KR100827342B1

KR100827342B1 - 좌표 검출 장치 및 피검체 검사 장치

Info

Publication number: KR100827342B1
Application number: KR1020060004448A
Authority: KR
Inventors: 히로시 가토
Original assignee: 올림푸스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2008-05-06
Also published as: JP4653500B2; CN1808055A; KR20060083890A; CN100516771C; JP2006200917A; TWI342967B; TW200628902A

Abstract

본 발명은, 스폿광을 피검체에 직접 조사하여 정밀도가 양호한 좌표 위치를 안정적으로 검출하는 피검체 검사 장치를 제공한다.

본 발명의 피검체 검사 장치의 회전 홀더(9) 상에 유리 기판(8)을 탑재하고, 유리 기판(8)의 표면상에서 X축 방향으로 이동 가능한 가이드 바(40)를 설치한다. 가이드 바(40)에는 스폿광을 유리 기판(8)의 결함 부분에 조사하는 레이저 헤드(44)를 제2 벨트(42)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치하고, 스폿광의 광속(光束)은 각도(α)로 조사한다. 매크로 관찰시에, 조작부에서, 가이드 바(40)와 레이저 헤드(44)를 X, Y축 방향으로 이동시켜, 유리 기판(8) 상의 스폿광을 결함 부분 상에 이동시킨다. 그때의 각 모터의 구동량을 위치 정보로 하여 좌표 데이터를 좌표 검출부에서 구한다. 현미경 기능을 구비한 관찰부를 좌표 위치로 이동시켜 결함의 마이크로 관찰을 행한다.

피검체, 홀더, 가이드 부재, 스폿광, 지시 수단, 조작부, 좌표 검출부, 마이크로 관찰부.

Description

좌표 검출 장치 및 피검체 검사 장치{COORDINATES DETECTION APPARATUS AND SUBJECT INSPECTION APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피검체 검사 장치의 개략 구성도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 피검체 검사 장치의 측면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 피검체 검사 장치의 좌표 검출 장치의 부분의 사시도이다.

도 4는 제2 벨트에 장착한 레이저 헤드의 사시도이다.

도 5는 스폿광을 유리 기판상의 결함 부분에 조사한 상태를 나타낸 레이저 헤드의 측면도이다.

도 6은 좌표 검사 장치의 구동 제어계를 나타낸 블록도이다.

도 7은 제2 실시예에 따른 피검체 검사 장치의 좌표 검출 장치의 부분 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 물체 검사 장치 3, 70: 좌표 검출 장치

5: 마이크로 관찰 수단 8: 유리 기판(물체)

9: 회전 홀더 18: 마이크로 관찰부

21: 대물 렌즈 33, 34: 가이드 레일

35, 36: 제1 벨트 40: 가이드 바(가이드 부재)

40a: 차광 부재 42: 제2 벨트

44, 72: 레이저 헤드(스폿광원)

M1, M2, M3: 모터

k: 결함 부분(특정 부위) 스폿광

일본국 특허공개공보 제2002-82067호

국제공개공보 제WO03/002934호

본 발명은, 예를 들면 평면 패널 디스플레이에 이용되는 유리 기판 등 각종 피검체에 존재하는 결함 부분 등의 특정 부위의 좌표를 검출하는 좌표 검출 장치, 및 이러한 좌표 데이터에 따라 특정 부위를 관찰하는 피검체 검사 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 액정 디스플레이 등의 평면 패널 디스플레이에 이용되는 유리 기판 표면의 결함을 검사하는 기판 검사 장치가 알려져 있다. 이러한 기판 검사장치는, 유리 기판 표면에 조명광을 조사하고, 그 반사광의 광학적 변화를 육안관찰하여 유리 기판 표면의 손상 및 막의 얼룩, 먼지의 부착 등의 결함을 검출하는 매크로 관찰, 및 이 매크로 관찰로 검출된 결함을 확대하여 관찰하는 마이크로 관찰 을 행한다. 이러한 기판 검사 장치에, 매크로 관찰에 의해 검출된 결함 부분 등의 특정 부위의 좌표를 검출하기 위해 좌표 검출 장치가 이용된다.

예를 들면, 일본국 특허공개공보 제2002-82067호에서, 피검체인 유리 기판을 탑재한 홀더의 대향하는 양쪽 에지를 따라 유리 기판상에서 이동 가능한 막대 모양의 투사 부재를 설치하고, 이 투사 부재와 평행한 홀더의 일측 가장자리를 따라 이동할 수 있는 가이드 이동부를 설치하고 있다. 이 가이드 이동부에는, 홀더 코너부에 고정된 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저광을 반사시켜, 투사 부재에 조사하는 미러가 설치된다. 투사 부재로의 레이저광의 조사 위치가 유리 기판의 결함 위치와 일치하도록 투사 부재와 가이드 이동부를 X-Y 축방향으로 이동시킴으로써, 그들의 각각의 이동량으로부터 결함의 좌표 위치를 검출한다.

국제공개공보 제WO03/002934호에서는, 피검체인 유리 기판을 탑재하는 홀더 상에서 이동할 수 있는 막대 모양의 발광체를 설치하고, 이 발광체는 그 길이 방향으로 배열된 복수개의 발광 소자로 되어 있다. 발광체를 결함에 대향하도록 유리 기판 표면을 따라 이동시키는 동시에, 이 발광체를 유리 기판상의 결함 위치에 위치시킨 상태에서 다수의 발광 소자를 차례로 점등시키고, 결함에 대향하는 위치의 발광 소자를 점등시킨 상태에서, 발광체의 이동량과 점등되어 있는 발광 소자의 위치로부터 결함의 좌표 위치를 검출한다.

