KR20210157935A

KR20210157935A - 광학 검사 장치

Info

Publication number: KR20210157935A
Application number: KR1020200075648A
Authority: KR
Inventors: 유제원; 베이더스 바슈르; 김대현; 조현민; 이종원; 이주열
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2021-12-30
Also published as: US20210396654A1; CN115803600A; US20240102921A1; US11867612B2; WO2021261802A1

Abstract

광학 검사 장치가 제공된다. 광학 검사 장치는 복수의 발광 소자를 포함하는 대상 기판을 지지하는 스테이지, 상기 대상 기판에 전기 신호를 인가하고, 레귤레이션 저항을 포함하는 지그 유닛, 상기 대상 기판의 확대 영상 데이터를 생성하는 현미경, 상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 컬러 이미지를 생성하는 카메라부, 상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 분광 이미지를 생성하고, 광학적 특성을 측정하는 광학 계측 유닛을 포함한다.

Description

광학 검사 장치{OPTICAL INSPECTION}

본 발명은 광학 검사 장치에 관한 것이다.

표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 유기발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.

표시 장치의 화상을 표시하는 장치로서 유기 발광 표시 패널이나 액정 표시 패널과 같은 표시 패널을 포함한다. 그 중, 발광 표시 패널로써, 발광 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)의 경우, 유기물을 형광 물질로 이용하는 유기 발광 다이오드(OLED), 무기물을 형광물질로 이용하는 무기 발광 다이오드 등이 있다.

한편, 크기가 작은 발광 소자의 개별 광학적 특성을 측정하기 위한 광학 검사 장치의 개발이 이루어지고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 마이크로 내지 나노 크기의 발광 소자의 개별 광학적 특성을 측정하기 위한 광학 검사 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 광학 검사 장치는 복수의 발광 소자를 포함하는 대상 기판을 지지하는 스테이지, 상기 대상 기판에 전기 신호를 인가하고, 레귤레이션 저항을 포함하는 지그 유닛, 상기 대상 기판의 확대 영상 데이터를 생성하는 현미경, 상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 컬러 이미지를 생성하는 카메라부, 상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 분광 이미지를 생성하고, 광학적 특성을 측정하는 광학 계측 유닛을 포함한다.

상기 분광 이미지는 복수의 화소를 포함하고, 상기 광학 계측 유닛은 각 화소에 대응되는 광학 특성 값을 측정할 수 있다.

상기 현미경은 상기 대상 기판의 일면을 확대하는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 분광 이미지의 화소의 크기는 상기 확대 영상 데이터에 포함된 상기 발광 소자의 크기보다 작을 수 있다.

상기 광학 계측 유닛은 2D 분광기를 포함할 수 있다.

상기 레귤레이션 저항은 상기 발광 소자의 저항보다 클 수 있다.

상기 대상 기판은 상기 복수의 발광 소자의 각각의 제1 전극에 접속하는 복수의 제1 패드부를 포함하고, 상기 지그 유닛은 상기 복수의 제1 패드부 각각에 접속되는 복수의 제1 커넥터를 포함할 수 있다.

상기 지그 유닛에 전기 신호를 인가하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 레귤레이션 저항은 상기 복수의 제1 커넥터 각각과 상기 전원 공급부 사이에 접속될 수 있다.

상기 대상 기판은 상기 복수의 발광 소자의 제2 전극에 접속하는 제2 패드부를 더 포함하고, 상기 지그 유닛은 상기 전원 공급부와 상기 제2 패드부 사이에 접속되는 제2 커넥터를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 발광 소자 중 일부의 발광 소자들은 상기 복수의 제1 패드부 중 하나의 패드부와 상기 복수의 발광 소자의 제2 전극 사이에 접속될 수 있다.

상기 확대 영상 데이터를 상기 카메라부에 제공하도록 광의 경로를 조절하는 광 경로 조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 광학 계측 유닛에 노이즈가 발생하였는지 여부를 판단하는 제어부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 카메라부로부터 상기 컬러 이미지를 수신하고, 상기 광학 계측 유닛으로부터 상기 분광 이미지를 수신하여 상기 컬러 이미지와 상기 분광 이미지를 비교할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 광학 검사 장치는 복수의 발광 소자를 포함하는 대상 기판을 지지하는 스테이지, 상기 복수의 발광 소자에 검사광을 조사하는 레이저부, 상기 대상 기판의 확대 영상 데이터를 생성하는 현미경, 상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 컬러 이미지를 생성하는 카메라부, 상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 분광 이미지를 생성하고, 광학적 특성을 측정하는 광학 계측 유닛을 포함한다.

상기 광학 계측 유닛은 2D 분광기를 포함할 수 있다.

상기 복수의 발광 소자는 상기 검사광에 의해 광을 방출할 수 있다.

상기 검사광의 파장은 상기 복수의 발광 소자가 방출하는 광의 파장 보다 작을 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

일 실시예에 따른 광학 검사 장치에 의하면, 계측하고자 하는 발광 소자가 마이크로 내지 나노 크기의 점 광원의 발광 소자임에도 불구하고 개별 발광 소자의 위치별 광학적 특성을 계측할 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 광학 검사 장치의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 광학부 및 제어부의 개략도이다.
도 3은 보정 광원이 배치된 광학 검사 장치의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전원 인가부의 저면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 대상 기판과 지그 유닛의 상대적인 배치를 나타내는 배치도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 대상 기판의 평면도이다.
도 7은 대상 기판의 복수의 패드와 지그 유닛의 복수의 커넥터들이 전기적으로 연결되지 않는 경우를 나타내는 회로도이다.
도 8은 대상 기판의 복수의 패드와 지그 유닛의 복수의 커넥터들이 전기적으로 연결되는 경우를 나타내는 회로도이다.
도 9는 대상 기판에 포함된 발광 소자가 불량인 경우를 나타내는 회로도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자의 사시도이다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 광학 검사 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 13a는 광학 계측 유닛이 현미경을 이용하여 확대된 대상 기판을 촬영하여 생성한 분광 이미지의 일 예이다.
도 13b는 광학 계측 유닛이 현미경을 이용하지 않고 대상 기판을 촬영하여 생성한 분광 이미지의 일 예이다.
도 14a 및 도 14b는 도 13a 및 도 13b의 각 화소와 발광 소자 이미지의 크기를 비교하기 위한 확대도들이다.
도 15는 도 13a의 P 영역의 각 화소별 휘도 산포를 나타낸 일 예이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 광학 검사 장치의 개략도이다.
도 17은 도 16의 광학 검사 장치를 이용하여 대상 기판의 광학적 특성을 검사하는 검사 공정을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다른 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 광학 검사 장치의 개략도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 광학부 및 제어부의 개략도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 검사 장치(1)는 스테이지(100), 전원 인가부(400), 광학부(200, 250 300) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.

스테이지(100)는 대상 기판(SUB)이 배치되는 공간을 제공한다. 대상 기판(SUB)은 후술하는 대상 기판(SUB)에 포함되는 복수의 발광 소자의 광학적 특성을 검사하기 위한 검사 공정이 이루어지는 동안 스테이지(100) 상에 배치될 수 있다.

