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KR100800323B1 - 기판 합착장치의 얼라인 검사장치 - Google Patents

기판 합착장치의 얼라인 검사장치 Download PDF

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KR100800323B1
KR100800323B1 KR1020010077114A KR20010077114A KR100800323B1 KR 100800323 B1 KR100800323 B1 KR 100800323B1 KR 1020010077114 A KR1020010077114 A KR 1020010077114A KR 20010077114 A KR20010077114 A KR 20010077114A KR 100800323 B1 KR100800323 B1 KR 100800323B1
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South Korea
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substrate
alignment
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substrate module
bonding
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장홍성
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 합착장치의 얼라인 검사장치에 현미경을 추가로 설치하여 기판의 얼라인과 기판 상에 형성된 패널의 얼라인을 함께 검사할 수 있도록 한 기판 합착장치의 얼라인 검사장치에 관한 것이다.
본 발명은 합착에 의해 기판 모듈을 형성하는 두 개의 기판 상에 표시된 얼라인 키들의 얼라인먼트를 검사하기 위하여 상기 기판 모듈의 일측에 설치되는 적어도 하나 이상의 제 1 측정기와, 상기 기판 모듈의 상부에 설치되어 상기 기판 모듈의 픽셀 쪽으로 이동하여 상기 픽셀의 얼라인먼트를 검사하기 위한 적어도 하나 이상의 제 2 측정기를 구비한다.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 시간적 손실 없이 바로 패널내부의 픽셀을 검사할 수 있다. 나아가, 패널내부의 픽셀을 검사하는 시간을 줄임으로써 생산성이 향상된다.

Description

기판 합착장치의 얼라인 검사장치{ALIGN INSPECTION APPARATUS FOR LAMINATING APPARATUS OF SUBSTRATES}
도 1은 통상적인 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 기판 합착장치의 얼라인 검사장치를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 합착장치의 얼라인 검사장치를 나타내는 블로도.
도 4는 도 3에 도시된 제 1 실시 예에 따른 기판 합착장치의 검사부를 상세하게 나타내는 평면도.
도 5는 도 3에 도시된 제 2 실시 예에 따른 기판 합착장치의 검사부를 상세하게 나타내는 평면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
18, 58 : 하부기판 20 : 게이트전극
22 : 게이트절연막 24 : 반도체층
26 : 오믹접촉층 28 : 소오스전극
30 : 드레인전극 32 : 보호막
34 : 화소전극 36, 56, 76 : 기판 모듈
40, 60, 80 : 얼라인 검사부
42a,42b,42c,42d,52a,52b,52c,52d,72a,72b,72c,72d : 카메라
44, 64, 84 : 패널 46, 66, 86 : 얼라인 키
70, 90 : 현미경 100 : 합착부
110 : 초기경화부 120 : 검사부
130 : 경화부
본 발명은 액정표시장치의 기판 합착장치에 관한 것으로, 특히 기판 합착장치의 얼라인 검사장치에 현미경을 추가로 설치하여 기판의 얼라인과 기판 상에 형성된 패널의 얼라인을 함께 검사할 수 있도록 한 기판 합착장치의 얼라인 검사장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 소형 및 박형화와 소비전력이 낮은 장점을 가지며, 노트북 PC, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 화소들이 게이트라인들과 데이터라 인들의 교차부들 각각에 배열되어진 화소매트릭스(Picture Element Matrix 또는 Pixel Matrix)에 텔레비전 신호와 같은 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 화소들 각각은 데이터라인으로부터의 데이터신호의 전압레벨에 따라 투과 광량을 조절하는 액정셀을 포함한다. TFT는 게이트라인과 데이터라인들의 교차부에 설치되어 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 액정셀 쪽으로 전송될 데이터신호를 절환하게 된다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치의 제조공정은 기판 세정과, 기판 패터닝, 배향막형성, 기판합착/액정주입, 실장공정으로 나뉘어져 제작된다.
