KR100835766B1 - 주문형 자동 광학 검사 서브 시스템을 이용하는 티에프티엘씨디 패널의 개선된 검사 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, TFT-LCD 패널의 전기 및 전자-광학 검사용 검사 시스템에서, 지역을 스캔하기 위해 배치된 펄스 조명원, 및 짧은 조명 펄스로 조명된 지역의 작동 캡쳐 이미지를 갖고, 결함의 지점을 분해하기 위해 연속적으로 스캔하는 동안, 초점이 맞도록 자동적으로 유지된 정밀 분해능 영역 이미징 카메라에 관한 것이다.
결함 검출, 분해능, 스캔, 캡쳐, 초점

Description

주문형 자동 광학 검사 서브 시스템을 이용하는 티에프티 엘씨디 패널의 개선된 검사{IMPROVED INSPECTION OF TFT LCD PANELS USING ON-DEMAND AUTOMATED OPTICAL INSPECTION SUB-SYSTEM}
본 발명은 제조의 다양한 스테이지에서의 전기, 전자-광학 및 광학 기술을 이용하는 평면 전자 회로의 패턴화된 매체(media)의 검사에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 박막 트랜지스터(thin film transistor;TFT) 배열(액정 플랫 패널 디스플레이(liquid crystal flat panel display; LCD)의 주요 컴포넌트임)과 같은 평면 전자 기판의 자동화된 전기, 전자-광학 및 광학 검사에 관한 것이다. 특히, 큰 유리 시트(sheet) 상에 증착된 고밀도 박막 트랜지스터(TFT) 액정 디스플레이(LCD) 패널의 검사에 초점을 둔다.
얇은 유리(thin glass)의 대형 투명 시트들은 TFT LCD 패널을 제조하는 중에, 분리 가능하되 서로 동일한 복수의 디스플레이 패널들로서 기능하는 전자 회로들을 형성하기 위해 다양한 물질 층의 증착을 위한 기판으로서 이용된다. 이러한 증착은 통상적으로 스테이지들에서 행해지는데, 각 스테이지에서 특정 물질(금속, 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO), 실리콘, 비정질 실리콘(Amorphous Silicon) 등)이 소정의 패턴에 부착되어 이전의 층 위에(또는 베어 글래스(bare glass) 기판 위에) 증착된다. 각 스테이지는 증착(deposition), 마스킹(masking), 에칭(etching) 및 스트리핑(stripping)과 같은 다양한 단계들을 포함한다.
각각의 이러한 스테이지 중에 그리고 한 스테이지 내의 다양한 단계에서, 최종 LCD 상품 성능에 대해 전자적 및/또는 시각적 관련성을 갖는 많은 생산 결함이 일어날 수 있다. 예를 들면, 그러한 결함은 회로 단락(short), 개방, 외부 입자, 잘못된 증착(misdepositon), 피처(feature) 크기 문제, 오버 및 언더 에칭을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가장 통상적인 결함은 ITO 112로의 금속 돌출부 110, 금속 116으로의 ITO 돌출부 114, 소위 마우스 바이트(mouse bite) 118, 개회로(open circuit) 120, 트랜지스터 124의 단락 122, 및 외부 입자 126을 포함한다.
TFT LCD 패널 검사의 주요한 애플리케이션 분야에서, 검출의 대상인 제품 결함은 소형이고(개별적으로 수 마이크로미터까지 낮아짐) 이로 인해 지나친 결함 검출 한계를 요한다.
결함의 단순 검출은 불충분하다. 또한 검출된 결함은, 프로세스 결함(process defects), 즉, 최종 제품의 성능을 해치는 것은 아니지만 최적 조건을 벗어나는 배열 제조 프로세스의 조기(早期) 표시인 마이너(minor) 결점, 배열 생산 수율을 개선하기 위해 수리될 수 있는 수리 가능 결함(reparable defects), 및 마지막으로 TFT 배열이 더 이상 이용되지 못하게 하는 킬러 결함(killer defects)으로 분류될 수 있다.
넓은 범위의 기술들이 앞서 말한 결함들을 검출하고 분류하는데 이용되어 왔다. 그 기술들은 전기, 전자-광학 및 순수 광학이라는 명칭의 세 가지의 넓은 카테고리에 속한다.
전기 및 전자-광학 기술은 피검사 대상이 소정의 측정 가능한 전기 또는 전자기 특성을 갖도록 요구한다. 이는 TFT LCD 패널을 검사하는 주된 애플리케이션 분야에 대한 경우이다. 상기 대상은 전기적 수단에 의해 여기될 수 있고, 그 결과인 전기 또는 전자기 동작이 측정되고 기록될 수 있다. 피검사 대상에서 비정상(abnormality)의 존재 또는 부재를 결정하기 위하여 상기 동작이 공지된 정상 동작과 비교된다.
이러한 기술에 대해, 전기 및/또는 전자기 이상(anomaly)을 일으키는 결함의 물리적 크기나 가시성(visibility)은 종종 검출에 대한 제한 인자가 아니다. 결함은, 그것이 피검사 대상에서의 회로의 전기 및/또는 전자기 동작에 중요하고 측정 가능한 영향을 주는 한 검출될 것이다. 그러나 이러한 타입의 검사의 본질적인 한계는, 회로의 전기 및/또는 전자기 동작에 영향을 미치는 결함들만이 검출될 수 있다는 점이다. 검사 시스템은 크기에 무관한 다른 이상들을 놓친다. 또한, 이러한 결함들 중 어떤 것들은 물리적 결함의 크기보다 훨씬 큰 영역에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 통상적인 경우에 전기 또는 전자-광학 검사 기술은 결함 흔적(signiture)을 검출할 것이고, 상기 결함 흔적은 피검사 대상에서의 이상의 근원인 물리적 결함에 반드시 대응하지는 않는다.
자동 광학 검사(automated optical inspection; AOI)라 지칭되는 순수 광학 검사 기술은, 전기적 특성에 대해 독립적인 결함들이 선택된 광학 설정 하에서 가시적이라면, 상기 결함들을 검출하고 그 위치를 측정할 수 있다. 그러나 합리적인 양의 시간 내에 검출될 수 있는 결함의 크기에는 종종 심각한 한계가 있다. 보다 나은 검출 범위(보다 작은 결함) 및 보다 짧은 검사 시간 모두는 매우 중요한 목표이다. 그러나 AOI 시스템에 대해, 이들은 항상 상충하는 목표이며 서로 절충되어야 한다. 이미징(imaging) 및 프로세싱(processing) 하드웨어의 유용한 기술에 의해 달성 가능 여부가 제한된다. 검사 시간은 또한, 피검사 제품의 크기와 함께 증가한다. 그러므로 AOI 애플리케이션에 대하여, 최종 고감도 시스템은 종종 느리며 보다 빠른 시스템은 보다 조악한 이미징 분해능(resolution)을 갖고 이로 인해 보다 낮은 검출 감도를 갖는다.
전기 및 전자-광학 검사 방법은, 전기적 결함들이 매우 작을 때 또는 다른 증착층 아래에 묻혀 있어 광학적으로 가시적이지 않을 때도 상기 전기적 결함들을 검출할 수 있는 능력 때문에 특히 흥미롭다. 이는, 모든 물질층이 증착된 후 그리고 LCD 패널이 충분히 기능하며 전기적으로 여기될 수 있게 된 후의 TFT LCD 패널의 최종 검사에 대해 특히 정확하다. 그러므로, 전기 및 전자-광학 검사 방법의 결함 위치 측정 및 분류 한계를 극복하는 개선을 제공하는 것은 중요한 문제이다.
TFT LCD 평면 패널에 증착된 패턴화된 평면 매체, 특히 유리 플레이트에서의 비정상을 검출하는 선행 기술에는 다양한 방법 및 장치가 있다. 그러한 방법의 제1 카테고리는 평면 매체 상의 물질 증착에 의해 형성된 회로군의 전기적 테스팅이다. 이러한 기술은, 문제되는 패턴이 여기될 수 있고 그 전기적 변수가 측정될 수 있는 완전하거나 또는 부분적인 전기 회로를 형성할 때에 이용될 수 있다.