그러나, 일본국 특허공개공보 제2002-82067호와 국제공개공보 제WO03/002934호에 기재된 좌표 검출 장치는, 결함의 위치 좌표를 특정하는 투사 부재나 발광체를 유리 기판과 접촉되지 않도록 유리 기판의 상면으로부터 떼어 놓을 필요가 있 다. 유리 기판과 투사 부재나 발광체의 간격은, 유리 기판과 투사 부재나 발광체 상호 간의 상하 방향의 진동을 고려하면, 수mm 정도의 간격이 필요하므로, 결함의 지시가 간접적인 것으로 된다. 따라서, 결함 위치와 조사 부재나 점등되는 발광체의 위치 설정을 작업자가 육안관찰로 행할 때, 작업자의 기판에 대한 관찰 각도에 따라서 좌표 위치의 판독 오차가 발생하는 문제가 있다. 특히, 검사 대상이 되는 액정 디스플레이용 유리 기판(마더(mother) 유리 기판)은, 한 변이 2000mm를 초과하는 것이 출현하고 있다. 이 대형 유리 기판을 홀더에 유지하여 소정 각도(예를 들면 60˚)로 경사시켜 매크로 관찰할 때에는, 대형 유리 기판의 상방과 하방에서 관찰 각도가 크게 변하기 때문에, 대형 유리 기판의 상방의 결함과 하방의 결함에서 좌표 위치에 큰 오차가 생긴다.

본 발명의 목적은, 이와 같은 문제점을 감안하여, 스폿광을 피검체에 직접 조사하여 정밀도가 양호한 좌표 위치를 안정하게 검출할 수 있는 좌표 검출 장치 및 피검체 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 좌표 검출 장치는, 피검체를 지지하는 홀더, 상기 피검체의 표면상에서 이동 가능한 가이드 부재, 상기 가이드 부재에 설치되어 상기 피검체에 조사되는 스폿광을 상기 가이드 부재의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시킬 수 있는 지시 수단, 상기 피검체 상의 상기 스폿광의 조사 위치를 이동시키는 조작부, 및 상기 피검체 상의 상기 스폿광의 상기 조사 위치에 관한 위치 정보로부터 좌표 데이터를 구하는 좌표 검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 피검체의 특정 부위에 대하여, 가이드 부재를 피검체의 표면에 대향하여 비접촉으로 이동시켜, 지시 수단에 의해 스폿광을 가이드 부재의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시킴으로써 피검체에 대향하는 가이드 부재로부터 스폿광을 직접 피검체에 조사할 수 있다. 피검체 상의 스폿광 조사 위치에 관한 좌표 데이터를 좌표 검출부에 의해 구한다. 이 경우, 피검체의 표면에서 이동하는 가이드 부재의 지시 수단으로부터 스폿광을 피검체의 특정 부위에 직접 조사함으로써, 정밀도가 양호한 좌표 데이터가 안정적으로 얻어진다.

본 발명에 의한 좌표 검출 장치는, 피검체를 소정의 경사 각도로 유지한 상태에서 상방으로부터 매크로 조명광을 조사하고, 상기 피검체 상의 결함을 육안으로 관찰하는 피검체 검사 장치에 있어서, 상기 피검체를 유지하여 상기 소정의 경사 각도로 기립시키는 회전 홀더, 상기 회전 홀더에 설치되어 상기 피검체의 표면상에서 이동하는 가이드 부재, 상기 가이드 부재에 설치되어, 상기 피검체에 조사되는 스폿광을 상기 가이드 부재의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시키는 지시 수단, 상기 가이드 부재와 상기 지시 수단을 각각 이동시켜 상기 스폿광의 조사 위치에 따라 상기 피검체 상의 결함 위치를 지정하는 조작부, 및 상기 가이드 부재와 상기 스폿광의 각 위치의 좌표 데이터로부터 상기 지시 수단에 의해 지정된 결함 위치의 좌표 데이터를 구하는 좌표 검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 회전 홀더를 검사자가 매크로 관찰하기 쉬운 각도로 기립시켜도, 이 회전 홀더에 가이드 부재와 지시 수단이 일체로 설치되어 있으므로, 회전 홀더가 어떠한 각도로 경사져도, 검사자가 육안관찰에 의해 검출한 결함에 지시 수단의 스폿광을 정확하게 맞출 수 있다.

본 발명에 따른 피검체 검사 장치는, 피검체의 특정 부위에 대하여 마이크로 관찰을 행할 수 있는 피검체 검사 장치에 있어서, 상기 피검체를 지지하는 홀더, 상기 피검체의 표면상에서 이동 가능한 가이드 부재, 상기 가이드 부재에 설치되어, 상기 피검체에 조사되는 스폿광을 상기 가이드 부재의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시킬 수 있는 지시 수단, 상기 피검체 상의 상기 스폿광의 조사 위치를 이동시키는 조작부, 상기 피검체 상의 상기 스폿광의 상기 조사 위치에 관한 위치 정보로부터 좌표 데이터를 구하는 좌표 검출부, 및 마이크로 관찰부를 구비하고, 상기 피검체의 상기 특정부위에 상기 스폿광을 조사함으로써 상기 좌표 검출부에 의해 상기 특정 부위의 좌표 데이터를 구하여, 상기 좌표 데이터 위치에 상기 마이크로 관찰부를 상대적으로 이동시켜 현미경 관찰을 행하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 피검체의 결함 부분 등의 특정 부위에 대하여, 조작부를 조작함으로써 가이드 부재를 비접촉으로 피검체의 표면상에서 이동시켜, 지시 수단에 의해 스폿광을 가이드 부재의 이동 방향에 대하여 교차하는 방향으로 이동시킴으로써 피검체에 대향하는 가이드 부재로부터 스폿광을 직접 피검체의 특정 부위에 조사할 수 있다. 특정 부위의 스폿광 조사 위치에 관한 좌표 데이터를 좌표 검출부에서 구하여, 이 좌표 데이터의 위치로 마이크로 관찰부를 상대적으로 이동시킴으로써 결함 부분 등의 특정 부위의 현미경 관찰을 행할 수 있다.

