KR20050042923A - 글라스 파손 검출 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조 공정에서 로봇 암에 의하여 글라스 기판을 챔버 내로 이송할 때, 파손된 글라스 기판을 정확히 감지하여 챔버내 또는 이송도중 글라스가 파손되어 공정 로스(loss)가 발생되는 것을 방지하기 위한 글라스 파손 검출 시스템을 개시한다. 개시된 본 발명은 공정 챔버와 로봇 사이에 배치되어 있는 복수개의 레이져 센서들;

상기 복수개의 레이져 센서들과 대향하는 영역 상에 배치되며, 상기 레이져 센서들로부터 발생하는 레이저 빔을 편광시킨 다음, 이를 상기 레이져 센서로 재반사 시키는 복수개의 편광 반사판; 및 상기 공정 챔버로 글라스가 반입될 때, 상기 레이져 센서를 작동시키거나, 글라스 파손 여부를 검사하기 위하여 상기 복수개의 편광 반사판을 통하여 상기 레이져 센서로 재반사되어 온 레이저 빔의 파형을 검출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

글라스 파손 검출 시스템{GLASS DEFECT DETECTION SYSTEM}

본 발명은 글라스 파손 검출 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정표시장치의 제조 공정에서 로봇 암에 의하여 글라스 기판을 이송할 때, 파손된 글라스 기판을 정확히 감지할 수 있는 글라스 파손 검출 시스템에 관한 것이다.

최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 액정표시장치는 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 많은 단점을 갖고 있었다.

이에 반하여, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 저 전력 소비화 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.

이러한 액정표시장치는 일반적으로 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.

상기 액정표시장치는 TFT 기판과 칼라 필터 기판이 합착된 구조를 하고 있으며, 각각의 기판들을 마스크 공정 순서에 따라 제작한다.

먼저 상기 TFT 기판은 투명한 유리 기판 상에 금속막을 증착하고, 식각하여 게이트 버스 라인과 게이트 전극을 형성하는 제 1 마스크 공정, 반도체층을 형성하는 제 2 마스크 공정, TFT와 데이터 버스 라인을 형성하는 제 3 마스크 공정, 보호막 상에 비아홀을 뚫는 제 4 마스크 공정, 투명 화소 전극을 형성하는 제 5 마스크 공정으로 이루어져 있다.

그리고 상기 칼라 필터 기판은 투명한 유리 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 제 1 마스크 공정, 각각의 칼라 필터층을 형성하는 제 2, 3, 4 마스크 공정으로 이루어져있다.

그리고 이와 같은 TFT 기판과 칼라 필터 기판이 완성되면 두 기판을 합착시키기 위하여 셀 공정을 진행하고, 두 기판이 합착되면 전원과 그래픽신호를 인가하기 위한 PCB 모듈을 조립하는 공정이 진행된다.

이와 같이 액정표시장치를 제조하는 공정은 각각의 단계별로 세분화되어 있고, 각 공정 단계가 완료되면 다음 공정단계로 글라스 기판을 이동하여 다음 공정으로 이송한다.

이때 기판이나 액정 셀을 이동하기 위해서는 다수개의 기판들을 적재하는 카세트 속에 적층하여 기판들을 탑재시킨 다음, 상기 카세트로부터 로봇을 이용하여 각 공정 챔버로 로딩시키거나 언로딩 시킨다.

이때, 각각의 공정은 온도, 압력 등 공정 조건이 상이하지만 일반적으로 공정 챔버내에서는 열과 압력을 가하여 공정을 진행한다.

그러므로 글라스 기판에 손상이 있거나 균열이 있는 경우에는 공정을 진행하는 챔버내에서 전체가 파손되는 문제가 발생할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 챔버내에 글라스를 반송 또는 반출하는 모습을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 챔버가 건식 식각 장비라한다면, 액정표시장치를 제조하기 위해서는 많은 공정이 세분화되어 있고, 각각의 공정에 따라 진행하는 챔버가 다르다.

일반적으로 한 공정을 진행하기 위해서는 기판이 적재되어 있는 카세트로부터 로봇(25)이 로봇 암(23)을 통하여 기판(20)을 상기 카세트로부터 공정 챔버내로 로딩시키거나 언로딩시킨다.

상기 로봇 암(23) 가장자리에는 상기 기판(20)을 안전하게 고정하는 포크(fork: 21)가 배치되어 있는데, 상기 포크(21)는 카세트 또는 챔버 내에 존재하는 기판(20)을 이송시킬 때, 가장자리 일측면을 고정하여 상기 로봇 암(23)에 의하여 기판(20)이 이송될 때 분리되지 않도록 한다.

