KR101197707B1 - 기판검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기판검사장치는 지지프레임, 상기 지지프레임의 상면에 설치되며, 기판을 부상시키는 스테이지, 상기 기판을 상기 스테이지의 상면을 따라 이동시키는 기판이송모듈 및 상기 스테이지 하부에 설치되어, 상기 기판을 촬영하는 검사카메라를 포함하며, 상기 스테이지에는, 상기 검사카메라가 상기 스테이지의 하부에서 상기 스테이지 상부에 위치한 상기 기판을 촬영할 수 있도록 상기 검사카메라가 지향하는 영역에 형성되는 검사홀과, 상기 검사홀 상에서 상기 기판이 부상 높이를 유지할 수 있도록 하는 기판부상유지부가 구비되며,
기판의 상면에 존재하는 결함뿐만 아니라 기판의 하면에 존재하는 결함을 동시에 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한 기판의 이동방향과 평행하게 발생한 흠결을 포함하여 기판의 흠결을 더욱 높은 확률로 발견할 수 있어, 불량 기판 발생을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 나아가 불량 기판에 의한 불량 제품 발생을 방지할 수 있어 제조수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기판검사장치{APPARATUS FOR INSPECTING SUBSTRATE}
본 발명은 기판검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 발생된 결함을 감지하는 기판검사장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 LCD, PDP, EL 등의 대형 기판을 생산할 때 기판에 남아 있는 이물질이나 각종 얼룩 및 스크래치 등의 결함 또는 기판에 형성된 패턴의 결함 여부를 확인하기 위하여 검사를 실시한다. 검사장치로는, 검사자의 육안을 통한 마크로 검사장치(Macro Inspection)와, 광학렌즈와 CCD(charged coupled device) 카메라를 사용하는 인라인 자동광학검사장치(In-Line Automatic Optical Inspection)가 있다.
특히 인라인 자동광학검사장치는 광학렌즈와 CCD 카메라를 사용하여 검사 대상물의 이미지를 캡처(Capture)한 후 비전(Vision) 이미지 프로세싱 알고리즘을 적용하여 사용자가 찾아내고자 하는 각종 결함을 검출해 내는 장치이다.
이러한 자동광학검사장치는 기판을 스테이지 상에 위치시킨 후, 기판의 양측을 클램프로 고정한 상태에서 기판을 이동시키며, 광학장비를 이용해 기판의 결함을 검출한다.
그러나 기판이 대형화되어 기판의 무게가 증가함에 따라, 공정 중 또는 공정 간 기판이 이송되는 되는 과정에서 기판 하면에 스크래치가 발생하는 경우가 종종 발생하는데, 투명한 유리기판의 경우 기판의 상면에 존재하는 결함뿐만 아니라 기판의 하면에 존재하는 결함 역시 불량 기판의 생산을 초래한다.
그러나 종래 자동광학검사장치는 기판 하면의 스크래치를 쉽게 검출하지 못하며, 하면의 결함조사를 위해서는 상면 검사 후 기판을 반전시켜 하면을 검사하여야 하는 문제가 있다.
또한 기판의 이송과정에서 이송롤러 등에 의해 기판의 이송방향과 평행한 스크래치가 발생하거나 이물질이 묻는 경우가 있는데, 종래 자동광학검사장치는 기판의 이동방향과 평행하게 발생된 미세한 스크래치 또는 이물질을 종종 발견하지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기판의 상면과 하면의 결함을 동시에 검출함과 동시에, 기판의 이동방향과 평행하게 형성된 미세한 흠결 등을 포함한 기판의 흠결을 용이하게 검출하는 기판검사장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판검사장치는 지지프레임, 상기 지지프레임의 상면에 설치되며, 기판을 부상시키는 스테이지, 상기 기판을 상기 스테이지의 상면을 따라 이동시키는 기판이송모듈 및, 상기 스테이지 하부에 설치되어, 상기 기판을 촬영하는 검사카메라를 포함하며, 상기 스테이지에는, 상기 검사카메라가 상기 스테이지의 하부에서 상기 스테이지 상부에 위치한 상기 기판을 촬영할 수 있도록 상기 검사카메라가 지향하는 영역에 형성되는 검사홀과, 상기 검사홀 상에서 상기 기판이 부상 높이를 유지할 수 있도록 하는 기판부상유지부가 구비된다.
