KR20070019171A - 기판 이송 장치 및 이를 이용한 검사 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대면적 기판을 수평 방향으로 이송시킬 수 있는 기판 이송장치 및 이를 이용한 검사 장비에 관한 것이다. 본 발명은, 기판의 양 측단부에서 이를 지지하고 이송시키는 모터를 동기 제어하는 기존의 시스템에서 탈피하여 일측단부에서의 모터만을 제어하여 안정적인 이송을 위한 기판 이송 장치를 제공한다. 상기와 같은 발명은 평판 디스플레이 패널의 효과적이며 안정적인 이송할 수 있고 일측단부에서의 모터만을 제어하여 원가 절감 및 동기 제어시 발생하는 제어적 불안요소를 제거하는 효과가 있다. 또한, 장비의 유지 보수 및 패널의 파손 방지 등 부수적인 효과를 동시에 발휘할 수 있는 효과가 있다.
검사 장치, 클램프, 검사부, 기판 이송 장치, 롤러 장치

Description

기판 이송 장치 및 이를 이용한 검사 장비{Substrate Transfering Apparatus and FPD Automatic Optical Inspection Using Same}
도 1은 일반적인 검사 장비를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 클램프 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 검사 장비를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 기판을 얼라인 하는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 이송부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 롤러 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 롤러 장치에 대한 변형 예를 나타낸 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 기판이 이송 장치에 기판이 안착되는 과정을 나타낸 단면도이다.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 110: 반송 테이블 12, 112a, 112b: 반송 로봇
14, 114a, 114b: 로봇 암 20, 120: 기판
22: 상부턱 24, 124: 클램프
26, 126: 기판 부양부 28: 하부턱
30: 간격 조정부 32, 132: 노즐
34, 134: 검사부 36, 136: 경로부
38, 138: 리니어 레일 142: 검사 기기
144: 얼라이너 146: 기판 장치
148: 롤러 장치 150: 롤러
152: 롤러 지지대
본 발명은 기판 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판을 수평 방향으로 고속 이송시킬 수 있는 기판 이송장치 및 이를 이용한 검사 장비에 관한 것이다.
일반적으로 평판 디스플레이(FPD, Flat Panel Display)는 전자 기기와 사람과의 인터페이스로서, 각종 전자 기기로부터 출력되는 전기적 정보를 광정보 신호로 변환하여, 인간이 시각을 통해 인식할 수 있는 숫자, 문자, 도형, 화상 등의 패턴화된 정보로 표시하는 장치이다. 특히, 두께가 수 cm, 작게는 수 mm에 불과하여 경량, 박형 설계가 용이하고 고화질, 저소비 전력 등의 장점을 가지고 있어 액정 표시 장치(LCD, Liqiud Crystal Display)나 플라즈마 표시장치(PDP, Plasma Display Panel)와 같이 다양한 표시 장치로 출시된다.
이러한 표시 장치는 제조 공정에서 기판 상에 스크래치나 각종 얼룩이 형성될 수 있는데, 스크래치나 각종 얼룩 등을 검사하여 불량률을 감소시키기 위한 목적으로 디스플레이 기판 검사 장치가 사용된다. 예컨데, 검사 장비(FPD Automatic Optical Inspection)는 TFT LCD, PDP 등의 디스플레이 기판, 컬러 필터 등을 안내하면서 광학 렌즈와 CCD 카메라를 사용하여 검사 대상물의 이미지를 캡쳐한 후 비전 이미지 프로세싱 알고리즘을 적용하여 사용자가 찾아내고자 하는 각종 결함을 검출해 내는 장비이다. 이러한 검사 장비는 검사 시스템으로서의 역할을 다하기 위해서 검출한 결함의 위치와 크기를 정확하게 알아내어 검출된 결함으로 찾아가 복원시키는 리페어(Repair) 공정을 진행할 수 있다. 또한 검사 장비는 대면적 기판을 수평 방향으로 고속 이송시키면서 기판 표면의 결함 여부를 조사한다. 이러한 기판 이송 작업에는 다음과 같은 기판 이송 장치가 사용된다.
도 1은 일반적인 검사 장비를 나타내고 있고, 도 2는 이러한 검사 장비에 사용되는 이송 장치에 기판 고정을 위한 클램프 장치를 단면도로 나타내고 있다.
도면을 참조하면, 상기 검사 장비는 반송 테이블과, 반송 로봇과, 기판 이송부와, 기판 부양부와, 검사부로 구성된다.
