KR20100135523A

KR20100135523A - 유리기판의 불균일도 검사장치

Info

Publication number: KR20100135523A
Application number: KR1020090053953A
Authority: KR
Inventors: 이순종; 우봉주; 최성진
Original assignee: (주)쎄미시스코
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-12-27
Also published as: TW201100785A; WO2010147252A9; WO2010147252A1

Abstract

본 발명은 유리기판의 불균일도를 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 자외광선을 이용하여 간섭무늬를 형성하고, 직접 접촉없이 투명한 유리기판의 한쪽 면만측정할 수 있도록 함으로써, 보다 편리하고 용이하게 불균일도를 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다. 구성은 유리기판의 불균일도 측정장치에 있어서, 상기 측정장치는 자외광선을 발생시키는 광원과; 상기 자외광선을 간섭방식으로 사용하여 측정면인 유리기판의 한면을 측정하도록 상기 광원의 일측에 형성되어 상기 광원으로부터 조사 확산되는 자외광선을 평행광으로 바꾸는 시준렌즈와; 상기 시준렌즈의 일측에 형성되어 시준렌즈를 통과하여 진행하는 자외광선을 수용하여 반사시키는 반사경과; 상기 반사경과 대향하는 위치에 형성되어 반사경과 유리기판을 통과한 자외광선을 간섭하여 간섭무늬를 나타내는 상면; 을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

자외광선, 유리기판, 불균일도, 측정

Description

유리기판의 불균일도 검사장치{Lrregullarity Measuring Equipement in Glass Plate}

본 발명은 유리기판의 불균일도를 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 자외광선을 이용하여 간섭무늬를 형성하고, 직접 접촉없이 투명한 유리기판의 한쪽 면만 측정할 수 있도록 함으로써, 보다 편리하고 용이하게 불균일도를 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.

디스플레이 제품의 수요는 최근 다년간 지속적인 대형화 추세에 있으며 이는 향후에도 계속 될 것으로 보인다. 이러한 현상은 전 세계적 디지털 TV시대의 도래 및 단순 대형화 이외에 평판디스플레이의 범 응용성을 고려했을 때 더욱 가속화될 것이다. 산업계 또한 이에 적절한 대응을 위해 10세대, 혹은 11세대의 대형 유리 패널의 적용을 추진하고 있다. 하지만 기판의 크기가 커질수록 그 부작용도 만만치 않아서 아주 작은 충격에도 유리기판의 에지에 크랙이 발생하는 경우도 있고 컨베이어나 로봇과 접촉해서 표면에 스크래치가 발생하는 경우도 있다.

또, 유리기판 단면의 연마 정도에 따라 이송 중에 크랙이나 치핑의 소스로 작용하기도 한다. 이러한 눈에 쉽게 관찰이 되는 불량에 대해서는 비교적 많은 솔 루션이 많이 나와 있으나, 표면의 불균일도가 Sub Micro 스케일로 일정하지 않은 불량에 대해서는 현재 이렇다 할 해결책이 나와 있지 않다.

또한, 이러한 불량은 처음에 유리기판이 생산라인에 투입되는 시점에 정확하게 걸러내지 않으면 이후에 아무런 제동없이 최종 생산물까지 진행이 될 수밖에 없다. 예를 들어, 표면에 생기는 스크래치나 에지면에 생기는 크랙등은 중간 공정 중 모니터링을 하다가 발생즉시 따로 빼내어 폐기를 하면 그 이후에 쓸데없는 비용은 절약할 수 있다. 하지만 불균일도 불량의 경우에는 이러한 중간 공정에서 모니터링을 하는 방법이 없을 뿐 아니라 사람의 눈이나 오감에 의해서도 관찰되는 특성이 없다.

따라서, 이로 인한 유리기판의 손실, 기회비용, 고가의 원재료 투입, 고가의 장비가 불량품을 양산하기 위해 아무런 제약 없이 무제한 투입이 될 수밖에 없는 현실이다. 즉, 디스플레이 패널에 불균일도가 불량한 유리 기판을 재료로 사용하면 최종 완제품에서 디스플레이의 화질을 검사할 때에서야 그 문제 있음이 화면상의 선형 얼룩으로 드러나며, 기판 제조의 특성상 유리판 제조 탱크로까지 역학추적이 이루어져야 하고, 동 시기에 제조한 유리 기판으로 생산중인 제조라인에 대해서는 완제품의 제조 가치가 크게 하락하거나, 제품 폐기가 불가피하다.

