KR100718029B1 - 시트형 물질의 검사 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

시트 형태의 물질의 전기적, 기계적, 물리적 및/또는 화학적 특성을 검사하는 장치는 시트를 보관하기 위한 카세트와 이 카세트에 대해 견고히 장착되어 있는 센서들을 포함하고 있다. 이들 센서는 카세트 외부의 검사 장소에 인접하여 장착될 수도 있다. 카세트 및 센서들의 구성 및 위치 관계는, 적당한 엔드 이펙터가 시트형 물질을 카세트내의 보관 장소와 센서들에 인접한 검사 장소간에 이동시킬 수 있도록 되어 있으면 된다. 시트형 물질의 검사 방법은, 시트형 물질을 카세트 내에 놓는 단계와, 이 카세트에 대해 견고하게 장착된 하나 이상의 센서를 사용하여 검사를 수행하는 단계를 포함하고 있다. 본 방법은 시트를 카세트로부터 꺼내고, 시트를 센서에 대해 복수의 위치에 단계별로 위치시키며, 또한 검사의 완료 후에 시트를 카세트에 되돌려 놓기 위해, 엔드 이펙터를 사용하는 단계를 더 포함하고 있다. 검사할 물질로는, 컴퓨터 화면 및 다른 응용 분야에 대한 평판 패널 및 반도체 웨이퍼가 있다.
카세트, 엔드 이펙터, 검사 헤드, 물질 검사

Description

시트형 물질의 검사 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TESTING OF SHEET MATERIAL}
본 출원의 분야는 시트형 물질(sheet material)의 검사에 관한 것으로서, 특히 컴퓨터의 평판 패널 디스플레이에 사용되거나 반도체 웨이퍼용의 유리 시트(glass sheet)와 같은 유리박 시트(thin glass sheet)의 검사에 관한 것이다.
유리 시트 또는 유리 패널은, 유리 시트의 제조 후부터 평판 패널 디스플레이 등의 제품에 조립되기 이전까지, 카세트(cassette)에 보관되어 있는 것이 통상적이다. 마찬가지로, 반도체 웨이퍼도 카세트에 보관된다. 카세트란 기본적으로 시트가 들어갈 만한 크기의 박스 또는 선택된 크기의 박스를 말한다. 기존의 한 카세트 설계에 있어서는, 카세트의 양측면으로부터 안쪽으로 돌출해 있는 패널 지지체가 다수 설치되어 있다. 이들 패널 지지체는 소정의 간격을 두고 떨어져 있다. 이 소정의 간격은 로봇의 엔드 이펙터(end effector)가 패널을 카세트에서 꺼내거나 또는 카세트에 집어넣기 위해 패널 지지체들 사이를 지나갈 수 있을 정도로 선택된다.
제조 후 및 프로세스 중의 여러가지 단계 후에, 패널, 반도체 웨이퍼 및 다른 시트 형태의 물질은 각종의 물리적, 전기적, 기계적 및 화학적 특성에 대한 검 사를 받게 된다. 통상은, 패널 또는 웨이퍼는 제조 후에 엔드 이펙터를 갖는 로봇에 의해 카세트에 갖다 놓게되며, 이 때 엔드 이펙터는 손상을 최소화하도록 패널 또는 웨이퍼를 파지(engage)한다. 이 패널 또는 웨이퍼의 검사가 요망되는 경우, 로봇의 엔드 이펙터를 카세트내로 집어넣어 패널 또는 웨이퍼를 파지하고 나서 이 패널 또는 웨이퍼를 카세트로부터 검사 기구(testing device)로 운반하게 된다. 그 다음에, 로봇은 패널 또는 웨이퍼를 검사 기구에 있는 적절한 지지체상에 갖다 놓는다. 검사 기구 내의 핸들러(handler)는 패널 또는 웨이퍼에 대한 각종 검사를 수행하는 검사 헤드(test head)에 대해 패널 또는 웨이퍼를 이동시킨다. 검사 완료 후에, 로봇은 다시 패널 또는 웨이퍼를 파지하고, 이 패널 또는 웨이퍼를 검사 장비로부터 꺼내어 이를 카세트에 되돌려 놓는다.
이렇게 하는 것은 몇가지 문제점을 제기한다. 검사 시간에는, 패널을 카세트로부터 꺼내어 이를 검사 기구로 운반하는 데 걸리는 시간과, 패널을 검사 기구로부터 꺼내어 이를 카세트로 되돌려 놓는데 걸리는 시간이 포함된다. 패널 또는 웨이퍼가 로봇 엔드 이펙터 또는 검사 기구의 핸들러 등의 핸들링 장비에 의해 파지(engage) 또는 해제(disengage)될 때마다, 손상의 위험이 있다. 측정 또는 검사 전에 샘플 또는 시트를 어떤 위치에 놓았다가 이 샘플을 측정 또는 검사 후에 원래의 위치로 돌려 놓는 데 걸리는 시간은, 몇개의 장치가 이 웨이퍼 또는 패널을 연속적으로 파지 및 해제(release)해야만 하는 경우 증대되게 된다.
본 발명의 목적은 패널 또는 웨이퍼 등의 시트 형태의 물질의 물리적, 화학 적, 전기적 및 기계적 특성을 검사하는 방법 및 장치로서, 물질의 검사와 관련한 프로세스 시간을 감축시키는 검사 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 시트 형태의 물질을 검사하는 방법 및 장치로서, 물질의 검사와 관련한 손상 위험을 저감시키는 검사 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 이점은 이상의 목적들을 달성한다는 데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적 및 이점들은 이하의 상세한 설명을 살펴보면 명백하게 될 것이다.
시트 형태의 물질의 검사 장치는 하나 이상의 시트형 물질(sheets of material)의 보관에 적합하게 되어 있는 카세트 및 이 카세트에 대해 견고하게 장착되어 있는 하나 이상의 센서를 포함한다. 이들 센서는 카세트 외부의 검사 장소에 인접하여 장착될 수도 있다. 카세트 및 센서들의 구성 및 위치 관계는, 적당한 엔드 이펙터가 시트형 물질을 카세트 내의 보관 장소와 센서에 인접한 검사 장소 간에 이동시킬 수 있도록 되어 있으면 된다.
