KR20080058615A - 기판 감지 장치 및 기판 감지 시스템 - Google Patents

기판 감지 장치 및 기판 감지 시스템 Download PDF

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KR20080058615A
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이현철
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

이재 로봇부와 맵핑부가 일체화되어 장비 수량 및 단가, 운용 면적을 줄일 수 있는 기판 감지 장치와 이를 구비한 기판 감지 시스템이 제공된다. 기판 감지 장치는 복수 개의 선반 프레임을 구비한 카세트에 수납된 기판을 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하여 이동시키는 이재 로봇부, 이재 로봇부와 결합되어 이재 로봇부의 움직임에 따라 위치가 변화되며 복수 개의 선반 프레임 각각에 대한 기판의 삽입 여부를 판별하는 맵핑부를 포함한다.
맵핑 장치, 이재 로봇, 기판 감지

Description

기판 감지 장치 및 기판 감지 시스템{Apparatus and system for mapping substrate}
도 1은 종래 기술에 따른 기판 감지 장치의 개략적 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기판 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 감지 시스템의 개략적 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타난 기판 감지 장치의 확대도이다.
도 6은 도 4에 나타난 기판 감지 장치의 사시도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 기판 감지 장치 110: 맵핑부
111: 지지 프레임 112: 수직 프레임
113: 포토 센서(Photo Sensor) 120: 이재 로봇부
121: 회전부 122: 로봇 암(Robot Arm)
200: 기판 300: 카세트(Cassette)
310: 카세트 안치대 331: 선반 프레임
Port1, Port2, Port3: 포트
본 발명은 기판 감지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카세트에 수납된 기판의 유무를 판별하는 기판 감지 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 투명 절연 기판인 상, 하부 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 표시면인 상부 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 여러 단계의 공정을 거쳐 제작되며, 공정의 종류에 따라 처리 공정이나 챔버(Chamber) 등이 달라지므로, 액정 표시 장치용 기판을 해당 공정으로 이송하는 작업을 주기적으로 실시하게 된다.
각각의 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 챔버 내부에서 진행되며, 이러한 챔버는 공정순으로 배치될 수도 있고, 여러 개의 챔버가 반송 챔버를 중심으로 결합되는 클러스터 형태로 배치될 수도 있다.
어떠한 배치이든지 간에, 외부에서 챔버로 미처리 기판을 공급하고, 공정을 끝낸 기판을 외부로 반출하는 역할을 하는 카세트(Cassette)가 필요하며, 하나의 공정이 진행된 기판들이 카세트에 여러 개 적층되고, 자동 반송 대차(AGV: Auto Guided Vehicle)가 이러한 카세트를 탑재하여 다음 공정으로 이동시킨다.
도 1은 카세트(20)가 공정 장비의 포트(Port1, Port2, Port3)에 안치되어 있는 모습을 나타낸 것으로, 종래 기술에 따른 기판 감지 장치(10)가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3은 도 1의 기판 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
한 챔버 내에서, 복수의 기판(30)이 수납되어 있는 카세트(20)는 자동 반송 대차에 의해 이동되어 하나의 공정 장비에서 다른 공정 장비로 이송되고, 이송된 카세트(20)는 이송된 공정 장비의 각 포트(Port1, Port2, Port3)로 안치된다.
카세트(20)는 기판(30)을 수납할 수 있는 복수 개의 선반 프레임(21)을 구비하며, 카세트(20)가 안치되는 각 포트(Port1, Port2, Port3)의 상면에는 상부로 돌출되는 카세트 안치대(40)가 형성되어 있다. 카세트 안치대(40)는 카세트(20)를 운반하는 이재 로봇(미도시)이 카세트(20)의 하부로 진입할 수 있는 공간을 확보하기 위한 것이다.
포트(Port1, Port2, Port3)의 측면에 위치하는 기판 감지 장치(10)는 포트(Port1, Port2, Port3)에 안착된 카세트(20)의 각 선반 프레임(21)에 기판(30)이 적재되었는지 여부를 감지하는 매핑(Mapping) 기능을 수행한다.
