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KR100837436B1 - 기판 검사 및 측정 장치 - Google Patents

기판 검사 및 측정 장치 Download PDF

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KR100837436B1
KR100837436B1 KR1020070036156A KR20070036156A KR100837436B1 KR 100837436 B1 KR100837436 B1 KR 100837436B1 KR 1020070036156 A KR1020070036156 A KR 1020070036156A KR 20070036156 A KR20070036156 A KR 20070036156A KR 100837436 B1 KR100837436 B1 KR 100837436B1
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조경덕
Original Assignee
조경덕
(주)렉스닉테크놀로지
김한동
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Publication date
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Abstract

본 발명은 기판 검사 영역에서의 기판의 접촉이나 마찰 없이 기판을 이송함으로써 마찰계수에 의한 속도 리플 발생을 방지하고, 위치 제어를 정밀하게 할 수 있도록 하는 기판 검사 및 측정 장치에 관한 것이다.
이를 위한, 본 발명의 에어를 이용하여 기판을 일정 높이 부상시키도록 검사 테이블 상에 구비되는 로딩부와 언로딩부, 상기 기판을 검사하도록 상기 로딩부와 언로딩부 사이에 구비되는 공정부, 상기 기판을 진공 흡착하여 상기 로딩부로부터 상기 공정부 및 상기 언로딩부로 이송하도록 상기 검사 테이블의 중앙부에 구비되는 이송장치를 포함하여 구성되는 기판 검사 및 측정 장치에 있어서, 상기 공정부는 둘레에 에어 토출부가 형성되고 중앙부에 진공 흡입부가 형성되며 에어 토출부와 진공 흡입부 사이에 대기압부가 형성된 다수의 예압포켓을 구비하여 기판이 부상 및 예압되도록 하는 것이다.
기판, 진공, 에어, 마찰계수, 속도 리플

Description

기판 검사 및 측정 장치{APPARATUS FOR INSPECTION AND MEASUREMENT OF SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 검사 및 측정 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 기판 검사 및 측정 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 기판 이송 장치의 로딩부 및 언로딩부의 일부 확대도로,
도 4는 도 2의 A-A'선 단면도.
도 5는 도 2의 B-B'선 단면도.
도 6은 도 5의 "C"부 확대도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1 : 검사 테이블
10 : 로딩부
10' : 언로딩부
11 : 이송롤러
12 : 요홈
13 : 에어 토출부
20 : 공정부
21 : 예압포켓
211 : 에어 토출부
212 : 진공 흡입부
213 : 대기압부
30 : 이송장치
31 : 가이드
32 : 리니어모터
33 : 패드지지부
34 : 진공패드
35 : 에어베어링
36 : PZT 엑츄에이터
37 : 블록
40 : 라인스캔카메라
본 발명은 기판 검사 및 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판 검사 영역에서의 기판의 접촉이나 마찰 없이 기판을 이송함으로써 마찰계수에 의한 속도 리플 발생을 방지하고, 위치 제어를 정밀하게 할 수 있도록 하는 기판 검사 및 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동 광학 검사 장비(AOI, Automatic Optical Inspection)는 TFT LCD, PDP 등의 평판 디스플레이(FPD, Flat Panel Display) 기판 또는 패턴이 형성된 실리콘 기판(Silicon Substrate) 외형 결함 및 반도체 패키지의 마킹이나 볼 불량 등을 검출하는 장비이다.
다시 말해, 평판 디스플레이 기판은 스크래치나 각종 얼룩이 형성될 수 있으므로 스크래치나 각종 얼룩과 같은 결함을 검출하고, 배선이나 홀과 같은 패턴이 형성된 실리콘 기판은 패턴 불량을 검출하여 신뢰성을 향상시켜야 한다.
이러한, 자동 광학 검사 장비(AOI)는 광학 렌즈와 CCD 카메라를 사용하여 검사 대상물의 이미지를 캡쳐한 후 비전 이미지 프로세싱 알고리즘을 적용하여 사용자가 찾아내고자 하는 각종 결함을 검출해 내는 장비이다.
