KR20080062858A - 평판 표면 검사 장치 및 방법 그리고 이를 이용한평판표시장치용 기판 제조방법 - Google Patents

평판 표면 검사 장치 및 방법 그리고 이를 이용한평판표시장치용 기판 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판의 표면 검사에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판 표시장치와 같은 평판 형상의 검사대상물의 표면에 이물이 존재하는지 여부는 물론 이물의 높이까지 검출할 수 있는 표면 검사 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 평판표시장치용 기판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치는, 평판 형상의 검사대상물의 상부면과 평행한 광축을 따라 진행하고 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 조사하며, 상기 검사대상물의 일측에 배치된 발광부와, 상기 검사대상물의 타측에 상기 발광부와 마주보도록 배치되고, 상기 측정광을 검출하는 수광부를 포함하여 이루어진다.
표면 검사, 레이저, 광센서, 포토 다이오드, CCD.

Description

평판 표면 검사 장치 및 방법 그리고 이를 이용한 평판표시장치용 기판 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR SURFACE INSPECTION OF PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING PANEL FOR FLAT PANEL DISPLAY USING THE SAME}
도 1a는 종래기술에 따른 표면 검사 장치의 일례를 걔략 도시한 사시도,
도 1b는 도 1a의 일례에서 이물을 검출하는 원리를 설명하기 위한 정면도,
도 2는 종래 기술에 따른 평판 표면 검사 장치의 다른 예를 걔략 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치의 일 실시예를 개략 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 실시예에서 이물을 검출하는 원리를 설명하기 위한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치의 다른 실시예를 개략 도시한 사시도,
도 6은 도 5의 실시예에서 이물을 검출하는 원리를 설명하기 위한 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법의 일 실시예의 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법의 다른 실시예의 순서도,
도 9는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조 방법의 일 실시예의 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
40: 이물 50: 검사대상물
100, 200: 발광부 110, 210: 수광부
300, 310: 측정광
본 발명은 평판의 표면 검사에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판 표시장치와 같은 평판 형상의 검사대상물의 표면에 이물이 존재하는지 여부는 물론 이물의 높이까지 검출할 수 있는 표면 검사 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 평판표시장치용 기판 제조방법에 관한 것이다.
액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel: PDP), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 또는 유기 전기발광 소자(Organic Electro Luminescence: 유기EL) 등을 포함하는 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)는 영상기기로서 점차 그 사용 영역이 확대되고 있다.
점차로 대형화, 고해상도화 되어가고 있는 영상기기의 요구를 충족시키기 위해, 평판 표시장치는 외형 크기는 대형화되고 있는 한편으로, 세부적으로는 단위 화소(pixel)의 크기가 작아지고 있다. 따라서 평판 표시장치의 제조 공정에서도 점차로 정밀도 향상의 필요성이 증대되고 있다. 이런 측면에서 평판 표시장치의 기초 재료 중 하나인 유리기판 상에 존재하는 이물(particle)은 평판 표시장치의 완성품에서 불량을 초래하거나 품질을 저하시키므로 제거되어야 할 필요가 있다.
한편 최근 평판 표시장치 제조 공정에 사용되고 있는 스핀리스 코터(Spinless Coater), 도포기(Dispenser), 정렬노광기(Aligner)와 같은 장비들은 유리기판의 일면에 매우 근접하여 작동된다. 예컨대 스핀리스 코터는 유리기판에 대해 100㎛까지 근접하여 작동되는데, 유기기판에 100㎛ 보다 높이가 큰 고형의 이물이 존재할 경우 스핀리스 코터가 손상될 수 있다. 이와 같은 장비의 손상은 이후에 제조되는 모든 평판 표시장치에도 영향을 미치므로 개별 평판 표시장치의 불량이나 품질저하에 비할 수 없을 정도로 큰 문제가 된다. 따라서 유리기판 상에 이물이 존재하는지 여부도 중요하지만, 소정 높이 이상의 이물이 존재하는지의 여부도 매우 중요하다. 따라서 이물의 존재여부 뿐만 아니라 이물의 높이를 파악할 수 있는 검사 장치가 요구된다.
