KR100745079B1 - 기판 검사장치 및 기판 검사방법 - Google Patents

기판 검사장치 및 기판 검사방법 Download PDF

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Abstract

기판 검사장치에서, 검사 유닛은 전자빔으로 스캐닝함에 의해 기판의 검사결과를 얻는다. 얼라인먼트 마크 검출 유닛(alignment mark detecting unit)은 기판 상의 얼라인먼트 마크를 광학적으로 검출한다. 기판 위치 계산 유닛은 기판 검사장치 내의 기판 위치를 얼라인먼트 마크의 위치로부터 계산한다. 위치 얼라인먼트 유닛은 검사결과의 위치를 계산된 기판 위치로 조절한다.
기판 얼라인먼트 메커니즘, 검사 유닛, 마크 검출 유닛, 전자빔, 이미지 포착, 결함 검사.

Description

기판 검사장치 및 기판 검사방법{SUBSTRATE TESTING DEVICE AND SUBSTRATE TESTING METHOD}
도 1은 본 발명에 따른 기판 검사장치의 도면의 구조를 설명하는 개략도;
도 2A 및 2B는 본 발명에 따른 기판 검사장치의 작동예를 설명하는 플로우차트들;
도 3A 및 3B는 기판의 이동 상태와 스캐닝을 설명하는 개략적인 작동도면들;
도 4A-4C는 기판의 이동 상태와 스캐닝을 설명하는 개략적인 작동도면들;
도 5A-5D는 얼라인먼트 마크 위치로부터 기판 위치를 계산하는 방법을 설명하는 개략도들; 및
도 6A 및 6B는 검사결과를 기판 위치에 할당하는 방법을 설명하는 개략도들이다.
본 발명은 기판 얼라인먼트(alignment) 메커니즘 및 그 기판 얼라인먼트 메커니즘을 가지는 기판 검사장치와 기판 검사방법, 예를 들어, 액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스플레이와 같은 평판 디스플레이들로 사용되는 TFT 어레이 기판을 검사하는데 적용할 수 있는 것에 관한 것이다.
액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스플레이와 같은 평판 디스플레이들의 제조과정에서, TFT 어레이의 패턴을 가지는 다수의 패널들은 보통 유리 기판 상에 형성되고, 각 패널은 유리 기판으로부터 잘려진다. 평판 디스플레이들을 검사함에 있어서, 유리 기판은 검사되고, 또는 유리 기판 상에 형성된 픽셀들 또는 TFT들은 특성으로 평가된다.
기판 상에 형성된 TFT 어레이를 검사하기 위해, TFT 어레이 기판은 보통 스테이지 상에 유지된다.
TFT 어레이를 검사함에 있어서, 리페어 작동은 검사결과를 이용하여 수행되고, 그에 의해 결함의 위치를 정확하게 결정하는 것이 요구된다. 그러므로, 기판 검사장치가 매회 동일한 위치에서 테스트되도록 기판을 위치시키는 것이 요구된다. 그러나, 이동 스테이지와 같은 기판 전송 메커니즘은 요구들을 충족시키기에 충분한 정밀도를 가지지 않는다. 비록 기계적인 얼라인먼트가 얼라인먼트를 조정하도록 만들어질 수 있지만, 얼라인먼트의 기계적인 조정에서 정밀도의 한계가 있음에 의해, 필요한 정밀도를 충족하기 어렵다.
기판의 얼라인먼트 조정을 행하기 위해, 얼라인먼트 마크가 기판 상에 제공되고, 기판 검사장치에 관한 기판 위치를 결정하도록 검출되는 것이 일반적이다. SEM을 가지는 기판 검사장치가 전자빔을 사용하는 기판을 검사하기 때문에, 얼라인먼트 마크는 전자빔으로 스캐닝함에 의해 검출될 수 있다.
그러나, 얼라인먼트 마크가 전자빔을 사용하여 검출되는 경우, 얼라인먼트 마크의 재질에 따라, 정확하게 얼라인먼트 마크를 검출하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 얼라인먼트 마크가 절연 재질로 만들어진 경우, 얼라인먼트 마크가 방전과 같은 실패를 야기하여, 전자빔을 가진 방사선에 의해 충전되는 문제가 있다. 또한, 얼라인먼트 마크가 신호 강도에서 너무 가깝기 때문에, 얼라인먼트 마크가 기판으로부터 구분되기 힘들고 그에 의해 이미지 대조에 문제가 있다.
