KR102303658B1 - 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 FPD(Flat Panel Display)에 사용되는 유리 기판(Glass substrate) 또는 일부의 반도체에 사용되는 사파이어 웨이퍼 등과 같이 빛을 통과시키는 투명한 기판의 제조 공정 및 투명 기판을 사용한 FPD와 반도체 제조 공정 중 패턴 형성 공정에서 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하기 위한 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 FPD(Flat Panel Display)에 사용되는 유리 기판(Glass substrate) 또는 일부의 반도체에 사용되는 사파이어 웨이퍼 등과 같이 빛을 통과시키는 투명한 기판의 제조 공정 및 투명 기판을 사용한 FPD와 반도체 제조 공정 중 패턴 형성 공정에서 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하기 위한 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치에 관한 것이다.
얇은 두께의 투명 기판의 제조 공정, 포장 공정 및 이를 사용한 패턴 형성 공정 등에서 여러 가지 이유로 이물이 발생할 수 있다. 이들 공정 환경에서 발생된 이물들이 기판의 상면에 부착될 경우, 이 이물들은 이후의 공정에서 상면에 형성될 화소용 미세 패턴의 형성을 방해하여 해당 위치에 화소 생성용 회로 패턴이 형성되지 못하게 하므로 불량 화소로 되어 공정 수율을 떨어뜨리게 된다. 따라서 제작 공정 중간이나 공정 이후에 상면의 이물을 검사하는 단계를 가져야 한다.
FPD 와 반도체 제조 공정에서 기판을 반송하기 위해서 하면은 반송 수단에 접촉하게 되므로 하면에는 상면보다 훨씬 많은 이물들이 부착될 수 있는데, 하면의 이물들은 화소크기보다 크기가 작은 미세 이물의 경우, 화소의 특성에 아무 영향을 주지 않으므로 하면의 작은 이물은 허용되어 진다. 따라서 투명기판의 제조 공정 및 이 기판을 사용한 FPD 및 반도체의 제조 공정에서 상면 이물만을 엄격히 검사하고 있다.
FPD 및 반도체 제조 공정에서는 이물을 검사하기 위해서 기판면에 손상이 가지 않는 비접촉검사방법 중에서 주로 빛을 조사하고 반사광을 카메라로 촬상해서 얻은 이미지를 이용한 비전 검사방법을 사용하고 있는데, 투명 기판을 사용할 경우 하면까지 빛이 도달하여 하면 이물에서의 반사광도 전달되므로 하면의 이물도 촬상되게 되어 과도한 불량 판정을 하게 되고 제조 수율에 영향을 줄 수 있으므로, 하면의 이물에는 영향을 받지 않고 상면의 이물만을 검사하는 방법이 필요하다.
도 1에는 종래의 이물 검출장치(20)의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 이물 검출장치(20)는 경사광(L)을 조사하되 아주 좁은 폭의 광원을 조사하여 투명기판(24)의 상면과 하면에 떨어지는 광 조사 위치를 다르게 한 후, 상면 촬상용 카메라(21)와, 하면 촬상용 카메라(22)의 시야를 각각 다른 위치에 두어 상하면의 이물(T1, T2)을 구분하는 방법을 사용하기도 한다. 그러나 이 방법은 기판의 두께가 얇은 경우 광 조사위치 간의 거리가 좁아지게 되므로 기판 하면 이물(T2)의 이미지가 상면용의 카메라(21)에 잡히는 등의 문제가 생기므로 적용할 수가 없다.
