KR100971960B1 - 기판 패턴 검사장치 및 그 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 공정을 통해 기판에 형성된 패턴의 검사를 위한 장치와 그 검사방법에 관한 것이다.

이는 램프에서 출사되어 기판의 패턴과 반응한 후 검출된 광량을 비교하는 검사에 있어서, 육안으로 램프의 광량을 감측하여 출사광량을 조절하던 종래의 방법을 개선하여 자동화되고 또한 보다 높은 검사 신뢰성을 가지는 장치와 그 검사방법을 제시하고 있다.

Description

기판 패턴 검사장치 및 그 검사방법{Apparatus for substrate pattern inspection}

도 1은 종래의 기판 패턴검사를 수행하는 패턴 검사장치의 개략 구성도

도 2는 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치의 구성을 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치 중 기판이송부의 구성을 상세도시한 사시도

도 4는 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치에 의한 기판 검사방법을 설명하기 위한 동작 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

50 ; 기판 패턴검사장치 51 : 기판

60 : 기판이송부 71 : 램프

72 : 광섬유 81 : CCD카메라

92 : 결과판별부 94 : 광제어부

본 발명은 액정표시장치 제조장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광을 조사하여 기판형성 패턴의 검사를 수행하는 장치와 그 검사방법에 관한 것이다.

최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격적인 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 단점을 갖고 있다. 이에 반하여, 액정 디스플레이 장치는 소형, 경량, 저전력소비 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.

액정 디스플레이 장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.

이러한 액정표시장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하여 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)의 모니터는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위 하게 이용되고 있다.

이중에서 가장 널리 사용되는 액티브 매트릭스 구동방식의 액정표시장치의 제조공정은 기판 세정과, 기판 패터닝, 배향막형성, 기판합착/액정주입, 실장 공정으로 나누어진다. 기판세정 공정에서는 상/하부기판의 패터닝 전후에 기판들의 이물질을 세정제를 이용하여 제거하게 된다. 기판 패터닝 공정에서는 상부기판의 패터닝과 하부기판의 패터닝으로 나누어진다. 상부기판에는 칼라필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 하부기판에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 TFT가 형성되며, TFT의 소스전극에 접속되도록 데이터라인과 게이트라인 사이의 화소영역에 화소전극이 형성된다. 기판합착/액정주입 공정에서는 하부기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정에 이어서, 실(Seal)재를 이용한 상/하부기판 합착공정, 액정주입, 주입구 봉지공정이 순차적으로 이루어져 액정패널이 완성된다.

이러한 액정표시장치를 제조함에 있어서, 기판은 각각의 공정을 수행한 후 각 공정에서 수행된 작업의 완성도, 즉 형성된 기판의 패턴을 검사하게 된다.

이처럼 기판에 형성된 패턴의 검사 방법 중 광(light)을 이용하여 작업의 완성도를 검사하는 방법이 있으며 이하 도면을 이용하여 그 방법을 설명한다.

도 1은 종래의 기판패턴 검사를 수행하는 패턴 검사장치의 개략 구성도로서, 광원(1)과, 상기 다수의 광원(1)에서 출사되어 광섬유(2)를 통해 응집된 광을 인입된 기판(10)으로 조사하기 위한 광출사부(3)를 포함하는 광조사부(5)를 구비하고 있으며, 상기 기판(10)의 상,하부에는 상기 광출사부(3)에서 출사되어 상기 기판(10)과 반응되어 투과되거나 또는 반사되는 광량을 측정하기 위한 광감지부(4)가 구성되어 있다.

또한 상기 기판(10)의 상부에는 상기 기판(10)의 패턴을 검사하기 위한 또다른 수단으로서, 상기 광출사부(3)에서 출사된 광을 일부는 반사시키고 일부는 투과시키는 반사투과 특성을 가진 하프-미러(F-mirror)(6)가 구성되기도 한다.

