KR101279656B1 - 프로브 검사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치의 박막트랜지스터 기판에 형성되는 회로패턴의 전기적 특성변화를 측정할 수 있는 프로브 검사장치에 관한 것이다.
이 프로브 검사장치는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 설치되어 기판을 안치시키며, 상기 기판(300)의 배면에 광 및/또는 열을 인가하기 위한 다수의 백라이트 모듈들이 형성된 스테이지; 상기 기판에 형성된 회로패턴들에 전기적으로 접촉하여 상기 회로패턴들의 전기적 특성을 측정하기 위한 프로브 핀; 상기 프로브 핀을 지지함과 아울러 X축 또는 Y축으로 이동가능한 프로브 헤드; 및 상기 프로브 헤드의 일측에 장착되어 상기 프로브 핀이 접촉되는 상기 회로패턴에 광을 조사하는 상부 광원부를 구비하고; 상기 상부 광원부는 광원 에레이와, 상기 광원 어레이 상에 배치되며 상기 광원 어레이로부터 발생된 광을 자신 아래로 반사시키는 컬러필터판과, 상기 컬러필터판이 삽입되고 상기 광원 어레이가 실장되는 광원 지지트랙을 포함하며 상기 반사된 광을 상기 회로패턴 상으로 유도하는 광 방출홀을 갖는다.
Description
본 발명은 평판표시장치를 검사하기 위한 프로브 검사장치에 관한 것으로서, 특히 액정표시장치의 박막트랜지스터 기판에 형성되는 회로패턴의 전기적 특성변화를 측정할 수 있는 프로브 검사장치에 관한 것이다.
최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시장치(FPD : Flat Panel Display)들이 대두되고 있으며, 이러한 평판표시장치로는 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel) 및 일렉트로-루미네센스(Electro-Luminescence) 등이 있다. 이중 경량화, 박형화, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 액정표시장치의 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다.
이러한 액정표시장치의 제조공정은 하부기판의 제조공정과 상부기판의 제조공정 및 하부기판과 상부기판의 합착공정 등으로 이루어진다. 상부기판은 다수의 칼라필터 기판들을 포함하는 모 기판으로 구성되고, 하부기판은 다수의 박막트랜시스터(Thin Flim Transistor : 이하, TFT) 기판들을 포함하는 모 기판으로 구성된다.
TFT 기판에는 다수의 수평라인들과 다수의 수직라인들이 매트릭스 형태로 서로 교차 되어 형성되고, 수직라인들과 수평라인의 교차부마다에는 투명한 화소전극을 포함하는 화소셀들이 형성된다. 화소셀들에는 수직라인과 수평라인 및 화소전극에 접속되는 TFT가 형성된다. 다수의 TFT 기판이 형성되어 있는 하부기판은 검사공정을 거친 후 상부기판과 합착되며, 합착된 상하부기판은 이후 스크라이빙 공정에 의해 각각의 액정패널로 절단된다. 그리고, 액정패널과 백라이트 유닛등이 조립되어 액정모듈을 구성하고, 이 액정모듈에 구동회로들이 접속되어 액정표시장치로 완성된다.
액정표시장치의 제조공정 중 하부기판에 대한 검사공정에서는, 프로브 검사장치를 이용하여 하부기판에 형성된 회로패턴(예컨대, TFT)에 전기적인 테스트 신호를 공급함으로써 회로패턴의 양부 상태를 측정한다. 이러한, 회로패턴 검사는 모 기판(하부기판)으로부터 절단된 상태의 TFT 기판에 대하여 이루어질 수도 있으나, 통상 검사의 효율성을 높이기 위해 모 기판(하부기판)에 대하여 이루어지는 것이 보다 일반적이다. 이하에서는 모 기판(하부기판)을 설명의 편의상 기판으로 칭한다.
프로브 검사장치는 회로패턴의 전기적 특성 검사시 좀 더 정확한 측정값을 얻기 위해 액정모듈 상태에서의 회로패턴의 실제 동작 조건과 유사한 온도 및 주변 조건을 요한다. 즉, 프로브 검사장치는 액정표시장치의 동작 과정에서 백라이트로부터 발생되는 빛 및 열과 같은 조건에서 동작될 필요가 있다.
먼저, 회로패턴의 특성변화 측정 시 빛의 영향에 대하여 설명하면 다음과 같다. 기판에 형성된 회로패턴의 전기적 특성은 포토 커런트(Photo Current)에 많은 영향을 받는다. 여기서, 포토 커런트란 기판에 형성된 회로패턴이 빛에 노출된 경우 광전효과로 인해 그 회로패턴의 전류 흐름이 변화하여 생기는 전류를 말한다. 형광등과 같은 조명 장치에 의한 회로패턴의 포토 커런트는 액정모듈 상태에서의 백라이트(Back Light)에 의한 회로패턴의 그것과 큰 차이를 보인다. 더욱이, 형광등과 같은 조명 장치의 휘도 및 색온도는 백라이트의 휘도 및 색온도와 상당한 차이가 있기 때문에, 종래의 프로브 검사장치를 통한 전기적 특성 측정 정보는, 단순히 참고자료 정도로만 사용될 수밖에 없었다. 액정표시장치의 대형화 추세에 부응하여 정교한 공정 관리 및 측정이 필요해 짐에 따라 종래에는 크게 문제되지 않았던 포토 커런트 변화가 제품 품질에 큰 영향을 끼치게 되었으며, 따라서, 기판의 전기적 특성 검사장치인 프로브 장치에도 백라이트와 동일한 기능을 수행할 수 있는 조명장치가 요구되고 있다.
