KR20070118137A - Ｔｆｔ 기판 검사 장치 - Google Patents

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KR20070118137A
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야스오 코니시
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가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼
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Abstract

TFT 기판 검사 장치에 있어서, 단기간 동안 고온에서 기판 검사를 수행한다. TFT 기판 검사 장치(1)는, 도입한 TFT 기판(9)의 기판 검사를 수행하는 검사 챔버(4) 및 검사 챔버 내에 TFT 기판을 도입하는 로드 락 챔버(2)를 가지며, 로드 락 챔버(2)는 도입된 TFT 기판을 예비 가열하는 가열 수단(10)을 구비하고, 검사 챔버(4)는 로드 락 챔버로부터 도입된 TFT 기판을 보온하는 보온 수단(11)을 구비한다. 가열 수단(10)에 의해 TFT 기판(9)을 예비 가열함에 따라, 고온 상태로 한 TFT 기판을 검사 챔버 내로 도입하고, 검사 챔버 내에서 고온으로 가열하는 기구를 필요로 하지 않으며, 또한 검사 챔버 내에서 상온 시키기 위한 시간을 요하지 않고 기판 검사를 수행한다.

Description

ＴＦＴ 기판 검사 장치{TFT SUBSTRATE INSPECTING APPARATUS}
본 발명은, TFT(박막 트랜지스터) 기판 검사 장치에 관한 것으로, 특히 검사 장치 내에 도입된 TFT 기판을 고온 상태에서 검사하는 TFT 기판 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에 있어서, 시즈 히터를 구비하여 진공 상태에서 기판 등을 진공 가열하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본공개특허 평 제8-20868호).
이와 같이, TFT 기판을 고온 상태에서 검사하려면, 검사 챔버에 가열 수단을 설치하고, 상기 검사 챔버 내에 도입된 TFT 기판을 상기 가열 수단으로 소정 온도까지 가열한 후에 검사를 수행하는 것을 생각할 수 있다.
검사 챔버에 설치하는 가열 수단으로서 고온 히터를 채용한 경우에는, TFT 기판을 상온으로부터 소정의 고온 상태까지 단시간으로 가열할 수 있으나, 상기 고온 히터는 다량의 열용량을 필요로 하기 때문에, 큰 공간을 필요로 한다. 통상, 기판 검사는 진공 상태에서 수행되고, 그것을 위한 검사 챔버는 배기 시간을 단축하기 위해 한정된 공간으로 하며, 이 한정된 공간 내에, 하전 입자 빔원, TFT 기판을 가동으로 지지하는 스테이지 기구, 빔 조사에 의해 상기 TFT 기판으로부터 방출된 2차 전자 등을 검출하는 검출기 등의 여러 검사 장치가 설치되어 있다. 그 때문에, 이 좁은 공간 내에 큰 공간을 필요로 하는 고온 히터를 설치하는 것은 어렵다.
만약, 검사 챔버 내에 고온 히터를 설정한 경우에는, 상기 검사 챔버의 공간이 넓어지기 때문에 상기 검사 챔버의 배기에 시간이 걸려 TFT 기판의 검사 시간이 길어지고, 상기 TFT 기판의 기판 검사를 기판 제조 라인 상에서 인 라인으로 수행하는 경우에는, 상기 TFT 기판의 쓰루풋(throughput)이 저하하게 된다.
또한, 설치하는 가열 수단으로서 검사 챔버의 좁은 공간에 부착할 수 있도록 소형 히터를 채용한 경우에는, 상기 히터의 열용량이 작기 때문에, 상기 검사 챔버 내에 도입된 TFT 기판을 상온으로부터 고온 상태까지 가열하기까지 장시간을 요하고, 전술한 경우와 마찬가지로, 상기 TFT 기판의 검사 시간이 길어지며, 상기 TFT 기판의 기판 검사를 기판 제조 라인 상에서 인 라인으로 수행하는 경우에는, 상기 TFT 기판의 쓰루풋이 저하하게 된다. 또한, 상기 가열 수단에 흐르는 대전류에 의해 발생하는 장소가 전자 빔에 영향을 줄 우려가 있다.
따라서, TFT 기판을 고온으로 가열하여 기판 검사를 수행하는 경우에는, 상기 TFT 기판의 검사에 장시간을 요한다는 문제, 상기 TFT 기판의 쓰루풋이 낮다는 문제 또는 전기장에 의한 전자 빔의 교란이라는 문제가 있다.
