KR20190114407A - 변위 센서를 이용한 스크라이브 장치 - Google Patents

변위 센서를 이용한 스크라이브 장치 Download PDF

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KR20190114407A
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정명진
소근섭
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주식회사 탑 엔지니어링
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Abstract

본 발명에 따른 변위 센서를 이용하는 스크라이브 장치는, 스크라이빙 헤드유닛과 기판이 로딩되는 스테이지를 갖고, 상기 스크라이빙 헤드유닛은 상기 스테이지에 대해 상대적으로 이동되고, 상기 스크라이빙 헤드유닛은, 레이저 발생장치로부터 절단용 레이저 빔을 전달받아 상기 절단용 레이저 빔의 초점을 가변하는 렌즈 조립체, 및 측정용 레이저 빔을 발생하는 레이저 소자와 상기 측정용 레이저 빔을 수신하는 촬상 소자를 포함한 변위 센서가 구비되고, 상기 렌즈 조립체에서 초점 거리가 조절된 상기 절단용 레이저 빔이 통과하는 빔 통과부가 형성된 변위 센서 조립체를 포함하고, 상기 변위 센서의 상기 측정용 레이저 빔과 상기 레이저 발생 장치의 상기 절단용 레이저 빔 사이의 옵셋이 보정되는 것을 특징으로 한다.

Description

변위 센서를 이용한 스크라이브 장치{SCRIBING APPARATUS USING LASER DISPLACEMENT SENSOR}
본 발명은 변위 센서를 이용한 스크라이브 장치에 관한 것이다.
레이저를 이용한 스크라이브 장치는 레이저를 기판에 조사하고 냉각 가스 등으로 기판을 냉각하여 열 응력을 발생시킴으로써 기판에 크랙을 형성시킨다. 또는 서로 다른 레이저를 기판에 순차적으로 조사하여 기판의 절단을 수행하는 것이 제안된다. 한편, 경우에 따라서는 레이저를 이용하여 액정 표시 장치를 이루는 두 장의 기판을 접합하는 실런트나 기판에 형성된 블랙 매트릭스 등을 절단한 후 스크라이빙 휠을 이용하여 기판을 절단하기도 한다. 그런데 절단 대상이 되는 기판이 평탄하지 않은 경우 또는 레이저 조사 깊이를 조절할 필요가 있는 경우에 즉각적인 조정이 어렵다는 문제점이 있다.
등록특허: 10-0626553, 등록일: 2006년 09월 14일, 제목: 비금속재 절단장치 및 비금속재 절단시의 절단깊이 제어방법. 등록특허: 10-1400635, 등록일: 2014년 05월 21일, 제목: 변위 센서 시스템. 공개특허: 10-2018-0011702, 공개일: 2018년 02월 02일, 제목: 스크라이브 방법 그리고 스크라이브 장치.
본 발명의 목적은 보다 정밀하게 절단하는 변위 센서를 이용한 스크라이브 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치는, 스크라이빙 헤드유닛과 기판이 로딩되는 스테이지를 갖고, 상기 스크라이빙 헤드유닛은 상기 스테이지에 대해 상대적으로 이동되고, 상기 스크라이빙 헤드유닛은, 레이저 발생장치로부터 절단용 레이저 빔을 전달받아 상기 절단용 레이저 빔의 초점을 가변하는 렌즈 조립체; 및 측정용 레이저 빔을 발생하는 레이저 소자와 상기 측정용 레이저 빔을 수신하는 촬상 소자를 포함한 변위 센서가 구비되고, 상기 렌즈 조립체에서 초점 거리가 조절된 상기 절단용 레이저 빔이 통과하는 빔 통과부가 형성된 변위 센서 조립체를 포함하고, 상기 변위 센서의 상기 측정용 레이저 빔과 상기 레이저 발생 장치의 상기 절단용 레이저 빔 사이의 옵셋이 보정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 렌즈 조립체는 상기 절단용 레이저 빔의 초점을 형성하는 포커싱 렌즈, 및 상기 포커싱 렌즈의 위치를 조정하는 렌즈 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 레이저 소자는 상기 기판을 향하여 수직이 아닌 각도로 측정용 레이저 빔을 조사하고 상기 촬상 소자는 상기 기판을 향하여 수직이 아닌 각도로 상기 측정용 레이저 빔을 수광하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 빔 통과부는 상기 레이저 소자와 상기 촬상 소자 사이에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 측정용 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 지점은 상기 절단용 레이저 빔의 조사 위치보다 선행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 변위 센서로부터 거리 센싱 정보를 입력받고 상기 렌즈 구동 장치의 구동을 제어하는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 촬상 소자에서 수신되는 레이저 신호의 양을 일정하게 유지하도록 상기 레이저 신호의 출력 