KR20070068575A

KR20070068575A - 이물 분석 방법 및 이에 사용되는 이물 채취 장치

Info

Publication number: KR20070068575A
Application number: KR1020050130330A
Authority: KR
Inventors: 노경래; 박애나; 오원식; 정수임
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-02

Abstract

액정표시장치내에 존재하는 부유성 이물을 채취하여 분석하는 방법 및 이에 사용되는 이물 채취 장치가 개시된다. 상기 분석 방법은 이물이 존재하는 액정표시패널을 냉각하는 단계, 상기 냉각된 액정표시패널을 분해하는 단계, 상기 분해된 액정표시패널을 건조시키는 단계, 상기 이물을 채취하는 단계 및 상기 채취된 이물을 분석하는 단계를 포함한다. 상기 이물 채취 장치는 시편을 지지하는 지지대, 상기 시편에 존재하는 이물을 채취하기 위한 모세관(capillary), 상기 모세관(capillary)을 지지하는 모세관 홀더(capillary holder) 및 상기 시편에 존재하는 이물을 확대하여 관찰하기 위한 현미경을 포함한다. 본 발명에 따르면, 이물이 유동하거나 휘발하는 것을 방지하고 이물과 액정을 분리할 수 있어 액정표시패널내에 존재하는 부유성 이물을 채취하여 분석하는 것이 가능하다. 이에 따라, 이물이 발생하는 원인을 규명하여 제품 품질 향상 및 제품 수율 향상을 도모할 수 있다.

Description

이물 분석 방법 및 이에 사용되는 이물 채취 장치 {METHOD OF ANALYZING FOREIGN SUBSTANCE AND APPARATUS USED IN THE METHOD FOR EXTRACTING FOREIGN SUBSTANCE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물 분석 방법의 공정순서를 나타내는 순서도이다.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시패널을 냉각하는 단계(S1)에 사용되는 냉각 수단을 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시된 액정표시패널을 건조하는 단계(S3)에 사용되는 데시케이터(desiccator)를 나타내는 사시도이다.

도 4는 액정표시패널에 존재하는 이물을 채취하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물 채취 장치를 나타내는 측면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 액정표시패널 20 : 냉각제

50 : 기판 70 : 이물

80 : 모세관 100 : 데시케이터

140 : 흡수제 210 : 지지대

300 : 모세관 310 : 모세관 홀더

320 : 제1 머니퓰레이터 350 : 펌프

370 : 가스분사장치 400 : 현미경

410 : 제2 머니퓰레이터 500 : 이물 채취 장치

본 발명은 이물 분석 방법 및 이에 사용되는 이물 채취 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치내에 존재하는 부유성 이물을 채취하여 분석하는 방법 및 이에 사용되는 이물 채취 장치에 관한 것이다.

영상을 표시하는 표시장치는 그 용도와 종류에 따라 급속하게 발전해 왔다.최근에는, 다양한 종류의 표시장치 중 성능면이나 기능면에서 우수한 액정표시장치가 널리 사용되고 있다.

상기 액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판형 디스플레이 장치 중 하나로써, 전극이 형성된 두 장의 기판과 그 사이에 주입된 액정층으로 이루어진 액정표시패널(Liquid Crystal display panel)을 포함한다. 상기 액정표시장치는 상기 액정표시패널의 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 광의 양을 조절하여 화상을 표시한다.

액정표시패널의 제조 공정 중에서 액정과 관련된 공정에는 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 컬러필터(color filter) 기판에 배향막을 형성하고 러빙 (rubbing)을 하는 배향막 형성 공정, 상기 두 기판을 정밀하게 조립하는 셀갭(cell gap)형성 공정, 기판에서 셀을 원하는 크기로 절단하는 절단 공정, 절단된 셀에 액정을 주입하는 주입 공정, 셀에 편광판을 부착하는 편광판 부착 공정등이 있다.

이러한 액정표시패널의 제조 공정에서, 외부로부터 유입되거나 또는 액정과 주변 재료들간의 반응에 의해 발생하는 유기성 이물은 제품의 불량을 야기하고, 제품의 수율 및 성능에 직접적인 영향을 미친다. 따라서, 발생하는 이물을 분석하거나, 이러한 이물이 발생하는 원인을 규명하는 것은 제품 품질 향상을 위해서 반드시 필요한 과정이다.