본 발명의 목적은 기판 상에 검사결과를 할당할 수 있는 기판 검사장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 얼라인먼트 마크의 재질과 상관없이 기판 위치를 검출할 수 있는 기판 검사장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서, 검사결과는 기판 검사장치에 따라 기판을 이동함에 의해 수행되는 기계적인 얼라인먼트 조정의 필요없이, 기판 상에서 검사결과를 할당하여 데이터 처리를 행함에 의해 기판 상의 좌표들에 조절되고, 그에 의해 정밀도가 향상된다. 또한, 얼라인먼트 마크가 광학적으로 검출되고, 그에 의해 기판 위치가 얼라인먼트 마크의 재질에 관계없이 검출된다.
본 발명은 전자빔으로 스캐닝함에 의해 검사결과를 얻기 위한 검사유닛, 기판 상의 얼라인먼트 마크를 광학적으로 검출하는 얼라인먼트 마크 검출 유닛, 기판 검사장치 내에서 얼라인먼트 마크의 위치로부터 기판 위치를 계산하는 기판 위치 계산 유닛 및 계산된 기판 위치로 검사결과의 위치를 조절하기 위한 위치 얼라이닝 유닛을 포함하여, 기판을 가로질러 전자빔으로 스캐닝함에 의해 기판을 검사하기 위한 기판 검사장치를 제공한다.
검사 유닛은 검출 신호를 검출하고 기판을 가로질러 전자빔으로 스캐닝함에 의한 검사결과를 얻는다. 검사결과의 좌표 위치가 기판 검사장치에 기준이 되기 때문에, 기판이 기판 검사장치에 따라 대체되는 경우, 검사결과의 위치는 기판 상의 위치와 부합되지 않는다.
얼라인먼트 마크 검출 유닛은 광학적으로 기판 상에 제공된 얼라인먼트 마크를 검출하고, 기판 위치 계산 유닛은 기판 검사장치 내의 기판 위치를 검출된 얼라인먼트 마크의 위치로부터 계산한다. 기판 위치를 계산함에 있어서, 검출된 얼라인먼트 마크 위치와 기준 얼라인먼트 마크 위치 사이의 정합이 얻어지고, x와 y 방향의 이동량들과 경사가 오정합(misregistration)으로부터 계산된다.
위치 얼라이닝 유닛은 계산된 기판 위치에 따라 검사결과의 위치를 얼라이닝(aligning)한다. 계산된 기판위치가 기판 검사장치에 따른 좌표 위치로 변환되기 때문에, 검사결과의 위치가 기판 검사장치에 따라 얼라이닝된다. 검사결과의 위치가 기판 상의 위치에 부합되지 않더라도, 검사결과는 위치 얼라인먼트에 의해 기판 상에 할당된다.
위치 얼라인먼트를 위한 검사결과는 직접적으로 검사유닛에 의해 얻어진 이미지 데이터일 수 있고, 또 그 이미지 데이터를 사용하여 결함 검사를 행함에 의해 얻어진 결함결과일 수 있다.
본 발명의 기판 검사장치에 사용된 얼라인먼트 마크 검출 유닛은 기판 상의 얼라인먼트 마크의 이미지를 포착하기 위한 광학현미경 또는 CCD 카메라를 포함한다. 기판 검사장치에 위치된 기판 상에 제공된 얼라인먼트 마크는 이미지 포착범위 내에서 소정의 위치에 고정된다.
본 발명의 얼라인먼트 마크 검출 유닛이 광학 유닛에 의해 기판 상에서 얼라인먼트 마크를 검출하기 때문에, 전자빔으로 조사함에 의한 충전 문제를 포함하여 얼라인먼트 마크의 재질에 따라 야기되는, 기판과 얼라인먼트 마크 사이의 구분의 어려움 및 전자빔을 검출함에 의해 야기되는 낮은 대조도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 검사장치의 도면구성을 나타내는 개략도이다. 도 1에서, 기판 검사장치(1)는 전자빔으로 스캐닝함에 의해 TFT 기판(21)을 검사하는 검사 유닛(11), TFT 기판(21) 상에 제공된 얼라인먼트 마크(22)를 광학적으로 검출하는 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12), 검사, 기판 위치 계산과 위치 얼라인먼트와 같은 처리들을 수행하는 처리 유닛(14)을 포함한다.
