KR100321666B1 - 표면 광원 프로버 장치 및 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
종래 기술로는 검출할 수 없는 화소 상의 점결함을 검출할 수 있고, 검사 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 검사 비용을 감소시킬 수 있는 표면 광원 프로버 장 치를 제공하기 위해서, 본 발명의 표면 광원 프로버 장치는, 스테이지 상에 탑재된 검사 대상인 LCD 기판의 전면에 직류광을 조사시키기 위한 직류광원; 상기 LCD 기판으로 입사될 직류광원으로부터의 직류광을 통과 또는 차단시키기 위해 스위칭되는 편광 셔터; 및 상기 LCD 기판의 단자에 전압을 인가하여 상기 LCD 기판의 화소의 보조 용량 상에 정전하를 축적시키고, 축적된 전하를 판독하기 위한 프로브 수단을 구비하고, 상기 셔터를 제어하여, 점결함 검사시에만, 편광 필터를 통해 검사 대상인 LCD 기판의 전면에 직류광원으로부터의 직류광을 균일하게 조사시킬 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치 내의 결함을 검사하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 표면 광원 프로버 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치 내의 결함을 검사하는 종래의 방법을 설명한다.
먼저, 기판 상의 박막 트랜지스터 (TFT) 어레이에 발생하는 패턴의 단선 및 단락과 TFT 특성의 불량 등의 결함을 검사하기 위해, 드레인선 (D1 내지 Dn) 및 게이트선 (G1 내지 Gn) 에 전압 인가용 프로브 및 전류 검출용 프로브를 각각 접촉시켜서, 전압을 인가하고, 전류를 검출하고, 결함 검사 장치에 설치된 광원으로부터LCD 기판을 노광시켜서, TFT 를 도전 상태로 만든다. 이것으로, 결함이 있다면, 결함을 검출할 수 있게 된다.
액정 표시 장치 내의 결함을 검사하는 종래 방법들 중 하나로, 각 화소에 스위칭 소자를 구비한 기판들 중 하나에 전자선을 조사하여, 화소 전극의 전위를 검출하는 기능을 구비한 결함 검사 장치에 있어서, 상부 및/또는 하부로부터 액티브형 매트릭스 패널을 노광시켜, 매트릭스 기판의 점결함을 검출하고, 후공정에 불량 유출을 방지하는 방법이 공지되어 있다 (예를 들면, 일본 특개평 1-292736 호 공보 참조).
액정 패널의 신호선 상에 형성된 광 스위칭 소자에 광을 조사하기 위한 수단으로서 레이저광을 이용한다 (예를 들면, 일본 특개평 2-136761 호 공보 참조). 이 방법에서는, 모든 신호선을 프로브로 조사하여 검사하기 위한 종래 검사 장치에서 프로브 접촉 수단을 대폭 감소시킨다.
또한, 액정 표시 장치에 내장된 박막 트랜지스터의 피측정 단자 사이의 특성을 전기적으로 측정하는 검사 장치에서 박막 트랜지스터에 가시 광선을 조사하는 검사 방법도 공지되어 있다 (예를 들면, 특개평 1-212328 호 공보 참조). 이 검사 방법에 따르면, TFT 의 피측정 단자간의 절연 저항치에 대한 프로브 (probe) 및 릴레이 스캐너 (relay scanner) 자신의 절연 저항치의 영향을 감소시킬 수 있다. 저항계 (resistance meter) 의 정착 시간 (settling time) 의 단축과, 고속·고정밀의 검사가 가능하게 된다.
그러나, 상기 종래의 액정 표시 장치의 검사 방법에 있어서는, 다음의 문제점들이 있다.
LCD 기판 전체의 각 화소의 비정질 실리콘막 (amorphous silicon film) (이후 'a-Si 막' 이라 부른다) 을 도전 상태로 만들기 위해, 노광시킨다. a-Si 막이 완전히 단락 상태가 되거나, 광의 강도 및 조도 균일성의 차이로 인한 선결함 정도의 검사는 가능하지만, 선결함 검사보다 정밀한 검사는 불가능하다.
따라서, 상기 문제점들을 해결하기 위해 본 발명이 구현된다. 본 발명의 목적은 표면 광원 또는 조명 프로버 장치를 제공하는 것이며, 종래의 검사 방법에서는 검출할 수 없는 화소의 점결함을 검출할 수 있는 TFT 어레이의 검사 방법은 검사 정밀도를 향상시키고, 비용을 절감시킨다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 구조를 도시한 다이어그램.
도 2 는 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 LCD 기판의 평면도.
도 3 은 본 발명의 일 실시예를 설명하고, TFT 어레이 내의 결함 유형을 설명하는 다이어그램.
도 4 는 본 발명의 일 실시예를 설명하고, 프로버 및 테스터의 배치를 도시한 다이어그램.
도 5 는 본 발명의 일 실시예를 설명하고, 시간에 따라 변하는 보조 용량 내에 축적된 정전하 리크량을 도시한 그래프.
