KR20140031687A - 기판 표면 검사 시스템 및 검사 방법 - Google Patents

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강성용
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Abstract

본 발명은 LCD 또는 OLED 기판의 이상 유무를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광학시 영상 측정 시스템을 이용하여 LCD 또는 OLED 기판의 표면에 이상 유무 검사의 정확성을 향상시켜 수율을 개선하기 위한 기판 표면 검사 시스템 및 검사 방법에 관한 것이다.
본 발명의 기판 표면 검사 시스템은 조명 장치와 기판을 촬영하여 출력하는 카메라 및 카메라에서 촬영된 영상을 포획하고 포획된 영상을 처리하여 양품과 불량품을 판단할 수 있는 제어부로 이루어진 광학적 검사 시스템에 있어서, 기판 표면 세척을 위한 세척 장치가 더 구비되며, 상기 카메라는 제 1 카메라와 별도의 제 2 카메라로 이루어질 수 있으며, 이때 세척 장치는 공기를 분사하는 공기 분사 장치로서 상기 제 1 카메라와 상기 제 2 카메라 사이에 설치된다.
한편, 본 발명의 기판 표면 검사 방법은 조명 장치에서 기판에 방출한 빛에 의해서 반사된 영상을 카메라로 촬영하고 촬영된 영상을 처리하여 판단하는 단계를 가지는 기판 검사 방법에 있어서, 상기 촬영된 영상을 처리하여 판단하는 단계에서 기판에 이물질이 있다고 판단되어 지면, 세척 장치인 공기 분사 장치에 의해서 기판에 공기를 분사하는 단계와, 공기 분사 후 다시 영상 촬영하여 재 판단 단계가 더 포함된다.

