KR20080023183A - Apparatus for the optical detection of a surface defect of a substrate - Google Patents

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KR20080023183A
KR20080023183A KR1020070090911A KR20070090911A KR20080023183A KR 20080023183 A KR20080023183 A KR 20080023183A KR 1020070090911 A KR1020070090911 A KR 1020070090911A KR 20070090911 A KR20070090911 A KR 20070090911A KR 20080023183 A KR20080023183 A KR 20080023183A
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독토아 루트거 빌켄스
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독토아 솅크 게임베하 인두스트리메쓰테히닉
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Abstract

An apparatus for detecting optically a surface defect of a substrate is provided to detect correctly a fine scratch directed in a forward moving direction as well as a fine scratch extended laterally to the forward moving direction. An illumination unit illuminates a detection region of a substrate surface. A detection unit(18) is arranged toward the detection region in order to detect light(20') emitted from the illumination unit. The illumination unit and the detection unit are arranged in order not to apply the light(20") of the illumination dispersed from a surface detect within the detection region to the detection unit. An optical aperture expansion unit(24) is arranged between the illumination unit and the surface of the substrate in order to enlarge the light.

Description

기판 표면 에러를 광학적으로 검출하기 위한 장치{APPARATUS FOR THE OPTICAL DETECTION OF A SURFACE DEFECT OF A SUBSTRATE}Apparatus for optically detecting substrate surface errors {APPARATUS FOR THE OPTICAL DETECTION OF A SURFACE DEFECT OF A SUBSTRATE}

본 발명은 기판의 표면 에러, 특히 미세한 스크래치를 광학적으로 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for optically detecting surface errors of substrates, in particular fine scratches.

일반적으로는 표면 에러를 검출하고 특별하게는 미세한 스크래치를 검출하는 작업은 다른 무엇보다도 평면 모니터, 특히 TFT-기술을 기반으로 하는 평면 모니터를 제조하기 위한 유리 기판을 제조할 때에 중요한데, 그 이유는 이와 같은 분야에서는 유리 기판의 표면 상태의 품질에 대하여 매우 높은 요구 조건들이 제기되기 때문이다. In general, the task of detecting surface errors and particularly fine scratches is important, among other things, in the manufacture of glass substrates for manufacturing flat-panel monitors, especially flat-panel monitors based on TFT-technology. In the same field very high requirements are placed on the quality of the surface state of the glass substrate.

TFT-평면 모니터를 제조하기 위해서 사용되는 유리 기판은 현재 통상적으로 약 2000 mm x 2000 mm의 크기 및 0.4 mm 내지 1.1 mm의 두께를 갖는다. 상기와 같은 유리 기판을 제조할 때에는 기판의 표면이 폴리싱 처리된다. 상기 폴리싱 처리 공정에서는, 예를 들어 스크래치와 같은 작은 에러들이 기판 표면에 형성되거나 또는 이미 앞에서 형성된 표면 에러들이 폴리싱 처리에 의하여 완전하게 제거되지 않는 상황이 발생할 수 있다.Glass substrates used to make TFT-plane monitors currently have a size of typically about 2000 mm x 2000 mm and a thickness of 0.4 mm to 1.1 mm. When manufacturing the glass substrate as described above, the surface of the substrate is polished. In the polishing process, a situation may arise in which small errors such as, for example, scratches are formed on the surface of the substrate or surface errors already formed previously are not completely eliminated by the polishing process.

유리 제조 공정으로부터 결과적으로 발생하는 유리 에러들, 예컨대 국부적인 변형 또는 기포 형성을 검출할 수 있는 표면 검사 시스템이 존재한다. 하지만 더욱 작은 표면 에러들, 특히 미세한 스크래치를 검출하는 경우에는 지금까지 문제점이 있었다. 상기 미세한 스크래치란, 임의의 길이에서 나노미터 범위의 깊이와 수십 nm 내지 수백 nm 범위의 폭을 갖는 스크래치를 의미한다.There is a surface inspection system capable of detecting glass errors resulting from glass manufacturing processes, such as local deformation or bubble formation. However, there have been problems until now when detecting smaller surface errors, especially fine scratches. The fine scratches mean scratches having a depth in the nanometer range and a width in the range of tens of nm to several hundred nm at any length.

유리 기판 안에 있는 스크래치의 검출은 통상적으로 사람이 육안으로 검사하는 방식으로 이루어졌다. 검출 결과는 스크래치의 실제 2차원적인 형상으로 인하여 입사광에 상당히 많이 의존하기 때문에, 스크래치 검출을 담당하는 사람은 검사할 유리 기판을 광원에 대하여 상대적으로 기울일 수 있어야만 한다. 하지만 수 제곱미터 범위의 크기를 갖는 얇은 유리 기판의 경우에는 상기와 같은 형성이 어렵다.The detection of scratches in the glass substrate is typically done in a way that is visually inspected by a human. Since the detection result depends heavily on incident light due to the actual two-dimensional shape of the scratch, the person in charge of scratch detection must be able to tilt the glass substrate to be inspected relative to the light source. However, in the case of a thin glass substrate having a size in the range of several square meters, such a formation is difficult.

밝은 필드 어레이에서 산란광을 검출함으로써 유리 기판상의 스크래치를 검출하는 방식도 공지되어 있다. 하지만 회절 제한으로 인하여 상기 방법에 의해서는 단지 비교적 굵은 스크래치만 검출될 수 있고, 전술한 치수를 갖는 미세한 스크래치는 검출될 수 없다. 또한 검사할 유리 기판은 스크래치의 실제 2차원적인 형상으로 인하여, 이미 앞에서 언급된 바와 같이 조명 장치에 대하여 상대적으로 그리고/또는 검출 장치의 감광성 검출기에 대하여 상대적으로 회전되거나 또는 기울어져야만 하기 때문에, 결과적으로 이와 같은 검출 장치는 연속 공정에 사용하기에는 적합하지 않다.Methods of detecting scratches on glass substrates by detecting scattered light in bright field arrays are also known. However, due to diffraction limitations, only relatively coarse scratches can be detected by this method, and fine scratches with the above-described dimensions cannot be detected. Also, because the glass substrate to be inspected must be rotated or tilted relative to the illumination device and / or relative to the photosensitive detector of the detection device, as already mentioned above, due to the actual two-dimensional shape of the scratch, as a result Such a detection device is not suitable for use in a continuous process.

본 발명의 과제는 미세한 스크래치의 보다 간단한 검출을 가능하게 하는 장치를 제작하는 것이다.An object of the present invention is to fabricate an apparatus that enables simpler detection of fine scratches.