본 발명에 따른 좌표 검출 장치 및 피검체 검사 장치에 의하면, 피검체 상의 임의의 부위에 대하여 스폿광을 피검체에 대향하는 가이드 부재로부터 직접 투영할 수 있는 동시에, 지시 수단과 피검체 사이의 거리 및 스폿광의 광속(光束)의 투사 각도를 일정하게 할 수 있어, 스폿광을 투영하는 피검체 상에서의 좌표의 검출 정밀도가 양호하고, 스폿광의 조사 위치에 관계없이 안정된 검출 정밀도를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 좌표 검출 장치를 구비한 피검체 검사 장치에 대하여 첨부 도면에 의해 설명한다.

도 1 내지 도 6은 제1 실시예를 나타낸 것이며, 도 1은 피검체 검사 장치의 개략 사시도, 도 2는 피검체 검사 장치의 측면도, 도 3은 좌표 검출 장치의 주요부 사시도, 도 4는 레이저 헤드의 사시도, 도 5는 레이저 헤드의 측면도, 도 6은 제어 구동계의 블록도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 피검체 검사 장치(1)는, 장치 본체(2)로서 좌표 검출 장치(3)와 그 받침대(4) 상에 설치된 마이크로 관찰장치(5)를 구비하고, 또한 장치 본체(2)에 배선으로 접속된 제어부(6)를 구비한다.

장치 본체(2)에 있어서, 받침대(4) 상에 피검체로서의 유리 기판(8)을 유지하는 회전 홀더(9)가 설치된다. 회전 홀더(9)는 예를 들면 사각형 프레임 모양으로 형성되고, 그 4개의 변의 프레임부에 유리 기판(8)을 탑재시킨다. 유리 기판(8)은 액정 디스플레이 등의 평면 패널 디스플레이인 이용되는 것이며, 회전 홀더(9)의 2개의 변에 설치된 복수개의 기준 핀(9a) 및 다른 2개의 변에 각각 설치된 누름 부재(9b)에 의해 유리 기판(8)을 기준 위치에 위치시킨다. 회전 홀더(9)의 주위 둘레부에는 전체 주위를 따라 나타내지 않은 복수개의 구멍(흡착 패드)이 형성되고, 이들 구멍을 통해 유리 기판(8)을 흡착함으로써 유리 기판(8)을 회전 홀더(9) 상에 흡착 유지한다.

회전 홀더(9)는, 도 2에 나타내듯이 받침대(4)의 한쪽 에지에 설치된 지지축(10)(회전축)에 의해 회전 가능하며, 수평인 상태로부터 검사자가 육안관찰하기 쉬운 각도 θ(예를 들면 45˚~60˚)까지 일어난다. 지지축(10)은, 풀리(11)와 벨트(12)를 통하여 모터(M1)의 회전축(13)에 접속되어, 모터(M1)에 의해 회전 구동된다. 이것들은 회전 수단을 구성한다.

본 실시예에서는, 검사자에 대하여 전후방향으로 회전하는 1축 회전 홀더의 일례를 나타내었지만, 전후좌우로 회전하는 2축 회전 홀더나 전후좌우로 자유롭게 회전하는 평행 링크 또는 다관절 로봇을 이용한 회전 홀더에도 적용될 수 있다.

장치 본체(2)에 있어서, 받침대(4) 상에는 회전 홀더(9)의 양쪽 측부를 따라 Y축 방향으로 마이크로 관찰장치(5)용 제1 가이드 레일(15, 16)이 대향하여 배치되어, 이 제1 가이드 레일(15, 16)을 따라 마이크로 관찰장치(5)가 이동 가능하다. 마이크로 관찰장치(5)는 문 모양의 지지부(17)와 마이크로 관찰부(18)를 구비한다. 마이크로 관찰부(18)는 지지부(17)의 X축 방향으로 연장되는 빔(17a)에 설치된 마이크로 관찰부용 제2 가이드 레일(나타내지 않음)을 따라 이동 가능하다.

마이크로 관찰부(18)는, 예를 들면, 고배율(예를 들면 20~100배)의 대물 렌즈(21), 접안 렌즈(22), 및 나타내지 않은 하향 조사 조명 광원으로 구성되는 현미 경 헤드이다. 마이크로 관찰부로서는, 광학식 현미경 외에 전자 현미경이나 주사형 프로브 현미경 등이 있다. 또한, 마이크로 관찰부(18)에, 유리 기판(8)상의 결함 위치를 극소 배율(예를 들면 0.5~2배 정도)로 관찰하기 위한 보조 대물 렌즈(23)가 장착된다. 마이크로 관찰부(18)의 본체 측면에는, 유리 기판(8)의 표면을 눈으로 직접 보아 매크로 관찰하기 위한 부분 매크로 조명광원(24)이 장착된다.

지지부(17)를 Y 방향으로 이동시키는 동시에 마이크로 관찰부(18)를 X 방향으로 이동시킴으로써, 검사자는, 대물 렌즈(21)를 통한 접안 렌즈(22)에 의한 관찰에 의하여, 유리 기판(8) 표면의 고배율 화상을 유리 기판(8)의 전체 면에 걸쳐 관찰할 수 있다. 대물 렌즈(21)와 보조 대물 렌즈(23)의 광로를 전환시킴으로써 보조 대물 렌즈(23)에 의해 넓은 시야로 받아들여진 유리 기판(8) 표면의 저배율 화상을 접안 렌즈(22)로 관찰할 수 있다.

마이크로 관찰부(18)의 접안 경통(鏡筒)의 상부에 TV 카메라(25)가 접속된다. TV 카메라(25)는 대물 렌즈(21)와 보조 대물 렌즈(23)로 얻어지는 유리 기판(8) 표면의 관찰되는 상(저배율 화상)을 촬상하여, 제어부(6)에 설치된 제어부(26)로 보낸다.

마이크로 관찰장치(5)에 있어서, 지지부(17)의 하부에 대물 렌즈(21)의 이동 라인에 대향하여 투과 라인 조명 광원(28)이 형성된다. 이 투과 라인 조명 광원(28)은, 수평 상태로 유지된 회전 홀더(9)의 아래쪽에서 이동할 수 있는 지지부(17)의 하부판(29) 상에 X축을 따라 설치된다(도 2 참조). 투과 라인 조명 광원(28)은 유리 기판(8)의 하방으로부터 선 모양의 투과 조명을 행하는 것으로서, 지 지부(17)와 일체로 Y축 방향으로 이동 가능하다.