IBM Journal of Research & Development(1992년 1월, 제1호, Vol.36)의 Jenkins 등의 "TFT/LCD 배열의 기능성 테스팅(Functional Testing of TFT/LCD Arrays)"이라는 논문은, 다른 많은 결함들의 존재뿐만 아니라 개별적인 TFT LCD 픽셀의 전하(charge) 보유 능력의 결함이, 픽셀을 선택적으로 충전하고 또한 그들을 방전함으로써 감지 회로(sensing circuit)를 통해 검출될 수 있다고 주장한다. 이와 같은 방식에서, 측정되는 것은 원래 저장된 전하가 얼마나 많이 회복될 수 있는가이다.
상기 방법의 감지 양상 및 LCD 패널 픽셀에 대한 상기 방법의 결합은, Jenkins 등의 미국특허 제5,179,345호에서 상세하게 설명되어 있다. TFT LCD 패널 결함 검출 장치는 Ichioka 등의 미국특허 제5,546,013호에 설명되어 있다.
상기한 테스팅 방법은, TFT LCD 패널 구조물의 모든 게이트 및 데이터 라인으로의 갈바니 접속(galvanic connection)이 개개의 픽셀들을 어드레스 지정하고 전기적으로 시험할 수 있을 것을 요구한다. 이러한 한정은 비싸고 유지가 곤란한 접촉 하드웨어에 도움이 된다. 요구되는 접촉의 수를 감소시키는 방법에 대한 개선은 Jenkins 등의 미국특허 제6,437,596 B1호에 제안되어 있다.
평면 매체 상의 이러한 회로의 전기적 테스팅의 다른 타입은 피검사 표면에 조사된 전자 빔에 의한다. 전자 빔을 이용하는 다수의 해결책들은 주사형 전자 현미경 사용법(Scanning Electron Microscopy;SEM)의 기본 원리를 이용한다. 이 방법에 의하면, 회로 피처에 저에너지 전자 빔을 조사하고 상기 회로 피처로부터 확산된 2차 전자의 에너지 준위(energy level)를 기록함으로써 피검사 표면의 전압 배전(voltage distribution)이 생성될 수 있다. 생성된 이러한 전압 맵(voltage map)은 표면에서의 전기적 결함의 존재 및 타입을 검출하는데 이용될 수 있다.
Hartman 등의 미국특허 제4,843,312호는, TFT LCD 회로 구조에서 결함을 테스트하기 위해 에너지 빔(또는 입자 빔)을 이용하는 일반적 접근을 설명한다.
Brunner 등의 미국특허 제5,414,374호는 또한 LCD 패널에 대한 입자 빔 테스터를 설명한다. 이 경우 LCD 픽셀의 평면 전극은 상기 전극에 포텐셜(potential)을 생성하기 위해 빔에 의해 표적(target)이 된다. 다음 측정 사이클에서, 이러한 포텐셜은 동일한 또는 제2의 빔 중 어느 하나의 확산된 2차 전자에 의해 측정되고 공칭의(nominal) 값과 비교된다. 또한 스위칭 구성요소가 시변 포텐셜(time varying potential)을 제공하기 위해 측정기간 중에 활성화되는데, 상기 시변 포텐셜 또한 측정되고 공칭 동작과 비교될 수 있다.
전자 빔 테스팅의 다소 다른 애플리케이션은, 회로 피처의 국부적 섹션을 순차적으로 지시하는 전자 빔에 의해 상기 회로 피처를 충전 또는 방전하는 것을 통하여 달성된다. 예를 들면, TFT LCD 패널 픽셀 배열에서의 개개의 픽셀은, 저에너지 전자 빔 및 상기 구조물 내의 전기적 결함의 존재를 결정하기 위해 측정된 유도 전류로 여기된다. IBM Journal of Research & Development(1990년 3월/5월, 제2호/제3호, Vol. 34)의 Golladay 등에 의한 "멀티-칩 기판의 개방/단락 테스팅을 위한 전자-빔 기술(Electron-Beam Technology for Open/Short Testing of Multi-Chip Substrates)"이라는 제목의 논문에서 이러한 기술이 설명된다. Golladay 등의 보다 최근의 미국 특허 제5,612,626호는 전자 빔 기술에 기초한 전자 기판 결함 검출 시스템을 설명한다.
결함 검출 방법의 제2 카테고리는 전자-광학 기술에 관한 것이다. 이 방법 카테고리에 의하면, 회로의 전기 및/또는 전자기 동작은 (전형적으로 적절한 변조기(modulator)를 통해 형성된 가시 광선이나 e-빔 반사를 통해) 광학적으로 관찰 가능한 것으로 변환된다. 다음으로, 변조기의 출력은 검사된 회로의 전기적 동작의 대표적인 이미지를 형성하기 위해 광학적 수단을 통해 이미징된다. 특히, 전기장의 이미지 및 검사된 회로의 전압 배전은 전압 맵의 형태로 생성될 수 있다. 다음으로 이 이미지들은 표면상의 전기적 결함을 검출하고 확인하기 위해 이용될 수 있다.
Henley의 미국특허 제4,983,911호, 제5,097,201호 및 제5,124,635호는, 피시험 표면으로부터의 전압 및 그로 인한 전기장이 적절한 액정 변형 구조의 광학적 특성을 변조하는데 이용되는 전자-광학 광 변조기(light modulator) 및 관련 이미징 수단의 원리를 설명한다. 따라서 광학 이미지는 이미지 캡쳐 디바이스에 의해 생성되고 기록된다. 이러한 전자-광학 변조기 및 그 제조 방법의 개선된 버젼은 그 이후의 Henley의 미국특허 제5,615,039호에서 개시된다.
Henley의 미국특허 제5,570,011호는, 공지의 전기적 상태에 있도록 여기될 수 있는 전자 디바이스를 테스트하는 테스팅 장치에서 상기 전자-광학 감지 구성요소를 이용하는 완성된 방법을 설명한다. 이 방법은, 생산의 최종 스테이지에서 조립되고 액정으로 채워지기 전의 TFT LCD 패널들의 전기적 기능성의 전자-광학 테스팅에 성공적으로 이용되어 왔다.
결함 검출 방법의 다른 주요 카테고리인 자동 광학 검사(AOI)는, 요구되는 배율(magnification) 및 분해능에서의 광학적 이미징을 기초로 하고, 피검사 제품의 예상되는 통상적 변형 외의 결함을 검출하기 위하여 하드웨어/소프트웨어 이미지 프로세싱 기술을 이용하고 있다. 검출되는 이상은 전기적으로 중대한 결함에 한정되는 것이 아니고, 시스템의 주어진 광학적 구성(configuration), 이미징 배율 및 분해능에 의해 결정된 광학적으로 식별 가능한 객체에 한한다. 또한 분해능은 그러한 시스템의 복잡성 및 작동 스피드를 결정한다.
상기 자동 검사를 수행하는 기본 원리는, 선택된 배율 및 분해능을 이용한 피검사 제품의 이미징, 및 CCD 또는 CMOS 센서와 같은 이미지 캡쳐 디바이스를 이용한 이미지 정보의 디지털화를 기초로 한다. 캡쳐된 이미지는 피검사 제품 표면의 정상 변형의 기준을 형성하고, 소정의 기준과의 비교에 기초하여 결함 검출을 수행하는데 이용될 수 있다. 이미지 차감(image subtraction)과 같은 공간 패턴 비교 기술이 소정의 기준으로부터의 테스트 이미지의 이탈을 검출하는데 이용되는 공간 도메인에서, 상기 비교 과정이 행해질 수 있다. 또는, 적절하게 선택된 대표적 피처를 갖는 피처 도메인에서 상기 비교가 행해질 수 있다. 후자의 경우에, 테스트 제품과 기준의 양쪽 모두는 이미지로부터 파생된 피처의 세트들로 나타내어진다. 또한 상기 비교는 이러한 선택된 피처 공간에서 수행된다.
광학 검사를 위해서는 많은 접근 방법이 존재한다. 예를 들면, Levy 등의 미국특허 제4,247,203호 및 제4,347,001호는, 반복하는 회로 다이(circuit dies)의 포토마스크(photomask)에서 결함을 검출하기 위하여, 공간 패턴 비교 기술을 이용하는 자동 광학 포토마스크 검사 장치를 설명한다.
