KR20090078584A

KR20090078584A - 기판 검사방법

Info

Publication number: KR20090078584A
Application number: KR1020080004482A
Authority: KR
Inventors: 조성칠; 윤여학; 이유형
Original assignee: 주식회사 디쌤; 주식회사 대원에프엔씨
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-07-20

Abstract

본 발명은 기판 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파손된 기판을 재검사하여 불량으로 판단된 기판 중 공정이 가능한 기판을 다시 분별할 수 있는 기판 검사방법에 관한 것이다.

본 발명의 기판 에지 검사방법은 기판을 선형모터가 구비된 작업 테이블 상에 로딩하는 단계; 상기 기판상에 형성된 복수의 정렬마크의 이미지를 정렬검사 카메라를 이용하여 얻는 단계; 상기 정렬마크 이미지로부터 상기 기판의 표준 규격, 회전각 및 좌표를 포함하는 위치정보를 산출하는 단계; 상기 작업 테이블을 일축으로 이동시키면서 라인스캔 카메라를 이용하여 상기 기판의 에지 이미지를 얻는 단계; 및 상기 에지 이미지를 이용하여 상기 기판의 상태가 양호 또는 불량을 판단하는 단계를 포함함에 기술적 특징이 있다.

기판, 정렬검사, 카메라, 파손

Description

기판 검사방법{Detecting method for glass substrate}

유리기판이란 단말기의 액정으로부터 텔레비전(TV)이나 컴퓨터의 모니터 등에 장착되어 화상을 형성하는 스크린을 말한다. 대표적인 것으로 CRT(Cathode Ray Tube), 프로젝션, PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 정도가 존재한다.

CRT(Cathode Ray Tube)란 음극선관을 말하며 일명 브라운관이라고도 하는데, 전기신호를 전자빔(beam)으로 형광면에 쏘아 광학상으로 변환하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. CRT는 종래의 텔레비전이나 모니터에 가장 많이 채용되던 것 중에 하나이다. 프로젝션이나 LCD, PDP보다 가격이 저렴하여 경제적으로 부담이 적으며, 프로젝션, PDP, LCD 보다는 화질이 뛰어나다. 하지만, 예를 들어 34 인치 이상으로 는 제작하기가 쉽지 않기 때문에 대형화면을 즐기기 어렵다.

프로젝션은 CRT(Cathode Ray Tube) 프로젝션, LCD(Liquid Crystal Display) 프로젝션, DLP(Digital Lighting Processing) 프로젝션 등 3종류로 분류된다.

CRT 프로젝션은 스크린 아래 작은 CRT를 설치하여 스크린에 반사시키는 가장 초기의 프로젝션 방식이다. 다른 프로젝션 방식에 비해 가격이 저렴한 반면, 화질은 좋지 못하다. 두께가 두껍고 부피도 상대적으로 크며 시야각도 다소 좁은 단점이 있다. 그러나 오랫동안 개발된 제품이라 안정도면에서는 가장 안전하다는 평을 받는다.

LCD 프로젝션은 기존의 구동방식인 CRT를 LCD를 교체한 방식이다. CRT 프로젝션보다는 3배 이상의 밝기와 선명도를 나타낸다. LCD 프로젝션은 CRT 프로젝션에 비해 전체적으로 부피가 작은 이점이 있기는 하지만, 낮은 명암비로 인해 화질이 떨어진다. DLP 프로젝션은 프로젝션 종류들 중에서 밝기와 화질이 가장 뛰어나다. 수많은 초소형 거울을 통한 반사로 스크린을 구성하는 구동방식을 채택하고 있기 때문에 화면이 깨끗하고 섬세할 뿐만 아니라 프로젝션들 중에서 무게가 가장 가볍고 두께 또한 가장 얇다. 하지만, 뛰어난 화질과 작아진 부피로 인해 경제적인 측면에서 가장 부담스럽다. 한편, 위에서 소개한 3종류의 프로젝션은 모두가 시간이 지날수록 화질이 흐려지기 때문에 주기적으로 램프를 교체해야 한다는 단점이 있기는 하다.