한편, 제어부(6)에서는, TV 카메라(25)로 얻어진 관찰된 상을 제어부(26)를 통하여 TV 모니터(30)에 표시한다. 제어부(26)에는, 검사자가 동작 지시나 데이터 입력을 행하기 위한 입력부로서 키보드(31)가 접속된다.

장치 본체(2)의 상부에는, 회전 홀더(9) 상의 유리 기판(8)을 광범위로 조사하는 나타내지 않은 매크로 조명부가 설치된다. 이 매크로 조명부는, 예를 들면 특허공개공보 제평5-232040호에 기재되어 있는 금속 할로겐 램프(metal halogen lamp), 반사 미러, 및 프레넬 렌즈(Fresnel lens)로 구성된다. 이 매크로 조명부는, 회전 홀더(9)를 소정 각도(45˚~60˚)로 경사시킨 상태에서, 이 회전 홀더(9)에 유지된 유리 기판(8)의 상방으로부터 매크로 조명광을 조사하고, 검사자가 매크로 조명하에서 유리 기판(8)의 표면을 눈으로 직접 보아 유리 기판(8) 표면의 결함을 매크로 관찰할 때 이용된다.

다음에 도 3 내지 도 5에 의해 피검체 검사 장치(1)의 좌표 검출 장치(3)를 설명한다. 회전 홀더(9) 상에 있어서, 유리 기판(8)의 전후 방향 양쪽 단부를 따라 좌표 검출용 제3 가이드 레일(33, 34)이 대향하여 설치된다. 각 가이드 레일(33, 34)의 외측에 이음매 없는 제1 벨트(35, 36)가 한쌍 배열된다. 각 벨트(35, 36)는 각각 한쌍의 풀리(37a, 37b 및 37c, 37d)에 걸리고, 대향하는 2개의 풀리(37a, 37c)는 샤프트(38)으로 연결된다. 샤프트(38)는 스테핑 모터 등의 모터(M2)의 출력축에 전동 벨트(39)를 통하여 연결되어, 구동력을 전달받는다. 모터(M2)로서는 양축 모터를 이용하여, 이 양축 모터를 샤프트(38)의 중간에 각각 커플링을 통하여 배치하도록 해도 된다.

이들 제3 가이드 레일(33, 34) 상에는 가이드 바(40)(가이드 부재)의 양단이 슬라이드 이동 가능하게 장착되고, 가이드 바(40)의 양단이 각 제1 벨트(35, 36)에 연결된다. 가이드 바(40)는, 그 장변(長邊) 방향이 상방으로부터 조사되는 매크로 조명의 조명 방향과 같은 방향을 따르도록 회전 홀더(9)의 회전용 지지축(10)에 직교하는 방향(Y축 방향)으로 설치된다. 즉, 이 가이드 바(40)는, 매크로 관찰을 위해 회전 홀더(9)를 소정 각도로 기립시킨 상태에서 검사자가 검출한 결함에 상방향으로부터 조명된 매크로 조명광에 의한 그림자가 비치지 않게 하기 위하여, 그 장변 방향이 매크로 조명의 조사 방향과 같은 방향을 따르도록 배치하는 것이 바람직하다. 모터(M2)의 구동에 연동하여 샤프트(38)를 통하여 제1 벨트(35, 36)가 구동됨으로써, 가이드 바(40)는 회전 홀더(9)의 회전용 지지축(10)의 방향(X축 방향)을 따라, 유리 기판(8)의 표면상에서 비접촉으로 왕복 이동한다.

도 3에 있어서, 가이드 바(40)에는 그 길이 방향(Y축 방향)을 따라 이음매 없는 제2 벨트(42)가 설치되고, 제2 벨트(42)는 그 양단에 설치된 풀리(43a, 43b)에 걸린다. 한쪽의 풀리(43a)에는 스텝 모터 등의 모터(M3)의 출력축이 연결된다. 제2 벨트(42)에는 레이저광원으로서의 레이저 헤드(44)를 일체로 설치한 파지부(45)가 연결되고, 모터(M3)의 정역회전에 의해 레이저 헤드(44)는 유리 기판(8)의 Y축 방향 전체 길이에 걸쳐 왕복 이동 가능하게 된다.

도 4 및 도 5에 나타낸 레이저 헤드(44)(스폿 광원)는 적어도 조사부(44a)(도면에서는 레이저 헤드 전체)가 경사 하방을 향해 파지부(45)에 고정된다. 따라 서, 레이저 헤드(44)로부터 조사되는 스폿광(s)의 광속(光束)은 유리 기판(8)에 대하여 소정 각도(α)(예를 들면 30~70˚)로 투사된다. 투사 각도(α)는 40~60˚의 범위가 바람직하다. 본 실시예에서는, 투사 각도(α)를 45˚로 설정한다. 레이저 헤드(44)의 투사 각도를 소정 각도(예를 들면 45˚)로 설정함으로써, 검사자가 회전 홀더(9)를 매크로 관찰하기 쉬운 각도(예를 들면 45˚)로 기립 상태에서 유리 기판(8)의 스폿광(s)을 육안으로 관찰했을 때, 관찰 위치에 따라서 가이드 바(40)가 그림자가 되어 스폿광(s)을 육안 관찰할 수 없게 되는 것을 방지한다. 또, 레이저 헤드(44)로부터 투사되는 스폿광(s)은 검사자가 육안 관찰로 인식할 수 있는 정도의 직경, 예를 들면 2mm 직경의 원형으로 설정되고, 검사자가 매크로 조명 하에서 검출한 유리 기판(8)의 결함(k) 등을 조사한다. 따라서, 검사자는 틈새(47)를 통해서 상방으로부터 조사된 매크로 조명광에 의해 유리 기판(8) 상의 결함(k)을 확인하여, 이 결함(k)에 스폿광(s)을 정확하게 맞출 수 있다.