시간을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제어 장치는, 전반적인 동작을 제어하는 중앙 처리 장치; 상기 레이저 소자를 제어하는 발광 제어 장치; 상기 촬상 소자를 제어하는 수광 제어 장치; 상기 수광 제어 장치로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하는 아날로그 디지털 변환기; 및 상기 변경된 디지털 신호를 수신 및 처리하는 FPGA(field programmable gate array)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 FPGA는 상기 촬상 소자에서 전구간 신호를 획득하지 않고 구간 선택적으로 픽셀 구간 신호를 획득하도록 상기 수광 제어 장치를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제어 장치는, 타겟 위치에 대한 제 1 거리를 상기 변위 센서를 통하여 측정하고, 상기 타겟 위치로 상기 절단용 레이저 빔을 조사시키고, 상기 조사 위치에 대한 제 2 거리를 상기 변위 센서를 통하여 측정하고, 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리를 이용하여 상기 옵셋을 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 조사 위치는 비전 카메라에 의해 검출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치는 변위 센서를 이용하여 레이저 빔의 옵셋을 보정함으로써, 보다 정밀한 레이저 제어를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치는 속도 가변형 변위 센서를 이용함으로써 보다 빠르게 절단 동작을 수행할 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 센서를 이용한 스크라이브 장치(100)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)의 변위 센서 조립체(120)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치(150)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(10)에서 변위 센서(122)의 측정용 레이저 빔(125)과 레이저 발생장치(140)의 절단용 레이저 빔(142) 사이의 옵셋을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)의 레이저 빔의 옵셋을 보정하기 위한 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 혹은 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변위 센서를 이용한 스크라이브 장치(100)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)의 변위 센서 조립체(120)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스크라이브 장치(100)는 기판(1)이 로딩되는 스테이지(2)와, 스테이지(2)와 상대운동이 가능하도록 구비된 스크라이빙 헤드유닛(110)을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 스테이지(2)는 고정되어 있다. 실시 예에 있어서, 스크라이빙 헤드유닛(110)이 이동하거나, 스크라이빙 헤드유닛(110)는 고정되어 있을 수 있다. 실시 예에 있어서, 스테이지(2)가 이동하거나, 스테이지(2)와 스크라이빙 헤드유닛(110) 모두가 이동 가능 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 스크라이빙 헤드유닛(110)은 스테이지(2)의 상방을 가로질러 배치되는 갠트리(미도시)에 구비될 수 있다. 이러한 스크라이브 장치(110)의 기본 구성은 종래 기술로 설명한 대한민국 공개특허 제10-2005-0106156호의 도 1에 도시된 구성에 따를 수 있다.
이상적인 경우 스테이지(1) 상부에 로딩된 기판(2)은 동일한 평면을 이룰 것이나 실제에 있어서는 기판(2)은 수평면에 대하여 미소한 높이 차를 갖게 된다. 본 발명에 따른 스크라이브 장치(100)는 기판(2)과의 거리에 따라 절단용 레이저 빔의 초점 거리, 즉 절단용 레이저 빔의 조사 깊이를 조정할 수 있다. 여기서, 절단용 레이저 빔의 조사 깊이는 기판의 표면이나 기판 내부의 일 지점일 수 있고, 경우에 따라서는 합착 기판을 접착시키기 위한 실런트의 일 지점이거나 기판 내에 존재하는 블랙 매트릭스에 대응되는 위치일 수 있다.
스크라이빙 헤드유닛(110)에는 변위 센서 조립체(120)와, 변위 센서 조립체(120)의 상부에 구비되는 렌즈 조립체(130)가 구비할 수 있다. 또한, 별도의 레이저 발생장치(140)에서 발생된 절단용 레이저 빔(142)을 렌즈 조립체(130) 측으로 전달하기 위한 적어도 하나의 반사거울(112)이 스크라이빙 헤드유닛(110)에 포함될 수 있다.