전원 인가부(400)는 대상 기판(SUB)에 테스트 전원을 인가하고 대상 기판(SUB)을 고정시킬 수 있다. 전원 인가부(400)는 스테이지(100)에 안착된 대상 기판(SUB)을 고정시키고 전기 신호를 전달하는 지그 유닛(410) 및 지그 유닛(410)에 전원을 공급하는 전원 공급부(420)를 포함할 수 있다.

지그 유닛(410)은 대상 기판(SUB)의 패드와 전기적으로 연결되어 전원 공급부(420)로부터 공급받은 전기 신호를 대상 기판(SUB)에 전달할 수 있다. 지그 유닛(410)은 지그 유닛(410)을 관통하는 개구부(OP)를 포함할 수 있다. 지그 유닛(410)은 대상 기판(SUB)의 복수의 발광 소자가 배치되는 영역이 개구부(OP)에 의해 노출되도록 대상 기판(SUB) 상에 정렬될 수 있다.

광학부(200, 250, 300)는 스테이지(100) 상부에 배치되어 대상 기판(SUB)의 일면을 확대하고, 대상 기판(SUB)에 포함된 복수의 발광 소자로부터 발광된 광을 감지하여 이미지를 획득하고, 상기 이미지에 기초하여 광원의 광 특성을 측정하거나 발광 소자의 발광 여부를 검사할 수 있다.

광학부(200, 250, 300)는 현미경(200), 카메라부(250) 및 광학 계측 유닛(300)을 포함할 수 있다.

현미경(200)은 스테이지(100)의 상부에 배치될 수 있다. 현미경(200)은 스테이지(100) 상에 배치된 대상 기판(SUB)의 일면을 확대하여 상기 대상 기판(SUB)에 대한 확대 영상 데이터를 카메라부(250) 및 광학 계측 유닛(300)에 제공하는 역할을 할 수 있다.

현미경(200)은 경통(210), 복수의 렌즈(220), 리볼버(230)를 포함할 수 있다. 현미경(200)은 조명 유닛(240)을 더 포함할 수 있다. 상기 열거된 부재들은 경통(210)에 설치될 수 있다.

복수의 렌즈(220)는 다양한 배율을 가지는 렌즈(220)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 렌즈(220)는 2.5X, 5X, 10X, 20X, 50X 등의 배율을 가질 수 있다. 대상 기판(SUB)에서 검사하고자 하는 검사 영역 또는 검사 대상(예컨대, 일 발광 소자 또는 일 화소)에 따라 회전 가능한 리볼버(230)를 이용하여 다양한 배율을 가지는 렌즈(220)를 조절하여 대상 기판(SUB)의 일면을 확대할 수 있다.

조명 유닛(240)은 고배율인 렌즈(220)에 의해 측정되어 렌즈(220)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 영상 데이터가 어두운 경우, 광을 조사하여 영상 데이터의 밝기를 조절하는 역할을 할 수 있다.

제1 및 제2 광 경로 조절부(MR1, MR2)는 경통(210) 내부에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 광 경로 조절부(MR1, MR2)는 대상 기판(SUB)으로부터 방출된 광이 카메라부(250) 및/또는 광학 계측 유닛(300)으로 진행되도록 광 경로를 조절하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광 경로 조절부(MR1, MR2)는 각각 미러(Mirror), 빔 스플리터(Beam Splitter) 또는 반투명 유리 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 및 제2 광 경로 조절부(MR1, MR2)는 대상 기판(SUB)으로부터 방출되어 렌즈(220)를 투과한 광이 카메라부(250) 및/또는 광학 계측 유닛(300)으로 진행하도록 광 경로를 조절할 수 있는 범위 내에서 다양하게 설계될 수 있다.

카메라부(250)는 현미경(200)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)에 대한 영상 데이터를 기초로, 대상 기판(SUB)에 대한 2D 이미지를 생성할 수 있다. 카메라부(250)에 의해 생성된 대상 기판(SUB)에 대한 2D 이미지는 제어부(500)로 전달될 수 있다.

구체적으로, 카메라부(250)는 경통(210) 상에 배치되어, 현미경(200)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 일면의 영상 데이터를 촬영하여 대상 기판(SUB)에 대한 2D 이미지를 생성할 수 있다. 대상 기판(SUB)에 대한 2D 이미지는, 대상 기판(SUB) 전체 영역이 아닌 현미경(200)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 일부 영역에 대한 2D 이미지일 수 있다. 예를 들어, 카메라부(250)에 의해 생성된 2D 이미지는 대상 기판(SUB)의 일부 영역에 배치된 복수의 발광 소자가 발광하는 발광 이미지일 수 있다. 예를 들어, 카메라부(250)는 CCD(Charge coupled device) 카메라를 포함할 수 있다. 카메라부(250)는 다양한 파장 대의 광을 수광할 수 있고, 상기 카메라부(250)에 의해 생성된 발광 이미지는 컬러 이미지일 수 있다. 카메라부(250)에 의해 생성된 컬러 발광 이미지를 통해 발광 소자의 발광 여부, 상대적인 발광 세기 또는 광의 색을 육안으로 확인할 수 있다.

광학 계측 유닛(300)은 현미경(200)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)에 대한 영상 데이터를 기초로, 대상 기판(SUB)의 분광 이미지를 생성하고, 상기 분광 이미지에 기초하여 대상 기판(SUB)의 영상 데이터에 대한 광학적 특성도 측정할 수 있다.

구체적으로, 광학 계측 유닛(300)은 경통(210) 상에 배치되어, 현미경(200)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 일면의 영상 데이터를 촬영하여 대상 기판(SUB)에 대한 분광 이미지를 생성할 수 있다. 대상 기판(SUB)에 대한 분광 이미지는, 대상 기판(SUB) 전체 영역이 아닌 현미경(200)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 일부 영역에 대한 분광 이미지일 수 있다. 일 실시예에서, 광학 계측 유닛(300)은 2D 분광기일 수 있다.

2D 분광기에 의해 생성된 분광 이미지는 복수의 화소를 포함할 수 있다. 2D 분광기에 의해 생성된 분광 이미지의 화소는 2D 분광기에 의해 광학적 특성이 측정되는 최소 단위일 수 있다. 즉, 2D 분광기는 생성된 분광 이미지의 전체 영역에 대한 면적 단위로 광학적 특성 값을 측정하지 않고, 분광 이미지에 포함된 각 화소 단위로 각 화소 별 광학적 특성 값을 측정할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 분광 이미지의 각 화소의 크기는 현미경(200)에 의해 확대된 영상 데이터에서 발광 소자에 대응되는 영상 데이터의 크기보다 작을 수 있다. 2D 분광기로부터 생성된 분광 이미지에서 분광 이미지의 각 화소의 크기가 발광 소자에 대응하는 이미지의 크기보다 작으므로 발광 소자의 각 위치별 광학적 특성 값을 측정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 13a 내지 도 15를 참조하여 후술하기로 한다.

제어부(500)는 카메라부(250)로부터 생성된 대상 기판(SUB)의 확대된 컬러 발광 이미지를 제공받을 수 있다. 카메라부(250)로부터 전달받은 컬러 발광 이미지는 복수의 화소를 포함할 수 있고, 제어부(500)는 컬러 발광 이미지의 각 화소에 대한 색 고유값을 측정하고 데이터를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)에 의해 측정된 컬러 발광 이미지의 각 화소에 대한 색 고유값은 각 화소에 대응되는 색 좌표값일 수 있다.

