KR20190077491A - 투명 기판 상의 결함 검사 방법 및 장치 - Google Patents

투명 기판 상의 결함 검사 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 투명 기판 상의 결함 검사 방법에 따르면, 조명 광학계를 이용하여 투명 기판에 광을 조명하는 단계; 상기 광이 상기 투명 기판의 제1 면과 만나는 제1 영역과, 상기 투명 기판을 투과한 광이 상기 투명 기판의 상기 제1 면과 반대되는 제2 면과 만나는 제2 영역이, 상기 투명 기판의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 입사광의 입사각 범위를 산출하는 단계; 산출된 입사각 범위에 따라 상기 광의 입사각을 조절하는 단계; 제1 검출기의 제1 시야는 상기 제1 영역을 커버하고, 상기 제2 영역을 커버하지 않도록 상기 제1 검출기의 위치를 조절하는 단계; 제2 검출기의 제2 시야는 상기 제2 영역을 커버하고, 상기 제1 영역을 커버하지 않도록 상기 제2 검출기의 위치를 조절하는 단계; 및 상기 제1 검출기를 이용하여 상기 제1 영역의 제1 이미지를 획득하고, 상기 제2 검출기를 이용하여 상기 제2 영역의 제2 이미지를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

투명 기판 상의 결함 검사 방법 및 장치
본 발명은 투명 기판의 양면에 각각 존재하는 결함을 서로 식별하여 검출하기 위한 결함 검사 방법 및 장치에 관한 것이다.
투명 기판에 존재하는 결함은 투명 기판 상에 광을 조사하고, 투명 기판으로부터 반사 및 산란된 광을 검출하는 광학적 방법에 의해 수행될 수 있다. 이 때, 조사된 광은 투명 기판을 투과하므로, 광이 입사하는 투명 기판의 제1 면 상에 존재하는 결함뿐만이 아니라 투명 기판 내부 또는 투명 기판의 제1 면과 반대되는 제2 면 상에 존재하는 결함까지 함께 검출될 수 있다.
최근 최소의 표면 결함을 갖는 투명 기판이 요구되고 있으므로, 투명 기판의 제1 면에 존재하는 결함을 제2 면에 존재하는 결함과 구별하여 신속하고 정확하게 검출하는 기술이 필요하다.
본 발명의 기술적 과제는 투명 기판의 제1 면에 존재하는 수 나노미터 수준의 결함을 투명 기판의 제2 면에 존재하는 결함과 구별하여 신속하고 정확하게 검출하는 결함 검사 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 기술적 사상에 의한 투명 기판의 결함 검사 방법은, 조명 광학계를 이용하여 투명 기판에 광을 조명하는 단계; 상기 조명 광학계로부터 출사되어 상기 투명 기판으로 입사하는 광의 입사각을 산출하는 단계로써, 상기 광이 상기 투명 기판의 제1 면과 만나는 제1 영역과, 상기 투명 기판을 투과한 광이 상기 투명 기판의 상기 제1 면과 반대되는 제2 면과 만나는 제2 영역이, 상기 투명 기판의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 입사광의 입사각 범위를 산출하는 단계; 산출된 입사각 범위에 따라 상기 광의 입사각을 조절하는 단계; 제1 검출기의 제1 시야는 상기 제1 영역을 커버하고, 상기 제2 영역을 커버하지 않도록 상기 제1 검출기의 위치를 조절하는 단계; 제2 검출기의 제2 시야는 상기 제2 영역을 커버하고, 상기 제1 영역을 커버하지 않도록 상기 제2 검출기의 위치를 조절하는 단계;; 및 상기 제1 검출기를 이용하여 상기 제1 영역의 제1 이미지를 획득하고, 상기 제2 검출기를 이용하여 상기 제2 영역의 제2 이미지를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 입사각 범위를 산출하는 단계는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 인접한 가장자리 사이의 수평 방향의 이격 거리에 기초하여 산출될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 입사각 범위는 하기의 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하고,
Figure pct00001
여기서,
Figure pct00002
는 제1 영역과 제2 영역 사이의 이격 거리, T는 투명 기판의 두께, θ1은 입사각, n은 투명 기판의 굴절률, 및 WL는 입사광의 빔 폭일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 시야와 상기 제2 시야가 중첩되지 않도록, 상기 제1 검출기의 시야 폭 및 제2 검출기의 시야 폭을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 시야 폭과 상기 제1 영역이 매칭되고, 상기 제2 시야 폭과 상기 제2 영역이 매칭되도록, 상기 조명 광학계의 빔 폭, 및 상기 제1 및 제2 검출기의 시야 폭 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판은 스테이지 상에 적재되어 이동하는 단계;를 더 포함하고, 상기 조명하는 단계 및 상기 제1 및 제2 이미지를 획득하는 단계는 상기 이동하는 단계 동안 동시에 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지를 획득하는 단계 후에, 상기 제1 및 제2 이미지를 이용하여 상기 투명 기판의 제1 면 이미지와 제2 면 이미지를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 이미지에 검출된 결함들의 제1 위치 성분과, 상기 제2 이미지에 검출된 결함들의 제2 위치 성분을 추출하는 단계; 상기 제1 및 제2 위치 성분을 포함하는 결함 위치 데이터를 생성하는 단계; 상기 결함 위치 데이터의 각 위치 성분에 대한 제1 이미지에서의 광 세기와 제2 이미지에서의 광 세기를 비교하는 단계; 및 상기 제1 이미지에서의 광 세기보다 제2 이미지에서의 광 세기가 더 크게 나타나는 위치 성분에 존재하는 결함은 상기 제1 이미지에서 삭제하여 상기 투명 기판의 제1 면 이미지를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 이미지에서의 광 세기보다 제1 이미지에서의 광 세기가 더 크게 나타나는 결함 위치에 존재하는 결함은 상기 제2 이미지에서 삭제하여 상기 투명 기판의 제2 면 이미지를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 입사광의 입사각을 조절하는 단계 후에, 상기 제1 및 제2 검출기의 광축이 상기 입사각보다 작거나 같은 검출각을 갖도록 상기 제1 및 제2 검출기를 포함하는 검출 광학계의 기울기를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기 중 적어도 하나의 위치는 하기의 수학식에 따라 조절되는 것을 특징으로 하고,
Figure pct00003
여기서,
Figure pct00004
는 제1 시야와 제2 시야의 이격 거리,
Figure pct00005
는 상기 제1 영역과 상기 제2' 영역 사이의 이격 거리로써, 상기 제2' 영역은 상기 검출각에서 상기 제2 영역을 바라본 경우 상기 제2 영역이 상기 투명 기판의 제1 면에 노출되는 영역이고,
Figure pct00006
는 하기의 수학식에 의해 결정되고,
Figure pct00007
여기서, T는 투명 기판의 두께, θ1은 입사각, θ2은 검출각, n은 투명 기판의 굴절률, 및 WL는 입사광의 빔 폭인 투명 기판의 결함 검사 방법일 수 있다.
