KR101014121B1

KR101014121B1 - 기판의 표면을 검사하기 위한 측정 장치 및 측정 방법

Info

Publication number: KR101014121B1
Application number: KR1020087026796A
Authority: KR
Inventors: 하겐 클라우스만; 칼 크라클러; 마르틴 노이써
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2011-02-14
Also published as: WO2008058869A3; JP4922396B2; KR20090016449A; JP2009535632A; WO2008058869A2; EP2092350A2; CN101432628B; CN101432628A; DE102006054088A1

Abstract

본 발명은 기판(140)의 표면(141)을 검사하기 위한 측정 장치(100)에 관한 것이다. 본원의 측정 장치(100)는 리테이닝 부재(110)와, 이 리테이닝 부재(110)에 고정되는 공기 지지형 부재(120, 220)를 포함한다. 상기 공기 지지형 부재(120, 220)는, 기판(140)의 검사할 표면(141)과 함께 공기 베어링을 형성할 수 있는 방식으로 설계되고, 또한 탄성을 포함함으로써, 그 공기 지지형 부재(120, 220) 자체는 상기 표면(141)의 모든 비균일성에 적합하게 적응될 수 있다. 또한, 본원의 측정 장치(100)는 적어도 하나의 센서(130, 230)를 포함한다. 이 센서는 상기 공기 지지형 부재(120, 220)에 장착되고, 상기 기판(140)의 표면(141)을 검출할 수 있도록 조정된다. 따라서 상기 공기 지지형 부재(120, 220)의 유연성으로 인해, 상기 적어도 하나의 센서(130, 230)는 검사할 표면(141)에 파형이 있을 시에도 상기 표면(141)에 상대적으로 항상 일정한 측정 간격을 유지하면서 이동할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 측정 장치(100)가 상기 표면(141)에 대해 상대적으로 이동하면서 이루어지는 표면 검사를 위한 측정 방법에 관한 것이다.

Description

기판의 표면을 검사하기 위한 측정 장치 및 측정 방법 {MEASURING DEVICE AND MEASURING METHOD FOR INSPECTING THE SURFACE OF A SUBSTRATE}

본 발명은 기판의 표면을 검사하기 위한 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다. 본원의 측정 장치는 센서를 포함하고, 이 센서는 측정할 표면 위쪽에 사전 지정된 이격 간격으로 위치 결정될 수 있다.

평면 표면의 표면 검사 분야에서 센서는 대개 측정할 기판 표면 위쪽에 사전 지정된 이격 간격으로 위치 결정된다. 위치 결정은 통상적으로 위치 결정 시스템에 의해 이루어진다. 예컨대 위치 결정 시스템을 이용하여 센서는 평면 내부에서 측정할 표면에 대해 평행하게 위치 결정될 수 있다. 따라서 위치 결정 시스템을 그에 상응하게 제어함으로써, 예컨대 곡류 형태의 이동에 의해 측정할 표면 전체가 감지될 수 있다. 높은 측정 속도를 달성하기 위해, 다수의 개별 센서를 포함하는 센서 장치도 이용할 수 있으며, 그럼으로써 다수의 측정점의 동시 측정에 의해 소정의 표면에 대한 측정 시간은 개별 센서의 개수에 상응하게 절감된다.

설정되는 측정 과제의 형식에 따라 다양한 센서가 이용된다. 광학적인 검사 시에 통상적으로 예컨대 행 센서 또는 표면 센서를 구비한 카메라가 이용된다. 용량성 측정 과제의 경우, 소정의 교류 전류 또는 직류 전류를 공급받는 측정 팁(measuring tip) 또는 다수의 측정 팁이 이용된다. 측정 신호로서는, 측정 팁과 측정할 표면의 각각의 측정점 사이의 정전 용량에 따라 달라지는 각각의 측정 팁을 통해 흐르는 적은 전류 흐름이 이용된다.

따라서 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display)용으로 이용되는 기판의 스트립 도체 구조가 LCD의 완성 전에 가능한 결함과 관련하여 검사될 수 있는 방법이 공지되었다. 그에 따라, 스트립 도체 구조의 영역 중 측정 팁의 맞은편 영역과 측정 팁 사이의 대응하는 용량성 측정에 의해, 스트립 도체 구조의 바람직하지 못한 단락, 회로 개방, 및 수축이 식별될 수 있다. 이런 결함은 LCD 기판의 추가적인 처리 전에 수리할 수 있거나, 또는 LCD 기판을 생산 공정으로부터 분류 제거할 수 있다. 그러므로 모든 경우에 액정 디스플레이에 대한 제조 비용은 대폭 절감할 수 있다.

