KR20110066626A - 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치 및 방법 - Google Patents

반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법은 검사할 결함의 크기로 제 1 해상도를 결정하는 단계와; 상기 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하는 단계와; 상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하는 단계와; 상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행하는 단계를 포함하여 구성된다.
반복, 검사, 패턴, 해상도, 잔상량, 결함

Description

반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치 및 방법 { Apparatus and method for inspecting object having repeated patterns }
본 발명은 결함 검출 능력을 향상시킬 수 있는 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, EL 표시 장치, LED 표시 장치, DMD 표시 장치 등의 디스플레이 장치(Flat Panel Display; FPD)에 이용되는 표시 디바이스용 기판의 표면, CCD 촬상 장치에 이용되는 촬상 디바이스용 기판의 표면, 및 그 표시ㆍ촬상 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크의 표면에는, 단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴이 형성되는 경우가 있다.
이 단위 패턴은 소정의 규칙에 따라 반복적으로 배열되어 있다.
그러나, 제조 공정에서의 어떠한 원인에 의해, 일부의 단위 패턴이, 소정의 규칙과는 서로 다른 규칙에 따라 배열된 결함 및 이물에 의한 결함을 포함하는 경우가 있다.
이러한 결함은 검출되고 제거되어야 양품으로 생산될 수 있다.
본 발명은 결함 검출 능력을 향상시킬 수 있는 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 바람직한 양태(樣態)는,
검사할 결함의 크기로 제 1 해상도를 결정하는 단계와;
상기 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하는 단계와;
상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하는 단계와;
상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행하는 단계를 포함하여 구성된 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 다른 양태(樣態)는,
검사할 결함의 크기로 결정되는 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔 상량을 계산하는 패턴 잔상량 계산부와;
상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하는 제 2 해상도 검출부와;
상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행하는 결함 검사 수행부를 포함하여 구성된 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치가 제공된다.
본 발명은 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하고, 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하고, 검출된 제 2 해상도로 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행함으로써, 결함의 검출 능력이 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
먼저, 제 1 해상도를 검사할 결함의 크기로 결정한다.(S100단계)
상기 제 1 해상도는 후술된 제 1 해상도를 검출하기 위한 기준 해상도로, 검 출해야 할 결함의 크기 및 검사 시간을 고려하여 결정된다.
즉, 상기 결함 크기가 작은 경우, 상기 제 1 해상도는 높아져 고해상도로 결정되고, 상기 결함 크기가 큰 경우, 상기 제 1 해상도는 낮아져 저해상도로 결정되된다.
그리고, 상기 제 1 해상도가 높아지면, 배율이 높아져 한번에 검사할 수 있는 영역이 줄어들게 되어, 검사 시간이 길어지게 된다.
그러므로, 검사를 담당하는 작업자는 검사 대상물에서 검사할 결함의 크기 및/또는 검사 시간을 감안해서 상기 제 1 해상도를 결정하는 것이다.
또한, 상기 해상도는 디지털 카메라의 한 픽셀이 촬상하는 실제 검사 대상물의 크기로 정의될 수 있다.
이러한 결함의 크기 및 검사 시간에 대응되어 많은 제 1 해상도들이 결정되며, 이 제 1 해상도들은 결함의 크기 및 검사 시간에 대응하여 룩업(Look up) 테이블 형태로 저장부에 저장시킬 수도 있다.
그 다음, 상기 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산한다.(S110단계)
여기서, 상기 검사 대상물의 패턴 주기는 규칙적으로 반복되는 패턴의 주기 이다.
그리고, 상기 패턴 주기는 X방향 및 Y방향으로의 패턴 주기이다.
그리고, 상기 패턴 잔상량(Pattern Residue)은 "│(패턴 주기 ÷ 제 1 해상도)의 반올림 값 -(패턴 주기 ÷ 제 1 해상도) │"의 수식으로 계산된다.
즉, 상기 검사 대상물의 패턴 주기가 100㎛이고, 상기 제 1 해상도가 9㎛이면, 패턴 잔상량은 │(100÷9)의 반올림-(100÷9)│로 계산해서 "0.11"이 된다.
또, 상기 검사 대상물의 패턴 주기는 실제 검사 대상물을 검사하기 위해 미리 제공되어지는 정보이다.
연이어, 상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출한다.(S120단계)
이때, 상기 허용 패턴 잔상량 이내에 패턴 잔상량이 있는 경우, 양품으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 허용 패턴 잔상량과 해상도는 대응되어 있으며, 각 해상도마다 허용 패턴 잔상량이 결정되어 있다.
그러므로, 상기 제 2 해상도의 허용 패턴 잔산량 내에 상기 계산된 패턴 잔상량이 존재하게 된다.
또, 패턴 주기를 최소 반복 주기의 정수배로 나타내어 계산하게 되면, 상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 조건을 만족하는 제 2 해상도는 복수개로 검출될 수 있다.
그러나, 패턴 비교 방식으로 결함을 검출하는 방식에서, 정수배가 너무 커지게 되면 렌즈의 왜곡과 조명의 불균일성으로 인하여 검출력이 저하되므로 적절하게 정수배의 한계를 조절해야 한다.
그리고, 상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 조건을 만족하는 해상도가 2개 이상일 경우, 상기 제 1 해상도에 가장 가까운 해상도를 최적 해상도로 결정한다.
그 이유는 모든 기구물과 구동계는 위치 오차를 가지게 되는데, 상기 제 1 해상도에 가까울수록 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계가 기준 위치에서 적게 움직여 실제 위치와 대물렌즈 공식에 의해 계산된 이론적인 위치의 차이가 적기 때문이다.
계속, 상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행한다.(S130단계)
이 'S130단계'는, 상기 제 2 해상도를 만족시키도록, 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 계산하고, 이 계산된 위치로 상기 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 조정한 후, 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행할 수 있다.