다음으로, 전기적 신호 인가에 따른 회로 패턴의 특성변화 측정 시 열의 영향에 대하여 설명하면 다음과 같다. 상기한 바와 같이, 기판에 형성된 회로패턴의 전기적 특성 검사시 좀더 정확한 측정값을 얻기 위해서는 액정표시장치의 동작 과정에서와 동일한 열 조건이 제공되어야 한다. 따라서, 종래에는 액정표시장치의 동작 과정과 동일한 온도 조건을 유지하면서 측정할 수 있도록 핫 플레이트(Hot Plate)가 프로브 검사장치에 구비된 바 있다. 그러나, 핫 플레이트를 이용하는 경우, 회로 패턴의 가열시 노이즈가 발생할 뿐만 아니라, 측정 온도 편차를 일정 범위 내로 유지하기 위한 가열 온도 제어가 어렵다. 다시말해, 회로 패턴의 열 특성 측정은 핫 플레이트의 전압을 천천히 높여가며(일반적으로 -10V부터+30V까지) 회로패턴에 열을 가하는 동안에, 회로패턴에 흐르는 매우 작은 전류 량을 측정(10E-15A) 하는 것이나, 전기적 가열 방식을 사용함으로써 가열시 발생하는 노이즈 때문에 회로패턴의 가열 특성 변화를 정확히 측정할 수 없다. 또한, 회로패턴의 가열 특성을 정확히 측정하기 위하여는 측정 온도 편차를 매우 적게 유지하여야 하는데 상기와 같은 핫플레이트를 이용한 검사장치로는 이러한 온도 편차 제어가 어렵다. 이러한 핫 플레이트는 불투명체의 금속 판으로 구성되어 있어 빛에 의한 특성변화를 측정할 수는 없다.
결과적으로, 액정표시장치의 공정 관리 및 측정이 보다 정교함을 요하게 됨에 따라, 실제 액정표시장치의 동작 조건과 유사한 상태 즉, 열과 빛이 동시에 작용하는 상태에서 기판에 대한 전기적 특성을 측정할 필요성이 대두되고 있지만, 종래의 핫 플레이트와 조명장치를 이용하는 프로브 검사장치로는, 열 또는 빛에 의한 한 가지씩의 측정밖에 불가능하며, 열에 의한 특성변화와 빛에 의한 특성변화를 각각 측정한 후 최종적으로 상기 두 개의 특성변화 데이터를 합성하여 사용함으로써, 측정 데이터의 신뢰성 및 측정 편의성이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 프로브 검사장치는 TFT의 완성 상태에서 TFT의 전기적 특성만을 측정하였으므로, 실제 특성의 크리티컬 요인인 TFT의 W(채널폭)/L(채널길이) 공 정 편차에 대해서는 검사 과정에서 측정이 불가능하여, 채널의 W/L 변동에 따른 TFT 특성 변화를 알 수 없었고, 그 결과 특성 분석에 한계점을 갖는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판에 형성된 TFT의 전기적 특성 검사시 실제 액정모듈 상태에서의 동작 조건과 유사한 상태에서 측정이 이뤄질 수 있도록 한 프로브 검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판에 형성된 TFT의 전기적 특성 검사시 TFT의 채널폭/채널길이도 함께 측정할 수 있도록 한 프로브 검사장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 검사장치는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 설치되어 기판을 안치시키며, 상기 기판(300)의 배면에 광 및/또는 열을 인가하기 위한 다수의 백라이트 모듈들이 형성된 스테이지; 상기 기판에 형성된 회로패턴들에 전기적으로 접촉하여 상기 회로패턴들의 전기적 특성을 측정하기 위한 프로브 핀; 상기 프로브 핀을 지지함과 아울러 X축 또는 Y축으로 이동가능한 프로브 헤드; 및 상기 프로브 헤드의 일측에 장착되어 상기 프로브 핀이 접촉되는 상기 회로패턴에 광을 조사하는 상부 광원부를 구비하고; 상기 상부 광원부는 광원 에레이와, 상기 광원 어레이 상에 배치되며 상기 광원 어레이로부터 발생된 광을 자신 아래로 반사시키는 컬러필터판과, 상기 컬러필터판이 삽입되고 상기 광원 어레이가 실장되는 광원 지지트랙을 포함하며 상기 반사된 광을 상기 회로패턴 상으로 유도하는 광 방출홀을 갖는다.
본 발명에 따른 프로브 검사장치는, 기판 아래에서 광 및/또는 열을 인가할 수 있는 백라이트 모듈과, 기판 위에서 컬러필터판에 반사된 광을 인가할 수 있는 상부 광원부를 구비하여, 실제 액정모듈의 구동 상태와 아주 유사한 환경에서 TFT의 전기적 특성 검사를 수행함으로써 측정값의 정확성 및 신뢰성을 크게 높일 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 프로브 검사장치는, TFT의 전기적 특성 검사시 광 및/또는 열의 변화를 지속적으로 보정해 줌으로써 측정값의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 프로브 검사장치는, TFT의 W/L을 측정 및 분석할 수 있는 수단을 구비하여 기판내에서 TFT의 공정 편차 분포도를 분석할 수 있으며, TFT의 전기적 특성치인 전류와 TFT의 W/L간의 상관 관계를 이용하여 기판의 회로패턴에 대한 매우 정확한 특성정보를 취득할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 검사장치의 평면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 검사장치의 단면도이다.
본 발명에 따른 프로브 검사장치(100)는 수평라인들과 수직라인들의 교차부마다 TFT들이 형성되어 있는 액정표시장치용 기판을 검사하기 위한 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 기둥으로 형성된 지지대(150)와, 지지대 상에 고정되는 베이스 플레이트(110)와, 베이스 플레이트(110) 상에 설치되고 피검사체인 기판(300)이 안치되는 스테이지(116)와, 기판(300)에 형성된 TFT들에 전기적으로 접촉하여 TFT의 전기적 특성을 측정하기 위한 프로브 핀(122)과, 프로브 핀(122)을 기계적으로 지지하며 X축 또는 Y축으로 이동되어 프로브 핀(122)을 각 TFT들에 접촉시키는 프로브 헤드(124)와, 프로브 헤드(124)를 X축 또는 Y축으로 이동시키기 위해 베이스 플레이트(110)의 상단에 설치되는 다수의 리니어 모터(132)들을 구비한다.