상기 포크(21) 상에는 센서(30)가 배치되어 있는데, 상기 센서(30)는 카세트 또는 챔버 내에서 상기 포크(21)가 안전하게 기판(20)을 고정하였는지를 판단할 뿐만 아니라, 상기 포크(21)에 의하여 기판(20)을 고정하는 영역에 파손 여부를 감지하게 된다.

상기 도 1에 도시된 챔버가 건식 식각 장비라한다면 상기 글라스 기판(20) 상에 도포되어 있는 절연막을 식각하기 위하여 상기 로봇(25)이 카세트로부터 글라스 기판(20)을 이출하면, 상기 건식 식각 챔버 문이 열린다.

상기 건식 식각 챔버 문이 열리면 챔버 내측에 배치되어 상기 글라스 기판(20)을 고정시키는 서셉터(susceptor: 10)의 표면상에서 리프트 핀들(11)이 상승한다.

상기 리프트 핀들(11)은 상기 건식 식각 챔버 내로 로딩되는 글라스 기판(20)을 상기 로봇 암(23)으로부터 전달 받은 후, 상기 글라스 기판(20)을 상기 서셉터(10) 상에 안착시키는 역할을 한다.

상기 글라스 기판(20)이 상기 리프트 핀들(11) 상에 전달 되면 상기 로봇 암(23)은 챔버 외부로 이동하고, 상기 건식 식각 장비의 문이 닫히면서 챔버 내부를 외부 공간과 차단 시킨다.

상기 글라스 기판(20)을 전달 받은 상기 리프트 핀들(11)은 챔버 문이 닫히면서 하강하여, 상기 글라스 기판(20)을 상기 서셉터(10) 상에 안착시킨다.

이렇게 건식 식각을 위하여 글라스 기판(20)이 상기 서셉터(10)에 안착되면 상기 건식 식각 장비에서는 고전압을 가하고 가스를 주입하여 챔버 내측에 플라즈마 이온을 형성한 다음, 상기 글라스 기판(20) 상에 도포되어 있는 절연막을 일정한 패턴에 따라 식각하게 된다.

이와 같이 건식 식각을 위해서는 높은 고전압과 고온의 열이 가해지기 때문에 상기 글라스 기판(20)이 파손될 위험이 있다.

이때, 상기 로봇 암(23)의 가장자리에 설치되어 있는 센서는 글라스 기판(20)이 손상되어 있는가를 감지하여, 균열이 있거나 파손된 글라스 기판(20)을 가지고 식각 공정을 하지 않도록 하고 있다.

도 2는 일반적으로 글라스가 파손되는 형태를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 글라스 기판이 손상되는 형태를 나타내었는데, (a)와 (b)와 같이 글라스 기판에 큰 파손이 발생한 경우에는 상기 포크상에 설치되어 있는 센서가 파손 여부를 감지할 수 있다.

그러나, (c)와 (d)와 같이 글라스 기판의 가장자리 테두리 일부만이 파손된 경우에는 센서에 의하여 파손 여부를 정확하게 감지할 수 없는데, 이와 같이 글라스 기판 가장자리에 발생된 약간의 파손은 전파의 예비적 모습이므로 액정표시장치 제조를 위하여 사용되는 챔버 내에서 공정 중 전파 가능성이 대단히 높다.

하지만, 종래 기술과 같은 센서로는 상기와 같이 글라스 기판의 가장자리 테두리 영역의 파손은 정확하게 검출할 수 없는 단점이 있다.

만약, 이와 같은 테두리 파손에 의하여 챔버 내에서 전파되는 경우에는 장비 전체를 오염시키거나 손상을 가할 우려가 있고, 이와 같이 장비가 오염되거나 손상되는 경우에는 이후 다른 정상적인 글라스 기판의 공정을 진행할 수 없게 된다.

본 발명은, 액정표시장치의 제조 공정에서 로봇 암에 의하여 글라스 기판을 챔버 내로 이송할 때, 이동 경로 상에 레이저 센서와 편광 반사판을 배치하여 글라스의 미세한 파손 부분도 정확히 감지하여 공정 로스(loss)를 줄일 수 있는 글라스 파손 검출 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 글라스 파손 검출 시스템은,

공정 챔버와 로봇 사이에 배치되어 있는 복수개의 레이저 센서들;

상기 복수개의 레이저 센서들과 대향하는 영역 상에 배치되며, 상기 레이저 센서들로부터 발생하는 레이저 빔을 편광시킨 다음, 이를 상기 레이저 센서로 재반사 시키는 복수개의 편광 반사판; 및

