KR20010007563A - 판상물질 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리 기판의 표면과 본체의 결함을 검사하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 진동을 최소화하고 평면 안정성을 제공하기 위해, 유리는 검사 공정중에 경사진 공기 테이블에 의해 지지된다. 유리는 공기 테이블에 평행한 빗각 축을 따라 소정 거리만큼 떨어져 위치되고, 공기 테이블의 대향측에 위치된 주사장치는 공기 테이블내에 형성된 슬롯과 나란하게 판에 대해 횡으로 움직이며, 이러한 공정은 판이 완전히 주사될 때까지 반복된다.

Description

판상물질 검사 시스템{INSPECTION SYSTEM FOR SHEET MATERIAL}

본 발명은 판상물질(sheet material)의 결함을 검사하기 위한 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 LCD 글라스와 같은 유리 기판에서 표면 및 본체 결함을 검사하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 상기 검사 시스템은 공기 지지 테이블을 사용하여 검사하는 동안 기판에 안정성을 제공하기 때문에, 550㎜×650㎜ 정도로 대형인 기판에 특히 적합하다.

현재, 이와 같이 대형 유리 패널의 검사는 주로 수동으로 이루어진다. 따라서, 이러한 수동공정으로 인하여 수출용 조사품에서는 큰 가변성이 발생하게 된다. 공지된 검사 시스템과 관련된 문제점은 판의 진동을 최소화하는 방식으로 기판을 유지시키는 것이다. 또한, 검사 판독에서 일관성을 갖도록 하기 위하여, 상기 유리판을 완전 평면오차로 유지하는데 문제가 있다. 더욱이, 지지구조에 간섭받지 않고 판의 모든 부분을 직접 관찰하기가 곤란하다. 즉, 공지된 대부분의 검사 시스템은 판의 가장자리를 수평 또는 수직으로 향하도록 유지시키는 방법에 기초하는데, 이는 검사 공정에서 유리의 휨 및 진동을 일으키게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 판의 모든 진동을 완충시키고, 검사하는 동안 판이 고속으로 움직일 수 있도록 하며, 상기 판의 표면을 물리적으로 접촉하지 않고 기판의 전체 표면을 지지하는 균일한 공기를 이용함으로써 전술한 문제점에 대한 해결책을 제공하는 것이다.

본 발명은 유리 기판에서 표면 및 본체 결함을 검사하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 상기 시스템은 여러가지 형태의 유리 결함을 검출, 판정 및 분류하기 위해 상호작용하는 이중 검출기 주사 시스템(dual detector scanning system) 뿐만 아니라 명시야/암시야 이미징 시스템(brightfield/darkfield imaging system)을 포함한다. 검사 공정중에 유리는 공기 테이블에 의해 약간 부양된 수직위치에 지지되며, 특히 이는 550㎜×650㎜ 정도의 대형 기판에 안정성을 제공하게 된다.

피검용 유리판 또는 기판은 수직으로부터 소정 각도로 경사진 3조각 공기 테이블에 근접하여 위치된다. 상기 유리판 또는 기판은 대체로 수직하지만 경사진 공기 테이블에 평행한 축 또는 사면을 따라 설치된다. 이중 조명장치과 이중 검출기는 이들을 경사축과 교차하는 축을 따라 수평으로 움직일 수 있도록 하는 슬라이드 장치상의 공기 테이블내에 형성된 슬롯에 근접하여 위치된다. 상기 유리기판은 슬롯상에 위치되어 정지상태로 유지되는 반면, 이중 검출기와 조명 시스템은 기판의 일측 가장자리로부터 타측 가장자리까지 움직이게 된다. 이때, 상기 유리는 검사되며, 이 공정은 유리 기판의 전체 면적이 검사될 때까지 반복된다.

이러한 초기 주사 공정에 이어서, 이전 주사 과정에서 검출된 입자 또는 결함을 더 조사하기 위해 명시야/암시야 광학기가 위치될 수 있다. 긁힘, 입자 및 기타 다른 결함이 식별되어 허용 또는 거부될 수 있다.