스테이지(116)는 피검사체인 기판(300)이 놓여지는 테이블로서, 검사 과정에서 기판(300)에 광을 조사하기 위한 백라이트 모듈(160)을 실장한다. 백라이트 모듈(160)은 광만을 방출하도록 구성될 수도 있고, 광과 열을 모두 방출하도록 구성될 수도 있다. 이에 대하여는 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 후술한다.
지지대(150)에 의해 둘러싸인 내부공간에는 스테이지(116)와 리니어 모터(132)를 구동 및 제어하기 위한 제어장치(미도시) 및 기판(300)에 전기적인 테스트 신호를 인가함과 아울러 테스트 결과를 저장하기 위한 테스트 장치(미도시)가 설치될 수 있다.
베이스 플레이트(110)는 평탄화 정밀도가 높은 석정반 또는 주물 정반을 이용하여 구성되며, 그 상부에는 스테이지(116)가 배치된다. 베이스 플레이트(110) 에 의해 지지되는 기둥들에는 리니어 모터(132)가 체결되고, 이 리니어 모터(132)에 연결된 프로브 헤드(124)는 스테이지(116)에 놓여진 기판(300) 상에서 X축 또는 Y축으로 가동된다.
프로브 헤드(124)에는 상부 광원부가 장착될 수 있다. 실제 액정모듈 상태에서 구동시, TFT는 백라이트로부터 직접적으로 조사된 광뿐만 아니라 컬러필터에 반사된 광에 의해서도 큰 영향을 받는다. 이러한 점을 감안하여, 상부 광원부는 광을 발생하는 광원 어레이와, 광원 어레이 상에 위치하여 광원 어레이로부터 조사된 광을 TFT쪽으로 반사시키는 컬러필터판을 구비하여 TFT의 특성 검사시 실제 구동상태와 유사한 환경을 제공한다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 상세히 후술한다.
또한, 프로브 헤드(124)에는 마이크로 스코프(Micro Scope)가 부착될 수 있다. 이 마이크로 스코프는 기판(300)에 형성된 TFT의 접촉용 패드(수십um)와 프로브 핀(122)의 접촉시, 이들이 정 위치에서 컨택(Contact)되는지 여부를 관찰할 수 있는 환경을 사용자에게 제공한다. 또한, 마이크로 스코프는 전기적 특성 검사가 진행되고 있는 TFT의 W(채널폭)/L(채널길이)에 대한 이미지를 제공할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 프로브 검사장치(100)는 TFT의 W(채널폭)/L(채널길이)와 TFT의 전기적 특성치의 상관 관계를 이용하여 특성 분석의 정확도를 높일 수 있다. 이에 대해서는 도 10을 참조하여 상세히 후술한다.
상기 구성을 갖는 프로브 검사장치(100)는 기판(300)에 대한 전기적 특성 검사시, 스테이지(116)에 장착된 백라이트 모듈(160) 및 프로브 헤드(124)에 장착된 상부 광원부를 이용하여 광 및/또는 광을 방출함으로써, 기판(300)에 형성된 TFT에 실제 액정모듈 상태와 유사한 환경을 제공하여, TFT의 전기적 특성에 대한 측정값의 신뢰도를 높인다.
도 3은 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 일 예로서 광만을 방출하는 백라이트 모듈을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 다른 예로서 광과 열을 모두 방출할 수 있는 백라이트 모듈을 나타낸 것이다.
본 발명은 기판에 형성된 TFT의 전기적 특성 검사시 실제 액정모듈 상태에서의 동작 조건과 유사한 상태에서 측정이 이뤄질 수 있도록 하는 프로브 검사장치(100)를 제공하는 것에 가장 큰 특징이 있으나, 광만을 제공하여 전기적 특성을 측정할 필요가 있는 경우에는 도 3에 도시된 백라이트 모듈(160)이, 광과 열을 모두 제공하여 전기적 특성을 측정할 필요가 있는 경우에는 도 4에 도시된 백라이트 모듈(160)이 이용될 수 있다. 본 발명에 적용되는 상기 백라이트 모듈(160)은 기판의 크기 및 기판에 적용되는 휘도에 따라 여러 가지 모델(model)로 제작이 가능하며, 특히, 액정표시장치용 기판의 광 특성만을 고려할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 발열코일이 없는 형태로 제작될 수 있을 뿐만 아니라, 광 특성과 동시에 열 특성을 측정할 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이 발열코일(169)을 내장한 형태로 제작될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 백라이트 모듈(160)은 발광체(162)가 형성되어 있는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : 이하 PCB)(161), 발광체(162)로부터 발생된 빛이 통과하는 경로를 제공하는 발광관(163), 발광체(162)로부터 발생된 빛을 균일하 게 확산시키기 위한 확산시트(166)가 부착된 발광면(165), 및 발광관(163) 상에서 발광면(165)을 지지하는 지지프레임(164)을 포함한다. 여기서, 발광면(165)은 합성 수지 또는 유리와 같은 투명한 재질로 구성될 수 있다. 발광관(163)의 일측면에는 확산시트(166) 또는 발광면(165)으로부터 반사된 광의 양 또는 휘도를 감지하기 위한 광센서(167)가 더 구비될 수 있다. 이 광센서(167)에 대해서는 도 8을 참조하여 상세히 후술한다.
