KR100942841B1 - 액정표시소자의 검사 방법 및 장치와 리페어방법 및 장치 - Google Patents

액정표시소자의 검사 방법 및 장치와 리페어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시소자의 불량률을 줄이고 생산효율과 생산성을 높이도록 한 액정표시소자의 검사와 리페어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 액정표시소자의 검사와 리페어를 위한 방법 및 장치는 신호라인패턴들이 형성된 기판 상에서 자기센서를 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 단계와; 상기 불량위치의 좌표 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

액정표시소자의 검사 방법 및 장치와 리페어방법 및 장치{Method and Apparatus for Testing and Repairing Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래의 인 플레인 스위칭(IPS) 모드의 액정표시소자에서 하부기판 상에 형성된 신호라인들과 박막트랜지스터의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에서 선"Ⅰ-Ⅰ'", "Ⅱ-Ⅱ'"을 따라 절단하여 하부기판의 단면을 보여 주는 단면도이다.
도 3은 종래의 검사공정과 리페어공정을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4는 검사용 지그를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사 및 리페어장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 6에 도시된 라인카메라를 상세히 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 자기센서의 동작원리를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9 및 도 10은 도 6에 도시된 자기센서를 이용하여 신호라인의 단락 검출 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 6에 도시된 자기센서를 이용하여 신호라인의 개방 검출방법을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 6에 도시된 자기센서를 이용하여 신호라인들의 층간 단락 검출방법을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 게이트라인 4 : 데이터라인
6 : 박막트랜지스터 8 : 게이트전극
10 : 소스전극 12 : 드레인전극
13, 27, 33, 39 : 접촉홀 14 : 화소전극
16 : 공통전압라인 18 : 공통전극
20 : 스토리지 캐패시터 22 : 스토리지전극
24 : 게이트패드 26 : 게이트패드 하부전극
28 : 게이트패드 상부 전극 30 : 데이터패드
32 : 데이터패드 하부 전극 34 : 데이터패드 상부전극
36 : 공통패드 38 : 공통패드 하부전극
51 : 계측기 멀티미터 52 : 제어용 PC
54 : 프로브블럭 55 : 프로브핀
60 : 라인촬상부 61 : 라인카메라
62, 65 : 영상처리부 63 : 에리어촬상부
64 : 에리어카메라 66 : 검사용 지그
67 : X-Y 스테이지 68 : 자기센서 처리부
69 : 자기센서 70 : 센서 구동부
71 :제어부 72 : 표시장치
73 : 메모리 74 : 리페어장비
80 : 신호라인 101, 111x, 111y, 121 : 자기센서의 스캔방향
122 : 개방점 123a, 123b, 133a, 133b : 쇼팅라인
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로 특히, 액정표시소자의 불량률을 줄이고 생산효율과 생산성을 높이도록 한 액정표시소자의 검사와 리페어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
액정표시소자는 액정셀에 인가되는 전계를 제어하여 액정셀에 입사되는 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시소자는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직전계 방식과 수평전계 방식으로 대별될 수 있다.
수직 전계방식은 수직으로 대향하는 상부기판과 하부 유리기판에 수직으로 대향하는 화소전극과 공통전극을 형성하고 그 전극들에 인가되는 전압으로 액정셀 에 수직 전계를 인가하게 된다. 이 수직 전계방식은 개구율을 비교적 넓게 확보할 수 있지만 시야각이 좁은 단점이 있다.
수평 전계방식은 동일 기판 상에 화소전극과 공통전극을 형성하고 그 화소전극과 공통전극에 인가되는 전압으로 액정셀에 수평 전계를 인가하게 된다. 이 수평전계 방식은 시야각이 160° 정도로 넓은 장점이 있다. 이러한 수평 전계방식의 대표적인 예로는 '인 플레인 스위칭(In Plane Switching; 이하, "IPS"라 한다) 모드의 액정표시소자가 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, IPS 모드의 액정표시소자의 하판은 하부 유리기판(45) 상에서 게이트 절연막(46)을 사이에 두고 교차되는 게이트라인(2) 및 데이터라인(4)과, 그 게이트라인(2)과 데이터라인(4)의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, "TFT"라 한다)(6)와, TFT(6)의 드레인전극(12)에 접속된 화소전극(14)과, 동일 평면 상에서 화소전극(14)과 교대로 배치되는 공통전극(18)과, 다수의 공통전극들(18)에 공통으로 접속된 공통전압라인(16), 화소전압을 유지하기 위한 스토리지 캐패시터(20)를 구비한다. 또한, 이 하판은 도시하지 않은 하부 편광판이 배면에 형성된다.
이 하판과 대면되는 상판에는 도시하지 않은 컬러필터, 블랙매트릭스, 상부 편광판 등이 형성된다. 하판과 상판 사이에는 액정이 주입된다.