Specht 등의 미국특허 제4,805,123호는 서브 픽셀 분해능에서 공간 패턴 비교에 의해 그러한 반복적 패턴을 갖는 표면을 검사하는 개선된 방법을 개시한다. 이미징 분해능에 가까운 검출 감도는 상기 기준 및 테스트 이미지의 신중한 서브 픽셀 정렬을 통해 달성 가능하다. 보통 그러한 검출 감도는 특정 분해능에서 샘플링된 이미지의 에일리어싱 노이즈(aliasing noise; 픽셀레이션(pixelation) 노이즈라고도 함)로 인해 가능하지 않다. 상기 방법은 TFT LCD 검사뿐만 아니라 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 검사에 이용되어 왔다.
또한, 포토마스크 및 집적 회로 다이 패턴 검사를 위해 제안되는 다른 해결책들도 존재해 왔다. 예를 들면 이들은, Danielson 등의 미국특허 제4,926,489호, Jordan 등의 미국특허 제5,864,394호, Emery의 미국특허 제6,282,309호에 개시되어 있다.
TFT LCD 패널의 검사에 대한 자동 광학 검사 기술의 적용은 집적 회로 다이의 검사를 위해 확립된 기술의 확장을 포함하였다. 그러나 물질 대비(material contrast)를 개선하는 것과 같은 애플리케이션 분야의 특정 문제를 다루는 다른 기술도 공개되었다. 예를 들면, Finarov의 미국특허 제5,333,052호는 TFT LCD 패널의 대비 및 이에 따른 (ITO와 같은) 투과성 물질의 검출 능력을 개선하는데 특히 유용한 위상 대비 이미징 기술(phase contrast imaging technique)을 설명한다.
AOI 시스템은, 전기적 특성 및 비전기적 특성의 결함을 검출하고 이미징할 수 있으며, 따라서 즉각적으로 기능 고장을 야기하지는 않는 결함을 검출함으로써 프로세스 제어 목적을 위해 이용될 수 있다. 그러나 상기 AOI 시스템의 성능 및 검사 시간은 기구 작동 분해능과 상관관계를 갖는다.
회로의 심각한 전기적 고장을 일으키는 많은 결함들은 피검사 제품의 전체 표면과 비교할 때 매우 작기 때문에, 이러한 심각한 결함을 검출하고자 하는 요구는 높은 광학 동작 분해능을 갖는 기구가 만들어지도록 한다. 이는 결과적으로 매우 비싼 기구, 매우 느린 기구 중 하나, 또는 이들 모두로 이어지게 한다. 가장 비싼 하드웨어를 구비하더라도 유용한 하드웨어 기술에 의해 결정된 달성 가능한 검사 속도에는 한계가 있다. 이 한계들은, TFT LCD 패널에 의해 침착된 평면 물질 플레이트의 크기가 포함된 회로 피처의 크기보다 훨씬 커지는 TFT LCD 패널 검사의 선호되는 애플리케이션 분야에서 특히 중요하다.
그러므로, 물리적 크기와 관계 없는 전기적으로 심각한 결함을 검출할 수 있는 상술한 전기 및 전자-광학 검사 기술에 대한 요구가 있다. 그러나 전기 및 전자-광학 시스템은 다음과 같은 어려움에 직면한다: 어떤 결함 타입에 대해, 상기 결함의 전기적 흔적은 상기 결함의 물리적 원인보다 훨씬 큰 구역에 이를 수 있다. 예를 들면, TFT LCD 패널 회로에서의 데이터 라인으로부터 공유 라인(common line)으로의 단락은 전체 데이터 라인을 접지시킬 것이고, 따라서 데이터 라인이 점유하는 전체 구역에 이르는 결함 흔적을 가져올 것이다. 이 검사는 결함에 대한 위치 측정 정보를 주지 않는데, 이는 상기 시스템에 있어서 주요한 장애이다. 결함 위치 측정 정보는 조작자(operator)가 광학 현미경을 통해 결함의 특성을 수동적으로 리뷰하도록 하기 위해, 또는 자동 분류 서브 시스템이 결함을 이미징하고 처리하기 위해, 프로세스 제어 목적을 위해 결함의 재발생을 감시하는데 유용하다. 수리 기구가 상기 프로세스에 포함된다면, 위치 측정 정보는 결함을 찾아내고 수리하는데도 이용된다.
일찍이, Clark 등의 "집적된 시각적 이미징 및 전자 감지 검사 시스템(Integrated Visual Imaging and Electronic Sensing Inspection Systems)"이라는 명칭의 미국특허출원 제10/223,288호는, 검출 및 분류 결과를 결합하기 위해 양 독립 채널에 의해 피검사 대상의 전체 표면의 스캔을 동시에 수행하기 위한 집적된 시각적 이미징(integrated visual imaging;AOI) 채널을 갖는 non-AOI 검사 기구를 확장시키는 일반적인 개념을 개시한다.
결함 검출 및 수리에 대한 전형적 선행 기술의 처리 흐름이, 도 2에 개략되어 있다. 그 처리는 Non-AOI 검사 시스템 뿐만 아니라 AOI 시스템에도 효과적이다. 작동 중에, 피검사 제품은 이전의 처리 단계(단계 210)로부터 출발하고 제품의 생산 비정상에 대해 스캔되도록 결함 검출 시스템 212로 향한다. 결함 검출 시스템이 제품에서 작동한 후에 피검사 제품에서 확인되는 결함의 리스트인 출력이 생성된다.
결함 검출 시스템의 능력에 따라, 결함은 정확하게 위치 측정된 결함 지점(defect points) 또는 큰 영역에 이를 수 있는 여유있게 위치 측정된 결함 구역(defect zones)일 수 있다. 예를 들면, 어느 전기적 테스팅 방법은 라인 단락의 정확한 위치를 결정할 수 없는데, 이는 그 결과인 전기적 이상이 물리적 결함이 발생한 영역뿐 아니라 전체 라인에 영향을 미치기 때문이다.
(시스템 212에서) 결함 검출 단계에 의해 어느 결함도 확인될 수 없는 경우에는(단계 214), 제품은 다음 처리 단계로 보내진다(단계 224). 하나 또는 그 이상의 결함이 확인된다면, 다음으로 이 결함들의 각각이 적절한 수리 시스템 218에 의해 수리 가능한지에 대한 결정이 이루어진다(단계 216). 검사 및 수리 시스템 212, 218의 성능에 따라 이 결정은 검사 시스템 212나 수리 시스템 218 중 어느 하나에서 이루어질 수 있다. 예를 들면, 소정의 검사 시스템은 수리 가능한지 아닌지에 기초하여 결함을 분류하기 위해 사용자 규정에 기초한 자동 리뷰 및 분류를 수행하는 성능을 갖는다.
수리 가능한 결함은 수리 시스템에 의해 처리되고, 만일 성공적이라면(단계 228) 상기 검사된 패널은 다음 처리 단계로 보내지거나(단계 224) 다른 처리의 대상이 되어(단계 220) 다른 처리 흐름으로 전환된다(단계 226). 수리 불가능한 결함을 가진 샘플의 정확한 처리는 보통 제조 공장에 의존적이다. 다른 처리 및 그 다음의 처리 흐름은 공장 전략에 따라 간단히, 전체 기판을 폐기하는 단계, 기판의 결함이 있는 패널만을 폐기하는 단계, 또는 벗겨내고 전체 기판을 프로세스의 시작으로 재순환시키는 단계로 진행할 수 있다. 피검사 제품이 프로세스를 거쳐 전달되는 동안, 확인된 결함에 관한 정보가 검사 및 수리 시스템 모두에 접근 가능한 데이터베이스 228을 통해 저장되고 통신된다.
소정 타입의 결함이 사용자 또는 자동 분류기에 의해 리뷰되기 전에 상기 결함의 위치를 정확하게 측정하기 위하여, 전기 및 전자-광학 기술에 기초한 것들과 같은 대부분의 non-AOI 시스템의 한계를 특정적으로 다루는 패널 검사 시스템이 요구된다.