도 1a는 종래 기술에 따른 표면 검사 장치의 일례를 개략 도시한 사시도이다. 검사대상물(50)은 평판 형상으로서, 평판 표시장치를 제조하기 위한 유리기판과 같은 것이 검사대상물(50)이 된다. 검사대상물(50)은 수평면 상으로 배치되며, 일방향으로 이송된다. 검사대상물(50)의 일측에는 발광부(10)가 배치되며, 검사대상물(50)의 타측에 마주보도록 배치된 반사경(11)을 향해 빛(30)을 조사한다. 이 빛(30)은 검사대상물(50)의 상부면에 평행하도록 조사되며, 반사경(11)에 의해 반사되어 수광부(12)로 입사된다. 수광부(12)는 광센서로서, 발광부(10)로부터 조사된 빛(30)을 감지한다. 도 1b와 같이 검사대상물(50)의 상면에 이물(40)이 있다 면, 발광부(10)로부터 조사된 빛(30)은 이물(40)에 의해 차단되어 반사경(11)은 물론 수광부(12)에까지 도달하지 못한다. 따라서 수광부(12)에서 빛(30)의 수신 여부를 점검하면 이물의 존재여부를 알 수 있다. 발광부(10)로부터 조사된 빛(30)이 반사경(11)에 의해 반사되어 수광부(12)로 진행하는 경로 상에 이물이 존재하는 경우에도 수광부(12)에는 빛(30)이 도달하지 못하므로 역시 이물의 존재여부를 파악할 수 있게 된다. 따라서 검사대상물(50)을 도 1a에 도시한 바와 같은 화살표 A 방향으로 진행시키면서, 발광부(10)는 지속적으로 빛(30)을 조사하고, 수광부(12)에서 이 빛(30)의 도달여부를 감지하도록 하면, 검사대상물(50)의 전면에 대해 이물의 존재여부를 검사할 수 있으며, 검사대상물(50)의 이동 속도 및 이물 검출시 검사대상물(50)의 위치를 파악하여 이물(40)의 위치를 알아낼 수도 있다. 물론 이 때 알아낼 수 있는 이물(40)의 위치는 직교 좌표계 상의 일축에 대한 위치이다.
도 2는 종래 기술에 따른 표면 검사 장치의 다른 예를 개략 도시한 것이다. 광원(21)은 검사대상물(50)을 조명하기 위한 것이며, 카메라(22)는 검사대상물(50)의 영상을 획득하기 위한 것이다. 광원(21)과 카메라(22) 사이의 공간적 배치에는 일정한 관계가 있다. 즉, 광원(21)으로부터 방사된 빛(30)은 카메라(22)로 직접 진입하지 못하며, 광원(21)으로부터 방사되어 검사대상물(50)의 상부면에서 반사된 빛도 카메라(22)로 직접 진입하지 못하도록 배치되는 것이 바람직하다. 카메라(22)는 검사대상물(50)의 왜곡 없은 영상 획득을 위해 검사대상물(50)의 직상방에 배치되는 것이 바람직하므로, 결과적으로 광원(21)은 검사대상물(50)에 대해 비스듬한 방향에서 빛(30)을 방사하도록 배치된다. 필요에 따라 광원(21)은 복수 개 가 배치되어 순차로 점등되거나 동시에 점등되기도 한다. 이와 같은 상태에서 카메라(22)가 획득한 검사대상물(50)의 영상은 대체로 균일하게 나타난다. 그러나 검사대상물(50) 상에 이물(40)이 존재하면, 이물(40)이 광원(21)으로부터 조사된 빛(30)을 난반사 또는 산란시켜 그 일부가 반사광 또는 산란광(30a)으로서 카메라(22) 쪽으로 진행하거나, 경우에 따라서는 이물(40)에 의해 그림자 영역이 생성될 수 있다. 이때 카메라(22)가 검사대상물(50)의 영상을 획득하면, 이 영상에는 휘점이나 암점이 포함되게 된다. 따라서 카메라(22)가 획득한 영상을 분석하면, 검사대상물(50) 상의 이물 존재 여부를 파악할 수 있다. 검사대상물(50)의 영상 분석은 통상의 이미지 프로세싱(image processing)을 통해 수행된다.
그러나 상술한 종래 기술에 따른 표면 검사 장치는 다음과 같은 문제점들이 있다.