시트형 물질(sheet material)의 검사 방법은, 시트형 물질을 카세트 내에 놓는 단계와, 이 카세트에 대해 견고히 장착된 하나 이상의 센서를 사용하여 검사를 수행하는 단계를 포함한다. 본 방법은 카세트로부터 시트를 꺼내고, 이 시트를 센서들에 대해 복수의 위치에 단계별로 위치시키며, 또한 검사 완료 후에 시트를 카세트내의 원래의 위치로 돌려 놓기 위해, 엔드 이펙터를 사용할 수도 있다.
시트 형태의 물질의 검사 장치는, 카세트내에 위치한 시트 형태의 물질의 표 면에 인접하여 배치될 수 있는 센서 및 이 물질의 처짐(sag)을 저감시키기 위해 배치된 지지체를 다수 포함하고 있다.
시트형 물질의 검사 방법은, 시트형 물질을 카세트내에 놓는 단계와, 카세트 내에 있는 동안 이 시트형 물질을 검사하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 카세트는, 시트 형태의 물질의 특성을 검사하기 위한 검사 헤드 구역이 설정된 선반(shelf)을 다수 포함한다.
도 1은 예시적인 패널이 그 안에 들어 있는 예시적인 카세트에 대한 본 발명의 장치의 위치 관계를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 장치의 라인 2-2를 따라 절취하여 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는 도 3의 장치의 부분 평면도이다.
도 5는 본 발명의 장치의 또다른 실시예의 개략도이다.
도 6은 도 5의 본 발명의 기판의 평면도이다.
도 7은 도 6의 기판의 단면도이다.
도 8은 도 6의 기판의 다른 실시예의 평면도이다.
도 9는 도 8의 라인 9-9를 따라 절취하여 도시한 단면도이다.
도 10은 도 8의 기판의 저면도이다.
도 11은 본 발명의 기판의 상측면의 다른 설계예의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 또다른 실시예의 개략도이다.
도 13은 본 발명에 따른 카세트 선반 배치의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 14는 도 13에 도시한 실시예의 부분 정단면도이다.
도 1에는, 본 발명에 따른 장치(10)가 도시되어 있다. 장치(10)는 로봇 팔의 엔드 이펙터(end effector)이다. 보다 광의로는, 장치(10)는 가동 유닛(movable unit)을 말한다. 장치(10)는 길이와 폭에 비해 두께(height)가 비교적 얇은, 납작한 엔드 이펙터로 되어 있는 것이 일반적이다. 장치(10)는, 검사할 패널 또는 웨이퍼의 아래와 적절한 공극(clearance)을 두고 카세트 중에 지지되어 있는 하측 패널 또는 웨이퍼의 위 사이에 들어갈(fit) 수 있을 정도로, 비교적 두께가 얇게 되어 있다. 장치(10)의 두께는 카세트 중의 다음 하측 패널 또는 웨이퍼와 접촉없이 지나야(clear)만 하는 경우 그에 의해 주로 좌우된다.
장치(10)는 돌출 핑거(15)를 3개 가지고 있다. 각 핑거(15)는 센서 또는 검사 헤드(20)를 갖는다. 핑거(15)의 개수는 필요한 경우 실행할 검사 패턴에 따라 변경될 수도 있다. 각 센서(20)는 카세트 중에 배치된 패널 또는 웨이퍼에 인접하여 설치하기에 적합한 것이다. 센서(20)는 시트형 물질의 특성을 검사하기 위한 수많은 형태의 공지된 콤팩트한 검사 헤드 중 어느 것이라도 좋다. 물질의 각종의 물리적, 화학적, 기계적 및 전기적 특성은 적당한 검사 헤드를 사용하여 검사할 수도 있다. 예를 들면, 검사 헤드는 와전류 면 저항(eddy current sheet resistance)의 검사를 제공할 수도 있다. 광 반사율의 검사(photoreflectance testing)를 제공할 수도 있다. 광 반사율의 검사를 제공하는 경우, 검사 헤드에는 광 섬유가 설치된다. 장치(10)의 몸체에는, 센서(20)와, 제어기, 데이터 저장 장치 및 판독 장치간의 통신을 할 수 있도록 적당한 회로 및 배선이 설치된다. 통신에는, 센서(20)로 보내지는 제어 신호 및 센서(20)로부터 수신되는 데이터 신호가 포함될 수도 있다. 3개의 센서(20)는 단지 일례로서 도시한 것이다. 센서의 개수는 필요한 경우 검사할 장소의 수에 따라 언제라도 선택될 수 있다.
대안으로서, 와전류 검출을 위한 동일 평면상의 센서 및 검출기(coplanar sensor and detector)가 각각의 개별 센서(20) 대신에 다수 쌍 설치될 수도 있다.
센서(20)의 대향하는 양측에는, 시트형 물질을 파지하기 위한 기구(25)가 배치되어 있다. 기구(25)는 기술 분야에서 공지된 소형의 진공 헤드(vacuum head) 또는 진공 체결구(vacuum holddown)일 수도 있다. 기구(25)는 검사의 실행 중에 패널과 센서(20)간의 상대 운동을 방지하는 역할을 한다. 기송관(air line)(도시안됨)이 진공 헤드(25)와 전기 제어 밸브(도시안됨)와의 사이에 설치되어 있다. 기구(25)는 또한 패널을 지지하고 있을 수도 있다. 패널이 패널 지지체에 의해서만 지지되는 경우에는 패널에 처짐(sag)이 있을 수도 있는데, 기구(25)는 이 처짐을 저감시키는 역할도 한다. 이렇게 함으로써, 처짐의 결과 생기는 패널 중의 응력(stress)을 저감시키는 역할도 한다.