또한, 제어부(500)는 광학 계측 유닛(300)으로부터 생성된 대상 기판(SUB)의 분광 이미지 및 광학 계측 유닛(300)에 의해 측정된 대상 기판(SUB)의 광학적 특성 데이터를 전달받을 수 있다. 제어부(500)는 발광 이미지 및 대상 기판(SUB)의 광학적 특성 데이터를 저장하고 이를 분석할 수 있다.

대상 기판(SUB)은 복수의 발광 소자가 배치된 표시 장치 또는 발광 소자 시료일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 대상 기판(SUB) 상에 배치되는 복수의 발광 소자는 다양한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 대상 기판(SUB)은 복수의 무기 발광 소자가 배치된 발광 소자 시료일 수 있다. 상기 무기 발광 소자는 나노 무기 발광 다이오드 내지 마이크로 무기 발광 다이오드일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 발광 소자는 마이크 LED 칩, 유기 발광소자를 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 대상 기판(SUB)에 배치된 복수의 발광 소자의 크기가 마이크로 내지 나노 크기임에도 불구하고, 광학 계측 유닛(300)이 현미경(200)으로 확대한 영상 데이터를 촬영하고, 광학 계측 유닛(300)이 포함하는 2D 분광기가 측정하는 최소 측정 단위가 확대된 영상 데이터에 포함된 발광 소자의 크기보다 작으므로 크기가 작은 발광 소자의 광학적 특성을 계측할 수 있다.

도 3은 보정 광원이 배치된 광학 검사 장치의 개략도이다.

도 3을 참조하면, 광학 검사 장치(1)는 보정 유닛(600)을 더 포함할 수 있다. 보정 유닛(600)은 베이스 기판(610) 및 베이스 기판(610) 상에 배치된 보정 광원(620)을 포함할 수 있다.

보정 유닛(600)은 광학 검사 장치(1)에 의해 측정된 광학적 특성 값에 노이즈가 발생하였는지 여부를 검사하고, 노이즈가 발생한 경우 노이즈를 제거하기 위한 보정 값을 반영하여 광학 검사 장치(1)의 검사 신뢰도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.

보정 광원(620)은 보정 광원(620)이 방출하는 광의 파장 대역이 좁은 Narrow Band를 갖는 광원일 수 있다. 예를 들어, 보정 광원(620)은 특정 파장 대역의 광을 방출하는 LED를 포함할 수 있다. 예컨대, 보정 광원(620)은 청색 파장대의 광, 적색 파장대의 광 및 녹색 파장대의 광 중 하나의 색 파장대의 광을 방출할 수 있다. 보정 광원(620)이 방출하는 광의 파장 대역은 미리 제공될 수 있다.

구체적으로, 보정 광원(620)이 방출하는 광의 파장 대역은 측정하고자 하는 대상 기판(SUB) 상에 포함된 복수의 발광 소자가 방출하는 광의 파장 대역과 유사할 수 있다. 예를 들어, 청색 광을 방출하는 복수의 발광 소자를 포함하는 대상 기판(SUB)의 광학적 특성을 검사하고자 하는 경우, 검사 공정이 수행되기 전에 광학 검사 장치(1)의 광학 계측 유닛(300)을 이용하여 청색 광을 방출하는 보정 광원(620)의 분광 특성을 측정할 수 있다. 광학 검사 장치(1)의 제어부(500)는 광학 계측 유닛(300)에 의해 측정된 보정 광원(620)의 광의 파장 대역과 미리 제공된 보정 광원(620)이 방출하는 광의 파장 대역을 비교하여 노이즈가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(500)는 노이즈가 발생한 경우, 노이즈를 제거하기 위한 보정 값을 반영하고 대상 기판(SUB)에 대한 검사를 수행할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 전원 인가부의 저면도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 대상 기판과 지그 유닛의 상대적인 배치를 나타내는 배치도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 대상 기판의 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 지그 유닛(410)은 베이스부(411), 베이스부(411)의 하면에 배치된 복수의 제1 커넥터(413), 복수의 제2 커넥터(415) 및 도전 패턴(417)을 포함할 수 있다.

베이스부(411)는 베이스부(411)를 관통하는 개구부(OP)를 포함할 수 있다. 베이스부(411)는 대상 기판(SUB)의 발광 영역(EMA)과 중첩 배치될 수 있다. 구체적으로, 베이스부(411)는 개구부(OP)가 대상 기판(SUB)의 발광 영역(EMA)과 중첩하고, 개구부(OP) 이외의 영역은 대상 기판(SUB)의 비발광 영역(미도시)와 중첩하도록 배치될 수 있다.

복수의 제1 커넥터(413) 및 복수의 제2 커넥터(415)는 각각 전원 공급부(420)를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 제1 커넥터(413) 및 제2 커넥터(415)는 각각 대상 기판(SUB)의 제1 패드(PAD1) 및 제2 패드(PAD2)와 전기적으로 연결되어, 대상 기판(SUB)에 전원 공급부(420)로부터 공급받은 전기 신호를 인가할 수 있다. 지그 유닛(410)이 대상 기판(SUB) 상에 배치되는 경우, 지그 유닛(410)의 제1 커넥터(413) 및 제2 커넥터(415)는 각각 대상 기판(SUB)의 제1 패드(PAD1) 및 제2 패드(PAD2)와 대응되어 서로 접촉하도록 배치될 수 있다.

도면에서는 제1 커넥터(413)가 베이스부(411)의 저면에서 개구부(OP)의 제2 방향(DR2) 일측 및 타측에 배치되고, 제2 커넥터(415)가 베이스부(411)의 저면에서 개구부(OP)의 제1 방향(DR1) 일측에 배치된 것을 도시하였으나, 제1 및 제2 커넥터(413, 415)의 배치는 이에 제한되지 않는다. 제1 및 제2 커넥터(413, 415)가 기판(SUB) 상에 배치된 제1 및 제2 패드(PAD1, PAD2)와 전기적으로 연결되어 전기 신호만 인가할 수 있다면, 제1 및 제2 커넥터(413, 415)의 배치는 특별히 제한되지 않는다.

각 제1 커넥터(413)는 도전 패턴(417)과 연결될 수 있다. 도전 패턴(417)은 소정의 저항 값을 가질 수 있다. 도전 패턴(417)은 제1 커넥터(413)와 전기적으로 연결되어 복수의 발광 그룹(EDGn, 도 7 참조)에 균일한 전류 공급을 하는 레귤레이션 저항 소자일 있다. 이에 대한 상세한 설명은 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 대상 기판(SUB)은 제1 기판(10), 복수의 제1 전극(21), 복수의 제2 전극(22), 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치되는 복수의 발광 소자(ED), 제1 패드(PAD1), 및 제2 패드(PAD2)를 포함할 수 있다.

