KR100890050B1 - 패턴 검사 장치 - Google Patents

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KR100890050B1
KR100890050B1 KR1020020086108A KR20020086108A KR100890050B1 KR 100890050 B1 KR100890050 B1 KR 100890050B1 KR 1020020086108 A KR1020020086108 A KR 1020020086108A KR 20020086108 A KR20020086108 A KR 20020086108A KR 100890050 B1 KR100890050 B1 KR 100890050B1
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Abstract

본 발명은 패턴 장비에 관한 것으로, 특히 제품 표면을 스캐닝(scanning)한 이미지(image)를 검사 모니터(review monitor)를 통해서 제품불량을 검사하는 장비에 관한 것이다. 본 발명에서는 기판에 형성된 박막패턴을 CCD 카메라를 통해 모니터로 전달하는데 있어, 기판표면에서부터 CCD 카메라까지 광(光)경로를 늘리고, CCD 카메라에 제 1 렌즈 외에 제 2 렌즈를 마운트를 통해 장착하여 보다 선명하고 확대된 영상을 표시하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 패턴검사 장비는 화소 및 박막패턴에 형성되었을지 모를 불량을 검사자에 의해 쉽게 검출될 수 있게 하며, 검사자는 불량을 판별하기가 매우 쉽게 되고 많은 시간과 노력을 절약할 수 있게 된다. 그러므로, 생산성의 향상 및 불량품의 발생을 줄일 수 있게 된다.

Description

패턴 검사 장치{Device for Magnifying Scanning Image in Review Monitor}
도 1은 종래에 일반적으로 사용되는 화소(pixel)결함 측정장비를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2 는 도 1의 CCD 카메라에 내장되어 있는 렌즈(lens) 및 필터를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 종래의 검사장비에 의해 촬영되어 검사자가 불량검사를 위해 볼 수 있게 되는 화면을 나타낸 것이고,
도 4은 본 발명에 따른 화소(pixel)결함 측정장비를 개략적으로 도시한 도면으로, 기판상에 형성되어 박막패턴을 포함하고 있는 화소 이미지(image)가 검사자에 전달되는 과정을 묘사하고 있고,
도 5 는 도 4의 CCD 카메라에 내장되어 있는 렌즈(lens) 및 렌즈의 결합을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 검사장비에 의해 촬영되어 검사자가 불량검사를 위해 볼 수 있게 되는 화면을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102 : 기판 104 : 지지대
108 : CCD 카메라 110 : 챔버
120 : 제 1 렌즈 122 : 마운트(mount)
124 : 제 2 렌즈 130 : 모니터
M1 : 제 1 거울 M2 : 제 2 거울
M3 : 제 3 거울 M4 : 제 4 거울
본 발명은 패턴 장비에 관한 것으로, 특히 제품 표면을 스캐닝(scanning)한 이미지(image)를 검사 모니터(review monitor)를 통해서 제품불량을 검사하는 장비에 관한 것이다.
액정표시장치는 일반적으로 유리기판과 같은 곳에 리소그래피(lithography)공정을 이용하여 금속막 및 절연막을 형성한 기판을 이용하는 것으로, 다수의 박막 패턴(thin film pattern)이 형성된 기판과 액정을 이용하여 전기적 신호를 사람이 볼 수 있는 시각적 신호로 바꾸어 주는 장치라 할 수 있다.
유리기판과 같은 곳에 박막(thin film)을 형성하기 위해서는 증착(deposition), 식각(etching), 세정(rinsing & cleaning)과 같은 여러 작업을 요구하고 있다. 이들 공정 중 식각과 같은 공정을 진행하는 패턴(pattern)장비는 원하는 박막이 원하는 형상으로 패턴 되어 있는지를 검사하는 과정을 거치게 된다. 검사자가 유리기판상에 형성된 박막패턴(thin film pattern)을 검사하기 위해서는 유리기판 표면을 확대하여 검사자의 시각에 의해 판단할 수 있도록 하는 장치가 필요하다.
예를 들어, 액정표시장치의 어레이 기판(array substrate)에 다수개의 화소(pixel)가 형성되는 과정에서 화소별 박막 팬턴의 불량여부를 검사하기 위해서는 각각의 화소에 해당하는 기판을 확대하는 장치가 필요하다. 이에 이용되는 장비는 결함 검사를 위하여 렌즈(lens)와 다수개의 거울(mirror)을 이용하여 화소를 확대할 수 있게 해준다.