카세트(20)의 양측 벽에는 선반 프레임(21)이 다수 형성되어 여러 장의 기판(30)이 수납되도록 되어 있으므로, 카세트(20) 내의 기판(30) 수량을 검사하는 기판 감지 장치(10) 상에는 복수의 센서(11)가 여러 열로 배열되어 복수의 센서(11)를 통해 기판(30)을 감지하여 수량을 검사하게 된다.
각 포트(Port1, Port2, Port3)의 카세트 안치대(40)에 카세트(20)가 안치되면, 기판 감지 장치(10)가 카세트(20)에 접근하면서, 기판 감지 장치(10)에 부착된 센서(11)가 기판(30)의 하부로 진입하여 기판(30)의 존재 여부를 감지한다. 이때, 기판 감지 장치(10)의 센서(11)는 카세트(20)의 측면으로부터 카세트(20)의 내측으 로 진입하여 각 선반 프레임(21) 내 기판(30)의 존재 여부를 감지하게 된다.
포트(Port1, Port2, Port3)에 카세트(20)가 도착하면 도 2와 같이 해당 포트(Port1, Port2, Port3)의 초기 위치에 배치된 기판 감지 장치(10)가 도 3과 같이 카세트(20) 방향으로 전진하여 기판(30)을 감지한 후, 다시 도 2의 원래 위치로 후진하게 된다.
그런데, 이러한 구조는 기판 감지 장치(10)가 각각의 포트(Port1, Port2, Port3)마다 모두 1대씩 설치되어야 하고, 포트(Port1, Port2, Port3) 수에 따라 필요 수량 및 비용이 증가되므로, 불필요하게 운용 면적이 소비되고, 장비 수량 및 단가가 상승되어 비효율적이라는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 운용 면적을 줄이고, 장비 수량 및 단가를 감소시킬 수 있는 기판 감지 장치 및 기판 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 감지 장치는 복수 개의 선반 프레임을 구비한 카세트에 수납된 기판을 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하여 이동시키는 이재 로봇부와, 상기 이재 로봇부와 결합되어 상기 이재 로봇부의 움직임에 따라 위치가 변화되며, 상기 복수 개의 선반 프레임 각각에 대한 상기 기판의 삽입 여부를 판별하는 맵핑부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 기판 감지 시스템은 챔버 내에 설치된 복수의 포트와, 상기 복수의 포트 각각에 안착되며, 기판을 수납할 수 있는 복수의 선반 프레임이 구비된 카세트와, 상기 복수의 포트 사이를 이동하면서 상기 카세트에 수납된 상기 기판을 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)함과 동시에 상기 복수의 선반 프레임 각각에 대한 상기 기판의 삽입 여부를 판별하는 기판 감지 장치를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 감지 장치와 기판 감지 시스템에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 감지 시스템의 개략적 단면도이다.
하나의 챔버 내에서는 액정 표시 장치의 각 제조 공정(예를 들어, 세정 공정, 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정, 합착 공정, 절단 공정, 모듈 공정 등) 중 하나 이상의 공정이 수행되며, 이를 위한 하나 이상의 공정 장비와 공정 장비의 포 트(Port1, Port2)들이 배열된다.
챔버 내의 포트(Port1, Port2)들을 통해 각 공정을 수행하기 위한 기판(200)이 로딩(Loading)되거나 공정이 수행된 이후의 기판(200)이 언로딩(Unloading)된다.
도 4를 참조하면, 기판 감지 시스템은 기판(200)을 수납 및 반송하는 카세트(300), 카세트(300)가 안치된 복수의 포트(Port1, Port2), 기판 감지 장치(100)를 포함한다.
기판 감지 장치(100)는 크게 카세트(300)에 기판(200)을 수납하거나 수납된 기판(200)을 빼내는 이재 로봇부(120)와 이재 로봇부(120)에 일체화되어 카세트(300)에 수납된 기판(200)의 수량을 감지하는 맵핑부(110)로 구성된다.
기판 감지 장치(100)는 한 챔버 내에 설치된 복수의 포트(Port1, Port2) 사이를 이동하면서 이재 로봇부(Transferring robot part)(120)를 통해 기판(200)을 로딩 또는 언로딩하는 기능을 수행하고, 동시에, 맵핑부(110)를 통해 카세트(300) 내에 수납된 기판(200)의 수량을 감지하는 맵핑(Mapping) 기능을 수행한다.
