KR20050045499A - 대형기판 검사용 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LCD 기판의 결함을 검사하기 위한 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원에서 출발한 빛이 반사부재와 집광부재인 프레넬렌즈를 거쳐서 검사대상 기판에 조사되고, 상기 검사대상 기판에 의하여 반사되는 빛을 검사자가 육안으로 검사할 수 있도록 하는 조명장치에 관한 것이다.
본 발명의 대형기판 검사용 조명장치는 기판의 표면 검사에 이용되는 조명을 제공하는 반사 조명계; 기판의 내부 및 후면 검사에 이용되는 조명을 제공하는 투과 조명계; 기판을 위치시켜서 상기 기판의 위치를 변경시킬 수 있도록 구비되는 기판 위치계; 및 검사자가 위치하여 상기 기판의 결함여부를 검사하는 검사자 위치계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

대형기판 검사용 조명장치{A Flood Light for appearance inspection of LCD surface}
본 발명은 LCD 기판의 결함을 검사하기 위한 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원에서 출발한 빛이 반사부재와 집광부재인 프레넬렌즈를 거쳐서 검사대상 기판에 조사되고, 상기 검사대상 기판에 의하여 반사되는 빛을 검사자가 육안으로 검사할 수 있도록 하는 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼나 LCD, PDP, EL 등의 대형 기판을 생산할 때 기판에 남아 있는 이물이나 얼룩 등의 결함을 발견하기 위하여 목시검사, 즉 육안으로결함을 검사한다. 이때, 결함의 발견을 용이하게 하기 위하여 기판 전체를 균일하게 조명하는 조명장치가 사용된다.
종래, LCD 기판의 결함 검사에는 도 1 a, b에 나타낸 바와 같은 조명장치가 이용되고 있었다. 즉, 광원부(110)로부터의 빛이 반사부(120)에서 반사되어 집광부(130)와 산란부(140)를 투과한 후, 검사대상 기판(310)에 조사된다. 그리고 상기 기판(310)에 의하여 반사된 빛은 검사자(410) 부근으로 향하게 되고, 검사자는 그 반사된 빛을 관찰함으로써 상기 기판(310)의 결함여부를 검사하게 되는 것이다. 즉, 결함이 없는 기판 표면에서 반사되는 빛과 결함에서 반사되는 빛의 강도 및 반사각의 차이에 의해 기판의 결함여부를 확인하는 육안 검사가 행해지는 것이다.
이때 상기 반사부(120)는 광원부(110)에서 출발한 빛의 경로를 집광부(130) 쪽으로 변화시키기 위하여 사용되는 것이며, 상기 집광부(130)는 빛을 집광시키기 위한 도구이며, 상기 산란부(140)는 집광부(130)를 통과한 빛을 산란시켜 부드러운 빛이 발생하도록 하는 도구이다. 특히 상기 산란부(140)는 액정산란판으로 구비되는데 상기 액정산란판은 도 2 a, b에 도시된 바와 같이, 전압인가 여부에 따라 투명과 불투명 상태로 변화되기 때문에, 상기 액정산란판을 통과하는 빛을 수렴광 또는 산란광으로 전환 가능하게 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 회전가능하도록 구비되어 있는 기판 회전부(170)에 결합된 상태로 검사되기 때문에, 상기 검사대상 기판(310)은 지면에 대하여 이루는 각도가 변화될 수 있다. 따라서 상기 검사대상 기판(310)의 각도를 변화시켜서 검사자(410)가 기판의 결함을 검사하기에 가장 용이한 각도로 조정하고, 상기 각도에서 소정 각도 만큼 기판의 각도를 미세 조정하면서 기판에 존재하는 결함여부를 검사하게 된다. 그런데 상기 검사대상 기판(310)은 외관검사 과정 또는 기판 내부 결함 검사를 위한 과정에서 회전되어야 하므로 상기 검사자(410)는 그 회전반경을 확보할 수 있도록 이격되어 있어야 한다. 따라서 검사대상 기판의 크기가 계속하여 대형화되고 있는 현 상황에서는 검사자(410)가 계속하여 뒤로 후퇴할 수 밖에 없는 것이다. 그런데, 검사자(410)가 뒤로 후퇴하면 검사대상 기판(310)으로부터의 거리가 멀어지므로 기판의 결함을 정확하게 관찰할 수 없는 문제가 있다.