변위 센서 조립체(120)는 스크라이빙 헤드유닛(110)에 고정되는 브라켓 형태로 구비될 수 있다. 변위 센서 조립체(120)의 하방에는 기판(1)에 대해 소정 각도로 측정용 레이저 빔(125)을 조사하는 레이저 소자(124)와, 레이저 소자(124)에서 발생된 측정용 레이저 빔(125)이 기판(1)에 반사된 후에 반사된 측정용 레이저 빔(125)을 수광하는 촬상 소자(126)를 포함하는 변위 센서(122)가 구비될 수 있다. 실시 예에 있어서, 레이저 소자(124)와 촬상 소자(126)의 사이에는 상하로 관통 형성된 빔 통과부(128)가 구비될 수 있다.
빔 통과부(128)로는 렌즈 조립체(130)에서 초점 거리가 조정된 절단용 레이저 빔(142)이 통과될 수 있다.
실시 예에 있어서, 측정용 레이저 빔(125)과 절단용 레이저 빔(142)은 파장 대역이 서로 다를 수 있다. 이는 측정용 레이저 빔(125)을 촬상 소자(126)에서 수신하는 경우 절단용 레이저 빔(142)에 의한 간섭을 방지하기 위함이다.
렌즈 조립체(130)는 절단용 레이저 빔(142)의 초점 거리를 조정하는 포커싱 렌즈(132)를 더 포함할 수 있다. 여기서 포커싱 렌즈(132)는 단일 렌즈이거나 복수의 렌즈가 조합된 구성일 수 있다. 또한, 렌즈 조립체(130)는 포커싱 렌즈(132)의 위치를 조정하는 렌즈 구동 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 렌즈 구동 장치는 보이스 코일(voice coil) 방식으로 구비되거나 리니어 모터 형태로 구비되어 포커싱 렌즈(132)의 위치를 조정할 수 있다. 변위 센서(122)에 의해 기판(1)과의 거리가 측정되고, 측정된 거리에 따라 렌즈 구동 장치는 포커싱 렌즈(132)의 위치를 조정하여 기판(1)에 조사되는 레이저 빔(142)의 초점 거리를 조정할 수 있다. 렌즈 구동 장치에 의한 포커싱 렌즈(132)의 위치 조정 시간은 스크라이빙 헤드유닛(110)과 기판(1)과의 상대 이동 속도(V)를 고려하여 이루어질 수 있다.
도 1에 있어서는 변위 센서 조립체(120)의 상부에 렌즈 조립체(130)가 위치하고, 렌즈 조립체(130)를 통과한 절단용 레이저 빔(142)이 그 하방에 위치한 빔 통과부(128)를 통과하여 기판(1)의 소정 위치에 초점이 형성되는 것을 예시하였다. 그러나, 본 발명의 실시에 있어서는 렌즈 조립체(130)에서 출력된 절단용 레이저 빔(142)이 별도의 반사 거울(미도시)을 통해 광경로가 변환되어 빔 통과부(128)를 통과하도록 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 변위 센서(122)가 기판(1)과의 거리를 측정하는 수평면상 위치와 절단용 레이저 빔(142)이 조사되는 수평면상 위치는 이격 될 수 있다. 실시 예에 있어서 변위 센서(122)가 기판(1)과의 거리를 측정하는 위치는 절단용 레이저 빔(142)의 조사 위치보다 선행될 수 있다. 즉, 변위 센서(122)에 의해 기판(1)과의 거리를 측정한 후 절단용 레이저 빔(142)이 기판(1)에 조사되도록 위치가 설정된다.
도 2를 다시 참조하면, 스크라이브 장치(100)는 변위 센서 조립체(120), 렌즈 구동 장치(134) 및 제어 장치(150)를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 렌즈 구동 제어 장치(134) 및 제어 장치(150)는 변위 센서 조립체(120)의 내부에 배치되거나, 변위 센서 조립체(120)에 부착될 수 있다.