산업계에서는 그러한 기술이 단 하나 소개되어 있다. 최근 한국의 참 사(Charm, inc.)가 수리를 편리하게 하기 위해 패널의 결함의 위치를 자동으로 측정하는 스테이션을 개발했다. 상기 장치는 수리 기구에 있어서의 프로세스 동작을 개선한 것이다. 상기 장치는 수리 스테이션의 주요 리뷰 및 수리 광학계와 무관하게 동작하는 별개의 관련 광학계로서, 별개의 TDI 라인-스캔 카메라를 이용한다. 상기 장치는 조밀하지 않은 객체 평면 픽셀 분해능을 채용하고, 따라서 원하는 정밀도의 분해능 및 검출 감도를 확보하기 위해 서브 픽셀 보간법(interpolation)이 요구된다. 이미징은 본질적으로 1차원적이며, 두 개의 주목할 만한 결과를 갖는다. 이미지는 즉시 캡쳐될 수 없고, 직각을 이루는 두 개의 서로 다른 스캔이 두 방향을 따라 결함을 검출하도록 수행되어야 한다. 그러므로, 라인 스캔 카메라 자체가 두 스캐닝 방향 사이에서 물리적으로 회전되어야 한다.
본 발명에 따르면, TFT-LCD 패널의 전기 및 전자-광학 검사용 검사 시스템에 있어서, 전기나 전자-광학 검사 시스템의 결함 위치 측정 및 분류화 양상을 돕기 위하여, 공간적 이미징 디바이스에 의해 캡쳐되는 특정 지역의 정확하고 정밀한 분해능의 2차원 이미지를 일련의 짧은 펄스 조명을 이용하여 스캐닝 프로세스 동안 캡쳐하여, 피검사 대상의 한정된 부분의 주문형 정밀 분해능 이미지 AOI 스캔을 정기적인 리뷰 채널의 일부로서 제공함으로써 자동 검사가 개선된다. 상기 프로세스는 다수의 이미지를 캡쳐하므로 하나 이상의 지점 결함이 상기 프로세스에 의해 확인될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는, 소정 타입의 결함들이 사용자나 자동 분류기에 의해 리뷰되기 전에 상기 결함의 위치를 정확하게 측정하기 위하여, 독립형(standalone) 기구로서 채용되거나 또는 검사 스테이션이나 수리 스테이션에 편입될 수 있다. 정밀한 이미징 분해능 덕분에 서브 픽셀 보간법은 필요하지 않다.
특정한 일 실시예에 의하면, 초당 60 프레임 이상의 캡쳐가 가능한 고속 영역 스캔 카메라가 실질적으로 20 마이크로초(microsecond)보다 짧은, 바람직하게는 8 마이크로초보다 짧은 노출 지속 시간을 갖는 플래시 램프 이미지를 캡쳐하는 동안 30mm/초보다 빠른 속도로 스캔하도록 동작한다. 삼각 측량을 이용하고 이미징 스캔 카메라와 동일한 광학 경로를 공유하는 하드웨어 자동-초점 센서(hardware auto-focus sensor)는, 이미징 기능을 위한 빠르고 연속적인 초점 추적(focus tracking)을 제공한다.
주문형의 기능은 non-AOI 검출 기능 및/또는 수리 기능과 함께 연속적으로 작동하고, 결함의 위치를 지정하고 이미징하기 위해 소정의 한정된 구역에서 실행된다. 본 발명의 특정 실시예는 non-AOI 검사 기구의 기능적 확장의 형태일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 non-AOI 검사 기구와 관련하여 작동하는 수리 기구의 기능적 확장의 형태일 수 있다.
본 발명은 첨부도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하여 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은, 결함들의 타입을 도시하는 피시험 제품의 다이어그램이다.
도 2는, 결함 검출 시스템 및 결함 수리 시스템에 대한 흐름도이다.
도 3은, 결함 검출 기구 측의 프로세스의 상세한 도면이다.
도 4는, 결함 수리 기구 측의 상세한 도면을 도시한다.
도 5는, 본 발명의 일실시예에 따른 광학적 이미징 디바이스의 측횡단면도(side cross-sectional view)이다.
도 6은, 하드웨어 자동 초점이 채용되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적 이미징 디바이스의 측횡단면도이다.
도 7(a)-7(c)는, 본 발명의 일실시예에 따른 스트로브 영역 스캔 이미징 처리(strobed area scan imaging process)를 도시한 것이다.
도 8은, 본 발명의 특정한 일실시예의 전체 구조에 대한 다이어그램이다.
검사 시스템 또는 검사 및 수리 장비로 구성된 시스템 그룹에서, 잘 정의된 프로세스는 검사 및 그 다음의 선택적 수리 작동이 정확하게 어떻게 수행될지를 결정하기 위해 이용된다. 이 프로세스는 검사 및 수리 작동에 포함된 서브 시스템의 역할 및 피검사 제품에서 수행될 동작의 시퀀스를 설명한다.
본 발명은 주문형 AOI 서브 시스템을 채용하는 개선을 추가하기 위해 기구를 확장시킬 것을 제안한다.
개선된 흐름 및 추가된 서브 시스템으로 결함을 빠르게 확인하는 추가된 능력이, 본 발명의 주요한 기여인 것으로 여겨진다.
도 3에서, 새로운 기능성이 프로세스의 검사측 및 검사 기구로 통합된 주문형 AOI 프로세스의 특정한 일 실시예가 제시된다. 결함 검사 대상 제품이 (단계 312에서 시작하는 프로세스에 의해 나타난) 검사 기구로 입력된다(단계 310). 검사 기구는 결함에 대해 상기 제품의 표면을 스캔한다(단계 312). 만일 어느 결함의 위치도 측정된 바 없다면(단계 314), 상기 제품은 수리 기구 또는 기구들을 건너 뛰어 다음 처리 단계로 보내진다(단계 315). 만일 결함들의 위치가 측정된다면(단계 314), 상기 기구에 결함 리뷰 하드웨어가 장착된 경우에 상기 결함들은 (단계 316에서 시작하는) 리뷰 단계의 대상이 된다.
non-AOI 검사 장비는 종종 단일한 공간적 지점, 즉, 구역에 이르는 전기적 흔적을 갖는 결함을 표시한다. 공지의 기술은 동일한 방식으로 두 타입의 결함들을 모두 처리하는데, 즉, 상기 결함들은 수리 가능한지를 결정하기 위해 분류용 광학 현미경으로 리뷰되거나 (시스템에 의해 확인된 전기적 결함의 타입과 같은) non-AOI 결정 기준에 따라 처리된다. 이 단계들은 단계 316 및 경로 338, 단계 318, 단계 332 및 단계 330으로서 본 발명에 편입된다.
검사 기구 상에서의 결함 리뷰는, 상기 결함의 위치로 정밀 분해능 광학 현미경을 배정하고(단계 322) 뷰(view)의 선택된 필드(field)에 대한 리뷰 이미지를 수집함으로써(단계 324) 행해진다. 다음으로, 상기 결함의 타입 및 중대성에 대한 결정을 내리기 위해, 상기 이미지가 사람인 조작자에 의해 관찰되거나(단계 326) 또는 자동 분류 시스템의 대상이 될 수 있다(단계 328). 상기 결함은 다시 수리 가능한지(Yes) 어려운지(No) 평가되고(단계 330), 패널이 수리 기구(단계 336)나 다른 처리 흐름으로 전환되도록(단계 334) 배정된다.
공지된 기술에 의하면, 만일 한 구역에만 결함이 있는 것으로 확인될 수 있다면 그 후 어려운 수동 리뷰 프로세스가 개시된다. 예를 들면, 라인 부족은, 상기 조작자가 현미경을 통해 물리적 결함을 관찰하고 결함의 중대성에 대해 결정을 내리기 위해 전체 패널 길이나 폭에 이르는 라인을 스캔할 필요가 있다는 것을 의미할 수 있는데, 이는 대부분의 경우 상기 구역을 커버하고 결함의 위치를 측정하기 위해 과도한 양의 시간을 요구하기 때문에 고배율 현미경으로는 불가능한 작업이다. 최선의 경우, 상기 조작자는 현미경 배율을 전환하고 더 작은 배율에서 상기 결함의 위치를 측정하도록 시도할 수 있다. 이것도 상당한 조작자 시간을 수반한다.