게이트라인(2)에는 TFT(6)의 게이트전극(8)에 접속되며 스캔펄스가 공급된다. 이 게이트라인(2)의 끝단에는 도시하지 않은 게이트 구동회로의 스캔펄스 출력단자에 접속되는 게이트패드(24)가 연결된다. 데이터라인(4)에는 TFT(6)의 소스 전극이 접속되며 액정셀의 화소전극(14)에 인가되는 데이터전압이 공급된다. 이 데이터라인(4)의 끝단에는 도시하지 않은 데이터 구동회로의 데이터전압 출력단자에 접속되는 데이터패드(36)가 연결된다.
TFT(6)는 게이트라인(2)의 스캔전압에 응답하여 데이터라인(4) 상의 데이터전압을 화소전극(14)에 공급한다. 이 TFT(6)는 게이트전극(8), 소스 전극(10), 드레인전극(12), 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이에 채널을 형성하기 위한 활성층(48) 및 활성층(48)과 소스/드레인전극들(10,12) 사이의 오믹접촉(Ohmic contact)을 위한 오믹 접촉층(50)을 포함한다.
화소전극(14)은 보호막(52)을 관통하는 제1 접촉홀(13)을 통해 TFT(6)의 드레인전극(12)과 접속된다. 이 화소 전극(14)은 일측에서 드레인전극(12)과 접속되고 게이트라인(2)과 나란한 제1 수평부(14A)와, 공통전압라인(16)과 중첩되는 제2 수평부(14B)와, 제1 및 제2 수평부(14A, 14B) 사이에 데이터라인(4)과 나란한 방향으로 형성된 핑거부(14C)를 구비한다.
공통전극(18)은 동일 평면 상에서 화소전극(14)의 핑거부(14C)와 교대로 배치되도록 공통전압라인(16)으로부터 데이터라인(4)과 나란한 방향으로 신장된다. 이 공통전극(18)과 화소전극(14)은 소정 거리를 두고 이격된다.
데이터라인들(4)에 데이터전압이 그리고 공통전압라인(16)과 공통전극(18)에 공통전압이 공급되고 게이트라인(2)에 스캔전압이 공급되면 TFT가 턴-온되고 데이터전압이 TFT(6)의 소스전극(10)과 드레인전극(12)을 통하여 화소전극(14)에 공급된다. 이 때 화소전극(14)과 공통전극(18) 사이에 수평방향에 가까운 전계가 인가 된다. 이러한 수평전계에 응답하여 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전하면서 광을 변조하게 된다.
스토리지 캐패시터(20)는 게이트 절연막(46), 활성층(48) 및 오믹 접촉층(50)을 포함한 유전층과, 그 유전층을 사이에 두고 대향하는 스토리지전극(22) 및 공통전압라인(16)과, 보호막(52)을 관통하는 제2 접촉홀(21)을 통해 스토리지 전극(22)에 접속된 화소전극(14)을 포함한다.
게이트패드(24)는 게이트라인(2)의 끝단에 형성되는 게이트패드 하부전극(26)과, 게이트 절연막(46)과 보호막(52)을 관통하는 제3 접촉홀(27)을 통해 게이트패드 하부전극(26)과 접속된 게이트패드 상부전극(28)을 포함한다.
데이터패드(30)는 데이터라인(4)의 끝단에 형성되는 데이터패드 하부전극(32)과, 보호막(52)을 관통하는 제4 접촉홀(33)을 통해 데이터패드 하부전극(32)과 접속되는 데이터패드 상부전극(34)을 포함한다.
공통패드(36)는 공통전압라인(16)의 끝단에 형성되는 공통패드 하부전극(38)과, 게이트 절연막(46)과 보호막(52)을 관통하는 제5 접촉홀(39)을 통해 공통패드 하부 전극(38)과 접속된 공통패드 상부전극(40)을 포함한다.
하부 유리기판(45)에 대하여는 불량을 예방하기 위하여 전기적 검사공정이 실시된다. 전기적 검사공정은 도 3과 같은 흐름도의 수순으로 실시된다.
