KR19980080031A

KR19980080031A - 투명물체 검사방법, 이에 사용되는 장치 및 검사시스템

Info

Publication number: KR19980080031A
Application number: KR1019980007700A
Authority: KR
Inventors: 하야미쥬 미츄루; 나가타 요시히코
Original assignee: 카나가와 치히로; 신에쯔 케미칼 캄파니 리미티드
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1998-11-25
Also published as: KR100532238B1; US6396579B1

Abstract

투명물체 검사방법에 있어서, 투명물체가 광원으로부터 발생한 광으로 조사되고, 상기 투명물체의 표면 또는 내부가 광원과 반대측의 투명물체측에서 투과광을 관찰함에 의해 검사되어진다. 투명물체 검사장치는, 투명물체이동유니트, 조사유니트, 및 검지유니트를 포함한다. 상기 투명물체이동유니트는 투명물체를 검사로 이동시키고 검사위치에 그 투명물체를 고정시킨다. 상기 조사유니트는 투명물체이동유니트에 의해 검사위치에 고정된 투명물체상으로 광을 조사할 수 있도록 투명물체 일측에 배치된 광원으로부터 광을 발생시킨다. 상기 검지유니트는 광원에 대한 투명물체 반대측에 위치되고 상기 광원으로부터 발생되어 투명물체를 통과한 광을 검지하기 위한 검지기를 가진다. 본 검사방법 및 검사장치는 검사정밀도 및 검사효율을 향상시킨다.

Description

투명물체 검사방법, 이에 사용되는 장치 및 검사시스템

본 발명은 반도체장치용 석영층, 석영으로 형성된 사진차폐재(photomask), 및 반도체장치의 제조시 먼지차단재로 사용되는, LSI와 VLSI, 또는 액체수정표시패널등의 박판막과 같은 투명물체의 표면 또는 내부를 검사하기 위한 방법, 이에 사용되는 장치 및 검사시스템에 관한 것이다.

LSI와 VLSI, 또는 액체수정표시판넬등과 같은 반도체장치의 제조에 있어, 반도체 웨이퍼(wafer) 또는 액체수정원료로 된 패널에 사진차폐재를 통해 빛이 조사되면, 그 웨이퍼 또는 액체수정원료로 된 패널상에 원형패턴이 형성된다. 만약, 상기 사진차폐재에 먼지가 부착되면, 그 먼지는 광을 흡수하고 편향시켜, 패턴가장자리가 울퉁불퉁하게 하거나, 백색의 배경을 거무스름하게 얼룩지도록 전사패턴을 변형시키고, 이에 따라 치수의 정확도, 질, 또는 외관을 저하시킨다. 결과적으로, 반도체장치 또는 액체수정패널을 제조하는 것은, 제조된 반도체장치 또는 액체수정패널의 성능저하 또는 생산성에서의 감소문제를 수반한다. 따라서, 빛으로 사진차폐재를 조사하는 것이 통상 청정실에서 수행되어진다. 그러나, 청정실에서조차도, 사진차폐재를 완벽하게 청정한 상태로 유지하는 것은 곤란하다. 그러므로, 차폐재 표면을 먼지로부터 보호하기 위해, 노출광의 투과능이 우수한 박판막을 사진차폐재의 표면상에 접착하는 방법이 사용된다.

이러한 박판막을 사용함에 의해, 어떠한 먼지도 사진차폐재의 표면에 직접 부착하지는 않지만, 박판막에는 부착한다. 따라서, 회로패턴이 존재하는 사진차폐재의 표면상에 광의 초점을 맞춤에 의해, 박판막에 부착하는 먼지는 투과에 아무런 영향을 주지 않는다.

상기에 적용되어지기 위한 투명박판막은 가시광선에 대해 우수한 투과성을 가지는 물질인 니트로셀룰로스, 셀룰로스아세테이트, 한정된 폴리비닐알코올, 또는 플루오르중합체등으로 형성되며, 알루미늄합금, 스테인레스강, 폴리에틸렌, 또는 이와 유사한 물질로 된 프레임상으로 접착된다. 접착에 있어, 박판막용에 대해 적용이 우수한 용해제를 프레임상으로 가하고, 그리고나서 박판막을 프레임상에 위치시키며, 뒤따라 공기건조가 행해진다. 교대로, 상기 박판막이 아크릴수지 또는 에폭시수지등의 접착재사용에 의해 프레임상으로 접착된다. 계속하여, 상기 프레임의 반대측 표면에, 폴리부탄수지, 폴리비닐아세테이트수지, 아크릴수지, 또는 이와 유사한 접착재로 형성된 접착층이 형성된다.

상기와 같이 적용되는 박판막에서 보면, 박판막의 양표면과 내부가 이물질로부터 분리되어져 있음에 틀림이 없다. 따라서, 상기 박판막은 정밀하게 검사된다.

또한, 반도체장치용 석영층과, 형성된 회로패턴을 지탱하는 석영사진차폐재는, 투명성을 가져야 하며, 박판막의 경우에 있어서의 경우와 동일하거나 큰 정도로 오염원으로부터 분리되어진 상태에 있어야 한다. 따라서, 이러한 투명물체의 표면 또는 내부는 이물질에 대하여 정밀하게 검사된다.

투명물체의 표면 또는 내부를 검사하기 위한 종래의 검사방법들중, 박판막에 대한 종래의 검사방법이 도5에 예시되어 있다. 도5에 도시된 바와같이, 박판막이 접착되어지는 프레임은, 핸들링지그(handling jig)에 부착되어 있다. 검사를 위한 암실에서, 검사자는 상기 지그를 붙잡고, 수렴램프(convergence lamp)(B)로부터 발생된 스포트라이트에 박판막(A)의 표면을 노출시키며, 따라서 상기 박판막에 부착된 이물질, 박판막의 내부에 존재하는 이물질 또는 오염원, 및 박판막내의 주름 또는 긁힘자국에 대해 외관상으로 점검할 수 있게 된다.