이러한 손실을 줄이기 위해 완제품 제조사나 유리 패널 제조사 모두 불균일도 검사를 실시하고 있으나, 현재는 제조하는 모든 패널 중 일부에 대해서만 검사하는 샘플링검사를 하고 있으며 그 기술의 신뢰수준 또한 필요 수준에 미치지 못하고 있는 것이 현실이다.

한편, 상기 그림은 LCD용 유리 기판을 제조하는 상태를 개략적으로 나타낸 것으로서, 액상의 유리 용해액을 용해로에서 흘러내리게 하면 그 기판이 만들어지는 방향으로 선, 혹은 다수의 선들로 이루어진 굴곡이 발생하여 불균일도가 불량해진다. 보통 불균일도는 유리기판에 생기는 굴곡의 형태에 의해 정의가 된다. 위의 방법으로 생산된 유리기판의 경우 용해로를 통해서 유리물이 흘러내리며 유리기판이 형성이 되는데 용해로의 주석(Tin)액과 접하는 면과 공기와 접하는 면이 존재 한다. 통상 주석액과 접하는 면이 후에 TFT LCD 패녈 제조 시 액정과 접하는 부분이 된다. 그래서 이부분을 유리기판이 굳어진 후 연마를 하여 불균일한 높이를 일정하게 맞추는 작업을 하게 된다. 이때 공기와 접하는 부분은 통상 연마를 하지 않 게 된다. 그래서 현재 이 검사를 위해 사용하는 방법중에 일례는 Air와 접촉하는 면에 종이를 바르고 지논 (Xenon)램프를 조사하여 표면의 불균일도를 검사 하고 있다. 또다른 예는 Air와 접촉했던 면을 물에 뛰어놓고 역시 반대면에 램프등을 조사하여 주석액과 접촉했던 면에 대한 검사를 한다. 이렇게 하는 이유는 주석액과 접한면과 공기와 접한 면 양면 모두 연마를 하기전에는 균일도(혹은 평탄도) 측면에서 문제가 있고 최종 제품에서는 액정과 접하는 부분은 한면이기 때문에 주석액과 접한면만 검사해야하기 때문에 유리기판을 물에 띄우든지 혹은 종이를 발라 빛을 산란을 시키는 것이다. 통상 코닝사 (Corning)사에서 사용하는 방법인, 용해로에서 완전히 녹여서 유리물을 넘치게 해서 유리기판을 제조하는 방식인 유리기판의 경우 양면다 공기와 접촉을 하고 수직방향으로 하강하면서 유리기판이 제조됨으로 균일도 불량이 Floating방식의 그것 (Asahi Glass Company혹은 Schott)과 아주 다르다. 이럴 경우 비교적 균일한 폭을 가진 불량이 유리기판의 생산 방향에 따라서 생성이 된다. 그 폭이 10mm이하, 10mm에서 약 35mm, 35mm이상으로 3가지 형태로 분류한다. 이러한 분류방식은 딱 정해진 것은 아니지만 대체로 생산에 얼마만큼의 영향을 주느냐에 의해 그 크기를 구분 하였다. 현재 산업계에서는 10mm이하인 불균일도 불량을 코드(Cord), 10-35mm의 크기로 나타나는 불량을 스트리크(Streak), 35mm 이상의 크기로 나타나는 불균일도 불량을 Thick Band라고 명명하고 있다. 하지만 Thick Band의 경우 경험적으로 제품의 불량에는 거의 관계가 없다고 판단을 하고 있다. 따라서 제조 방법에 따른 두가지의 불량 유형에 따라 현재 산업계에서 사용하는 검사방법도 다소 차이가 있다. 현재 산업계에서 사용되는 대표적인 검사 방법으로는 제조에 사용되는 기판을 300??400mm 크기로 절단하여, 접촉식 검사장치로 스캔을 하여 그 높이 차를 구하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 이런 방식의 검사는 주로 Fusion방식의 유리기판에 적용이 되고 있으나 Floating방식으로 생산된 유리기판에도 적용이 되기도 한다. 그렇지만 Floating방식으로 제조된 유리기판의 검사시는 샘플을 반드시 파괴해야 하고 특정한 부위를 측정하는 것이 아니고 전체적으로 측정을 해서 샘플의 표면에 높낮이 차이가 있는지 여부를 측정해야 함으로 운 좋게 평탄하지 않은 부분이 검사자에 의해 선택이 되면 쉽게 측정이 가능하지만 그렇지 않은 경우에는 실제로는 평탄하지 않지만 검사자에 의해 선택이 안 되어 놓치고 지나갈 수 있다. 또한 접촉식 측정방법의 정확성에 대해서도 사용자들마다 데이터의 낮은 수준의 정합성 때문에 신뢰도에 문제가 있다. 하지만 이러한 Fusion방식에 의해 생산된 유리기판의 경우도 이 특허에서 명시된 방법을 통해서도 해결이 가능하다. 또한 유리기판을 파손하지 않고 기판의 균일도를 검사하기 위해 물에 띄우거나, 뒷면에 종이를 바르는 방법은 자동화 하기가 매우 어렵고 시스템 구성도 매우 복잡하여 통상 유리기판의 제조 공정 중에 자동화하고 대량으로 검사하는데는 어려움이 있다. 그렇지만 Fusion방법으로 제조된 유리기판의 경우는 투과방식에 의해 검사방법을 자동화 한 시스템이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(11)으로부터 조사되는 평행광을 유리기판(12)의 윗면(12a)과 밑면(12b)으로 투과시켜서 그림자 상을 측정함으로써 양면의 불균일도를 동시에 측정하기 위한 것이 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 투과식 측정장치는 유리기판(12)의 윗면(12a)과 밑면(12b) 두면에 대한 불균일도 정보가 합쳐져서 그림자 상이 나타나므로 각각의 면에 대한 정보를 알 수 없는 문제점이 있다.