반송 테이블(10)은 기판이 이송되는 종방향으로 연장 형성되어 있으며, 기판(20) 및 이송 장치(24)를 안내하는 역할을 한다. 반송 테이블(10)의 이송 방향의 직각인 횡방향 측면에는 경로부(36)가 설치되어 있다. 경로부(36)에는 기판 이송 장치(24)가 설치되어 있어 기판(20)이 이송 방향으로 이동하는 것을 안내한다. 즉, 경로부(36)에는 리니어 레일(38)이 설치되어 기판 이송 장치(24)를 안내한다.
반송 로봇(12)은 반송 테이블(10)의 입구(16) 및 출구(18)측에 각각 설치되어 있다. 반송 로봇(12)은 다관절 암(14)에 의해 회전, 전진 및 후퇴시키면서 미검사의 기판(20)을 (도시되지 않은) 기판 스토커로부터 꺼내어 반송 테이블(10)에 반출입한다.
기판 이송부는 기판(20)의 양측부를 잡고 수평 이동시키는 구성요소이다.
기판 이송부에는 자기력(Magnetic force) 또는 기계력을 이용하여 기판(20)의 일측을 고정시키는 기판 고정 수단인 클램프(24)가 마련되어 있으며, 상기 클램프(24)를 기판 이송 방향으로 이동시키는 클램프 이송부를 더 포함한다. 상기 클램프(24)는 다수개가 반송 테이블(10) 양측 경로부(36)에 각각 설치되어 있다. 클램프 이송부는 (도시되지 않은) 리니어 모터 등을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 클램프(24)는 상부 및 하부턱(22, 28)과 간격 조정부(30)와 수평 이동부(32)로 구성되어 있다.
상부 및 하부턱(22, 28)은 상하 방향으로 소정간격 이격되어 마련되고, 이들 중 어느 하나는 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다. 그에 따라서 이들 사이에 기판(20)의 횡방향 일측이 끼워진 상태로 물려 기판(20)이 고정된다.
간격 조정부(30)는 하부턱(28) 하부면에 형성되어 있고, 상부 및 하부턱(22, 28) 중 어느 하나를 상하 방향으로 이동시키는 역할을 한다. 이 간격 조정부(30)는 기판(20)이 반입되거나 반출되는 동안에 상부 및 하부턱(22, 28) 간의 간격을 확장시키고, 기판(20)의 반입이 완료된 후에는 기판(20)을 고정시키기 위하여 간격을 축소시켜 기판(20)과 상부 및 하부턱(22,28)이 접촉되도록 하는 역할을 한다.
수평 이동부(32)는 상부 및 하부턱(22, 28)을 기판 방향 또는 그 반대 방향으로 수평 이동시키는 구성요소이다. 기판(20)의 크기에 따라 양측의 클램프(24) 간의 간격이 변화될 필요가 있으므로 이러한 상황에 대응하기 위함이다.
기판(20)의 이송 과정 중에 기판(20) 표면이 손상되지 않도록 기판(20)의 중간 부분을 반송 테이블(10)로부터 소정 높이로 부양시키는 기판 부양부(26)가 설치되어 있다. 상기 기판 부양부(26)는 상기 반송 테이블의 상부면에 형성된 미세한 직경을 가지는 다수개의 노즐(32)을 포함하는데, 이 노즐(32)을 통해서 상방으로 기체를 분사하여 기판(20)을 소정 높이로 부양시킨다.
검사부(34)는 반송 테이블(10)의 상부에 설치되어 있으며, 클램프(24)로부터 이송되어 온 기판(20)의 이상 유무를 검사하는 역할을 한다.