종래의 방법에 있어서, 수렴램프로부터 발생되어 상기 박판막의 표면 또는 박판프레임으로부터 반사된 스포트라이트는 검사자의 눈에 부딪혀서 눈을 부시게 함으로써, 눈에 부담을 주게된다. 따라서, 좋지 않은 영향이 검사자의 눈에 미치고, 검사자는 오랜기간동안 검사를 계속할 수 없게 된다. 또한, 검사효율이 저하하고, 검사자는 검사정밀도에서의 저하에 의해 이물질을 간과하기 쉽다. 이렇게 바람직하지 못한 현상은 박판막의 검사뿐만 아니라 석영층과 사진차폐재의 검사에서도 관찰된다. 따라서, 이 문제를 해결하기 위한 요구가 간절하게 된다.

또한, 전술한 시각에 의한 검사방법과는 다른, 투명물체의 표면 또는 내부를 검사하기 위한 종래의 검사방법들은, 투명물체가 레이저비임으로 조사되고, 물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 의해 비산된 빛이 광전배증관(photomultiplier)에 의해 검지되는 방법(제1방법)과, 이물질 자체가 확대되고 현미경을 갖추어 장착된 전하쌍장치(charge coupled device)카메라(이하, CCD카메라라 함)의 사용에 의해 검지되는 방법(제2방법)을 포함한다.

나아가, CCD카메라의 사용으로 투명물체의 결점을 검사하기 위한 검사방법이 제안되어 있다(일본특허공개 제4-344447호)(제3방법). 이 방법에서, 투명물체에는 3방향으로 광이 조사되고, 긁힘자국 또는 얼룩과 같은 결점에 의해 비산된 빛이 CCD카메라에 의해 검지된다.

상기 제1방법은 측정에 대한 매우 높은 반복성에 대한 이점이 있는 반면, 후술하는 것과 같은 불리함을 가진다. 예컨데, 박판막에 대한 박판프레임 근처 또는 그 프레임을 따르는 부분(수 밀리미터의 영역)에서의 측정이 그 프레임과 레이저비임의 간섭, 즉 프레임에 의해 초래되는 레이저비임의 강도분포(일반적으로 가우스의 분포라 함)에 대한 가장자리 부분의 비산, 레이저비임의 회절효과, 또는 이와 유사한 것들에 의해 불가능하다.

상기 제2방법은 하기의 이유에 의해 실용성이 없다. 적은 입자크기를 가지는 이물질을 검지하기 위하여, 현미경의 확대성능이 증가되어야 하며, 따라서 검사에 많은 시간이 소요된다.

상기 제3방법은 긁힘자국 또는 얼룩과 같은 2차원적인 결점에 대한 투명물체의 검사에 적정하지만, 이물질과 같은 3차원적인 투명물체의 검사에는 적정하지 않으며, 이는 3차원적인 결점이 빛의 비산측면에서 2차원적인 결점과는 상당히 다르기 때문이다. 나아가, 박판막을 검사하는 경우에 있어서, 박판막이 주변에 프레임을 부착하고 있기 때문에, 그 프레임을 따라 존재하는 박판막의 부분은 투명물체가 동시에 3방향으로 빛에 의해 조사되는 상기 제3방법과 같은 방법들로 검사할 수 없다. 따라서, 이러한 방법은 박막의 검사에는 적정하지 않다.

따라서, 상술한 검사장치들은 동일한 문제점들을 가진다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것이고, 본 발명의 목적은 투명물체의 시각에 의한 검사가 정밀한 판단이 가능하도록 할 뿐만 아니라 검사자의 눈에 무리를 주지 않도록 용이하면서 효율적으로 이루어질 수 있도록 된 투명물체에 대한 검사방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 시각적인 검사를 포함하지 않고 반사광을 사용하지 않으며, 종래의 검사장치에서 가지고 있는 상기 문제점들이 발생하지 않는 검사장치 및 검사시스템을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 검사방법을 도시한 개략설명도;

도2는 본 발명에 따른 검사장치의 구성을 도시한 개략도;

도3은 본 발명의 작동중 임의 상태를 도시한 개략도;

도4는 본 발명의 검사시스템을 도시한 블록다이어그램;

도5는 종래의 검사방법을 도시한 개략설명도;이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 검사장치

2 : 박판

3 : 투명물체이동수단

4 : 조사수단

5 : 검지수단

6 : 이동로봇

7 : 고정베이스

8 : 광원지지바아

9 : 광원지지아암

10: 광원

11: 광선

12: 고정부

13: 검지기지지바아

14: 검지기지지아암

15: 검지기

16: 검지영역

17: 박판막

18: 막판프레임

20: 검사장치부

30: 제어부

40: 화상처리부

50: 분석부

60: 검사결과표시부

본 발명의 제1태양에 따르면, 투명물체를 조사하며 그 투명물체의 표면 또는 내부를 검사하고 투과된 빛이 광원의 반대측인 투명물체측에서 관찰되는 단계들을 포함하는 투명물체 검사방법을 제공한다.

투명물체를 통과하는 투과광의 관찰시, 투명물체의 표면으로부터 반사광을 관찰하는 경우와는 반대로, 검사자의 눈이 부시지 않게 된다; 따라서, 빛은 눈에 부담을 주지 않고, 작업자는 결점들을 지나치지 않게 되며, 정확한 검지와 검사효율의 증대를 얻게 된다.

바람직하게는, 검사를 위한 관찰이 시각에 의해 수행되어진다. 또한, 바람직하게는, 검사가 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질을 검지하도록 수행된다.

투명물체가 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 대해 시각적으로 검사되어질 때, 빛에 의한 작업자의 눈부심이 없기 때문에 본 발명의 방법이 특히 효과적이다. 나아가, 이물질은 He-Ne-레이저-타입의 이물질검사기계의 사용을 통한 검지와 같은, 기계적인 검지의 경우보다 더 정확하게 검지될 수 있다.