기판세정 공정에서는 상/하부기판의 패터닝 전후에 기판들의 이물질을 세정제를 이용하여 제거하게 된다. 기판 패터닝 공정에서는 상부기판의 패터닝과 하부기판의 패터닝으로 나뉘어진다.
상부기판에는 칼라필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 하부기판에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 TFT가 형성된다. 데이터라인과 게이트라인 사이의 화소영역에는 화소전극이 형성된다.
도 1을 참조하면, TFT의 제조공정은 다음과 같다. 먼저, 게이트전극(20)과 게이트라인이 Al, Mo, Cr 또는 이들의 합금 등의 금속으로 기판(18) 상에 증착된 후, 사진식각법에 의해 패터닝된다.
게이트전극(20)이 형성된 기판(18) 상에는 SiNx, SiOx 등의 무기막으로 된 게이트절연막(22)과, 게이트절연막(22) 위에는 비정질 실리콘(amorphous-Si : 이하 "a-Si"이라 함)으로 된 반도체층(24)과 n+ 이온이 도핑된 a-Si으로 된 오믹접촉층(26)이 연속 증착된다.
오믹접촉층(26) 위에는 Mo, Cr 등의 금속으로 된 소오스전극(28)과 드레인전극(30)이 형성된다. 이 소오스전극(28)은 데이터라인과 일체로 패터닝된다. 소오스전극(28)과 드레인전극(30) 사이의 개구부를 통하여 노출된 오믹접촉층(26)은 건식에칭 또는 습식에칭에 의해 제거된다. 그리고 상기 소오스전극(28)과 드레인전극(30) 위에 SiNx 또는 SiOx로 된 보호막(32)이 전면 증착되어 TFT를 덮게 된다.
이어서, 보호막(32) 위에는 콘택홀이 형성된다. 이 콘택홀을 통하여 드레인전극(30)에 접속되도록 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)로 된 화소전극(34)이 도포된다.
TFT 공정 중, 게이트전극(20), 게이트라인, 소오스전극(28), 소오스라인, 드레인전극(30) 및 화소전극(34)은 물론 도시하지 않은 컬러필터와 블랙 매트릭스는 포토장비를 이용하여 포토레지스트(Photoresist)를 형성하고, 노광 및 현상하는 공정에 의해 패터닝되고 있다.
기판합착/액정주입 공정에서는 하부기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정에 이어서, 실(Seal)을 이용한 상/하부기판 합착공정, 액정주입, 주입구 봉지공정이 순차적으로 이루어진다. 여기서, 실재는 액정주입 공간과 액정영역을 한정하는 역할을 겸한다.
기판합착/액정주입 공정에서는 하부기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정에 이어서, 실(Seal)재를 이용한 상/하부기판 합착공정, 액정주입, 주입구 봉 지공정이 순차적으로 이루어진다.
마지막으로, 실장공정에서는 게이트 드라이브 집적회로 및 데이터 드라이브 집적회로 등의 집적회로가 실장된 테이프 케리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP)를 기판 상의 패드부에 접속시키게 된다.
이와 같은 종래의 엑티브 매트릭스 타입의 액정표시장치의 제조공정 중 기판합착공정은 열경화성 접착제(Sealant)가 인쇄된 상부기판(38)과 스페이서(Spacer)가 산포된 하부기판(18)의 얼라인 키를 기준으로 정렬한 후 합착한다. 이어서, 얼라인 키에 의해 정렬된 후 합착된 상부기판(38)과 하부기판(18) 사이의 셀갭을 일정하게 유지시키기 위하여 균일한 압력과 온도를 대략 20분 정도동안 가하여 열경화성 접착제를 초기 경화시키게 된다.
상부기판(38)과 하부기판(18) 사이의 셀갭 유지는 액정표시장치의 모델에 따라 차이가 발생하기 때문에 열경화성 접착제가 초기 경화된 기판 모듈(36)의 상부기판(38)과 하부기판(18) 간의 얼라인(Align) 정도를 도 2에 도시된 얼라인 검사장치에 의해 얼라인 정도를 검사하게 된다.