본 발명은 기술적 사상에 의한 투명 기판의 결함 검사 장치는, 투명 기판 상에서 광을 조사하는 조명 광학계; 상기 입사광이 상기 투명 기판의 제1 면과 만나는 제1 영역과, 상기 입사광 중 상기 투명 기판을 투과하여 상기 투명 기판의상기 제1 면과 반대되는 제2 면과 만나는 제2 영역이 상기 투명 기판의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 상기 입사광의 입사각 범위를 산출하는 제어부; 및 상기 투명 기판의 법선 방향으로 형성되는 광축을 가지는 검출 광학계로써, 제1 시야를 가지는 제1 검출기와 제2 시야를 가지는 제2 검출기를 포함하고, 상기 제1 시야는 상기 제1 영역을 포함하면서 상기 제2 영역을 포함하지 않고, 상기 제2 시야는 상기 제2 영역을 포함하면서 상기 제1 영역을 포함하지 않는 검출 광학계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 검출기 각각의 위치 범위를 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 검출 광학계는, 상기 투명 기판의 제1 면으로부터 차례로 배치된 결상 렌즈 및 빔 스플리터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 검출기 각각은 상기 빔 스플리터의 광 투과 방향 및 광 반사 방향을 향하도록 수직으로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 검출 광학계의 기울기를 조절하는 각도 조절 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기는 각각 시간 지연 적분을 이용한 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
본 발명은 기술적 사상에 의한 투명 기판의 결함 검사 장치는, 투명 기판 상에 배치되는 광원; 상기 광원으로부터 출사되어 상기 투명 기판에 조사되는 입사광의 입사각을 조절하는 거울; 상기 입사광이 상기 투명 기판의 제1 면과 만나는 제1 영역과, 상기 투명 기판을 투과하여 상기 투명 기판의 상기 제1 면과 반대되는 제2 면과 만나는 제2 영역이 상기 투명 기판의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 상기 거울의 회전을 제어하는 제어부; 상기 투명 기판 상에 배치되는 제1 검출기로써, 상기 제1 검출기의 제1 시야가 상기 제1 영역을 포함하고, 상기 제2 영역을 포함하지 않도록 위치하는 제1 검출기; 및 상기 투명 기판 상에 배치되는 제2 검출기로써, 상기 제2 검출기의 제2 시야는 상기 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역을 포함하지 않도록 위치하는 제2 검출기;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광원은 상기 투명 기판의 법선 방향의 광축을 갖도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기는 상기 투명 기판의 제1 면에서 상기 투명 기판의 법선 방향의 광축을 갖도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 인접한 가장자리 사이의 수평 방향 거리에 기초하여 상기 회전을 제어할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따르면, 투명 기판의 제1 면과 제2 면에 존재하는 수백 나노미터 이하 수준의 결함을 서로 구별하여 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판의 결함 검사 장치를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 1b는 도 1a의 A 부분의 확대도로써, 투명 기판에 대한 입사광 및 투과광을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판의 결함 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 3은 도 1a의 A 부분의 확대도로써, 조명 광학계의 기울기를 선택하는 단계, 및 제1 및 제2 검출기의 위치를 조절하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 이미지를 이용하여 투명 기판의 제1 면 이미지와 제2 면 이미지를 획득하는 단계를 설명하기 위한 플로 차트 및 이미지들이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판의 결함 검사 장치를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 5b는 도 5a의 B 부분의 확대도로써, 조명 광학계의 기울기를 선택하는 단계, 및 제1 및 제2 검출기의 위치를 조절하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판의 결함 검사 장치를 나타낸 개략적인 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 동일한 부호는 시종 동일 또는 유사한 요소를 의미한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판의 결함 검사 장치(100)를 나타낸 개략적인 도면이다. 도 1b는 도 1a의 A 부분의 확대도로써, 투명 기판(TS)에 대한 입사광(L) 및 투과광(LT)을 나타내는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 투명 기판(TS)의 결함 검사 장치(100)는, 조명 광학계(110), 거울(120), 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)를 포함하는 검출 광학계(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
상기 결함 검사 장치(100)의 검사 대상은 투명 기판(TS)이다. 상기 투명 기판(TS)은 광이 입사하는 제1 면(TSTS)과, 상기 제1 면(TSTS)에 반대되는 제2 면(BSTS)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 투명 기판(TS)은 액정 디스플레이, 유기발광다이오드(organic light emitting diode; OLED) 디스플레이, 퀀텀닷(quantum dot; QD) 디스플레이 등의 디스플레이 장치에 이용되는 유리 기판일 수 있다. 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS) 및 제2 면(BSTS) 상에는 이물질인 파티클(PTS, PBS)들이 놓일 수 있다. 상기 파티클(PTS, PBS)들은 상기 투명 기판(TS)을 이용하는 후속 공정에서 상기 투명 기판(TS)에 결함을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 투명 기판(TS)은 제1 면(TSTS)에 놓여진 수백 나노미터 이하 수준의 파티클(PTS)들을 정밀하게 모니터링하는 것이 필요하다. 제2 면(BSTS) 또한 이송 흔적 등의 결함이나, 일정 수준 이상의 파티클(PBS)들을 모니터링하는 것이 필요하다. 상기 투명 기판(TS)은 실제 투명 기판의 두께, 예를 들어, 수 밀리미터 내지 수 마이크로미터보다 과장된 두께로 도시되어 있다.
