KR850000855B1

KR850000855B1 - 흠(hurt)검사 장치

Info

Publication number: KR850000855B1
Application number: KR1019810003828A
Authority: KR
Inventors: 미쓰요시 고이즈미; 노부유끼 아끼야마; 요시마사 오오시마
Original assignee: 가부시기 가이샤 히다찌 세이사꾸쇼; 미다 가쓰시게루(三田勝茂)
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1985-06-17
Also published as: GB2085579B; JPS6361612B2; GB2085579A; US4460273A; JPS5766345A; KR830008167A

Abstract

내용 없음.

Description

흠(hurt)검사 장치

제1도는 흠 검사장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면.

제2도 및 제3도는 시료면상의 흠의 유무에 따른 반사광의 설명도.

제4도는 종래의 흠 검출법의 설명도.

제5도는 본 발명의 특징인 최대치 신호처리 회로의 실시예를 나타낸 도면.

제6도는 검사 게이트 신호 발생을 설명하기 위한 타임 차아트.

제7도는 2차원 프레임(frame) 신호(게이트 신호 p) 발생을 설명하기 위한 타임 차아트.

제8도는 각 게이트 신호의 관계를 나타낸 타임 차아트.

제9도 및 제10도는 2차원 프레임 게이트 신호 종료시의 동작 설명을 하기 위한 타임 차아트.

제11도는 제5도 회로의 종합적 동작을 나타낸 각 신호의 타임 차아트.

제12도는 흠의 크기와 출력 신호 관계의 실측 데이터를 나타낸 도면.

제13도 제15도는 두개의 흠이 있는 경우의 동작 설명도.

제16도는 최대치 신호처리 회로를 m개 병렬로 설치한 흠 검사장치를 나타낸 블럭도.

제17도는 투명시료의 이표면(裏表面)의 흠을 검출하는 흠 검사장치의 주사부와 표면 흠의 출력신호의 예를 나타낸 도면.

제18도는 제17도의 주사부에 의한 이면(裏面)흠의 출력신호의 예를 나타낸 도면.

제19도는 2개의 레이저 광에 의한 출력신호의 분리법을 나타낸 타임 차아트.

제20도는 이면 흠과 앞면의 흠의 출력 신호의 예를 나타낸 도면.

제21도는 최대치 신호처리 회로(40A)(40B)를 m조설치한 설치한흠 검사장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1a, 1b : 레이저 관 12 : 광전검출기

2 : 회전 거울 14, 15, 15A, 15B : 흠

3 : 렌즈 40, 40A, 40B : 최대치 신호처리 회로

4, 4a, 4b : 레이저 광 P, PA, PB : 2차원 프레임 게이트

6 : 시료 V : 신호

11 : 집광렌즈

본 발명은 흠검사장치에 관한 것이며, 특히 반도체나 전자 부품등의 평면판상 부품의 자동 검사에 적합한 흠 검사장치에 관한 것이다.

반도체의 웨이피나 자동 마스크 또는 자기(●氣) 디스크용의 면판(面板) 또는 촬상관의 표시 면판등에 있어서는 그들의 부품의 제조단계에서 표면상의 미소한 흠 또는 부착물을 검출하여 제품의 수율을 향상시킬 필요가 있다.

제1도는 면판상 시료(6)상의 흠(상처)를 검사하기 위한 종래 장치의 개념도이다. 이 도면에서 시료(6)는 이동대(7)상에 고정되어 있으며, 모우터(10)와 이송나사(도시하지 않음)에 의하여 제1도의 Y방향으로 이동한다. 이동 위치(Y)는 이동대(7)에 고정된 레버(9)와 접촉되어 있는 Y센서(8)에 의해 검출된다.

