KR20110119079A - 기판검사장치 및 기판검사방법 - Google Patents

기판검사장치 및 기판검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 기판검사방법은, (a) 카메라와 기판 중에서 적어도 어느 하나를 이동하면서 기판의 영상정보를 복수회 획득하는 단계, (b) 복수의 영상정보에서 결함후보점을 추출하여 결함후보점의 위치변화를 판단하는 단계 및 (c) 결함후보점의 위치변화가 카메라에 대한 기판의 위치변화에 대응되는 값이면 결함후보점을 결함으로 판단하는 단계를 포함한다.

Description

기판검사장치 및 기판검사방법 {APPARATUS FOR INSPECTING SUBSTRATE AND METHOD OF INSPECTING SUBSTRATE}
본 발명은 피처리물을 검사하는 장치 및 피처리물을 검사하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 기판검사장치 및 기판검사방법에 관한 것이다.
종래 기술의 경우에는 액정표시장치의 기판에 얼룩이나 이물질이 존재하는지 탐지하기 위하여 검사자가 육안으로 검사를 하고 있다.
즉, 기판에 빛을 조사하여 반사되는 빛을 통하여 기판면에 결함이 존재하는지 직접 육안으로 비교 판단하고 있다.
그러나, 이러한 방법에 의하는 경우에 검사자마다 검사장치의 셋팅조건이 다를 수 있고, 그에 따라 검사품질에 차이가 발생할 수 있다.
뿐만 아니라, 검사자의 수작업에 의존하므로 검사시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
이러한 문제 때문에 수작업에 의존하는 검사작업에 대한 자동화의 필요성이 대두되었다.
보다 신속 정확하고 효율적인 자동검사가 가능한 기판검사장치 및 기판검사방법이 필요하게 되었다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판검사방법은, (a) 카메라와 기판 중에서 적어도 어느 하나를 이동하면서 상기 기판의 영상정보를 복수회 획득하는 단계; (b) 복수의 상기 영상정보에서 결함후보점을 추출하여 상기 결함후보점의 위치변화를 판단하는 단계; 및 (c) 상기 결함후보점의 위치변화가 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화에 대응되는 값이면 상기 결함후보점을 결함으로 판단하는 단계;를 포함한다.
또는, 상기 (a)단계는 상기 기판에 광을 조사하는 광학계와 상기 카메라가 일체로 이동할 수 있다.
또는, 상기 결함후보점의 위치변화의 판단기준은 상기 결함후보점의 밝기변화가 소정 범위 이내인지 여부, 상기 결함후보점의 면적이나 길이나 형상이 소정 범위 이내인지 여부, 상기 결함후보점의 이동거리나 이동각도가 소정 범위 이내인지 여부 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또는, 상기 판단기준에 의하여 상기 결함후보점 상호간의 관련도를 판단하며, 상기 관련도가 설정값 이상인 경우에 동일한 결함후보점이 이동한 것으로 판단하고, 상기 판단기준에 부합하는 결함후보점이 반복적으로 나타나는 경우 상기 관련도에 가중치를 부여할 수 있다.
또는, 상기 기판의 위치변화는 설정값을 이용하여 판단할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판검사방법은, 카메라로 기판의 제1 영상정보를 획득하는 단계; 상기 카메라와 상기 기판 중에서 적어도 어느 하나를 이동하여 상기 기판의 제2 영상정보를 획득하는 단계; 상기 제1 영상정보 및 상기 제2 영상정보에서 결함후보점을 추출하여 상기 결함후보점의 위치변화를 판단하는 단계; 및 상기 결함후보점의 위치변화가 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화에 대응되거나, 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화 및 상기 결함후보점의 위치변화 상호간의 편차가 설정범위 내에 있는 경우 상기 결함후보점을 결함으로 판단하는 단계;를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판검사장치는, 기판에 대하여 광을 조사하는 광학계; 상기 기판의 영상정보를 획득하는 카메라; 상기 기판을 적재하는 기판스테이지; 상기 카메라와 상기 기판스테이지 중에서 적어도 어느 하나를 이동시키는 구동부; 상기 카메라에 의하여 획득된 복수의 영상정보에서 결함후보점을 추출하고 상기 결함후보점의 위치변화를 판단하는 결함후보점 판단부; 및 상기 결함후보점의 위치변화가 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화에 대응되는 값이면 상기 결함후보점을 결함으로 판단하는 결함판단부;를 포함한다.
