KR100745395B1

KR100745395B1 - 분광 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 분광 검사 장치

Info

Publication number: KR100745395B1
Application number: KR1020060013083A
Authority: KR
Inventors: 신경수; 하동수; 전충삼
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: US20070188748A1; US7646478B2

Abstract

기판의 크기와는 실질적으로 무관하게 자동으로 투과도 및 반사도를 측정할 수 있는 분광 검사 장치는, 기판보다 같거나 큰 사이즈를 갖는 척, 척에 내장되어 기판의 하면으로 광을 조사하는 광원계, 척 상부에 배치되어 기판을 투과한 광을 수집하는 광학계, 광학계 내에 표준 시료를 자동으로 로딩 및 언로딩하기 위한 표준 시료 교체부 및 수집된 광을 파장별로 분류하기 위한 분광계를 포함한다. 이 경우, 척, 광원계, 표준 시료 교체부 및 분광계는 하우징 내부에 수용될 수 있다. 표준 시료 교체부는 복수개의 표준 시료들을 지지하는 슬라이더 및 슬라이더를 광학계 내부로 슬라이딩시키기 위한 시료 구동 유닛을 포함할 수 있다. 광원계는 척 플레이트에 형성된 광 슬릿 내부에 배치될 수도 있다. 기판을 전면 지지하여 기판이 변형되는 것을 최소화시킬 수 있고, 기판의 크기와는 실질적으로 무관하게 투과도 및 반사도 측정 공정을 수행할 수 있으며, 분광 특성 검사 공정을 자동화시킬 수 있다.

Description

분광 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 분광 검사 장치{METHOD OF SPECTROSCOPIC ANALYZING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR SPECTROSCOPIC ANALYZING THE SUBSTRATE USING THE SAME}

도 1은 종래에 개시된 분광 검사 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 검사 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시한 척을 설명하기 위한 평면도이다.

도 4는 도 2에 도시한 표준 시료 교체 부재를 설명하기 위한 정면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분광 검사 장치를 설명하기 위한 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100：분광 검사 장치 105：하우징

110：입출력 유닛 112：밀폐 용기

115：제1 셔터 120：로딩 유닛

124：프리 얼라이너 125：제2 셔터

130,230：척 131：척 구동 유닛

132,232：척킹 플레이트 133,135,233,235：진공 슬릿

134,234：제1 원주 라인 136,236：제2 원주 라인

140,240：제1 광원계 141,241：제1 광원

142,242：제2 광원 143,243：제3 광원

145：제2 광원계 150：분광계

160：표준 시료 교체 부재 161：표준 시료

162：슬라이더 163：슬라이더 구동 유닛

164：스텝 모터 166：센서

168：벨트 170：광학계

175：접안렌즈 180：컨트롤 유닛

237：광 슬릿 246,247：광원 구동 유닛

본 발명은 분광 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 분광 검사 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 광학 기기나 액정 디스플레이 패널 등에서 사용되는 칼라 필터의 분광 특성을 검사하는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 장치의 급속한 발전에 힘입어 우수한 칼라 필터에 대한 수요가 급증하고 있다. 칼라 필터는 칼라 레지스터(color resister)에 칼라 안료를 염색하거나 분사시켜 제조된다. 칼라 필터가 입사광에 대하여 고유의 칼라 신호만을 추출하기 위해서는 안료에 대한 제품 관리가 무엇보다 중요하다.

종래의 200㎜ 칼라 필터 생산라인에서는 마이크로스코프(microscope)에 분광 모듈을 장착하여 칼라 필터의 분광 특성을 측정 및 검사할 수 있었다.

도 1은 종래에 200㎜ 칼라 필터 생산라인에서 사용되던 분광 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 분광 검사 장치(10)는 로더(loader,20), 카메라(25), 마이크로스코프(30), 분광계(40), 제1 및 제2 광원들(51,55)과 연결된 광원 유닛(50), 컨트롤러(60) 등을 포함한다. 분광 검사 장치(10)는 클린룸 내의 작업 선반에 설치된다. 이 경우, 분광 검사 장치(10)는 클린룸 내의 일반 작업 환경에 노출된다.

기판의 투과도를 측정하기 위하여, 광원 유닛(50)은 제1 광원(51)을 통해 기판의 하면에 광을 조사한다. 기판을 통과한 광은 마이크로스코프(30)를 통해 수집된다. 마이크로스코프(30)는 상기 광을 파장별로 분류하여 분광계(40)에 제공한다. 분광계(40)는 상기 파장별로 분류된 광에 대한 정보를 컨트롤러(60)에 제공한다.

기판의 반사도를 측정하기 위해서는 제2 광원(55)이 이용된다. 광원 유닛(50)은 제2 광원(55)을 통해 기판의 상면에 광을 조사한다. 기판으로부터 반사된 광은 마이크로스코프(30)를 통해 수집된다. 마이크로스코프(30)는 상기 광을 파장별로 분류하여 분광계(40)에 제공한다. 분광계(40)는 상기 파장별로 분류된 광에 대한 정보를 컨트롤러(60)에 제공한다.