도 4를 참조하면, 백라이트 모듈(160)은 외부로부터 인가된 전원에 의해 열을 발생하는 발열코일(169)이 발광면(165)에 더 구비되는 점을 제외하고는 도 3에 도시된 백라이트 모듈(160)과 기본적인 구성은 동일하다. 발열코일(169)은 진공 증착 기술등을 통해 형성되는 금속 패턴으로 구현될 수 있으며, TFT의 전기적 특성 검사시 기판에 열을 제공하는 역할을 한다. 액정표시장치용 기판의 전기적 특성측정은 전기적 노이즈(Noise)에 매우 민감하기 때문에, 선형전원(linear Power)을 이용하여 발열코일(169)에 전류를 인가하고, 아날로그 연속 PID(Proportional-plus-Integrate-plus-Derivative) 방식을 이용하여 발열코일(169)을 제어하는 것이 바람직하다. 여기서, 선형전원(liner power)이란 리플 및 노이즈 발생이 매우 적은 직류전압공급기(dc power supply)를 말하는 것이며, 아날로그 연속 PID 제어방식이란 온도편차를 최소화하기 위한 것으로서 전류의 양으로 온도를 조절하는 방식을 말한다. 도 4에 도시되어 있지는 않지만, 백라이트 모듈(160)은 발광면(165)에 열감지 센서가 더 구비될 수 있다. 이 열감지 센서에 대해서는 도 8을 참조하여 상세히 후술한다.
한편, 도 3 및 도 4의 백라이트 모듈(160)에 적용되는 발광체(162)는 다음과 같은 특징이 요구된다. 발광체(162)는 고 휘도 및 균일도가 일정해야 하며, 색 온도 및 기타 광학적 성질이 현재의 액정표시장치에 적용되고 있는 백라이트와 유사해야 하며, 광량 조절이 자유로워야 한다. 또한, 발광체(162)는 빠른 시간 안에 밝기 안정화가 이루어지며 지정된 밝기를 계속적으로 유질할 수 있어야 하고, 수명에 의한 밝기 변화가 없어야 한다. 따라서, 상기와 같은 특징을 구비한 발광체(162)라면 그 종류에 제한은 없으며, 일 예로서 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 들 수 있다.
도 5는 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 또 다른 예로서 열풍기를 이용하여 열을 방출할 수 있는 백라이트 모듈을 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 또 다른 예로서 발광체로서 자외선/적외선 발광 다이오드를 사용하고 있는 백라이트 모듈을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 백라이트 모듈(160)은 열풍기(173)를 이용하여 열을 방출할 수 있는 것으로서, 광만을 방출하는 도 3의 발광관(163)에 열풍기(173)를 연결함으로써 구현될 수 있다. 이에 의하면, 열풍기(173)로부터 방출된 고온의 열기는 열관(170)을 통해 발광관(163) 내부로 유입되어 발광관(170) 상단의 발광면(165)을 가열시키게 된다.
또한, 도 5에 도시된 백라이트 모듈(160)은 도 4에 도시된 백라이트 모듈과 결합되어 열과 광을 동시에 방출하는 백라이트 모듈로 이용될 수도 있다. 도 4는 외부로부터 인가된 전원에 의해 발열될 수 있는 발열코일(169)이 발광면(165)에 형 성되어 이미 열을 방출할 수 있는 구조로 구성되어 있으나, 이에 더하여 도 5의 열풍기(173)를 이용한 간접 발열 방식이 추가되면, 보다 강한 열을 방출할 수 있다. 다만, 열풍기(173)로부터 방출된 열기가 PCB(162)에 영향을 미칠 수도 있기 때문에 도 5에 도시된 백라이트 모듈은 PCB(162)와 접하게 되는 발광관(163)의 하부면에 고온 차단막(172)을 더 포함할 수 있다. 고온 차단막(172)으로는 고온 차폐용 글래스(Glass)가 사용될 수 있다. 도 5의 발광면(165)에는 열감지 센서(171)가 더 구비될 수 있다. 이 열감지 센서(171)에 대해서는 도 8을 참조하여 상세히 후술한다.
도 6을 참조하면, 백라이트 모듈(160)은 PCB(162)에 형성된 발광체(162)로부터 방출되는 광 외에 적외선 또는 자외선 중 적어도 어느 하나를 더 방출시키기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 발광관(163)의 하단벽 둘레에 자외선 발광체(174) 또는 적외선 발광체(175)를 추가함으로써 구현될 수 있다. 자외선 발광체(174) 및 적외선 발광체(175)는 자외선 발광 다이오드 및 적외선 발광 다이오드 등을 포함할 수 있으며, 자외선 발광체(174) 또는 적외선 발광체(175)는 발광체(162)로 사용되는 일반적인 발광 다이오드보다 그 광도가 높기 때문에 상대적으로 작은 갯수만으로도 원하는 광도를 가질 수 있다. 한편, 도 6에는 자외선 발광체(174) 및 적외선 발광체(175)가 2단으로 동시에 형성되어 있으나, 검사하고자 하는 기판(300)의 특성에 따라 어느 하나의 발광체만이 선택적으로 사용될 수도 있다. 또한, 자외선 발광체(174) 및 적외선 발광체(175)는 발광체(162)가 형성되어 있는 PCB(161)와 전기적으로 연결되어 구동될 수 있다. 도 6에 도시된 백라이트 모듈(160)은 도 4 또 는 도 5에 도시된 백라이트 모듈(160)과도 결합되어 사용될 수 있다.