제1 기판(10)은 발광 영역(EMA), 제1 패드 영역(PA1) 및 제2 패드 영역(PA2)을 포함할 수 있다. 발광 영역(EMA)은 복수의 발광 소자(ED)가 배치되어, 광학 검사 장치(1)를 이용하여 광학적 특성을 측정하기 위한 측정 대상이 되는 영역일 수 있다.

제1 및 제2 전극(21, 22)은 제1 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전극(21, 22)은 제1 기판(10) 상에서 발광 영역(EMA)에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전극(21, 22)은 발광 영역(EMA)에는 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장되되, 제1 방향(DR1)으로 서로 이격 배치될 수 있다.

각 전극(21, 22)은 투명성 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 각 전극(21, 22)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 각 전극(21, 22)은 반사율이 높은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 전극(21, 22)은 반사율이 높은 물질로 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속을 포함할 수도 있다.

제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에는 복수의 발광 소자(ED)가 배치될 수 있다. 발광 소자(ED)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 복수의 발광 소자(ED)들은 평면도상 각 전극(21, 22)들이 연장된 제2 방향(DR2)을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 발광 소자(ED)가 연장된 방향과 각 전극(21, 22)들이 연장된 방향은 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 발광 소자(ED)는 각 전극(21, 22)들이 연장된 방향에 수직하지 않고 비스듬히 배치될 수도 있다.

제1 및 제2 전극(21, 22)은 각각 발광 소자(ED)들과 전기적으로 연결되고, 발광 소자(ED)가 광을 방출하도록 소정의 전압이 인가될 수 있다.

발광 소자(ED)는 특정 파장대의 광을 외부로 방출할 수 있다. 대상 기판(SUB)은 서로 다른 파장대의 광을 방출하는 다른 종류의 발광 소자(ED)들을 포함할 수도 있고, 서로 동일한 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(ED)들을 포함할 수도 있다.

발광 소자(ED)는 점광원일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 발광 소자(ED)는 발광 다이오드(Light Emitting diode)일 수 있다. 구체적으로, 발광 소자(ED)는 마이크로 미터(Micro-meter) 내지 나노 미터(Nano-meter) 단위의 크기를 가지고, 무기물로 이루어진 무기 발광 다이오드일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 발광 소자(ED)는 마이크로 LED 칩 (Light Emitting Diode Chip) 또는 유기 발광 다이오드일 수도 있다. 이하, 발광 소자(ED)가 마이크로 미터(Micro-meter) 내지 나노 미터(Nano-meter) 단위의 크기를 가지고, 무기물로 이루어진 무기 발광 다이오드인 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.

제1 패드(PAD1) 및 제2 패드(PAD2)는 각각 제1 패드 영역(PA1) 및 제2 패드 영역(PA2)에 배치될 수 있다. 복수의 제1 패드(PAD1)는 각각 제1 전극(21)과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 제2 패드(PAD2)는 각각 제2 전극(22)과 전기적으로 연결될 수 있다.

복수의 발광 소자(ED)는 제1 및 제2 전극(21, 22)과 전기적으로 연결되고, 제1 및 제2 전극(21, 22)을 통해 제1 및 제2 패드(PAD1, PAD2)로부터 제1 및 제2 전극(21, 22)에 각각 인가된 전기 신호를 전달받을 수 있다.

대상 기판(SUB)의 검사 공정이 수행되면, 지그 유닛(410)의 개구부(OP)가 대상 기판(SUB)의 발광 영역(EMA)에 대응되고, 지그 유닛(410)의 제1 및 제2 커넥터(413, 415)가 각각 대상 기판(SUB)의 제1 및 제2 패드(PAD1, PAD2)에 대응되도록 지그 유닛(410)이 대상 기판(SUB) 상에 정렬될 수 있다. 지그 유닛(410)이 대상 기판(SUB) 상에 정렬되어 제1 및 제2 커넥터(413, 415)와 제1 및 제2 패드(PAD1, PAD2)가 서로 전기적으로 연결되면 복수의 발광 소자(ED)는 제1 및 제2 커넥터(413, 415), 제1 및 제2 패드(PAD1, PAD2) 및 제1 및 제2 전극(21, 22)을 통해 전원 공급부(420)로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다. 전원 공급부(420)로부터 전기 신호를 인가받은 발광 소자(ED)는 광을 방출할 수 있다.

도 7은 대상 기판의 복수의 패드와 지그 유닛의 복수의 커넥터들이 전기적으로 연결되지 않는 경우를 나타내는 회로도이다. 도 8은 대상 기판의 복수의 패드와 지그 유닛의 복수의 커넥터들이 전기적으로 연결되는 경우를 나타내는 회로도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 복수의 발광 그룹(EDGn)은 제1 내지 제n 발광 그룹(n은 2 이상의 자연수)을 포함할 수 있다. 도면에서는 복수의 발광 그룹(EDGn)이 제1 내지 제3 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3)을 포함하고, 복수의 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3) 각각이 두 개의 발광 소자(ED)를 포함하는 것을 예시로 들었으나, 복수의 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3) 각각의 발광 소자(ED)의 개수는 이에 한정되지 않는다.

각 발광 그룹(EDG: EDG1, EDG2, EDG3)에 포함되는 발광 소자(ED)는 서로 병렬로 연결될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에서 발광 소자(ED)의 일 단은 제1 패드(PAD1)와 전기적으로 연결되고, 발광 소자(ED)의 타 단은 제2 패드(PAD2)와 전기적으로 연결될 수 있다.

대상 기판(SUB)의 복수의 패드(PAD1, PAD2)와 지그 유닛(410)의 복수의 커넥터(413, 415)가 서로 전기적으로 연결되지 않는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 각 발광 그룹(EDG)의 일 단과 레귤레이션 저항 소자(R) 사이에 배치된 스위칭이 오프(Off) 상태가 되어 각 발광 그룹(EDG)은 레귤레이션 저항 소자(R)와 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 또한, 각 발광 그룹(EDG)의 타 단과 전원 공급부(420) 사이에 배치된 스위칭이 오프(Off) 상태가 되어 각 발광 그룹(EDG)은 전원 공급부(420)와 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.

대상 기판(SUB)의 복수의 패드(PAD1, PAD2)와 지그 유닛(410)의 복수의 커넥터(413, 415)가 서로 전기적으로 연결되는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 각 발광 그룹(EDG)의 일 단과 레귤레이션 저항 소자(R) 사이에 배치된 스위칭은 온(On) 상태가 되어 각 발광 그룹(EDG)과 레귤레이션 저항 소자(R)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 각 발광 그룹(EDG)의 일 단은 레귤레이션 저항 소자(R)를 통해 전원 공급부(420)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 각 발광 그룹(EDG)의 타 단과 전원 공급부(420) 사이에 배치된 스위칭이 온(On) 상태가 되어 각 발광 그룹(EDG)은 전원 공급부(420)와 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 그룹(EDG)의 일단 및 타단이 전원 공급부(420)와 전기적으로 연결되어 발광 그룹(EDG)내에 포함되는 발광 소자(ED)는 발광할 수 있다.

