KR20070005355A - 비접촉식 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비 접촉식 검사 장치에 관한 것이다.

본 발명의 비접촉식 검사 장치에는 검사될 대상체인 유리의 표면 형태에 대응하여 검사장치와 미리 정한 간격(gap)으로 일정하게 유지하여 스캔 되도록, 상기 검사장치에는 센서 및 공기를 이용하는 모듈이 구성된다.

따라서 본 발명에 의하면, 일정한 공기 간격을 유지하여 비접촉 검사를 함으로써 불규칙한 유리 표면을 scan 하는 송/수신부 센서와 유리 위에 새겨진 전극 패턴에 대한 손상을 막을 수 있다.

검사, 공기, 스캔, 굴곡

Description

비접촉식 검사 장치 {Apparatus for detecting ecectrode with non-contact style}

도 1은 종래의 측정 방식 [송신부(접촉식)-수신부(접촉식)]을 나타낸 도면

도 2는 종래의 측정 방식 [송신부(접촉식)-수신부(비접촉식)]을 나타낸 도면

도 3은 종래의 측정 방식 [송신부(비접촉식)-수신부(비접촉식)을 나타낸 도면

도 4는 상기 3도와 같은 완전 비접촉식 검사 방법을 (completely non-contact inspection method) 이용하는 종래 기술 장치의 결함 검출 동작을 나타낸 도면

도 5는 수신단에서 검출된 신호 파형

도 6은 완전하게 평탄하지 않은 유리의 표면에 대하여 센서가 부착된 송/수신 단의 scan하는 진행 모습

도 7은 본 발명에서 제안된 Sensor air floating (SF) module 의 구성도

도 8은 상기 도 7의 가동부의 하부를 옆면으로 90도 회전하여 Side bar 의 이동을 나타낸 도면

도 9는 바닥면의 공기 구멍의 위치를 나타내는 구조

도 10은 제안된 SF 모듈의 시스템 구성도

도 11은 완전하게 평탄하지 않은 유리의 표면에 대하여 SF module 이 부착된 송/수신부의 scan하는 진행 모습

도 12는 본 발명에 의한 수신부에서 검출된 신호 파형

본 발명은 비접촉식 검사을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 디스플레이 수단의 표면 형태에 대응하여 일정한 갭이 동일하게 형성되면서 스캔할 수 있도록 센서 및 공기부양모듈이 구성된 비접촉식 검사 장치에 관한 것이다.

부연하면, 본 발명은 평판형 디스플레이 (Flat panel display : LCD/PDP/EL등) 와 같은 평면상에 전극이 배열된 제품의 생산 공정에서, 전극 패턴간의 결함 (단선 혹은 단락)의 유무를 검출하는데 이용되는 공기 부양 모듈(Air floating unit)의 개발에 관한 것으로, 특히 전극 패턴의 한 끝에 증폭된 전기적 신호를 인가하고, 패턴의 다른 한 끝에서 출력 신호를 감지하여 결함이 발생한 라인을 추정하는 비접촉 검사에 있어서 평판형 유리와, 센서(신호의 송/수신부)간의 공기 간격(air gap)을 안정적으로 공급하여 검출 신호를 일정하게 함으로써 결함 유무를 정확하게 검사하기 위한 것이다.

이하 종래 및 관련 발명에 대해 설명한다.

평판형 디스플레이의 생산공정에서는 전극의 단선 혹은 단락을 검출하여 결함의 유무를 판단하여 다음 공정에서 불필요한 작업을 방지함으로써 생산 효율을 높일 수 있는 검사 기술이 필요하다.

전극 패턴간의 결함을 찾기 위한 방법으로, 도 1과 같이 전극선이 포함된 디스플레이 수단(10)의 유리면에 송/수신부(11,12)의 핀을 접촉하는 탐침 (Probe) 검사 (contact to contact) 또는 도 2와 같이 송신부(21)에는 접촉(contact)식을 이용하고 자계센서(22a) 및 증폭기(22b)를 포함하는 수신부(22)에는 비접촉식 (contact to non-contact)을 이용할 수 도 있다.