Description

기판 표면 검사 시스템 및 검사 방법 {A optical examination system and method of Substrate surface }
본 발명은 LCD 또는 OLED 기판의 이상 유무를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 광학식 영상 측정 시스템을 이용하여 LCD 또는 OLED 기판 표면의 이상 유무 검사시 검사 정확성을 향상시켜 수율을 개선하기 위한 기판 표면 검사 시스템 및 검사 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로 소형 전자 또는 기계 부품의 가공과 불량 유무를 판단하기 위하여 고정밀도의 측정 및 이상 유무 검사가 이루어져야 하며, 이러한 측정 및 이상 유무 검사에는 광학을 많이 이용한다.
특히. 컴퓨터, 가전제품 등에 사용되는 반도체 소자 또는 TV 및 휴대폰 등에 사용되는 LCD 및 OLED와 회로 기판 등은 생산 과정 또는 생산 후 출하 전에 반드시 정밀 검사를 거쳐 이상 유무를 판단하게 된다.
이러한 정밀 검사의 방법으로 가장 널리 사용되는 것이 광학을 이용한 방법이며, 이러한 광학을 이용한 검사 방법은 빛의 산란과 빛이 반사되어 나타나는 문양 등의 영상을 컴퓨터를 이용하여 처리하므로써, 제품의 이상 유무를 판단하게 된다.
한편, 이러한 광학을 이용한 검사 장치와 검사 방법은 이미 널리 사용되고 있는 방법으로서 측정 대상물의 검사 목적에 따라 2차원 뿐아니라 3차원 측정 검사도 가능하고 사용되는 조명의 갯수 및 종류와 사용되는 카메라의 갯수 및 종류를 달리하여 측정 검사의 정확성과 속도를 높혀가고 있다.
특히, LCD 또는 OLED 기판의 생산 과정에서 발생되는 불량 중에는 이들 기판의 표면에 스크래치가 발생되거나 표면 자체의 오염 및 이물질의 부착으로 인한 불량이 존재하며, 특히 이중에서 많은 비중을 차지하는 불량 요인은 이물질 부착에 의한 것이다. 이러한 이물질 부착의 경우에는 고착성 이물질과 부유성 이물질 부착으로 구분되어 지며 고착성 이물질 보다는 부유성 이물질이 부착된 경우가 훨씬 많다.
이러한 기판 표면의 불량 검사에는 앞에서 설명한 바와 같이 광학을 이용하여 이상 유무를 점검하게 되며, 특히 검사 결과 이물질이 부착된 경우에는 사람이 손으로 이물질을 밀어보아 이물질이 없어지거나 변형되게 되면 부유성 이물질이므로 양품으로 판정하고 그렇지 않으면 고착성 이물질이므로 불량품으로 판정하게 된다.
이러한 기판 표면 검사는 광학적 검사에 의해서 이물질로 판정된 경우 이물질이 부착된 모든 경우에 대하여 사람이 정밀 검사를 실시하여 이물질에 의한 양품과 불량품을 판단하여야 하기 때문에 검사에 시간이 많이 소요되고 광학적 검사에서 불량률이 높아 수율이 낮아지는 문제점이 있다.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기판 표면 검사에서 광학적 검사 만으로 기판에 부착된 이물질이 고착성 이물질인지 부유성 이물질인지를 가려내도록하여 사람이 판단하는 시간을 줄여 검사에 소요되는 시간을 줄일 수 있을 뿐아나라, 부유성 이물질인 경우 양품으로 판정함으로써 수율을 높힐 수 있는 기판 표면 검사 시스템 및 검사 방법을 제공한다.
본 발명의 기판 표면 검사 시스템은 조명 장치와 기판을 촬영하여 출력하는 카메라 및 카메라에서 촬영된 영상을 포획하고 포획된 영상을 처리하여 양품과 불량품을 판단할 수 있는 제어부로 이루어진 광학적 검사 시스템에 있어서, 기판 표면의 세척을 위한 세척장치가 더 구비된다.
한편, 상기 세척장치는 공기 분사를 위한 공기 분사 장치일 수 있다.
또한, 상기 카메라는 제 1 카메라와 별도의 제 2 카메라로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 공기 분사 장치는 상기 제 1 카메라와 상기 제 2 카메라 사이에 설치된다.
한편, 본 발명의 기판 표면 검사 방법은 조명 장치에서 기판에 방출한 빛에 의해서 반사된 영상을 카메라로 촬영하고 촬영된 영상을 처리하여 판단하는 단계를 가지는 기판 검사 방법에 있어서, 상기 촬영된 영상을 처리하여 판단하는 단계에서 기판에 이물질이 있다고 판단되어 지면, 세척장치에 의해서 기판을 세척하는 단계단계와, 세척 후 다시 영상 촬영하여 재 판단 단계가 더 포함되며,
상기 판단 단계와 상기 재 판단 단계의 영상의 이물질 부위의 영상을 비교하여 영상이 서로 상이하면 기판의 이물질은 부유성 이물질로 판단한다.
본 발명은 기판 표면 검사 시스템 및 검사 방법으로서 광학적 검사만으로서기판에 부착된 이물질을 고착성 이물질과 부유성 이물질로 판단할 수 있어 검사 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
또한, 부유성 이물질인 경우 양품으로 판단함으로써 기판의 수율을 개선 할 수 있다.
도 1은 일반적인 광학적 검사 시스템을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 광학적 검사 시스템을 이용한 기판 표면 검사 시스템
도 3은 본 발명의 기판 표면 검사 방법을 나타낸 흐름도
이하 첨부된 도면에 따라서 기판 표면 검사 시스템 및 검사 방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 광학적 검사 시스템을 나타내고 있는데, 조명 장치(110)에서 빛이 생성되어 기판(10)에 조사되면 기판에서 반사된 빛은 카메라(120)도 들어가 기판을 촬영한 영상이 생성된다.
이렇게 생성된 영상은 제어부(130)로 입력되게 되면 공지된 여러가지 영상 분석 기법들에 의해서 촬영된 영상이 분석되어 기판의 이상 유무가 판별되게 된다.
이러한 영상을 촬영하고 처리하기 위해서는 제어부에서 조명 장치 빛의 밝기등을 제어해야될 뿐아니라 기판의 움직임에 따라 카메라 촬영 속도 등도 제어하여야 하고, 입력된 여러 영상을 분석하여야 한다.
이러한 조명 장치 및 카메라 촬영 제어와 입력된 영상을 처리하고 분석하는 것들은 이미 광학적 검사 장치에서는 널리 알려지고 광범위하게 사용되는 기술이므로 여기서는 구체적 설명은 생략한다.
한편, 도 2는 본 발명의 광학적 검사 시스템을 나타내고 있는데, 조명 장치(210)와 기판(10)을 촬영하여 출력하는 카메라(220) 및 카메라에서 촬영된 영상을 포획하고 포획된 영상을 처리하여 양품과 불량품을 판단할 수 있는 제어부(230)로 이루어진 광학적 검사 시스템에 있어서, 기판 표면의 세척을 위한 세척장치가 더 구비된다.
여기서 세척장치는 기판 표면에 직접 접촉하여 세척을 할 수 있는 롤러 세척기와 기판 표면에 접촉하지 않고 공기 분사를 통해 세척을 하는 공기 분사 장치(240), 진동에 의해 세척하는 진동 세척 장치 등이 있을 수 있을 수 있으며, 이하에서는 공기 분사 장치에 의한 기판 표면 세척에 대해서 설명한다.
그리고, 상기 카메라는 하나의 카메라로 구성될 수 있으나, 이상적으로는 제 1 카메라(221)와 별도의 제 2 카메라(222)로 이루어진다.
또한, 세척 장치는 하나의 카메라 만을 사용하는 경우에는 카메라 옆에 설치되고, 두개의 카메라가 사용되는 경우에는 상기 제 1 카메라와 상기 제 2 카메라 사이에 설치된다.
도 3은 본 발명의 기판 표면 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2와 도 3을 참고하여 기판 표면 검사에 대해서 상세히 설명하면, 기판이 검사 위치로 이송되어지면 기판을 검사하기 위하여 제어부에서 조명 장치를 켜서 빛을 기판에 조사한다.
조사된 빛은 기판에 반사되며 카메라로 이렇게 반사된 빛을 촬영한 후 카메라에 촬영된 1차 영상은 제어부로 보내지게 된다.
한편, 제어부에서는 카메라로 부터 포획된 1차 영상을 처리하여 기판의 불량 및 양호 여부를 1차적으로 판단하게 되는데, 이러한 기판의 불량 및 양호 여부를 판단하는 것은 종래의 광학적 검사 시스템과 동일하므로, 여기서는 영상 처리 방법에 의한 불량 및 양호 여부 판단 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 이렇게 판단 되어진 기판이 양호한 경우에는 검사를 끝내게 되나 불량인 경우에는 불량의 원인을 제어부에서 파악하게 되는데, 이때 파악되는 불량의 원인이 이물질에 의한 것과 그렇지 않는 경우로 나누게 된다.
불량의 원인이 이물질이 아닌 경우에는 검사를 끝내고 기판을 불량 처리하거나 사람이 다시 육안 검사를 하여 최종 불량 여부를 판단한다.
그러나, 불량의 원인이 이물질인 경우에는 세척 장치의 일종인 공기 분사 장치에서 기판에 공기를 분사한 후 다시 카메라로 기판을 촬영하여 2차 영상을 취득하게 된다. 이렇게 획득된 2차 영상과 앞서 촬영된 1차 영상을 비교하여 이물질이 있는 부위가 동일한지 변화되었는지를 비교하여 동일하면 이물질을 고착성 이물질로 판단하고 다르거나 2차 영상에서 없는 경우에는 이물질을 부유성 이물질로 판단하게 된다.
한편, 이러한 카메라 촬영과 공기 분사에 의한 기판 세첵 및 카메라 재촬영의 과정들을 순차적으로 먼저 진행한 후 각각의 단계에서 얻어진 영상으로 제어부에서 종합적으로 판단할 수도 있다.
즉, 기판이 커서 한번의 촬영으로 기판 전체의 이상유무를 판단하기 어렵거나 기판이 연속적으로 이송되면서 검사를 실시하는 경우에는 제 1 카메라에 의해서 기판을 촬영하여 영상을 획득하고 공기 분사 장치에 의해서 공기를 분사하여 기판을 세척한 후 별도의 제 2 카메라가 다시 기판을 촬영하여 앞의 제 1 카메라에서 촬영된 영상과 제 2 카메라에서 촬영된 영상을 분석 및 비교하여 기판의 불량 여부와 이물질이 부착된 위치와 형태등으로 이물질의 부유성 또는 고착성을 판단하게 된다.
이처럼 두개의 카메라와 이들 카메라 사이에 세척 장치를 두고 기판이 이송되는 과정에 검사를 실시하게 되면 기판의 크기와 상관없이 계속적인 검사가 가능해 질 뿐아니라, 기판에 부착된 이물질이 부유성인지 고착성인지를 제어부에서 판단할 수 있으므로 검사에 소요되는 시간을 확 줄일 수 있고, 부유성 이물질인 경우에는 양품 처리를 함으로써 수율을 개선할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 기판
110, 210 : 조명 장치 120, 220 : 카메라
221 : 제 1 카메라 222 : 제 2 카메라
230 : 제어부
240 : 공기 분사 장치

