KR20070016582A - 기판 클램핑 장치, 이송장치 및 그 검사장치 - Google Patents

기판 클램핑 장치, 이송장치 및 그 검사장치 Download PDF

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KR20070016582A
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Abstract

본 발명은 기판의 일측을 진공압을 통해 밀착시켜 기판의 고정력이 증대되도록 하는 기판 클램핑 장치와 이송장치 및 그 검사장치에 관한 것으로서, 이를 위하여, 기판 클램핑 장치에서 상부척과, 상기 상부척과의 사이에 기판을 개재하여 이를 파지하기 위한 하부척을 포함하고, 상기 상부척과 하부척의 마주보는 적어도 어느 하나의 대향면에서 소정높이 돌출형성되는 진공노즐을 마련하여 진공압의 누설에 의한 기판의 고정력이 감소되는 것을 방지하고, 고정력의 감소로 인하여 얼라인 보정 후 이송중인 기판이 소정거리 미끄러져 고정위치가 변경되는 것을 방지함으로써 안정적인 기판 이송을 할 수 있는 특징이 있다.
기판, 반송테이블, 진공노즐, 충격흡수부재

Description

기판 클램핑 장치, 이송장치 및 그 검사장치{PANEL DISPLAY CLAMPING APPARATUS AND TRANSFERING AND INSPECTING APPARATUSES HAVING THE SAME}
도 1은 기판 클램핑 장치가 마련된 기판 이송장치를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 기판 클램핑 장치의 측면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 기판 클램핑 장치에 진공노즐이 형성되는 사시도.
도 4a는 본 발명에 따른 기판 클램핑 장치에 진공노즐이 마련된 구성도.
도 4b는 본 발명의 변형예에 따른 기판 클램핑 장치에 진공노즐이 마련된 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 기판 클램핑 장치의 진공노즐에 의해 기판이 고정된 설치 상태도.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 클램핑 장치에 진공노즐이 형성된 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
100...고정부 100a...상부척
100b...하부척 110...진공노즐
120...에어유로 130...에어흡입부
140...충격흡수부재 150...관통공
200...수직이송부 300...수평이송부
400...이송플레이트 500...기판
600(700)...클램핑 장치 800...반송테이블
본 발명은 기판 클램핑 장치와 이송장치 및 그 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 소정높이 돌출되는 진공노즐을 통해 밀착시켜 기판의 고정력이 증대되도록 하는 기판 클램핑 장치와 기판 이송장치 및 기판 검사장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD, Flat Panel Display)에는 제조공정에서 기판 상에 스크래치나 각종 얼룩이 형성될 수 있는데, 스크래치나 각종 얼룩 등을 검사하여 불량률을 감소하기 위한 목적으로 디스플레이 기판 검사장치가 사용된다. 예컨대, 인라인 검사장비(In-Line FPD Automatic Optical Inspection)는 TFT LCD 기판이나, PDP, 컬러필터 등의 디스플레이 기판 등을 안내하면서 광학렌즈와 CCD 카메라를 사용하여 검사 대상물의 이미지를 캡쳐한 후 비전 이미지 프로세싱 알고리즘을 적용하여 사용자가 찾아내고자 하는 각종 결함을 검출해 낼 수 있다.
도 1은 기판상의 검사를 위한 기판 클램핑 장치가 마련된 기판 이송장치를 나타낸 도면이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 기판(500)의 중심부를 플로팅하는 반송테이블(800)가 형성되고, 상기 반송테이블(800)의 양 대향측단부에는 상기 반송테이블(800)에 반입된 기판(500)을 이송할 수 있는 클램핑장치(700)가 마련된다. 이와 같이 양 대향측단부가 클램핑장치(700)에 의해 지지된 상태에서 기판(500)이 반송테이블(800) 상부를 지나가게 되는데, 기판의 크기가 대면적인 경우에는 기판의 자중에 의해 기판의 중심부에 처짐이 발생하여 평탄한 상태를 유지할 수 없으므로 상기 반송테이블(800) 상에는 에어갭을 형성하여 상기 기판(500)이 에어 플로팅한 상태에서 이송될 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 반송 테이블(800)의 상부에는 이송되어 기판의 이상유무를 검사하는 CCD 카메라와 같은 비젼장치(미도시)가 설치될 수 있다.