본 발명에 따르면 기판 이미지에서 기판면 자체에 존재하는 결함인지, 광원 또는 검사장치 자체의 모습이 기판에 비친 영상인지를 구분할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판검사장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판검사방법의 순서도이다.
도 3은 카메라에 의하여 획득한 기판의 영상정보 원본이다.
도 4는 도 3의 A, B, C 영역의 영상정보에 대하여 노이즈필터링 이전의 밝기값의 그래프이다.
도 5는 도 4의 (a), (b), (c)에 도시한 영상정보에 대하여 노이즈필터링 이후의 밝기값의 그래프이다.
도 6은 도 5의 (a), (b), (c)에 도시한 영상정보에 대하여 밝기 대비 강화 이후의 밝기값의 그래프이다.
도 7은 기판의 영상정보에서 밝기 변화량이 설정값 이상인 부분을 표시한 그림이다.
도 8은 도 7의 그림을 기판의 영상정보 원본과 겹친 그림이다.
도 9 내지 도 12는 결함후보점 중에서 결함을 판단하는 과정을 설정하는 그림이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판검사장치의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판검사장치는 기판스테이지(10), 기판스테이지구동부(11), 광학계(20), 광학계구동부(21), 카메라(30), 카메라구동부(31), 중앙처리부(70), 결함후보점판단부(40), 결함판단부(50), 저장부(60)를 포함한다.
기판스테이지(10)는 기판(S)을 적재하며 기판스테이지구동부(11)에 의하여 기판(S)을 소정 거리 이송하거나 각도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 광학계(20) 및 카메라(30)에 대한 기판(S)의 상대적 위치를 조절할 수 있다.
광학계(20)는 기판 검사에 필요한 광을 기판에 조사하는 구성요소로서, 광을 조사하는 광원, 조사된 광을 기판으로 전달하는 반사경, 렌즈, 편광판, 산란판 등을 포함하는 구성일 수 있다.
광학계구동부(21)는 광학계(20)의 구성요소를 동작시킬 수도 있고, 광학계(20) 전체의 위치나 각도를 조절할 수도 있다.
카메라(30)는 기판(S)의 검사지점을 촬영하여 영상정보로 변환할 수 있는 구성요소이다.
카메라구동부(31)는 카메라(30)의 위치나 각도 등을 조절할 수 있다. 이하에서는 기판스테이지구동부(11), 광학계구동부(21) 및 카메라구동부(31)를 통칭하여 구동부라 한다.
결함후보점판단부(40)는 카메라(30)에 의하여 획득된 영상정보를 가공하여 결함에 해당할 수 있는 좌표 내지 영역을 결함후보점으로 판단할 수 있다. 실시예에 따라, 이러한 결함후보점을 디스플레이장치(미도시)에 디스플레이하도록 할 수도 있다.
결함판단부(50)는 기판의 이동거리 만큼 결함후보점이 이동하는 경우에 결함후보점을 결함으로 판단하는 구성요소이다.
저장부(60)는 카메라(30) 등에 의하여 획득된 영상정보나 그 밖의 획득 정보를 저장하는 구성요소이다.
중앙처리부(70)는 상기 구성요소를 전체적으로 제어하거나 연산을 수행하는 구성요소이다.
본 실시예의 의한 기판검사장치는 청정실 내부에 설치될 수 있으며, 기판검사정보는 원격으로 청정실 외부의 검사자에게 전달될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판검사방법의 순서도이다.
도 2에서 보듯이, 먼저 카메라와 기판 중에서 적어도 어느 하나를 이동하면서 상기 기판의 영상정보를 복수회 획득하는 단계(S10)가 수행될 수 있다.
