KR100713851B1 - 검사장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 검사장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 검사장치는, 작업물을 지지하는 스테이지와; 상기 스테이지에 접근 이격 가능하게 마련되며, 상기 작업물을 검사하는 대물렌즈를 갖는 광학현미경과; 소정의 곡률반경을 가지며 상기 작업물과 상기 대물렌즈 사이에 설치된 뷰포트렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 비교적 선명한 화상을 얻을 수 있으며, 검사시 정확한 위치정보 및 데이터를 얻을 수 있다.

Description

검사장치 및 그 방법{INSPECTION APPARATUS AND METHOD}
도 1은 종래기술에 따른 뷰포트렌즈를 통과한 광경로를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 검사장치를 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 요부의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 뷰포트렌즈를 통과한 광경로를 나타낸 개략도,
도 5는 검사장치의 검사과정을 나타낸 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 검사장치 11 : 작업물
13 : 스테이지 15 : 공정챔버
17 : 챔버케이싱 20 : 광학현미경
21 : 대물렌즈 23 : 접안렌즈
30 : 뷰포트렌즈 40 : 뷰포트홀더
41 : 현미경 접촉부재 43 : 상부홀더
45 : 하부홀더 50 : 실링부재
51 : 실링부재수용부
본 발명은, 검사장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비교적 선명한 화상을 얻을 수 있는 검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.
반도체나 LCD 패널 등을 제조하는 공정에서는 일반적으로 각각의 공정이 완료된 후에 웨이퍼나 디스플레이 패널의 불량여부를 검사한다. 검사장치에는 조립되는 체결부재의 체결여부 및 체결깊이, 인쇄회로의 두께 및 폭 등을 검사하는 다양한 장치가 있다.
이러한 검사장치 중에서 여기서는 광학 현미경으로 웨이퍼 상의 각종 결함을 검사하는 검사장치에 관하여 설명한다. 특히 광학 현미경은 대기압 상태에 설치되고, 검사대상이 되는 작업물은 진공상태에 설치되는 분위기에서 검사를 수행하는 경우를 고려할 수 있다. 광학 현미경에서는 대물렌즈의 초점거리에 따라 대물렌즈에서 검사대상이 되는 작업물 사이의 작업거리가 정해진다.
카플링을 이용한 간단한 진공창틀 및 진공장치가 일본 특허공개번호 제2002-66300호(2002.03.05)에 개시되어 있다. 종래기술은 도 1에 도시된 바와 같이,임의의 광학재질의 광학창(113)을 사용할 수 있으며, 왜곡을 발생시키지 않고 창유효면적을 증대시킬 수 있도록 프랜지(미도시)와, 프랜지를 뷰포트에 대하여 진공실링하는 오링을 지지하는 센타링에 광학창(113)을 삽입, 지지하는 오목부와, 광학창을 진공실하는 오링을 수용하는 오링수용구를 갖는다. 이에, 종래기술은 대기압상태에 있는 광학현미경 등으로 광학창(113)을 통해 작업물(111)의 불량여부를 검사할 수 있다.