레귤레이션 저항 소자(R)는 소정의 저항 값을 갖는 도전 패턴(417)에 해당할 수 있다. 레귤레이션 저항 소자(R)는 각 발광 그룹에 균일한 전류 공급을 하는 역할을 할 수 있다. 레귤레이션 저항 소자(R)의 저항 값은 발광 소자(ED)의 저항 값보다 클 수 있다. 레귤레이션 저항 소자(R)의 저항 값은 1㏁ 내지 20㏁의 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 레귤레이션 저항 소자(R)의 저항 값은 발광 소자(ED)의 저항 값에 비하여 5배 이상의 저항 값을 가질 수 있으나, 레귤레이션 저항 소자(R)의 저항 값과 발광 소자(ED)의 저항 값은 비율은 이에 제한되지 않는다. 복수의 발광 그룹이 발광 소자(ED)의 저항 값보다 큰 저항 값을 갖는 레귤레이션 저항 소자(R)와 직렬로 연결됨에 따라, 복수의 발광 그룹 내에 포함되는 발광 소자(ED) 중 적어도 하나의 발광 소자(ED)에 불량이 발생하는 경우에도 각 발광 그룹(EDG) 내에 흐르는 전류는 균일하게 공급될 수 있다. 도면에는 각 발광 그룹(EDG)에 전류를 균일하게 공급하기 위하여 각 발광 그룹(EDG)과 연결되는 도전 패턴(147)이 저항 소자인 경우를 예시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 도전 패턴(147)은 커패시터 소자를 포함하여, 상기 커패시터에 의해 각 발광 그룹(EDG)에 전류를 균일하게 공급할 수도 있다.

도 9는 대상 기판에 포함된 발광 소자가 불량인 경우를 나타내는 회로도이다.

도 9의 회로도는 제1 발광 그룹(EDG1)에 포함된 하나의 발광 소자(ED)가 불량이 된 예를 도시하고 있다. 제1 발광 그룹(EDG1)의 불량 발광 소자(ED)는 불량 발생에 의해 전기적으로 단락될 수 있다. 제1 발광 그룹(EDG1) 내의 발광 소자(ED)에 불량이 발생함에도 불구하고 각 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3)의 일 단이 발광 소자(ED)의 저항 값보다 큰 저항 값을 갖는 레귤레이션 저항 소자(R)와 직렬로 연결됨에 따라, 제1 내지 제3 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3) 내에 흐르는 전류는 균일하게 분산될 수 있다. 반면, 레귤레이션 저항 소자(R)가 없는 경우, 회로 내의 전류는 불량이 발생하여 저항 값이 0인 불량 발광 소자(ED)로만 흐르고, 제2 및 제3 발광 그룹(EDG2, EDG3)에는 흐르지 않을 수 있다. 이 경우, 불량이 발생하지 않은 제2 및 제3 발광 그룹(EDG2, EDG3)에 전류가 흐르지 않아 제2 및 제3 발광 그룹(EDG2, EDG3)에 포함된 발광 소자(ED)는 발광하지 않을 수 있다. 따라서, 불량이 발생하지 않음에도 불구하고 광학적 특성을 계측할 수 없을 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 광학 검사 장치(1)의 지그 유닛(410)이 레귤레이션 저항 소자(R)에 대응하는 도전 패턴(417)을 포함함으로써, 각 발광 그룹(EDG) 내에 흐르는 전류를 균일하게 공급할 수 있다. 구체적으로, 각 발광 그룹(EDG)이 저항 값이 큰 레귤레이션 저항 소자(R)와 직렬로 연결되어, 복수의 발광 그룹(EDG) 중 적어도 하나의 발광 그룹(EDG) 내에 포함된 발광 소자(ED)에 불량이 발생함에도 불구하고 각 발광 그룹(EDG) 내의 전체 저항 값의 차이는 작을 수 있다. 따라서, 불량이 발생하지 않은 발광 그룹(EDG)에도 전류가 흐르므로, 발광 그룹(EDG) 내에 포함된 발광 소자(ED)의 광학적 특성을 계측할 수 있다. 상술한 바와 같이, 지그 유닛(410)이 커패시터 소자에 대응하는 도전 패턴(417)을 포함하는 경우에도, 각 커패시터 소자는 각 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3)와 직렬로 연결될 수 있다. 복수의 발광 그룹(EDG) 중 적어도 하나의 발광 그룹(EDG) 내에 포함된 발광 소자(ED)에 불량이 발생함에도 불구하고 각 커패시터 소자가 각 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3)와 직렬로 연결되므로, 각 발광 그룹(EDG1, EDG2, EDG3)에 전류를 균일하게 공급할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자의 사시도이다.

도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 발광 소자(ED)는 로드, 와이어, 튜브 등의 형상을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 발광 소자(ED)는 원통형 또는 로드형(Rod)일 수 있다. 다만, 발광 소자(ED)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니며, 정육면체, 직육면체, 육각기둥형 등 다각기둥의 형상을 가질 수도 있다.

발광 소자(ED)는 임의의 도전형(예컨대, p형 또는 n형) 불순물로 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 반도체층은 외부의 전원으로부터 인가되는 전기 신호가 전달되어 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다.

발광 소자(ED)는 제1 반도체층(31), 제2 반도체층(32), 활성층(36), 소자 전극층(37) 및 절연막(38)을 포함할 수 있다.

제1 반도체층(31)은 n형 반도체일 수 있다. 일 예로, 발광 소자(ED)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제1 반도체층(31)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, n형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다.

제2 반도체층(32)은 발광 소자(ED)의 연장 방향인 일 방향을 따라 제1 반도체층(31)과 이격되어 배치될 수 있다. 제2 반도체층(32)은 p형 반도체일 수 있으며 일 예로, 발광 소자(ED)가 청색 또는 녹색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제2 반도체층(32)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, p형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다.

활성층(36)은 제1 반도체층(31)과 제2 반도체층(32) 사이에 배치된다. 활성층(36)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성층(36)이 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함하는 경우, 양자층(Quantum layer)과 우물층(Well layer)이 서로 교번적으로 복수 개 적층된 구조일 수도 있다. 활성층(36)은 제1 반도체층(31) 및 제2 반도체층(32)을 통해 인가되는 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 발광할 수 있다. 일 예로, 활성층(36)이 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlGaInN 등의 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 활성층(36)은 양자층으로 AlGaInN를, 우물층으로 AlInN를 포함하여 상술한 바와 같이, 활성층(36)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색(Blue)광을 방출할 수 있다. 활성층(36)이 방출하는 광은 청색 파장대의 광으로 제한되지 않고, 경우에 따라 적색, 녹색 파장대의 광을 방출할 수도 있다. 활성층(36)의 상기 일 방향으로의 길이는 0.05㎛ 내지 0.10㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

소자 전극층(37)은 제2 반도체층(32) 상에 배치될 수 있다. 소자 전극층(37)은 오믹(Ohmic) 접촉 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 소자 전극층(37)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소자 전극층(37)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au), 은(Ag), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

절연막(38)은 상술한 복수의 반도체층(31, 32) 및 소자 전극층(37)의 측면을 둘러싸도록 배치된다. 예시적인 실시예에서, 절연막(38)은 적어도 활성층(36)의 측면을 둘러싸도록 배치되고, 발광 소자(ED)가 연장된 일 방향으로 연장될 수 있다. 절연막(38)은 상술한 제1 반도체층(31), 제2 반도체층(32), 활성층(36) 및 소자 전극층(37)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 일 예로, 절연막(38)은 상기 제1 반도체층(31), 제2 반도체층(32), 활성층(36) 및 소자 전극층(37)의 측면부를 둘러싸도록 형성되되, 발광 소자(ED)의 길이 방향의 양 단부는 노출되도록 형성될 수 있다.

