KR101080142B1 - 기판 검사 장치 및 이를 사용하는 기판 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 검사장치에 관한 것으로, 특히 기판의 얼라인 여부를 자동으로 검사함으로써 기판의 얼라인 오류를 최소화할 수 있는 기판 검사장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 기판 검사장치를 통해 어레이기판 및 컬러필터기판이 정확하게 얼라인 되었는지를 자동으로 검사하는 것으로, 얼라인 검사공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 검사공정의 시간단축 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

특히, 처리장치 내에 필터링부를 포함하고 있으므로, 씰패턴의 단선 및 선폭을 정확하게 검사할 수 있다.

또한, 본 발명의 기판 검사장치는 기판의 얼라인 검사와 함께 기판의 결함 유무에 대해 검사하는 매크로검사를 진행할 수 있어, 얼라인 검사와 매크로검사가 각각 다른 장비에서 이루어졌던 기존에 비해 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

얼라인 검사, 액정표시장치

Description

기판 검사 장치 및 이를 사용하는 기판 검사 방법{Substrate inspection apparatus and substrate inspection method using the same}

본 발명은 기판 검사장치에 관한 것으로, 특히 기판의 얼라인 여부를 자동으로 검사함으로써 기판의 얼라인 오류를 최소화할 수 있는 기판 검사장치에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운 관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

이중 특히 액정표시장치는 콘트라스트 비(contrast ratio)가 크고 동화상 표시에 적합하며 소비전력이 적다는 특징을 보여 노트북, 모니터, TV 등의 다양한 분야에서 활용되고 있는데, 이의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과, 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.

즉, 일반적인 액정표시장치는 액정구동을 위한 어레이층(array layer)과 컬러구현을 위한 컬러필터층(color-filter layer)이 각각 갖추어진 어레이기판 및 컬러필터기판 사이로 액정층을 개재해서 합착시킨 액정패널을 필수구성요소로 하며, 이는 내부의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 발생시키게 된다.

이러한 액정패널의 투과율 차이는 그 배면에 놓인 백라이트(back light)의 빛을 통해 컬러필터의 색 조합이 반영되어 컬러화상의 형태로 디스플레이 된다.

한편, 일반적인 액정표시장치 제조공정은 어레이기판 및 컬러필터기판을 얻기 위한 기판제조공정과, 액정패널을 완성하는 셀(cell)공정 그리고 액정패널과 백라이트를 일체화시키는 모듈(module)공정으로 구분될 수 있다.

이중 기판제조공정에서는 박막증착(thin film deposition), 포토리소그라피(photo-lithography), 식각(etching) 등의 과정을 수 차례 반복해서 각 기판에 어레이층과 컬러필터층을 구현하고, 셀공정에서는 어레이기판 또는 컬러필터기판 중 어느 하나에 합착을 위한 씰패턴(seal pattern)을 형성한 후 액정층을 사이에 두고 양 기판을 대면 합착시켜 액정패널을 완성하며, 이렇게 완성된 액정패널은 모듈공정에서 편광판과 구동회로 등이 부착된 후 백라이트와 일체화되어 액정표시장치를 이룬다.

이때 특히 셀공정의 양 기판 합착공정은 어레이기판 및 컬러필터기판의 얼라인키를 기준으로 정렬한 후 합착시키는데, 이때, 어레이기판 및 컬러필터기판을 정확하게 정렬하는 것은 완제품의 신뢰성을 좌우하는 중요한 요인이 된다.

이에, 셀공정에서는 어레이기판 및 컬러필터기판이 정확하게 얼라인되어 있는지를 작업자의 육안으로 확인하는 비쥬얼 테스트를 통해 얼라인여부를 판정하는 검사공정을 진행한다.

그러나, 이렇듯 얼라인 검사공정을 작업자의 목시검사에 의해 의존하고 있으므로, 검사시간이 오래 걸리게 되고 특히 작업자의 부주의로 인하여 불량여부를 확인하지 못하는 경우가 발생될 수 있다.

이는 결과적으로 얼라인 검사공정의 신뢰성을 저하시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 어레이기판 및 컬러필터기판의 얼라인 검사공정의 신뢰성을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 얼라인 검사공정의 시간 단축 및 효율성을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널이 놓여지는 제 1 스테이지와 상기 제 1 스테이지 일측에 회전각도 조절이 가능한 제 2 스테이지로 이루어진 기판 스테이지부와; 상기 제 1 스테이지 상부에서 이동하며, 상기 제 1 및 제 2 기판을 촬상하는 광학측정장치와; 상기 광학측정장치로부터 촬상되는 데이터를 처리하는 처리장치를 포함하며, 상기 처리장치는 불필요한 데이터들을 삭제하여 필터링하는 필터링부를 포함하는 기판 검사장치를 제공한다.

상기 제 1 및 제 2 스테이지는 복수개의 회전롤러가 장착된 다수의 샤프트축으로 이루어진 컨베이어 방식이며, 상기 제 1 스테이지에는 상기 액정패널의 배면으로 빛을 발광하는 광원이 구비된다.