변위 센서(122)는 적어도 하나의 레이저 소자(124) 및 적어도 하나의 촬상 소자(126)를 포함할 수 있다. 레이저 소자(laser diode; 124)는 특정 파장 대역의 레이저 광을 피사체에 전송하도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 특정 파장 대역은 근거리 센서라고 가정할 때 적색계열의 파장인 660nm일 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 피사체가 고온의 물체일 경우 특정 파장 대역은 청색 계열의 파장인 470nm 일 수 있다. 한편, 본 발명의 특정 파장 대역에 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
촬상 소자(image sensor; 126)는 피사체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하도록 구현될 수 있다. 촬상 소자(126)는 특정 파장 대역의 레이저 빔을 수신하도록 필터를 더 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 촬상 소자(126)는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)/CCD(charge coupled device) 센서를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 촬상 소자가 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
제어 장치(150)는 변위 센서(122)를 제어하도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제어 장치(150)는 레이저 소자(124)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 레이저 투광 시간을 조절함으로써 항상 일정한 양의 빛을 수광 하도록 레이저 소자(124)를 제어할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제어 장치(150)는 촬상 소자(126) 및 촬상 소자(126)의 출력 신호를 수신 혹은 처리하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 촬상 소자(126)로 수신되는 레이저 빔의 분포를 줄임으로써 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해 레이저 변위센선 제어 장치(150)는 레이저 소자(124)의 출력값을 제어하고, 촬상 소자(126)으로부터 측정값을 입력 받고 명도값이 가장 높은 중심 인덱스 값을 출력하고, 명도값에 대응하는 중심 인덱스를 이용하여 피사체까지의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 피사체까지의 거리는 중심 인덱스에 픽셀당 거리를 곱함으로써 산출될 수 있다.
또한, 제어 장치(150)는 촬상 소자(126)의 픽셀 신호 획득 구간을 선택적으로 가변 할 수 있다. 일반적인 변위 센서 시스템은, 촬상 소자의 출력 속도(read out speed)가 제한적이며 픽셀 개수가 많을 수록 데이터 획득/처리 속도 저하를 발생할 수 있다. 단위 시간 당 측정 변위값의 개수가 적기 때문에(즉, 평균방식 이용 시 평균에 사용되는 샘플링 데이터가 적다). 데이터 신뢰도가 떨어진다. 변위 센서가 장비에 장착되는 경우에는 장비의 제어 속도를 제한하게 한다. 외부 환경변화(ex. 반사율)에 따라 촬상 소자에 신호를 처리하여 레이저 소자로 피드백 하는 응답시간이 늦어지기 때문에 변위 측정값의 신뢰도도 떨어진다.
반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 변위 센서를 이용한 스크라이브 장치(100)는 촬상 소자(126)의 픽셀 신호 획득 구간을 선택적으로 가변함으로써 종래의 그것과 비교하여 동일한 출력 속도(read out speed)를 가질 때 단위 시간 당 데이터 획득 속도를 증대시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 촬상 소자(126)의 픽셀l 전구간 신호를 획득하는 것이 아닌 FPGA를 이용하여 구간 선택적으로 픽셀 구간 신호가 획득될 수 있다. 예를 들어, 1024 픽셀의 이미지 센서에서 1024개의 전체 데이터(full data) 획득이 아닌 512개의 데이터만 획득함으로써 초당 프레임(FPS: frame per second)이 향상될 수 있다. 측정 변위값의 평균을 통해 측정 변위값 신뢰도도 향상시킬 수 있다. 이로써 변위 변화가 적은 환경이 주어질 때, 변위 측정을 더욱 빠르게 함으로써 장비(100)의 제어 속도가 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치(150)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제어 장치(150)는 전반적인 동작을 제어하는 중앙 처리 장치(CPU; 151), 레이저 소자(124)를 제어하는 발광 제어 장치(152), 촬상 소자(126)를 제어하는 수광 제어 장치(153), 수광 제어 장치(153)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하는 아날로그 디지털 변환기(154), 및 아날로그 디지털 변환기(154)의 출력 신호를 수신 및 처리하는 FPGA(field programmable gate array; 155)를 포함할 수 있다.
