KR100596334B1 - 기판 외관 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평판표시소자 기판 표면의 결함 여부를 검사하기 위한 기판 외관 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 기판 표면 상의 결함 유무를 검사하기 위하여 기판 표면에 빛을 조사하는 표면 조명계; 기판을 고정, 결합시킨 상태에서 요동시킴으로써 기판의 모든 표면을 검사할 수 있도록 하는 기판 위치계; 로 구성되는 기판 외관 검사 장치에 있어서, 상기 표면 조명계는 상기 기판 위치계의 전방 하측에 배치되며, 전상방 대각선 방향으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치를 제공한다.
기판, 기판외관 검사, 표면 조명계, 매크로 검사기

Description

기판 외관 검사 장치{DEVICE FOR APPEARANCE INSPECTION}
도 1은 종래의 기판 외관 검사 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기판 외관 검사 장치를 이용하여 기판 상측부분(B)을 검사하는 사용상태도이다.
도 3은 종래의 기판 외관 검사 장치를 이용하여 기판 하측 부분(C)을 검사하는 사용상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 외관 검사 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 외관 검사 장치의 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 조명계의 구조를 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 종래의 기판 외관 검사 장치
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 외관 검사 장치
10, 110 : 표면 조명계 30, 120 : 기판 위치계
20, 130 : 투과 조명계 115 : 보조 프레임
140 : 메인 프레임 S : 기판
본 발명은 평판표시소자 기판 표면의 결함 여부를 검사하기 위한 기판 외관 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼나 LCD, PDP, EL 등의 대형 기판을 생산할 때 기판에 남아 있는 이물질이나 얼룩 등의 결함을 발견하기 위하여 목시검사, 즉 검사자의 육안으로 결함 여부를 검사한다. 이때, 결함의 발견을 용이하게 하기 위하여 기판 전체를 균일하게 조명하여 기판 전체를 검사하는 기판 외관 검사장치가 사용된다.
종래의 기판 외관 검사 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 표면 조명계(10), 투과 조명계(20), 기판 위치계(30)로 구성된다.
표면 조명계(10)는 기판 위치계(30)의 상방에 설치되어, 기판 표면 상에 결함이 있는지 여부를 검사하기 위하여 기판 표면에 빛을 조사하는 역할을 하며, 광원부(11), 반사부(12), 집광부(13), 산란부(14)로 구성된다. 광원부(11)는 기판 표면에 조사되는 빛을 최초로 생성하는 구성요소이며, 반사부(12)는 광원부(11)에서 조사되는 빛의 방향을 집광부(13)로 변경시키는 역할을 하며, 기판 외관 검사 장치의 높이가 높아지는 것을 방지한다. 또한 집광부(13)는 반사부(12)로부터 조사되는 확산광을 집속하는 역할을 하며, 산란부(14)는 전원의 인가 여부에 따라 빛을 그대로 통과시키거나 산란시켜서 기판 검사자의 기판 검사를 용이하게 하는 역할을 한다.
이때 광원부(11), 반사부(12), 집광부(13), 산란부(14)는 모두 그 각도를 조정할 수 있는 구조로 구비된다. 즉, 표면 조명계(10)의 하부에 위치된 기판 표면의 결함 유무를 가장 용이하게 검사할 수 있는 표면 조명계(10)의 각도를 선정할 수 있도록 표면 조명계의 각 구성요소의 각도를 개별적으로 조정할 수 있는 구조로 구비시키는 것이다.
다음으로 투과 조명계(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 위치계(30)의 후방에 위치되며, 기판의 내부 결함여부를 검사하기 위하여 기판 후면에서 투과 조명을 조사하는 역할을 한다. 투과 조명계(20)는 조명부(21)와 이동부(22)로 구성되며, 조명부(21)는 투과 조명을 발생시키는 구성요소이며, 이동부(22)는 조명부(21)를 전후 방향으로 구동시키는 구성요소이다.