상기 공정 챔버로 글라스가 반입될 때, 상기 레이저 센서를 작동시키거나, 글라스 파손 여부를 검사하기 위하여 상기 복수개의 편광 반사판을 통하여 상기 레이저 센서로 재반사되어 온 레이저 빔의 파형을 검출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는 복수개의 센서들에서 조사되는 레이저 빔의 파형을 디스플레이하는 디스플레이부와, 상기 제어부는 복수개의 센서들에서 조사되는 레이저 빔의 파형 변화를 외부로 알리기 위한 경보기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복수개의 레이저 센서들과 편광 반사판들은 상기 로봇에 의하여 이송되는 글라스 기판의 양측 가장자리와 중심부 영역의 경로 상에 배치되어 있고, 상기 복수개의 레이저 센서들은 글라스 기판 상에 형성된 5㎜~수십㎜ 크기의 균열을 감지하며, 상기 복수개의 센서들로부터 감지된 레이저 빔의 파형이 변화되는 경우에는 상기 경보기에서 경보음을 출력하고, 상기 복수개의 센서들은 상기 로봇이 동작할 때 상기 제어부로부터 온/오프 신호를 인가 받아 동작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 액정표시장치의 제조 공정에서 로봇 암에 의하여 글라스 기판을 챔버 내로 이송할 때, 이동 경로 상에 레이저 센서와 편광 반사판을 배치하여 글라스의 미세한 파손 부분도 정확히 감지하여 공정 로스(loss)를 줄일 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따라 챔버내에 글라스를 반송 또는 반출하는 모습을 도시한 도면이다.

도 3에서와 같이 식각 챔버에 글라스 기판을 반송 또는 반출하는 모습을 설명하면 다음과 같다.

액정표시장치를 제조하기 위해서는 TFT 어레이 기판을 위한 마스크 공정들과 칼라 필터 기판을 위한 마스크 공정을 진행한다.

각각의 마스크 공정에서는 반도체 절연막을 식각하기 위하여, 건식 식각 챔버, 금속막을 증착하기 위하여 스퍼터링 증착 챔버등을 사용한다.

상기와 같은 공정에 따라 글라스 기판(120)을 카세트 내부에 적재하고, 이를 각각의 공정 챔버로 이동한 후, 로봇(125)을 이용하여 공정 챔버내로 글라스 기판(120)을 반송하거나 반출하게 된다.

도 3에서와 같이 식각 챔버에 글라스 기판을 반송 또는 반출하는 모습을 설명하면 다음과 같다.

상기 글라스 기판(120)을 식각하는 챔버 내에는 서셉터(100)가 배치되어 있고, 상기 서셉터(100)에는 다수개의 리프트 핀들(111)이 배치되어 상하로 움직일 수 있도록 되어 있다.

그리고 상기 글라스 기판(120)이 반송 또는 반출되는 경로에는 레이저 센서들(200)과 상기 레이저 센서들(200)과 대향하는 일측 영역에 편광 반사판들(201)이 배치되어 있다.

상기 레이저 센서(200)는 제어부(300)에 의하여 컨트롤되는데, 항상 온 상태가 되어 있는 것이 아니라 로봇 암(123)에 의하여 글라스 기판(120)을 챔버 내로 반송하거나 반출할 때, 선택적으로 온/오프 상태가 될 수 있도록 한다.

상기 도 3에서는 레이저 센서들(200)이 글라스 기판(120)의 중심 영역에 하나, 양측 가장자리 영역에 하나씩 배치되어 있어, 상기 글라스 기판(120)이 이송될 때 중심부와 양측 가장자리의 파손 여부를 검사하도록 하였다.

또한, 상기 레이저 센서(200)와 반사판(201) 영역에는 레이저 신호의 변화를 감지하도록 함으로써, 상기 레이저 센서(200)로부터 레이저 빔이 조사되는 영역을 글라스 기판(120)이 통과할 때, 상기 글라스 기판(120)의 중심부 또는 양측 가장자리부에 균열 또는 파손이 발생한 경우에는 센싱을 위한 레이저 빔의 파형이 변화되어 상기 제어부(300)와 연결되어 있는 경보기(400)에서 경보음을 출력하고, 이를 디스 플레이부(500)에서 디스플레이한다.

공정을 진행하기 위한 이송되는 글라스 기판(120)이 큰 균열이나 파손이 있는 경우에는 육안으로 관찰할 수 있거나, 종래의 로봇 암(123) 가장자리의 포크(121) 상에 배치되어 있는 센서(130)로 충분히 감지할 수 있다.

하지만, 큰 균열이나 파손은 최초 작은 크기의 파손이나 균열이 원인되고, 이와 같은 작은 크기의 균열에 열, 압력등이 가해지면 글라스 기판 자체가 파손되게 된다.

따라서, 본 발명에서는 글라스 기판(120)이 로봇(125)으로부터 공정 챔버로 로딩되는 경로 상에 레이저 센서들(200)과 편광 반사판들(201)을 배치함으로써, 상기 글라스 기판(120)의 큰 균열뿐 아니라, 작은 크기의 균열이나 파손도 감지할 수 있도록 하였다.

