KR102644345B1 - 캐리어 표면의 이물질 검사장치 - Google Patents

캐리어 표면의 이물질 검사장치 Download PDF

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Abstract

카메라가 감지하는 선명도를 충분하게 확보하여, 캐리어 표면에 존재하는 미세한 이물질을 명확하게 확인할 수 있는 캐리어 표면의 이물질 검사장치를 제시한다. 그 장치는 광을 투과하는 물질로 이루어진 캐리어의 표면에 존재하는 이물질을 검사하기 위하여 캐리어의 내부로 삽입되는 검사모듈을 포함하는 검사부 및 이물질을 검사하기 위하여 캐리어를 수용하는 흡광박스를 포함하고, 검사모듈은 검사광을 조사하는 광조사부 및 광조사부와 세트를 이루어 이물질을 감지하는 카메라를 포함하고, 흡광박스는 캐리어를 투과하는 검사광을 흡수한다.

Description

캐리어 표면의 이물질 검사장치{Apparatus of inspecting particles of surface of carrier}
본 발명은 이물질 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광을 투과하는 물질로 이루어진 캐리어의 표면에 존재하는 이물질 및 크랙과 같은 이물질을 검사하는 장치에 관한 것이다.
캐리어(carrier)는 반도체나 디스플레이와 같은 미세전자소자를 제작하기 위한 기판의 운반 및 보관 용도로 사용되는 전면개방 운반용기(Front Opening Shipping Box: 이하 'FOSB')와 운반 및 보관뿐만 아니라 공정진행 용도로 사용되는 전면개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod: 이하 'FOUP') 등이 있다. 통상적으로 캐리어는 FOUP이 많이 사용된다. 기판은 본체 내로 삽입될 수 있는 카세트나 캐리어의 내부에 설치된 선반에 의해 지지된다. 캐리어의 표면에는 각종 유기물이나 무기물 등으로 이루어지고, 크기가 1㎛ 이하인 이물질(particle)에 노출되어 있다. 캐리어 표면에 존재하는 이물질은 상기 기판을 오염시킬 수 있으므로, 세정을 위하여 이를 확인할 필요가 있다.
한편, 투명체의 표면에 존재하는 이물질을 검사하는 장치는 국내등록특허 제10-1867589호와 같이 조명수단 및 카메라를 활용한다. 상기 장치로 이물질을 검사하는 개념을 캐리어 표면의 이물질을 검사하는 방법에 적용된다면, 광산란 등으로 인하여 카메라에서의 선명도가 부족하여, 특히 크기가 1㎛ 이하인 미세 이물질(particle)을 확인하기 어렵다. 실질적으로, 미세 이물질은 미세전자소자의 품질에 치명적인 악영향을 미친다. 이에 따라, 카메라에서의 선명도를 충분하게 확보하여, 캐리어 표면에 존재하는 미세한 이물질을 명확하게 확인할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 카메라가 감지하는 선명도를 충분하게 확보하여, 캐리어 표면에 존재하는 미세한 이물질을 명확하게 확인할 수 있는 캐리어 표면의 이물질 검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 캐리어 표면의 이물질 검사장치는 광을 투과하는 물질로 이루어진 캐리어의 표면에 존재하는 이물질을 검사하기 위하여, 상기 캐리어의 내부로 삽입되는 검사모듈을 포함하는 검사부 및 상기 이물질을 검사하기 위하여, 상기 캐리어를 수용하는 흡광박스를 포함한다. 이때, 상기 검사모듈은 검사광을 조사하는 광조사부 및 상기 광조사부와 세트를 이루어 상기 이물질을 감지하는 카메라를 포함하고, 상기 흡광박스는 상기 캐리어를 투과하는 상기 검사광을 흡수한다.