이에 따라, 본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 해결하고, TFT 기판 검사 장치에 있어서 단시간에 고온으로 기판 검사를 수행하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, TFT 기판 장치에 있어서, 쓰루풋을 저하시키지 않으면서 고온으로 기판 검사를 수행하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 TFT 기판 검사 장치에서, 검사 챔버 내에 TFT 기판을 도입하는 전단계에서 예비 가열을 수행하고, 상기 검사 챔버에서는 가열된 기판을 보온하는 것으로만 한다. 이에 따라, 상기 검사 챔버 내에서의 고온 가열을 필요로 하지 않으며, 상기 TFT 기판이 상기 검사 챔버 내에 머무르는 시간이 장시간화 되는 것을 피할 수 있으므로, 단시간에 검사가 가능하게 된다. 또한, 상기 검사 챔버에 설치하는 히터도 소형으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 TFT 기판 검사 장치는, 도입한 TFT 기판의 기판 검사를 수행하는 검사 챔버, 상기 검사 챔버 내에 TFT 기판을 도입하는 로드 락 챔버를 구비하며, 상기 로드 락 챔버는 도입된 TFT 기판을 예비 가열하는 가열 수단을 구비하고, 상기 검사 챔버는 상기 로드 락 챔버로부터 도입된 상기 TFT 기판을 보온하는 보온 수단을 구비하는 구성으로 한다.
이 구성에 의해서, 상기 로드 락 챔버 내에 설치한 상기 가열 수단에 의해 상기 TFT 기판을 예비 가열하는 것으로써, 고온 상태로 한 상기 TFT 기판을 상기 검사 챔버 내에 도입할 수 있으므로, 상기 검사 챔버 내에서 고온으로 가열하는 기구를 필요로 하지 않을 수 있으며, 또한 상기 검사 챔버 내에서 온도를 상승시키기 위한 시간을 요하지 않고 기판 검사를 수행할 수 있다.
또한, 본원 발명의 구성에서는, 상기 로드 락 챔버 내에서 예비 가열을 수행하기 때문에, 상기 검사 챔버 내에서 먼저 도입한 TFT 기판을 검사하고 있는 사이에 다음 TFT 기판을 고온으로 가열할 수 있으므로, 예비 가열을 수행함에 따른 검사 시간의 가산을 최소한으로 억제할 수 있고, 통상의 검사 시간 내에서 예비 가열이 종료하는 경우에는, 통상과 동일한 검사 시간으로 고온에 의한 기판 검사를 수행할 수 있다.
또한 상기 검사 챔버에서는, 예비 가열된 기판의 온도 저하를 방지하는 정도의 온도를 수행하면 끝나기 때문에, 소형의 보온 수단으로 충분하다. 그 때문에, 보온 수단을 설치하기 위해 요하는 검사 챔버의 용적의 증가는 최소한으로 억제할 수 있다. 또한 상기 검사 챔버 중의 전자 빔에 대한 영향을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 가열 수단의 열용량을 상기 보온 수단의 열용량보다도 크게 함으로써, TFT 기판을 급속 가열할 수 있다.
로드 락 챔버로부터 검사 챔버로 TFT 기판을 반송하는 동안, 상기 로드 락 챔버에서 예비 가열한 상기 TFT 기판의 온도가 저하된다. 본 발명의 가열 수단은, 상기 로드 락 챔버로부터 상기 검사 챔버로 반송하는 동안 저하되는 상기 TFT 기판의 온도 저하량을 예측해 두고, 상기 온도 저하량에 기반하여 상기 가열 수단의 가열 설정 온도를 상기 보온 수단의 보온 설정 온도보다도 고온으로 설정한다. 이러한 가열 설정 온도 및 보온 설정 온도의 설정에 의해, 상기 TFT 기판의 반송 중에 온도가 저하한 경우라도, 상기 검사 챔버 내에서는 단순히 상기 TFT 기판에 대한 보온만을 수행하는 것으로써 고온 검사를 수행할 수 있다.