먼저 도 1a 및 도 1b에 도시된 표면 검사 장치의 일례에서는, 발광부(10)로부터 조사된 빛(30)이 검사대상물(50)의 상부면과 일정한 간격을 두고 평행하게 진행되는데, 만일 이물(40)의 높이가 이 간격보다 낮다면, 이물(40)이 검사대상물(50)의 표면에 존재함에도 불구하고, 이를 감지할 수 없게 된다. 따라서 보다 작은 크기의 이물을 감지해야할 필요가 있을 경우에는 발광부(10)가 조사하는 빛(30)의 검사대상물(50)로부터의 높이를 낮추어야 하며, 이를 위해서는 적어도 발광부(10)와 수광부(12)의 검사대상물(50)에 대한 상대 위치를 재조정해야 한다. 그러나 검사대상물(50) 상에 존재한 이물(40)의 크기는 수십 ~ 수백 마이크로미터 단위에 지나지 않으므로, 발광부(10)와 수광부(12)의 위치를 재조정하는 것은 매우 미세한 위치조정이 필요하다. 따라서 위치 재조정은 시간이 많이 소요되는 곤란한 작업이 된다.
또한 도 2에 도시된 표면 검사 장치의 다른 예에서는 이미지 프로세싱을 통해 검사대상물(50)의 영상을 분석하여 휘점이나 암점을 검출함으로써, 이물(40)의 존재 여부는 물론 직교 좌표계 상의 정확한 좌표까지 파악할 수 있다. 그러나, 카메라(22)로 획득한 검사대상물(50)의 영상은 2차원적인 영상이므로, 이물(40)의 존재 여부 및 평면상 위치는 파악할 수 있어도, 이물(40)의 높이는 파악할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 평판 형상의 검사대상물 표면 상에 이물이 존재하는지 여부는 물론, 이물의 높이를 용이하게 파악할 수 있는 평판 표면 검사 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치는, 평판 형상의 검사대상물의 상부면과 평행한 광축을 따라 진행하고 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 조사하며, 상기 검사대상물의 일측에 배치된 발광부와, 상기 검사대상물의 타측에 상기 발광부와 마주보도록 배치되고, 상기 측정광을 검출하는 수광부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치에 있어서, 상기 발광부는, 상기 광축에 수직한 단면 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 단속적으로 배열된 복수의 점 형상인 측정광을 조사하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치에 있어서, 상기 발광부는, 상기 광축에 수직한 단면 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 막대 형상인 측정광을 조사하는 것도 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치에 있어서, 상기 수광부는, 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향으로 적층된 복수의 광센서를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치에 있어서, 상기 수광부는, 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 측정광에 의해 영상을 획득하는 전하 결합 소자(CCD)를 포함하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법은, 평판 형상의 검사대상물을 수평면 상에 배치하는 단계와, 상기 검사대상물의 일측에서 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 상기 검사대상물의 상부면에 평행하도록 조사하는 단계와, 상기 검사대상물의 타측에서 상기 측정광을 검출하는 단계와, 상기 검출된 측정광을 분석하여 상기 검사대상물의 상부면 상의 이물 의 존재여부 및 이물의 높이를 연산하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법에 있어서, 상기 측정광을 조사하는 단계는, 진행방향에 수직한 단면의 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 단속적으로 배열된 복수의 점 형상인 측정광을 조사하고, 상기 측정광을 분석하는 단계는, 상기 측정광 중 검출되지 않은 점 형상의 갯수를 계수하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법에 있어서, 상기 측정광을 조사하는 단계는, 진행방향에 수직한 단면의 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 막대 형상인 측정광을 조사하고, 상기 측정광을 분석하는 단계는, 상기 측정광의 막대 형상인 단면의 영상을 획득하는 단계와, 상기 획득된 영상으로부터 암부의 존재유무 및 암부의 면적비율을 연산하는 단계를 포함하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조 방법은, 검사대상물인 평판표시소자용 기판을 준비하는 단계와, 상기 검사대상물인 기판을 수평면 상에 배치하는 단계와, 상기 기판의 일측에서 상기 기판의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 상기 기판의 상부면에 평행하도록 조사하고, 상기 기판의 타측에서 상기 측정광을 검출한 후, 상기 검출된 측정광을 분석하여 상기 기판의 상부면 상의 이물의 존재여부 및 이물의 높이를 연산하는 기판 표면 검사 단계와, 상기 검사 단계에 따라 후처리 공정을 진행하는 후공정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조 방법에 있어서, 상기 후공정 단계 에서 상기 후처리 공정은 이물을 제거하기 위한 블로잉 또는 세정 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조 방법에 있어서, 상기 후공정 단계에서 상기 후처리 공정은 상기 기판의 근접 공정인 것이 바람직하며, 상기 근접 공정은 포토레지스트 도포공정, 실재 도포공정, 액정 도포공정, 노광을 위한 정렬공정 중 어느 하나를 포함한다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치의 일 실시예를 개략 도시한 사시도이다.