레이저 관(1)으로부터의 레이저 광(4)은, 회전 거울(2)의 회전에 의하여 편향되고 렌즈(3)를 거쳐 시료(6)의 표면상을 주사한다. 이때 시료(6)의 표면에 흠이 없으면, 제2도에 나타낸 바와 같이 조사(照射) 레이저(4)는 위쪽으로 반사한다. 그러나 흠이 있는 경우에는, 제(3)의 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 산란광이 발생하고 그 일부가 집광 렌즈(11)에 의하여 집광되고, 광전 검출기(12)에 의하여 검출되고, 신호 처리 회로(13)로 처리된다. 또 차 광판(5)은 시료(6)상의 레이저의 주사 범위를 제한하기 위하여 설치되어 있으며, 타이밍 센서(100)는 레이저(4)의 주사의 좌단 즉, 주사시점을 검출한다.

이와 같은 장치에 있어서, 레이저 주사와 광전 검출기(12)의 출력신호의 관계는 제4도와 같다. 제4(a)도는 면판상(上)의 레이저 광의 주사선을 나타낸 레이저 주사(LSC), 제4(b)도는 검출기(12)의 출력신호, 제4(c)도는 처리회로(13)에 의하여 2치화(2値化)한 신호로서, 각각에 대응하는 신호 또는 주사선은 동일 기호(i-m)로 표시되어 있다. 여기서 작은 흠(14) 위를 주사하는 주사선(i)의 출력신호(i)는 역치(●値 : V_TH)에서 2치화 되어 2치화 신호(i)가 된다. 그러나 종래 장치에서는 2치화 신호의 한개의 "1"을 1개의 흠으로 판정하고 있었으므로 이 흠(14)의 경우는 한개의 흠으로 판정된다.

그러나 예를 들면 큰 흠(15)의 경우에선 선(j, k, l)의 3개의 주사에서 2치화 신호가 얻어진다. 이 경우에는 3개의 흠이 있는 것으로 판정되게 된다. 따라서 종래의 장치에서는 흠의 크기도, 정확한 흠의 수도 알수 없다는 결점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 기술의 결점을 제거하고 큰 흠에 대해서도 그것을 한개로 판정하고, 정확한 흠 또는 부착물의 갯수와 크기를 검출할 수 있는 흠 검사장치를 제공하는데 있으며, 또 다른 목적은 유리등의 투명한 명판의 흠 또는 부착된 이물(異物)이 면판의 표면, 뒷면중 어느 쪽에 있는가를 판정할 수 있는 흠 검사 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하나의 어떤 주사에서 역치를 넘는 신호가 입력되었을 때는 그 주사선 방향의 위치를 중심으로 하는 일정 폭의 게이트 신호를 다음에 계속되는 주사시에도 출력하여 입력신호가 역치를 넘지 않을때까지 계속 출력하고, 동시에 상기 게이트 신호중에서 각 주사선 마다의 입력 신호의 최대치를 서로 비교하여, 그중의 최대치와 그때의 위치를 메모리에 기억시키는 기능을 갖춘 최대치 신호처리 회로를 설치함과 동시에, 이 최대치 신호처리 회로가 한개의 최대치와 그 위치를 검출할 때마다 한개의 흠이 있고, 또 그 크기 및 위치가, 기억된 최대치 및 위치에서 나타난다고 판정되도록 한 것을 특징으로 하고, 또 판면이 투명한 경우에는, 이 판면을 앞면과 뒷면에 촛점을 맞춘 두개의 비임으로 교대로 주사하여, 이로부터 얻은 신호를 각각 별개의 최대치 처리 회로에서 처리하여 각각의 최대치를 구하고, 이 최대치가 큰 값을 나타내는 면에 큰 값의 최대치와 위치로 표시도는 흠이 있다고 판정하도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 실시예에 따라 상세하게 설명한다. 제5도는 본 발명이 특징으로 하는 최대치 신호처리 회로의 실시예를 나타낸 도면으로서, 흠이 있는 경우에는 몇개의 주사선에 걸쳐 게이트 신호를 계속 출력한다 즉, 2차원적인 프레임(frame)을 발생하는 기능과, 이 프레임내에서의 입력신호의 최대치를 구하여 기억하는 기능을 갖고 있다.