본 발명의 장치에 있어서, 상기 검사모듈은 구동축에 의해 상하로 이동하거나 좌우로 회전할 수 있다. 상기 검사모듈은 상기 검사모듈을 지지하는 모듈지지체의 측면 및 저면에 배치된다. 상기 검사모듈은 상기 모듈지지체의 측면 중의 적어도 하나의 측면에 배치될 수 있다. 상기 광조사부는 백색광 또는 청색광 중의 어느 하나가 조사될 수 있다. 상기 흡광박스는 상기 검사광을 흡수하는 흡수물질 자체로 이루어지거나, 상기 흡수물질이 도포되어 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 장치에 있어서, 상기 흡광박스는 적외선을 방출하는 발열층을 포함하고, 상기 검사모듈에는 상기 적외선을 감지하는 적외선 센서가 부가될 수 있다. 상기 발열층에는 흡광층이 부착되고, 상기 흡광층은 상기 검사광을 흡수하는 흡수물질 자체로 이루어지거나, 상기 흡수물질이 도포되어 이루어질 수 있다. 상기 발열층에는 전원을 공급받아 발열하는 저항체를 포함할 수 있다.
본 발명의 캐리어 표면의 이물질 검사장치에 의하면, 캐리어를 투과하는 검사광을 흡수하는 흡광박스를 활용함으로써, 카메라가 감지하는 선명도를 충분하게 확보하여, 캐리어 표면에 존재하는 미세한 이물질을 명확하게 확인할 수 있다. 또한, 적외선을 보조적으로 활용하여, 이물질의 탐지 효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 제1 검사장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제1 검사장치로 감지한 캐리어를 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명에 의한 제2 검사장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절단한 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 과장되게 표현하였다. 한편, 상부, 하부, 정면 등과 같이 위치를 지적하는 용어들은 도면에 나타낸 것과 관련될 뿐이다. 실제로, 검사장치는 임의의 선택적인 방향으로 사용될 수 있으며, 실제 사용할 때 공간적인 방향은 검사장치의 방향 및 회전에 따라 변한다.
본 발명의 실시예는 캐리어를 투과하는 검사광을 흡수하는 흡광박스를 활용함으로써, 카메라가 감지하는 선명도를 충분하게 확보하여, 캐리어 표면에 존재하는 미세한 이물질을 명확하게 확인할 수 있는 이물질 검사장치를 제시한다. 이를 위해, 흡광박스를 포함하는 이물질 검사장치의 구조에 대하여 구체적으로 알아보고, 상기 흡광박스를 활용하여 미세한 이물질을 확인하는 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 캐리어의 표면에는 각종 유기물이나 무기물 등으로 이루어진 이물질이 존재할 수 있고, 특히 본 발명의 실시예는 크기가 1㎛ 이하인 이물질(particle)을 확인하는 데에 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 제1 검사장치(100)를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다. 다만, 엄밀한 의미의 도면을 표현한 것이 아니며, 설명의 편의를 위하여 도면에 나타나지 않은 구성요소가 있을 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 검사장치(100)는 제1 검사부(10) 및 흡광박스(20)를 포함한다. 피검사체인 캐리어(CR)는 빛이 투과되는 투명한 물질로 이루어지며, 검사를 받을 때에는 흡광박스(20)의 내부에 수용된다. 캐리어(CR)는 반도체나 디스플레이와 같은 미세전자소자를 제작하기 위한 기판의 운반 및 보관 용도로 사용된다. 캐리어(CR)에는 전면개방 운반용기(Front Opening Shipping Box: 이하 'FOSB')와 운반 및 보관뿐만 아니라 공정진행 용도로 사용되는 전면개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod: 이하 'FOUP') 등이 있다. 캐리어(CR)의 표면에는 각종 유기물이나 무기물 등으로 이루어지고, 특히 크기가 1㎛ 이하인 이물질(P)이 부착되어 있다. 제1 검사부(10) 및 흡광박스(20)는 상기 기판을 오염시킬 수 있는 캐리어(CR) 표면에 존재하는 이물질(P)을 확인하고, 더불어 캐리어(CR)에 존재하는 크랙(crack)과 같은 결함도 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예는 이물질(P)을 확인하는 데에 유용하므로, 이물질(P)을 중심으로 설명하기로 한다.