즉, 상기 제 2 해상도를 만족시키도록, 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 계산하는 것은, 하기의 수학식 1에 의해 카메라의 위치를 계산하고, 수학식 2에 의해 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 계산한다.
하기의 수학식 1과 2의 Roptimal은 제 2 해상도이고, Coptimal는 제 2 해상도에서 카메라의 위치이고, Loptimal은 제 2 해상도에서 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치이고, Scam은 카메라의 CCD 픽셀 크기이며, FLlens는 대물렌즈를 구비한 광학계의 초점거리이다.
그리고, Cstandard는 제 1 해상도에서 카메라의 위치이고, Lstandard은 제 1 해상도에서 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치이며, Rstandard는 제 1 해상도이다.
Coptimal = Cstandard + FLlens x ( Rstandard / Scam + Scam / Rstandard - Roptimal / Scam - Scam / Roptimal )
Lstandard = Lstandard + FLlens x ( Roptimal - Rstandard ) ÷ Scam
도 2는 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 이미지를 획득하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
검사 대상물(310)은 지지부(300) 상부에 올려놓고, 상기 지지부(300) 상부에 위치된 조명부(100)에서 광을 조사하고, 상기 조명부(100)에서 조사된 광이 상기 검사 대상물(310)에서 반사되어 대물렌즈를 구비한 광학계(110)를 통하여 카메라(120)로 입사된다.
그러므로, 상기 카메라(120)는 상기 검사 대상물(310)의 이미지를 획득하게 된다.
본 발명에 적용된 검사 대상물(310)은 평판 디스플레이 패널이고, 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 장치도 포함된다.
그리고, 상기 평판 디스플레이 패널은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(field emission display) 중 하나의 패널 바람직하다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 이미지에서 결함을 검출하는 방법을 설명하기 위한 사진도이다.
반복 패턴을 구비한 검사 대상물이 생산될 때, 불량 제품으로 생산되는 것을 방지하기 위해 공정 중에 검사를 통해 결함을 검출해서 제거해야 한다.
이러한 결함을 검출하는 것은 전술된 바와 같이, 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계를 통하여 광학적인 방법으로 검사를 수행하여 결함을 검출한다.
평판 디스플레이 패널 또는 반도체 장치는 규칙적이고 반복적인 패턴 배열이 구비되어 있고, 이러한 규칙 반복 패턴은 획득된 이미지를 주위에 있는 패턴과 비교하여 결함을 찾는다.
즉, 도 3a의 원본 이미지를 이미지 영상 처리하면, 도 3b의 비교 이미지를 획득하여, 결함(A)의 검출이 용이해진다.
도 4는 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치의 일례의 개략적인 구성 블록도이다.
반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치는, 검사할 결함의 크기로 결정되는 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하는 패턴 잔상량 계산부(200)와; 상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하는 제 2 해상도 검출부(220)와; 상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행하는 결함 검사 수행부를 포함하여 구성된다.
상기 결함 검사 수행부는 상기 검사 대상물 상부에 광을 조사하는 조명부와; 상기 검사 대상물에서 반사된 광을 대물렌즈를 구비한 광학계를 통하여 입사받아 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하는 카메라를 포함하여 구성된다.
그리고, 검사 장치는, 상기 제 2 해상도 검출부(220)에서 검출된 제 2 해상도로 상기 대물렌즈를 구비한 광학계를 위치 조정하는 광학계 위치 조정부(230)와; 상기 제 2 해상도 검출부(220)에서 검출된 제 2 해상도로 상기 카메라를 위치 조정하는 카메라 위치 조정부(240)를 더 포함하여 구성된다.
또, 상기 패턴 잔상량 계산부(200), 제 2 해상도 검출부(220)와 결함 검사 수행부를 제어하는 제어부(210)가 구비된다.
그러므로, 상기 패턴 잔상량 계산부(200)는 검사할 결함의 크기로 결정되는 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하고, 상기 패턴 잔상량 계산부(200)에서 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 제 2 해상도 검출부(220)에 검출하고, 상기 결함 검사 수행부는 상기 제 2 해상도 검출부(220)에서 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예 및 비교예의 검사 대상물의 검사 능력을 설명하기 위하여 이미지를 촬영한 사진도이다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하고, 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하고, 검출된 제 2 해상도로 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행함으로써, 결함의 검출 능력이 향상된다.
즉, 도 5a의 원본 이미지를 이미지 영상 처리하는 경우, 고정된 해상도를 갖는 광학계가 구비된 비교예에서는 도 5b와 같이 패턴 잔상(B)이 남게 되어 밝기 차이에 의한 결함은 검출 능력이 저하되는 반면에, 본 발명의 장치 및 방법에 의한 실시예에서는 도 5c와 같이, 패턴 잔상이 제거된 결함을 검출하는 능력이 증대되는 것이다.
도 6은 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치의 다른 예의 개략적인 구성 블록도이다.
이 장치의 구성 블록도는 도 4의 구성 블록도에서 광학계 및 카메라 위치 계산부(250), 저장부(260) 및 입력부(270)가 더 구비된 것이다.
그러므로, 이 장치는 제 2 해상도 검출부(220)에서 검출된 제 2 해상도로 상기 광학계 및 카메라 위치 계산부(250)에서 대물렌즈를 구비한 광학계 및 카메라 의 위치를 계산하고, 이 계산된 광학계 및 카메라의 위치로 광학계 위치 조정부(230) 및 카메라 위치 조정부(240)에서 대물렌즈를 구비한 광학계 및 카메라를 위치 조정한다.
그리고, 상기 저장부(260)에는 검사할 결함의 크기로 결정된 제 1 해상도, 패턴 잔상량, 제 2 해상도, 패턴 주기 등을 저장한다.
또, 상기 입력부(270)는 검사를 수행하는 작업자가 검사 장치에 입력 및 선택을 수행할 수 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도
도 2는 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 이미지를 획득하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 이미지에서 결함을 검출하는 방법을 설명하기 위한 사진도
도 4는 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치의 일례의 개략적인 구성 블록도
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예 및 비교예의 검사 대상물의 검사 능력을 설명하기 위하여 이미지를 촬영한 사진도
도 6은 본 발명에 따라 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치의 다른 예의 개략적인 구성 블록도