정밀 검사를 위해서는 대개 센서와 측정할 기판 표면 사이의 이격 간격의 고정밀 설정 및 유지가 요구된다. 그러나 정확한 이격 간격의 유지는, 측정할 기판이 비균일하거나, 약간 파형이 있는 표면을 포함한다면 분명하게 더욱 어려워진다. 그러므로 비균일한 표면을 측정하기 위해서는, 평면에서 측정할 표면에 대해 평행하게 센서를 위치 결정하는 것을 가능케 할 뿐 아니라, 해당 평면에 대해 수직으로 센서를 위치 결정하는 것을 가능케 하는 위치 결정 시스템을 이용해야만 한다. 그러나 이와 같이 측정할 표면에 대해 수직으로 이루어지는 위치 결정은, 대개 측정 과정을 느리게 하고, 측정 정밀도를 감소시키게 된다.

본 발명의 과제는 비균일한 기판 표면의 정확한 측정을 가능케 하는 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립 청구항들의 대상에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에서 지시된다.

독립 청구항 1에 따르면, 기판의 표면을 검사하기 위한 측정 장치가 설명된다. 상기 측정 장치는 (a) 리테이닝 부재 및 (b) 공기 지지형 부재를 포함하며, 이 공기 지지형 부재는 리테이닝 부재에 고정되고, 기판의 검사할 표면과 함께 공기 베어링을 형성할 수 있도록 형성되고, 탄성을 가짐으로써, 그 공기 지지형 부재 자체는 표면의 비균일성에 적합하게 적응될 수 있다. 그 외에도 상기 측정 장치는 (c) 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 센서는 공기 지지형 부재에 장착되고, 기판의 표면을 검출할 수 있도록 조정된다.

본 발명은, 공기 지지형 부재가 유연성 센서 캐리어에 의해 실현된다는 지식을 기초로 한다. 이와 관련하여 유연성 센서 캐리어는, 완전하게 강성인 부재나, 또는 강성의 재료를 이용하지 않고도 구성할 수 있다. 그로 인해 공기 지지형 부재는, 경우에 따라 비균일성이 존재할 시에 검사할 표면에 적합하게 적응될 수 있는, 약간 굽어질 수 있는 직선자와 비슷하다. 공기 지지형 부재의 유연성 구성은, 특히 검사할 기판 표면의 긴 길이의 물결 모양(corrugation) 또는 파형(waviness)에 대한 적합한 적응을 가능케 한다.

공기 지지형 부재는 예컨대 요구되는 유연성을 갖는 얇은 유리에 의해 실현될 수 있다. 마찬가지로 유연성 공기 지지형 부재(flexible air-born element)는 적어도 부분적으로 예컨대 폴리비닐 클로라이드(PVC)와 같은 플라스틱으로, 또는 예컨대 탄소 섬유 복합 재료와 같은 섬유 강화 재료로 제조할 수도 있다.

리테이닝 부재는, 예컨대 유연성 공기 지지형 부재를 두 개 이상의 측면에서 고정하는 리테이닝 프레임이다. 이와 관련하여 공기 지지형 부재는 유연성 고체 조인트(flexible solid joint)에 의해 리테이닝 프레임에 고정될 수 있다.

이와 관련하여 고체 조인트라는 개념은, 휨 강도가 감소된 구조 부재의 위치로서 간주된다. 이런 위치는 고체 조인트에 비해 분명히 상대적으로 더욱 높은 휨 강도를 갖는 구조 부재의 인접 구역에 의해 제한된다. 이와 같은 방식으로 리테이닝 부재와 공기 지지형 부재는 예컨대 미소 기계적인 구조화 방법에 의해 대우(kinematic pair)로서 일체형으로 제조할 수 있다. 이와 관련하여 횡단면은 하나의 공간 방향에 따라서만 감소할 수 있거나, 또는 다수의 공간 방향에 따라 감소할 수 있다. 횡단면의 변화는 다양한 기하 구조적 형태를 취할 수 있다. 횡단면이 조인트를 따라서 갑자기 상대적으로 더욱 적고 더욱이 소정의 구간에 걸쳐서는 일정한 값으로 감소한다면, 판스프링 조인트가 형성된다. 그러나 횡단면은 연속해서 변할 수도 있으며, 그럼으로써 테이퍼 부분은 예컨대 원호의 형태를 취하게 된다.

