KR930008664B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

레이저 가공 장치
제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예의 외관에 대한 사시도.
제 2 도는 본 발명의 제 1 실시예의 전면도.
제 3 도는 본 발명의 제 1 실시예의 개략선도.
제 4 도는 본 발명의 제 1 실시예의 동작 흐름도.
제 5 도는 결함 화소 위치를 검출하여 결함 화소에 있는 수리부분을 레이저 조사 위치로 이동시키는 제 4 도에서의 동작의 흐름도.
제 6 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 모니터 스크린에 디스플레이 되는 영상의 일 예를 보인 선도.
제 7a 및 7b 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 결함 검사를 설명하는 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 테이블 5 : 리볼버
7 : CCD카메라 9 : 레이저 광원
21 : CPU 40 : 모니터
[발명의 분야]
본 발명은 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것으로써, 특히 본 발명은 예컨대 액정 표시 패널의 결함을 검사하고 그리고 결함 부분에 레이저 광을 조사시켜 결함을 제거하는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
최근에는, 각종 전자기기에 액정 표시 패널이 빈번히 사용되고 있다. 또한 액정 표시 패널에 표시되는 정보의 량이 증가하게 되어, 높은 표시 밀도를 갖는 액정 표시 패널이 요구되어 있다. 표시 밀도를 증대시키기 위해서는 액정 표시기와 단자 사이의 배선 패턴을 얇게 하고 아울러 인접 패턴들간의 간격을 좁게 하는 것이 필요하다.
그러나, 패턴 밀도가 증가할 때 패턴의 에칭 공정에 있어서 불충분한 에칭으로 인하여 서로 인접해 있는 패턴들이 전기적으로 연결될 수도 있게 된다. 이와같은 불량을 검출하여 양호한 제품이 생산이 되도록 하기 위한 목적으로써 액정 수리 장치가 사용된다. 종래의 액정 수리 장치에서, 검사될 액정 표시 패널이 스테이지(stage)상에 배치되고 그리고 그 위에 X, Y 및 Z방향으로 이동가능한 헤드가 제공되며, 이곳에 CCD 카메라 및 레이저 광원이 부착된다. CCD 카메라에 의해 배선 패턴이 촬상되며, 오퍼레이터는 모니터 텔레비젼을 통해서, 인접한 패턴들이 서로 연결되는 부분을 찾아낼 수 있는 바, 레이터 광원에서 발광되는 레이저광을 이 부분에 조사하므로써, 패턴들간의 불량부분을 제거할 수 있게 된다.
이와 같은 액정 수리 장치로 액정 패널의 결함 부분을 찾아내기 위해서는 검사 대상이 되는 부분이 시야의 중앙 부분에 오도록 XY 스테이지를 이동시켜야만 한다. XY 스테이지를 이동시키기 위해, 전송 핸들을 손으로 작동시키거나 또는 스위치를 전기적으로 작동시킴으로써 지시가 행해진다. 그러나, 종래의 수동 전송 핸들 방법에서는 검사 작업자가 매우 번거로움을 느낌과 아울러 작업 능률 또한 양호하지 못하게 되는 문제점이 있다. 특히, 고배율로 관찰하는 경우 핸들 조작으로 인하여 진동 및 얼룩 문제가 야기된다. 전기적인 방법에서, 스테이지 이동 속도가 비교적 높으면, 많은 경우에서의 오버런닝으로 인하여 XY 스테이지가 특정 위치에 멈출 수 없게 된다. 특히, 고배율로 관찰을 할 때, 상기 경향은 두드러진다. 또한, 통상의 액정 수리 장치에서는 CCD 카메라 및 레이저 광원이 배치된 헤드가 X,Y 방향으로 이동하기 때문에 유지 강성(holding stiffness)이 낮은 단점이 나타난다.
[발명의 개요]
따라서, 본 발명의 주 목적은 액정 표시 패널과 같은 가공 대상의 결함을 검사할 수 있는 헤드의 유지강성을 증대시킨 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 레이저 광원의 광학축을 고정시킴으로써 증대되는 유지강성으로 안정성 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또하나의 목적은 간단한 동작으로 검사 대상을 시야의 중앙 부분으로 재빨리 이동시킬 수 있는 XY 스테이지의 제어 회로를 갖는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
간단히 말해서, 본 발명은 가공 대상의 결함을 검사하여 이곳에 레이저 광을 조사하므로써 상기 결함을 제거하는 레이저 가공 장치에서, 상기 레이저 광은 평면 방향에 대하여 고정된 광학축을 갖는 레이저 광원으로부터 평면 방향으로 이동하는 테이블상에 지지된 가공 대상으로 조사되고, 가공 대상을 가공하는 상태가 광학 시스템으로 관측된다.