이때, 상기 광학측정장치는 리니어가이드를 통해 수직 및 수평 이동 가능하며, 상기 광학측정장치를 통해 촬상된 데이터를 디스플레이하는 표시장치가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 스테이지는 상기 제 1 스테이지 상부에 위치하며, 상기 제 2 스테이지 상부에는 조명기구가 위치한다.

또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널이 놓여지는 제 1 스테이지와 상기 제 1 스테이지 일측에 회전각도 조절이 가능한 제 2 스테이지로 이루어진 기판 스테이지부와; 상기 기판 스테이지부 상부에서 이동하며, 상기 제 1 및 제 2 기판을 촬상하는 광학측정장치와; 상기 광학측정장치로부터 촬상되는 데이터를 처리하는 처리장치를 포함하며, 상기 처리장치는 불필요한 이미지 데이터들을 삭제하여 필터링하는 필터링부를 포함하는 기판 검사장치를 이용한 기판 검사방법에 있어서, 상기 제 1 스테이지 및 상기 제 2 스테이지 상에 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널을 위치하는 단계와; 상기 광학측정장치를 통해 상기 제 1 및 제 2 기판의 얼라인키를 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 상기 제 1 및 제 2 기판의 상기 얼라인키를 표시장치에 디스플레이하는 단계를 포함하는 기판 검사방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널이 놓여지는 제 1 스테이지와 상기 제 1 스테이지 일측에 회전각도 조절이 가능한 제 2 스테이지로 이루어진 기판 스테이지부와; 상기 기판 스테이지부 상부에서 이동하며, 상기 제 1 및 제 2 기판을 촬상하는 광학측정장치와; 상기 광학측정장치로부터 촬상되는 데이터를 처리하는 처리장치를 포함하며, 상기 처리장치는 불필요한 이미지 데이터들을 삭제하여 필터링하는 필터링부를 포함하는 기판 검사장치를 이용한 기판 검사방법에 있어서, 상기 제 1 스테이지 및 상기 제 2 스테이지 상에 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널을 위치하는 단계와; 상기 광학측정장치를 통해 상기 제 1 및 제 2 기판의 씰패턴을 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 상기 제 1 및 제 2 기판의 상기 씰패턴을 표시장치에 디스플레이하는 단계와; 상기 씰패턴 주변영역을 상기 필터링부에 의해 필터링하는 단계를 포함하는 기판 검사방법을 제공한다.

이때, 상기 제 2 스테이지의 회전각도를 조절하여, 상기 제 2 스테이지 상에 놓여진 액정패널의 매크로검사를 진행한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 기판 검사장치를 통해 어레이기판 및 컬러필터기판이 정확하게 얼라인 되었는지를 자동으로 검사할 수 있으므로, 얼라인 검사공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 검사공정의 시간단축 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 처리장치 내에 필터링부를 포함하고 있으므로, 씰패턴의 단선 및 선폭을 정확하게 검사할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기판 검사장치는 기판의 얼라인 검사와 함께 기판의 결함 유무에 대해 검사하는 매크로검사를 진행할 수 있어, 얼라인 검사와 매크로검사가 각각 다른 장비에서 이루어졌던 기존에 비해 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도이다.

제 1 단계(st1)는, 단위 어레이기판이 정의된 어레이 모기판과 단위 컬러필터기판이 정의된 컬러필터 모기판을 각각 준비하는 단계이다.

어레이 모기판에는 게이트전극, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터가 각각 정의된 단위 어레이기판 별로 구성되며, 전극역할을 하는 화소전극이 형성되어 있다.

그리고 컬러필터 모기판에는 단위 어레이기판의 화소전극과 대응되는 위치에 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층이 형성되어 있고, 컬러필터층의 컬러별 경계부에는 빛샘을 방지하기 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있다. 또한, 컬러필터층 및 블랙매트릭스의 상부에는 액정에 전압을 인가하기 위한 공통전극이 형성되어 있다.

제 2 단계(st2)는, 단위 어레이기판 및 단위 컬러필터기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다. 이 단계는 단위 어레이기판 및 단위 컬러필터기판의 전극부 상에 각각 배향막을 형성하는 단계로서, 배향막의 도포 및 경화 그리고, 러빙(rubbing) 공정이 포함된다. 배향막은 유기배향막인 폴리이미드(polyimide)계열이 주로 쓰인다.

제 3 단계(st3)는, 단위 어레이기판 및 단위 컬러필터기판 중 하나에 씰패턴을 형성하는 단계이다. 이때, 씰패턴은 정의되어 있는 다수의 단위 어레이기판 및 단위 컬러필터기판 각각의 가장자리를 두르도록 형성한다.

씰패턴은 디스펜서(dispenser)나 스크린(screen) 인쇄방법으로 열경화성 또는 자외선경화성 수지의 씰런트(sealant)를 사용하여 형성한다.

제 4 단계(st4)는, 스페이서(spacer)를 형성하는 공정이다. 스페이서는 차후 진행되는 어레이 모기판과 컬러필터 모기판 합착 후 이들 사이의 셀갭(cell gap)을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다.