도 6 은 본 발명의 일 실시예를 설명하고, 조도별로 시간에 따른 정전하 변화를 도시한 그래프.
도 7 은 본 발명의 일 실시예를 설명하고, 기판 상의 조도 분포의 한 예를 도시한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : LCD 기판 2 : 게이트 단자
3 : 드레인 단자 4 : 데이터선
5 : 게이트 주사선 6 : 트랜지스터
7 : 화소 8 : 보조 용량
9 : 게이트 패드 10 : 드레인 패드
11 : 조명 지그 12 : 편광 셔터
13 : 프로브 유닛 13a : 머니퓰레이터
14 : 광원 15 : 차광 박스
16 : 조광 박스 17 : 흡착 테이블
18 : 스테이지 19 : 스테이지 샤프트
20 : 광 21 : 프로버 장치
26 : 테스트 장치
본 발명의 또다른 목적은 명세서 전체에서 명확해질 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 태양에 따라서 표면 프로버 장치가 제공되며, 이 표면 프로버 장치는 검사 공정과 동기시켜, 소정의 검사 단계시에만 검사 대상인 LCD 기판 전면에 직류광원으로부터의 광을 조사시키도록 상기 광을 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 2 태양에 따르면, 이 장치는 검사 공정 중에서 점결함 검사시에만 LCD 기판의 전면에 직류광원으로부터의 광을 조사시키도록 개폐를 제어하는 셔터를 구비한다.
제 3 태양에 따르면, 이 장치는 스테이지 상에 탑재된 검사 대상인 LCD 기판의 전면에 직류광을 조사시키기 위한 직류광원을 구비하고, 상기 직류광원 및 상기 LCD 기판 사이에 셔터를 구비함으로써, 점결함 검사시에만, 상기 셔터를 통해 검사 대상인 LCD 기판의 전면 상에 상기 직류광원으로부터의 광을 입사시키도록, 상기 셔터를 제어한다.
제 4 태양에서 이 장치는, 스테이지 상에 배치된 검사 대상인 LCD 기판의 전면에 직류광을 조사시키기 위한 직류광원, 상기 LCD 기판 상에 입사되는 상기 직류광원으로부터의 직류광을 통과시키거나 차단시키기 위해 스위칭되는 편광 셔터, 및 상기 LCD 기판의 단자에 전압을 인가하여 상기 LCD 기판의 화소의 보조 용량부 상에 정전하를 축적시키고, 축적된 전하를 판독하기 위한 프로브 수단을 구비하고, 점결함 검사시에만, 상기 편광 필터를 통해 검사 대상인 LCD 기판의 전면에 상기 직류광원으로부터의 직류광을 균일하게 조사시키도록, 상기 셔터를 제어한다.
제 5 태양에 따르면, 액정 표시 장치를 검사하는 방법이 제공되며, 이 액정 표시 장치를 검사하는 방법은 프로버 장치를 이용하여 TFT (박막 트랜지스터) 어레이 검사시에, 주어진 범위 내에서 미세하게 조절가능한 균일한 조도를 갖는 직류광을 제어하여, 검사 대상인 기판 상의 트랜지스터 회로가 턴 온되었을 때, 테스트 장치로부터의 제어 신호에 응답하여, 점결함 검사용 직류광을 TFT 에 조사시키고, 화소에 설치된 보조 용량에 축적된 전하 리크량을 검출함으로써, 상기 화소 내에 결함이 있다면, 상기 화소의 결함을 검출하고, 리크 (leakage) 는 TFT 어레이 제조 공정에서 에칭되지 않은 비정질 실리콘막 잔여물의 광도전 효과로 인한 단락 때문에 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 TFT 어레이에, 비정질 실리콘을 이용한 액정 표시 장치 (LCD) 용 TFT 어레이 (이후 'a-Si' 막 트랜지스터로 부른다) 제조 공정 중 최종 검사 단계에서 사용되는 표면 광원 프로버 장치 내의 편광 셔터를 경유하여 직류 램프로부터의 광을 조사시킴으로써, TFT 제조 공정에서 남은 비정질 실리콘 잔여물 등으로 인하여 표시 장치 내에 발생하는 점결함을 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예들을 설명한다.
결함의 위치 및 유형은 LCD 기판의 화소 각각에 설치된 박막 트랜지스터를 도전 상태로 함으로써 얻는 축적된 전하 리크량의 측정 결과에 기초하여 결정하게 된다. 직류광원은 LCD 기판 상의 조도 편차가 소정의 범위, 바람직하게는 3 % 이내가 되도록 구성된다. 상기 화소 내에 설치된 보조 용량으로부터 누출된 정전하량을 측정하여, TFT 제조 공정에서 남은 비정질 실리콘막 잔여물의 존재로 인해 발생되는 화소의 단락을 검출함으로써 TFT 의 점결함 검사를 실행한다. 직류광원은 직류 램프를 구비한다. 편광 셔터는 TN 형 액정 구조를 갖고, 인가된 전압의 유무에 따라 개폐가 제어된다.
