KR100459103B1 - Ｆｐｄ용 기판의 결함 검사장치 - Google Patents

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Abstract

FPD용 기판의 결함 검사장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 광원과; 광원에서 방사된 광을 집속하는 포커싱 렌즈와; 포커싱 렌즈를 투과한 광을 입사 받아 확산, 반사시키는 폴리건 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또는, 광원과, 광원에서 방사된 광을 입사 받아 확산시키는 도광판과; 광원에서 방사된 광을 도광판으로 전달하는 광전송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 대형 기판도 용이하게 검사할 수 있으며, 광로를 길게 할 필요가 없으므로 검사장치의 크기를 줄일 수 있고, 광의 조사위치를 변화시킬 필요가 없으므로 제어부의 구축비용 등이 절감되어 장치의 제작 단가를 낮출 수 있으며, 검사시간을 단축시킬 수 있어 생산성이 향상된다.

Description

ＦＰＤ용 기판의 결함 검사장치{Defect inspection apparatus of substrate for FPD}
본 발명은 FPD용 기판의 결함 검사장치에 관한 것으로 특히, FPD용 기판의표면 결함을 검사하는 데 사용하는 매크로 검사장치에 관한 것이다.
정보통신기술의 발달과 다양화된 정보화 사회의 요구에 따라, 전자 디스플레이의 수요가 증가되고 있고, 요구되는 디스플레이 또한 다양해지고 있으며, 새로운 평판 디스플레이(Flat Panel Display, 이하에서 'FPD'라 한다.) 소자가 계속해서 개발되고 있다. 현재, 개발 혹은 생산 중인 평판 디스플레이에는, 액정표시소자(Liquid Crystal Display: LCD), 유기 전계발광 표시소자(Organic Electroluminescence Display: OELD), 플라즈마 표시소자(Plasma Display Panel: PDP) 및 발광 다이오드(Light Emitting Display: LED) 등을 들 수 있다.
상술한 FPD들의 안정적인 품질을 유지하기 위해서는 재료의 개발, 공정의 개발 등도 중요하지만, 그들의 제조에 사용되는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 기판에도 결함이 없어야 한다. FPD용 기판의 결함을 검사하는 장치에는, 기판 표면에 광을 조사하고 그 광의 광학적 변화로부터 기판 표면의 결함을 검사하는 매크로(Macro)검사장치와, 매크로검사로 검출된 결함부분을 확대하여 검사하는 미크로(Micro)검사장치가 있다.
도 1은 종래의 FPD용 매크로 검사장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 FPD용 매크로 검사장치는 광원(10)과, 광원(10)에서 방사된 광의 광로를 충분히 확보하기 위하여 설치되는 거울들(21, 22)과, 거울들(21, 22)을 거쳐 확산된 광을 모아주는 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)(30)와, 프레넬 렌즈(30)를 거친 광들을 산란 또는 집속해주는 액정판(40)으로 이루어진다. 따라서, 광원(10)으로부터 방사된 광은 거울들(21, 22), 프레넬 렌즈(30), 액정판(40)을 순차적으로 거쳐 피검체인 FPD용 기판에 조사된 후 반사됨으로써 검사자가 흠집이나 얼룩과 같은 결함 유무를 판별하게 된다.
도 2a는 도 1에 따른 종래의 FPD용 매크로 검사장치에 있어서 프레넬 렌즈를 전후한 광의 진행을 설명하기 위한 개략도들이며, 도 2b는 도 1에 따른 FPD용 매크로 검사장치를 이용하여 광을 조사하였을 때 FPD용 기판에서의 밝기를 나타낸 개략도이다.
도 2a의 (1) 및 (2)에 나타난 바와 같이, 프레넬 렌즈(20)를 거친 광들이 피검체인 기판의 면적만큼 충분히 퍼지게 하기 위해서는 광원(10)과 프레넬 렌즈(30) 사이가 길어야 한다. 이것이 도 1에서 거울들을 사용하여 광의 광로를 충분히 확보하여 주는 이유이다.
그리고 도 2a의 (2)에 나타난 바와 같이, 광이 어느 정도로 모아졌을 때 FPD용 기판에서의 조도와 검사자 위치에서의 휘도가 높아지게 되므로, 이를 감안하여 기판의 크기보다는 프레넬 렌즈(30)의 크기가 커야만 한다.
따라서 프레넬 렌즈를 이용하여 불충분한 휘도를 보충하기 위해서는 광원과 프레넬 렌즈 사이의 광로 및 프레넬 렌즈의 크기를 고려해야만 한다. 하지만, 광원과 프레넬 렌즈 사이의 광로 및 프레넬 렌즈의 크기를 크게 하는 데에는 장비가 커지고 장비 제작 단가가 많이 상승하는 등의 한계가 있으므로 종래의 검사장치는 FPD가 대형화되고 있는 현재의 추세에는 부적합하다. 이를 극복하기 위하여 광원, 거울들, 프레넬 렌즈 등을 이동시켜 광의 조사위치에 변화를 주기도 하지만, 여기에는 제어부의 구축비용이 늘어나고 검사시간이 길어지는 문제점이 있다.
한편 도 2b에 도시된 FPD용 기판에서의 밝기를 참조하면, 도 1에 따른 종래의 검사장치는 단일 광원을 사용할 수밖에 없는 구조로 인해 가운데 부분이 상대적으로 밝고 가장자리는 상대적으로 어둡게 되는 현상이 나타난다. 이러한 기판에서의 불균일한 밝기로 인하여 정확하게 결함 유무를 판별할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대형 기판의 검사에도 용이하며, 부피를 작게 하고 제작 단가를 낮출 수 있고, 기판의 검사시간을 단축할 수 있는 FPD용 기판의 결함 검사장치를 제공하는 데 있다.
도 1 내지 도 2b는 종래의 FPD용 매크로 검사장치를 설명하기 위한 개략도들; 및
도 3a 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 FPD용 기판의 결함 검사장치를 설명하기 위한 개략도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
10 : 광원 110 : 포커싱 렌즈