공기 베어링은, 유연성 공기 지지형 부재 내부에 형성되는 블라스트 노즐에 의해 실현될 수 있다. 센서와 검사할 기판 표면 사이에 사전 설정되는 측정 간격은 또한 공기력(pneumatic force) 사이의 힘 평형에 의해, 그리고 예컨대 중량 힘에 의해 정의될 수 있다. 이때 공기력은 측정할 기판 표면과 유연성 공기 지지형 부재 사이의 공기 흐름에 의해 생성된다. 중량 힘은, 공기 지지형 부재 및 센서, 그리고 경우에 따라 리테이닝 부재를 포함하는 측정 헤드의 질량에 따라 결정된다. 이와 관련하여 중량 힘과 공기력은 서로 대향해 있으며, 그리고 공기력이 증가하면 예컨대 공기 흐름의 증가에 의해 측정 간격도 증가하게 된다. 추가로 반력에 의해 공기 베어링의 동적 안정성은 상승할 수 있게 된다.

이에 주지해야할 점에 따르면, 힘 평형은 공기력과 또 다른 힘 사이에서 생성될 수 있으며, 그럼으로써 중력과 관련하여 상부로 향하지 않는 표면들도 측정될 수 있게 된다. 또한, 중량 힘과 또 다른 힘은, 중력과 관련하여 하부 방향으로 향하지 않는 기판 표면을 검사할 수 있는 가능성을 제공한다. 예컨대 진공 흡입을 통해 하부로부터 측정 헤드를 위로 밀착시킴으로써 상기 기판 표면을 검사할 수 있으며, 이런 경우 측정 간격은 일측에서는 공기력과 측정 헤드의 중력 사이의 힘 평형(a)에 의해, 그리고 타측에서는 진공 흡입에 의해 상부로 향하는 밀착력(b)에 의해 결정된다. 자명한 사실로서, 측정 헤드가 대응하는 각도로 기판 표면 쪽에 밀착되는 점에 한해서, 수직 또는 비스듬하게 연장되는 표면의 표면 검사도 가능하다. 또한, 자명한 사실로서 진공 흡입과는 또 다른 힘 생성 방법도 생각해 볼 수 있다.

청구항 2에 따르는 본원의 실시예에 따르면, 측정 장치는 추가로 위치 결정 시스템을 포함한다. 이 위치 결정 시스템은 리테이닝 부재 및/또는 검사할 기판과 연결되며, 그럼으로써 센서는 표면에 상대적으로 위치 결정될 수 있게 된다.

위치 결정 시스템은 이른바 기판 표면에 대해 상대적으로 센서의 이차원적인 이동을 가능케 하는 표면 위치 결정 시스템일 수 있다. 이와 관련하여 기판의 이차원적인 위치 결정뿐 아니라, 리테이닝 부재, 공기 지지형 부재 및 센서를 포함하는 측정 헤드의 이차원적인 위치 결정도 이루어진다.

위치 결정 시스템은, 기판이 제 1 방향에 따라 이동하고, 측정 헤드는 제 2 방향에 따라 이동할 수 있는 방식으로 구성될 수 있다. 이와 관련하여 제 2 방향은 제 1 방향에 대해 각도를 이루면서, 바람직하게는 수직으로 배향된다. 이와 같은 방식으로 두 가지 직선 운동이 조합됨으로써, 기판 표면에 대한 정확한 2차원적인 감지가 실현될 수 있다.

자명한 사실로서, 기판에 상대적으로 측정 헤드의 일차원적인 위치 결정만이 이루어질 수도 있다. 이런 경우에도, 예컨대 직선 운동 방향에 대해 각도를 이루면서, 또는 바람직하게는 수직으로 배향되는 일렬에 배치되는 다수의 센서를 포함하는 측정 장치 또는 측정 헤드를 이용한다면, 기판 표면에 대한 표면 감지를 실현할 수 있다.

청구항 3에 따르는 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 측정 장치는 추가로 공기 지지형 부재 표면에 형성되는 비상 코팅층(emergency coating)을 포함한다. 그에 따라, 예컨대 분출 공기 생성 장치의 공기 지지형 부재와 기판 표면 사이에 바람직하지 못한 기계적인 접촉이 발생하고, 그에 따라 공기 베어링이 붕괴하는 경우에도, 검사할 기판 표면은 손상되지 않는 장점이 제공된다. 비상 코팅층으로서는, 예컨대 테프론 층이 적합하다.