도 1에는 또한 패널 또는 시트(35)를 내부에 갖고 있는 카세트(30)도 도시되어 있다. 카세트(30)는 일반적으로 하부 수평면, 수직의 평행한 양측면, 상부 수평면 및 후방 벽면을 갖는 상자로 되어 있다. 전방 개구부는 후방 벽면에 대향하여 설치된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 '카세트'란, 패널 또는 웨이퍼 등의 시트형 물질을 다수 수납하여 보호하기 위한 용기라면 어느 것이라도 포함한다. 패널 지지체(40)는 2개의 양측 벽면으로부터 안쪽으로 돌출되어 있다. 도 1에서는, 단지 한 세트의 패널 지지체(40)만을 도시하고 있다. 도면의 이해를 돕기 위해, 패널 지지체(40)는 패널(35)을 관통하여 도시되어 있다. 카세트(30)는 이러한 지지체를 다수 가지고 있다. 다수의 패널이 카세트(30)내에서 수평 위치로 지지되어 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 장치(10)는 로봇 팔에 장착되어 있다. 로봇 팔이란, 장치(10)를 지지하고 또한 정확하게 이동시켜 놓을 수 있는(precisely moving and locating) 임의의 장치를 의미한다. 장치(10)는 카세트(30) 내에서 시트(35)에 대해 일정 위치에 있다. 최초에, 장치(10)는 카세트(30)의 개구부에 가장 가까운 일단의 장소, 즉 장소(50)에서 시트(35)에 대한 검사를 실행할 수 있도록 위치하고 있다. 양호하게는, 장치(10)는 시트(35) 아래의 위치로 이동된 다음에, 위쪽으로 이동되어 시트(35)에 접촉한 다음에, 시트(35)의 처짐을 상당히 저감시키기에 충분한 거리만큼 위쪽으로 약간 더 이동된다. 이 마지막 단계에서, 정확한 거리는 시트간의 거리에 따라 또한 특정 물질 및 두께와 처짐간의 감응도(susceptibility)에 따라 변동될 수도 있지만, 약 5 밀(mil) 정도 위쪽으로 이동시키면 좋다. 장치(10)는, 센서(20)가 장소(50)에 있고 기구(25)가 센서(20)와 시트(35)간의 상대 이동을 방지하기 위해 시트(35)를 붙잡고 있는 상태로 있게 된다. 검사를 완료한 후에, 기구(25)는 시트(35)를 해제한다. 장치(10)를 일단의 다음 선택 장소로 이동시킨다. 그리고, 이 프로세스를 반복한다. 기구(25)는 시트(35)를 파지한다. 센서(20)는 장소(55)에서 시트(35)에 대한 검사를 수행한다. 기구(25)는 시트(35)를 해제하며, 이 프로세스는 소망하는 모든 장소를 검사할 때까지 반복된다. 물론, 시트상의 여러 장소에 대한 검사의 순서는 변경될 수도 있다. 장치(10)는 센서(20)가 후방 벽면에 가장 가까운 소망의 검사 장소에 접촉할 수 있을 정도로 충분한 길이를 가져야만 한다.
3개의 센서(20)에 대해 일정한 독립적인 수직 위치를 제공하기 위한 핑거(15)가 도시되어 있다. 장치(10)는 핑거를 가지지 않고 모든 센서(20)가 단일면상에 지지되는 구성을 가질 수도 있다.
센서(20)의 개수 및 상대 위치는 필요에 따라 선택될 수도 있다.
요약하면, 도 1 및 도 2의 실시예에서는, 하나 이상의 센서(20) 또는 검사 기구를 갖는 로봇 엔드 이펙터(10)가 설치되어 있다. 엔드 이펙터(10)는 납작한 시트형 물질을 다수 보관하는 카세트(30) 내에서 시트형 물질(35)들 사이에 들어갈 수 있을 정도의 크기를 갖는다. 엔드 이펙터의 길이는 카세트 중에 완전히 삽입된 시트의 전부분 또는 대부분에 대한 검사를 시트의 이동없이 행할 수 있을 정도로 길어야 한다. 엔드 이펙터에는, 다수의 센서가 설치될 수도 있고, 검사 중에 센서와 시트의 상대 이동을 방지하기 위하여 시트를 파지하는 장치가 설치될 수도 있다. 엔드 이펙터는 카세트의 대향하는 양측 벽면으로부터 돌출해 있는 패널 지지체들 사이에 들어갈 수 있을 정도의 크기를 갖는다.
상기한 바에 따르면, 본 발명의 방법에서는, 하나 이상의 센서를 장착하고 있는 엔드 이펙터를 시트형 물질을 보관하고 있는 카세트 내에 집어넣고, 센서가 시트의 표면상의 선택된 위치 또는 다수의 지점에서 그 물질을 검사할 수 있도록 시트들 중 하나에 대해서 이동시킨다. 이 프로세스를 카세트 중의 모든 시트에 대해서 반복할 수도 있다.
이러한 이펙터를, 예를 들면 겐마크(Genmark)사의 겐코봇 7 또는 8 지피알 로봇(Gencobot 7 or 8 GPR robot)에 설치할 수도 있다.
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 또다른 엔드 이펙터(10)가 도시되어 있다. 엔드 이펙터(110)는 도 3에서는 카세트(130)의 근방에 도시되어 있으며, 이 카세트에는 들어있는 검사할 예시적인 평판 패널(135)은 지지체(140)상에 지지되어 있다. 엔드 이펙터(110)는 센서(150) 어레이(an array of sensors)를 갖는다. 센서(150)는 도 1과 관련하여 전술한 바와 같은 적당한 센서 또는 검사 헤드라면 어느 것이라도 좋다. 센서(150)는 각 핑거(115)상에 직선상으로 배열되어 있다. 진공 체결구(120)가 센서(150)에 인접하여 설치된다. 센서는 외부 제어 회로 및 센서(150)로부터의 판독 내용을 검출 및 저장하기 위한 회로에 멀티플렉싱되어 있다.