상기 과제를 달성하기 위하여, 특허 청구항 1의 특징들을 갖는 장치가 제시된다. 즉, 본 발명은 기판의 표면 에러, 특히 미세한 스크래치를 광학적으로 검출하기 위한 장치로서, 기판 표면의 검출 영역을 조명하기 위한 조명 장치, 및 검출 영역을 향하여 정렬되어 있고, 조명 장치에 의해서 방출된 광을 검출하기 위한 검출기를 구비하며, 조명 장치 및 검출기는, 검출 영역 안에 있는 표면 에러에서 분산된 조명 장치의 광이 적어도 부분적으로 검출기에 도달하고, 에러가 없는 기판 표면의 검출 영역 안에서 분산된 조명 장치의 광이 검출기에 도달하지 않도록, 서로 상대적으로 배치되어 있으며, 광학적인 구경 확대 수단이 조명 장치와 기판 표면 사이에 배치되어 있고, 구경 확대 수단에 의하여 조명 장치로부터 방출되는 광의 구경이 확대될 수 있는 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, an apparatus with the features of patent claim 1 is presented. That is, the present invention is an apparatus for optically detecting a surface error of a substrate, in particular a fine scratch, comprising an illumination device for illuminating a detection region on the surface of the substrate, and aligned toward the detection region, the light emitted by the illumination apparatus And a detector for detecting the illumination device, wherein the illumination device and the detector are such that the light of the illumination device dispersed at a surface error in the detection area at least partially reaches the detector, and the illumination device distributed in the detection area of the substrate surface without errors Are arranged relative to each other so that the light does not reach the detector, an optical aperture enlargement means is disposed between the illumination device and the substrate surface, and the aperture of the light emitted from the illumination device by the aperture enlargement means can be enlarged. Provide the device.

본 발명에 의하면, 2차원적인 형상을 특징으로 하는 미세한 스크래치도 거의 자체 방위와 상관없이 검출될 수 있다. 특히 전진 이동 방향에 대하여 가로로 연장되는 미세한 스크래치 뿐만 아니라 거의 전진 이동 방향으로 방향 설정된 미세한 스크래치까지도 확실하게 검출될 수 있다. According to the present invention, fine scratches characterized by two-dimensional shapes can be detected almost regardless of their orientation. In particular, not only the minute scratches extending laterally with respect to the forward movement direction but also the minute scratches almost oriented in the forward movement direction can be reliably detected.

본 발명에 따른 장치는 기판 표면의 검출 영역을 조명하기 위한 조명 장치 그리고 상기 검출 영역을 향하여 있고, 상기 조명 장치에 의해서 방출되는 광을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.The device according to the invention comprises an illumination device for illuminating a detection area on a substrate surface and a detector directed towards the detection area and for detecting light emitted by the illumination device.

검출 영역 안에 있는 표면 에러에서 분산된 조명 장치의 광이 적어도 부분적으로 검출기에 도달하도록 그리고 기판 표면의 에러 없는 검출 영역에서 반사된 조명 장치의 광은 상기 검출기에 도달하지 않도록, 상기 조명 장치 및 검출기는 서로 상대적으로 배치되어 있다. 본 발명에 따른 조명 장치 및 검출기의 배열 방식은 달리 말하자면 밝은 필드 어레이에 비해 훨씬 더 작은 구조물의 검출을 가능케 하는 배열 방식이다. 따라서, 본 발명에 따른 장치에 의해서는 예를 들어 10 nm 범위의 깊이 그리고 100 nm 범위의 폭을 갖는 미세한 스크래치가 검출될 수 있다.The lighting device and the detector are adapted such that the light of the lighting device dispersed at the surface error in the detection area at least partially reaches the detector and that the light of the lighting device reflected in the error free detection area of the substrate surface does not reach the detector. They are placed relative to each other. The arrangement of the illumination device and detector according to the invention is in other words an arrangement that enables the detection of much smaller structures compared to bright field arrays. Thus, with the device according to the invention, fine scratches, for example having a depth in the range of 10 nm and a width in the range of 100 nm can be detected.

본 발명에 따른 장치는 또한 광학적인 구경 확대 수단도 포함하는데, 상기 구경 확대 수단은 조명 장치와 기판 표면 사이에 배치되어 있으며, 상기 구경 확대 수단에 의해서는 조명 장치에 의해서 방출되는 광의 구경이 확대될 수 있다. 상기 구경 확대 수단은, 조명 장치에 의해서 방출되는 광선이 기판 표면을 향해 투사될 때에 스크래치에 충돌하게 되는 각도 범위를 최대로 하기 위해서 이용된다. 구경 확대 수단을 적합하게 형성하고, 상기 구경 확대 수단을 기판 표면에 대하여 상대적으로 적절하게 배치하면, 예를 들어 기판 표면을 투사할 때에 거의 180°의 광선 각도 범위에 도달할 수 있다.The device according to the invention also comprises an optical aperture enlargement means, the aperture enlargement means being disposed between the illumination device and the substrate surface, by which the aperture enlargement of the light emitted by the illumination device is to be enlarged. Can be. The aperture enlargement means is used to maximize the angular range in which light rays emitted by the illumination device collide with the scratch when projected toward the substrate surface. By suitably forming the aperture enlargement means and arranging the aperture enlargement means relatively appropriately with respect to the substrate surface, it is possible to reach a light beam angle range of approximately 180 °, for example, when projecting the substrate surface.

조명 장치에 의해서 방출되는 광을 상기와 같이 확장하기 때문에, 본 발명에 따른 에러 검출 방식은 실제로 스크래치의 위치 또는 방위와 무관하다. 이와 같은 방식에 의해서는, 검사할 기판을 조명 장치 또는 검출기에 대하여 상대적으로 회전시키고/회전시키거나 기울이지 않더라도 미세한 스크래치를 확실하게 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스크래치 검출 방식은 현저하게 간단할 뿐만 아니라 연속 공정에서도 실행될 수 있다.Since the light emitted by the illumination device extends as above, the error detection scheme according to the invention is actually independent of the position or orientation of the scratch. In this way, minute scratches can be reliably detected even if the substrate to be inspected is rotated relative to the illumination device or detector and / or not rotated. Therefore, the scratch detection scheme according to the present invention is not only remarkably simple but can also be executed in a continuous process.

언급해야 할 점은, 본 발명에 따른 장치가 비록 다른 무엇보다도 미세한 스크래치의 검출을 참조하여 설명되고 있기는 하지만, 본 발명이 미세한 스크래치의 검출에만 한정되지 않으며, 오히려 기본적으로는 예컨대 3차원적인 다른 표면 에러들의 검출에도 적합하다는 것이다.It should be noted that although the apparatus according to the invention has been described above with reference to the detection of fine scratches above all else, the invention is not limited to the detection of fine scratches, but rather basically differing from three-dimensional It is also suitable for the detection of surface errors.

또한 본 발명에 따른 장치는 유리 기판의 검사에만 한정되지 않으며, 오히려 상기 장치는 예컨대 실리콘 웨이퍼 등과 같은 반도체 기판의 표면 검사를 위해서도 사용될 수 있다.Furthermore, the device according to the invention is not limited to inspection of glass substrates, but rather the device can also be used for surface inspection of semiconductor substrates such as silicon wafers and the like.

본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들, 상세한 설명 부분 그리고 도면에서 얻을 수 있다.Preferred embodiments of the invention can be obtained from the dependent claims, the description and the figures.

한 실시예에 따르면, 조명 장치 및 검출기는 기판 표면의 동일 측면에 배치되어 있다. 이와 같은 배열 방식은 조명-어두운 필드 어레이로도 언급된다. 상기 배열 방식은 기판의 투명성 여부와 상관없이, 즉 기판이 조명 장치에 의해서 방출되는 광을 투과시키는지 아니면 투과시키지 않는지와 상관없이 표면 에러들의 검출을 가능하게 한다.According to one embodiment, the illumination device and the detector are arranged on the same side of the substrate surface. This arrangement is also referred to as an illumination-dark field array. The arrangement allows for the detection of surface errors whether or not the substrate is transparent, ie whether the substrate transmits or does not transmit light emitted by the illumination device.

