JP2013118183A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の製造コストを低減できる基板検査装置を提供する。
【解決手段】内部に基板５０を投入して検査するためのチャンバが形成されかつ上面に透明窓１１６が形成された本体１１０と、本体の内部に昇降自在に設けられかつ基板５０を支持する支持板１３０と、本体の下側に設けられかつ支持板１３０を昇降させる昇降ユニット１４０と、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に本体１１０に設けられ、チャンバ内に投入された基板５０を透明窓１１６を通して撮影する第１映像ユニット１５０とを含む基板検査装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板検査装置であって、内部に密閉されたチャンバを形成し、該チャンバ内で基板の各画素を点灯させて該基板の欠陥の有無を検査する装置に関する。

フラットパネルディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）などに大別される。

このうち、ＯＬＥＤディスプレイは、駆動電圧が低い、発光効率が高い、視野角が広い、応答速度が速い等の長所を持つので、高画質の動画を表現できる次世代フラットパネルディスプレイとして脚光を浴びている。

ＯＬＥＤディスプレイは、ガラス基板上に、陽極層（ＩＴＯ電極）、正孔（ホール）輸送層、発光層、電子層、電子輸送層及び金属陰極層が順次積層されて形成される。そして、正孔輸送層から電子輸送層までは、湿気（水分）や酸素に弱い有機材料でできているので、これらの層を保護するためのガラス製又は金属製の封止用キャップ（カバーガラス、金属カバーなど）が基板に形成される。

従来の基板検査装置は、基板を大気と遮断させた状態で検査するための何らかの手段を持たないので、基板にキャップを形成した状態で、基板の異常の有無を検査することになる。ところが、キャップは基板から分離できないので、基板検査によって基板の欠陥を検出した場合でも、基板の欠陥部位のみを修復して使用することができず、封止用キャップが形成された基板を廃棄しなければならない。これによって、基板の製造コストが上昇するという短所があった。

さらに、従来の基板検査装置は、真空状態の空間、又は酸素（Ｏ_２）濃度１ｐｐｍ以下の窒素（Ｎ_２）雰囲気の空間内に設置されて用いられなければならなかった。すると、相対的に体積が大きな設置空間の雰囲気を作るのに多くのコストがかかる。従って、基板の製造コストが更にアップするという短所があった。

基板検査装置と関連する先行技術は、韓国公開特許公報第１０−２００５−０００８２８２号明細書（特許文献１）などに開示されている。

韓国公開特許公報第１０−２００５−０００８２８２号明細書

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するために導き出されたものであって、その目的は、基板の製造コストを低減できる基板検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る基板検査装置は、内部に基板を投入して検査するためのチャンバが形成されかつ上面に透明窓が形成された本体と、該本体の内部に昇降自在に設けられかつ基板を支持する支持板と、本体の下側に設けられかつ支持板を昇降させる昇降ユニットと、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に本体に設けられ、チャンバ内に投入された基板を透明窓を通して撮影する第１映像ユニットとを含む。

本発明に係る基板検査装置は、本体の内部に、基板を検査するための密閉空間であるチャンバが形成される。これによって、基板に形成された複数の層を大気と遮断するための封止用キャップを基板に形成することなく基板を検査できるので、基板検査によって基板の欠陥部位を検出した場合に、欠陥部位のみを修復して使用することができる。従って、基板の製造コストが低減される。

さらに、相対的に体積が小さな空間である本体に形成されたチャンバの雰囲気のみを適切に作ればよいので、基板の製造コストが更に低減されるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る基板検査装置の斜視図である。 図１に示した基板検査装置のカバーを開放した状態の斜視図である。 図２の一部分解斜視図である。 図３の「Ａ」部分の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る基板検査装置の動作を説明するためのカバーを除去した状態の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る基板検査装置の動作を説明するためのカバーを除去した状態の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る基板検査装置の動作を説明するためのカバーを除去した状態の斜視図である。