상기 검사카메라는, 상기 기판에 대한 촬영이미지가 상기 기판의 진행방향에 대해 사선이 되도록 설치되며, 상기 검사홀은, 상기 검사카메라가 상기 기판을 촬영할 수 있도록, 상기 기판의 진행방향에 대해 비스듬하게 형성될 수 있다.
상기 검사홀은 장방형 또는 장원형으로 형성되며, 상기 검사홀의 장축이 상기 기판에 대한 촬영이미지의 수평픽셀방향 또는 수직픽셀방향과 평행하도록 형성될 수 있다.
상기 스테이지는 상기 기판이 부상할 수 있도록 상기 기판 측으로 기체가 분출되는 다수 개의 에어분출홀을 구비할 수 있다.
상기 기판부상유지부는, 상기 에어분출홀에서 분출된 기체가 상기 검사홀을 통해 상기 스테이지의 하부로 유출되는 것을 차단할 수 있도록, 상기 검사홀에 설치되어 상기 검사홀의 개구를 폐쇄하는 투명창을 구비할 수 있다.
상기 투명창은 조명디퓨저(light diffuser)일 수 있다.
상기 기판부상유지부는, 상기 검사홀의 내측면에서 기체를 분사하는 보상에어분출홀을 구비할 수 있다.
상기 기판부상유지부는. 상기 보상에어분출홀의 하부에 위치하여 상기 검사홀의 개구를 폐쇄하는 투명창을 구비할 수 있다.
상기 투명창은 조명디퓨저(light diffuser)일 수 있다.
상기 기판이송모듈은 상기 기판의 양측을 고정하는 클램프와 상기 클램프를 이동시키는 클램프이동부 및 상기 클램프이동부의 이동방향을 안내하는 가이드 레일을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판검사장치는, 기판의 상면에 존재하는 결함뿐만 아니라 기판의 하면에 존재하는 결함을 동시에 검출할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 기판 하면에 존재하는 결함을 검출하기 위해, 기판을 반전시켜 다시 검사함으로 인해 지연되는 검사시간을 단축시켜 택 타임(tack time)을 향상시키는 효과가 있다.
또한 기판의 이동방향과 평행하게 발생한 흠결을 포함하여 기판의 흠결을 더욱 높은 확률로 발견할 수 있어, 불량 기판 발생을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 나아가 불량 기판에 의한 불량 제품 발생을 방지할 수 있어 제조수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치의 하부검사모듈을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기판부상유지부를 도시한 도면이다.
도 5a는 종래 기판검사장치의 검사카메라에 의해 획득되는 스크래치의 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명에 따른 기판검사장치의 검사카메라에 의해 획득되는 스크래치의 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명에 따른 기판검사장치를 이용해 기판에 발생한 스크래치를 촬영한 이미지이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치의 개략적 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치의 하부검사모듈을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기판부상유지부를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치(100)는 지지프레임(110), 지지프레임(110)의 상면에 위치하는 스테이지(120)와 기판이송모듈(130), 스테이지(120) 상부에 위치하는 상부검사모듈(140), 지지프레임(110) 내부에 위치하는 하부검사모듈(150)을 구비한다. 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이지(120)에는 기판부상유지부(160)가 구비된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(120)에는 다수 개의 에어분출홀(121)이 형성되어 있으며, 에어분출홀(121)을 통해 기체가 스테이지(120) 상부로 분출된다. 각각의 에어분출홀(121)은 기체가 공급되는 에어공급라인(도 4 참고)에 연결된다. 에어공급라인은 스테이지(120)의 내부에 설치되며, 스테이지(120) 외부에 구비되는 에어공급장치(미도시)와 연결될 수 있다.
이에 따라, 기체가 에어분출홀(121)을 통해 분사됨으로서 기판(101)이 스테이지(120) 상에서 부상된 상태를 유지하게 된다.