이는 도 3에 도시된 바와 같이 검사자(410)가 상기 검사대상 기판(310)의 표면에 존재하는 결함을 검사하기에 가장 용이한 기판 각도가 15°~ 45°이므로 상기 검사대상 기판(310)이 거의 수평으로 누운 상태이므로 상기 검사자(410)가 상기 검사대상 기판(310)에 근접할 수 없기 때문에 더욱 큰 문제이다.
또한 상기 검사대상 기판(310)의 내부 결함 검사시 사용하는 투과 조명부(190)도 기판의 회전 반경을 확보하기 위하여 검사대상 기판(310)에서 멀어져야 하나, 투과 조명부(190)가 검사대상 기판(310)에서 멀어지면 조도가 약해져서 검사대상 기판(310)을 투과하는 광량이 감소하여 기판 내부 결함을 제대로 검사할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 대형기판의 외관 및 내부 결함 검사에 적합한 대형기판 검사용 조명장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대형기판 검사용 조명장치는, 기판의 표면 검사에 이용되는 조명을 제공하는 반사 조명계; 기판의 내부 및 후면 검사에 이용되는 조명을 제공하는 투과 조명계; 기판을 위치시켜서 상기 기판의 위치를 변경시킬 수 있도록 구비되는 기판 위치계; 및 검사자가 위치하여 상기 기판의 결함여부를 검사하는 검사자 위치계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사 조명계는 기판의 표면 검사에 사용되는 빛을 최초로 조사하는 광원부; 상기 광원부로부터 조사되는 빛의 경로를 검사 대상 기판이 위치된 방향으로 변경시키는 반사부; 상기 반사부로부터 반사되는 빛을 집광시키는 집광부; 상기 집광부와 인접한 위치에 평행하게 설치되며, 상기 집광부로부터의 빛을 산란시키는 산란부; 를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반사 조명계는 중앙부에 위치하는 제1 반사 조명계, 상기 제1 반사 조명계의 좌측에 위치하는 제2 반사 조명계 및 상기 제1 반사 조명계의 우측에 위치하는 제3 반사 조명계로 구성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대형기판 검사용 조명장치의 세부적인 구성요소의 기능 및 작용과 각 구성요소간의 관계를 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 대형기판 검사용 조명장치는 반사 조명계(100), 투과 조명계(200), 기판 위치계(300) 및 검사자 위치계(400)를 포함하여 구성된다.
상기 반사 조명계(100)는 검사 대상 기판의 표면에 결함이 존재하는 지를 검사하는데 사용되는 빛을 제공하는 역할을 한다. 이때 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사 조명계(100)는 중앙부에 위치하는 제1 반사 조명계(100a), 상기 제1 반사 조명계(100a)의 좌측에 위치하는 제2 반사 조명계(100b), 상기 제1 반사 조명계(100a)의 우측에 위치하는 제3 반사 조명계(100c)로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 최근 검사대상 기판이 대형화되면서 하나의 반사 조명계로는 검사대상 기판의 모든 영역을 검사하는 것이 어려워지며, 검사작업에 시간이 너무 많이 소비되는 문제점이 있어서, 대형기판의 검사를 용이하게 하기 위함이다.
도 4는 상기 제1 반사 조명계(100a), 투과 조명계(200), 기판 위치계(300) 및 검사자 위치계(400)간의 위치관계를 모식적으로 나타낸 도면이다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각 반사 조명계는 광원부(110), 반사부(120), 집광부(130), 산란부(140)로 구성되는 것이 바람직하다.