그런데, 종래기술은 광학창을 통해 작업물을 검사하는 과정에서 광학현미경의 대물렌즈가 갖는 소정의 작업거리에서 검사를 진행하면 광학창을 통과하면서 굴절된 광경로(Xa, Xb)와 정상 광경로(Ya, Yb)의 차이가 발생할 수 있다. 이러한 광경로의 차이는 주로 빛의 파장에 따른 색수차(Chromatic Aberration)와 색수차 이외에 광학창의 어느 부분을 통과하였느냐에 따른 구면수차(Spherical Aberration)로 나타난다. 이러한 수차들로 인하여 검사하는 작업물의 화상이 광학현미경에 선명하게 맺히지 않는다는 문제점을 갖는다. 특히, 고배율의 광학현미경을 사용하는 경우에 작업거리가 더욱 짧아져 화상이 비교적 선명하지 않는다는 문제점을 갖는다. 이에, 검사시 정확한 위치정보 및 데이터를 얻기 힘들 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 비교적 선명한 화상을 얻을 수 있는 검사장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 검사장치에 있어서, 작업물을 지지하는 스테이지와; 상기 스테이지에 접근 이격 가능하게 마련되며, 상기 작업물을 검사하는 대물렌즈를 갖는 광학현미경과; 소정의 곡률반경을 가지며 상기 작업물과 상기 대물렌즈 사이에 설치된 뷰포트렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 대물렌즈와 상기 작업물 사이의 작업거리는 상기 대물렌즈에 기초하여 정해지며, 상기 곡률반경은 상기 뷰포트렌즈를 통과하여 보정된 광경로와 정상 광경로가 상기 작업거리에서 일치하도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학현미경은 대기압상태에 설치되며, 상기 작업물은 진공조건 하에서 챔버케이싱을 갖는 공정챔버 내에 배치되며, 상기 뷰포트렌즈를 수용하여 상기 챔버케이싱에 결합된 뷰포트 홀더를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 뷰포트 홀더는, 상기 광학현미경과 근접되는 현미경 접촉부재와, 상기 현미경 접촉부재 및 상기 뷰포트렌즈 사이에 개재된 상부홀더와, 상기 뷰포트렌즈와 상기 챔버케이싱 사이에 마련된 하부홀더를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 뷰포트렌즈와 인접하게 배치되는 상기 상부홀더 및 상기 하부홀더 사이에는 각각 상기 공정챔버의 진공압을 유지할 수 있는 실링부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실링부재는 오링(O-Ring)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부홀더 및 상기 하부홀더는 각각 실링부재를 수용하는 실링부재수용부를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 뷰포트렌즈는 석영(Quarts)을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 검사방법에 있어서, 스테이지가 작업물을 지지하는 단계와, 상기 스테이지에 접근 이격 가능하게 마련되며 대물렌즈를 갖는 광학현미경이 상기 작업물을 검사하는 단계를 가지며, 소정의 곡률반경을 갖는 뷰포트렌즈가 상기 작업물과 상기 대물렌즈 사이에 설치되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 뷰포트설치단계는, 상기 대물렌즈에 기초하여 상기 작업물 사 이의 작업거리를 정하는 단계와; 상기 뷰포트렌즈를 통과하여 보정된 광경로와 정상 광경로가 상기 작업거리에서 일치하도록 상기 곡률반경을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 뷰포트설치단계는, 진공조건 하에서 챔버케이싱을 갖는 공정챔버 내에 상기 작업물을 배치하여 상기 챔버케이싱에 결합된 뷰포트 홀더가 상기 뷰포트렌즈를 수용하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 뷰포트홀더와 상기 뷰포트렌즈 사이에 상기 공정챔버의 진공압을 유지할 수 있도록 상기 뷰포트렌즈와 인접하게 실링부재를 결합하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예인 검사장치에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 실시예는 광학 현미경으로 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 상의 각종 결함을 검사하는 검사장치에 관하여 설명한다. 특히 광학 현미경은 대기압 상태에 설치되고, 검사대상이 되는 작업물은 진공상태에 설치되는 분위기에서 검사를 수행하는 검사장치에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 실시 예에만 적용되지 않고 광수차나 색수차가 발생되는 검사장치에서 수차를 보정하여 선명한 화상을 형성할 수 있은 다양한 검사장치에 적용된다.
본 발명에 따른 검사장치(10)는, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 작업물(11)을 지지하는 스테이지(13)와; 스테이지(13)에 접근 이격 가능하게 마련되며, 작업물(11)을 검사하는 대물렌즈(21)를 갖는 광학현미경(20)과; 소정의 곡률반경을 가지며 작업물(11)과 대물렌즈(21) 사이에 설치된 뷰포트렌즈(Viewport Lens, 30) 를 포함한다.
작업물(11)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 검사장치(10)의 대상이 되며 소정 공정챔버(15) 내에 이송된다. 이러한 작업물(11)은 실시예와 같이 웨이퍼, 디스플레이 패널 등을 포함한다.