즉, 카메라(30)가 정지된 상태에서 기판(S)이 이동할 수도 있고, 기판(S)이 정지된 상태에서 카메라(30)가 이동할 수도 있다. 또한, 기판과 카메라가 동시에 서로 다른 방향으로 이동할 수도 있고, 서로 같은 방향으로 상이한 속도로 이동할 수도 있다.
기판에 대하여 카메라(30)와 광학계(20)가 일체로 이동하는 경우에는 기판에 비친 광원의 형태가 이동하지 않고 기판면의 전체적인 조도변화가 적으므로 결함판독율이 향상될 수 있다. 이때, 반드시 광학계(20) 전체가 이동할 필요는 없고 카메라에 의하여 획득되는 영상정보에서 광원의 형태나 기판면의 조도변화가 적도록 일부 구성만 이동할 수도 있다.
기판을 일정 거리 이동시킨 다음에 정지시키고 기판의 영상정보를 획득할 수도 있고, 이동시키면서 기판의 영상정보를 획득할 수도 있다.
기판의 영상정보를 획득하는 간격은 기판에 대한 영상정보에서 기판과 같이 이동하는 결함후보점과 기판의 이동에 관계없이 고정된 것처럼 보이는 결함후보점을 구별할 수 있을 정도의 거리 또는 시간일 수 있다.
기판의 이동에 관계없이 고정된 것처럼 보이는 결함후보점이란 플레어현상, 모아레현상이 일어나는 부분, 기판에 비친 검사장치 자체의 모습 등을 포함한다.
플레어(flare) 현상은 고휘도의 광원이 직접적으로 관찰되는 현상으로서 자동검사방식으로 검사하는 경우에 결함후보점으로 잘못 판단될 가능성이 있다.
모아레(Moire) 현상은 두 개 이상의 주기적인 무늬가 겹쳐져 생기는 간섭무늬이다. 프레넬 렌즈의 원형격자, 엘씨디 글래스의 픽셀배열구조, CCD소자의 배열구조에 기인하는 경우가 있다. 이러한 현상은 자동검사방식으로 검사하는 경우에 결함후보점으로 잘못 판단될 가능성이 있다.
플레어 현상, 모아레 현상 또는 기판에 비친 검사장치 자체의 모습 등은 기판 자체에 형성된 결함이 아니므로 기판이 이동하더라도 제자리에 고정된 것처럼 나타난다.
기판의 영상정보를 획득하는 간격은 반드시 소정의 시간 간격이나 소정 거리 간격이어야 하는 것은 아니며 실시간으로 기판을 이동하면서 결함후보점을 추출할 수도 있다.
기판의 영상정보는 기판면을 촬영한 이미지, 그래픽 컴퓨터파일, 이미지특성(명도, 명도의 변화량, 색상 등)에 대하여 그래프 정보 등일 수 있다.
다음으로, 복수의 영상정보에서 결함후보점을 추출하여 상기 결함후보점의 위치변화를 판단하는 단계(S20)가 수행될 수 있다. 이하에서 도 3 내지 도 8을 참조하여 S20단계를 설명한다.
도 3은 카메라에 의하여 획득한 기판의 영상정보 원본이다.
본 발명은 기판의 종류에 관계 없이 적용될 수 있으나, 이하에서는 엘씨디 기판의 예를 들어 설명한다. 또한, 엘씨디 기판에 있어서도 layer(예를 들어, Black Matrix layer, RGB layer, column space layer, 투명전극 layer, glass layer 등)에 관계 없이 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 CF glass layer에 대한 예를 들어 설명한다.
도 3의 A영역은 도 4의 (a), 도 5의 (a), 도 6의 (a)의 그래프가 작성된 검사영역을 나타낸다. 마찬가지로 B영역은 도 4의 (b), 도 5의 (b), 도 6의 (b)의 그래프가 작성된 검사영역을 나타낸다. 마찬가지로 C영역은 도 4의 (c), 도 5의 (c), 도 6의 (c)의 그래프가 작성된 검사영역을 나타낸다.
도 4는 도 3의 A, B, C 영역의 영상정보에 대하여 노이즈필터링 이전의 밝기값의 그래프이다.