가이드 바(40)는 대략 판 모양으로 형성되고, 그 한쪽의 길이 방향의 변에는 소정 폭의 틈새(47)를 통하여 예를 들면 판 모양의 차광 부재(40a)가 형성된다. 레이저 헤드(44)로부터 유리 기판(8)에 조사된 레이저광은 도 5에 나타낸 바와 같이 스폿광(s)으로서 유리 기판(8)의 결함(k)에 조사한 후에 반사하여 차광 부재(40a)에 의해 차광된다. 또, 레이저광은, 검사자의 시선 방향에 대하여 교차하는 방향으로부터 조사되기 때문에, 검사자로 향해 레이저광이 직접 반사되는 일이 없고, 유리 기판(8) 상에서 반사한 레이저광도 반사광로 상의 차광 부재(40a)에 의해 확실하게 차광될 수 있다.

차광 부재(40a)는 레이저광을 투과시키지 않는 재질이면 되고, 착색되어 있어도 투명해도 된다. 차광 부재(40a)는 반사하는 레이저광에 대해 대략 직교하는 차광면을 구비하여 레이저광을 차광하는 것이 바람직하다. 차광 부재는, 가이드 바(40)에 일체로 설치할 필요는 없고, 예를 들면 유리 기판(8)에서 반사하는 레이저광을 충분히 차광할 수 있는 크기(예를 들면, 레이저 스폿 직경의 수배)의 차광판을 레이저 헤드(44)에 설치하고, 이 레이저 헤드(44)에 차광판을 종동시켜도 된다.

다음에, 좌표 검출 장치(3)에 있어서의 레이저 헤드(44)의 제어 구동계(50)에 대하여 도 6에 의해 설명한다. 제어 구동계(50)에 있어서, 상위 퍼스널 컴퓨터(51)에 구동 펄스 발생기(52)가 접속된다. 이 구동 펄스 발생기(52)에는 조작부 컨트롤러(53)를 통하여 죠이 스틱 등의 조작부(54)가 접속된다. 조작부(54)는 죠이 스틱에 한정되지 않고 유리 기판(8) 상의 결함(k)에 스폿광(s)을 중첩시켜 조사시킬 수 있도록 지정한 위치의 좌표(X, Y)의 지시를 부여하는 것이면 되고, 예를 들면 트랙 볼, 십자가 등의 2차원 좌표 지정 스위치이라도 된다.

조작부(54)에는, 유리 기판(8)의 표면에 있어서의 제1 벨트(35, 36)의 길이 방향(X축 방향)을 따르는 가이드 바(40)의 정지 위치의 X 좌표, 및 가이드 바(40)의 길이 방향(Y축 방향)을 따르는 레이저 헤드(44)의 정지 위치의 Y 좌표를 등록하기 위한 결함 위치 좌표 등록 스위치(55)가 형성된다. 등록 스위치로서, 본 실시예에서는 죠이 스틱의 조작 레버 근방에 푸시 스위치를 설치하였지만, 피검체 검사 장치(1)의 검사자가 육안 관찰하는 위치의 마루에 스위치를 설치해도 된다.

조작부 컨트롤러(53)는, 검사자에 의해 조작부(54)가 조작되었을 때 발생하는 이차원 좌표 정보를 입력하고, 이 이차원 좌표 정보로부터 조작부(54)에 대한 X축 방향과 Y축 방향의 조작 방향을 분리하여, 이들 X축 방향의 구동 펄스 출력 지시와 Y축 방향의 구동 펄스 출력 지시를 출력하는 기능을 가진다.

구동 펄스 발생기(52)는, 조작부 컨트롤러(53)로부터 출력되는 X축 방향의 구동 펄스 출력 지시와 Y축 방향의 구동 펄스 출력 지시를 받아, X축 방향의 구동 펄스 출력 지시에 의해 X축 방향 구동 펄스를 모터 드라이버(57)로 송출하고, Y축 방향의 구동 펄스 출력 지시에 의해 Y축 방향 구동 펄스를 모터 드라이버(58)로 송출하는 기능을 가진다.

모터 드라이버(57)는, 구동 펄스 발생기(52)로부터의 X축 방향 구동 펄스를 받아, 이 펄스 수에 따른 거리 만큼 가이드 바(40)를 X축 방향으로 이동시키도록 모터(M2)를 회전 구동시키는 기능을 가진다. 모터 드라이버(58)는, 구동 펄스 발생기(52)로부터의 Y축 방향 구동 펄스를 받아, 이 펄스 수에 따른 거리 만큼 레이저 헤드(44)를 Y축 방향으로 이동시키도록 모터(M3)를 회전 구동시키는 기능을 가진다.

상위 퍼스널 컴퓨터(51)는, 좌표 검출 수단(60), 및 원점 가변 수단(61)의 각 기능을 가진다. 좌표 검출 수단(60)은, 조작부(54)에 구비되어 있는 결함 위치 좌표 등록 스위치(55)가 조작되었을 때의 구동 펄스 발생기(52)로부터의 X축 방향의 구동 펄스 수와 Y축 방향의 구동 펄스 수로부터 스폿광(s)이 조사하는 결함(k)의 XY 좌표 데이터(2차원 좌표 데이터)를 산출한다.

원점 가변 수단(61)은, 레이저 헤드(44)에 의한 스폿광 조사 위치의 좌표 원점을 유리 기판(8)의 X, Y 좌표 기준 위치에 맞추는 기능을 가진다. 예를 들면 유리 기판(8)의 X, Y 좌표 기준 위치가 유리 기판(8)의 좌측단 또는 우측단의 코너부에 있으면, 스폿광(s)의 좌표 원점은, 상기 유리 기판(8)의 좌측단 또는 우측단의 코너부에 스폿광(s)이 조사된 레이저 헤드(44)의 위치에 설정된다. 유리 기판(8) 상의 결함(k)을 발견하고, 이 위치에 스폿광(s)을 조사할 때, 좌표 원점을 X 좌표의 0점, Y 좌표의 0점으로 하여, 이 좌표 원점(0, 0)으로부터 각 모터(M2, M3)의 펄스 수를 카운트하여 좌표(X, Y)를 구한다.