또한 도 3과 같이, 송/수신부(31,32)를 완전 비접촉 (non-contact to non-contact)으로 이용하는 방식이 있다. 상기에서 수신부(32)에는 전계센서(32a) 및 증폭기(32b)가 구성된다.

그러나 상기와 같은 방식중, 유리면에 직접 접촉하여 검사 (contact method)하는 경우, 유리에 스크래치(scratch)와 같은 유리와 접촉된 전극에 손상이 갈 수 있는 단점이 있기 때문에 최근에는 비접촉식 방식 (non-contact method)을 이용하는데 더욱 초점이 맞추어 지고 있다.

이러한 수신부에 비접촉 방식을 이용하는 기술들은 유리면에 손상 없이 결함을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하며, 도 2와 같이 자계 (magnetic field) 또는 도 3과 같이 전계 (electric field)를 이용하여 검출할 수 있다.

도 4는 종래 기술 장치를 이용하여 비접촉 검사를 하는 동작의 설명을 나타내는 도면이다.

송신부(41)에서 고전압으로 인가된 신호는 비접촉 영역인 공기영역을 통과하여 전극 패턴(43)에 인가되고, 상기 인가된 신호는 평판형 유리(40)에 새겨진 전극을 따라서 진행하게 된다.

진행하는 신호는 비접촉 영역인 공기 영역을 다시 통과하여 반대편에 있는 수신부(42)에 의해서 검출된다.

공기영역을 통과하기 때문에 신호는 줄어들게 되며 이러한 미소 신호를 받아서 검출하고 증폭기를 통하여 신호를 증폭시킨 다음 신호 처리 과정을 거쳐 신호를 읽어 들이게 된다.

이때 단선(Open)(45)이나 단락(Short)(44)의 경우, 수신부에서 검출하는 신호에 있어서 상대적인 전류의 양이 늘거나 줄게 되어, 도 5와 같이 요철(Prominence and depression) 현상과 같은 왜곡 신호(51)를 검출하게 된다 .

도 6은 완전하게 평탄하지 않은 유리의 표면에 대하여 센서가 부착된 송/수신부의 스캔 진행을 나타낸 도면이다.

도면에서 보는바와 같이, 평판형 유리가 굴곡되어 있다, 따라서 검사장치(61)가 상기 굴곡을 고려하지 않고 그대로 스캔하게 되면 수신부에 입력되는 신호가 일정하게 되지 않으며, 또한 상기 유리에 스크래치가 발생할 수 있다.

그러나 상기와 같이 평판 유리의 굴곡이 반영하지 않은 종래의 검사방법은 다음과 같은 문제가 있다.

상기 종래 도 1에서 제시한 탐침(Probe)을 이용한 접촉식 평판 전극의 결함(Open/Short) 검사 방식은, 수 micron order의 전극선에 접촉하여 alignment(정 렬) 할 필요가 있고 또한 전극선과 접촉시 제품을 오염시키거나 손상시킬 우려가 있어 평판 전극의 결함 검사에 적용하는데는 한계가 있다.

또한 도 3과 같은 송/수신부 완전 비접촉 방식은 유리에 접촉하지 않으면서 평판 유리 전극의 결함 검사를 할 수 있는 장점을 갖기 때문에 이러한 문제점을 해결할 수 있는 효과적인 대안이며 차세대 검사장비를 대체하기 위한 검출 방식이 될 수 있다.

그러나 상기 도 3과 같은 비접촉식 검사를 이용하는 경우에 있어서도 여전히 문제점이 없는 것이 아니다. 즉, 접촉식 방식에 비해서 수신 감도가 떨어지거나 혹은 도 6과 같이 유리의 평탄도가 완전하게 평탄하지 못해서 발생하는 수신 단의 검출 신호 왜곡 등의 원인으로 결함 검출을 완벽하게 검사하지 못하는 단점이 있다.