절연막(38)은 절연 특성을 가진 물질들, 예를 들어, 실리콘 산화물(Silicon oxide, SiOx), 실리콘 질화물(Silicon nitride, SiNx), 산질화 실리콘(SiOxNy), 질화알루미늄(Aluminum nitride, AlN), 산화알루미늄(Aluminum oxide, AlOx) 등을 포함할 수 있다. 이에 따라 활성층(36)이 발광 소자(ED)에 전기 신호가 전달되는 전극과 직접 접촉하는 경우 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다.

발광 소자(ED)는 길이(h)가 1㎛ 내지 10㎛ 또는 2㎛ 내지 6㎛의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 3㎛ 내지 5㎛의 길이를 가질 수 있다. 또한, 발광 소자(ED)의 직경은 30nm 내지 700nm의 범위를 가질 수 있으며, 발광 소자(ED)의 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 내지 100일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 복수의 발광 소자(ED)들은 활성층(36)의 조성 차이에 따라 서로 다른 직경을 가질 수도 있다. 바람직하게는 발광 소자(ED)의 직경은 500nm 내외의 범위를 가질 수 있다.

이하, 상술한 광학 검사 장치(1)를 이용한 검사 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 광학 검사 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.

먼저, 대상 기판(SUB)을 스테이지(100) 상에 배치한다.

이어, 스테이지(100) 상에 배치된 대상 기판(SUB)의 상면에 형성된 복수의 패드(PAD)와 지그 유닛(410)의 저면에 형성된 커넥터(413, 415)이 서로 접촉하도록 대상 기판(SUB) 상에 지그 유닛(410)을 정렬시킨다. 상술한 바와 같이 지그 유닛(410)의 개구부(OP)는 대상 기판(SUB)에서 복수의 발광 소자(ED)가 배치되어 발광하는 발광 영역(EMA)과 제3 방향(DR3)으로 중첩할 수 있다. 발광 소자(ED)는 개구부(OP)에 의해 제3 방향(DR3)으로 노출될 수 있다.

이어, 전원 공급부(420)는 지그 유닛(410)에 테스트 전원을 인가한다. 전원 공급부(420)로부터 테스트 전원을 인가받은 지그 유닛(410)은 패드(PAD)를 통해 대상 기판(SUB)의 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)에 각각 전기 신호를 전달할 수 있다. 상기 전기 신호에 의해 대상 기판(SUB)에 포함된 발광 소자(ED)는 발광할 수 있다.

이어, 복수의 렌즈(220) 중 대상 기판(SUB)을 검사하고자 하는 배율을 갖는 렌즈(220)가 대상 기판(SUB)을 향하도록 조절할 수 있다. 구체적으로, 복수의 렌즈(220) 중 검사하고자 하는 배율을 갖는 렌즈(220)를 선택하고, 선택된 렌즈(220)가 대상 기판(SUB)의 검사 영역을 향하도록 리볼버(230)를 이용하여 렌즈(220)를 이동시킨다.

광학 계측 유닛(300)이 발광 소자(ED)의 위치 별 휘도 산포를 측정하기 위해서는 렌즈(220)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 영상 데이터에 포함된 발광 소자(ED)의 연장 방향으로의 길이는 분광 이미지의 일 화소의 크기보다 클 수 있다. 따라서, 렌즈(220)에 의해 확대된 영상 데이터에 포함된 발광 소자(ED)의 연장 방향으로의 길이가 분광 이미지의 일 화소의 크기보다 크도록 렌즈(220)를 선택할 수 있다.

이어, 도 11을 참조하면, 카메라부(250)는 렌즈(220)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 영상 데이터를 촬영하여 대상 기판(SUB)에 대한 컬러 발광 이미지를 생성할 수 있다. 대상 기판(SUB)으로부터 방출되어 렌즈(220)를 투과한 광은 제1 광 경로 조절부(MR1)의 일면에서 반사되어 제2 광 경로 조절부(MR2)로 진행하고, 제2 광 경로 조절부(MR2)의 일면에서 반사되어 카메라부(250)로 입사할 수 있다. 카메라부(250)는 대상 기판(SUB)의 컬러 발광 이미지를 생성하고 이를 제어부(500)로 전달할 수 있다. 제어부(500)는 컬러 발광 이미지의 각 화소에 대한 색 고유값을 측정할 수 있다. 상기 색 고유값을 상술한 바와 같이 화소에 대응하는 색좌표값일 수 있다. 또한, 상기 컬러 발광 이미지를 관찰하여, 발광 소자(ED)의 발광 상태, 발광 소자(ED)가 발광하는 광의 색을 실시간으로 확인할 수 있다.

이어, 도 12를 참조하면, 광학 계측 유닛(300)은 렌즈(220)에 의해 확대된 대상 기판(SUB)의 영상 데이터를 촬영하여 대상 기판(SUB)에 대한 분광 이미지를 생성할 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 광학 검사 장치(1)를 이용하여 대상 기판(SUB)의 분광 이미지를 생성하고자 하는 경우, 대상 기판(SUB)으로부터 방출되어 렌즈(220)를 투과한 광이 광학 계측 유닛(300)으로 입사하도록 제어부(500)는 제1 광 경로 조절부(MR1)를 구동할 수 있다. 따라서, 대상 기판(SUB)으로부터 방출된 광은 광학 계측 유닛(300)으로 입사할 수 있다. 광학 계측 유닛(300)은 대상 기판(SUB)의 분광 이미지를 생성하고, 분광 이미지를 기초로 측정된 광학적 특성 데이터를 제어부(500)로 전달할 수 있다.

제어부(500)는 분광 이미지로부터 측정된 각 화소의 파장 데이터와 컬러 발광 이미지의 각 화소에 색 고유값, 에컨대 색 좌표를 비교하여 분광 광학 계측 유닛(300)에 의해 측정된 데이터를 비교하여 광학 계측 유닛(300)에 노이즈가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.

제어부(500)가 분광 이미지로부터 측정된 각 화소의 파장 데이터가 나타내는 색이 컬러 발광 이미지의 각 화소에 색 고유값에 해당하는 색과 상이하다고 판단하는 경우, 광학 계측 유닛(300)에 노이즈가 발생하였다고 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(500)는 노이즈를 제거하기 위한 보정 값을 반영하고 검사를 다시 수행할 수 있다.

제어부(500)가 분광 이미지로부터 측정된 각 화소의 파장 데이터가 나타내는 색이 컬러 발광 이미지의 각 화소에 색 고유값에 해당하는 색과 동일하다고 판단하는 경우, 분광 이미지에 기초하여 측정된 데이터를 분석하여 발광 소자(ED)의 광학적 특성을 계측할 수 있다.

