KR20100080124A - 기판검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예의 기판검사장치는 기판이 안착되는 스테이지를 구비한 기판검사장치에 있어서, 상기 기판의 특정영역 정밀검사를 위해 리뷰(Review)하기 위한 리뷰모듈, 상기 스테이지에 안착된 상기 기판을 정렬하고, 클램핑 하기 위한 정렬클램핑 모듈을 포함하는 것으로, 본 실시예에 따르면 기판의 정렬과 클램핑을 동시에 진행하여 검사시간이 단축되고, 단일 모듈화에 따른 원가 절감이 가능한 기판검사장치를 얻는 효과가 있다.

Description

기판검사장치{INSPECTION APPARATUS FOR FLAT PANEL DISPLAY}
본 발명은 기판검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 정렬 및 고정을 위한 클램핑 기능이 동시에 가능한 기판검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼나 LCD, PDP, EL 등의 대형 기판을 생산할 때 기판에 남아 있는 이물질이나 각종 얼룩 및 스크래치 등의 결함을 발견하기 위하여 검사를 실시한다. 검사장치로는 목시검사, 즉 검사자의 육안을 통한 마크로 검사장치(Macro Inspection)와 광학렌즈와 CCD 카메라를 사용하는 인라인 자동광학검사장치(In-Line Automatic Optical Inspection) 장치가 있다.
인라인 자동광학검사장치(In-Line Automatic Optical Inspection)는 광학렌즈와 CCD 카메라를 사용하여 검사 대상물의 이미지를 캡처(Capture)한 후 비전(Vision) 이미지 프로세싱 알고리즘을 적용하여 사용자가 찾아내고자 하는 각종 결함을 검출해 내는 장치이다.
이러한 인라인 자동광학검사장치의 작동은 먼저 기판을 스테이지 상에 위치 시키고, 정렬장치로 기판을 정렬한다. 기판 정렬 후 기판의 양측 끝부분을 별도로 구비된 클램프로 클램핑 한 상태에서 기판을 이동시키며 기판의 결함 검사를 실시하게 된다.
그리고 마크로 검사장치는 진공흡착유지되는 기판홀더에 기판을 안착시키고, 기판홀더를 조절함으로 기판의 결함을 검사하는 장치로, 마크로 검사장치 역시 진공흡착과 클램프를 사용하여 기판을 유지한 상태에서 기판을 검사한다.
상기와 같이 종래의 기판검사장치들은 기판을 정렬하기 위한 정렬장치 및 클램핑을 위한 클램프가 별도로 구비되어 있어 원가가 증가하는 문제가 있다.
또한, 정렬장치 및 클램프가 이원화되어 있음에 따라 이들을 순차적으로 작동시켜야 함으로 검사를 위한 세팅(Setting) 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 기판의 정렬 및 고정을 위한 클램핑 기능이 동시에 가능한 기판검사장치를 제공하기 위한 것이다.
본 실시예에 따른 자동광학검사장치는 기판이 안착되는 스테이지를 구비한 기판검사장치에 있어서, 상기 기판의 특정영역 정밀검사를 위해 리뷰(Review)하기 위한 리뷰모듈, 상기 스테이지에 안착된 상기 기판을 정렬하고, 클램핑 하기 위한 정렬클램핑 모듈을 포함한다.
상기 스테이지에는 상기 기판을 부양하기 위하여 에어가 분출되는 다수개의 홀이 구비되고, 상기 스테이지의 상부에는 상기 기판을 검사하기 위해 상기 기판의 장변 또는 단변의 폭 방향에 설치되는 다수개의 카메라로 이루어진 검사모듈을 포함한다.
상기 정렬클램핑 모듈은 상기 기판의 측면을 수평 방향으로 밀어주기 위한 푸싱블록, 상기 푸싱블록을 수평방향으로 이동시키기 위한 수평 액추에이터, 상기 기판을 하향 압박하는 롤러, 상기 롤러를 승강시키기 위한 수직 액추에이터를 포함하고, 상기 리뷰모듈은 상기 기판의 평면을 이동하는 카메라이다.