또, 다른 예로서 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(21)으로부터 조사되는 광을 유리기판(22)에 반사시켜서 그림자 상을 측정함으로써 불균일도를 측정하는 것이나 이러한 측정장치는, 유리기판(22)이 투명하기 때문에 윗면(22a)과 밑면(22b)에서 모두 반사시켜서 그림자 상을 측정함으로써 불균일도를 측정하기 위한 것이 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 반사식 측정장치는 유리기판(22)의 윗면(22a)과 밑면(22b) 두면에 대한 불균일도 정보가 합쳐져서 그림자 상이 나타나지만 두면의 정보를 분리하여 낼 수 있다는 점에서 주목받고 있으며 많은 연구가 진행되고 있으나 현재까지 완벽하게 두면의 정보를 분리하여 낼 수 있는 방법이나 장치는 제시되지 못하고 있다.

여기서, 현재까지 연구되거나 알려진 유리기판의 합쳐진 그림자 상을 효과적으로 분리하여 내는 방법은 예컨대, 유리기판의 밑면의 반사상을 최소화 하기 위하여 물과 같은 액체에 밑면을 접촉시키는 물을 이용하는 방법과 편광을 이용하는 방법이 있다.

상기한 방법 중, 물을 이용하는 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 광원(31)으로부터 조사되는 평행광을 유리기판(32)의 윗면(32a)과 밑면(32b)으로 반사시켜서 그림자 상을 측정함으로써 양면의 불균일도를 동시에 측정하기 위한 것이다.

이러한 구성은 유리의 굴절률(1.52)과 공기의 굴절률(1.0) 사이에서는 반사율이 R= <(1.52-1.0) / (1.52+1.0)> ^^ 2 = 0.0426 => 4.26% 인 반면에 유리와 물의 굴절률(1.33) 사이에서는 반사율이 R = <(1.52-1.33) / (1.52+1.33)> ^^ 2 = 0.00444 => 0.444% 로서 10분의 1정도가 된다.

즉, 상기 유리기판(32)의 밑면(32b)에서 반사하여 올라오는 광량이 윗면(32a)에서 반사하는 광량에 비하여 10분의 1정도로 약해지게 하는 방법이다.

또, 상기 편광을 이용하는 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(41)으로부터 조사되는 평행광을 유리기판(42)으로 반사시켜서 그림자 상을 측정함으로써 양면의 불균일도를 동시에 측정하기 위한 것이다.

이러한 구성은 입사각과 반사각이 큰 경우, P편광은 투과하는 성질이 크게 나타나고, S편광은 반사하는 성질이 크게 나타난다.

또한, 상기 유리기판(42)의 윗면(42a)과 밑면(42b)의 S편광 반사율의 차이를 크게 할수 있는 원리가 있다.