또한, 비상 코팅층이 제공됨으로써, 공기 지지형 부재에 장착된 센서가 기판에 의한 손상으로부터 보호될 수 있는 장점이 달성된다.

청구항 4에 따르면, 측정 장치는 추가로 예압 생성 장치를 포함한다. 이 예압 생성 장치는, 공기 지지형 부재가 기계적 예압 하에 표면에 근접할 수 있는 방식으로 조정된다.

상기와 같은 예압 생성 장치를 이용함으로써, 삼차원적으로 형성된 기판 표면에 대한 공기 지지형 부재의 특히 우수한 적응이 보장될 수 있다는 장점을 달성할 수 있다. 이와 같은 방식으로 시간 및 공간적인 측면에서 일측의 공기 지지형 부재 또는 측정 헤드와 타측의 검사할 기판 표면 사이에 항상 일정한 이격 간격이 보장될 수 있다. 그에 따라 다수의 센서를 포함하는 측정 헤드를 이용하는 경우, 센서들은 비교적 간단한 방식으로 일정한 측정 간격으로 기판 표면 위에서 안내될 수 있다.

공기 베어링 형성을 방해하는 예압 생성 장치는 예컨대 자계 생성 유닛을 포함할 수 있고, 그럼으로써 공지 지지형 부재는 자력에 의해 검사할 기판 표면 방향으로 밀착된다. 자계 생성 유닛은 예컨대 하나 또는 그 이상의 전자석을 포함할 수 있다. 이런 전자석은 측정 헤드에서 바라볼 때 기판 뒤쪽에 배치된다. 전자석들 또는 전자석에 그에 상응하게 전류를 공급할 시에, 유연성 공기 지지형 부재에 장착되는 자석 부재들로부터 자석 인력이 발생한다. 이와 같은 방식으로 거의 전면에 걸쳐 작용하면서 기판 표면 쪽으로 공기 지지형 부재를 끌어당기는 인력이 생성될 수 있으며, 그리고 그 전면에 걸쳐 작용하는 인력은 앞서 설명한 공기력과 함께 힘 평형을 형성한다. 측정 간격은 공기력과 자석 인력 간 비율의 대응하는 조정에 의해 정확하게 설정될 수 있다.

청구항 5에 따르면, 예압 생성 장치는 진공 흡입 장치이다. 진공 흡입은, 압축 공기의 공기 베어링 힘과 압축 공기의 진공 흡입 사이에 진공 흡입을 위해 간단하게 안정된 평형이 설정될 수 있다는 장점을 제공한다. 그에 따라 검사할 기판 표면에 대해 정확하게 정의된 측정 간격, 예컨대 수십 ㎛의 간격으로 이격되어 측정 헤드가 밀착된다. 그로 인해 공기 지지형 부재의 내재된 유연성을 바탕으로, 측정 헤드 전체는 거의 정확하게 검사할 기판 표면의 파형에 적합하게 적응될 수 있게 된다.

공기 예압 생성 장치의 이용함에 따라, 광범위하게 균일한 예압을 생성하기 위해 마찬가지로 생각해 볼 수 있는 또 다른 가능성에 비해서, 더욱 바람직하게는 예압 생성 장치가, 기판 표면에 대한 공기 지지형 부재의 공기 베어링을 위한 분출 공기 생성 장치와 압축 공기를 통해 조합될 수 있다. 이런 점은 예컨대 벤투리 노즐 또는 여타의 공압 부재의 이용으로 실현할 수 있고, 그럼으로써 단 하나의 압축 공기 또는 진공 생성 장치로도, 공기 베어링을 위해 필요한 분출 공기뿐 아니라, 공기 예압을 위해 필요한 부압을 생성할 수 있다.

청구항 6에 따르면, 측정 장치는 추가로 공기 지지형 부재 표면에 형성되는 적어도 하나의 거리 센서를 포함한다. 그에 따라 바람직하게는, 측정 장치의 작동 중에, 측정 헤드의 위치 중 적어도 사전 지정된 위치에서 측정 간격을 점검할 수 있다. 그러므로 예컨대 센서로부터 검출된 측정 신호의 평가 시에 이격 간격 정보도 고려할 수 있다.

바람직하게는 다수의 거리 센서를 이용함으로써, 측정 헤드의 위치 중 정의된 다수의 위치에서 각각의 측정 간격을 검출할 수 있다.