여기서 상기 광원(1)은 램프(lamp)이고 하나이상 구비되며, 상기 광원(1)과 광출사부(3)를 포함하는 광조사부(5)는 상기 기판 검사의 정확도를 높이기 위해 기판(10)을 중심으로 적어도 하나 이상 설치되는 것이 바람직하며, 도시에서는 2군데에 구성되어 있다.

상기 광감지부(4)는 CCD(Charge-Coupled Device)센서를 이용하여 광량을 측정하는 장치이며, 상기 기판(10)에서 반사되거나 또는 투과된 광의 양을 측정한다.

상기와 같은 구성을 가지는 종래의 기판 패턴검사장치에서 수행되는 검사방법은, 특정 공정이 진행된 후 기판반송장치(7)에 의해 상기 패턴검사장치로 인입된 기판에 대해 상기 광조사부(5)에서 광을 기판(10)측으로 출사시킨다. 이때 물론 상기 출사되는 광량은 미리 설정되어진 양이 출사된다.

상기 출사된 광은 상기 기판(10)에 조사되는 영역의 특성에 따라 투과하거나 또는 반사되는 광이 발생하게 되며, 상기 기판(10)의 하부 또는 특정 위치에 설치된 광감지부(4)에서는 상기와 같이 투과되거나 또는 반사되는 광량을 측정하게 된다.

상기와 같이 측정된 광량은 미리 기판에 특정 위치에 따라 리스트화 된 광량 과 비교하거나 또는 동일 성질을 가지는 기판(10)의 다른 부분과 측정 비교하여 형성된 패턴의 불량여부를 판정하게 된다.

그런데, 상기와 같은 방법으로 기판(10)의 패턴을 검사하는 장치에 있어서 검출력에 영향을 미치는 요소가 있는데, 상기 광원(1)인 램프이다. 즉, 램프는 시간이 지남에 따라 또는 그 제품의 수명에 따라 광량이 다르게 출사될 가능성이 높기 때문에 검출 결과에 대한 신빙성에 가장 큰 영향을 미치게 된다.

이를 해결하기 위해, 종래에는 상기 광원(1)인 램프에서 출사되는 광량을 사람의 육안으로만 확인하여 조절하였으며 이는 패턴 검사 작업을 통한 검출결과의 신빙성을 뒷받침하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 패턴 검사를 위한 광원의 출사광을 자동으로 일정하게 유지시키는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 패턴 검사의 검출력에 대한 신빙성을 높이고, 장치의 가동률을 더욱 향상시키는데 또다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판의 검사를 위해, 상기 기판이 안착되어 이송되고, 일측에 하나 이상의 샘플 패턴이 형성된 기판이송부와; 상기 기판과 샘플패턴으로 광을 출사하는 하나 이상의 광조사부와; 입사된 광을 측 정하여 전기적인 신호로 변환하는 하나 이상의 광감지부와; 상기 감지된 신호에 따라 이상유무를 판단하는 결과판별부와; 상기 결과 판별부의 결과에 따라 상기 광조사부를 제어하는 광제어부를 포함하는 기판 패턴검사장치를 제안한다.

여기서 상기 각 샘플 패턴은 광의 투과 또는 반사 특성 중 하나 이상의 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 기판은 상기 각 샘플 패턴과 중첩되지 않는 위치에 안착되는 것을 특징으로 한다.

상기 광조사부는 다수의 램프와, 상기 각 램프의 광로를 형성하는 광섬유와, 상기 광섬유를 통해 전송된 다수의 램프광이 출사되는 광출사부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 광감지부는 전하결합소자를 이용한 센서를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 광제어부는 상기 각 광조사부에서 출사되는 광량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기와 같은 구성과 특징을 가지는 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치를 이용한 기판 검사 방법으로서, 상기 기판이송부를 통해 기판을 이송하는 단계와; 상기 광조사부를 통해 상기 기판에 광을 조사하고 상기 광감지부를 통해 반응된 광을 감지하는 단계와; 상기 결과판별부를 통해 기판의 이상유무를 판별하는 단계와; 상기 광조사부를 통해 상기 샘플 패턴에 광을 조사하고 상기 광감지부를 통해 반응된 광을 감지하는 단계와; 상기 결과판별부를 통해 출사된 광량의 이상유무 를 판별하는 단계와; 상기 광제어부는 판별 결과에 따라 상기 광조사부를 제어하는 단계를 포함하는 기판 패턴검사방법을 제안한다.

