KR20070099398A - 기판검사장치와 이를 이용한 기판검사방법 - Google Patents

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KR20070099398A
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손형일
김영일
양정욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 검사장치와 이를 이용한 기판 검사방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판 검사방법은 패턴이 형성되어 있는 기판에 검사광을 가하는 단계와; 상기 기판에서 반사된 상기 검사광의 휘도를 감지하는 단계와; 상기 감지된 휘도로부터 상기 패턴의 불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 패턴의 불량을 정확히 측정할 수 있다.

Description

기판검사장치와 이를 이용한 기판검사방법{APPARATUS FOR INSPECTING SUBSTRATE AND METHOD OF INSPECTING SUBSTRATE USING THE SAME}
도 1은 액정표시장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장치를 나타낸 도면이고,
도 3는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장치에서 카메라의 배치를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장치에서 카메라의 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장치에서 출사하는 검사광을 설명하기 위한 도면이고,
도 6a 및 도 6b는 화소영역의 크기와 광학해상도와의 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 검사광의 회절을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 패턴의 높이에 따른 반사광의 시프트를 설명하기 위한 도면이고,
도 9a 및 도 9b는 패턴에 높이에 따른 회절 스펙트럼을 나타낸 사진이고,
도 10은 패턴의 높이에 따른 휘도 변화를 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 실험을 통해 얻어진 휘도 이미지를 나타낸 사진이고,
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 검사장치를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 검출부 20 : 광원부
21 : 램프 22 : 램프 커버
30 : 카메라 31 : 촬상단위
35 : 렌즈 40 : 안착부
50 : 구동부 141 : 절연기판
142 : 패턴
본 발명은 기판검사장치와 이를 이용한 기판검사방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 상의 패턴 불량을 정확하게 측정할 수 있는 기판 검사장치와 이를 이용한 기판 검사방법에 관한 것이다.
최근 기존의 브라운관을 대체하여 액정표시장치와 유기전계발광장치(OLED)와 같은 평판표시장치(flat panel display)가 많이 사용되고 있다.
이들 표시장치에는 여러 패턴이 형성되어 있다. 예를 들어 액정표시장치의 컬러필터 기판에는 블랙매트릭스 및 컬러필터와 같은 패턴이 형성되어 있다. 이와 같은 패턴의 균일한 두께로 형성되어야 한다. 컬러필터의 경우 두께가 균일하게 형성되지 않으면 화면에 얼룩을 일으킬 수 있다.
표시장치의 제조과정에서는 기판 검사를 통해 이들 패턴의 높이가 균일하게 형성되어 있는지를 검사한다.
그런데 종래 기판 검사는 패턴이 형성되어 있는 기판에 빛을 조명하면서 작업자가 육안으로 불량여부를 판단하였기 때문에 정확한 측정이 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 패턴의 불량을 정확히 측정하는 기판검사방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 패턴의 불량을 정확히 측정하는 기판검사장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 패턴이 형성되어 있는 기판에 검사광을 가하는 단계와; 상기 기판에서 반사된 상기 검사광의 휘도를 감지하는 단계와; 상기 감지된 휘도로부터 상기 패턴의 불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 기판 검사방법에 의하여 달성된다.
상기 검사광은 코히어런트(coherent)한 상태로 상기 기판에 가해지는 것이 바람직하다.
상기 검사광은 선광인 것이 바람직하다.
상기 휘도는 상기 검사광을 상기 기판에 스캔하면서 얻는 것이 바람직하다.
상기 스캔 시에, 상기 검사광의 상기 기판으로의 입사각은 일정하며, 상기 휘도는 상기 기판의 입사점에서 일정한 위치에서 감지하는 것이 바람직하다.
상기 휘도는 일렬로 배치되어 있는 촬상단위를 포함하는 라인 카메라(line camera)를 이용하여 얻는 것이 바람직하다.
상기 촬상단위는 CCD(charge-coupled device)를 포함하는 것이 바람직하다.
반사된 상기 검사광은 렌즈를 거쳐 상기 라인카메라로 입사되는 것이 바람직하다.
상기 기판에는 복수의 화소 영역이 형성되어 있으며, 상기 각 촬상 단위의 광학 해상도(optical resolution)는 상기 화소 영역 크기(size)의 100% 내지 300% 사이인 것이 바람직하다.