한편, 백라이트 모듈(160)의 발광체(162)로 도 6에 도시된 바와 같이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 발광다이오드가 사용될 수도 있다. 이렇게, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 발광다이오드를 발광체(162)로 이용하면, 백라이트의 광량 이외에 광의 스팩트럼까지 변화시키면서 TFT의 전기적인 영향을 측정할 수 있기 때문에, TFT의 전기적 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다. 본 발명은 상기한 바와 같이 자외선 발광채(174) 또는 적외선 발광체(175)를 구비할 수 있으므로, 가시 광선영역의 스팩트럼 뿐만 아니라 자외선 영역 또는 적외선 영역의 스팩트럼을 생성할 수 있어, TFT의 전기적 특성을 보다 넓은 광 영역에서 실시할 수 있다는 장점이 있다. 도 6에 도시된 백라이트 모듈(160)은 발광면(165)에 열감지 센서를 더 구비할 수 있다. 이 열감지 센서에 대해서는 도 8을 참조하여 상세히 후술한다.
본 발명은 백라이트 모듈(160)의 휘도를 균일하게 제어하기 위하여, 백라이트 모듈(160)로부터 발광되는 광의 휘도를 측정하기 위한 휘도계(123) 및 휘도계(123)와 백라이트 모듈(160) 내부의 휘도를 비교하여 백라이트 모듈(160)의 휘도를 기 설정된 레벨로 제어하기 위한 피드백 제어부(180)를 더 포함할 수 있다. 광센서(167) 또는 열감지 센서(171)는 피드백 제어부(180)로 광 감지정보 또는 열 감지정보를 전송한다. 이 감지정보를 이용하여 피드백 제어부(180)는 백라이트 모듈(160)의 광 또는 열의 세기를 제어하게 된다.
도 7은 도 1의 프로브 검사장치에서 프로브 헤드에 상부 광원부가 장착된 일 예를 보여준다.
도 7을 참조하면, 상부 광원부(125)는 프로브 헤드(124)의 일 측에 장착되며, 광원 어레이(125a)와, 광원 어레이(125a)로부터 조사된 광을 TFT가 형성된 기판 쪽으로 반사시키는 컬러필터판(125b)과, 광원 어레이(125a) 및 컬러필터판(125b)을 수납하는 바디프레임(125c)을 구비한다.
바디프레임(125c)은 속이 빈 원 기둥 형상을 가질 수 있으며, 광의 조사 범위를 넓히기 위해서 상부 직경보다 하부 직경이 큰 스커트 형상을 가짐이 보다 바람직하다. 바디프레임(125c)은 그 하측 단부에서 내측으로 연장된 광원 지지트랙(125d)을 포함하며, 광원 지지트랙(125d) 상에서 컬러필터판(125b)이 착탈될 수 있도록 착탈 공간을 제공한다. 이러한 바디프레임(125c)은 광이 투과할 수 없는 재질로 이루어진다.
광원 어레이(125a)는 광원 지지트랙(125d)상에 배치된다. 광원 어레이(125)를 구성하는 광원으로는 일반적인 발광 다이오드, 자외선 발광 다이오드 및 적외선 발광 다이오드 중 어느 하나일 수 있다. 광원 어레이(125)를 통해 발생되는 광량은 상부 광원부(125)의 외부에 배치될 수 있는 광량 측정 장치와 광량 제어 장치를 통해 제어됨으로써 원하는 값으로 일정하게 조절 가능하다. 광량 측정 장치와 광량 제어 장치는 도 8에 도시된 일부 구성으로 대체될 수 있다.
컬러필터판(125b)은 바디프레임(125c)을 관통하여 광원 어레이(125) 상에 배치된다. 컬러필터판(125b)은 광원 어레이(125)로부터 조사된 광을 바디프레임(125c)에 형성된 광 방출홀(125e)쪽으로 반사시킨다.
상부 광원부(125)는 도 3 내지 도 6에 도시된 백라이트 모듈과는 별개로 프로브 검사장치에 적용될 수 있으며 또한, 도 3 내지 도 6에 도시된 백라이트 모듈과 함께 프로브 검사장치에 적용될 수 있다.
이러한 상부 광원부(125)의 작용 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 본원 발명은 프로브 헤드(124)에 장착된 상부 광원부(125)에 의해 TFT의 전기적 특성 검사시 실제 액정모듈 상태서와 유사한 환경을 제공할 수 있다는 것이다. 다시 말해, 실제 액정모듈 상태에서 TFT는 백라이트로부터 직접적으로 조사된 빛뿐만 아니라 자신을 투과하여 컬러필터에 반사된 후 자신의 채널부로 재입사되는 빛에 의해서도 큰 영향을 받으므로, 본원 발명의 상부 광원부(125)는 상술한 구성을 통해 이러한 액정모듈 상태를 그대로 재현할 수 있다는 것이다.
둘째, 본원 발명은 프로브 헤드(124)에 장착된 상부 광원부(125)에 의해 도 3 내지 도 6에 도시된 백라이트 모듈만을 이용하는 경우 대비 측정할 수 있는 범위를 확대할 수 있다는 것이다. 다시 말해, 도 3 내지 도 6에 도시된 백라이트 모듈만을 이용하는 경우에는 백라이트 모듈의 삽입 위치에 대응되는 TFT들에 대해서만 측정이 가능하였지만, 도 7과 같이 상부 광원부(125)를 적용하면 위치에 상관없이 모든 TFT들에 대해 전기적 특성 측정이 가능하다는 것이다.
도 8은 본 발명에 적용되는 피드백 제어부와 백라이트 모듈과의 회로 구성을 나타낸 일 예이다.