여기서 상기 광제어부는 상기 광조사부를 통해 출사되는 광량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 각 단계를 반복하여 수행하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 상기와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 기판패턴검사장치와 구 검사방법에 대해 첨부된 도면을 이용하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치(50)의 바람직한 구성을 도시한 도면으로서, 기판(51)이 안착되고 일측에 다수의 샘플패턴(62)이 구성된 기판안착부(60)와, 상기 기판(51)과 샘플패턴(62)에 광을 조사하기 위한 하나 이상의 램프(71)와, 상기 각 램프(71)에서 출사된 광의 경로를 형성하는 광섬유(72)와, 상기 광섬유를 통해 유도된 광이 집진되어 출사되는 광출사부(73)를 포함하는 광조사부(70)가 상기 기판안착부(60) 상부에 위치한다.

또한 상기 광출사부(73)에서 출사되어 상기 기판(51) 또는 상기 샘플패턴(62)에 반응하여 투과 또는 반사된 광은, 광감지부로서, 검출을 위해 상기 기판(51)의 주변에 하나 이상 구성된 광감지장치인 CCD카메라(81)로 입사된다. 상기 CCD(Charge-Coupled Device)는 감지한 광량을 전기적인 신호로 변환시키는 소자이다.

아울러, 상기 각 CCD카메라(81)에서 감지된 광량에 따른 전기적 신호를 입력 받아 설정된 수치 또는 별도의 비교 대상과 비교를 통한 결과를 출력하는 결과판별부(92)와, 상기 결과판별부(92)로부터 입력받은 신호에 따라 상기 각 램프(71)의 출력을 조절하는 광제어부(94)가 구성되어 있다.

여기서 상기 기판안착부(60)에 구성되는 샘플패턴(62)은, 도 3의 상세 사시도와 같이, 하나 이상 구성되며 상기 기판(51)의 일부 영역에서 나타내는 특성과 동일한 광의 투과 또는 반사 특성 중 하나 이상 가지는 구성요소인데, 상기 기판(51)이 안착되는 영역과 중첩되지 않는 위치에 구성된다.

도 4는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치에 의한 기판 검사방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.

먼저, 상기 기판이송부(60)에 기판(51)을 안착시켜 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치(50)로 기판을 이송시킨다.(S1)

다음으로 상기 이송되어진 기판(51)의 특정된 제1위치를 향해 상기 광출사부(73)에서 광을 출사하고, 상기 기판(51)으로 출사되어 투과 또는 반사 등의 반응이 수행된 광은 상기 기판(51)의 상부 또는 하부 또는 인접하여 하나 이상 구성된 CCD카메라(81)에 입사되어 광량이 감지된다.(S2)

상기 CCD카메라(81)에 의해 감지된 광량은 전기적인 신호로 변환되어 상기 결과판별부(92)로 전송되고, 상기 결과판별부(92)는 저장된 데이터와의 비교를 수행하거나 또는 상기 기판(51)상의 제2위치에서 수행된 광검출 결과와의 비교를 통해 패턴의 검사와 기판 패턴의 이상유무에 대한 결과판별을 수행한다.(S3)

상기와 같이 기판(51)에 대한 형성 패턴의 이상유무를 판별한 후, 상기 기판 이송부(60)는 상기 샘플 패턴(62)을 통한 광량의 측정을 위한 위치로 이동된다.