그러나, 상기한 두가지 방식 모두다 밑면에서 반사하는 광선을 줄일 수는 있으나 근본적으로 제거할 수는 없는 방식으로 밑면의 반사광이 노이즈로 남게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 방식으로 자외선을 사용하면서 유리기판의 윗면의 평탄 불균일도를 그림자 상으로 나타내는 것이 사용되고 있기는 하지만 그림자의 밝기로는 정량적인 측정이 불가하고 부정확한 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대형 패널의 기본 재료인 10세대 이상 급의 유리기판의 편평한 정도를 모든 유리기판에 대한 전수 검사를 구현하여 편평한 정도에 따라 양품과 불량품 판정 및 불량 정도를 규명하는 유리기판의 불균일도 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자외선을 이용한 방식으로서 흡수에 의하여 유리기판의 밑면에서 반사하는 광선을 근본적으로 제거하도록 간섭방식을 이용하여 정량적인 측정이 가능하고 정밀도 역시 일반의 간섭계 보다 짧은 파장을 사용하는 관계로 파장에 비례하여 2배(250nm 파장을 사용한 경우 간섭 무늬 1개의 간격이 125nm의 정밀도를 측정) 높아지게 하여 유리기판 한면 만의 불균일도를 측정할 수 있도록 함으로써, 측정성을 향상할 수 있는 유리기판 불균일도 측정장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유리기판의 불균일도 측정장치에 있어서, 상기 측정장치는 자외광선을 발생시키는 광원과; 상기 자외광선을 간섭방식으로 사용하여 측정면인 유리기판의 한면을 측정하도록 상기 광원의 일측에 형성되어 상기 광원으로부터 조사 확산되는 자외광선을 평행광으로 바꾸는 시준렌즈와; 상기 시준렌즈의 일측에 형성되어 시준렌즈를 통과하여 진행하는 자외광선을 수용하여 반사시키는 반사경과; 상기 반사경과 대향하는 위치에 형성되어 반사경과 유 리기판을 통과한 자외광선을 간섭하여 간섭무늬를 나타내는 상면; 을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또, 유리기판의 불균일도 측정장치에 있어서, 상기 측정장치는 자외광선을 발생시키는 광원과; 상기 광원의 일측으로 형성되어 조사되는 자외광선을 수용하여 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 빔 스피리터와; 상기 빔 스피리터의 일측에 형성되어 빔 스피리터를 통과한 자외광선을 평행광으로 바꾸어 기준판의 기준면에 맞추는 시준렌즈와; 상기 기준판의 일측에 형성되어 상기 기준판의 기준면을 통과하여 진행하는 자외광선을 수용하여 입사한 방향으로 되돌아가도록 반사시키는 유리기판 또는 반사경과; 상기 빔 스피리트의 일측에 형성되어 상기 유리기판 또는 반사경으로부터 반사되어 되돌아오는 자외광선을 간섭하여 간섭무늬를 나타내는 상면; 을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 유리기판의 불균일도 측정장치는 경사형 측정장치 또는 수직형 측정장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 경사형 측정장치는 반사경의 전면에서 반사된 자외광선은 상면으로 직접향하고, 후면에서 반사된 자외광선은 유리기판에서 반사된 후 바로 상면으로 향하는 싱글 경로 또는, 반사경에서 반사된 자외선광이 입사한 방향으로 되돌아가 상면으로 향하는 더블 경로로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 더블 경로로 형성되는 경사형 측정장치의 반사경은 자외광선을 입사한 방향으로 되돌리기 위하여 코너큐브 또는 평면반사거울로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 자외광선은 유리기판의 윗면에서는 반사되고, 밑면에서 흡수되도록 파장이 280nm 이하의 범위인 것을 특징으로 한다.

상기 수직형 측정장치는 자외광선의 진행 경로가 입사한 방향으로 되돌아가 상면으로 향하는 더블 경로인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 유리기판으로 자외선광을 조사하여 한쪽면에서는 반사시키고, 다른 한쪽면으로 진행하는 도중에는 흡수하여 일측면의 간섭상이 제거되도록 함으로써, 유리기판의 불균일도 측정성능을 높일 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 유리기판 불균일도 측정장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자외광선의 싱글 경로를 이루는 경사형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 자외광선의 더블 경로를 이루는 경사형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 또다른 실시 예에 따른 자외광선의 더블 경로를 이루는 수직형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 8a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유리기판 불균일도 측정장치에 의해 측정된 간섭무늬를 나타낸 도면이다.

상기 각 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 측정장치(100)는 광원(111)과 시준렌즈(112) 및 반사경(113)으로 대별되어 이루어진다.