기판 검사장치(1)는 검사 챔버(2)를 가지고, 그 안에 검사 유닛(11), 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12) 및 스테이지(3)가 제공된다. 검사 챔버(2)는 챔버 안으로 또는 밖으로 TFT 기판(21)을 옮기기 위해 기판 입력 또는 출력 개구들(4, 5), 및 검사 챔버(2) 밖으로 또는 안으로 가스를 배출 또는 흡입하는 가스 배출 또는 흡입 메커니즘(6)을 가진다.
스테이지(3)는 검사 챔버(2) 내의 TFT 기판(21)을 지지하고, TFT 기판(21)을 전자빔으로 스캐닝을 행할 수 있도록 이동시킨다. 스테이지(3)의 이동은 스테이지 컨트롤러(13)에 의해 영향을 받는다.
검사 유닛(11)은 전자빔을 TFT 기판(21)상에 인가하는 기판 검사 전자총(11a)과 전자빔의 조사에 의해 기판으로부터 방출되는 전자빔의 신호를 검출하는 검출기(11b)를 포함하고, 검사 챔버(2)에 안전하게 고착된다. 도 1에서, 기판 검사 전자총(11a)과 검출기(11b)의 다수의 세트들은 스테이지(3)의 이동방향과 직각한 방향으로 배치된다. 전자빔의 스캐닝은 기판 검사 전자총(11a)으로부터 방출된 전자빔을 이동시킬 뿐만 아니라, TFT 기판(21)을 지지하는 스테이지(3)를 이동함에 의해 행해진다.
또한, 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)은 광학적으로 얼라인먼트 마크를 검출하고, 예를 들어, 광학현미경과 CCD 카메라의 조합을 가진다. 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)은 스테이지(3) 상에 놓여진 TFT 기판(21)이 소정의 위치에 위치되는 경우, 이미지 포착 범위 내의 포착 위치에 고정되어 있는 TFT 기판(21) 상의 얼라인먼트 마크(22)를 검출한다. 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)의 포착 범위내의 스테이지(3)의 위치 에러때문에, 스테이지(3)가 스테이지 컨트롤러(13)의 제어 하에 소정의 위치에서 정지되는 경우, TFT 기판(21)의 얼라인먼트 마크(22)는 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)을 위한 이미지 포착 스크린에 반영된다.
처리 유닛(14)은 검사 유닛(11)에 의해 검출된 검출 신호를 입력함에 의해 기판 신호의 신호 처리를 행하는 검사 처리 유닛(15), 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)에 의해 검출된 얼라인먼트 마크의 이미지를 입력함에 의해 기판 위치를 계산하는 기판 위치 계산 유닛(16), 및 검사 처리 유닛(15)에서 기판 위치로 검사 결과를 할당하기 위해 검사결과의 위치로 기판 위치를 조절하는 위치 얼라이닝 유닛(17)을 포함한다.
검사 처리 유닛(15)은 검사 유닛(11)의 검출기(11b)의 검출 신호를 수용하고, 이미지 처리를 통해 검사결과(15a)를 얻는다. 검사결과(15a)는 TFT 기판에서 결함 결정을 행하도록 사용되고, 결함 결과(15b)를 얻는다. 결함 결정은 위치 얼라인먼트 전 또는 후에 행해질 수 있다.
기판 위치 계산 유닛(16)은 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)에 의해 포착된 이미지를 입력하고, 이미지 포착 스크린 상의 얼라인먼트 마크 위치(16a)를 계산하고, 얼라인먼트 마크 위치(16a)로부터 기판 검사장치(1)에 있는 기판 위치(16b)를 계산한다. 계산된 기판 위치(16b)는 스테이지(3) 상에 놓여진 TFT 기판(21)의 소정 위치를 x, y 방향들과 경사로 보상한다. 위치 얼라이닝 유닛(17)은 기판 위치(16b)를 사용하여, 기판 위치에 검사결과의 위치를 조절한다.
위치 얼라이닝 유닛(17)의 처리는 검사결과(15a)의 데이터를 TFT 기판(21)의 기판 위치로 조절시키기 위한 데이터 처리이고, TFT 기판(21)의 기계적인 이동을 포함하지 않는다. 그러므로, 기계적인 이동 메커니즘에 의해 야기된 얼라이닝 정밀도 문제는 제외되고, 그에 의해 위치 정밀도는 주로 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)의 정밀도에 의존하고 고정밀도일 것이다.