기판(101)을 이송하는 기판이송모듈(130)은, 기판(101)의 양측을 고정하는 클램프(131), 클램프(131)의 위치를 정렬하는 수평 액츄에이터(132)와 수직 액츄에이터(133), 클램프(131)를 이동시키는 클램프이동부(134) 및 클램프이동부(134)의 이동 경로를 유도하는 가이드 레일(135)을 구비할 수 있다.
클램프(131)는 'ㄷ'자 모양으로 형성되어 기판(101)의 상단과 하단을 지지할 수 있으며, 기판(101)의 고정 및 이탈이 용이하도록, 클램프(131)의 상부와 하부의 거리를 상대적으로 조절가능하게 구성될 수 있다. 또는, 상술한 바와 달리 클램프(131)는 기판(101)의 상면 및/또는 하면을 흡착하여 기판(101)을 고정하도록 구성될 수도 있다.
수평 액츄에이터(132)는 클램프(131)와 연결되어 클램프(131)의 수평 이동을 조절할 수 있고, 수직 액츄에이터(133)는 수평 액츄에이터(132)와 연결되어 클램프(131)의 높이를 조절할 수 있다. 또는 수직 액츄에이터(133)가 클램프(131)와 직접 연결되고, 수평 액츄에이터(132)는 수직 액츄에이터(133)와 연결되어 클램프(131)의 위치를 조절할 수 도 있다.
수평 액츄에이터(132)와 수직 액츄에이터(133)는 모터, 유압 실린더, 공압 실린더 또는 리니어 액추에이터 등을 이용하여 구성될 수 있다. 상술한 수평 액츄에이터(132)와 수직 액츄에이터(133)에 의해 클램프(131)의 위치를 제어하여, 클램프(131)가 기판(101)의 고정 뿐만 아니라 기판(101)을 정렬하는 기능까지 함께 제공하도록 할 수 있다.
가이드 레일(135)은 스테이지(120)의 양측에 스테이지(120)의 길이방향으로 지지프레임(110)의 상면에 설치될 수 있다.
클램프이동부(134)는 가이드 레일(135) 내에 위치하여, 가이드 레일(135)을 따라 이동가능하게 설치된다. 클램프(131)가 클램프이동부(134)와 함께 이동되도록, 수평 액츄에이터(132) 또는 수직 액츄에이터(133)는 클램프이동부(134)에 결합될 수 있다.
기판(101)의 상면을 검사하는 상부검사모듈(140)은 지지프레임(110)으로부터 연장 지지되어, 스테이지(120)의 상부에 설치될 수 있다.
상부검사모듈(140)은 기판(101)의 상면에서 반사된 조명에 의해 기판(101)의 상면을 촬영하는 제1 반사검사카메라(141), 기판(101)을 투과한 조명에 의해 기판(101)을 촬영하는 투과검사카메라(142), 기판(101) 상면의 흠결 의심 영역을 정밀 검사하는 상부 리뷰카메라(143)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 반사검사카메라(141)와 투과검사카메라(142)는, 스테이지(120)의 상부에 스테이지(120)를 가로질러 설치되는 카메라지지대(146)에 설치될 수 있다.
더욱 자세하게는, 상부반사검사카메라(141)는 기판(101)의 폭 전체를 촬영할 수 있도록 카메라지지대(146)의 일면에 스테이지(120)를 향해 기판(101)의 폭 방향으로 다수 개가 배열될 수 있다. 상부반사검사카메라(141)로는 CCD(charged coupled device) 카메라를 사용할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부반사검사카메라(141)의 일측에는 제1 조명부(145)가 위치할 수 있다. 제1 조명부(145)는 상부반사검사카메라(141)가 기판(101) 상면의 이미지를 획득할 수 있도록, 상부반사검사카메라(141)에 조명을 제공한다. 제1 조명부(145)는 각각의 상부반사검사카메라(141)마다 구비될 수 있다.
그리고 제1 조명부(145)와 상부반사검사카메라(141)의 중심축이 교차하는 위치에는 하프미러(미도시)가 구비될 수 있다. 제1 조명부(145)에서 조사된 빛은 하프미러에 의해 반사되어 기판(101)을 향해 조사된다. 기판(101)에 조사된 빛은 기판(101) 상면에서 반사되어 다시 하프미러에 조사되고, 이 빛은 하프미러를 통과해 상부반사검사카메라(141)에 입사된다.