한편, 자동 분류기는 보통 하나의 이미지의 하나의 프레임 상에서 작동하도록 고안되고, 결함의 정확한 위치가 알려지지 않은 경우에는 대처할 수 없다.
본 발명에 따르면 결함의 전기적 흔적이 국부적인 지점이 아닌 "구역"이나 지역일 때, 주문형 AOI 프로세스 320 서브 시스템이 활성화된다. 적절한 배율 및 분해능을 갖는 광학적 이미징 시스템이 상기 구역 전체를 커버하기 위해 non-AOI 검사에 의해 표시된 구역을 스캔하도록 배정되고(단계 321), 수집된 이미지 스트림은 그 이상의 이용이나 분석을 위해 캡쳐되고 시스템 메모리에 저장된다(단계 323). non-AOI 방법에 의해 검출된 원래의 전기적 결함에 대한 책임이 있는 물리적 결함(들)을 검출하고 그 위치를 정확하게 측정하기 위하여, 상기 이미지 스트림이 전용 이미지 프로세싱 하드웨어/소프트웨어에 의해 처리된다(단계 325). 일단 결함이 공간적으로 국부화된 지점으로 분해되면, 리뷰 프로세싱으로 넘겨진다(단계 318).
도 4에서 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 새로운 주문형 AOI 기능이 상기 프로세스의 수리측, 즉, 수리 기구에 통합된다. 수리 대상인 제품은, 앞선 처리 단계로부터 (가능한 도 3의 검사 단계 336으로부터 직접적으로) 수리 시스템으로 간다(단계 410). 전형적으로 결함 정보는 검사 시스템에 의해 앞서 갱신된 공유 데이터베이스를 통해 시스템으로 전달된다(도 3의 단계 326 또는 328).
(공지된 기술에 의하면 수리 기구는 결함이 지점에 이르는지 또는 구역에 이르는지에 관계없이 상기 결함이 리뷰를 위해 보내지도록 작동한다(단계 412, 단계 418로 가는 경로 414). 상기 프로세스의 수리측의 이러한 리뷰는 일반적으로 수동적이었다. 조작자가 수리될 결함을 선택한다. 고배율, 고분해능 광학 현미경이 결함 위치 측정으로 배정되고(단계 418), 상기 조작자에게 결함의 이미지가 제시된다(단계 420). 상기 조작자는 상기 결함을 어떻게 수리할지를 결정하고, 그렇게 하기 위해 필요한 동작을 취하며(단계 424, 426), 수리된 아이템을 다음 처리 단계로 향하도록 한다(단계 432). 만일 상기 결함이 수리될 수 없다면(단계 428), 그 아이템은 수리 불가능한 결함이 있는 패널을 다루기 위한 다른 처리 흐름으로 전환된다(단계 430).)
(상기 결함이 단지 구역으로서만 확인될 수 있을 때, 조작자는 공지된 기술에 따라 실제의 물리적 결함에 대한 전체 구역을 수동적으로 스캔하고 그것을 수리하도록 시도하는 작업을 한다. 이것은 상당한 조작자 시간을 요구하고, 수리 처리량에 직접적으로 부정적인 영향을 준다.)
다른 실시예에 의하면, 본 발명은 특정의 주문형 AOI 성능을 추가함으로써 프로세스를 개선한다. 이는 직접 링크(경로 414)를 소정의 프로세스(단계 416)로 대체함으로써 행해진다. 포함된 결함이 국부화된 지점이 아닌 구역에 이르는 흔적을 가질 때, 주문형 AOI 기능성이 활성화된다. 적절한 배율 및 분해능의 광학적 이미징 시스템이 이러한 구역 전체를 커버하기 위해 결함 정보에 의해 표시된 구역을 스캔하고, 수집된 이미지 스트림을 시스템 메모리에 저장하도록 배정된다(단계 421, 423). 상기 이미지 스트림은 원래의 전기적 결함 구역에 대한 책임이 있는 물리적 결함(들)을 검출하고 그 위치를 정확하게 측정하기 위하여 이미지 프로세싱 하드웨어/소프트웨어에 의해 처리된다(단계 425). 일단 결함이 공간적으로 국부화된 지점으로 분해되면, 리뷰 및 수리 프로세싱의 나머지 부분으로 넘겨진다(단계 418에서 시작함).
본 발명의 주요 기여는, 검사 및/또는 수리 기구들을 수반하는 프로세스의 쓰루풋을 개선하기 위하여 상기 기구들이 작동하는 프로세스를 개선한다는 점이다. 주문형 AOI에 대한 바람직한 하드웨어 실시예는 상기 기능성이 기구로 어떻게 편입될 수 있는지에 대한 예시이다.
본 발명의 특정 하드웨어 실시예에 의하면, 적절한 배율의 전용 이미징 채널은 부합하는 분해능의 영역 스캔 이미지 캡쳐 디바이스 및 스트로브 플래시 램프 조립체와 함께 주문형 AOI 서브 시스템으로서 이용된다. 이러한 이미징 채널 광학 설비의 상세가 도 5에서 개략적으로 도시되어 있다. 영역 스캔 카메라 500의 모든 컴포넌트는 중앙 광학축 510 및 조명축 528을 따라 배열된다. 현미경 대물 렌즈(objective) 526 및 튜브 렌즈(tube lens) 518이 광학 셋업에서의 뷰 작업(viewing)을 위해 위치되고, 영역 스캔 이미지 캡쳐 디바이스(예를 들면, CCD 또는 CMOS 디바이스) 514가 복합 (대물 렌즈 526 및 튜브 렌즈 518) 이미지 시스템의 이미지 면에 위치된다. 센서 514는 카메라 설비 512 내에 수용된다. 이미지 캡쳐 프로세스 중에, 이미징되는 제품(도시되지 않음)은 조명 렌즈 520을 통해 고속 스트로브 플래시 램프 522로 조사된다. 조명의 지속 시간은 초당 30 mm의 스캐닝 스피드에 대해 전형적으로 20 마이크로초보다 적은 단위, 바람직하게는 8 마이크로초보다 적은 단위이다. 조명은 빔 스플리터(beam splitter) 524에 의해 주 광학축과 연결되고, 전체 구조물은 장착 플레이트(mounting plate) 516을 통해 검사 또는 수리 기구(도시되지 않음)에 장착된다. 본 발명에 따른 광학 장치는 작동 중에 타겟에 대해 이동될 수 있도록, 즉, 상기 광학계가 고정된 상태로 유지되는 동안 상기 타겟이 이동되거나 그 반대가 될 수 있도록 장착 플레이트 516에 장착된다.
스트로브 조명과 결합된 영역 스캔 카메라 500은 많은 이점들을 제공한다. 영역 스캔 카메라 500은 어떤 스캐닝 방향을 따르더라도 이미지 수집을 수행할 수 있는데, 왜냐하면 상기 영역 스캔 센서 514가 라인 스캔 이미징 디바이스의 경우와 같이 방향에 민감한 이미지 캡쳐 디바이스가 아니기 때문이다. 그러나 일반적으로 영역 스캔 이미징 센서는 움직임의 존재에 대해 민감하고, 이상적으로는 카메라가 움직이지 않는 동안에만 이용되어야 한다. 이러한 장애는 짧은 펄스의 스트로브 플래시-광 조명(strobed flash-light illumination)의 이용에 의해 완화된다. 상기 조명 기구에 의해 생성된 짧은 펄스의 고강도 광은, 이미징 채널 조립체가 움직이는 동안 그 움직임을 정지(freezing)시키고 일련의 선명한 이미지의 캡쳐를 가능하게 한다. 이러한 프로세스는 기구 내에 진동이 존재하더라도 그 이미지 선명도가 본질적으로 확고하다는 점을 의미한다. 플래시 램프의 짧은 듀티 사이클(duty cycle)은 또한, 조명기 전력 소비를 최소화하고 전구의 기대 수명을 연장한다. 그러한 플래시 램프는 다른 연속적 조명기에 비해 크기가 더 작고 더 밝다.
도 5에 도시된 광학 설비는 본 발명의 단지 하나의 특정 하드웨어 실시예일 뿐이다. 다른 실시예들도 또한 가능하며 이는 아래에서 논의된다.
