KR20150132720A - 관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치는, 기판을 촬영하는 카메라와, 상기 기판 표면의 이미지를 상기 카메라에 맺히게 하는 이미지 결상계, 및 파장이 다른 복수의 조명광들 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 기판을 향하여 조명광을 출사하는 조명계를 포함하고, 조명광의 색을 선택적으로 사용하여 기판 상 결함에 대한 시인성을 개선할 수 있는 관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치에 관한 것이다.

Description

관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치{Defect Observation Device and Laser Processing Apparatus having the same}
본 발명은 관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명광의 색을 선택적으로 사용하여 기판 상 결함에 대한 시인성을 개선할 수 있는 관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼 또는 액정디스플레이(LCD) 등 평판 디스플레이에는 회로 등의 다양한 패턴이 형성된다. 예를 들어, 평판 디스플레이는 어레이 기판과, 대향 기판, 액정층 등으로 구성되는데, 이 중 어레이 기판에는 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 화소 전극, 복수의 화소 전극의 행을 따라 배치되는 복수의 주사선과 열을 따라 배치되는 복수의 신호선이 형성된다.
한편, 어레이 기판의 제조 과정에서 전기적 신호선이 중첩되는 등 결함이 발생할 수 있는데, 결함이 발생하면 올바른 화상을 형성할 수 없다. 따라서, 중첩된 신호선을 절단하여 상호 중첩되지 않도록 하여야 하는데, 이 과정을 '리페어'라고 한다. 이러한 리페어는 다양한 기판이나 다양한 패턴에서 수행될 수 있다.
기판 상에 형성된 패턴을 관찰하여 리페어 실시 여부를 판단하였다. 즉, 기판 상부면에 조명광을 출사하여 패턴의 결함을 확인하였다. 그러나, 종래에는 검사장치가 조명광은 발생시켰지만 조명광은 장비 내에서 결정되어 있었다. 그러나, 이미 결정된 조명광에 의하여 잘 시인되지 않는 결함들이 다수 존재한다. 이에, 패턴의 결함을 확인하기가 어려워 리페어 작업을 수행하는데 문제가 발생할 수 있고, 작업의 효율이 감소할 수 있다.
한국공개특허공보 2012-0043850
본 발명은 조명광의 색을 선택적으로 사용할 수 있는 관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치를 제공한다.
본 발명은 결함에 대한 시인성을 개선하고 작업의 효율을 향상시킬 수 있는 관찰기 및 이를 구비하는 레이저 처리장치를 제공한다.
본 발명은 기판의 표면을 관찰하는 관찰기로서, 상기 기판을 촬영하는 카메라와, 상기 기판 표면의 이미지를 상기 카메라에 맺히게 하는 이미지 결상계, 및 파장이 다른 복수의 조명광들 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 기판을 향하여 조명광을 출사하는 조명계를 포함한다.
상기 기판의 촬영 초점을 보정해주는 자동초점계를 포함한다.
상기 조명계는, 제1 파장의 조명광을 발생시키는 제1 조명유닛과, 제2 파장의 조명광을 발생시키는 제2 조명유닛, 제3 파장의 조명광을 발생시키는 제3 조명유닛, 및 상기 조명광들 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상을 합성하여 일방향으로 투과 또는 반사시키는 합성유닛을 포함한다.
상기 합성유닛은, 일면에서 상기 제1 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제1 코팅면과, 일면에서 상기 제3 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제2 코팅면을 포함한다.
상기 합성유닛은, 일면에서 상기 제1 파장의 조명광은 반사시키고 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제3 코팅면과, 일면에서 상기 제3 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제1 파장의 조명광과 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제4 코팅면을 포함한다.
상기 제1 조명유닛, 제2 조명유닛, 제3 조명유닛은 가시광을 발생시키고,
상기 조명계는 가시광과 파장이 다른 조명광을 발생시키는 제4 조명유닛을 포함한다.
상기 합성유닛에서 합성된 조명광의 사이즈를 조절하는 제1 조리개와, 상기 제4 조명유닛에서 발생한 조명광의 사이즈를 조절하는 제2 조리개, 상기 합성유닛에서 선택되거나 합성된 조명광 또는 상기 제4 조명유닛에서 생성된 조명광을 집속시키는 컨덴싱 렌즈를 포함한다.