나아가, 바람직하게는, 검사되어질 수 있는 투명물체는 박판막이 된다.

특별히 높은 정도의 투명도를 가지며, 1미크론 이하의 등급에서와 같이 작은 이물질조차도 허용하지 않는 박판막의 검사에 적용됨에 의해, 본 발명의 검사방법은 그 효과가 나타난다.

본 발명의 제2태양에 의하면, 투명물체를 검사위치로 이동시키고 상기 검사위치에 투명물질을 고정시키는 투명물체이동수단; 상기 투명물체이동수단에 의해 검사위치에 고정된 상기 투명물체상으로 광을 조사하기 위하여 투명물체의 일측에 배치된 광원으로부터 광을 발생시키는 조사수단; 및 상기 광원에 대한 투명물체의 반대측에 위치되며, 상기 광원으로부터 발생되어지고 상기 투명물체를 통과하는 광을 검지하기 위한 검지기를 가지는 검지수단;을 포함하는, 투명물체 검사장치를 제공한다.

본 검사장치는 검사자가 비시각적인 방법으로 투명물체의 이물질을 검사하고 짧은 시간간격에 많은 투명물체를 정확하게 검사할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 검지기는 CCD카메라이다.

예를들어, 하나의 박판에 대한 이물질의 검사가 이루어질 때, 검지기로서 CCD카메라의 사용은 시각에 의한 검사의 경우에서와 같이 박판프레임의 근처 및 그를 따라 존재하는 박판막의 부분에 대한 검사가 가능하다.

바람직하게는, 검지기로서의 CCD카메라는, 10% 이상의 양자효율, 30,000전자 이상의 완전충전용량, 256이상의 계조수를 가지는 디지털 CCD카메라이다.

상기 특징적인 영역들은 디지털CCD카메라에 의해 특정화되고, 이는 감도에 대한 양자효율도, 역학적인 영역에 대한 완전충전용량도, 및 광량차이에 대한 선명도인 계조수도가 전술한 각각의 영역에 있으며, 상기 디지털CCD카메라가 검지기로서 사용되어질 때 균형된 성능과 좋은 검지효율을 가짐을 나타낸다.

디지털CCD카라메와 같은 예로서, 디지털냉각CCD카메라 및 디지털 CCD카메라 라인-센서카메라이다.

나아가, 바람직하게는, 상기 검지기가 조사수단인 광원으로부터 발생된 한 무리의 광선들에 직접적으로 조사되지 않도록 위치되는 것이 좋다.

이렇게 검지기를 위치시키는 것에 의해, CCD카메라가 검지기로서 사용되어질 때 전기전하의 채도에 의해 영향을 받지 아니하며, 따라서 이물질에 대한 검사가 정밀하게 수행될 수 있다.

말할 필요없이, 조사수단인 광원으로부터 발생된 한 무리의 광선으로 투명물체를 조사하는 위치, 즉 검사되어질 영역은, 검지기의 검지영역내에 위치되어야 한다. 그렇지 않으면, 어떠한 이물질도 검지되어질 수 없다; 다시 말하면, 검사장치가 원하는 기능을 성취하지 못한다.

바람직하게는, 상기 검지기는 검사될 투명물체를 통과하고 그 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 의해 비산된 투과광을 검지한다.

본 발명에 따른 검사장치에 있어서, 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질은 광원으로부터 발생한 광으로 조사되고 투명물체를 통과하며, 상기 이물질에 의해 비산된 광이 검지기에 의해 검지된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 검사장치에 의해 검사되어질 투명물체는 박판막이다.

나아가, 바람직하게는, 광원은 5,000lux이상의 조도를 가지는 고휘도의 할로겐램프이다.

광원으로서 고휘도의 할로겐램프를 사용함에 의하여, 투명물체가 상대적으로 넓은 영역에서 빛으로 조사되고, 상대적으로 균일한 조도가 얻어질 수 있다. 따라서, 투명물체가 레이저비임을 통한 검사의 경우에 비하여 보다 효과적으로 검사되어질 수 있다.

본 발명의 제3태양에 따르면, (a) 상기 제2태양에 따른 검사장치로 이루어진 검사장치부; (b) 상기 검사장치부의 투명물체이동수단, 조사수단, 및 검지수단을 제어하기 위한 제어부; (c) 상기 검지수단에 의해 검지된 광을 화상처리하기 위한 화상처리부; (d) 상기 투명물체이동수단, 조사수단, 및 검지수단의 위치제어에 대한 정보를 상기 제어부에 공급하고, 상기 화상처리부에서 수행된 처리결과를 분석하기 위한 분석부; 및 (e) 상기 분석부에서 수행된 분석결과를 표시하기 위한 검사결과표시부를 포함하는, 투명물체 검사시스템을 제공한다.

본 검사시스템의 적용에 의해, 검사장치부의 검지기에 의해 검지된 광이 화상처리부에서 화상처리를 수행하고, 상기 화상처리결과가 분석부에서 분석되어, 분석결과, 즉 투명물체에 위치하는 이물질의 크기, 양, 및 위치가 지도의 형상으로 검사결과표시부에 표시될 수 있게 된다. 검사결과표시부에 표시된 데이터로부터, 검사자는 검사된 투명물체가 사용한지 어떤지, 이물질을 제거해야하는지 어떤지, 또는 어떤 위치에서 이물질이 제거되어져야 하는지를 쉽게 판단할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 검사장치에 관계하여 언급된 것들과 동일한 이유로, 검사장치부의 검지기는 CCD카메라가 바람직하다. 더 바람직하게는, 검지기로서 사용된 CCD카메라는 디지털 CCD카메라가 좋다. 특히 상기 디지털 CCD카메라는 10% 이상의 양자효율, 30,000전자 이상의 완전충전용량, 256이상의 계조수를 가지는 것이 좋다.