따라서 검사용 광이 아예 하면에 다다르지 못하게 하여 하면 이물에서의 반사광을 없애거나 아주 작게 하는 방법을 사용한 경우도 있다. 일본 공개특허공보 특개평5-196579호는 액정 패널 제조공정에 사용되는 유리 기판의 이물 검사 장치로, 유리 기판을 투과하지 않는 파장의 빛 혹은 투과율이 낮은 파장의 빛을 사용하여 표면 이물만을 검사하는 장치를 공개하고 있다. 상기 기술은 유리 기판의 표면 이물만을 검지한다는 장점이 있지만, 유리를 통과하지 않는 엑시머 레이저(Eximer Laser), CO2 레이저 등의 고가의 레이저 발생장치가 필요하다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 투명 기판을 투과하지 않는 파장대의 영역을 갖는 자외선C(UV-C)를 통해 투명 기판의 투과를 최소화하여 기판의 하면 이물의 검출을 배제하고, 상면 이물에서 반사되는 산란광 검출을 통해 기판의 상면 이물을 검출할 수 있는 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치는, 투명 재질의 기판에 부착된 이물을 검출하기 위한 투명기판 상면 이물 검출 장치에 있어서, 상기 기판의 상면에 광을 조사하는 광원부; 상기 조사된 광에 의한 상기 기판에 부착된 이물의 산란광을 검출하는 검출부; 상기 기판의 상면에 부착된 이물에 대해서만 산란광을 발생시키도록 상기 광원부의 광은 자외선이되, 상기 투명 재질을 투과하지 않는 대역의 자외선C 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원부는, 자외선을 발생시키는 광원; 상기 광원에서 발생된 자외선을 균등하게 평행광으로 조사되도록 광원의 후단에 구비되는 균질화 로드; 및 상기 자외선 중 자외선C 만 투과하고, 나머지는 필터링하는 밴드패스필터; 를 포함한다.
또한, 상기 광원부는, 광섬유로 이루어져, 상기 밴드패스필터를 통과하여 평행광으로 조사된 자외선C를 사출구까지 전달하는, 자외선C 가이드; 를 포함하되, 상기 자외선 C 가이드의 사출구는 상기 광섬유가 일렬로 배치되는 선형으로 이루어지고, 상기 광원부는, 상기 선형으로 조사된 자외선 C를 집광하여 기판에 조사하기 위한 초점렌즈; 를 더 포함한다.
또한, 상기 광원부는, 자외선C를 발생시키는 광원; 및 상기 광원에서 발생된 자외선을 균등하게 평행광으로 조사되도록 광원의 후단에 구비되는 균질화 로드; 를 포함한다.
또한, 상기 광원부는, 광섬유로 이루어져, 상기 균질화 로드를 통과하여 평행광으로 조사된 자외선C를 사출구까지 전달하는, 자외선C 가이드; 를 포함하되, 상기 자외선 C 가이드의 사출구는 상기 광섬유가 일렬로 배치되는 선형으로 이루어지고, 상기 광원부는, 상기 선형으로 조사된 자외선 C를 집광하여 기판에 조사하기 위한 초점렌즈; 를 더 포함한다.
또한, 상기 투명기판 상면 이물 검출 장치는, 상기 산란광을 집광하여 상기 검출부에 전달하도록 상기 기판과 검출부 사이에는 집광렌즈가 더 구비되며, 상기 집광렌즈는 자외선 렌즈인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 투명기판 상면 이물 검출 장치는, 상기 집광렌즈와 기판 사이에 구비되는 필터부를 더 포함하며, 상기 필터부는 상기 산란광은 투과시키고, 주변광은 필터링 하는 밴드패스필터인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치는, 하면 이물에 의한 간섭을 배제하여 외부환경 일예로 기판의 두께나, 기판 하부의 빛의 간섭에 영향을 받지 않는 효과가 있다.
또한, 상면 이물과 하면 이물을 구분하기 위한 추가적인 검출 수단이 필요하지 않고, 종래 기술 대비 광학계의 구성을 단순화할 수 있어, 운용비용이 적게 들고 특히 고가의 레이저 발생 장치를 대신하여 자외선 광원을 이용하기 때문에 저렴한 비용으로 시스템 구성이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 이물 검출 장치 개략도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치 개략도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 광원부 개략도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치의 기판 상면 이물 검출 과정을 도시한 개략도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치의 기판 하면 이물 배제 과정을 도시한 개략도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치 개략도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 광원부 개략도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치의 기판 상면 이물 검출 과정을 도시한 개략도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치의 기판 하면 이물 배제 과정을 도시한 개략도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치(1000, 이하 '검출 장치')의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 검출 장치(1000)는 광원부(100), 검출부(200) 및 스테이지(500)를 포함하여 구성된다.
광원부(100)는 기판(S)에 자외선을 조사하기 위한 구성으로 자외선을 기판(S)에 조사하는 자외선 광원을 포함하여 이루어진다. 또한, 검출 장치(1000)는, 광원부(100)에서 조사되는 자외선이 기판(S)에 일정한 입사각으로 조사되도록 반사판(101)이 추가 구비된다.