또한 이 회로는 제1도에서는 신호처리 회로(13)의 주요부에 해당한다.

제5도에서, 먼저 검사 게이트 신호(h)의 발생 동작을 제6도의 타임 차아트를 사용하여 설명한다. 타이밍(T_P)은 제6도와 같이 각 주사선의 최초에 입력되는 펄스로서, 이것은 제1도의 타이밍 센서(100)에 의하여 가해진다. 이 타이밍 펄스(T_P)의 하강에 동기하여 폭(t_d)인 지연펄스(DP)가 지연회로(36)에 의하여 발생되고, 다시 지연펄스(DP)의 하강에 의하여 폭(t_w)인 검사 게이트 신호(h)가 지연회로(37)에 의하여 제6도와 같이 발생된다. 이 검사 게이트 신호(h)는검사 대상이 되는 판면의 위를규 정하는 것으로서, 이 게이트 신호가 "1"(온)인 기간만 앤드 게이트(35)를 거쳐 클럭 펄스(d)가 각 회로에 공급된다.

다음에 2차원 프레임의 발생 및 최대치와 그 위치 신호의 처리 동작을 제7도의 타임 차아트를 사용하여 설명한다.

제5도에서 제1도의 광전 검출기(12)로부터의 입력신호(a)는 A/D변환기(16)에서 양자화(量子化) 되어 신호(V)가 되고, 비교회로(19)에서 항상 미리 설정되어 있는 역치(V_TH)와 비교되고 있다. 제7도의 주사선(i)의 위치(X_P)에서 V>V_TH가 되면, 비교회로(19)의 출력 "1"이 플립-플롭(20)을 세트하여 게이트 신호(g)를 "1"로 한다. 이때, 후술하는 바와 같이 게이트 신호(f)도 "1"이 되어 있으므로 앤드 게이트(21)의 출력인 게이트 신호(P)도 "1"이 되고 이것이 2차원 게이트 신호이다. 이 게이트 신호(P)는 주사선(i)에서는 후술하는 바와 같이 일정폭(a)에 대하여 제7도와 같이 X=X_P로 부터 X_P+a기간동안 "1"이 된다.

한편, 신호(V)와 래치 회로(18)에 래치되어 있는 게이트 신호(P)내의 지금까지의 최대치(V_MAX)와는 비교회로(17)에서 항상 비교되고 있으며, V>V_MAX인 경우에는 비교회로(17)의 출력에 의하여 앤드 게이트(22)를 열어서 래치회로(18)내의 V_MAX를 갱신한다.

이와같이 하여 래치 회로(18)에는 항상 게이트 신호(P)중 지금까지의 최대치 V_MAX가 래치된다.

다음에 게이트신호(g)의 상승은 미분회로(27)를 거쳐 래치회로(28), (29)에 가해진다. 이로 인하여 제1도의 Y센서(8)의 출력(C)을 최초의 주사 개시를 나타내는 스티아트 펄스(b)에 의하여 세트된 Y카운터(33)에서 적산(積算)한 Y번지(i)와, 각 주사선의 처음에 가해지는 타이밍 펄스(TP)로 리세트된 X카운터(34)에 의하여, 클럭 펄스(d)를 적산한 X번지(X_P)가 래치회로(28, 29)에 각각 래치된다.

래치회로(29)에 래치된 X번지(X_P)는 연산회로(30), (31)에 입력되고, 각각에서 X번지(X_P)에 대하여 값 X_P-a, X_P+a가 연산되고, 그 값이된 시점을 클럭(d)으로부터 검출하여 플립-플롭(32)을 세트, 리세트한다.

이와 같이 하여 제7도의 주사선(j, k, l)와 인 때에는 동도의 게이트 신호(f)가 출력된다.

