KR20080098852A - 얼룩 결함 검사 장치와 방법, 및 평판 디스플레이 패널의제조 방법 - Google Patents

얼룩 결함 검사 장치와 방법, 및 평판 디스플레이 패널의제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 얼룩 결함 검사 장치와 방법, 및 평판 디스플레이 패널의 제조 방법에 관한 것으로, 제 1 카메라로 촬영된 피 검사체의 영상에서 얼룩 결함 후보점을 추출하고, 제 1 카메라보다 해상도가 높은 제 2 카메라로 추출된 얼룩 결함 후보점이 있는 피 검사체의 패턴을 촬영하고, 촬영된 패턴의 간극을 측정하여 불량을 판단함으로써, 얼룩 결함의 검사를 정밀하게 할 수 있는 장점이 있다.
얼룩, 결함, 카메라, 후보점, 패턴

Description

얼룩 결함 검사 장치와 방법, 및 평판 디스플레이 패널의 제조 방법 { Apparatus and method for detecting spotted defect and method for manufacturing flat display panel }
도 1은 일반적인 얼룩을 검사하는 목시 매크로 검사 방법을 설명하기 위한 개념도
도 2는 본 발명에 따른 얼룩 결함 검사 장치의 개략적인 블록 구성도
도 3은 본 발명에 따라 얼룩 결함 후보점 추출부를 상세하게 설명하기 위한 블록 구성도
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 얼룩 결함 검사 장치의 카메라들로 평판 디스플레이 패널을 촬영하는 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 5a와 5b는 본 발명에 따라 평판 디스플레이 패널에서 얼룩 결함 후보점이 있는 영역 도시한 개략적인 평면도
도 6a와 6b는 본 발명에 따라 얼룩 결함을 판단하기 위한 요소를 설명하기 위한 개략적인 도면
도 7은 본 발명에 따른 얼룩 결함 검사 방법의 흐름도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,300 : 카메라 200 : 얼룩 결함 후보점 추출 모듈
210 : 영상 데이터 추출부 220 : 영상 처리 및 인식부
230 : 얼룩 결함 후보점 추출부 240 : 제어부
400 : 패턴 간극 측정부 500 : 불량 판단부
600 : 평판 디스플레이 패널 651,652 : 전극 라인
701,702 : 셀
본 발명은 얼룩 결함 검사 장치와 방법, 및 평판 디스플레이 패널의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀하게 얼룩 결함을 검사할 수 있는 얼룩 결함 검사 장치와 방법, 및 평판 디스플레이 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 디스플레이는 CRT와 달리 자기 발광성이 없어 후광이 필요하지만 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고, 휴대용으로 사용할 수 있어 손목시계, 컴퓨터 등에 널리 사용되고 있는 평판디스플레이의 일종이다.
근년에 널리 사용되고 있는 박막 트랜지스터 액정디스플레이는 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열되어 있는 하판과 색상을 나타내기 위한 컬러 필터 및 공통 전극으로 구성된 상판, 그리고 이 두 유리기판 사이에 채워져 있는 액정으로 구성 되어 있으며, 두 유리기판의 양쪽면에는 가시광선(자연광)을 선편광하여 주는 편광판이 각각 부착되어 있다.
이러한 방식의 액정디스플레이를 TFT-LCD라고 한다.
최근, 액정 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이 등의 평판 디스플레이(Flat Panel Display, FPD) 제조 산업의 비중이 점점 증대되는 상황에서 이들 제품의 품질을 관리하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다.
이에, 디스플레이 제조업체는 자동 검사 장치를 갖추어 불량을 사전에 검출하여 제품의 품질 수준을 유지하는데 노력하고 있다.
한편, 평판 디스플레이 공정 중, 포토(Photo) 공정에서는 이물이나 노광시 생기는 마스크 불량 및 공정조건에 따라서 얼룩 결함이 발생한다.
이러한 얼룩 결함은 마이크로 결함처럼 특정한 이물 또는 전극선의 오픈(Open)으로 발생하는 것이 아니라, 셀(Cell)간의 간격이 미세하게 틀어지거나 셀을 이루는 선폭이 미세하게 넓어지거나 좁아져서 나타나는 현상이므로, 마이크로 검사가 불가능하다.
이렇게 셀간의 간격이 미세하게 틀어져서 빛의 산란을 유발하는 결함을 얼룩이라고 부른다.
얼룩을 검사하기 위해서 평판 디스플레이 제조 공정에서는 대상체로부터 일정거리를 두고, 사람이 목시 검사를 하거나 카메라를 이용하여 대략적으로 결함을 검출하고 있다.