도 1은 본 발명을 구성하는 검사 시스템의 측면을 도시한 개략도이고,

도 2는 유리기판을 수직으로 수용하여 설치하기 위한 장치의 측면을 도시한 개략도이며,

도 3은 유리기판의 하부 가장자리를 지지하기 위한 V홈형 지지체를 도시한 것으로, 도 2의 3-3선을 따라 취한 단면도이고,

도 4는 공기 테이블에 평행하며 수직에 대해 소정의 각도를 이루도록 유리판을 설치하기 위한 장치와, 조명장치와 카메라를 수평으로 이동시키기 위한 장치의 정면도이며,

도 5는 조명 시스템과 카메라를 일체로 수평으로 움직이기 위한 장치를 도시한 사시도이고,

도 6은 공기 테이블의 부분들을 개략적으로 도시한 측면도이며,

도 7은 공기홀의 패턴을 도시한 것으로, 공기 테이블의 부분 확대 단면도이고,

도 8은 유리판상에서의 실제 주사 패턴을 가상하여 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면, 검사 시스템(10)의 주사부가 측면도로서 개략적으로 도시되어 있다. 상부(12a), 중앙부(12b) 및 하부(12c)를 포함하여 3개의 부분으로 이루어진 경사진 공기 테이블(12)이 바람직하게는 수직에 대해 소정 각도로 위치된다. 유리판 또는 기판(14)과 같은 시편의 하부 가장자리(16)가 한쌍의 홈형 지지구(18)에 의해 지지된다(도 2 및 도 3 참조). 상기 피검용 유리시편 또는 기판(14)은 공기 테이블이 제공하는 에어 쿠션에 의해 공기 테이블(12)의 사면에 대해 평행하게 유지된다. 하기된 바와 같이, 상기 기판(14)은 화살표(Y)로 도시된 경사 Y축을 따라 상하로 움직이며, 상기 Y축은 공기 테이블(12)의 평면에 평행하며 수직에 대해서는 소정의 예각을 이룬다.

도시된 바와 같이, 상기 공기 테이블(12)은 중앙부(12b)와 제 1 및 제 2 부분(12a)(12b)사이에 형성된 간극 또는 슬롯(20a)(20c)을 갖는다. 검사 시스템(12)의 주사장치(22)는 상기 간극 또는 슬롯(20a)(20c)에 인접하여 유리 기판(14)의 대향측에 위치된다. 상기 주사장치는 제 1 및 제 2 조명 시스템(24)(26)과, 제 1 검출기(28) 및 제 2 검출기(30)를 포함하는, 예를 들어 이중 카메라 시스템과 같이 광학적으로 정렬된 이중 검출기 시스템을 포함한다. 상기 조명 시스템(24)(26)은 공기 테이블(12)의 일측에 위치되고, 이중 검출기 시스템의 제 1 검출기(28)와 제 2 검출기(30)는 테이블(12)의 대향측에 위치된다. 그러나, 제 1 조명 시스템과 제 1 검출기는 간극 또는 슬롯(20a)을 통과하는 광학축(OP-1)을 따라 광학적으로 정렬되는 반면, 제 2 조명 시스템(26)과 제 2 검출기(30)는 하부의 간극 또는 슬롯(20c)을 통과하는 광학축(OP-2)을 따라 광학적으로 정렬된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 주사장치(22)은 유리 기판(14)과 Y축에 대해 횡으로 수평 X축(도 4에서 화살표(X)로 도시됨)을 따라 일체로 움직이게 된다. 또한, 상기 주사장치(22)는, 예를 들어 명시야/암시야 광학기가 구비된 카메라와 같은 제 3 검출기(32)를 포함하며, 이 검출기는 상기 이중 검출기 시스템에 의해 초기 주사가 이루어진 후 상기 이중 검출기 시스템에 의해 초기에 위치가 검출된 결함을 더 분류하는데 사용된다. 바람직하게, 상기 제 3 검출기는 제 1 및 제 2 검출기보다 높은 해상도를 갖는다.

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 홈형 지지구(18)는 안내레일(36)에 의해 경사 Y축을 따라 움직일 수 있는 운반대(34)에 고정된다. 또한, 상기 운반대(34)에는 한쌍의 중앙 받침대(38)(40)가 고정된다. 좌측의 중앙 받침대(38)는 크기가 다른 여러 유리 기판(14)에 맞게 위치를 결정하는 받침대 역할을 하며, 예를 들어, 회전식 공압 액츄에이터와 같은 액츄에이터에 의해 소정의 위치에 놓여질 수 있다.