상기 각 촬상 단위의 광학해상도(R)는 (b-f)*D/f(여기서, b는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리, f는 상기 렌즈의 초점거리, D는 상기 각 촬상 단위의 크기(size))로 표현되며, 상기 각 촬상 단위의 광학 해상도는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리를 변화시켜 조절하는 것이 바람직하다.
상기 렌즈와 상기 라인카메라와의 거리(a)는 D*R/b값의 90% 내지 110%인 것이 바람직하다.
상기 패턴은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 컬럼스페이서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 휘도는 상기 패턴의 높이에 따라 달라지는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 목적은 패턴이 형성되어 있는 기판에 선(line)형태의 검사광을 가하는 단계와; 상기 기판에서 반사된 상기 검사광의 휘도를 라인 카메라를 이 용하여 감지하는 단계와; 상기 감지된 휘도로부터 상기 패턴의 불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 기판 검사방법에 의해서도 달성가능하다.
상기 휘도는 상기 검사광을 상기 기판에 스캔하면서 얻는 것이 바람직하다.
상기 스캔 시에, 상기 검사광의 상기 기판으로의 입사각은 일정하며, 상기 휘도는 상기 기판의 입사점에서 일정한 위치에서 감지하는 것이 바람직하다.
반사된 상기 검사광은 렌즈를 거쳐 상기 라인카메라로 입사되며, 상기 기판에는 복수의 화소 영역이 형성되어 있으며, 상기 라인 카메라는 일렬로 배치되어 있는 촬상단위를 포함하며, 상기 각 촬상 단위의 광학 해상도(optical resolution)는 상기 화소 영역 크기(size) 100% 내지 300% 사이인 것이 바람직하다.
상기 각 촬상 단위의 광학해상도(R)는 (b-f)*D/f(여기서, b는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리, f는 상기 렌즈의 초점거리, D는 상기 각 촬상단위의 크기(size))로 표현되며, 상기 각 촬상 단위의 광학 해상도는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리를 변화시켜 조절하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 목적은 패턴이 형성되어 있는 기판인 안착되는 안착부와; 상기 안착부 상부에 위치하며, 상기 기판에 검사광을 공급하는 광원부와 상기 기판에 반사된 상기 검사광의 휘도를 감지하는 카메라를 포함하는 검출부와; 상기 안착부와 상기 검출부를 상대이동시키는 구동부와; 상기 카메라가 감지한 휘도로부터 상기 패턴의 불량여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것에 의하여 달성된다.
상기 광원부가 공급하는 상기 검사광은 코히어런트(coherent)한 것이 바람직하다.
상기 검사광은 선광인 것이 바람직하다.
상기 광원부는 방출되는 빛의 방출각을 제한하는 슬릿을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 카메라는 라인 카메라(line camera)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 검출부는 상기 카메라와 상기 안착부 사이에 위치하는 렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 안착부와 검출부의 상대이동시에, 상기 기판의 반사 지점과 상기 광원부의 상대위치 및 상기 기판의 반사 지점과 상기 카메라의 상대위치는 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
상기 패턴은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 컬럼스페이서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
이하의 실시예에서는 기판으로서 액정표시장치의 컬러필터 기판을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 박막트랜지스터 기판에도 적용될 수 있다. 또한 발명은 유기전계발광장치(OLED), 전기영동표시장치(EPD), 플라즈마디스플레이장치(PDP)와 같은 다른 표시장치의 기판에도 적용될 수 있다.
이하의 설명에서 ‘화소영역의 크기(Size)’는 화소영역의 면적과 동일한 면적을 가지는 정사각형의 한 변의 길이를 말한다. 각 촬상 단위는 정사각형 형상이며, ‘촬상 단위의 크기(Size)’는 촬상 단위의 한 변의 길이를 말한다. 각 촬상 단위는 촬상대상물의 정사각형 영역을 촬상하는데, ‘촬상 단위의 광학 해상도(optical resolution)’은 각 촬상되는 정사각형 영역의 한 변의 길이를 말한다.
도 1은 액정표시장치의 단면도이다.
액정표시장치(100)는 박막트랜지스터 기판(110), 컬러필터 기판(120) 그리고 양 기판(110, 120)에 위치한 액정층(130)을 포함한다.