도 1은 종래에 일반적으로 사용되는 화소(pixel)결함 측정 장비를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 에서는 기판상에 형성되어 박막패턴을 포함하고 있는 화소들의 이미지(image)들이 검사자에 전달되는 과정을 묘사하고 있다.
도시한 바와 같이, 결함 측정장비는 박막패턴(thin film pattern)이 형성되어 있는 기판(2)을 고정하고 상하좌우(X-축 및/또는 Y-축)로 움직일 수 있게 되어 있는 지지대(table)(4)를 포함하고 있으며, 기판의 상부에는 기판에 형성된 박막패턴을 투영하여 확대할 수 있는 대물렌즈(lens)(6)가 형성되어 있다. 상기 대물렌즈(6)는 박막패턴을 확대할 수 있도록 4배(4X)의 배율을 가지고 있다.
상기 대물렌즈(6)에 의해 투영된 영상(image)은 렌즈(6)상부에 형성된 제 1 거울(M1)에 의해 반사되어 제 2 거울(M2)에 전달된다. 제 2 거울(M2)에 전달된 영 상은 제 3 거울(M3)을 거쳐 제 4 거울(M4)에 전달되고 마지막으로 CCD 카메라(charge-coupled device camera)(8)에 전달되게 된다.
위와 같은 경로에서 기판의 박막패턴 영상이 거치는 경로 길이는 약 1300mm가 된다(기판표면+M1+M2+M3+M4+카메라=1300mm). 위와 같은 검사장비에 있어서, 기판(2) 및 지지대(4)는 챔버(chamber)(미도시) 외부에 위치하게 되고, 제 1 거울부터 제 3 거울(M1-M3)은 챔버(chamber)(미도시) 내부에 위치할 수 있다. 제 4 거울은 챔버 내부 또는 외부에 선택적으로 위치할 수 있다. CCD 카메라(8)는 챔버 외부에 위치하며, 내부에는 초점(focus) 조절을 위한 렌즈 및 전자 장비를 내장하고 있다.
CCD는 Charge Coupled Device의 약어로서 전하결합소자 혹은 고체화상소자로 불리며, 렌즈를 통해 들어온 빛 에너지를 전기적인 신호(0과 1의 디지털 데이터)로 변환하는 집적회로가 내장된 이미지 센서이다. 빛의 세기에 따라 전하의 양이 달라져 빛의 양을 검출할 수 있게 된다. 즉 빛의 명암만을 판단할 수 있으며 컬러 정보는 검출해내지 못한다. CCD는 빛의 강도의 비율에 따라 반응하는 트랜지스터가 일정하게 배열되어 있는 장치로 각각의 트랜지스터의 정보는 한데 모여 전체적인 하나의 이미지를 만든다. 화소란 이미지를 인식할 수 있는 CCD내부의 최소 개체 단위(포토 다이오드, photo diode)를 말하며, 그 수가 많을수록 더 정확하게 이미지를 인식할 수 있다.
한편, 기판(2)의 표면으로부터 CCD 카메라(8)까지의 경로를 거친 기판의 박막패턴 영상은 CCD 카메라(8)에 의해 촬영되어 모니터(미도시)에서 나타나게 되는 데, 검사자는 모니터에 투영된 영상을 보고 화소에 형성된 박막패턴의 불량을 검사하게 된다.
도 2 는 도 1의 CCD 카메라에 내장되어 있는 렌즈(lens) 및 필터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, CCD 카메라(도 1의 8)에는 전방부에 카메라 렌즈(lens)(10)를 포함하고 있으며, 카메라 렌즈(10) 앞부분에는 필터(filter)(12)가 구성되어 있다. 상기 카메라 렌즈(10) 및 필터(12)는 CCD 카메라(도 1의 8)내부에 구성되어 있는 직접회로 센서(sensor)가 빛을 더 잘 감지할 수 있도록 도와주는 역할을 수행한다.