도 1 에서는, 본 발명의 표면 광원 프로버 장치의 바람직한 실시예를 도시한다. 스테이지 (18) 상의 흡착 테이블 (17) 상에 LCD 기판 (1) 을 배치한다. 특히, LCD 기판 (1) 을 평면으로 흡착 테이블 (17) 상에 배치시켜, 고정밀도로 고정시킨다.
프로브 유닛 (13) 및 머니퓰레이터 (13a) 를 LCD 기판 (1) 의 게이트 단자 (2) 및 드레인 단자 (3) 와 직접 접촉시키고, 테스터 장치 (도시되지 않음) 로부터단자에 전압을 인가한다.
그런 후, 테스트가 시작된다. LCD 기판 (1) 의 전면에 검사 공정의 점결함 검출 공정에서 DC 컴포넌트에 의해 전력이 공급되는 광원 (14) 으로부터, 주어진 범위를 갖는 조도로 편광 필터 (12) 를 개방함으로써 직류광을 조사시킨다. 이것은 TFT 어레이 상의 잔류 a-Si 막으로 인한 점결함을 검출할 수 있게 한다.
편광 셔터 (12) 가 개방되는 시간 동안, DC 컴포넌트로 인해 불균일성이 없으며, 주어진 범위 내에서 미세하게 가변하는 조도를 갖는 광을 제어하여, 본 발명의 실시예에서 트랜지스터 회로가 턴 온되었을 때, DC 컴포넌트를 갖는 직류광 (20) 을 LCD 기판 (1) 의 전면에 조사시킨다.
광도전 효과로 인한 전하를 갖는 작은 리크가 검출되어, 그 화소에 결함이 있는지를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 구조를 도시한 개략도이다. 도 2 는 본 발명의 실시예를 설명하는 LCD 기판 (TFT 기판) 의 평면도이다.
도 1 을 참조하면, 본 실시예에서 표면 광원 프로버 장치가 LCD 기판의 회로를 검사할 때에, 먼저 LCD 기판 (1) 을 스테이지 (18) 및 흡착 테이블 (17) 에 의해 규정된 검사 위치로 로봇팔 등과 같은 핸들링 수단을 이용하여 이동시키고, 진공 흡착 수단 등과 같은 수단을 이용하여 기판을 고정시킨다.
도 1 및 2 를 참조하여, 표면 광원 프로버 장치는, LCD 기판 (1) 의 TFT (박막 트랜지스터)(6) 의 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 직접 접촉되는 머니퓰레이터 (13a) 와, 이 머니퓰레이터 (13a) 가 장착될 플래튼 (platen) 으로 기능하는 프로브 유닛 (13) 를 구비한다.
도 1 을 다시 참조하면, 본 발명의 실시예는 조명 지그 (11), 편광 셔터 (12), 광원 (14), 차광 박스 (15) 및 조광 박스 (16) 를 더 구비한다.
조명 지그 (11) 는 광원 (14) 및 플래튼을 장착시키기 위한 브래킷을 구비하고, 프로브 유닛 (13) 상에 배치된다.
실제 발광을 위한 광원 (14) 은 조명 지그 (11) 내에 배치된다. 조광 상자 (16) 를 조절하여, 광원 (14) 으로부터의 광의 조도를 제어한다.
LCD 기판 (1) 은 검사 공정 과정 중에서 점결함 검사시에 테스터 장치 (도시되지 않음) 의 제어 하에 편광 셔터 (12) 를 개방함으로써 광원 (14) 으로부터의 광을 전면에 조사시킨다.
점결함 검사 단계 이외의 검사 공정에서는, 편광 셔터 (12) 가 폐쇄되어 있을 때, 차광 박스 (15) 내의 암환경 (dark environment) 에서 기판을 검사한다.
조명 지그 (11), 광원 (14) 및 조광 박스 (16) 는 검사가 시작되었을 때의 초기 위상 이후 직류광을 일정하게 발광하기 위해 이용된다.
편광 셔터 (12) 는, LCD 기판 (1) 에 광을 조사시키는 것을 제어하기 위해서 광원으로부터 발광된 직류광 (20) 을 통과 또는 차단시키는 테스터 장치로부터의 트리거 신호에 응답하여, 개방 또는 폐쇄된다.
도 1 및 2 를 다시 참조하여, 프로브 유닛 (13) 및 머니퓰레이터 (13a) 를 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 직접 접촉시키고, 전압을 인가시켜서 LCD 기판 (1) 을 전기적으로 검사한다.
스테이지 (18) 및 샤프트 (19) 를 조절하여, LCD 기판 (1) 을 평면으로 배치하여 LCD 기판 (1) 을 검사하고, 머니퓰레이터 (13a) 까지 상승시키고, 그로부터 하강시킨다.
흡착 테이블 (17) 을 스테이지 (18) 상에 평면으로 배치한 후, 테이블 (17) 은 LCD 기판 (1) 과 머니퓰레이터 (13a) 를 정렬시켜서, 머니퓰레이터가 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 정밀하게 접촉할 수 있게 하며, 기판 (1) 을 고정시키기 위해 흡착한다.