검사대상물(50)은 평판 형상이며, 평판 표시장치를 제조하기 위한 유리기판과 같은 것이 검사대상물(50)이 될 수 있다. 검사대상물(50)은 수평하게 배치되며, 그 일면이 상방을 향하게 된다. 특히 유리기판과 같이 자중에 비해 구조적 강도가 비교적 낮은 검사대상물(50)은 상면이 수평면으로 된 스테이지(미도시)에 의해 지지되도록 배치하는 것이 바람직하다.
발광부(100)는 검사대상물(50)의 일측에 배치되며, 검사대상물(50)의 상부 표면과 평행하도록 빛을 조사한다. 발광부(100)가 조사하는 빛은 검사대상물(50) 표면 상의 이물 존재여부 및 이물의 높이를 측정하기 위한 것이므로, 측정광(300)이라고 할 수 있다. 측정광(300)은 그 광축이 검사대상물(50)의 상부면에 평행하 여야 하며, 검사대상물(50)의 상부 표면에 수직한 방향으로 광에너지가 분포되어 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정광(300)은 광축에 수직한 단면이 검사대상물(50)의 상부면에 수직한 방향을 따라 단속적으로 배열된 복수의 점 형상(300a)이다. 다른 각도에서 설명하자면, 측정광(300)은 단면적이 좁은 복수개의 빔이 평행하게 배열된 평행광들로 구성되어 있다고 할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정광(300)은 4가닥의 평행광 즉, 검사대상물(50)의 상부면과 50㎛의 간격을 두고 평행하게 조사되는 제1측정광(300a)과, 검사대상물(50)의 상부면과 100㎛의 간격을 두고 평행하게 조사되는 제2측정광(300b)과, 검사대상물(50)의 상부면과 150㎛의 간격을 두고 평행하게 조사되는 제3측정광(300c)과, 검사대상물(50)의 상부면과 200㎛의 간격을 두고 평행하게 조사되는 제4측정광(300d)으로 구성될 수 있다. 아래에서 다시 설명하겠거니와, 제1측정광 내지 제4측정광이 이와 같은 간격으로 배치된 경우 측정광(300)은 검사대상물(50)의 표면에 존재하는 이물(40)의 크기가 0㎛ ~ 50㎛, 50㎛ ~ 100㎛, 100㎛ ~ 150㎛ 또는 150㎛ ~ 200㎛의 구간 중 어느 한 구간에 속하는 것으로 판단할 수 있게 해준다.
수광부(110)는 측정광(300)을 검출하기 위한 것으로, 광센서(optical sensor)를 포함하며, 발광부(100)를 마주보도록 검사대상물(50)의 타측에 배치되어 있다. 포토 다이오드를 포함하여 다양한 형식의 광센서로 수광부(110)를 구성할 수 있다. 예컨대 포토 다이오드로 수광부(110)를 구성하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 발광부(100)가 4가닥의 평행광을 조사할 때, 수광부(110)는 이에 상응하도록 4개의 포토 다이오드 즉, 제1포토 다이오드(110a), 제2포토 다이오드(110b), 제3포토 다이오드(110c) 및 제4포토 다이오드(110d)로 구성되되, 4개의 포토 다이오드들은 검사대상물(50)의 상부면에 수직한 방향으로 50㎛ 간격으로 적층하는 것이 바람직하다. 즉, 4개의 포토 다이오드는 각각 제1 내지 제4측정광을 검출하기 위한 것으로서, 검사대상물(50) 상에 120㎛의 높이를 가진 이물(40)이 존재하면, 제1 및 제2측정광은 이물(40)에 의해 차단되므로 수광부(110)의 제1포토 다이오드(110a) 및 제2포토 다이오드(110b)에서는 측정광을 검출할 수 없게 된다. 반면에 제3포토 다이오드(110c) 및 제4 포토 다이오드(110d)는 측정광(300)이 수광되므로, 각 포토 다이오드의 측정광 수광 여부를 확인하면 이물(40)의 높이가 어느 정도인지 알 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 측정광(300)이 50㎛의 간격으로 배치되어 있다면, 이물(40)의 높이를 50㎛의 해상도로 측정될 수 있는 바, 실제 높이 120㎛인 이물(40)은 본 실시예에 의해 그 높이가 100㎛ ~ 150㎛ 구간에 속하는 것으로 측정되는 것이다.