도 8을 참조하면, 피드백 제어부(180)는 휘도계(123)와 다수의 백라이트 모듈(160)과 통신을 수행하기 위한 인터페이스(181), 다수의 백라이트 모듈(160)의 휘도 정보를 저장하기 위한 저장기(183), 다수의 백라이트 모듈(160) 각각에 전원을 공급하기 위한 전원공급기(184), 인터페이스(181)로부터의 휘도 정보와 저장기(183)로부터의 휘도 정보를 비교하고 그 비교결과에 따라 전원공급기(184)의 구동을 제어하기 위한 제어기(182), 사용자로부터 각종 정보를 입력받기 위한 입력기(185), 및 입력기(185)를 통해 입력되는 정보와 제어기(182)를 통해 제어되는 정보들을 출력하기 위한 출력기(186)를 포함한다. 여기서, 백라이트 모듈(160)은 도 3에 도시된 바와 같이 발열코일이 구비되어 있지 않은 것일 수도 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 발열코일(169)이 구비된 것일 수도 있다. 이하에서는, 발열코일에 의한 열 공급과정은 별도로 하며, 발광체(162)에 대한 휘도 보정 기능에 대하여 설명한다.
휘도계(123)가 부착된 프로브 헤드(124)가 휘도를 검사하고자 하는 각 백라이트 모듈의 정 중앙 위치로 이동되면, 제어기(182)는 휘도계(123)로부터 전송된 백라이트 모듈(160) 표면의 휘도정보 및 백라이트 모듈(160) 내의 광센서(167)로부터 전송된 휘도정보와, 이 휘도정보들을 이용하여 도출되는 백라이트 모듈(160)에 제공될 전원의 구동정보 등을 저장기(185)에 저장한다. 여기서, 백라이트 모듈(160)의 휘도조정을 위해 각각의 백라이트 모듈에 제공될 전원의 설정정보가 입력기(185)를 통해 입력된 경우, 상기 설정정보는 휘도정보들 및 구동정보들과 함께 정보 테이블 형태로 저장될 수 있다. 한편, 상기 과정에 의해 저장된 각종 정보들은 이후의 전기적 특성 검사 중에 백라이트 모듈의 휘도를 보정하기 위해 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 기판에 대한 전기적 특성 검사 전에 상기 백라이트 모듈 각 각의 휘도를 보정하기 위해 이용될 수도 있다.
기판(300)의 TFT에 대한 전기적 특성 측정이 실질적으로 행해지는 경우에, 제어기(182)는 프로브 헤드(124)의 이동 좌표에 해당되는 검사대상 백라이트 모듈 정보를 추출하여 검사대상 백라이트의 광센서(167)로부터 검사대상 백라이트 모듈(160)의 내부 휘도정보를 전송받는 한편, 휘도계(123)로부터 검사대상 백라이트 모듈(160)의 외부 휘도 정보를 입력받아, 외부 휘도정보 또는 내부 휘도정보들을 상기 정보 테이블과 비교분석하여, 검사대상 백라이트 모듈의 균일한 휘도유지를 위해 필요한 전압/전류 값을 추출한 후 상기 추출된 값에 따라 전원공급기(184)를 제어하게 된다.
전원공급기(184)는 제어기(182)의 제어하에, 검사대상 백라이트 모듈(160)로 추출된 값에 해당되는 전원을 공급한다. 그 결과, 백라이트 모듈(160)은 전기적 특성 측정기간 동안 균일하고 이상적인 휘도를 방출하게 된다. 다시 말해, 제어기(182)는 발광관(163)의 내부와 외부에서 측정된 휘도값을 분석하여, 광량이 기준 설정 값보다 높거나 낮게 되면 즉시 상기 전원공급기(184)를 통해 보정 전압/전류 값을 출력함으로써 상기 발광체(LED)(162)가 일정 편차내의 광량을 유지하도록 한다. 한편, 상기에서는 발광체(162)에 의한 휘도 보정 기능에 대하여만 설명되어져 있지만, 자외선 발광체(174), 적외선 발광체(175)에 의한 휘도 보정 또는 스팩트럼 보정도 동일한 방법으로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 열감지 센서(171)를 이용함으로써 발열코일(169) 또는 열풍기(173)에 의한 온도 보정 기능을, 발광체(162)에 의한 휘도 보정 기능과 유사하게 구현할 수 있다. 즉, 본 발명은 광센서(167)에 대응되는 열감지 센서(171)와 휘도계(123)에 대응되는 열감지계가 구비된다면, 피드백 제어부(180)에 의해 백라이트 모듈(160)의 온도을 제어할 수 있게 된다. 다만, 본 발명은 열감지계가 없더라도 열감지 센서(171)로부터 감지되는 온도 정보만을 이용하여 상기 백라이트 모듈의 온도를 제어할 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 사용자가 액정표시장치용 기판의 전체영역에 대한 전기적 특성 변화를 측정할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 광 균일도, 광량의 조정, 측정에 필요한 밝은 광량 및 온도 상승을 위한 열을 제공할 수 있는 백라이트 모듈을 구비함으로써, 열과 광을 동시에 기판에 가할 수 있을 뿐만 아니라, 백라이트 모듈의 휘도 변화량, 스팩트럼 변화량 또는 온도 변화량 중 적어도 어느 하나를 보정함으로써, 광과 열에 의한 전기적 특성 변화의 측정 신뢰성을 달성할 수 있다. 다시 말해, 본 발명은 통제 가능한 안정된 백라이트 모듈을 프로브 검사장치의 스테이지(116)에 내장함으로써, 실제 양산되는 액정표시장치의 사용 상태와 유사한 조건으로 기판에 대한 검사 데이터를 획득할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
도 9은 본 발명에 따른 프로브 검사장치가 다수 개 사용되는 상태를 나타낸 예시도로서, 도 8의 피드백 제어부(180)를 이용하여 다수의 프로브 검사장치(100)의 백라이트 모듈의 휘도가 제어되는 상태를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 다수의 프로브 검사장치(100)가 공정실 내부에서 이용되는 경우에는 다수의 프로브 검사장치(100) 각각에 구비되는 피드백 제어부(180)들은 상기 지지대(150)에 구비되고, 피드백 제어부(180)들을 동시에 제어할 수 있는 사용자 단말기(200)가 별도의 장소에 설치될 수 있다.