그리고 마크로 검사장치는(Macro Inspection) 기판이 안착되는 스테이지를 구비한 기판검사장치에 있어서, 상기 기판의 특정영역 정밀검사를 위해 리뷰(Review)하기 위한 리뷰모듈, 상기 스테이지에 안착된 상기 기판을 정렬하고, 클램핑 하기 위한 정렬클램핑 모듈을 포함한다.
상기 스테이지에는 상기 기판을 흡착하는 다수개의 진공포트가 구비되고, 상기 정렬클램핑 모듈은 상기 기판의 측면을 수평 방향으로 밀어주기 위한 푸싱블록, 상기 푸싱블록을 수평방향으로 이동시키기 위한 수평 액추에이터, 상기 기판을 하향 압박하는 롤러, 상기 롤러를 승강시키기 위한 수직 액추에이터를 포함한다.
상기 리뷰모듈은 상기 기판의 평면을 이동하는 카메라이다.
본 실시예에 따른 기판검사장치는 정렬과 클램핑을 동시에 할 수 있어 공정세팅 시간이 줄어들어 검사공정이 단축되는 효과가 있다.
또한, 정렬 및 클램핑 기능이 일원화된 모듈을 사용함에 따라 원가절감이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 기판검사장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A 부분 확대 사시도이다. 도 3a 내지 도 3c는 본 실시예에 따른 기판검사장치의 작동상태도이고, 도 4는 다른 실시예에 따른 기판검사장치의 측면도이다. 본 실시예의 기판검사장치(100)는 마크로 검사기(Macro Inspection) 및 자동광학검사기(Automated Optical Inspection)를 포함하는 것으로, 먼저 자동광학검사기(Automated Optical Inspection)에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판검사장치(100)는 기판(G)이 안착되는 스테이지(102)를 구비하고 있다. 스테이지(102)는 지지프레임(104) 상부에 위치한다.
스테이지(102)에는 다수개의 홀(102a)이 형성되어 있으며, 홀(102a)에서는 에어가 공급된다. 각각의 홀(102a)에는 에어를 공급하기 위한 에어공급부(400)의 공급라인이 연결되어 있다. 이에 따라, 에어공급부(400)에서 발생시킨 에어가 홀(102a)을 통해 분사됨으로 기판(G)은 스테이지(102) 상에서 부양되는 상태를 유 지하게 된다.
지지프레임(104)에는 스테이지(102)에 안착된 기판(G)의 결함 유무를 검사하기 위한 검사모듈(110)이 설치된다. 검사모듈(110)은 다수개의 CCD 카메라를 사용하며, 각각의 CCD 카메라는 고정된 형태로 기판(G)의 단변(도시된 도면을 기준)의 일정부분의 검사를 수행하게 된다.
지지프레임(104)에는 리뷰모듈(120, Review Module)이 구비되는데, 리뷰모듈(120)은 검사모듈(110)에 의해 1차 검사가 수행되고 난 후 특정 영역에서 정밀검사를 실시할 경우 사용한다.
리뷰모듈(120)은 검사모듈(110)의 검사에서 결함이 발생된 지점의 좌표를 전달받아 기판(G)의 폭 방향으로 이동해 가며 정밀검사를 실시하는 것으로, 검사모듈(110) 보다 높은 정밀도를 가지는 카메라를 사용한다.
그리고 지지프레임(104)에는 스테이지(102)에 기판(G)을 정렬함과 동시에 클램핑 하기 위한 정렬클램핑 모듈(200)이 설치된다.
정렬클램핑 모듈(200)은 에어에 의해 부양된 상태의 기판(G)을 정렬하고, 이와 동시에 기판(G)을 클램핑한 상태에서 스테이지(102)의 상부를 이동하는 기능을 수행한다.
정렬클램핑 모듈(200)은 스테이지(102)의 양측에 길이가 긴 방향으로 지지프레임(104)에 설치된 가이드 레일(130) 상에서 이동한다.