자동 광학 검사 장비(AOI)를 이용한 기판 검사 및 측정 장치는 대면적 기판을 수평 방향으로 이송시키면서 기판 표면의 결함 여부를 조사하는 것으로서, 기판 이송 장치를 구비하게 된다.
종래의 기판 검사 및 측정 장치는 검사 테이블의 양측에 일정 간격을 유지하며 회전하도록 구비된 다수의 회전롤러를 이용하여 기판을 이송한다.
그런데, 종래의 회전롤러 방식을 이용한 기판 이송 장치는 기판의 사이즈가 작을 경우에는 무관하나, 기판의 사이즈가 점차 증가함에 따라 기판의 무게가 증가하여 회전롤러 사이의 중앙으로 갈수록 기판이 하부로 처지는 현상이 발생하게 된다.
이에 따라, 기판이 이송되면서 기판이 흔들리는 진동 현상이 발생하는 문제 점이 있었으며, 기판의 처짐이 커질수록 기판과 이송 테이블 사이에 접속에 의한 스크래치 발생의 문제점이 있었다.
또한, 회전롤러가 기판을 지지하는 힘이 커져 회전롤러와 기판 사이의 마찰이 커질 경우 기판에 스크래치가 발생하여 기판의 손상을 유발하는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 기판 검사를 위한 공정영역에서도 회전롤러를 이용하여 기판을 이송하므로 이에 따라 기판이 처지고, 회전롤러의 구동에 의해 기판에 마차계수가 발생하여, 속도 리플(velocity ripple)이 발생하며 미세한 위치 제어가 어려워 위치 제어의 정확도가 저하되는 단점이 있었다.
한편, 기판 이송 장치의 다른 예로 별도의 척(chuck)이나 겐트리(gantry) 방식의 스테이지를 이용하여 기판을 로딩한 후 척(chuck)이나 스테이지를 기판과 함께 이송하는 장치가 이용되고 있다.
그런데, 이 방법에 따르면 하중이 큰 척(chuck)이나 스테이지를 이동해야 하므로 모터 용량이 증가할 뿐만 아니라 장비가 복잡해지므로, 장비의 유지보수 비용이 증가하는 단점이 있었다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기판 검사부에 이송롤러 없이 에어베어링 및 리니어모터 구동에 의해 이동하는 진공패드로 기판을 흡착하여 이송함으로써, 마찰계수 발생을 방지하여 속도 리플 발생을 방지하고 기판 이송 위치 제어 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 기판 검사 및 측정 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 검사부에 진공 흡착과 에어토출부 및 대기압부가 형성된 예압포켓을 다수로 구비하여 기판을 부상시켜 기판의 처짐을 방지함으로써, 기판의 스크레치 발생을 방지하고 이송시의 진동을 방지할 수 있도록 하는 기판 검사 및 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판을 이송하는 진공패드의 일측에 PZT 엑츄에이터는 구비하여 기판 이송시의 진직도를 향상시킬 수 있도록 하는 기판 검사 및 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 에어를 이용하여 기판을 일정 높이 부상시키도록 검사 테이블 상에 구비되는 로딩부와 언로딩부, 상기 기판을 검사하도록 상기 로딩부와 언로딩부 사이에 구비되는 공정부, 상기 기판을 진공 흡착하여 상기 로딩부로부터 상기 공정부 및 상기 언로딩부로 이송하도록 상기 검사 테이블의 중앙부에 구비되는 이송장치를 포함하여 구성되는 기판 검사 및 측정 장치에 있어서, 상기 공정부는 둘레에 에어 토출부가 형성되고 중앙부에 진공 흡입부가 형성되며 에어 토출부와 진공 흡입부 사이에 대기압부가 형성된 다수의 예압포켓을 구비하여 기판이 부상 및 예압되도록 하는 것이다.
여기서, 상기 이송장치는 상기 검사 테이블 상에 구비되는 가이드와, 상기 가이드 측부에 구비되는 리니어모터와, 상기 리니어모터의 구동에 의해 상기 가이드의 길이 방향으로 이동하도록 상기 리니어모터에 블록을 통해 연결되는 패드지지 부, 및 상기 패드지지부의 상부에 구비되어 상기 기판을 진공 흡착하는 진공패드를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 패드지지부와 상기 가이드 사이에는 마찰력 발생을 방지하기 위한 에어베어링이 더 구비될 수 있다.