그러나, 기판(500)의 대면적화 및 기판(500)의 고속 이송화가 급속하게 진행되면서, 종래의 클램핑 장치(700)가 실린더의 기계적 고정력에 의해 기판을 고정시키는 경우에는 기판(500)을 고정시키는 기판 고정력(chucking force)의 한계로 인하여, 이송과정에서 기판(500)이 이탈되거나, 얼라인 보정 후 고정된 위치로부터 소정 거리 또는 미세한 거리 만큼 미끄러져서 비젼검사시에 잘못된 위치 정보가 제공되거나, 이와 같은 잘못 제공된 정보가 후공정에 영향을 미칠 수 있는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판 클램핑 장치에 의해 고정된 기판이 이송중에 이탈되거나 미세하게 유동되는 것을 방지하기 위한 기판 클램핑 장치와 이송장치 및 그 검사장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판 클램핑 장치에 있어서, 상부척과, 상기 상부척과의 사이에 기판을 개재하여 이를 파지하기 위한 하부척을 포함하고, 상기 기판을 흡착하여 고정되도록 상기 상부척과 하부척의 마주보는 적어도 어느 하나의 대향면에서 소정높이 돌출형성되는 진공노즐이 마련된다.
이때, 상기 상부척과 하부척의 마주보는 적어도 어느 하나에는 관통공이 형성되고, 상기 진공노즐은 상기 관통공 내에 설치될 수 있고, 상기 진공노즐은 탄성 재질의 실리콘으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 진공노즐은 그 외부면이 내측으로 하향 경사지는 단턱이 다단으로 다수개 연장 형성될 수 있고, 상기 진공노즐은 상기 대향면에서 1 ~ 2mm 높이로 돌출형성될 수 있다.
본 발명은 기판 이송장치에 있어서, 상부척과 상기 상부척과의 사이에 기판을 개재하여 이를 파지하기 위한 하부척을 포함하고 상기 기판을 흡착하여 고정되도록 상기 상부척과 하부척의 마주보는 적어도 어느 하나의 대향면에서 소정높이 돌출형성되는 진공노즐이 마련되는 기판 클램핑 장치와, 상기 기판 클램핑 장치가 일측 또는 양측에 마련되어 상기 기판을 공압으로 지지하는 반송테이블을 포함한다.
본 발명은 기판 검사장치에 있어서, 상기 기판 클램핑 장치가 마련되는 기판 이송장치와, 이송되는 기판의 이상 유무를 검사하기 위한 카메라검사부를 포함한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
종래기술에서 참조한 기판 이송장치를 도시한 도 1을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 기판 이송장치는 기판(500)의 중심부를 플로팅하는 반송테이블(800)와, 상기 반송테이블(800)의 일측부 또는 양 대향측단부에 설치되어 상부척과 하부척의 마주보는 적어도 어느 하나의 대향면에서 소정높이 돌출형성되는 진공노즐이 마련되는 클램핑장치(600)를 포함한다.
본 발명에 따른 기판 검사장치는 기판(500)의 중심부를 플로팅하는 반송테이블(800)과, 상기 반송테이블(800)의 일측부 또는 양 대향측단부에 설치되는 클램핑장치(600)와, 이송되는 기판의 이상 유무를 검사하기 위한 카메라검사부(도시되지 않음)을 포함한다.
도 2는 기판 이송장치에 마련되는 기판 클램핑 장치의 측면을 도시한 도면이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 클램핑 장치는 이송을 위해 기판(500)의 가장자리를 파지하기 위한 기판 이송장치의 클림프 장치에서, 플레이트 형상의 상부척(100a)과, 상기 상부척(100a)과의 사이로 삽입된 기판(500)을 파지하기 위한 하부척(100b)이 구비되는데, 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 마주보는 대향면에는 기판(500)을 흡착 고정하기 위한 진공노즐(110)이 돌출 형성된다.