PDP(Plasma Display Panel)는 이온과 전자의 혼합물질인 소위, 플라즈마의 현상을 이용한 것이다. 플라즈마란 양전하(이온), 음전하(전자)가 거의 같은 양으 로 혼재하여 자유입자에 가까운 행세를 하면서 전기적으로 중성을 유지하고 있는 상태를 가리킨다. 플라즈마는 진공상태에서 양전극과 음전극에 강한 전압을 걸면 내부의 가스가 활성화되었다가 시간의 경과에 따라 다시 안정된 본래의 상태로 돌아가면서 마치 오로라 같은 강하고 아름다운 빛을 발산하는데, 이러한 플라즈마 현

상을 이용한 디스플레이를 PDP라 한다. PDP는 두께가 아주 얇기 때문에 벽걸이용으로도 적합하며, 동영상 방식에서도 잔상이 거의 남지 않는 이점이 있고 색감이 상대적으로 우수하다. 다만, 열이 많이 발생할 뿐만 아니라 다른 것들에 비해 전력소비가 상대적으로 높다는 단점이 있다.

LCD(Liquid Crystal Display)는 두 장의 유리기판 사이에 액정(Liquid Crystal)을 넣은 것을 말한다. LCD는 반도체 공정에 의해 생산되기 때문에 해상도 면에선 PDP보다 유리한 특성을 가지고 있다. 예를 들어, 컴퓨터와 PDP를 연결한 후, 스크린의 크기를 줄이면 PDP에서는 글씨가 읽기 어려울 정도로 안보이지만 LCD는 높은 해상도를 가지고 있기 때문에 이러한 문제가 적다. 다만, LCD는 응답속도가 느리다는 단점이 있다. 응답속도 문제는 액정이라는 액체상태의 물질이 전류신호에 의해 방향을 틀면서 편광을 시키는 데 있어 나노(Nano)초 단위로 반응하지 못한다는 점에 있다. 뿐만 아니라 LCD는 아직까지 PDP에 비해서는 상대적으로 고가라는 경제적으로 부담이 있다.

OLED(Organic Light Emitting Diode)는 전술한 LCD를 대체할 차세대 디스플레이로 간주된다. 에너지 효율이 월등히 높고 밝기도 밝아 소형 가전제품의 디스플레이용으로 적합하다. 소위, 유기EL 이라고도 불리는 OLED는 자체 발광 방식으로 전장을 가하면 빛이 나는 방식으로 이루어졌으며 선명한 컬러와 가벼운 구조, 빠른 응답 속도를 자랑한다.

한편, 종전만 하더라도 디스플레이장치로서 채용되는 스크린의 크기는 14 인지에서 30 인지 정도의 크기가 대부분이었다. 하지만 근자에 들어서는 보다 넓은 화면 감상을 위해 40 인지 이상의 대형 스크린을 선호하고 있다. 따라서 사용되는 유리기판의 규격이 점차 대형화 되는 추세이다.

유리기판은 원료를 통해 유리기판을 성형하는 성형공정을 거친 후, 해당 규격으로 절단하는 절단공정, 해당 부위를 연마하는 연마공정을 거쳐 기본적인 규격사항을 만족한 상태에 제품으로 출시된다. 물론, 절단 및 연마공정 외에도 필요시 검사공정이나 리페어(Repair) 공정 등을 수반하기도 한다.

최초, 유리기판을 성형하는 것으로부터 최종적인 제품으로 출시되기까지 여러 가지 요인으로 인해 유리기판에는 수많은 결함이 발생할 수 있다. 결함들 중의 하나로 유리기판의 단부면인 에지(edge)에 결함이 발생하는 것을 소위, 유리기판의 에지 결함이라 한다. 에지 결함이란 유리기판의 에지가 평행하지 않고 울퉁불퉁한 상태를 갖는 것을 말하는데 에지 결함의 정도에 따라 리페어(Repair) 공정을 통해 수리(Repair) 하기도 하지만 에지 결함의 정도가 심하면 해당 유리기판을 폐기하기도 한다.

그런데, 종래기술에서는 유리기판의 에지 결함 검사를 검사자의 육안검사에만 의존해 왔다. 이러한 육안검사는 검사자의 상당한 숙련과 경험을 요할 뿐더러 검사자의 주관적인 측정기준에 의하므로 측정결과의 신뢰성이 매우 낮은 문제점이 있었다.

육안검사를 개선한 다른 방법으로는 센서를 이용하여 에지의 결함을 검사하는 방법이 있다. 하지만 센서에 의한 방법은 공정상에서 이송중인 유리기판을 정지시켜야 할 뿐만 아니라 유리기판의 에지 전 구간을 검사할 수 없고 미세한 불량은 검출하지 못하는 단점이 있다. 이에, 센서를 이용하지 않고 카메라를 이용하여 유리기판의 에지 결함을 검사할 수 있도록 한 기술이 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0005103호에 개시되어 있다.

