KR20100002072A

KR20100002072A - 흠결검출장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100002072A
Application number: KR1020090010117A
Authority: KR
Inventors: 모리토시 안도
Original assignee: 가부시키가이샤 아도테크 엔지니어링
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-01-06
Also published as: CN101614680A; JP2010008177A; TW201000884A

Abstract

본 발명은 흠결검출장치 및 방법에 관한 것으로, 흠결의 높이 방향 위치를 검출할 수 있는 흠결검출장치를 제공하기 위한 것이다.

글라스 판(99)은 일정의 속도 v로 이동하고, 스테이지(2)의 위치 d는 스테이지 위치검출장치(4)에 의해 검출된다. 조명장치(1)로부터 마스크(10)를 매개로 하여 글라스판(99)에 대하여서 광을 소정각도 경사되게 입사시켜, 화상검출장치(3)에 의해 글라스판(99) 하면에서 반사된 반사광을 검출한다. 입사광과 반사광의 양방에서 흠결을 검출하고 그 시간 간격을 측정하고 컨트롤러(5)는 상기 소정각도와 소정속도 v 및 시간간격에 기초하여 흠결의 높이 방향 위치를 연산한다.

흠결, 검출장치, 조명장치, 입사광, 반사광, 글라스판.

Description

흠결검출장치 및 방법{Device and method for detecting deficiency}

본 발명은 흠결검출장치 및 방법에 관한 것이다.

프린트 배선기판의 제조 등에 사용되는 노광장치에 있어서, 노광패턴을 그려넣은 포토마스크는 노광 광을 투과하는 글라스에 지지되어 진다.

노광장치 중에서, 포토마스크를 기판에 밀착시키는 콘택트(contact) 노광장치에 사용되는 글라스는 두께가 두껍고 크기 때문에 내부에 기포와 이물이 포함되어 질 수 있다.

이러한 기포와 이물은 글라스의 두께 방향의 높이 위치에 대응하여 노광에 미치는 영향이 달라진다. 예를 들어, 노광을 할 때에 글라스의 하면 측에는 노광대상인 기판의 레지스트 면이 위치하지만, 기포와 이물이 글라스 하면 가까운 위치에 있는 경우, 즉 레지스트 면에 근접한 경우에는 노광에의 악영향이 크게 된다. 반대로 글라스 상면에 근접하여 흠결이 있는 경우는 악영향은 적어진다.

이와 같은 글라스 내부의 흠결과 이물을 검출하기 위하여 하기의 특허문헌 1 내지 5에서와 같은 각종의 제안이 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평11-264803호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 2005-156416호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특허공개 2005-201887호 공보

[특허문헌 4] 일본국 특허공개 2006-49078호 공보

[특허문헌 5] 일본국 특허공개 2006-112955호 공보

그러나 종래의 어떠한 구성도 흠결이나 이물의 높이 방향 위치를 검출할 수는 없고, 흠결과 이물이 노광에 미치는 영향을 정확하게 인식할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 흠결검출장치는 검사광을 투과하는 검사대상에 대하여서 소정의 각도로 이 검사광을 경사지게 조사하여, 상기 검사광이 검사대상 하면에 입사하는 입사광과, 검사대상 하면에서 반사하는 반사광을 가지는 조명장치와, 상기 검사대상과 상기 조명장치를 상기 검사광의 경사방향에 상대적으로 소정의 속도로 이동시키는 이동장치와, 상기 검사대상의 흠결을 상기 입사광과 반사광에 의해 검출하는 검출장치와, 상기 입사광에 의한 흠결의 검출과 상기 반사광에 의한 흠결의 검출의 시간간격을 검출하는 시간간격 검출장치와 상기 소정각도와 소정속도와 상기 시간간격에 기초하여 상기 흠결의 높이 방향 위치를 연산하는 연산장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따라, 검사대상의 흠결을 검출하고 또한 이 흠결의 높이 방향 위치를 검출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 검사대상 하면에서 반사하는 반사광을 이용하기 때문에 검사대상 하면에 부착된 먼지와 같은 것이 흠결로 검출되는 경우는 없다.

더욱이, 상기 검출장치는 상기 검출대상 하면을 결상(結像)하는 결상 렌즈와 이 결상 렌즈의 결상면에 설치된 CCD를 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.