도 4를 참조하면, 공기 테이블(2)과 평행한 경사 Y축을 따라 유리 기판을 상하로 움직이기 위한 유리 기판 이송장치와, X축을 따라 수평으로 이중 검출기 시스템과 조명 시스템을 움직이기 위한 주사장치(22)는 타이밍 벨트, 풀리 및 가이드암 시스템을 통해, 예를 들어 선형 모터와 같은 모터에 의해 구동된다. 홈형 지지구(18), 운반대(34), 안내레일(36) 및 중앙 받침대(38)(40)를 포함하는 상기 유리 기판 이송장치는 운반대(34)의 암(44)에 연결된 타이밍 벨트(48)와 구동 풀리(46)를 통해 선형 모터(42)에 의해 구동된다. 선형 모터(42)의 전원이 차단되었을 때 운반대(34)가 Y축을 따라 낙하하는 것을 방지하기 위하여 구동 풀리(46)에 연결된 브레이크(50)가 구비된다. 주사장치(22)를 작동시키기 위하여, 별도의 선형 모터(미도시)가 구동 풀리(52)와 구동 샤프트(52a)에 유사하게 연결된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 주사장치(22)가 유리 기판(14)에 대해 횡으로 수평운동하는 것을 볼 수 있다. 상기 주사장치(22)는 Y축을 따라 대체로 수직으로 유리 기판(14)을 움직이는 유리 기판 이송장치의 대향측에 위치된다. 상기 제 1 검출기(28)와 제 2 검출기(30)는 검출기 장치대(54)에 의해 지지되는 반면, 제 1 조명 시스템(24)과 제 2 조명 시스템(26)은 조명 시스템 장치대(56)에 의해 지지된다. 카메라 장치대(54)를 도시한 도 4를 참조하면, 상기 장치대(54)(56)는 레일(58)상에서 X축을 따라 판(14)에 대해 횡으로 슬라이드된다. X축을 따라 조명 시스템과 검출기를 일체로 움직이기 위하여, 한쌍의 타이밍 벨트(60)(62)가 검출기 장치대(54)와 조명 시스템 장치대(56)에 연결된다. 또한, 상기 X축을 따라 카메라를 움직이는 타이밍 벨트(60)와 구동 풀리(52)를 구동시키는 선형 모터는 타이밍 벨트(62)를 작동시키는 구동 풀리(52b)와 연결 구동 샤프트(52a)를 통하여 X축을 따라 조명 시스템도 구동시킨다. 상기 타이밍 벨트(60)(62)의 대향 단부에 위치된 한쌍의 유동 풀리(53)가 상기 벨트를 인장상태로 유지하게 된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 공기 테이블과 그 홀 패턴이 더욱 상세하게 도시되어 있다. 상부(12a), 중앙부(12b), 하부(12c) 및 간극(20a)(20c)를 포함하는 공기 테이블(12)이 도 6에 도시되어 있는 반면, 공기 공급홀(64)과 공기 배출홀(66)은 도 7에서 테이블(12)의 일부로 도시되어 있다. 공기 테이블의 홀 패턴은 판의 평활도를 유지함과 아울러, 유리판(14)을 테이블로부터 부양시킬 수 있도록 특수하게 설계되었다. 유리판의 가장자리 부분이 중앙부보다 판의 표면으로부터 더 많은 공기를 소실 또는 소모할 것을 고려하여, 판의 표면에 대해 균일한 공기 유동을 제공하고 판의 중앙부가 휘어지는 것을 방지하기 위해 배출홀은 판의 중앙부에 제공된다. 따라서, 판의 평활도는 배출홀과 압력 패턴을 통해 이루어지되, 상기 배기홀은 테이블상에서의 위치에 따라 크기가 정해짐으로써 판의 뒷면까지 표면 전체에 걸쳐서 균일한 압력을 유지하게 된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 간극(20a)과 간극(20b)에 인접하여 테이퍼형 간극 계면(68)이 존재한다. 각각의 간극 계면에는 간극(20a)(20b) 부근에서의 압력 손실을 보상하기 위한 추가적인 공기 공급홀(64)이 구비된다.

전술한 바와 같이, 상기 경사진 공기 테이블(12)은 수직에 대해 소정 각도로 기울어져 경사 Y축에 평행하게 된다. 수직으로부터 약 5°내지 15°사이의 예각이 바람직하다. 상기 각도가 수직으로부터 5°이하면, 너무 강한 압력이 가해질 경우 유리판이 테이블로부터 날아가기 때문에, 유리판을 테이블로부터 부양시켜 유지하는데 필요한 압력은 매우 조심스럽게 제어되어야만 한다. 상기 각도가 15°이상이 되어 90°에 가까워지고 유리판이 거의 수평이 되면 될 수록, 유리판이 휘어짐으로써 문제점이 더 많이 발생한다. 결코 한정하는 것은 아니지만, 수직으로부터 71/2°의 각도가 가장 우수한 결과를 나타낸다.