이 좌표 원점은, 유리 기판(8)의 좌측단 또는 우측단의 코너부에 한정되지 않고, 임의의 위치를 설정할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 회전 홀더(9) 상에는, 가이드 바(40)에 대해 평행한 유리 기판(8)의 한쪽의 측부 에지부에 마이크로 관찰부(18)의 대물 렌즈(21)와의 간섭을 방지하기 위해 가이드 바(40)를 대피시키는 대피 영역이 형성된다. 대피 영역은, 적어도 유리 기판(8)으로부터 벗어나면 되고, 유리 기판(8)보다 외측에서 마이크로 관찰부(18)의 대물 렌즈(21)가 주사되는 주사 영역 밖으로 가이드 바(40)를 회전 홀더(9)의 상면보다 하방으로 대피시킬 수도 있다.

본 실시예에 따른 피검체 검사 장치(1)는 전술한 구성을 구비하고 있고, 다음에 그 작용으로서 결함(k)의 좌표 검출 방법 및 관찰 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 피검체인 유리 기판(8)의 결함 검사를 위해 육안 관찰에 의한 매크로 관찰을 행한다.

유리 기판(8)을 회전 홀더(9)에 탑재하여 기준 위치에 고정한 상태에서, 매크로 관찰을 위해 모터(M1)를 회전 구동시킨다. 모터(M1)의 구동에 의하여, 회전축(13) 및 벨트(12)를 통하여 풀리(11)의 지지축(10)이 회전된다. 이렇게 하여, 회전 홀더(9)는 수평인 상태로부터 지지축(10) 주위로 검사자의 육안관찰 관찰에 적절한 각도(θ)로 회전된다. 검사자는 매크로 관찰을 행할 때, 회전 홀더(9)를 결함(k)이 보이기 쉬운 각도(θ)(예를 들면 45˚)로 정지시키거나, 결함(k)이 나타나는 소정 각도 범위(예를 들면 45˚±5~10˚)로 회전시킨다. 이때, 회전 홀더(9)의 상방으로부터 유리 기판(8)의 전체 면 또는 일부에 매크로 조명광이 투사되어, 검사자의 눈으로 직시함으로써 유리 기판(8)을 매크로 관찰한다.

이 매크로 관찰에서는, 회전 홀더(9)를 소정 각도 범위로 회전시킬 때, 모터(M1)의 회전 방향을 주기적으로 정역 전환시킨다.

매크로 관찰에 의하여, 검사자에 의해 유리 기판(8)의 표면상에 결함(k)이 검출되면, 회전 홀더(9)를 결함이 보이는 각도에 정지시킨 상태에서 조작부(54)를 조작하여, 가이드 바(40)와 레이저 헤드(44)를 X-Y축 방향으로 이동시켜, 스폿광(s)의 조사 위치를 결함 위치에 합치시킨다. 이 조작은 다음과 같이 행해진다.

즉, 레이저 헤드(44)에 의한 스폿광 조사 위치를 결함 위치에 합치시키도록, 검사자가 죠이 스틱 등의 조작부(54)를 조작한다. 그러면, 조작부 컨트롤러(53)에는 조작부(54)로부터의 이차원 좌표 정보가 입력되고, 이 이차원 좌표 정보로부터 X축 방향의 구동 펄스 출력 지시와 Y축 방향의 구동 펄스 출력 지시를 각각 출력한다.

구동 펄스 발생기(52)에서는, 조작부 컨트롤러(53)로부터 출력되는 X축 방향의 구동 펄스 출력 지시와 Y축 방향의 구동 펄스 출력 지시를 받아, X축 방향 구동 펄스를 모터 드라이버(57)로 송출하고, Y축 방향 구동 펄스를 모터 드라이버(58)로 송출한다. 모터 드라이버(57)에서는, 구동 펄스 발생기(52)로부터 출력된 펄스 수에 따른 거리 만큼 가이드 바(40)를 X축 방향으로 이동시키도록 모터(M2)를 회전 구동시킨다. 모터 드라이버(58)에서는, 동일하게 펄스 수에 따른 거리 만큼 레이저 헤드(44)를 Y축 방향으로 이동시키도록 모터(M3)를 회전 구동시킨다.

모터(M2)의 회전 구동은, 샤프트(38)로부터 풀리(37a, 37c)를 통하여 제1 벨트(35, 36)로 전달되어 제1 벨트(35, 36)를 동기하여 이동시킴으로써 가이드 바(40)가 제3 가이드 레일(33, 34)을 따라 X축 방향으로 소요량만큼 이동한다. 이와 동시에 모터(M3)의 회전 구동은 풀리(43a)로부터 제2 벨트(42)로 전달되어, 제2 벨트(42)를 이동시킴으로써 레이저 헤드(44)가 제2 벨트(42)와 일체로 Y축 방향으로 소요량만큼 이동한다.

이와 같이 하여, 검사자에 의한 조작부(54)의 조작 조정에 의하여, 가이드 바(40)와 레이저 헤드(44)를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜, 레이저 헤드(44)로부터 투사되는 스폿광(s)이 유리 기판(8) 상의 결함(k)에 중첩되었을 때 조작부(54)의 조작을 정지한다.

이때, 레이저 헤드(44)의 조사부(44a)로부터 투사된 레이저광은 유리 기판(8)에 대하여 일정 각도(α)로 경사진 상태에서 투사되어 결함(k)에 스폿광(s)을 중첩시켜 조사하기 때문에, 스폿광(s) 및 결함(k)은 검사자에 대하여 가이드 바 (40)의 본체의 그림자로 되지 않으므로, 틈새(47)를 통해 확실하게 스폿광(s)을 육안 관찰하여 확인할 수 있다.