이 구성에 의해 검사대상 상면 측에서의 검사감도를 상대적으로 떨어트려 검사대상 상면에 부착된 먼지 등의 영향을 감소시키는 것이 가능하다.

더욱이 상기 결상 렌즈의 조임을 조정하는 장치를 더 구비하여, 이 조임의 조정에 의하여 검사대상 내부에서의 흠결 검출감도를 조정하도록 하는 구성도 가능하다.

본 발명의 흠결검출장치 및 방법에 따르면 검사대상의 흠결을 검출하고 또 이 흠결의 높이 방향 위치를 검출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 검사대상의 표면에 부착된 면지 등의 영향을 억제하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도 1에 있어서, 검사대상인 글라스 판(99)은 스테이지(2) 상에 실려 위치되고, 이동장치(20)에 의해 화살표로 표시된 Y 방향으로 일정의 속도 v로 이동하도록 구성되어 있다.

스테이지(2)의 위치 d는 스테이지 위치검출장치(4)에 의해 검출되어 지도록 구성되어 있다.

글라스판(99)의 상방에는 조명장치(1)가 설치되어 있고, 마스크(10)를 매개로 하여 글라스판(99)에 대하여 빛을 경사지게 입사되도록 구성되어 있다.

조명장치(1)에 대향하는 위치에는 화상검출장치(3)가 설치되어 있고, 글라스판(99) 하면에서 반사한 반사광을 검출하도록 구성되어 있다.

조명장치(1)은 글라스판(99)의 폭방향(이동방향에 직교하는 방향), 즉 X 방향에 선상의 광을 조사하는 라인(line) 상의 확산 조명으로 되어 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 마스크(10)가 설치되어 있어서 글라스판(99)의 이동방향에 대하여서 입사각 θ로 라인 확산 조명광을 조사하도록 구성되어 있다. 이 구성에 의하여 조명장치(1)의 조명은 글라스판(99)에 대하여 입사각 θ로 경사되어져 입사하고, 글라스판(99)에서 반사된 광만을 검출한다.

또 글라스판(99)은 조명장치(1)에 대하여 이동하도록 되어 있으나, 글라스판(99)과 조명장치(1)는 상대적으로 이동하면 좋고, 조명장치(1)를 이동시키는 구성 또는 글라스판(99)과 조명장치(1)의 양자를 이동시키는 구성도 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 조명장치(1)에서의 조명은 입사광로(15)와 반사광로(16)를 경유하여서 라인 CCD(31)에 수광된다.

즉, 조명장치(1) 및 마스크(10)에서 입사각 θ로 글라스판(99)에 입사된 선상의 조명은 글라스 상면(97)에서 굴절각φ로 굴절되어 글라스 하면(98)에서 반사되고, 다시 글라스 상면(97)에서 굴절각φ로 굴절한다. 이 반사광을 전 초점위치를 글라스 하면(98)에 위치된 결상 렌즈(30)로 집광하고, 라인 CCD(31)에서 수광하여, 검출할 수 있도록 구성되어 있다.

라인 CCD(31)에서 검출된 화상은 화상입력장치(32)를 경유하여 화상처리장치(33)에서 소정의 처리를 받아 컨트롤러(5)를 매개하여서 디스플레이(50)에 표시되도록 구성되어 있다.

도 3에 의하여, 굴절율 n의 글라스판(99) 내에 기포의 흠결(80)이 있는 경우의 검출에 대하여 설명한다.

글라스판(99)은 스테이지(2)에 실려 위치되어, 도 3에서 우측 방향으로 속도 v로 이동되어 진다. 도 3(A)에 도시되어 진 바와 같이, 흠결(80)은 최초에 입사광로(15)를 통과하고, 이때에 라인 CCD(31)의 검출 값이 저하하여 흠결(80)의 첫 번째 검출이 이루어진다.

다음으로, 도 3(B)에 도시되어 진 바와 같이, 흠결(80)은 반사광로(16)를 통과하고, 동일한 양식으로 라인 CCD(31)에 의해 흠결(80)의 두 번째 검출이 이루어진다.

컨트롤러(5)는 이 검출결과에 기초하여 흠결(80)의 글라스 하면(98)에서의 높이 h를 다음과 같이 산출한다. 또한, 흠결(80)의 크기는 라인 CCD(31)의 출력이 저하되어 지는 시간과 이동속도 v로부터 계산되어 진다.