도 13a는 광학 계측 유닛이 현미경을 이용하여 확대된 대상 기판을 촬영하여 생성한 분광 이미지의 일 예이다. 도 13b는 광학 계측 유닛이 현미경을 이용하지 않고 대상 기판을 촬영하여 생성한 분광 이미지의 일 예이다. 도 14a 및 도 14b는 도 13a 및 도 13b의 각 화소와 발광 소자 이미지의 크기를 비교하기 위한 확대도들이다. 도 15는 도 13a의 P 영역의 각 화소별 휘도 산포를 나타낸 일 예이다.

이하, 도 13a, 도 13b, 도 14a 및 도 14b를 참조하여, 광학 계측 유닛을 이용하여 생성된 분광 이미지의 각 화소와 발광 소자의 크기에 대한 상대적인 크기에 대하여 설명하기로 한다.

도 13a은 광학 계측 유닛(300) 및 현미경(200)을 이용하여 확대된 대상 기판(SUB)의 일면을 촬영한 제1 분광 이미지(IMG1)일 수 있다. 도 13b는 현미경(200)을 이용하지 않고 광학 계측 유닛(300)만을 이용하여 대상 기판(SUB)의 일면을 촬영한 제2 분광 이미지(IMG2)일 수 있다. 광학 계측 유닛(300)이 확대된 대상 기판(SUB)의 일면 또는 확대되지 않은 대상 기판(SUB)의 일면을 촬영한 제1 및 제2 분광 이미지(IMG1, IMG2)는 대상 기판(SUB)의 모노 이미지일 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 광학 계측 유닛(300)이 2D 분광기인 경우, 광학 계측 유닛(300)은 생성된 분광 이미지에 포함된 각 화소 단위로 각 화소 별 광학적 특성 값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 각 화소 별 광학적 특성 값을 측정하는 방법은, 각 화소에 대응되는 영역에서 감지된 광학적 특성값, 예컨대 감지된 광의 휘도의 평균값 또는 감지된 광의 파장의 평균값을 측정할 수 있다.

현미경(200) 및 광학 계측 유닛(300)을 이용하여 대상 기판(SUB)의 일면을 확대한 영상 데이터를 촬영한 제1 분광 이미지(IMG1)의 일 화소(PXI1)의 크기는 도 14a에 도시된 바와 같이, 제1 분광 이미지(IMG1)에서 발광 소자(ED)에 대응되는 이미지 패턴(EDI)의 크기보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 분광 이미지(IMG1)의 일 화소(PXI1)의 크기가 발광 소자(ED)에 대응되는 이미지 패턴(EDI)의 크기보다 작으므로 각 화소(PXI1)에 대응하여 발광 소자(ED)의 각 위치별 광학적 특성값이 측정될 수 있다.

이에 반하여, 현미경(200)을 이용하지 않고 광학 계측 유닛(300)만을 이용하여 대상 기판(SUB)의 일면을 촬영한 제2 분광 이미지(IMG2)의 일 화소(PXI2)의 크기는 도 14b에 도시된 바와 같이, 제2 분광 이미지(IMG2)에서 발광 소자(ED)에 대응되는 이미지 패턴(EDI')의 크기보다 클 수 있다. 제2 분광 이미지(IMG2)의 일 화소(PXI2)의 크기가 발광 소자(ED)에 대응되는 이미지 패턴(EDI')의 크기보다 크므로 각 화소(PXI2) 내에 위치하는 발광 소자(ED) 뿐만 아니라 발광 소자(ED)의 외부 영역에 대한 광학적 특성이 감지되고, 이에 대한 평균값이 측정될 수 있다. 따라서, 발광 소자(ED) 하나에 대응되는 광학적 특성값을 측정하지 못하므로, 발광 소자(ED)의 각 위치별 광학적 특성 또는 발광 소자(ED) 하나의 광학적 특성의 측정 정확도가 높지 않을 수 있다.

따라서, 광학 계측 유닛(300)이 광학 계측 유닛(300)에 의해 생성한 분광 이미지의 각 화소에 대응되는 영역에서 감지된 광학적 특성 평균값을 측정하므로, 발광 소자(ED)의 각 위치별 광학적 특성의 측정 정확도를 높이기 위해서는 광학 계측 유닛(300)에 의해 생성된 분광 이미지에서 발광 소자(ED)에 대응되는 이미지 패턴의 크기는 각 화소의 크기보다 클 필요성이 있다. 따라서, 광학 계측 유닛(300)이 생성한 분광 이미지의 일 화소 크기가 발광 소자(ED)에 대응된 이미지 패턴보다 작도록 현미경(200)의 배율을 조절하여 도 13a 및 도 14a와 같은 제1 분광 이미지(IMG1)를 생성할 수 있다.

제1 분광 이미지(IMG1)는 현미경(200)의 렌즈(220)에 의해 확대된 영상 데이터와 동일한 배율의 이미지일 수 있다. 따라서, 렌즈(220)에 의해 확대된 영상 데이터에 포함된 발광 소자(ED)의 크기와 제1 분광 이미지(IMG1)에서 발광 소자(ED)에 대응되는 이미지 패턴(EDI)의 크기는 동일할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 렌즈(220)에 의해 확대된 영상 데이터에 포함된 발광 소자(ED)의 크기가 광학 계측 유닛(300)에 의해 생성된 제1 분광 이미지(IMG1)의 일 화소(PXI1)의 크기보다 크도록 렌즈(220)의 배율을 조절하여, 발광 소자(ED)의 위치별 광학적 특성을 측정할 수 있다. 따라서, 발광 소자(ED)의 연장 방향으로의 위치별 휘도 특성을 측정하기 위하여 렌즈(220)의 배율을 조절하므로, 현미경(200) 및 광학 계측 유닛(300)에 의해 생성된 제1 분광 이미지(IMG1)의 일 화소(PXI1)의 크기는 발광 소자(ED)에 대응되는 이미지 패턴(EDI)의 크기보다 작을 수 있다.

예를 들어, 도 15는 광학 계측 유닛(300)에 의해 생성된 도 13a의 제1 분광 이미지(IMG1)에서 광학 계측 유닛(300)에 의해 측정된 각 화소(PXI1)에 대응되는 휘도 값의 일부를 나타내고 있다. 도 15는 도 13a의 제1 분광 이미지(IMG1)에서 P 영역을 확대하여 P 영역의 각 화소(PXI1)에 대응되는 휘도 값을 나타낸 것이다. P 영역 내에서 각 화소(PXI1)의 휘도 값을 통해 A 화소의 휘도 값이 최댓값임을 확인할 수 있다. A 화소를 기준으로 상, 하, 좌, 우에 배치된 화소의 휘도 값이 다른 영역의 휘도 값에 비하여 크므로 이와 같은 광학적 특성 데이터를 통해 발광 소자(ED)의 활성층(36)이 A 화소에 위치하고 있음을 예상할 수 있다. 또한, 상대적으로 주변의 화소에 비하여 휘도 값이 큰 B 화소 및 C 화소가 A 화소를 기준으로 각각 좌측, 우측에 배치되며, A 화소와 B 화소 사이의 거리가 A 화소와 C 화소 사이의 거리보다 크므로 발광 소자(ED)의 제1 반도체층(31)이 B 화소 측에 위치하고, 발광 소자(ED)의 제2 반도체층(32)이 C 화소 측에 위치함을 예상할 수 있다. 따라서, 발광 소자(ED)의 일 단이 B 화소에 배치되고, 발광 소자(ED)의 타 단이 C 화소에 배치되므로 B 화소로부터 C 화소 내의 각 화소(PXI1)에 대응되는 휘도 값을 통하여 발광 소자(ED)의 위치별 휘도 특성을 계측할 수 있다.