정렬클램핑 모듈(200)은 기판(G)의 측면을 수평 방향으로 밀어주기 위한 푸싱블록(202), 푸싱블록(202)을 수평방향으로 이동시키기 위한 수평 액추에이 터(204), 기판(G)을 하향 압박하는 롤러(206), 롤러(206)를 승강시키기 위한 수직 액추에이터(208)를 포함한다.
수평 액추에이터(204) 및 수직 액추에이터(208)는 모터, 유압 및 공압 실린더, 리니어 액추에이터 형태 등을 사용할 수 있다.
기판(G)의 측면을 밀어 정렬을 하기 위한 푸싱블록(202)과 기판(G)을 압박하여 고정하기 위한 롤러(206)는 연결블록(212)에 설치된다. 연결블록(212)에는 롤러(206)에 의해 압박되는 기판(G)을 하부측에서 지지하기 위한 롤러 지지블록(222)이 설치된다. 롤러 지지블록(222)은 수평블록(216)에도 설치할 수 있으며, 그 외에 정렬클램핑 모듈(200)과 연결되지 않은 독립적인 형태로 설치하여 롤러(206)와 마주보도록 할 수도 있다.
연결블록(212)은 수직블록(214)에 설치되며, 수직블록(214)에는 수직 액추에이터(208)가 설치되어 수직블록(214) 상에서 연결블록(212)이 상하 방향으로 승강 가능하게 한다.
그리고 수직블록(214)은 수평블록(216)에 설치되며, 수평블록(216) 상에 설치된 수평 액추에이터(204)에 의해 기판(G) 측으로 수평이동을 하게 된다.
이하에서는 본 실시예에 따른 기판검사장치(100)의 작동 상태를 도 3a 내지 도3c를 사용하여 설명하기로 한다.
도 3a와 같이 기판(G)이 스테이지(102)의 상부에 로딩(loading)되면, 기판(G)의 한 쪽 측면은 정렬되지 않은 상태(P1)에 위치하게 된다. 이러한 상태에서 수평블록(216) 상의 수평 액추에이터(204)를 작동시켜 수직블록(214)을 기판(G) 측으로 작동시킨다. 이에 따라 푸싱블록(202)은 기판(G)의 측면을 도 3b와 같이 밀어 정렬위치(P2)에 위치하게 한다. 이때 스테이지(102)에 형성된 홀(102a)에서는 에어가 분사되어 기판(G)을 부양시킬 수 있는데, 이러한 이유는 기판(G)이 스테이지(102)에 접촉하여 스크래치(Scratch)등이 발생할 수 있기 때문이다. 다른 방법으로 스테이지(102) 또는 지지프레임(104)에 볼 플런저(ball plunger)등과 같은 점접촉 수단을 설치하여 푸싱블록(202)에 의해 밀려지는 기판(G)에 스크래치가 발생하는 것을 방지 하는 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 스크래치 등을 방지할 수 있는 방법은 점접촉이 아닌 스테이지(102)에 대해 기판(G)이 슬라이딩 되는 다른 형태로도 적용하여 사용할 수 있다.
기판(G)이 정렬위치(P2)에 위치할 경우 기판(G)의 한 쪽 측면의 상부에는 롤러(206)가 위치하고, 하부에는 롤러 지지블록(222)이 위치한 상태가 된다.
상기와 같은 상태에서 수직 액추에이터(208)를 작동시켜 연결블록(212)이 기판(G)의 단부측으로 하강하게 한다. 이에 따라 연결블록(212)에 설치된 롤러(206)가 기판(G)의 단부를 누르게 되며, 기판(G)은 도3c와 같이 롤러(206)와 롤러 지지블록(222)의 사이에 위치하여 클램핑된다.
이와 같이, 기판(G)의 좌우측이 클램핑된 상태에서 기판(G)을 이동하며 검사모듈(110)을 사용하여 기판(G)의 결함을 검사하고, 리뷰모듈(120)을 사용하여 정밀검사를 실시하게 된다.
도 4는 본 실시예에 따른 기판검사장치(100)의 정렬클램핑 모듈(200)의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 연결블록(212)에 롤러(206)를 설치함에 있어, 롤러(206)와 연결블록(212)의 사이에 스프링(240)을 구비한 형태를 나타낸 것이다.