따라서, 본 발명의 한 양상에 있어서, 테이블이 평면 방향으로 이동하고 그리고 레이저 광원이 평면 방향에 대하여 고정된 부분에 제공됨으로 해서 유지강성이 증대된다.
본 발명의 또 하나의 양상에 있어서, 테이블상에 있는 가공 대상의 결함을 검사하는 결함 검출 회로가 제공되어 있고, 가공 대상의 결함 위치는 검출 출력 및 테이블 평면상에서의 현 위치에 따라서 결정된다.
본 발명의 또 하나의 양상에 있어서, 가공 대상에서의 결함 위치가 쉽게 발견될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 양상에 있어서, 가공 대상의 임의 위치 및 확대 배율이 모니터의 스크린으로 지정되고, 지정된 위치가 모니터의 중앙에 정해지는 식으로 테이블이 이동하며, 렌즈의 확대 배율이 지정된 확대배율로 스위칭 된다.
본 발명의 또 하나의 양상에 있어서, 가공 대상의 지정된 위치가 확대된 상태로 모니터의 중앙 부분에서 관측될 수 있는 바, 이에따라 결함 부분의 관찰이 보다 용이하게 된다.
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징, 양상 및 장점들이 첨부 도면을 참조로 한 다음에 상세한 설명으로부터 더욱 분명해질 것이다.
제 1 도 및 제 2 도는 본 발명의 일실시예의 외관에 대한 사시도 및 전면도이다.
제 1 도 및 2 도에 있어서, 평면 및 X, Y 방향으로 이동가능한 XY 스테이지(3)가 케이스(1)의 베이스(1)상에 제공되어 있다. XY 스테이지(3)상에는 가공 대상이 되는 액정 패널이 제공되어 있다. XY방향으로의 이동이 금지되면서 단지 Z방향(상향 및 하향 방향)으로만 이동가능한 Z축 테이블(4)이 XY 스테이지(3)상에 제공된 가공 대상을 검사할 목적으로 제공되어 있다. Z축 테이블(4)에는 전기적으로 구동되는 리볼버(revolver)(5), 현미경(11), 광원(6), CCD 카메라(7), 결함 검사 장치(8) 및 레이저 헤드(9)가 제공되어 있다. 전기적으로 구동되는 리볼버(5)는 서로 다른 확대 배율을 갖는 렌즈들을 포함하고 있는데, 이 렌즈들중 하나는 내장 모터의 구동력에 의해 선택된다. 현미경(11)은 가공 대상을 관찰하며 레이저 광을 포커싱하기 위해 사용되고, 현미경 조명용 광원(6)은 가공 대상을 조사한다.
CCD 카메라(7)는 전기적으로 구동되는 리볼버(5)의 렌즈를 통해 가공 대상의 표면을 촬상한다. 결함 검사 장치(8)는 가공 대상에 결함이 있는지를 검사하는 것으로써, 리니어 영상 센서(linear image sensor)를 포함하고 있다. 레이저 헤드(9)는 가공 대상의 표면상에 적외선 레이저 광을 조사하여, 이곳에 가공을 가한다. 투과 방식으로 가공 대상을 조사하는 광원(10)은 제 2 도에 보인 바와같이 XY 스테이지(3) 아래에 제공된다.
제 3 도는 본 발명의 일실시예의 개략 블럭선도이다. 이제, 제 3 도와 관계하여, 본 발명의 일실시예의 전기적 구조를 설명하기로 한다. CPU(21)는 내장 메모리에 기억된 프로그램에 따라 전체를 제어한다. 즉, CPU(21)는 X방향으로 XY 스테이지(3)를 이동시키는 명령 신호를 I/O(22)를 통해 X펄스 컨트롤러(23)에 보낸다. X펄스 컨트롤러(23)는 상기 명령 신호에 응답하여 X펄스를 발생시킨다. X펄스는 X모터 구동기(24)에 인가된다. X모터 구동기(24)는 소정 펄스수에 대응하여 X모터(25)를 회전시킨다. X모터(25)는 X방향으로 XY 스테이지(3)를 이동시킨다. X모터(25)의 회전수는 X엔코더(26)에 의해 검출된다. X엔코더(26)은 X모터(25)의 회전에 대응하는 펄스 신호를 발생시켜 X카운터(27)에 공급한다. X카운터(27)는 펄스 신호를 카운트하여, 이 카운트 출력을 X카운터 회로(28) 및 I/O(22)를 통해 CPU(21)에 공급한다.