박막트랜지스터 기판(110)을 보면, 절연기판(111) 상에 복수의 박막트랜지스터(112)가 형성되어 있다. 박막트랜지스터(112)는 무기막 또는 유기막으로 이루어져 있는 보호층(113)이 덮고 있으며, 보호층(113)의 일부는 제거되어 박막트랜지스터(112)를 노출시키는 접촉구(114)를 형성한다. ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투명한 도전물질로 이루어진 화소전극(115)은 접촉구(114)를 통해 박막트랜지스터(112)와 연결되어 있다.
컬러필터 기판(120)을 보면, 절연기판(121) 상에 격자 형상의 블랙매트릭스(122)가 형성되어 있다. 블랙매트릭스(122)는 블랙안료를 포함한 유기물로 만들어 질 수 있으며, 박막트랜지스터 기판(110)의 박막트랜지스터(112)와 배선(도시하지 않음)과 대응하도록 형성되어 있다.
블랙매트릭스(122) 사이에는 컬러필터(123)가 형성되어 있다. 컬러필터(123)는 유기물로 이루어져 있으며 서로 다른 색상을 가진 3개의 서브층(123a, 123b, 123c)을 포함한다. 블랙매트릭스(122)와 컬러필터층(123) 상부에는 오버코트층(124)과 투명한 도전물질로 이루어진 공통전극(125)이 형성되어 있다. 공통전극(125) 상에는 컬럼스페이서(126)가 형성되어 있다. 컬럼스페이서(126)는 블랙매트릭스(122)에 대응하게 형성되어 있으며, 양 기판(110, 120) 사이의 간격을 유지한다.
양 기판(110, 120) 사이에 위치한 액정층(130)은 화소전극(115)과 공통전극(125)이 형성하는 전계에 의해 그 배열상태가 결정된다. 박막트랜지스터 기판(110)의 하부에서 공급된 빛은 액정층(130)에서 투과율이 조정된 후 컬러필터층(123) 및 컬러필터 기판(120) 외부에 부착된 편광판(미도시)을 지나면서 색상이 부여된다.
이상에서 설명한 블랙매트릭스(122), 컬러필터층(123) 및 컬럼스페이서(126) 등의 패턴은 통상 감광유기층을 코팅한 후 노광 및 현상하여 형성한다.
감광유기층의 코팅은 슬릿 코팅(slit coating), 스핀 코팅(spin coating) 또는 스크린 코팅(screen coating) 등의 방법으로 수행된다. 그런데 코팅 전에 절연기판 상에 파티클이 있으면 감광유기층의 두께가 불균일해지고 이에 따라 형성되는 패턴의 두께도 불균일해진다. 패턴의 두께는 패턴을 형성하는 과정 중에 파티클이 유입되어 불균일해질 수도 있다.
패턴의 두께가 불균일해지면 표시품질이 저하되는데, 특히 컬러필터층(123)의 두께가 불균일해지면 화면에 얼룩이 발생할 수 있다.
이에 따라 각 패턴을 형성한 후 패턴의 불량여부를 측정하게 된다. 패턴에 불량이 측정된 경우, 불량이 발생한 패턴을 재작업(rework)하거나 기판을 폐기하게 된다.
본 발명은 패턴의 불량을 측정하는 검사장치와 검사방법에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장치를 나타낸 도면이다.
기판 검사장치(1)는 검출부(10), 검출부(10) 하부에 위치하며 기판(140)이 안착되는 안착부(40), 안착부(40)를 직선운동시키는 구동부(50)를 포함한다. 검사 대상인 기판(140)은 절연기판(141) 및 절연기판(141) 상에 형성되어 있는 패턴(142)을 포함한다. 패턴(142)은 블랙매트릭스, 컬러필터층 및 컬럼스페이서 중 어느 하나일 수 있다.
검출부(10)는 고정되어 있으며 기판(140)에 검사광을 공급하는 광원부(20)와 기판(140)에서 반사된 반사광의 휘도를 감지하는 카메라(30)를 포함한다. 도 3과 같이 카메라(30)는 한 쌍으로 이루어져 있다. 각 카메라(30)는 휘도를 감지하는 영역, 즉 FOV(field of view)를 가진다. 각 카메라(30)의 FOV의 폭(d1)은 기판(140)의 폭(d2)의 절반보다 크다. 카메라(30)의 FOV는 일부 겹치며, 일부는 기판(140)을 벗어난다. 카메라(30)와 기판(140) 사이에는 렌즈(35)가 위치하고 있다.