조명 지그 (11) 및 광원 (14) 은 조광 박스 (16) 로부터 조명 신호의 제어 하에 직류광 (20) 을 일정하게 발광시키기 위해 직류 전류에 의해서 점등되는 조명 장치이다.
조광 박스 (16) 는 광원 (14) 및 조명 지그 (11) 의 광도 제어를 위한 유닛이고, 테스터 장치로부터 검사 시작 지시에 응답하여 조명 신호를 출력한다.
편광 셔터 (12) 는 점결함 검출 단계시에만 직류광 (20) 을 LCD 기판 (1) 에 직접 조사하기 위해 개방되고, 점결함 검출 단계이외의 공정에서는 통상 폐쇄된다.
프로브 유닛 (13) 및 머니퓰레이터 (13a) 는, 포고 핀 (pogo pin) 또는 침 (needle) 등과 같이 선단이 침상인 프로브를 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 같은 LCD 기판 (1) 의 단자들과 접촉시켜, 전압을 인가하고, 화소 (7) 의 보조 용량 (8) 에 전하를 축적시켜서, 그 축적 전하를 판독하는 수단을 구성한다.
스테이지 (18) 및 스테이지 샤프트 (19) 는 검사할 수 있는 상태 즉, 평면상에 LCD 기판 (1) 을 배치시키고, 머니퓰레이터 (13a) 가 고정되어 있기 때문에, 콘택트할 수 있는 위치까지 LCD 기판 (1) 을 상승시킨다. 또는, 다음 패널의 위치로 LCD 기판 (1) 을 이동시키거나, 검사 완료 후에는 머니퓰레이터 (13a) 와 LCD 기판 (1) 의 접촉을 분리하기 위해서 하강시킨다.
흡착 테이블 (17) 은 LCD 기판 (1) 의 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 머니퓰레이터 (13a) 를 접촉시키고, 흡착 테이블 (17) 상에 LCD 기판 (1) 을 정확하게 고정시키기 위해서 정밀한 레지스트레이션 (registration) 또는 얼라인먼트를 실행한다.
도 3 은 LCD 기판 상의 결함을 설명하는 다이어그램이다. 도 4 는 테스터 장치 및 프로버 장치의 구성 및 배치를 도시한 다이어그램이다. 본 발명의 실시예의 동작을 도 1 내지 3 을 참조하여 설명한다.
도 1 및 4 를 참조하면, 프로버 장치 (21)(도 4 참조) 가 초기화를 수행하고, 흡착 테이블 (17) 상에 LCD 기판 (1) 이 없다는 것을 확인하고, 각 동작부가 소정의 위치에 있다는 것을 확인한 후에, 시작 상태가 된다.
프로버 장치 (21) 로부터의 시작 신호에 응답하여, 파워 온 신호를 조광 박스 (16) 에 전달하고, 조명 지그 (11) 의 직류광원을 점등한다. 일련의 동작에서, 직류광원 (14) 에 의해 점등되는 동안, LCD 기판 (1) 이 로봇 등과 같은 핸들링 장치에 의해 스테이지 (18) 상의 흡착 테이블 (17) 상으로 이동된다. LCD 기판 (1) 의 위치를 교정하기 위해, 흡착 테이블 (17) 상의 LCD 기판 (1) 의 정렬을 초기화하여, 프로브 유닛 (13) 의 동일 위치에 배치된다.
그런 후, 스테이지 (18) 를 상승시켜, 머니퓰레이터 (13a) 를 LCD 기판 (1) 의 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 접촉시킨다. 이러한 상태에서, 테스터 장치 (26) 로부터 검사 시작 신호에 응답하여 각 단자에 전압을 인가함으로써, 검사 공정에 따라 검사를 실행한다 (도 4 참조).
편광 셔터 (12) 가 검사 공정 중의 점결함 검출 단계에서 소정의 시간 (3 ㎳ 내지 N ㎳) 동안 개방되어, 직류광 (20) 으로 LCD 기판 (1) 의 전면을 조사한다. 이러한 상태에서 점결함의 위치를 파악하기 위해 점결함 검출을 실행한다.
검사 공정을 완료한 후, 스테이지 (18) 를 다음 패널로 이동시킨다. LCD 기판 (1) 상의 모든 패널들을 검사한 후에, 스테이지 (18) 를 하강시켜서, 머니퓰레이터 (13a) 로부터 분리시킨다. LCD 기판 (1) 을 주어진 카세트 위치로 이동시켜고, 다음 LCD 기판 (1) 을 유사하게 스테이지 (18) 상으로 이동시킨다.
이러한 동작은 검사 대상인 LCD 기판의 개수와 동일한 회수만큼 반복된다.
이제, 상기 일련의 동작을 더욱 상세히 설명한다.
프로버 장치 (21) 로부터의 시작 트리거 신호에 응답하여, 직류광원 (14) 이 점등되고, 테스터 장치 (26) 가 턴 온되어, 검사를 초기화시킨다.