도 5는 도 4에 나타난 기판 감지 장치의 확대도이고, 도 6은 도 4에 나타난 기판 감지 장치의 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 감지 장치(100)는 크게 이재 로봇부(120)와 맵핑부(110)로 구분된다.
카세트(300) 내부의 양 측면에는 복수의 선반 프레임(331)이 설치되고, 자동 반송 대차(미도시)에 의해 각 선반 프레임(331)에 기판(200)이 놓여진 상태로 카세 트(300)가 이송되어 포트(Port1, Port2)로 안착된다.
이재 로봇부(120)는 카세트(300)의 선반 프레임(331)에 수납된 기판(200)을 이동시켜 포트(Port1, Port2)로 로딩하거나 포트(Port1, Port2)로부터 언로딩한다.
맵핑부(110)는 이재 로봇부(120)와 일체화되도록 결합되어 있으며, 이재 로봇부(120)의 움직임에 따라 위치를 변화시켜 가면서 각각의 선반 프레임(331)에 대한 기판(200)의 삽입 여부를 판별하여, 카세트(300) 내에 수납된 기판(200)의 전체 수량을 감지한다.
맵핑부(110)는 이재 로봇부(120)의 후면에 설치될 수 있으며, 이재 로봇부(120)의 움직임에 따라 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 기판(200)을 카세트(300)로 로딩하거나 언로딩할 때에는 이재 로봇부(120)가 카세트(300)의 정면과 마주보게 되고, 카세트(300) 내에 수납된 기판(200)의 유무를 감지할 때에는 기판 감지 장치(100)가 180도 회전하여 맵핑부(110)가 카세트(300)의 정면과 마주보게 된다.
또한, 맵핑부(110)가 이재 로봇부(120)의 움직임에 따라 이재 로봇부(120)와 함께 카세트(300)의 좌우 방향으로 이동하면서 복수의 포트(Port1, Port2) 사이를 움직이도록 구성할 수도 있다.
이와 같이, 기판 감지 장치(100)의 이재 로봇부(120)와 맵핑부(110)는 카세트(300)가 도착되면, 직진이나 회전 동작을 통해 감지 위치로 이동하고, 감지 위치에서 카세트(300)의 각 선반 프레임(331) 내 기판(200)의 존재 유무를 검출한 후, 원래의 초기 위치로 다시 이동하게 된다.
맵핑부(110)의 세부 구조를 살펴보면, 이재 로봇부(120)와 일체화된 하부의 지지 프레임(111), 지지 프레임에 수직한 방향으로 설치된 수직 프레임(112), 카세트(300)의 각 선반 프레임(331)에 기판(200)이 존재하는지 여부를 감지하는 복수의 포토 센서(Photo Sensor)(113)를 포함한다.
복수의 포토 센서(113)는 수직 프레임(112)으로부터 수평 방향으로 돌출되어 일정한 간격으로 배열되며, 감지 동작 시 각 선반 프레임(331)의 하부로 진입하여 기판(200)의 삽입 여부를 감지하게 된다.
여기서, 각 포토 센서(113)는 기판(200)의 삽입 여부를 감지할 때, 카세트(300)의 정면으로 삽입되므로, 카세트(300)의 측면에서 삽입되는 경우에 비하여 포토 센서(113)가 카세트(300) 내부로 삽입될 수 있는 범위가 넓어지게 된다.
도 6을 참조하여 카세트(300)의 구성을 살펴보면, 하부 프레임(320)과 하부 프레임(320)에 수직으로 결합되는 양 측면의 사이드 프레임(330), 사이드 프레임(330)의 상단에 결합되는 상부 프레임(340)을 포함한다. 양 측면의 사이드 프레임(330) 상에는 기판(200)이 놓여지는 선반 프레임(331)이 다수 결합되어 있다.
이재 로봇부(120)는 회전부(121)와 두 개의 로봇 암(122)으로 구성되어 있고, 회전부(121)에 로봇 암(122)이 연결되어 있다. 이러한 이재 로봇부(120)는 높이 조절이 가능하여 원하는 위치의 선반 프레임(331)에 기판(200)을 수납하거나 그로부터 기판(200)을 빼낼 수 있다.