게다가 검출 신호가 미약하거나 복잡한 구조의 전극 검사를 하는 경우에 수신 감도를 높이고 이상 신호를 배제하면서 필요 신호만을 측정하기 위해서 송/수신 부는 점점 더 가깝게 유리에 근접하여야 한다. 그러나 이러한 경우 유리에 스크래치(Scratch)와 같은 것이 발생하여 제품에 심각한 문제를 발생시킬 수 있다.

본 발명은 검사될 대상체인 평판 유리의 형태에 대응하여 검사장치가 미리 정한 간격(gap)이 일정하게 유지되면서 스캔하도록, 상기 검사장치에 센서 및 공기를 이용하는 모듈(센서공기부양모듈, Sensor air floating module)(SF 모듈)을 구성하여 동작하는 것을 제안한다.

본 발명의 비접촉식 검사 장치는, 검사될 대상체의 형태에 대응하여 검사장치와 이미 설정한 간격(gap)으로 일정하게 유지되도록, 상기 검사장치에는 센서 및 공기를 이용하는 모듈이 구성된다.

검사될 대상체의 형태에 대응하여 검사장치가 미리 정한 간격(gap)으로 일정하게 유지되도록, 상기 검사장치에는 센서 및 공기를 이용하는 모듈이 구성된다.

본 발명의 하나의 실시예로써, 미리정한 간격을 유지하기 위해 공기를 이용하는 센서공기부양모듈(SF 모듈)을 사용한다.

본 발명의 하나의 예로써, 상기 SF모듈은 air flow meter 및 air regulator 를 통하여 SF모듈에 공기가 공급되며, 상기 SF 모듈의 부상 정도를 알기 위해서 접촉식 센서를 부착하여 그 변위정도를 모니터링 하여 SF controller에 인가하여, 상기 SF 모듈을 동작시킨다.

본 발명의 하나의 예로써, SF 모듈의 밑면에 공기를 보내기 위하여 바닥면의 미리정한 부분에 하나이상의 공기 구멍 (air hole)을 내어 수평한 균형 자세를 갖게 하며, 미리정한 부분에 Side bar를 두어 센서의 높이에 상관없이 자유롭게 조절할 수 있도록 하며, 센서부 및 회로부를 연결하기 위하여 바닥면에 구멍을 내어 회로를 부착할 수 있도록 바닥면을 구성한다.

이하 본 발명의 비접촉식 전극 검사 장치에 대한 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명은 평판 표시소자의 패턴 전극 라인간의 결함, 예를들어 단선 (open), 단락 (short)) 유무를 검출하는 비접촉식 전극 검사에 있어서, 안정적이고 일정한 공기 간격 (air gap)을 공급하기 위한 센서 공기 부양 모듈 (Sensor air floating module)(이하 SF 모듈이라 함) 의 개발에 관한 것이다.

상기 SF 모듈은 송/수신부에서 사용되는 비접촉식 센서에 장착되어 불규칙한 유리면에 대해서 간격을 일정하게 유지시켜 줌으로써 일정한 수신감도와 더불어 정확한 결함 검출을 하는데 필요한 핵심 장치이다.

도 7은 본 발명에서 제안하는 SF 모듈의 구성도이다.

도면에서 보는바와 같이, SF 모듈은 장치의 브리지(Bridge)(미도시)에 장착할 수 있는 받침대 (bracket)(71)와 수평을 맞추기 위한 Stage부(72), 고정부 (73) 및 가동부(74)로 구성 된다.

상기 고정부와 가동부는 판형 스프링이 내재된 스프링 (spring) 블록 (9) 에 의해서 서로 연결되어 공기 압력에 따른 가동부의 움직임에 대해서 탄력적으로 반응한다.