도 2를 참조하면, 종래의 기판 합착장치의 얼라인 검사장치는 상부기판(38)과 하부기판(18)이 합착된 기판 모듈(36)의 얼라인(Align)을 측정하기 위한 얼라인 검사부(40)와, 기판 모듈(36) 상에 형성된 패널들(44)의 내부를 검사하기 위한 목시검사부(50)를 구비한다.
기판 모듈(36)은 대형 기판으로써 6개의 패널들(44)이 형성되어 있다.
얼라인 검사부(40)는 기판 모듈(36)에 형성된 얼라인 키(Align Key;46)를 촬 영할 수 있도록 패널들(44)의 각 모서리부분에 대응되게 배치되는 제 1 내지 제 4 카메라들(42a, 42b, 42c, 42d)로 구성된다. 얼라인 키(46)는 상부기판(38)의 일측부에 형성된 제 1 마크(45)와, 하부기판(18)의 일측부에 형성된 제 2 마크(47)로 구성된다.
제 1 내지 제 4 카메라들(42a, 42b, 42c, 42d)은 도시되지 않은 기판 반송장치에 의해 반송되는 기판 모듈(36)을 촬영하여 기판 모듈(36) 상에 표시되어 있는 얼라인 키(46)를 측정하게 된다. 이를 위해, 제 1 내지 제 4 카메라들(42a, 42b, 42c, 42d)은 조마크용과 미마크용 카메라로 구성된다.
제 1 내지 제 4 카메라들(42a, 42b, 42c, 42d)의 조마크용과 미마크용 카메라들은 조마크용 카메라, 미마크용 카메라 순으로 기판 모듈(36) 상에 표시된 얼라인 키(46)를 촬영한다.
이러한, 제 1 내지 제 4 카메라들(42a, 42b, 42c, 42d)의 조마크용과 미마크용 카메라들을 이용하여 기판 모듈(36)에 표시된 얼라인 키(46)를 촬영하여 상부기판(38)과 하부기판(18) 간의 합착정도에 대한 합착데이터를 얻게 된다. 이 합착데이터를 이용하여 작업자는 기판 모듈(36)의 합착정도를 판단한다.
이와 같이, 제 1 내지 제 4 카메라들(42a, 42b, 42c, 42d)에 의해 합착정도가 판단된 기판 모듈(36)은 목시검사부(50)로 반송된다.
목시검사부(50)에서는 기판 모듈(36)에 형성된 패널들(44) 내부의 픽셀을 검사하기 위한 것으로, 작업자의 필요에 따라 목시검사부(50)에 반송된 기판 모듈(36)을 취출하여 도시하지 않은 현미경 검사기로 옮기게 된다.
현미경 검사기에서는 기판 모듈(36) 내부의 픽셀들까지 미세하게 측정하여 기판 모듈(36)의 얼라인 정도를 판별하게 된다. 현미경 검사기에 의해 얼라인 정도가 판별된 기판 모듈(36)은 도시하지 않은 경화로에 반송되어 2시간정도 열을 가해 열경화성 접착제를 완전 경화시키게 된다.
이와 같이, 종래의 기판 합착장치의 얼라인 검사장치는 기판 모듈(36)에 형성된 내부 패널들(44)의 얼라인정도를 검사하기 위해서 얼라인 검사부(40)에서 현미경 검사기까지 기판 모듈(36)을 옮겨야 함으로써 시간적 손실이 발생되어 생산성이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 합착장치의 얼라인 검사장치에 현미경을 추가로 설치하여 기판의 얼라인과 기판 상에 형성된 패널의 얼라인을 함께 검사할 수 있도록 한 기판 합착장치의 얼라인 검사장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기판 합착장치의 얼라인 검사장치는 합착에 의해 기판 모듈을 형성하는 두 개의 기판 상에 표시된 얼라인 키들의 얼라인먼트를 검사하기 위하여 상기 기판 모듈의 일측에 설치되는 적어도 하나 이상의 제 1 측정기와, 상기 기판 모듈의 상부에 설치되어 상기 기판 모듈의 픽셀 쪽으로 이동하여 상기 픽셀의 얼라인먼트를 검사하기 위한 적어도 하나 이상의 제 2 측정기를 구비한다.