제 5 단계(st5)는, 씰패턴이 형성된 단위 어레이기판 또는 단위 컬러필터기판 상에 액정을 적하하는 단계이다. 이때, 액정은 씰패턴이 둘러 형성된 단위 어레이기판 또는 단위 컬러필터기판 각각에 디스펜서(dispenser) 방식을 통해 적하한다.

제 6 단계(st6)는, 어레이 모기판과 컬러필터 모기판의 합착 공정을 통해 액정 모패널을 형성하는 단계이다.

제 7 단계(st7)는, 어레이 모기판과 컬러필터 모기판이 정확하게 얼라인되어 있는지를 확인하는 얼라인 검사 단계이다.

이때, 본 발명의 얼라인 검사 공정은 기판 검사장치를 통해 자동으로 확인하는 것을 특징으로 한다.

제 8 단계(st8)는, 제작된 액정 모패널을 단위 액정패널로 절단하는 공정이다.

전술한 공정을 거쳐 단위 액정패널이 완성되고, 완성된 단위 액정패널은 품질검사 후, 단위 액정패널에 구동회로를 연결한 다음, 편광판 및 다수의 모듈을 구성하면 액정표시장치가 완성된다.

도 2a ~ 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 모기판 및 컬러필터 모기판의 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 2a ~ 도 2b의 어레이 모기판 및 컬러필터 모 기판의 합착상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도시한 도2a는 어레이기판의 모기판(100)으로, 어레이 모기판(100)은 단위 액정패널을 형성하는 복수의 단위 어레이기판(110)을 포함한다.

도시하지는 않았지만, 각각의 단위 어레이기판(110) 상에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.

한편, 어레이 모기판(100)의 사각의 모서리 중 대각 위치로 양 모서리영역에는 제 1 얼라인키(align key : 120)가 형성되어 있으며, 제 1 얼라인키(120)는 컬러필터 모기판(200)과 얼라인을 확인하기 위한 마크(mark)이다.

또한, 단위 어레이기판(110)의 주변부에는 제 1 버니어키(vernier key : 130)가 형성되어 있으며, 제 1 버니어키(130)는 단위 액정패널을 형성하는 단위 어레이기판(110)과 단위 컬러필터기판(210)의 얼라인을 확인하기 위한 마크이다.

그리고, 도시한 도 2b는 컬러필터 모기판(200)으로, 컬러필터 모기판(200)은 단위 액정패널을 형성하는 복수의 단위 컬러필터기판(210)을 포함한다.

도시하지는 않았지만, 각각의 단위 컬러필터기판(210)은 기판 상에 각 화소에 대응되는 일례로 적, 녹, 청 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 그리고 이러한 단위 컬러필터기판(210)의 내면으로는 이들을 덮는 투명한 공통전극이 더욱 마련되어 있다.

한편, 컬러필터 모기판(200)의 사각의 모서리 중 대각 위치로 양 모서리영역에는 어레이 모기판(100)에 형성된 제 1 얼라인키(120)와 대응되는 제 2 얼라인키(220)가 형성되어 있으며, 제 2 얼라인키(220)는 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)과 얼라인을 확인하기 위한 마크이다.

또한, 단위 컬러필터기판(210)의 주변부에는 단위 어레이기판(110) 상에 형성된 제 1 버니어키(130)와 대응되는 제 2 버니어키(230)가 형성되어 있으며, 제 2 버니어키(230)는 단위 액정패널을 형성하는 단위 어레이기판(110)과 단위 컬러필터기판(210)의 얼라인을 확인하기 위한 마크이다.

여기서, 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 220)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 220)는 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)의 절단되어 폐기(廢棄)되는 스크라이브 라인(scribe line)에 형성된다.

이러한 각각의 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 220)는 중앙에 기준점을 기준으로 좌우 동일한 크기의 자(scale) 형태의 패턴으로 복수개 형성되며, 각 얼라인키(120, 220)의 중심간의 거리는 일정하게 형성된다.

따라서, 도 3에 도시한 바와 같이 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)을 합착시켜 이러한 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 220)를 오버랩(overlap) 시킨 후, 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 220)의 상대적 위치관계를 검사하여 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)의 얼라인 여부를 확인할 수 있다.

이에 대해 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 4는 제 1 및 제 2 얼라인키가 서로 오버랩된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 220)는 어레이 모기판(도 3의 100)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)의 합착에 따라 서로 중첩되어 있는데, 이때, 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 220)의 중첩여부에 따라 어레이 모기판(도 3의 100)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)의 얼라인 여부를 확인할 수 있다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 어레이 모기판(도 3의 100)에 형성된 제 1 얼라인키(120)의 중앙에 형성된 기준점(120a)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)에 형성된 제 2 얼라인키(220)의 중앙에 형성된 기준점(220a)의 중첩에 따른 정렬오차를 통해, 어레이 모기판(도 3의 100)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)의 얼라인 여부를 확인하는 것이다.