먼저, 상기 진공노즐(110)이 마련되는 상부척(100a)과 하부척(100b)을 포함하는 기판 클램핑 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예에 따른 기판 클램핑 장치는 기판(500)의 일측을 기계적인 압착과 진공에 의한 흡착으로 고정하기 위해 상부척(100a)과 하부척(100b)으로 이루어지는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)를 상하 방향으로 이동시키기 위한 수직이송부(200)와, 기판(500)의 크기에 따라 기판(500)을 향하거나 그로 부터 멀어지는 방향 방향(이하에서는 이를 기판의 폭방향이라 정함)으로 상기 고정부(100)를 이동시키기 위한 수평이송부(300)와, 상기 고정부(100)를 기판(500)이 이송되는 방향으로 진행하기 위한 이송플레이트(400)를 포함한다.
예컨대, 기판(500)의 일측 또는 양측을 파지하기 위한 고정부(100)는 상부척(100a)과, 상기 상부척(100a)에 일정 간격 이격되어 상,하 이동가능한 하부척(100b)으로 구성된다. 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 마주보는 대향면에는 기판(500)을 진공에 의해 흡착하기 위한 진공노즐(110)이 대향면에서 소정 높이 돌출 형성되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. 상기 하부척(100b)은 상기 상부척(100a)의 일측에 접촉되며, 상기 기판(500)이 상부척(100a)과 하부척(100b)의 사이로 진입시 상기 상부척(100a)의 접촉면을 따라 상승하여 기판(500)이 고정되도록 구성된다. 이때, 상기 기판(500)은 0.7mm 정도의 얇은 두께를 가지므로 상기 상 부척(100a)과 하부척(100b) 간의 간격은 상기 하부척(100b)의 미세한 승강 조정에 의해 조절 가능하다.
상기 고정부(100)를 승강시키기 위한 수직이동부는 상기 고정부(100)를 상하 방향으로 이동시킴으로써 기판(500)의 크기나 처리 공정에 따라 그에 대응되는 높이로 기판(500)을 위치시키며, 통상의 공압 실린더로 구성되는 수직이송수단을 통해 상기 고정부(100)와 연결된다.
상기 고정부(100)를 기판(500)의 폭 방향으로 이동시키기 위한 수평이송부(300)는 상기 수직이송부(200)의 일측으로 수평이송수단을 통해 연결된다. 상기 수평이송수단은 수평방향으로 이동이 가능한 통상의 유압, 공압 실린더가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 수평이송부(300)는 기판(500)의 반입이나 반출 과정에서는 기판(500)과의 간섭을 방지하기 위해서 상기 고정부(100)를 기판에서 멀어지게 후퇴시킨 후 기판(500)이 반입된 후에는 기판(500)을 향하는 방향으로 전진시켜 기판(500)을 고정시킬 수 있는 위치까지 이동시킨다.
반송테이블을 따라 상기 고정부(100)를 이송하기 위한 이송플레이트(400)는 상기 고정부(100)와 수직이송부(200) 및 수평이송부(300)를 저부에서 지지하며 상기 반송테이블의 일측 또는 양측에 그 길이 방향을 따라 형성된 이송경로를 통해 슬라이딩 이동가능한 구성으로 이루어진다.
이하, 기판을 진공에 의해 흡착가능한 상부척과 하부척에 대하여 자세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 기판 클램핑 장치에 마련된 진공노즐을 나타낸 도면이고, 도 4a 및 4b는 기판 클램핑 장치에 진공노즐이 마련된 구성과 그 변형예를 나타낸 도면이며, 도 5는 기판 클램핑 장치의 진공노즐에 의해 기판이 고정된 설치 상태를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 5에서 도시된 바와 같이, 기판을 고정하기 위한 고정부(100)는 상부척(100a)과 하부척(100b)으로 구성되는데, 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 마주보는 대향면의 적어도 어느 하나에는 상기 기판(500)을 흡착하여 고정하기 위한 진공노즐(110)이 상기 대향면에서 소정 높이 돌출형성된다. 즉, 상기 상부척(110a)과 하부척(110b)의 마주보는 적어도 어느 하나에는 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)을 관통하는 관통공(150)이 형성되고, 상기 진공노즐(110)은 상기 관통공(150) 내에 설치된다. 이때, 상기 진공노즐(110)은 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 대향면의 어느 하나에 형성될 수 있고, 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 양대향면에 형성될 수도 있다. 상기 대향면 모두에 진공노즐(110)이 형성되는 경우에는 동일 지점을 상기 기판(500)의 일측면과 타측면에서 동시에 흡착할 수 있도록 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 마주보는 동일축선상에 진공노즐(110)을 각각 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공노즐(110)은 연한 탄성재질의 실리콘으로 이루어지며, 상기 대향면에서 1 ~ 2mm 높이로 돌출형성된다. 이때, 상기 진공노즐(110)이 대향면에서 2mm 이상의 높이로 돌출될 경우에는 연한 탄성재질의 진공노즐(110)의 돌출 단부에 발생되는 주름에 의해 에어가 누설될 수 있는 공간이 형성될 수 있고, 상기 진공노즐(110)이 1mm 이하로 돌출될 경우에는 에어의 흡입시 상기 진공노즐(110)의 돌출 단부가 기판을 오므라들며 흡착하는 효과를 기대하기 힘들다.