상기 제 1 측정기는 상기 기판 모듈의 모서리 부분에 설치되는 4개의 카메라인 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 측정기는 상기 제 1 측정기의 일측에 부착된 현미경인 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 측정기를 상기 기판 모듈 쪽으로 이동시키기 위한 구동부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 3 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 합착장치는 상부기판(68)과 하부기판(58)을 합착하기 위한 합착부(100)와, 합착된 상부기판(68)과 하부기판(58) 사이의 셀갭을 일정하게 유지시키기 위해 기판에 인쇄된 열경화성 접착제를 초기 경화시키는 초기경화부(110)와, 일정하게 셀갭이 유지된 상부기판(68)과 하부기판(58)의 얼라인을 측정하기 위한 검사부(120)와, 검사완료된 상부기판(68)과 하부기판(58)의 열경화성 접착제를 완전히 경화시키기 위한 경화부(130)를 구비한다.
합착부(100)는 열경화성 접착제(Sealant)가 인쇄된 상부기판(68)과 스페이서(Spacer)가 산포된 하부기판(58)의 얼라인 키를 기준으로 정렬한 후, 상부 기판(68)과 하부기판(58)을 합착한다.
초기경화부(110)는 얼라인 키에 의해 정렬되어 합착된 상부기판(68)과 하부기판(58) 사이의 셀갭을 일정하게 유지시키기 위하여 균일한 압력과 온도를 대략 20분 정도동안 가하여 열경화성 접착제를 초기 경화시키게 된다.
검사부(120)는 상부기판(68)과 하부기판(58)이 합착된 기판 모듈(56)의 얼라인(Align)을 측정하기 위한 얼라인 검사부(60)와, 얼라인 검사부(60)의 일측부에 설치되어 기판 모듈(56) 상에 형성된 패널(64)의 내부를 검사하기 위한 현미경(70)을 구비한다.
기판 모듈(56)은 대형 기판으로써 6개의 패널들(64)이 형성되어 있다.
얼라인 검사부(60)는 기판 모듈(56)에 형성된 얼라인 키(Align Key;66)를 촬영할 수 있도록 기판 모듈(56)의 모서리부분에 대응되게 배치되는 제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d)로 구성된다.
제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d)은 도시되지 않은 기판 반송장치에 의해 반송되는 기판 모듈(56)을 촬영하여 기판 모듈(56) 상에 표시되어 있는 얼라인 키(66)를 측정하게 된다. 이를 위해, 제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d)은 조마크용과 미마크용 카메라로 구성된다. 여기서, 얼라인 키(66)는 상부기판(68)의 일측부에 형성된 제 1 마크(75)와, 하부기판(58)의 일측부에 형성된 제 2 마크(77)로 구성된다.
제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d)의 조마크용과 미마크용 카메라들은 조마크용 카메라, 미마크용 카메라 순으로 기판 모듈(56) 상에 표시된 미 마크인 얼라인 키(66)를 촬영한다.
이러한, 제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d)의 조마크용과 미마크용 카메라들을 이용하여 기판 모듈(56)에 표시된 얼라인 키(66)를 촬영하여 상부기판(68)과 하부기판(58) 간의 합착정도에 대한 합착데이터를 얻게 된다. 이 합착데이터를 이용하여 작업자는 기판 모듈(56)의 합착정도를 판단한다.
이와 같이, 제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d)에 의해 조마크 검사, 미마크 검사 등의 합착정도를 검사한 후, 작업자의 필요에 따라 현미경(70)을 이용하여 기판 모듈(56) 상의 내부패널의 픽셀들(64)까지 얼라인 정도를 미세하게 검사한다.