광원부(20)는 검사광과 기판(140)의 입사점이 일정한 각도(θ1)를 이루도록 배치되어 있다. 광원부(20)는 빛을 발생하는 램프(21)와 램프(21)를 둘러싸고 있으며 빛을 기판(140)을 향하도록 하는 램프 커버(22)로 구성되어 있다. 램프 커 버(22)는 기판(140)을 향한 일면이 개구되어 있다.
광원부(20)의 구성은 균일한 강도의 선(line) 타입 검사광을 공급할 수 있다면 다양하게 변형될 수 있다. 광원부(20)는 할로겐 램프 또는 메탈-할라이드(metal-halide)램프와 같은 점광원(point light source)과, 점광원을 선광원으로 변환시키는 광섬유(optical fiber)를 포함할 수 있다.
카메라(30)는 도 4와 같이 CCD(charge-coupled device)로 이루어진 n개의 촬상단위(31)가 일렬로 배치되어 있는 라인 카메라이다. 각 촬상단위(31)는 정사각형 형상으로, 한 변의 길이, 즉 활상단위(31)의 크기(size)는 D로 표현된다. 카메라(30)의 촬상단위(31)는 램프(21)와 평행하게 배치되어 있다. 카메라(30)는 기판(140)의 입사점과 일정한 각도(θ2)를 이루도록 배치되어 있다.
구동부(50)는 안착부(40)를 이동시켜 검출부(10)가 기판(140) 전체를 스캔하도록 한다. 기판(140) 전체 스캔을 위해 램프(21)의 길이는 기판(140)의 폭(d2)보다 다소 크게 마련되는 것이 바람직하다.
기판(140) 전체에 대한 스캔 시에 입사점과 광원부(20)와의 각도(θ1) 및 입사점과 카메라(30)와의 각도(θ2)는 일정하게 유지된다.
스캔 시에 패턴(142)의 높이에 따라 카메라(30)에 감지되는 반사광의 강도가 변화한다.
도시하지는 않았지만 기판 검사장치(1)는 감지된 휘도값을 바탕으로 패턴(142)의 불량여부를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
도 5은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 검사장치에서 출사하는 검사광을 설명하기 위한 도면이다.
검사광은 광원부(20)에 가까운 부분에서는 평행광이 아니지만 기판(140)에 입사할 때는 실질적으로 평행한 상태로 입사한다. 이와 같이 실질적으로 평행한 상태를 코히어런트(coherent) 상태라 한다. 이러한 코히어런트 상태의 검사광을 만들기 위해 입사점과 광원부(20) 간의 거리(c)는 일정한 값, 예를 들어 약 3m이상을 유지하여야 한다.
반사된 검사광으로부터 기판(140)을 검사하기 위해서는 카메라(30)가 적절한 광학 해상도를 가져야 한다. 즉, 카메라(30)의 각 촬상 단위(31)의 광학 해상도가 적절한 범위를 가져야 한다. 이를 컬러필터 기판(120)을 검사 대상으로 예시하여 설명한다.
도 6a와 같이, 컬러필터 기판(120)에는 복수의 화소영역이 형성되어 있다. 화소영역은 복수의 서브화소가 모여 있는 것으로 화면을 구성하는 기본 단위가 된다. 화소영역은 도시한 바와 같이 각각 적색, 청색 및 녹색을 표현하는 3영역을 포함하며, 한변의 길이가 d3인 정사각형 형상이다.
각 촬상 단위(31)는 기판(140) 중 정사각형 형상의 단위 촬상영역을 촬상한다. 단위 촬상 영역의 한 변의 길이인 광학 해상도(R)는 화소영역의 한 변의 길이(d3), 즉 화소영역의 크기(size)의 100% 내지 300%인 것이 바람직하다.
통상 불량은 수 개의 화소영역에 걸쳐서 일어난다. 광학해상도(R)가 화소영 역의 크기(d3)의 100%보다 작으면, 즉 단위 촬상영역이 화소영역보다 작으면 광학적인 이유로 불량을 감지할 수 없다. 반대로 광학해상도(R)가 화소영역의 크기(d3)의 300%보다 크면, 해상력이 감소하여 불량이 발생하여도 이를 불량으로 인식하지 못하거나, 불량이 발생한 위치를 결정할 수 없다.