그러나, 액정 중에 존재하는 대부분의 유기성 이물은 액정과의 분리가 쉽지 않고, 시료 상태에 따라 분석 방법 선정 및 전처리에 많은 제한을 받기 때문에 액정표시패널의 불량 원인을 분석하는 것은 쉽지 않다. 특히, 상기 유기성 이물은 수십 마이크로미터(μm)정도에 불과한 크기를 갖고, 액정내에서 부유하며 액정과의 경계가 뚜렷하지 않은 무정형 물질이기 때문에 분석하는데 어려움이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 액정표시장치내에 존재하는 이물을 채취하고 분석하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 분석 방법에 사용되는 이물 채취 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이물 분석 방법은 이물이 존재 하는 액정표시패널을 냉각하는 단계, 상기 냉각된 액정표시패널을 분해하는 단계, 상기 분해된 액정표시패널을 건조시키는 단계, 상기 이물을 채취하는 단계 및 상기 채취된 이물을 분석하는 단계를 포함한다.

상기 액정표시패널을 냉각할 때, 상기 액정표시패널을 액체 질소 또는 드라이아이스에 담가 냉각시킨다. 상기 액정표시패널을 건조시킬 때 데시케이터(desiccator)를 사용한다. 상기 이물을 채취할 때에는 모세관(capillary)을 사용한다. 이때, 상기 모세관(capillary)에 연결된 펌프를 이용하여 상기 이물을 강제적으로 흡입할 수도 있다. 상기 채취된 이물을 분석 장비에 도입시키기 위해 상기 모세관(capillary)에 기체를 흘려주는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이물 채취 장치는 시편을 지지하는 지지대, 상기 시편에 존재하는 이물을 채취하기 위한 모세관(capillary), 상기 모세관(capillary)을 지지하는 모세관 홀더(capillary holder) 및 상기 시편에 존재하는 이물을 확대하여 관찰하기 위한 현미경을 포함한다.

상기 이물 채취 장치는 상기 이물을 강제로 흡입하기 위해 상기 모세관(capillary)에 연결된 펌프(pump)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 이물 채취 장치는 상기 모세관(capillary)에 채취된 이물을 상기 모세관(capillary)의 외부로 내보내기 위해 가스를 흘려주는 가스 분사장치를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 분사장치에는, 예컨대, 질소(nitrogen) 가스가 사용된다.

상기 이물 채취 장치는 상기 모세관(capillary)의 위치를 조절하는 제1 머니퓰레이터(manipulator) 및 상기 현미경의 위치를 조절하는 제2 머니퓰레이터 (manipulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 이물 채취 장치는 상기 지지대에 연결되어 상기 지지대를 상하좌우로 이동시키는 이동장치를 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이물 분석 방법은 이물이 존재하는 액정표시패널을 냉각하는 단계(S1), 상기 냉각된 액정표시패널을 분해하는 단계(S2), 상기 분해된 액정표시패널을 건조시키는 단계(S3), 상기 이물을 채취하는 단계(S4) 및 상기 채취된 이물을 분석하는 단계(S5)를 포함한다.

상기 이물을 분석하여, 생산공정 중 이물의 발생원인을 개선하기 위해서는 상기 이물을 채취하여야 한다. 그러나, 위에서 언급한 바와같이 액정표시패널내에 존재하는 이물은 액정내에서 부유하며 액정과의 경계가 뚜렷하지 않은 무정형 물질이라서 쉽게 채취되지 않는다. 따라서, 상기 유동성 이물을 채취하기 위해서는 상기 이물을 고정시킬 필요가 있다.

본 발명에 따른 이물 분석 방법은 이물의 유동을 방지하기 위해 상기 이물이 존재하는 액정표시패널을 냉각하는 단계(S1)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 액정표시패널(10)을 냉각시키기 위해 상기 액정표시패널 (10)을 냉각제(20)에 담근다. 본 실시예에서는, 상기 냉각제로 액체 질소가 사용되었다. 액체 질소의 온도는 영하 164℃정도이기 때문에, 목적물을 액체 질소에 담그면 목적물이 매우 급속하게 냉각된다. 그러나, 냉각제는 여기에 한정되지 않고, 예컨대, 드라이 아이스(dry ice)가 사용될 수도 있다.

상기 냉각제(20)는 저장용기(30)에 담겨져 있다. 상기 냉각제(20)에 상기 액정표시패널(10)을 담그었다가 다시 꺼내는 수단으로 지지대(40)가 사용된다. 상기 액정표시패널(10)은 상기 지지대(40)상에 놓여진다.