먼저 상기 광원부(110)는 기판의 표면 검사를 위한 광원을 생성하는 기능을 한다. 이때, 상기 광원부(110)는 상기 반사부(120)가 위치하는 방향으로 빛을 보낼 수 있도록 설치된다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(110)는 빛이 조사되는 각도를 상하로 변경할 수 있도록 상하로 회전가능하게 구비되는 것이 바람직하다. 이는 검사대상 기판(310)이 대형화 됨에 따라서, 검사자(410)가 기판을 검사하기에 가장 용이한 각도로 기판을 조정할 수 있도록 하기 위해서는 광원이 비춰지는 각도를 조정할 필요성이 있기 때문이다.
또한 상기 광원부(110)는 광원과 렌즈부재(미도시)로 구성되는데, 상기 렌즈부재는 복수개의 렌즈가 조합되어 이루어진다. 이때 상기 광원부(110)는 상기 렌즈부재에 구비된 렌즈 간의 거리를 조정할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다. 이는 상기 광원부(110)의 위치를 실제로 변경시키지 않고서도 상기 광원부(110)의 위치를 변경시킨 것처럼 상기 검사대상 기판(310)에 도달하는 빛의 휘도를 변경할 수 있도록 하기 위함이다.
다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(120)는 상기 광원부(110)의 전방에 설치되어 상기 광원부(110)로부터 조사되는 빛의 광로를 변경하는 역할을 한다. 이때 상기 반사부(120)는 상기 광원부(110)로부터 조사되는 빛을 반사시킬 수 있도록 그 경로상에 위치되어야 하므로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 광원부(110)가 상하로 회전하면 상기 반사부(120)도 동시에 상하로 이동할 수 있도록 구비되어 상기 광원부(110)에서 조사되는 빛의 경로 상에 항상 위치할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(120)는 중앙부분의 축(122)을 중심으로 하여 회전할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다. 이는 상기 반사부(120)에 의하여 반사되는 빛의 경로를 자유롭게 조절할 수 있게 하기 위함이다.
그리고 상기 집광부(130)는 상기 반사부(120)로부터의 빛을 조사 받아서 기판으로 집속해주는 역할을 하며, 상기 산란부(140)는 상기 집광부(130)에 의하여 집광된 빛을 산란시키는 역할을 한다. 즉 상기 집광부(130)는 상기 반사부(120)의 하부에 위치되어 상기 광원부(110)에서 생성된 확산광을 집광시키는 것이며, 상기 산란부(140)는 상기 집광부(130)에 인접하게 위치되어 전압인가여부에 따라 상기 집광부(130)에 의하여 집광된 빛을 산란시킬 수 있도록 구비되는 것이다.
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 반사 조명계(100b)와 제3 반사 조명계(100c)는 상기 제1 반사 조명계(100a)를 중심으로 하여 각각 상하방향으로 회전할 수 있도록 구비되는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 상기 제2, 제3 반사 조명계(100b, 100c)를 회전시킬 수 있도록 함으로써 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 각 반사 조명계에 의하여 조사되는 부분 및 중첩되는 부분을 조정할 수 있도록 함으로써 중첩되는 면적을 다양하게 조정하여 기판의 표면 상에 존재하는 결함을 보다 용이하게 발견하기 위한 것이다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기판 위치계(300)는 상기 산란부(140)의 하부에 설치되며, 상기 검사대상 기판(310)을 위치 고정시킨 후 상기 기판을 회전시킬 수 있도록 구비된다. 즉, 상기 검사대상 기판(310)을 회전시키면서 검사자(410)가 가장 용이하게 검사할 수 있는 각도를 탐지한 후 상기 검사대상 기판(310)을 그 각도에 위치시킨 후 그 각도에서 소정 범위내로 각도를 변경시키면서 기판을 검사할 수 있도록 하는 것이다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판 위치계(300)의 전방에는 검사자 위치계(400)가 구비되며, 검사자(410)는 상기 검사자 위치계(400)에 위치하여 상기 검사대상 기판(310)을 관찰하게 된다. 이때 상기 검사자 위치계(400)는 전후로 구동할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다. 이는 상기 검사대상 기판(310)이 대형화됨에 따라 검사대상 기판(310)의 회전 반경을 확보하기 위해서는 상기 검사자 위치계(400)를 상기 기판 위치계(300)로부터 일정거리 이상 이격시켜야 하지만, 상기 검사자 위치계(400)가 상기 기판 위치계(300)로부터 너무 멀리 이격되어 있으면 상기 검사자 위치계(400)에 위치해서 기판을 관찰하는 검사자(410)가 상기 검사대상 기판(310)으로부터 너무 멀리 이격되어 있어서 상기 검사대상 기판(310)의 결함을 제대로 관찰할 수 없는 문제점이 있으므로, 상기 기판의 회전시에는 상기 검사자 위치계(400)를 상기 기판 위치계(300)로부터 이격시켰다가 상기 기판을 일정한 각도로 위치시킨 후에는 상기 검사자 위치계(400)를 상기 기판 위치계(300) 가까이로 이동시켜서 검사자(410)가 상기 검사대상 기판(310)을 가까운 거리에서 관찰할 수 있도록 하기 위함이다.