추가의 한 실시예에 따르면, 조명 장치로서 라인-조명 장치가 사용된다. 상기 라인-조명 장치에 의해서 방출되는 광은, 상기 광이 기판 표면에 충돌할 때에 특히 적어도 거의 선 형태의 긴 검출 영역을 형성하는 스캐닝 평면을 규정한다. 이와 같은 방식은 면적이 넓은 기판의 신속하고 정확한 스캐닝을 가능케 한다.According to one further embodiment, a line-lighting device is used as the lighting device. The light emitted by the line-lighting device defines a scanning plane which forms an elongate detection area, in particular at least nearly linear, when the light impinges on the substrate surface. This approach allows for fast and accurate scanning of large area substrates.

조명 장치는 기판의 전진 이동 방향에 대하여 가로로 그리고 특히 직각으로 방향 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식으로 이루어지는 조명 장치의 방향 설정은 상기 조명 장치를 지나쳐가는 기판의 특히 효과적인 검사를 가능케 한다. 상기 조명 장치는, 검출 범위가 기판의 전체 폭에 걸치도록 설계될 수 있다. 상기 목적을 위한 대안으로서, 다수의 조명 장치들이 나란히 배치될 수도 있다. 두 가지 경우 모두, 검출기가 기판 표면의 검사에 상응하는 형상을 갖는 경우에는, 기판을 단 한 번만 검출 장치를 통과시키는 것으로 충분하다. 따라서, 상기와 같은 방식은 특히, 연속 공정에서 표면 에러를 검출하는데 우수하게 적합하다.The lighting device is preferably oriented transversely and in particular at a right angle with respect to the forward movement direction of the substrate. The orientation of the lighting device made in this way allows a particularly effective inspection of the substrate passing through the lighting device. The lighting device can be designed such that the detection range spans the entire width of the substrate. As an alternative for this purpose, multiple lighting devices may be arranged side by side. In both cases, if the detector has a shape corresponding to the inspection of the substrate surface, it is sufficient to pass the substrate only once through the detection device. Thus, such a scheme is particularly well suited for detecting surface errors in continuous processes.

구경 확대 수단은 바람직하게는 적어도 거의 조명 장치의 세로 연장 방향으로만 작용한다. 다시 말해서, 구경 확대 수단은 광 스캐닝 평면에서만 작용한다. 이와 같은 방식에 의해서는, 검출 영역의 선 형태가 상기 구경 확대 수단에 의하여 전혀 손상을 받지 않게 된다.The aperture enlargement means preferably acts at least almost in the longitudinally extending direction of the lighting device. In other words, the aperture expanding means acts only on the light scanning plane. In this manner, the line shape of the detection area is not damaged at all by the aperture enlargement means.

추가의 한 실시예에 따르면, 상기 구경 확대 수단은 방사선 분배기 및 양면 볼록 렌즈(lenticular lens)를 포함하며, 상기 양면 볼록 렌즈는 광 확대 방향으로 볼 때 특히 상기 방사선 분배기 다음에 배치되어 있다. 이와 같은 방식으로 방사선 분배기 및 양면 볼록 렌즈를 배치하면 조명 장치에 의해서 방출되는 광이 매우 크게 확장될 수 있다. 다시 말해서, 구경이 매우 두드러질 정도로 확대된다. 그밖에 상기와 같은 유형의 구경 확대 수단에 의해서는, 미세한 스크래치를 검출하기 에 충분히 높은 빛 세기를 전체 범위에 걸쳐서 얻을 수 있다.According to a further embodiment, the aperture enlargement means comprises a radiation distributor and a lenticular lens, which are arranged after the radiation distributor, in particular when viewed in the light magnifying direction. Placing the radiation splitter and the biconvex lens in this way can greatly extend the light emitted by the illumination device. In other words, the aperture enlarges to a very noticeable extent. In addition, by the above-described aperture enlargement means, a light intensity high enough to detect fine scratches can be obtained over the entire range.

방사선 분배기는 - 조명 장치의 세로 연장 방향에서 볼 때 - 연속으로 배치된 다수의 프리즘을 포함할 수 있다. 그에 상응하게 양면 볼록 렌즈는 - 조명 장치의 세로 연장 방향에서 볼 때 - 연속으로 배치된 다수의 원통형 렌즈를 포함할 수 있다. 따라서, 방사선 분배기뿐만 아니라 양면 볼록 렌즈로서도 프레넬 광학 부품이 사용된다.The radiation distributor may comprise a plurality of prisms arranged in series-when viewed in the longitudinal extension direction of the lighting device. Correspondingly, the double-sided convex lens can comprise a plurality of cylindrical lenses arranged in succession-when viewed in the longitudinally extending direction of the lighting device. Therefore, Fresnel optical components are used not only as a radiation distributor but also as a double-sided convex lens.

추가의 한 실시예에 따라 조명 장치는 횡단면 변환기를 포함하며, 상기 횡단면 변환기에 의해서는 조명 장치의 광원으로부터 방출되는 광의 횡단면이 적어도 거의 선 형태의 횡단면으로 변환될 수 있다. 상기 횡단면 변환기에 의해서는, 예컨대 할로겐 램프, 아크 램프 또는 할로겐-금속 증기 램프와 같은 무열(cold) 광원을 선 형태의 검출 영역의 형성을 위해 사용하는 것이 가능하다. According to a further embodiment, the lighting device comprises a cross section transducer, by which the cross section of the light emitted from the light source of the lighting device can be converted into a cross section which is at least almost linear. By means of the cross-sectional converter, it is possible to use a cold light source, for example a halogen lamp, an arc lamp or a halogen-metal vapor lamp, for the formation of the detection area in the form of a line.

횡단면 변환기의 한 간단한 형태는 예를 들어 다수의 광 가이드 섬유를 포함하며, 상기 광 가이드 섬유는 광원 영역에서 수렴되어 조명 장치의 광 방출 개구 방향으로 상호 떨어져서 진행한다.One simple form of the cross-sectional converter comprises, for example, a plurality of light guide fibers, which converge in the light source region and travel away from each other in the direction of the light emitting aperture of the lighting device.

추가의 한 실시예에 따라, 검출기 방향으로 분산되지 않은 조명 장치의 광을 수집하기 위하여 적어도 하나의 방사선 트랩(trap)이 제공된다. 상기 검출기의 방향으로 분산되지 않은 광이란, 예를 들어 에러 없는 기판 표면에서 반사되거나 또는 기판을 투과하는 광일 수 있다. 상기 광을 방사선 트랩에 수집함으로써, 광이 원치 않게 검출기에 도달하여 검출 결과를 변조시킬 수 있는 가능성이 방지된다. According to a further embodiment, at least one radiation trap is provided for collecting light of the illumination device that is not dispersed in the detector direction. Light that is not dispersed in the direction of the detector may be, for example, light that is reflected off or passes through the substrate without error. By collecting the light in a radiation trap, the possibility of light undesirably reaching the detector and modulating the detection result is avoided.