본 발명은 기판을 처리하는 레이저 처리장치로서, 레이저 빔을 발생시키는 레이저부와, 상기 발생한 레이저 빔의 진행경로를 조절하는 스캐너부, 상기 스캐너부에서 진행경로가 조절된 레이저 빔을 상기 기판에 조사하는 대물렌즈, 및 파장이 다른 복수의 조명광들 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 기판에 조명광을 출사하여 관찰하는 관찰기를 포함한다.
상기 레이저부와 상기 스캐너부 사이에 배치되고 상기 레이저부에서 발생한 레이저 빔을 상기 스캐너부로 안내하며 상기 레이저 빔의 사이즈를 변환시키는 빔 조절부를 포함한다.
상기 관찰기는 복수 색의 조명광을 출사시키는 조명계를 구비하고,
상기 조명계는 제1 파장의 조명광을 발생시키는 제1 조명유닛과, 제2 파장의 조명광을 발생시키는 제2 조명유닛, 제3 파장의 조명광을 발생시키는 제3 조명유닛, 및 상기 조명광들 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상을 합성하여 일방향으로 투과 또는 반사시키는 합성유닛을 포함한다.
상기 관찰기와 연결되고 상기 기판 또는 상기 기판 상에 형성된 패턴의 색에 따라 상기 조명계에서 출사되는 조명광의 색 파장을 결정하는 제어기를 포함한다.
상기 기판을 처리하는 것은 상기 기판 상에 형성된 패턴의 불량을 리페어하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명계가 파장이 다른 조명광을 발생시키는 복수의 조명유닛을 구비하여 기판에 출사하는 조명광의 색을 선택할 수 있다. 기판이나 기판 상에 형성된 패턴에 따라 출사되는 조명광의 색을 선택하면, 조명광에 의해 패턴의 결함에 대한 시인성이 향상되어 결함을 발견하기가 용이해질 수 있다. 이에, 패턴의 결함을 신속하게 찾아 리페어 작업을 수행할 수 있어, 리페어 작업의 효율이 향상될 수 있다.
또한, 조명계가 단순한 구조를 가지면서도 다양한 색의 조명광을 발생시킬 수 있기 때문에, 장치가 간소화되고 공간 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리장치를 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리장치의 구조를 도시한 구조도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합성유닛과 조명계의 구조를 도시한 구조도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 합성유닛과 조명계의 구조를 도시한 구조도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리장치를 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리장치의 구조를 도시한 구조도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합성유닛과 조명기의 구조를 도시한 구조도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 합성유닛과 조명계의 구조를 도시한 구조도이다.
도 1 또는 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리장치(100)는 기판(10)을 처리하는 레이저 장치로서, 레이저 빔을 발생시키는 레이저부(110)와, 발생한 상기 레이저 빔의 진행경로를 조절하는 스캐너부(130), 상기 스캐너부(130)에서 진행경로가 조절된 레이저 빔을 상기 기판(10)에 조사하는 대물렌즈(140), 및 파장이 다른 복수의 조명광들 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 기판(10)에 조명광을 출사하여 관찰하는 관찰기(150)를 포함한다. 또한, 레이저 처리장치(100)는 상기 레이저 빔의 사이즈를 변환시키는 빔 조절부(120)와, 상기 관찰기(150)와 연결되는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 레이저 처리장치(100)는, 기판(10) 상에 형성된 패턴의 불량을 리페어하는 장치일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 본 발명에 따른 레이저 처리장치(100)는 다양한 레이저 처리작업에 사용될 수 있다.
기판(10)을 처리하는 경우 기판(10)은 스테이지(1) 상에 올려진다. 레이저 처리장치(100)는 겐트리(미도시)에 의해 지지되어 이동하면서 스테이지(1) 상의 기판(10)을 처리한다. 또는, 스테이지(1)가 이동가능한 경우 스테이지(1)가 레이저 처리장치(100) 하측에서 이동하면서 기판(10)을 레이저가 조사되는 영역으로 이동시켜 기판(10)을 처리할 수도 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 다양한 방법으로 기판(10) 또는 레이저 처리장치(100)를 이동시켜 기판(10)을 처리할 수 있다.
레이저부(110)는 리페어 등의 레이저 처리작업을 위해 레이저 빔을 발생시켜 이를 발진시킬 수 있다.
빔 조절부(120)는 레이저부(110)와 스캐너부(130) 사이에 배치될 수 있다. 빔 조절부(120)는 레이저부(110)에서 생성된 레이저 빔의 사이즈를 변환시켜주며 레이저 빔을 스캐너부(130)로 안내하는 역할을 한다. 빔 조절부(120)는 감쇠기(121)와, 차단기(122), 레이저 미러(124), 및 사이즈 조절기(123)를 포함할 수 있다.