도 6은, 하드웨어 기반의 추적 자동 초점 장치가 이미징 채널로 통합된 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 당해 실시예에 의하면, 자동 초점 메커니즘 612는 위치를 결정하기 위하여 예를 들면 삼각 측량을 이용하고, 상기 이미징 채널은 전체 조립체를 지지하는 플랫폼 516에 대하여 z-축을 따르는 제어된 움직임 610을 통해 최상의 초점을 기계적으로 유지할 수 있다. 그 이동은, 전체 스테이지를 구동하는 스텝퍼 모터(stepper motor)나 음성 코일(voice-coil)과 같은 대체물에 의해, 또는 상기 현미경 대물 렌즈 526의 음성 코일 발동 작용(actuation)에 의해 야기될 수 있다. 하드웨어 인포커스(in-focus) 센서 612는 컬럼(column)에 장착되고, z-축 위치 및 초점 상태를 검출하는데 이용된다. 상기 인포커스 센서 612는, 이미지가 초점 검출 및 제어 컴포넌트들(도시되지 않음) - 상기 컴포넌트들은 기존의 카메라에 이용된 타입의 컴포넌트임 - 을 향하도록 하는 빔 스플리터 616 및 렌즈 614와 같은 관련 광학계를 통해 상기 이미징 채널로 통합된다. 제어기 구성요소는 상기 이미징 채널에 장착되거나 별개의 하우징에 배치될 수 있는데, 그 출력은 서보(servo)로 하여금 전체 메커니즘 또는 적어도 렌즈 구성요소의 기계적 위치를 제어하도록 한다.
도 7(a), 7(b) 및 7(c)는 본 발명에 따른 스트로브 플래시 광 조명을 갖는 영역 스캔 이미징 채널의 동작을 도시한다. 스트로브 펄스에 대한 트리거(trigger) 신호 714의 순간에 이미지의 중앙 지점을 둘러싸는 영역에 의해 표시된 바와 같이, 상기 이미징 채널은 정밀한 분해능으로 특정-시야(field-of-view)-FOV 710을 커버한다. 상기 이미징 채널이 특정된 움직임 경로 716 또는 722를 따라 이동될 때, 주기적 위치 트리거 신호 714에 의해 트리거된 스트로브 플래시 광 조명이 상기 채널의 움직임을 따라 이미지를 정지(freezing)시키고, 스캔되는 영역의 선명한 이미지를 캡쳐한다. 플래시 광 조명에 의해 캡쳐된 각각의 FOV는 작은 영역 712에 의해 전형적으로 1% 단위로 중첩된다.
도 7(b)는 특정된 결함 구역을 하나의 결함 지점으로 분해하는 프로세스를 도시한다. 이동 궤적을 따라 여러 시야(FOV)에 걸쳐진 구역이나 지역 718이 스캔되고, 이미징 채널 기구(도 5나 6)가 상기 지역 전체를 커버하기 위해 정밀 분해능 이미지의 시퀀스를 캡쳐한다. 각각의 캡쳐된 이미지는 이미지 프로세싱 및 결함 검출에 의해 처리된다. 캡쳐된 이미지 중 하나 또는 그 이상에서 결함 지점 720이 상기 플래시 램프 및 자동 초점의 혜택을 이용하여 검출될 수 있다. 검출은 상기 지역을 하나 또는 그 이상의 결함 지점으로 분해하고, 이로써 주문형 AOI 스캔의 프로세스를 완성한다.
주문형 AOI 피처에 의해 스캔될 결함 지역은 도 7(a) 및 7(b)에서와 같은 직선 지역일 필요가 없다. 임의의 형태의 다른 지역이 생각된다. 도 7(c)는 그러한 궤적 722에 의해 커버되는 직사각형 구역을 도시하는데, 이는 꾸불꾸불하다. 그러한 경우에 있어서, 소정의 적용가능한 알고리즘이 이미징 채널이 그 영역을 커버하도록 합리적인 스캔 궤적을 결정한다.
본 발명의 특정한 일 실시예의 기능적 컴포넌트가 도 8에 도시된다. 처음에, 개개의 결함 지점으로 분해될 수 없었던 지역을 규정하는 결함 지역 정보 810이 시스템에 입력된다. 스캔 궤적 생성기 812는, 상기 결함 지역 정보 810에 의해 지시되는 바에 따라 정밀 분해능 이미징의 중첩하는 프레임들로 상기 지역을 커버하기에 적합한 궤적을 계획한다. 그렇게 생성된 궤적은 피검사 대상 구성요소나 물질에 대해 상기 이미징 채널을 이동시키기 위하여, x-y 스테이지 제어기 814를 구동하고 x-y 스테이지 818(즉, 상기 피검사 대상 구성요소를 지탱하는 플랫폼)을 움직인다. 위치 레지스터(position register) 816 및 관련 트리거 로직 817이 이 명령된 움직임을 추적하고, 동기화된(synchronized) 트리거 신호 820(도 7(a)의 714)을 생성한다. 그 신호는 동기화된 이미지 획득을 수행하기 위하여, 이미징 센서 822, 관련 프레임 그레버(frame grabber) 838, 및 플래시 광 조명기 826으로 공급된다. 이러한 스트로브 조명 캡쳐 처리 중에, 하드웨어 자동 초점 센서 824는 (선택적 신호 조절기(conditioner) 828을 통해) 인포커스 품질 신호(in-focus quality signal)를 동적 추적 필터(dynamic tracking filter) 830으로 공급한다.
이번에는 필터 830이, 추적 자동 초점 제어 루프(loop)를 닫기 위해 z-축 이동 스테이지 834를 구동하는 z-축 제어기 832에 대한 세트 지점의 시퀀스를 생성한다. 이러한 설정은, 대물 렌즈 거리를 피검사 구성요소의 표면 836에 맞춤으로써 전체 이미지 캡쳐 프로세스를 통해 최상의 초점을 유지한다. 상기 캡쳐된 프레임은 전용 프레임 버퍼 840에 일시적으로 저장되고, 적용가능한 이미지 프로세싱 및 검출 서브 시스템 842에 의해 처리된다. 이는 개개의 결함 지점(들)로서 표시된 기록 844, 845, 846으로 분해되도록 원래 지역을 분해하고, 전체 프로세스를 완성한다.
전형적으로, 전자 회로 웨이퍼 검사 또는 TFT LCD 패널 검사의 애플리케이션 분야에서 이용되는 정밀 검사 및 수리 기구에는 결함 리뷰 목적용의 광학 현미경 및 이미징 하드웨어가 먼저 장치된다. 본 발명의 카메라는 통상적으로 높은 배율 및 분해능을 갖는다; 그러나 상기 카메라에는 작동 중에 배율을 변경하기 위해 다양한 배율의 대물 렌즈의 터렛(turret)이 또한 장치된다.
검사 또는 수리되는 대상의 부분을 정확하게 위치 측정하고 이미징하기 위하여 상기 기구들은 그 대상이 정확하게 정렬될 것을 요구한다. 이것은 전형적으로, 대상에 대한 정렬 마크(alignment mark)의 위치 측정 및 이미징의 사용에 의해 달성된다. 그 기구는 이러한 기능을 수행하는 별개의 광학 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 상기 정렬 및 리뷰 기능은 제안된 주문형 AOI 기능과 동시에 작동하지는 않기 때문에, 상기 프로세스의 상기 제안된 주문형 AOI 기간 중에는 이미징 채널이 사용되지 않는다.
다른 실시예는, 주문형 AOI 검출 및 위치 측정에 필요한 이미지의 스트림을 수집하기 위해 이미징 채널로서 리뷰 카메라를 이용한다. 만일 리뷰 시스템이 단지 하나의 배율만을 갖는다면 주문형 AOI의 속도는 이 배율에 의해 결정되고, 너무 느려서 매우 높은 배율의 리뷰 카메라에는 실용적이지 못할 수 있다. 그러나 그것은 완전히 자동적인 프로세스이기 때문에, 소정의 경우에는 허용될 수 있다. 리뷰 카메라는 대신에 서로 다른 분해능의 대물 렌즈들의 터렛을 포함할 수 있다. 그러한 경우, 적절한 배율의 대물 렌즈가 스캔을 수행하기 위해 주문형 AOI 서브시스템에 의해 선택된다.