추가의 한 실시예에 따라, 검출기는 적어도 하나의 카메라를 포함한다. 상 기 카메라로서는 예를 들어 CCD-카메라가 이용될 수 있다.According to a further embodiment, the detector comprises at least one camera. As the camera, for example, a CCD camera can be used.

검출기가 - 조명 장치의 세로 연장 방향으로 볼 때 - 연속으로 배치된 다수의 카메라를 포함하는 것이 바람직하다. 카메라의 개수는 검출 영역의 길이에 상응하게 선택하는 것이 바람직하다. 다수의 카메라를 사용하는 것은 면적이 넓은 기판의 신속한 검사에 유리하다.It is preferable that the detector-in the longitudinal extension direction of the illumination device-comprise a plurality of cameras arranged in series. The number of cameras is preferably selected corresponding to the length of the detection area. Using multiple cameras is advantageous for rapid inspection of large area substrates.

상기 각각의 카메라는 특히 바람직하게는 적어도 거의 선 형태의 긴 검출 영역과 평행하게 정렬된 선형 카메라일 수 있다. 예를 들어 연속 공정에서 면적이 넓은 기판의 효과적인 검사를 가능케 하기 위해서는, 상기 각각의 선형 카메라가 선 형태의 검출 영역에 상응하게 기판의 전진 이동 방향에 대하여 가로로 정렬되어야만 한다.Each of said cameras may be a linear camera, particularly preferably aligned parallel to the elongate detection area in at least nearly linear form. For example, to enable effective inspection of large area substrates in a continuous process, each linear camera must be aligned horizontally with respect to the forward direction of movement of the substrate corresponding to the linear detection area.

상기 각각의 카메라로서는 바람직하게 다수의 행으로 배열된 감광성 소자들을 구비한 TDI-카메라(TDI: Time Delay and Integration)가 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 행들은 - 기판의 전진 이동 방향으로 볼 때 - 연속으로 배치되어 있다. 이와 같은 유형의 TDI-카메라에서는 카메라 신호가 기판의 전진 이동 타이밍에 맞추어 통합됨으로써, 어두운 필드에 있는 미세한 스크래치를 확실하게 검출할 수 있는 특히 높은 감도에 도달하게 된다.As each camera, a time delay and integration (TDI) camera with photosensitive elements preferably arranged in a plurality of rows may be used, in which case the rows are continuous when viewed in the forward movement direction of the substrate. It is arranged. In this type of TDI-camera, the camera signal is integrated with the timing of the forward movement of the substrate, resulting in a particularly high sensitivity that can reliably detect fine scratches in the dark field.

본 발명의 추가의 대상은 특허 청구항 18의 특징들을 갖는 방법이다. 본 발명에 따른 방법에 의해서는 전술한 장점들이 상응하게 성취될 수 있다.A further subject of the invention is a method having the features of patent claim 18. By the method according to the invention the above-mentioned advantages can be achieved accordingly.

본 발명은 예를 들어 첨부된 도면을 인용하는 바람직한 실시예들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.The invention is described in detail below with reference to preferred embodiments, for example, with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 기판(10)의 표면 에러, 특히 미세한 스크래치를 광학적으로 검출하기 위한 본 발명에 따른 장치가 도시되어 있다. 본 실시예에서 기판(10)으로서는 0.4 mm 내지 1.1 mm 범위의 두께를 갖는 유리 기판이 사용되며, 상기 유리 기판은 TFT-평면 모니터에 사용하기 위해서 제공되었다. 하지만 상기 기판(10)은 기본적으로 유리 기판에만 한정되지 않으며, 예를 들면 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판도 사용될 수 있다.1 shows an apparatus according to the invention for optically detecting surface errors, in particular fine scratches, of the substrate 10. As the substrate 10 in this embodiment, a glass substrate having a thickness in the range of 0.4 mm to 1.1 mm is used, which glass substrate has been provided for use in a TFT-plane monitor. However, the substrate 10 is basically not limited to a glass substrate, for example, a semiconductor substrate such as a silicon wafer may also be used.

기판(10)은 도면에 도시되지 않은 운송 장치상에 저장되어 있고, 연속 공정에서의 에러 검출을 가능케 하기 위하여, 상기 운송 장치를 통해 검출 장치에 대하여 상대적으로 전진 이동 방향(12)으로 움직일 수 있다. The substrate 10 is stored on a transport device, not shown in the figure, and can move in a forward movement direction 12 relative to the detection device via the transport device to enable error detection in a continuous process. .

검출 장치는 기판(10)의 검출 영역(16)을 조명하기 위한, 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치 그리고 상기 검출 영역(16)을 향하여 정렬된, 상기 조명 장치에 의해서 방출되는 광(20)을 검출하기 위한 검출기(18)를 포함한다.The detection device comprises an illumination device with a cross-sectional transducer 15 for illuminating the detection area 16 of the substrate 10 and light 20 emitted by the illumination device, aligned towards the detection area 16. A detector 18 for detecting).

횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치 및 검출기(18)는, 검출 영역(16) 안에 있는 미세한 스크래치에서 분산되는 조명 장치의 광(20')이 적어도 부분적으로 상기 검출기(18)에 도달할 수 있는 한편, 기판 표면의 에러 없는 검출 영역(16)에서 분사되는 조명 장치의 광(20")은 횡단면 변환기(15)에 의하여 검출(18)에 도달할 수 없도록, 기판(10)의 동일 측면에 서로 상대적으로 배치되어 있다. 다시 말해서, 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치 및 검출기(18)의 배열 방식으로서는 조명-어두운 필드 어레이가 이용된다.The lighting device and detector 18 with the cross-sectional transducer 15 can at least partially reach the detector 18 by the light 20 ′ of the lighting device, which is dispersed in fine scratches in the detection area 16. On the other hand, the light 20 " of the illumination device emitted from the error-free detection area 16 of the substrate surface is on the same side of the substrate 10 so that the detection 18 cannot be reached by the cross-sectional transducer 15. In other words, an illumination-dark field array is used as the arrangement of the illumination device with the cross-sectional transducer 15 and the detector 18.

검출기(18)의 광학 축은 기판(10)의 표면에 대하여 직각으로 방향 설정되어 있다. 검출할 미세한 스크래치의 방위와 가급적 무관한 최상의 검출 결과를 얻기 위해서는, 검출 영역(16)의 조명도 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이 가급적 급경사의 각으로 이루어져야만 한다. 본 실시예에서, 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치의 광학 축은 검출기(18)의 광학 축과 약 9°의 각을 형성한다.The optical axis of the detector 18 is oriented at right angles to the surface of the substrate 10. In order to obtain the best detection results as far as possible from the orientation of the fine scratches to be detected, the illumination of the detection area 16 should also be made as steep as possible, as described in detail below. In this embodiment, the optical axis of the lighting device with the cross-sectional transducer 15 forms an angle of about 9 ° with the optical axis of the detector 18.

조명 장치는 예컨대 할로겐 램프, 아크 램프 또는 할로겐-금속 증기 램프와 같은 무열 광원을 포함하며, 광 확장 방향으로 볼 때 상기 무열 광원 뒤에는 횡단면 변환기(15)가 접속되어 있다.The lighting device comprises, for example, a heatless light source such as a halogen lamp, an arc lamp or a halogen-metal vapor lamp, with a cross-sectional converter 15 connected behind the heatless light source in the direction of light expansion.