또, 상기 이송장치는, 상기 가이드의 길이 방향으로 이동하는 상기 패드지지부의 진행 경로를 제어하기 위한 PZT 엑츄에이터를 더 구비할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 기판 검사 및 측정 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 기판 검사 및 측정 장치의 평면도이다.
이를 참조하면, 본 발명은 검사 테이블 양측에 구비되는 롤러를 이용하여 디스플레이 기판이나 배선이나 홀과 같은 패턴이 형성된 실리콘 기판(이하, 기판이라 칭함)을 이송하고 검사하는 장치에 관한 것으로서, 로딩부(10)와 공정부(20)와 언로딩부 및 이송장치(30)를 포함하여 구성된다.
여기서, 로딩부(10)는 검사 대상 기판이 안착되는 것이고, 언로딩부는 공정부(20)에서 검사 완료된 기판이 이송되는 것이다.
이때, 로딩부(10)와 언로딩부(10)의 양 사이드에는 검사 테이블() 상에서 기판을 길이 방향으로 이송하도록 이송롤러(11)가 구비된다.
그리고, 이송롤러(11)의 내측 상부면에는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 행렬 방향으로 요홈(12)이 형성되며, 이 요홈(12) 들의 행렬 방향의 교차점 중 하나 이상에는 에어를 토출시키는 에어 토출부(13)가 형성되어 있다.
이에 따라, 에어 토출부(13)로 토출된 에어가 행렬 방향의 다수의 요홈(12)에 공급되고, 이렇게 공급된 에어에 의해 기판이 일정 높이로 부상되는 것이다.
즉, 기판의 사이즈 증가 추세에 따라 이송롤러(11) 사이에서 기판이 하부로 처지는 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 이송시 기판이 흔들리게 되는 문제가 발생하며, 이를 방지하기 위하여 이송레일을 다수로 설치하는 경우 기판과 이송롤러 사이에 마찰력이 발생하는 문제 있다.
따라서, 본 발명은 로딩부(10) 및 언로딩부의 이송롤러(11) 내측에서 기판을 에어를 이용하여 일정 높이로 부상시킴으로써 기판의 처짐에 의한 스크래치 발생이나 진동 및 마찰력 발생을 방지할 수 있다.
여기서, 에어 토출부(13)에 에어를 공급하는 장치들 및 그 방법에 관한 기술은 이미 공지된 것이고, 기판의 부상 높이를 제어해야 함은 자명하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 공정부(20)는 로딩부(10)로부터 이송되는 기판을 검사하는 것으로서, 공정부(20)에는 기판을 촬영하고 결함 유무를 검사하기 위한 다수의 라인스캔카메라() 및 다수의 예압포켓(21)이 구비된다.
도 4은 도 2의 A-A'선 단면도로, 예압포켓(21)의 일례를 상세하게 나타낸 단면도이다.
여기서, 예압포켓(21)은 둘레에 형성된 에어 토출부(211)와, 에어 토출 부(211)의 내측 중앙부에 형성된 진공 흡입부(212) 및 에어 토출부(211)와 진공 흡입부(212) 사이에 형성된 대기압부(213)를 포함하여, 기판의 부상 및 예압이 이루어지도록 한다.
즉, 에어 토출부(211)와 진공 흡입부(212)만 구비되는 에어 토출부(211)로부터 토출된 에어가 진공 흡입부(212)로 급격하게 흡입되는바, 진공 흡입부(212)에 압력 변화가 발생하여 진공 상태가 해제되므로, 이를 방지하기 위하여 에어 토출부(211)와 진공 흡입부(212) 사이에서 대기압 상태를 유지하는 대기압부(213)를 형성함이 바람직하다.
기존 방식에서는 공정부(20) 또한 양측에 이송롤러를 구비하여 롤러 사이에서 기판이 하중에 의해 하부로 처지고, 마찰계수로 인해 속도 리플과 위치에 대한 정확한 제어가 어려웠다.