이러한 검사를 일반적으로 매크로(Macro) 검사라 일컫는다.
도 1은 일반적인 얼룩을 검사하는 목시 매크로 검사 방법을 설명하기 위한 개념도로서, 작업자(20)가 조이스틱을 이용하여, 검사 대상물인 글라스(Glass)(10)와 조명(30)을 회전 또는 이동하면서 글라스(10)에서 얼룩을 검사하게 된다.
이러한 장치는 글라스(10)가 커짐에 따라 빛을 글라스(10) 전반에 고르게 퍼트릴 수 없고, 개인에 따라 검출 결과가 상이한 단점을 가지게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 제 1 카메라로 촬영된 피 검사체의 영상에서 얼룩 결함 후보점을 추출하고, 제 1 카메라보다 해상도가 높은 제 2 카메라로 추출된 얼룩 결함 후보점이 있는 피 검사체의 패턴을 촬영하고, 촬영된 패턴의 간극을 측정하여 불량을 판단함으로써, 얼룩 결함의 검사를 정밀하게 할 수 있는 얼룩 결함 검사 장치와 방법, 및 평판 디스플레이 패널의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는,
단위 패턴이 규칙적으로 배열되어 있는 피 검사체의 표면을 촬영하는 제 1 카메라와;
상기 제 1 카메라에서 촬영된 영상으로 상기 피 검사체에 존재하는 얼룩 결함의 후보점을 추출하는 얼룩 결함 후보점 추출 모듈과;
상기 얼룩 결함 후보점 추출 모듈에서 추출된 얼룩 결함 후보점이 있는 피 검사체의 패턴을 촬영하는 제 2 카메라와;
상기 제 2 카메라에서 촬영된 영상으로, 상기 피 검사체의 패턴 간극을 측정하는 패턴 간극 측정부와;
상기 패턴 간극 측정부에서 측정된 피 검사체의 패턴 간극으로 불량을 판단하는 불량 판단부로 구성된 얼룩 결함 검사 장치가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는,
단위 패턴이 반복적으로 형성된 피 검사체를 제 1 카메라로 촬영하는 단계와;
상기 제 1 카메라로 촬영된 영상으로 얼룩 결함 후보점을 추출하는 단계와;
상기 얼룩 결함 후보점이 있는 영역의 패턴을 제 2 카메라로 촬영하는 단계와;
상기 제 2 카메라로 촬영된 패턴의 간극을 측정하는 단계와;
상기 측정된 패턴의 간극으로 불량을 판단하는 단계로 구성된 얼룩 결함 검사 방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 또 다른 양태(樣態)는, 화소를 형성하기 위하여 반복적인 단위 패턴을 기판에 형성하는 공정이 구비된 평판 디스플레이 패널의 제조 방법에 있어서,
상기 기판에 반복적인 단위 패턴이 형성된 후, 상기 기판을 제 1 카메라로 촬영하고, 상기 제 1 카메라로 촬영된 영상으로 얼룩 결함 후보점을 추출하고, 상기 얼룩 결함 후보점이 있는 영역의 패턴을 제 2 카메라로 촬영하고, 상기 제 2 카메라로 촬영된 패턴의 간극을 측정하고, 상기 측정된 패턴의 간극으로 불량을 판단하는 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 제조 방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 얼룩 결함 검사 장치의 개략적인 블록 구성도로서, 단위 패턴이 규칙적으로 배열되어 있는 피 검사체의 표면을 촬영하는 제 1 카메라(100)와; 상기 제 1 카메라(100)에서 촬영된 영상으로 상기 피 검사체에 존재하는 얼룩 결함의 후보점을 추출하는 얼룩 결함 후보점 추출 모듈(200)와; 상기 얼룩 결함 후보점 추출 모듈(200)에서 추출된 얼룩 결함 후보점이 있는 피 검사체의 패턴을 촬영하는 제 2 카메라(300)와; 상기 제 2 카메라(300)에서 촬영된 영상으로, 상기 피 검사체의 패턴 간극을 측정하는 패턴 간극 측정부(400)와; 상기 패턴 간극 측정부(400)에서 측정된 피 검사체의 패턴 간극으로 불량을 판단하는 불량 판단부(500)로 구성된다.
상기 피 검사체는 평판 디스플레이 패널인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 평판 디스플레이 패널에는 단위 패턴이 규칙적으로 배열되어 있고, 이 단위 패턴은 평판 디스플레이 패널의 화소 단위를 이루는 셀(Cell)을 형성하기 위한 전극 및 부품 소자의 패턴이다.