상기 조명 광학계(110) 상기 투명 기판(TS) 상에서 상기 투명 기판(TS)의 법선 방향의 광축을 가지도록 배치될 수 있다. 상기 조명 광학계(110)는 광원(110-1) 및 포커싱 렌즈(110-2)를 포함할 수 있다. 상기 포커싱 렌즈(110-2)는 상기 광원(110-1)으로부터 발생하는 광의 경로 상에 배치된다.
상기 광원(110-1)은 발광 장치, 조명 장치, 램프, 빔포머 등을 포괄할 수 있다. 상기 광(L)은 광선 또는 레이저 빔일 수 있다. 상기 광원(110-1)은 청색광을 발생시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원(110-1)은 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역을 가지는 광을 발생시킬 수 있다.
상기 포커싱 렌즈(110-2)는 상기 광원(110-1)으로부터 발생된 광을 상기 투명 기판(TS) 상의 조사 영역으로 집속시킬 수 있다. 즉, 상기 포커싱 렌즈(110-2)는 투명 기판(TS) 상의 조사 영역의 크기를 조절할 수 있다.
상기 거울(120)은 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)에 입사광(L)이 조사되도록, 상기 조명 광학계(110)으로부터 출사된 광(LO)의 경로 상에 배치될 수 있다. 상기 광(LO)의 경로상에 배치된 상기 거울(120)에 의해 입사광(L)의 입사각(θ1)이 조절될 수 있다. 이에 따라, 상기 입사광(L)은 비교적 큰 입사각(θ1)으로 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)에 조사될 수 있다.
상기 거울(120)은 상기 제어부(140)와 전기적으로 연결되고 상기 제어부(140)로부터의 제어 신호에 기초하여 회전될 수 있다. 상기 거울(120)은 회전축(121)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이를 위해, 상기 거울(120)은 구동 기구와 동력 전달 기구를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 구동 기구는 구동 모터, 전동 모터 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 동력 전달 기구는 풀리와 벨트, 스프로켓과 체인, 구동기어와 피동기어 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 거울(120)은 반사경, 반사 장치, 리플렉터 등의 개념을 포괄할 수 있다.
상기 제어부(140)는 상기 입사광(L)의 입사각(θ1)을 산출하고, 산출된 입사각(θ1)에 기초하여 상기 거울(120)의 회전을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 투명 기판(TS)의 상방에서 보았을 때, 상기 입사광(L)과 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)이 만나는 제1 영역(R1)과, 상기 입사광(L) 중 상기 투명 기판(TS)을 투과한 투과광(LT)이 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)이 만나는 제2 영역(R2)이 서로 중첩되지 않도록 상기 입사광(L)의 입사각(θ1)을 산출할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
또한, 상기 제어부(140)는 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b) 각각의 위치 범위를 산출할 수 있다. 즉, 상기 제어부(140)는 상기 제1 검출기(130a)의 제1 시야(FOV1)가 상기 제1 영역(R1)을 포함하고, 상기 제2 영역(R2)을 포함하지 않도록 상기 제1 검출기(130a)의 위치 범위를 산출할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제어부(140)는 상기 제2 검출기(130b)의 제2 시야(FOV2)가 상기 제2 영역(R2)을 포함하고, 상기 제1 영역(R1)을 포함하지 않도록 상기 제2 검출기(130b)의 위치 범위를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)에 의해 획득된 이미지들을 분석하여, 검출된 파티클들이 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS) 또는 제2 면(BSTS)에 있는지 판단하고, 상기 투명 기판(TS)의 제1 면 이미지 및 제2 면 이미지를 각각 획득하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제어부(140)는 프로그램 저장부를 가지는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 상기 프로그램 저장부에는 상기 조명 광학계(110), 상기 투명 기판(TS), 및 상기 검출 광학계(130) 중 적어도 하나의 위치 범위의 산출 및 이미지의 분석에 관한 프로그램 또는 임의의 프로그램들이 저장될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 저장부는 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크, 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 마스넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등을 포함할 수 있다.
상기 검출 광학계(120)는 상기 투명 기판(TS) 상에서 상기 투명 기판(TS)의 제1 면과 수직한 방향의 광축을 가지도록 배치될 수 있다. 상기 검출 광학계(130)는 필터(133), 결상 렌즈(135), 빔 스플리터(137), 제1 및 제2 검출기(130a, 130b), 및 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)에 각각 연결된 제1 및 제2 위치 조절 부재(131a, 131b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b) 각각은 상기 빔 스플리터(137)의 광 투과 방향 및 광 반사 방향을 향하도록 서로 수직으로 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)는 각각 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)과 수직한 방향의 광축을 가지도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)는 하방으로 상기 투명 기판(TS)에 대해 수직한 방향으로 연장하여 상기 투명 기판(TS)에 제1 및 제2 시야(FOV1, FOV2)를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)는 상기 제어부(140)가 산출한 위치 범위에 따라 그 위치가 조절될 수 있다. 따라서, 상기 제1 검출기(130a)의 제1 시야(FOV1)는 상기 제1 영역(R1)을 포함하고, 상기 제2 영역(R2)을 포함하지 않도록 배치될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 검출기(130b)의 제2 시야(FOV2)는 상기 제2 영역(R2)을 포함하고, 상기 제1 영역(R1)을 포함하지 않도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 검출기(130a)는 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)에 존재하는 파티클(PBS)로부터 산란된 광을 최소화하고, 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)에 존재하는 파티클(PTS)로부터 산란된 광을 검출할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 검출기(130b)는 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)에 존재하는 파티클(PTS)로부터 산란된 광을 최소화하고, 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)에 존재하는 파티클(PBS)로부터 산란된 광을 검출할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)는 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)의 파티클(PTS)을 제2 면(BSTS)의 파티클(PBS)과 구별하여 검출할 수 있게 한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)에 의해 획득된 이미지는 전기적 신호의 형태로 상기 제어부(140)로 보내질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)는 시간 지연 적분(Time Delay Integration; TDI)을 이용한 이미지 센서일 수 있다. 상기 시간 지연 적분 이미지 센서는, 상기 투명 기판(TS)이 스테이지 상에 적재되어 이동하는 동시에 상기 투명 기판(TS) 상의 파티클(PTS)을 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 상기 시간 지연 적분을 이용한 이미지 센서는 청색광 또는 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역을 가지는 광에 대해 높은 민감도를 가지므로, 파티클의 크기가 작아 산란 세기가 약한 경우에도 높은 검출력을 나타낼 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 이미지 센서는 라인 CMOS 카메라 또는 라인 CCD 카메라를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)는 촬영 장치, 촬상 장치, 검출 장치, 검출기 등의 개념을 포괄할 수 있다.