제1 검사부(10)는 구동축(11), 모듈지지체(12) 및 제1 검사모듈(13)을 포함한다. 제1 검사모듈(13)은 광조사부(13a) 및 카메라(13b)가 세트(set)를 이루면서 장착된다. 제1 검사모듈(13)은 모듈지지체(12)의 측면 및 저면에 장착된다. 상기 측면에 장착된 제1 검사모듈(13)은 마주보는 캐리어(CR)의 측면에 부착된 이물질(P)을 감지하며, 상기 저면에 장착된 제1 검사모듈(13)은 마주보는 캐리어(CR)의 저면에 부착된 이물질(P)을 감지한다. 도면에서는 육면체의 모듈지지체(12)의 4개의 측면에 제1 검사모듈(13)이 장착된 상태를 표현하였으나, 제1 검사부(10)는 회전할 수 있으므로, 모듈지지체(12) 측면 중의 하나의 측면에만 배치될 수도 있다.
제1 검사모듈(13)은 캐리어(CR) 표면에 존재하는 이물질(P)을 검사하기 위하여, 캐리어(CR)의 내부로 삽입된다. 캐리어(GR)의 내부에 삽입되는 제1 검사모듈(13)은 구동축(11)에 의해 상하로 움직이고, 좌우로 회전한다. 캐리어(CR) 및 흡광박스(20) 사이의 간격(D)은 작업의 편의 및 이물질(P)의 감지를 고려하여, 적절하게 조절될 수 있다.
광조사부(13a)로부터 검사광을 조사하면, 이물질(P)로 입사되는 검사광은 이물질(P)에 의해 반사되어 제1 경로(a)와 같이 카메라(13b)에 의해 감지된다. 이물질(P)이 없는 영역으로 입사되는 검사광은 제2 경로(b)와 같이 캐리어(CR)를 투과하여 흡광박스(20)에 흡수된다. 흡광박스(20)에 흡수된 제2 경로(b)는 반사되지 않으므로, 카메라(13b)에 감지되지 않는다. 만일, 흡광박스(20)가 아닌 반사가 되는 반사박스(도시되지 않음)를 사용한다면, 제2 경로(b)는 상기 반사박스로부터 반사되어 카메라(13b)에 의해 감지된다. 또한, 캐리어(CR)은 완벽하게 투명하지 않으므로, 제2 경로(b)의 일부는 제3 경로(c)와 같이 반사된다. 반사의 측면에서 살펴보면, 이물질(P)에 의한 제1 반사광(a 참조), 캐리어(CR)에 의한 제2 반사광(c 참조) 및 반사박스에 의한 제3 반사광이 존재한다.
본 발명의 실시예에 의한 흡광박스(20)는 상기 반사박스에 의한 제3 반사광이 제거된다. 흡광박스(20)가 존재하면, 카메라(13b)는 이물질(P)에 의한 제1 반사광 및 캐리어(CR)에 의한 제2 반사광을 감지한다. 상기 제3 반사광이 배제되면, 상기 제3 반사광에 의한 영향을 차단되므로, 카메라(13b)에서 감지되는 이물질(P)의 선명도를 높일 수 있다. 이물질(P)의 선명도가 높아지면, 캐리어(CR)의 표면에 존재하는 이물질(P)을 보다 확실하게 확인할 수 있다. 이물질(P)의 선명도가 높아지면, 특히 크기가 1㎛ 이하인 이물질(P)을 감지할 수 있다.
한편, 앞에서는 반사박스를 사례로 들었지만, 상기 반사박스가 없이 캐리어(CR)가 외부에 노출될 수 있다. 캐리어(CR)가 외부에 노출되면, 캐리어(CR) 외부의 외란광이 카메라(13b)에 의해 감지될 수 있다. 상기 외란광은 이물질(P)의 선명도를 낮추어서, 이물질(P)을 감지하는 감도가 낮아진다. 흡광박스(20)는 캐리어(CR)로 향하는 외란광을 흡수하여, 상기 외란광이 카메라(13b)에 의해 감지되지 않도록 한다. 흡광박스(20)는 이물질(P)이 없는 영역으로 입사되는 검사광은 제2 경로(b)를 따라 흡수되고, 또한 상기 외란광을 흡수된다. 이에 따라, 흡광박스(20)는 카메라(13b)가 이물질(P)에 의해 반사되는 제1 반사광 및 캐리어(CR)에서 반사되는 제2 반사광을 감지하도록 한다.