도 3을 참조하면, 도 2와 같이 게이트라인(2), 게이트전극(8), 게이트패드 하부전극(26), 공통전압라인(16), 공통전극(18), 공통패드 하부전극(38)이 형성된 하부 유리기판들(45)은 카세트(Cassette)에 수납되어진다. 이 카세트에서 검사 운 영자는 하부 유리기판(45)을 취출하여 도 4와 같은 검사용 지그(jig)를 이용하여 하부 유리기판(45) 상에 형성된 게이트라인(8)과 공통전극(18)의 단락(short)을 검사한다.(S1, S2)
도 4의 검사용 지그는 제어용 PC(Personal Computer)(52)에 의해 제어되는 계측기 멀티미터(Multimeter)(51)와, 계측기 멀티미터(51)로부터 공급되는 전압을 프로브핀들(Probe pins)(55)에 공급하기 위한 다수의 스위치들(SW)을 구비한다. 스위치들(SW)은 릴레이 매트릭스 보드(Relay Matrix Board) 상에 형성된다. 또한, 검사용 지그는 도시하지 않은 구동회로보드를 구비한다. 구동회로보드는 검사용 전압을 도시하지 않은 하부 유리기판(45) 상의 쇼팅바를 통하여 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)에 공급하게 된다. 프로브핀들(55)은 승강 가능하게 설치되는 프로브블록(Probe block)(54)에 고정된다. 제어용 PC(52)는 계측기 멀티미터(51)로부터 공급되는 계측 데이터를 도시하지 않은 표시장치에 출력한다. 또한, 제어용 PC(52)는 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 통하여 입력되는 검사 운영자의 명령, 스위치들을 제어하기 위한 스위치 제어명령, 프로브핀들(55)을 지지하는 프로브 블록(54)을 승강시키기 위한 명령 등과 같은 검사에 필요한 명령을 검사용 지그의 구동회로보드에 공급한다. 이 검사용 지그는 하부 유리기판(45)이 로드되면 구동회로보드로부터 인가되는 검사전압들이 쇼팅바를 통하여 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)에 공급되고 프로브핀들(55)이 게이트패드 하부전극들(26)과 공통패드 하부전극들(38)에 접속된다. 그리고 스위치들(SW)이 턴-온된다. 그러면 상호 단락되지 않은 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)의 저항은 미리 설정된 기준치 보다 높은 저항으로 계측기 멀티미터(51)에 검출되는 반면에 도전성 이물이나 포토리소그래피공정(Photolithography)의 불량 등으로 인하여 단락된 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)은 상기 기준치보다 낮은 저항이 검출된다. 이는 단락되지 않은 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)은 그들 사이에 전류패스가 형성되지 않는 반면에 상호 단락된 게이트라인(2)과 공통전압라인(16) 사이에는 전류패스가 형성되기 때문이다.
S2 단계에서 양품판정된 기판들(45) 즉, 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)이 단락되지 않은 하부 유리기판들(45)은 다음 공정으로 진행된다.(S3)
이와 달리, S2 단계에서 이웃한 게이트라인(2)과 공통전압라인(16) 사이에 단락이 발생하여 불량으로 판정된 기판들(45)은 일반적으로 포토리워크공정(Photo-rework step)으로 반송된다.(S6) 포토리워크공정은 불량 기판들(45)에 대하여 마스크 공정의 포토장비에서 실시된다. 이 포토리워크공정은 포토레지스트 도포공정, 마스크 정렬공정, 노광공정, 현상공정, 습식식각공정 등을 포함하여 게이트라인(2), 게이트전극(8), 게이트패드 하부전극(26), 공통전압라인(16), 공통전극(18), 공통패드 하부전극(38)을 다시 패터닝하게 된다.
한편, S2 단계에서 불량 기판들(45)은 검사 운영자가 현미경으로 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)의 패턴들을 따라가면서 그 패턴들을 미세하게 검사하는 패턴검사 공정(S5)과, 그 패턴검사 공정(S5)에 의해 판정된 단락지점을 레이저빔으로 개방시키는 레이저 리페어공정(Laser repair step)(S7)을 통하여 복원될 수 있다. 패턴검사 공정(S5)을 마친 기판들(45)은 S6 단계의 포토리워크공정 으로 반송될 수도 있다.
IPS 모드의 액정표시소자는 도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바 게이트라인(2)과 그에 이웃하는 공통전압라인(16) 사이의 간격이 대략 3μm 정도로 좁다. 이 때문에 게이트라인(2)과 공통전압라인(16) 사이에는 단락이 빈번히 발생되고 있는 실정이다. 실제로, 제1 마스크공정을 마친 기판들(45) 중에서 대략 30% 정도가 단락 불량으로 판정되어 포토리워크공정으로 반송되고 있다. 그리고 패턴검사공정(S5)에 의해서는 단락지점을 빠르고 정확하게 찾을 수 없다. 따라서 검사용 지그에 의해 단락 불량으로 판정된 기판들(45)의 대부분은 포토리워크공정으로 반송되고 일부만이 레이저 리페어 공정(S7)으로 이송된다. 이렇게 제1 마스크공정의 포토장비에 많은 양의 불량기판들이 반송되는 악순환이 반복되고 있고 최초 제1 마스크 공정이 실시되어야할 기판들(45)이 그 포토장비에 로드된다. 이 때문에 포토리소그래피 공정이 더디게 진행되므로 그 만큼 생산성과 생산효율이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 기판이 대면적화되면서 더욱 심각하게 나타나고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 액정표시소자의 불량률을 줄이고 생산효율과 생산성을 높이도록 한 액정표시소자의 검사와 리페어를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사방법은 신호라인패턴들이 형성된 기판을 자기센서로 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 단계와; 상기 불량위치의 좌표 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 좌표 데이터는 상기 자기센서와 상기 기판의 상대적인 이동양에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사방법은 상기 자기센서에 의해 검출된 상기 신호라인패을 카메라로 스캔하는 단계와; 상기 카메라와 상기 기판의 상대적인 이동양에 근거하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사방법은 상기 신호라인패턴을 고배율의 현미경으로 촬상하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사방법은 상기 신호라인패턴에 프로브핀을 접촉시켜 상기 신호라인패턴의 불량여부를 판정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 리페어방법은 신호라인패턴들이 형성된 기판을 자기센서로 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 단계와; 상기 불량위치의 좌표 데이터를 생성하는 단계와; 상기 좌표 데이터를 이용하여 상기 신호라인패턴에서 불량이 존재하는 기판에 대하여 리페어공정을 실시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사장치는 신호라인패턴들이 형성된 기판을 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 자기센서와; 상기 자기센서를 구동함과 아울러 상기 불량위치의 좌표 데이터를 생성하는 센서 구동회로를 구비한다.