도 4의 (a), (b), (c)에서 보듯이, 영상정보에 노이즈가 포함되어 있기 때문에 그래프의 곡선이 매우 울퉁불퉁하게 도시되어 있다.
a11은 A영역의 얼룩(조개 형태)이 형성된 부분에 대응되는 부분이며, a21는 기판의 테두리 영역에 대응되는 부분이다. b1은 B영역의 얼룩(세로선 형태)이 형성된 부분에 대응되는 부분이다. c1은 C영역의 얼룩(원형)이 형성된 부분에 대응되는 부분이다.
도 5는 도 4의 (a), (b), (c)에 도시한 영상정보에 대하여 노이즈필터링 이후의 밝기값의 그래프이다.
도 5의 (a), (b), (c)에서 보듯이, 노이즈필터링이 된 결과로 그래프의 울퉁불퉁한 부분이 다소 제거된 것을 알 수 있다.
도 6은 도 5의 (a), (b), (c)에 도시한 영상정보에 대하여 밝기 대비 강화 이후의 밝기값의 그래프이다.
도 6의 (a), (b), (c)에서 보듯이, 그래프의 피크부분이 상방으로 매우 강조되고 골짜기 부분은 하방으로 매우 강조된 것을 알 수 있다.
여기에서 밝기 변화량(또는 밝기값의 절대값, 밝기 변화기울기 정도)이 설정값 이상인 영역을 도시하면 도 7의 그림을 얻을 수 있다.
도 7은 기판의 영상정보에서 밝기 변화량이 설정값 이상인 부분을 표시한 그림이다.
도 8은 도 7의 그림을 기판의 영상정보 원본과 겹친 그림이다.
도 8에서 보듯이, 밝기 변화량이 설정값 이상인 부분을 결함후보점으로 판단할 수 있다.
촬영된 영상정보 각각에서 결함후보점을 추출한 다음, 동일한 결함후보점이 복수의 영상정보에서 어떻게 위치가 변화되는지 판단하게 된다.
특정 판단기준에 의하여 결함후보점 상호간의 관련도를 판단하며, 판단기준에 부합하는 결함후보점이 반복적으로 나타나는 경우 관련도에 가중치를 부여하여 판단할 수 있다.
즉, 복수의 영상정보에서 밝기가 유사한지 여부, 면적이나 길이나 형상이 유사한지 여부, 이동거리가 소정 범위 이내인지 여부, 이동각도가 소정 범위 이내인지 여부, 기타 관련 특징이 유사한지 여부 등을 판단기준으로 하여 관련도를 판단할 수 있다.
그러한 관련도가 높은 결함후보점이 복수의 영상정보에서 반복적으로 나타나면 가중치를 부여할 수 있다.
이에 따라, 관련도가 일정 수준 이상인 결함후보점은 동일한 결함후보점이 이동한 것으로 판단할 수 있다.
다음으로, 결함후보점의 위치변화 만큼 카메라에 대한 기판의 위치변화가 있으면 결함후보점을 결함으로 판단하는 단계(S30)를 수행할 수 있다.
이하에서 도 9 내지 도 12를 참고하여 설명한다.
도 9 내지 도 12는 결함후보점 중에서 결함을 판단하는 과정을 설정하는 그림이다.
도 9에서 보듯이, 예를 들어 결함후보점으로서 5개 영역(1번,2번,3번,4번,5번)을 도시하였다.
도 9부터 도 12까지의 이미지는 지면을 기준으로 기판을 오른쪽으로 소정 거리만큼 이동시키면서 각각 촬영된 것이다.
도 10에서 보듯이, 1번 영역, 4번 영역, 5번 영역은 오른쪽으로 이동하였으나, 2번 영역, 3번 영역은 오른쪽으로 이동하지 않았음을 알 수 있다. 따라서 2번 영역, 3번 영역은 결함이 아니라 단순히 광원의 이미지가 비친 것이거나, 기판검사장치의 기구적 부분이 기판면에 비친 것이라고 볼 여지가 있다.