동작에 있어서는, 로봇 팔(도시안됨)을 움직여서 엔드 이펙터(110)를 시트형 물질과 접촉시킨다. 엔드 이펙터(110)는 센서(150)가 시트형 물질의 표면의 대부분에 인접하도록 시트형 물질에 대해 위치한다. 이 결과, 한번의 위치 정렬로 센서(150)는 시트형 물질에 적절한 검사를 실행할 수 있게 된다. 양호하게는, 엔드 이펙터(110)를 수직으로 이동시켜 시트형 물질의 하부면을 파지하고 시트형 물질을 약간 위쪽으로 이동시켜 시트형 물질의 처짐을 저감, 양호하게는 제거하게 된다. 예를 들면, 엔드 이펙터(110)는 시트형 물질의 하부면을 파지한 후에 약 5 밀 정도 위쪽으로 이동될 수 있다. 검사 도중의 시트형 물질의 처짐은 바람직하지 않으며, 그 이유는 이러한 처짐이 각종 검사에 있어 엉뚱한 결과를 가져오기 때문이다. 수직 이동 후에, 각 센서(150)를 진공 체결구(120)에 파지시켜, 시트형 물질의 표면에 대해 정지 상태로 유지시킨다. 그 다음에 센서(150)는 검사를 할 수 있을 정도로 검사 지점(155)의 근방에 유지된다. 그 다음에, 검사를 수행한다. 센서를 멀티플렉싱한 경우에는, 검사를 반드시 동시에 할 필요는 없으며 엔드 이펙터(110)의 각 핑거를 따라 직렬로 검사를 한다. 검사를 완료하면, 진공 체결구가 해제된다. 엔드 이펙터(110)를 시트형 물질과 더 이상 접촉하지 않을 때까지 수직 하방으로 이동한다. 그 다음에, 엔드 이펙터(110)를 카세트(130)의 개구부의 바깥쪽으로 이동시킨다. 이어서, 엔드 이펙터(110)를 카세트(130) 중의 검사할 다음 시트에 대해 적절한 위치에 두고, 검사를 수행한다. 시트의 검사 도중에 엔드 이펙터를 이동시킬 필요가 없기 때문에, 처리 능력이 향상되고 시트형 물질의 표면에 대한 손상 위험이 저감된다.
도 5, 도 6 및 도 7에는, 시트형 물질의 카세트내 검사(in-cassette testing)를 위한 본 발명의 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5에는, 본 발명에 따른 카세트(230)가 도시되어 있다. 카세트(230)는 기본적으로 전방 개구부와 다른 5개의 측벽면을 갖는 장방형 상자로 되어 있다. 측벽면은 평판 패널 및 웨이퍼의 보관에 사용되는 카세트에 통상 사용되는 물질, 예를 들면 금속 또는 세라믹으로 형성될 수도 있다. 카세트(230)는 시트형 물질을 검사하기 위한 복수의 시트 선반(sheet shelf)(240)을 갖는다. 각 선반(240)은 경질의 오염 방지 물질(a rigid, non-contaminating material)로 이루어진 평면 시트(a planar sheet)로 되어 있다. 예를 들면, 선반(240)은 각종의 세라믹 중의 하나로 형성될 수도 있다. 선반(240)은 알루미늄 등의 금속으로 형성될 수도 있고, 선반의 알루미늄과 도체들과의 사이에 적당한 절연체가 설치될 수도 있다. 보다 양호한 차폐를 위해 동박(laminated copper)보다 더 무거운 도체를 사용하는 것이 바람직할 수도 있으며, 절연된 와이어를 사용하는 경우, 알루미늄의 도전 특성이 그다지 단점이 되지는 않는다. 각 선반(240)은 카세트(230)의 양측 벽면에 견고하게 지지되어 있다. 선반(240)은 접착제로 양측 벽면에 접합되어 있을 수 있거나, 양측 벽면에 부착된 돌출 와이어상에 지지되어 있을 수 있으며, 그렇지 않고 고정되어 견고히 지지되어 있을 수도 있다. 각 선반(240)에는, 복수의 검사 헤드 또는 센서(250)가 어레이 상으로 형성되어 있다. 이 어레이의 검사할 물질의 표면에 대한 크기는, 양호하게는 물질의 표면의 대부분을 포함한 검사 지점들에 대해 검사를 수행할 수 있을 정도가 되도록 선택된다. 센서(250)는 양호하게는 선반(240)의 상측 평탄면의 레벨에서 함몰되어 있다. 센서(250)는 몇개의 직선 모양으로 배열되어 있지만, 센서 위치의 패턴은 변경될 수도 있다. 진공 체결구(260)는 각 센서(250)에 인접하여 쌍으로 설치되어 있다. 진공 체결구는 필요에 따라 더 적게 또는 더 많이 또는 다른 위치에 설치될 수도 있다. 진공 체결구는 선반(240)의 몸체에 함몰부 또는 우물 형태로 되어 있을 수도 있으며, 이 우물 형태가 튜브(tube)와 물리적으로 연결(in physical communication)되어 있다. 각 선반(240)에는, 양호하게는 하나 이상의 절개부 또는 함몰부(270)가 센서(250)로 이루어진 열의 중간에 설정되어 있다. 함몰부(270)는 선반(240)과 시트형 물질간의 접촉 면적을 축소시키기 위해 설정되어 있다. 함몰부(270)는 또한 선반(240)의 무게를, 특히 카세트(230)의 벽면들의 중간에서의 무게를 감소시킨다. 이와 같이 무게를 감소시키면, 선반(240)의 처짐이 저감되는 경향이 있다.