주문형 AOI 시스템의 또 다른 하드웨어 실시예는, 자동 광학 결함 검출 및 위치 측정을 위해 필요한 이미지 스트림을 수집하기 위해, 이미징 채널로서 정렬(alignment) 카메라를 이용한다. 전형적으로 상기 정렬 카메라는, 선택된 경우들에 있어서 주문형 AOI 스캔에 적합한 배율을 갖는 흑백(monochrome) 카메라이다; 그러므로, 이러한 작업을 위한 우수한 후보이다.
유사한 변형을 갖는 다른 실시예들이 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하며, 본 명세서에서는 명시적으로 열거되지 않는다.
본 발명은 주문형 AOI 스캔으로부터 수집된 이미지 스트림을 처리하기 위하여, 이용가능한 소정의 이미지 프로세싱 알고리즘을 이용한다. 이미지를 처리하고 결함을 검출하기 위한 특정 알고리즘의 특정 세부사항은 본 발명의 주요 관심사가 아니다. 그러나, 이미징 채널의 배율 및 분해능은 검출될 필요가 있는 가장 작은 결함의 크기에 따라 선택된다. non-AOI 방법에 의해 결정된 하나의 한정된 구역만이 상기 서브 시스템에 의해 스캔되기 때문에, 피검사 제품의 전체 표면의 스캔을 수행할 수 있는 AOI 시스템과 비교할 때 더 높은 배율 및 이미징 분해능이 이용될 수 있다. 그러므로, 결함 검출 방법이 종래의 공간 비교/패턴 공제(spatial comparison/pattern subtraction) 기술을 기초로 한다면 서브 픽셀 정렬 방법은 필수적이지 않다. 다른 광학 필터링 기술이 주문형 AOI 서브 시스템상의 결함 검출 수단으로서 활용될 수 있다.
교정(calibration) 과정 및 알고리즘이 주문형 AOI 서브 시스템을 적절한 플랫폼으로 통합하기 위해 이용된다. 그러한 알고리즘의 특정 세부 사항은 본 발명의 대상이 아니다. 그러나 상기 알고리즘은, 검출된 객체가 non-AOI 검출된 결함과 관련지어질 수 있고, 매핑될 수 있으며, 현미경에 의해 리뷰될 수 있고, 디스플레이될 수 있도록, 수집된 이미지를 기준으로 하는 결함 좌표를 시스템 전체 좌표계와 관련시키기 위한 모든 항목을 갖는다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었다. 다른 실시예들이 본 발명의 기술 분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 그러므로 특허청구범위에 의해 지시될 때를 제외하고는 본 발명을 제한하는 것으로 의도한 것이 아니다.

Claims (44)

  1. 평면적 전자 대상(planar electronic subject)을 검사하는 결함 검출 시스템에서 상기 대상을 검사하는 방법 - 상기 결함 검출 시스템은, 상기 피검사 대상에서 이상(anomaly)을 포함하는 지역(region)을 단지 확인할 수 있고 주문형 자동 광학 검사(automated optical inspection-on-demand)를 수행하는데 충분한 분해능(resolution)의 광학적 이미징(imaging) 채널을 가짐 - 에 있어서,
    결함이 존재하는지, 및 상기 결함이 하나의 지점(point)으로 분해될 수 있는지를 결정하는 단계; 및
    상기 결함이 하나의 지점으로 분해될 수 없다고 결정되면, 상기 이상을 포함하는 지역을 하나 이상의 결함 지점으로 분해하기 위하여, 상기 지역을 스캔하면서 짧은 지속 시간을 갖는 조명의 하나 이상의 광(light)의 펄스를 이용하여 광학적 이미징 채널 광학계(optics)를 통해 상기 지역의 영역 이미지를 캡쳐(capture)함으로써, 상기 지역의 정밀 분해능 광학 리뷰를 수행하는 동안 주문형 자동 광학 검사를 수행하는 단계를 포함하는 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광의 펄스는 상기 지역에서 복수의 이미지를 조사하는데 이용되는 연속물(series)인 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    각 이미지에 대해 초점이 맞도록 상기 대상을 유지하기 위하여, 스캔하는 동안 상기 피검사 대상에 연속하여 자동으로 초점을 맞추는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    복수의 결함 지점은 상기 지역의 상기 복수의 이미지로부터 분해되는 검사 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 조명의 펄스는 초당 30 mm의 연속적 스캐닝 속도에 대해 8 마이크로초(microsecond)보다 짧은 지속 시간을 갖는 검사 방법.
  6. 평면적 전자 대상을 검사하는 광학 검사 결함 검출 시스템에서 상기 대상을 검사하는 장치 - 상기 광학 검사 결함 검출 시스템은, 상기 피검사 대상에서 이상을 포함하는 지역을 단지 확인할 수 있고 주문형 자동 광학 검사를 수행하는데 충분한 분해능의 광학적 이미징 채널을 가짐 - 에 있어서,
    결함이 존재하는지, 및 상기 결함이 하나의 지점으로 분해될 수 있는지를 결정하는 테스터; 및
    하나 이상의 결함 지점을 발견하기 위하여 상기 결함의 지역의 이미지 데이터를 캡쳐하고 저장하기 위해, 상기 결함의 상기 지역으로 검사 광학계를 배정하는 주문형 자동 광학 검사 서브시스템을 포함하되,
    상기 서브시스템은 상기 지역을 스캔하기 위해 배치된 펄스 조명원을 포함하는 정밀 분해능 영역 이미징 카메라를 포함하고,
    상기 카메라는 상기 지역을 상기 결함에 대해 스캔하면서 짧은 지속 시간의 에너지 펄스로 조명된 영역 이미지를 캡쳐하는 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에너지 펄스는 상기 지역에서 복수의 이미지를 조사하는데 이용되는 연속물인 검사 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 서브시스템은, 스캔하는 동안 상기 피검사 대상에 연속하여 초점을 맞추는 하드웨어 자동 초점 메커니즘(hardware automatic focusing mechanism)을 더 포함하는 검사 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    선택된 프레임들을 상기 지역의 상기 복수의 이미지로부터 복수의 결함 지점으로서 분해하기 위해, 복수의 프레임을 캡쳐하는 복수의 프레임 버퍼(frame buffer)와 이미지 프로세싱 및 검출 디바이스를 더 포함하는 검사 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 조명의 펄스는 초당 30 밀리미터의 연속적 스캐닝 속도에 대해 8 마이크로초보다 짧은 지속 시간을 갖는 검사 장치.
  11. 평면적 전자 대상을 검사하는 결함 검출 시스템에서 상기 대상을 검사하는 장치 - 상기 결함 검출 시스템은, 상기 피검사 대상에 이상을 포함하는 지역을 단지 확인할 수 있고 주문형 자동 광학 검사를 수행하기에 충분한 분해능의 광학적 이미징 채널을 가짐 - 에 있어서,
    결함이 존재하는지, 및 상기 결함이 하나의 지점으로 분해될 수 있는지를 결정하는 테스터; 및
    하나의 결함 지점을 발견하기 위하여 상기 결함의 지역의 이미지 데이터를 캡쳐하고 저장하기 위해, 상기 결함의 상기 지역으로 검사 광학계를 배정하는 주문형 자동 광학 검사 서브시스템을 포함하되,
    상기 서브시스템은, 상기 지역을 스캔하기 위해 배치된 펄스 조명원을 포함하고 상기 지역을 상기 결함에 대해 스캔하는 동안 짧은 지속 시간의 에너지 펄스로 조명된 영역 이미지를 캡쳐하는 정밀 분해능 영역 이미징 카메라 및 스캔하는 동안 일정하게 초점이 맞도록 상기 대상을 유지하는 하드웨어 자동 초점 센서 및 제어기를 포함하는 검사 장치.