수광부(110)는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device: CCD)를 포함하여 구성할 수도 있다. 전하 결합 소자로 구성된 수광부(110)는 발광부(100)에서 조사된 측정광(300)을 입사받아 이를 디지털 영상으로 기록한다. 이 영상을 통상의 이미지 프로세싱을 통해 분석하면, 제1 내지 제4측정광(100a 내지 100d) 중 어느 측정광이 수광되었는지 알 수 있으므로, 역시 이물(40)의 존재여부 및 그 높이가 어느 구간에 속하는지 측정할 수 있다.
한편, 발광부(100)에서 조사한 측정광(300)이 확산되거나, 이물(40)에 의해 완전히 차폐되지 않고 회절되는 경우에는 이물(40)이 존재함에도 불구하고 수광 부(110)에서의 측정광(300)이 검출될 수 있다. 즉, 도 4의 예에서 제1측정광(300a) 및 제2측정광(300b)가 이물(40)에 의해 차단됨에도 불구하고 제1 포토 다이오드(110a) 및 제2 포토 다이오드(110b)가 각 측정광(300a, 300b)를 검출할 수 있으며, 이 때에는 이물(40)의 존재여부 파악 또는 높이 측정에 오류가 발생할 가능성이 높다. 따라서 발광부(100)에서 조사하는 측정광(300)은 레이저(laser)인 것이 바람직한 바, 발광부(100)는 레이저 발진기를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에서 검사대상물(50)을 도 3에 도시된 화살표 B 방향으로 이동시키면서 이물을 검사하면, 검사대상물(50)의 전면에 걸쳐 이물의 존재여부 및 그 높이까지 측정하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 평판 표면 검사 장치의 다른 실시예를 개략 도시한 사시도이다. 본 실시예의 설명에 있어서 앞선 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 중복설명을 피하기 위해 설명을 생략한다.
발광부(200)는 검사대상물(50)의 일측에 배치되며, 검사대상물(50)의 상부 표면과 평행하도록 빛 즉, 측정광(310)을 조사한다. 본 실시예의 측정광(310) 또한 앞선 실시예의 측정광(도 3의 300)과 마찬가지로 그 광축이 검사대상물(50)의 상부면에 평행하여야 하며, 검사대상물(50)의 상부 표면에 수직한 방향으로 광에너지가 분포되어 있다. 다만 앞선 실시예의 측정광(도 3의 300)과는 달리, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정광(310)은 광축에 수직한 단면이 검사대상물(50)의 상부면에 수직한 막대 형상(310a)이다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정광(310) 은 광축에 수직한 단면이 검사대상물(50)의 상부면으로부터 200㎛의 높이에 이르기까지 분포되어 있으며, 아래에서 다시 설명하겠거니와, 이와 같은 측정광(310)은 검사대상물(50)의 표면에 존재하는 높이 200㎛ 이하인 이물(40)에 대해 존재여부 파악 및 높이 측정이 가능하고, 높이가 200㎛ 초과인 이물에 대해 존재여부 파악이 가능하다.
수광부(210)는 측정광(310)을 검출하기 위한 것으로, 전하 결합 소자(Charge Coupled Device)를 포함하며, 발광부(200)를 마주보도록 검사대상물(50)의 타측에 배치되어 있다. 전하 결합 소자를 포함한 수광부(210)는 발광부(200)에서 조사된 측정광(310)을 디지털 영상으로 기록한다. 만일 검사대상물(50)의 표면에 이물(40)이 존재하면, 수광부(210)가 획득한 영상은 명부와 암부가 존재할 것이며, 명부와 암부의 비율을 연산하면 이물(40)의 높이까지 알 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정광(310)의 광축에 수직한 단면이 검사대상물(50)의 표면으로부터 높이 200㎛에 이르는 막대 형상이고, 검사대상물(50)의 표면에 높이 100㎛인 이물(40)이 존재한다면, 측정광(310)은 그 일부가 이물(40)에 의해 차단되고, 일부는 그대로 진행하여 수광부(210)에 도달한다. 이 때 수광부(210)에서 전하 결합 소자가 측정광(310)에 의한 영상을 획득하면, 이물(40)에 의해 가려진 부분에 대응하는 영역(210a)이 암부가 되며, 측정광(310)이 가려지지 않고 그대로 도달한 부분에 대응하는 영역(210b)이 명부가 된다. 이 영상을 이미지 프로세싱 기법으로 분석하여 암부와 명부의 비율을 연산하면 1:1의 비율을 얻을 수 있으며, 측정광(310)의 전체 높이가 200㎛인 점을 감안하여 이물(40)의 높이가 100㎛라는 것을 연산해낼 수 있다. 만일 이물(40)의 높이가 200㎛를 초과한다면, 수광부(210)가 획득한 영상은 모두 암부가 될 것이며, 필요에 따라 측정광(310)의 검사대상물(50)에 대한 전체 높이를 조절하여 다른 높이를 가진 이물의 높이를 측정할 수도 있다.