종래의 분광 검사 장치(10)는 200㎜ 기판 전용으로 개발되었다. 따라서 300㎜ 기판에 대해서는 분광 특성을 검사할 수 없다. 보다 자세하게 설명하면, 로더(20)는 200㎜ 기판의 크기에 대응하게 제조되어 300㎜ 기판의 로딩 자체가 불가능 하다.

또한, 종래의 분광 검사 장치(10)는 클린룸 내의 일반 작업 환경에 노출되어 300㎜ 기판의 작업 환경과 상이하다. 오염 및 손상의 가능성이 높아 300㎜ 기판에 종래의 분광 검사 장치(10)를 적용하는 것 자체가 부적합하다.

따라서 종래의 분광 검사 장치(10)는 300㎜ 기판에 대한 투과도 측정이 불가하다. 200㎜ 기판의 경우, 기판의 직경보다 작은 크기의 척을 이용하여 투과도를 측정할 수 있었다. 그러나 300㎜ 기판은 200㎜ 기판에 비하여 상대적으로 크기 때문에 전면 척킹되어야 한다. 만약 상기 척에 300㎜ 기판을 배치할 경우, 300㎜ 기판에 뒤틀림(warping)이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.

나아가, 종래의 분광 검사 장치(10)는 기판의 로딩 및 언로딩 그리고 표준 시료 교체 등을 모두 수작업으로 수행해야 한다는 불편함이 따른다.

현재, 가타오카 요시유키 및 이노유 타수야(KATAOKA YOSHIYUKI, INOUE TATSUYA)에게 허여된 일본공개특허 제 2002-310955호(2002.10.23)에는, 형광 Ｘ선 분석 장치가 개시되어 있다. 상기 형광 X선 분석 장치는 별도의 자동 시료 교환기를 구비한다. 그러나 상기 자동 시료 교환기 또한 외부 환경에 노출되어 있어, 오염 및 손상의 가능성이 높다는 문제점이 존재한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로서, 기판의 크기와 실질적으로 무관하게 자동으로 분광 검사 공정을 수행할 수 있는 분광 검사 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기 분광 검사 방법을 효과적으로 수행할 수 있는 분광 검사 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따른 분광 검사 장치는, 안료가 형성된 기판을 지지 및 고정하기 위하여 기판 보다 큰 사이즈로 형성된 척, 척에 내장되어 기판의 하면으로부터 상면으로 광을 조사하는 광원계, 척 상부에 배치되어 기판을 투과하는 광을 수집하는 광학계, 수집된 광을 파장별로 분류하여 안료의 투과도를 측정하는 분광계 그리고 분광계의 측정 결과의 신뢰도를 확인하기 위하여 광학계 내에 표준 시료를 자동으로 로딩 및 언로딩하기 위한 표준 시료 교체부를 포함한다.

이 경우, 광원계는 척의 중심부로부터 주변방향으로 연장된 일직선을 따라 배치된 복수개의 광원들을 포함할 수 있다. 또한, 안료의 반사도를 측정하기 위하여 척의 상부에 배치되어 기판의 상면으로부터 하면으로 광을 조사하는 제2 광원계가 더 구비될 수 있다. 척킹 플레이트에는 척킹 플레이트의 중심부로부터 주변방향으로 광 슬릿이 형성될 수 있다. 이 경우, 광원계는 광 슬릿 내부에 배치된 광원 및 광 슬릿을 따라 광원을 이동시키기 위한 광원 구동 유닛을 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 관점에 따르면, 안료가 형성된 기판을 기판보다 큰 사이즈로 형성된 척 상에 배치한다. 척으로부터 기판의 하면을 향하여 광을 조사한다. 척 상부에 배치되어 기판을 투과하는 광을 수집한다. 수집된 광을 파장별로 분류하여 안료의 투과도를 측정한다. 광학계 내에 표준 시료를 삽입하여 분광계의 측정 결과의 신뢰도를 확인한다.

이 경우, 척의 중심부로부터 주변방향으로 서로 이격된 지점들에서 각각 광을 조사하여 안료의 투과도를 측정할 수 있다. 또한, 기판의 상면으로부터 하면으로 광을 조사하여 안료의 반사도를 더 측정할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 기판의 크기와 실질적으로 무관하게 기판의 분광 특성 검사를 수행할 수 있다. 또한 분광 특성 검사 공정의 상당부분 자동화할 수 있다. 따라서 안료의 제품 특성을 철저하게 관리할 수 있으며, 결과적으로는 우수한 컬러 필터를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 관점들에 따른 분광 검사 방법과 이를 수행하기 위한 분광 검사 장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 수평 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시한 척을 설명하기 위한 개 략적인 부분 확대 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시한 표준 시료 교체 부재를 설명하기 위한 개략적인 부분 확대 정면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 분광 검사 장치(100)는 입출력 유닛(110), 로딩 유닛(120), 척(130), 제1 광원계(140), 제2 광원계(145), 분광계(150), 표준 시료 교체 부재(160), 광학계(170), 컨트롤 유닛(180)을 포함한다. 이 경우, 척(130), 제1 및 제2 광원계들(140,145), 분광계(150), 표준 시료 교체 부재(160) 및 광학계(170)는 하우징(105) 내부에 설치된다.