고정부(73)는 외부로부터 공기가 들어오는 부분(3)과 공기 간격 (air gap) 높이의 변위를 측정하기 위하여 필요한 변위 접촉 센서를 삽입할 수 있는 블록 (6) 을 구성한다.

가동부(74)는 바닥면에 공기를 공급하기 위한 내부 공기 홈을 구성하는 부분 (76)과 센서를 장착하기 위한 부분 (77), 그리고 side bar(78)를 포함하여 구성한다.

또한 유리표면(79) 및 전극(75)이 나타나 있다.

도 8은 상기 도 7의 가동부의 하부를 옆면(90 도 회전하여) 사이드바의 이동을 나타낸 도면이다.

상부로부터 하부로 공기가 지나가는 경로를 구성하는 부분(76), 센서부 (77) 및 센서의 높이에 대응하여 밑면에 수평을 유지하기 위하여 상하 방향으로 조절 가능한 side bar (78)를 구성한다.

도 9는 SF모듈의 바닥면의 공기구멍의 위치를 나타낸 구조이다.

도면에서 보는바와 같이, 바닥면의 모양과 외부로 나오는 공기구멍을 나타낸 것으로, 세 모서리 가장자리부(91,92,93)와 중심부 (94), 그리고 side bar (95) 의 공기 구멍의 위치를 나타낸다.

이것은 세 모서리 가장자리부가 하나의 구멍(91)으로 만 이루어 질 수도 있고, 응용 여부에 따라서 구멍의 수는 변할 수 있고 또한 없을 수도 있다.

그리고 중심부를 기준으로 양쪽으로 구멍(96)을 내어 바닥에 장착될 센서(97)와 연결되는 회로부(98)를 연결하는데 방해 받지 않도록 구성한다.

상기 SF 모듈을 적용하는 시스템 구성은 도 10에 나타내었다.

SF 모듈에게 공기를 공급하고 제어하기 위해서 air flow meter(103), air regulator(104), contact type sensor(105), SF controller(106) 및 computer(101) 를 이용하여 시스템을 구성한다.

도 11은 완전하게 평탄하지 않은 유리의 표면(110)에 대하여 SF module이 부착된 검사장치(111)의 scan 진행을 나타낸 도면이다.

도면에서 보는바와 같이, 전극을 포함하며 굴곡이 형성된 유리(110)와 SF모 듈이 부착된 검사장치(111)간에는 일정한 변위구간, 즉 Air gap (112)이 형성되도록 제어된다.

도 12는 상기 도 11에 의해 스캔되어 수신단에서 검출된 신호 파형이다.

도면에서 보는바와 같이, 도 11의 굴곡 유리에 상관없이 일정한 신호가 출력되고 있으며, 전극이 개방된 경우에 요철과 같은 왜곡신호(121)이 출력된다.

이하, 상기 도면 7-12을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예를 나타내고자 하며, 상기 실시 예에 있는 구성요소의 배치, 수치 등은 변경 될 수 있어, 단지 이러한 실시 예에만 국한된 것은 아니다.

먼저, 공기 간격 유지를 위한 구동 원리를 설명한다.

평면 표시 소자(디스플레이수단)의 생산공정에서 전극의 단선/단락등의 결함 검출을 위한 비접촉식 검사에서는 유리면에 대해서 수십 um 높이로 부상하여 공기 간격 (air gap)을 일정하게 유지시킴으로써 수신감도를 증가시키고 유리면에 대한 손상을 막아야 한다. 그러기 위해서는 공기 간격을 유지시키는 SF 모듈의 사용을 필요로 하게 된다.

도 7의 SF 모듈은 동작시키기 전에, 도 7의 센서(77)와, 전극 (75)을 포함하는 유리 표면(79)에 대한 수평(flatness)을 맞추기 위하여 가로 세로 방향의 경사(tilt) 스테이지와 회전(rotation) 스테이지 (72)를 구성한다.