감쇠기(121)는 레이저 빔의 이동경로에 배치되어 레이저부(110)에서 발진되는 레이저 빔의 출력을 조절할 수 있다. 이에, 레이저 빔이 감쇠기(121)를 통과하면서 출력이 조절될 수 있다.
차단기(122)는 레이저 빔의 이동경로에 배치되어 레이저 빔의 이동경로를 개폐하는 역할을 한다. 예를 들어, 차단기(122)가 레이저 빔의 이동경로를 개방하여 레이저 빔을 통과시키는 경우 레이저 빔이 스캐너부(130)로 안내되어 기판(10) 상에 조사되고, 차단기(122)가 레이저 빔의 이동경로를 차단하는 경우 레이저 빔이 스캐너부(130)에 도달하지 못해 기판(10)에 조사되지 못한다. 이에, 차단기(122)는 리페어 등의 레이저 처리작업을 온오프(On/Off)하는 스위치 역할을 수행할 수 있다.
사이즈 조절기(123)는 차단기(122)와 스캐너부(130) 사이에 배치될 수 있고, 레이저 미러(124)에서 반사된 레이저 빔의 빔 사이즈를 조절하는 역할을 한다. 이에, 레이저 빔이 사이즈 조절기(123)를 지나면서 빔의 사이즈가 변할 수 있다.
레이저 미러(124)는 차단기(122)와 사이즈 조절기(123) 사이에 배치될 수 있다. 레이저 미러(124)는 차단기(122)를 통과한 레이저 빔을 사이즈 조절기(123)로 반사시키는 역할을 한다. 그러나 이에 한정되지 않고 구비되는 레이저 미러(124)의 개수와 배치되는 위치는 레이저 처리장치(100)의 구조에 따라 다양할 수 있다.
스캐너부(130)는 레이저 빔의 진행방향을 조절하는 스캐너(131)와, 스캐너(131)를 지난 레이저 빔을 대물렌즈(140)의 인식범위에 있도록 하는 레이저 릴레이 렌즈(133)를 포함하고, 포커스 렌즈(132)와 스캐너 미러(134)를 포함할 수 있다.
스캐너(131)는 레이저 빔을 원하는 경로로 유도한다. 스캐너(131)는 레이저 빔을 반사시키는 미러일 수 있는데, 미러의 각도를 조절하여 레이저 빔의 진행방향을 임의로 변경할 수 있다. 즉, 스캐너(131)는 레이저 빔을 다양한 각도로 반사시켜 레이저 빔이 기판(10)을 처리하게 할 수 있다.
포커스 렌즈(132)는 빔 조절부(120)와 스캐너(131) 사이에 배치된다. 포커스 렌즈(132)는 상하로 이동가능하게 설치되어 상하로 이동하면서 레이저 빔이 기판(10) 상에 포커싱되는 크기를 조절할 수 있다. 즉, 포커스 렌즈(132)는 빔 조절부(120)에서 안내된 레이저 빔을 가공에 적합한 세밀한 레이저 빔으로 만들어주는 역할을 한다.
레이저 릴레이 렌즈(133)는 스캐너(133)와 대물렌즈(140) 사이에 배치되어 스캐너(131)에서 반사된 레이저 빔이 퍼지지 않고 정확하게 원하는 방향으로 진행할 수 있도록 레이저 빔을 유도한다. 즉, 레이저 릴레이 렌즈(133)는 스캐너(131)를 통과한 레이저 빔이 대물렌즈(140)의 입사 범위에 있도록 한다. 따라서, 스캐너(131)와 대물렌즈(140) 사이에 공간을 형성하기 위해 둘 사이의 거리가 멀어지더라도 레이저 릴레이 렌즈(133)가 스캐너(131)에서 반사된 레이저 빔을 대물렌즈(140)의 인식 범위에 있도록 할 수 있어, 관찰기(150)가 배치될 수 있는 공간을 형성할 수 있다.
스캐너 미러(134)는 포커스 렌즈(132)와 스캐너(131) 사이에 배치될 수 있다. 스캐너 미러(134)는 포커스 렌즈(132)를 통과한 레이저 빔을 스캐너(131)로 안내하는 역할을 한다. 그러나 이에 한정되지 않고 구비되는 스캐너 미러(134)의 개수와 배치되는 위치는 레이저 처리장치(100)의 구조에 따라 다양할 수 있다.