하지만, 개시된 기술 역시, 검사대상의 유리기판을 별도의 검사테이블에 로딩시킨 다음, 카메라를 통해 해당 위치를 검사하고 있기 때문에 검사 효율이 떨어질 수밖에 없다. 즉, 전술한 바와 같이, 점차적으로 유리기판이 대형화되고 공정작업 또한 자동화를 통해 연속적적으로(In-Line) 이루어지는 상황 하에서 에지 결함 검사를 위해 이송중인 유리기판을 정지시키고, 유리기판을 별도의 검사시스템에 옮겨 로딩시켜 검사하는 것은 유리기판의 생산성을 급격하게 저하시킬 수밖에 없는 요인인 것이다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 기판의 파손영역을 다시 재촬영하여 작업자가 직접확인하여 기판의 비용을 절감할 수 있는 기판 검사방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적은 기판을 작업 테이블 상에 로딩하는 단계; 상기 기판상에 형성된 복수의 정렬마크 이미지를 정렬검사 카메라를 이용하여 얻는 단계; 상기 정렬마크 이미지로부터 상기 기판의 표준 규격, 회전각 및 좌표를 포함하는 위치정보를 산출하는 단계; 상기 작업 테이블을 일축으로 이동시키면서 라인스캔 카메라를 이용하여 상기 기판의 에지 이미지를 얻는 단계; 상기 에지 이미지를 이용하여 상기 기판의 상태가 양호 또는 불량을 판단하는 단계; 및 불량으로 판단된 상기 기판을 재촬영하는 단계를 포함하는 기판 검사방법에 의하여 달성된다.

따라서, 본 발명의 기판 검사방법은 기판의 불량 상태를 더욱 정확하게 판단할 수 있으며, 기판의 비용절감을 기대할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1는 본 발명에 따른 기판 검사장치의 구성도이다.

기판 검사장치(100)는 기판(10)을 로딩하기 위한 로딩유닛(110)과, 기판(10)의 정렬마크와 에지(edge)면을 검사하기 위한 복수의 카메라를 구비한 검사유닛(120) 및 로딩유닛(110)과 검사유닛(120)을 콘트롤하기 위한 제어유닛(130)을 구비한다.

본 발명에 따른 로딩유닛(110)은 기판을 지지하는 작업 테이블(111)과 기판을 고정하기 위한 클램프(미도시) 및 이 플레이트(111)를 적정한 위치로 이동시키는 이송부재(112)를 구비한다. 상기 이송부재(112)는 기판이 적재된 로딩유닛(110)을 X축, Y축 및 회전축으로 이동시키거나 회전하기 위하여 선형 모터(미도시)와 회전장치(미도시)를 포함한다. 선형 모터는 전원(미도시)에서 공급되는 전력에 의하 여 작동된다.

본 발명에 따른 검사유닛(120)은 상/하부 조명원(122,123), 복수의 정렬검사 카메라(124) 및 라인스캔 카메라(125)를 구비한다.

본 발명에 따른 정렬검사 카메라(124)는 기판에 형성된 정렬마크(11)의 이미지를 촬영한 후, 컴퓨터에 정렬마크 이미지를 전송한다. 라인스캔 카메라(125)는 기판(10)의 에지 상태를 모니터링하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 정렬검사 카메라(124)와 라인스캔 카메라(125)는 하나의 일체형으로 형성된다.

일체형으로 형성된 정렬검사 카메라(124)와 라인스캔 카메라(125)는 기판(10)의 양측에 구비되는데, 정렬마크(11)가 형성된 기판 안쪽으로는 정렬검사 카메라(124)가, 기판(10)의 절단으로 에지면이 형성된 기판(10)의 밖같쪽으로는 라인스캔 카메라(125)가 위치한다.

카메라는 조명원(122,123)이 있어, 기판(10)의 정렬 및 기판(10)의 에지검사에 필요한 조명을 공급한다.

정렬검사 카메라(124)와 라인스캔 카메라(125)를 통하여 수집된 기판(10)의 위치와 기판(10)의 정렬상태 및 기판(10)의 크기와 관련된 정보는 인터페이스(160)를 거쳐 컴퓨터(170)에 입력된다.

본 발명에 따른 기판(10)의 위치를 조절하기 위한 이송부재(112)는 PLC 제어부(160), 인터페이스(150)를 거쳐 컴퓨터(170)와 연결된다.

이하 도 2와 함께 본 발명에 따른 기판 에지 검사방법에 대하여 설명한다.