즉, 제 1 얼라인키(120)의 중앙에 형성된 기준점(120a)에서 제 2 얼라인키(220)의 중앙에 형성된 기준점(220a)이 도면상으로 정의한 + 방향으로 치우쳐 있다면, 컬러필터 모기판(도 3의 200) 이 도면상으로 정의한 + 방향으로 치우져 있다는 것을 알 수 있다.

이렇듯, 어레이 모기판(도 3의 100)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)의 얼라인 여부를 확인한 후, 단위 어레이기판(도 3의 110)과 단위 컬러필터기판(도 3의 210)의 주변부에 형성된 제 1 및 제 2 버니어키(도 3의 130, 230)의 얼라인 여부를 확인함으로써, 어레이 모기판(도 3의 100)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)의 얼라인 검사 공정이 완료된다.

이때, 제 1 및 제 2 버니어키(도 3의 130, 230)가 얼라인 되지 않았다면 이는 단위 어레이기판(도 3의 110)과 단위 컬러필터기판(도 3의 210)이 얼라인되지 않은 것을 의미하게 된다.

따라서, 후속 기판의 경우에는 제 1 및 제 2 얼라인키(120, 130)의 얼라인 상태를 기준으로 합착하지 않고 제 1 및 제 2 버니어키(도 3의 130, 230)의 얼라인 상태를 기준으로 어레이 모기판(도 3의 100)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)을 합착시킨다.

이로 인하여, 단위 액정패널의 얼라인 오류를 최소화할 수 있다.

이러한 어레이 모기판(도 3의 100)과 컬러필터 모기판(도 3의 200)의 얼라인 여부는 본 발명의 기판 검사장치를 통해 자동으로 확인할 수 있다.

도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 검사장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 기판 검사장치(300)는 크게 베이스프레임(310)과 기판 스테이지부(320), 광학측정장치(330)로 이루어진다.

이러한 기판 검사장치(300)의 주요 구성 부분을 살펴보면 먼저, 베이스프레임(310)은 기판 검사장치(300)의 모든 장비를 지지하는 구성으로써, 기판 검사장치(300)의 바닥을 이루게 된다.

그리고 기판 스테이지부(320)는 검사하고자 하는 어레이 모기판 및 컬러필터 모기판이 합착된 액정 모패널(100, 200)이 놓이는 곳으로, 액정 모패널(100, 200)이 직접 안착되는 테이블 역할의 제 1 스테이지(321)와 제 1 스테이지(321)를 베이 스프레임(310)에 고정하는 다수개의 프레임(323)으로 이루어진다.

여기서, 액정 모패널(100, 200)은 카세트(미도시)와 같은 수납공간에 수납된 상태로 로딩 및 언로딩로봇(미도시)에 의하여 제 1 스테이지(321) 상에 제공된다.

이때, 제 1 스테이지(321)는 액정 모패널(100, 200)을 슬라이딩(sliding) 이동시키는 컨베이어(conveyor) 방식으로 이루어지는데, 일 방향으로 회전하는 복수의 샤프트축(shaft : 321a)이 나란히 열을 이루어 액정 모패널(100, 200)의 이동경로를 구성한다. 이때 회전 가능한 다수의 샤프트축(321a)에는 고리형상을 갖는 복수개의 회전롤러(321b)가 일정 간격을 유지하도록 둘러 장착되어 있다.

따라서 액정 모패널(100, 200)은 각 샤프트축(321a)에 장착된 회전롤러(321b)에 얹혀져, 샤프트축(321a)과 회전롤러(321b)의 회전에 의해 슬라이딩 방식으로 이동된다.

이때 임의로 컨베이어에 의한 액정 모패널(100, 200)의 이송방향을 X축 방향이라 정의하도록 하겠다.

그리고, 제 1 스테이지(321)에는 발광다이오드(Light Emitting Diode)와 같은 광원(미도시)이 구비되어, 액정 모패널(100, 200)의 배면으로부터 빛을 발광한다.

제 1 스테이지(321) 상부에는 제 1 스테이지(321)와 일정간격 이격하여 광학측정장치(330)가 마련되는데, 광학측정장치(330)를 통해 액정 모패널(100, 200)의 어레이 모기판 및 컬러필터 모기판의 얼라인 여부를 관찰 할 수 있다.

여기서, 액정 모패널(100, 200)에 대해 좀더 자세히 살펴보면 액정 모패 널(100, 200)은 각각 액정구동을 위한 어레이층(array layer)과 컬러구현을 위한 컬러필터층(color-filter layer)이 갖추어진 어레이 모기판(100) 및 컬러필터 모기판(200) 사이로 액정층(미도시)을 개재해서 합착된 상태로, 각각의 어레이 모기판(100) 및 컬러필터 모기판(200) 상에는 얼라인키(도 3의 120, 220)가 형성되어 있다.

광학측정장치(330)는 어레이 모기판(100) 및 컬러필터 모기판(200)에 형성된 얼라인키(도 3의 120, 220)를 관찰 할 수 있는 고배율의 광학현미경으로, 액정 모패널(100, 200)의 얼라인키(도 3의 120, 220)를 고배율로 확대하기 위한 렌즈부(331) 그리고 확대된 이미지를 이미지 데이터로 변환하는 CCD카메라(333)로 이루어진다.