상기 센서 구동회로는 상기 자기센서와 상기 기판의 상대적인 이동양에 근거하여 상기 좌표 데이터를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사장치는 상기 자기센서에 의해 검출된 상기 신호라인패턴을 촬상하기 위한 카메라와; 상기 카메라와 상기 기판의 상대적인 이동양에 근거하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 영상처리회로를 더 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사장치는 상기 신호라인패턴을 고배율로 촬상하기 위한 현미경을 더 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사방법은 상기 신호라인패턴에 프로브핀을 접촉시켜 상기 신호라인패턴의 불량여부를 판정하기 위한 검사용 지그를 더 구비한다.
상기 액정표시소자는 IPS 모드의 액정표시소자인 것을 특징으로 한다.
상기 신호라인패턴은 스캔전압이 공급되는 게이트라인과; 상기 게이트라인과 이웃하며 공통전압이 공급되는 공통전압라인을 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시소자의 검사장치는 신호라인패턴들이 형성된 기판을 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 자기센서와; 상기 자기센서에 의해 검출된 상기 신호라인패턴을 촬상하기 위한 카메라와; 상기 신호라인패턴에 프로브핀을 접촉시켜 상기 신호라인패턴의 불량여부를 검사하기 위한 검사용 지그와; 상기 기판, 상기 자기센서 및 상기 카메라 중 적어도 어느 하나를 2축 방향으로 이송시키기 위한 이송 기구부와; 상기 자기센서, 상기 카메라, 상기 검사용 지그 및 상기 이송 기구부를 제어하기 위한 제어부를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 리페어장치는 신호라인패턴들이 형성된 기판을 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 자기센서와; 상기 불량위치의 좌표 데이터에 근거하여 상기 기판에 대하여 리페어를 실시하기 위한 리페어장비를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 5 내지 도 12를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사 미 리페어장치는 신호라인의 단락여부를 검사하기 위한 검사용 지그(66)와, 기판(75)을 X축과 Y축의 2축 방향으로 이동시키기 위한 X-Y 스테이지(67)와, 신호라인의 길이방향을 따라 이동하면서 신호라인을 촬상하기 위한 라인촬상부(60)와, 고배율로 신호라인의 일정영역을 촬상하기 위한 에리어촬상부(63)와, 신호라인의 단락/개방점을 유도자장으로 검출하기 위한 자기센서 처리부(68)와, 검사장치의 전 구동회로와 기구부를 제어하기 위한 제어부(71)와, 단락/개방점의 좌표 데이터를 표시하기 위한 표 시장치(72)를 구비한다.
검사용 지그(66)는 실질적으로 도 4와 같은 구성으로 구현된다. 이 검사용 지그(66)는 프로브핀들(55)을 패드들에 접촉시켜 패드로부터 읽어지는 전류에 따라 신호라인의 저항값을 검출하게 된다. 제어부(71)는 검사용 지그(66)로부터 입력되는 계측 데이터를 미리 설정된 기준 데이터와 비교하여 기판(75) 상에 형성된 신호라인의 단락여부를 판정한다.
X-Y 스테이지(67)는 제어부(71)의 제어 하에 라인촬상부(60), 에리어촬상부(63) 및 자기센서(69)가 기판(75)의 전면적에서 스캔 가능하도록 기판(75) 또는 기판(75)이 놓여진 검사용 지그(66)를 x축과 y축의 이축방향으로 이송한다.