FPGA(155)는 수광 제어 장치(153)를 제어하도록 사전에 결정된 알고리즘에 의해 동작하도록 구현될 수 있다. FPGA(155)는 촬상 소자(126)의 신호 획득 구간을 설정하도록 제어 신호를 발생하고, 수광 제어 장치(153)에 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 스크라이브 장치(100)은 부가적으로 표시부(160), 조작부(170), 및 인터페이스(180)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 스크라이브 장치(100)의 동작 방법을 다음과 같이 진행될 수 있다.
먼저, 기판(1)에 대한 절단용 레이저 빔(142)의 조사 깊이, 즉 초점 거리를 설정될 수 있다(S110).
제어 장치(150)는 촬상 소자(126)의 신호 획득 구간을 설정할 수 있다(S120). 설정된 신호 회득 구간에서 촬상 소자(126)으로부터 레이저 빔을 수신하고, 변위 센서(122)는 주기적으로 또는 연속하여 기판(1)과의 거리를 측정할 수 있다. 제어 장치(150)는 변위 센서(122)로부터 측정 결과를 입력 받고, 기판까지의 거리를 계산할 수 있다(S130).
제어 장치(150)는 변위 센서(122)로부터 측정 결과를 입력받은 후, 변위 센서(122)의 센싱 지점(P1)에 절단용 레이저 빔(142)이 조사될 시점을 고려하여 레이저 조사 깊이 제어 시간을 산출할 수 있다(S140). 여기서 레이저 조사 깊이 제어 시간은 전술한 렌즈 구동 장치(134)의 구동 완료 시점(T2)까지의 시간으로 이해될 수 있다. 제어 장치(150)의 제어에 따라 렌즈 구동 장치(134)가 제어될 수 있다(S150).
상술된 S120 단계 내지 S150 단계는 기판(1)에 대한 레이저 스크라이빙 작업이 이루어지는 동안 반복하여 수행될 수 있다. S120 내지 S150 단계의 반복 수행은 변위 센서(122)의 센싱 주기에 따라 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 스크라이브 장치(10)는 변위 센서(122)의 측정용 레이저 빔(125)과 레이저 발생장치(140)의 절단용 레이저 빔(142) 사이의 실질적인 옵셋을 보정하도록 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(10)에서 변위 센서(122)의 측정용 레이저 빔(125)와 레이저 발생장치(140)의 절단용 레이저 빔(142) 사이의 옵셋을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 변위 센서(122)는 설정된 타겟 위치(201)에 대한 제 1 거리를 측정할 수 있다. 이후, 레이저 발생장치(140)에서 발생된 절단용 레이저 빔(142)은 소정의 시간 동안에 설정된 타겟 위치(201)를 향하여 조사될 수 있다. 이때 절단용 레이저 빔(142)이 조사된 조사 위치(202)는 설정된 타겟 위치(201)와 다를 수 있다. 이후, 변위 센서(122)는 절단용 레이저 빔(142)의 조사 위치(202)에 대한 제 2 거리를 측정할 수 있다. 제어 장치(150)는 변위 센서(122)로부터 타겟 위치(201)에 대한 제 1 거리와 조사 위치(202)에 대한 제 2 거리를 수신 받고, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 옵셋에 따른 절단용 레이저 빔(142)의 보정을 수행할 수 있다. 한편, 제어 장치(150)는 도 4에 설명된 바와 같이, 속도 가변형 변위 센서(122)을 이용하여 제 1 및 제 2 거리를 신속하게 계산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)의 레이저 빔의 옵셋을 보정하기 위한 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6를 참조하면, 스크라이브 장치(100)는 다음과 같이 동작할 수 있다.
제어 장치(150)는 옵셋 보정용 타겟 위치를 설정할 수 있다. 변위 센서(122)는 설정된 타겟 위치(도 5 참조, 201)에 대한 제 1 거리를 측정할 수 있다(S210).
레이저 발생장치(140)는 설정된 타겟 위치(201)로 절단용 레이저 빔(142)를 사전에 결정된 시간 동안 조사할 수 있다(S220). 이때 절단용 레이저 빔(142)의 조사 위치(도 5 참조, 202)는 설정된 타겟 위치(201)과 다를 수 있다. 여기서 조사 위치는 비전 카메라(예, 라인 스캔 카메라)에 의해 검출될 수 있다. 비전 카메라는 스크라이브 장치(100)의 변위 센서 조립체(120)에 부착될 수 있다.