대물렌즈(140)는 레이저 빔이 높은 에너지 밀도를 갖도록 압축할 수 있다. 이에, 스캐너부(130)를 통과한 레이저 빔은 대물렌즈(140)에 의해 압축되어 기판(10)에 포커싱되면서 기판(10)에 대한 처리작업을 수행할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 레이저 빔을 기판(10)에 조사할 수 있는 다양한 렌즈가 사용될 수 있다.
관찰기(150)는 파장이 다른 복수의 조명광 중 하나를 선택하거나, 둘 이상의 조명광을 발생시고 이를 합성하여 다양한 색의 조명광들을 기판(10)에 출사할 수 있다. 즉, 관찰기(150)는 복수 색의 조명광을 출사시키는 조명계(155)를 구비하여 기판(10) 또는 기판(10) 상에 형성된 패턴의 색에 따라 기판(10)에 출사되는 조명광의 색 파장을 선택할 수 있다. 따라서, 색 파장을 선택하여 조명광을 기판(10) 상부면에 출사시키면, 조명광에 의해 패턴의 정상부분과 결함부분의 색이 차이가 발생하여 패턴의 결함에 대한 시인성이 향상될 수 있다. 이에, 패턴의 결함을 신속하게 발견하여 리페어 작업을 수행할 수 있기 때문에 작업의 효율이 향상될 수 있다.
제어기(미도시)는 관찰기(150)와 연결되고 기판(10) 또는 기판(10) 상에 형성된 패턴의 색에 따라 후술될 조명계(155)에서 출사되는 조명광의 색 파장을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 후술될 조명유닛들(155a,155b,155c)의 작동을 제어할 수 있다. 제어기는 조명유닛들(155a,155b,155c) 중 하나를 작동시켜 조명광을 발생하게 하거나 둘 이상을 작동시켜 조명광을 발생하게 할 수 있다. 그러면, 선택된 하나의 조명광을 출사시키거나 둘 이상의 조명광을 후술될 합성유닛(155d)에서 합성시켜, 다양한 색의 조명광이 출사될 수 있다. 즉, 제어기는 조명유닛들의 작동을 제어하여 출사되는 조명광의 색을 결정할 수 있다.
촬영미러(156)는, 제1 촬영미러(156a), 제2 촬영미러(156b), 제3 촬영미러(156c)를 포함할 수 있다. 제1 촬영미러(156a)는 카메라(151)와 대물렌즈(140) 사이에 배치되어, 기판(10)에서 반사되는 조명광을 카메라(151)로 반사시킬 수 있다. 이때, 기판(10)에서 반사된 조명광의 이동경로와 스캐너부(130)에서 반사되는 레이저 빔의 이동경로가 중첩될 수 있다. 따라서, 제1 촬영미러(156a)는 일면에서 조명광을 반사시켜 카메라(151)로 안내하고 타면에서 레이저 빔을 투과시켜 대물렌즈(140)로 안내할 수 있다.
제2 촬영미러(156b)는 제3 촬영미러(155c)와 대물렌즈(140) 사이에 배치되어, 조명계(155)에서 나오는 조명광을 대물렌즈(140)로 반사시키는 역할을 할 수 있다. 이때, 조명계(155)에서 나오는 조명광의 이동경로와 스캐너부(130)에서 반사되는 레이저 빔의 이동경로가 중첩될 수 있다. 따라서, 제2 촬영미러(156b)는 일면에서 조명계(155)에서 나오는 조명광을 대물렌즈(140)로 반사시키고 타면은 레이저빔을 투과시켜 대물렌즈(140)로 안내할 수 있다.
제3 촬영미러(156c)는 자동초점계(154)와 제2 촬영미러(156b) 사이 또는 제2 촬영미러(156b)와 조명계(155) 사이에 구비될 수 있다. 이에, 제3 촬영미러(156c)는 일면에서 조명광을 자동초점계(154) 측으로 반사시키고 타면에서 조명계(155)에서 생성된 조명광을 투과시켜 제2 촬영미러(156b)로 안내할 수 있다. 그러나, 구비되는 촬영미러(156)의 개수나 배치되는 위치는 이에 한정되지 않고 레이저 처리장치(100)의 구조에 따라 다양할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 관찰기(150)의 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 관찰기(150)는 기판(10)의 표면을 관찰하는 관찰기로서, 상기 기판(10)을 촬영하는 카메라(151)와, 상기 기판(10) 표면의 이미지를 상기 카메라(151)에 맺히게 하는 이미지 결상계(153), 및 파장이 다른 복수의 조명광들 중 적어도 하나를 선택하고 상기 기판(10)에 조명광을 출사하는 조명계(155)를 포함한다. 또한, 관찰기(150)는 컷필터(152)와, 자동초점계(154), 촬영미러(156)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 관찰기(155)가 레이저 처리장치(100)에 구비되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 단독으로 사용되어 기판(10)을 검사할 수 있고, 기판(10)을 처리하는 다양한 장치나 설비에 구비되어 사용될 수도 있다.