청구항 7에 따르면, 거리 센서는 광학적인 거리 센서이고, 그리고/또는 용량성 거리 센서이다.

광학적인 거리 센서로서는 특히 공초점 거리 센서가 적합하다. 이런 거리 센서는 삼각 측량의 측정 원리를 기반으로 하는 거리 센서와는 다르게 조명 및 측정 빔의 동축 가이드를 포함하고, 그럼으로써 간격 측정은 측면으로 매우 극미하게 팽창되는 용적 영역 내부에서 실현될 수 있다. 더욱이 공초점 거리 센서의 경우, 매우 적은 측정 간격이 높은 정밀도로, 다시 말해 ㎛ 크기의 매우 높은 심도 분해능으로 측정될 수 있다는 장점이 있다. 공초점 거리 센서는 예컨대 WO 2005/078383 A1, EP 1398597 A1 또는 DE 19608468 A1에 설명되어 있다. 이런 공초점 센서 장치 이외에도, 간섭형 센서도 이용할 수 있다. 이런 센서는 자체 높은 분해능을 바탕으로 적합한 정밀도를 제공한다.

청구항 8에 따르면, 측정 장치는 추가로 제어 유닛을 포함한다. 이런 제어 유닛은 거리 센서와 예압 생성 장치와 연결되거나, 그리고/또는 거리 센서와 분출 공기 생성 장치와 연결된다. 그에 따라 바람직하게는 높이 제어를 위한, 폐쇄되는, 다시 말해 피드백 루프를 포함하는 제어 회로가 형성될 수 있으며, 그럼으로써 항상 일측의 공기 지지형 부재 또는 측정 헤드와 타측의 검사할 기판 표면 사이에 정의된 측정 간격이 보장될 수 있게 된다.

독립 청구항 9에 따르면, 기판의 표면을 검사하기 위한 측정 방법이 지시된다. 본원의 측정 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다: 기판의 표면에 상대적으로 앞서 설명한 측정 장치가 이동하고, 공기 지지형 부재의 탄성을 바탕으로 적어도 하나의 센서가 표면으로부터 사전 설정된 측정 간격으로 이격되어 이동한다.

본 발명은, 공기 지지형 부재의 유연성을 바탕으로 측정 장치의 측정 헤드가 자동으로 기판 표면의 삼차원 표면 구조에 적합하게 적응될 수 있다는 지식을 기초로 한다. 이런 방식으로 검사할 표면으로부터 이격되는 적어도 하나의 센서의 시간 및 공간상 일정한 간격을 보장할 수 있다.

본 발명의 추가적인 장점 및 특징은 현재 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 지시된다. 첨부한 도면들은 개략적으로 도시되어 있다:

도 1은 기판의 각각의 표면에 대해 적합하게 이루어지는, 유연하고 공기 예압된 센서 캐리어의 적응 상태를 개략적으로 도시한 횡단면도며,

도 2는 도 1에 도시한 센서 캐리어를 개략적으로 도시한 평면도다.

본원의 견지에서 주지할 점은, 도면에서 동일하거나, 또는 서로 대응하는 컴포넌트의 부재 번호는 단지 그 첫 번째 숫자에서만 차이가 있다는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 측정 장치(100)를 도시하고 있다. 이 측정 장치는 유연성 센서 캐리어(120)를 포함하고, 이 센서 캐리어는 표면 위치 결정 시스템(115)에 의해, 기판(140)의 검사할 표면(141) 위로 이동될 수 있다. 이와 관련하여 위치 결정은 x축 및 y축을 통해 설정된 위치 결정 평면 내부에서 이루어 진다.

측정 장치(100)는 도 1에 도시한 실시예에 따르면 리테이닝 프레임(110)으로서 형성되는 리테이닝 부재(110)를 포함한다. 리테이닝 프레임에는 2개의 고정 부재(111)가 형성된다. 각각의 고체 조인트(112)를 통해서는, 유연성 센서 캐리어(120)가 일측의 고정 부재(111)와 연결된다. 고체 조인트(112)를 이용하여 유연성 센서 캐리어(120)가 고정됨으로써, 바람직하게는 센서 캐리어(120)와 두 고정 부재(111)가 예컨대 미소 기계적인 구조화 방법에 의해 일체형으로 제조될 수 있다. 고체 조인트(112) 대신에, 자명한 사실로서 임의의 또 다른 서스펜션 부재 또는 기계적인 커플링 부재를 이용할 수도 있다.