또한, 바람직하게는 상기 검사장치부의 검지기는 검사장치부의 광원으로부터 발생된 한 무리의 광선들에 직접적으로 조사되지 않도록 위치되는 것이 좋다.

이렇게 검지기를 위치시키는 것에 의해, 검지수단의 검지정밀도가 향상된다. 또한, 광원으로부터 발생된 광으로 투명물체를 조사하는 위치는, 검지수단의 검지영역내에 위치되어야 한다.

본 발명에 따른 투명물체 검사방법에 따르면, 검사자는 투명물체를 통과한 투과광을 상기 박판에 대해 광원의 반대측에서 시각에 의해 관찰한다; 따라서, 빛에 의한 검사자의 눈부심이 없게 된다. 따라서, 고정도의 검사가 감소된 시간동안 수행될 수 있어 검사자는 존재한다면, 작은 이물질을 쉽게 발견할 수 있다. 나아게, 검사자의 눈에 가해지는 부담감이 감소하고, 검사효율이 현저하게 향상된다.

나아가, 본 발명에 따른 투명물체 검사장치 및 검사시스템에 의하면, 반사광을 사용하지 않고 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 대한 검사가 가능하다. 따라서, 많은 량의 투명물체를 이물질 지나침없이 검사될 수 있다. 따라서, 본 발명은 사용자가 투명물체를 매우 높은 정밀도로 검사할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명을 실시예와 함께 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

박판막에 사용되는 종래의 검사방법에 의하면, 검사자의 눈에 가해지는 부담은 과중한 것이고, 검지범위는 상대적으로 열악하며, 검사효율은 상대적으로 낮은 것이다. 본 발명의 발명자는 종래의 검사방법을 개량하기 위한 시도에 폭넓은 연구를 행하였고, 박판막의 표면 또는 내부에 존재하는 박판막의 이물질에 대한 고정도의 검사가, 시각적인 관찰을 통해 용이하고 신속하게 수행될 수 있음을 깨달아, 본 발명을 완성하였다.

본 발명에 따른 검사방법은 도1을 참조하여 기술되어지며, 이는 박판막검사의 예를 취한다.

도1에 도시한 바와같이, 암실에 수용되는, 박판은, 박판프레임과 이 박판프레임에 접착된 박판막의 조합으로 이루어지고, 스탠드(E)에 부착된 수렴램프(B)로부터 발생하는 스포트라이트의 광경로 C에 수직하게 위치되며, 상기 박판막(A)을 통과한 투과광은 투과광의 광경로(C) 외부에 위치된 위치에서 눈(D)으로 관찰된다. 반사광의 관찰과는 반대로, 상기 광경로 외측으로부터의 관찰은 눈(D)이 광에 의해 눈부시지 않도록 하는 원인이 된다. 따라서, 검사자는 박판막(A)의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질같은 것을 짧은 시간내에 섬세하게 감지하는 것이 용이하다.

종래의 검사방법에서는 도5에 도시된 바와같이, 박판막(A)이 스포트라이트(C)에 의해 조사되고, 상기 박판막(A)으로부터 반사된 광이 박판막(A)의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질을 감지할 수 있도록 관찰된다. 그러나, 검사자는 상기 스포트라이트(C)가 반사되는 것과 같은 측에 위치하기 때문에, 상기 박판막(A) 또는 박판프레임으로부터 반사된 광이 검사자의 눈(D)에 직접 충돌한다. 따라서, 검사자의 눈부심에 의해 이물질을 섬세하게 검지할 수 없게 되고, 눈에 잔류하는 잔상이 검사효율을 저하시킨다; 특히, 검사는 매 박판막마다 3내지 4분 걸리게 된다. 또한, 검사자들 사이에서 검사정확도가 변하는 결과를 초래한다.

본 발명의 검사방법에 있어서는, 광이 검사자의 눈에 직접 충돌하지 않고, 따라서 눈부심을 초래하지 않는 것이며, 이에 의해 눈에 가해지는 부담이 경감한다. 따라서, 수렴램프의 조도가 종래방법의 경우에 비교하여 증가될 수 있다. 이에 의해, 더 미세한 이물질이 매 박판막당 대략 1분 30초정도인 적은 시간내에 검지될 수 있고, 이는 종래방법에서 필요한 검사시간의 반에 해당한다. 따라서, 검사효율이 현저하게 향상된다.

또한, 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질로부터 전방측으로 비산된 광을 이용할 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 검사방법이, 검지에 반사광(후방측으로 비산된 광)을 이용하는 종래방법에 비하여 (1미크론정도의 크기를 가지는),미세한 이물질을 쉽게 검지할 수 있다. 특별히, 본 발명의 검사방법은 약 0.1 내지 0.2㎛정도로 작은 이물질을 검지하는 것이 가능하다. 즉, 종래의 검사방법이 가지는 검지한계가 약 0.3㎛인 반면에, 본 발명에 따른 검사방법이 가지는 검지한계는 0.2㎛로 향상되고, 이는 본 발명에 따른 검사방법이 박판막의 질을 향상시키는데 매우 효과적이다.

본 발명에 따른 검사방법에 있어서, 광원의 파장이 특별하게 제한되지는 않는다. 그러나, 기본적으로 검사가 시각에 의해 이루어지기 때문에, 광원을 가시광으로 하는 것이 바람직하다. 광원의 예는, 고휘도의 할로겐램프와 크세논램프를 포함한다. 검사조도는 특별히 제한하지는 않으나, 대략 50,000내지 1,000,000 lux이다.

본 발명에 따른 검사방법에 있어서, 광검지기구는 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 의해 비산된 광을 검지할 수 있기만 하면, 특별히 제한하지 않는다. 그러나, 상기 광검지기구는, 검사된 투명물체가 사용가능한지 어떤지를 판단하는 것을 검사자의 눈에 의해 높은 감지효율 및 높은 성능으로 이루어질 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다. 검사자는 투과광을 관찰하기 때문에, 광에 의한 검사자의 눈부심이 없다; 따라서, 검사자는 더 오랜 시간동안 검사작업을 연속할 수 있고, 검사효율이 전술한 바와같이 향상된다.