본원 발명의 실시예들에 따른 TFT 기판 검사 장치에서는, 상기 가열 수단으로서 램프 히터를 사용할 수 있고, 또한 상기 보온 수단으로서 필름 히터 또는 시즈 히터를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 TFT 기판 검사 장치에 있어서, 단시간에 고온에서 기판 검사를 수행할 수 있다. 또한 상기 TFT 기판 장치에 있어서, 쓰루풋을 저하시키지 않고서도 고온에 따른 기판 검사를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 TFT 기판 검사 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 스테이지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 검사 챔버에서의 온도 상태의 실험예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 검사 챔버에서의 온도 상태의 실험예를 설명하기 위한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 기판 검사 장치 2: 로드 락 챔버
2a: IR 램프 2b: 게이트
3: 반송 챔버 3a: 반송 로봇
3b: 지지 암 4: 검사 챔버
4a: 히터 4b: θ 스테이지
4c: XY 스테이지 5: 가열 스테이지
5a: 지지면 5b: 홈부
9: TFT 기판 10: 가열 수단
11: 보온 수단
이하, 본 발명의 실시예들에 대해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 TFT 기판 검사 장치(1)를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, TFT 기판 검사 장치(1)는, TFT 기판(9)을 검사하는 검사 챔버(4), 외부와 TFT 기판 검사 장치(1)와의 사이에서 TFT 기판(9)의 반출입을 수행하는 로드 락 챔버(LL 챔버)(2), 로드 락 챔버(2)와 검사 챔버(4)와의 사이에서 TFT 기판(9)의 반송을 수행하는 반송 챔버(3)를 갖는다.
로드 락 챔버(2)는, 외부와 반송 챔버(3)와의 사이에서 TFT 기판(9)의 도출입을 수행함과 동시에, 동입된 TFT 기판(9)을 예비 가열하는 가열 수단(10)을 구비한다. 가열 수단(10)은, 큰 열용량에 의해 로드 락 챔버(2) 내로 도입된 TFT 기판(9)을, 상온에서 고온 검사를 수행하는 소정의 고온 상태까지 급속히 가열하는 수단으로서, 예를 들면 IR-램프를 사용할 수 있다.
반송 챔버(3)는, 로드 락 챔버(2)와 검사 챔버(4)의 사이에서 TFT 기판(9)의 반송을 수행하는 수단으로서, 예를 들면, 반송 로봇을 사용할 수 있다. 또한, 반송 챔버(3)는 반드시 필요한 것은 아니고, 반송 로봇을 로드 락 챔버(2) 내 또는 검사 챔버(4) 내에 설치하는 구성으로 하여도 무방하다.
검사 챔버(4)는, TFT 기판(9)의 기판 검사를 수행하기 위한 기구 외에, TFT 기판을 고온 상태로 유지하는 보온 수단(11)을 구비한다. 기판 검사의 기구는, TFT 기판 검사 장치가 통상적으로 구비하는 기구로 할 수 있으며, 예를 들면, TFT 기판 상에서 전자 빔 등의 하전 입자 빔을 주사시키는 하전 입자 빔원과 시료 스테이지, 하전 입자 빔의 주사에 의해 시료로부터 방출되는 2차 전자 등을 검출하는 검출기 등을 구비한다.
보온 수단(11)은, 전술한 가열 수단(10)에 따른 예비 가열에서 고온으로 가열한 TFT 기판(9)을 고온 상태인 채로 유지하는 수단이다. 보온 수단(11)은, 소정의 고온 상태를 유지하는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 상온으로부터 고온으로 급속히 예비 가열하는 것을 목적으로 한 가열 수단(9)보다도 작은 열용량으로 충분하며, 예를 들면, 필름 히터나 시즈 히터 등을 이용할 수 있다. 이 보온 수단(11)이 필요로 하는 열용량은 작으므로 그 크기를 소형으로 할 수 있고, 예를 들면 TFT 기판을 지지하는 스테이지에 내장시키는 것으로 공간이 제한된 검사 챔버(4)에서라도 용이하게 배치할 수 있다.
다음으로, TFT 기판(9)의 반송 동작과 TFT 기판의 예비 가열 및 보온 동작에 대해서 설명한다. 외부에 있는 TFT 기판(9a)((A) 상태)을 로드 락 챔버(2) 내에 도입하고, 도입한 TFT 기판(9b)을 가열 수단(10)에 의해 상온으로부터 고온으로 급속히 예비 가열한다((B) 상태). 이 예비 가열에 따른 가열 온도는, 반송 챔버(3)에서 반송되는 동안의 온도 저하를 예측하여, 검사 챔버(4)에서 수행하는 고온 검사의 온도보다도 높은 온도로 할 수 있다.
고온 상태의 예비 가열된 TFT 기판(9b)은, 로드 락 챔버(2)로부터 반송 챔버(3)를 통과하여 검사 챔버(4)로 반송된다. 반송 챔버(3)에서는, 반송 로봇에 의해 TFT 기판(9c)을 검사 챔버(4)에 도입한다((C) 상태).
검사 챔버(4)에서는, 보온 수단(11)에 의해 TFT 기판(9d)을 고온으로 유지한 상태((D) 상태)에서 기판 검사를 수행한다.