그 결과 상부반사검사카메라(141)는 기판(101) 상면의 이미지를 획득할 수 있게 된다.
투과검사카메라(142)는 기판(101)의 폭 전체를 촬영할 수 있도록, 상부반사검사카메라(141)가 설치된 카메라지지대(146)의 일면의 반대 면에, 스테이지(120)를 향해, 기판(101)의 폭 방향으로 다수 개가 배열될 수 있다. 투과검사카메라(142) 역시 CCD(charged coupled device) 카메라가 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(120)의 하부에는, 스테이지(120)를 통과하여 투과검사카메라(142)를 향해 빛을 조사하는 투과조명부(147)가 위치할 수 있다. 투과조명부(147)는 각각의 투과검사카메라(142)마다 구비될 수 있다.
또한 투과조명부(147)에서 조사된 빛이 투과검사카메라(142)로 입사되도록, 스테이지(120)에서 투과검사카메라(142)가 지향하는 영역에는 투과검사홀(148)이 형성될 수 있다.
투과조명부(147)는 기판(101)을 사이에 두고 투과검사카메라(142)와 마주보도록 설치될 수 있으며, 또는 투과조명부(147)와 투과검사카메라(142)가 마주보지 않더라도 미러 등을 이용해 투과조명부(147)에서 조사된 빛이 기판(101)을 통과해 투과검사카메라(142)로 입사 가능하도록 설치될 수도 있다.
상술한 구성에 의해 투과검사카메라(142)는, 기판(101) 상에서 반사된 빛에 의존하여 상부반사검사카메라(141)가 촬영한 이미지에는 나타나지 않을 수 있는 기판(101) 상의 흠결을 촬영할 수 있다. 또한, 기판(101)을 투과한 빛에 의해 기판(101) 내부에 존재할 수 있는 흠결을 촬영할 수도 있다.
투과카메라(142)와 투과조명부(147)는 서로 위치를 바꾸어 설치될 수 있다. 이 경우, 투과조명부(147)는 스테이지(120)의 상부에서 기판(101)을 향해 빛을 조사하고, 투과카메라(142)는 스테이지(120)의 하부에서, 기판(101)을 통과한 빛을 제공받아 기판(101)의 이미지를 획득할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 리뷰카메라(143)는 스테이지(120)의 상부에 스테이지(120)를 가로질러 설치되는 갠트리(gantry)(149)에 설치될 수 있다. 갠트리(149)는 제1 반사검사카메라(141)와 투과카메라(142)가 설치되는 카메라지지대(146)로부터 기판(101) 진행방향으로 일정간격 이격되어 카메라지지대(146)와 대략 평행하게 설치될 수 있다.
상부 리뷰카메라(143)는 갠트리(149)의 일면에 기판(101)의 폭 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 상부 리뷰카메라(143)는 제1 반사검사카메라(141)와 투과카메라(142)가 촬영한 이미지를 기초로, 흠결이 존재하는 것으로 의심되는 영역으로 이동되어 해당 영역을 제1 반사검사카메라(141)나 투과카메라(142)보다 높은 해상도로 촬영할 수 있다. 또는, 갠트리(149)의 일면에 다수 개의 상부 리뷰카메라(143)가 고정식으로 배열될 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 지지프레임(110) 내부에 위치하는 하부검사모듈(150)은, 기판(101)의 하면에서 반사된 조명에 의해 기판(101)의 하면을 촬영하는 제2 반사검사카메라(151)와, 기판(101) 하면의 흠결 의심 영역을 정밀 검사하는 하부 리뷰카메라(152)를 포함할 수 있다.
지지프레임(110) 내부의 저면에는 베이스(153)가 구비된다.
베이스(153) 상면에는 제2 반사검사카메라(151)를 지지하는 제1 지지대(154)가 구비되며, 제1 지지대(154)의 일측에는 제2 반사검사카메라(151)가 기판(101)의 폭 전체를 촬영할 수 있도록 스테이지(120)를 향해 기판(101)의 폭 방향으로 다수 개가 설치될 수 있다. 제2 반사검사카메라(151)로는 CCD(charged coupled device) 카메라가 사용될 수 있다.