마지막으로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판 위치계(300)의 후방에는 투과 조명계(200)가 위치된다. 상기 투과 조명계(200)는 상기 검사대상 기판(310)의 내부 결함여부를 검사하는데 사용되는 조명을 생성한다. 즉, 상기 반사 조명계(100)를 이용하여 기판의 표면에 대한 결함여부를 검사하고 난 후, 기판의 표면에 이상이 없으면 상기 검사대상 기판(310)을 도 8에 도시된 바와 같이, 지면에 수직되게 위치시킨 후 상기 투과 조명계(200)를 작동시켜 상기 투과 조명계(200)로부터 조사되는 빛을 기판(310)에 통과시켜서 그 빛의 통과여부를 관찰함으써 기판의 내부 결함여부를 검사하는 것이다. 이때, 상기 투과 조명계(200)는 일정한 면적을 가진 면 조명으로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 투과 조명계(200)는 전후로 이동할 수 있도록 구비되는 것이 더욱 바람직하다. 이는 상기 검사대상 기판(310)의 외관 검사시 또는 상기 검사대상 기판(310)의 외관검사가 종료된 후 상기 검사대상 기판(310)의 내부 결함 검사를 위하여 검사대상 기판의 회전이 필요한 경우에 그 회전 반경을 확보하기 위해서는 상기 투과 조명계(200)를 상기 기판 위치계(300)로부터 일정거리 이상 후방으로 이격시켜야 하고, 상기 검사대상 기판(310)의 내부 결함 검사를 위해서는 상기 투과 조명계(200)를 상기 검사대상 기판(310)에 가까운 위치로 이동시킬 필요가 있기 때문이다. 이는, 상기 검사대상 기판(310)의 내부 결함 검사에는 투과 조명계(200)에서 조사된 빛이 상기 검사대상 기판(310)을 투과해야 하는데 상기 투과 조명계(200)가 너무 멀리 떨어져 있으면, 그 조도가 약해서 투과되는 빛이 적어지므로 내부 결함을 정상적으로 검사할 수 없는 문제점이 있기 때문이다.
< 실시예 >
이하에서는 본 발명에 따른 대형기판 검사용 조명장치를 이용하여 검사대상 기판의 결함여부를 관찰하는 바람직한 실시예를 설명한다. 도 9는 상기 표면 조명계를 이루는 3가지 반사 조명계 중 제1 반사 조명계만을 도시하여 바람직한 실시예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 기판의 표면 검사를 위해서 상기 광원부(110)를 작동시켜 빛을 조사시킨다. 이때, 상기 광원부(110)를 상하로 회전시키면서 가장 적절한 조사각도를 선정한 후 상기 광원부(110)를 고정시킨다. 본 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(110)를 지면과 약 50°의 각도를 이루게 하여 고정시킨다.
그리고, 상기 광원부(110)로부터 조사되는 빛을 상기 집광부(130)로 반사시키기 위하여 상기 반사부(120)의 각도를 조정한다. 본 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(120)를 지면과 약 10°의 각도를 이루도록 조정하여 고정시킨다.
다음으로 상기 집광부(130) 및 산란부(140)를 동시에 구동시켜 상기 검사대상 기판(150)에 잘 조사될 수 있는 각도를 선정하는데, 본 실시예에서는 상기 집광부(130) 및 산란부(140)를 지면과 약 20°의 각도를 이루도록 고정시킨다.