여기서, 렌즈부(331)는 액정 모패널(100, 200)에 근접 위치하는 대물렌즈(objective lens)로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한, 광학측정장치(330)는 제 1 스테이지(321) 상단에 설치된 리니어유닛(335)을 통해 제 1 스테이지(321)의 Y축 또는 Z축으로 이동가능하다.

리니어유닛(335)은 제 1 스테이지(321)에 의해 액정 모패널(100, 200)이 이동가능한 일방향과 수직하게 구비되는 제 1 리니어가이드(335a)와 제 1 리니어가이드(335a)에 장착되어 제 1 리니어가이드(335a)와 수직한 제 2 리니어가이드(335b)로 이루어진다.

제 2 리니어가이드(335b)는 제 1 리니어가이드(335a)에 의해 상하 수직운동이 가능하다.

이때, 광학측정장치(330)는 제 2 리니어가이드(335b)에 장착되어, 제 2 리니어가이드(335b)의 길이방향을 따라 상하 수직운동이 가능하다. 따라서, 광학측정장치(330)를 제 1 스테이지(321) 상의 임의의 높이에 위치시킬 수 있다.

이를 통해, 광학측정장치(330)는 제 1 및 제 2 리니어가이드(335a, 335b)에 의해 상하좌우 수직 및 수평운동이 모두 가능하게 이루어진다.

즉, 광학측정장치(330)는 제 1 리니어가이드(335a)에 의해 액정 모패널(100, 200)이 이동가능한 일방향과 수직한 방향인 도면상으로 정의한 Y축의 전후 방향으로 이동 가능하며, 제 2 리니어가이드(335b)에 의해 도면상으로 정의한 Z축의 상하 방향으로 이동 가능하다.

따라서, 제 1 스테이지(321) 상에 액정 모패널(100, 200)이 놓여지면 광학측정장치(330)는 액정 모패널(100, 200)의 얼라인키(도 3의 120, 220)가 형성된 영역으로 이동한 뒤, 광학측정장치(330)를 통해 액정 모패널(100, 200)의 얼라인키(도 3의 120, 220)와 근접 위치하도록 하여, 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)의 얼라인여부를 검사 할 수 있다.

한편, 광학측정장치(330)를 통해 검사되는 액정 모패널(100, 200)의 얼라인키(도 3의 120, 220)를 디스플레이하는 모니터(미도시)가 별도로 구성되며, 광학측정장치(330)를 이동시키는 리니어유닛(335)을 구동하거나 제어하기 위한 제어장치(미도시)가 제 1 스테이지(321) 하부에 설치될 수 있다.

또한, 광학측정장치(330)는 제 1 스테이지(321) 하부에 설치된 처리장치(미도시)와 연결되어, CCD카메라(333)에서 촬영되어 모니터(미도시)로 전송된 영상자 료가 입력되어, 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)의 얼라인여부를 검사하게 된다.

처리장치(미도시)는 필터링부(미도시)를 포함하는데, 필터링부(미도시)는 처리장치(미도시)로 전송된 영상자료 중 얼라인키(도 3의 120, 220) 데이터를 제외한 주변영역의 이미지 데이터를 삭제한다.

일예로 얼라인키(도 3의 120, 220)의 형태는 '─','│','┼', '□'등이 있을 수 있다. 이들 중 얼라인키(도 3의 120, 220)가 도면상에 도시한 바와 같이'│'일 경우에는 글자 외부 공간영역에 대응하는 이미지 데이터들을 삭제한다.

이와 같이 필터링과정을 통하여 불필요한 이미지 데이터를 삭제함으로써 파티클에 의한 오인식이나 패턴 미인식을 최소화시킬 수 있다.

이때, 처리장치(미도시)는 기판 검사장치(300)의 동작 상태에 관한 누적정보 조회기능이 프로그래밍 되어 시스템관리를 자동화할 수 있으며, 처리장치(미도시)는 경보장치(미도시)가 연결될 수 있다.

경보장치(미도시)는 처리장치(미도시)에서 얼라인 검사 결과 미스얼라인으로 판별이 되면 처리장치(미도시)에서 신호를 전송받아 경보 신호를 발생시킬 수 있다.

따라서, 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)의 얼라인 여부는 본 발명의 기판 검사장치(300)를 통해 자동으로 확인하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 기판 검사장치(300)는 도 5b에 도시한 바와 같이 제 1 스테이지(321) 일측에 매크로검사를 진행할 수 있도록 제 2 스테이지(325)가 더욱 구비 되는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 액정표시장치 등의 평판디스플레이를 제조하는 공정에서는 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)의 얼라인 여부를 검사하는 것 외에도 액정 모패널(100, 200)의 결함 유무에 대해 검사하는 기판 검사공정을 필수적인 요소로써 진행하게 되는데, 이중 액정 모패널(100, 200)의 각도를 변화시키면서 여러 방향에서 빛을 조사하여 반사광 또는 투과광의 광학적 변화를 육안으로 관찰하는 검사공정을 매크로검사라고 한다.