조명부(21)를 전후 방향으로 구동시키는 이유는 다음과 같다. 검사되는 기판이 대형화되면서, 기판의 회전 반경을 확보하기 위하여 투과 조명계(20)를 기판 위치계(30)로부터 상당 거리 이상 이격시켜야 한다. 그러나 투과 조명계(20)가 기판 위치계(30)로부터 상당 거리 이격되어 있으면, 기판 내부 결함 검사시 조도가 약해지는 문제점이 있으므로 기판 내부 결함 검사시에는 조명부(21)를 기판 위치계(30) 쪽으로 접근시킬 필요가 있다. 따라서 조명부(21)를 전후 방향으로 이동가능하게 구비시킬 필요가 있는 것이다.
이때 이동부(22)는 소정 길이의 리니어 가이드(도면에 미도시)를 전후방향으로 구비시키고, 그 리니어 가이드와 결합하여 그 리니어 가이드를 따라서 이동하는 리니어블럭(도면에 미도시)으로 구성되며, 리니어 블럭은 조명부(21)와 결합되어 있는 구조 또는 조명부(21)와 일체로 형성되는 구조를 취한다.
따라서 리니어 블럭을 리니어 가이드를 따라서 이동시키면 이에 결합되어 있는 조명부(21)가 함께 전후 방향으로 이동되는 것이다.
다음으로 기판 위치계(30)는 그 소정 부분에 기판을 위치시키고 요동시킴으로써 기판의 모든 표면을 검사할 수 있도록 하는 역할을 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 위치계(30)에는 그 상부에 기판이 위치되며, 위치된 기판(S)을 고정시키는 기판 고정부(31)와 기판 고정부(31)를 슬라이딩(sliding) 운동시킬 수 있는 슬라이딩 구동부(32)로 구성된다. 여기서 슬라이딩 운동이라 함은 기판 고정부(31)와 슬라이딩 구동부(32)가 서로 분리되지 않고, 부착되어 있는 상태에서 미끄러지면서 기판 접촉면을 따라 이동하는 것을 말한다. 이렇게 기판 위치계(30)에서 기판이 슬라이딩하도록 하는 것은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판이 대형화되면서 기판의 모든 부분을 동시에 조사하면서 검사할 수 없기 때문에 기판을 중앙 부분(A), 상측 부분(B), 하측 부분(C)으로 나누어서 검사하기 위함이다.
먼저 기판의 중앙 부분(A)을 검사하고 나서, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 고정부(31)를 하측으로 슬라이딩시켜 상측 부분(B)이 조사영역에 위치되도록 하고 상측 부분(B)을 검사한다. 그리고 상측 부분(B)에 대한 검사가 마무리되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판 고정부(31)를 상측으로 슬라이딩시켜 하측 부분(C)이 조사영역에 위치되도록 하고 하측 부분(C)을 검사한다.
그런데 최근에 기판이 대형화되면서 기판을 슬라이딩 시키면서 검사하는 것이 어려워지고 있다. 즉, 기판이 기판 위치계(30)에 탑재된 상태에서 기판의 세로 방향 길이가 2m 이상으로 확대되면서 기판을 위아래 방향으로 슬라이딩하면서 검사하게 되면 도 3에 도시된 바와 같이, 하측 부분(C)을 검사하기 위해 상측 부분(B)이 슬라이딩되어 상승할 수 있는 공간을 확보하기 위하여 기판 외관 검사 장치의 높이가 6m 이상으로 높아져야 한다. 그러나 기판 외관 검사 장치가 설치되는 클린 룸의 사정상 이정도의 높이를 가지는 장치를 설치할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 표면 조명계가 하측에 위치되어 장비 전체의 높이가 높지 않은 기판 외관 검사 장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 표면 상의 결함 유무를 검사하기 위하여 기판 표면에 빛을 조사하는 표면 조명계; 기판을 고정, 결합시킨 상태에서 요동시킴으로써 기판의 모든 표면을 검사할 수 있도록 하는 기판 위치계; 로 구성되는 기판 외관 검사 장치에 있어서, 상기 표면 조명계는 상기 기판 위치계의 전방 하측에 배치되며, 전상방 대각선 방향으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치를 제공한다.