120 : 폴리건 미러 130 : 프레넬 렌즈
210 : 도광판 220 : 광섬유 다발
221 : 광섬유
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 FPD용 기판의 결함 검사장치는: 광원과; 상기 광원에서 방사된 광의 광로상에 설치되어 광을 집속하는 포커싱 렌즈와; 회전 가능하게 설치되며, 상기 포커싱 렌즈를 투과한 광을 입사 받아 피검체인 FPD용 기판이 위치된 방향으로 확산, 반사시키는 폴리건 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 FPD용 기판의 결함 검사장치는: 광원과; 상기 광원에서 방사된 광을 입사 받아 피검체인 FPD용 기판이 위치된 방향으로 확산시키는 도광판과; 상기 광원에서 방사된 광을 상기도광판으로 전달하는 광전송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 FPD용 기판의 결함 검사장치를 설명하기 위한 개략도이며, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 FPD용 기판의 결함 검사장치를 설명하기 위한 개략도이다.
[실시예 1]
도 3a를 참조하면, 본 실시예에 따른 FPD용 기판의 결함 검사장치는, 광원(10), 포커싱 렌즈(Focusing Lens)(110), 폴리건 미러(Polygon Mirror)(120)로 이루어진다.
광원(10)으로는 광 할로겐 램프 또는 메탈할라이드 램프 등이 이용된다.
포커싱 렌즈(110)는 광원(10)에서 방사된 광의 광로상에 설치된다. 따라서, 광원(10)에서 방사된 광이 포커싱 렌즈(110)에 입사되면 얇은 띠 형태의 평행광으로 집속되어 포커싱 렌즈(110)를 투과하게 된다.
폴리건 미러(120)는 포커싱 렌즈(110)를 투과한 집속된 광의 광로상에 회전 가능하도록 설치된다. 따라서, 포커싱 렌즈(110)를 투과한 집속된 광이 폴리건 미러(120)에 입사되면 폴리건 미러에 의하여 면광원 형태로 확산, 반사되어 FPD용 기판의 표면에 조사된다.
폴리건 미러(120)는 동일한 크기의 거울면을 갖는 다면체로 이루어진 광학부품이다. 폴리건 미러의 회전에 의하여 폴리건 미러에 입사된 레이저와 같은 점광원은 선광원으로, 선광원은 면광원으로 확산, 반사되게 된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 폴리건 미러의 거울면 하나당 하나의 면광원이 만들어지게 되므로, 폴리건 미러 1회전당 거울면 개수만큼의 면광원이 만들어지게 된다. 그런데, 사람의 눈은 1초당 24번 이상의 빛이 비추어지면 연속광으로 인식하게 된다. 따라서, 폴리건 미러(120)를 8면체로 가정할 경우 초당 3회 이상만 회전시켜 주면 사람은 FPD용 기판에 면광원이 항상 조사되고 있는 것처럼 인식하게 된다.
따라서, 광원(10)으로부터 방사된 광은 포커싱 렌즈(110)과 폴리건 미러(120)을 순차적으로 거쳐 피검체인 FPD용 기판에 면광원의 형태로 조사된 후 반사됨으로써 검사자가 흠집이나 얼룩과 같은 결함 유무를 판별하게 된다.
이와 같이, 폴리건 미러(120)에서 조사된 면광원을 이용하여 FPD용 기판의 결함을 검사함에 따라, 폴리건 미러의 거울면의 수 및 회전 속도의 조절만으로도 광 조사면적을 넓힐 수 있으므로 대형 기판도 용이하게 검사할 수 있고, 종래기술과는 달리 광로를 길게 할 필요가 없으므로 검사장치의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 광의 조사위치를 변화시킬 필요가 없으므로, 제어부의 구축비용 등이 절감되고 검사시간을 단축시킬 수 있다.
한편 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판에 조사되는 면광원이 균일하게 모아지도록 폴리건 미러(120)에서 확산, 반사된 광의 광로 상에 프레넬 렌즈(130)를 더 설치함으로써, 폴리건 미러(120)에서 확산, 반사된 광이 프레넬 렌즈(130)을 거쳐 기판의 표면에 조사되도록 하여도 좋다.
그리고, 필요에 따라서는 폴리건 미러(120)의 전측 또는 후측에 칼라필터(미도시)를 더 설치함으로써 폴리건 미러에 입사되는 광 또는 폴리건 미러로부터 반사된 광을 단색광이 되도록 하여도 좋다.
[실시예 2]
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 FPD용 기판의 결함 검사장치는, 광원(10), 도광판(210), 광섬유 다발(220)로 이루어진 광전송수단으로 이루어진다.
광섬유 다발(220)은, 광원(10)에서 방사된 광을 도광판(210)에 균일하게 전달하도록, 광섬유(221) 각각의 일측단들은 도광판(210)의 내부에 일정 간격의 격자배열을 이루고 타측단들은 광원(10)과 대향하도록 설치된다.
따라서, 광원(10)에서 방사된 광은 광섬유(221)들을 통하여 도광판(210)에 입사되고 확산되어 FPD용 기판에 조사됨으로써 검사자가 흠집이나 얼룩과 같은 결함 유무를 판별하게 된다.
이와 같이, 단지 광섬유(221)들에 의해서 전달된 광이 도광판(210) 전면(全面)에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 광섬유(221)들 각각을 배열함으로써 기판의 결함을 검사하는 데 필요한 조명을 얻을 수 있으므로, 종래의 비하여 매우 간단하고 경제적으로 검사장치를 구현할 수 있다.
한편, 발광효율을 높이기 위하여 광원(10)과 광섬유 다발(220)의 타측단 사이에 집광수단(미도시)이 더 설치되어도 좋다.
상술한 바와 같이 본 발명의 FPD용 기판의 결함 검사장치에 의하면, 대형 기판도 용이하게 검사할 수 있다.
또한, 종래기술과는 달리 광로를 길게 할 필요가 없으므로 검사장치의 크기를 줄일 수 있고, 광의 조사위치를 변화시킬 필요가 없으므로 제어부의 구축비용 등이 절감되어 장치의 제작 단가를 낮출 수 있다.
나아가, 광의 조사위치를 변화시킬 필요가 없으므로 검사시간을 단축시킬 수 있어 생산성이 향상된다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (5)