반면에, 본원 발명은 공정부(20)에 이송롤러를 적용하지 않고 예압포켓을 구비하여 에어 및 진공을 이용하여 기판을 부상시키고 진공 패드를 이용하여 기판을 이송함으로써 기판의 처짐에 따른 진동을 방지할 뿐만 아니라, 기판의 정속 제어를 할 수 있는바, 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 이송장치(30)는 기판을 진공 흡착하여 로딩부(10)로부터 공정부(20) 및 언로딩부로 이송하도록 상기 검사 테이블(1)의 중앙부에 길이 방향으로 구비된다.
도 5는 도 2의 B-B'선 단면도이고, 도 6은 도 5의 "C" 영역 확대도로, 이송 장치를 상세하게 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 이송장치(30)는 가이드(31)와, 리니어모터(32)와, 패드지지부(33) 및 진공패드(34)를 포함하여 이루어진다.
가이드(31)는 로딩부(10)와 공정부(20) 및 언로딩부를 가로질러 검사 테이블의 중앙에 길이 방향으로 구비되는 것으로서, 본 발명의 검사 테이블(1)은 공지된 기술에 따라 정밀 석정반이 이용된다.
또한, 리니어모터(32)는 가이드(31)의 측부에 구비되는 것으로서 코어리스 리니어모터(Coreless Linear Motor) 또는 무철심형 리니어모터(Ironless Linear motor)가 이용될 수 있으나, 리니어모터는 여기에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예를 통해 변형될 수 있다.
또, 패드지지부(33)는 가이드(31)의 상부에 구비되어 리니어모터(32)의 구동에 의해 검사 테이블(1)의 전후 방향으로 이동하는 것으로서, 패드지지부(33)와 리니어모터(32)는 블록(37)에 의해 연결된다.
그리고, 패드지지부(33)와 가이드(31) 사이에는 에어베어링(35)이 구비된다.
즉, 본 발명의 패드지지부(33)는 가이드(31)와 직접 접촉되지 않고 에어베어링(35)에 의해 가이드와 이격됨에 따라 마찰력 계수가 발생하지 않게 된다.
또한, 진공패드(34)는 패드지지부(33)의 상부에 구비되어 기판을 진공 흡착한다.
또, 이송장치(30)는 가이드(31)의 길이 방향으로 이동하는 패드지지부(33)의 상기 진공패드(34)의 진행 경로를 제어하기 위한 PZT 엑츄에이터(36)를 더 구비함이 바람직하다.
즉, 가이드(31)의 진직도가 정확하지 않을 경우 길이 방향으로 이동하는 패드지지부(33) 상의 진공패드(34)의 진직도가 정확하지 않아, 기판의 위치가 정확하게 정렬되지 않는 문제점이 있으므로, 초기에 PZT 엑츄에이터(36)의 구동 범위를 세팅함으로써 기판 이송 진직도를 향상시킨다.
뿐만 아니라, 공정부(20)에서 촬영된 영상 분석 결과 기판의 진직도가 정확하지 않을 경우 PZT 엑츄에이터(36)의 구동을 제어하여, 진직도를 즉시 보상하도록 함이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 기판 검사 및 측정 장치는 단축의 스테이지만을 이용하여 기판을 이송함에 따라 기존의 겐트리 방식이나 대용량의 진공척을 이용하여 기판을 이송하는 장치와 대비하여, 경량화를 이룰 수 있으므로 모터의 효율을 높일 수 있다.
또한, 가이드와 패드지지부의 집적 접촉이나 공정부에서의 기판과 롤러의 직접 접촉이 없으므로 마찰계수에 의한 영향을 받지 않으므로, 장비의 수명이 증가될 뿐만 아니라 마찰계수에 의한 속도 리플 제어 및 위치 제어의 정확도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 기판 검사 및 측정 장치는 소형 경령화에 따라 다층 구조로 설치가 가능하다.
즉, 클린 룸(Clean room)은 면적에 대한 비용이 많이 들기 때문에 최대한 작은 공간을 효율적으로 이용해야 하므로, 기판을 이송하는 검사하는 장치를 다층 구조로 일체로 형성함으로써 공간 활용도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 기판 검사 및 측정 장치의 작용을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 로딩부(10)에 기판을 로딩하고, 진공패드(34)를 이용하여 기판을 하부에서 흡착한다.