즉, 매크로검사는 작업자의 육안으로 확인하는 비쥬얼 테스트이다.

이에, 제 1 스테이지(321)의 일측 상부에는 제 2 스테이지(325)를 더욱 구비하는데, 제 2 스테이지(325)는 제 1 및 제 2 지지대(327a, 327b)에 의해 양가장자리가 지지되어 회전각도 조절이 가능하다.

즉, 제 2 스테이지(325)는 제 1 및 제 2 지지대(327a, 327b)에 의해 도면상으로 정의한 XYZ축 방향으로 회전각도를 조절할 수 있어, 제 1 스테이지(321)와 수직하게 위치할 수 있다.

액정 모패널(100, 200)은 카세트(미도시)와 같은 수납공간에 수납된 상태로 로딩 및 언로딩로봇(미도시)에 의하여 제 2 스테이지(325) 상에 제공되며, 이때, 제 2 스테이지(325) 상에는 검사를 위하여 액정 모패널(100, 200)이 이탈하여 추락하지 않도록 액정 모패널(100, 200)을 제 2 스테이지(325) 상에 고정하는 진공흡착구(미도시)와 클램프장치(329) 등이 마련된다.

클램프장치(329)는 액정 모패널(100, 200) 가장자리를 따라 다수개가 등간격 에 걸쳐 마련될 수 있으며, 진공흡착구(미도시)는 제 2 스테이지(325)의 내측에서 다수개가 등간격에 걸쳐 이격 배치되어 있다.

따라서, 로딩 및 언로딩로봇(미도시)에 의하여 액정 모패널(100, 200)이 제 2 스테이지(325) 상에 안착되면 진공흡착구(미도시) 및 클램프장치(329)의 흡착력 및 고정력에 의하여 액정 모패널(100, 200)이 제 2 스테이지(325) 상에 유동없이 고정되어 이탈되지 않는다.

이러한 제 2 스테이지(325)는 액정 모패널(100, 200)을 고정한 상태로 선회하여 제 1 스테이지(321)와 수직하게 위치하게 된다.

이때, 도면상에 도시하지는 않았지만 제 2 스테이지(325) 상부에는 액정 모패널(100, 200)의 전면에 빛을 조사하기 위한 조명기구가 위치하는데, 조명기구는 크게 광원과 광원으로부터 발산되는 빛이 액정 모패널(100, 200) 방향을 향하도록 빛을 반사 및 산란, 집광시키도록 조절할 수 있는 빛 조사 조절부로 이루어지는 것이 바람직하다.

이로 인하여, 액정 모패널(100, 200)이 제 2 스테이지(325) 상에 안착되면 작업자는 제 2 스테이지(325)를 선회(旋回)시켜 경사지게 위치하도록 한 후, 액정 모패널(100, 200) 표면에 조명기구를 통해 빛을 비추면서 작업자의 육안으로 직접 관찰을 수행한다.

이때, 작업자는 제 2 스테이지(325)를 경사진 상태에서 계속해서 액정 모패널(100, 200)의 각도를 도면상으로 정의한 XYZ축 방향으로 조금씩 변화시키면서 여러 방향에서 빛을 조사하여 반사광 또는 투과광의 광학적 변화를 육안으로 관찰함 으로써, 액정 모패널(100, 200)의 결함여부를 검출하게 된다.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 기판 검사장치를 통해 어레이 모기판과 컬러필터 모기판의 얼라인 여부를 확인하는 과정에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 6은 본 발명에 따른 기판 얼라인 검사의 흐름도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 기판 얼라인 검사는, 먼저 제 1 단계(st 11)로 어레이 모기판과 컬러필터 모기판이 합착된 액정 모패널을 스테이지 상에 안착시킨다.

이때, 액정 모패널이 스테이지 상에 안착되면, 스테이지에 구비된 광원을 통해 액정 모패널의 배면으로 빛을 조사하게 된다.

다음 제 2 단계(st12)로 광학측정장치를 도면상으로 정의한 스테이지의 Y축으로 이동시키거나, 또는 스테이지를 통해 액정 모패널을 도면상으로 정의한 X축으로 이동시켜, 광학측정장치의 대물렌즈가 어레이 모기판과 컬러필터 모기판에 형성된 제 1 및 제 2 얼라인키와 광축상에 놓이도록 한다.

다음으로, 제 3 단계(st13)는 제 1 및 제 2 얼라인키를 검사 및 측정하는 단계로, 광학측정장치의 대물렌즈를 통해 어레이 모기판과 컬러필터 모기판에 각각 형성된 제 1 얼라인키와 제 2 얼라인키를 고배율로 확대 촬상하여 검사한다.

광학측정장치를 통해 검사되는 제 1 및 제 2 얼라인키는 CCD카메라에 의해 외부의 모니터에 디스플레이 된다.

