KR20040097616A - 검사기판 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형기판의 표면형상 검사에 최적인 광학조건을 결정하기 위한 것으로서, 다수개의 광원으로부터 발생된 빛을 각각 반사시키는 다수개의 미러와, 상기 각 미러에서 반사되는 각각의 확산광을 하나의 초점위치로 집광하여 스테이지에 안착되어 있는 기판에 조영하는 프레넬 렌즈를 포함하여 구성되며, 다수개의 조명을 사용하여 대형 기판의 넓은 면적을 조영함으로써, 조명장치의 이동 구조가 단순화되며, 표면형상의 검사에 초점위치 변동 없이 하나의 초점위치에서 작업자가 검사 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

검사기판 조명장치{lighting apparatus for inspection substrate}

본 발명은 대형 기판을 육안으로 검사할 때 결함의 발견이 용이하도록 빛을 조사하는 검사기판 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼나 LCD, PDP, EL 등의 기판들을 생산할 때 기판에 남아 있는 이물질이나 얼룩 등의 결함을 발견하기 위하여 목시검사, 즉 육안으로 결함을 검사한다. 이때 결함의 발견을 용이하게 하기 위하여 기판 전체를 균일하게 조명하여 주는 조명장치가 개발되었다.

이 개발된 검사기판 조명장치는 프레넬 렌즈의 집광기술을 이용한 것으로서, 광원으로부터 발생된 빛을 프레넬 렌즈에 투과시켜 검사기판으로 조사함으로써, 검사기판이 균일한 조명을 받도록 하고 있다.

특히, 일본 특허공개 2000-131226호 공보를 보면, PDP의 배면판에 도포된 액상형광체의 도포상태를 검사하기 위한 방법이 기재되어 있다. 이 기술은 피검사물의 측정면에 빛을 입사하고, 그 반사광을 포착하여, 얻어진 반사광의 강도변화를 측정함으로써 측정면의 구조를 검사하는 것이다.

도 1 은 종래의 검사기판 조명장치의 구조를 나타낸 도면으로, 대물렌즈와 경통부 및 대안렌즈로 구성된 현미경의 원리를 적용하고 있다.

도 1과 같이, 검사기판 조명장치는 광원(11)으로부터 발생된 빛을 반사시키는 미러(12)와, 상기 미러(12)에서 반사되는 확산광을 평행광으로 집광하는 상부 프레넬 렌즈(13)와, 상기 상부 프레넬 렌즈(13)를 통과한 평행광을 집광하여 스테이지(20)에 안착되어 있는 기판(10)에 조영하는 하부 프레넬 렌즈(14)와, 상기 하부 프레넬 렌즈(14)에 부착되고 전원의 인가 여부에 따라 투명 또는 불투명 상태로 절환되어 직사광 또는 산란광이 발생되도록 하는 액정판(15)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 상부 프레넬 렌즈(13)는 그 초점을 포함하여 현미경의 대안렌즈의 역할을 수행하고, 상기 하부 프레넬 렌즈(14)는 역시 초점을 포함하여 대물렌즈와 상부 프레넬 렌즈(13) 및 하부 프레넬 렌즈(14) 사이의 간격은 현미경의 경통과 유사한 역할을 수행한다고 볼 수 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 검사기판 조명장치는 광원(11)에서 발생된 빛은 기본적으로 확산광이며, 이 확산광은 미러(12)에 의해 상부 프레넬 렌즈(13) 측으로 반사된다. 그리고 미러(12)에 의해 반사된 확산광은 상부 프레넬 렌즈(13)를 통과하면서 평행광으로 집광되고, 이 평행광은 다시 하부 프레넬 렌즈(14)를 통과하면서 다시 집광되어 스테이지상(20)에 있는 기판(10)을 조영하게 된다.

그러면 작업자는 초점위치인 S에서 기판에 균일하게 조영되는 빛을 통해 기판의 결함을 찾게 된다.

이때, 상기 하부 프레넬 렌즈(14) 하단에 설치된 액정판(15)은 전원의 인가 여부에 따라 투명 또는 불투명 상태로 전환되는데, 이를 제어하는 스위치(16)가 오프(off)되어 배터리(17)의 전원이 인가되지 않으면 빛을 산란시켜 기판(10)이 밝게 조영되지 않게 하고, 또한 스위치(16)가 온(on)되어 전원이 인가될 경우에는 직사광이 형성되도록 하여 기판(10)이 밝게 조영되도록 한다.