後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施され得る特定の実施形態を例として示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されるべきである。例えば、本明細書に記載されている特定の形状、特定の構造及び特性は、一実施形態と関連して本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の実施形態において実現され得る。また、それぞれの開示された実施形態内の個別構成要素の位置又は配置は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく変更され得ることが理解されるべきである。従って、後述する詳細な説明は限定的な意味ではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるのであれば、それらの請求項が主張するのと均等なあらゆる範囲と共に添付の請求項によってのみ限定される。図面に示す実施形態の長さ、面積、厚さ及び形態は、便宜上、誇張されて表現されていることもあり得る。

以下、添付する図面を参照して、本発明の一実施形態に係る基板検査装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板検査装置の斜視図であり、図２は、図１に示した基板検査装置のカバーを開放した状態の斜視図であり、図３は、図２の一部分解斜視図である。

図示のように、本実施形態に係る基板検査装置は、本体１１０、昇降ユニット１４０及び第１映像ユニット１５０を含む。

本体１１０は、略直六面体状に形成されかつ上面が開口したケース１１１と、該ケース１１１の上面に結合されたカバー１１５とを含み、ケース１１１とカバー１１５とによって密閉空間が形成されている。このケース１１１とカバー１１５とによって形成された密閉空間が、基板５０を投入して検査するためのチャンバ１１０ａである。

カバー１１５は、ケース１１１に回転自在に結合され、ケース１１１の開口した上面を開閉することができる。即ち、カバー１１５によってチャンバ１１０ａを開閉することができる。ケース１１１とカバー１１５との間には、ケース１１１の上面にカバー１１５が接触してチャンバ１１０ａが閉じられているときにケース１１１とカバー１１５との間の隙間からチャンバ１１０ａ内の雰囲気ガスが漏出することを防止するシール部材（図示せず）を介在させることができる。

カバー１１５の中央部には、チャンバ１１０ａに投入された基板５０を外部から観察できるように、透明窓１１６が形成されている。

ケース１１１の１つの側面及び該側面と対向する側面には、それぞれ、基板５０が投入される投入口１１２ａ及び投入口１１２ａを開閉するドア１１３ａと、基板が取り出される取出口１１２ｂ及び取出口１１２ｂを開閉するドア１１３ｂとを設けることができる。即ち、ドア１１３ａ、１１３ｂによってチャンバ１１０ａを開閉することができる。

ドア１１３ａと投入口１１２ａとの間及びドア１１３ｂと取出口１１２ｂとの間にも、ドア１１３ａ、１１３ｂによって投入口１１２ａ及び取出口１１２ｂが閉じられているときにチャンバ１１０ａ内の雰囲気ガスが漏出することを防止するシール部材（図示せず）を介在させることができる。カバー１１５並びにドア１１３ａ及び１１３ｂは、モータ又はシリンダなどの駆動手段（図示せず）によって、回転しながらチャンバ１１０ａを開閉することができる。ドア１１３ａ及び１１３ｂは、スライドしながらチャンバ１１０ａを開閉することもできる。

本体１１０には、チャンバ１１０ａ内に窒素（Ｎ_２）などの雰囲気ガスを流入する流入管１２１の一端及びチャンバ１１０ａ内の雰囲気ガスをチャンバ１１０ａの外部に排出する排出管１２５の一端がそれぞれ連通して設けられている。流入管１２１の他端はガスタンク（図示せず）などに連通し、排出管１２５の他端はポンプ（図示せず）などに連通している。

本体１１０の内部には、基板５０を支持する支持板１３０が設けられている。支持板１３０は昇降自在に設けられており、チャンバ１１０ａ内に投入された基板５０を支持してカバー１１５側に上昇させる。

シリンダなどにより構成された昇降ユニット１４０が、本体１１０の下側に設けられており、支持板１３０を昇降させることができる。

詳細に説明すれば、支持板１３０と昇降ユニット１４０との間には、複数の昇降バー１４５を介在させている。昇降バー１４５の下端部側は昇降ユニット１４０に連結され、上端部側は本体１１０の下面を通過して支持板１３０の下面に連結されている。それにより、昇降バー１４５は、昇降ユニット１４０の動力の伝達を受けて昇降しながら支持板１３０を昇降させることができる。