카메라(151)는 CCD 카메라(Charge-Coupled Device Camera)가 사용될 수 있고, 스테이지(1) 상의 기판(10) 또는 기판(10)이 처리되는 과정을 촬영한다. 즉, 조명계(155)가 빛을 발생시키면 조명광이 기판(10)에 유도되고, 기판(10)에 반사된 조명광이 이미지 결상계(153)에 의해 카메라(151)로 유도되어 기판(10)을 촬영할 수 있다.
자동초점계(152)는 관찰기(150)의 초점이 정확히 작업하고자 하는 기판(10) 표면에 위치하도록 관찰기(150)의 초점을 보정시킨다. 즉, 기판(10)의 표면이 평평하지 못한 경우 기판(10)의 촬영되는 영역을 이동시키면 이동 전 촬영하던 영역과 이동 후 촬영하는 영역의 높이가 달라 관찰기(150)의 초점이 달라질 수 있다. 이에, 자동초점계(154)가 관찰기(150)의 초점을 보정해주어 작업자가 관찰기(150)를 통해 기판(10)을 모니터링할 수 있다.
컷필터(152)는 카메라(151)와 이미지 결상계(153) 사이에 배치되고 카메라(151)로 들어올 수 있는 레이저의 파장을 커팅하는 역할을 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 조명계(155)는 제1 파장의 조명광을 발생시키는 제1 조명유닛(155a)과, 제2 파장의 조명광을 발생시키는 제2 조명유닛(155b), 제3 파장의 조명광을 발생시키는 제3 조명유닛(155c), 및 상기 조명광들 중 하나 또는 둘 이상을 합성하여 일방향으로 투과 또는 반사시키는 합성유닛(155d)을 포함한다. 또한, 조명계(155)는 조명광 릴레이 렌즈(155e)와, 제4 조명유닛(155f), 제1 조리개(155k), 제2 조리개(155g), 컨덴싱 렌즈(155h), 조명미러(155i,155j)를 포함할 수 있다.
파장은 단일파장 또는 소정범위의 파장을 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서 제1 파장은 적색 파장(723~647nm)의 조명광이고, 제2 파장은 녹색 파장(575~492nm)의 조명광이고, 제3 파장은 청색 파장(492~455nm)의 조명광일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 다양한 색 파장의 조명광이 사용될 수 있다.
합성유닛(155d)은 일면에서 상기 제1 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제1 코팅면(A1)과, 일면에서 상기 제3 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제2 코팅면(A2)을 포함한다.
예를 들어, 합성유닛(155d)은 4개의 삼각프리즘을 엑스 큐브 방식으로 결합하여 형성할 수 있다. 이에, 합성유닛(155d)은 제1 조명유닛(155a)과 마주보는 제1 입사면(B1), 제2 조명유닛(155b)과 마주보는 제2 입사면(B2), 제3 조명유닛(155c)과 마주보는 제3 입사면(B3), 제2 입사면(B2)과 대향되는 출사면(B4)을 포함할 수 있고, 내부에 엑스 구조로 제1 코팅면(A1)과 제2 코팅면(A2)이 구비된다. 그러나 이에 한정되지 않고 조명광을 일면에서 반사하고 타면에서 투과하는 미러들이 조합되어 사용될 수 있다.
제1 조명유닛(155a)에서 적색 파장의 조명광을 발생시키면, 조명광이 합성유닛(155d)의 제1 입사면(B1)을 투과하고 내부의 제1 코팅면(A1)의 일면에 반사되어 출사면(B4)으로 진행방향이 변경될 수 있다. 제2 조명유닛(155b)에서 녹색 파장의 조명광을 발생시키면, 조명광이 합성유닛(155d)의 제2 입사면(B2)을 투과하고 내부의 제1 코팅면(A1)의 타면 또는 제2 코팅면(A2)의 타면을 투과하여 출사면(B4)을 통해 출사될 수 있다. 제3 조명유닛(155c)이 청색 파장의 조명광을 발생시키면, 조명광이 합성유닛(155d)의 제3 입사면(B3)을 투과하고 내부의 제2 코팅면(A2)의 일면에 반사되어 출사면(B4)으로 진행방향이 변경될 수 있다.
