KR20110119082A - 기판검사장치 및 기판검사방법 - Google Patents

기판검사장치 및 기판검사방법 Download PDF

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Abstract

보다 신속 정확하고 효율적인 자동검사가 가능한 기판검사장치 및 기판검사방법이 필요하다. 이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판검사장치는, 기판에 제1광을 조사하는 제1광원, 기판에 제2광을 조사하는 제2광원, 제2광을 산란시키도록 제2광의 광경로상에 마련된 산란판, 기판에서 반사된 제1광을 수광하는 제1카메라 및 산란판을 통과하고 기판에서 반사된 제2광을 수광하는 제2카메라를 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 기판검사장치는, 기판에 제1광을 조사하는 제1광원; 상기 기판에 제2광을 조사하는 제2광원; 상기 제2광을 산란시키도록 상기 제2광의 광경로상에 마련된 산란판; 상기 기판에서 반사된 제1광을 수광하는 제1카메라; 및 상기 산란판을 통과하고 상기 기판에서 반사된 제2광을 수광하는 제2카메라;를 포함한다.
또한, 상기 제1광이 상기 산란판을 통과하지 않도록 상기 제1광의 광경로와 상기 산란판은 이격될 수 있다.
또한, 상기 제1광을 반사하여 상기 기판으로 유도하도록 마련된 제1반사부; 상기 제2광을 반사하여 상기 기판으로 유도하도록 마련된 제2반사부;및 상기 기판에서 상기 제1광이 조사된 제1수광면과 상기 기판에서 상기 제2광이 조사된 제2수광면이 서로 겹치지 않도록 상기 제1반사부, 상기 제2반사부, 상기 제1광원, 상기 제2광원 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2광원은 나트륨 램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1광원은 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프, 수은 램프, 크립톤 램프, 할로겐 램프, 형광등 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판검사방법은, (a)산란판을 통과하지 않고 기판에서 반사된 제1광을 제1카메라가 수광하여 제1영상정보를 획득하는 단계; (b)산란판을 통과하고 상기 기판에서 반사된 제2광을 제2카메라가 수광하여 제2영상정보를 획득하는 단계; 및 (c)상기 제1영상정보와 상기 제2영상정보를 바탕으로 상기 기판을 검사하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 (a)단계 및 상기 (b)단계는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판검사방법은, (a)기판의 검사영역에서 반사된 제1광을 카메라가 수광하여 상기 검사영역의 제1영상정보를 획득하는 단계; (b)상기 제1광을 OFF시킨 다음에 제2광의 광경로상에 산란판을 위치시키는 단계; (c)상기 산란판을 통과하고 상기 검사영역에서 반사된 상기 제2광을 카메라가 수광하여 상기 검사영역의 제2영상정보를 획득하는 단계; 및 (d)상기 제1영상정보와 상기 제2영상정보를 바탕으로 상기 검사영역을 검사하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1카메라는 메인(main) 카메라와 서브(sub) 카메라를 포함하며, 상기 제1영상정보는 상기 메인 카메라에 의하여 획득한 메인 영상정보와 상기 서브 카메라에 의하여 획득한 서브 영상정보를 포함하고, 상기 (a)단계는 상기 기판의 표면에 대한 메인 검사각에서 상기 메인 카메라로 상기 메인 영상정보를 획득하고, 상기 기판의 표면에 대하여 상기 메인 검사각보다 작은 서브 검사각에서 상기 서브 카메라로 상기 서브 영상정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
조사되는 광을 산란광 또는 수렴광의 상태로 변환하기 위하여 액정산란판을 사용하는 경우에는 액정 자체의 물질 특성에 의하여 기판 표면에 특유의 광택 이미지가 나타나게 된다. 이러한 광택 이미지는 기판검사의 자동화 과정에서 결함부분으로 오판될 수 있다. 본 발명에 따른 구성에 의하면 액정산란판이 아닌 일반산란판을 사용할 수 있으므로 보다 정확한 자동기판검사가 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 서로 다른 종류의 결함(기판 layer 내측의 결함과 기판 layer 표면의 결함)을 두 대의 카메라(메인 카메라와 서브 카메라)를 통하여 동시에 효율적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1광원에 의한 검사와 제2광원에 의한 검사가 동시에 수행되거나 약간의 시차를 두고 수행될 수도 있기 때문에 보다 신속하고 효율적으로 기판을 검사할 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 제1실시예에 따른 기판검사장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판검사장치의 개략적인 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판검사장치의 동작을 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판검사장치의 동작을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 기판검사방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 종래 기판검사장치를 이용하여 획득한 기판 이미지이다.