상기 제1 및 제2 위치 조절 부재(131a, 131b)는 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)에 각각 연결되어 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)의 위치를 조절할 수 있다. 상기 제1 및 제2 위치 조절 부재(131a, 131b)는 상기 제어기(140)에 의해 산출된 위치 범위에 기초하여, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)의 위치를 조절할 수 있다.
상기 필터(133)는 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)로의 배경 노이즈 또는 타겟하지 않은 파장 대역의 광을 제거하기 위해 상기 결상 렌즈(135)의 앞단에 배치될 수 있다. 상기 결상 렌즈(135)는 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)의 제1 및 제2 시야(FOV1, FOV2)의 범위를 조절할 수 있다. 상기 빔 스플리터(137)는 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)가 각각 상기 투명 기판(TS)으로부터 산란된 광(L1, L2)을 분리하도록 설치된다. 이 때, 상기 결상 렌즈(135)가 고배율 렌즈인 경우, 상기 빔 스플리터(137)는 상기 투명 기판(TS)의 제1 면을 기준으로 상기 결상 렌즈(135)의 후단에 배치될 수 있다.
상기 투명 기판(TS)은 스테이지에 의해 수평 및 수직 방향으로 위치가 이동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 스테이지는 에어 베어링(air bearing) 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 에어 베어링 어셈블리는 상기 투명 기판(TS)과 물리적인 접촉이 적으므로, 결함 검사 공정에 있어서 상기 투명 기판(TS)을 보호할 수 있다.
상기 조명 광학계(110) 및 상기 검출 광학계(130)는 상기 투명 기판(TS)의 법선 방향에 대해 수직하게 배치되므로, 상기 결함 검사 장치(100)는 소형화가 가능할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 조명 광학계(110) 및 상기 검출 광학계(130)는 상기 투명 기판(TS)의 법선 방향에 대해 각각 서로 다른 각도로 기울어져 배치될 수 있다. 이에 대해서는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판(TS)의 결함 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다. 도 3은 도 1a의 A 부분의 확대도로써, 조명 광학계(110)의 기울기를 선택하는 단계 및 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)의 위치를 조절하는 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 4a 내지 도 4e는 도 2의 제1 및 제2 이미지를 이용하여 투명 기판의 제1 면 이미지와 제2 면 이미지를 획득하는 단계(S115)를 설명하기 위한 플로 차트 및 이미지들이다. 상기 투명 기판(TS)의 결함 검출 방법은 도 1a 및 도 1b의 투명 기판(TS)의 결함 검사 장치(100)를 이용할 수 있다. 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 의미하며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 1a 내지 도 3을 참조하면, 조명 광학계(110)로부터 출사되어 투명 기판(TS)으로 입사하는 상기 입사광(L)은 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)과 만나 검사 영역이 되는 제1 영역(R1)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 입사광(L) 중 상기 투명 기판(TS)을 투과한 투과광(LT)이 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)과 만나 제2 영역(R2)을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 제어부(140)는 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2 영역(R2)이 상기 투명 기판(TS)의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 상기 입사광(L)의 입사각 범위를 산출할 수 있다(S101).
즉, 제어부(140)는 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 인접한 끝단 사이의 수평 방향으로의 이격 거리(
Figure pct00008
)가 0보다 크게 되도록 입사광(L)의 입사각(θ1) 범위를 산출할 수 있다. 이에 따라, 상기 조명 광학계(110)는 제1 면(TSTS)의 파티클(PTS)과 제2 면(BSTS)의 파티클(PBS)을 구분하여 조명할 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 입사각(θ1)은 하기의 수학식 1에 따라 산출된 입사각 범위 내에서 선택될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pct00009
여기서,
Figure pct00010
는 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2) 사이의 이격 거리, T는 투명 기판의 두께, θ1은 입사각, n은 투명 기판(TS)의 굴절률, 및 WL는 입사광(L)의 빔 폭이다.
상기 수학식 1은 아래 가정하에 유도될 수 있다. 상기 입사광(L), 투과광(LT), 및 반사광(LR)은 모두 평행광이고, 상기 입사광(L)이 조사되는 대기의 굴절률은 1이다. 상기 입사광(L)은 제1 빔 폭(WL)으로 출사되고, 상기 투명 기판(TS)과 만나 제1 영역(R1)에서 제2 빔 폭(WL')을 가질 수 있다. 이 때, 상기 제2 빔 폭(WL')과 상기 제1 빔 폭(WL)은 WL'
Figure pct00011
의 관계를 가진다. 상기 투과광(LT)이 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)과 만나 제2 영역(R2)에서 상기 제2 빔 폭(WL')과 동일한 제3 빔 폭(WLT')을 가질 수 있다.
이와 같이, 상기 수학식 1을 이용하여, 상기 제어부(140)는 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2 영역(R2)이 상기 투명 기판(TS)의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 상기 입사광(L)의 입사각 범위를 산출할 수 있다. 상기 입사각 범위의 산출 단계는 상기 투명 기판(TS)의 두께(T), 상기 투명 기판(TS)의 굴절률, 및 상기 입사광(L)의 제1 빔 폭(WL) 중 적어도 하나가 변경될 때마다 수행될 수 있다.