이와 같이, 평판 디스플레이 패널을 이송하기 위해 패널의 횡방향 측단부를 클램프로 고정시킨 후 기판의 양측 단부의 이송을 동시에 제어하는 방식을 취하여 왔다. 그러나, 이와같이 기판의 양측 단부를 동시에 이송시키는 데에는 제어적인 불안 요소가 있으며, 리니어 모터를 이용하여 기판을 이송시키는 경우 이들 모터는 동기 제어 하여야 하는 제어적인 요소 뿐만 아니라 원가적인 측면에서도 매우 부담이 되어왔다. 또한 패널의 이송중 동기 제어가 파괴될 경우, 패널의 심각한 손상과 함께 생산 라인을 중단해야 하므로 작업의 중단은 전체 라인의 생산력 저하를 가져온다. 또한 동기 제어가 성공적으로 이루어졌다고 하더라도 이를 계속적으로 점검하고 보수를 해야하는 어려움이 있으므로 그 운영면에서도 까다로운 점이 많다고 볼 수 있다. 또한 동기 제어 시스템이 여타의 제어 시스템에 비해 고가이고 고도의 기술력이 뒷받침되어야 하므로 초기 설치 비용과 장비 운영면에서 가격적인 부담도 무시할 수 없다. 패널이 대형화되면서 패널을 이송시키는 양 축간의 거리 및 패널의 운전거리가 길어지고 있는 추세이기 때문에, 수 마이크로 단위의 정밀 제어를 필요로 하는 패널 생산 라인의 특성상 패널 이송 장치의 반복적인 작동과 위치 결정도 및 두 축간의 평행도 등을 보장하기가 더욱 어려워지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 평판 디스플레이 패널과 같은 기판의 효과적이며 안정적인 이송을 이룰 수 있는 기판 이송 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 기판의 이송에 사용되는 장치를 단순화하여 설비 비용 및 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 기판 이송 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 이송 장치에 있어서 기판을 부상시켜 기판을 일정 높이로 이격시키는 반송 스테이지와 상기 반송 스테이지의 일측에 설치되어 기판의 일측 단부를 파지하여 상기 기판을 이송 방향으로 이동하는 클램프와 상기 반송 스테이지 타측에 설치된 활주부로 구성되어 있다. 상기 활주부는 롤러와 롤러 지지대를 구비한 롤러 장치를 포함한다. 상기 롤러 장치는 반송 스테이지의 이송 방향으로 복수개가 설치되어 있으며, 롤러는 구름 베어링으로 지지되어 있다. 또한 상기 롤러 지지대는 제 1 지지대와 제 2 지지대로 구성되어 제 1 지지대는 상기 제 2 지지대에 대해 상기 기판 방향으로 이동 가능하게 설치된 다. 상기 제 1 지지대와 제 2 지지대 사이에는 공압 실린더가 구비되어 상기 제 1 지지대를 이동시킨다. 상기 복수개의 롤러 장치에는 벨트가 감겨져 있을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 이송 장치 및 이를 장착한 검사 장비를 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 검사 장비는 반송 테이블과, 반송 로봇과, 기판 이송부와, 기판 부양부, 검사부, 얼라인부로 구성된다.
반송 테이블(10)은 반송 스테이지(200)와 경로부(136)로 구성되어 있다. 반송 스테이지(200)는 기판이 이송되는 기판 이송 방향인 종방향으로 연장 형성되어 있으며, 반입된 기판(120)을 재치하는 것으로, 이송 방향에 대하여 직각인 횡방향의 폭은 기판(120)의 폭보다 조금 짧게 형성될 수 있다. 또한 반입된 기판(120)을 이송 방향으로 안내하는 역할을 한다. 반송 스테이지(200)의 횡방향 일측에는 이송 장치의 경로부(136)가 각각 설치되어 있다. 경로부(136)는 반송 스테이지(200)와 같이 종방향으로 연장 형성되어 있으며, 횡방향의 폭은 반송 스테이지(200)보다는 짧다.
반송 로봇(112)은 반송 테이블(10) 입구 및 출구측에 각각 제 1 반송 로봇(112a) 및 제 2 반송 로봇(112b)이 설치되어 있다. 제 1 반송 로봇(112a)은 다관절 암(114a)에 의해 회전, 전진 및 후퇴시키면서 미검사의 기판(120)을 (도시되지 않은) 기판 스토커로부터 꺼내어 반송 스테이지(200)에 반입하고, 제 2 반송 로봇(112b)은 검사가 끝난 기판(120)을 (도시되지 않은) 기판 스토커로 반출하게 된다.
검사부(134)는 반송 스테이지(200)의 상부에 설치되어 있으며, 지지대(140) 와 지지대에 부착되어 있는 검사용 기기(142)를 포함한다. 검사용 기기(142)는 반송 방향에 대하여 전후 방향으로 일정 각도까지 회전 가능하게 설치되어 기판의 미세한 부분까지 검사가 가능하게 되어 있다.
얼라인 장치는 5 포인트 타입의 얼라이너로 구성되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 5 포인트 타입의 얼라이너(144)는 기판(120)의 4 방향 측면에 설치되어 있으며, 기판(120)을 부상시킨 상태에서 얼라인 하므로, 기판(120)에 상처 등을 내지 않고 확실하게 얼라인을 연속적으로 행할 수 있고, 얼라인에 필요한 시간을 줄일 수 있다.