이때, 모니터에 디스플레이 되는 제 1 및 제 2 얼라인키는 처리장치의 필터 링부에 의해 불필요한 공간영역역의 데이터들이 삭제되어 필터링되어 디스플레이 됨으로써, 보다 명확하게 제 1 및 제 2 얼라인키의 얼라인 여부를 디스플레이 할 수 있게 된다.

또한, 처리장치에 의해 제 1 및 제 2 얼라인키의 얼라인여부를 자동으로 측정할 수 있다.

다음 제 4 단계(st14)로, 작업자는 처리장치를 통해 제 1 및 제 2 얼라인키의 얼라인 여부를 판단한 후, 이때, 미스얼라인이 판단된 액정 모패널은 작업자의 판단에 의해 리페어(repair)를 필요로 할 것인가, 폐기(廢棄) 처분할 것인가를 판단하여 다음 공정을 정하게 된다.

이렇듯, 어레이 모기판(100)과 컬러필터 모기판(200)의 얼라인 여부를 검사함으로써, 액정 모패널(100, 200)의 불량여부의 원인규명과 제품특성의 이해 및 개선에 기여할 수 있어, 품질 향상을 추구할 수 있다.

한편, 단위 어레이기판(도 2a의 110)과 단위 컬러필터기판(도 2b의 210)은 서로 이격되어 이의 가장자리가 씰패턴(seal pattern : 미도시)을 통해 봉지되어 합착되는데, 씰패턴은 열경화성 접착제로써 단위 어레이기판(도 2a의 110)과 단위 컬러필터기판(도 2b의 210) 사이의 셀갭을 균일하게 유지시키기 위하여 균일한 압력과 온도를 가하여 경화시키게 된다.

이에, 씰패턴을 경화시키는 과정 중 씰패턴의 퍼짐에 의해 씰패턴이 단선되거나 선폭이 균일하게 형성되지 않게 된다.

이렇듯 씰패턴이 단선되거나 선폭이 균일하게 형성되지 않을 경우, 액정이 세거나 오염되는 불량이 발생하게 되고 또한 씰패턴이 이에 근접하여 위치하는 표시영역 내의 패턴으로 침범할 수 있어, 표시얼룩 등의 문제점을 유발하게 된다.

또한, 액정주입량의 차이가 발생하게 되고, 셀갭의 차이가 발생하게 되어 액정의 두께차에 의한 표시품질이 저하되는 등의 액정표시장치의 불량을 발생시키게 된다.

따라서, 씰패턴의 단선여부 및 선폭이 균일하게 형성되어 있는지를 검사해야 한다.

씰패턴의 단선여부 및 선폭 균일도 검사는 CCD카메라(도 5a의 333)를 통해 이루어지는데, CCD카메라(도 5a의 333)를 통해 입력된 씰패턴의 이미지는 이미 입력된 데이터와 비교하여 측정 또는 검사하게 된다.

그러나, 씰패턴은 단위 어레이기판(도 2a의 110) 및 단위 컬러필터기판(도 2b의 210)의 외곽둘레를 따라 형성되므로, 단위 어레이기판(도 2a의 110)과 단위 컬러필터기판(도 2b의 210)이 합착되어 있는 상태에서 씰패턴은 컬러필터층 또는 블랙매트릭스에 의해 가려져 씰패턴을 검사할 수 없는 단점이 있다.

이에, 본 발명의 기판 검사장치(300)는 처리장치(미도시) 내에 필터링부(미도시)를 포함하고 있으므로, 이의 필터링부(미도시)를 통해 단위 어레이기판(도 2a의 110) 및 단위 컬러필터기판(도 2b의 210)의 가장자리에 형성된 씰패턴의 단선 및 선폭을 정확하게 검사할 수 있다.

즉, 필터링부(미도시)는 처리장치(미도시)로 전송된 영상자료 중 씰패턴 데이터를 제외한 주변영역의 이미지 데이터, 일예로 컬러필터층 또는 블랙매트릭스 등의 데이터를 삭제되어 필터링하고, 필터링된 나머지 이미지 데이터인 씰패턴 자체만을 인식하게 된다.

따라서, 씰패턴만을 검사할 수 있어, 씰패턴의 단선여부나 선폭을 검사할 수 있게 된다.

이때, 기판 검사장치(300)의 처리장치(미도시)에는, 이미 씰패턴의 각 위치에 대한 정보 및 오차범위 등이 데이터로써 저장되어 있으므로, CCD카메라(333)를 통해 획득된 씰패턴 정보와 비교하여 그 오차가 지정된 오차범위를 벗어나게 되면, 경보음 등을 발생시키고 이상이 있음을 알리게 된다.

이로 인하여, 씰패턴 불량에 대한 즉각적인 대처가 가능하므로, 불량이 발생된 씰패턴을 포함하는 액정패널은 작업자의 판단에 의해 리페어(repair)를 필요로 할 것인가, 폐기(廢棄) 처분할 것인가를 판단하여 다음 공정을 정하게 된다.