  12. 전자 컴포넌트를 포함하는 패널을 검사하는 방법에 있어서,
    상기 패널에 대해 이미징 카메라의 위치를 이동시키는 단계;
    상기 패널 상에 하나 이상의 광의 펄스를 조사하는 단계;
    상기 하나 이상의 광의 펄스를 사용하여 상기 이미징 카메라가 이동하는 중에 하나 또는 그 이상의 이미지를 캡쳐하는 단계; 및
    상기 이동 중에, 상기 이미징 카메라가 상기 패널에 초점이 맞도록 유지하는 단계를 포함하는 검사 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 상기 이동의 궤적은 선으로 특징지어지는 검사 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 상기 이동의 궤적은 꾸불꾸불한 모양으로 특징지어지는 검사 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 상기 이동의 궤적은 구역을 정의하는 경로로 특징지어지는 검사 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 이미지를 캡쳐하기 위해 상기 패널 상에 복수의 펄스를 조사하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 펄스의 지속 시간을 변화시키는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 이미징 카메라가 이동하면서 초점을 유지하는 동안, 상기 패널과 상기 이미징 카메라 사이의 거리를 추적하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 이미징 카메라가 상기 패널에 대해 이동됨에 따라, 상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 X 및 Y 좌표와 관련된 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 이미징 카메라가 이동하면서 초점을 유지하는 동안, 상기 패널과 상기 이미징 카메라 사이의 거리를 추적하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
  21. 전자 컴포넌트를 포함하는 패널을 검사하는 시스템에 있어서,
    상기 패널을 지지하는 x-y 스테이지;
    상기 패널에 대해 이동하면서 상기 패널의 하나 또는 그 이상의 이미지를 캡쳐하는 이미징 카메라;
    하나 이상의 광의 펄스로 상기 패널을 조사하는 스트로브 광원(strobed light source); 및
    상기 이미징 카메라의 위치가 상기 패널에 대해 변하는 중에, 상기 이미징 카메라가 상기 패널에 초점이 맞도록 유지하는 z-축 제어기를 포함하는 검사 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 이동의 궤적은 선으로 특징지어지는 검사 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 이동의 궤적은 꾸불꾸불한 모양으로 특징지어지는 검사 시스템.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 이동의 궤적은 구역을 정의하는 경로로 특징지어지는 검사 시스템.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 스트로브 광원은 상기 하나 또는 그 이상의 이미지를 캡쳐하기 위해 상기 패널 상에 복수의 펄스를 조사하는 검사 시스템.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 스트로브 광원은 복수의 펄스의 지속 시간을 변화시키는 검사 시스템.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 이미징 카메라가 이동하면서 초점을 유지하는 동안, 상기 패널과 상기 이미징 카메라 사이의 거리를 추적하는 자동 초점 센서를 더 포함하는 검사 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 x-y 스테이지는, 상기 이미징 카메라가 상기 패널에 대해 이동됨에 따라 상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 X 및 Y 좌표와 관련된 데이터를 보유하는 x-y 스테이지 제어기를 더 포함하는 검사 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 이미징 카메라가 이동하면서 초점을 유지하는 동안, 상기 패널과 상기 이미징 카메라 사이의 거리를 추적하는 자동 초점 센서를 더 포함하는 검사 시스템.
  30. 평면적 전자 대상을 수리하는 광학 검사 결함 수리 시스템에서 상기 대상을 검사하는 장치 - 상기 광학 검사 결함 수리 시스템은, 상기 피검사 대상에서 이상을 포함하는 지역을 단지 확인할 수 있고 주문형 자동 광학 검사를 수행하는데 충분한 분해능의 광학적 이미징 채널을 가짐 - 에 있어서,
    결함이 존재하는지, 및 상기 결함이 하나의 지점으로 분해될 수 있는지를 결정하는 테스터; 및
    하나 이상의 결함 지점을 발견하기 위하여 상기 결함의 지역의 이미지 데이터를 캡쳐하고 저장하기 위해, 상기 결함의 상기 지역으로 검사 광학계를 배정하는 주문형 자동 광학 검사 서브시스템을 포함하되,
    상기 서브시스템은 상기 지역을 스캔하기 위해 배치된 펄스 조명원을 포함하는 정밀 분해능 영역 이미징 카메라를 포함하고,
    상기 카메라는 상기 지역을 상기 결함에 대해 스캔하면서 짧은 지속 시간의 에너지 펄스로 조명된 영역 이미지를 캡쳐하는 검사 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 에너지 펄스는 상기 지역에서 복수의 이미지를 조사하는데 이용되는 연속물인 검사 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 서브시스템은, 스캔하는 동안 상기 피검사 대상에 연속하여 초점을 맞추는 하드웨어 자동 초점 메커니즘(hardware automatic focusing mechanism)을 더 포함하는 검사 장치.
  33. 제31항에 있어서,
    선택된 프레임들을 상기 지역의 상기 복수의 이미지로부터 복수의 결함 지점으로서 분해하기 위해, 복수의 프레임을 캡쳐하는 복수의 프레임 버퍼(frame buffer)와 이미지 프로세싱 및 검출 디바이스를 더 포함하는 검사 장치.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 조명의 펄스는 초당 30 밀리미터의 연속적 스캐닝 속도에 대해 8 마이크로초보다 짧은 지속 시간을 갖는 검사 장치.
  35. 평면적 전자 대상을 수리하는 결함 수리 시스템에서 상기 대상을 검사하는 장치 - 상기 결함 수리 시스템은, 상기 피검사 대상에 이상을 포함하는 지역을 단지 확인할 수 있고 주문형 자동 광학 검사를 수행하기에 충분한 분해능의 광학적 이미징 채널을 가짐 - 에 있어서,
    결함이 존재하는지, 및 상기 결함이 하나의 지점으로 분해될 수 있는지를 결정하는 테스터; 및
    하나의 결함 지점을 발견하기 위하여 상기 결함의 지역의 이미지 데이터를 캡쳐하고 저장하기 위해, 상기 결함의 상기 지역으로 검사 광학계를 배정하는 주문형 자동 광학 검사 서브시스템을 포함하되,
    상기 서브시스템은, 상기 지역을 스캔하기 위해 배치된 펄스 조명원을 포함하고 상기 지역을 상기 결함에 대해 스캔하는 동안 짧은 지속 시간의 에너지 펄스로 조명된 영역 이미지를 캡쳐하는 정밀 분해능 영역 이미징 카메라 및 스캔하는 동안 일정하게 초점이 맞도록 상기 대상을 유지하는 하드웨어 자동 초점 센서 및 제어기를 포함하는 검사 장치.
  36. 전자 컴포넌트를 포함하는 패널을 수리하는 시스템에 있어서,
    상기 패널을 지지하는 x-y 스테이지;
    상기 패널에 대해 이동하면서 상기 패널의 하나 또는 그 이상의 이미지를 캡쳐하는 이미징 카메라;
    하나 이상의 광의 펄스로 상기 패널을 조사하는 스트로브 광원(strobed light source); 및
    상기 이미징 카메라의 위치가 상기 패널에 대해 변하는 중에, 상기 이미징 카메라가 상기 패널에 초점이 맞도록 유지하는 z-축 제어기를 포함하는 수리 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 이동의 궤적은 선으로 특징지어지는 수리 시스템.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 이동의 궤적은 꾸불꾸불한 모양으로 특징지어지는 수리 시스템.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 이동의 궤적은 구역을 정의하는 경로로 특징지어지는 수리 시스템.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 스트로브 광원은 상기 하나 또는 그 이상의 이미지를 캡쳐하기 위해 상기 패널 상에 복수의 펄스를 조사하는 수리 시스템.
  41. 제36항에 있어서,
    상기 스트로브 광원은 복수의 펄스의 지속 시간을 변화시키는 수리 시스템.
  42. 제36항에 있어서,
    상기 이미징 카메라가 이동하면서 초점을 유지하는 동안, 상기 패널과 상기 이미징 카메라 사이의 거리를 추적하는 자동 초점 센서를 더 포함하는 수리 시스템.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 x-y 스테이지는, 상기 이미징 카메라가 상기 패널에 대해 이동됨에 따라 상기 패널에 대한 상기 이미징 카메라의 X 및 Y 좌표와 관련된 데이터를 보유하는 x-y 스테이지 제어기를 더 포함하는 수리 시스템.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 이미징 카메라가 이동하면서 초점을 유지하는 동안, 상기 패널과 상기 이미징 카메라 사이의 거리를 추적하는 자동 초점 센서를 더 포함하는 수리 시스템.
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