예시적인 배선(280)이 선반(240)의 표면상에 도시되어 있다. 배선(280)은 필요에 따라 선반(240)의 하부면에 또는 선반(240)의 내부에 설치될 수도 있다. 실제로는, 각 센서(250)는 자신과 관련된 제어선(control lines) 및 판독선(readout lines)을 가질 수도 있다. 적절한 제어 및 메모리 회로가 장착되어 있을 수도 있는 예시적인 회로 기판(290)이 각 선반(240)의 바로 아래에 도시되어 있다. 센서에 대해 제어 및 검사 데이터용 메모리를 제공하기 위한 적절한 기능부가 물리적으로 카세트의 다른 곳에, 예를 들면 카세트 벽면의 외측면에 위치할 수도 있다. 그렇지 않고, 선반(240)의 배선(280)이 검사 도중에 카세트(230)의 외부에 장착된 회로에 전기적으로 접속될 수도 있다. 접속 배선의 신속한 접속 및 제거를 위해, 각 선반(240)에 적당한 커넥터를 설치할 수도 있다. 외부 장착된 회로를 사용함으로써, 카세트(230)에는 추가의 공간이 제공된다. 각 선반(240)에 대응하여 하나씩의 회로 기판(290)을 제공하기 보다는, 카세트(230)내의 2개 이상의 선반(240)을 하나의 회로 기판에 멀티플렉싱할 수도 있다.
대다수의 검사 기구 또는 센서가 아날로그 데이터를 제공하기 때문에, 회로 기판은 디지털 장치와의 정보 교환을 용이하게 하기 위해 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수도 있다. 그 대신에, 회로 기판은 아날로그 회로만을 가질 수도 있다. 아날로그 장치를 사용하게 되면, 회로 기판의 복잡성은 저감되지만, 원격 장소에 아날로그-디지털 변환기가 있어야만 한다.
광 반사율 검사를 제공하는 경우에는, 센서로의 배선 대신에 광 섬유를 설치할 수도 있다. 각 검사 헤드에, 한 쌍의 광 섬유, 즉 방사의 방출(emission of radiation)용과 반사된 방사의 검출(detection of reflected radiation)용으로 각각 하나씩의 광섬유가 설치될 수도 있다. 광 섬유는 양호하게는 선반의 하부면 또는 선반의 내부에 설정된 캐비티(cavity)에 설치된다. 방사의 방출기 및 검출기는 선반 자체에, 관련 회로 기판에 또는 원격 장소에 설치될 수도 있다.
진공 체결구에는 튜브 또는 파이프가 연결되어 있는데, 이 튜브나 파이프는 전기 작동 밸브를 지나 펌프, 진공 다기관(vacuum manifold) 등에 연결되어 있다. 선반의 표면에 있는 모든 체결구는 양호하게는 하나의 밸브에 물리적으로 연결되어 있으며, 따라서 표면에 있는 모든 진공 체결구는 시트형 물질을 동시에 파지 및 해제(disengage)한다. 이들 밸브는 카세트 상에 장착되어 있거나 또는 외부에 설치되어 있을 수도 있다. 진공 체결구로부터 나오는 튜브 또는 파이프에 적절한 연결 장치(coupling)가 설치되어 있다. 신속한 연결 및 해제가 가능하도록 하기 위해, 진공 관로(vacuum line)용 연결 장치를 제공할 수도 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 장치에서는, 시트형 물질은 적당한 로봇 엔드 이펙터에 의해 카세트(230)에 놓여진다. 이 시트는 진공 체결구(260)과의 접촉을 제공하기 위해 세라믹 선반(240)의 표면상에 놓여진다. 외부 회로와 시트를 접속시켜야만 하는 경우에는, 접속을 수행한다. 진공 체결구(260)는 제어 기판 또는 외부 회로로부터의 적당한 신호에 응답하여 밸브를 개방함으로써 그 시트를 파지하게 된다. 그런 다음에, 검사를 실행한다. 검사 도중에는, 제어 기판(290) 또는 외부 회로에 의해 공지의 기술에 따라, 검사 헤드(250)가 적당한 신호를 방출하도록 하고, 그 결과 얻어지는 방사계(field)를 검출하도록 한다. 검사가 완료되면, 어떤 전기적 접속도 제거될 수 있다. 시트를 카세트에 그대로 두고, 카세트를 그 다음 처리 단계를 위한 장소로 이송시킬 수 있다.
다음에 도 8 및 도 9를 참조하면, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 선반의 다른 실시예가 도시되어 있다. 선반(340)은 패널 또는 웨이퍼의 대향하는 양측에 센서 또는 방출 장치를 가지고서 검사를 수행하는 구성을 갖는다. 선반(340)은 선반(240)과 마찬가지로 센서 또는 검사 헤드(350), 선반의 상부면의 함몰부에 위치한 진공 체결구(360), 및 함몰부(370)를 포함하고 있다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 선반(340)의 하부면은 하부면에 형성된 함몰부에 배치된 검사 헤드 또는 센서(355)를 포함하고 있다. 검사 헤드(355)는 검사 헤드(350)과 일직선으로 정렬되어 있다. 제1 선반 상의 적당히 설계된 검사 헤드(350)와 제2 선반 상의 검사 헤드(355)는 공지의 기술에 따라 각종의 특성을 검사하기 위해 시트 또는 웨이퍼를 통해 유도 결합(inductively coupled)되어 있을 수도 있다. 검사 헤드(350) 및 검사 헤드(355)는 서로 협동하여 각종의 특성 검사를 수행하도록 다른 방식으로 설계될 수도 있다. 예를 들면, 검사 헤드(350)는 방사를 방출할 수도 있고, 검사 헤드(355)는 검사 헤드(350)에 의해 방출된 방사를 검출하거나, 또는 검사 헤드(350)에 의해 방출된 방사에 노출된 결과, 그 물질이 방출하는 방사를 검출할 수도 있다. 기존의 장비 설계를 선반(340)의 표면에 설정된 함몰부에 들어가도록 적절히 소형화하기만 하면 된다. 도 8 내지 도 10의 설계는 카세트에 곧바로 실시될 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10에는, 진공 장치 또는 진공 체결구에 이어져 있는 관로 또는 튜브(375)도 도시되어 있다. 이들 관로(375)는 모두 단일 공급원에 물리적으로 연결되어 있다. 관로(375)가 센서(355)를 가로막지는 않는다. 전술한 바와 같이, 하나의 밸브가 진공 다기관 또는 진공 펌프와의 연결을 제어할 수도 있다.