유연성 센서 캐리어(120)는 다수의 센서(130)를 구비하고 있으며, 이 센서들은 x축에 따라 일렬로 배치된다. 센서들(130)은 예컨대 광학, 용량성 및/또는 유도성 센서와 같은 센서일 수 있다. 센서들(130)은 또한 전면에 걸쳐 배치될 수 있으며, 그럼으로써 표면(141)은 다수의 센서(130)의 동시 작동에 의해 특히 효과적인 방법으로 감지될 수 있다.

또한, 유연성 센서 캐리어(120)는 다수의 분출 공기 채널(131)을 포함한다. 이런 분출 공기 채널들은 도시하지는 않았지만 분출 공기 생성 장치(132)와 압축 공기를 통해 연통될 수 있다. 따라서 분출 공기 채널들(131)에 압축 공기를 상응하게 공급함으로써, 공기 흐름이 생성된다. 그리고 공기 흐름은 분출 공기 채널들(131)의 하부 개구부들에서 기판 표면(141) 방향으로 배출된다. 이와 같은 방식으로 유연성 센서 캐리어(120)의 밑면과 표면(141) 사이에 공기 쿠션이 생성된다. 생성된 공기 쿠션은 검사할 표면(141) 상에 센서 캐리어(120)의 공기 베어링을 제공한다. 그러므로 이와 관련하여 유연성 센서 캐리어(120)는 공기 지지형 부재(120)로서 지칭된다.

공기 지지형 부재(120)의 측면 중 검사할 표면(141)으로 향해 있는 측면은 이른바 비상 코팅층(121)을 포함한다. 도 1에 도시한 실시예에 따르면, 그 비상 코팅층은 테프론 층(121)이다. 이런 테프론 층은, 분출 공기 생성 장치(132)가 과실로 고장 날 시에, 센서(130) 및/또는 기판 표면(141)의 손상을 억제한다.

보다 나은 이해를 위해 기판 표면(141)의 파형이 과장되어 도시되어 있는 도 1로부터 알 수 있듯이, 공기 지지형 부재(120)는 자체 내재된 유연성 또는 탄성을 바탕으로 표면(141)의 물결 모양에 적합하게 적응될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 기판 표면(141)의 도시된 파형에도 불구하고 모든 센서(130)는 본질적으로 표면(141) 위치에 동일한 측정 간격으로 위치하는 점이 보장된다. 이런 점은, 공기 지지형 부재(120)가 표면(141)의 삼차원 구조에 적합하게 적응될 수 있는, 유연성 센서 캐리어(120)의 이동에 대해서도 적용된다.

그러므로 공기 지지형 부재(120)에 대해 대응하는 탄성 재료를 이용할 시에, 실제로 50 ㎛ 내지 150 ㎛ 크기로 파형 정상부와 파형 골부 사이의 z방향에 따라 최대 높이 차이를 갖는 표면 파형은 완벽하게 유연성 공기 지지형 부재(120)의 대응하는 적응에 의해 보상될 수 있다. 이와 관련하여 공기 지지형 부재(120)의 높은 유연성은 또한 x축 및 z축에 평행한 평면 내부에서 비교적 짧은 간격을 갖는 물결 모양에 대한 적응도 가능케 한다.

짧은 간격을 갖는 물결 모양에 대한 유연성 공기 지지형 부재(120)의 적응 능력을 높이기 위해, 유연성 공기 지지형 부재(120) 내부에는 추가로 흡입구(133)가 형성된다. 이런 흡입구는 도시하지는 않았지만 진공 생성 장치(134)와 압축 공기를 통해 연통된다. 이와 같은 방식으로 유연성 센서 캐리어(120)에 의해 야기되어 기판(140)의 방향으로 작용하는 중량 힘 이외에도 추가로 흡입력이 생성된다. 흡입력은 기판(140)의 방향으로 센서 캐리어(120)를 당긴다. 이와 관련하여 소정의 측정 간격을 유지하면서 일측의 인력성 중량 힘 및 진공 흡입력과 타측의 반발성 공기 베어링 힘 사이에 힘 평형이 설정된다. 이때 반발성 공기 베어링 힘은 분출 공기 채널들(231)로부터 배출되는 분출 공기에 의해 생성된다. 상기 힘들의 비율을 그에 상응하게 선택함으로써, 개별 센서들(130)과 기판 표면(141) 사이에 측정 간격을 설정할 수 있다. 이런 이유에서 분출 공기 생성 장치(132) 및 진공 생성 장치(134)는 제어 유닛(137)과 연결된다.