한편 도 6b와 같이 화소영역이 정사각형이 아닌 경우가 있다. 이 경우에는 화소영역의 크기(d3)는 화소영역과 동일한 면적을 가지는 정사각형의 한 변 길이를 기준으로 할 수 있다.
이하 광학해상도(R)를 조절하는 방법을 설명한다.
광학해상도(R)는 다음과 같은 식 1로 결정된다.
[식 1]
R = (b-f)*D/f
여기서, b는 도 2에 도시한 렌즈(35)와 입사점과의 거리, f는 렌즈(35)의 초점거리, D는 도 4에 도시한 각 촬상단위(31)의 크기이다.
한편, 렌즈(35)와 입사점과의 거리(b)는 식 1로부터 다음과 같은 식 2로 표현된다.
[식 2]
b = f *(R/D+1)
검사에서 광학해상도(R)는, 통상 카메라(30)와 렌즈(35)는 교체하지 않고 렌즈(35)와 입사점과의 거리(b)를 변경하여 조절한다. 예를 들어, 화소영역의 크기(d3)가 300㎛, 촬상단위(31)의 크기(D)가 14㎛, 렌즈(35)의 초점거리(f)가 60㎛인 경우, 광학해상도(R)가 500㎛이기 위해서는 식 2에 의해 렌즈(35)와 입사점과의 거리(b)를 약 2202mm로 조절하면 된다.
물론 광학해상도(R) 조절을 위해 카메라(30)와 렌즈(35)를 교체하는 것도 가능하다.
한편, 광학해상도(R)는 촬상 단위(31)의 개수(n) 및 FOV의 폭(d1)과 관련된다.
예를 들어, 도 3과 같이 카메라(30)가 2대이고 기판(140)의 폭(d2)이 1500mm이고 FOV의 폭(d1)이 800mm라고 가정한다.
원하는 광학해상도(R)가 500㎛라고 하면, 촬상단위(31)의 개수(n)는 d1/R, 약 1600개가 되어야 한다. 카메라(30)의 촬상단위(31)의 개수(n)가 1600개 보다 작다면, 카메라(30)를 3개 이상 사용하거나, 광학해상도(R)를 증가시켜야 한다.
이와 같이, 카메라(30)의 개수, 촬상단위(31)의 개수(n) 및 광학해상도(R)는 밀접한 관계를 가지고 있다.
원하는 광학해상도(R)에 따라 렌즈(35)와 입사점과의 거리(b)가 정해지면, 도 2에 나타낸 렌즈(35)와 카메라(30) 간의 거리(a)는 다음 식 3에 의해 결정된다.
[식 3]
a = (D/R)*b
위에서 예시한 경우에 따르면 계산된 a 값은 약 62mm가 된다. 렌즈(35)와 카메라(30) 간의 거리(a)는 카메라(30)의 초점을 맞추기 위해 조절하며, 계산된 값의 90% 내지 110% 사이에서 조절될 수 있다.
도 7은 검사광의 회절을 설명하기 위한 도면이다.
기판(140)에 형성되어 있는 패턴(142)은 블랙매트릭스인 경우 격자 상으로, 컬러필터인 경우 일정한 간격으로 배치된 라인 상으로, 컬럼스페이서인 경우에는 균일하게 배치된 도트 상일 수 있다.
이와 같은 패턴(142)은 입사되는 검사광에 대하여 회절 격자(diffracting grating)로 작용한다. 따라서 광원(20)에서 패턴(142)으로 입사된 빛은 회절되어 파장별로 나누어진 스펙트럼을 이루면서 반사된다.
패턴(142)에서 반사되어 회절된 빛의 스펙트럼을 보면 파장에 따라 강도가 달라짐을 알 수 있다.
이하 패턴(142)의 높이에 따라 카메라(30)에 인식되는 반사광에 휘도차이가 발생하는 이유를 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 8는 패턴의 높이에 따른 반사광의 시프트를 설명하기 위한 도면, 도 9a 및 도 9b는 패턴에 높이에 따른 회절 스펙트럼을 나타낸 사진 및 도 10은 패턴의 높이에 따른 휘도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
파티클 등의 불량요인에 의해 패턴(142)의 높이는 위치에 따라 달라진다. 높이가 다른 패턴(142)은 기판(140) 상에서 도트 형태로 나타날 수도 있으며, 라인 형태로 나타날 수도 있다.