이는 작업자가 기판을 주시할 때만 기판이 조영되도록 하여 검사의 효과를 상승시키기 위한 것이다.

그러나, 최근 LCD나 PDP 등의 평면디스플레이는 화면의 대형화, 화소의 미세화가 진행되어, 결함이 없는 제품을 제조하는 것이 매우 어렵게 되고 있으며, 또한 직사광이 기판에 조영되는 제품비율의 확보가 큰 과제가 되고 있다.

즉, 종래의 370mm x 470 mm 너비를 갖는 LCD 기판검사의 경우, 도 2(a)(b)와 같이 하나의 조명장치를 이용하여 조명장치의 이동 없이 기판 전체를 한꺼번에 조영하여 검사하던 것을 최근 그 너비가 1100mm x 1250mm로 커짐에 따라서 이와 같은 방법으로는 기판을 검사하는데 어려움이 있다.

일반적으로 하나의 조명장치로 검사할 수 있는 기판의 너비는 400mm에서 500mm 정도이기 때문에 도 3(a)(b)과 같이 하나의 조명장치를 상하 및 좌우 측으로 이동시키면서 기판 전면을 검사하거나, 또는 도 4(a)(b)와 같이 두 개의 조명장치를 동시에 사용하여 상하로 이동시키면서 전면을 검사하고 있다.

이와 같이 조명장치의 빛을 사용하는 기판 검사방법은 검사의 정밀도를 높이기 위해서 조명을 상하 및 좌우로 움직이면서 빛의 입사각도, 반사각도, 파장, 강도, 산란, 편광방향 등을 조절함으로써 피검사물의 여러 가지 광학조건을 최적화 한다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 검사기판 조명장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 도 3(a)(b)과 같이 하나의 조명장치를 상하 및 좌우 측으로 이동시키면서 기판을 검사하는 방법은 기판의 면 중 한정된 영역에만 빛을 조영하는 하나의 조명장치로 여러 영역을 이동하면서 검사해야 하기 때문에 검사하는데 많은 시간이 소요되며, 또한 기판전면이 아닌 빛이 조영되는 한정된 영역의 기판에서만 검사를 해야함으로 정밀도가 떨어지게 된다. 아울러, 조명장치의 이동에 따라 도 3(a)에서와 같이 작업자의 초점위치가 S에서 S'로 계속적으로 변경됨으로서, 기판검사 시에 작업자도 상기 초점위치로 같이 움직이면서 기판을 검사해야 하는 불편함을 갖게 된다.

둘째, 도 4(a)(b)와 같이 하나 이상의 조명장치를 이용하여 기판을 넓은 영역을 검사하는 방법은 상기 도 3(a)(b)에서 발생되는 문제점인 시간적, 공간적인 면을 해결할 수 있어서 정밀도에서 높은 효과를 가져오지만, 각 조명장치에서 조영되는 기판의 위치에 따라 초점위치가 변경되는 문제점은 그대로 가지고 있으며, 아울러 도 4(b)에서와 같이 두 조명장치 사이에 빛이 조영되지 않는 블랙존이 존재하게 되어 기판전면 검사 시에 상기 블랙존 영역을 검사할 수 없게 되는 문제점을 갖게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 대형기판의 표면형상 검사에 최적인 광학조건을 결정하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 표면형상의 검사에 초점위치 변동 없이 하나의 초점위치에서 작업자가 검사 가능하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 결정된 조건을 검사장치에 반영시켜서 정밀도 좋게 검사를 행하여, 수율을 저하시키지 않고, 제품비율을 향상시키며 또한 고품질로 신뢰성이 높은 기판을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 검사기판 조명장치의 구조를 나타낸 도면

도 2(a)(b)는 종래 기술에 따른 검사기판 조명장치의 제 1 실시예

도 3(a)(b)는 종래 기술에 따른 검사기판 조명장치의 제 2 실시예

도 4(a)(b)는 종래 기술에 따른 검사기판 조명장치의 제 3 실시예

도 5(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 검사기판 조명장치를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 기판 110, 120 : 광원