라인촬상부(60)는 라인카메라(61)와 영상처리부(62)를 포함하여 신호라인 상에 존재하는 단락점이나 개방점을 시각정보와 좌표정보로 검출한다. 라인카메라(61)에는 도 7과 같이 다수의 전계결합소자들(Charge-coupled device : 이하, "CCD"라 한다)(61a)이 일렬로 배치된다. 이 라인카메라(61)는 기판(75) 상에 형성된 신호라인(80)의 길이방향을 따라 신호라인(80)을 일정 구간(STR) 단위로 스캔하여 기판(75)으로부터 입사되는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 영상처리부(62)로 공급한다. 영상처리부(62)는 라인카메라(61)로부터 입력되는 신호를 증폭하고 디지털신호로 변환한 다음, 그 디지털신호를 분석하여 단락점이나 개방점의 위치를 라인카메라(61)의 수평 이동구간(STR)과 수직 이동거리에 근거하여 좌표 데이터를 산출하며 그 좌표 데이터와 라인 카메라(61)로부터 촬상된 영상 데이터를 제어부(71)에 공급한다. 제어부(71)는 영상처리부(62)로부터 입력되는 좌표 데이터와 신호라인의 영상을 메모리(73)에 저장하고 미리 설정된 프로그램이나 검사 운영자의 제어 하에 좌표 데이터와 신호라인의 영상을 표시장치(72)로 출력하거나 그 좌표 데이터를 리페어장비(75)에 전송한다.
에리어촬상부(63)는 에리어카메라(64)와 영상처리부(65)를 포함한다. 에리어카메라(64)는 고배율의 광학렌즈들을 포함하는 현미경과 CCD들로 구성되어 확대 촬영된 영상을 전기적인 신호로 변환하여 영상 처리부(65)에 공급한다. 영상처리부(65)는 에리어카메라(64)로부터 입력되는 영상신호를 증폭하고 디지털신호로 변환하여 제어부(71)에 공급한다. 제어부(71)는 영상처리부(65)로부터 입력되는 확대 영상 데이터를 메모리(73)에 저장하고 미리 설정된 프로그램이나 검사 운영자의 제어 하에 확대 영상 데이터를 표시장치(72)로 출력하여 검사 운영자로 하여금 신호라인(80)의 확대영상을 시각적으로 인지할 수 있게 한다.
자기센서 처리부(68)는 자기센서(69)와 센서 구동부(70)를 포함하여 제어부(71)의 제어 하에 신호배선(80)의 단락과 개방을 정밀하게 검출하는 역할을 한다. 자기센서(69)는 공지의 자기센서 중 어느 것으로 구현된다. 예컨대, 자기센서(69)는 MR 센서(Magnetoresistance sensor), GMR 센서(Giant Magnetoreseistance sensor), 플럭스게이트 센서(Fluxgate sensor), 인덕티브 센서(Inductive sensor) 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 이 자기센서(69)가 MR 센서로 구현된 것으로 가정하여 설명하기로 한다. MR 센서는 자기저항효과소자(Magnetoresist effect device : 이하, "MR 소자"라 한다)를 이용 하여 자계의 변화와 자성체의 유무를 전압의 변화로 검출하는 자기센서이다. MR 소자에는 일반적으로 전자이동도가 큰 단결정의 InSb 박막이 사용되고 있다. 도 8과 같이 신호배선(80)에 전류(i)가 흐르면 그 전류(i)에 직각으로 자계가 발생되며 그 자계에 의한 유도자장(M)이 MR 소자에 유도되면 MR 소자의 저항이 변화된다. 이 MR 소자의 저항 변화를 전압으로 검출함으로써 신호배선(80)의 단락점과 개방점을 검출할 수 있다. MR 소자에는 감도를 높이기 위하여 희토류계의 영구자석이 부착될 수 있다. 센서 구동부(70)는 자기센서(69)의 MR 소자에 구동전류를 공급함과 아울러 MR 소자로부터 인가되는 전압을 증폭하고 그 값을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 신호배선의 단락/개방 발생여부를 디지털신호로 제어부(71)에 공급한다. 또한, 센서 구동부(70)는 자기센서(69)에 대한 기판(75)의 상대적인 이동양이나 기판(75)에 대한 자기센서(69)의 상대적인 이동양에 근거하여 단락점이나 개방점의 위치를 지시하는 좌표 데이터를 산출하고 그 좌표 데이터를 제어부(71)에 공급한다. 제어부(71)는 자기센서(69)가 기판(75) 상에서 X축 방향과 Y 방향으로 스캔될 수 있도록 X-Y 스테이지(67)를 구동한다. 제어부(71)는 센서 구동부(70)로부터 입력되는 신호배선의 단락과 개방을 판정하고 좌표 데이터에 따라 라인촬상부(60)와 에리어촬상부(63)를 제어한다. 또한, 제어부(71)는 미리 설정된 프로그램이나 검사 운영자의 제어 하여 좌표 데이터를 표시장치(72)로 출력하거나 리페어장비(74)에 전송한다.
한편, 도 5에서는 라인카메라(61), 에리어카메라(64) 및 자기센서(69)의 스캔방향에서 따라 X-Y 스테이지(67)를 이용하여 기판(75)이 이동되는 예를 예시하였 지만, 기판(75)은 정지된 상태를 유지하고 스캔방향에 따라 라인카메라(61), 에리어카메라(64) 및 자기센서(69)가 X축, Y축, Z축 방향으로 능동적으로 이동될 수도 있다. 이 경우, 라인카메라(61), 에리어카메라(64) 및 자기센서(69)는 제어부(71)의 제어 하에 X축, Y축, Z축 방향으로 물체를 이동시킬 수 있는 공지의 이송장비에 부착되고 X-Y 스테이지(67)는 제거된다.