검사자의 눈과는 다른 광검지기구로서, 사용되어질 광원, 검사되어질 투명물체의 종류, 또는 검기정밀도에 적정하도록 광검지요소가 선택되어질 수 있다. 또한 자동검사가 가능하다. 검사자의 눈과는 다른 광검기기구의 예로서, 가시광의 검지를 위채 CdS요소 또는 CCD를 이용하는 것을 포함한다. 상기 광검지기구는 디지털 CCD카메라가 바람직하고, 더 바람직하게는 10% 이상의 양자효율, 30,000전자 이상의 완전충전용량, 256이상의 계조수를 가지는 것 디지털 CCD카메라가 좋다.

이러한 디지털 CCD카메라의 예로서는, 디지털 냉각 CCD카메라와 디지털 CCD라인-센서카메라를 포함한다.

검사자의 눈 또는 광검사기구는 이들이 투과광경로의 외측에 위치되기만 하면 어떠한 위치에 있어도 좋으나, 바람직하게는 그 축이 광경로에 정렬되어 있는 동안 투광광경로에 대해 0°보다는 크고 90°보다는 크지 않은 각도 θ(0°θ≤90)를 가지는 원형 콘내에 위치하는 것이 좋다.

다음에, 본 발명에 따른 투명물체 검사장치 및 검사시스템에 대해 설명한다. 그러나, 본 발명을 상기한 검사방법의 경우에서처럼 제한하는 것은 아니다.

예컨데, 하기에서 기술하기에는, 투명물체가 박판이지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 이 박판은 단지 예시에 불과하다.

종래의 기계적인 검사시에 나타났던 다양한 문제점, 예컨데 박판막이 레이저비임으로 조사되어 광전배증관의 수단으로 이물질에 의해 비산된 광을 검지할때의 문제점, 박판막의 근처 또는 그를 따라 위치하는 박판막의 부분이 레이저비임과 프레임의 간섭 또는 레이저비임의 회절에 의해 관찰되지 않는 것을 해결하기 위한 시도에 본 발명의 발명자는 폭넓은 연구를 행하였다. 이때 발견된 새로운 것들에 기조하여 본 발명이 성취되었다.

우선, 본 발명에 다른 검사장치를 도2를 참조하여 설명한다.

도2에서, 검사장치는 검사장치(1)내부로 검사되어질 박판(2)을 이동시키고 검사위치에 상기 박판(2)을 고정시키기 위한 투명물체이동수단(3); 상기 투명물체이동수단(3)에 의해 검사위치에 고정된 박판(2)의 일측(도2의 박판(2) 하부측)에 위치된 조사수단(4); 및 상기 박판(2)의 다른 측에 위치된 검지수단(5)을 포함한다.

상기 투명물체이동수단(3)은 미설명될 투명물체홀더와 상기 수용된 박판(2)을 이동시키기 위한 이동로봇을 포함한다.

상기 이동로봇(6)은 박판(2)을 검사장치(1)내부로 이동시켜 그 검사장치(1)내부의 조사수단(4)과 검사수단(5) 사이에 위치된 미리 결정된 검사위치에 박판(2)을 고정시킬 수 있기만 하면 특별하게 제한하지는 않는다. 또한, 상기 투명물체홀더는 박판(2)(투명물체)을 상기 이동로봇(6)에 매달수 있기만 하면 특별하게 제한하지는 않는다. 본 실시예에서, 박판프레임(18)은 상기 투명물체홀더에 매달리고, 상기 박판(2)은 이동로봇(6)에 의해 수평방향으로 이동된다.

상기 조사수단(4)은 검사장치(1)내에 조사수단(4)을 고정시키기 위한 고정베이스(7); 상기 고정베이스(7)로부터 세워지는 세워지는 광원지지바아(8); 상기 광원지지바아(8)의 상측 단부에 부착된 광원지지아암(9); 및 상기 광원지지아암(9)의 일측 단부에 부착된 광원(10)을 포함한다.

상기 광원지지바아(8)는 그 자체축을 중심으로 회전가능하도록 상기 고정베이스(7)에 장착된다. 상기 광원지지아암(9)은 그 자체축을 따라 미끄럼가능하고 수직하게 회전가능하도록 상기 광원지지바아(8)에 부착된다. 또한, 상기 광원(10)은 박판(2)이 모든 방향으로 한 무리의 광선(11)을 조사할 수 있도록 수직 및 수평방향으로 회전가능하도록 상기 광원지지아암(9)에 부착된다. 따라서, 상기 광원(10)은 박판(2)을 검사하기 위해 그 박판(2)의 일측에서 모든 필요한 위치로 이동할 수 있고 박판(2)의 검사를 위해 모든 필요한 각도에서 한 무리의 광선(11)을 발생시킬 수 있다.

여기에서, 한 무리의 광선은 광원으로부터 선형적으로 발생하고 어떠한 중간비산도 일어나지 않는 것을 말한다.

본 발명에서, 광원(10)을 특별하게 제한하지는 않으며, 후술하듯이 검지수단(5)의 검지기에 의해 검지가능한 광을 발생할 수 있으면 된다. 광원의 예로서, 할로겐램프와 크세논램프를 포함한다. 바람직하게는 상기 광원(10)은 고휘도의 할로겐램프이고, 이는 상대적으로 넓은 영역에 한 무리의 광선을 조사할 수 있고, 상대적으로 높고, 균일한 조도를 제공하며, 레이저비임의 경우에 비교하여 보다 높은 검사효율기 가능하도록 하고, 특히 바람직하게는 검사를 위해 요구되는 조도가 5,000lux보다 크기 때문에 5,000lux보다 큰 조도를 가지는 고휘도 할로겐 램프가 좋다.