본 발명에서는 표면 조명계를, 표면 조명계의 외측을 감싸는 보조 프레임에 고정, 결합시키고, 그 보조 프레임의 일측은 수직 방향을 따라 회동가능하도록 메인 프레임에 힌지구조로 결합되며, 그 보조 프레임의 타측은, 보조 프레임의 타측을 메인 프레임으로부터 밀고 당길 수 있는 구동부에 의하여 메인 프레임에 결합되 도록 함으로써, 수직 방향으로 회동하면서 기판 표면을 조사할 수 있도록 한다. 따라서 기판 상의 넓은 면적을 조사할 수 있는 장점이 있다.
이때, 구동부는, 그 일단이 힌지 구조에 의하여 메인 프레임과 결합되고, 그 타단이 볼 베어링 구조에 의하여 상기 보조 프레임의 타측에 결합되며, 상기 보조 프레임의 타측을 밀고 당길 수 있는 동력을 제공하는 모터가 마련되도록 하며, 상기 모터는, 구동위치와 속도를 정확히 제어할 수 있는 서보(servo) 모터로 마련하는 것이 표면 조명계의 조사 각도를 미세하면서도 정확하게 제어할 수 있어서 바람직하다.
그리고 본 발명에서는 기판 위치계에, 기판 고정부를 기판 접촉면을 따라 상하 방향 또는 좌우 방향으로 슬라이딩시킬 수 있는 슬라이딩 구동부가 더 마련되도록 함으로써, 대면적 기판의 모든 표면에 대한 검사가 가능하게 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 기판 외관 검사 장치(100)는, 표면 조명계(110); 기판 위치계(120); 투과 조명계(130);를 포함하여 구성된다.
먼저 표면 조명계(110)는 기판의 표면에 빛을 조사하여 기판 표면검사를 가 능하게 하는 구성요소이다. 본 실시예에서도 이 표면 조명계(110)는 종래와 같이, 광원부(111), 반사부(112), 집광부(113), 산란부(114)로 구성된다. 이때 광원부, 반사부, 집광부, 산란부의 구조 및 기능은 종래와 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
본 실시예에 따른 표면 조명계(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 표면 조명계가 기판 위치계의 상측에 배치된 것과 달리, 기판 위치계(120)의 전방 하측에 배치된다. 즉, 본 실시예에 따른 표면 조명계(110)는 기판 위치계(120)의 전방에 상기 기판 위치계보다 낮은 높이에 배치된다. 즉, 상기 표면 조명계(110)는 기판 위치계 전방 하측에 배치되고, 검사자는 상기 표면 조명계(110)의 상측에 위치되어 기판 표면을 검사한다.
그리고 본 실시예에 따른 표면 조명계(110)는 보조 프레임(115)에 고정, 결합되고, 이 보조 프레임(115)은 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 위치계(120)에 고정되어 있는 기판(S)의 세로방향을 따라 회동할 수 있도록 마련된다. 즉, 표면 조명계(110)가 표면 조명계(110)의 외측을 감싸는 보조 프레임(115)에 고정, 결합되고, 보조 프레임(115)은 메인 프레임(140)에 결합되되, 보조 프레임이(115) 보조 프레임의 일측을 중심으로 회동할 수 있도록 결합된다.
구체적으로 설명하면, 본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 보조 프레임(115)의 일측은 회동가능하도록 메인 프레임(140)에 힌지(116)구조로 결합되며, 타측은 보조 프레임(115)의 타측을 메인 프레임(140)으로부터 밀고 당길 수 있는 구동부(117)에 의하여 메인 프레임(140)에 결합된다. 그러므로 구동부(117)가 보조 프레임(115)의 타측을 메인 프레임(140)으로부터 멀어지도록 밀면 보조 프레임(115)이 일측의 힌지(116) 축을 중심으로 회동하게 된다. 이렇게 보조 프레임(115)이 회동하면 보조 프레임(115)에 고정, 결합되어 있는 표면 조명계(110)도 동시에 회동하게 된다. 그러면, 기판(S) 표면 중 표면 조명계에 의하여 조사되는 부분이 변동된다. 즉, 기판(S)의 세로 방향을 따라 조사되는 부분이 변화되는 것이다. 따라서 표면 조명계(110)가 대면적 기판의 표면을 한 번에 모두 조사하지 못하더라도 회동하면서 기판의 모든 부분을 검사할 수 있는 장점이 있는 것이다.