이때, 로딩부(10)에 형성된 에어 토출부(13)로 에어를 출력하여 기판이 일정 높이 부상되도록 한다. 이에 따라, 기판이 하부로 처지거나 이송되면서 진동이 발생하는 것이 방지된다.
이어서, 리니어모터(32)를 구동시켜 패드지지부(33)가 가이드(31)의 길이 방향으로 이동하도록 하여, 진공패드(34)에 로딩된 기판이 일정 높이 부상된 상태를 유지하며 공정부(20)로 이송되도록 한다.
한편, 진공패드(34) 상의 기판은 공정부(20)로 이송되어 라인스캔 카메라(30)에 의해 검사가 수행된다.
이때, 검사가 진행되는 공정부(20)에는 예압포켓(21)이 구비된바 기판은 일정 갭을 유지하며 부상하고 있으며, 부상된 기판을 에어베어링(35) 및 리니어모터(32)의 구동에 의해 가이드(31)를 따라 이동하는 패드지지부(33)를 이용하여 이송하는바, 마찰계수 발생없이 위치 제어를 정밀하게 할 수 있다.
이어서, 공정부(20)에서 검사 완료된 기판을 언로딩부(20)로 이송한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기판 검사부에 이송롤러 없이 에어베어링 및 리니어모터 구동에 의해 이동하는 진공패드로 기판을 흡착하여 이송함으로써, 마찰계 수 발생을 방지하여 속도 리플 발생을 방지하고 기판 이송 위치 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 검사부에 진공 흡착과 에어토출부 및 대기압부가 형성된 예압포켓을 다수로 구비하여 기판을 부상시켜 기판의 처짐을 방지함으로써, 기판의 스크레치 발생을 방지하고 이송시의 진동을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또, 본 발명은 가이드의 진직도가 정확하지 않거나 공정 오차에 의해 기판을 이송하는 진공패드의 진직도가 저하되는 경우 이를 보정하기 위한 PZT 엑츄에이터를 구비하여, 기판 이송 진직도를 향상시켜 검사 정확도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (4)

  1. 에어를 이용하여 기판을 일정 높이 부상시키도록 검사 테이블 상에 구비되는 로딩부(10)와 언로딩부(10'),
    상기 기판을 검사하도록 상기 로딩부(10)와 언로딩부(10') 사이에 구비되는 공정부(20);
    상기 기판을 진공 흡착하여 상기 로딩부(10)로부터 상기 공정부(20) 및 상기 언로딩부(10')로 이송하도록 상기 검사 테이블(1)의 중앙부에 구비되는 이송장치(30)를 포함하여 구성되는 기판 검사 및 측정 장치에 있어서,
    상기 공정부(20)는;
    둘레에 에어 토출부(211)가 형성되고 중앙부에 진공 흡입부(212)가 형성되며 에어 토출부(211)와 진공 흡입부(212) 사이에 대기압부(213)가 형성된 다수의 예압포켓(21)을 구비하여 기판이 부상 및 예압되도록 함을 특징으로 하는 기판 검사 및 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이송장치(30)는;
    상기 검사 테이블(1) 상에 구비되는 가이드(31)와,
    상기 가이드(31) 측부에 구비되는 리니어모터(32)와,
    상기 리니어모터(32)의 구동에 의해 상기 가이드(31)의 길이 방향으로 이동 하도록 상기 리니어모터(32)에 블록(37)을 통해 연결되는 패드지지부(33), 및
    상기 패드지지부(33)의 상부에 구비되어 상기 기판을 진공 흡착하는 진공패드(34)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 검사 및 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 패드지지부(33)와 상기 가이드(31) 사이에는 마찰력 발생을 방지하기 위한 에어베어링(35)이 더 구비됨을 특징으로 하는 기판 검사 및 측정 장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 이송장치(30)는;
    상기 가이드(31)의 길이 방향으로 이동하는 상기 패드지지부(33)의 진행 경로를 제어하기 위한 PZT 엑츄에이터(36)를 더 구비함을 특징으로 하는 기판 검사 및 측정 장치.
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