횡단면 변환기(15)는 다수의 광 가이드 섬유를 포함하며, 상기 광 가이드 섬유는 상기 횡단면 변환기(15)의 광 방출면에서 점 광선을 형성하기 위하여, 광원 쪽을 향하는 상기 횡단면 변환기(15)의 측면에 실제로 원형의 다발로 수집되고, 광 확장 방향으로 볼 때 하나의 평면에서, 소위 방출된 광의 스캐닝 평면에서 부채 형태로 상호 멀어지도록 진행한다.The cross-sectional transducer 15 comprises a plurality of light guide fibers, which side of the cross-sectional transducer 15 towards the light source to form point rays at the light emitting surface of the cross-sectional transducer 15. Are actually collected in a circular bundle, and proceed in a plane when viewed in the direction of light extension, away from each other in the form of a fan in the scanning plane of the so-called emitted light.

광 확장 방향으로 볼 때 횡단면 변환기(15) 뒤에는 원통형 렌즈(22)가 접속되어 있으며, 상기 원통형 렌즈의 종축은 스캐닝 평면에 있고, 기판(10) 표면과 평행하고 그리고 전진 이동 방향(12)에 대하여 직각으로, 다시 말해 도 1에서는 시트 평면에 대하여 직각으로 연장된다. 상기 원통형 렌즈(22)는, 검출 영역(16)이 적어도 거의 전진 이동 방향(12)에 대하여 직각으로 연장되는, 다시 말해 도 1에서는 시트 평면에 대하여 직각으로 연장되는 선의 형태를 갖도록, 횡단면 변환기(15)로부터 방출되는 광(20)을 포커싱 한다. 조명 장치로서는 선형 조명 장치가 이용된다. A cylindrical lens 22 is connected behind the cross-sectional transducer 15 in the direction of light expansion, the longitudinal axis of the cylindrical lens being in the scanning plane, parallel to the surface of the substrate 10 and with respect to the forward movement direction 12. At right angles, ie at right angles to the sheet plane in FIG. 1. The cylindrical lens 22 has a cross-sectional transducer such that the detection region 16 is at least substantially perpendicular to the forward movement direction 12, that is to say in the form of a line extending perpendicular to the seat plane in FIG. 1. Focus light 20 emitted from 15). As the lighting device, a linear lighting device is used.

광 확장 방향으로 볼 때 상기 원통형 실린더(22) 뒤에는 구경 확대 수단(24)이 접속되어 있으며, 상기 구경 확대 수단은 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치로부터 방출되는 광(20)의 구경을 스캐닝 평면에서 가급적 넓게 확대시키기 위하여 이용된다.The aperture enlargement means 24 is connected behind the cylindrical cylinder 22 when viewed in the direction of light expansion, which scans the aperture of the light 20 emitted from the lighting device with the transverse cross section 15. It is used to enlarge as much as possible in the plane.

상기 구경 확대 수단(24)은 방사선 분배기(26) 그리고 광 확장 방향으로 연속으로 배치된 양면 볼록 렌즈(28)를 포함한다(도 2). 방사선 분배기(26) 및 양면 볼록 렌즈(28)는 각각 막대 형태의 기본 형상을 가지며, 각각 원통형 실린더(22)와 평행하게, 다시 말해 도 1에서는 시트 평면에 대하여 수직으로 연장된다.The aperture enlargement means 24 comprises a radiation distributor 26 and double-sided convex lenses 28 arranged in succession in the direction of light expansion (FIG. 2). The radiation distributor 26 and the biconvex lens 28 each have a basic shape in the form of a rod, each extending parallel to the cylindrical cylinder 22, ie perpendicular to the sheet plane in FIG.

도 2a가 보여주는 바와 같이, 방사선 분배기(26)는 상기 방사선 분배기(26)의 길이 연장 방향으로 연속으로 배치된 다수의 프리즘(30)을 포함하며, 상기 프리즘은 상기 방사선 분배기(26)에 충돌하는 광선(20)을 스캐닝 평면에서 서로 멀어지도록 진행하는 두 개의 광선(20a 및 20b)으로 분할하기 위하여 상기 스캐닝 평면에서는 각각 삼각형의 횡단면을 갖는다. As shown in FIG. 2A, the radiation distributor 26 includes a plurality of prisms 30 arranged in series in the longitudinal extension direction of the radiation distributor 26, which prism impinges on the radiation distributor 26. The scanning planes have triangular cross sections, respectively, to divide the beams 20 into two beams 20a and 20b that proceed away from each other in the scanning plane.

도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 양면 볼록 렌즈(28)는 상기 양면 볼록 렌즈(28)의 길이 연장 방향으로 볼 때 연속으로 배치된 다수의 원통형 렌즈(32)를 포함하며, 상기 원통형 렌즈는 상기 양면 볼록 렌즈(28) 내부로 입사되는 조준된 광선(20)을 상기 스캐닝 평면 내부에서 갈라지는 광선(20c)으로 변환하기 위하여 상기 스캐닝 평면에서는 각각 부분 원 형태의 횡단면을 갖는다.As can be seen in FIG. 2B, the biconvex lens 28 comprises a plurality of cylindrical lenses 32 arranged in succession in the longitudinal extension direction of the biconvex lens 28, the cylindrical lens being the The scanning planes each have a cross section in the form of a partial circle in order to convert the collimated light beam 20 incident into the biconvex lens 28 into a light beam 20c which splits inside the scanning plane.

도 3에는 방사선 분배기(26) 및 양면 볼록 렌즈(28)의 작용이 스캐닝 평면에서의 각도에 따라 변동되는 상기 분배기 및 렌즈를 통과하는 광의 세기를 참조하여 도시되어 있다. 본 도면에 지시된 광 세기들은 메인 방사 방향에서 측정된, 즉 0°의 방사각으로 측정된 최대 세기를 기준으로 하여, 다시 말해서 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치로부터 방출되어 상기 방사선 분배기(26) 및 양면 볼록 렌즈(28)에 의해서 영향을 받지 않은 방출 광선을 기준으로 하여 정규화되었다.3 shows the action of the radiation distributor 26 and the biconvex lens 28 with reference to the intensity of light passing through the distributor and the lens which varies with angle in the scanning plane. The light intensities indicated in this figure are emitted from an illumination device with a cross-sectional transducer 15 on the basis of the maximum intensity measured in the main radiation direction, i.e. measured at a radiation angle of 0 °. 26) and normalized on the basis of the emission light beams unaffected by the biconvex lens 28.

횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치로부터 방출되어 상기 방사선 분배기(26) 및 양면 볼록 렌즈(28)에 의해서 영향을 받지 않은 방출 광선의 세기 분포는 실선으로 표시된 곡선 (a)에 의해서 지시된다. 상기 곡선 (a)에서 알 수 있는 바와 같이, 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치로부터 방출되는 광은 비교적 낮은 편심율을 갖는다. 더 정확하게 말하자면, 상기 방출 광선은 단지 약 -40° 내지 약 +40°의 범위에서만 측정 가능한 세기를 가지며, 이 경우 정규화된 세기는 -20° 내지 +20°의 각도 범위에서 비로소 0.2보다 큰 값을 취하게 된다.The intensity distribution of the emitted light beam emitted from the lighting device with the transverse cross section 15 and not affected by the radiation distributor 26 and the double-sided convex lens 28 is indicated by the curve (a) indicated by the solid line. As can be seen from the curve (a), the light emitted from the lighting device with the cross-sectional transducer 15 has a relatively low eccentricity. More precisely, the emitted light has an intensity that is only measurable in the range of about -40 ° to about + 40 °, in which case the normalized intensity does not reach a value greater than 0.2 in the angular range of -20 ° to + 20 °. Get drunk.