기판 부양부(126)는 반송 스테이지(200) 상부면에 위치한다. 즉, 기판 부양부(126)는 반송 스테이지(200) 상부면에 형성된 미세한 직경을 가지는 다수개의 노즐(132)을 포함하는데 이 노즐(132)을 통해서 반송 스테이지(200) 상측으로 기체를 분사하여 기판(120)을 소정 높이로 부양시키는 역할을 한다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 이송부를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 6은 롤러 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판 이송부(146)에는 기판(120)의 일측 단부를 고정시키는 기판 고정 수단인 클램프(124)와 상기 클램프(124)를 기판 이송 방향으로 이송시키는 클램프 이송부를 포함한다. 상기 클램프 이송부는 리니어 모터 등을 포함한다. 클램프(124)에 대한 구조 설명은 종래의 발명과 동일하므로 도 2를 참조한다.
클램프는 상부 및 하부턱(22, 28)과, 간격 조정부(30)와 수평 이동부(32)로 구성된다.
상부 및 하부턱(22, 28)은 상하 방향으로 소정간격 이격되어 마련되며, 그 사이에 기판(20)의 일측이 끼워진 상태로 물려 기판(120)을 고정시킨다. 그리고 상부 및 하부턱(22, 28) 중 어느 하나는 상하 방향으로 이동할 수 있도록 마련된다.
간격 조정부(30)는 상부 및 하부턱(22, 28) 중 어느 하나를 상하 방향으로 이동시키는 역할을 한다. 상기 간격 조정부(30)는 기판(120)이 반입되거나 반출되는 동안에는 상부 및 하부턱(22, 28) 간의 간격을 확장시키고, 기판(120)의 반입이 완료된 후에는 기판(120)을 고정시키기 위하여 간격을 축소시켜 기판(120)과 상부 및 하부턱(22, 28)이 접촉되도록 한다.
수평 이동부(32)는 전술한 상부 및 하부턱(22, 28)을 기판(20) 방향 또는 그 반대 방향으로 수평 이동시키는 구성요소이다. 기판(20)의 크기에 따라 양측의 기판 고정 수단 간의 간격이 변화될 필요가 있으므로 이러한 상황에 대응하기 위함이다. 더 나아가서는 기판(20)의 반입 및 반출 과정에서는 기판(20)과의 간섭을 방지하기 위해 상부 및 하부턱(22, 28)이 후퇴하여 위치하다가 기판(20)이 반입된 후에는 기판(20) 방향으로 전진하여 기판(20)을 고정시키는 역할도 한다. 즉, 이러한 수평 이동부(32)를 기판 방향으로 이동하여 클램프(124)를 이용하여 기판을 고정한 후 클램프(124)가 이송 방향으로 이동하며, 검사가 완료된 후에도 수평 이동부(32)는 기판 반대 방향으로 이동하며 클램프(124)에서 해치된 기판(20)이 언로딩 한다.
클램프(124)를 이동시키기 위해 경로부(136)에는 리니어 레일(138)이 마련되어, (도시되지 않은) 리니어 모터 등으로 클램프(124)를 이송 방향으로 이동 가능하게 해준다.
반송 스테이지(200)서 상기 클램프(124)의 반대쪽 위치인 타측 단부에는 기판(120)을 안착시키고 그의 이동을 안내하는 활주부 즉 롤러 장치(148)가 설치되어 있다. 롤러 장치(148)는 도 6에 도시된 바와 같이, 롤러(150)와 롤러를 지지하는 롤러 지지대(152)로 이루어져 있다. 롤러 장치(148)는 반송 스테이지(200)의 횡방향 양측에 설치된 경로부(136) 중 다른 하나의 경로부(136)에 복수개가 설치된다. 롤러(150)는 기판의 반송 방향으로 자유롭게 회전 가능한 자유 회전을 하며, 회전시 마찰을 줄이기 위하여 구름 베어링 등을 사용한다. 롤러 지지대(152)는 제 1 지지대(152a)와 제 2 지지대(152b)로 구성되어 있다. 롤러 지지대(152)는 경로부(136)에 설치되고 제 2 지지대(152b)에는 상기 제 1 지지대(152a)에 이동 가능하게 설치되도록 공압 실린더 등이 장착되어 있다. 기판(120)의 크기에 따라 제 1 지지대(152a)가 반송 스테이지(200)의 기판 방향으로 이동 가능하다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 이송 장치에서 변형 롤러 장치의 예이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수개의 롤러(150)를 서로 연동시키고 기판과의 접촉 면적을 넓힐 수 있도록 롤러에 벨트를 장착할 수 있다. 벨트는 도면에 표시된 바와 같이 하나가 될 수 있으며, 다수개의 벨트를 장착할 수도 있다.