첫 번째 검출의 흠결(80)의 위치와 두 번째 검출의 흠결(80)의 위치의 Y 방향의 거리 d는 d = t v로 나타낼 수 있다. 여기서, t는 흠결(80)의 첫 번째 검출과 두 번째 검출의 시간간격으로서, 컨트롤러(5)에 의해서 카운트된다.

여기서, 입사각(관측각) θ와 글라스판(99)의 굴절율 n으로 할 때 광의 굴절각 φ는 스넬의 법칙에 의해 다음의 식으로 표시할 수 있다.

sinθ = n sinφ

이때에 흠결(80)의 높이 h와 거리 d의 관계는;

2h tanθ = d로 되어서, 흠결(80)의 높이 h는 아래의 식으로 표시된다.

아래 식에서 흠결(80)의 높이 h와 출현간격 시간 t는 비례한다는 것을 알 수 있다. 즉, 흠결(80)이 글라스 하면(98)에 가까워질수록, 시간 t는 짧아지고, 글라스 상면(97)에 가까워질수록, 시간 t는 길어진다.

도 4에 흠결(80)의 위치와 컨트롤러(5)에 의해 얻어지는 디스플레이(50)에 표시되어 지는 화상을 나타냈다.

상기한 바와 같이, 흠결(80)이 있으면 라인 CCD(31)로부터의 신호 강도는 적어지므로, 흠결(80)은 디스플레이(50)에는 암부(暗部)로 표시된다.

h₁, h₂, h₃의 글라스 하면(98)으로부터의 높이의 흠결(80a, 80b, 80c, 80d, 80e)는 디스플레이(50)에 있어서 d₁, d₂, d₃, d₄의 거리를 가지는 쌍자의 암부로 표시되어 진다. 상기한 바와 같이 높이 h가 높을수록 음부의 간격 d는 크게 되어 진 다.

흠결(80)의 높이 h와 사이즈 및 이 흠결(80)의 허용/비허용의 관계는 도 5와 같다. 기포(이물) 등의 흠결(80)은 글라스 하면(98)에 근접하고, 높이 h가 낮은 장소일수록 노광에 악영향을 미치게 되므로 비허용으로 된다. 또한, 흠결(80)의 사이즈가 클수록 비허용으로 된다.

흠결(80d)의 것과 같이 높이 h가 글라스판(99)의 두께 이상으로 되는 경우에는 이 흠결(80d)은 글라스 상면(97)의 먼지로 판정된다.

이를 테면 글라스판(99)의 두께를 T라 하면, 검출 패턴의 간격 d₄가 다음의 식이 될 때에 글라스 상면(97)에 부착된 먼지에 의한 패턴으로 정상이라고 판정한다.

또한, 흠결(80c) 또한 흠결(80e)과 같이 글라스 하면(98)에 근접한 장소에 있는 경우에는 쌍자의 패턴으로 되지 않는 경우가 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 흠결(80c)이 원형 형상의 기포로 그 크기(직경)를 Sx로, 검출 패턴의 간격을 d₃로 하면, Sx > d₃의 경우에 두 개의 화상은 분리되지 않는다.

이 패턴이 발생하게 되면 흠결(80)이 글라스 하면에 근접하고, 그 크기도 크지게 되어 노광에 대해서 악영향을 미칠 가능성이 높다. 그래서, 기판의 이동방향(Y 방향)에 직교하는 방향의 크기를 사이즈 Sx, 높이 h를 0으로 간주하고 도 5에 따라 허용/비허용을 판정한다.

도 6의 플로우 챠트에 의해 동작을 설명한다.

라인 CCD(31) 및 화상입력장치(32)로 검출된 농담(濃淡) 패턴에 대하여 화상처리장치(33)에서 최소한의 강도인 역치를 설정하고, 2치(値)화한 2치 패턴을 얻ㅇ어서스텝 S1), 이 2치 패턴에 대하여, 라벨링(labeling)을 하게 된다(스텝 S2).