하우징(105)은 분광 검사 공정의 정확도를 높이기 위하여, 검사 공정이 수행되는 공간으로 오염 물질이 유입되는 것을 차단한다. 하우징(105) 내부의 청정도는 클래스1 이상으로 관리되는 것이 바람직하다. 이 경우, 하우징(105) 내부는 대기압 상태로 유지된다. 하우징(105)의 외부에는 입출력 유닛(110), 로딩 유닛(120) 및 컨트롤 유닛(180)이 설치된다.

입출력 유닛(110)과 로딩 유닛(120)은 하우징(105) 내부의 청정도를 실질적으로 저해하지 않으면서 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 장치이다. 입출력 유닛(110)은 제1 셔터(115)를 통하여 로딩 유닛(120)과 선택적으로 연통되고, 로딩 유닛(120)은 제2 셔터(125)를 통하여 하우징(105)과 선택적으로 연통된다. 입출력 유닛(110)과 로딩 유닛(120)은 일반적인 이에프이엠(Equipment Front End Module,EFEM)과 실질적으로 동일한 기능을 수행한다.

기판은 포우프(FOUP)와 같은 밀폐 용기(112)에 수납된 상태로 입출력 유닛(110)에 배치된다. 이 경우, 기판의 직경은 200㎜ 또는 300㎜일 수 있다.

기판은 적어도 한 종류 이상의 안료막이 형성된 투명판으로 이루어진다. 이 경우, 투명판은 유리판 또는 아크릴판일 수 있다. 안료막은 투명판 상에 수 마이크로미터(㎛)의 두께로 형성된다. 안료막은 패터닝될 수 있다. 즉, 기판은 칼라 필터(color filter)일 수 있다. 이외에도 기판은 포토레지스트 막이 소정의 두께로 형성된 투명판을 포함할 수 있다.

기판에 조사된 광은 기판 상에 형성된 안료를 투과한다. 이 경우, 안료는 특정 파장의 자외선 또는 가시광선을 흡수한다. 상기 흡수된 파장을 알아내면, 안료의 분자 조성 및 분자 농도를 확인할 수 있다. 또한, 기판 상에 형성된 안료의 두께로 확인할 수 있다. 상기 흡수된 파장은 기판을 통과한 광을 분석하여 확인할 수 있다. 즉, 안료의 투과도로부터 안료의 흡광도를 알 수 있다.

밀폐 용기(112)에 수납된 기판은 로딩 유닛(120)을 통하여 하우징(105) 내부로 운반된다.

로딩 유닛(120)은 반송 로봇(122) 및 프리 얼라이너(124)를 포함한다. 반송 로봇(122)은 밀폐 용기(112)로부터 기판을 인출하여 프리 얼라이너(124)에 배치한다. 기판은 프리 얼라이너(124)에서 정렬된 다음, 반송 로봇(122)을 통하여 하우징(105) 내부 배치된 척(130)에 로딩된다. 기판의 전술한 바와 반대로 언로딩된다.

입출력 유닛(110) 및 로딩 유닛(120)은 컨트롤 유닛(180)에 연결된다. 컨트롤 유닛(180)은 입출력 유닛(110) 및 로딩 유닛(120)을 통제하여 전술한 바와 같은 기판의 로딩 및 언로딩 공정을 자동으로 수행한다.

척(130)은 기판을 지지하는 척킹 플레이트(132) 및 척킹 플레이트(132) 하부 에 설치된 진공 유닛(도시되지 않음)을 포함한다.

척킹 플레이트(132)는 기판과 실질적으로 동일하거나 더 큰 직경의 원판 형상을 갖는다. 따라서 기판의 하면은 척킹 플레이트(132)의 상면에 전면 접촉된다. 척킹 플레이트(132)에는 복수개의 진공 슬릿들(133,135)이 형성된다. 이 경우, 진공 슬릿들(133,135)은 원형띠 모양으로 형성될 수 있다.

진공 슬릿들(133,135)은 다수의 동심원들을 따라 척킹 플레이트(132)에 형성된다. 제1 진공 슬릿(133)들은 제1 원주 라인(134)을 따라 형성되고, 제2 진공 슬릿(135)들은 제2 원주 라인(136)을 따라 형성된다.

제1 원주 라인(134)의 지름은 제2 원주 라인(136)의 지름보다 크다. 제1 및 제2 원주 라인들(134,136)의 지름은 피검 대상에 따라서 선택될 수 있다. 예를 들어, 피검 대상이 200㎜ 기판과 300㎜ 기판이 피검 대상일 경우, 제2 원주 라인(136)은 200㎜ 이하의 지름을 갖고, 제1 원주 라인(134)은 200㎜ 내지 300㎜의 지름을 갖는다. 진공 슬릿들(133,135)은 상기 진공 유닛과 연통된다.