カメラ又はスキャナなどにより構成された第１映像ユニット１５０が、本体１１０の上側に位置し、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に本体１１０に支持されて設けられている。それにより、第１映像ユニット１５０は、チャンバ１１０ａ内に投入された基板５０を透明窓１１６を通して撮影することができる。

第１映像ユニット１５０で撮影された映像及びこれに関する信号は、制御部（図示せず）に送信され、該制御部は、受信した映像及びこれに関する信号を利用して基板５０を検査する。即ち、制御部によって、基板５０の色温度検査、色座標検査、不良ピクセル検査、輝度検査、照度検査、ＣＤ（Critical Dimension）検査及びＴＰ（Total Pitch）検査などを行うことができる。

基板５０は、１対のロボットアーム６０に搭載支持された状態で、投入口１１２ａを通じてチャンバ１１０ａ内に投入されるかまたは取出口１１２ｂを通じてチャンバ１１２ｂから取り出される。そして、ロボットアーム６０は、基板５０を支持した状態で昇降する。これについては後述する。

本体１１０の内部には、チャンバ１１０ａ内に投入された基板５０の側方枠（本実施形態では長手方向枠（縁部））を搭載支持する四角枠状の１対の支持フレーム１６０が設けられている。更に具体的に説明すれば、昇降自在に設けられた支持板１３０が支持フレーム１６０の下側に配置されたときに、基板５０の側方枠が支持フレーム１６０に搭載支持されることになる。これについては後述する。

ロボットアーム６０は、支持フレーム１６０の内側に配置されて昇降する。１対のロボットアーム６０のそれぞれの外側側面には、複数の突出片６１が形成されている。そして、１対の支持フレーム１６０の互いに対向する内側側面には、支持フレーム１６０の内側側面から内部に向かって凹んで形成された複数の貫通溝１６１が形成されており、ロボットアーム６０が昇降する際に突出片６１が貫通溝１６１を通過する。突出片６１と、対応する貫通溝１６１とは、互いに対向するように形成されている。突出片６１と貫通溝１６１との作用についても後述する。

本体１１０の内部下面には、基板５０の下側で基板５０を撮影又はスキャンするための第２映像ユニット１７０を設けることができる。このとき、支持板１３０において第２映像ユニット１７０に対応する部位１３２は開口している。

基板５０がＯＬＥＤ素子である場合、基板５０に電源を供給しなければ、基板５０の各画素を点灯させて基板５０の欠陥の有無を検査する点灯検査を行うことができない。このために、基板５０の両側方枠（本実施形態では２つの長手方向枠）には電極ライン（図示せず）が形成され、カバー１１５の下面には電極ラインに接続されて外部電源を供給するプローブ（probe）１８０が設けられている。

基板５０のサイズは多様である。本実施形態に係る基板検査装置は、多様なサイズの基板５０を支持して検査できるように、支持板１３０が昇降バー１４５に着脱自在に結合されている。

ロボットアーム６０によって基板５０の側方枠が支持フレーム１６０に搭載支持されたときに、基板５０が支持フレーム１６０の所定位置に位置していなければ、基板５０の電極ラインとプローブ１８０が正確に接続されないだけでなく、第１映像ユニット１５０又は第２映像ユニット１７０を用いて設定された基板５０の部位を正確に撮影することができない。

このために、本実施形態に係る基板検査装置には、支持フレーム１６０に支持された基板５０を整列するアライメント手段が設けられている。これについて、図３及び図４を参照して説明する。図４は、図３の「Ａ」部分の拡大図である。

図のように、アライメント手段は、支持フレーム１６０に設けられたシリンダ１９１と、該シリンダ１９１によって直線運動を行い、基板５０の外側面に接触して基板５０を移動させる接触パッド１９５とを含む。