Claims (7)

  1. 검사할 결함의 크기로 제 1 해상도를 결정하는 단계와;
    상기 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하는 단계와;
    상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행하는 단계를 포함하여 구성된 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행하는 단계는,
    상기 제 2 해상도를 갖도록, 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 계산하고, 이 계산된 위치로 상기 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 조정한 후, 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검사를 수행하는 것을 특징으로 하는 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 카메라와 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 계산하는 것은,
    수학식 1에 의해 카메라의 위치를 계산하고, 수학식 2에 의해 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법.
    (수학식 1)
    Coptimal = Cstandard + FLlens x ( Rstandard / Scam + Scam / Rstandard - Roptimal / Scam - Scam / Roptimal )
    (수학식 2)
    Lstandard = Lstandard + FLlens x ( Roptimal - Rstandard ) ÷ Scam
    여기서, Roptimal은 제 2 해상도이고, Coptimal는 제 2 해상도에서 카메라의 위치이고, Loptimal은 제 2 해상도에서 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치이고, Scam은 카메라의 CCD 픽셀 크기이고, FLlens는 대물렌즈를 구비한 광학계의 초점거리이고, Cstandard는 제 1 해상도에서 카메라의 위치이고, Lstandard은 제 1 해상도에서 대물렌즈를 구비한 광학계의 위치이며, Rstandard는 제 1 해상도이다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴 잔상량은,
    │(패턴 주기 ÷ 제 1 해상도)의 반올림 값 -(패턴 주기 ÷ 제 1 해상도) │의 수식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 검사 대상물은,
    평판 디스플레이 패널 또는 반도체 장치인 것을 특징으로 하는 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 방법.
  6. 검사할 결함의 크기로 결정되는 제 1 해상도와 규칙적으로 반복되는 패턴이 구비된 검사 대상물의 이미지를 획득하기 위한 검사 대상물의 패턴 주기로 패턴 잔상량을 계산하는 패턴 잔상량 계산부와;
    상기 계산된 패턴 잔상량이 양품으로 판단할 허용 패턴 잔상량 이내가 되는 제 2 해상도를 검출하는 제 2 해상도 검출부와;
    상기 검출된 제 2 해상도로 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하여 결함 검 사를 수행하는 결함 검사 수행부를 포함하여 구성된 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 결함 검사 수행부는,
    상기 검사 대상물 상부에 광을 조사하는 조명부와;
    상기 검사 대상물에서 반사된 광을 대물렌즈를 구비한 광학계를 통하여 입사받아 상기 검사 대상물의 이미지를 획득하는 카메라를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반복 패턴을 구비한 검사 대상물의 검사 장치.
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