상술한 바와 같이 상기 광원부(110), 반사부(120), 집광부(130) 및 산란부(140)의 각도를 조정하면 상기 검사대상 기판(310)을 지면과 45°~ 70°사이에서 변경시키면서 검사하는 것이 상기 검사대상 기판(310)의 검사에 가장 용이한 기판 위치가 된다. 따라서, 검사자(410)가 도 3에 도시된 경우와 달리 상기 검사대상 기판(310)에 더 가까이 접근할 수 있으며, 상기 검사대상 기판(310)의 표면에 존재할 수 있는 결함을 더욱 세밀하게 관찰할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 대형기판 검사용 조명장치를 이용하면 각 구성요소의 각도를 조정할 수 있어서 기판의 검사에 가장 적절한 조건을 찾아서 검사할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 대형기판 검사용 조명장치는 검사자 위치부와 투과 조명부가 전후로 구동할 수 있으므로 더욱 더 대형화되는 기판의 검사에도 능동적으로 대응할 수 있는 장점이 있다.
도 1a, 1b는 종래의 기판 검사용 조명장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 2a, 2b는 액정의 작용을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기판 검사용 조명장치를 이용하여 기판을 검사하는 경우 가장 검사가 용이한 각도를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대형기판 검사용 조명장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 5는 광원부와 반사부의 구동모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 각 반사 조명계의 구동모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 각 반사 조명계가 구동함에 따라 기판에 빛이 조사되는 영역의 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 투과 조명계의 구동 모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보여주는 모식도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 설명 >
100 : 반사 조명계 100a : 제1 반사 조명계
100b : 제2 반사 조명계 100c : 제3 반사 조명계
110 : 광원부 120 : 반사부
130 : 집광부 140 : 산란부
200 : 투과 조명계 300 : 기판 위치계
310 : 기판 400 : 검사자 위치계
410 : 검사자

Claims (11)

  1. 기판의 표면 검사에 이용되는 조명을 제공하는 반사 조명계;
    기판의 내부 및 후면 검사에 이용되는 조명을 제공하는 투과 조명계;
    기판을 위치시켜서 상기 기판의 위치를 변경시킬 수 있도록 구비되는 기판 위치계; 및
    검사자가 위치하여 상기 기판의 결함여부를 검사하는 검사자 위치계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 조명계는,
    기판의 표면 검사에 사용되는 빛을 최초로 조사하는 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛의 경로를 검사 대상 기판이 위치된 방향으로 변경시키는 반사부;
    상기 반사부로부터 반사되는 빛을 집광시키는 집광부;
    상기 집광부와 인접한 위치에 평행하게 설치되며, 상기 집광부로부터의 빛을 산란시키는 산란부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사 조명계는,
    중앙부에 위치하는 제1 반사 조명계, 상기 제1 반사 조명계의 좌측에 위치하는 제2 반사 조명계 및 상기 제1 반사 조명계의 우측에 위치하는 제3 반사 조명계로 구성되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광원부는,
    광원과 렌즈부재로 구성되되, 상기 렌즈부재는 상기 렌즈부재에 설치된 각 렌즈간의 이격 거리를 조절할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 광원부는,
    상하로 조명 각도를 조정할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 반사부는,
    반사되는 빛의 반사각도를 조정할 수 있도록 회전가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 집광부는,
    상기 반사부의 회전에 동조하여 상기 반사되는 빛을 최대한 집광할 수 있도록 회전가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 산란부는,
    상기 집광부에 인접하게 설치되어 상기 집광부와 함께 구동하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 투과 조명계는,
    상기 기판 위치계의 후방에 설치되되, 전후로 구동될 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 검사자 위치계는,
    상기 기판 위치계의 전방에 설치되되, 전후로 구동할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 제2 반사 조명계와 상기 제3 반사 조명계는,
    상기 제1 반사 조명계와 연결되는 면을 중심으로 하여 전체가 상하로 회전할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 대형기판 검사용 조명장치.
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