주사선(j, k, l)와 주사선(g)의 최초 기간에는 상술한 게이트 신호(g)는 "1"상태 그대로이고(이것은 제8도의 타임 차아트에 도시되어 있다. 이 기간은 게이트 신호(P)는 게이트 신호(f)와 같은 파형으로 신호(V)의 최대치가 필요에 따라 갱신되고, 그 위치와 함께 래치회로(18)에 래치된다. 주사선(l)이 되면, 제7도의 예에서는 항상 V<V_TH이므로 다음과 같이 X=X_P+a의 위치에서 게이트 신호(g)가 "0"이 되고 2차원 프레임이 끝나게 된다.

제9도, 제10도는 이를 위한 설명용 타임 차아트로서, 게이트 신호(f)의 상승(X=X_P-a)을 미분회로(25)로 검출하여 플립-플롭(23)을 리세트 한다. 그런데 주사선(K)와 같이 V<V_TH인 경우에는, 비교회로(19)의 출력이 "1" 되었을때 플립-플롭(23)이 세트된다.

한편, 하강 미분회로(26)에서 검출된 게이트 신호(f)의 하강(X=X_P+a)에서는 플립-플롭(23)의 Q출력이 "1"이므로, D플립-플롭(24)의 출력 Q는 "1"이 되므로, 플립-플롭(20)이 리세트 되지 않는다. 즉, 게이트 신호(g)는 "1"인 상태 그대로이다.

그러나 주사선이 1인 경우에는 X=X_P-a-X_P+a간에서 V<V_TH가 되어 플립-플롭(23)의 Q출력은 리세트 그대로이고, 따라서 X=X_P+a에서 D플립-플롭(24)이 플립-플롭(23)의 Q출력을 독출하면 "0"이 되고 플립-플롭(20)은 리세트 되어 게이트 신호(f)는 이 시점에서 "0"가 된다.

이와 같이 하여, 한개의 흠이 복수의 주사선에 걸쳐서 있다 하더라도, 그 중에서 가장 큰 신호(V)의 값과 그 위치 하나만이 검출된다. 제11도는 이상의 동작을 종합적으로 나타낸 타임 차아트이다.

또한 2차원 프레임의 폭을 결정하는 일정치(2)는, 너무 크면 복수의 흠을 한개로 판정해 버리게 되며, 또 너무 작으면 한개의 흠을 두개 이상으로(복수개인 경우는 후술한다)판정하게 됨으로 적당한 값으로 설정해야 된다.

다음에 게이트 신호(g)가 "0"이 된 시점에서, 그 하강이 미분회로(29)에서 검출되고, 래치회로(18)에 래치된 최대치 V_MAX와 그 위치를 나타내는 래치회로(28), (29)의 X, Y좌표(X=X_P, Y=i)가 메모리회로(38)에 입력되어 한개의 흠이 검출이 종료된다.

여기서 메모리 회로가 신호(V)의 최대치(V_MAX)를 기억하고 있는 이유는 제12도의 실측 데이터에 도시되어 있는 바와 같이 흠의 크기(d

)(주사방향의 지름)와 V_MAX가 거의 비례하므로 V_MAX를 검출하여 기억해두면 흠의 크기가 판정되기 때문이다.

다음에 하나의 검사면내에 복수의 흠(또는 몇개)이 있을 경우에 대하여 설명한다. 간단하게 하기 위하여 흠은 제13도-제15도와 같이 두개의 흠(15A)(15B)이 있는 것으로 한다.

먼저, 제13도의 경우에는 2차원의 게이트 신호(PA)가 끝난후 게이트 신호(PB)가 발생하므로, 제5도의 최대치 신호처리 회로는 한개가 있으면 된다. 그러나 제14도, 제15도에 도시하는 바와 같은 경우에는, 게이트신호(PA) 끝나기 전에 게이트(PB)가 필요하게 되어, 두개의 최대치 신호처리 회로를 병렬로 설치하여 대처할 필요가 있다.