제어부(71)는 라인촬상부(60)와 센서 처리부(68)로부터 입력되는 좌표 데이터, 단락점/개방점 데이터를 표준 통신방식 예를 들면, RS-232로 리페어장비(74)에 전송할 수 있다. 리페어장비(74)는 제어부(71)로부터 입력되는 데이터에 기초하여 단락점/개방점에 레이저빔을 조사하여 리페어공정을 신속히 실시할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 검사 및 리페어방법을 단계적으로 나타낸다. 피검사 기판이 IPS 모드의 액정표시소자의 제조공정에서 제1 마스크 공정을 마친 기판으로 가정하여 검사방법을 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 도 2와 같이 게이트라인(2), 게이트전극(8), 게이트패드 하부전극(26), 공통전압라인(16), 공통전극(18), 공통패드 하부전극(38)이 형성된 하부 유리기판(45)이 카세트에서 취출된다.(S71) 이어서 그 기판(45)은 도 5와 같은 검사용 지그(66)에 놓여지고 단락검사가 실시된다.(S72)
이와 달리, S72 단계에서 이웃한 게이트라인(2)과 공통전압라인(16) 사이에 단락이 발생되어 불량으로 판정된 기판들(45)은 자기센서(69)에 의해 단락 검사가 재실시된다.(S74) S74 단계에서 불량으로 판정된 기판들에 대하여 검사 운영자는 자기센서 처리부(68)에 의해 검출된 단락점으로 라인카메라(61) 및/또는 에리어 카 메라(64)를 이동시켜 육안으로 단락점을 확인한다.(S75) 이 때, 라인촬상부(60)와 자기센서 처리부(68)에서는 단락점의 위치를 지시하는 데이터들이 발생된다.(S76) 이 데이터들은 레이저 리페어 장비에 전송된다.(S77)
S72 단계와 S74 단계에서 양품판정된 기판들(45)은 다음 공정으로 진행된다.(S73)
한편, 카세트에서 취출된 기판은 S72 단계로 진행하지 않고 바로 S74 단계로 진행하여 자기센서 처리부(68)에 의해 단락검사 또는 개방검사가 실시될 수도 있다.
도 9 내지 도 12는 자기센서(69)를 이용한 신호배선의 단락과 개방을 검사하는 방법을 나타낸다. 도 9 내지 도 12에 있어서 그래프의 'V'는 자기센서(69)로부터 검출되는 전압이며, 'd'는 기판의 거리이다.
도 9 및 도 10은 자기센서(69)를 이용한 신호배선의 단락 검사방법을 나타낸다. 도 9 및 도 10에 있어서, 신호배선은 기판(45) 상에 형성된 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)의 일부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 게이트라인들(2)에는 일측에서 고전위 전압(Vh)이 인가되고 공통전압라인들(16)에는 타측에서 저전위 전압(Vl)이 인가된다. 고전위 전압(Vh)은 스캔펄스의 게이트하이전압(Vgh)이 선택될 수 있으며, 저전위 전압(Vl)은 공통전압(Vcom)이 선택될 수 있다.
자기센서(69)는 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)과 교차되는 폭방향 즉, y축 방향의 스캔방향(101)을 따라 비접촉방식으로 게이트라인들(2)과 공통전압 라인들(16)을 스캔하게 된다. 제조공정에서 도전성 이물이 기판(45) 상에 떨어지거나 패턴불량으로 인하여 임의의 게이트라인(2)과 공통전압라인(16) 사이에 단락점(102)이 존재하면 그 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)에는 전류(i)가 흐르게 된다. 이와 달리, 단락되지 않은 게이트라인(2)과 공통전압라인(16) 사이에는 전류패스가 형성되지 않기 때문에 전류(i)가 흐르지 않는다. 자기센서(69)의 스캔시에 단락점(102)을 경유하여 단락된 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)에서 자기센서(69)의 MR 소자에는 전류(i)에 의해 발생되는 유도자장이 유도된다. 이 유도자장에 의해 자기센서(69)의 MR 소자의 저항은 낮아지고 그 저항이 높은 전압으로 검출된다. 반면에, 단락되지 않은 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)을 스캔할 때에는 자기센서(69)의 MR 소자에 유도자장이 유도되지 않으므로 자기센서(69)는 높은 저항값을 가지게 된다. 따라서 자기센서(69)가 단락되지 않은 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)을 스캔할 때에는 자기센서(69)의 전압이 상대적으로 낮은 값으로 검출된다.