스테이지(13)는 작업물(11)을 지지한다. 스테이지(13)는 작업물(11)을 지지하며 이송하는 이송컨베이어뿐만 아니라 작업대와 같은 다양한 종류를 포함한다.
공정챔버(15)는 소정의 진공압과 온도와 같은 공정분위기를 유지하여 공정을 진행한다. 공정챔버(15)는 외관을 형성하며 검사 등에 사용되는 각종 기기를 지지하는 챔버케이싱(17)을 갖는다.
챔버케이싱(17)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 공정챔버(15)의 외관을 형성하며 검사 등에 사용되는 각종 기기를 지지한다. 챔버케이싱(17)에는 뷰포트렌즈(30)를 수용하는 뷰포트홀더(40)가 결합된다.
광학현미경(20)은 작업물(11)과 인접하게 배치되어 소정의 배율을 갖는 대물렌즈(21)와, 사용자의 눈과 근접되게 배치되어 소정의 배율을 갖는 접안렌즈(23)를 포함한다. 광학현미경(20)의 감지정보에 기초하여 화상을 형성하는 화상형성부(미도시)를 가질 수 있다.
대물렌즈(21)는 작업물(11)과 인접하게 배치되어 소정의 배율을 갖는다. 이에, 대물렌즈(21)와 작업물(11)의 작업거리(도 4의 "L"참조)가 대물렌즈(21)에 의해 정해진다. 대물렌즈(21)는 배율에 따라 소정의 초점거리(도 4의 "R1" 및 "R2")를 갖는다.
뷰포트렌즈(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 곡률반경을 가지며 작업물(11)과 대물렌즈(21) 사이에 설치된다. 뷰포트렌즈(30)의 곡률반경은 뷰포트렌즈(30)를 통과하여 보정된 광경로와 정상 광경로가 상기 작업거리에서 일치하도록 형성된다. 뷰포트렌즈(30)는 광투과율이 좋은 석영(Quarts)과 같은 재질을 포함하며 플라스틱과 같은 재질로 마련될 수 있다. 이에, 광경로가 보정되어 광학현미경(20)에서 검사되는 작업물(11)의 화상이 선명해진다.
광경로가 보정되는 과정을 도 4를 참조하여 살펴본다.
먼저, 대물렌즈(21)의 중앙을 통과한 광경로는 도의 "Xa"로 표시되며 대물렌즈(21)와 작업물(11) 사이에 뷰포트렌즈(30)와 같은 매질의 유무와 관계없이 작업물(11)의 검사대상이 되는 영역인 "F"점으로 직진한다. 광경로가 뷰포트렌즈(30)의 곡률반경의 중심을 통과하여 "F"점을 향하고 있기 때문이다.
다음, 대물렌즈(21)의 중앙과 모서리 사이를 통과한 광경로는 두 가지를 고려해 볼 수 있다. 첫째로, 대물렌즈(21)와 작업물(11) 사이에 다른 매질이 없는 정상 광경로는 도의 "Xb"로 표시된다. 둘째는, 대물렌즈(21)와 작업물(11) 사이에 뷰포트렌즈(30)와 같은 다른 매질이 포함되어 있으며, 매질과 매질의 굴절에 의해 도의 "Yb"와 같은 경로를 통과한다. 즉, 광은 대기압에서 뷰포트렌즈(30)를 통과하는 과정에서 굴절되며, 뷰포트렌즈(30) 내에서 직진되다가 뷰포트렌즈(30)에서 진공상태의 작업물(11)를 향하면서 굴절된다. 이 때, 뷰포트렌즈(30)가 종래의 평판형과 달리 소정의 곡률반경을 가지고 있으므로 광경로 "Yb"는 작업물(11)의 검사영역인 "F"를 향하므로 정상 광경로 "Xb"와 일치한다.
마지막으로 대물렌즈(21)의 가장자리를 통과한 광경로도 전술한 중앙과 모서리 사이를 통과한 광경로와 같이 정상 광경로인 "Xc"과 뷰포트렌즈(30)에 의해 굴절된 광경로인 "Yc"가 작업물(11)의 검사영역인 "F"에서 일치한다.