이와 같이, 롤러(206)가 스프링(240)에 의해 탄성 지지를 받을 경우 스프링(240)이 압축되는 만큼의 높이가 발생하게 되며, 이러한 높이에 의해 검사대상 기판(G)이 두꺼운 형태가 되더라도 클램핑이 가능하게 된다.
이하에서는 마크로 검사기(Macro Inspection)를 예를 들어 설명한다. 도 5는 본 실시예에 따른 기판검사장치의 측면도이고, 도 6은 도 5를 구성하고 있는 기판검사장치의 기판홀더(1200)의 사시도이다. 도 7a 및 도 7b는 본 실시예에 따른 기판검사장치의 작동상태도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판검사장치(1100)는 외곽틀을 이루는 외곽 프레임(1156)을 구비하고 있다. 외곽 프레임(1156)에는 검사자(1164)의 육안에 의해 기판(G)의 결함유무 판별이 가능하도록 기판홀더(1200)에 안착된 기판에 조명을 제공하는 검사용 메인광원(1162)이 설치된다. 그리고 외곽 프레임(1156)에는 메인광원(1162)의 조명을 기판홀더(1200)에 흡착된 기판(G)으로 전달하기 위한 반사판(1158)이 설치되어 있다. 반사판(1158) 및 메인광원(1162)은 복수개가 설치된다.
또한, 외곽 프레임(1156)에는 다수개의 진공포트(1202, vacuum pad)를 가지 는 진공라인(1204)이 복수개 배치된 기판홀더(1200)가 설치된다. 기판홀더(1200)는 외곽틀을 이루는 프레임(1206)을 구비하고 있으며, 프레임(1206)의 내측에는 진공라인(1204)이 병렬 형태로 일정한 간격으로 다수개가 배치되어 있다.
정렬클램핑 모듈(1200)은 기판홀더(1200)의 프레임(1206)에 설치되어 기판(G)의 측면을 수평 방향으로 밀어주기 위한 푸싱블록(1202), 푸싱블록(1202)을 수평방향으로 이동시키기 위한 수평 액추에이터(1204), 기판(G)을 하향 압박하는 롤러(1206), 롤러(1206)를 승강시키기 위한 수직 액추에이터(1208)를 포함한다.
수평 액추에이터(1204) 및 수직 액추에이터(1208)는 모터, 유압 및 공압 실린더, 리니어 액추에이터 형태 등을 사용할 수 있다.
기판(G)의 측면을 밀어 정렬을 하기 위한 푸싱블록(1202)과 기판(G)을 압박하여 고정하기 위한 롤러(1206)는 연결블록(1212)에 설치된다. 프레임(1206)에는 롤러(1206)에 의해 압박되는 기판(G)을 하부측에서 지지하기 위한 롤러 지지블록(1222)이 설치된다.
연결블록(1212)은 수직블록(1214)에 설치되며, 수직블록(1214)에는 수직 액추에이터(1208)가 설치되어 수직블록(1214) 상에서 연결블록(1212)이 상하 방향으로 승강 가능하게 한다.
그리고 수직블록(1214)은 수평블록(1216)에 설치되며, 수평블록(1216) 상에 설치된 수평 액추에이터(1204)에 의해 기판(G) 측으로 수평이동을 하게 된다.
기판홀더(1200)의 양측에는 기판홀더(1200)를 회전 및 슬라이딩 가능하도록 지지하는 지지바(1210)가 구비된다. 이러한 형태의 기판홀더(1200)에 기판(G)을 안착시키고 슬라이딩 시켜가며 기판 상부측 및 하부측의 결함을 찾아내게 된다. 또한, 어느 한 면의 결함 검사가 완료될 경우 기판을 회전시켜 배면측의 결함도 찾아내게 된다. 기판홀더(1200)는 별도의 구동부(미도시)를 통해 슬라이딩, 회전 작동이 가능하게 된다. 미설명부호 1210a는 지지바(1210)가 이동하는 홀이다.