그리고 제어부(71)는 자기센서(69)에 의해 검출된 단락 라인으로 라인카메라(61)를 이동시키고 그 라인카메라(61)를 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)의 길이방향 즉, x 축방향을 따라 이동시킨다. 이 라인카메라(61)에 의해 단락점(102)이 검출되면 영상처리부(62)는 라인카메라(61)의 x축 방향과 y축 방향의 이동량에 근거하여 단락점(102)의 위치를 지시하는 좌표 데이터를 제어부(71)에 공급한다.
도 10을 참조하면, 게이트라인들(2)에는 일측에서 고전위 전압(Vh)이 인가된 다. 그리고 공통전압라인들(16)에는 일측에서 저전위 전압(Vl)이 인가된다.
자기센서(69)는 먼저 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)과 교차되는 폭방향으로 횡단하는 y축 방향의 스캔방향(111y)을 따라 비접촉방식으로 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)을 스캔하게 된다. 이 y 축방향의 스캔시에 단락점(112)을 경유하여 단락된 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)에 흐르는 전류(i)로 인하여 자기센서(69)의 MR 소자에는 유도자장이 유도된다. 이 유도자장에 의해 자기센서(69)는 1차적으로 단락된 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)을 검출한다. 이어서, 단락된 게이트라인(2)과 공통전압라인(16) 상에서 자기센서(69)는 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)의 길이방향과 나란한 x축 방향의 스캔방향(111x)을 따라 비접촉방식으로 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)을 스캔하여 단락점(112)의 위치를 정확하게 검출한다. 이 x 축방향의 스캔시에 단락점(112)의 위치는 전압원들(Vh, Vl)과 단락점(112) 까지에서만 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)에 전류가 흐르게 되므로 단락점(112)의 위치가 정확히 검출된다.
도 11은 자기센서(69)를 이용한 신호배선의 개방 검사방법을 나타낸다. 도 11에 있어서, 신호배선은 기판(45) 상에 형성된 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)의 일부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)은 일측과 타측의 양측에서 쇼팅라인들(123a, 123b)이나 그와 다른 별도의 도전수단들에 의해 단락된다. 그리고 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)은 일측에서 고전위 전압(Vh)이 인가되고 타측에서 저전위 전압(Vl)이 인가된다.
자기센서(69)는 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)과 교차되는 폭방향 즉, y축 방향의 스캔방향(121)을 따라 비접촉방식으로 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)을 스캔하게 된다. 포토리소그래피 공정의 불량 등으로 인하여 게이트라인(2)이나 공통전압라인(16)의 일부가 개방(open)되면 그 게이트라인(2)이나 공통전압라인(16)에는 전류(i)가 흐르지 않는다. 이와 달리, 개방되지 않은 게이트라인(2)이나 공통전압라인(16)에는 전류패스가 형성되므로 전류(i)가 흐르게 된다. 개방된 라인이 임의의 공통전압라인(16)이라 가정할 때 개방점(122)을 가지는 공통전압라인(16) 상에서 자기센서(69)가 y축 방향으로 스캔할 때 자기센서(122)의 MR 소자의 저항은 커진다. 이와 달리 개방되지 않은 라인들을 y축 방향으로 스캔할 때 자기센서(122)의 MR 소자의 저항은 유도자장에 의해 작아지게 된다. 따라서, 개방된 공통전압라인(16) 상에서 자기센서(69)의 저항은 낮은 전압으로 검출되는 반면, 개방되지 않은 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16) 상에서 자기센서(69)의 저항은 상대적으로 높은 전압으로 검출된다.
제어부(71)는 자기센서(69)에 의해 검출된 개방라인 쪽으로 라인카메라(61)를 이동시키고 그 라인카메라(61)를 게이트라인(2)과 공통전압라인(16)의 길이방향 즉, x 축방향을 따라 이동시킨다. 이 라인카메라(61)에 의해 개방점(122)이 검출되면 영상처리부(62)는 라인카메라(61)의 x축 방향과 y축 방향의 이동량에 근거하여 개방점(122)의 위치를 지시하는 좌표 데이터를 제어부(71)에 공급한다.
도 12는 자기센서(69)를 이용한 신호배선의 층간 단락방법을 나타낸다. 도 12에 있어서, 신호배선은 기판(45) 상에 형성된 게이트라인들(2), 공통전압라인들(16) 및 데이터라인들(4)의 일부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 12를 참조하면, 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)은 일측에서 쇼팅라인들(133a)이나 그와 다른 별도의 도전수단들에 의해 단락되고 타측에서 전기적으로 절연된 상태를 유지한다. 그리고 데이터라인들(2)은 일측에서 쇼팅라인들(133b)이나 그와 다른 별도의 도전수단들에 의해 단락되고 타측에서 전기적으로 절연된 상태를 유지한다. 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)에는 일측에서 고전위 전압(Vh)이 인가되고 데이터라인들(4)에는 일측에서 저전위 전압(Vl)이 인가된다.