각각의 프로브 검사장치(100)에 연결되어 있는 휘도계(123) 또는 열감지계로부터 전송되는 백라이트 모듈 외부의 휘도값 또는 온도는 프로브 검사장치를 통해 사용자 단말기(200)로 전송되거나 또는 사용자 단말기(200)로 직접 전송되며, 사용자 단말기(200)는 각각의 프로브 검사장치(100)로부터 전송되는 모든 백라이트 모듈의 휘도값 또는 온도가 동일하게 유지될 수 있도록 각각의 프로브 검사장치(100)에 구비되어 있는 피드백 제어부(180)를 제어하게 된다.
이를 위해, 사용자 단말기(200)에는 각각의 프로브 검사장치(100)에 대한 정보와, 상기 각각의 프로브 검사장치에 구비된 피드백 제어부(180) 및 백라이트 모듈에 대한 정보를 저장하고 있는 한편, 각 백라이트 모듈과 관련된 제어정보 등을 저장하고 있다. 사용자 단말기(200)는 피드백 제어부(180)의 기능을 확장시키기 위한 것으로서, 모든 백라이트 모듈들을 동일한 휘도 또는 온도로 유지시킴으로써 프로브 검사장치에 따라 기판의 전기적 특성 측정값이 변화되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 액정표시장치의 백라이트로 사용되는 CCFL 및 발광다이오드(LED) 의 경우 특정 주파수 및 파형을 가진 점멸광으로 동작하고, 상기 주파수 및 파형은 액정표시장치의 모델 마다 다르기 때문에, 프로브 검사장치 역시 상기 주파수 및 점멸 파형을 따를 필요가 있다. 따라서, 본 발명은 상기 전원공급기(184)가 실제로 액정표시장치의 백라이트 구동에 사용되는 주파수 및 파형을 구현할 수 있도록 상 기 피드백 제어부(180)의 제어기(182)에 전원 모듈레이션 기능을 추가시킬 수 있다. 본 발명에 적용되는 제어기(182)는 입력기(185)를 통해 액정표시장치의 구동에 실제로 이용되는 주파수 및 파형 정보 등을 입력받아, 그 분석된 정보를 저장기(183)에 저장할 수 있으며, 이후 상기 액정표시장치용 기판에 대한 전기적 특성 시험을 하는 경우에, 이 저장기(183)에 저장되어 있는 주파수 및 파형 정보 등에 따라 전원공급기(184)를 제어할 수 있다. 그 결과 본 발명은 기판에 대한 전기적 특성 시험을 하는 경우에도, 실제로 액정표시장치에 공급되는 전원의 주파수 및 파형 등을 이용함으로써, 기판에 대한 보다 정확한 전기적 특성 값을 얻을 수 있다는 특징을 가지고 있다.
도 10은 도 1의 프로브 검사장치에 마이크로 스코프와 정보 처리기를 부가하여 TFT의 W/L을 측정할 수 있는 일 예를 보여준다. 그리고, 도 11은 도 10의 프로브 검사장치의 동작 수행을 단계적으로 보여준다.
도 10을 참조하면, 프로브 검사장치(100)는 프로브 헤드(124)의 일 측에 장착된 마이크로 스코프(126) 외에, 마이크로 스코프(126) 및 프로브 핀(122)의 접촉에 의해 획득된 정보를 처리하는 정보 처리기(127)을 더 구비한다.
마이크로 스코프(126)는 전기적 특성 검사가 진행되고 있는 TFT의 W(채널폭)/L(채널길이)에 대한 이미지를 제공한다. 이를 위해, 마이크로 스코프(126)는 고배율(×100)을 가짐이 바람직하다.
정보 처리기(127)는 마이크로 스코프(126)를 통해 획득된 이미지를 이용하여 TFT의 W(채널폭)/L(채널길이) 값을 측정한 후 이 측정값이 포함된 이미지 파일을 생성하고, 내장된 프로그램을 실행시켜 이 이미지 파일을 통해 TFT의 공정 편차(CD)를 산출한 후, 프로브 핀(122)의 접촉을 통해 획득된 TFT의 전기적 특성 정보와 상기 산출된 데이터를 맵핑시켜 TFT의 W/L과 TFT에 흐르는 전류의 상관 관계를 분석한다.
도 11을 참조하여 이러한 프로브 검사장치의 동작을 살펴보면, 프로브 헤드(124)가 해당 TFT 상에 위치하여 TFT의 접촉용 패드(Contact Pad)와 프로브 핀(122)의 접촉시 마이크로 스코프(126)는 상기 해당 TFT의 채널부 이미지를 측정한다.(S1,S2)
프로브 핀(122)의 접촉을 통해 획득된 TFT의 전기적 특성 정보와, 마이크로 스코프(126)을 통해 획득된 TFT의 채널부 이미지 정보는 정보 처리기(127)로 인가된다. 정보 처리기(127)는 TFT의 채널부 이미지 정보를 이용하여 TFT의 W(채널폭)/L(채널길이) 값을 측정한 후 이 측정값이 포함된 이미지 파일을 생성한 다음, 내장된 프로그램을 실행시켜 이 이미지 파일로부터 TFT의 공정 편차(CD)를 산출한다.(S3)
그리고, 정보 처리기(127)는 프로브 핀(122)의 접촉을 통해 획득된 TFT의 전기적 특성 정보와 상기 산출된 데이터를 맵핑시켜 TFT의 W/L과 TFT에 흐르는 전류의 상관 관계를 분석하고, 그 결과를 TFT의 특성 분석치에 포함시켜 사용자에게 제공한다.(S4)
이러한 프로브 검사장치에 의해, 본원 발명은 기판내에서 TFT의 공정 편차(CD) 분포도를 분석할 수 있으며, TFT의 전기적 특성치인 전류와 TFT의 W/L간의 상관 관계를 이용하여 기판의 회로패턴에 대한 매우 정확한 특성정보를 취득할 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 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 검사장치의 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 검사장치의 단면도.