종래의 CCD 카메라에 의해 투영된 영상을 도 3에 도시하였는데, 도 3은 종래의 검사장비에 의해 촬영되어 검사자가 불량검사를 위해 볼 수 있게 되는 화면을 나타낸 것이다. 기판의 표면을 스캐닝(scanning)한 후 카메라(도 1의 8)에 연결된 모니터에 도 3 과 같이 기판 표면이 표시되게 돼는 데, 기판에 형성된 화소(14)는 상대적으로 작고 조밀하게 보여 진다. 즉, 검사자가 화소(14)에 형성된 박막패턴의 불량을 검사하기 위해 전송된 화면을 검사할 때에, 모니터에 비치는 화면은 단위 면적당 많은 수의 화소(14)를 표시하게 되고 화소(14) 및 박막패턴은 축소되어 보이게 된다. 이렇게 되면, 화소(14) 및 박막패턴에 형성되었을지 모를 불량은 검사자에 의해 검출되지 않을 수도 있으며, 검사자는 불량을 판별하기가 어렵게 되고 더 많은 시간과 노력을 소비하게 된다. 또한, 이러한 어려움은 생산성의 감소 및 많은 불량품을 유발하는 원인이 되기도 한다.
따라서 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 검사자가 기판에 형성된 패턴된 어레이(array)소자 들을 보다 명확하고 세밀히 검사할 수 있도록 개선하는 것을 그 목적으로 하고 있다. 이를 위해 기판의 표면에 형성된 박막패턴의 영상이 CCD 카메라 까지 투영되기까지 종래보다 먼 거리를 지나게 하고, CCD 카메라에는 추가적으로 렌즈를 장착하여 보다 선명하고 확대된 영상을 표시하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패턴 검사 장치는 박막패턴이 형성된 기판을 지지하는 지지대와; 상기 기판위에 위치한 챔버와; 상기 챔버 내부에 위치하고 기판의 박막패턴을 투영하는 대물렌즈와; 상기 챔버 내부에 위치하고 대물렌즈에 의해 투영된 영상을 전달하는 제 1 내지 제 4 거울과; 상기 제 1 내지 제 4 거울로부터 영상을 전달받아 모니터에 영상신호를 전달하는 CCD 카메라와; 상기 CCD 카메라 내부에 위치하는 제 1 렌즈와; 상기 제 1 렌즈 전방부에 위치하는 제 2 렌즈를 포함하며, 상기 기판 표면에서 상기 제 4 거울까지의 거리 외에 상기 CCD 카메라와 상기 제 4 거울 사이의 거리 조절을 통해 상기 기판과 상기 CCD카메라의 광경로를 1315mm로 조절할 수 있는 패턴 검사 장치를 제공한다.
상기 대물렌즈는 4배(4X)의 배율을 갖으며, 상기 지지대는 스테이지 제어장치에 의해 상하좌우로 움직인다.
또한, 상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이에는 제 2 렌즈를 제 1 렌즈에 고정하기 위한 마운트(mount)를 더욱 포함하며, 상기 제 1 거울은 상기 대물렌즈에 의해 투영된 영상을 전달하며, 상기 제 2 거울은 상기 제 1 거울로부터 영상을 전달받으며, 상기 제 3 거울은 상기 제 2 거울로부터 영상을 전달받으며, 상기 제 4 거울은 상기 제 3 거울로부터 영상을 전달받는다.
여기서, 상기 제 4 거울은 챔버 외부에 위치하며, 상기 제 4 거울은 챔버 내부에 위치한다.
또한, 상기 CCD 카메라는 챔버 외부에 위치하고 제 4 렌즈로부터 들어온 빛 에너지를 전기적 신호로 변환한다.
또한, 본 발명은 박막패턴이 형성된 기판을 지지하는 지지대와; 상기 기판위에 위치한 챔버와; 상기 챔버 내부에 위치하고 상기 기판의 박막패턴을 투영하는 대물렌즈와; 상기 챔버 내부에 위치하고 상기 대물렌즈에 의해 투영된 영상을 전달하는 제 1 내지 제 4 거울과; 상기 제 1 내지 제 4 거울로부터 영상을 전달받아 모니터에 영상신호를 전달하는 CCD 카메라와; 상기 CCD 카메라 내부에 위치하는 제 1 렌즈와; 상기 제 1 렌즈 전방부에 위치하는 제 2 렌즈를 포함하며, 상기 제 3 거울과 상기 제 4 거울사이의 거리 조절을 통해 상기 기판과 상기 CCD카메라의 광경로를 1315mm로 조절할 수 있는 패턴 검사 장치를 제공한다.
이때, 상기 제 2 렌즈는 2배(2X)의 배율을 갖는다.
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이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 패턴검사 장비는 기판의 표면에서 CCD 카메라까지의 광(光)경로 늘려주는 것에 그 특징이 있고, 카메라에 추가적으로 렌즈를 장착하는 것에 그 특징이 있다 하겠다.