점선으로 표시된 곡선 (b)는 방사선 분배기(26)를 통과한 후에 광의 세기 분포를 보여준다. 상기 곡선 (b)에서 알 수 있는 것은, 약 -25°및 약 +25°의 방사각에서는 약 0.55의 정규화된 세기를 갖는 최대 세기값이 형성되는 반면, 메인 방사 방향에서의 세기, 즉 0°의 방사각에서 측정된 세기는 약 0.15로 떨어진다. 다시 말해, 방사선 분배기(26)는 도 2a를 참조하여 이미 언급된 바와 같이 입사 광선(20)을 두 개의 부분 광선(20a 및 20b)으로 분할시킨다.Curve (b) indicated by the dotted line shows the intensity distribution of the light after passing through the radiation distributor 26. It can be seen from the curve (b) that a maximum intensity value with a normalized intensity of about 0.55 is formed at radiation angles of about −25 ° and about + 25 °, whereas intensity in the main radial direction, ie 0 °. The intensity measured at the radiation angle of drops to about 0.15. In other words, the radiation distributor 26 splits the incident light beam 20 into two partial light beams 20a and 20b as already mentioned with reference to FIG. 2A.

파선으로 표시된 곡선 (c)는 양면 볼록 렌즈(28)를 통과한 후에 광의 세기 분포를 보여준다. 상기 곡선 (c)에서 알 수 있는 바와 같이, 양면 볼록 렌즈(28)는 상기 실선으로 표시된 곡선 (a)에 의해서 지시된 바와 같은 방출 광선의 세기 분포에 비하여 세기 분포를 명확하게 확장시킨다. 달리 말해서, 양면 볼록 렌즈(28)는 입사 광선을 확장시킨다(이에 대해서는 도 2b를 참조할 것).Curve (c), shown by the broken line, shows the light intensity distribution after passing through the double-sided convex lens 28. As can be seen from the curve (c), the double-sided convex lens 28 clearly expands the intensity distribution as compared to the intensity distribution of the emission light beam as indicated by the curve (a) indicated by the solid line. In other words, the biconvex lens 28 extends the incident light beam (see FIG. 2B for this).

일점쇄선으로 표시된 곡선 (d)는 방사선 분배기(26)와 양면 볼록 렌즈(28)의 조합을 통과한 광의 세기 분포를 보여준다. 상기 곡선 (d)에서 알 수 있는 바와 같이, 방사선 분배기(26)와 양면 볼록 렌즈(28)의 조합은 상기 조합을 통과하는 광선이 -60° 내지 +60°이상의 각도 범위에 걸쳐 두드러진 세기를 갖도록 작용한다.Curve (d) indicated by a dashed line shows the intensity distribution of light passing through the combination of the radiation distributor 26 and the double-sided convex lens 28. As can be seen from the curve (d), the combination of the radiation distributor 26 and the double-sided convex lens 28 is such that the light passing through the combination has a significant intensity over an angular range of -60 ° to + 60 ° or more. Works.

달리 말해서 상기 방사선 분배기(26)와 양면 볼록 렌즈(28)의 조합은, 양면 볼록 렌즈(28)에 의해서 자체적으로 달성될 수 있는 방사선 확장보다 훨씬 더 큰 방사선 확장을 유도한다. 더 나아가 상기 방사선 분배기(26)와 양면 볼록 렌즈(28)의 조합은 방사선 분배기(26) 또는 양면 볼록 렌즈(28)에 의해서 각각 자체적으로 달성될 수 있는 것보다 훨씬 더 균일한 세기 분포가 -60° 내지 +60°의 각도 범위에 걸쳐서 만들어진다. 따라서, 이와 같은 방사선 분배기(26)와 양면 볼록 렌즈(28)의 조합은 120°보다 큰 구경을 갖는 검출 영역(16)의 균일한 조명을 가능케 한다.In other words, the combination of the radiation distributor 26 and the double-sided convex lens 28 leads to a much larger radiation extension than the radiation extension that can be achieved by itself by the double-sided convex lens 28. Furthermore, the combination of the radiation distributor 26 and the double-sided convex lens 28 has a much more uniform intensity distribution than -60, which can be achieved on its own by the radiation distributor 26 or the double-sided convex lens 28, respectively. It is made over an angular range from ° to + 60 °. Thus, such a combination of radiation distributor 26 and double-sided convex lens 28 enables uniform illumination of detection area 16 with apertures greater than 120 °.

결국, 구경 확대 수단(24)을 적합하게 형성함으로써, 다시 말해 방사선 분배기(26) 및 양면 볼록 렌즈(28)를 적절하게 형성하고 배열함으로써, 검출 영역(16)을 균일하게 조명할 수 있게 되고, 방출된 광(20)이 기판 표면 투영시에 거의 180°의 각으로 예컨대 미세한 스크래치와 같은 표면 에러에 충돌할 정도로 큰 구경을 갖는 방출 광(20)이 스캐닝 평면에 조명될 수 있다.As a result, by appropriately forming the aperture enlargement means 24, that is, by appropriately forming and arranging the radiation distributor 26 and the double-sided convex lens 28, the detection region 16 can be uniformly illuminated, Emitted light 20 may be illuminated on the scanning plane with a large aperture such that the emitted light 20 impinges on surface errors such as fine scratches at an angle of approximately 180 ° upon substrate surface projection.

기판 표면 투영시에 달성될 수 있는 각도 범위는 입사광의 경사도에 따라 비 례한다. 다시 말해서, 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치의 광학 축 또는 기판 표면을 갖는 스캐닝 평면이 크면 클수록, 상기 각도 범위는 그만큼 더 커진다. 그렇기 때문에, 이미 언급한 바와 같이, 횡단면 변환기(15)를 구비한 조명 장치의 광학 축이 검출기(18)의 광학 축과 함께 형성하는 각은 가급적 작아야 한다. 다시 말해서, 상기 각은 조명 장치 및 검출기(18)가 어두운 필드에 배열된 경우에도 여전히 이 각이 구현될 수 있을 정도로 작아야만 한다. The angular range that can be achieved in projecting the substrate surface is proportional to the inclination of the incident light. In other words, the larger the scanning plane with the optical axis or substrate surface of the lighting device with the cross-sectional transducer 15, the larger the angular range is. As such, as already mentioned, the angle that the optical axis of the lighting device with the cross-sectional transducer 15 forms with the optical axis of the detector 18 should be as small as possible. In other words, the angle must be small enough that this angle can still be realized even if the lighting device and detector 18 are arranged in a dark field.