詳細に説明すれば、シリンダ１９１は、支持フレーム１６０の隅部にそれぞれ設けることができる。そして、接触パッド１９５は、シリンダ１９１によって所定距離だけ直線運動を行い、基板５０の隅部にそれぞれ接触して基板５０を移動させることができる。すると、支持フレーム１６０に支持された基板５０は、接触パッド１９５によって移動させられ、支持フレーム１６０の所定位置に移動されて整列される。

接触パッド１９５が基板５０に安定して接触し、基板５０を移動させることができるように、基板５０に面した接触パッド１９５の面には、基板５０の隅部に対応する略Ｖ字又は逆Ｖ字状の支持溝１９６を形成することができる。

接触パッド１９５によって基板５０が所定位置に位置したとき、支持板１３０が昇降して基板５０を昇降させることができる。このとき、支持板１３０の枠部材には、基板５０の外側面が引っ掛かり、基板５０が支持板１３０上で動くことを防止する複数のストッパ１３４を形成することができる。

本実施形態に係る基板検査装置の作用について、図１、図５〜図７を参照して説明する。図５〜図７は、本発明の一実施形態に係る基板検査装置の動作を説明するためのカバーを除去した状態の斜視図である。

図５に示すように、カバー１１５及びドア１１３ｂが閉じられ、ドア１１３ａが開いており、かつ支持板１３０が支持フレーム１６０の下側に位置する状態を、最初の状態と仮定する。

最初の状態でロボットアーム６０により基板５０を支持し、図６に示すように、基板５０を投入口１１２ａを通じてチャンバ１１０ａ内に投入することができる。このとき、ロボットアーム６０は、支持フレーム１６０の上側に位置している。

その後、ロボットアーム６０は下降し、これによって基板５０の側方枠は支持フレーム１６０に搭載支持される。基板５０の側方枠が支持フレーム１６０に搭載支持された状態において、ロボットアーム６０は１対の支持フレーム１６０の内側を通って更に下に下降し、ロボットアーム６０の突出片６１は、支持フレーム１６０の貫通溝１６１を通過して更に下に下降することができる。

ロボットアーム６０は、支持フレーム１６０と支持板１３０との間の部位まで下降した後、投入口１１２ａを通じて外部に取り出される。ロボットアーム６０が取り出されたら、チャンバ１１０ａ内に雰囲気ガスが流入して基板５０の検査に必要な雰囲気が作られ、シリンダ１９１によって接触パッド１９５が直線運動を行いながら、支持フレーム１６０の所定位置に基板５０を配置することができる。

基板５０が支持フレーム１６０の所定位置に配置されたとき、図７に示すように、支持板１３０が上昇して基板５０をカバー１１５側に上昇させることができる。すると、基板５０の電極ラインとプローブ１８０（図３参照）とが接続され、基板５０に電源が供給される。

このような状態で、第１映像ユニット１５０及び第２映像ユニット１７０（図３参照）を用いて基板５０を撮影し、制御部は、第１及び第２映像ユニット１５０、１７０から信号の伝送を受けて基板５０を検査することができる。

基板５０の検査が完了したら、支持板１３０が下降して支持フレーム１６０の下側に位置する。すると、基板５０の側方枠が支持フレーム１６０に支持され、取出口１１２ｂを通じてもう１つのロボットアーム（図示せず）が支持板１３０と支持フレーム１６０との間に入る。その後、当該もう１つのロボットアームが、上昇して基板５０を支持した状態で、取出口１１２ｂを通じて取り出される。すると、基板５０がチャンバ１１０ａの外部に取り出される。

ドア１１３ａ及び１１３ｂはそれぞれ、制御部の制御によって自動開閉されることができる。

本実施形態に係る基板検査装置では、本体１１０の内部に、基板５０を検査するための密閉空間であるチャンバ１１０ａが形成されている。これによって、基板５０に形成された複数の層を大気と遮断するための封止用キャップを基板５０に形成することなく基板５０を検査することができるので、基板５０の検査時に欠陥部位が発生しても、該欠陥部位を修復して用いることができる。従って、基板５０の製造コストが低減される。