카세트(300)가 안치되는 포트(Port1, Port2)의 상면에는 상부로 돌출되는 카세트 안치대(310)가 형성되는데, 이재 로봇부(120)의 로봇 암(122)은 카세트 안치 대(310)로 인해 생기는 공간을 통해 하부 프레임(320)의 하부로 진입할 수 있다.
맵핑부(110)는 포트(Port1, Port2)에 안치된 카세트(300)에서 각 선반 프레임(331)에 기판(200)이 적재되었는지 여부를 감지하는 기능을 한다. 즉, 포트(Port1, Port2)의 카세트 안치대(310)에 카세트(300)가 놓여지면, 맵핑부(110)가 카세트(300)에 접근하면서, 맵핑부(110)의 포토 센서(113)가 기판(200)의 하부로 진입하여 각 선반 프레임(331) 상에 기판(200)이 놓여있는지 여부를 감지하게 된다.
이렇게 감지된 결과는 기판 감지 장치(100)를 제어하는 공정 장비의 컨트롤러(미도시)로 전달되어, 장비 운전자가 기판(200)의 존재 여부를 확인할 수 있게 된다.
이재 로봇부(120)는 높이 조절이 가능하고, 각 로봇 암(122)에는 기판(200)을 진공으로 흡착하여 고정하기 위한 흡착 패드(미도시)가 형성되어 있으므로, 원하는 위치의 선반 프레임(331)에 기판(200)을 수납하거나 빼낼 수 있다.
기판(200)을 카세트(300)에 수납하고자 하는 경우, 이재 로봇부(120)의 로봇 암(122)을 이용해 기판(200)을 지지한 후 회전부(121)를 회전시키면, 회전부(121)의 회전 운동이 로봇 암(122)의 직선 운동으로 바뀌어, 로봇 암(122)이 기판(200)을 반송하고자 하는 위치로 이동한 다음, 카세트(300) 내부로 전진한다. 따라서, 로딩하고자 하는 선반 프레임(331) 상에 기판(200)을 로딩한다.
이와 반대로 기판(200)을 카세트(300)에서 빼내고자 하는 경우에는, 로봇 암(122)을 언로딩하고자 하는 기판(200)의 아래로 삽입한 후 상승시켜 기판(200)을 로봇 암(122)에 수납시킨 다음, 후진하여 미리 입력된 반송 위치로 이동한다.
기판 감지 장치(100)를 제어하는 컨트롤러(미도시)는 기판 감지 장치(100)의 초기 셋팅 시에 기판 이재 테스트를 하면서 최적의 위치를 미리 지정해 두고, 기판 감지 장치(100)의 동작 상태 및 기판(200)의 정보를 확인한 후 상위 제어 시스템에 보고하는 역할을 한다.
이와 같이, 공정 장비의 1 포트 당 1개씩 있는 종래의 기판 감지 장치에 대응하는 맵핑부(110)를 이재 로봇부(120)에 장착하면, 포토 센서(113) 등의 수량이 저감되어 장비 단가를 줄일 수 있다.
공정 장비의 제1 포트(Port1)를 예로 들어, 기판 감지 장치(100)의 감지 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이재 로봇부(120)와 맵핑부(110)가 일체화되어 있는 기판 감지 장치(100)가 제1 포트(Port1)에 인접한 초기 위치로 이동한다. 이때, 기판 감지 장치(100)의 이재 로봇부(120)가 제1 포트(Port1)와 마주보도록 위치한다.
카세트(300)가 제1 포트(Port1)에 도착하면, 맵핑부(110)가 카세트(300)의 정면과 마주보는 감지 위치로 이동하도록 기판 감지 장치(100)가 카세트(300) 방향으로 회전된 후, 맵핑부(110)의 각 포토 센서(113)를 통해 카세트(300) 내의 기판(200) 수량을 감지한다.
포토 센서(113)는 카세트(300)의 선반 프레임(331)에 놓인 기판(200)을 향해 빛을 조사하는 발광부(114), 기판(200)을 향해 조사된 후 기판(200)에 반사되어 재입사되는 빛의 세기를 감지하여 기판(200)의 유무를 검출하는 수광부(115)를 갖는 다.