상기 광원(111)은 레이저 또는 자외광선을 발생시키는 자외선 램프로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 자외광선은 가시광선의 보라색보다 파장이 짧은 광선으로 약어로는 UV(Ultraviolet rays)이며, 파장이 긴 자외선 A(파장대 320∼400nm) 또는 Long Wave라고 부르는 것과, 파장이 중간인 자외선 B(파장대 280∼300nm) 또는 Middle Wave라고 부르는 것 및, 파장이 짧은 자외선 C(파장대 200∼280nm) 또는 Short Wave라고 부르는 것으로 나누어지는데, 본 발명에서는 파장이 짧은 자외선 C가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 자외선 C는 대표적인 파장이 253.7nm로서, 이 파장대는 유리기판(115)의 밑면(115b)에서 흡수가 있어서 밑면(115b)에서 윗면(115a)으로 반사되지 않게 된다.

즉, 통상의 가시광선 파장의 간섭계로는 유리기판(115)의 윗면(115a)과 밑면(115b)이 동시에 검출되는데 반해, 자외광선 파장의 간섭계를 사용하면 유리기판(115)의 재질이 자외광선을 흡수하여 통과하지 못하게 되므로, 유리기판(115)의 일측면 예컨대, 밑면(115b)의 간섭상을 제거할 수 있어 윗면(115a)으로 반사되지 않게 된다.

따라서, 상기 유리기판(115)의 윗면(115a)에서만 간섭상을 반사시켜 상면(114)으로 간섭무늬를 나타내게 되므로 하나의 면에서만 불균일도를 측정할 수 있게 되어 종래에 투명 유리기판의 두면의 불균일도 정보가 합쳐져 다시 분리하여야 하는 문제점을 해결하여 측정성능을 높일 수 있다.

상기 시준렌즈(112)는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)로 형성되는 것으로서, 상기 광원(111)에서 조사 확산되는 자외광선을 평행광으로 바꾸고, 광선의 방향을 기준판의 기준면으로 맞추는 역할을 한다.

이와 같이, 자외광선을 평행광으로 바꾸고, 시준하는 것은 상기 유리기판(115)의 불균일도를 측정을 하는 데 필요하기 때문이다.

상기 반사경(113)은 쐐기미러(Wedge Mirror) 형태로 형성되거나, 또는 재귀 반사원리를 이용한 재귀반사체로써, 빛 투과 및 반사도가 뛰어난 코너큐브(빛이 입사한 방향으로 빛을 출사시키는 광학부품으로 3개의 평면이 상호 직각을 이루고 있는 것임) 또는 평면 반사거울로 형성된다.

이와 같은 구성의 유리기판 불균일도 측정장치(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일측으로 레이저 또는 자외광선을 발생시키는 자외선 램프로 형성되는 광원(111)이 형성되고, 상기 광원(111)의 일측으로는 경사를 이루며 상기 광원(111)에서 조사 확산되는 자외광선을 평행광으로 바꾸고, 광선의 방향을 기준면으로 맞추는 역할을 하는 시준렌즈(112)가 형성된다.

또, 상기 시준렌즈(112)의 하부 측으로는 경사를 이루며 상기 시준렌즈(112) 를 통과하여 진행된 자외광선을 수용하여 반사시키는 반사경(113)이 형성된다.

여기서, 상기 반사경(113)은 쐐기 미러(Wedge Mirror) 형태로 형성된다.

상기 반사경(113)의 대향하는 위치에는 간섭무늬를 나타내는 상면(114)이 형성되고, 상기 반사경(113)과 상면(114)의 중간 부분 하부 측으로는 수평을 이루며 유리기판(115)이 형성된다.

이와 같은 구성의 유리기판 불균일도 측정장치(100)는 상기 광원(111)으로부터 조사 확산되는 자외광선을 상기 시준렌즈(112)를 통해 상기 반사경(113)으로 평행으로 시준하고, 상기 반사경(113)의 전면(113a)에서 반사된 자외광선은 대향하는 위치에 형성된 상면(114)으로 직접 향하게 되고, 후면(113b)에서 반사된 자외광선은 하부 측에 수평을 이루도록 형성된 유리기판(115)에서 반사된 후 상기 상면(114)으로 향하도록 경사형으로 형성된다.

이에 따라, 상기 반사경(113)의 전면(113a)과 후면(113b)에서 반사된 광선이 간섭하여 상면(114)에 간섭무늬를 나타내는 것으로서 자외광선 경로가 싱글 경로로 이루어진다.