그리고, 제2 반사검사카메라(151)가 스테이지(120)의 하부에서 스테이지(120) 위를 부상하여 이동하는 기판(101)의 하면을 촬영할 수 있도록, 스테이지(120)에서 제2 반사검사카메라(151)가 지향하는 영역에는 반사검사홀(155)이 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 반사검사카메라(151)의 일측에는 제2 조명부(156)가 위치할 수 있다. 제2 조명부(156)는 제2 반사검사카메라(151)가 기판(101) 하면의 이미지를 획득할 수 있도록, 제2 반사검사카메라(151)에 조명을 제공한다. 제2 조명부(156)는 각각의 제2 반사검사카메라(151)마다 구비될 수 있다.
제2 조명부(156)와 제2 반사검사카메라(151)의 중심축이 교차하는 위치에는 하프미러(미도시)가 구비될 수 있다. 제2 조명부(156)에서 조사된 빛은 하프미러에 의해 반사되어 기판(101) 하면을 향해 조사된다. 기판(101)에 조사된 빛은 기판(101) 하면에서 반사되어 다시 하프미러에 조사되고, 이 빛은 하프미러를 통과해 제2 반사검사카메라(151)에 입사된다.
그 결과 제2 반사검사카메라(151)는 기판(101) 하면의 이미지를 획득할 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 반사검사카메라(151)는 제1 지지대(154)에 설치됨에 있어, 제2 반사검사카메라(151)의 지향방향이 기판(101)의 진행방향 또는 스테이지(120)의 하면에 대해 수직이 되도록 설치될 수 있다.
또한 제2 반사검사카메라(151)는, 제2 반사검사카메라(151)가 기판(101)을 촬영한 이미지가 기판(101)의 진행방향에 대해 사선이 되도록, 제1 지지대(154)에 비스듬히 설치될 수 있다. 이 때, 기판(101)에 대한 촬영이미지의 수평픽셀방향 또는 수직픽셀방향과 기판(101)의 진행방향이 이루는 각(이하 편각이라 한다)(θ)의 크기가 10° 이상 80° 이하가 되도록 설치될 수 있다.
이 경우, 반사검사홀(155)은 기판(101)의 진행방향에 대해 비스듬하게 설치된 제2 반사검사카메라(151)가 기판(101)을 촬영할 수 있도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 반사검사카메라(151)를 따라 기판(101)의 진행방향에 비스듬하게 형성될 수 있다.
또한 반사검사홀(155)은 각 제2 반사검사카메라(151)마다 형성될 수 있다. 제2 반사검사카메라(151)로 라인 CCD 카메라 등을 사용하는 경우, 반사검사홀(155)은 장방형 또는 장원형으로 형성될 수 있으며, 이 경우 장방형 또는 장원형의 장축은 제2 반사검사카메라(151)에 의해 촬영되는 기판(101) 이미지의 수평픽셀방향 또는 수직픽셀방향과 평행하게 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기판부상유지부(160)를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기판부상유지부(160)는 반사검사홀(155)에 설치되며, 반사검사홀(155) 내측 면에서 기체를 분사하는 보상에어분출홀(161) 및/또는 반사검사홀(155)의 개구를 폐쇄하도록 설치되는 투명창(162)을 포함할 수 있다.
투명창(162)은 반사검사홀(155)의 하단이나 상단 또는 내측면에 설치될 수 있다.
스테이지(120)에서 반사검사홀(155)이 형성된 부분은 에어분출홀(121)이 구비되지 않아, 기판(101)이 반사검사홀(155) 위를 지나갈 때는, 기판(101)의 부상높이가 유지되지 않고, 기판(101)이 처질 수 있다.