도 16은 다른 실시예에 따른 광학 검사 장치의 개략도이다. 도 17은 도 16의 광학 검사 장치를 이용하여 대상 기판의 광학적 특성을 검사하는 검사 공정을 나타내는 개략도이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 검사 장치(1_1)는 대상 기판(SUB)에 포함된 복수의 발광 소자(ED)에 전기 신호를 인가하여 발광 소자(ED)를 발광시키는 것이 아니고, 발광 소자(ED)에 광을 조사하여 발광 소자(ED)를 발광시키는 점이 도 2의 실시예와 차이점이다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 광학 검사 장치(1_1)는 레이저부(700)를 포함할 수 있다. 상기 레이저부(700)는 대상 기판(SUB)의 상부에서 발광 소자(ED) 측으로 검사광(LT)을 조사할 수 있다. 검사광(LT)은 발광 소자(ED)가 방출하는 광(L1)보다 짧은 파장 대역의 광을 포함할 수 있다. 발광 소자(ED)에 발광 소자(ED)가 방출하는 광(L1)보다 짧은 파장 대역의 광인 검사광(LT)을 조사하는 경우, 발광 소자(ED)는 검사광(LT)의 빛에너지를 흡수하여 여기 상태가 되고, 여기 상태로부터 바닥 상태로 돌아가면서 흡수한 빛에너지를 방출하며 발광할 수 있다. 본 실시예에 따른 광학 검사 장치(1_1)는 레이저부(700)로부터 조사된 검사광(LT)에 의해 발광 소자(ED)로부터 광이 방출되므로 발광 소자(ED)에 전기 신호를 인가하는 전원 인가부(400)는 포함하지 않을 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 광학 검사 장치
ED: 발광 소자
SUB: 대상 기판
31: 제1 반도체층
32: 제2 반도체층
36: 활성층
37: 전극층
38: 절연막
100: 스테이지
200: 현미경
250: 카메라부
300: 광학 계측 유닛

Claims

복수의 발광 소자를 포함하는 대상 기판을 지지하는 스테이지;
상기 대상 기판에 전기 신호를 인가하고, 레귤레이션 저항을 포함하는 지그 유닛;
상기 대상 기판의 확대 영상 데이터를 생성하는 현미경;
상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 컬러 이미지를 생성하는 카메라부; 및
상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 분광 이미지를 생성하고, 광학적 특성을 측정하는 광학 계측 유닛을 포함하는 광학 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 분광 이미지는 복수의 화소를 포함하고,
상기 광학 계측 유닛은 상기 분광 이미지의 상기 각 화소에 대응되는 광학 특성 값을 측정하는 광학 검사 장치.
제2 항에 있어서,
상기 현미경은 상기 대상 기판의 일면을 확대하는 복수의 렌즈를 포함하고,
상기 분광 이미지의 화소의 크기는 상기 확대 영상 데이터에 포함된 상기 발광 소자의 크기보다 작은 광학 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 광학 계측 유닛은 2D 분광기를 포함하는 광학 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 레귤레이션 저항은 상기 발광 소자의 저항보다 큰 광학 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 대상 기판은 상기 복수의 발광 소자의 각각의 제1 전극에 접속하는 복수의 제1 패드부를 포함하고,
상기 지그 유닛은 상기 복수의 제1 패드부 각각에 접속되는 복수의 제1 커넥터를 포함하는 광학 검사 장치.
제6 항에 있어서,
상기 지그 유닛에 전기 신호를 인가하는 전원 공급부를 더 포함하는 광학 검사 장치.
제7 항에 있어서,
상기 레귤레이션 저항은 상기 복수의 제1 커넥터 각각과 상기 전원 공급부 사이에 접속되는 광학 검사 장치.
제7 항에 있어서,
상기 대상 기판은 상기 복수의 발광 소자의 제2 전극에 접속하는 제2 패드부를 더 포함하고,
상기 지그 유닛은 상기 전원 공급부와 상기 제2 패드부 사이에 접속되는 제2 커넥터를 더 포함하는 광학 검사 장치.
제6 항에 있어서,
상기 복수의 발광 소자 중 일부의 발광 소자들은 상기 복수의 제1 패드부 중 하나의 패드부와 상기 복수의 발광 소자의 제2 전극 사이에 접속되는 광학 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 확대 영상 데이터를 상기 카메라부에 제공하도록 광의 경로를 조절하는 광 경로 조절부를 더 포함하는 광학 검사 장치.
제11 항에 있어서,
상기 광학 계측 유닛에 노이즈가 발생하였는지 여부를 판단하는 제어부를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 카메라부로부터 상기 컬러 이미지를 수신하고, 상기 광학 계측 유닛으로부터 상기 분광 이미지를 수신하여 상기 컬러 이미지와 상기 분광 이미지를 비교하는 광학 검사 장치.
복수의 발광 소자를 포함하는 대상 기판을 지지하는 스테이지;
상기 복수의 발광 소자에 검사광을 조사하는 레이저부;
상기 대상 기판의 확대 영상 데이터를 생성하는 현미경;
상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 컬러 이미지를 생성하는 카메라부; 및
상기 확대 영상 데이터를 촬영하여 분광 이미지를 생성하고, 광학적 특성을 측정하는 광학 계측 유닛을 포함하는 광학 검사 장치.
제13 항에 있어서,
상기 분광 이미지는 복수의 화소를 포함하고,
상기 광학 계측 유닛은 상기 분광 이미지의 각 화소에 대응되는 광학 특성 값을 측정하는 광학 검사 장치.
제14 항에 있어서,
상기 현미경은 상기 대상 기판의 일면을 확대하는 복수의 렌즈를 포함하고,
상기 분광 이미지의 화소의 크기는 상기 확대 영상 데이터에 포함된 상기 발광 소자의 크기보다 작은 광학 검사 장치.
제13 항에 있어서,
상기 광학 계측 유닛은 2D 분광기를 포함하는 광학 검사 장치.
제13 항에 있어서,
상기 복수의 발광 소자는 상기 검사광에 의해 광을 방출하는 광학 검사 장치.
제17 항에 있어서,
상기 검사광의 파장은 상기 복수의 발광 소자가 방출하는 광의 파장보다 작은 광학 검사 장치.
제13 항에 있어서,
상기 확대 영상 데이터를 상기 카메라부에 제공하도록 광의 경로를 조절하는 광 경로 조절부를 더 포함하는 광학 검사 장치.
제19 항에 있어서,
상기 광학 계측 유닛에 노이즈가 발생하였는지 여부를 판단하는 제어부를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 카메라부로부터 상기 컬러 이미지를 수신하고, 상기 광학 계측 유닛으로부터 상기 분광 이미지를 수신하여 상기 컬러 이미지와 상기 분광 이미지를 비교하는 광학 검사 장치.