본 발명에 따른 기판 검사장치의 작동예가 아래에서 설명될 것이다. 도 2A-2B는 본 발명에 따른 기판 검사장치의 작동예를 설명하는 플로우차트들이다. 도 3A-3B와 4A-4C는 기판의 이동 상태들 및 스캐닝을 설명하는 개략적인 동작도면들이 다. 도 5A-5D는 얼라인먼트 마크 위치로부터 기판 위치를 계산하는 방법을 설명하는 개략도들이다. 도 6A-6B는 검사결과를 기판 위치에 할당하는 방법을 설명하는 개략도들이다. 그 후에, (단계 S)는 도 2A-2B에서 나타낸 것과 같은 플로우차트에 대응한다.
TFT 기판(21)은 검사 챔버(2)안으로 이동되고(도 3A), 스테이지(3) 위에 놓여진다(도 3B)(단계 S1). 스테이지 컨트롤러(13)는 도시되지는 않았지만, 드라이브 메커니즘을 제어하여 스테이지(3)를 이동하고, TFT 기판(21)을 검사 챔버(2)의 소정 위치에 정지시켜 위치시킨다(도 4A). TFT 기판(21)의 정지 위치는 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)이 TFT 기판(21)상에 제공된 얼라인먼트 마크(22)를 검출할 수 있는 범위내에 있다.
따라서, TFT 기판(21)은 정지 위치에 위치되고, 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)은 이미지 포착 범위내에서 얼라인먼트 마크(22)를 검출한다. 도 4A는 정지 위치에 위치된 TFT 기판(21)의 일례를 나타낸다. 여기서, 정지 위치에 위치된 TFT 기판(21)이 기준 위치(도에서 x, y 기준 좌표들)에 대응하여 x방향으로 dx만큼 y방향으로 dy만큼 이동되고, θ만큼 기울어진다는 것이 가정된다.
얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)은 TFT 기판(21) 상에 제공된 얼라인먼트 마크들(22A, 22B)를 검출한다. 도 5A, 5B와 5C에서 나타낸 것처럼 A와 B로 나타내어진 원들은 일반적으로 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)이 얼라인먼트 마크를 검출하는 이미지 포착 범위들에서 나타낸다. 정지 위치에 위치된 TFT 기판(21)의 오정합(misregistration)에 기인하여, 포착된 얼라인먼트 마크(22A, 22B)가 도 5B 와 5C에서 나타난 것처럼 기판 위치(도 5의 원형 마크)로부터 떨어져서 검출된다.
예를 들어, 도 5B에서 나타낸 것과 같은 얼라인먼트 마크(22A)는 기판 위치에서 (dxa, dya)만큼 떨어진 위치에서 검출되고, 도 5C에서 나타낸 것과 같은 얼라인먼트 마크(22B)는 기판 위치에서 (dxb, dyb)만큼 떨어진 위치에서 검출된다. 각 얼라인먼트 마크 위치들 (dxa, dya)와 (dxb, dyb)은 기판을 검사하고 스캔하기 위해 기준 위치(도면의 x, y 기준좌표들)에 대하여 TFT 기판(21)의 이동량 (dx, dy) 및 경사 θ에 따라 연합된다(단계 S3).
기판 위치 계산 유닛(16)은 얼라인먼트 마크 검출 유닛(12)으로부터 검출 신호를 신호처리함에 의해 얼라인먼트 마크 위치(16a)를 계산하고, 얼라인먼트 마크 위치들(16a) (dxa, dya)와 (dxb, dyb)로부터 기판을 검사하고 스캔하기 위해 기준 위치(도면의 x, y 기준좌표들)에 대하여 TFT 기판(21)의 경사 θ 및 위치(dx, dy)를 계산한다. 도 5D는 얼라인먼트 마크 위치(16a) (dxa, dya), (dxb, dyb)와 TFT 기판(21)의 경사 θ를 가진 위치 (dx, dy) 사이의 상관관계를 나타낸다(단계 S4).
그 후, 스테이지 컨트롤러(13)는 스캐닝을 행하기 위해 스테이지(3)가 검사 유닛(11)에 관해 TFT 기판(21)을 이동시키도록 구동한다. 검출기(11b)는 스캐닝에 따라 얼라인먼트 마크를 검출한다(도 4B). 검사 처리 유닛(15)은 검사결과(15a)를 검출기(11b)의 검출 신호로부터 얻는다(단계 S5).
위치 얼라이닝 유닛(17)은 검사결과(15a)의 위치를 기판 위치(16b)과 얼라이닝(aligning)한다. 위치 얼라이닝 처리는 기판을 검사하고 스캐닝하기 위해 단계 S4에서 계산된 TFT 기판(21)의 경사 θ를 가지는 위치 (dx, dy)를 기반으로, 검사 결과(15a)의 위치를 기판 위치로 변환하는 것을 수반한다.