  1. 광원과;
    상기 광원에서 방사된 광의 광로상에 설치되어 광을 집속하는 포커싱 렌즈와;
    회전 가능하게 설치되며, 상기 포커싱 렌즈를 투과한 광을 입사 받아 피검체인 FPD용 기판이 위치된 방향으로 확산, 반사시키는 폴리건 미러와;
    상기 폴리건 미러와 상기 FPD용 기판 사이에 마련되며, 상기 폴리건 미러에서 확산, 반사된 광을 평행광으로 만드는 프레넬 렌즈;와
    상기 폴리건 미러의 전측 또는 후측에 마련되며, 상기 폴리건 미러에 입사되는 광 또는 상기 폴리건 미러로부터 반사된 광을 단색광으로 만드는 칼라필터;를 포함하는 FPD용 기판의 결함 검사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 광원과;
    상기 광원에서 방사된 광을 입사 받아 피검체인 FPD용 기판이 위치된 방향으로 확산시키는 도광판과;
    상기 광원에서 방사된 광을 상기 도광판으로 전달하는 광전송수단을 포함하는 FPD용 기판의 결함 검사장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 광전송수단은, 일측단은 상기 도광판의 내부에 일정 간격의 격자배열을 이루고 타측단은 상기 광원과 대향하도록 설치되는 광섬유 다발인 것을 특징으로 하는 FPD용 기판의 결함 검사장치.
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