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 제1실시예에 따른 기판검사장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판검사장치의 개략적인 블럭도이다.
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 있다.
본 실시예의 의한 기판검사장치는 청정실 내부에 설치될 수 있으며, 기판검사정보는 원격으로 청정실 외부의 검사자에게 전달될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판검사장치는 제1광원(11), 제1반사부(12), 제2광원(21), 제2반사부(22), 산란판(30), 메인 카메라(13M), 서브 카메라(13S), 제2카메라(23), 기판스테이지(40), 저장부(50), 디스플레이부(60), 제어부(100)를 포함한다.
제1광원(11)은 기판에 대하여 제1광(B1)을 조사한다. 제1광원(11)에는 메탈 할라이드 램프가 사용될 수 있으며, 그 밖에 경우에 따라 크세논 램프, 수은 램프, 크립톤 램프, 할로겐 램프, 형광등 등이 사용될 수도 있고 기타 메탈 할라이드 램프와 유사한 광특성을 가지는 램프가 사용될 수 있다.
제1반사부(12)는 제1광원(11)에서 조사된 제1광(B1)의 광경로에 마련되며, 제1광(B1)을 반사하여 기판(S)으로 반사한다.
제2광원(21)은 기판에 대하여 제2광(B2)을 조사한다. 제2광원(21)에는 나트륨 램프 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 나트륨 램프의 광특성과 유사한 광을 조사할 수 있는 다른 종류의 램프가 사용될 수도 있다.
제2반사부(22)는 제2광원(21)에서 조사된 제2광(B2)의 광경로에 마련되며 제2광(B2)을 반사하여 기판(S)으로 반사한다.
산란판(30)은 제2광(B2)의 광경로상에 마련되며, 기판에 대하여 산란광을 제공하기 위하여 제2광을 산란시키는 광학 부재이다. 산란광 또는 수렴광으로 광특성을 변환시키기 위하여 사용되는 액정산란판이 아닌 일반 산란판을 사용하는 것이 바람직하다. 액정산란판을 사용하는 경우에는 액정 자체의 물질특성에 의하여 특유의 광택 이미지가 기판에 형성될 수 있고, 이러한 광택 이미지는 자동검사과정에서 결함으로 오판될 수 있기 때문이다.
수렴광의 특성을 가진 제1광을 기판에 제공하기 위하여 제1광(B1)의 광경로는 산란판(30)과 이격될 수 있다.
상기 광경로에는 조사된 광을 기판으로 유도하는 다른 반사경, 렌즈, 편광판 등이 필요에 따라 추가될 수도 있다.
도 7은 종래 기판검사장치를 이용하여 획득한 기판 이미지이다.
도 7에서 보듯이, 직선 형태의 광택(D)이 기판면에 형성된다. 이러한 광택(D)은 수렴광이 액정산란판을 투과하면서 나타나게 된다. 액정산란판의 액정분포밀도 차이에 의한 투과율 변화가 반영된 것이다. 액정산란판 마다 강약의 차이는 있으나 모든 액정산란판에서 상기 광택(D)과 같은 현상이 나타난다. 상기 광택(D)을 제거하는 것이 기판검사의 자동화 과정에서 매우 중요하다. 상기 광택(D)은 기판 이미지의 밝기변화의 정도를 기반으로 하여 결함을 판단하는 과정에서 결함으로 판단될 수 있기 때문이다.
제1카메라(13)는 기판에서 반사된 제1광(B1)을 수광하며 기판의 제1영상정보를 획득한다. 제1카메라(13)는 메인 카메라(13M)와 서브 카메라(13S)를 포함한다. 기판의 영상정보는 기판면을 촬영한 이미지, 그래픽 컴퓨터파일, 이미지특성(명도, 명도의 변화량, 색상 등)에 대하여 그래프 정보 등일 수 있다.
메인 검사각(M)은 메인 카메라(13M)의 광축이 기판면과 이루는 각도이며, 서브 검사각(S)은 서브 카메라(13S)의 광축이 기판면과 이루는 각도이다. 메인 검사각(M)은 서브 검사각(S)보다 작을 수 있다.
메인 카메라(13M)는 제1광(B1)이 기판에서 메인 검사각(M)을 이루면서 반사된 성분을 수광하여 메인 영상정보를 획득하며, 서브 카메라(13S)는 제1광(B1)이 기판에서 서브 검사각(S)을 이루면서 반사된 성분을 수광하여 서브 영상정보를 획득한다.