도 11에서 보면, 1번 영역과 4번 영역은 우측으로 이동하였으나, 5번 영역은 갑자기 우측 상방으로 이동한 것을 알 수 있다. 이에 따라, 5번 영역도 기판 표면에 형성된 결함이 아닌 다른 원인에 의하여 기판면에 비친 영상임을 알 수 있다.
결국, ‘결함후보점’이었던 1번 영역과 4번 영역이 ‘결함’에 해당한다고 최종 판단할 수 있다.
즉, 기판의 이동거리값과 결함후보점의 이동거리값이 동일한 경우에 결함으로 판단할 수 있다.
기판의 이동거리값은 촬영되는 간격에 대한 입력 정보를 이용하여 산출할 수도 있다. 경우에 따라, 기판면에 미리 표시된 기준점을 감지하여 상기 기준마크의 이동거리를 이용하거나, 기판의 테두리부분을 감지하여 테두리부분의 이동거리값을 이용할 수도 있다.
결함후보점은 이동거리값은 결함후보점의 중심점을 산출한 다음, 그 중심점의 이동거리값을 이용할 수 있다. 이에 따라, 실제 기판의 이동거리값과 미세하게 차이가 있을 수 있으므로 오차를 고려하여 기판의 이동거리값과 결함후보점의 이동거리값간의 편차가 설정값 범위내이면 결함으로 판단할 수도 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (7)

  1. (a) 카메라와 기판 중에서 적어도 어느 하나를 이동하면서 상기 기판의 영상정보를 복수회 획득하는 단계;
    (b) 복수의 상기 영상정보에서 결함후보점을 추출하여 상기 결함후보점의 위치변화를 판단하는 단계; 및
    (c) 상기 결함후보점의 위치변화가 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화에 대응되는 값이면 상기 결함후보점을 결함으로 판단하는 단계;를 포함하는 기판검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계는 상기 기판에 광을 조사하는 광학계와 상기 카메라가 일체로 이동하는 것을 특징으로 하는 기판검사방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결함후보점의 위치변화의 판단기준은 상기 결함후보점의 밝기변화가 소정 범위 이내인지 여부, 상기 결함후보점의 면적이나 길이나 형상이 소정 범위 이내인지 여부, 상기 결함후보점의 이동거리나 이동각도가 소정 범위 이내인지 여부 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판검사방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판단기준에 의하여 상기 결함후보점 상호간의 관련도를 판단하며, 상기 관련도가 설정값 이상인 경우에 동일한 결함후보점이 이동한 것으로 판단하고, 상기 판단기준에 부합하는 결함후보점이 반복적으로 나타나는 경우 상기 관련도에 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 기판검사방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 위치변화는 설정값을 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 기판검사방법.
  6. 카메라로 기판의 제1 영상정보를 획득하는 단계;
    상기 카메라와 상기 기판 중에서 적어도 어느 하나를 이동하여 상기 기판의 제2 영상정보를 획득하는 단계;
    상기 제1 영상정보 및 상기 제2 영상정보에서 결함후보점을 추출하여 상기 결함후보점의 위치변화를 판단하는 단계; 및
    상기 결함후보점의 위치변화가 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화에 대응되거나, 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화 및 상기 결함후보점의 위치변화 상호간의 편차가 설정범위 내에 있는 경우 상기 결함후보점을 결함으로 판단하는 단계;를 포함하는 기판검사방법.
  7. 기판에 대하여 광을 조사하는 광학계;
    상기 기판의 영상정보를 획득하는 카메라;
    상기 기판을 적재하는 기판스테이지;
    상기 카메라와 상기 기판스테이지 중에서 적어도 어느 하나를 이동시키는 구동부;
    상기 카메라에 의하여 획득된 복수의 영상정보에서 결함후보점을 추출하고 상기 결함후보점의 위치변화를 판단하는 결함후보점 판단부; 및
    상기 결함후보점의 위치변화가 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화에 대응되거나, 상기 카메라에 대한 상기 기판의 위치변화 및 상기 결함후보점의 위치변화 상호간의 편차가 설정범위 내에 있는 경우 상기 결함후보점을 결함으로 판단하는 결함판단부;를 포함하는 기판검사장치.
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