공기 지지형 부재(120)는 예컨대 필요한 유연성을 갖는 얇은 유리에 의해 실현될 수 있다. 마찬가지로 유연성 공기 지지형 부재는 적어도 부분적으로 예컨대 폴리비닐 클로라이드(PVC)와 같은 플라스틱으로 제조하거나, 또는 예컨대 탄소 섬유 복합 재료와 같은 섬유 강화 재료로 제조할 수 있다. 공기 지지형 부재(120)를 제조하기 위해 세라믹, 유리 또는 탄소 섬유 복합 재료를 이용하면, 바람직하게는 상기 재료는 정밀하게 가공될 수 있으며, 그럼으로써 분출 공기 채널들(131) 및/또는 흡입구들(233)은 높은 정밀도를 가지면서 유연성 센서 캐리어(120) 내부에 형성될 수 있다.

주지되는 점에 따르면, 특히 분출 공기 채널들(131)은 레이저 가공으로 제조할 수 있다. 이와 같은 방식으로 예컨대 단지 4 ㎛의 직경과 그 결과 그에 상응하게 감소되는 압축 공기 무용 부피(pneumatic dead volume)를 갖는 분출 공기 채널들(131)을 제조할 수 있다.

전술한 측정 장치(100)는 예컨대 반제품의 액정 디스플레이의 검사 시에 이용할 수 있다. 이와 관련하여 기판 표면에 도포된 스트립 도체 구조에 대해 검사하며, 그리고 대응하는 기판은 기판 표면(141)에 따라 300 ㎜ 내지 400 ㎜ 크기의 측면 팽창부를 포함한다. 자명한 사실로서 내재적으로 유연한 센서 캐리어(120)의 전술한 공기 베어링으로 인해, 또 다른 치수를 갖는 기판 역시도 검사할 수 있으며, 그리고 유연성 센서 캐리어(120)의 적응 능력을 바탕으로 항상 모든 센서(130)와 관련하여 검사할 표면에 대해 광범위하게 일정한 측정 간격을 보장할 수 있다.

전술한 측정 장치(100)가 제공됨으로써, 바람직하게는 각각 검사할 표면(141)의 크기에 대한 센서 캐리어(120)의 각각의 적용에 따라 스케일링이 이루어질 수 있다. 그러므로 이용되는 센서 캐리어(120)의 유연성을 바탕으로, 검사할 표면의 파형에 대한 동역학적인 적응을 가능케 하는 적합한 측정 장치(100)를 다양한 검사 과제에 부합하게 제조할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 센서 캐리어(120)의 평면도를 도시하고 있다. 본 실시예에 따라서 센서 캐리어는 부재 번호 220으로 표시되어 있다. 도 2에 도시한 실시예에 따르면, 세 개의 센서(230)가 센서 캐리어(220) 내에 통합된다. 자명한 사실로서 분명히 더욱 많은 센서(230)를 이용할 수 있으며, 그럼으로써 병렬화된 감지를 통해 특히 효과적인 방식으로, 다시 말해 특히 신속하게 기판 표면을 검사할 수 있다.

도 2로부터 알 수 있듯이, 각각의 센서(230)에는 2개의 흡입구(233)와 다수의 미세한 분출 공기 채널(231)이 할당된다. 이 흡입구 및 분출 공기 채널은 각각의 센서(230)의 좌우에 배치된다. 도 2에 도시한 실시예에 따르면, 센서(230) 바로 옆에 2개의 흡입구(233)가 형성된다. 그리고 다소 이격된 외부에 분출 공기 채널들(231)이 위치한다. 자명한 사실로서, 사전 지정된 측정 간격으로 일측의 인력성 중량 힘 및 진공 흡입력과 타측의 반발성 공기 베어링 힘 사이에 힘 평형을 허용하는 임의의 또 다른 기하 구조적인 배치도 생각해 볼 수 있다. 이와 같은 방식으로 표면 물결 모양이 비교적 짧은 간격으로 이루어진 경우에도 센서 캐리어(220)의 안정된 높이 위치 결정을 보장할 수 있다.