이어서, 산출된 입사각 범위에 기초하여 상기 입사광(L)의 입사각(θ1)을 선택하고, 상기 입사광(L)의 입사각(θ1)을 조절할 수 있다(S103). 이 경우, 상기 거울(120)을 회전시켜 상기 입사광(L)의 입사각(θ1)을 조절할 수 있다.
이후, 상기 제1 검출기(130a)의 제1 시야(FOV1)가 상기 제1 영역(R1)을 커버하고, 상기 제2 영역(R2)을 커버하지 않도록 상기 제1 검출기(130a)의 위치를 조절할 수 있다(S105). 마찬가지로, 상기 제2 검출기(130b)의 제2 시야(FOV2)가 상기 제2 영역(R2)을 커버하고, 상기 제1 영역(R1)을 커버하지 않도록 상기 제2 검출기(130b)의 위치를 조절할 수 있다(S107).
전술한 바와 같이, 상기 입사광(L)의 입사각(θ1)은 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2 영역(R2)이 상기 투명 기판(TS)의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 조절된다. 따라서, 상기 제1 영역(R1)만을 커버하는 상기 제1 검출기(130a)는 제2 영역(R2)의 이미지를 최소화하면서, 상기 제1 영역(R1)의 이미지를 획득하는 것이 가능하다. 즉, 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)의 상기 제2 영역(R2)은, 광 조사 영역이기는 하나 상기 제1 검출기(130a)에 의해 노출되지 않는다. 따라서, 상기 제2 영역(R2) 상의 파티클(PBS)의 이미지는 상기 제1 검출기(130a)에 의해 획득되기 어렵다. 또한, 어떠한 광도 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS) 중 제2 영역(R2) 이외의 나머지 영역 상의 파티클(PBS)에는 도달하지 않으므로, 나머지 영역 상의 파티클(PBS)에 대한 이미지 또한 상기 제1 검출기(130a)에 의해 획득되기 어렵다. 따라서, 상기 제1 검출기(130a)는, 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)에 존재하는 하측 파티클(PBS)의 이미지를 최소화하면서, 상기 제1 영역(R1) 상의 상측 파티클(PTS) 이미지를 획득할 수 있게 된다.
마찬가지로, 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2 영역(R2)이 서로 중첩되지 않게 되면, 상기 제2 검출기(130b)를 이용하여 제1 영역(R1)의 이미지를 최소화하면서, 상기 제2 영역(R2)의 이미지를 획득하는 것이 가능하다. 즉, 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)의 상기 제1 영역(R1)은 상기 제2 검출기(130b)에 의해 노출되지 않는다. 따라서, 상기 제1 영역(R1) 상의 파티클(PTS)의 이미지는 상기 제2 검출기(130b)에 의해 획득되기 어렵다. 따라서, 상기 제2 검출기(130b)는, 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)에 존재하는 상측 파티클(PTS)의 이미지를 최소화하면서, 상기 제2 영역(R2) 상의 하측 파티클(PBS) 이미지를 획득할 수 있게 된다.
한편, 도 5a 및 도 5b에서 후술하는 결함 검사 장치(200)를 이용하면, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)의 위치를 조절하는 단계(S105, S107) 전에 상기 검출 광학계(130)의 기울기를 조절하는 단계(S104)가 더 수행될 수 있다. 이에 대해서는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 후술하도록 한다.
이후, 상기 제1 시야(FOV1)와 상기 제2 시야(FOV2)가 중첩되지 않도록, 제1 검출기(130a)의 제1 시야 폭(WFOV1) 및 제2 검출기(130b)의 제2 시야 폭(WFOV2)을 조절할 수 있다(S109). 이 때, 상기 제1 시야(FOV1)와 상기 제2 시야(FOV2)의 이격 거리(
Figure pct00012
)는 0보다 크고, 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2 영역(R2) 간의 이격 거리(
Figure pct00013
)보다는 작은 관계에 있어야 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 시야(FOV1)이 제1 시야 폭(WFOV1)은 상기 제1 영역(R1)의 폭, 즉 상기 제2 빔 폭(WL')과 동일하게 매칭되고, 상기 제2 시야(FOV2)의 제2 시야 폭(WFOV2)은상기 제2 영역(R2)의 폭, 즉 상기 제3 빔 폭(WLT')과 동일하게 매칭될 수 있다. 이 경우, 상기 조명 광학계(110)의 제1 빔 폭(WL)을 조절하거나, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b) 각각의 제1 및 제2 시야 폭(WFOV1, WFOV2)을 조절하여 양자를 매칭시킬 수 있다. 상기 조명 광학계(110)의 조사 상태에서 제1 빔 폭(WL)을 갖는 입사광(L)은 상기 제1 영역(R1)에서 제2 빔 폭(WL')을 가질 수 있다. 한편, 상기 투사광(LT)은 상기 제2 영역(R2)에서 상기 제2 빔 폭(WL')과 실질적으로 동일한 제3 빔 폭(WLT')을 가질 수 있다.
상기 제1 시야(FOV1)와 상기 제1 영역(R1)를 매칭함으로써, 상기 제1 검출기(130a)로 상기 제1 영역(R1)의 이미지 외의 광 노이즈 유입을 방지하고, 상기 조명 광학계(110)의 입사광(L) 낭비를 방지할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 시야(FOV2)와 상기 제2 영역(R2)를 매칭함으로써, 상기 제2 검출기(130b)로 상기 제2 영역(R2)의 이미지 외의 광 노이즈 유입을 방지할 수 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 상기 제2 빔 폭(WL')과 상기 제1 시야 폭(WFOV1), 또는 상기 제3 빔 폭(WLT')과 상기 제2 시야 폭(WFOV2)이 서로 다른 것으로 도시하였으나, 상기 제2 빔 폭(WL')과 상기 제1 시야 폭(WFOV')은 실질적으로 동일하고, 상기 제3 빔 폭(WLT')과 상기 제2 시야 폭(WFOV2)또한 실질적으로 동일할 수 있다.