수신 센서(77)는 SF 모듈의 바닥면에 평행하도록 장착한다. 만약 다양한 높이를 갖는 센서를 이용하여 센서부와 바닥면의 높이 차이가 나는 경우, 도 8과 같이 Side bar(78)를 상/하 조절하여 높이를 평행하게 하여 바닥을 맞춘다. 결과적으 로 SF 모듈의 바닥면은 평평하게 만들어야 한다.

상기 도 7에 나타난 화살표(70)는 외부로부터 SF 모듈내부로 전달되는 공기의 흐름을 나타내는 것으로, 고정부(73)의 상부(3)에 입력된 공기는 공기 관(hose) (4) 을 통하여 하부로 전달되고, 전달된 공기는 가동부 (74)의 내부 공기구멍과 내부의 관을 통하여 하부로 전달된다.

하부로 전달된 공기는 외부로 나오게 되며 지면에 대해서 공기 막을 형성하여 부상하게 된다. 공기의 압력이 SF 모듈을 밀어 올리게 되며 이는 스프링에 의해서 탄력적으로 조절된다.

부상 정도는 접촉 센서 삽입 블록 (6)에 장착된 접촉식 변위 센서에 의해서 측정되고, 컴퓨터(도 10의 101)와 컨트롤러(102)에 의해서 air regulator(104) 를 조절하여 부상 정도를 제어하게 된다.

즉 가동부 (74)는 유리 표면(79)에 대해서 자유롭게 움직이고 일정한 공기 간격 (air gap)을 유지하게 하는 것을 특징으로 한다.

둘째로, SF 모듈의 바닥면을 구성하는 공기 구멍에 대한 구성도에 대해 설명한다.

SF 모듈의 바닥면은 유리 혹은 지면의 표면에 대해서 공기 막을 형성하기 위해서 바닥에 공기 구멍 (air hole) 이 나와있는 구조로 되어있다.

즉 바닥면의 공기 구멍을 내어 전체에 대한 균형을 잡고 세 모서리 부분에서 공기 구멍을 내어 자세 제어를 한다.

이때 공기 구멍은 응용에 따라서 한 개(도 9의 91), 두개 (92), 혹은 세 개 (93) 를 구성한다.

또 side bar (78)에도 구멍(95)을 내어 자세를 제어하게 된다. 이러한 공기 구멍은 응용 사례에 따라서 있을 수도 있고 없을 수 도 있다.

또한 바닥면 (99)에 부착되는 센서 (97) 와 센서의 수신 신호를 감지하여 신호를 증폭시키기 위한 회로부 (98)를 연결하기 위하여 중심부에 대칭으로 구멍 (96)을 낸 것을 특징으로 하고 있다.

마지막으로, SF 모듈 제어 시스템 구성도에 대해 설명한다.

SF 모듈을 제어하는 시스템 구성은 도 10에 나타나 있다. SF 모듈에 공급되는 공기는 air regulator(104)를 통하여 공급되며, air flow meter(103)는 유입되는 공기의 양을 측정하기 위해서 장착된다.

SF 모듈이 얼마큼 부상되었는지를 알기 위해서 접촉식 센서(105)를 부착하여 그 변위정도를 모니터링 한다.

이러한 air regulator 와 접촉식 변위 센서는 SF controller(102) 에 연결되고 이러한 명령은 컴퓨터(101)를 통하여 제어함으로써 SF 모듈을 동작 가능하게 한다. 이러한 것은 cascade 로 연결되어 하나의 SF controller 와 컴퓨터를 이용하여 여러 개의 SF 모듈을 제어 할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 공기부양 모듈(SF모듈)을 이용하여 도 11에 적용시킨 경우의 실시 예를 나타낸다.

그러나 SF 모듈을 사용하지 않고 단지 센서만을 부착하여 전극 검사에 적용한 경우, 도 6과 같이 유리 표면에 관계 없이 패턴 전극 라인을 scan 하게 되어, 도 5와 같이 신호의 굴곡이 있는 상태에서 단락이나 단선과 같은 결함을 검출하게 된다.