이어서, 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 선반의 다른 실시예의 평면도가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 선반(440)상의 각 검사 지점(420)은 2개의 센서(422, 424)를 포함하고 있으며, 이들 센서(422, 424)는 물질의 검사에 있어 협동할 수 있도록 물리적으로 서로 충분히 근접하여 배치되어 있다. 예를 들면, 검사 기구(422, 424) 모두는 코일로서 서로 유도 결합되어 있을 수도 있다. 이러한 유도 결합에 의해 각종 특성의 측정을 할 수가 있다. 예시적인 배선(480)이 도시되어 있다. 각 검사 지점(420)은 또한 진공 체결구 또는 진공 장치(450)를 여러쌍 포함하고 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 카세트 및 테스트 장소 결합 유닛(500)이 개략 등각도(schematic isometric view)로서 도시되어 있다. 카세트(505)는 통상의 카세트로서, 양측 벽면(510)에 안쪽으로 수평 돌출한 시트 지지체(515)가 설치된 장 방형 상자의 형태로 되어 있다. 카세트(505)에는, 전방 개구부(520)가 설정되어 있다. 시트 지지체(515)는 적당한 엔드 이펙터가 수직으로 인접한 시트들 사이 및 시트 지지체들(515) 사이에 들어갈 수 있도록 위치하고 있다. 카세트(505)의 하측 벽면에는, 검사 장소(525)가 견고히 부착되어 있다. 검사 장소(525)도 또한 전방 개구부를 갖는 장방형의 상자 형태로 되어 있다. 검사 장소(525)에는 검사 헤드(530)가 들어 있으며, 이 검사 헤드(530)가 개략적으로 도시되어 있다. 검사 헤드(530)는 양호하게는 검사 장소(525)에 놓여있는 시트의 물리적, 기계적, 화학적 또는 전기적 특성을 검사하기 위한 비접촉식 센서(contactless sensor)로 되어 있다. 이러한 검사 헤드는 기술 분야에 공지된 것이다. 예를 들면, 검사 헤드(530)는 검사 장소(525)의 전방 개구부에 수직으로 쌍을 이루어 배치된 면 저항 센서일 수도 있다. 제어기 및 데이터 기록 소프트웨어와 하드웨어로의 적당한 전기 접속이 공지의 기술에 따라 제공된다.
또한 검사 장소(525)의 전방 개구부를 따라 검사 헤드(530)의 중간에는, 진공 척(vacuum chuck) 또는 진공 체결구(535)가 설치되어 있다. 이 진공 척(535)은 시트를 파지하여 각 검사 단계 동안에 시트를 검사 헤드(530)에 대해 움직이지 않게 보유하기 위해 배치한 것이다. 진공 척(535)은 또한 검사 동안에 시트의 처짐을 최소화한다. 적당한 진공 관로가 공지의 기술에 따라 설치되어 있다. 검사 장소(525)의 전방 개구부의 안쪽에는, 기판 지지체(540)가 위치하고 있다. 이 기판 지지체(540)는 솟아 올라와 있어(elevated), 이들 시트가 진공 척(535)와 접촉하여 있을 때 시트를 지지하고 있게 된다. 기판 지지체(540)는 또한 적당한 엔드 이펙 터에 공극을 제공하기 위해 검사 장소(525)의 바닥면보다 충분히 솟아 올라와 있다.
대표적인 엔드 이펙터(545)가 검사 장소(525)에 인접하여 개략적으로 도시되어 있다. 엔드 이펙터(545)는 2개의 핑거(550)를 갖는다. 핑거(550)의 위치 및 크기와, 검사 헤드(530), 진공 척(535) 및 기판 지지체(540) 모두의 위치 및 크기는, 핑거가 시트를 기판 지지체(540) 상에 올려 놓을 수 있고 또한 진공 척을 검사 헤드(530)에 의한 검사 위치에 오게 할 수 있도록 되어 있다.
유닛(500)을 사용하여 시트형 물질을 검사하는 방법에서는, 엔드 이펙터(545) 또는 다른 로봇 엔드 이펙터를 사용하여 시트를 카세트(505) 안으로 로드(load)하게 된다. 그 다음에, 엔드 이펙터(545)를 카세트(505) 안으로 집어넣어 시트를 꺼내고, 이 시트를 검사 장소(525) 안으로 이동시킨다. 수평면에서 검사 헤드(530)에 대해 시트의 소망의 위치에 도달하면, 엔드 이펙터(545)는 아래쪽으로 이동하여, 시트가 진공 척(535) 및 기판 지지체(540)에 의해 지지되도록 한다. 필요한 경우, 시트는 엔드 이펙터(545) 상에 지지될 수도 있다. 그 다음에, 진공 척(535)은 시트를 파지하고, 검사 헤드(530)에 의해 검사가 수행된다. 검사가 완료되면, 진공 척(535)은 시트를 해제(disengage)하고, 엔드 이펙터(545)는 시트를 다시 파지하게 된다. 추가의 장소에서의 측정이 필요한 경우에는, 엔드 이펙터(545)는 시트가 검사 헤드(530)에 대해 적절한 위치에 올 때까지 적당한 방향으로 이동하고, 상기 프로세스를 반복한다. 이 프로세스는 필요한 만큼의 장소에 대해 반복된다. 검사가 완료되면, 엔드 이펙터(545)는 검사 장소(525)에서 시트를 꺼내어 이 시트를 카세트(505) 중의 보관 장소에 되돌려 놓는다. 이 프로세스는 카세트(505) 중의 각 시트에 대해 반복될 수 있다.