이때, 정확한 감지 위치로 이동하기 위하여 기판 감지 장치(100)가 회전 전에 카세트(300) 방향으로 전진할 수도 있다.
맵핑부(110)에 의한 기판(200)의 감지가 이루어진 후, 기판 감지 장치(100)가 다시 회전하여 원래의 초기 위치로 이동한다. 기판(200)의 감지 동작을 위해 기판 감지 장치(100)가 카세트 방향으로 전진한 경우에는 원래의 초기 위치로 이동하기 위하여 회전 동작과 함께 후진 동작을 수행하게 된다.
맵핑부(110)에 장착된 복수 개의 포토 센서(113)는 기판(200)의 삽입 여부를 검출한 후 검출된 정보를 컨트롤러(미도시)에 송부하여 장비 운전자가 이를 확인할 수 있도록 한다.
제1 포트(Port1)의 감지 동작이 끝나면, 기판 감지 장치(100)가 제2 포트(Port2)로 이동하여 제 2 포트(Port2)에 놓여진 카세트(300)에 대한 기판 감지 동작을 다시 수행하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청 구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 기판 감지 장치 및 기판 감지 시스템은 이재 로봇부에 맵핑부를 일체화시킴으로써, 운용 면적을 줄이고, 장비 수량 및 단가를 감소시켜 효율을 높일 수 있다.

Claims (10)

  1. 복수 개의 선반 프레임을 구비한 카세트에 수납된 기판을 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하여 이동시키는 이재 로봇부; 및
    상기 이재 로봇부와 결합되어 상기 이재 로봇부의 움직임에 따라 위치가 변화되며, 상기 복수 개의 선반 프레임 각각에 대한 상기 기판의 삽입 여부를 판별하는 맵핑부
    를 포함하는 기판 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 맵핑부는,
    상기 이재 로봇부의 후면에 결합된 것을 특징으로 하는 기판 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 맵핑부는,
    상기 이재 로봇부의 움직임에 따라 상기 카세트의 좌우 방향으로 이동 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 맵핑부는,
    상기 이재 로봇부의 움직임에 따라 회전 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이재 로봇부와 상기 맵핑부는,
    상기 카세트가 포트에 도착되면 직진 또는 회전을 통해 감지 위치로 이동하고, 상기 감지 위치에서 상기 기판의 삽입 여부를 검출한 후, 상기 초기 위치로 다시 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 맵핑부는,
    상기 이재 로봇부와 일체화된 하부의 지지 프레임;
    상기 지지 프레임에 수직으로 결합된 수직 프레임; 및
    상기 수직 프레임으로부터 돌출되어 일정한 간격으로 배열되고, 상기 복수 개의 선반 프레임 각각의 하부로 진입하여 상기 기판의 삽입 여부를 감지하는 복수 개의 포토 센서
    를 포함하는 기판 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 맵핑부에 형성된 상기 복수 개의 포토 센서는,
    상기 기판의 삽입 여부 감지 시 상기 카세트의 정면으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 기판 감지 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 포토 센서 각각은,
    상기 기판을 향해 빛을 조사하는 발광부; 및
    상기 기판을 향해 조사된 후 재입사되는 빛의 세기를 감지하여 상기 기판의 유무를 검출하는 수광부
    를 포함하는 기판 감지 장치.
  9. 챔버 내에 설치된 복수의 포트;
    상기 복수의 포트 각각에 안착되며, 기판을 수납할 수 있는 복수의 선반 프레임이 구비된 카세트; 및
    상기 복수의 포트 사이를 이동하면서 상기 카세트에 수납된 상기 기판을 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)함과 동시에 상기 복수의 선반 프레임 각각에 대한 상기 기판의 삽입 여부를 판별하는 기판 감지 장치
    를 포함하는 기판 감지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판 감지 장치는,
    상기 카세트에 수납된 기판을 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하여 이동시키는 이재 로봇부; 및
    상기 이재 로봇부와 결합되어 상기 이재 로봇부의 움직임에 따라 위치가 변화되며, 상기 복수 선반 프레임 각각에 대한 상기 기판의 삽입 여부를 판별하는 맵핑부
    를 포함하는 기판 감지 시스템.
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