같은 방식으로, CPU(21)는 Y방향으로 XY 스테이지(3)를 이동시키는 명령 신호를 I/O(29)를 통해 Y펄스 컨트롤러(30)에 공급한다. Y펄스 컨트롤러(30)는 상기 명령 신호에 대응하는 Y펄스를 발생시켜 Y모터 구동기(31)에 공급한다. Y모터 구동기(31)는 Y펄스수에 대응하여 Y모터(32)를 회전시킨다. XY 스테이지(3)를 Y방향으로 이동시키기 위해 Y모터(32)가 제공된다. Y모터(32)의 회전 시간수는 Y엔코더(33)에 의해 검출되고, 상기 회전 시간수에 대응하는 펄스 신호가 Y카운터(34)에 인가된다. Y카운터(34)는 펄스 신호를 카운트하여, 이 카운트 출력을 Y카운터 회로(35) 및 I/O(29)를 통해 CPU(21)에 공급한다. CPU(21)는 X카운터 회로(28) 및 Y카운터 회로(35)의 카운터 출력을 가지고 X방향 및 Y방향으로의 XY 스테이지(3)의 위치를 결정한다.
결함 검사 장치(8)로서의 리니어 영상 센서(8)는 가공 대상의 결함을 화소 정보로 하여 출력시킴과 아울러 이것을 영상 처리 회로(36)에 공급한다. 영상 처리 회로(36)는 결함 검사 장치(8)의 출력을 영상으로 처리하고, 결함 화소 정보를 I/O(37)를 통해 CPU(21)에 공급한다. CPU(21)는 결함 화소 정보 및 Y 카운터 회로(35)의 카운트 출력을 연산하여 결함 위치 정보를 계산하는 바, 이 정보는 기억 장치(38)에 기억된다. 결함 위치 정보는 모니터(40)에 표시된다.
CCD 카메라(7)는 XY 스테이지(3)에 놓여진 가공 대상을 촬상하고, 그 출력을 중첩 회로(41)에 공급한다. 중첩 회로(41)는 CCD 카메라 (7)의 출력인 비디오 신호를 CPU(21)로부터 부여되는 컴퓨터의 영상 신호에 중첩시켜, 합성 영상이 모니터 텔레비젼(40)상에 표시되도록 한다. 제어 신호가 I/O(44)를 통해 CPU(21)로부터 전기적으로 구동되는 리볼버(5)로 공급된다. 전기적으로 구동되는 리볼버(5)에서, 내부에 제공된 모터가 제어 신호에 따라 구동되어 렌즈를 스위칭시킨다. 명령 신호가 마우스 제어 회로(43)를 통해 마우스(42)로부터 CPU(21)에 제공된다.
제 4 도는 본 발명의 일 실시예에서 검사 공정의 동작을 설명하는 흐름도이고, 제 5 도는 결함 화소 위치를 검출하여, 결함 화소에 있는 손상 부분을 레이저 조사 위치로 이동시키는 동작을 설명하는 흐름도이며, 제 6 도는 본 발명의 일실시예에 따라 모니터 스크린에 표시되는 영상의 일실시예를 보이는 선도이고, 제 7a 및 제 7b 도는 본 발명의 일실시예에 따라 결함 검사를 설명하는 선도이다.
이제, 제 1-7b 도와 관계하여, 본 발명의 일실시예의 특정 동작에 대해 설명하기로 한다. 제 4 도에 보인 주 루틴의 단계 SP1(도면에서는 간단히 SP으로 언급됨)에서 검사 대상을 측정 시작 위치로 이동시킨 후, 단계 SP2에서 결함 검사 장치(8)는 가공 대상의 표면에 있는 영상을 판독한다. 영상 신호는 영상 처리 회로(36)에 의해 영상 처리되는 바, 이 신호는 I/O(37)를 통해 CPU(21)에 공급된다. 제 7a 도에 보인 바와같이, CPU(21)는 대상(11)의 X방향에 있는 1라인에 대한 영상 데이타를 판독한다. 단계 SP3에서, CPU(21)는 상기 판독된 영상 데이타에 따라서 1라인에 결함 부분이 있는지의 여부를 판단한다. 만일 결함이 없으면, CPU(21)는 단계 SP6에서 1라인에 대해 대상을 이동시키는 명령 신호를 출력시킨다.