도 3은 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 일 예로서 광만을 방출하는 백라이트 모듈을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 다른 예로서 광과 열을 모두 방출할 수 있는 백라이트 모듈을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 또 다른 예로서 열풍기를 이용하여 열을 방출할 수 있는 백라이트 모듈을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 적용되는 백라이트 모듈의 또 다른 예로서 발광체로서 자외선/적외선 발광 다이오드를 사용하고 있는 백라이트 모듈을 나타낸 도면.
도 7은 도 1의 프로브 검사장치에서 프로브 헤드에 상부 광원부가 장착된 일 예를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 적용되는 피드백 제어부와 백라이트 모듈과의 회로 구성을 나타낸 일 예시도.
도 9은 본 발명에 따른 프로브 검사장치가 다수 개 사용되는 상태를 나타낸 예시도.
도 10은 도 1의 프로브 검사장치에 마이크로 스코프와 정보 처리기를 부가하여 TFT의 W/L을 측정할 수 있는 일 예를 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 프로브 검사장치의 동작 수행을 단계적으로 보여주는 도면.
Claims (12)
- 베이스 플레이트;상기 베이스 플레이트 상에 설치되어 기판을 안치시키며, 상기 기판(300)의 배면에 광 및/또는 열을 인가하기 위한 다수의 백라이트 모듈들이 형성된 스테이지;상기 기판에 형성된 회로패턴들에 전기적으로 접촉하여 상기 회로패턴들의 전기적 특성을 측정하기 위한 프로브 핀;상기 프로브 핀을 지지함과 아울러 X축 또는 Y축으로 이동가능한 프로브 헤드; 및상기 프로브 헤드의 일측에 장착되어 상기 프로브 핀이 접촉되는 상기 회로패턴에 광을 조사하는 상부 광원부를 구비하고;상기 상부 광원부는 광원 에레이와, 상기 광원 어레이 상에 배치되며 상기 광원 어레이로부터 발생된 광을 자신 아래로 반사시키는 컬러필터판과, 상기 컬러필터판이 삽입되고 상기 광원 어레이가 실장되는 광원 지지트랙을 포함하며 상기 반사된 광을 상기 회로패턴 상으로 유도하는 광 방출홀을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 백라이트 모듈은,광을 발생하는 발광체;확산시트를 포함하여 상기 발광체로부터의 광을 상기 기판의 배면에 균일하게 조사하는 발광면;상기 발광체와 발광면 사이에서 광의 통과 경로를 제공하는 발광관; 및상기 발광면을 지지하기 위한 지지프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 프로브 헤드에 장착되고 상기 상부 광원부 또는 상기 백라이트 모듈들로부터 공급되는 광의 휘도를 측정하기 위한 휘도계; 및상기 휘도계로부터의 휘도 정보를 상기 상부 광원부 또는 상기 백라이트 모듈들로부터 전송된 휘도 정보와 비교하여 상기 상부 광원부 또는 상기 백라이트 모듈들의 밝기를 일정한 레벨로 제어하기 위한 피드백 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 백라이트 모듈에 형성되어 상기 백라이트 모듈의 온도를 감지하는 열 감지 센서; 및상기 열 감지 센서로부터의 열 감지정보와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 상기 백라이트 모듈의 가열 온도를 일정한 레벨로 제어하기 위한 피드백 제어부 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 피드백 제어부는,상기 휘도계 및 상기 백라이트 모듈들과 통신을 수행하는 인터페이스;상기 백라이트 모듈들에 대한 구동정보를 저장하는 저장기;상기 다수의 백라이트 모듈들 각각으로 전원을 공급하는 전원공급기; 및상기 인터페이스를 통해 상기 휘도계 및 상기 백라이트 모듈들로부터의 휘도 정보들과, 상기 저장기로부터의 구동정보를 이용하여 상기 백라이트 모듈의 밝기를 일정하게 유지하기 위해 상기 전원공급기의 전원 레벨을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 피드백 제어부는,또 다른 프로브 검사장치들 각각의 피드백 제어부들과 함께 사용자 단말기에 공통 연결되어 상기 사용자 단말기의 제어에 따라 상기 백라이트 모듈들의 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 피드백 제어부는,액정모듈의 백라이트 구동에 사용되는 주파수 및 파형 정보를 입력받아 모듈레이션 및 저장하고, 상기 주파수 및 파형 정보에 따라 상기 백라이트 모듈의 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 발광면에는,인가 전원에 의해 열을 발산할 수 있는 발열코일이 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 발광관에는,외부로부터 고온의 열기를 공급받기 위한 열관이 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 발광관 내부의 측면에는,자외선을 방출하기 위한 자외선 발광체 또는 적외선을 방출하기 위한 적외선 발광체 중 적어도 어느 하나가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 발광체는,적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 프로브 헤드의 타 측에 장착되어 상기 회로패턴의 채널부 W(폭)/L(길이)에 대한 이미지를 제공하는 마이크로 스코프; 및상기 마이크로 스코프를 통해 획득된 이미지를 이용하여 상기 채널부 W(폭)/L(길이) 값을 측정한 후 이 측정값이 포함된 이미지 파일을 생성하고, 내장된 프로그램을 실행시켜 이 이미지 파일을 통해 상기 회로패턴의 공정 편차를 산출한 후, 상기 프로브 핀의 접촉을 통해 획득된 상기 회로패턴의 전기적 특성 정보를 상기 산출된 공정 편차에 맵핑시켜 상기 채널부 W(폭)/L(길이)과 상기 회로패턴에 흐르는 전류의 상관 관계를 분석하는 정보 처리기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 검사장치.
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