진공 유닛은 진공 펌프를 포함한다. 상기 진공 유닛은 진공 슬릿들(133,135)을 통해 척킹 플레이트(132) 상부의 공기를 흡인함으로써, 기판을 척킹 플레이트(132)에 고정한다. 이 경우, 진공 유닛은 진공 슬릿들(133,135)과 선택적으로 연통될 수 있다. 예를 들어, 200㎜ 기판이 척킹 플레이트(132)에 배치된 경우, 진공 유닛은 제2 진공 슬릿(135)들과 연통되고, 300㎜ 기판이 척킹 플레이트(132)에 배치된 경우, 진공 유닛은 제1 진공 슬릿(133)들과 연통될 수 있다.

척(130)은 컨트롤 유닛(180)에 연결된다. 컨트롤 유닛(180)은 척(130)을 통 제하여 전술한 바와 같은 흡착 공정을 자동으로 수행한다.

척(130)의 하부에는 척(130)을 수평방향으로 이동시키기 위한 척 구동 유닛(131)이 설치된다. 척 구동 유닛(131)은 척(130)을 이하 설명할 제2 광원계(145) 및 광학계(170) 하부에 위치시킨다. 또한, 척 구동 유닛(131)은 척(130) 상에 배치된 기판의 특정 부분을 광학계(170)의 중심축에 일치시키기 위하여 이용된다.

제1 광원계(140)는 척킹 플레이트(132)에 내장된다. 이 경우, 제1 광원계(140)는 진공 슬릿들(133,135)을 간섭하지 않은 위치에 내장된다. 제1 광원계(140)는 기판 상에 형성된 안료의 투과도(Transmission)를 측정하기 위하여 이용된다. 제1 광원계(140)는 제1 광원(141), 제2 광원(142) 및 제3 광원(143)을 포함한다.

제1 내지 제3 광원들(141,142,143)은 측정파장범위에 따라서 선택된다. 예를 들어, 200 내지 400㎚의 파장 대역을 측정하기 위해 제1 내지 제3 광원들(141,142,143)로서 중수소 램프(D2)가 이용될 수 있다. 300 내지 3300㎚의 파장 대역을 측정하기 위해, 제1 내지 제3 광원들(141,142,143)로서 텅스텐-할로겐 램프(QI), 제논(Xe) 램프가 이용될 수 있다. 이외에도 제1 내지 제3 광원들(141,142,143)로서 필라멘트 램프가 이용될 수 있다.

제1 내지 제3 광원들(141,142,143)은 척킹 플레이트(132)의 중심부로부터 주변방향으로 서로 이격되게 배치된다. 예를 들어, 제1 광원(141)은 척킹 플레이트(132)의 중심부에, 제2 광원(142)은 척킹 플레이트(132)의 중심부로부터 약 100㎜의 반경 내에, 제3 광원(143)은 척킹 플레이트(132)의 중심부로부터 약 100 내지 150㎜의 반경 내에 배치될 수 있다.

제1 내지 제3 광원들(141,142,143)은 척킹 플레이트(132) 상에 배치된 기판의 하면을 향하여 광을 조사한다. 제1 내지 제3 광원들(141,142,143)은 컨트롤 유닛(180)에 연결되어 선택적으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 200㎜ 기판이 척킹 플레이트(132)에 배치된 경우, 제1 및 제2 광원들(141,142)이 작동되고, 300㎜ 기판이 척킹 플레이트(132)에 배치된 경우, 제1 내지 제3 광원들(141,142,143)이 모두 작동될 수 있다.

기판에 조사된 광은 기판 상에 형성된 안료를 통과한다. 이 경우, 안료는 특정 파장의 자외선 또는 가시광선을 흡수한다. 상기 흡수된 파장을 알아내면, 안료의 분자 조성 및 분자 농도를 확인할 수 있다. 또한, 안료가 기판 상에 어느 두께 형성되었는지도 확인할 수 있다. 상기 흡수된 파장은 기판을 통과한 광을 분석하여 확인할 수 있다. 즉, 안료의 투과도로부터 흡광도를 알 수 있다.

기판의 전면에 대하여 전술한 바와 같은 흡광도 측정 공정을 수행하기 위해서는, 기판의 가능한 많은 지점에 광을 조사하여야 한다. 즉, 척킹 플레이트(132)에 내장되는 광원(141,142,143)의 수가 많을수록 좋다. 따라서 제1 광원계(140)는 셋 이상의 광원(141,142,143)을 포함하는 것이 바람직하다.

일반적으로 300㎜기판과 같이 큰 직경을 갖는 기판은 변형을 억제하기 위하여 상기 기판보다 큰 사이즈의 척 상에 배치된다. 이 경우, 상기 기판은 척에 전면 접촉된다. 종래에는 큰 직경의 기판의 하면으로부터 상면으로 광을 조사하는 것이 불가능하였다. 그러나 본 발명은 척킹 플레이트(132)에 제1 내지 제3 광원들(141,142,143)을 내장시킴으로써 기판이 척에 전면 접촉된 경우에도, 기판의 하면 으로부터 상면으로 광을 조사할 수 있다. 즉, 큰 직경의 기판 상에 대해서도 안정적으로 투과도를 측정할 수 있다.