광조사부(13a)에서 방출되는 검사광은 LED와 같은 광원을 사용할 수 있다. 상기 검사광은 백색광과 같은 가시광선이 채용될 수 있으며, 검사의 정밀도를 높이기 위하여 청색광을 채용할 수 있다. 상기 청색광은 파장의 크기가 작으므로, 이물질(P)이 감지되는 감도를 높일 수 있다. 카메라(13b)는 공지된 이미지센서가 적용될 수 있다. 흡광박스(20)는 검사광을 흡수하는 흡수물질 자체로 이루어지거나, 상기 흡수물질이 도포되어 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 흡수물질은 카본블랙과 같은 흑색물질을 고분자 물질로 이루어진 바인더와 혼합하여 만들 수 있다. 흡광박스(20)는 검사광을 모두 흡수하지 못하더라도, 검사광을 흡수하여 본 발명의 범주 내에서 제시하는 이물질(P)이 감지되는 정도이면 충분하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 제1 검사장치(100)로 감지한 캐리어(CR)를 나타내는 사진이다. 이때, 제1 검사장치(100)는 도 1 및 도 2를 참조하기로 한다.
도 3에 의하면, 카메라(13b)에 의해 촬영된 캐리어(CR)에는 이물질(P) 및 크랙과 같은 이물질(DF)이 존재한다. 특히, 촬영된 이물질(P)는 크기가 1㎛ 이하인 것으로 확인되었다. 이물질(DF)은 이물질(P) 및 크랙에 의해 반사되어 제1 경로(a)와 같이 카메라(13b)에 의해 감지되고, 캐리어(CR)는 제2 경로(b)의 일부는 제3 경로(c)와 같이 반사되어 카메라(13b)에 의해 감지된 것이다. 크기가 1㎛ 이하인 이물질(P)은 흡광박스(20)에 의해 선명도를 확보하였기 때문에, 명확하게 감지되었다. 다시 말해, 흡광박스(20)가 존재하지 않으면, 크기가 1㎛ 이하인 이물질(P)을 확인하기 어렵다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 제2 검사장치(200)를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절단한 단면도이다. 제2 검사장치(200)는 발열체로 이루어진 흡광박스(40) 및 제2 검사부(30)를 제외하고, 제1 검사장치(100)와 동일하다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 검사장치(200)는 발열층(42)을 포함하는 흡광박스(40) 및 제2 검사모듈(31)이 포함된 제2 검사부(30)를 포함한다. 제2 검사부(30)는 구동축(11), 모듈지지체 및 제1 검사모듈(13)을 포함한다. 제2 검사모듈(31)은 광조사부(13a) 및 카메라(13b)가 장착된 제1 검사모듈(13)에 적외선 센서(31a)가 부가된다. 흡광박스(40)는 발열층(42)에 부착된 흡광층(41)을 포함한다. 이때, 흡광층(41)은 캐리어(CR)를 마주보며 위치하며, 발열층(42)에 부착된다. 흡광층(41)은 제2 경로(b)의 검사광을 흡수하는 흡수물질 자체로 이루어지거나, 상기 흡수물질이 도포되어 이루어질 수 있다. 상기 흡수물질은 카본블랙과 같은 흑색물질을 고분자 물질로 이루어진 바인더와 혼합하여 만들 수 있다. 흡광층(41)은 제2 경로(b)의 검사광을 모두 흡수하지 못하더라도, 상기 검사광을 흡수하여 본 발명의 범주 내에서 제시하는 이물질(P)이 감지되는 정도이면 충분하다.