도 8에서 보면 패턴(142)의 높이에 따라 반사광의 경로가 차이가 있음을 알 수 있다. 즉 정상 패턴(142a)에서 반사된 (a)의 경우와 높은 패턴(142b)에서 반사된 (b)의 경우 반사점의 높이가 달라 반사광의 시프트가 일어난다.
도 9a는 패턴(142)의 높이가 일정할 경우의 회절 스펙트럼를 나타낸 것이며, 도 9b는 패턴(142)의 높이가 불일정할 경우의 회절 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 9b에서 보면 패턴(142)의 높이가 불일정할 경우 화살표로 표시한 부분에서 주변과 다른 형태를 나타냄을 알 수 있다. 즉 패턴(142)의 높이에 따라 반사광의 시프트가 일어나 휘도가 달라지는 것이다.
도 10을 보면 정상 패턴(142a)인 (a)의 경우와 높은 패턴(142b)의 경우 회절 스펙트럼의 형태는 거의 유사하다. 그러나 고정되어 있는 카메라(30)가 인식하는 파장은 서로 다르다.
(a)의 경우 가장 높은 강도를 가진 파장의 빛이 카메라(30)에 인식된다. 반 면 (b)의 경우 비교적 낮은 강도를 가진 파장의 빛이 카메라(30)에 인식된다. 따라서 카메라(30)는 높은 패턴(142b)에서 정상 패턴(142a)에 비하여 낮은 휘도를 감지하게 된다.
휘도 감지는 검사광을 기판(140) 전체에 걸쳐 스캔하면서 이루어진다. 스캔을 통해 전체 패턴(142)에서의 반사광 휘도를 측정하게 되고, 이를 합친다. 이렇게 합쳐진 휘도 데이터를 보면 주위에 비해 낮은 휘도를 가지는 부분이 감지되고, 이로부터 패턴(142) 높이가 불균일한 부분을 판단할 수 있다.
도 8 내지 도 10에서는 패턴(142)이 높으면 휘도가 낮아지는 것으로 설명하였다. 그러나 패턴(142) 높이가 다를 경우 반사광의 휘도가 높을 지 또는 낮을 지는 광원부(20)와 카메라(30)의 위치관계에 따라 결정된다. 즉, 카메라(30)가 통상 높이를 가진 패턴(142)에서 반사된 빛의 회절패턴에서 비교적 낮은 강도의 빛을 감지한다면, 다른 높이를 가진 패턴(142)에서 반사된 빛이 더 강하게 감지될 수도 있다.
얻어진 휘도 값으로부터 패턴(142)의 불량을 판정하는 기준은 여러가지가 있을 수 있다. 예를 들어 휘도 값을 수치화하고, 휘도가 주위에 비해 일정 수준 이상 높은 부분을 불량으로 판정할 수 있다. 불량 부분은 점 또는 선으로 나타낼 수 있다.
패턴(142)의 불량으로 판정되면, 패턴(142)을 제거하고 다시 형성하거나 기판(140)을 폐기할 수 있다.
도 11은 실험을 통해 얻어진 휘도 이미지를 나타낸 사진이다.
도 11은 컬러필터에 대한 이미지로서, 네모로 표시한 부분에 주위와 휘도가 상이한 점을 관찰할 수 있다. 이러한 불량은 감광 유기층 형성 후 파티클이 감광 유기층 상부에 유입되어 발생한다.
도 11에 도시한 점 외에 휘도가 상이한 부분은 선 또는 면 형태로 나타날 수 있다.
도 11을 보면 패턴 불량이 명확하게 표시되어 불량 판정이 용이하다. 한편, 얻어진 휘도 데이터는 필요에 따라 다양하게 변형, 조작하여 패턴 불량 판정에 사용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 검사장치를 나타낸 도면이다.
제1실시예에서 설명한 바와 같이 광원(20)에서의 검사광은 코히어런트한 상태로 기판(140)에 입사되어야 한다. 검사광을 코히어런트한 상태를 만들기 위해서는 기판(140)과 광원(20) 사이에 상당한 거리가 필요하다. 이 때문에 기판 검사장치(1)의 부피가 매우 커지는 문제가 있다.
제2실시예에 따르면 광원(20)의 램프 커버(22)에는 슬릿(22a)이 설치되어 있다. 슬릿(22a)은 검사광의 방출각을 제한하는데, 이에 의해 검사광은 비교적 짧은 거리에서도 코히어런트 상태가 된다. 이에 따라 광원(20)과 기판(140) 간의 거리(d2)를 줄일 수 있어 기판 검사장치(1)의 크기를 줄일 수 있다.