나아가, 검사시간을 감소시키고 검사효율을 향상시키도록 하기 위하여, 조도가 바람직하게는 10,000내지 1,000,000lux이다. 따라서, 보다 바람직하게는, 본 발명에서 사용되어진 광원은 강력한 조도를 갖춘다.

본 발명에서, 상기 조사수단(4)을 전술한 예로 제한하지는 않으며, 광원(10)이 검사를 위하여 필요한 위치로 이동하도록 하고 한 무리의 광선(11)이 검사를 위해 필요한 어떠한 위치로도 발생될 수 있도록 하기만 하면 어떠한 형태이어도 좋다.

예컨데, 상기 고정베이스(7)는 광원(10)을 이동시킬 수 있게 이동가능하여도 좋다.

다음에, 상기 검지수단(5)에 대하여 설명한다. 상기 검지수단(5)은 상기 검지수단(5)을 고정하기 위한 고정부(12); 상기 고정부(12)로부터 세워지는 검지기지지바아(13); 일측 단부가 상기 검지기지지바아(13)에 부착된 검지기지지아암(14); 및 상기 검지기지지아암(14)에 부착된 검지기(15)를 포함한다.

검지기지지바아(13)는 도2의 도면에 대해 수직한 방향으로 미끄럼가능하도록 고정부(12)에 부착된다. 상기 검지기지지아암(14)은 상기 검지기지지바아(13)의 축방향으로 미끄럼가능하도록 검지기지지바아(13)에 부착된다. 상기 검지기(15)의 검지영역(16)이 박판(2)의 모든 방향으로 향할 수 있도록 하기 위해, 상기 검지기는 수직 및 수평방향으로 회전가능할 뿐만 아니라 상기 검지기지지아암(14)의 축방향으로 미끄럼가능하도록 그 검지기지지아암(14)에 부착된다. 따라서, 상기 검지기는 광원(10)으로부터 발생한 광에 의해 조사되어 박판(2)에 존재하는 이물질에 의해 바산된 광을 검지하도록 어떠 위치로도 이동할 수 있고, 이물질에 의해 비산된 광을 검지하도록 검지기(15)의 검지영역(16)이 어떠한 방향에서도 회전될 수 있다.

상기 검지기(5)는 특별히 제한하지는 않으나, 사용되어지는 광원의 형태, 검지되어지는 결함의 형태 또는 검지정밀도에 따라 적정하게 선택되어져야 한다. 상기 검지기(15)는 박판프레임(18)의 근처 또는 그를 따라 위치하는 박판(2)의 부분을 검사할 수 있고 연속적인 데이터처리를 용이하게 수행하는 CCD카메라가 바람직하고, 특히 디지털CCD카메라가 바람직하다.

바람직하게는, 상기 디지털 CCD카메라는 10% 이상의 양자효율(quantum efficiency), 30,000전자 이상의 완전충전용량(full well capacity), 256이상의 계조수(gradation number)를 가진다.

상기 특징적인 영역들은 디지털CCD카메라에 의해 특정화되고, 이는 감도에 대한 양자효율도, 역학적인 영역에 대한 완전충전용량도, 및 광량차이에 대한 선명도인 계조수도(AD 단위=계조수에 의해 분할된 완전충전용량)가 전술한 각각의 영역에 있으며, 상기 디지털CCD카메라가 검지기로서 사용되어질 때 균형된 성능과 좋은 검지효율을 가짐을 나타낸다.

디지털CCD카라메와 같은 특별한 예로서, 디지털냉각CCD카메라(예컨데, C4880-16(상품명, 하마마츄 포토닉스의 상품) 및 디지털 CCD카메라 라인-센서카메라(에컨데, TECHNOS 3000H(상품명, 테크노스의 상품))이다.

본 발명에서, 상기 검지수단(5)이 언급된 실시예로 제한되지는 않으나, 검지기(15)가 원하는 검지위치로 이동할 수 있도록 하고 상기 검지기(15)의 검지영역(16)이 이물질에 의해 비산된 광의 검지를 위하여 원하는 방향으로 회전될 수 있도록 하기만 하면 어떠한 형태이어도 좋다.

예컨데, 상기 검지기(15)를 원하는 위치로 이동시키도록 하기 위해 고정부(12)가 이동가능할 수 있고, 상기 검지기지지바아(13)가 자체축을 중심으로 회전하여 검지기(15)를 이동시킬 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 검사장치를 사용한 박판검사를 도2를 참조하여 설명한다.

먼저, 검사되어질 박판(2)이 투명물체이동수단(3)의 투명물체홀더(holder)수단에 의해 이동로봇(6)에 매달려진다. 상기 이동로봇(6)은 박판(2)을 검사장치(1)내의 미리 결정된 검사위치로 이동시키고 그 위치에 박판(2)을 고정한다.

상기 광원(10)은 광원지지바아(8)와 광원지지아암(9)을 통해 미리 결정된 위치로 이동된다. 그리고나서, 상기 광원(10)은 광원(10)으로부터 발생한 한 무리의 광선(11)으로 박판(2)의 박판막(17)에서 검사되어질 부분을 조사하도록 회전한다.

다음에, 상기 검지기(15)는 고정부(12)에 장착된 검지기지지바아(13)의 미끄럼동작 즉, 상기 검지기지지바아(13)를 따라 이동하는 검지기지지아암(14)의 미끄럼동작과 상기 검지기지지아암(14)을 따라 이동하는 검지기(15)의 미끄럼동작을 통해, 광원(10)으로부터 발생한 한 무리의 광선(11)으로부터 약간 떨어져 위치되는 위치(검지기(15)가 광원(10)으로부터 발생한 한 무리의 광선(11)에 의해 직접 조사되지 않는 위치)로 이동된다. 다음에, 상기 검지기(15)는 박판막(17)에서 검사되어질 부분이 검지기(15)의 검사영역(16) 내로 들어가도록 회전한다.