스테이지(500)는 이물 검출을 위한 기판(S)을 거치하거나 이송하기 위해 구성된다.
검출부(200)는 기판(S)에 조사된 자외선의 반사광 특히 이물에 의한 산란광을 검출하기 위해 구성된다. 이때 검출부(200)는 자외선 검출을 위한 자외선 카메라로 구성될 수 있다. 또한, 검출 장치(1000)는 검출부(200)와 기판(S) 사이에 기판(S)에서 반사되는 상기 반사광 또는 산란광을 검출부(200)로 집광하는 집광렌즈(250)를 포함한다. 집광렌즈(250)는 자외선을 집광하기 위한 자외선 렌즈가 적용될 수 있다. 또한, 집광렌즈(250)와, 기판(S) 사이에는 필터부(260)가 추가 구비될 수 있다. 필터부(260)는 기판(S)에서 반사되는 산란광만을 집광렌즈(250)를 통해 검출부(200)로 전달하도록 구성되며, 자외선C 만을 투과하고, 나머지 주변광을 필터링 하도록 구성된 밴드 패스 필터일 수 있다.
상기와 같은 구성의 검출부(200)를 통해 기판(S)에 이물이 없는 상태에서 자외선을 조사하게 되면, 산란광이 발생되지 않으며, 이에 따라 검출부(200)에서 산란광이 검출되지 않고, 검출부(200)의 검출 신호를 판단하는 제어부를 통해 기판(S) 상에 이물이 없는 것으로 판단하게 된다.
반면, 기판(S)에 이물이 부착된 상태에서 자외선을 조사하게 되면, 조사된 자외선에 의해 이물에서 산란광이 발생되고 이를 검출부(200)를 통해 검출하게 되며, 검출부(200)의 검출 신호를 판단하는 제어부를 통해 기판(S) 상에 이물이 검출된 것으로 판단하게 된다.
이때 본 발명의 검출 장치(1000)는 기판(S)의 상면(Upper surface)에 부착된 이물만을 검출하기 위해 자외선을 이용하였고, 자외선 중에서도 투명 재질의 기판(S)을 투과하지 않는 파장대의 자외선을 이용하였다. 보다 구체적으로 자외선 C는 약 100~280nm 의 파장대역을 갖는 자외선으로 유리와 같은 투명 재질의 투과율이 0% 에 가깝기 때문에 광원부(100)를 통해 기판(S)에 조사하여도 기판(S)의 하면까지 빛이 도달하지 않게 된다. 따라서 기판(S)의 하면(Lower surface)에 이물이 부착되었다 하더라도, 자외선을 통한 산란광이 발생하지 않기 때문에 기판(S)의 하면에 부착된 이물을 배제한 상태에서 기판(S)의 상면에 부착된 이물에 대해서만 산란광의 발생이 가능하도록 할 수 있다.
특히 본원은 고가의 엑시머 레이저(Eximer Laser) 또는 CO2 레이저 등을 사용하지 않고, 자외선 광원을 이용하여 유리와 같은 투명 재질의 투과율 0%의 조사광을 발생시키기 때문에 저렴한 비용으로 시스템 구축이 가능하여 운용비용을 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하 상기와 같은 본 발명의 검출 장치(1000)의 광원부(100)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
우선 자외선에 대하여 간단히 설명하면 자외선은 파장 범위 10~400nm (에너지 범위 3 eV~124 eV)인 빛으로서, 파장이 가시광보다 더 짧고 엑스선보다는 더 긴 전자기파의 총칭이다. 자외선(Ultraviolet)이라는 이름 자체가 가시광에서 파장이 가장 짧은 빛인 보라색(violet) 빛을 넘어서는 빛이라는 뜻으로 자외선을 다시 세분하면, 자외선A, 자외선B, 자외선C로 분류될 수 있다.
자외선A는 315~400nm 의 파장을 갖고, 자외선B는 280~315nm 의 파장을 갖고, 자외선C는 100~280nm 의 파장을 갖는다.