そして、相対的に体積が小さな本体１１０のチャンバ１１０ａの雰囲気のみを作ればよいので、更に基板５０の製造コストが低減される。

本発明は、前述の如く好適な実施形態を例に挙げて図示し説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で当業者により多様な変形と変更が可能である。そのような変形形態及び変更形態は、本発明と添付された特許請求の範囲の範囲内に属するものと見なすべきである。

１１０ 本体
１３０ 支持板
１４０ 昇降ユニット
１５０ 第１映像ユニット
１６０ 支持フレーム
１７０ 第２映像ユニット

Claims (15)

1. 基板検査装置であって、
   内部に基板を投入して検査するためのチャンバが形成されかつ上面に透明窓が形成された本体と、
   前記本体の内部に昇降自在に設けられかつ前記基板を支持する支持板と、
   前記本体の下側に設けられかつ前記支持板を昇降させる昇降ユニットと、
   互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に前記本体に設けられ、前記チャンバ内に投入された前記基板を前記透明窓を通して撮影する第１映像ユニットとを含むことを特徴とする基板検査装置。
2. 前記本体が、
   上面が開口したケースと、
   前記ケースの上面に回転自在に結合され、前記ケースの前記開口した上面を開閉し、かつ前記透明窓が形成されたカバーとを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
3. 前記ケースの１つの側面に、前記基板が投入される投入口が形成され、前記側面と対向する側面に、前記基板が取り出される取出口が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
4. 前記ケースに、前記投入口を開閉するドア及び前記取出口を開閉するドアがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項３に記載の基板検査装置。
5. 前記カバーに、前記基板に形成された電極ラインに接続することによって前記基板に電源を供給するプローブが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
6. 前記支持板と前記昇降ユニットとの間に、下側が前記昇降ユニットに連結され、上側が前記本体の下面を通過して前記支持板に連結され、かつ前記昇降ユニットによって昇降しながら前記支持板を昇降させる複数の昇降バーが設けられており、
   前記支持板が、前記昇降バーに着脱自在に結合されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
7. 前記本体の内部下面に、前記基板を撮影する第２映像ユニットが設けられており、
   前記支持板において前記第２映像ユニットに対応する部位が、開口していることを特徴とする請求項６に記載の基板検査装置。
8. 前記本体の内部に、支持フレームが設けられており、
   前記支持板が前記支持フレームの下側に配置されたときに、前記基板の側方枠が前記支持フレームに支持されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
9. 前記基板を搭載支持した状態で前記チャンバ内に投入するかまたは前記チャンバから取り出すための１対のロボットアームを有し、
   前記１対のロボットアームのそれぞれの外側側面に、複数の突出片が形成され、
   前記支持フレームの互いに対向する内側側面に、複数の貫通溝が形成され、前記ロボットアームが昇降する際に前記突出片が前記貫通溝を通過するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の基板検査装置。
10. 前記支持フレームに、前記支持フレームに支持された前記基板を整列するアライメント手段が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の基板検査装置。
11. 前記アライメント手段が、
    前記支持フレームに設けられたシリンダと、
    前記シリンダによって直線運動を行いながら、前記基板の外側面に接触して前記基板を移動させる接触パッドとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の基板検査装置。
12. 前記シリンダが、前記支持フレームの隅部にそれぞれ設置され、
    前記基板と対向する前記接触パッドの面に、前記基板の前記隅部に対応する形状の支持溝が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の基板検査装置。
13. 前記基板が前記支持フレームの所定位置に配置されたときに、前記支持板が上昇して前記基板を前記透明窓側に上昇させるようにし、
    前記支持板の枠部材に、前記基板の外側面に接触することにより前記基板が前記支持板上で動くことを防止するストッパが形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の基板検査装置。
14. 前記本体に、前記チャンバ内に雰囲気ガスを流入する流入管及び前記チャンバ内の雰囲気ガスを排出する排出管がそれぞれ連通して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
15. 前記基板が、ＯＬＥＤディスプレイであることを特徴とする請求項１ないし請求項１４の何れか１項に記載の基板検査装置。

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