반송 챔버(3)는, 기판 검사가 종료된 TFT 기판(9e)을 검사 챔버(4)로부터 받아들여 로드 락 챔버(2)로 반송한다((E) 상태).
로드 락 챔버(2)는, 반송 챔버(3)로부터 반송된 TFT 기판(9f)((F) 상태)을 외부로 반출한다((G) 상태).
도 1에서 (b)는 TFT 기판을 로드 락 챔버(2)로부터 반송 챔버(3)를 통과하여 검사 챔버(4)로 도입할 때의 온도 상태를 설명하기 위한 그래프이다. 로드 락 챔버(2) 내에서는, 가열 수단(10)에 의해 상온에서 고온까지 급속 가열한다((B) 상태). 반송 챔버(3)에서는, 반송 중에 TFT 기판의 온도가 하강한다((C) 상태).
로드 락 챔버(2)에서의 예비 가열은, 예를 들면, 반송 챔버에 의한 온도 하강을 예측하여, 검사 챔버(4)에 도입되었을 때의 온도가 소정의 고온 상태가 되도록 검사 챔버(4)의 도입 시점의 온도에 온도 하강분을 가한 온도가 되도록 설정한다.
검사 챔버(4)에서는, 검사 챔버(4)에 도입된 고온의 TFT 기판을, 소정의 고온 상태로 유지한다. 이 소정의 온도 상태는, TFT 기판을 고온 검사할 때에 요하는 온도에 기반하여 설정된다.
또한, 이 온도 설정은, TFT 기판의 위치에 따른 온도 편차와 시간 변동을 고려하여 설정된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판 검사 장치(1)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2a는 상기 TFT 기판 검사 장치를 위쪽에서 본 평면도이고, 도 2b는 상기 TFT 기판 검사 장치를 가로 방향에서 본 측면도이다.
도 2에 나타낸 TFT 기판 검사 장치(1)는, 로드 락 챔버(2)를 아래쪽 위치에 배치하고, 검사 챔버(4)를 로드 락 챔버(2)의 위쪽 위치에 배치하는 구성예이고, 반송 챔버(3)의 반송 로봇(3a)은, 아래쪽의 로드 락 챔버(2)와 위쪽의 검사 챔버(4)와의 사이에서 TFT 기판을 반송한다.
로드 락 챔버(2)는, 도입한 TFT 기판(9A)을 예비 가열하는 가열 수단으로서 IR 램프(적외 램프)(2a)를 구비한다. 또한, IR 램프(2a)의 위쪽에는, 기판 검사가 종료된 TFT 기판(9B)이 배치되고, TFT 기판 검사 장치(1)의 외부에 도출된다. 도출된 TFT 기판(9B)에 대해서 필요에 따라서는 가열할 수 있고, TFT 기판 검사 장치(1)로부터 도출된 뒤에 TFT 기판에 설치하는 처리에 있어서 고온이 필요한 경우에는, 로드 락 챔버(2)로부터 외부로 도출하는 경우에 있어서도 IR 램프(2a)에 의해 가열할 수 있다.
검사 챔버(4)는, 반송 로봇(3a)에 의해 반송된 고온 상태의 TFT 기판을 유지하는 스테이지를 구비한다. 상기 스테이지는, 각도 조정을 수행하는 θ 스테이지(4b)와, X축 방향 및 Y축 방향을 조정하는 XY 스테이지(4c)를 구비하며, 또한 TFT 기판의 고온 상태를 유지하는 히터(11a)를 구비한다. 히터(11a)는 필름 히터와 시즈 히터를 사용할 수 있다.
또한, 로드 락 챔버(2)와 반송 챔버(3) 및 검사 챔버(4)와의 사이에는 게이트(2b)가 구비되고, 반송 챔버(3) 및 검사 챔버(4) 안을 진공 상태로 할 수 있다.
TFT 기판 검사 장치(1) 내의 검사 챔버(4)에 있어서, TFT 기판(9)은 가열 스테이지(5) 상에 재치함에 따라 예비 가열을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 스테이지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3에서 (a)는 가열 스테이지(5)와 TFT 기판(9)을 분리한 상태를 나타내고 있다. 가열 스테이지(5)는, TFT 기판(9)을 위쪽으로 지지하는 평행으로 나란한 복수의 지지면(5a) 및 이들의 지지면(5a)의 사이에 형성된 복수의 홈부(5b)를 구비한다. 또한, 지지면(5a) 상에는 히터(11a)가 설치되어 있다. 가열 스테이지(5)는, 상기한 θ 스테이지(4b) 상에 설치하는 구성 이외에, θ 스테이지(4b)와 일체로 형성할 수도 있다.