작동에 대해 설명하면, 상기 유리판 또는 기판(14)의 하부 가장자리(14)가 운반대(34)상의 홈형 지지구(18)에 위치된다. 상기 중앙 받침대(38)(40)를 이용하여 판(14)을 운반대(34)의 중앙에 맞추게 된다. 좌측 중앙 받침대(38)는 사용되는 판의 크기에 따라 받침대를 고정 위치에 위치시키는 캠운동에 의해 작동되며, 우측 중앙 받침대(40)는 유리가 중앙에 놓이도록 스프링으로 작동된다. 공기 테이블(12)과 평행한 경사 Y축을 따라 유리판(14)을 위치시키고 지지하기 위하여, 경사진 공기 테이블(12)의 공기 공급홀(64)에 공기가 공급된다. 상기 공기 테이블(12)과 평행한 Y축을 따라 유리판(14)을 움직이기 위하여, 구동 풀리(46)와 타이밍 벨트(48)를 통하여 선형 모터(42)가 운반대(34)를 안내레일(36)을 따라 움직이게 된다. 상기 선형 모터에 의해 유리판(14)은 Y축을 따라 움직인 다음, 소정 위치에 유지된다. 그 후, 주사장치(22)가 유리판의 폭을 가로질러 움직이도록 하기 위해 X축 구동용 선형 모터가 작동된다. 상기 주사장치의 운동이 완료되었을 때, 주사장치의 광학기와 검출기가 다시 유리를 통과할 수 있도록 유리는 소정의 거리만큼 Y축을 따라 움직이게 된다. 유리판 전체가 주사될 때까지 이 과정이 반복된다. 주사하는 동안, 유리는 상방향 또는 하방향으로 움직여질 수 있으며, 유리가 상방향으로 움직일 때의 실제 패턴이 도 8에 도시되어 있다. 주사패턴의 경로(70)가 선으로 도시되어 있으나, 카메라의 실제 시계는 평행 경로선사이의 전체 표면을 커버한다. 상용 광학기를 이용하여, 주사장치가 1.5㎝ 간격으로 Y축을 따라 움직이도록 함으로써, 판을 완벽하게 주사할 수 있다. 상기 X축 및 Y축을 따른 운동은 운동제어 전자공학으로 제어된다.

판의 초기 주사에 이어서, 판에 대한 더 세밀한 주사가 이루어진다. 이때, 초기 주사 과정에서 검출된 입자 또는 결함을 더 조사하기 위해 명시야/암시야 광학기가 위치된다. X,Y 좌표의 위치를 정하기 위하여, 유리는 Y축을 따라 Y 거리만큼 수직으로 움직이고, 검출기는 X축을 따라 X 거리만큼 수평으로 움직인다. 제 3 검출기(32)가 초기 주사 검출기보다 높은 배율을 갖기 때문에, 상기 시스템은 입자가 어느 면에 있는지 그리고 그 크기가 어느 정도인지를 확인할 수 있음과 아울러 입자의 이미지를 특정화될 수 있도록 표시할 수 있다. 주사되는 판상물질에서의 긁힘 및 입자와 같은 결함을 식별하고 특정화하기 위하여 당업계에 공지된 알고리즘이 사용될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 결함을 허용하거나 거부하는데 이용되는 상기 알고리즘은 주사되는 물질 뿐만 아니라, 특수한 응용에 허용가능한 결함의 크기에 의해 결정됨을 당업자라면 알 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 첨부된 청구범위에 개시된 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 판상물질 검사 시스템은 판의 모든 진동을 완충시키고, 검사하는 동안 판이 고속으로 움직일 수 있도록 하며, 상기 판의 표면을 물리적으로 접촉하지 않고 기판의 전체 표면을 지지하는 균일한 공기를 이용함으로써, 검사과정에서 유리판이 휘거나 긁히는 현상을 방지할 수 있다.