자기센서(69)는 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)과 교차되는 방향 즉, y축 방향의 스캔방향(131y)을 따라 비접촉방식으로 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)을 스캔하게 된다. 이 스캔과정에서 층간 단락점(132)이 존재하는 게이트라인(2)이나 공통전압라인(16)에는 전류(i)가 흐르는 반면, 층간 단락점(132)이 없는 정상적인 게이트라인들(2)과 공통전압라인들(16)에는 전류(i)가 흐르지 않는다. 이러한 전류(i)의 유무는 자기센서(V)의 MR 소자의 저항 변화를 초래하고 그 저항변화는 전압(V)으로 검출된다.
이렇게 y축 방향에서 층간 단락점(132)의 위치가 검출된 후에 자기센서(69)는 데이터라인들(4)과 교차되는 방향 즉, x축 방향의 스캔방향(131x)을 따라 비접촉방식으로 데이터라인들(4)을 스캔하게 된다. 이 스캔과정에서 층간 단락점(132)이 존재하는 데이터라인(4)에는 전류(i)가 흐르는 반면, 층간 단락점(132)이 없는 정상적인 데이터라인(4)에는 전류(i)가 흐르지 않는다. 이러한 전류(i)의 유무는 자기센서(V)의 MR 소자의 저항 변화를 초래하고 그 저항변화는 전압(V)으로 검출된다.
결과적으로, x축 방향과 y 방향으로 자기센서(69)가 스캔하게 되면 층간 단락점(132)의 위치가 정확하게 검출된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자의 검사와 리페어를 위한 방법 및 장치는 자기센서를 이용하여 액정표시소자의 단락, 개방을 검출함으로써 불량위치를 정확히 판정할 수 있으므로 불량 기판들이 대부분 리페어 공정에 의해 복원될 수 있으며 포토리워크공정으로 반송되는 기판들의 수가 최소화됨으로써 포토리워크공정의 부하를 줄일 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 액정표시소자의 검사와 리페어를 위한 방법 및 장치는 라인카메라와 에리어카메라를 이용하여 불량위치에 대한 검출 정확도를 더 높이고 라인카메라와 자기센서로부터 검출되는 데이터에 기초하여 리페어 공정이 보다 신속하게 이루어지게 된다. 그 결과, 본 발명은 액정표시소자의 불량률을 줄이고 생산효율과 생산성을 높일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (15)

  1. 신호라인패턴들이 형성된 기판을 자기센서로 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 단계와;
    상기 자기센서에 의해 검출된 상기 결함위치에 상기 신호라인 패턴을 따라 라인 카메라를 이동시켜 상기 자기센서에 의해 검출된 불량위치를 촬상하는 단계와;
    상기 라인 카메라의 이동거리에 기초하여 상기 불량위치의 좌표 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호라인패턴을 고배율의 현미경으로 촬상하는 단계를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호라인패턴에 프로브핀을 접촉시켜 상기 신호라인패턴의 불량여부를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사방법.
  6. 신호라인패턴들이 형성된 기판을 자기센서로 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 단계와;
    상기 불량위치의 좌표 데이터를 생성하는 단계와;
    상기 좌표 데이터를 이용하여 상기 신호라인패턴에서 불량이 존재하는 기판에 대하여 리페어공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 리페어방법.
  7. 신호라인패턴들이 형성된 기판을 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 자기센서와;
    상기 신호라인 패턴을 따라 이동하며 상기 자기센서에 의해 검출된 불량위치를 촬상하는 라인 카메라와;
    상기 라인 카메라의 이동거리에 기초하여 상기 불량위치의 좌표 데이터를 생성하는 영상처리회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호라인패턴을 고배율로 촬상하기 위한 현미경을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호라인패턴에 프로브핀을 접촉시켜 상기 신호라인패턴의 불량여부를 판정하기 위한 검사용 지그를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정표시소자는 IPS 모드의 액정표시소자인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 신호라인패턴은,
    스캔전압이 공급되는 게이트라인과;
    상기 게이트라인과 이웃하며 공통전압이 공급되는 공통전압라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사장치.
  14. 신호라인패턴들이 형성된 기판을 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 자기센서와;
    상기 자기센서에 의해 검출된 상기 신호라인패턴을 촬상하기 위한 카메라와;
    상기 신호라인패턴에 프로브핀을 접촉시켜 상기 신호라인패턴의 불량여부를 검사하기 위한 검사용 지그와;
    상기 기판, 상기 자기센서 및 상기 카메라 중 적어도 어느 하나를 2축 방향으로 이송시키기 위한 이송 기구부와;
    상기 자기센서, 상기 카메라, 상기 검사용 지그 및 상기 이송 기구부를 제어하기 위한 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 검사장치.
  15. 신호라인패턴들이 형성된 기판을 스캔하여 상기 신호라인패턴의 불량위치를 검출하는 자기센서와;
    상기 불량위치의 좌표 데이터에 근거하여 상기 기판에 대하여 리페어를 실시 하기 위한 리페어장비를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 리페어장치.
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