홈부(5b)는, 반송 로봇의 지지 암(3b)(도 3의 (a)에서는 일부만을 나타내고 있다)을 삽입하기 위한 공간을 형성하고 있다. 상기 반송 로봇은, 지지 암(3b) 상에 TFT 기판(9)을 재치한 상태에서 지지 암(3b)을 홈부(5b)내에 삽입하는 것으로써, TFT 기판(9)을 가열 스테이지(5) 상에 이동시킨다.
상기 반송 로봇의 지지 암(3b)은, 암(3b) 상에 TFT 기판(9)을 재치하여 반송을 수행한다. 상기 반송 로봇은, TFT 기판(9)을 지지 암(3b) 상에 재치한 상태에서 가열 스테이지(5) 상에 이동시킨 후, 지지 암(3b)을 하강시키는 것으로 TFT 기 판(9)을 가열 스테이지(5)의 지지면(5a) 상에 재치한다. 도 3에서 (b)는 가열 스테이지(5) 상에 TFT 기판(9)을 재치한 상태를 나타내고 있다. 지지 암(3b)은, TFT 기판(9)을 가열 스테이지(5)상에 재치한 후에는, 홈부(5b)로부터 뽑아낸다. 기판 검사는 지지 암(3b)을 뺀 상태에서 수행된다.
가열 스테이지(5)의 지지면(5a)에 설치된 히터(11a)는 재치된 TFT 기판(9)을 고온 상태로 유지하며, 기판 검사를 수행하는 사이에 TFT 기판(9)을 소정의 고온 상태로 유지한다.
또한, 기판 검사가 종료된 후에는, 지지 암(3b)을 홈부(5b) 내에 삽입한 후 상승시키며, 지지 암(3b) 상에 검사가 끝난 TFT 기판(9)을 실어 지지하고, 홈부(5b)로부터 뽑아내어 반출을 수행한다.
이하, 도 4 및 도 5를 이용하여, 본 발명의 실시예들에 따른 검사 챔버에서의 온도 상태의 실험예를 설명한다.
도 4는, 가열 수단의 예비 가열에 의해 검사 챔버 내의 도입 시 온도를 120℃로 하고, 검사 챔버 내에서 보온 수단에 의해 120℃에서 보온을 수행한 경우의 실험 결과이고, 도 5는, 가열 수단의 예비 가열에 의해 검사 챔버 내의 도입 시 온도를 100℃로 하고, 보온 수단에 의해 125℃로 보온을 수행한 경우의 실험 결과이다.
또한, 가열 수단에서는, 로드 락 챔버(2)의 출구에서의 온도가 검사 챔버 내의 도입 시 온도에 반송부에서의 온도 하강분을 더한 온도가 되도록 가열을 수행한다.
각 도면들의 A, B 및 C는, 가열 스테이지 상의 각 점들 A, B 및 C에서의 기판 온도의 시간 변화를 나타내고 있다. 여기서, 시간 "0"은 TFT 기판을 검사 챔버 내로 도입한 시점이다.
도 4 및 도 5의 실험 결과들에 따르면, 검사 챔버 내의 TFT 기판의 각부를 거의 100℃로 유지할 수 있다.
본 발명의 TFT 기판 검사 장치가 구비하는 가열 수단 및 보온 수단은, TFT 기판에 한정되지 않으며, 고온 상태에서 수행하는 임의의 반도체 기판의 검사에 적용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 도입한 TFT 기판의 기판 검사를 수행하는 검사 챔버 및 상기 검사 챔버 내에 TFT 기판을 도입하는 로드 락 챔버를 구비하는 TFT 기판 검사 장치에 있어서,
    상기 로드 락 챔버는 도입된 상기 TFT 기판을 예비 가열하는 가열 수단을 구비하며,
    상기 검사 챔버는 상기 로드 락 챔버로부터 도입된 상기 TFT 기판을 보온하는 보온 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 TFT 기판 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열 수단의 열용량은 상기 보온 수단의 열용량보다도 크며, 상기 가열 수단은 상기 TFT 기판을 급속히 가열하는 것을 특징으로 하는 TFT 기판 검사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열 수단의 가열 설정 온도는 상기 보온 수단의 보온 설정 온도보다도 고온인 것을 특징으로 하는 TFT 기판 검사 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열 수단은 램프 히터이고, 상기 보온 수단은 필름 히터 또는 시즈 히터인 것을 특징으로 하는 TFT 기판 검사 장치.
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