변위 센서(122)는 조사 위치(201)에 대한 제 2 거리를 측정할 수 있다(S230).
제어 장치(150)는 변위 센서(122)로부터 제 1 거리 및 제 2 거리를 수신하고, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 옵셋을 계산할 수 있다. 제어 장치(150)는 계산된 옵셋에 따라 절단용 레이저 빔(142)을 보정하도록 렌즈 구동 장치(134)를 제어할 수 수 있다(S240).
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예들의 하나 이상의 동작들/단계들/모듈들을 구현/수행하기 위한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 수단들은 ASICs(application-specific integrated circuits), 표준 집적 회로들, 마이크로 컨트롤러를 포함하는, 적절한 명령들을 수행하는 컨트롤러, 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGAs(field-programmable gate arrays), CPLDs(complex programmable logic devices), 및 그와 같은 것들을 포함할 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.
100: 스크라이브 장치
120: 변위 센서 조립체
122: 변위 센서
124: 레이저 소자
125: 측정용 레이저 빔
126: 촬상 소자
134: 렌즈 구동 장치
140: 레이저 발생 장치
142: 절단용 레이저 빔
150: 제어 장치
151: 중앙 처리 장치
152: 발광 제어 장치
153: 수광 제어 장치
154: 아날로그 디지털 변환기
155: FPGA

Claims (11)

  1. 스크라이빙 헤드유닛과 기판이 로딩되는 스테이지를 갖고, 상기 스크라이빙 헤드유닛은 상기 스테이지에 대해 상대적으로 이동되고,
    상기 스크라이빙 헤드유닛은,
    레이저 발생장치로부터 절단용 레이저 빔을 전달받아 상기 절단용 레이저 빔의 초점을 가변하는 렌즈 조립체; 및
    측정용 레이저 빔을 발생하는 레이저 소자와 상기 측정용 레이저 빔을 수신하는 촬상 소자를 포함한 변위 센서가 구비되고, 상기 렌즈 조립체에서 초점 거리가 조절된 상기 절단용 레이저 빔이 통과하는 빔 통과부가 형성된 변위 센서 조립체를 포함하고,
    상기 변위 센서의 상기 측정용 레이저 빔과 상기 레이저 발생 장치의 상기 절단용 레이저 빔 사이의 옵셋이 보정되는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 조립체는 상기 절단용 레이저 빔의 초점을 형성하는 포커싱 렌즈, 및 상기 포커싱 렌즈의 위치를 조정하는 렌즈 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 소자는 상기 기판을 향하여 수직이 아닌 각도로 측정용 레이저 빔을 조사하고 상기 촬상 소자는 상기 기판을 향하여 수직이 아닌 각도로 상기 측정용 레이저 빔을 수광하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 빔 통과부는 상기 레이저 소자와 상기 촬상 소자 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 측정용 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 지점은 상기 절단용 레이저 빔의 조사 위치보다 선행하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변위 센서로부터 거리 센싱 정보를 입력받고 상기 렌즈 구동 장치의 구동을 제어하는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 촬상 소자에서 수신되는 레이저 신호의 양을 일정하게 유지하도록 상기 레이저 신호의 출력 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    전반적인 동작을 제어하는 중앙 처리 장치;
    상기 레이저 소자를 제어하는 발광 제어 장치;
    상기 촬상 소자를 제어하는 수광 제어 장치;
    상기 수광 제어 장치로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하는 아날로그 디지털 변환기; 및
    상기 변경된 디지털 신호를 수신 및 처리하는 FPGA(field programmable gate array)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 FPGA는 상기 촬상 소자에서 전구간 신호를 획득하지 않고 구간 선택적으로 픽셀 구간 신호를 획득하도록 상기 수광 제어 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 타겟 위치에 대한 제 1 거리를 상기 변위 센서를 통하여 측정하고, 상기 타겟 위치로 상기 절단용 레이저 빔을 조사시키고, 상기 조사 위치에 대한 제 2 거리를 상기 변위 센서를 통하여 측정하고, 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리를 이용하여 상기 옵셋을 보정하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 조사 위치는 비전 카메라에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
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