또한, 도 2로부터 알 수 있듯이, 그 외에도 센서 캐리어(220) 내에는 거리 센서들(235)이 제공된다. 이 거리 센서들은 도 2에는 도시하지 않은 제어 유닛(도 1의 도면 번호 137 참조)과 연결되며, 그럼으로써 폐쇄된 제어 회로가 실현된다. 이런 제어 회로에 의해 검사할 표면에 대한 센서들의 측정 간격이 정확하게 설정되고 측정 작동 중에도 유지될 수 있다. 거리 센서로서는 광학 센서 또는 용량성 센서를 이용할 수 있다. 광학 거리 센서로서는 특히 공초점 거리 센서가 적합하다. 이런 공초점 거리 센서는 삼각 측량의 측정 원리를 기반으로 하는 거리 센서와는 다르게 조명 및 측정 빔의 동축 가이드를 포함하며, 그럼으로써 간격 측정은 측면으로 매우 극미하게 팽창되는 용적 영역 내부에서 실현할 수 있다.

주지되는 점에 따라, 본원에 설명한 실시예는 본 발명의 가능한 실시예들에 대한 제한된 선택만을 나타낸다. 따라서 개별 실시예들의 특징을 적합한 방식으로 서로 조합할 수 있으며, 그에 따라 본원에 암시된 실시예들만으로도 다수의 다양한 실시예들이 당업자에게 명백하게 공개된 것으로서 간주할 수 있다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 측정 장치

110: 리테이닝 부재 / 리테이닝 프레임

111: 고정 부재

112: 고체 조인트

115: 표면 위치 결정 시스템

120: 공기 지지형 부재 / 유연성 센서 캐리어

121: 비상 코팅층 / 테프론 층

130: 센서

131: 분출 공기 채널

132: 분출 공기 생성 장치

133: 흡입구

134: 진공 생성 장치

137: 제어 유닛

140: 기판

141: 표면

220: 공기 지지형 부재 / 유연성 센서 캐리어

230: 센서

231: 분출 공기 채널

233: 흡입구

235: 거리 센서

Claims

기판(140)의 표면(141)을 검사하기 위한 측정 장치에 있어서,

리테이닝 부재(110),

상기 리테이닝 부재(110)에 장착되고, 상기 기판(140)의 검사할 표면(141)과 함께 공기 베어링을 형성할 수 있는 방식으로 형성되며, 탄성을 포함함으로써 상기 표면(141)의 비균일성에 적합하게 적응될 수 있는 공기 지지형 부재(120, 220), 및

상기 공기 지지형 부재(120, 220)에 장착되고, 상기 기판(140)의 표면(141)을 검출할 수 있도록 조정되는 적어도 하나의 센서(130, 230)

를 구비하는,

측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 리테이닝 부재(110) 및/또는 검사할 기판(140)과 연결됨으로써 상기 표면(141)에 상대적으로 상기 센서(130, 230)가 위치 결정될 수 있도록 하는 위치 결정 시스템(115)을 추가로 구비하는,

측정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 공기 지지형 부재(120) 표면에 형성되는 비상 코팅층(121)을 추가로 구비하는,

측정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 공기 지지형 부재(120, 220)가 기계적인 예압 하에서 상기 표면(141)으로 근접할 수 있는 방식으로 조정되는 예압 생성 장치(133, 134, 233)를 추가로 구비하는,

측정 장치.
제4항에 있어서,

상기 예압 생성 장치가 진공 흡입 장치(133, 134, 233)인,

측정 장치.
제4항에 있어서,

상기 공기 지지형 부재(220)에 형성되는 적어도 하나의 거리 센서(235)를 추가로 구비하는,

측정 장치.
제6항에 있어서,

상기 거리 센서가 광학 거리 센서(235) 및/또는 용량성 거리 센서인,

측정 장치.
제6항에 있어서,

상기 거리 센서(235) 및 상기 예압 생성 장치(133, 134, 233)와 연결되거나, 그리고/또는 상기 거리 센서(235) 및 분출 공기 생성 장치(131, 132, 231)와 연결되는 제어 유닛(137)를 추가로 구비하는,

측정 장치.
기판(140)의 표면(141)을 검사하기 위한 측정 방법에 있어서,

상기 기판(140)의 표면(141)에 상대적으로 제1항 또는 제2항에 따른 측정 장치(100)가 이동하는 단계와, 상기 공기 지지형 부재(120, 220)의 탄성을 바탕으로 적어도 하나의 센서(130, 230)가 상기 표면(141)으로부터 사전 설정된 측정 간격으로 이격되어 이동하는 단계를 포함하는,

측정 방법.