이에, 파장이 다른 2개 이상의 조명광을 발생시키면 조명광들이 합성유닛(155d)에 의해 일방향으로 출사되면서 합성되어 다양한 색들의 조명광이 생성될 수 있다. 따라서, 제어기가 조명유닛들(155a,155b,155c)의 작동을 제어하면 원하는 색 파장을 가지는 조명광이 출사될 수 있다. 또한, 3개의 조명유닛(155a,155b,155c)으로 다양한 색의 조명광을 생성할 수 있기 때문에 다양한 색을 생성하기 위해 각각의 색들을 발생시키는 조명유닛들을 모두 구비할 때보다 조명계(155)가 간소화되어 공간효율이 향상될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 구비되는 조명유닛의 개수나 발생시키는 조명광의 색 파장은 다양할 수 있다.
예를 들어, 기판(10) 상에 형성된 패턴의 색이 적색이면, 제어기는 제1 조명유닛(155a)은 작동시키고 제2 조명유닛(155b)과 제3 조명유닛(155c)은 작동시키지 않을 수 있다. 그러면, 적색 파장의 조명광이 기판(10) 상에 출사된다. 출사된 적색 조명광은 기판(10) 상에 형성된 패턴에 반사되어 카메라(151)에 유도된다. 그러나, 기판(10) 상에 형성된 패턴에 결함이 있는 경우, 결함이 있는 부분은 조명광의 반사가 용이하지 않아 카메라(151)에 흑색으로 나타난다. 따라서, 기판(10) 상에 형성된 패턴의 정상부분은 적색으로 나타나고, 기판(10) 상에 형성된 패턴의 결함부분은 흑색으로 나타나 결함에 대한 시인성이 향상될 수 있다. 즉, 기판(10) 상에 형성된 패턴의 색에 따라 조명광의 색 파장을 선택하면 패턴의 결함을 발견하기가 용이해질 수 있다.
제1 조리개(155k)는 출사면(B4)을 통과한 조명광의 이동경로에 배치될 수 있다. 이에, 제1 조리개(155k)는 통과하는 조명광의 사이즈를 조절하는 역할을 한다.
조명광 릴레이 렌즈(155e)는 합성유닛(155d)을 통과한 조명광이 퍼지지 않고 정확하게 원하는 방향으로 진행할 수 있도록 반사된 조명광을 유도한다. 즉, 조명광 릴레이 렌즈(155e)는 합성유닛(155d)를 통과한 조명광이 대물렌즈(140)의 입사 범위에 있도록 하여 조명광이 기판(10) 상에 도달할 수 있다.
제4 조명유닛(155f)은 제1 조명유닛(155a), 제2 조명유닛(155b), 제3 조명유닛(155c), 및 합성유닛(155d)과 별도로 구비되어 기판(10)에 조명광을 출사할 수 있다. 제4 조명유닛(155f)은 가시광과 파장이 다른 조명광을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제4 조명유닛(155f)은 조명광으로 적외선(IR)을 발생시킬 수 있고, 제1 조명유닛(155a)과 제2 조명유닛(155b) 및 제3 조명유닛(155c)은 가시광을 발생시킬 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 제4 조명유닛(155f)은 다양한 파장의 조명광을 발생시킬 수 있고, 2개 이상이 구비될 수도 있다.
예를 들어, 기판(10) 상에 형성된 패턴의 상부에 블랙메트릭스 등의 상부막이 구비될 수 있다. 가시광은 상부막을 통과하지 못할 수 있어 기판(10) 상에 형성된 패턴에 결함이 발생하더라도 조명광으로 가시광을 사용하면 패턴의 결함을 발견하기가 어려울 수 있다. 이에, 조명광으로 적외선을 사용하면 적외선이 상부막을 통과하여 패턴에 도달할 수 있고, 패턴의 결함을 발견하기가 용이해질 수 있다. 따라서, 기판(10) 상 패턴에 상부막이 구비되지 않는 경우 패턴의 색에 따라 제1 조명유닛(155a), 제2 조명유닛(155b), 제3 조명유닛(155c), 및 합성유닛(155d)을 통해 가시광의 색 파장을 선택하여 조명광을 출사할 수 있다. 한편, 기판(10) 상에 형성된 패턴에 상부막이 구비되는 경우 제4 조명유닛(155f)을 통해 기판(10)에 적외선을 출사하여 상부막 하층 패턴의 결함을 확인할 수 있다.