비록 본발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 패턴의 불량을 정확히 측정하는 기판검사방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 패턴의 불량을 정확히 측정하는 기판검사장치가 제공된다.

Claims (26)

  1. 패턴이 형성되어 있는 기판에 검사광을 가하는 단계와;
    상기 기판에서 반사된 상기 검사광의 휘도를 감지하는 단계와;
    상기 감지된 휘도로부터 상기 패턴의 불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사광은 코히어런트(coherent)한 상태로 상기 기판에 가해지는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검사광은 선광인 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휘도는 상기 검사광을 상기 기판에 스캔하면서 얻는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스캔 시에,
    상기 검사광의 상기 기판으로의 입사각은 일정하며, 상기 휘도는 상기 기판의 입사점에서 일정한 위치에서 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 휘도는 일렬로 배치되어 있는 촬상단위를 포함하는 라인 카메라(line camera)를 이용하여 얻는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 촬상단위는 CCD(charge-coupled device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  8. 제7항에 있어서,
    반사된 상기 검사광은 렌즈를 거쳐 상기 라인카메라로 입사되는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판에는 복수의 화소 영역이 형성되어 있으며,
    상기 각 촬상 단위의 광학 해상도(optical resolution)는 상기 화소 영역 크기(size)의 100% 내지 300% 사이인 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 촬상 단위의 광학해상도(R)는 (b-f)*D/f(여기서, b는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리, f는 상기 렌즈의 초점거리, D는 상기 각 촬상 단위의 크기(size))로 표현되며,
    상기 각 촬상 단위의 광학 해상도는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리를 변화시켜 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 라인카메라와의 거리(a)는 D*R/b값의 90% 내지 110%인 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 패턴은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 컬럼스페이서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 휘도는 상기 패턴의 높이에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 기판검사방법.
  14. 패턴이 형성되어 있는 기판에 선(line)형태의 검사광을 가하는 단계와;
    상기 기판에서 반사된 상기 검사광의 휘도를 라인 카메라를 이용하여 감지하는 단계와;
    상기 감지된 휘도로부터 상기 패턴의 불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 휘도는 상기 검사광을 상기 기판에 스캔하면서 얻는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스캔 시에,
    상기 검사광의 상기 기판으로의 입사각은 일정하며, 상기 휘도는 상기 기판의 입사점에서 일정한 위치에서 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  17. 제16항에 있어서,
    반사된 상기 검사광은 렌즈를 거쳐 상기 라인카메라로 입사되며,
    상기 기판에는 복수의 화소 영역이 형성되어 있으며,
    상기 라인 카메라는 일렬로 배치되어 있는 촬상단위를 포함하며,
    상기 각 촬상 단위의 광학 해상도(optical resolution)는 상기 화소 영역 크기(size) 100% 내지 300% 사이인 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 각 촬상 단위의 광학해상도(R)는 (b-f)*D/f(여기서, b는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리, f는 상기 렌즈의 초점거리, D는 상기 각 촬상단위의 크기(size))로 표현되며,
    상기 각 촬상 단위의 광학 해상도는 상기 렌즈와 상기 입사점과의 거리를 변화시켜 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
  19. 패턴이 형성되어 있는 기판인 안착되는 안착부와;
    상기 안착부 상부에 위치하며, 상기 기판에 검사광을 공급하는 광원부와 상기 기판에 반사된 상기 검사광의 휘도를 감지하는 카메라를 포함하는 검출부와;
    상기 안착부와 상기 검출부를 상대이동시키는 구동부와;
    상기 카메라가 감지한 휘도로부터 상기 패턴의 불량여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광원부가 공급하는 상기 검사광은 코히어런트(coherent)한 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 검사광은 선광인 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 광원부는 방출되는 빛의 방출각을 제한하는 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 카메라는 라인 카메라(line camera)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 카메라와 상기 안착부 사이에 위치하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 안착부와 검출부의 상대이동시에,
    상기 기판의 반사 지점과 상기 광원부의 상대위치 및 상기 기판의 반사 지점과 상기 카메라의 상대위치는 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 기판검사장 치.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 패턴은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 컬럼스페이서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사장치.
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