전하 결합 소자로 수광부(210)를 구성하는 경우, 매우 높은 정밀도로 이물(40)의 높이를 측정할 수 있다. 예컨대, 현재 전하 결합 소자의 해상도가 7.5㎛ ~ 10㎛ 수준이므로, 같은 정도의 정밀도로 이물의 높이 측정이 가능하다. 그러나, 이물의 높이 측정에 이와 같은 정도의 정밀도가 필요하지 않다면, 본 실시예의 수광부(210) 또한 앞선 실시예의 수광부(도 3의 200)와 마찬가지로 복수의 포토 다이오드를 검사대상물(50)의 상부면에 수직한 방향으로 적층하여 구성할 수 있다.
한편, 발광부(200)에서 조사한 측정광(310)이 확산되거나, 이물(40)에 의해 완전히 차폐되지 않고 회절되는 경우에는 수광부(210)에서 측정광(310)이 이물(40)의 실제 높이와 다르게 검출될 수 있다. 따라서 발광부(200)에서 조사하는 측정광(310)은 레이저(laser)인 것이 바람직한 바, 발광부(200)는 레이저 발진기를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에서 검사대상물(50)을 도 5에 도시된 화살표 C 방향으로 이동시키면서 이물을 검사하면, 검사대상물(50)의 전면에 걸쳐 이물의 존재여부 및 그 높이까지 측정하는 것이 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법의 일 실시예의 순서도이다.
먼저 평판 형상의 검사대상물을 수평면 상에 배치한다(S110). 검사대상물에는 평판 표시장치 제조를 위한 유리기판이 포함된다.
검사대상물의 일측에서 검사대상물의 상부면에 평행하게 측정광을 조사한다(S120). 이때 측정광은 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있어야 한다. 예컨대, 측정광은 그 진행방향에 수직한 단면의 형상이 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 단속적으로 배열된 복수의 점 형상으로 나타날 수 있다. 바꿔 말해, 측정광은 진행방향에 수직한 단면이 점 형상인 빛 복수개가 검사대상물의 상부면에 서로 높이차를 가지면서 평행하게 배열된 평행광들로 이루어진다. 평행광을 용이하게 형성하고, 산란 및 회절의 영향을 최소화하기 위해 측정광은 레이저인 것이 바람직하다.
조사된 측정광을 검사대상물의 타측에서 검출한다(S130). 측정광의 검출을 위해 광센서로서 포토 다이오드와 같은 것을 사용할 수 있다. 측정광이 검사대상물의 상부면으로부터 각각 높이가 다르므로, 포토 다이오드 또한 검사대상물의 상부면에 대해 수직한 방향으로 적층되도록 형성하는 것이 바람직하다.
검출된 측정광을 분석하여 이물의 존재여부 및 높이를 측정하되, 보다 구체적으로는 복수의 평행광으로 이루어진 측정광 중 검출되지 않은 평행광 즉, 진행방향에 수직한 단면상 점 형상의 갯수를 계수한다(S140). 바꿔말해 검사대상물의 상부면에 대해 서로 다른 높이로 조사된 평행광 중 검사대상물의 타측에 도달하지 못한 것의 갯수를 계수한다. 평행광의 상호 간격을 알 수 있으므로, 조사된 측정광 중 검출되지 않은 측정광의 갯수를 계수하면 측정광의 진행을 차단한 이물의 높이를 추론하여 연산할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법의 다른 실시예의 순서도이다.
먼저 평판 형상의 검사대상물을 수평면 상에 배치한다(S210). 검사대상물에는 평판 표시장치 제조를 위한 유리기판이 포함된다.
검사대상물의 일측에서 검사대상물의 상부면에 평행하게 측정광을 조사한다(S220). 이때 측정광은 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있어야 한다. 예컨대, 측정광은 그 진행방향에 수직한 단면의 형상이 검사대상물의 상부면에 수직한 막대 형상으로 나타날 수 있다. 측정광을 용이하게 형성하고, 산란 및 회절의 영향을 최소화하기 위해 측정광은 레이저인 것이 바람직하다.