이를 방지하기 위해, 반사검사홀(155)의 개구를 폐쇄할 수 있되 제2 반사검사카메라(151)가 반사검사홀(155)을 통해 기판(101)의 하면을 촬영할 수 있도록 투명창(162)을 설치하여, 에어분출홀(121)에서 분출된 기체가 반사검사홀(155)을 통해 스테이지(120) 하부로 유출되는 것을 방지함과 동시에, 기체가 투명창(162)에 부딪혀 다시 기판을 향해 상승할 수 있도록 하여 기판의 처짐을 방지할 수 있다.
투명창(162)으로는 조명 디퓨저(light diffuser)를 사용하여, 제2 조명부(156)에서 조사된 빛이 기판(101)의 하면에 고르게 도달하도록 할 수 있다.
보상에어분출홀(161)은 스테이지(120) 내부에 형성된 에어공급라인(122)과 연결되어 반사검사홀(155)의 내측면에 형성될 수 있다. 도시되진 않았지만, 보상에어분출홀(161)은, 보상에어분출홀(161)을 통해 분출되는 기체가 기판(101)을 향해 분사될 수 있도록 스테이지(120) 상면을 향해 기울어지게 형성될 수 있다.
보상에어분출홀(161)에서 분출된 기체는 에어커튼(air curtain)을 형성하여, 에어분출홀(121)에서 분출된 기체가 반사검사홀(155)을 통해 스테이지(120) 하부로 유출되는 것을 방지함과 동시에, 에어분출홀(121)에서 분출된 기체와 함께 상승하여 기판의 처짐을 방지할 수 있다.
보상에어분출홀(161)과 투명창(162)을 동시에 설치하는 경우, 반사검사홀(155)이 형성된 영역에서의 기판 처짐을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이 경우 투명창(162)은 반사검사홀(155)의 하단 또는 보상에어분출홀(161)의 위치보다 낮은 내측면에 설치될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스(153)의 상부에는 하부 리뷰카메라(152)를 지지하고 이동시키는 제2 지지대(158)가 구비될 수 있다. 제2 지지대(158)는 제1 지지대(154)로부터 기판(101) 진행방향으로 일정간격 이격되어 제1 지지대(154)와 대략 평행하게 설치될 수 있다.
하부 리뷰카메라(152)는 제2 지지대(158)의 일면에 기판(101)의 폭 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 하부 리뷰카메라(152)는 제2 반사검사카메라(151)가 촬영한 이미지를 기초로, 흠결이 존재하는 것으로 의심되는 영역으로 이동하여 해당 영역을 제2 반사검사카메라(151)보다 높은 해상도로 촬영할 수 있다. 또는, 제2 지지대(158)의 일면에 다수 개의 하부 리뷰카메라(152)가 고정식으로 배열될 수도 있다.
제2 반사검사카메라(151)와 대응되는 위치의 스테이지(120)에 반사검사홀(155)이 형성된 것처럼, 하부 리뷰카메라(152)가 스테이지(120)의 하부에서 기판(101)의 하면을 촬영할 수 있도록, 스테이지(120)에서 하부 리뷰카메라(152)가 지향하는 영역에는 리뷰검사홀(159)이 형성될 수 있다. 리뷰검사홀(159)에도 상술한 기판부상유지부(160)가 설치될 수 있다.
도 5a는 종래 기판검사장치의 검사카메라에 의해 획득되는 스크래치의 이미지를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따른 기판검사장치의 검사카메라에 의해 획득되는 스크래치의 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판검사장치(100)와 같이, 검사카메라(151)를 기판(101)의 진행방향에 대해 비스듬하게 설치하면, 종래 기판검사장치에 비해 스크래치(S)에 조명이 비춰지는 영역(빗금영역)이 넓어지게 된다.
따라서, 그만큼 검사카메라(151)에 스크래치(S)가 검출될 확률이 높아지게 되고, 기판(101)의 진행방향에 대해 평행하게 발생된 수 마이크로 단위의 폭을 갖는 스크래치도 높은 확률로 검출할 수 있다.