조작부(54)를 조작하여 스폿광(s)에 의해 결함(k)을 지정한 후에 그 결함(k)을 결함 위치 좌표 등록 스위치(55)에 의해 등록하면, 상위 퍼스널 컴퓨터(51)에서는 구동 펄스 발생기(52)로부터의 X축 방향의 구동 펄스 수와 Y축 방향의 구동 펄스 수로부터 스폿광(s)이 겹쳐진 결함(k)의 좌표 Q(X, Y)를 산출한다. 좌표 Q(X, Y)의 산출은, 유리 기판(8)의 표면상의 각 결함(k)마다 행해지고, 각각 상위 퍼스널 컴퓨터(51)의 메모리에 기억된다.

이와 같이 하여 매크로 관찰이 종료되면, 모터(M1)가 역회전되어, 회전 홀더(9)는 원래의 수평인 상태로 복귀되어, 가이드 바(40)가 대피 영역으로 이동된다.

조작부(54)에서 마이크로 관찰 모드를 지정함으로써, 회전 홀더(9)가 자동적으로 수평 상태로 복귀되어, 가이드 바(40)를 자동적으로 대피 영역으로 대피시킨다.

마이크로 관찰시에는, 상위 퍼스널 컴퓨터(51)에 의해서 매크로 관찰로 검출된 각 결함 부분의 좌표 Q(X, Y)가 판독된다. 이 좌표 Q(X, Y)에 기초하여 마이크로 관찰장치(5)의 지지부(17)는 각 가이드 레일(15, 16)을 Y축 방향으로 이동시키고, 이와 동시에 마이크로 관찰부(18)는, 빔(17a)의 나타내지 않은 가이드 레일을 따라 X축 방향으로 이동된다. 이렇게 하여, 마이크로 관찰부(18)에 있어서의 대물 렌즈(21)의 관찰축은, 좌표 Q(X, Y) 상에 배치된다.

이때, 가이드 바(40)는 대피 영역 내에 대피하고 있으므로, 마이크로 관찰부 (18)의 대물 렌즈(21)는 가이드 바(40)에 충돌하는 일은 없다. 대물 렌즈(21)는 유리 기판(8) 및 회전 홀더(9)를 협지하여 투과 라인 조명광원(28)과 대향하여, 이 광원(28)으로 투과 조명된 결함(k)을 관찰할 수 있다.

검사자는 접안 렌즈(22)를 들여다봄으로써, 대물 렌즈(21)를 통하여 유리 기판(8) 상의 결함(k)을 현미경에 의한 마이크로 관찰(고배율 관찰)할 수 있다. TV 카메라(25)는, 대물 렌즈(21)를 통하여 얻어지는 유리 기판(8)의 결함(k)을 촬상한다. 검사자는 TV 모니터(30)에 표시되는 결함(k)의 상을 봄으로써 마이크로 관찰을 행한다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 좌표 검출 장치(3)와 피검체 검사 장치(1)는, 매크로 관찰에 있어서, 레이저 헤드(44)의 레이저 스폿광(s)에 의해 유리 기판(8) 표면의 결함(k)을 직접 조사하기 때문에, 종래의 좌표 검출 장치와 같이 발광체 등에 의해 지시하는 좌표 위치와 결함(k)의 위치에 엇갈림을 발생시키지 않고 정밀도가 양호하게 결함(k)의 좌표 Q(X, Y)를 검출할 수 있다. 좌표 검출 장치(3)를 회전 홀더(9)에 일체로 설치함으로써, 회전 홀더(9)의 경사 각도가 변하여도, 레이저 헤드(44)에 의한 스폿광(s)의 조사 각도(α)는 유리 기판(8)에 대하여 항상 일정하고, 더욱이 유리 기판(8)의 상방으로부터 짧은 소정 거리로 조사하기 때문에, 유리 기판(8) 상의 결함(k) 위치에 관계없이 검사자에 의한 스폿광 조사 위치의 육안 관찰 확인을 용이 또한 확실히 행하여, 결함(k) 위치의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 유리 기판(8) 면상의 결함(k)의 좌표 Q(X, Y)의 결정은, 죠이 스틱 등의 조작부(54)를 조작하여 가이드 바(40)를 X축 방향으로, 레이저 헤드(44)를 Y축 방향으로 이동시켜, 결함 위치 좌표 등록 스위치(55)를 누르기만 하는 간단한 조작으로 얻어진다. 마이크로 관찰시 및 유리 기판의 반출입시에는, 가이드 바(40)를 대피 영역으로 대피시키므로, 가이드 바(40)가 마이크로 관찰부(18)의 대물 렌즈(21)나 유리 기판(8)을 반출입하는 기판 반송 로봇과 충돌하는 일이 없다.

다음에 본 발명의 제2 실시예에 따른 피검체 검사 장치(1)의 좌표 검출 장치(70)에 대하여 도 7에 의해 설명하는데, 전술한 실시예와 동일 또는 마찬가지의 부분 및 부재에 대하여는 동일한 부호를 이용하여 설명을 생략한다.

도 7에 나타낸 좌표 검출 장치(70)에서, 제2 벨트(42)에는 제1 실시예에 이용된 레이저 헤드(44) 및 파지부(45)에 대신하여 반사 미러(71)(지시 수단)가 장착된다. 가이드 바(40) 상의 한쪽의 단부에는 레이저 헤드(72)(스폿 광원)가 고정된다. 반사 미러(71)는, 레이저 헤드(72)로부터 투사되는 레이저광이 반사되어 유리 기판(8)으로 향하도록 경사지고, 반사된 레이저광이 전술한 실시예와 같이 유리 기판(8)에 대하여 경사각(α)으로 또한 소정 거리로 유리 기판(8)의 결함(k)에 도달하도록 경사진다.

본 제2 실시예에 따르면, 결함(k)을 검출하기 위해 반사 미러(71)를 이동시키면 되기 때문에, 레이저 헤드(44) 및 파지부(45)를 이동시키는 제1 실시예에 따른 것과 비교하여 제2 벨트(42)의 구동력을 감소시킬 수 있어, 모터(M3)로서 저출력의 소형의 것을 채용할 수 있다.