흡광박스(40)에서의 발열은 다양한 방식이 가능하며, 예컨대 전원부(50)를 흡광박스(40)의 발열층(42)에 접속되어 전원을 가하면 발열층(42)을 발열시키거나 또는 발열층(42)에 장착된 저항체(도시되지 않음)에 의하여 발열이 일어날 수 있다. 상기 발열이 일어나면, 흡광박스(40)는 적외선을 방출한다. 제2 검사장치(200)는 제1 검사장치(100)에서 제시된 흡광박스(20)의 역할을 수행할 뿐 아니라, 발열에 의한 적외선을 방출한다. 흡광박스(40)로부터 방출된 적외선은 이물질(P) 및 캐리어(CR)에서 서로 다른 양상으로 흡수된다. 적외선 센서(31a)는 서로 다른 양상으로 흡수되는 적외선을 감지하여, 이물질(P)의 존재를 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 제1 검사장치(100)는 단독으로 사용하거나, 제2 검사장치(200)를 보조적으로 사용하는 것이 바람직하다. 제2 검사장치(200)를 보조적으로 사용하면, 제1 검사장치(100)에서 확인하지 못한 이물질(P)을 찾아낼 수 있다. 적외선을 활용하는 제2 검사장치(200)로 이물질(P)의 존재가 의심되는 흔적은 있지만 제1 검사장치(100)로 확인되지 않으면, 카메라(13b)의 해상도를 높여서 이물질(P)의 존재여부를 다시 확인할 수 있다. 실질적으로, 적외선을 방출하는 흡광박스(40) 및 적외선 센서(31a)로 미세한 이물질(P)을 탐지하기는 어렵지만, 이물질(P)의 흔적이 파악될 수 있다. 이물질(P)의 흔적이 파악되면, 카메라(13b)로 이물질(P)의 존재여부를 확인할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10, 30; 제1 및 제2 검사부
11; 구동축 12; 모듈지지체
13, 31; 제1 및 제2 검사모듈
13a; 광조사부 13b; 카메라
31a; 적외선 센서
20, 40; 흡광박스
41; 흡광층 42; 발열층
50; 전원부

Claims (9)

  1. 광을 투과하는 물질로 이루어진 캐리어의 표면에 존재하는 이물질을 검사하기 위하여, 상기 캐리어의 내부로 삽입되는 검사모듈을 포함하는 검사부; 및
    상기 이물질을 검사하기 위하여, 상기 캐리어를 수용하는 흡광박스를 포함하고,
    상기 검사모듈은 검사광을 조사하는 광조사부 및 상기 광조사부와 세트를 이루어 상기 이물질을 감지하는 카메라를 포함하고,
    상기 캐리어는 미세전자소자를 제작하기 위한 기판을 운송하며,
    상기 흡광박스는 상기 캐리어를 투과하는 상기 검사광을 흡수하고,
    상기 검사모듈은 상기 검사모듈을 지지하는 모듈지지체의 측면 및 저면에 배치되고, 상기 검사모듈은 구동축에 의해 상하로 이동하거나 좌우로 회전하며,
    상기 카메라는 상기 이물질에 의한 제1 반사광 및 상기 캐리어에 의한 제2 반사광을 감지하고,
    상기 흡광박스는 적외선을 방출하는 발열층을 포함하고, 상기 검사모듈에는 상기 적외선을 감지하는 적외선 센서가 부가되며, 상기 발열층에는 흡광층이 부착되고, 상기 흡광층은 상기 캐리어를 마주보며 위치하고, 상기 흡광층은 상기 검사광을 흡수하는 흡수물질 자체로 이루어지거나 상기 흡수물질이 도포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐리어 표면의 이물질 검사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 검사모듈은 상기 모듈지지체의 측면 중의 적어도 하나의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 캐리어 표면의 이물질 검사장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광조사부는 백색광 또는 청색광 중의 어느 하나가 조사되는 것을 특징으로 하는 캐리어 표면의 이물질 검사장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 흡광박스는 상기 검사광을 흡수하는 흡수물질 자체로 이루어지거나, 상기 흡수물질이 도포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐리어 표면의 이물질 검사장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 발열층에는 전원을 공급받아 발열하는 저항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 표면의 이물질 검사장치.
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