이처럼, 불량이 발생한 액정표시패널을 냉각시키면, 액정표시패널내에 존재하는 액정 및 이물이 응고되어 고정되므로 상기 이물이 유동하거나 휘발하는 것을 방지할 수 있다.

상기 액정표시패널(10)이 냉각되면, 상기 지지대(40)를 이용하여 상기 냉각제(20)에 담겨진 액정표시패널(10)을 꺼낸다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이물 분석 방법은 냉각된 액정표시패널을 분해하는 단계(S2)를 포함한다.

상기 이물을 액정으로부터 쉽게 분리하여 채취하기 위해서는, 상기 이물 및 액정이 응고되어 있는 동안에 상기 액정표시패널이 분해되어야 한다. 즉, 상기 액정표시패널(10)을 상기 냉각제(20)에서 꺼낸 후에 즉시 상기 액정표시패널(10)을 분해하는 것이 바람직하다.

상기 액정표시패널(10)이 상온에서 해동되기 전에 분해되면, 상기 액정표시패널에 존재하는 액정 및 이물이 응고된 상태이기 때문에, 상기 이물은 불량이 발 생한 위치에 잔류한다. 따라서, 상기 이물이 상기 액정 내에서 유동하지 않으며, 상기 응고된 액정으로부터 쉽게 분리될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이물 분석 방법은 분해된 액정표시패널을 건조하는 단계(S3)를 포함한다.

냉각 후에 분해된 상기 액정표시패널이 상온에서 외부로 노출된 채 방치되면, 상기 기판의 표면에 수분이나 오염 물질이 흡착될 수 있다. 게다가, 외부로부터 수분이나 오염 물질이 유입되면, 불량을 발생시킨 이물의 성분이나 특성을 정확하게 분석하기 어렵다. 따라서, 상기 분해된 액정표시패널을 건조시킬 뿐만 아니라 외부로부터 수분이나 오염물질이 유입되는 것을 방지하는 장치가 필요하다.

도 3를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널을 건조하는 단계에 사용되는 데시케이터(100)는 수납용기(110), 덮개(120), 선반(130) 및 흡수제(140)를 포함한다.

상기 수납용기(110)에는 액정표시패널(10)에 존재하는 습기를 흡수하는 상기 흡수제(140)가 담겨 있다. 상기 흡습제(140)로는, 예컨대, 실리카 겔(silica gel), 흡습성 고분자(absorbent polymer) 또는 분자체(molecular sieve)등의 흡습성 물질이 사용된다.

상기 선반(130)은 상기 흡수제(140) 상부에 배치되어 상기 액정표시패널(10)을 지지한다. 상기 선반(130)에는 습기가 통과할 수 있는 다수의 구멍(135)이 형성 되어 있다.

상기 덮개(120)는 상기 액정표시패널(10)이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 상기 수납용기(110)를 덮는다. 상기 덮개(120)는 외부로부터 수분이나 오염 물질이 유입되는 것을 방지한다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 데시케이터(100)는 외부로부터 수분이나 오염물질이 유입되는 것을 방지하고, 상기 액정표시패널(10)을 상온에서 건조되도록 한다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이물 분석 방법은 이물을 채취하는 단계(S4)를 포함한다.

도 4를 참조하면, 액정표시패널의 기판(50)에는 다수의 패턴(60)들이 형성되어 있다.

채취될 이물(70)이 불량이 발생한 영역에 해당하는 상기 기판(50) 또는 패턴(60)상에 위치하고 있다. 상기한대로, 액정표시패널을 냉각시킨 후에 분해하고 건조시켰으므로 상기 이물은 액정과 분리되어 불량이 발생한 영역에 잔류한다.

상기 이물(70)은 매우 미세한 크기를 가지므로 육안으로 관찰하기 어렵다. 따라서, 상기 이물(70)의 위치를 파악하기 위해 현미경과 같은 확대 수단이 사용될 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 이물(70)을 채취하는 도구로서 모세관(capillary)이 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 모세관(80)을 상기 이물(70)이 존재하는 위치에 근접시킨다. 상기 이물(70)은 매우 미세한 크기를 가지므로 육안으로 관찰하기 어려울 수 있다. 따라서, 상기 이물(70)의 위치를 파악하기 위해 현미경과 같은 확대 수단이 사용될 수 있다.