130, 140 : 미러 200, 210 : 프레넬 렌즈

201 : 상위 프레넬 렌즈 203 : 하위 프레넬 렌즈

205 : 액정판 300 : 스위치

400 : 배터리

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 검사기판 조명장치의 특징은 다수개의 광원으로부터 발생된 빛을 각각 반사시키는 다수개의 미러와, 상기각 미러에서 반사되는 각각의 확산광을 하나의 초점위치로 집광하여 스테이지에 안착되어 있는 기판에 조영하는 프레넬 렌즈를 포함하여 구성되는데 있다.

이때, 상기 기판에 조영되는 확산광은 제 1 광원을 집광하는 제 1 프레넬 렌즈와 이웃하는 제 2 광원을 집광하는 제 2 프레넬 렌즈에서 기판에 조영되는 빛이 일부 중복(overlap)되도록 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 하나의 초점위치로의 집광은 광원, 미러, 프레넬 렌즈로 구성되는 조명장치 중 미러 또는 프레넬 렌즈 중 적어도 하나 이상을 이동하여 다수개의 광원에서 입사되는 빛의 입사각도 또는 반사각도로 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프레넬 렌즈는 상기 각 미러에서 반사되는 확산광을 평행광으로 집광하는 상부 프레넬 렌즈와, 상기 상부 프레넬 렌즈를 통과한 평행광을 하나의 초점위치로 집광하여 기판에 조영하는 하부 프레넬 렌즈와, 상기 하부 프레넬 렌즈에 부착되고 전원의 인가 여부에 따라 투명 또는 불투명 상태로 절환되어 직사광 또는 산란광이 발생되도록 하는 액정판을 포함하여 구성되는데 있다.

이때, 상기 액정판에 전기적으로 연결되어 전원을 인가하는 배터리와, 상기 배터리에서 인가되는 전원을 스위칭하여 액정판을 제어하는 스위치부를 더 포함하여 구성되는데 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 검사기판 조명장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 검사기판 조명장치를 나타낸 도면이다.

도 5(a)와 같이, 검사기판 조명장치는 다수개의 광원(110)(120)으로부터 발생된 빛을 각각 반사시키는 다수개의 미러(130)(140)와, 상기 각 미러(130)(140)에서 반사되는 각각의 확산광을 하나의 초점위치 P로 집광하여 스테이지에 안착되어 있는 기판(100)에 조영하는 다수개의 프레넬 렌즈(200)(210)로 구성된다.

이때, 도 5(b)와 같이, 기판(100)에 조영되는 확산광은 다수개의 프레넬 렌즈(200)(210)간에 발생되는 블랙존이 생성되지 않도록 제 1 프레넬 렌즈(200)와 이웃하는 제 2 프레넬 렌즈(210)에서 각각 집광되는 빛이 일부 중복(overlap)되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이때 상기 중복되는 빛의 영역이 작을수록 바람직하다.

그리고 상기 다수개의 프레넬 렌즈(200)(210)를 하나의 초점위치로 집광시키기 위해 광원(110)(120), 미러(130)(140), 프레넬 렌즈(200)(210)로 구성되는 각각의 조명장치를 소정 각으로 변경시켜 구성된다. 이때, 상기 소정 각은 상기 미러(130)(140) 또는 프레넬 렌즈(200)(210) 중 적어도 하나 이상을 이동하여 광원에서 입사되는 빛의 입사각도 또는 반사각도로 조절한다.

이때, 상기 다수개의 프레넬 렌즈(200)(210)는 도 5c와 같이, 확산광을 평행광으로 집광하는 상부 프레넬 렌즈(201)와, 상기 상부 프레넬 렌즈(201)를 통과한 평행광을 집광하여 기판(100)에 조영하는 하부 프레넬 렌즈(203)와, 상기 하부 프레넬 렌즈(203)에 부착되고 전원의 인가 여부에 따라 투명 또는 불투명 상태로 절환되어 직사광 또는 산란광이 발생되도록 하는 액정판(205)으로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 액정판(205)을 제어하는 스위치(300)와, 상기 스위치(300)의 스위칭에 따라 액정판(205)에 전원을 인가하는 배터리(400)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 검사기판 조명장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

설명의 간략화를 위해 다수개인 광원, 미러, 프레넬 렌즈를 각각 2개만을 사용하며, 이들은 각각 동일한 특성을 갖는다. 따라서, 이들은 2개로 한정되지 않는다.