예를 들어, 평판 디스플레이 패널 중, 액정 디스플레이 패널은 상판과 하판을 합착하고, 합착된 상판과 하판 사이에 액정을 주입하고 봉지하는 공정을 수행하여 제조되는 데, 상기 하판은 유리기판에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 및 전극으로 이루어진 반복적인 패턴을 형성하는 공정을 수행한다.
전술된 바와 같이, 구성된 본 발명의 얼룩 결함 검사 장치는 상기 제 1 카메라(100)에서 피 검사체의 표면을 촬영하고, 이 제 1 카메라(100)에서 촬영된 영상으로 상기 피 검사체에 존재하는 얼룩 결함의 후보점을 추출한다.
여기서, 상기 제 1 카메라(100)에서 촬영된 영상에서 얼룩 결함이 있는 영역은 얼룩 결함이 없는 영역보다 어둡게 된다.
즉, 얼룩 결함이 있는 영역은 패턴의 결함이 있는 영역으로, 조명에서 조사된 빛의 보강 및 간섭에 의해 어둡게 되는 것이다.
그러므로, 상기 제 1 카메라(100)에서 촬영된 영상에서 어둡게 나타나는 영역을 상기 얼룩 결함 후보점 추출 모듈(200)은 얼룩 결함의 후보점으로 정의하여 추출할 수 있는 것이다.
그 후, 상기 얼룩 결함 후보점 추출 모듈(200)은, 상기 제 2 카메라(300)가 추출된 얼룩 결함 후보점이 있는 피 검사체의 패턴을 촬영하도록 제어한다.
이때, 상기 제 2 카메라(300)는 상기 피 검사체에서 얼룩 결함 후보점이 있는 영역의 패턴을 촬영한다.
이어서, 상기 제 2 카메라(300)에서 촬영된 영상으로, 상기 패턴 간극 측정부(400)는 상기 피 검사체의 패턴 간극을 측정한다.
계속하여, 상기 패턴 간극 측정부(400)에서 측정된 피 검사체의 패턴 간극에 대한 데이터를 상기 불량 판단부(500)는 입력받아, 상기 피 검사체의 패턴 간극이 불량인지 여부를 판단한다.
도 3은 본 발명에 따라 얼룩 결함 후보점 추출 모듈을 상세하게 설명하기 위한 블록 구성도로서, 본 발명의 얼룩 결함 후보점 추출 모듈(200)은 전술된 제 1 카메라에서 촬영된 피 검사체 표면의 영상을 입력받아, 영상 데이터를 추출하는 영상 데이터 추출부(210)와; 상기 영상 데이터 추출부(210)에서 추출된 영상 데이터를 입력받아, 영상을 처리 및 인식하여 신호를 출력하는 영상 처리 및 인식부(220)와; 상기 영상 처리 및 인식부(220)에서 출력된 신호를 입력받아 상기 피 검사체에 존재하는 얼룩 결함의 후보점을 추출하는 얼룩 결함 후보점 추출부(230)와; 상기 얼룩 결함 후보점 추출부(230)로부터 얼룩 결함의 후보점에 대한 데이터를 입력받아 제 2 카메라를 제어하는 제어부(240)로 구성된다.
이런 영상 데이터 추출부(210)는 제 1 카메라로부터 피 검사체 표면의 영상을 입력받아, 영상 데이터를 추출하고, 상기 영상 처리 및 인식부(220)는 상기 영상 데이터 추출부(210)로부터 영상 데이터를 입력받아, 영상을 처리 및 인식하여 신호를 출력한다.
즉, 상기 영상 처리 및 인식부(220)는 피 검사체 표면의 영상에서 얼룩이 있는 영역과 얼룩이 없는 영역이 확연하게 구분되도록 영상을 처리하고, 얼룩이 있는 영역의 영상을 인식하는 것이다.
그리고, 상기 영상 처리 및 인식부(220)에서 출력된 신호를 얼룩 결함 후보점 추출부(230)에서 입력받아, 상기 피 검사체에 존재하는 얼룩 결함의 후보점을 추출한다.
이때, 상기 얼룩 결함 후보점 추출부(230)은 상기 영상 처리 및 인식부(220)에서 피 검사체 표면의 영상이 얼룩이 있는 영역과 얼룩이 없는 영역이 확연하게 구분되도록 처리되기 때문에, 얼룩이 있는 영역들을 각각 얼룩 결함 후보점으로 정의하여 쉽게 얼룩 결함 후보점을 추출할 수 있는 것이다.