전술한 바와 같이 조명 광학계(110) 및 검출 광학계(130)를 셋팅하고, 상기 조명 광학계(110)를 이용하여 상기 투명 기판(TS)을 조명할 수 있다(S111). 이와 동시에, 상기 제1 검출기(130a)를 이용하여 제1 영역(R1)의 제1 이미지를 획득하고, 상기 제2 검출기(R2)를 이용하여 제2 영역(R2)의 제2 이미지를 획득할 수 있다(S113).
상기 조명하는 단계(S111) 및 상기 제1 및 제2 이미지를 획득하는 단계(S113)는 상기 투명 기판(TS)이 상기 스테이지 상에 적재되어 이동하는 동안 동시에 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 투명 기판(TS)의 전체 영역에 대해 결함 검사를 진행하는 경우에도 신속한 검사가 가능하다.
이어서, 상기 제1 및 제2 이미지를 이용하여 노이즈를 제거한 상기 투명 기판의 제1 면 이미지와 제2 면 이미지를 획득할 수 있다(S115). 전술한 바와 같이, 상기 입사광(L)은 상기 제1 및 제2 영역(R1, R2)이 서로 중첩되지 않도록 입사하고, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)는 상기 제1 및 제2 영역(R1, R2)을 각각 배타적으로 커버함으로써, 상기 제1 및 제2 이미지 각각은 높은 정밀도로 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS) 및 제2 면(BSTS)을 반영할 수 있다. 다만, 상측 파티클(PTS)의 이미지 및 하측 파티클(PBS) 이미지를 보다 정밀하게 구별하기 위하여, 상기 제1 및 제2 이미지를 조합하여 노이즈들을 제거하는 단계를 더 거칠 수 있다.
구체적으로, 도 4a 내지 도 4e를 함께 참조하면, 상기 제1 검출기(130a)에 의해 획득된 제1 이미지(pIMG1)에 나타난 결함(D1, D2, D3)들의 제1 위치 성분(P1, P2, P3)들과, 상기 제2 검출기(130b)에 의해 획득된 제2 이미지(pIMG2)에 검출된 결함(D4, D5, D6)들의 제2 위치 성분(P1, P2, P4)들을 추출할 수 있다(S115-1). 상기 제1 위치 성분(P1, P2, P3) 들은 상기 제1 이미지(pIMG1)에 나타난 결함(D1, D2, D3)의 위치들의 세트일 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 위치 성분(P1, P2, P4) 들은 상기 제2 이미지(pIMG2)에 나타난 결함(D4, D5, D6) 위치들의 세트일 수 있다. 이후, 상기 제1 위치 성분(P1, P2, P3) 들 및 제2 위치 성분(P1, P2, P4) 들을 포함하는 결함 위치 데이터를 생성할 수 있다(S115-2). 상기 결함 위치 데이터는 상기 제1 위치 성분(P1, P2, P3)들 및 상기 제2 위치 성분(P1, P2, P4)들의 위치들의 세트일 수 있다. 이어서, 상기 결함 위치 데이터의 각 위치 성분(P1, P2, P3, P4)들에 대한 제1 이미지(pIMG1)에서의 광 세기와 제2 이미지(pIMG2)에서의 광 세기를 비교할 수 있다(S115-3). 상기 비교 결과에 비추어, 제1 위치(P1)의 결함(D1, D4)으로 검출된 실제 파티클과, 제2 위치(P2)의 결함(D2, D5)으로 검출된 실제 파티클이 제1 면(TSTS) 또는 제2 면(BSTS)상에 존재하는지 여부를 결정할 수 있다. 즉, 상기 제2 이미지(pIMG2)의 제2 위치(P2)에 검출된 결함(D5)의 광 세기(I5)보다 작은 광 세기(I2)를 가지는 상기 제1 이미지(pIMG1)의 제2 위치(P2)에 검출된 결함(D2)은 상기 제1 이미지(pIMG1)로부터 삭제될 수 있다. 이에 따라, 도 4d의 상기 투명 기판(TS)의 제1 면 이미지(pIMG1)를 획득할 수 있다(S115-4). 한편, 상기 제2 이미지(pIMG2)의 제1 위치(P1)에 검출된 결함(D4)의 광 세기(I4)보다 큰 광 세기(I1)를 가지는 상기 제1 이미지(pIMG1)의 제1 위치(P1)에 검출된 결함(D1)과, 상기 제1 이미지(pIMG1)의 제3 위치(P3)에서 광 세기(I3)를 가지는 결함(D3)은 상기 제1 이미지(pIMG1)에 유지될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1 이미지(pIMG1)의 제1 위치(P1)에 검출된 결함(D1)의 광 세기(I1)보다 작은 광 세기(I4)를 가지는 상기 제2 이미지(pIMG2)의 제1 위치(P1)에 검출된 결함(D4)은 상기 제2 이미지(pIMG2)로부터 삭제될 수 있다. 이에 따라, 상기 투명 기판(TS)의 제2 면 이미지(pIMG2)를 획득할 수 있다(S115-5). 한편, 상기 제1 이미지(pIMG1)의 제2 위치(P2)에 검출된 결함(D2)의 광 세기(I2)보다 큰 광 세기(I5)를 가지는 상기 제2 이미지(pIMG2)의 제2 위치(P2)에 검출된 결함(D5)과, 상기 제2 이미지(pIMG2)의 제4 위치(P4)에서 광 세기(I6)를 가지는 결함(D6)은 상기 제2 이미지(pIMG2)에 유지될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 및 제2 이미지(pIMG1, pIMG2)로부터 보다 정밀하게 보정된 상측 파티클(PTS)을 나타내는 제1 면 이미지(IMG1) 및 하측 파티클(PBS)을 나타내는 제2 면 이미지(IMG2)를 획득할 수 있다.