즉, 뷰포트렌즈(30)의 곡률반경은 전술한 바와 같이 광경로 "Xb"와 "Yb" 및 "Xc"와 "Yc"가 일치하도록 형성된다. 이러한 뷰포트렌즈(30)의 곡률반경은 대물렌즈(21)의 초점거리, 뷰포트렌즈(30)의 재질에 따른 굴절률, 공정챔버(15)의 분위기 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 뷰포트렌즈(30)의 곡률반경은 실시예뿐만 아니라 필요에 따라 일측은 평편하게 마련되고 타측은 소정의 곡률반경을 갖도록 형성될 수도 있다.
또한, 뷰포트렌즈(30)는 소정 곡률반경으로 마련되어 외부 충격 등에 견딜 수 있는 강도를 갖는다.
뷰포트홀더(40)는 뷰포트렌즈(30)를 수용하여 진공조건 하에서 공정을 수행하는 공정챔버(15)의 외형을 형성하는 챔버케이싱(17)에 결합된다. 뷰포트홀더(40)는, 광학현미경(20)과 근접되는 현미경 접촉부재(41)와, 현미경 접촉부재(41) 및 뷰포트렌즈(30) 사이에 개재된 상부홀더(43)와, 뷰포트렌즈(30)와 챔버케이싱(17) 사이에 마련된 하부홀더(45)를 포함한다.
현미경 접촉부재(41)는 챔버케이싱(17)의 외부에 마련되어 챔버케이싱(17)과 스크루 등에 의해 결합된다.
상부홀더(43)는 현미경 접촉부재(41) 및 뷰포트렌즈(30) 사이에 개재되며 실링부재(50)를 수용하는 실링부재수용부(51)를 갖는다.
하부홀더(45)는 뷰포트렌즈(30)와 챔버케이싱(17) 사이에 마련되며 실링부재(50)를 수용하는 실링부재수용부(51)를 갖는다.
실링부재(50)는 뷰포트렌즈(30)와 인접하게 배치되는 상부홀더(43) 및 하부홀더(45) 사이에는 각각 공정챔버(15)의 진공압을 유지할 수 있다. 실링부재(50)는 오링(O-Ring)을 포함한다. 이에, 공정챔버(15)의 진공압의 누설을 방지할 수 있다.
실링부재수용부(51)는 실링부재(50)를 수용할 수 있도록 상부홀더(43) 및 하부홀더(45)의 판면으로부터 각각 함몰 형성되어 있다. 이에, 실링부재수용부(51)는 실링부재(50)를 안정적으로 수용할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 검사장치(10)의 검사과정을 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
작업물지지단계(S110)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스테이지(13)가 작업물(11)을 지지한다. 스테이지(13)는 컨베이어뿐만 아니라 작업대와 같은 다양한 형태로 마련될 수 있다.
뷰포트설치단계(S120)에서는, 작업물(11)과 대물렌즈(21) 사이에 소정의 곡률반경을 갖는 뷰포트렌즈(30)가 설치된다. 뷰포트설치단계(S120)에서는 대물렌즈(21)에 기초하여 작업물(11) 사이의 작업거리를 정하는 단계(S121)와, 뷰포트렌즈(30)를 통과하여 보정된 광경로와 정상 광경로가 작업거리에서 일치 또는 근접하도록 곡률반경을 형성하는 단계(S123)를 포함한다.
이에, 광경로의 차이가 뷰포트렌즈(30)에 의해 보정되어 광학현미경에서는 보다 해상도가 향상되어 선명한 화상을 형성할 수 있다. 또한, 뷰포트렌즈(30)가 소정 곡률을 가지고 있으므로 강도를 향상시킬 수 있다.