제2 조리개(155g)는 제4 조명유닛(155f)에서 발생한 적외선의 이동경로에 배치될 수 있다. 이에, 제2 조리개(155g)는 통과하는 적외선의 사이즈를 조절하는 역할을 한다.
컨덴싱 렌즈(155h)는 조명광 릴레이 렌즈(155e)와 대물렌즈(140) 사이 또는 제2 조리개(155g)와 대물렌즈(140) 사이의 조명광 이동경로에 배치될 수 있다. 컨덴싱 렌즈(155h)는 대물렌즈(140)로 이동하는 조명광을 집속시키는 역할을 한다.
조명미러는, 조명광 릴레이 렌즈(155e)와 컨덴싱 렌즈(155h) 사이에 배치되는 제1 조명미러(155i)와, 제2 조리개(155g)와 컨덴싱 렌즈(155h) 사이에 배치되는 제2 조명미러(155j)를 포함할 수 있다. 이에, 제1 조명미러(155i)는 조명광 릴레이 렌즈(155e)를 통과한 조명광을 반사시켜 컨덴싱 렌즈(155h) 측으로 이동경로로 변경해줄 수 있다. 제2 조명미러(155j)는 제2 조리개(155g)를 통과한 조명광을 반사시켜 컨덴싱 렌즈(155h) 측으로 이동경로를 변경해줄 수 있다.
제1 조명미러(155i)와 제2 조명미러(155j)가 반사시키는 조명광의 이동경로가 중첩될 수 있다. 따라서, 제2 조명미러(155j)가 제1 조명미러(155i)보다 컨덴싱 렌즈(155h)에 근접하게 배치되는 경우 제2 조명미러(155j)는 제1 조명미러(155i)에서 반사되는 조명광을 투과시킬 수 있다. 즉, 제2 조명미러(155j)는 하프미러일 수 있는데, 일면에서 제4 조명유닛(155f)에서 발생한 조명광은 반사시키고 타면에서 합성유닛(155d)을 통과한 조명광은 투과시켜 컨덴싱 렌즈(155h) 측으로 안내할 수 있다. 그러나, 구비되는 조명미러의 개수나 배치되는 위치 및 미러의 종류는 이에 한정되지 않고 레이저 처리장치(100)의 구조에 따라 다양할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 다른 실시 예에 합성유닛(155d´)의 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 합성유닛(155d´)은 일면에서 제1 파장의 조명광은 반사시키고 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제3 코팅면(C1)과, 일면에서 상기 제3 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제1 파장의 조명광과 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제4 코팅면(C2)을 포함한다.
예를 들어, 합성유닛(155d´)은 디크로익 프리즘(Dichroic Prism)일 수 있다. 이에, 합성유닛(155d´)은 제1 조명유닛(155a)과 마주보는 제1 입사면(D1), 제2 조명유닛(155b)과 마주보는 제2 입사면(D2), 제3 조명유닛(155c)과 마주보는 제3 입사면(D3), 제2 입사면(D2)과 대향되는 출사면(D4)을 포함할 수 있고, 내부에 부등호 모양으로 예를 들어, '>' 형태로 제1 코팅면(C1)과 제2 코팅면(C2)이 구비될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 조명광을 일면에서 반사하고 타면에서 투과하는 미러들을 조합하여 사용할 수도 있다.
제1 조명유닛(155a)에서 적색 파장의 조명광을 발생시키면, 조명광이 합성유닛(155d´)의 제1 입사면(D1)을 투과하고 내부의 제1 코팅면(C1)의 일면에서 반사되어 제2 코팅면(C2)의 타면을 투과하고 출사면(D4)으로 진행방향이 변경될 수 있다. 제2 조명유닛(155b)에서 녹색 파장의 조명광을 발생시키면, 조명광이 합성유닛(155d´)의 제2 입사면(D2)을 투과하고 내부의 제1 코팅면(C1)의 타면과 제2 코팅면(C2) 타면을 투과하여 출사면(D4)을 통해 출사될 수 있다. 제3 조명유닛(155c)이 청색 파장의 조명광을 발생시키면, 조명광이 합성유닛(155d´)의 제3 입사면(D3)을 투과하고 내부의 제2 코팅면(C2)의 일면에 반사되어 출사면(D4)으로 진행방향이 변경될 수 있다.