도면에서는 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS) 및 제2 면(BSTS) 상에 파티클(PTS, PBS)들이 존재하는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상에 의한 투명 기판의 결함 검사 방법은, 파티클(PTS, PBS) 외의 일반적인 결함을 검사하는 경우에도 적용될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판(TS)의 결함 검사 장치(200)를 나타낸 개략적인 도면이다. 도 5b는 도 5a의 B 부분의 확대도로써, 조명 광학계(110)의 기울기를 선택하는 단계 및 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)의 위치를 조절하는 단계를 설명하기 위한 도면이다. 상기 결함 검사 장치(200)는 도 1a 및 도 1b의 결함 검사 장치(100)와 유사하나, 검출 광학계(130)의 기울기를 조절하는 각도 조절 부재(250)를 더 포함하는 차이가 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 결함 검사 장치(200)의 상기 검출 광학계(130)는 각도 조절 부재(250)와 연결될 수 있다. 상기 각도 조절 부재(250)는 상기 검출 광학계(130)가 상기 투명 기판(110)의 법선 방향으로부터 소정의 각도로 기울어지도록 상기 검출 광학계(120)의 기울기를 조절할 수 있다.
이에 따라, 상기 검출 광학계(130)는 상기 투명 기판(TS)을 기준으로 상기 조명 광학계(110)의 반대편에서 상기 투명 기판(TS)의 법선 방향으로부터 입사각(θ1)보다 작거나 같은 검출각(θ2)으로 기울어진 광축을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 검출기(130a)의 광축(iAX2) 및 상기 제2 검출기(130b)의 광축(iAX3)은 투명 기판(TS)의 법선 방향으로부터 상기 검출각(θ2)으로 기울어질 수 있다. 이 때, 상기 검출각(θ2)은 상기 입사각(θ1)보다 작거나 같게 선택될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b)각각의 제1 및 제2 시야(iFOV1, iFOV2)는, 상기 투명 기판(TS)의 제2 면(BSTS)으로부터 반사되어 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)에서 상기 입사각(θ1)과 동일한 각으로 출사되는 반사광과 중첩되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 검출 광학계(130)는 상기 제2 면(BSTS)의 반사광으로 인한 광 노이즈에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
도 1a 내지 도 3에서 전술한 바와 같이, 상기 제1 검출기(130a)의 제1 시야(iFOV1)가 상기 제1 영역(R1)을 커버하고, 상기 제2 영역(R2)을 커버하지 않도록 상기 제1 검출기(130a)의 위치가 조절된다. 마찬가지로, 상기 제2 검출기(130b)의 제2 시야(iFOV2)가 상기 제2 영역(R2)을 커버하고, 상기 제1 영역(R1)을 커버하지 않도록 상기 제2 검출기(130b)의 위치가 조절된다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b) 중 적어도 하나의 위치는 하기의 수학식에 따라 조절될 수 있다.
Figure pct00014
여기서, i
Figure pct00015
는 제1 시야(iFOV1)와 제2 시야(iFOV2)의 이격 거리이다.
Figure pct00016
는 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2' 영역(R2') 사이의 이격 거리로써, 상기 제2' 영역(R2')은 상기 검출각(θ2)과 동일한 각도에서 상기 제2 영역(R2)을 바라본 경우 상기 제2 영역(R2)이 상기 투명 기판(TS)의 제1 면(TSTS)에 노출되는 영역이다.
Figure pct00017
는 하기의 수학식에 의해 결정된다.
Figure pct00018
여기서, T는 투명 기판(TS)의 두께, θ1은 입사각, θ2은 검출각, n은 투명 기판의 굴절률, 및 WL는 입사광(L)의 빔 폭이다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 시야(iFOV1)는 상기 제1 영역(R1)과 동일하게 매칭되고, 상기 제2 시야(iFOV2)는 상기 제2 영역(R2)과 동일하게 매칭될 수 있다. 이 경우, 상기 조명 광학계(110)의 제1 빔 폭(WL) 또는 상기 제1 및 제2 검출기(130a, 130b) 각각의 제1 및 제2 시야 폭(iWFOV1, iWFOV2) 중 적어도 하나를 조절할 수 있다
전술한 바와 같이 조명 광학계(110) 및 검출 광학계(130)를 셋팅하고, 상기 조명 광학계(110)를 이용하여 상기 투명 기판(TS)을 조명하고, 상기 제1 검출기(130a)를 이용하여 상기 제1 영역(R1)의 제1 이미지를 획득하고, 상기 제2 검출기(130b)를 이용하여 상기 제2 영역(R2)의 제2 이미지를 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 기판의 결함 검출 장치(300)를 나타낸 개략적인 도면이다. 상기 결함 검사 장치(300)는 도 1a 및 도 1b의 결함 검사 장치(100)와 유사하나, 투명 기판(TS)으로 입사되는 입사광(L)의 입사각을 조절하기 위해, 조명 광학계(110) 자체가 소정의 각도를 갖도록 기울이는 각도 조절 부재(321)를 더 포함하는 차이가 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 입사광(L)의 입사각을 조절하기 위해 다양한 구조가 채용될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims (20)

  1. 조명 광학계로부터 발생된 광에 의해 투명 기판을 조명하는 단계;
    상기 조명 광학계로부터 출사되어 상기 투명 기판으로 입사하는 광의 입사각을 산출하는 단계로써, 상기 광이 상기 투명 기판의 제1 면과 만나는 제1 영역과, 상기 투명 기판을 투과한 광이 상기 제1 면과 반대되는 상기 투명 기판의 제2 면과 만나는 제2 영역이, 상기 투명 기판의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 입사광의 입사각 범위를 산출하는 단계;
    산출된 입사각 범위에 따라 상기 광의 입사각을 조절하는 단계;
    제1 검출기의 제1 시야는 상기 제1 영역을 커버하고, 상기 제2 영역을 커버하지 않도록 상기 제1 검출기의 위치를 조절하는 단계;
    제2 검출기의 제2 시야는 상기 제2 영역을 커버하고, 상기 제1 영역을 커버하지 않도록 상기 제2 검출기의 위치를 조절하는 단계;
    및
    상기 제1 검출기를 이용하여 상기 제1 영역의 제1 이미지를 획득하고, 상기 제2 검출기를 이용하여 상기 제2 영역의 제2 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 투명 기판의 결함 검사 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 입사각 범위를 산출하는 단계는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 인접한 가장자리 사이의 수평 방향의 이격 거리에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 입사각 범위는 하기의 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하고,
    Figure pct00019

    여기서,
    Figure pct00020