제16도는 최대 m개의 흠을 동시에 처리할 수 있는 흠검사장치의 개념도로서, m개의 최대치 신호처리 회로(40)가 사용중인지 아닌지(사용가능)를 순서판정 회로(41)로 판정하고, 새로운 흠이 나타날때마다 사용되지 않는 있는 최대치 신호처리 회로(40)를 할당하도록 한 것이다.

다음에, 본 발명의 장치를 용융하여 검사면판이 투면한 경우에 흠이(또는 이물질)앞면 또는 뒷면에 있는가를 동시에 자동 판별 가능한 장치를 설명한다.

제17도는 유리 면판등의 투명시료(6)의 앞면과 뒷면의 흠을 구별하여, 크기, 갯수를 측정하는 장치의 주사방법을 나타내는 도면으로서, 레이저 광(4a)은 시료(6)의 표면에, 비임 변환기(42)를 통과한 레이저 광(4b)은 시료(6)의 뒷면에 촛점을 맞추고 있는, 회전거울(2)의 반사면(t)의 회전에 의하여 교대로 시료(6)를 주사한다. 이와 같이 하면, 시료(6)의 앞면, 뒷면에서 레이저 광(4a), (4b)의 스포트(spot) 지름에 차이가 생겨 출력신호(V)에 차가 생기므로, 표면의 흠에 대하여서는 제17도에 도시하는 바와 같이 흠의 위치에서 출력신호(V_A)> 출력신호(VB)가 된다.

또 뒷면의 흠에 대해서는제18도에 도시하는 바와 같이 흠의 위치에서 출력신호(V_A)>(V_B)가 된다.

이 성질을 이용하면 흠이 있는 쪽의 면이 다음과 같이 확실하게 판별될 수가 있다. 단, 제19도에서 (t), (t+1)은 거울의 면(t), (t+1)에 의한 반사 기간을 나타낸다.

제19도는 각 신호의 타이밍 차이트 이다.

제17도의 반사광 검출기(43)는 레이저 광(4a)에 의한 주사 기간만 출력(q)을 "1"로 하므로, 이 출력(q)에 의하여 출력신호(V_A), (V_B)를 광전 검출기(12)의 출력(V) (=VA+VB)으로부터 분리시킬 수 있게 된다.

제20도는 뒷면 흠(15B)과 앞면 흠(15A)이 있을 때의 출력신호(V_A), (V_B)나타내고 있다.

뒷면 흠(15B)의 경우에는, 레이저 광(4a)은 외관상 큰 스포트로 주사하므로, 출력신호(VA)는 크게 퍼져서 최대치(VAB)는 작다. 그러므로, 이때는 작은 스포트로 주사되는 레이저광(4b)쪽의 출력신호(VB)가 작게 퍼지므로 큰 최대치(VBB)를 갖는다. 반대로 앞면 흠(15A)의 경우는, 레이저 광(4b)의 출력신호(VB)가 더욱 퍼져 V_AA>V_BA가 된다. 또 게이트 신호(PA), (PB)는 양쪽의 출력신호(VA), (VB)에 대하여 공동으로 사용되고 있으므로, 제20도와 같이 흠(15B)에서는 X=X_B+a, Y=m 흠(15A)에서는 X=X_A+a, Y=0의 타이밍에서(V_B), (V_A)의 최대치(VBB)(VAA)가 그 위치와 함께 메모리회로(38)에 기억되도록 한다.

이상의 동작을 행하는 장치의 구성예를 제21도에 나타낸다. 즉, 최대치 신호처리 회로(40A), (40B)를 1조로 하여 복수조(m조)를 설치하고 있다. 절환장치(44)는 제17도의 반사광 출력(q)을 검출하고, 레이저 광(4a), (4b)의 구별하며, 최대치 신호처리회로(40A), (40B)에 분리한 출력신호(V_A), (V_B)를 입력 시키기 위하여 설치되어 있다.