한편, 투명 재질 일예로 유리는 보통, 파장 300nm ~ 2570nm 정도의 광을 투과하는 성질을 가지고 있다. 따라서 이 범위 외의 파장을 갖는 광을 조사광으로서 사용한다면, 조사광이 기판을 투과하지 못하기 때문에 기판의 하면의 이물 부착 유무에 영향을 받지 않고 기판의 상면에 부착된 이물의 검출이 가능하다. 따라서 본 발명의 검출 장치(1000)는 자외선 중에서도 자외선C 조사 광원으로 하여 기판(S)에 조사하기 위해 광원부(100)는 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 광원부(100)의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 광원부(100)는, 광원(110), 자외선 등급 실리카 균질화 로드(120), 밴드패스필터(130), 자외선C 가이드(140) 및 초점 렌즈(150)로 구성될 수 있다. 광원(110)에서 발생된 자외선을 직접 기판에 조사할 경우 광원의 광에너지가 분산되어 검출부(200)를 통한 이물의 산란광 검출이 어렵다. 따라서 본원의 광원부(100)는 광원(110)에서 발생된 자외선을 평행하고 균등한 에너지로 집광시켜 조사함으로써 검출부(200)를 통한 이물의 산란광 검출을 보다 용이하도록 하기 위해 균질화 로드(120), 밴드패스필터(130), 자외선C 가이드(140) 및 초점 렌즈(150)를 추가 구성한다.
광원(110)은 자외선을 발생시키기 위한 구성으로 Deuterium lamp, Xenon lamp, Amalgam lamp 일 수 있다. 다른 실시 예로 광원(110)은 자외선C 대역의 광을 발생시킬 수 있는 자외선C 광원일 수 있다. 이는 일반적인 자외선 광원의 경우 자외선C 의 출력(에너지)이 낮아서 1um 크기의 이물의 검출이 어렵기 때문이다.
자외선 등급 실리카 균질화 로드(120)는 광원(110)으로부터 발생된 자외선을 균등하게 평향광으로 조사하도록 구성된다.
밴드패스필터(130)는 자외선 중 자외선C 대역만을 투과시키고, 나머지 대역의 자외선을 필터링하기 위해 구성된다. 광원(110)이 자외선C 광원인 경우는 밴드패스필터(130)가 삭제 될 수 있다.
자외선C 가이드(140)는 광섬유로 이루어지며, 자외선 등급 실리카 균질화 로드(120) 또는 밴드패스필터(130)를 통과해 평행광으로 조사되는 자외선C 광선을 자외선C 가이드(140)의 사출구까지 전달하기 위해 구성된다. 자외선C 가이드(140)의 사출구는 광섬유가 일열로 배열되어 선형으로 이루어질 수 있다. 광원을 선형으로 할 경우 광 손실을 최소화하면서도 집광이 용이한 효과가 있다.
초점렌즈(150)는 자외선C 가이드(140)를 통해 조사되는 선형의 자외선C를 기판(S) 상에 집광하여 조사하기 위해 구성된다.
위와 같은 광원부(100)의 구성을 통해 자외선C 대역의 광을 기판(S)에 조사하여 기판의 상면에 부착된 이물만을 검출하도록 구성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 검출 장치(1000)를 이용하여 기판의 상면에 부착된 이물을 검출하는 과정에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치(1000)의 기판(S) 상면(Upper surface) 이물(P1)의 검출 과정을 나타낸 개략도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 이물 검출 장치(1000)의 기판(S) 하면(Lower surface) 이물(P2)의 배제 과정을 나타낸 개략도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 광원부(100)를 통해 조사되는 선형의 자외선C 광선은 반사판(101)을 통해 반사되어 기판(S)에 일정한 입사각으로 조사된다. 이때 기판(S)의 상면(Upper surface)에 이물(P1)이 부착된 경우 자외선C 광선은 이물(P1)에 의해 산란광을 발생시키고, 상기 산란광은 집광렌즈(250)를 통해 집광되고, 검출부(200)를 통해 검출되기 때문이 이물이 부착된 것으로 판단하게 된다.