상기 진공노즐(110)은 그 상부면으로 상기 기판(500)과 접촉되는 접촉면이 형성되고, 그 내측으로 펌프 역활을 하는 에어흡입부(130)를 통해 에어가 흡입되는 에어유로(120)가 형성된다. 상기 진공노즐(110)의 외부면은 그 내측방향으로 하향 경사지는 단턱(110a)이 다단으로 다수개 연장 형성된다. 또한, 상기 진공노즐(110)은 상기 대향면에 적어도 하나의 열로 배열될 수 있는데, 예를 들어 상기 진공노즐(110)이 상기 대향면상에 다수의 열로 배열되는 경우에는 매트릭스 형태의 일정 패턴으로 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 관통공(150) 내에 진공노즐이 마련되는 구성으로 설명하였으나, 변형예로, 상기 관통공(150) 자체에 에어흡입부(130)가 연결되어 상기 관통공(150)을 통하여 기판을 흡착할 수도 있다.
한편, 상기 상부척(100a) 및 하부척(100b)의 대향면으로는 기판(500)의 손상을 방지하기 위해 기판(500)의 강도보다 낮은 강도의 충격흡수부재가 마련될 수 있다. 본 실시예에서의 충격흡수부재는 고성능 열가소성 수지 중에서 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone:PEEK), 에틸렌을 중합한 열가소성 수지인 고분자 폴리에틸렌, 불화탄화수소의 중합체인 불소수지 화합물등중 적어도 어느 하나를 포함하여 사용될 수 있다.
도 6는 다른 실시예에 따른 기판 클램핑 장치에 진공노즐의 구성을 나타낸 도면이다.
다른 실시예로, 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 고정부(100')에는 상기 진 공노즐 역할을 하는 진공패드(110')가 마련될 수 있다. 즉, 상기 진공패드(110')는 상기 기판(500)과 접촉시 그 접촉면 전체를 통해 흡착이 이루어지도록 미세한 홀을 갖는 흡착판 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 진공패드(110')의 저면에는 에어흡입부(130)를 통해 에어가 흡입될 수 있도록 다수의 에어유로(120')가 소정 간격 이격되어 연결될 수 있다.
이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(500)이 기판 이송장치에 반입되면 클램핑 장치는 상기 기판(500)의 일측 또는 양측을 실린더에 의해 기계적으로 고정한 후 에어를 흡착하여 고정하고, 상기 클램핑 장치에 의해 고정된 상기 기판(500)은 기판 이송장치의 반송테이블을 따라 이동하게 된다.
예컨대, 클램핑 장치의 상부척(100a)과 하부척(100b) 사이로 기판(500)이 진입하면, 상기 하부척(100b)이 상부로 이송되며 기판(500)이 상기 상부척(100a)과 하부척(100b) 사이에 고정된다. 이때, 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 대향면에 마련된 충격흡수부재에 의해 상기 기판(500)이 상부척(100a)과 하부척(100b)에 의해 접촉시 마찰에 의한 손상을 최대한 감소시킨다. 이를 위한 상기 충격흡수부재로는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 고분자 폴리에틸렌, 불소수지 화합물과 같은 물질이 사용될 수 있다.