본 구성에 의하면, 제20도의 예에서는 1조째의 최대치 신호처리 회로(40A), (40B)로 부터 V_AB, V_AA가 2조째의 최대치 신호처리 회로(40A), (40B)로 부터는 V_BB, V_BA가 출력되고, 이것들을 메모리 회로(38)에서 동일 2차원 프레임 내의 값으로 비교하여 V_BB, V_AB로부터 흠(15B)은 뒷면 흠 V_AA>V_BA로부터 흠(15A)은 앞면 흠으로 판정한다.

이와 같이 앞, 뒷면 흠의 구별을 하기 위해서는 각 게이트신호(2차원 프레임)내의 최대치를 서로 비교할 필요가 있다. 만일 2차원 프레임(위치)을 구별하여 비교하지 않으면, 예를 들면, 제20도의 흠(15B)에 대하여 주사선 j, k에서는 V_BB>V_AB이지만 주사선 1에서는 레이저 광(4_a)의 출력쪽이 큰 최대치를 갖는다고 간주하여 오판정을 초래하기 때문이다.

본 발명은 이와 같은 오동작을 일으킬 염려는 없다.

이상의 설명으로 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면 판면상의 흠의 갯수를 그 크기와 함께 정확하게 자동 검출이 가능하며, 또 투명한 판면인 경우에는, 판면의 앞, 뒷면의 흠의 갯수 및 크기를 구별하여 자동검출이 가능해 진다.

Claims

시료 판상의 흠 검사 장치에 있어서, 명판상 시료(6)의 일측 표면(앞면)에 제1투사광을 조사하고 촛점을 이루도록 하는 조사 수단(1_a, 3)과 상기 판상시료(6)의 타측면(뒷면)에 제2투사광을 조사하고 촛점을 이루 도록 하는 조사 수단(1_b, 42)과, 상기 제1및 제2조사광으로 판상시료(6)의 양측 표면을 주사하기 위한 주사 수단(2, 7, 10)과, 상기 시료(6)의 표면으로부터의 반사광을 검출하느 검출수단(11, 12)과, 상기 검출 수단(11, 12)으로 부터의 검출 신호가 미리 설정된 역치(V_TH)를 초과한 것을 판정하는 2진회로(16, 19)와, 검출신호가 최소위치(X_A, X_B)에서 역치(V_TH)를 초과할때 주사수단에 의하여 주사된 주사선상의 초기위치(X_A, 를 포함하는 소정폭(X_A±a, X_B±a)의 게이트 신호를 발생시키고, 검출신호가 연속이어진 주사선상의 게이트 신호의 상기 폭내에서 상기 소정의 역치(V_TH)를 초과하지 않을때까지 계속하여 상기 게이트 신호를 발생시키는 각 일측 및 타측면 조사 수단에 대하여 하나씩 대응하는 여러개의 2차원 프레임 설정 수단(20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37)과, 시료(6)의 일측면 및 타측면상의 흠의 수를 상기 여러개의 2차원 프레임 설정수단(20-37)에 의하여 판정하는 수단(17, 18, 38, 40, 41, 44)들로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 흠 검사 장치.
제1항에 있어서, 판정 수단이 상기 여러개의 2차원 프레임 설정 수단에 의하여 설정된 2차원 프레임내에서 검출신호의 최대치를 검출하는 최대치 검출 수단(17, 18)을 구비하여서, 시료의 일측면 및 타측면상의 흠 크기를 판정하게한 것을 특징으로 하는 흠 검사장치.
제2항에 있어서, 판정 수단이 최대치 검출수단(17, 18)에 의하여 검출된 검출 신호의 최대치를 기억하는 메모리 수단(38)을 구비하여서, 상기판상시료의 일측면 및 타측면상의 동일 위치에 해당하는 검출 신호의 최대치(V_AB, V_BB, V_AA, V_BA)를 비교하고, 흠을 갖고 있는 판상시료의 어느 한 표면의 표식으로서 해당위치에서의 최대치중 가장 큰 값을 판정하게 한 것을 특징으로 하는 흠 검사 장치.