보조 프레임(115)이 메인 프레임(140)에 결합되어 회동되는 구체적인 구조는 다음과 같다. 먼저 보조 프레임(115)의 일측은 메인 프레임(140)에 결합된 채로 회동할 수 있도록 힌지(116) 구조에 의하여 결합된다. 그리고 보조 프레임(115)의 타측은, 보조 프레임(115)을 메인 프레임(140)으로부터 밀고 당길 수 있는 구동부(117)에 의하여 메인 프레임(140)에 결합된다. 따라서 이 구동부(117)의 일단은 힌지(117b) 구조에 의하여 메인 프레임(140)의 소정 부분과 결합되고, 그 타단은 볼 베어링(117a) 구조에 의하여 보조 프레임(115)의 타측과 결합된다. 그리고 이 구동부(117)에는 보조 프레임(115)을 움직이기 위한 동력을 제공하는 모터(117c)가 마련되는데, 본 실시예에서는 이 모터(117c)로 서보(servo) 모터를 사용하는 것이 바람직하다. 이 서보 모터는 모터의 구동속도와 모터의 구동에 의한 보조 프레임의 위치를 정확하게 제어할 수 있으므로 표면 조명계의 회동 속도 및 위치를 정밀하게 제어하여 기판의 외관 검사를 정밀하게 수행할 수 있도록 한다.
또한 본 실시예에 따른 표면 조명계(110)는 기판(S)의 표면 중 횡방향으로의 조사 면적을 확대하기 위하여 동일한 구조의 조명계 2개 또는 3개 이상이 병렬연결되는 구조를 취하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 4개의 조명계가 병렬연결되는 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 중앙 부분에 2개의 조명계(110a, 110b)를 수평면에 평행하게 마련하고, 이 중앙 조명계(110a, 110b)의 양 측에 각각 외측 조명계(110c, 110d)를 회동할 수 있는 힌지 구조로 결합시켜 마련한다. 이때 양 외측 조명계(110c, 110d)는 보조 프레임(115)에 각도 조정부(118c, 118d)에 의하여 결합된다. 이 각도 조정부(118c, 118d)는 그 길이를 신축함으로써, 외측 조명계(110c, 110d)가 중앙 조명계(110a, 110b)에 대하여 회동가능하도록 한다. 따라서 다수개의 조명계가 횡으로 연결되어 기판의 횡방향을 따라 넓은 영역을 조사할 수 있으면서도 외측 조명계의 조사 각도를 조정함으로써 각 조명계 사이에 이격 공간으로 인해 기판 상에 조사 영역에서 이격 공간이 발생되는 것을 방지하여 마치 하나의 조명계에 의하여 조사되는 것과 동일한 효과를 가진다.
다음으로 기판 위치계(120)는 기판 표면 상의 결함 유무를 검사할 수 있도록 기판과 결합되어 상기 기판을 요동시키는 구성요소이다.
본 실시예에 따른 기판 위치계(120)는 기판 고정부(122); 회전부(126);로 구성된다. 우선 기판 고정부(122)는 기판(S)이 직접 접촉하여 고정, 결합되는 구성요소이다. 본 실시예에서는 상기 기판 고정부(122) 중 기판과 접촉하는 표면에 진공 흡착력을 가지는 흡착 패드(도면에 미도시)를 마련하여 그 흡착력에 의하여 기판을 고정시키도록 한다.
다음으로 회전부(126)는 상기 기판 고정부(122)에 고정된 기판을 회전시키기 위한 구성요소이다. 이 회전부(126)는 기판 고정부(122)의 양 측면 중 중앙 부분에 각각 결합되어 마련되며, 이 고정부(122)의 양 측면 중 중앙 부분을 연결한 선을 중심으로 기판 고정부(122)를 회동시킬 수 있도록 동력을 제공하여 기판 고정부(122)에 고정된 기판(S)을 회전시키는 역할을 한다. 이러한 회전부(126)는 기판(S)의 표면 검사 과정에서 기판(S)의 각도를 조정하는데 사용되며, 기판의 후면 검사 및 영도 검사 등에서 기판의 각도 조절이 요청되는 때에 기판의 각도를 조정하는데 사용된다.