그 다음, 상기 제어부(240)는 상기 얼룩 결함 후보점 추출부(230)로부터 얼룩 결함의 후보점에 대한 데이터를 입력받아 제 2 카메라를 제어한다.
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 얼룩 결함 검사 장치의 카메라들로 평판 디스플레이 패널을 촬영하는 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 평판 디스플레이 패널(600)의 얼룩 결함을 검사하기 위하여, 먼저, 평판 디스플레이 패널(600)의 표면 전체를 도 4a에 도시된 바와 같이 제 1 카메라(100)로 촬영한다.
여기서, 조명(110)으로 상기 평판 디스플레이 패널(600)을 조사하고, 상기 제 1 카메라(100)를 기울여서 상기 평판 디스플레이 패널(600)을 촬영한다.
그 후, 전술된 바와 같이, 추출된 얼룩 결함 후보점(A)이 있는 영역의 패턴을 도 4b와 같이, 제 2 카메라(300)로 촬영한다.
이때, 상기 제 2 카메라(300)는 상기 제 1 카메라(100)보다 고해상도로 촬영할 수 있는 카메라이다.
도 5a와 5b는 본 발명에 따라 평판 디스플레이 패널에서 얼룩 결함 후보점이 있는 영역 도시한 개략적인 평면도로서, 전술된 제 1 카메라로 촬영된 영상으로부터 추출된 얼룩 결함 후보점이 도 5a와 같이, 'A','B','C'라면, 제 2 카메라는 얼룩 결함 후보점(A,B,C)이 포함된 영역(A',B',C')을 촬영하게 된다.
도 6a와 6b는 본 발명에 따라 얼룩 결함을 판단하기 위한 요소를 설명하기 위한 개략적인 도면으로서, 피 검사체에는 반복적인 단위 패턴들이 형성되어 있고, 상기 피 검사체가 평판 디스플레이 패널인 경우, 도 6a 도시된 바와 같이, 반복적인 단위 패턴은 셀(Cell) 내부에 있는 전극 라인들(651,652)이다.
이때, 전극 라인들(651,652)의 간극(I1)은 전술된 바와 같이, 패턴 간극 측정부에서 측정되고, 불량 판단부에서 측정된 전극 라인들(651,652)의 간극으로 불량을 판단한다.
도 6a의 전극 라인들(651,652)은 예시적으로 도시한 것으로, 그 형상은 자유롭게 설계 변경할 수 있는 것이다.
한편, 상기 패턴 간극 측정부는 전극 라인들(651,652)의 선폭(W1,W2)을 더 측정하고, 상기 불량 판단부는 측정된 전극 라인들(651,652)의 선폭(W1,W2)으로 불량을 판단한다.
여기서, 측정된 전극 라인들(651,652)의 간극(I1) 및 선폭(W1,W2)이 기준 간극 및 선폭보다 작거나 크게 되면, 상기 불량 판단부는 불량으로 판정하게 된다.
또한, 도 6b 도시된 바와 같이, 반복적인 단위 패턴은 평판 디스플레이 패널의 셀들(701,702)이다.
이 경우에도, 상기 패턴 간극 측정부는 셀들(701,702)의 간극(I2)을 측정하고, 상기 불량 판단부는 측정된 셀들(701,702)의 간극(I2)으로 불량을 판단한다.
도 7은 본 발명에 따른 얼룩 결함 검사 방법의 흐름도로서, 먼저, 단위 패턴이 반복적으로 형성된 피 검사체를 제 1 카메라로 촬영한다.(S10단계)
그 후, 상기 제 1 카메라로 촬영된 영상으로 얼룩 결함 후보점을 추출한다.(S20단계)
연이어, 상기 얼룩 결함 후보점이 있는 영역의 패턴을 제 2 카메라로 촬영한다.(S30단계)
이어서, 상기 제 2 카메라로 촬영된 패턴의 간극을 측정한다.(S40단계)
계속하여, 상기 측정된 패턴의 간극으로 불량을 판단한다.(S50단계)
상술된 바와 같은, 얼룩 결함 검사 방법은 평판 디스플레이 패널을 제조하는 공정 중에 수행하게 된다.