조사된 측정광을 검사대상물의 타측에서 검출한다(S230). 측정광의 검출은 전하 결합 소자로 측정광의 영상을 획득하는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. 측정광이 검사대상물의 타측에 도달하면 영상의 명부로 나타나고, 이물의 존재로 인해 검사대상물의 타측에 도달하지 못한다면 영상의 암부로 나타날 것이므로, 측정광의 영상을 획득하면 곧 측정광을 검출하는 것이 된다. 측정광이 검사대상물의 상부면으로부터 소정의 높이에 이르기까지 막대 형상의 단면을 가지고 있으므로 이때의 전하 결합 소자 또한 검사대상물의 상부면에 대해 수직한 방향으로 연장되어 형성된 것이 바람직하다.
검출된 측정광을 분석하여 이물의 존재여부 및 이물의 높이를 측정하되, 보다 구체적으로는 전하 결합 소자로 획득한 측정광의 영상을 이미지 프로세싱 기법에 의해 분석하여, 영상 내의 암부의 존재여부 및 전체 영상 중 암부의 비율을 연산한다(S240). 측정광은 검사대상물의 상부면으로부터 소정 높이에 이르기까지 그 진행방향에 수직한 단면 형상이 막대 형상으로 되어 있으므로, 앞서 설명한 바와도 같이 검사대상물 상에 이물이 존재할 경우, 이물에 의해 일부분이 차단된다. 따라서 검사대상물의 타측에서 측정광에 의한 영상을 획득하면, 이 영상은 암부와 명부로 구분되며, 암부는 이물에 의해 형성된 것이므로, 전체 영상에 대한 암부의 비율을 연산하면, 이물의 높이를 얻어낼 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법은 평판표시소자용 기판을 포함한 평판의 표면 검사에 공통적으로 사용될 수 있는 구성이지만, 이 중에서 액정 표시장치의 제조 공정에서 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법이 적용되는 예를 들고자 한다.
도 9는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조 방법의 일 실시예의 순서도이다.
먼저, 평판표시장치용 기판의 제조 공정에 있어서, 앞서 설명한 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법이 꼭 필요한 공정은 기판에 100㎛ 이하로 근접하여 작업을 하게 되는 스핀리스 코터(Spinless Coater), 도포기(Dispenser), 정렬노광기(Aligner)와 같은 장비가 사용되는 공정이다.
일반적으로 검사대상물인 평판표시소자용 기판을 제조하는 단계에서 기판상에는 전처리 공정에 의해서 여러 용도의 박막이 적용되어 있을 수 있으며, 전 처리 공정이 없는 기판 그 자체일 수도 있다.
준비된 기판을 검사 장치의 수평면 상에 배치하고(S310), 일정한 속도로 기판을 한쪽 방향으로 이동시키면서 검사를 수행하게 된다(S320).
위에 언급한 검사 장치에는 검사대상물인 기판의 일측에서 기판의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 검사대상물인 기판의 상부면에 평행하게 조사하도록 발광부가 구비되어 있으며, 기판의 타측에서 조사된 측정광을 검출하기 위한 수광부가 구비되어 있다. 또한, 상기 검출된 측정광을 분석하여 상기 기판의 상부면 상의 이물의 존재여부 및 이물의 높이를 연산하는 연산부가 구비되어 있다. 본 검사 장치를 이용한 기판의 표면 검사 단계(S320)는 앞서 도 7 및 도 8을 참조로 설명한 본 발명에 따른 평판 표면 검사 방법의 두가지 실시예에 상세히 설명되어 있다.
상기 검사 장치를 통하여 검사된 결과에 따라 후처리 공정을 진행하게 되는데(S330), 일반적으로 스핀리스 코터(Spinless Coater), 도포기(Dispenser), 정렬노광기(Aligner)와 같은 장비 등 이후에 진행할 장비의 특성에 따라 허용되는 이물의 크기와 높이에 따라 에어를 이용한 블로잉, 세정액을 이용한 세정공정등이 진행될 수도 있으며, 허용범위 내의 이물인 경우에는 바로 포토레지스트 도포공정, 실재 도포공정, 액정 도포공정, 노광을 위한 정렬공정 등을 실시할 수도 있다.