직류광원 (14) 의 턴 온은 조광 박스 (16) 를 턴 온시킨다. 조광 박스 (16) 는 단상 100 V 로 전력을 공급받고, 램프 출력은 정전류 제어 방법을 사용하며, 출력 정밀도는 3 % 이하 정도가 바람직하다. 조광 박스는 약 20 내지 120 % 범위의 유효 가변 범위를 갖는다. 입력 전류가 적으면 조도가 낮고, 입력 전류가 많으면 조도가 높다. 입력 전류가 원격 제어되지 않고, 사전에 조정되어있어도, 부가적인 외부 입력 회로에 의해 원격 제어될 수도 있다.
각각이 다수의 직류 형광 램프들을 구비한 직류광원들 (14) 이 지그 (11) 내에 일정 간격으로 배치되어 있다. 형광 램프의 개수는 LCD 기판 (1) 의 면적에 비례하여 결정된다. 결정은 LCD 기판 (1) 의 표면 상의 조도 분포 측정을 기초로 한다. 직류광원 (14) 를 배치하여, LCD 기판 (1) 상의 조도의 균일성이 3 % 가 되도록 하는 것이 필요하다. 이러한 경우에, LCD 기판 (1) 상의 4 개의 주변부 상의 조도가 감소하기 쉽다. 이 문제를 해결하기 위해, LCD 기판 (1) 면적보다 큰 영역이 조명되도록 직류 형광 램프를 배치하는 것이 필요하다.
검사 이전에, 테스터 장치 (26) 에 필요한 조도는 사전에 결정되어야 하며, 이것은 보조 용량 (8) 의 리크 검출 민감도 (leakage detection sensitivity) 와 일치한다 (도 2 참조).
본 발명의 일 실시예에서, 필요한 조도는 바람직하게는 예를 들면 50 ㏅ 내지 70 ㏅ 이다. 이러한 조도값이 실제 트랜지스터 회로들이 턴 온 및 턴 오프될 수 있는 최소 및 최대 조도값이다
통상의 실내 형광 램프의 밝기는 약 180 ㏅ 내지 210 ㏅ 인 반면, 검사용으로는 매우 낮은 조도가 요구된다. 실내 형광 램프의 조도에서 검사를 하면, a-Si 막이 완전히 도전성이 된다. 따라서, 트랜지스터 회로들의 턴 온 또는 턴 오프 기능이 확인되지 않는다. 이러한 경우에, 점결함을 그 자체로 검출하기 어렵기 때문에, 임의의 결함의 위치를 파악할 수 없게 된다. 따라서, 보조 용량 (8) 에 축적된 정전하가 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 로부터 완전히 누출되어, 점결함의 검사가 불가능해진다.
따라서, 3 % 이하의 조도 균일성과 낮은 조도가 요구된다.
도 1 을 참조하여, 이제 LCD 기판 (1) 을 설명한다.
프로브 유닛 (13) 에 설치된 카메라를 이용하여, LCD 기판 (1) 상의 십자형의 얼라인먼트 마크의 위치를 인식시켜서, LCD 기판 (1) 을 로봇 등의 핸들링 장치에 의해 스테이지 (18) 의 흡착 테이블로 이동시킬 수 있고, LCD 기판 (1) 의 모든 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 을 프로브 유닛 (13) 의 머니퓰레이터 (13a) 와 정밀하게 접촉시킬 수 있다. LCD 기판 (1) 의 위치 보정을 실행하여, 머니퓰레이터 (13a) 의 프로브 침과 LCD 기판 (1) 상의 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 을 정밀하게 맞추고 나서, LCD 기판 (1) 을 흡착 테이블 (17) 상의 고정된 위치에 흡착시킨다.
이제, 접촉 동작을 설명한다. 스테이지 (18) 및 흡착 테이블 (17) 을 모터 등과 같은 구동 수단을 이용하여 스테이지 샤프트 (19) 를 구동함으로써 머니퓰레이터 (13a) 의 프로브 침이 LCD 기판 (1) 의 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 접촉할 때까지 상승시키고, 스테이지 (18) 및 흡착 테이블 (17) 은 소정의 거리만큼 과구동된다. 그런 후, 테스터 장치 (26) 로부터의 검사 시작 신호에 응답하여 테스트가 시작된다.
이 때, 흡착 테이블 (17) 상의 영역이 차광 박스 (15) 에 의해 암환경에 있는 동안, 테스터 장치를 이용하여 검사 시퀀스를 실행한다.
검사 시퀀스는, LCD 기판의 분할 영역 상에 있는 복수 (N) 의 게이트 단자(2) 에 전압을 인가하는 단계와, 게이트선 상에 파손 또는 단락이 있는지를 파악하기 위해 저항값을 검출하는 단계를 구비한다.
그런 후, 드레인선 상에 선결함을 검사하기 위해 드레인 단자 (3) 에 전압을 인가한다.
그 다음에, 게이트 단자 (2) 에 인가된 전압이 정전하를 발생시켜, 보조 용량 (8) 에 축적된다. 축적된 전하들이 방전될 경우에, 보조 용량 (8) 으로부터 누출된 전하량이 드레인 단자 (3) 로부터 연장된 프로브 침을 경유하여 소정의 유지 시간 동안 관찰된다.