도 4은 본 발명에 따른 화소(pixel)결함 측정장비를 개략적으로 도시한 도면으로, 기판상에 형성되어 박막패턴을 포함하고 있는 화소 이미지(image)가 검사자에 전달되는 과정을 묘사하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 결함 측정 장비는 박막패턴(thin film pattern)이 형성되어 있는 기판(102)을 고정하고 상하좌우로 움직일 수 있게 되어 있는 지지대(table)(104)를 포함하고 있다. 상기 지지개(104)는 별도의 스테이지 제어장치(stage controller)(미도시)에 의해 X-축 및/또는 Y-축으로 움직이게 되어 있다. 기판의 상부에는 여러 가지 광학시스템을 구비하고 있는 챔버(chamber)(110)가 위치하고 있어서, 기판에 형성된 박막패턴을 스캐닝(scanning)하여 검사자가 관찰할 수 있도록 한다.
챔버(110)내부에는 기판에 형성된 박막패턴을 투영하여 확대할 수 있는 대물렌즈(lens)(106)가 형성되어 있다. 상기 대물렌즈(106)는 박막패턴을 확대할 수 있도록 4배(4X)의 배율을 가지고 있다. 상기 대물렌즈(106)에 의해 투영된 영상(image)은 대물렌즈(106)상부에 형성된 제 1 거울(M1)에 의해 반사되어 제 2 거울(M2)에 전달되고, 제 2 거울(M2)에 전달된 영상은 제 3 거울(M3)을 거쳐 제 4 거울(M4)에 전달된다. 상기 제 1, 2, 3 및 4 거울(M1, M2, M3, M4)에 의해 투영된 기판의 박막패턴 영상은 마지막으로 CCD 카메라(charge-coupled device camera)(108)에 전달되게 된다. 앞에서도 설명하였듯이, CCD 카메라(108)에는 거울에 의해 투영된 빛 에너지를 전기적 신호로 바꾸는 직접회로가 내장되어 있고, 외부에 설치된 모니터(monitor)를 통해 검사자가 기판에 형성된 패턴을 검사할 수 있도록 영상신호를 전달하는 역할을 한다.
한편, 기판표면(102)에서 CCD 카메라(108)까지 전달되는 영상의 경로는 종래기술과 달리 본 발명에서는 1315mm를 이루는 것을 특징으로 한다. 이를 식으로 나타내면, 기판표면+M1+M2+M3+M4+카메라=1315mm 의 값을 가지게 된다. 이는 제 4 거울(M4)과 CCD 카메라(108)의 거리를 조절하여 이루어지는 값으로, 좀더 확대된 영 상을 얻기 위한 것이다. 본 발명에, 제 4 거울(M4)과 CCD 카메라(108)는 챔버(110)의 외부에 위치하게 되는데, 제 4 거울(M4)은 챔버 내부에도 위치할 수 있다. 또한, 제 4 거울의 위치를 조절하여 기판표면에서 CCD 카메라(108)까지의 광경로 값 1315mm를 조절할 수도 있다.
기판(102)의 표면으로부터 CCD 카메라(108)까지의 경로를 거친 기판의 박막패턴 영상은 CCD 카메라(108)에 의해 촬영되어 모니터(도 6의 130)에 나타나게 되는데, 검사자는 모니터에 투영된 영상을 보고 화소에 형성된 박막패턴의 불량을 검사하게 된다.
또한, CCD 카메라(108)에는 초점(focus)을 맞추기 위하여 별도의 전자장비가 내장되어 있고, 본 발명에서는 추가적 렌즈(lens)를 장착하는 것을 특징으로 한다. 이에 대해서는 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5 는 도 4의 CCD 카메라에 내장되어 있는 렌즈(lens) 및 렌즈의 결합을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 CCD 카메라(도 4의 108)에는 전방부에 제 1렌즈(lens)(120)를 포함하고 있으며, 제 1 렌즈(120)의 앞부분에는 제 2 렌즈(124)가 구성되어 있다. 제 1 렌즈(120)와 제 2 렌즈(124)의 사이에는 제 2 렌즈(124)를 고정시키는 역할을 하는 마운트(mount)(122)가 위치하고 있다. 제 1 렌즈(120)로는 종래기술에서 렌즈를 사용할 수 있으며, 제 2 렌즈(124)로는 2배(2X)의 배율을 가지는 렌즈를 사용할 수 있다. 제 2 렌즈의 배율은 2X로 한정하지 않으며, 기판표면에서 CCD 카메라까지의 광(光)경로 값(본 발명에서 예로든 1315mm) 및 CCD 카메라 내부에서의 초점(focus)조절에 따라 달라질 수 있다.