이때, 상기 유리기판(115)의 밑면(115b)에서 반사하는 광선은 유리기판(115)이 자외광선을 흡수하는 성질에 의하여 간섭상이 흡수되어 윗면(115a)으로 반사되지 않는다.

그리고, 불균일도 측정의 정밀도는 간섭무늬 1개의 간격이 1파장이다.

여기서, 상기 상면(114)에는 이미지 센서(미도시)를 두어 측정할 수도 있고, 형광스크린을 두어 자외광선에서 가시광선으로 변환하여 카메라로 이미지를 촬영할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 불균일도 측정장치(100)를 이용하여 유리기판(115)의 불균일도를 측정하게 되면 광원(111)에서 발생된 자외광선이 조사되고, 상기 광원(111)으로부터 조사된 광선은 시준렌즈(112)를 통과하면서 평행광으로 변화하여 진행하게 된다.

계속해서, 상기 시준렌즈(112)를 거친 광선은 반사경(113)과 유리기판(115)을 거쳐 상기 상면(114)으로 간섭무늬를 나타내게 된다.

여기서, 상기 측정장치(100)는, 시준렌즈(112)가 형성한 광선이 상기 쐐기형 반사경(113)의 전면(113a)에서 반사된 자외광선은 상면(114)으로 직접 향하고, 후면(113b)에서 반사된 자외광선은 유리기판(115)에서 반사된 후 바로 상면(115)으로 향하는 싱글 경로로 형성되거나 또는, 반사경에서 반사된 자외선광이 입사한 방향으로 되돌아가 상면으로 향하는 더블 경로로 형성될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 자외광선은 파장이 짧은 자외선 C(파장대 200∼280nm)로 형성하여 상기 유리기판(115)의 밑면(115b)에서 반사시 간섭상이 흡수되도록 하여 윗면(115a)에서의 반사 간섭상만이 상기 상면(114)에 간섭무늬를 나타내도록 하였다. 즉, 도 8a에 도시된 바와 같이, 자외광선을 사용한 경우에는 유리기판(115)의 일측면의 간섭상만 상면(114)에 선명하게 간섭무늬를 나타내게 되고, 도 8b와 도 8c에 도시된 유리기판의 윗면과 밑면의 평행도 차이에서 발생하는 간섭무늬와 상기 윗면과 밑면 및 기준면의 간섭상이 합쳐져 발생하는 간섭무늬의 발생을 방지할 수 있다.

이에 따라, 투명한 유리기판의 한쪽 면만 불균일도를 용이하고 정밀성 높게 측정할 수 있는 것이다.

한편, 도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 자외광선의 더블 경로를 이루는 경사형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면으로서 도시한 바와 같이, 상기 측정장치(100)의 시준렌즈(112)의 양측으로 빔 스피리터(116)와 기준판(117)을 형성하고, 상기 기준판(117)의 대향하는 위치에 반사경(113)을 형성함으로써, 광원(111)으로부터 조사되는 자외광선을 입사한 방향으로 되돌려 유리기판(115)의 측정면인 윗면(115a)과 밑면(115b)에서 왕복 진행으로 두번 반사하였기 때문에 더블 경로를 이루게 되어 평탄 불균일도가 다시 2배 확대되어 상기 상면(114)으로 간섭무늬를 나타내도록 하기 때문에, 상기 싱글 경로를 이루는 경사형 측정장치(100)의 측정방법에 비하여 4배의 정밀도로 측정할 수 있는 것이다.

즉, 이와 같은 더블 경로를 이루는 경사형 측정장치(100)는, 일측으로 레이저 또는 자외광선을 발생시키는 자외선 램프로 형성되는 광원(111)이 형성되고, 상기 광원(111)의 어느 일측으로는 경사를 이루며 상기 광원(111)에서 나오는 자외광선의 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 빔 스피리트(116)가 형성되며, 상기 빔 스피리트(116)의 일측부분으로는 간섭무늬를 나타내는 상면(114)이 형성된다.

또, 상기 빔 스피리트(116)의 하부 측으로는 경사를 이루며 상기 빔스피리트(116)를 통과한 광선을 평행광으로 바꾸어 광선의 방향을 상기 기준판(117)의 기준면으로 맞추는 역할을 하는 시준렌즈(112)가 형성된다.

상기 기준판(117)의 하부 측으로는 측정대상물인 유리기판(115)이 수평을 이루며 형성되고, 상기 기준판(117)과 대향하는 위치에는 경사를 이루며 상기 유리기판(115)을 통한 광선을 입사한 방향으로 되돌리는 코너큐브 또는 평면 반사거울로 이루어지는 반사경(113)이 형성된다.