카메라의 광축이 기판면에 대하여 이루는 각도가 클수록 기판 layer 내측에 생길 수 있는 얼룩이 보다 용이하게 검사된다. 또한, 카메라의 광축이 기판면에 대하여 이루는 각도가 작을수록 기판 layer 표면의 얼룩이 보다 용이하게 검사된다.
메인 카메라(13M)는 기판 layer 내측의 결함을 검사하는데 사용될 수 있고, 서브 카메라(13S)는 기판 layer 표면의 결함을 검사하는데 사용될 수 있다.
서로 다른 종류의 결함(기판 layer 내측의 결함과 기판 layer 표면의 결함)을 두 대의 카메라를 통하여 동시에 효율적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
제2카메라(23)는 산란판(30)을 통과하고 기판에서 반사된 제2광(B2)을 수광하여 영상정보를 획득한다.
기판스테이지(40)는 기판(S)을 적재하여 지지한다.
저장부(50)는 기판에 대한 영상정보 및 기타 관련 데이터를 저장할 수 있다.
디스플레이부(60)는 기판의 영상정보 및 기타 관련 이미지나 정보를 검사자에게 제공할 수 있다.
제어부(100)는 앞서 설명한 각각의 구성요소를 제어(위치, 각도, 동작 등)하는 부분으로서, 제1광원제어부(101), 제2광원제어부(102), 제1반사부제어부(103), 제2반사부제어부(104), 제1카메라제어부(105), 제2카메라제어부(106), 산란판제어부(107), 기판스테이지제어부(108), 결함판단부(109), 중앙처리부(111)를 포함한다. 각각의 개별 제어부는 액추에이터, 로봇암 등의 기계적 구성과 이러한 기계적 구성을 컨트롤하는 회로부를 포함할 수 있다.
제어부(100)는 기판에서 제1광이 조사된 제1수광면과 기판에서 제2광이 조사된 제2수광면이 서로 겹치지 않도록 제1반사부, 제2반사부, 제1광원, 제2광원 중에서 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 제1광이 산란판을 통과하지 않도록 제1광의 광경로와 산란판이 이격되도록 제어할 수 있다.
결함판단부(109)는 획득한 영상정보를 통하여 기판에 결함이 있는지 판단한다. 결함을 판단하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있으며, 일 실시예로서, 획득한 영상정보의 밝기를 조정하는 단계, 노이즈를 제거하는 단계, 밝기 변화 정도가 설정값을 초과하는 구간을 결함으로 판단하는 단계 등을 포함하는 방식일 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판검사장치의 동작을 나타낸 것이다.
도 3에서 보듯이, 기판(S) 및 기판스테이지(40)가 이동하면서 기판검사가 진행될 수 있다. 본 실시예에 의하면 제1광원에 의한 검사와 제2광원에 의한 검사가 동시에 수행되거나 약간의 시차를 두고 수행될 수도 있다. 이에 따라, 보다 신속하고 효율적으로 기판을 검사할 수 있다.
다른 실시예로서, 기판(S) 및 기판스테이지(40)가 정지한 상태에서 광학계, 광원 및 카메라가 이동하면서 검사가 진행될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판검사장치의 동작을 나타낸 것이다. 설명의 편의상, 제1실시예와 실질적으로 동일한 구성요소는 동일한 도면번호를 사용하고 설명을 생략한다.
도 4에서 보듯이, 제1광원(11)이 꺼지고(OFF) 제2광원(21)이 켜진 상태(ON)에서 제2광원(21)에서 조사된 제2광은 반사부(70)에서 반사되어 산란판(80)에서 산란광으로 변환된 다음에 기판(S)에 도달한다. 기판에서 반사된 제2광은 제2카메라(23)에 의하여 수광된다.
도 5에서 보듯이, 산란판(80)을 광경로에서 이탈시킨 다음, 제2광원(21)이 꺼지고(OFF) 제1광원(11)이 켜진 상태(ON)에서 제1광원(11)에서 조사된 제1광은 반사부(70)에서 반사되어 산란판(80)을 거치지 않고 직접 기판(S)에 도달한다. 기판에서 반사된 제1광은 제1카메라(13)에 의하여 수광된다.
제2실시예는 산란판의 이동을 제어하도록 산란판제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기판검사방법을 나타낸 순서도이다.
도 6에서 보듯이, 먼저 산란판을 통과하지 않고 기판에서 반사된 제1광을 제1카메라가 수광하여 기판의 제1영상정보를 획득하는 단계(S10)가 수행될 수 있다.
다음으로, 산란판을 통과하고 기판에서 반사된 제2광을 제2카메라가 수광하여 기판의 제2영상정보를 획득하는 단계(S20)가 수행될 수 있다.