본 발명에서와 같이 제 2 렌즈(124)를 마운트(122)를 이용하여 제 1 렌즈에 장착하여 구성하면, 검사자가 보는 모니터에서는 좀더 큰 고배율의 박막패턴 영상을 얻을 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 검사장비에 의해 촬영되어 검사자가 불량검사를 위해 볼 수 있게 되는 화면을 나타낸 것이다. 기판의 표면을 스캐닝(scanning)한 후 CCD 카메라(도 4의 8)에 연결된 모니터(130)에 도 6 과 같이 기판 표면이 표시된다. 종래기술과 다르게, 본 발명에서는 기판에 형성된 화소(132)들은 상대적으로 크고 확대되어 보이게 된다. 즉, 검사자가 화소(132)에 형성된 박막패턴의 불량을 검사하기 위해 전송된 화면을 검사할 때에, 모니터에 비치는 화면은 단위 면적당 적은 수의 화소(132)를 표시하게 되고 화소(132) 및 박막패턴은 확대되어 보이게 된다.
따라서 본 발명에 따른 패턴검사 장비는 화소 및 박막패턴에 형성되었을지 모를 불량을 검사자에 의해 쉽게 검출될 수 있게 하며, 검사자는 불량을 판별하기가 매우 쉽게 되고 많은 시간과 노력을 절약할 수 있게 된다. 그러므로 생산성의 향상 및 불량품의 발생을 줄일 수 있게 된다.

Claims (12)

  1. 박막패턴이 형성된 기판을 지지하는 지지대와;
    상기 기판위에 위치한 챔버와;
    상기 챔버 내부에 위치하고 기판의 박막패턴을 투영하는 대물렌즈와;
    상기 챔버 내부에 위치하고 대물렌즈에 의해 투영된 영상을 전달하는 제 1 내지 제 4 거울과;
    상기 제 1 내지 제 4 거울로부터 영상을 전달받아 모니터에 영상신호를 전달하는 CCD 카메라와;
    상기 CCD 카메라 내부에 위치하는 제 1 렌즈와;
    상기 제 1 렌즈 전방부에 위치하는 제 2 렌즈
    를 포함하며, 상기 기판 표면에서 상기 제 4 거울까지의 거리 외에 상기 CCD 카메라와 상기 제 4 거울 사이의 거리 조절을 통해 상기 기판과 상기 CCD카메라의 광경로를 1315mm로 조절할 수 있는 패턴 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대물렌즈는 4배(4X)의 배율을 갖는 패턴 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지대는 스테이지 제어장치에 의해 상하좌우로 움직이는 패턴 검사 장 치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이에는 제 2 렌즈를 제 1 렌즈에 고정하기 위한 마운트(mount)를 더욱 포함하는 패턴 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 거울은 상기 대물렌즈에 의해 투영된 영상을 전달하며, 상기 제 2 거울은 상기 제 1 거울로부터 영상을 전달받으며, 상기 제 3 거울은 상기 제 2 거울로부터 영상을 전달받으며, 상기 제 4 거울은 상기 제 3 거울로부터 영상을 전달받는 패턴 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 4 거울은 챔버 외부에 위치하는 패턴 검사 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 4 거울은 챔버 내부에 위치하는 패턴 검사 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 CCD 카메라는 챔버 외부에 위치하고 제 4 렌즈로부터 들어온 빛 에너지를 전기적 신호로 변환하는 패턴 검사 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 박막패턴이 형성된 기판을 지지하는 지지대와;
    상기 기판위에 위치한 챔버와;
    상기 챔버 내부에 위치하고 상기 기판의 박막패턴을 투영하는 대물렌즈와;
    상기 챔버 내부에 위치하고 상기 대물렌즈에 의해 투영된 영상을 전달하는 제 1 내지 제 4 거울과;
    상기 제 1 내지 제 4 거울로부터 영상을 전달받아 모니터에 영상신호를 전달하는 CCD 카메라와;
    상기 CCD 카메라 내부에 위치하는 제 1 렌즈와;
    상기 제 1 렌즈 전방부에 위치하는 제 2 렌즈를
    포함하며, 상기 제 3 거울과 상기 제 4 거울사이의 거리 조절을 통해 상기 기판과 상기 CCD카메라의 광경로를 1315mm로 조절할 수 있는 패턴 검사 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈는 2배(2X)의 배율을 갖는 패턴 검사 장치.
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