이와 같은 더블 경사형 유리기판 불균일도 측정장치(100)에서는 평행으로 시준된 광선을 유리기판(115)에 경사지게 입사시켜서 보다 넓은 면적을 측정하기 위한 방법으로 사용한다. 이때에는 유리기판(115)에서 반사된 광선이 기준판(117)의 기준면 방향으로 바로 되돌아가지 않고 반대 방향으로 진행하기 때문에 코너큐브로형성된 반사경(113)을 이용하여 광선의 진행방향을 180도 되돌려야 한다

따라서, 유리기판 불균일도 측정의 정밀도는 간섭무늬 1개의 간격이 반파장이나 측정면에서 두번 반사하였기 때문에 불균일도가 다시 2배 확대되어 나타나게 되어 싱글 경로를 이루는 경사형 측정장치에 비하여 4배의 정밀도로 측정이 가능하다.

또한, 도 7은 본 발명의 바람직한 또다른 실시 예에 따른 자외광선의 더블 경로를 이루는 수직형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면으로서 도시한 바와 같이, 상기 측정장치(100)를 수직형으로 형성 즉, 광원(111)의 수직하는 하부측으로 빔 스피리터(116)와 시준렌즈(112) 및 기준판(117)을 모두 수직을 이루도록 형성함으로써, 상기 광원(111)으로부터 조사되는 자외광선을 유리기판(115)에 수직으로 입사시키고, 상기 유리기판(115)의 측정면인 윗면(115a)과 밑면(115b)에서 입사 및 출사방향으로 왕복 진행되어 두번 반사되도록 하였기 때문에 더블 경로를 이 루게 되어 평탄 불균일도가 다시 2배 확대되어 상기 빔 스피리터(116)의 일측부분에 형성된 상면(114)으로 간섭무늬를 나타내도록 하기 때문에, 싱글 경로를 이루는 측정장치에 비하여 4배의 정밀도로 측정할 수 있는 것이다.

즉, 상기 수직형 측정장치(100)는 일측으로 레이저 또는 자외광선을 발생시키는 자외선 램프로 형성되는 광원(111)이 형성되고, 상기 광원(111)의 하부측으로는 수직을 이루며 상기 광원(111)과 빔 스피리터(116)가 형성되며, 상기 빔 스피리터(116)의 일측 부분으로는 간섭무늬를 나타내는 상면(114)이 형성된다.

또, 상기 빔 스피리터(116)의 수직하는 하부측으로는 상기 빔스피리터(116)를 통과한 광선을 평행광으로 바꾸어 광선의 방향을 상기 기준판(117)의 기준면으로 맞추는 역할을 하는 시준렌즈(112)가 형성된다.

상기 기준판(117)의 수직하는 하부측으로는 상기 기준판(117)을 통한 광선을 수용하여 반사 진행시키는 향하는 측정대상물인 유리기판(115)이 형성된다.

이와 같은 구성의 수직형 불균일도 측정장치는 측정대상물인 유리기판(115)의 측정면에 대하여 수직하게 위치하도록 형성된다.

또, 상기 기준판(117)의 기준면에서 반사하는 광선과 유리기판(115)의 측정면에서 반사하는 광선의 간섭을 이용하므로, 상기 싱글 경로(single path)로 이루어지는 경사형에 비하여 간섭무늬 1개의 간격이 반파장으로서 2배 높은 정밀도를 갖게 되어 는다.

뿐만 아니라, 상기 기준판(117)의 기준면에서 반사하여 자외선 광원측으로 되돌아오는 광선과 측정하고자하는 유리기판(115)의 측정면에서 되돌아 오는 광선 이 간섭하여 상기 빔 스피리스(beam splitter)(116)에서 반사하여 상면(이미지면)(114)에 결상한다.

이때, 상기 유리기판(115)의 밑면(115b)에서 반사하는 자외광선은 파장이 짧은 280nm 이하의 파장대를 사용하기 때문에 유리의 자외선 흡수 성질에 의하여 모두 흡수되어 반사하지 않게 하여 밑면의 정보가 간섭무늬에 영향을 미치지 않게 한다

이에 따라, 상기 유리기판(115)에서 기준판(117)의 기준면 방향으로 되돌아 반사된 두개의 광선이 간섭하여 상면(114)에 간섭무늬를 나타내는 것으로서 자외광선 경로가 더블로 형성된다.