도 6는 본 발명에 따른 기판검사장치를 이용해 기판에 발생한 스크래치를 촬영한 이미지이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판검사장치(100)는 기판(101)의 진행방향과 평행하게 발생한 미세한 스크래치(S)를 검출할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치(100)의 작동에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 기판검사장치(100)는 기판(101) 상에 형성된 패턴의 크기, 단차 및 결함 등을 검사할 수 있다. 동시에 기판(101) 하부에 발생한 이물질 부착 및 스크래치 등의 흠결을 검사할 수 있다. 이러한 검사는 하나의 단위공정이 끝날 때마다 이루어지도록 할 수 있고, 또는 기판(101)이 완성된 상태에서 검사가 이루어지도록 할 수도 있다.
본 실시예에 따른 기판검사장치(100)는 이전 공정에서 공정이 완료된 기판(101)이 스테이지(120) 상에 진입하면 클램프(131)가 기판(101)의 양 측면을 지지하며 기판(101)을 정렬시킨다. 또는 기판(101)이 클램프(131)에 고정된 채로 기판검사장치(100)로 진입할 수도 있다.
정렬 및 고정이 완료되면, 클램프(131)는 가이드 레일(135)을 따라 이동하며 기판(101)을 이동시킨다. 이 때, 스테이지(120)에 형성된 에어분출홀(121)에서 기체가 분사되어, 기판(101)은 스테이지(120)와 접촉하지 않고 부상된 상태에서 이동할 수 있다.
기판(101)이 이동하면, 제1 반사검사카메라(141)와 투과카메라(142)는 기판(101)의 폭 전체를 계속하여 촬영한다. 제1 반사검사카메라(141)는 제1 조명부(145)에서 조사되어 기판(101) 상면에서 반사된 빛을 통해 기판(101)의 상면의 이미지를 획득할 수 있고, 투과카메라(142)는 투과조명부(147)에서 조사되어 기판(101)을 투과한 빛을 통해 기판(101)의 이미지를 획득할 수 있다.
제1 반사검사카메라(141)와 투과카메라(142)에 의해 촬영된 이미지는 별도로 구비되는 제어부(미도시)에 전송되고, 제어부는 기 설정된 비전(Vision) 이미지 프로세싱 알고리즘를 이용해 흠결이 의심되는 영역을 판단한다.
기판(101)이 계속 이동하여 해당 의심영역이 상부 리뷰카메라(143)가 위치한 라인에 도달하면, 제어부는 상부 리뷰카메라(143)를 흠결이 의심되는 영역으로 수평 이동시켜 해당 영역을 정밀 촬영하고, 이를 바탕으로 결함여부를 확인한다.
스테이지(120)의 상부에서 제1 반사검사카메라(141)와 투과카메라(142) 및 상부 리뷰카메라(143)에 의해 기판(101)의 상부의 결함 검사가 이루어지는 동시에, 스테이지(120) 하부에서도 제2 반사검사카메라(151)와 하부 리뷰카메라(152)에 의해 기판(101) 하부의 결함 검사가 이루어질 수 있다.
기판(101)이 스테이지(120)로부터 부상하여 이동하면, 제2 반사검사카메라(151)는 기판(101)의 하면에 대해 기판(101)의 폭 전체를 계속하여 촬영한다. 제2 반사검사카메라(151)는 제2 조명부(156)에서 조사되어 기판(101) 하면에서 반사된 빛을 통해, 기판(101)의 하면의 이미지를 획득할 수 있다. 제2 반사검사카메라(151)에 의해 촬영된 이미지는 제어부로 전송되고, 제어부는 기 설정된 비전 이미지 프로세싱 알고리즘을 이용해 흠결이 의심되는 영역을 판단한다.