제2 광원계(145) 및 광학계(170)는 하우징(105)의 중심부에 설치된다.

제2 광원계(145)는 기판 상에 형성된 안료의 반사도(reflexibility)를 측정하기 위하여 이용된다. 제2 광원계(145)는 기판의 상면을 향하여 광을 조사한다. 이 경우, 제2 광원계(145)는 광학계(170)를 통하여 기판 상면에 광을 조사할 수 있다. 또한, 제2 광원계(145)는 복수개의 광원(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

제2 광원계(145)는 컨트롤 유닛(180)에 의하여 제1 광원계(140)와 연동된다. 이 경우, 안료의 투과도를 측정함과 동시에 상기 안료의 반사도도 측정할 수 있게 된다.

광학계(170)는 광을 기판 상의 일 지점에 정확하게 조사하기 위하여 이용된다. 또한, 광학계(170)는 기판을 통과한 광이나 기판으로부터 반사된 광을 분광계(150)에 제공하기 위하여 이용된다.

광학계(170)는 마이크로스코프(microscope)를 포함한다. 광학계(170)의 대물렌즈(도시되지 않음)는 기판의 상면에 인접하게 배치되고, 접안렌즈(175)는 하우징(105) 외부에 설치된다. 광학계(170)를 이용하면 기판의 특정 부분을 확대하여 볼 수 있다. 따라서 상기 특정 부분에 정확하게 광이 조사되는 확인할 수 있다. 또한, 광학계(170) 내에는 수집된 광의 띠 폭(bandwidth)을 조절하기 위한 회절격자, 오목 거울, 초점 조절 부재, 슬릿 폭 조절 부재 등이 내장될 수 있다. 광학계(170)에 인접하게는 표준 시료 교체 부재(160)가 설치된다.

표준 시료 교체 부재(160)는 표준 시료들(161)이 배치되는 슬라이더(162) 및 슬라이더(162)를 광학계(170) 내부로 이동시키기 위한 슬라이더 구동 유닛(163)을 포함한다.

표준 시료(161)는 분광 검사 장치(100)의 이상 여부를 확인하기 위하여 이용된다. 일정 주기마다 표준 시료(161)의 분광 특성 측정해봄으로써, 분광 검사 장치(100)의 이상 여부를 확인할 수 있다.

표준 시료(161)는 안료의 종류 또는 특성별로 복수개 구비된다. 표준 시료(161)들은 슬라이더(162) 상에는 일정간격으로 배치된다. 표준 시료(161)들은 슬라이더 구동 유닛(163)에 의하여 광학계(170) 내부에 삽입된다.

슬라이더 구동 유닛(163)은 스텝 모터(164), 센서(166) 및 벨트(168)를 포함한다. 벨트(168)에는 슬라이더(162)가 연결된다. 스텝 모터(164)는 벨트(168)를 회전시키면, 슬라이더(162)는 벨트(168)를 따라 광학계(170) 내부로 이동된다.

센서(166)는 슬라이더(162)의 위치를 확인하기 위하여 이용된다. 센서(166)는 벨트(168)의 회전량을 감지하여, 슬라이더(162)의 위치를 간접적으로 확인한다. 일 표준 시료(161)를 광학계(170) 내의 광축에 일치시키기 위해서는 슬라이더(162)의 위치 확인이 중요하다. 센서(166)는 벨트(168)의 회전량에 대한 정보를 컨트롤 유닛(180)에 제공한다. 컨트롤 유닛(180)은 상기 정보에 따라 스텝 모터(164)를 제어하여 목표하는 표준 시료(161)를 상기 광축 선상에 위치시킨다.

광학계(170) 내의 광축에 일치된 표준 시료(161)에 광을 조사하여 상기 표준 시료의 투과도 및 반사도를 측정한다. 즉, 표준 시료(161)에 대한 분광 특성 검사 공정을 수행한다.

표준 시료(161)에 대한 분광 특성 검사 결과는 컨트롤 유닛(180)에 제공된다. 컨트롤 유닛(180)은 기 설정된 데이터와 상기 분광 특성 검사 결과를 비교하여 분광 검사 장치(100)의 이상 여부를 확인한다.

전술한 바와 같은 분광 검사 장치(100)의 이상 여부 확인 공정은 원하는 시점이 수행할 수 있다. 또한, 하우징(105)을 개방하지 않아도 분광 검사 장치(100)의 이상 여부를 확인할 수 있다. 이는, 하우징(105) 내부에 자동으로 표준 시료를 교체할 수 기능을 가진 표준 시료 교체 부재(160)를 배치하였기 때문이다. 따라서 하우징(105) 내부의 청정도는 실질적으로 변하지 않는다.