상측의 센서 세트는 수직으로 이동가능한 마운트(vertically movable mount)상에 장착될 수도 있다. 이 마운트는 수직 트랙을 따라 안내될 수도 있다. 이러한 구성의 마운트는 스테퍼 모터(stepper motor)에 의해 수직으로 이동된다. 이러한 구성은 진공 척에 의한 파지 이전의 시트의 처짐량이 상측 센서와 하측 센서간의 바람직한 간격보다 더 큰 경우에 바람직하다. 이러한 구성을 사용하는 경우, 상측의 센서 세트는 엔드 이펙터가 시트를 집어넣기 시작할 때는 상측 위치에 있게 된다. 시트를 집어넣고 진공 척에 의한 파지 이후에, 상측의 센서 세트는 하부 위치로 하강한다. 하측 위치에서, 상측 센서와 하측 센서간의 간격은 어떤 간격의 효과도 최소화되도록 선택된다.
도 12의 실시예에서, 센서가 수평 방향으로 이동할 수 있도록 센서를 장착할 수도 있다. 시트를 검사 영역내에서 측방으로 이동시키는 것이 항상 가능한 것은 아니기 때문에, 센서의 측방 이동으로 인해 시트 표면의 추가의 부분들을 검사할 수 있게 된다.
카세트에 대해 장착된 센서의 위치만큼 시트를 이동시켜야 하는 거리가 줄어든다는 것은 잘 알 것이다. 또한, 검사 장소에서 별도의 핸들러가 아닌 엔드 이펙터를 사용함으로써, 관련 장비의 수량(number of piece) 및 시트에 접촉해야만 하는 장비의 품목 수가 감축된다.
도 12의 실시예에서는, 로봇 엔드 이펙터 대신에, 엘리베이터(elevator)에 위치한 핸들러를 사용하여, 시트의 안과 밖으로, 카세트와 검사 영역 사이 및 검사 영역내의 여러 위치로의 시트의 요구된 수직 및 수평 이동을 제공할 수도 있다.
이어서, 도 13을 참조하면, 카세트 내에서의 다른 선반 배열의 평면도가 도시되어 있다. 이 배열에서는, 카세트의 개구부에만 부분 선반(partial shelf)(605)이 설치되어 있다. 센서(610) 및 진공 체결구(615)의 위치에 대해서는 개략적으로 도시되어 있다. 센서(610)에 대한 적당한 전기 접속 및 진공 체결구(615)에 대한 기송관을 설치할 수도 있다. 예시적인 시트 지지체(620)도 카세트의 양측 벽면 및 후방 벽면으로부터 안쪽으로 돌출한 선반(ledge)의 형태로 도시되어 있다. 도 14는 도 13의 라인 14-14을 따라 절취하여 도시한 부분적인 정단면도이다. 도 14에는, 대응하는 상측 센서(625)가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 시트를 파지하는 엔드 이펙터가 시트를 센서(610, 625)에 대해 소망의 위치로 이동시킨다. 진공 체결구(615)는 시트를 파지하고, 적절한 검사가 수행된다. 진공 체결구(615)는 그 다음에 시트를 해제하고, 엔드 이펙터는 시트를 소망의 다음 위치로 이동시킨다. 이 프로세스는 소망 횟수의 측정을 할 때까지 반복된다. 본 실시예에서는, 센서 및 체결구가 카세트의 전방 개구부에만 위치하고 있기 때문에, 유지 및 보수가 간편해진다. 본 실시예에서는, 필요에 따라 단일 센서를 사용할 수도 있다.
기판 및 엔드 이펙터에 센서를 갖는 실시예들에서는, 알루미늄 등의 금속박으로 형성되는 것이 일반적인 코일 컵(coil cup)을 사용하거나 개별 부품들을 따로따로 고정시킬 수도 있다. 모든 부품들을 지지하는 코일 컵은 유지 보수를 위한 각 센서의 장착 및 제거를 용이하게 할 수 있도록 구성될 수 있기 때문에 유용하다.
전술한 어느 실시예에서도, 전기 전류의 캐리어를 여기시키기 위해 마이크로파 방사를 사용하는 헤드가 국부적인 가열을 유발한다는 것과, 샘플의 물리적, 화학적, 전기적 및/또는 기계적 특성을 측정하기 위해 감열식 화상 분석 시스템(thermographic imaging system)을 사용한다는 것을 잘 알 것이다.
검사는 최초 완성품 이후의 웨이퍼 및 패널에 대한 검사에만 한정되는 것이 아니라, 웨이퍼 또는 패널을 포함한 제품의 제조 공정 중 어떤 적당한 단계 이후에 행하는 검사도 포함한다는 것을 잘 알 것이다.
이상의 방법 및 장치는 시트 형상의 어떤 물질에 대한 검사와 관련하여 사용될 수도 있으며, 일례로서 언급한 평판 패널 및 반도체 웨이퍼 등의 품목에 사용하는 것에 한정되지 않는다는 것도 잘 알 것이다.
본 발명의 장치 및 방법에 대해 특정의 실시예를 참조하면서 기술하였지만, 부가의 변경도 본 발명의 범위내에 포함된다는 것을 잘 알 것이다.