기판(101)이 계속 이동하여 해당 의심영역이 하부 리뷰카메라(152)가 위치한 라인에 도달하면, 제어부는 하부 리뷰카메라(152)를 흠결이 의심되는 영역으로 수평 이동시켜 해당 영역을 정밀 촬영하고, 이를 바탕으로 결함여부를 확인할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치(100)는 상부검사모듈(140)의 제1 반사검사카메라(141)와 하부검사모듈(150)의 제2 반사검사카메라(151) 각각을 기판(101)의 진행방향에 대해 비스듬히 설치하였으나, 기판(101)의 진행방향과 평행한 스크래치는 주로 기판의 이송과정에서 기판의 뒷면에 발생하게 되므로, 하부검사모듈(150)의 제2 반사검사카메라(151)만을 기판(101)의 진행방향에 대해 비스듬히 설치할 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일실시예에 따른 기판검사장치(100)는 기판(101)의 상면과 하면의 결함을 동시에 검출해 낼 수 있다. 따라서 기판(101)의 상면을 검사한 후, 기판(101)을 반전시켜 기판(101)의 하면을 다시 검사함으로 발생하는 검사시간의 지연을 방지 할 수 있고, 동시에 기판(101)을 반전시키면서 발생할 수 있는 기판(101)의 흠결 및 파손을 방지 할 수 있다. 그리고 하부검사모듈(150)이 기판(101)의 하면을 검사할 수 있도록 스테이지에 형성된 검사홀(155, 159)에서도 기판(101)이 부상 높이를 유지할 수 있게 된다.
또한, 제2 반사검사카메라(151)를 기판(101)의 진행방향에 대해 비스듬히 설치하여, 기판(101)의 진행방향과 평행하게 발생한 스크래치(S)를 더욱 높은 확률로 발견할 수 있다. 그리고 검사홀(155)이 기판(101)의 진행방향에 대해 비스듬히 형성됨으로 인해, 에어분출홀(121)이 존재하지 않는 영역이 넓어져 해당 영역에서 발생할 수 있는 기판(101)의 처짐을 기판부상유지부(160)를 구비하여 방지할 수 있게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100: 기판검사장치 110: 지지프레임
120: 스테이지 130: 기판이송모듈
140: 상부검사모듈 141: 제1 반사검사카메라
142: 투과카메라 143: 상부 리뷰카메라
150: 하부검사모듈 151: 제2 반사검사카메라
152: 하부 리뷰카메라 160: 기반부상유지부

Claims (10)

  1. 지지프레임;
    상기 지지프레임의 상면에 설치되며, 부상 기체를 이용해 기판을 부상시키는 스테이지;
    상기 기판을 상기 스테이지의 상면을 따라 이동시키는 기판이송모듈 및;
    상기 스테이지 하부에 설치되어, 상기 기판을 촬영하는 검사카메라를 포함하며,
    상기 스테이지에는,
    상기 검사카메라가 상기 스테이지의 하부에서 상기 스테이지 상부에 위치한 상기 기판을 촬영할 수 있도록 상기 검사카메라가 지향하는 영역에 형성되는 검사홀과,
    상기 검사홀에 구비되어, 상기 검사홀을 통한 상기 부상 기체의 유출로 인해 상기 검사홀 상에서 상대적으로 상기 기판이 처지는 것을 방지하고 상기 기판이 부상 높이를 유지하게 하는 기판부상유지부가 구비되는 기판검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사카메라는, 상기 기판에 대한 촬영이미지가 상기 기판의 진행방향에 대해 사선이 되도록 설치되며,
    상기 검사홀은, 상기 검사카메라가 상기 기판을 촬영할 수 있도록, 상기 기판의 진행방향에 대해 비스듬하게 형성된 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검사홀은 장방형 또는 장원형으로 형성되며, 상기 검사홀의 장축이 상기 기판에 대한 촬영이미지의 수평픽셀방향 또는 수직픽셀방향과 평행하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 기판 측으로 상기 부상 기체를 분출하는 다수 개의 에어분출홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판부상유지부는, 상기 부상 기체가 상기 검사홀을 통해 상기 스테이지의 하부로 유출되는 것을 차단할 수 있도록, 상기 검사홀에 설치되어 상기 검사홀의 개구를 폐쇄하는 투명창을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 투명창은 조명디퓨저(light diffuser)인 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 기판부상유지부는, 상기 검사홀의 내측면에서 상기 부상 기체를 분사하는 보상에어분출홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판부상유지부는. 상기 보상에어분출홀의 하부에 위치하여 상기 검사홀의 개구를 폐쇄하는 투명창을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 투명창은 조명디퓨저(light diffuser)인 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판이송모듈은 상기 기판의 양측을 고정하는 클램프와 상기 클램프를 이동시키는 클램프이동부 및 상기 클램프이동부의 이동방향을 안내하는 가이드 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
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