뷰포트설치단계(S120)에는 뷰포트홀더(40)와 뷰포트렌즈(30) 사이에 공정챔버(15)의 진공압을 유지할 수 있도록 뷰포트렌즈(30)와 인접하게 실링부재(50)를 결합하는 단계(S125)를 더 포함한다. 이에, 퓨포트렌즈(30)는 진공과 같은 분위기 속에서도 안정적으로 사용할 수 있다.
작업물검사단계(S130)에서는, 스테이지(13)에 접근 이격 가능하게 마련된 대물렌즈(21)를 갖는 광학현미경(20)이 작업물(11)을 검사한다. 이에, 전술한 바와 같이 뷰포트렌즈(30)에 의해 구면수차가 보정되어 광학현미경에서 작업물(11)을 비교적 선명하게 검사할 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면, 비교적 해상도가 향상되어 선명한 화상을 형성할 수 있다. 이에, 검사시 정확한 위치정보 및 데이터를 얻을 있기 때문에 검사 효율 및 신뢰도가 향상된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 비교적 선명한 화상을 얻을 수 있다. 이에, 검사시 정확한 위치정보 및 데이터를 얻을 수 있는 검사장치 및 그 방법이 제공될 수 있다.

Claims (12)

  1. 검사장치에 있어서,
    작업물을 지지하는 스테이지와;
    상기 스테이지에 접근 이격 가능하게 마련되며, 상기 작업물을 검사하는 대물렌즈를 갖는 광학현미경과;
    상기 작업물과 상기 대물렌즈 사이의 광경로가 모여지는 영역에 설치되며 모여지는 상기 광경로를 변환 가능하게 소정의 곡률반경을 갖는 뷰포트렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대물렌즈와 상기 작업물 사이의 작업거리는 상기 대물렌즈에 기초하여 정해지며,
    상기 곡률반경은 상기 뷰포트렌즈를 통과하여 보정된 광경로와 정상 광경로가 상기 작업거리에서 일치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 검사장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학현미경은 대기압상태에 설치되며,
    상기 작업물은 진공조건 하에서 챔버케이싱을 갖는 공정챔버 내에 배치되며,
    상기 뷰포트렌즈를 수용하여 상기 챔버케이싱에 결합된 뷰포트 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 뷰포트 홀더는,
    상기 광학현미경과 근접되는 현미경 접촉부재와,
    상기 현미경 접촉부재 및 상기 뷰포트렌즈 사이에 개재된 상부홀더와,
    상기 뷰포트렌즈와 상기 챔버케이싱 사이에 마련된 하부홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 뷰포트렌즈와 인접하게 배치되는 상기 상부홀더 및 상기 하부홀더 사이에는 각각 상기 공정챔버의 진공압을 유지할 수 있는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실링부재는 오링(O-Ring)을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상부홀더 및 상기 하부홀더는 각각 실링부재를 수용하는 실링부재수용부를 갖는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 뷰포트렌즈는 석영(Quarts)을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  9. 검사방법에 있어서,
    스테이지가 작업물을 지지하는 단계와,
    상기 스테이지에 접근 이격 가능하게 마련되며 대물렌즈를 갖는 광학현미경이 상기 작업물을 검사하는 단계를 포함하며,
    상기 작업물과 상기 대물렌즈 사이의 광경로가 모여지는 영역에 설치되어 모여지는 상기 광경로를 변환 가능하게 소정의 곡률반경을 갖는 뷰포트렌즈를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 뷰포트설치단계는,
    상기 대물렌즈에 기초하여 상기 작업물 사이의 작업거리를 정하는 단계와;
    상기 뷰포트렌즈를 통과하여 보정된 광경로와 정상 광경로가 상기 작업거리에서 일치하도록 상기 곡률반경을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 뷰포트설치단계는,
    진공조건 하에서 챔버케이싱을 갖는 공정챔버 내에 상기 작업물을 배치하여 상기 챔버케이싱에 결합된 뷰포트 홀더가 상기 뷰포트렌즈를 수용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 뷰포트홀더와 상기 뷰포트렌즈 사이에 상기 공정챔버의 진공압을 유지할 수 있도록 상기 뷰포트렌즈와 인접하게 실링부재를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
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