기판(S)의 상면에 이물이 없는 경우에는 기판(S)에 조사된 자외선이 기판(S)의 표면에서 전반사하여 이물에 의한 산란광이 발생하지 않기 때문에 검출부(200)를 통해 산란광이 검출되지 않아 이물이 부착되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
다음으로 도 5에 도시된 바와 같이 기판(S)의 하면(Lower surface)에 이물(P2)이 부착된 경우에는 자외선C 광선이 투명재질의 기판(S)을 투과하지 못하기 때문에 기판(S)에 조사된 자외선이 기판(S)의 표면에서 전반사하여 이물(P2)에 의한 산란광이 발생하지 않기 때문에, 상술한 바와 같이 따라서 검출부(200)를 통해 산란광의 검출이 불가하여 기판(S)의 하면에 부착된 이물(P2)은 배제한 상태에서 기판(S)의 상면에 이물 유무만 검출이 가능하도록 구성된다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 투명기판 상면 이물 검출 장치
100 : 광원부 110 : 광원
120 : 자외선 등급 실리카 균질화 로드
130 : 밴드패스필터 140 : 자외선C 가이드
150 : 초점 렌즈
200 : 검출부
250 : 집광렌즈
500 : 스테이지
100 : 광원부 110 : 광원
120 : 자외선 등급 실리카 균질화 로드
130 : 밴드패스필터 140 : 자외선C 가이드
150 : 초점 렌즈
200 : 검출부
250 : 집광렌즈
500 : 스테이지
Claims (7)
- 투명 재질의 기판에 부착된 이물을 검출하기 위한 투명기판 상면 이물 검출 장치에 있어서,
상기 기판의 상면에 광을 조사하되, 상기 기판에 부착된 이물에 대해 산란광을 발생시키도록 상기 기판에 일정한 입사각으로 광을 조사하는 광원부;
상기 조사된 광에 의한 상기 기판에 부착된 이물의 산란광을 검출하는 검출부;
상기 산란광을 집광하여 상기 검출부에 전달하도록 상기 기판과 검출부 사이에는 집광렌즈; 및
상기 집광렌즈와 기판 사이에 구비되는 필터부를 포함하고,
상기 기판의 상면에 부착된 이물에 대해서만 산란광을 발생시키도록 상기 광원부의 광은 자외선이되, 상기 투명 재질을 투과하지 않는 대역의 자외선C 이고,
상기 필터부는,
조사된 자외선에 의해 상기 기판의 이물에서 발생된 산란광은 투과시키고, 주변광은 필터링하는 것을 특징으로 하는, 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 광원부는,
자외선을 발생시키는 광원;
상기 광원에서 발생된 자외선을 균등하게 평행광으로 조사되도록 광원의 후단에 구비되는 균질화 로드; 및
상기 자외선 중 자외선C 만 투과하고, 나머지는 필터링하는 밴드패스필터;
를 포함하는, 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 광원부는,
광섬유로 이루어져, 상기 밴드패스필터를 통과하여 평행광으로 조사된 자외선C를 사출구까지 전달하는, 자외선C 가이드; 를 포함하되,
상기 자외선 C 가이드의 사출구는 상기 광섬유가 일렬로 배치되는 선형으로 이루어지고,
상기 광원부는, 상기 선형으로 조사된 자외선 C를 집광하여 기판에 조사하기 위한 초점렌즈;
를 더 포함하는, 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 광원부는,
자외선C를 발생시키는 광원; 및
상기 광원에서 발생된 자외선을 균등하게 평행광으로 조사되도록 광원의 후단에 구비되는 균질화 로드;
를 포함하는, 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 광원부는,
광섬유로 이루어져, 상기 균질화 로드를 통과하여 평행광으로 조사된 자외선C를 사출구까지 전달하는, 자외선C 가이드; 를 포함하되,
상기 자외선 C 가이드의 사출구는 상기 광섬유가 일렬로 배치되는 선형으로 이루어지고,
상기 광원부는, 상기 선형으로 조사된 자외선 C를 집광하여 기판에 조사하기 위한 초점렌즈;
를 더 포함하는, 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020190118098A KR102303658B1 (ko) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 자외선을 이용한 투명기판 상면 이물 검출 장치 |
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| KR102303658B1 true KR102303658B1 (ko) | 2021-09-23 |
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| JP2012026733A (ja) | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Hitachi High-Technologies Corp | 光学式欠陥検出装置及び方法並びにこれを備えた欠陥観察装置 |
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-
2019
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