라벨화된 각 패턴의 중심좌표, 크기(Sx, Sy)를 계측하여(스텝 S3), 각 패턴에 있어서 기판이동방향(Y 방향)을 탐색하여, 거의 같은 크기 혹은 동일한 모양의 패턴을 찾는다(스텝 S4). 탐색 영역은 글라스판(99)의 두께 상당의 거리 d₄ 이내로 한다.

동일한 크기의 패턴이 있는 경우에는(스텝 S5) 이들의 y 방향의 거리 d를 구하고, 그 높이 h를 계산한다(스텝 S6).

얻어진 패턴의 높이 h와 크기(예를 들면 xy 방향의 평균값)를 도 5에 도시한 판정기준에 의하여 허용/비허용을 판정한다(스텝 S7, 8, 9).

스텝 S5에서 동일한 패턴이 없고, 단독 패턴이라고 보여지는 경우에는 x 방향의 크기 Sx를 크게 하고, 높이 h를 0으로 하여(스텝 S10), 동일하게 도 5에 도시한 판정기준에 의하여 허용/비허용을 판정한다(스텝 S7, 8, 9).

또한 글라스 하면(98)으로 갈수록 수광(受光) 범위가 적어지고, 동일한 크기의 흠결(80)인 경우에도 글라스 하면(98)으로 갈수록 광량 변화는 크게 되고, 검출감도가 크게 된다. 따라서, 글라스 상면(97)에 먼지 등이 부착되어도 흠결(80)로 오인하여 검출되어지는 위험은 적다.

더욱이 글라스 하면(98)의 먼지는 반사광에 전혀 영향을 주지 않으므로, 검출되어 지지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태를 도시하는 개략도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시형태의 동작을 도시하는 설명도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시형태의 동작을 도시하는 설명도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시형태의 동작을 도시하는 설명도이고,

도 5는 본 발명의 일 실시형태의 동작을 도시하는 설명도이고,

도 6은 본 발명의 일 실시형태의 동작을 도시하는 플로우 챠트도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 --- 조명장치 2 --- 스테이지

3 --- 화상검출장치 4 --- 스테이지 위치검출장치

5 --- 컨트롤러 10 --- 마스크

15 --- 입사광로 16 --- 반사광로

20 --- 이동장치 30 --- 결상 렌즈

31 --- 라인 CCD 32 --- 화상입력장치

33 --- 화상처리장치 50 --- 디스플레이

80 --- 흠결 97 --- 글라스 상면

98 --- 글라스 하면 99 --- 글라스판

Claims

검사광을 투과하는 검사대상에 대하여서 소정의 각도로 이 검사광을 경사지게 조사하여, 상기 검사광이 검사대상 하면에 입사하는 입사광과, 검사대상 하면에서 반사하는 반사광을 가지는 조명장치와,

상기 검사대상과 상기 조명장치를 상기 검사광의 경사방향에 상대적으로 소정의 속도로 이동시키는 이동장치와,

상기 검사대상의 흠결을 상기 입사광과 반사광에 의해 검출하는 검출장치와,

상기 입사광에 의한 흠결의 검출과 상기 반사광에 의한 흠결의 검출의 시간간격을 검출하는 시간간격 검출장치와,

상기 소정각도와 소정속도와 상기 시간간격에 기초하여 상기 흠결의 높이 방향 위치를 연산하는 연산장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 흠결검출장치.
제 1항에 있어서, 상기 검출장치는 상기 검출대상 하면을 결상(結像)하는 결상 렌즈와 이 결상 렌즈의 결상면에 설치된 CCD를 가지는 것을 특징으로 하는 흠결검출장치.
검사광을 투과하는 검사대상에 대하여서 조명장치로부터의 검사광을 소정 각 도로 경사지게 조사하여, 검사대상 하면에 입사시키고, 또 검사대상 하면에서 반사시키는 스텝과,

상기 검사대상과 상기 조명장치를 상기 검사광의 경사방향에 상대적으로 소정의 속도로 이동시키는 스텝과,

상기 검사대상의 흠결을 상기 입사시킨 광과 반사시킨 광에 의해 검출하는 스텝과,

상기 입사시킨 광에 의한 흠결의 검출과 상기 반사시킨 광에 의한 흠결의 검출의 시간간격을 검출하는 스텝과,

상기 소정각도와 소정속도와 상기 시간간격에 기초하여 상기 흠결의 높이 방향 위치를 연산하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 흠결검출방법.