이에, 하나의 조명광을 선택하거나 파장이 다른 2개 이상의 조명광을 발생시키면 합성유닛(155d´)에서 합성되어 다양한 색의 파장을 가지는 조명광이 생성될 수 있다. 따라서, 제어기가 조명유닛들(155a,155b,155c)의 작동을 제어하면 원하는 색 파장을 가지는 조명광이 출사될 수 있다. 이에, 기판(10) 상에 형성된 패턴의 색에 따라 조명광의 색 파장을 선택하면, 결함에 대한 시인성이 향상되어 결함을 찾기가 용이해질 수 있다.
상기에서는 관찰기(155)가 레이저 처리장치(100)에 구비되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 단독으로 사용되거나 기판을 처리하는 다양한 장치나 설비에 구비되어 사용될 수 있다. 이때, 관찰기(155)는 기판 또는 기판 상에 형성된 패턴의 결함을 관찰할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 레이저 처리장치 150: 관찰기
151: 카메라 152: 컷필터
153: 이미지 결상계 154: 자동초점계
155: 조명계 155a: 제1 조명유닛
155b: 제2 조명유닛 155c: 제3 조명유닛
155d: 합성유닛 155f: 제4 조명유닛

Claims (12)

  1. 기판의 표면을 관찰하는 관찰기로서,
    상기 기판을 촬영하는 카메라와;
    상기 기판 표면의 이미지를 상기 카메라에 맺히게 하는 이미지 결상계; 및
    파장이 다른 복수의 조명광들 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 기판을 향하여 조명광을 출사하는 조명계를; 포함하는 관찰기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판의 촬영 초점을 보정해주는 자동초점계를 포함하는 관찰기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조명계는, 제1 파장의 조명광을 발생시키는 제1 조명유닛과, 제2 파장의 조명광을 발생시키는 제2 조명유닛, 제3 파장의 조명광을 발생시키는 제3 조명유닛, 및 상기 조명광들 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상을 합성하여 일방향으로 투과 또는 반사시키는 합성유닛을 포함하는 관찰기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 합성유닛은, 일면에서 상기 제1 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제1 코팅면과, 일면에서 상기 제3 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제2 코팅면을 포함하는 관찰기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 합성유닛은, 일면에서 상기 제1 파장의 조명광은 반사시키고 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제3 코팅면과, 일면에서 상기 제3 파장의 조명광은 반사시키고 타면에서 상기 제1 파장의 조명광과 상기 제2 파장의 조명광은 투과시키는 제4 코팅면을 포함하는 관찰기.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 조명유닛, 제2 조명유닛, 제3 조명유닛은 가시광을 발생시키고,
    상기 조명계는 가시광과 파장이 다른 조명광을 발생시키는 제4 조명유닛을 포함하는 관찰기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 합성유닛에서 합성된 조명광의 사이즈를 조절하는 제1 조리개와, 상기 제4 조명유닛에서 발생한 조명광의 사이즈를 조절하는 제2 조리개, 상기 합성유닛에서 선택되거나 합성된 조명광 또는 상기 제4 조명유닛에서 생성된 조명광을 집속시키는 컨덴싱 렌즈를 포함하는 관찰기.
  8. 기판을 처리하는 레이저 처리장치로서,
    레이저 빔을 발생시키는 레이저부와;
    상기 발생한 레이저 빔의 진행경로를 조절하는 스캐너부;
    상기 스캐너부에서 진행경로가 조절된 레이저 빔을 상기 기판에 조사하는 대물렌즈; 및
    파장이 다른 복수의 조명광들 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 기판에 조명광을 출사하여 관찰하는 관찰기를; 포함하는 레이저 처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 레이저부와 상기 스캐너부 사이에 배치되고 상기 레이저부에서 발생한 레이저 빔을 상기 스캐너부로 안내하며 상기 레이저 빔의 사이즈를 변환시키는 빔 조절부를 포함하는 레이저 처리장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 관찰기는 복수 색의 조명광을 출사시키는 조명계를 구비하고,
    상기 조명계는 제1 파장의 조명광을 발생시키는 제1 조명유닛과, 제2 파장의 조명광을 발생시키는 제2 조명유닛, 제3 파장의 조명광을 발생시키는 제3 조명유닛, 및 상기 조명광들 중 어느 하나를 선택하거나 둘 이상을 합성하여 일방향으로 투과 또는 반사시키는 합성유닛을 포함하는 레이저 처리장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 관찰기와 연결되고 상기 기판 또는 상기 기판 상에 형성된 패턴의 색에 따라 상기 조명계에서 출사되는 조명광의 색 파장을 결정하는 제어기를 포함하는 레이저 처리장치.
  12. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 것은 상기 기판 상에 형성된 패턴의 불량을 리페어하는 것을 포함하는 레이저 처리장치.
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