결함 유무의 결정은 누출된 전하량에 기초한다. 이러한 검사를 '점결함 검출 공정' 이라고 부른다.
검사 시퀀스가 점결함 검출 단계로 이행되면, 테스터 장치 (26) 로부터 셔터를 개방시키는 신호가, 먼저 편광 셔터 (12) 로 전달되어, 편광 셔터 (12) 가 20 ㎳ (최소) 내지 60 ㎳ 동안 개방된다. 경우에 따라서 수백만 개에 이르는 트랜지스터 (6) 및 화소 (7) 에 직류광 (20) 이 조사된다. 테스트 장치 (26) 에 의해 게이트 단자 (2) 에 인가된 기입 전압이 드레인 단자 (3) 로부터 판독되어, 점결함이 있다면 그 위치를 파악할 수 있다.
편광 셔터 (12) 는 통상적으로 사용되는 TN (트위스티드 네마틱) 액정 재료와 동일 구조이며, 이 TN 액정 재료는 TFT 기판과 투명한 CR 기판 사이에 주입되어 있다.
통상적으로 편광 셔터 (12) 에는 전압이 인가되어 있다. 점결함 검출 공정시에만, 인가된 전압이 접지 준위로 떨어졌을 경우에, 편광 셔터 (12) 가 개방된다. 셔터가 폐쇄되는 경우에는, 전압이 인가된다. 본 발명의 일 실시예에서, 투광 및 단시간 동안 셔터의 개폐를 위해서 TN 액정 구조가 채택되었다.
이 때, a-Si 막 잔여물로 인한, 도 3 에서 도시된 결함 유형을 검출할 수 있다.
도 3 에서 도시된 바와 같이, 결함들에는, TFT 트랜지스터 회로 내의 G (게이트) - D (드레인) 단락 (101), TFT 트랜지스터 회로 내의 G (게이트) - S (소스) 단락 (102), 트랜지스터 회로 내의 D (드레인) - S (소스) 단락 (103), G1 (게이트) - Pi (화소 전극) 단락 (104), D1 - Pi 단락 (105), D2 - Pi 단락 (106), SC 단락 (107), G2 - Pi 단락 (108), Pi - Pi 단락 (109), 트랜지스터 특성 불량 (110) 등이 포함된다. 이러한 결함들을 통상적으로 '점결함' 이라고 부른다.
종래의 검사에 의해 검출될 수 있는 G 선의 단선 (111), D 선의 단선 (112), D - G 선 단락 (113), 및 D - D 선 단락 (114) 등과 같은 결함들을 검출할 수 있다. 이러한 결함들을 통상적으로 '선결함' 이라고 부른다.
예를 들어, 정상 화소와 a - Si 막 단락을 갖는 화소는 보조 용량 (8) 상의 전하를 측정함으로써 비교된다. 게이트 단자 (2) 에 전압을 인가하여, TFT 를 도전 상태로 만들어서, 기입된 데이터를 데이터 기입 드레인 단자 (3) 로부터 판독한 시간으로부터 60 ㎳ 후까지, 시간에 따른 전하 리크량의 변화를 도 5 에 도시하였다.
도 5 는 종래 방법으로 정상 화소를 암환경 하에서 측정한 경우와, 정상 화소에 직류광을 조사한 경우와, a - Si 막으로 단락된 화소에 직류광을 조사한 경우에 있어서, 보조 용량에 축적된 전하의 리크량을 시간의 경과에 따라 도시한 그래프이다.
도 5 로부터 알 수 있듯이, 종래 방법으로 정상 화소를 암환경 하에서 측정한 결과 (도 5 에서 검은 점으로 표시) 는, 전하 기입을 완료한 후로부터 60 ㎳ 경과 후의 전하량 변화가 0.1 pC 내지 0.2 pC 을 나타내지만, 전하가 누출되는 것을 명확하게 나타내지 못한다.
정상 화소에 직류광을 조사한 경우 (도 5 에서 검은 사각형으로 표시) 에는, 전하 기입 완료 후로부터 60 ㎳ 경과 후에 a - Si 막의 광도전 효과로 인하여 최대 0.5 pC 정도의 미소한 리크가 검출된다. 그러나, 이러한 전하의 리크량이 직접적으로 점결함을 나타내지 않는다. 정상 화소를 종래 방법으로 암환경에서 측정할 경우에, 보조 용량 (8) 에 축적된 전하의 리크량은 0.1 pC 으로 낮은 경향이 있는 반면, 정상 화소에 직류광 (20) 을 조사시킬 경우에, 보조 용량 (8) 에 축적된 전하의 리크량은 0.5 pC 의 정도로 높은 경향이 있다.