만일 1라인에서 결함이 있다는 판단이 내려지면, CPU(21)는 단계 SP4에서 결함 부분의 화소 위치를 리니어 영상 센서에 기억시킨다. 즉, 제 7b 도에 보인 바와같이 결함 검사 장치(8)가 가공 대상(11)에서 결함(12)을 검출할 때, 상기 위치에 대응하는 부분의 리니어 영상 센서의 출력이 변화한다. CPU(21)는 화소(81)의 위치로부터 결함 위치의 X좌표를 인지한다.
단계 SP5에서, CPU(21)는 Y카운터 회로(35)의 카운트 출력에 따라 XY 스테이지(3)의 현 위치를 결정하여 기억시킨다. 그리고나서, CPU(21)는 단계 SP6에서 1라인에 대한 대상을 Y방향으로 이동시키기 위해 명령 신호를 출력시킨다. 단계 SP7에서, CPU(21)는 XY 스테이지(3)가 측정 종료 위치로 이동되었는지의 여부를 판단하여, 만일 측정 종료 위치로 이동되지 않았으면, 다시 단계 SP2로 되돌아가 단계 SP2-SP7의 동작을 반복한다. 이 동작의 반복을 통해 상기 XY 스테이지가 측정 종료 위치로 이동되었다는 판단이 서면, X방향으로 XY 스테이지(3)의 위치를 토대로 결함 위치 좌표가 계산되어 기억 장치(38)에 기억됨과 아울러 모니터(40)에 표시된다.
다음, 결함 위치 정보(화소에 결함이 있음)를 토대로 하여 상기 스테이지가 수리될 결함 화소로 이동한다. 이어서, 제 5 도와 관계하여, 화소에 있는 결함 부분(화소에서 보상될 부분)을 레이저 조사 중앙부에 위치시키기 위해 스테이지를 이동시키는 방법에 관하여 설명하기로 한다.
먼저, 단계 SP11에서, 마우스 제어 회로(43)를 통해 마우스(42)로부터 위치 지정 신호가 입력될 때까지 상기 단계가 지속된다. 모니터 텔레비젼(40)의 스크린상에 CCD 카메라(7)에 의해 촬상되는 검사 대상이 표시됨과 아울러 제 6 도에 보인 바와같이 마우스 이동 명령(51), 확대 명령(52) 및 종료 명령(53)이 표시되고 그리고 또한 마우스(42)의 지정 포인트를 표시하는 화살표(54)의 영상이 표시된다.
마우스(42)의 화살표를 마우스 이동 명령(51)의 위치로 이동시키고 그리고 마우스(42)에 있는 키를 누름으로써, 마우스 이동 명령(51)이 지정된다. 그리고나서, 검사 대상에서, 모니터 텔레비젼(40) 스크린의 중앙 부분에 표시될 부분이 마우스의 화살표(54)로 지정된다. 만일 화살표 2로 보인 바와같이, 마우스의 화살표(54)가 스크린 외부 방향으로 그려지면 XY 스테이지(3)가 상기 방향으로 이동한다.
이어서, 단계 SP12에서, 위치 지정 신호가 마우스 제어 회로(43)를 통해 마우스(42)로부터 입력될 때 CPU(21)는 모니터 텔레비젼(40)의 스크린상에서 마우스의 화살표(54)로 지정된 좌표(X,Y)(즉, 보상될 결함 부분의 위치)를 판독한다. CPU(21)는 X카운터(27) 및 Y카운터(34)의 카운트 값으로 XY 스테이지(3)의 현 위치를 결정하여, 단계 SP13에서 전기적으로 구동되는 리볼버(5)의 현재의 확대 배율에 따라서 스크린의 중앙 위치 좌표(X,Y)를 계산한다. 마우스(42)로 확대 명령(52)를 지정하므로써, 임의의 확대 배율이 지정될 수 있다. 즉, 확대 명령(52)이 마우스(42)에 의해 지정될 때, CPU(21)는 I/O(44)를 통해 전기적으로 구동되는 리볼버(5)에 제어 신호를 공급하여 내부에 있는 모터를 구동하여 렌즈들을 지정된 확대 배율의 렌즈로 스위칭한다.