그리고 본 실시예에 따른 기판 위치계에는 슬라이딩 구동부(124)가 더 마련될 수도 있다. 이 슬라이딩 구동부(124)는 상기 기판 고정부(122)를 기판 접촉방향으로 수평이동시키는 구성요소이다. 본 실시예에서는 이 슬라이딩 구동부(124)가 상기 기판 고정부(122)를 세로 방향 뿐만아니라, 가로 방향으로도 이동시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
마지막으로 본 실시예에 따른 투과 조명계(130)는 종래의 투과 조명계(20)와 동일한 구조 및 기능을 가지므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
본 발명에 따르면 표면 조명계가 기판 위치계의 상방이 아니라, 하방에 배치되므로, 표면 조명계의 구동과정에서 파티클이 발생하여 기판을 오염시키는 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.
또한 기판 위치계의 상측에 배치되던 표면 조명계를 하방에 배치함으로써, 장치 전체의 높이를 낮춤으로써, 클린룸의 유지비용이 감소되는 장점이 있다.
또한 본 발명에서는 표면 조명계가 하방에 위치되므로 그 배치 높이가 낮아서 표면 조명계의 유지 보수가 용이한 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 기판 표면 상의 결함 유무를 검사하기 위하여 기판 표면에 빛을 조사하는 표면 조명계;
    기판을 고정, 결합시킨 상태에서 요동시킴으로써 기판의 모든 표면을 검사할 수 있도록 하는 기판 위치계; 로 구성되는 기판 외관 검사 장치에 있어서,
    상기 표면 조명계는 상기 기판 위치계의 전방 하측에 배치되며, 전상방 대각선 방향으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면 조명계는,
    상기 표면 조명계의 외측을 감싸는 보조 프레임에 고정, 결합되고,
    상기 보조 프레임의 일측은 회동가능하도록 메인 프레임에 힌지구조로 결합되며,
    상기 보조 프레임의 타측은, 상기 보조 프레임의 타측을 상기 메인 프레임으로부터 밀고 당길 수 있는 구동부에 의하여 상기 메인 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동부는,
    그 일단이 힌지 구조에 의하여 메인 프레임과 결합되고, 그 타단이 볼 베어링 구조에 의하여 상기 보조 프레임의 타측에 결합되며,
    상기 보조 프레임의 타측을 밀고 당길 수 있는 동력을 제공하는 모터가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 모터는,
    구동위치와 속도를 정확히 제어할 수 있는 서보(servo) 모터인 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
  5. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 조명계는,
    기판의 표면 검사에 사용되는 빛을 최초로 조사하는 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛의 경로를 검사 대상 기판이 위치된 방향으로 변경시키는 반사부;
    상기 반사부로부터 반사되는 빛을 집광시키는 집광부;
    상기 집광부와 인접한 위치에 평행하게 설치되며, 상기 집광부로부터의 빛을 산란시키는 산란부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 표면 조명계는,
    각각 광원부, 반사부, 집광부, 산란부로 구성된 복수의 조명계가 나란히 연결된 구조로 이루어지되,
    상기 조명계 중 양 측부에 구비된 외측 조명계는, 중앙부에 구비된 중앙 조 명계와 결합된 부분을 중심으로 회동가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
  7. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 위치계는,
    기판을 고정, 결합시키는 기판 고정부;
    상기 기판 고정부를 기판 접촉면을 따라 상하 방향 또는 좌우 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 슬라이딩시킬 수 있는 슬라이딩 구동부;
    상기 기판 고정부 양 측면의 중심을 연결한 선을 중심으로 회동시킬 수 있는 회전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 기판 외관 검사 장치.
  8. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 내부 결함 유무를 검사하기 위하여 기판 후방에 배치되며, 상기 기판 후면에 투과 조명을 조사하는 투과 조명계가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 투과 조명계는,
    전후 방향으로 이동가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 외관 검사 장치.
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