특히, 종래에는 글라스 기판(120)의 중앙 영역만을 감지할 수 있었지만, 본 발명에서는 글라스 기판(120)의 가장자리 파손 부분까지 감지할 수 있도록 하여, 공정 챔버내에서 공정중 기판(120)이 파손되는 문제를 방지하도록 하였다.

도 4는 본 발명에 따라 글라스 파손을 감지한 신호 파형을 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 카세트에 적재되어 있는 기판들을 로봇 암을 이용하여 취출한 다음, 이를 공정 챔버 내로 이동할 때, 상기 기판들이 이동하는 경로 상에 배치되어 있는 레이저 센서들(sensor A, sensor B, sensor C)과 편광 반사판들은 온 상태가되어 작동한다.

상기 레이저 센서들은 PLC나 PC를 이용하여 제어할 수 있고, 감지되는 레이저 빔의 변화는 각각의 레이저 센서들에 따라 일정한 파형으로 디스플레이 되도록 하였다.

도면에서와 같이 글라스 기판의 일측 가장자리 즉, 레이저 센서(C)가 배치되어 있는 영역에서 균열이 감지된 경우에는 상기 레이저 빔의 파형이 변화되고, 이것은 제어부에서 일정한 펄스 파형으로 나타난다.

이와 같이 레이저 빔의 파형 변화에 따라 글라스 기판에 형성되어 있는 파손 도는 균열을 감지하기 때문에 기판의 파손이나 균열의 크기가 5㎜ 정도 일때에도 정확하게 감지할 수 있다.

즉, 본 발명의 글라스 파손 검출 시스템은 글라스의 파손과 균열의 크기가 5㎜~수십㎜ 정도의 크기까지 광범위한 손상을 감지해 낼 수 있는 이점이 있다.

상기 글라스 기판 상에 균열이 감지되어 센서에서 펄스 파형을 나타내면 경보 출력이 발생되어 외부로 경보음을 발생시키도록 되어 있다.

본 발명의 글라스 파손 검출 시스템은 로봇 동작중 자동으로 레이저 센서가 온 상태가 되면서 글라스 기판 상의 파손을 감지하도록 되어 있기 때문에, 전력 소비가 적고, 기판의 균열을 감지함과 동시에 자동으로 로봇 작동이 중지되도록 하였다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치의 제조 공정에서 로봇 암에 의하여 글라스 기판을 챔버 내로 이송할 때, 파손된 글라스 기판을 정확히 감지하여 챔버내 또는 이송도중 글라스가 파손되어 공정 로스(loss)가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따라 챔버내에 글라스를 반송 또는 반출하는 모습을 도시한 도면.

도 2는 일반적으로 글라스가 파손되는 형태를 도시한 도면.

도 3는 본 발명에 따라 챔버내에 글라스를 반송 또는 반출하는 모습을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라 글라스 파손을 감지한 신호 파형을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 서셉터 111: 리프트 핀

120: 글라스 121: 포크(FORK)

123: 로봇 암 125: 로봇

130: 센서 200: 레이저 센서

201: 편광 반사판 300: 제어부

400: 경보기 500: 디스플레이부

Claims (7)

1. 공정 챔버와 로봇 사이에 배치되어 있는 복수개의 레이저 센서들;

   상기 복수개의 레이저 센서들과 대향하는 영역 상에 배치되며, 상기 레이저 센서들로부터 발생하는 레이저 빔을 편광시킨 다음, 이를 상기 레이저 센서로 재반사 시키는 복수개의 편광 반사판; 및

   상기 공정 챔버로 글라스가 반입될 때, 상기 레이저 센서를 작동시키거나, 글라스 파손 여부를 검사하기 위하여 상기 복수개의 편광 반사판을 통하여 상기 레이저 센서로 재반사 되어 온 레이저 빔의 파형을 검출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 파손 검출 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 복수개의 센서들에서 조사되는 레이저 빔의 파형을 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 파손 검출 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 복수개의 센서들에서 조사되는 레이저 빔의 파형 변화를 외부로 알리기 위한 경보기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 파손 검출 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수개의 레이저 센서들과 편광 반사판들은 상기 로봇에 의하여 이송되는 글라스 기판의 양측 가장자리와 중심부 영역의 경로 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 글라스 파손 검출 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수개의 레이저 센서들은 글라스 기판 상에 형성된 5㎜~수십㎜ 크기의 균열을 감지하는 것을 특징으로 하는 글라스 파손 검출 시스템.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 복수개의 센서들로부터 감지된 레이저 빔의 파형이 변화되는 경우에는 상기 경보기에서 경보음을 출력하는 것을 특징으로 하는 글라스 파손 검출 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수개의 센서들은 상기 로봇이 동작할 때 상기 제어부로부터 온/오프 신호를 인가 받아 동작하는 것을 특징으로 하는 글라스 파손 검출 시스템.