또한 복잡한 구조나 전극 간격이 좁은 부분을 scan 하는 경우 검출을 하지 못할 수 있다. 그러나 본 발명의 도 11과 같이 SF 모듈을 센서에 장착하여 검출하는 경우에는 굴곡된 유리 표면을 따라서 일정한 공기 간격(air gap)을 유지하면서 scan 하기 때문에, 송/수신부의 수신 감도 향상을 위해서 센서를 30 ~50 um 정도까지 낮추는 경우에도, 유리 표면에 scratch 없이 검출하는 것이 가능하다.

또한 일정한 간격을 유지하여 동일 높이에서 같은 신호를 받아들이기 때문에 도 12에서 보는 바와 같이 일정한 수신 신호를 유지하면서 결함이 있을 경우에 요철과 같은 이상 파형을 검출 한다

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 비접촉식 전극 검사장치는, SF 모듈을 수십 um 정도 부상시킴으로써 검출 능력을 향상 시킴으로써 종래에 검출하지 못했던 복잡한 패턴 라인과 완성 공정 유리에 대한 전극 결함을 검출할 수 있다.

또한 일정한 공기 간격을 유지하여 비접촉 검사를 함으로써 불규칙한 유리 표면을 scan 하는 송/수신부 센서와 유리 위에 새겨진 전극 패턴에 대한 손상을 막을 수 있다.

Claims (5)

1. 비접촉식 검사 장치에 있어서,

   검사될 대상체의 형태에 대응하여 검사장치와 이미 설정한 간격(gap)으로 일정하게 유지되도록, 상기 검사장치에는 센서 및 공기를 이용하는 모듈이 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 검사 장치.
2. 제 1항에 있어서, 미리정한 간격을 유지하기 위해 공기를 이용하는 모듈은 센서공기부양모듈(SF 모듈) 인 것을 특징으로 하는 비접촉식 검사 장치.
3. 제 2항에 있어서, air flow meter 및 air regulator 를 통하여 SF모듈에 공기가 공급되며, 상기 SF 모듈의 부상 정도를 알기 위해서 접촉식 센서를 부착하여 그 변위정도를 모니터링 하여 SF controller에 인가하여, 상기 SF 모듈을 동작시키는 것을 특징으로 하는 비접촉식 검사 장치.
4. 제 2항에 있어서, SF 모듈의 밑면에 공기를 보내기 위하여 바닥면의 미리정한 부분에 하나이상의 공기 구멍 (air hole)을 내어 수평한 균형 자세를 갖게 하 며, 미리정한 부분에 Side bar를 두어 센서의 높이에 상관없이 자유롭게 조절할 수 있도록 하며, 센서부 및 회로부를 연결하기 위하여 바닥면에 구멍을 내어 회로를 부착할 수 있도록 바닥면을 구성한 것을 특징으로 하는 비 접촉식 검사 장치.
5. 제 2항에 있어서, SF 모듈은 검사장치의 브리지에 장착할 수 있는 받침대와 수평을 맞추기 위한 Stage 부, 고정부 및 가동부로 구성되며; 상기 고정부와 가동부는 판형 스프링이 내재된 스프링 블록에 의해서 서로 연결되어 공기 압력에 따른 가동부의 움직임에 대해서 탄력적으로 반응하고, 상기 고정부는 외부로부터 공기가 들어오는 부분과 공기 간격 높이의 변위를 측정하기 위하여 필요한 변위 접촉 센서를 삽입할 수 있는 블록이 구성되며, 상기 가동부는 바닥면에 공기를 공급하기 위한 내부 공기부를 하나이상 구성하는 부분과 센서를 장착하기 위한 부분 및 센서의 높이에 대응하여 상하 방향으로 조절가능한 side bar가 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 검사 장치.

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