CPU(21)는 단계 SP14에서 좌표(X,Y)와 좌표(XO,YO)간의 차로부터 XY 스테이지(3)의 X방향 및 Y방향으로의 이동량을 계산한다. CPU(21)는 단계 SP15에서, X방향 및 Y방향으로의 계산된 이동량에 대응하는 신호수를 출력 펄스 신호로 하여 I/O(22,29)를 통해 X펄스 컨트롤러(23) 및 Y펄스 컨트롤러(30)에 공급한다. Y모터 구동기(31)는 Y펄스 컨트롤러(30)로부터 주어지는 펄스수에 대응하여 Y모터(32)를 구동하고, X모터 구동기(24)는 X펄스 컨트롤러(23)로부터 주어지는 펄스수에 대응하여 X모터(25)를 구동한다. 이 상태에서, 단계 SP16을 통해 결함 부분을 수리하기 위한 레이저 조사가 행해진다.
이어서, CPU(21)는 단계 SP17에서 모니터 텔레비젼(40)의 중앙에 지정된 마우스(42)의 위치가 정해지도록 한다. 단계 SP18에서, CPU(21)는 제 6 도에 보인 종료 명령(53)이 마우스(42)에 의해 지시되었는지의 여부를 판단하여, 만일 지시되지 않은 경우에는 다시 단계 SP11로 되돌아가고, 지시된 경우에는 주 경로로 진행된다.
전술한 바와같이, 모니터 텔레비젼(40)의 표시 스크린에 표시되는 검사 대상의 임의 위치(결함부분)를 마우스(42)로 지정하므로써, 상기 위치가 모니터 텔레비젼(40)의 표시 스크린 중앙에 표시되어, 검사 대상의 결함에 대한 수리가 쉽게 이루어진다.
전술한 바와같이, CCD 카메라(7) 및 레이저 헤드(9)등이 제공되어 있는 Z축 테이블(4)이 Z축 방향으로 이동하고 그리고 가공 대상의 결함을 검사하기 위해 XY 스테이지(3)가 X방향 및 Y방향으로 이동하게 되어, Z축 테이블(4)의 유지강성이 증대된다. 또한, 리니어 영상 센서를 포함하고 있는 결함 검사 장치(8)로 가공 대상을 주사하여 결함 위치의 화소를 검출하므로써, 가공 대상의 결함 위치가 CPU(21)에 의해 디지탈 방식으로 검출되어 기억될 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 레이저 광을 조사하여 가공 대상의 결함을 검사하고 그리고 이 결함을 제거하는 레이저 가공 장치에 있어서, 레이저 광을 방출하기 위해 평면 방향에 대하여 고정된 광학축을 가지는 레이저 광원(9)과, 상기 레이저 광에 대하여 평면 방향으로 이동가능하며, 상기 가공 대상을 지지하기 위한 테이블(3)과, 상기 테이블상에서 가공 대상의 가공 상태를 관찰하기 위한 광학 시스템(5,6,7,11)과, 상기 테이블상의 결함에 대해 가공 대상을 검사하기 위한 결함 검출 수단(8)과, 상기 결함 검출 수단의 검출 출력에 따라 상기 가공 대상의 결함 위치와 상기 테이블의 평면상에서의 현재 위치를 판별하기 위한 판별 수단(21)을 포함하는 레이저 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 광원이 상기 테이블상에서 가공 대상의 결함을 제거하기 위한 적외선 레이저광을 방출하기 위한 수단을 포함하는 레이저 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 시스템이 상기 가공 대상의 영상을 받아들이기 위해 확대 배율이 변화가능한 렌즈(5)와, 상기 렌즈에 의해 받아들여지는 영상을 촬상하기 위한 촬상 수단(7)을 포함하는 레이저 가공 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 영상을 표시하기 위한 표시 수단(40)을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 표시 수단의 표시 표면상에서 상기 가공 대상의 임의 위치를 지정하기 위한 지정 수단(42)과, 상기 가공 대상의 임의 위치가 상기 지정 수단에 의해 지정됨에 응답하여 상기 테이블의 위치가 상기 표시 수단의 중앙에 놓여지도록 상기 테이블을 움직이기 위한 제어 수단(21-35)을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 지정 수단이 확대 배율을 지정하기 위한 지정 수단(42)을 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 지정 수단에 의해 상기 확대 배율을 지정하는 것에 응답하여, 상기 렌즈의 확대 배율을 상기 지정된 확대 배율로 스위칭하는 수단(5)을 포함하는 레이저 가공 장치.
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