분광계(150)는 광학계(170)에 연결된다. 분광계(150)는 광학계(170)를 통하여 기판을 통과한 광이나 기판으로부터 반사된 광을 전달받는다. 분광계(150)는 전달된 광을 분석하여 파장별로 분류한다. 분광계(150)는 입사 슬릿, 분산 부재, 방출 슬릿 등을 이용하여 다색광을 단색광으로 분광한다. 상기 입사 슬릿, 분산 부재, 방출 슬릿 등은 광학계(170)에 내장될 수도 있다.

분광계(150)에서 측정된 데이터는 컨트롤 유닛(180)에 제공되어 컨트롤 유닛(180)의 디스플레이부에 표시된다. 또한, 상기 측정된 데이터는 컨트롤 유닛(180)의 기억부에 저장된다. 분광계(150)에 대한 기술은 이미 많은 공개 공보에 개시되어 있는바 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 도 2에 도시한 분광 검사 장치를 이용한 분광 검사 공정에 대하여 설명한다.

우선, 기판이 수납된 밀폐 용기(112)를 입출력 유닛(110)으로 운반한다. 반 송 로봇(122)을 이용하여 밀폐 용기(112)로부터 기판을 인출한다. 인출한 기판을 프리 얼라이너(124)에 배치한다.

프리 얼라이너(124)에서 기판에 대한 정렬 공정을 수행한다. 기판의 정렬 공정을 수행함과 동시에 프리 얼라이너(124)에 배치된 기판의 크기를 확인한다. 기판의 크기는 프리 얼라이너(124)를 이용하여 확인할 수 있다. 기판의 크기는 밀폐 용기(112)로부터 기판을 인출할 시에 확인할 수도 있다.

프리 얼라이너(124)로부터 기판을 인출하여 척(130) 상에 로딩 한다. 이 경우, 척(130)은 반송 로봇(122)의 작동 반경 내에서 대기한다.

기판이 로딩 되면, 진공 유닛을 작동시켜 기판을 척킹 플레이트(132)에 흡착 고정시킨다. 이 경우, 척킹 플레이트(132)에 형성된 진공 슬릿들(133,135)은 선택적으로 상기 진공 유닛과 연통된다. 예를 들어, 기판의 직경이 약 200㎜인 경우, 제2 진공 슬릿(135)들은 상기 진공 유닛과 연통되지만, 제1 진공 슬릿(133)들은 상기 진공 유닛과 연통되지 않는다. 기판의 직경이 약 300㎜인 경우, 제1 및 제2 진공 슬릿들(133,135)들은 모두 진공 유닛과 연통된다. 이 경우, 기판의 크기에 따라 다른 흡착 면적으로 기판을 고정함으로써 기판의 크기에 실질적으로 무관하게 기판을 안정적으로 고정할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 척킹 플레이트(132)에 기판을 부분적으로 접촉시킴으로써 발생되는 기판의 변형 문제를 효과적으로 해소할 수 있다.

기판이 고정된 척(130)을 광학계(170) 하부로 수평 이동시킨다.

제1 광원계(140)를 작동시켜 기판의 하면으로부터 상면으로 광을 조사한다. 광학계(170)를 이용하여 기판 중 원하는 지점에 광이 정확하게 조사되는지를 확인한다.

기판에 조사하는 광은 기판 상에 형성된 안료의 종류 또는 특성에 따라 선택할 수 있다. 기판의 전면에 대하여 분광 특성 검사를 수행하기 위해서는, 척의 중심부로부터 주변방향으로 서로 이격된 지점들에서 각각 조사하는 것이 바람직하다. 상기 광의 조사 지점이 다양할수록 기판 상에 형성된 안료의 투과도를 정확하게 측정할 수 있다.

광학계(170)를 이용하여 기판을 투과한 광을 수집한다. 광학계(170)에 수집된 광은 다색 광이다. 상기 다색광은 광학계(170)에 내장된 회절격자를 이용하여 단색광으로 분류할 수 있다. 단색광은 광학계(170)에 내장된 오목 거울, 초점 조절 부재, 슬릿 폭 조절 부재 등을 이용하여 띠 폭(bandwidth)을 조절할 수도 있다.

전술한 바와 같이 기판의 하면에 광을 조사하여 투과도를 측정함과 동시에, 기판의 상면에 광을 조사하여 안료의 반사도를 측정할 수 있다. 반사도 측정은 광학계(170)에 인접하게 설치된 제2 광원계(170)를 이용한다. 광학계(170)를 이용하여 기판으로부터 반사된 광을 수집하고, 수집된 광을 분광시켜 안료의 반사도를 측정한다.

마지막으로 컨트롤 유닛(180)의 디스플레이부를 나타나는 측정된 데이터를 이용하여 기판 상에 형성된 안료의 종류, 특성 및 상태를 확인한다. 척 구동 유닛(131)을 이용하여 기판의 특정 부분을 광학계(170)의 중심축에 일치시켜가며 전술한 바와 같은 투과도 및 반사도 측정 공정은 기판의 전면에 대하여 수행할 수 있 다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분광 검사 장치를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.