Claims (14)

1. 수직에 대해 소정 각도로 놓인 제 1 축에 평행한 평면내에 위치된 경사진 공기 테이블과;

   상기 제 1 축과 평행하게 제 1 축을 따라 판상물질을 움직이고, 상기 판의 하부 가장자리만을 물리적으로 지지하기 위한 수단과;

   상기 판상물질의 표면부가 접촉하지 않도록 공기 테이블로부터 소정 거리상에 공기 테이블에 대해 평행하게 상기 판상물질을 지지하기 위한 공기 공급수단과;

   주사 수단; 및

   상기 판상물질의 적어도 일면을 가로질러 횡으로 놓인 제 2 축을 따라 상기 주사 수단을 움직이기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 경사진 공기 테이블은 제 2 축과 평행하게 그 표면을 가로질러 형성된 제 1 슬롯과 제 2 슬롯을 갖는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 주사 수단은 제 1 슬롯과 정렬된 제 1 검출기 및 제 1 광원과, 제 2 슬롯과 정렬된 제 2 검출기 및 제 2 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 테이블은 판상물질에 공압을 제공하기 위한 공기 공급홀 패턴과, 상기 판을 공기 테이블과 대체로 평행하게 유지하기 위해 공급된 공기를 선택적으로 배출하기 위한 공기 배출홀 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 판상물질 검사장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 판의 하부 가장자리를 물리적으로 지지하기 위한 수단은 판을 당해 지지수단상의 중앙에 위치시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 경사진 공기 테이블은 그 표면부를 횡으로 가로질러 형성된 개구부를 가지며, 상기 판상물질은 투명하고, 상기 주사 수단은 공기 테이블의 대향측에 위치되어 그 내부에 형성된 상기 개구부중 하나와 정렬된 제 1 조명 시스템과 제 2 카메라와, 공기 테이블의 대향측에 위치되어 그 내부에 형성된 상기 개구부중 다른 하나와 정렬된 제 2 조명 시스템과 제 2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 판을 주사하는 과정에서 검출된 결함을 조사하기 위한 주사수단의 일부를 형성하는 명시야/암시야 광학수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사장치.
8. 공압을 이용하여 경사축을 따라 피검용 판상물질을 지지하는 단계와;

   상기 경사축을 따라 소정 거리만큼 판상물질을 주기적으로 움직이는 단계; 및

   상기 경사축을 가로지르는 축을 따라 상기 판상물질의 적어도 일면을 주사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 판의 하부 가장자리만을 따라 판상물질을 물리적으로 지지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사방법.
10. 제 8 항에 있어서, 공기 테이블의 적어도 일부를 횡으로 가로질러 연장되는 복수의 슬롯을 가진 공기 테이블을 제공하는 단계와; 상기 경사축에 평행하게 공기 테이블을 위치시키는 단계; 및 상기 공기 테이블에 평행한 경사축을 따라 판상물질을 지지하기 위해 공기 테이블을 통해 공압을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사방법.
11. 제 10 항에 있어서, 피검용 유리판을 제공하는 단계와; 상기 공기 테이블의 일측에 적어도 하나의 광원을 제공하는 단계와; 상기 테이블의 대향측에 적어도 하나의 검출기를 제공하는 단계와; 상기 공기 테이블내의 복수의 슬롯에 대해 상기 적어도 하나의 광원과 상기 적어도 하나의 검출기를 정렬시키는 단계; 및 상기 공기 테이블로 지지된 판을 가로질러 횡으로 상기 정렬된 공원 및 검출기를 움직여서 판의 결함을 주사하고 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사방법.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 주사 과정에 사용된 것보다 높은 배율을 가진 명시야/암시야 광학기를 제공하는 단계와, 주사 과정에서 발견된 결함의 위치를 찾고 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상물질 검사방법.
13. 피검용 유리판을 제공하는 단계와;

    테이블의 적어도 일부를 횡으로 가로질러 연장된 적어도 2개의 평행한 슬롯을 가진 공기 테이블을 수직에 대해 소정 각도로 경사지게 위치시키는 단계와;

    상기 공기 테이블에 평행한 경사축을 따라 상기 유리판을 지지하기 위하여 상기 공기 테이블에 공압을 공급하는 단계와;

    상기 경사축을 따라 주기적인 간격으로 유리판을 움직이는 단계와;

    상기 공기 테이블의 일측에 한쌍의 광원을 제공하고, 그 대향측에 한쌍의 검출기를 제공하는 단계와;

    하나의 광원과 검출기가 상기 평행 슬롯중 하나와 정렬되고, 다른 광원과 검출기 세트가 다른 슬롯과 정렬되도록 상기 검출기와 각각의 광원을 정렬시키는 단계; 및

    상기 유리판이 주기적으로 움직이는 동안, 정렬된 광원과 검출기 세트를 유리판을 가로질러 횡으로 움직여서 판의 결함을 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 표면 및 본체 결함의 위치를 찾아 검사하기 위한 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 판의 검사과정에서 발견된 결함을 확인하기 위해 명시야/암시야 광학기를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 표면 및 본체 결함의 위치를 찾아 검사하기 위한 방법.