이를 위해, 현미경(70)은 제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d) 각각의 안쪽에 설치되어 작업자의 필요에 따라 기판 모듈(56) 상의 패널 쪽으로 이송되어 픽셀들(64)의 얼라인 정도를 검사한다.
작업자는 얼라인 검사부(60)로부터 기판 모듈(56)을 취출하지 않고 4개의 현미경(70)을 기판 모듈(56) 패널내부의 픽셀(64) 쪽으로 이송시켜 픽셀(64)의 얼라인 정도를 모니터링한다. 모니터링된 기판 모듈(56)의 픽셀(64)의 얼라인 정도에 따라 작업자는 합착된 기판 모듈(56)이 정상인지 비정상인지를 최종 판단한다.
이에 따라, 작업자는 얼라인 검사부(60)에 설치되는 현미경(70)을 이용하여 기판 모듈(56)에 형성된 패널내부의 픽셀(64)의 얼라인 정도를 검사함으로써, 합착 옵셋(Offset) 조정에 필요한 시간을 줄일 수 있다.
이와 같이, 제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d) 및 현미경(70) 각 각을 이용하여 기판 모듈(56)의 합착정도와 기판 모듈(56)의 패널내부 픽셀(64)의 얼라인 정도를 한번에 측정하여 최종판단된 기판 모듈(56)은 경화부(130)로 반송된다.
한편, 현미경(70)은 제 1 내지 제 4 카메라들(52a, 52b, 52c, 52d)의 일측에 설치되는 것이 아니라 도 5에 도시된 바와 같이 별도의 구동부(92)의 일측에 설치된다.
도 5를 참조하면, 얼라인 검사부(80)의 현미경(90)은 구동부(92)에 의해 기판 모듈(76)의 패널내부 픽셀(84)로 이동되어 기판 모듈(76)의 픽셀(84) 얼라인 정도를 측정하게 된다. 이를 위해, 구동부(92)는 도시되지 않은 모터 등의 구동력에 의해 이동될 수 있으며, 작업자의 선택에 따라 이동될 수 있다.
이와 같이, 제 1 내지 제 4 카메라들(72a, 72b, 72c, 72d) 및 현미경(90) 각각을 이용하여 기판 모듈(76)의 합착정도와 기판 모듈(76)의 픽셀(84) 얼라인 정도를 한번에 측정하여 최종판단된 기판 모듈(76)은 경화부(130)로 반송된다.
상기 경화부(130)에서는 대략 2시간 동안 기판 모듈(56, 76)에 열을 가함으로써, 초기 경화된 기판 모듈(56, 76)의 열경화성 접착제를 완전 경화시키게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 합착장치의 얼라인 검사장치는 기판의 얼라인 검사장치에 기판에 형성된 패널의 내부픽셀을 검사할 수 있는 현미경을 추가로 설치함으로써, 시간적 손실 없이 바로 패널내부의 픽셀을 검사할 수 있다. 나아가, 패널내부의 픽셀을 검사하는 시간을 줄임으로써 생산성이 향상된다.
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.

Claims (4)

  1. 합착에 의해 기판 모듈을 형성하는 두 개의 기판 상에 표시된 얼라인 키들의 얼라인먼트를 검사하기 위하여, 상기 기판 모듈의 일측에 설치되는 적어도 하나 이상의 제 1 측정기와,
    상기 기판 모듈의 상부에 설치되어 상기 기판 모듈의 픽셀 쪽으로 이동하여 상기 픽셀의 얼라인먼트를 검사하기 위한 적어도 하나 이상의 제 2 측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치의 얼라인 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 측정기는 상기 기판 모듈의 모서리 부분에 설치되는 4개의 카메라인 것을 특징으로 하는 기판 합착장치의 얼라인 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 측정기는 상기 제 1 측정기의 일측에 부착된 현미경인 것을 특징으로 하는 기판 합착장치의 얼라인 검사장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 측정기를 상기 기판 모듈 쪽으로 이동시키기 위한 구동부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치의 얼라인 검사장치.
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