도 5를 더 참조하면, 본 실시예에 따른 분광 검사 장치는 척(230)과 제1 광원계(240)를 제외하고는 도 2에 도시한 분광 검사 장치(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서 본 실시예에서는 척(230)을 중심으로 설명하지만 이로써 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

척(230)은 기판을 지지하는 척킹 플레이트(232) 및 척킹 플레이트(232) 하부에 설치된 진공 유닛(도시되지 않음)을 포함한다.

척킹 플레이트(232)는 기판과 실질적으로 동일하거나 더 큰 직경의 원판 형상을 갖는다. 따라서 기판의 하면은 척킹 플레이트(232)의 상면에 전면 접촉된다. 척킹 플레이트(232)에는 복수개의 진공 슬릿들(233,235)이 형성된다. 이 경우, 진공 슬릿들(233,235)은 원형띠 모양으로 형성될 수 있다.

진공 슬릿들(233,235)은 다수의 동심원들을 따라 척킹 플레이트(232)에 형성된다. 제1 진공 슬릿(233)들은 제1 원주 라인(234)을 따라 형성되고, 제2 진공 슬릿(235)들은 제2 원주 라인(236)을 따라 형성된다. 제1 원주 라인(234)의 지름은 제2 원주 라인(236)의 지름보다 크다.

진공 슬릿들(233,235)은 진공 유닛과 연통된다. 상기 진공 유닛은 진공 슬릿들(233,235)을 통해 척킹 플레이트(232) 상부의 공기를 흡인함으로써, 기판을 척킹 플레이트(232)에 흡착 고정한다. 이 경우, 진공 유닛은 진공 슬릿들(233,235)과 선 택적으로 연통될 수 있다.

척킹 플레이트(232)에는 중심부로부터 주변방향으로 광 슬릿(237)이 형성된다. 이 경우, 광 슬릿(237)은 진공 슬릿들(233,235)을 간섭하지 않도록 척킹 플레이트(232)에 형성된다. 광 슬릿(237)은 전체적으로 사각 형상으로 형성된다. 다르게는, 광 슬릿(237)은 척킹 플레이트(232)의 원주를 따라 아치형상으로 복수개 형성될 수도 있다.

제1 광원계(240)는 척킹 플레이트(232)에 내장된다. 제1 광원계(240)는 기판 상에 형성된 안료의 투과도(Transmission)를 측정하기 위하여 이용된다. 제1 광원계(240)는 제1 광원(241), 제2 광원(242) 및 제3 광원(243)을 포함한다. 제1 내지 제3 광원들(241,242,243)은 측정파장범위에 따라서 선택된다. 예를 들어, 제1 내지 제3 광원들(241,242,243)은 텅스텐-할로겐 램프(QI), 제논(Xe) 램프 또는 필라멘트 램프로 선택될 수 있다.

제1 광원(241)은 척킹 플레이트(232)의 중심부에 배치되고, 제2 광원(242) 및 제3 광원(243)은 광 슬릿(237) 내에 배치된다. 이 경우, 제1 내지 제3 광원들(241,242,243)이 모두 광 슬릿(237) 내에 배치될 수도 있다. 척킹 플레이트(232)에 광 슬릿(237)들이 아치형으로 복수개 형성된 경우, 광 슬릿(237)들에 제2 및 제3 광원들(242,243)이 각각 배치된다.

광 슬릿(237) 내에 배치된 제2 및 제3 광원들(242,243)의 하부에는 광원 구동 유닛(246,247)이 각각 설치된다. 광원 구동 유닛(246,247)은 광 슬릿(237)을 따라 제2 및 제3 광원들(242,243)을 이동시킨다.

제2 및 제3 광원들(242,243)의 위치는 선택적으로 변경가능하다. 예를 들어, 제2 광원(242)은 척킹 플레이트(232)의 중심부로부터 약 100㎜의 반경 내에, 제3 광원(243)은 척킹 플레이트(232)의 중심부로부터 약 100 내지 150㎜의 반경 내에 위치할 수 있다. 약 200㎜ 기판이 척킹 플레이트(232)에 배치된 경우, 제2 광원(242)은 척킹 플레이트(232)의 중심부로부터 약 100㎜ 지점에, 제3 광원(243)은 척킹 플레이트(232)의 중심부로부터 약 150㎜ 지점에 위치할 수 있다.

제1 내지 제3 광원들(241,242,243)은 척킹 플레이트(232) 상에 배치된 기판의 하면을 향하여 광을 조사한다. 제1 내지 제3 광원들(241,242,243)은 컨트롤 유닛에 연결되어 선택적으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 200㎜ 기판이 척킹 플레이트(232)에 배치된 경우, 제1 및 제2 광원들(241,242)이 작동되고, 300㎜ 기판이 척킹 플레이트(232)에 배치된 경우, 제1 내지 제3 광원들(241,242,243)이 모두 작동될 수 있다.

기판의 전면에 대하여 전술한 바와 같은 흡광도 측정 공정을 수행하기 위해서는, 기판의 가능한 많은 지점에 광을 조사하여야 한다. 따라서 척킹 플레이트(232)에 내장되는 광원(241,242,243)의 수가 많을수록 좋다. 그러나 실질적으로는 광원(241,242,243)의 수를 무한정 증가시킬 수 없다.