검사를 위한 상기 배열체제를 통해, 검지기(15)가 광원(10)으로부터 발생한 한 무리의 광선(11)에 직접 조사되지 않는다. 따라서, 상기 검지기(15)가 예를 들면 CCD카메라이고, 상기 CCD카메라가 박판막(17)의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 의해 비산된 광을 정밀하게 검지할 수 있도록 전기전하의 채도가 나타나지 않는다.

또한, 도3에 도시된 바와같이, 상기 박판프레임(18)의 근처에 있는 박판막(17)의 부분을 검사할 수 있도록 광원(10)으로부터 발생한 한 무리의 광선(11)이 박판프레임(18)을 가로지르면, 광원(10), 박판막(17)의 검사스포트(박판막(17)이 한 무리의 광선(11)에 의해 조사되어지는 스포트), 및 검지기(15)가 서로에 대하여 실질적으로 1열이 될 수 있도록 광검지기(15)가 정렬된다. 그러나, 이러한 경우에, 박판프레임(18)에 의해 한 무리의 광선(11)이 차단되는 의해, 상기 광검기기(15)가 한 무리의 광선(11)에 의해 직접 조사되어지도록 정렬되는 것은 아니다. 다음에, 상기 검지기(15)는 박판막(17)의 검사스포트가 검지기(15)의 검사영역(16) 내로 들어가도록 회전한다.

검사를 위한 상기 배열체제를 통해, 광원(10)으로부터 발생한 한 무리의 광선(11)들이 박판프레임(18)에 충돌할때조차도, 상기 박판프레임(18)으로부터 반사된 광이 검지기(15)의 검지정밀도(예컨데, 검지기(15)가 CCD카메라인 경우에서 전기전하의 채도)를 저하시키게 하지 않는다. 또한, 박판프레임(18)에 의해 비산된 광과, 박판프레임(18)의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 의해 비산된 광 사이에서 큰 대조가 성립한다; 따라서, 상기 박판프레임(18)에 의해 비산된 광이 이물질의 검지에서 큰 문제를 유발하지 않는다.

마지막으로, 본 발명에 따른 투명물체 검사시스템을 도4를 참조하여 설명한다.

도4에서, 참조부호 20은 전술한 본 발명에 따른 검사장치를 포함하는 검사장치부를 나타낸다. 상기 검사장치부(20)의 투명물체이동수단(3), 조사수단(4), 및 검지수단(5)이 제어부(30)에 의해 제어된다. 상기 검사장치부(20)의 검지기(15)에 의해 검지가 이루어진후, 박판(2)에 존재하는 이물질에 의해 비산된 광이, 비산광의 휘도가 기록되는 화상처리부(40)에서 화상처리를 수행한다. 나아가, 상기 검사장치부(20)의 수단들 사이의 위치관계로부터, 박판(2)에서의 이물질에 대한 위치가 결정되어진다.

본 실시예는 검지기(15)로서 CCD카메라를 사용하기 때문에, CCD카메라제어기(41)가 CCD카메라(검지기(15))를 제어하도록 갖춰진다.

상기 화상처리결과는 분석부(50)에 보내어져 분석된다. 상기 분석부(50)는 투명물체이동수단(3), 조사수단(4), 및 검지수단(5) 사이의 검사에 대한 적정위치관계에 대한 정보를 보유한다. 검사시작시에, 상기 분석부(50)는 보유된 정보에 기초하여 상기 수단들 사이에 대한 최적의 위치관계를 계산하고, 이렇게 얻어진 적정위치관계에 대한 정보를 제어부(30)에 보냄으로써, 차례로 상기 수단들의 위치를 제어하여 그 수단들 사이의 상대위치가 적정하게 되도록 한다.

상기 분석부(50)에서 수행된 분석결과는, 박판(2)에 존재하는 이물질의 위치 및 크기등과 같은 정보를 주는 지도와 같은 형상으로 검사결과표시부(60)에 표시된다.

관련컴퓨터들이 제어부(30), 화상처리부(40), 분석부(50), 및 검사결과표시부(60)에 적합하도록 사용된다. 이 경우에, 분석부(50)에 사용된 컴퓨터(50)가 대용량컴퓨터로 적당하다.

이하, 본 발명에 따른 검사방법을 실시예에 의해 설명한다.

실시예:

외부광으로부터 완전하게 차단가능한 암실이 청정실(등급:1-10)내에 갖추어졌다. 상기 암실의 내부는 청정실과 유사한 청정등급에 유지되었다. 상기 암실의 내부공간은 검사에 충분하도록 하여, 상기 광원으로부터 발생된 검사광이 검사자체를 방해하지 않게 하였다.

스포트(spot)형 고휘도 할로겐램프, YP-150-1(상포면, 야마다 코가쿠의 상품)이 검사를 위한 광원으로 사용되어졌고, 검사대에 설치되었다. 상기 광원의 조도는 500,000lux로 설정되었다. 검사되어지는 투명물체는 반도체석판인쇄에 사용되어지는 박판이었다. 상기 박판은 램프로부터 발생된 광경로내에 위치되고 상기 광경로에 수직한 방향으로 위치되었다. 상기 박판의 막에 대한 이물질의 검사가 박판에 대해 광원과 반대측에서 이루어졌다. 18개의 박판이 검사되어졌다. 그 결과를 표1에 나타냈다.

비교예1:

본 예에서 사용된 박판들 각각은 광경로내에 위치되고 종래의 검사방법에 의해 검사되어졌다. 특히, 박판의 막에 대한 이물질의 검사가 광이 반사되어지는 방향과 동일한 측, 즉 박판에 대한 광원과 동일한 측에서 시각에 의해 이루어졌다. 그 결과를 표1에 나타냈다.

비교예2:

시각에 의해 검사된 박판들은, He-Ne-레이저형 이물질 검사장치를 사용하여 검사되어졌다. 검사에서, 이물질로부터 반사된 광은 광검지기구에 의해 검지되어져, 그 이물질의 크기와 양이 얻어졌다. 그 결과를 표1에 나타냈다.