상기 모세관(80)이 상기 이물(70)에 접촉되면, 모세관 현상에 의해 상기 이물(70)이 상기 모세관(80)내로 흡입된다. 필요에 따라, 상기 이물(70)을 강제로 흡입하기 위한 펌프(미도시)가 상기 모세관(80)에 연결될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이물 분석 방법은 이물을 분석하는 단계(S5)를 포함한다.

외부로부터 유입되거나 또는 액정과 주변 재료들간의 반응에 의해 발생하는 유기성 이물의 성분이나 특성을 분석하고, 이러한 분석 자료를 바탕으로 이물이 발생하는 원인을 규명한다.

상기 채취된 이물은 표면 분석장비, 분광 분석장비 또는 질량 분석장비와 같은 분석장비를 통하여 분석된다.

상기 표면 분석장비에는 TOF-SIMS(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), AES(Atomic Emission Spectrometer) 및 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)등이 있다.

상기 분광 분석장비에는 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy), 라만 분광기(Raman spectrometer) 및 선광 측정기(Polarimeter)등이 있다.

상기 질량 분석장비에는 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) 및 DIP/DEP-MS등이 있다.

그 외에, 상기 채취된 이물을 파이어럴라이저(pyrolyzer)에 도입하여 열적 특성을 분석할 수도 있고, 상기 이물을 유기 용제에 용해해서 HPLC(High Perfomance Liquid Chromatography) 또는 GC(Gas Chromotagraphy)를 통해 성분을 분석할 수도 있다.

상기 이물을 분석장비에 도입할 때, 상기 이물이 담겨있는 모세관의 일부를 직접 분석장비에 도입하여 분석할 수 있다. 필요에 따라, 상기 모세관에 별도의 가스 튜브를 연결하여 질소(nitrogen) 가스를 흘려주어 상기 모세관내의 이물을 분석장비로 옮길 수도 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 이물 채취 장치(500)는 시편(200)을 지지하는 지지대(210), 상기 시편(200)에 존재하는 이물을 채취하기 위한 모세관(300), 상기 모세관(300)을 지지하는 모세관 홀더(310) 및 상기 시편(200)에 존재하는 이물을 확대하여 관찰하기 위한 현미경(400)을 포함한다.

상기 시편(200)을 지지하는 지지대(210)의 하부에는 상기 현미경(400)으로 광을 제공하는 광원(220)이 배치된다. 상기 지지대(210) 및 광원(220)의 하부에는 상기 지지대(210)를 상하좌우로 이동시키는 이동장치(230)가 배치된다.

상기 모세관(300)은 상기 모세관 홀더(310)에 의해 고정된다. 상기 모세관(300)의 직경은 20 내지 30 마이크로미터(μm)인 것이 바람직하다.

상기 시편(200)에 존재하는 이물(미도시)은 매우 미세한 크기를 가지므로 육안으로 관찰하기 어렵다. 따라서, 상기 이물(미도시)의 위치를 파악하고, 상기 모세관(300)을 상기 이물(미도시)에 접촉시키기 위해 상기 현미경(400)을 사용한다.

상기 모세관(300)이 상기 이물(미도시)에 접촉되면, 모세관 현상에 의해 상기 이물(미도시)이 상기 모세관(300)내로 흡입된다.

상기 이물 채취 장치(500)는 이물을 강제로 흡입하기 위한 펌프(350)를 더 포함할 수 있다. 상기 펌프(350)는 제1 튜브(355)를 통해 상기 모세관(300)에 연결된다.

상기 이물 채취 장치(500)는 상기 모세관(300)에 채취된 이물을 상기 모세관(300)의 외부로 방출하기 위한 가스분사장치(370)를 더 포함할 수 있다. 상기 가스분사장치(370)는 제2 튜브(375)를 통해 상기 모세관(300)에 연결된다.

상기 모세관(300)에 체취된 이물을 분석 장비등으로 옮기기 위해, 상기 가스분사장치(370)는, 예컨대, 질소(nitrogen) 가스를 상기 제2 튜브(375)를 통해 흘려주어 상기 모세관(300)에 채취된 이물을 상기 모세관(300)의 외부로 방출한다.

본 발명에 따른 이물 채취 장치(500)는 제1 머니퓰레이터(320) 및 제2 머니퓰레이터(410)를 더 포함한다.