다음으로 상기 광출사부(73)는 기준 감지 광량이 데이터로 미리 저장되어 있는 상기 샘플 패턴(62)에 대해 광을 출사하고, 상기 CCD카메라(81)는 상기 샘플패턴(62)과 반응되어 투과 또는 반사된 광을 감지한다.(S4)

상기 감지된 샘플패턴(62)에 대한 광량은 전기적인 신호로 상기 결과판별부(92)로 전송되고, 상기 결과판별부(92)에서는 저장된 기준 데이터와 비교를 수행하여 상기 출사되는 램프(71)광량에 대한 이상유무를 판별한다.(S5)

상기 결과판별부(92)의 결과에 따라 상기 광제어부(94)는 상기 램프(71)를 제어하여 출사 광량을 조절하게 된다.(S6)

상기한 방법은 반복되어 수행되며, 바람직하게는 상기 기판의 패턴검사가 여러번 수행될때마다 상기 램프의 출사광 측정과 제어가 한번 수행된다.

이러한 방법으로 동작되는 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치는 자동으로 감지되는 광량의 제어를 자동으로 수행할 수 있게 하며, 이는 패턴검사의 신뢰성을 더욱 높여주게 된다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 기판 패턴검사장치는 종래에 육안으로 관찰하던 램프 광량에 대해 전자장비를 이용하여 자동으로 검출하여 보다 높은 신뢰성을 가지며, 아울러 검출된 결과에 대해서도 램프가 바람직한 광량을 출사할 수 있도록 지속적인 제어를 수행하여 검사력이 보다 향상되는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 기판의 검사를 위해,

   상기 기판이 안착되어 이송되고, 일측에 하나 이상의 샘플 패턴이 형성된 기판이송부와;

   상기 기판과 샘플패턴으로 광을 출사하는 하나 이상의 광조사부와;

   입사된 광을 측정하여 전기적인 신호로 변환하는 하나 이상의 광감지부와;

   상기 감지된 신호에 따라 이상유무를 판단하는 결과판별부와;

   상기 결과 판별부의 결과에 따라 상기 광조사부를 제어하는 광제어부

   를 포함하는 기판 패턴검사장치
2. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 각 샘플 패턴은 광의 투과 또는 반사 특성 중 하나 이상의 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 패턴검사장치
3. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 기판은 상기 각 샘플 패턴과 중첩되지 않는 위치에 안착되는 것을 특징으로 하는 기판 패턴검사장치
4. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 광조사부는 램프와, 상기 램프의 광로를 형성하는 광섬유와, 상기 광섬유를 통해 전송된 램프광이 출사되는 광출사부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 패턴검사장치
5. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 각 광감지부는 전하결합소자를 이용한 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 패턴검사장치
6. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 광제어부는 상기 각 광조사부에서 출사되는 광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 패턴검사장치
7. 기판이 안착되어 이송되고, 일측에 하나 이상의 샘플 패턴이 형성된 기판이송부와; 상기 기판과 샘플패턴으로 광을 출사하는 하나 이상의 광조사부와; 입사된 광을 측정하여 전기적인 신호로 변환하는 하나 이상의 광감지부와; 상기 감지된 신호에 따라 이상유무를 판단하는 결과판별부와; 상기 결과 판별부의 결과에 따라 상기 광조사부를 제어하는 광제어부를 포함하는 기판 패턴검사장치를 이용한 기판 패턴검사 방법으로서,

   상기 기판이송부를 통해 기판을 이송하는 단계와;

   상기 광조사부를 통해 상기 기판에 광을 조사하고 상기 광감지부를 통해 반응된 광을 감지하는 단계와;

   상기 결과판별부를 통해 기판의 이상유무를 판별하는 단계와;

   상기 광조사부를 통해 상기 샘플 패턴에 광을 조사하고 상기 광감지부를 통해 반응된 광을 감지하는 단계와;

   상기 결과판별부를 통해 출사된 광량의 이상유무를 판별하는 단계와;

   상기 광제어부는 판별 결과에 따라 상기 광조사부를 제어하는 단계

   를 포함하는 기판 패턴검사방법
8. 청구항 제 7 항에 있어서,

   상기 광제어부는 상기 광조사부를 통해 출사되는 광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 패턴 검사방법
9. 청구항 제 7 항에 있어서,

   상기 각 단계를 반복하여 수행하는 단계

   를 더욱 포함하는 기판 패턴검사방법

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