일예로서, 액정표시장치를 제조하기 위해서는 TFT 어레이 기판을 위한 마스크 공정들과 칼라 필터 기판을 위한 마스크 공정을 진행한다. 각각의 마스크 공정에서는 반도체 절연막을 식각하기 위하여, 건식 식각 챔버, 금속막을 증착하기 위하여 스퍼터링 증착 챔버등을 사용한다.

상기와 같은 공정에 따라 글라스 기판(10)을 카세트(미도시) 내부에 적재하고, 이를 각각의 공정 챔버로 이동한 후, 로봇암(미도시)을 이용하여 공정 챔버내로 글라스 기판(10)을 반송하거나 반출하게 된다.

상기 반도체 공정이 수행된 기판(10) 또는 패널은 로봇 암(미도시)에 의하여 작업 테이블(111) 상에 로딩된다. 작업 테이블 상에 로딩된 기판은 진공 흡착과 함께 클램프(미도시)에 의하여 고정된다. 이와 함께, 검사장치를 구성하는 모든 장치들의 설정값이 초기화 된다.

작업 테이블(111)상에 적재된 기판(10)의 위치가 고정되면, 이송부재(112)의 작동에 의하여 작업 테이블(111)을 움직여 입력된 설정값에 따라 적절한 위치로 기판(10)을 이동시켜 정렬한다. 기판(10)의 위치 정렬을 확인하기 검사유닛(120)이 기판(10)상에 접근한다. 조명제어부(140)에 의하여 기판(10)의 하부 또는 상부에 위치한 조명원(122,123)에서 빛이 조사되면, 검사유닛(120)에 구비된 정렬검사 카메라(124)는 기판(10)에 형성된 정렬마크(11)의 이미지를 촬영한다. 정렬마크(11)는 기판의 테두리를 따라 복수로 형성되어 있으므로, 이송부재(112)를 작동시켜, 모든 정렬마크(11)를 촬영한다. 정렬마크(11) 이미지는 인터페이스(150)를 통하여 컴퓨터(170)로 전송된다.

이와 함께, 정렬마크(11) 일측에는 기판의 일련번호가 OCR 패턴(미도시)으로 형성되어 있다. OCR 패턴에는 기판의 크기, 현재까지 진행된 반도체 공정 등의 정보를 포함하고 있다. 따라서, 정렬마크(11)와 함께 이러한 OCR 패턴을 정렬검사 카메라(124)가 촬영하면, 컴퓨터(170)는 OCR 패턴을 인식하여 기판의 정보를 추출한다. 그리고 정렬마크 이미지(11)를 판독하여 기판의 크기, 회전각 및 좌표를 산출한다.

산출된 값과 앞서 설정된 값과 일치하지 않을 경우, 일예로 기판(100)의 정렬이 양호하지 않으면(S230), 컴퓨터(170)는 PLC 제어부(160)에 위치를 보정하기 위한 보정신호를 전송한다. 신호를 입력받은 PLC 제어부(160)는 선형모터(미도시)와 회전장치(미도시)를 포함하는 이송부재(112)를 작동시켜, 기판(10)의 위치를 재정렬한다.

만약, 정렬마크에 손상이 있을 경우, 컴퓨터는 기판을 불량으로 판단하고 검사를 종료할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 재정렬된 기판의 위치를 다시 확인하기 위하여 정렬검사 카메라(124)가 기판(10)의 정렬마크(11)를 확인하는 것이 바람직하다.

정렬상태가 양호하면, 기판(10)의 에지 검사를 위한 라인스캔 카메라(125)가 작동한다.

라인스캔 카메라(125)는 기판(10)의 에지와 기판 안쪽의 패턴이 형성된 일부 영역을 촬영할 수 있다. 이송부재(112)를 구성하는 선형모터(미도시)에 교류전원이 공급되면, 작업 테이블(111)은 일축으로 이동하게 되고, 라인스캔 카메 라(125)는 기판(10)의 에지 상태를 검사한다. 이때, 라인스캔 카메라(125)는 기판의 에지의 상태, 에지 근방의 표면상태와 패턴의 상태를 촬영하여 그 정보를 컴퓨터로 보낸다.

만약, 컴퓨터가 라인스캔 카메라로 촬영한 이미지를 분석한 결과, 큰 균열이나 파손이 있는 경우에는 검사된 기판을 불량으로 판별한다.