[표 1]

샘플번호	예[본 발명에 따른 검사방법]이물질의 양(조각)A	비교예1[종래의 검사방법]이물질의 양(조각)B	검지된 이물질 양의 차이(조각)A-B	비교예2[이물질검사장치]이물질의 양(조각)
샘플번호	예[본 발명에 따른 검사방법]이물질의 양(조각)A	비교예1[종래의 검사방법]이물질의 양(조각)B	검지된 이물질 양의 차이(조각)A-B	0.3-0.5㎛	0.5㎛이상
123456789101112131415161718	102420412163462101	101320111042352101	00+1+100+30+1+1+2+1+1+10000	101220111032241101	000100000010111000
총계	40	28	+12	23	5

상기 표1에 도시된 바와같이, 검사를 위하여 반사광을 사용하는 종래방법은 검사한계가 0.3㎛임을 보이지만, 검사를 위하여 투과광을 사용하는 본 발명에 따른 검사방법은 검사기가 0.3㎛보다 작은 크기의 이물질을 검지할 수 있도록 한다.

본 발명은 상기에 기재된 실시예로 한정되지 않는다. 전술한 실시예에들은 단지 예시적인 것이고, 첨부된 청구범위에서 기재된 바와같은 것과 실질적으로 동일한 구조를 가지고 유사한 작용 및 효과를 가지는 것이 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

예컨데, 상기 실시예는 투명물체로서 박막을 언급하는 것으로 기재되어진다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 투명물체의 예로서, 반도체장치용 석영층, 표면에 형성된 반도체회로패턴을 유지하기 위한 사진차폐재, 광학렌즈, 및 광학소자등이 있다.

본 발명에 따르면, 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 긁힘자국, 갈라진 금, 기포, 융기부, 잔물결, 변형, 및 그밖의 광학적으로 검지가능한 결점등과 같은 다양한 종류의 결점을 매우 정밀하게 검사할 수 있다.

Claims

광원으로부터 발생된 광으로 투명물체를 조사하는 단계;와 상기 광원에 대한 투명물체의 반대측에서 투과광을 관찰함에 의해 상기 투명물체의 표면 또는 내부를 검사하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 투명물체 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 관찰은 시각에 의해 수행됨을 특징으로 하는 투명물체 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 검사는 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질을 검지하도록 수행됨을 특징으로 하는 투명물체 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 투명물체는 박판막임을 특징으로 하는 투명물체 검사방법.
투명물체를 검사위치로 이동시키고 상기 검사위치에 투명물질을 고정시키는 투명물체이동수단;

상기 투명물체이동수단에 의해 검사위치에 고정된 상기 투명물체상으로 광을 조사하기 위하여 투명물체의 일측에 배치된 광원으로부터 광을 발생시키는 조사수단; 및 상기 광원에 대한 투명물체의 반대측에 위치되며, 상기 광원으로부터 발생되어지고 상기 투명물체를 통과하는 광을 검지하기 위한 검지기를 가지는 검지수단;을 포함함을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제5항에 있어서, 상기 검지기는 CCD카메라임을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제6항에 있어서, 상기 CCD카메라는, 10% 이상의 양자효율(quantum efficiency), 30,000전자 이상의 완전충전용량(full well capacity), 256이상의 계조수(gradation number)를 가지는 디지털 CCD카메라임을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제5항에 있어서, 상기 검지기는 광원으로부터 발생된 한 무리의 광선이 직접 조사되지 않도록 위치됨을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제7항에 있어서, 상기 검지기는 광원으로부터 발생된 한 무리의 광선이 직접 조사되지 않도록 위치됨을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제5항에 있어서, 상기 검지기는, 검사되어질 수 있도록 투명물체를 통과하고 그 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 의해 비산되어진 투과광을 검지함을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제7항에 있어서, 상기 검지기는, 검사되어질 수 있도록 투명물체를 통과하고 그 투명물체의 표면 또는 내부에 존재하는 이물질에 의해 비산되어진 투과광을 검지함을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제5항에 있어서, 상기 투명물체는 박판막임을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제7항에 있어서, 상기 투명물체는 박판막임을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제10항에 있어서, 상기 투명물체는 박판막임을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제11항에 있어서, 상기 투명물체는 박판막임을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
제5항에 있어서, 상기 광원은 5,000럭스(lux) 이상의 조도를 가지는 고휘도의 할로겐 램프임을 특징으로 하는 투명물체 검사장치.
(a) 제5항에 따른 검사장치로 이루어진 검사장치부;

(b) 상기 검사장치부의 투명물체이동수단, 조사수단, 및 검지수단을 제어하기 위한 제어부;

(c) 상기 검지수단에 의해 검지된 광을 화상처리하기 위한 화상처리부;

(d) 상기 투명물체이동수단, 조사수단, 및 검지수단의 위치제어에 대한 정보를 상기 제어부에 공급하고, 상기 화상처리부에서 수행된 처리결과를 분석하기 위한 분석부; 및

(e) 상기 분석부에서 수행된 분석결과를 표시하기 위한 검사결과표시부;를 포함함을 특징으로 하는 투명물체 검사시스템.
제12항에 있어서, 상기 검지수단의 검지기는 CCD카메라임을 특징으로 하는 투명물체 검사시스템.
제13항에 있어서, 상기 CCD카메라는, 10% 이상의 양자효율, 30,000전자 이상의 완전충전용량, 256이상의 계조수를 가지는 디지털 CCD카메라임을 특징으로 하는 투명물체 검사시스템.
제12항에 있어서, 상기 분석부로부터의 정보에 기초하여, 상기 제어부는 상기 투명물체이동수단, 조사수단, 및 검지수단을 제어함으로써, 상기 검지수단의 검지기가 조사수단의 광원으로부터 발생된 한 무리의 광선이 직접 조사되지 않도록 위치시킴을 특징으로 하는 투명물체 검사시스템.