기판 표면에 충돌하는 광(20)의 각도 범위 또는 구경이 효력을 미침으로써, 즉 기판 표면 투영시에 거의 180°에 달함으로써, 특히 실제로 2차원적인 형상을 특징으로 하는 미세한 스크래치도 거의 자체 방위와 상관없이 검출될 수 있다. 특히 전진 이동 방향(12)에 대하여 가로로 연장되는 미세한 스크래치 뿐만 아니라 거의 전진 이동 방향(12)으로 방향 설정된 미세한 스크래치까지도 확실하게 검출될 수 있다.By the effect of the angular range or aperture of the light 20 impinging on the substrate surface, i.e. reaching nearly 180 ° upon projection of the substrate surface, in particular the fine scratches actually characterized by the two-dimensional shape are almost self-orientating. It can be detected regardless. In particular, not only the minute scratches extending laterally with respect to the forward movement direction 12 but also the minute scratches almost oriented in the forward movement direction 12 can be reliably detected.

이미 언급된 바와 같이, 검출기(18)의 광학 축이 기판(10)의 표면에 대하여 직각으로 방향 설정됨으로써, 조명 장치의 광(20')은 상기 광이 예컨대 미세 스크래치와 같은 기판 표면 에러에서 분산될 때에만 검출기(18)에 도달할 수 있게 된다. As already mentioned, the optical axis of the detector 18 is oriented at right angles to the surface of the substrate 10 so that the light 20 'of the lighting device is dispersed in the substrate surface error such as fine scratches, for example. Only when the detector 18 can be reached.

광 확장 방향으로 볼 때 검출기(18) 앞에는 조리개(34) 및 대물렌즈(36)가 공지된 방식으로 배치되어 있다.An aperture 34 and an objective lens 36 are arranged in front of the detector 18 in a known manner in the light expanding direction.

검출기(18) 자체는 각각 검출 영역(16)과 평행하게 정렬된, 다시 말해 도 1에서는 시트 평면에 대하여 수직으로 정렬된 다수의 CCD-선형 카메라를 포함한다. 선형 카메라들은 전진 이동 방향(12)에 대하여 가로로 연속으로 배치되어 있으며, 이 경우 상기 선형 카메라들의 길이 및 개수는 검출 영역(16)의 전체 길이가 검사될 수 있도록 선택되었다. 상기 카메라들은 예를 들어 각각 100 mm의 스캐닝 길이를 가질 수 있으며, 하나의 조명 장치에는 각각 다섯 개의 카메라가 할당될 수 있다.The detector 18 itself comprises a plurality of CCD-linear cameras, each aligned in parallel with the detection area 16, in other words vertically aligned with respect to the sheet plane in FIG. 1. The linear cameras are arranged continuously horizontally with respect to the forward movement direction 12, in which case the length and number of the linear cameras were selected such that the entire length of the detection area 16 can be inspected. The cameras can each have a scanning length of 100 mm, for example, and five cameras can be assigned to each lighting device.

선형 카메라로서는 각각 다수의 행으로 배열된 감광성 소자들을 포함하는 소위 TDI-카메라(TDI: Time Delay and Integration)가 사용되며, 이 경우 상기 행들은 전진 이동 방향(12)에서 볼 때 연속으로 배치되어 있다. 각 카메라의 개별 행들의 신호들이 기판(10)의 전진 이동 타이밍에 맞추어 통합됨으로써, 카메라의 감도는 더욱 높아진다.As the linear camera, a so-called time delay and integration (TDI) camera (TDI) including photosensitive elements each arranged in a plurality of rows is used, in which case the rows are arranged in succession in the forward movement direction 12. . The signals of the individual rows of each camera are integrated in accordance with the forward movement timing of the substrate 10, so that the camera's sensitivity is further increased.

카메라의 상승된 감도 및 미세한 스크래치의 산란광 신호의 낮은 세기 때문에, 배경에 대하여 미세한 스크래치를 검출하기에 충분한 콘트라스트에 도달하기 위해서는, 검출 장치가 주변광 및 산란광에 대하여 밀봉되어야만 한다. 이와 같은 목적을 위하여 상기 검출 장치는 기판(10)의 표면에서 반사된 광(20")을 제거하는 제 1 방사선 트랩(38) 및 기판(10)을 통과한 광(20")을 제거하는 제 2 방사선 트랩(40)을 포함한다. 다시 말해, 상기 방사선 트랩(38, 40)은 기판 표면에서 반사된 광(20")이나 기판(10)을 통과한 광(20")이 산란광으로서 투영 광학 장치 내부에 그리고 그와 더불어 검출기(18)에 도달할 수 없도록 하기 위해서 이용된다. Due to the camera's elevated sensitivity and the low intensity of the fine scratched scattered light signal, the detection device must be sealed against ambient and scattered light in order to reach a contrast sufficient to detect fine scratches against the background. For this purpose, the detection device is adapted to remove the first radiation trap 38 which removes the light 20 "reflected from the surface of the substrate 10 and the light 20" which has passed through the substrate 10. Two radiation traps 40. In other words, the radiation traps 38 and 40 allow the light 20 "reflected at the substrate surface or the light 20" passing through the substrate 10 as scattered light into the projection optics and together with the detector 18 It is used to make it impossible to reach).

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of an apparatus according to the invention.

도 2는 도 1에 따른 장치의 양면 볼록 렌즈 및 방사선 분배기의 기능을 도시한 개략도.2 shows a schematic view of the function of the double-sided convex lens and the radiation distributor of the device according to FIG. 1.

도 3은 도 1에 따른 장치의 조명 장치에 의해서 방출되는 광선의 세기를 방사각에 따라 (a) 조명 장치로부터 방출될 때에, (b) 방사선 분배기를 통과한 후에, (c) 양면 볼록 렌즈를 통과한 후에, 그리고 (d) 방사선 분배기 및 양면 볼록 렌즈의 조합을 통과한 후에 도시한 그래프. 3 shows the intensity of the light rays emitted by the illumination device of the device according to FIG. 1 according to the radiation angle (a) when emitted from the illumination device, (b) after passing through the radiation distributor, and (c) the biconvex lens. Graph after passing and after (d) the combination of radiation splitter and biconvex lens.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 기판 12: 전진 이동 방향10: substrate 12: forward movement direction

15: 횡단면 변환기 16: 검출 영역15: Cross section transducer 16: Detection area

18: 검출기 20: 광18: detector 20: light

22, 32: 원통형 렌즈 24: 구경 확대 수단22, 32: cylindrical lens 24: aperture enlargement means

26: 방사선 분배기 28: 양면 굴절 렌즈26: radiation splitter 28: double-sided refractive lens

30: 프리즘 34: 조리개30: prism 34: aperture

36: 대물렌즈 38, 40: 방사선 트랩36: objective lens 38, 40: radiation trap

Claims (18)