화소에 직류광을 조사시킬 때, 어떤 이유로 a - Si 막이 에칭되지 않아서 화소와 a - Si 막이 단락된 경우 (도 5 에서 × 로 표시) 를 설명한다. 이러한 경우에, 전하 기입 완료 후로부터 60 ㎳ 경과 후에, 최대 1.0 pC 의 전하 리크량을 검출할 수 있다.
a - Si 막에 의해 단락된 화소의 보조 용량 (8) 으로부터의 전하 리크량은1.1 pC 만큼 크게 감소하고, 6 ∼ 12 ㎳ 경과 후에 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 전하 기입 완료로부터 6 ㎳ 경과 후에 0.4 pC 의 전하가 누출되고, 30 ㎳ 가 더 경과한 후에는 0.7 pC 의 전하가 누출된다는 것을 알 수 있다. 이 상태에서, 트랜지스터들은 턴 온 또는 턴 오프 기능이 불가능한 상태이다.
역으로, a - Si 막에 의해 단락된 화소를 암환경 하에서 검사한 경우 (도 5 에서 검은 삼각형으로 표시) 에는, 보조 용량 (8) 으로부터의 전하 리크량을 정확하게 측정할 수 없고, 따라서 때때로 결함의 위치 또는 점결함의 검출을 할 수 없게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 광을 LCD 기판 (1) 의 패널에 조사시킨다. 실내 조명용으로 사용되는 교류의 형광 램프는 교류 주파수로 인해 깜빡인다. 이것은 조도를 불균일하게 하여, 검사에 장애를 주게 된다. 따라서, 깜빡이지 않는, 직류광원과 같은 광원으로부터의 광이 바람직하다.
LCD 기판 (1) 의 검사 대상인 패널은, 측정될 수 있는 복수의 면을 구비한다. 따라서 검사 장치는 패널의 한 면 내지 N 개의 면들을 측정할 수 있는 레이아웃을 갖는다. 스테이지 (18) 와 흡착 테이블 (17) 을 X-Y 방향으로 이동시키는 단계와, 스테이지 샤프트 (19) 및 스테이지 (18) 를 상승 및 하강시켜 프로브 유닛 (13) 의 프로브 침 및 머니퓰레이터 (13a) 를 LCD 기판 (1) 의 게이트 및 드레인 단자들 (2 및 3) 과 접촉하게 하는 단계를 구비한 동작을 LCD 기판 (1) 의 검사 대상인 패널의 면의 개수와 동일한 회수로 반복한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광의 조도를 원하는 값으로 사전에 설정할 수 있어서, 조도 분포의 정밀도를 향상시킨다. 구체적으로, 사전에 설정할 수 있는 조도는 조광 박스로부터의 출력 전류치의 20 % 내지 120 % 의 범위에서 가변한다.
형광 램프가 사용된 경우, 마더 글래스 (mother glass) 기판의 주위에서의 조도는 중앙부에 비해 낮은 경향이 있다. 스테이지 전체를 커버할 수 있는 광범위한 램프의 레이아웃에 의해서, 조도 분포의 편차를 3 % 이내로 할 수 있고, 저비용으로 균일한 조도를 얻을 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 패턴의 단선, 단락 또는 TFT 의 특성 불량을 검출하기 위해, 박막 트랜지스터 (TFT) 에 광을 조사시켜, 도전 상태로 만든다. 검출할 수 있는 결함의 종류가 상기 실시예와 상이하다.
본 실시예는 각 화소에 전자총으로부터의 전자빔과 상부 및 하부 모두로부터 각각의 광을 조사시키거나, 상하부로부터 동시에 광을 조사시킴으로써 점결함 검출을 수행하고, 온도 제어에 의해 결함을 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 그 이외에도, 상기 종래의 검사 방법과 유사하게, 광스위칭 소자에 광을 조사시킨다. 결함의 검출은 레이저광을 이용하거나, 박막 트랜지스터에 가시광을 조사시켜 단자들 사이의 절연 저항을 측정하여 수행한다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 검출을 실행하기 위한 기본적 구성은 상기 실시예와 동일하지만, 박막 트랜지스터에 광을 조사시키는 것에 대해서 상세히 설명한다. 표면 광원 프로버 장치의 구성은 상기 실시예의 구성과 동일하다.
박막 트랜지스터에 광 (가시광 포함), 레이저광과 전자빔 등을 조사하는 방향에는 상부 방향, 하부 방향 및 상하 동시 방향 등이 있다.
박막 트랜지스터를 도전 상태로 만들어서, 결함 검사를 실행한다. 패턴의 단선, 단락, TFT 특성 불량 및 단자 사이의 절연 저항, 화소의 점결함 등의 검출이 실행된다. 그러나, 이러한 구성은 메커니즘이 복잡해지고, 비용이 증가하는 문제점이 있다. TFT 를 노광시킨 경우에, 검출할 수 없는 결함들도 있다.
통상적으로, TFT 특성 불량 등의 검사는 암환경 하에서 실행된다. a - Si 막이 완전히 도전 상태가 된 경우에, TFT 의 기능을 잃게 된다. 따라서, 순간적으로 전류가 TFT 의 게이트, 소스 및 드레인을 관통하여 흐르기 때문에, 그렇지 않은 경우에 축적될 정전하가, 축적되지 않는다.