검사결과(15a)는 위치 얼라인먼트에 의해 기판 상의 픽셀들로 할당된다. 도 6A와 6B는 간단하게, 검사결과(도 6A에서 나타난 것처럼)가 기판(도 6B에서 나타난 것처럼) 상의 픽셀들에 할당되는 상태를 나타낸다. 예를 들어, 도 6A의 격자는 기판 검사장치의 좌표 시스템에서 나타낸 픽셀을 나타내고, 격자들에 디스플레이된 직사각형 C는 스테이지 상에 놓여진 기판을 나타낸다. 직사각형 C에 의해 나타내어진 기판은 기판 검사장치의 좌표 시스템의 경사 θ를 가지는 위치 (dx, dy)에 의해 지정된다.
따라서, 기판 검사장치의 좌표 시스템의 D(X, Y)에 의해 나타내어진 픽셀이 기판 상의 P(x, y)에 의해 나타내어진 픽셀에 할당된다(도 6B). 검사 처리 유닛(15)은 검사결과(15a)를 기반으로, 검출 검사를 행하고 결함 결과(15b)를 얻는다(단계 S6). 검사가 끝난 후, TFT 기판(21)은 기판 입력 또는 출력 개구(4 또는 5)를 통해 검사 챔버(2) 밖으로 이동된다.
또한, 검사결과를 기판에 할당하는 데 있어, 결함 결과(15b)는 도 2B의 플로우차트 단계 S16의 검사결과(15a)로부터 결함 검사를 통해 얻어질 수 있고, 결함 결과(15b)는 단계 S17의 기판에 할당된다. 도 2B의 플로우차트 단계들 S11에서 S15는 도 2A의 플로우차트 단계들 S1에서 S5와 동일할 수 있다.
위에서 설명된 것처럼, 본 발명에서는, 검사결과가 기판 상에 정확하게 할당된다. 또한, 얼라인먼트 마크의 재질과 상관없이, 기판의 위치는 검출된다.
위에서 설명된 것처럼, 본 발명에서는, 검사결과가 기판 상에 정확하게 할당된다. 또한, 얼라인먼트 마크의 재질과 상관없이, 기판의 위치는 검출된다.

Claims (5)

  1. 전자빔으로 스캐닝함에 의해 기판의 검사결과(기판의 결함 결과)를 얻는 검사 유닛;
    상기 기판 상의 얼라인먼트 마크를 광학적으로 검출하는 얼라인먼트 마크 검출 유닛;
    상기 기판 검사장치 내의 기판 위치를 상기 얼라인먼트 마크의 위치로부터 계산하는 기판 위치 계산 유닛; 및
    데이터 처리에 의해서, 검사결과의 위치를 상기 계산된 기판 위치에 할당하는 위치 얼라이닝 유닛을 포함하는, 상기 기판을 가로질러 상기 전자빔으로 스캐닝함에 의해 상기 기판을 검사하는 기판 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 얼라이닝 유닛은, 상기 검사결과를 기반으로 결함 검사에 의해 얻어진 결함 결과를, 상기 기판 위치와 얼라이닝하는, 기판 검사장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 얼라인먼트 마크 검출 유닛은 상기 기판 상의 상기 얼라인먼트 마크의 이미지를 포착하기 위한 광학현미경 또는 CCD 카메라를 포함하는, 기판 검사장치.
  4. 전자빔의 스캐닝에 의하여 기판의 검사결과를 얻는 단계와;
    상기 기판 상에서 얼라인먼트 마크를 광학적으로 검출하는 단계와;
    상기 얼라인먼트 마크의 위치로부터 상기 기판 검사장치의 범위 내에서 기판의 위치를 계산하는 단계와;
    상기 계산된 기판 위치와 검사결과의 위치를 얼라이닝하는 단계와;
    상기 기판 위치에 상기 검사결과를 할당하는 단계를 포함하는,
    기판 검사장치의 범위내에서 기판을 가로지르는 전자빔의 스캐닝에 의하여 기판을 검사하는, 기판 검사방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치를 얼라이닝하는 단계는 상기 검사결과에 근거한 결함검사에 의해서 얻어진 결함결과를 상기 기판 위치와 얼라이닝하는 단계를 포함하는, 기판 검사방법.
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