기판(10)의 표면 에러, 특히 미세한 스크래치를 광학적으로 검출하기 위한 장치로서,As an apparatus for optically detecting the surface error of the substrate 10, in particular fine scratches, 기판 표면의 검출 영역(16)을 조명하기 위한 조명 장치, 및An illumination device for illuminating the detection region 16 of the substrate surface, and 상기 검출 영역(16)을 향하여 정렬되어 있고, 상기 조명 장치에 의해서 방출된 광(20)을 검출하기 위한 검출기(18)를 구비하며,Arranged toward the detection area 16 and having a detector 18 for detecting light 20 emitted by the illumination device, 상기 조명 장치 및 검출기(18)는, 검출 영역 안에 있는 표면 에러에서 분산된 상기 조명 장치의 광(20')이 적어도 부분적으로 상기 검출기(18)에 도달하고, 에러가 없는 기판 표면의 검출 영역 안에서 분산된 상기 조명 장치의 광(20")이 검출기(18)에 도달하지 않도록, 서로 상대적으로 배치되어 있으며,The illuminating device and detector 18 are arranged so that light 20 'of the illuminating device dispersed at a surface error in the detection area at least partially reaches the detector 18 and within the error free detection area of the substrate surface. Are arranged relative to each other so that the light 20 "of said illumination device does not reach the detector 18, 광학적인 구경 확대 수단(24)이 상기 조명 장치와 기판 표면 사이에 배치되어 있고, 상기 구경 확대 수단에 의하여 상기 조명 장치로부터 방출되는 광(20)의 구경이 확대될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.An optical aperture expanding means (24) is arranged between the illumination device and the substrate surface, and the aperture of the light (20) emitted from the illumination device by the aperture enlargement means can be enlarged. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조명 장치 및 검출기(18)는 기판(10)의 동일 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.The device according to claim 1, wherein the illumination device and the detector are arranged on the same side of the substrate. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 조명 장치는 라인-조명 장치인 것을 특징으로 하는 장치.The lighting device is a line-lighting device. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 조명 장치는 기판(10)의 전진 이동 방향(12)에 대하여 가로로 그리고 특히 직각으로 방향 설정된 것을 특징으로 하는 장치.Said lighting device is characterized in that it is oriented transversely and in particular at a right angle with respect to the forward movement direction (12) of the substrate (10). 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 구경 확대 수단(24)은 적어도 거의 상기 조명 장치의 길이 연장 방향으로만 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.And the aperture enlargement means (24) acts only at least in the direction of the longitudinal extension of the lighting device. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 구경 확대 수단(24)은 적어도 하나의 방사선 분배기(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And said aperture expanding means (24) comprises at least one radiation distributor (26). 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 구경 확대 수단(24)은 적어도 하나의 양면 볼록 렌즈(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And said aperture expanding means (24) comprises at least one biconvex lens (28). 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 구경 확대 수단(24)은 방사선 분배기(26) 및 광 확장 방향으로 볼 때 특히 상기 방사선 분배기(26) 뒤에 배치된 양면 볼록 렌즈(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Said aperture expanding means (24) is characterized in that it comprises a radiation distributor (26) and a biconvex lens (28), in particular arranged behind said radiation distributor (26) when viewed in the direction of light expansion. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,The method of claim 6 or 8, 상기 방사선 분배기(26)는 - 조명 장치의 길이 연장 방향으로 볼 때 - 연속으로 배치된 다수의 프리즘(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Said radiation distributor (26) is characterized in that it comprises a plurality of prisms (30) arranged in series-in the longitudinal extension direction of the lighting device. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 양면 볼록 렌즈(28)가 - 조명 장치의 길이 연장 방향으로 볼 때 - 연속으로 배치된 다수의 원통형 렌즈(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein said biconvex lens (28) comprises a plurality of cylindrical lenses (30) arranged in series-when viewed in the longitudinal extension direction of the lighting device. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 10, 상기 조명 장치는 횡단면 변환기(15)를 포함하고, 상기 횡단면 변환기에 의해서는 상기 조명 장치의 광원에 의해 방출된 광의 횡단면이 적어도 거의 선 형태의 횡단면으로 변환될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.The lighting device comprises a cross-sectional transducer (15), wherein the cross-sectional transducer allows the cross section of the light emitted by the light source of the lighting apparatus to be converted into at least a nearly linear cross section. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 횡단면 변환기(15)는 다수의 광 가이드 섬유를 포함하고, 상기 광 가이드 섬유들은 광원의 영역에서 수렴되어 조명 장치의 광 방출 개구의 방향으로 서로 멀어지도록 진행하는 것을 특징으로 하는 장치.Said cross-sectional transducer (15) comprises a plurality of light guide fibers, said light guide fibers converging in the region of the light source and proceeding away from each other in the direction of the light emitting aperture of the lighting device. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 12, 검출기(18)의 방향으로 분산되지 않은 상기 조명 장치의 광(20")을 수집하기 위하여 적어도 하나의 방사선 트랩(38, 40)이 제공된 것을 특징으로 하는 장치.At least one radiation trap (38, 40) is provided for collecting light (20 ") of said illumination device that is not dispersed in the direction of the detector (18). 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 13, 상기 검출기(18)는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The detector (18) is characterized in that it comprises at least one camera. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 14, 상기 검출기(18)는 - 조명 장치의 길이 연장 방향으로 볼 때 - 연속으로 배치된 다수의 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The detector (18) is characterized in that it comprises a plurality of cameras arranged in series-in the longitudinal extension direction of the lighting device. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,The method according to claim 14 or 15, 상기 각각의 카메라는 특히 길게 늘어진 검출 영역(16)과 평행하게 정렬된 선형 카메라인 것을 특징으로 하는 장치.Said camera is characterized in that it is in particular a linear camera aligned parallel with the elongated detection area (16). 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 14 to 16, 상기 각각의 카메라는 다수의 행으로 배열된 감광성 소자들을 구비한 TDI-카메라이며, 상기 행들은 - 기판(10)의 전진 이동 방향(12)으로 볼 때 - 연속으로 배 치된 것을 특징으로 하는 장치.Wherein each camera is a TDI-camera with photosensitive elements arranged in a plurality of rows, said rows being arranged in succession-when viewed in the forward movement direction (12) of the substrate (10). 기판(10)의 표면 에러, 특히 미세한 스크래치를 광학적으로 검출하기 위한 방법으로서,As a method for optically detecting the surface error of the substrate 10, in particular fine scratches, 조명 장치에 의하여 기판 표면의 검출 영역(16)이 조명되고,The detection area 16 of the substrate surface is illuminated by the illumination device, 상기 검출 영역을 향하여 정렬된 검출기(18)에 의하여 상기 조명 장치에 의해 방출된 광(20)이 검출되며,The light 20 emitted by the illumination device is detected by a detector 18 aligned towards the detection area, 상기 조명 장치 및 검출기(18)는, 검출 영역(16) 안에 있는 표면 에러에서 분산된 상기 조명 장치의 광(20)이 적어도 부분적으로 상기 검출기(18)에 도달하고, 에러가 없는 기판 표면의 검출 영역(16) 안에서 분산된 상기 조명 장치의 광(20")이 검출기(18)에 도달하지 않도록, 서로 상대적으로 배치되며,The illumination device and detector 18 detects a substrate surface in which the light 20 of the illumination device dispersed at a surface error in the detection area 16 at least partially reaches the detector 18 and is free of errors. Are arranged relative to one another such that the light 20 "of the lighting device dispersed within the area 16 does not reach the detector 18, 광학적인 구경 확대 수단(24)이 상기 조명 장치와 기판 표면 사이에 배치되고, 상기 구경 확대 수단에 의하여 상기 조명 장치로부터 방출되는 광(20)의 구경이 확대되는 것을 특징으로 하는 방법.An optical aperture expanding means (24) disposed between the illumination device and the substrate surface, wherein the aperture of the light (20) emitted from the illumination device is enlarged by the aperture enlargement means.
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