다음으로, 제1영상정보와 제2영상정보를 바탕으로 기판을 검사하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
한편, S10단계와 S20단계는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 이에 따라, 두 가지 광원에 의한 검사가 동시에 수행되거나 약간의 시차를 두고 수행될 수 있으므로 보다 신속하고 효율적으로 기판검사를 할 수 있다.
다른 실시예로서, 기판의 검사영역에서 반사된 제1광을 카메라가 수광하여 검사영역의 제1영상정보를 획득하는 단계, 제1광을 OFF시킨 다음에 제2광의 광경로상에 산란판을 위치시키는 단계, 산란판을 통과하고 검사영역에서 반사된 제2광을 카메라가 수광하여 검사영역의 제2영상정보를 획득하는 단계 및 제1영상정보와 제2영상정보를 바탕으로 검사영역을 검사하는 단계가 수행될 수 있다.
한편, 제1카메라는 메인(main) 카메라와 서브(sub) 카메라를 포함하며, 제1영상정보는 메인 카메라에 의하여 획득한 메인 영상정보와 서브 카메라에 의하여 획득한 서브 영상정보를 포함하고, 제1영상정보를 획득하는 단계는 기판의 표면에 대한 메인 검사각에서 메인 카메라로 메인 영상정보를 획득하고, 기판의 표면에 대하여 메인 검사각보다 작은 서브 검사각에서 서브 카메라로 서브 영상정보를 획득하는 단계를 포함할 수 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 (9)

  1. 기판에 제1광을 조사하는 제1광원;
    상기 기판에 제2광을 조사하는 제2광원;
    상기 제2광을 산란시키도록 상기 제2광의 광경로상에 마련된 산란판;
    상기 기판에서 반사된 제1광을 수광하는 제1카메라; 및
    상기 산란판을 통과하고 상기 기판에서 반사된 제2광을 수광하는 제2카메라;를 포함하는 기판검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1광이 상기 산란판을 통과하지 않도록 상기 제1광의 광경로와 상기 산란판은 이격된 기판검사장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1광을 반사하여 상기 기판으로 유도하는 제1반사부;
    상기 제2광을 반사하여 상기 기판으로 유도하는 제2반사부; 및
    상기 기판에서 상기 제1광이 조사된 제1수광면과 상기 기판에서 상기 제2광이 조사된 제2수광면이 서로 겹치지 않도록 상기 제1반사부, 상기 제2반사부, 상기 제1광원, 상기 제2광원 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 기판검사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1광원은 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프, 수은 램프, 크립톤 램프, 할로겐 램프, 형광등 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 기판검사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2광원은 나트륨 램프를 포함하는 기판검사장치.
  6. (a)산란판을 통과하지 않고 기판에서 반사된 제1광을 제1카메라가 수광하여 제1영상정보를 획득하는 단계;
    (b)산란판을 통과하고 상기 기판에서 반사된 제2광을 제2카메라가 수광하여 제2영상정보를 획득하는 단계; 및
    (c)상기 제1영상정보와 상기 제2영상정보를 바탕으로 상기 기판을 검사하는 단계;를 포함하는 기판검사방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a)단계 및 상기 (b)단계는 실질적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 기판검사방법.
  8. (a)기판의 검사영역에서 반사된 제1광을 제1카메라가 수광하여 상기 검사영역의 제1영상정보를 획득하는 단계;
    (b)상기 제1광을 OFF시킨 다음에 제2광의 광경로상에 산란판을 위치시키는 단계;
    (c)상기 산란판을 통과하고 상기 검사영역에서 반사된 상기 제2광을 제2카메라가 수광하여 상기 검사영역의 제2영상정보를 획득하는 단계; 및
    (d)상기 제1영상정보와 상기 제2영상정보를 바탕으로 상기 검사영역을 검사하는 단계;를 포함하는 기판검사방법.
  9. 제6항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1카메라는 메인(main) 카메라와 서브(sub) 카메라를 포함하며, 상기 제1영상정보는 상기 메인 카메라에 의하여 획득한 메인 영상정보와 상기 서브 카메라에 의하여 획득한 서브 영상정보를 포함하고,
    상기 (a)단계는 상기 기판의 표면에 대한 메인 검사각에서 상기 메인 카메라로 상기 메인 영상정보를 획득하고, 상기 기판의 표면에 대하여 상기 메인 검사각보다 작은 서브 검사각에서 상기 서브 카메라로 상기 서브 영상정보를 획득하는 단계를 포함하는 기판검사방법.
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