이러한 상태에서, 검사를 실행하여도, '점결함' 이라 부르는 결함의 검사를 실행하는 것은 매우 어렵다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 박막 트랜지스터에 광을 조사시킨다. 직류 램프에서 광을 조사시킴으로써, 교류 컴포넌트로 인한 광의 불균일성을 감소시키고, 실제로 검사하는 기판 상의 조도 분포의 균일성의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 직류 램프를 이용한 광조사 검사를, 낮은 조도와 균일한 조도 분포에서 실행하기 때문에, 박막 트랜지스터를 완전한 도전 상태로 하지않고, 전하량의 미소한 리크량을 검출한다. 도 3 에 도시된, TFT 화소부 내의 다양한 종류의 결함을 검출할 수 있다.
본 발명의 효과를 하기에 요약한다. 상술한 바와 같이 본 발명은 하기의 효과를 제공한다.
본 발명의 제 1 효과는, a - Si 막의 광도전 효과를 이용하기 때문에, 회로 상의 a - Si 막이 형성되지 않은 위치에서, 다른 회로와 a - Si 막의 잔여물과의 접촉으로 인해 발생하는 리크에서, 전하를 축적시키는 보조 용량의 전하 리크량의 측정에 의해, 점결함 위치를 파악할 수 있고, 결함 종류가 점결함인 것을 확인할 수 있다는 것이다.
본 발명의 제 2 효과는, a - Si 막에 광을 조사하여 검사를 하지만, 통상적으로 사용되는 교류 방식의 형광 램프는 사용할 수 없으며, 주파수에 의존하지 않는 직류 방식의 형광 램프를 이용하여, 검사 대상인 패널 내에서의 광의 깜빡임과 조도 불균일성으로 인한 검사 정밀도 저하를 감소시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 제 3 효과는, 조도를 사전에 원하는 준위로 설정가능하게 하여, 조도 분포의 정밀도를 향상시킬 수 있다는 것이다. 형광 램프가 사용된 경우, 마더 글래스 기판의 주변에서의 조도가 중앙 부분에서보다 낮은 경향이 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 스테이지 전체를 커버할 수 있는 광범위한 영역에서 형광 램프의 레이아웃에 의해 조도 편차가 예를 들어 3 % 이내로 억제할 수 있으며, 비교적 낮은 비용으로 실현할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에만 국한되지 않으며, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (7)
- 스테이지 상에 탑재된 검사 대상인 LCD 기판 전면에 직류광을 조사시키기 위한 직류광원,상기 LCD 기판 상에 입사될 상기 직류광원으로부터의 직류광을 통과시키거나, 차단시키기 위해 스위칭되는 편광 셔터, 및상기 LCD 기판의 단자에 전압을 인가하여 상기 LCD 기판의 화소의 보조 용량상에 정전하를 축적시키고, 축적된 전하를 판독하기 위한 프로브 수단을 구비하고,점결함 검사시에만, 상기 편광 필터를 통해 검사 대상인 LCD 기판 전면에 상기 직류광원으로부터의 직류광을 균일하게 조사시키도록, 상기 셔터를 제어하는 것을 특징으로 하는 표면 광원 프로버 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 LCD 기판의 각 화소에 설치된 박막 트랜지스터를 도전 상태로 함으로써 얻어진 상기 축적 전하의 리크량의 측정 결과에 기초하여, 결함의 위치 및 종류를 파악하는 것을 특징으로 하는 표면 광원 프로버 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 LCD 기판 상의 조도 편차가 소정의 범위, 바람직하게는 3 % 이하가 되도록, 상기 직류광원을 구성하는 것을 특징으로 하는 표면 광원 프로버 장치.
- 제 4 항에 있어서, TFT (박막 트랜지스터) 의 제조 공정 중에 비정질 실리콘막의 잔여물에 의해 발생된 화소부의 단락을, 상기 화소부에 설치된 보조 용량으로부터 정전하 리크량을 측정하여, 상기 TFT 의 점결함 검출을 실행하는 것을 특징으로 하는 표면 광원 프로버 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 직류광원이 직류 램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 광원 프로버 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 편광 셔터가 TN 형 액정 구조를 갖고, 인가 전압의 유무로 그 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 표면 광원 프로버 장치.
- 프로버 장치를 이용하여 TFT (박막 트랜지스터) 어레이를 검사하는 경우에, 주어진 범위에서 미세하게 조정가능한 균일한 조도를 갖는 직류광을 제어하여, 검사 대상인 기판 상의 트랜지스터 회로가 턴 온되었을 때, 테스트 장치로부터의 제어 신호에 응답하여, 점결함 검사용 직류광을 TFT 에 조사시키는 단계, 및화소 내에 설치된 보조 용량 내에 축적된 전하 리크량을 검출함으로써, 상기 화소 내에 결함이 있다면, 상기 화소의 결함을 검출하는 단계를 구비하고,상기 리크는 TFT 어레이 제조 공정에서 에칭되지 않은 비정질 실리콘막 잔여물의 광도전 효과로 인한 단락에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 검사 방법.
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