본 실시예에 따르면 광원(241,242,243)의 위치를 다양하게 변경시켜가며 기판의 전면에 투과도 측정 공정을 수행할 수 있다. 즉, 광원(241,242,243)의 개수를 증가시키지 않더라도 기판의 전면에 대하여 효과적으로 투과도 측정 공정을 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다양한 크기의 기판들을 척에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 이 경우, 기판을 척에 전면 접촉시켜 기판이 변형되는 것을 최소화시킬 수 있다. 또한, 기판의 크기와는 실질적으로 무관하게 투과도 및 반사도 측정 공정을 수행할 수 있다. 즉, 기판 상에 형성된 안료에 대한 분광 특성 검사를 우수하게 수행할 수 있다. 나아가, 분광 특성 검사 공정을 상당부분 자동화시킬 수 있다. 결과적으로는 우수한 컬러 필터를 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

안료가 형성된 기판을 지지 및 고정하기 위하여 상기 기판 보다 큰 사이즈로 형성된 척;

상기 척에 내장되어 상기 기판의 하면으로부터 상면으로 광을 조사하며, 상기 척의 중심부로부터 주변방향으로 서로 이격되게 배치된 복수개의 광원들을 포함하는 광원계;

상기 척 상부에 배치되어 상기 기판을 투과하는 광을 수집하는 광학계;

상기 수집된 광을 파장별로 분류하여 상기 안료의 투과도를 측정하는 분광계; 및

상기 분광계의 측정 결과의 신뢰도를 확인하기 위하여, 상기 광학계 내에 표준 시료를 자동으로 로딩 및 언로딩하기 위한 표준 시료 교체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 광원들은 일직선상에 배치된 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 광원계는,

상기 척의 중심부에 배치된 제1 광원;

상기 중심부로부터 약 100㎜의 반경 내에 배치된 제2 광원; 및

상기 중심부로부터 약 100 내지 150㎜의 반경 내에 배치된 제3 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 안료의 반사도를 측정하기 위하여 상기 척의 상부에 배치되어 상기 기판의 상면으로부터 하면으로 광을 조사하는 제2 광원계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 척을 수평방향으로 이동시키기 위한 척 구동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 척은,

상기 기판이 안착되며 상기 광원계와 중첩되지 않도록 다수의 동심원들을 따라 복수개의 진공 슬릿들이 형성된 척킹 플레이트; 및

상기 진공 슬릿들을 통해 공기를 흡인하여 상기 기판을 상기 척킹 플레이트에 고정하는 진공 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 척킹 플레이트는, 상기 기판과 실질적으로 동일하거 나 더 큰 수평 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 척킹 플레이트는,

상기 척킹 플레이트의 중심부로부터 약 100㎜의 반경 내에 형성된 제1 진공 슬릿들; 및

상기 중심부로부터 약 100 내지 150㎜의 반경 내에 형성된 제2 진공 슬릿들을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 광원계는,

상기 중심부에 배치된 제1 광원;

상기 제1 진공 슬릿들과 실질적으로 동일한 원주 선상에 배치된 제2 광원; 및

상기 제2 진공 슬릿들과 실질적으로 동일한 원주 선상에 배치된 제3 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 척킹 플레이트는 상기 척킹 플레이트의 중심부로부터 주변방향으로 형성된 광 슬릿을 포함하고,

상기 광원계는, 상기 광 슬릿 내부에 배치된 광원; 및 상기 광 슬릿을 따라 상기 광원을 이동시키기 위한 광원 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 광원 및 상기 광원 구동 유닛은 복수개인 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 표준 시료는 복수개이고,

상기 표준 시료 교체부는, 상기 표준 시료들을 지지하는 슬라이더; 및 상기 슬라이더를 상기 광학계 내부로 슬라이딩시키기 위한 슬라이더 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기판을 상기 척에 자동으로 로딩하기 위한 로딩 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 척, 광원계, 표준 시료 교체부 및 분광계를 수용하여 오염원들로부터 상기 척, 광원계, 표준 시료 교체부 및 분광계를 보호하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기판은 칼라 필터(color filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 장치.
안료가 형성된 기판을 상기 기판보다 큰 사이즈로 형성된 척 상에 배치하는 단계;

상기 척의 중심부로부터 주변방향으로 서로 이격된 지점들에서 상기 기판의 하면으로부터 상면으로 광을 각각 조사하는 단계;

상기 척 상부에서 상기 기판을 투과하는 광을 수집하는 단계;

상기 수집된 광을 파장별로 분류하여 상기 안료의 투과도를 측정하는 단계; 및

상기 광학계 내에 표준 시료를 삽입하여 상기 분광계의 측정 결과의 신뢰도를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 방법.
삭제
제 17 항에 있어서, 상기 기판의 상면으로부터 하면으로 광을 조사하여 상기 안료의 반사도를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 검사 방법.