검사자(1164)와 기판홀더(1200)의 사이에는 메인광원(1162)을 통해 결함으로 판단된 부분을 정밀하게 리뷰할 경우 기판(G)이 근접된 상태에서 검사를 실시하기 위한 리뷰모듈(1330, Review Module)과 근접광원(1340)을 구비한 평면이동부(1300)가 설치된다. 리뷰모듈(1330)은 카메라를 사용할 수 있다.
평면이동부(1300)는 리뷰모듈(1330) 및 근접광원(1340)이 설치되는 베이스(1360), 베이스(1360)가 기판(G)에 대해 수평 및 수직이동이 가능하도록 지지하는 수평프레임(1362, 1364) 및 수직프레임(1368)을 포함한다. 베이스(1360) 및 수직 프레임(1368)은 구동모듈(미도시)에 의해 구동한다.
평면이동부(1300)는 리뷰검사를 위해 기판홀더(1200)가 직립한 상태로 검사자(1164)측으로 근접시킨 후 결함으로 인식된 기판(G)의 해당부분에 리뷰모듈(1330)과 근접광원(1340)을 이동시키는 역할을 한다.
이하에서는 본 실시예에 따른 기판검사장치(1100)의 작동 상태에 대해 설명하기로 한다.
도7a와 같이 기판(G)이 기판홀더(1200)에 위치하면, 푸싱블록(1202)이 기판측으로 작동하여 기판(G)을 정렬한다. 이러한 상태에서 도 7b와 같이 연결블록(1212)이 하강하여 기판(G)을 가압한다. 이 경우 기판(G)은 롤러(1206)와 롤러 지지블록(1222)에 의해 클램핑된다.
이러한 상태에서 진공펌프(미도시)를 통해 펌핑력에 따른 진공상태가 진공포트(1202)에 전달되어 기판(G)이 진공흡착된다.
이후 검사자(1164)는 기판홀더(1200)를 경사진 형태로 위치하여 기판(G)의 상부 또는 하부 측에서부터 검사를 실시한다. 기판홀더(1200)의 슬라이딩 운동에 따라 어느 한 쪽 면에 대한 검사가 완료되면, 검사자(1164)는 기판홀더(1200)가 회전하도록 하여 기판(G)의 배면을 검사한다. 검사 도중 기판(G)의 어느 한 부분에 결함이 검출되면, 기판홀더(1200)를 검사자(164)에게 근접하도록 하여 직립상태가 되도록 한 후 리뷰모듈(1330) 및 근접광원(1340)을 결함부분으로 이동시켜 정밀검사를 실시하게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 기판검사장치의 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 기판검사장치 요부 확대 사시도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 실시예에 따른 기판검사장치의 작동상태도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 기판검사장치의 측면도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 기판검사장치의 측면도이다.
도 6은 도 5를 구성하고 있는 기판검사장치의 기판홀더의 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 실시예에 따른 기판검사장치의 작동상태도이다.

Claims (8)

  1. 기판이 안착되는 스테이지를 구비한 기판검사장치에 있어서,
    상기 기판의 특정영역 정밀검사를 위해 리뷰(Review)하기 위한 리뷰모듈;
    상기 스테이지에 안착된 상기 기판을 정렬하고, 클램핑 하기 위한 정렬클램핑 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지에는 상기 기판을 흡착하는 다수개의 진공포트가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기판검사장치는 마크로 검사기(Macro Inspection)인 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지에는 상기 기판을 부양하기 위하여 에어가 분출되는 다수개의 홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 기판검사장치는 패턴 검사기인 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 스테이지의 상부에는 상기 기판을 검사하기 위해 상기 기판의 장변 또는 단변의 폭 방향에 설치되는 다수개의 카메라로 이루어진 검사모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 정렬클램핑 모듈은 상기 기판의 측면을 수평 방향으로 밀어주기 위한 푸싱블록, 상기 푸싱블록을 수평방향으로 이동시키기 위한 수평 액추에이터, 상기 기판을 하향 압박하는 롤러, 상기 롤러를 승강시키기 위한 수직 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 리뷰모듈은 상기 기판의 평면을 이동하는 카메라인 것을 특징으로 하는 기판검사장치.
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