상기 제1 머니퓰레이터(320)는 상기 모세관 홀더(310)의 위치를 이동시켜 상기 모세관(300)의 표적 위치를 조절한다. 상기 제1 머니퓰레이터(320)는 레일(325)을 따라 이동할 수 있다. 상기 제1 머니퓰레이터(320)는 수동으로 작동될 수도 있고, 별도의 제어장치(미도시)에 의해 자동으로 작동될 수도 있다.

상기 제2 머니퓰레이터(410)는 상기 현미경(400)의 몸체를 상하좌우로 이동시켜 상기 현미경(400)이 관찰하고자 하는 표적의 위치를 조절한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 불량이 발생한 액정표시패널을 냉각시킨 후, 분해 및 건조시키기 때문에 액정표시패널내에 존재하는 액정 및 이물이 응고되고 고정된다. 따라서, 이물과 액정을 분리하는 것이 가능하고, 이물이 유동하거나 휘발하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 액정표시패널내에 존재하는 부유성 이물을 채취하여 분석하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 모세관을 포함하는 채취 장치를 통하여 미세한 이물을 쉽게 채취할 수 있고, 채취된 이물을 여러가지 분석 장비에 쉽게 옮길 수 있도록 고안되어 있어서 제품의 불량을 야기하는 이물의 분석에 효율적이다.

이처럼, 본 발명에 따르면, 이물이 발생하는 원인을 규명하여 제품 품질 향상 및 제품 수율 향상을 도모할 수 있다.

본 발명은 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

이물이 존재하는 액정표시패널을 냉각하는 단계;

상기 냉각된 액정표시패널을 분해하는 단계;

상기 분해된 액정표시패널을 건조시키는 단계;

상기 이물을 채취하는 단계; 및

상기 채취된 이물을 분석하는 단계를 포함하는 이물 분석 방법.
제1항에 있어서, 상기 액정표시패널을 냉각하는 단계는 상기 액정표시패널을 액체 질소 또는 드라이아이스에 담가 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물 분석 방법.
제1항에 있어서, 상기 액정표시패널을 건조시키는 단계는 데시케이터(desiccator)를 사용하여 상기 액정표시패널을 건조시키는 것을 특징으로 하는 이물 분석 방법.
제1항에 있어서, 상기 이물을 채취하는 단계는 모세관(capillary)을 사용하는 것을 특징으로 하는 이물 분석 방법.
제4항에 있어서, 상기 이물을 채취하는 단계는 상기 모세관(capillary)에 연 결된 펌프를 이용하여 상기 이물을 강제적으로 흡입하는 것을 특징으로 하는 이물 분석 방법.
제4항에 있어서, 상기 채취된 이물을 분석장비에 도입시키기 위해 상기 모세관(capillary)에 기체를 흘려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물 분석 방법.
시편을 지지하는 지지대;

상기 시편에 존재하는 이물을 채취하기 위한 모세관(capillary);

상기 모세관(capillary)을 지지하는 모세관 홀더(capillary holder); 및

상기 시편에 존재하는 이물을 확대하여 관찰하기 위한 현미경을 포함하는 이물 채취 장치.
제7항에 있어서, 상기 모세관(capillary)의 직경은 20 내지 30 마이크로미터(μm)인 것을 특징으로 하는 이물 채취 장치.
제7항에 있어서, 상기 이물을 강제로 흡입하기 위해 상기 모세관(capillary)에 연결된 펌프(pump)를 더 포함하는 이물 채취 장치.
제7항에 있어서, 상기 모세관(capillary)에 연결되고, 상기 모세관 (capillary)에 채취된 이물을 상기 모세관(capillary)의 외부로 내보내기 위해 가스를 흘려주는 가스 분사장치를 더 포함하는 이물 채취 장치.
제10항에 있어서, 상기 가스 분사장치에 사용되는 가스는 질소(nitrogen) 가스인 것을 특징으로 하는 이물 채취 장치.
제7항에 있어서, 상기 모세관(capillary)의 위치를 조절하는 제1 머니퓰레이터(manipulator)를 더 포함하는 이물 채취 장치.
제7항에 있어서, 상기 현미경의 위치를 조절하는 제2 머니퓰레이터(manipulator)를 더 포함하는 이물 채취 장치.
제7항에 있어서, 상기 지지대에 연결되어 상기 지지대를 상하좌우로 이동시키는 이동장치를 더 포함하는 이물 채취 장치.