다음은 전술된 구성의 기판 이송 장치가 적용된 기판 검사 장비의 동작을 설명한다. 도 3을 참조하면, 반송 로봇(112a)이 (도시되지 않은) 기판 스토커에서 기판을 꺼낸 후, 기판(120)을 반송 테이블(110) 입구측에 가져온다. 기판(120)이 반송 테이블(110)에 로딩되면, 미세한 직경을 가지는 다수개의 노즐(132)이 형성된 기판 부양부(126)는 이 노즐(132)을 통해서 기판(120)을 소정 간격 부양시킨다. 이 어서 클램프(124)가 기판(120)의 일측 단부에 위치한다. 클램프(124)는 이송 방향의 직각인 횡방향으로 움직여 기판(120)을 상부 및 하부턱(22, 28) 사이에 물리고, 이 기판(120)을 고정한다. 또한, 클램프(124)의 반대 측의 롤러 장치(148)는 기판(120)의 크기에 따라 도 8a에 도시한 바와 같이 기판(120)의 타측 단부와 동일한 높이에서 그와 인접하게 위치된다. 이때, 클램프(124)를 약간 상승시켜 롤러 장치(148)의 간섭이 일어 나지 않도록 한 후, 롤러 장치(148)를 향하여 움직여 롤러 장치(148)의 상부에 기판(120)을 위치시킨다. 클램프(124)는 하강하여 기판(120)을 무사히 롤러 장치(148)의 상부면에 안착시킨다. 기판(120)이 안착된 후, 경로부 및 반송 스테이지(136, 200)에 설치된 5 포인트 타입의 얼라이너를 이용하여 기판(120)을 정렬시킨다.
기판 이송부에 의해 기판(120)이 안정적으로 얼라인 되어 안착되면, 클램프(124)는 이송 방향으로 움직이기 시작하고, 롤러 장치(148)의 롤러(150)는 기판(120)이 움직이는 방향으로 자유롭게 회전하기 시작한다. 기판(120)이 검사부(134)에 도달하게 되면 일정 속도로 이동하면서 검사를 받는다. 광학 렌즈 및 CCD 카메라 등의 검사용 기기(142)를 이용하여 기판(120)의 패턴 검사, 결함 검사 등을 행한다. 검사를 끝낸 기판(120)은 기판 이송부에 의해 반송 스테이지(200)의 출구까지 이동하게 되고 반출용 반송 로봇(112b)은 핸드 아암(114b)을 상승시킴과 함께 핸드 아암(114b)을 회전, 전진 및 후퇴시켜, 반송 스테이지(200)로부터 검사가 끝난 기판(120)을 꺼내 (도시되지 않은) 기판 스토커 내에 수납한다. 기판(120)의 이송을 마친 클램프(124)는 반송 방향의 역방향으로 이동하기 시작하여 원래의 자리 에 배치되어 공정이 완료된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 검사 장비의 기판 이송부는 기판의 일측 단부만을 파지한 상태에서 기판을 이송하므로 평판 디스플레이 패널을 효과적이며 안정적인 이송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 반송 스테이지의 대향 측에 위치되는 모터를 동기 제어하는 기존의 시스템에서 탈피하여 반송 스테이지의 일측에만 위치되는 모터를 제어하여 원가 절감 및 동기 제어시 발생하는 제어적 불안요소를 제거하는 효과가 있다.
더욱이, 장비의 유지 보수 및 패널의 파손 방지 등 부수적인 효과를 동시에 발휘할 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판 이송 장치에 있어서,
    기판을 부상시켜 기판을 일정 높이로 이격시키는 반송 스테이지와,
    상기 반송 스테이지의 일측에 설치되어 기판의 일측 단부를 파지하여 상기 기판을 이송 방향으로 이동 하는 클램프와,
    상기 반송 스테이지의 타측에 설치된 활주부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,상기 활주부는 롤러와 롤러 지지대를 구비한 롤러 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 롤러 장치는 반송 스테이지의 이송 방향으로 복수개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3중 어느 한 항에 있어서 상기 롤러 장치의 롤러는 구름 베어링으로 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러 지지대는 제 1 지지대와 제 2 지지대로 구성되어 제 1 지지대는 상기 제 2 지지대에 대해 상기 기 판 방향으로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  6. 청구항 5에 있어서 상기 제 1 지지대와 제 2 지지대 사이에는 공압 실린더가 구비되어 상기 제 1 지지대를 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  7. 청구항 2 또는 청구항 3중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 롤러 장치에 벨트가 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  8. 청구항 2 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장비.
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KR20150093402A (ko) * 2014-02-07 2015-08-18 주식회사 프로텍 필름 기판용 디스펜싱 장치
KR20190115864A (ko) * 2018-04-04 2019-10-14 세메스 주식회사 기판 처리 장치

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