즉, 화소를 형성하기 위하여 반복적인 단위 패턴을 기판에 형성하는 공정이 구비된 평판 디스플레이 패널의 제조 방법에 있어서, 상기 기판에 반복적인 단위 패턴이 형성된 후, 상기 기판을 제 1 카메라로 촬영하고, 상기 제 1 카메라로 촬영된 영상으로 얼룩 결함 후보점을 추출하고, 상기 얼룩 결함 후보점이 있는 영역의 패턴을 제 2 카메라로 촬영하고, 상기 제 2 카메라로 촬영된 패턴의 간극을 측정하고, 상기 측정된 패턴의 간극으로 불량을 판단하는 공정을 수행한다.
여기서, 상기 패턴의 간극의 측정은, 패턴의 CD(Critical demension) 또는 오버레이(Overlay)값을 측정하는 것이 바람직하다.
여기서, 오버레이값은 패턴의 중첩도를 측정하는 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 제 1 카메라로 촬영된 피 검사체의 영상에서 얼룩 결함 후보점을 추출하고, 제 1 카메라보다 해상도가 높은 제 2 카메라로 추출된 얼룩 결함 후보점이 있는 피 검사체의 패턴을 촬영하고, 촬영된 패턴의 간극을 측정하여 불량을 판단함으로써, 얼룩 결함의 검사를 정밀하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (8)

  1. 단위 패턴이 규칙적으로 배열되어 있는 피 검사체의 표면을 촬영하는 제 1 카메라와;
    상기 제 1 카메라에서 촬영된 영상으로 상기 피 검사체에 존재하는 얼룩 결함의 후보점을 추출하는 얼룩 결함 후보점 추출 모듈과;
    상기 얼룩 결함 후보점 추출 모듈에서 추출된 얼룩 결함 후보점이 있는 피 검사체의 패턴을 촬영하는 제 2 카메라와;
    상기 제 2 카메라에서 촬영된 영상으로, 상기 피 검사체의 패턴 간극을 측정하는 패턴 간극 측정부와;
    상기 패턴 간극 측정부에서 측정된 피 검사체의 패턴 간극으로 불량을 판단하는 불량 판단부로 구성된 얼룩 결함 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 얼룩 결함 후보점 추출 모듈은,
    상기 제 1 카메라에서 촬영된 피 검사체 표면의 영상을 입력받아, 영상 데이터를 추출하는 영상 데이터 추출부와;
    상기 영상 데이터 추출부에서 추출된 영상 데이터를 입력받아, 영상을 처리 및 인식하여 신호를 출력하는 영상 처리 및 인식부와;
    상기 영상 처리 및 인식부에서 출력된 신호를 입력받아 상기 피 검사체에 존재하는 얼룩 결함의 후보점을 추출하는 얼룩 결함 후보점 추출부와;
    상기 얼룩 결함 후보점 추출부로부터 얼룩 결함의 후보점에 대한 데이터를 입력받아 제 2 카메라를 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 얼룩 결함 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피 검사체는,
    평판 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 얼룩 결함 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 카메라는,
    상기 제 1 카메라보다 고해상도로 촬영할 수 있는 카메라인 것을 특징으로 하는 얼룩 결함 검사 장치.
  5. 단위 패턴이 반복적으로 형성된 피 검사체를 제 1 카메라로 촬영하는 단계와;
    상기 제 1 카메라로 촬영된 영상으로 얼룩 결함 후보점을 추출하는 단계와;
    상기 얼룩 결함 후보점이 있는 영역의 패턴을 제 2 카메라로 촬영하는 단계와;
    상기 제 2 카메라로 촬영된 패턴의 간극을 측정하는 단계와;
    상기 측정된 패턴의 간극으로 불량을 판단하는 단계로 구성된 얼룩 결함 검사 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피 검사체는,
    평판 디스플레이 패널이고,
    상기 단위 패턴은,
    평판 디스플레이 패널의 셀(Cell) 내부에 있는 전극 라인들인 것을 특징으로 하는 얼룩 결함 검사 방법.
  7. 화소를 형성하기 위하여 반복적인 단위 패턴을 기판에 형성하는 공정이 구비된 평판 디스플레이 패널의 제조 방법에 있어서,
    상기 기판에 반복적인 단위 패턴이 형성된 후, 상기 기판을 제 1 카메라로 촬영하고, 상기 제 1 카메라로 촬영된 영상으로 얼룩 결함 후보점을 추출하고, 상 기 얼룩 결함 후보점이 있는 영역의 패턴을 제 2 카메라로 촬영하고, 상기 제 2 카메라로 촬영된 패턴의 간극을 측정하고, 상기 측정된 패턴의 간극으로 불량을 판단하는 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패턴의 간극을 측정하는 것은,
    상기 패턴의 CD(Critical demension) 또는 오버레이(Overlay)값을 측정하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 제조 방법.
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