컴퓨터(170)는 파손된 부위를 정렬감시 카메라가 위치한 곳으로 이송시키기 위하여 PLC 제어부에 신호를 발송하고 PLC 제어부는 이송장치를 작동시켜 파손된 부위가 정렬감시 카메라 아래에 위치할 수 있도록 기판의 위치를 조절한다. 기판이 이송되면, 정렬감시 카메라는 파손된 부위를 다시 촬영하여 그 이미지를 컴퓨터에 전송한다. 전송된 이미지는 컴퓨터의 모니터에 표시되고 작업자는 표시된 이미지를 최종적으로 확인하여, 불량판정된 기판의 진행 불가 여부를 결정한다.

컴퓨터(170)는 라인스캔 카메라(125)로부터 입력된 정보를 바탕으로 기판(10)의 에지면, 표면 그리고 패턴의 상태를 확인한다. 모든 것이 양호하다고 판단되면(S270), 이송부재를 작동시켜 작업 테이블(111)을 90도로 회전시켜, 앞서 실시한 정렬검사와 에지검사를 시행한다. 검사가 완료되면, 로봇 암에 의하여 기판은 다음 공정으로 이동된다.

만약, 어느 하나라도 불량으로 판정나면(S280), 컴퓨터는 기판의 검사를 완료한다. 이러한 불량 판단은 작업자가 컴퓨터에 입력한 조건값에 의존한다. 그러나, 불량으로 판단된 모든 기판들이 공정을 진행할 수 없는 것은 아니다. 때로는 다음 진행되는 공정의 특성에 따라, 불량으로 판단된 일부 기판은 무리없이 공정을 진행하여 제품으로 출하할 수 있는 경우가 있다. 이러한 기판은 작업자가 검사 공정을 중지한 후, 검사실(미도시)에 구비된 기판 검사장치에 접근한 후,작업 테이블에 놓여진 기판을 직접 확인하여야 한다.

그러나, 작업자의 반복적인 작업실의 출입과 검사 공정의 중지는 기판을 이용한 제품 양산에 치명적인 단점으로 작용한다. 따라서, 불량 판정의 요인인 손상된 영역을 정렬검사 카메라를 이용하여 확인하는 것이 바람직하다.

컴퓨터는 불량으로 판정한 요인으로 작용한 손상된 영역을 재촬영하기 위하여 PLC 제어부에 신호를 발송하여 기판에 손상된 영역을 정렬검사 카메라로 이송한다. 정렬검사 카메라는 손상된 영역을 재촬영한 후, 이미지를 컴퓨터로 전송한다.

컴퓨터로 전송된 이미지는 모니터로 표시되고, 작업자는 이를 확인한 후, 기판의 불량 판단을 최종적으로 결정하게 된다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 검사장치,

도 2는 본 발명에 따른 기판의 검사 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10:기판 11:정렬마크

110:로딩유닛 111:작업 테이블

120:검사유닛 122,123:조명원

124:정렬검사 카메라 125:라인스캔 카메라

130:제어유닛 140:조명제어부

150:인터페이스 160:PLC 제어부

170:컴퓨터

Claims

기판을 작업 테이블 상에 로딩하는 단계;

상기 기판상에 형성된 복수의 정렬마크 이미지를 정렬검사 카메라를 이용하여 얻는 단계;

상기 정렬마크 이미지로부터 상기 기판의 표준 규격, 회전각 및 좌표 중 어느 하나를 포함하는 위치정보를 산출하는 단계;

상기 작업 테이블을 일축으로 이동시키면서 라인스캔 카메라를 이용하여 상기 기판의 에지 이미지를 얻는 단계;

상기 에지 이미지를 이용하여 상기 기판의 상태가 양호 또는 불량을 판단하는 단계; 및

불량으로 판단된 상기 기판을 재촬영하는 단계

를 포함하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서, 불량으로 판단된 상기 기판을 재촬영하는 단계는,

상기 기판을 이송하여 상기 정렬검사 카메라에 상기 기판의 파손된 영역을 위치시키는 단계;

상기 정렬검사 카메라를 이용하여 상기 기판의 파손된 영역을 촬영하는 단계;

상기 기판의 파손된 이미지를 컴퓨터로 전송한 후, 모니터에 표시하는 단계; 및

상기 이미지를 확인한 후, 기판의 불량을 판단하는 단계

를 포함하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서,

상기 라인스캔 카메라를 이용하여 기판의 표면 및 패턴상태를 확인하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서,

상기 정렬검사 카메라에서 촬영된 상기 정렬마크 이미지의 정보를 컴퓨터에서 판독하여 기판의 위치를 보정하기 위한 보정신호를 출력하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서,

상기 보정신호를 PLC 제어부가 입력받아 상기 기판의 위치를 조정하기 위하여 상기 이송수단에 제어 신호를 발송하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.