계속하여, 상기 기판(500)이 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)의 기계적 힘에 의해 고정되면 상부척(100a)과 하부척(100b)의 대향면에서 소정 높이 돌출 형성 된 진공노즐(110)을 통해 기판(500)과의 접촉면에 형성된 에어를 흡입하여 다시 한번 고정함으로서 기판(500)에 대한 클램핑 장치의 고정력이 증대되도록 한다. 이때, 상기 진공노즐(110)은 상부척(100a) 및 하부척(100b)의 대향면의 어느 일면에 형성될 수도 있고, 대향면 모두에 형성될 수 있으며, 대향면 모두에 형성된 경우에는 상기 진공노즐(110)이 상부척(100a) 및 하부척(100b)에 동일축선상에 배치되도록 구성하여 기판(500)의 일측면과 타측면을 동시에 흡착하는 것이 바람직하다. 상기 기판(500)은 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)에 의한 기계적인 고정과, 진공노즐(110)의 진공 흡착에 의해 기판(500)에 대한 클램핑 장치의 고정력이 증대된 상태에서 클램핑 장치에 의해 반송테이블을 따라 이송하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공압 실린더 방식에 의한 기계적인 고정 뿐만 아니라 진공노즐(110)을 통한 진공 흡착을 통해서도 기판(500)을 고정할 수 있어서 고속으로 이송되는 기판(500)이 클램핑 장치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 특히, 상기 상부척(100a)과 하부척(100b)에 의해 기판(500)이 고정시 그 접촉면으로 부터 소정 높이 돌출되도록 마련된 진공노즐(110)에 의해 기판(500)과 진공노즐(110) 사이에 발생될 수 있는 에어의 누출을 방지하며 흡착하여 기판(500)의 고정력을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화 될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 상부척과 하부척에 의한 기판의 접촉시 그 접촉면으로 부터 소정 높이 돌출 형성된 연한 탄성재질의 진공노즐에 의해 기판이 밀착 고정되어 기판과 진공노즐 사이에 발생될 수 있는 에어의 누출없이 진공압을 형성함으로써 클램핑 장치에 대한 기판의 고정력을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 기판과 진공노즐 사이의 강력한 흡착력으로 인하여 기판 클램핑 장치에 파지된 기판이 고속으로 이동하는 경우에도 기판 클램핑 장치로 부터 기판이 이탈되거나 얼라인 보정 후 기판의 고정된 위치가 가변되어 기판의 비젼 검사시 잘못된 정보가 전달되는 것을 방지함으로써 기판 이송의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 기판 클램핑 장치에 있어서,
    상부척과,
    상기 상부척과의 사이에 기판을 개재하여 이를 파지하기 위한 하부척을 포함하고,
    상기 기판을 흡착하여 고정되도록 상기 상부척과 하부척의 마주보는 적어도 어느 하나의 대향면에서 소정높이 돌출형성되는 진공노즐이 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 클램핑 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부척과 하부척의 마주보는 적어도 어느 하나에는 관통공이 형성되고, 상기 진공노즐은 상기 관통공 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 클램핑 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 진공노즐은 상기 대향면에 적어도 하나의 열로 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 클램핑 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 진공노즐은 탄성 재질의 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 클램핑 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 진공노즐은 그 외부면이 내측으로 하향 경사지는 단턱이 다단으로 다수개 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 클램핑 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 진공노즐은 상기 대향면에서 1 ~ 2mm 높이로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 기판 클램핑 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에서 있어서,
    상기 대향면의 적어도 어느 하나에는
    기판의 손상을 방지하기 위한 충격흡수부재가 마련되는 것을 특징으로 기판 클램핑 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 충격흡수부재는 PEEK, 고분자 폴리에틸렌, 불소수지 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 클램핑 장치.
  9. 기판 이송장치에 있어서,
    청구항 1 또는 청구항 2에 따른 기판 클램핑 장치와,
    상기 기판 클램핑 장치가 일측 또는 양측에 마련되어 상기 기판을 공압으로 지지하는 반송테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
  10. 기판 검사장치에 있어서,
    청구항 1 또는 청구항 2에 따른 기판 클램핑 장치가 마련되는 기판 이송장치와,
    이송되는 기판의 이상 유무를 검사하기 위한 카메라검사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
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