후처리공정이 완료되면, 최종적인 표시장치를 완성하기 위하여, 잔여 공정을 진행하여(S340), 평판표시장치용 기판을 완성한다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 표면 검사 장치 및 방법은, 이물의 존재여부는 물론 이물의 높이까지 측정할 수 있다. 따라서 평판 표시장치의 제조공정과 같이 유리기판 상에 코팅, 노광 등의 공정을 수행하기 위한 장비들이 유리기판 상에 존재하는 이물에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한 별도의 위치 조정이 필요 없이 서로 다른 크기의 이물을 구별할 수 있으므로, 각 제조 공정의 특성에 따라 다르게 요구되는 이물의 크기 제한에도 불구하고, 여러 제조 공정의 각 단계에 앞선 검사 공정으로서 즉시 사용할 수 있다. 이는 결과적으로 검사 공정의 공정시간을 단축시키며, 나아가 이어지는 본 공정에서의 불량 발생을 최소화할 수 있다.

Claims (12)

  1. 평판 형상의 검사대상물의 상부면과 평행한 광축을 따라 진행하고 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 조사하며, 상기 검사대상물의 일측에 배치된 발광부와,
    상기 검사대상물의 타측에 상기 발광부와 마주보도록 배치되고, 상기 측정광을 검출하는 수광부를 포함하여 이루어진 평판 표면 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광부는,
    상기 광축에 수직한 단면 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 단속적으로 배열된 복수의 점 형상인 측정광을 조사하는 것을 특징으로 하는 평판 표면 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광부는,
    상기 광축에 수직한 단면 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 막대 형상인 측정광을 조사하는 것을 특징으로 하는 평판 표면 검사 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광부는,
    상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향으로 적층된 복수의 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표면 검사 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광부는,
    상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 측정광에 의해 영상을 획득하는 전하 결합 소자(CCD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표면 검사 장치.
  6. 평판 형상의 검사대상물을 수평면 상에 배치하는 단계와,
    상기 검사대상물의 일측에서 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 상기 검사대상물의 상부면에 평행하도록 조사하는 단계와,
    상기 검사대상물의 타측에서 상기 측정광을 검출하는 단계와,
    상기 검출된 측정광을 분석하여 상기 검사대상물의 상부면 상의 이물의 존재여부 및 이물의 높이를 연산하는 단계를 포함하여 이루어진 평판 표면 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정광을 조사하는 단계는, 진행방향에 수직한 단면의 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 방향을 따라 단속적으로 배열된 복수의 점 형상인 측정광을 조사하고,
    상기 측정광을 분석하는 단계는, 상기 측정광 중 검출되지 않은 점 형상의 갯수를 계수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표면 검사 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 측정광을 조사하는 단계는, 진행방향에 수직한 단면의 형상이 상기 검사대상물의 상부면에 수직한 막대 형상인 측정광을 조사하고,
    상기 측정광을 분석하는 단계는, 상기 측정광의 막대 형상인 단면의 영상을 획득하는 단계와, 상기 획득된 영상으로부터 암부의 존재유무 및 암부의 면적비율을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표면 검사 방법.
  9. 검사대상물인 평판표시소자용 기판을 준비하는 단계와 ;
    상기 검사대상물인 기판을 수평면 상에 배치하는 단계와;
    상기 기판의 일측에서 상기 기판의 상부면에 수직한 방향을 따라 광에너지가 분포되어 있는 측정광을 상기 기판의 상부면에 평행하도록 조사하고, 상기 기판의 타측에서 상기 측정광을 검출한 후, 상기 검출된 측정광을 분석하여 상기 기판의 상부면 상의 이물의 존재여부 및 이물의 높이를 연산하는 기판 표면 검사 단계와;
    상기 검사 단계에 따라 후처리 공정을 진행하는 후공정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 기판 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 후공정 단계에서 상기 후처리 공정은 이물을 제거하기 위한 블로잉 또는 세정 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 기판 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 후공정 단계에서 상기 후처리 공정은 상기 기판의 근접 공정인 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 기판 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 근접 공정은 포토레지스트 도포공정, 실재 도포공정, 액정 도포공정, 노광을 위한 정렬공정 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 기판 제조 방법.
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KR101744531B1 (ko) 2011-05-31 2017-06-09 주식회사 케이씨텍 이물질에 의한 도포 불량을 방지하는 부상식 기판 코터 장치
US10020234B2 (en) 2015-11-10 2018-07-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of inspecting device using first measurement and second measurement lights

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