이 제2 실시예의 경우, 가이드 바(40)의 단부에 제1 반사 미러(71)에 대향하 여 제2 반사 미러를 배치하고, 레이저 헤드(72)를 제3 가이드 레일(33)을 따르는 회전 홀더(9) 상에 일체로 설치하고, 레이저 헤드(72)로부터의 레이저광이 제2 반사 미러와 제1 반사 미러(71)에서 반사되어 유리 기판(8)의 결함(k)에 도달하도록 해도 된다.

스폿광(s)은 원 모양에 한정되지 않고 십자가나 바퀴 모양이라도 된다. 모터(M1, M2, M3)는 스텝 모터에 한정되지 않고, 서보 모터 등 적절한 구동원을 채용하여도 된다.

본 발명은, 예를 들면 액정 디스플레이나 유기 전자 조명(EL) 디스플레이 등의 평면 패널 디스플레이(FPD)에 이용되는 유리 기판 등의 반도체 유리 기판의 표면 결함 검사시에 이용되는 피검체 검사 장치 및 이 장치에 포함되는 좌표 검출 장치에 대하여 설명하였으나, 다른 적절한 피검체의 임의의 부위 검출용 좌표 검출 장치나 피검체 검사 장치에 이용할 수 있다.

또, 예를 들면 상기 실시예에서는 마이크로 관찰하는 마이크로 관찰 수단을 설치한 일례를 설명하였으나, 이 마이크로 관찰 수단을 생략하고, 회전 홀더와 매크로 조명부를 구비한 매크로 검사 장치에 본 발명의 좌표 검출 장치를 이용할 수 있다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명했으나, 이들 실시예는 본 발명의 예시에 지나지 않고, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 구성 요소의 추가, 생략, 치환, 그 외의 변경이 가능하다. 즉, 본 발명은 전술한 설명에 한정되 지 않고, 특허 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims

피검체를 지지하는 홀더,

상기 피검체의 표면상에서 이동 가능한 가이드 부재,

상기 가이드 부재에 설치되어, 상기 피검체에 조사되는 스폿광을 상기 가이드 부재의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시킬 수 있는 지시 수단,

상기 피검체 상의 상기 스폿광의 조사 위치를 이동시켜 상기 피검체 상의 결함 위치를 지정하는 조작부, 및

상기 피검체 상의 상기 스폿광의 상기 조사 위치에 관한 위치 정보로부터 좌표 데이터를 구하는 좌표 검출부

를 구비하고

상기 스폿광의 광속은 상기 피검체에 대해서 경사져 조사되는

좌표 검출 장치.
제1항에 있어서,

상기 지시 수단은, 상기 가이드 부재를 따라 이동 가능하게 설치되고, 상기 스폿광은 레이저광인 좌표 검출 장치.
제1항에 있어서,

상기 지시 수단은 상기 스폿광을 상기 피검체 상의 표면에 편향시키는 반사부재이며,

상기 지시 수단은 상기 가이드 부재를 따라 이동 가능하게 설치되며,

상기 반사 부재에 상기 스폿광을 출사하는 스폿광원을 상기 가이드 부재의 한쪽 단부상에 설치한

좌표 검출 장치.
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제1항에 있어서,

상기 홀더의 자세를 변화시키는 회전 수단, 및 상기 홀더의 상방으로부터 매크로 조명광을 조사하는 매크로 조명부를 더 구비하고, 상기 가이드 부재는, 상기 홀더가 소정 각도로 기립된 상태에서, 상기 가이드 부재의 장변(長邊) 방향이 매크로 조명광의 조사 방향과 같은 방향을 따르도록, 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 좌표 검출 장치.
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피검체를 소정의 경사 각도로 유지한 상태에서 상방으로부터 매크로 조명광을 조사하고, 상기 피검체 상의 결함을 육안으로 관찰하는 피검체 검사 장치에 있어서,

상기 피검체를 유지하여 상기 소정의 경사 각도로 기립시키는 회전 홀더,

상기 회전 홀더에 설치되어 상기 피검체의 표면상에서 이동하는 가이드 부 재,

상기 가이드 부재에 설치되어, 상기 피검체에 조사되는 스폿광을 상기 가이드 부재의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시키는 지시 수단,

상기 가이드 부재와 상기 지시 수단을 각각 이동시켜 상기 스폿광의 조사 위치에 따라 상기 피검체 상의 결함 위치를 지정하는 조작부, 및

상기 가이드 부재와 상기 스폿광의 각 위치의 좌표 데이터로부터 상기 지시 수단에 의해 지정된 결함 위치의 좌표 데이터를 구하는 좌표 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 피검체 검사 장치.
피검체의 특정 부위에 대하여 마이크로 관찰을 행할 수 있는 피검체 검사 장치에 있어서,

상기 피검체를 지지하는 홀더,

상기 피검체의 표면상에서 이동 가능한 가이드 부재,

상기 가이드 부재에 설치되어, 상기 피검체에 조사되는 스폿광을 상기 가이드 부재의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시킬 수 있는 지시 수단,

상기 피검체 상의 상기 스폿광의 조사 위치를 이동시키는 조작부,

상기 피검체 상의 상기 스폿광의 상기 조사 위치에 관한 위치 정보로부터 좌표 데이터를 구하는 좌표 검출부, 및

마이크로 관찰부를 구비하고,

상기 피검체의 상기 특정 부위에 상기 스폿광을 조사함으로써 상기 좌표 검 출부에 의해 상기 특정 부위의 좌표 데이터를 구하여, 상기 좌표 데이터 위치에 상기 마이크로 관찰부를 상대적으로 이동시켜 현미경 관찰을 행하는 것을 특징으로 하는 피검체 검사 장치.
제13항에 있어서,

상기 홀더는, 상기 가이드 부재를 대피시켜 상기 마이크로 관찰부와의 간섭을 방지하는 대피 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 피검체 검사 장치.