이에 따라, 투명한 유리기판(115)의 한쪽 면만 불균일도를 용이하고 정밀성 높게 측정할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 종래의 투과식 유리기판 불균일도 측정장치에 의해 유리기판의 불균일도를 측정하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 반사식 유리기판 불균일도 측정장치에 의해 유리기판의 불균일도를 측정하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3은 종래의 물을 이용하는 방법에 의해 유리기판의 불균일도를 측정하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 종래의 편광을 이용하는 방법에 의해 유리기판의 불균일도를 측정하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자외광선의 싱글 경로를 이루는 경사형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 자외광선의 더블 경로를 이루는 경사형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 또다른 실시 예에 따른 자외광선의 더블 경로를 이루는 수직형 유리기판 불균일도 측정장치를 나타낸 도면이다.

도 8a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유리기판 불균일도 측정장치에 의해 측정된 유리기판의 일측면의 간섭상에 의한 간섭무늬를 나타낸 도면이다.

도 8b는 유리기판의 윗면과 밑면의 평행도 차이에서 발생하는 간섭무늬를 나타낸 도면이다.

도 8c는 유리기판의 윗면과 밑면 및 기준면의 간섭상이 합쳐져 발생하는 간 섭무늬를 나타낸 도면이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 유리기판 불균일도 측정장치 111 : 광원

112 : 시준렌즈 113 : 반사경

113a : 전면 113b : 후면

114 : 상면 115 : 유리기판

115a : 윗면 115b : 밑면

116 : 빔 스피리터 117 : 기준판

Claims

유리기판의 불균일도 측정장치에 있어서,

상기 측정장치는 자외광선을 발생시키는 광원과;

상기 자외광선을 간섭방식으로 사용하여 측정면인 유리기판의 한면을 측정하도록 상기 광원의 일측에 형성되어 상기 광원으로부터 조사 확산되는 자외광선을 평행광으로 바꾸는 시준렌즈와;

상기 시준렌즈의 일측에 형성되어 시준렌즈를 통과하여 진행하는 자외광선을 수용하여 반사시키는 반사경과;

상기 반사경과 대향하는 위치에 형성되어 반사경과 유리기판을 통과한 자외광선을 간섭하여 간섭무늬를 나타내는 상면; 을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유리기판의 불균일도 측정장치.
유리기판의 불균일도 측정장치에 있어서,

상기 측정장치는 자외광선을 발생시키는 광원과;

상기 광원의 일측으로 형성되어 조사되는 자외광선을 수용하여 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 빔 스피리터와;

상기 빔 스피리터의 일측에 형성되어 빔 스피리터를 통과한 자외광선을 평행광으로 바꾸어 기준판의 기준면에 맞추는 시준렌즈와;

상기 기준판의 일측에 형성되어 상기 기준판의 기준면을 통과하여 진행하는 자외광선을 수용하여 입사한 방향으로 되돌아가도록 반사시키는 유리기판 또는 반사경과;

상기 빔 스피리트의 일측에 형성되어 상기 유리기판 또는 반사경으로부터 반사되어 되돌아오는 자외광선을 간섭하여 간섭무늬를 나타내는 상면; 을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유리기판의 불균일도 측정장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리기판의 불균일도 측정장치는 경사형 측정장치 또는 수직형 측정장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 불균일도 측정장치.
제3항에 있어서, 상기 경사형 측정장치는 반사경의 전면에서 반사된 자외광선은 상면으로 직접향하고, 후면에서 반사된 자외광선은 유리기판에서 반사된 후 바로 상면으로 향하는 싱글 경로와, 반사경에서 반사된 자외선광이 입사한 방향으로 되돌아가 상면으로 향하는 더블 경로로 형성되는 것을 특징으로 하는 유리기판의 불균일도 측정장치.
제4항에 있어서, 상기 경사형 측정장치의 반사경은 자외광선을 입사한 방향으로 되돌리기 위하여 코너큐브 또는 평면반사거울로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 불균일도 측정장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자외광선은 유리기판의 윗면에서는 반사되고, 밑면에서 흡수되도록 파장이 280nm 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 유리기판의 불균일도 측정장치.
제2항에 있어서, 상기 수직형 측정장치는 자외광선의 진행 경로가 입사한 방향으로 되돌아가 상면으로 향하는 더블 경로인 것을 특징으로 하는 유리기판의 불균일도 측정장치.