Claims (32)

  1. 시트 형태의 물질을 접촉없이 검사하는 장치에 있어서,
    측벽들과 상기 측벽들 상에 견고히 지지되는 복수의 선반(shelves)을 포함하고, 하나 이상의 시트형 물질(sheets of material)을 보관하도록 되어 있는 카세트(cassette);
    엔드 이펙터(end effector)상에 지지되어 있는 시트를 수납하기 위한 검사부(test location)로서, 상기 검사부는 상기 카세트에 대해 견고히 장착되고, 시트형 물질을 지지하기 위한 견고한 지지체 및 상기 지지체 상에 위치된 물질의 특성을 접촉없이 검사하기 위한 하나 이상의 센서를 가지는 것인 상기 검사부
    를 포함하고,
    상기 카세트 및 상기 센서는, 엔드 이펙터가 시트형 물질을 상기 검사부와 상기 카세트 내의 보관부 사이에서 이동시킬 수 있도록 구성되고 위치되어 있는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 카세트의 하측 벽(a lower wall)의 아래에 견고히 장착되어 있으며,
    상기 검사부는 상기 하측 벽의 아래에 있는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 진공 체결구(vacuum hold down)가 상기 검사 부에 인접하여 설치되는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  5. 시트형 물질을 접촉없이 검사하는 방법에 있어서,
    상기 시트형 물질의 한 시트를 카세트 내의 보관부(storage location)로부터 제거하는 단계로서, 상기 카세트는 측벽들 및 상기 측벽들 상에 견고히 지지되어 있는 복수의 선반(shelf)을 포함하는 것인, 상기 보관부로부터의 제거 단계와;
    상기 제거된 시트형 물질의 한 시트를 검사부에 위치시키는 단계로서, 상기 검사부는 시트형 물질의 시트를 수납하기 위한 규정된 공간을 포함하며, 상기 검사부에 위치한 하나 이상의 센서에 인접하여 상기 카세트에 대해 견고히 장착되는 것인, 상기 위치시키는 단계와,
    상기 시트형 물질의 한 시트의 하나 이상의 특성을 결정하기 위해 상기 하나 이상의 센서를 사용해 접촉없이 검사를 수행하는 단계와,
    상기 시트형 물질의 한 시트를 상기 검사부로부터 제거하는 단계와,
    상기 시트형 물질의 한 시트를 상기 카세트 내의 상기 보관부로 복귀시키는 단계
    를 포함하는 시트형 물질의 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보관부로부터 제거하는 단계, 상기 검사부에 위치시키는 단계, 상기 검사부로부터 제거하는 단계, 및 상기 보관부로 복귀시키는 단계는, 엔드 이펙터(end effector)에 의해서만 수행되는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 검사 단계는, 상기 물질 표면상의 복수의 지점에서 검사를 수행하도록 상기 시트를 상기 하나 이상의 센서들에 대해 복수의 위치로 단계별로 이동시키는 데 상기 엔드 이펙터를 사용하는 단계를 더 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 위치시키는 단계는, 상기 시트를 상기 복수의 위치 각각에서 상기 센서들에 대해 고정되도록 파지(engage)하는 단계를 더 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  9. 삭제
  10. 시트 형태의 물질을 검사하는 장치에 있어서,
    전방 개구부를 규정하는 상측 벽과 측벽들, 및 상기 측벽들 상에 지지되어 수평 지지면들을 규정하는 복수의 선반을 구비하는 카세트와,
    수평 상측면을 갖는 기판에 장착되고, 상기 카세트의 상기 전방 개구부에만 인접하고 있으며, 상기 물질이 상기 선반 중 어느 하나 상에 위치될 때 상기 시트형 물질의 표면에 인접하게 위치하도록 배치되는 복수의 센서
    를 포함하는 시트형 물질의 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기판(substrate)은 경질의 전기 절연 물질의 시트(a sheet of rigid, electrically insulating material)로 이루어져 있는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 기판은 진공 체결구(vacuum hold down)를 더 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 기판의 상측면 및 하측면 상에 센서들이 장착되어 있는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  14. 제10항에 있어서, 복수의 검사 장치들이 상기 검사 장치들간의 커플링(coupling)이 가능하도록 장착되어 있는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  15. 시트형 물질을 검사하는 방법에 있어서,
    엔드 이펙터를 사용하여 상기 시트형 물질의 한 시트를 카세트의 전방 개구부에 부분적으로 위치시키는 단계로서, 상기 카세트는 측벽들 및 상기 측벽들 상에 지지된 복수의 선반들을 구비하고 상기 카세트의 전면 개구부에서 기판 내에 장착된 센서와 인접하여 있는 것인 상기 전방 개구부에 위치시키는 단계와;
    상기 센서를 사용하여, 상기 엔드 이펙터 상에 지지되는 동안 상기 시트형 물질의 한 시트를 검사하는 단계와;
    상기 엔드 이펙터를 사용하여, 상기 전면 개구부를 통해 상기 시트형 물질의 한 시트를 추가적으로 이동시키고 상기 선반들 중 하나 상에 상기 시트형 물질의 한 시트를 위치시키는 단계와;
    상기 카세트로부터 상기 엔드 이펙터를 제거하는 단계를 포함하는 시트형 물질의 검사 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 검사 단계는, 상기 시트형 물질을 2개의 별개의 위치에서 연속하여(successively at two distinct locations) 상기 센서에 근접한 곳으로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 기판은 경질의 전기 절연 물질의 시트로 이루어져 있는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제1항에 있어서, 상기 센서들은 상기 물질의 전기적 특성을 검사하도록 구성되는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  22. 제1항에 있어서, 상기 센서들과 상기 지지체상에 위치한 시트간의 거리를 변경하기 위해, 상기 센서들은 상기 검사부에서 수직으로 이동하도록 장착되어 있는 것인 물질의 검사 장치.
  23. 제5항에 있어서, 상기 검사 단계는 상기 시트의 전기적 특성을 결정하는 단계를 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 전기적 특성을 결정하는 단계는 면 저항(sheet resistance)을 결정하는 단계를 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  25. 제5항에 있어서, 상기 특성을 결정하는 단계는 상기 시트형 물질 쪽으로 마이크로파 방사를 방출하는 단계를 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  26. 제1항에 있어서, 상기 센서들은 콤팩트 검사 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트형 물질의 검사 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 센서들은 상기 시트형 물질의 면 저항을 결정하도록 구성되는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  28. 제10항에 있어서, 상기 센서들은 상기 시트형 물질의 전기적 특성의 결정하도록 구성되는 콤팩트 검사 헤드인 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 센서들은 상기 시트형 물질의 면 저항을 결정하도록 구성되어 있는 것인 시트형 물질의 검사 장치.
  30. 제15항에 있어서, 상기 특성을 결정하는 단계는 상기 시트형 물질의 면 저항을 결정하는 단계를 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  31. 제5항에 있어서, 상기 시트형 물질을 위치시키는 단계는 웨이퍼 또는 평판 패널 디스플레이용 패널을 위치시키는 단계를 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
  32. 제15항에 있어서, 상기 시트형 물질을 위치시키는 단계는 웨이퍼 또는 평판 패널 디스플레이용 패널을 위치시키는 단계를 포함하는 것인 시트형 물질의 검사 방법.
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