Claims (7)

  1. 조명 장치와 기판을 촬영하여 출력하는 카메라 및 카메라에서 촬영된 영상을 포획하고 포획된 영상을 처리하여 양품과 불량품을 판단할 수 있는 제어부로 이루어진 광학적 검사 시스템에 있어서,
    기판 표면에 세척을 위한 세척장치가 더 구비됨을 특징으로 하는 기판 표편 검사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라는 제 1 카메라와 별도의 제 2 카메라로 이루어짐을 특징으로하는 기판 표편 검사 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세척 장치는 상기 제 1 카메라와 상기 제 2 카메라 사이에 설치됨을 특징으로하는 기판 표편 검사 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 세척장치는 공기 분사를 통해 세척을 하는 공기 분사 장치임을 특징으로 하는 기판 표면 검사 시스템.
  5. 조명 장치에서 기판에 방출한 빛에 의해서 반사된 영상을 카메라로 촬영하고촬영된 영상을 처리하여 판단하는 단계를 가지는 기판 검사 방법에 있어서,
    상기 촬영된 영상을 처리하여 판단하는 단계에서 기판에 이물질이 있다고 판단되어 지면,
    세척 장치에 의해서 기판을 세척 단계와,
    상기 세척 단계 후 다시 영상 촬영하여 영상을 판단하는 재 판단 단계가 더 포함됨을 특징으로 하는 기판 표면 검사 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 세척 단계는 공기 분사 장치를 통해 공기 분사로 세척하는 것을 특징으로 하는 기판 표면 검사 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 판단 단계와 상기 재 판단 단계의 영상의 이물질 부위의 영상을 비교하여 영상이 서로 상이하면 이물질은 부유성 이물질로 판단하는 것을 특징으로 하는 기판 표면 검사 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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