    는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 이격 거리, T는 상기 투명 기판의 두께, θ1은 입사각, n은 상기 투명 기판의 굴절률, 및 WL는 상기 입사광의 빔 폭인 투명 기판의 결함 검사 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 시야와 상기 제2 시야가 중첩되지 않도록, 상기 제1 검출기의 시야 폭 및 제2 검출기의 시야 폭을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 투명 기판의 결함 검사 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 시야 폭과 상기 제1 영역이 매칭되고, 상기 제2 시야 폭과 상기 제2 영역이 매칭되도록,
    상기 조명 광학계의 빔 폭, 및 상기 제1 및 제2 검출기의 시야 폭 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 투명 기판의 결함 검사 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 투명 기판은 스테이지 상에 적재되어 이동하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 조명하는 단계 및 상기 제1 및 제2 이미지를 획득하는 단계는 상기 이동하는 단계 동안 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 방법
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지를 획득하는 단계 후에, 상기 제1 및 제2 이미지를 이용하여 상기 투명 기판의 제1 면 이미지와 제2 면 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제1 이미지에 검출된 결함들의 제1 위치 성분과, 상기 제2 이미지에 검출된 결함들의 제2 위치 성분을 추출하는 단계;
    상기 제1 및 제2 위치 성분을 포함하는 결함 위치 데이터를 생성하는 단계;
    상기 결함 위치 데이터의 각 위치 성분에 대한 제1 이미지에서의 광 세기와 제2 이미지에서의 광 세기를 비교하는 단계; 및
    상기 제1 이미지에서의 광 세기보다 제2 이미지에서의 광 세기가 더 크게 나타나는 위치 성분에 존재하는 결함은 상기 제1 이미지에서 삭제하여 상기 투명 기판의 제1 면 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 제2 이미지에서의 광 세기보다 제1 이미지에서의 광 세기가 더 크게 나타나는 결함 위치에 존재하는 결함은 상기 제2 이미지에서 삭제하여 상기 투명 기판의 제2 면 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 방법.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 입사광의 입사각을 조절하는 단계 후에, 상기 제1 및 제2 검출기의 광축이 상기 입사각보다 작거나 같은 검출각을 갖도록 상기 제1 및 제2 검출기를 포함하는 검출 광학계의 기울기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기 중 적어도 하나의 위치는 하기의 수학식에 따라 조절되는 것을 특징으로 하고,
    Figure pct00021

    여기서,
    Figure pct00022
    는 상기 제1 시야와 상기 제2 시야의 이격 거리,
    Figure pct00023
    는 상기 제1 영역과 상기 제2' 영역 사이의 이격 거리로써, 상기 제2' 영역은 상기 검출각에서 상기 제2 영역을 바라본 경우 상기 제2 영역이 상기 투명 기판의 제1 면에 노출되는 영역이고,
    Figure pct00024
    는 하기의 수학식에 의해 결정되고,
    Figure pct00025

    여기서, T는 상기 투명 기판의 두께, θ1은 상기 입사각, θ2은 상기 검출각, n은 상기 투명 기판의 굴절률, 및 WL는 상기 입사광의 빔 폭인 투명 기판의 결함 검사 방법.
  12. 투명 기판 상에서 광을 조사하는 조명 광학계;
    상기 광이 상기 투명 기판의 제1 면과 만나는 제1 영역과, 상기 투명 기판을 투과한 광이 상기 투명 기판의 상기 제1 면과 반대되는 제2 면과 만나는 제2 영역이 상기 투명 기판의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 상기 광의 입사각 범위를 산출하는 제어부; 및
    상기 투명 기판의 법선 방향으로 형성되는 광축을 가지는 검출 광학계로써, 제1 시야를 가지는 제1 검출기와 제2 시야를 가지는 제2 검출기를 포함하고, 상기 제1 시야는 상기 제1 영역을 포함하면서 상기 제2 영역을 포함하지 않고, 상기 제2 시야는 상기 제2 영역을 포함하면서 상기 제1 영역을 포함하지 않는 검출 광학계;를 포함하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 검출기 각각의 위치 범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 검출 광학계는, 상기 투명 기판의 제1 면으로부터 차례로 배치된 결상 렌즈 및 빔 스플리터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 검출기 각각은 상기 빔 스플리터의 광 투과 방향 및 광 반사 방향을 향하도록 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  15. 제12 항에 있어서, 상기 검출 광학계의 기울기를 조절하는 각도 조절 부재를 더 포함하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  16. 제12 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기는 각각 시간 지연 적분을 이용한 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  17. 투명 기판 상에 배치되는 광원;
    상기 광원으로부터 출사되어 상기 투명 기판에 조사되는 광의 입사각을 조절하는 거울;
    상기 광이 상기 투명 기판의 제1 면과 만나는 제1 영역과, 상기 투명 기판을 투과한 광이 상기 투명 기판의제1 면과 반대되는 제2 면과 만나는 제2 영역이 상기 투명 기판의 법선 방향으로 서로 중첩되지 않도록 상기 거울의 회전을 제어하는 제어부;
    상기 투명 기판 상에 배치되는 제1 검출기로써, 상기 제1 검출기의 제1 시야가 상기 제1 영역을 포함하고, 상기 제2 영역을 포함하지 않도록 위치하는 제1 검출기; 및
    상기 투명 기판 상에 배치되는 제2 검출기로써, 상기 제2 검출기의 제2 시야는 상기 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역을 포함하지 않도록 위치하는 제2 검출기;를 포함하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 광원은 상기 투명 기판의 법선 방향의 광축을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  19. 제17 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출기는 상기 투명 기판의 제1 면에서 상기 투명 기판의 법선 방향의 광축을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
  20. 제17 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 인접한 가장자리 사이의 수평 방향 거리에 기초하여 상기 회전을 제어하는 투명 기판의 결함 검사 장치.
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