한편, 이러한 기판 검사장치(300)는 개폐가 가능한 도어(미도시)가 마련된 밀폐공간(미도시) 내에 위치하도록 하여, 기판 검사 공정시 외부환경의 파티클과 같은 이물질로부터 액정 모패널(100, 200)이 오염될 가능성이 크게 저감되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도시하지는 않았지만 기판 검사장치(300)는 원격조정부가 더 마련되는 것이 바람직한데, 원격조정부는 조이스틱, 키보드 조그셔틀로 이루어진다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 기판 검사장치(300)를 통해 어레이기판 및 컬러필터기판이 정확하게 얼라인 되었는지를 자동으로 검사할 수 있으므로, 얼라인 검사공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 검사공정의 시간단축 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

특히, 처리장치 내에 필터링부를 포함하고 있으므로, 씰패턴의 단선 및 선폭을 정확하게 검사할 수 있다.

또한, 본 발명의 기판 검사장치는 기판의 얼라인 검사와 함께 기판의 결함 유무에 대해 검사하는 매크로검사를 진행할 수 있어, 얼라인 검사와 매크로검사가 각각 다른 장비에서 이루어졌던 기존에 비해 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도.

도 2a ~ 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 모기판 및 컬러필터 모기판의 개략적인 평면도.

도 3은 도 2a ~ 도 2b의 어레이 모기판 및 컬러필터 모기판의 합착상태를 개략적으로 도시한 평면도.

도 4는 제 1 및 제 2 얼라인키가 서로 오버랩된 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 검사장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 기판 얼라인 검사의 흐름도.

Claims (9)

1. 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널이 놓여지는 제 1 스테이지와 상기 제 1 스테이지 일측에 회전각도 조절이 가능한 제 2 스테이지로 이루어진 기판 스테이지부와;

   상기 제 1 스테이지 상부에서 이동하며, 상기 제 1 및 제 2 기판을 촬상하는 광학측정장치와;

   상기 광학측정장치로부터 촬상되는 데이터를 처리하는 처리장치

   를 포함하며, 상기 처리장치는 불필요한 데이터들을 삭제하여 필터링하는 필터링부를 포함하는 기판 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 스테이지는 복수개의 회전롤러가 장착된 다수의 샤프트축으로 이루어진 컨베이어 방식인 기판 검사장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 스테이지에는 상기 액정패널의 배면으로 빛을 발광하는 광원이 구비되는 기판 검사장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학측정장치는 리니어가이드를 통해 수직 및 수평 이동 가능한 기판 검사장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학측정장치를 통해 촬상된 데이터를 디스플레이하는 표시장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 스테이지는 상기 제 1 스테이지 상부에 위치하며, 상기 제 2 스테이지 상부에는 조명기구가 위치하는 기판 검사장치.
7. 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널이 놓여지는 제 1 스테이지와 상기 제 1 스테이지 일측에 회전각도 조절이 가능한 제 2 스테이지로 이루어진 기판 스테이지부와; 상기 기판 스테이지부 상부에서 이동하며, 상기 제 1 및 제 2 기판을 촬상하는 광학측정장치와; 상기 광학측정장치로부터 촬상되는 데이터를 처리하는 처리장치를 포함하며, 상기 처리장치는 불필요한 이미지 데이터들을 삭제하여 필터링하는 필터링부를 포함하는 기판 검사장치를 이용한 기판 검사방법에 있어서,

   상기 제 1 스테이지 및 상기 제 2 스테이지 상에 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널을 위치하는 단계와;

   상기 광학측정장치를 통해 상기 제 1 및 제 2 기판의 얼라인키를 촬상하는 단계와;

   상기 촬상된 상기 제 1 및 제 2 기판의 상기 얼라인키를 표시장치에 디스플레이하는 단계

   를 포함하는 기판 검사방법.
8. 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널이 놓여지는 제 1 스테이지와 상기 제 1 스테이지 일측에 회전각도 조절이 가능한 제 2 스테이지로 이루어진 기판 스테이지부와; 상기 기판 스테이지부 상부에서 이동하며, 상기 제 1 및 제 2 기판을 촬상하는 광학측정장치와; 상기 광학측정장치로부터 촬상되는 데이터를 처리하는 처리장치를 포함하며, 상기 처리장치는 불필요한 이미지 데이터들을 삭제하여 필터링하는 필터링부를 포함하는 기판 검사장치를 이용한 기판 검사방법에 있어서,

   상기 제 1 스테이지 및 상기 제 2 스테이지 상에 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널을 위치하는 단계와;

   상기 광학측정장치를 통해 상기 제 1 및 제 2 기판의 씰패턴을 촬상하는 단계와;

   상기 촬상된 상기 제 1 및 제 2 기판의 상기 씰패턴을 표시장치에 디스플레이하는 단계와;

   상기 씰패턴 주변영역을 상기 필터링부에 의해 필터링하는 단계

   를 포함하는 기판 검사방법.
9. 제 7 항 및 제 8 항 중 선택된 한 항에 있어서,

   상기 제 2 스테이지의 회전각도를 조절하여, 상기 제 2 스테이지 상에 놓여진 액정패널의 매크로검사를 진행하는 기판 검사방법.

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