먼저, 제 1, 2 광원(110)(120)에서 발생된 빛은 확산광이며, 이 2 개의 광원에서 조사되는 확산광들은 각각 제 1, 2 미러(130)(140)에 의해 제 1, 2 프레넬 렌즈(200)(210)측으로 반사된다.

그리고 상기 제 1, 2 미러(130)(140)에 의해 반사된 확산광은 제 1, 2 프레넬 렌즈(200)(210)의 상부 프레넬 렌즈(201)를 통과하면서 평행광으로 집광되고, 이 평행광은 다시 하부 프레넬 렌즈(203)를 통과하면서 다시 집광되어 스테이지상에 있는 기판(100)을 조영하게 된다.

이때, 상기 하부 프레넬 렌즈(203) 하단에 액정판(205)이 설치되어 작업자가 기판(100)을 주시할 때만 기판이 조영되도록 스위칭하도록 한다.

즉, 스위치(300)의 스위칭을 통한 외부 전원의 인가 여부에 따라 상기 액정판(205)은 투명 또는 불투명 상태로 전환되게 된다.

상기 스위치(300)가 오프되어 배터리(400)의 전원이 인가되지 않으면 빛을 산란시켜 기판(100)이 밝게 조영되지 않게 하고 스위치(300)가 온되어 전원이 인가될 경우에만 직사광이 형성되도록 하여 기판(100)이 밝게 조영되도록 한다.

그러면 작업자는 기판(100)에 블랙존 없이 넓은 영역에서 균일하게 조영되는 빛을 통해 기판의 얼룩 및 결함을 찾게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 검사기판 조명장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 다수개의 조명을 사용하여 대형 기판의 넓은 면적을 조영함으로써, 조명장치의 이동 구조가 단순화되며, 표면형상의 검사에 초점위치 변동 없이 하나의 초점위치에서 작업자가 검사 가능하도록 하는 효과가 있다.

둘째, 다수개의 조명장치를 사용하는 경우에 조영되는 기판에 발생되는 블랙존 발생을 억제하여 대형기판의 표면형상 검사에 신뢰성을 높일 수 있으며, 수율을 저하시키지 않고, 제품비율을 향상시키며 또한 고품질로 신뢰성이 높은 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 다수개의 광원으로부터 발생된 빛을 각각 반사시키는 다수개의 미러와,

   상기 각 미러에서 반사되는 각각의 확산광을 하나의 초점위치로 집광하여 스테이지에 안착되어 있는 기판에 조영하는 프레넬 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 검사기판 조명장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판에 조영되는 확산광은 제 1 광원을 집광하는 제 1 프레넬 렌즈와 이웃하는 제 2 광원을 집광하는 제 2 프레넬 렌즈에서 기판에 조영되는 빛이 일부 중복(overlap)되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 검사기판 조명장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 하나의 초점위치로의 집광은 광원, 미러, 프레넬 렌즈로 구성되는 조명장치 중 미러 또는 프레넬 렌즈 중 적어도 하나 이상을 이동하여 다수개의 광원에서 입사되는 빛의 입사각도 또는 반사각도로 조절하는 것을 특징으로 하는 검사기판 조명장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는

   상기 각 미러에서 반사되는 확산광을 평행광으로 집광하는 상부 프레넬 렌즈와,

   상기 상부 프레넬 렌즈를 통과한 평행광을 하나의 초점위치로 집광하여 기판에 조영하는 하부 프레넬 렌즈와,

   상기 하부 프레넬 렌즈에 부착되고 전원의 인가 여부에 따라 투명 또는 불투명 상태로 절환되어 직사광 또는 산란광이 발생되도록 하는 액정판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 검사기판 조명장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 액정판에 전기적으로 연결되어 전원을 인가하는 배터리와,

   상기 배터리에서 인가되는 전원을 스위칭하여 액정판을 제어하는 스위치부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 검사기판 조명장치.