KR0170783B1 - 표면 광학 주사 장치 - Google Patents

Abstract

광학 주사 장치는 검출 시스템(22 내지 25; 122 내지 125) 상에서 주사될 표면의 일부분(10)을 이미징하기 위한 광학 시스템을 포함한다. 상기 광학 시스템은 대물 렌즈 시스템(43) 및 두개의 원통 렌즈(41, 42) 그리고/또는 두개의 원통 거울 시스템(141a, 141b, 142a, 142b)을 포함한다. 원통 렌즈(41, 42)가 광학 파워를 갖는 방향으로, 대물 렌즈 시스템(43)은 상기 표면의 광-집속 및 공간 영상이 검출 시스템(22 내지 25)에서 형성되도록 영상 렌즈로 동작한다. 얻어진 큰 수치 개구로 인해, 형성된 영상은 표면 프로필에 대한 정보가 주사 장치에 의해 얻어질 수 있도록, 삼차원적으로 관찰될 수 있다.

Description

표면 광학 주사 장치

제1a도 및 제1b도는 본 발명에 따른 주사 장치의 광학 시스템을 도식적으로 도시한 도면.

제2a도 및 제2b도는 방사 경로가 겹쳐지는 본 발명에 따른 주사 장치의 측면도 및 정면도.

제3a도 및 제3b도는 본 발명에 따른 주사 장치의 실시예의 정면도 및 측면도.

제4도는 타원형 거울이 사용되는 실시예의 측면도.

제5도는 타원형 거울과 함께 보정 시스템의 사용을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 표면 20 : 검출 시스템

41 및 42 : 원통 렌즈 43 : 영상 렌즈

51 및 52 : 보정 거울 61 : 광원 유니트

본 발명은 라인을 따라 표면을 광학적으로 주사하기 위한 주사 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 표면으로부터 발생하는 방사를 검출하기 위한 방사-감지 검출 시스템, 이 방사-감지 검출 시스템상에 표면의 한 영역을 비추기 위한 광학 시스템, 및 주사될 표면의 상기 영역을 선택하기 위한 편향 시스템을 포함하며, 상기 광학 시스템은 제1 및 제2원통 서브-시스템을 포함하고, 상기 제1원통 서브-시스템은 주사될 라인 근처에 수직으로 배열되며, 상기 제2원통 서브-시스템은 상기 검출 시스템 근처에 배열된다. 이러한 타입의 장치는 물체의 표면을 검사하는데, 예를 들면 이 물체상에 제공된 마크를 판독하는데 사용된다. 이러한 장치는 또한 전자회로와 같은 제품을 검사하는데 사용되는데 이는 이 회로상에 배열된 부품이 정확한 위치에 제공되는지 여부를 체크하기 위함이다.

서두에 기술된 타입의 장치는 미합중국 특허출원 제 3, 787, 107호에 공지된다. 이 특허는 컨베이어 벨트상에 제공된 물체의 표면이 그 물체상에 주어진 문자와 같은 마크 형태의 정보를 판독하기 위해 주사되는 장치를 기술한다. 상기 표면상의 라인은 회전 다각형 거울 형태의 레이저빔과 편향 시스템을 사용하여 광점에 의해 주사된다. 광점의 존재는 라인의 영역을 선택한다. 상기 표면에 의해 반사된 방사는 원통형 렌즈형태의 두 원통 시스템을 경유하여 광-전기 컨버터에 계속하여 발사된다. 광-전기 컨버터, 또는 방사-감지 검출 시스템의 출력 신호는 표면의 반사 계수 또는 아크의 존재 또는 부재의 기준이다.

공지된 장치는 방사의 크기 및 방사빔에 의해 조명되는 표면상의 영역의 반사 계수를 측정한다. 한편, 공지된 장치는 다른 측정을 실행하는데는 적합하지 않고, 주사될 라인을 따라 프로필을 측정하므로써 표면의 기복(relief)를 명료하게 결정하는데 적합하다. 이러한 프로필 측정은 특히 높이가 변하는 표면을 가진 제품, 예를 들면 편평한 지지 플레이트상에 고정되게 배열된 부품을 가진 전기회로 또는 칼라에 있어서는 아니지만 높이에 있어서 배경과 구별되는 마크 검사시 특히 유리하다.

본 발명의 목적중 하나는 광학 프로세스를 통해 삼차원 검사가 실행될 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 이 목적 달성을 위해 본 발명에 따른 주사 장치는 상기 편향 시스템이 제1 및 제2원통 서브-시스템 사이의 방사 경로안에 배열되고, 상기 광학 시스템 또는 주사방향으로 교차하도록 상기 표면은 제1원통 서브-시스템에 의해 영상 렌즈로 비춰지고 상기 영상 렌즈는 제2원통 서브-시스템에 의해 상기 검출 시스템 상에서 비춰지는 것을 특징으로 한다. 영상 렌즈가 없을 경우, 광학 시스템의 광학축과 공칭 표면의 교차점은 주사 방향에 대해 비스듬하게 비춰지는 것 같이 검출 시스템상에서 정확하게 이미징될 것이다. 다른 견지에서, 어떠한 영상도 결코 형성되지 않는다. 광학축 다음을 제외하거나 또는 상이한 깊이의 평면에서의 다른 점은 상당한 수차(aberration)로 이미징될 것이다. 영상 렌즈가 존재할 경우, 영상은 주사 방향으로 조사되는 것 같이 제1위치안에 형성된다. 주사 방향에 대해 비스듬하게 조사된 영상 렌즈는 깊이 변화는 물론이고 평면 안에서 수차를 보정하는 필드 렌즈 기능을 하는데, 이것은 공칭 주사점 주위의 표면 부면이 검출 시스템에서 공간적으로 디스플레이되게 하기 위함이고, 상기 디스플레이는 단지 작은 수치만을 나타낸다. 상기 필드는 또한 상당히 증가되며 비네팅(vignetting)은 제거된다. 실제로 이미징되는 표면 부분은 상기 검출 시스템의 퍼지션 또는 세팅에 의해 결정된다.

상기 검출 시스템상에서 표면을 이미징하는 영상 렌즈는 두개의 원통 서브 시스템을 서로 정확하게 이미징하는 실제 필드 렌즈보다 수차를 감소시킴에 있어서 보다 효과적임이 알려져 있다.

상기 영상 렌즈는 단일 렌즈일 수도 있지만, 대신 다수의 렌즈로 구성된 시스템일 수도 있다.

제1원통 렌즈의 존재는 상기 검출 시스템의 불완전성으로 인해 원하는 주사 라인으로부터의 일탈이 매우 크게 감소한다는 장점을 갖는다.

상기 원통 서브-시스템은, 예컨대 원통형 렌즈를 포함한다. 양호한 실시예는 최소한 한 원통 서브-시스템이 공동 원통 거울을 포함하는 것을 특징으로 한다. 반사 시스템은 렌즈의 수치 계구보다 상당히 큰 수치 계구로 실현될 수 있다. 이것은 표면으로부터 발생하여 45°이상의 각도에서 표면의 수선까지 연장하는 방사를 수신할 수 있다.

이 실시예는 양호하게도 원통 거울이 타원형인 것을 특징으로 한다. 양호한 영상이 한 촛점은 표면의 공칭 퍼지션에 위치하고 다른 촛점은 영상 렌즈안에 위치하는 타원을 선택하므로써 얻어진다. 더우기, 타원형 원통 거울은 프레이즈 반(milling machine)에 의해 비교적 쉽게 제조될 수 있다.

원통 렌즈가 사용될 때, 주사 장치는 제1 및 제2원통 서브-시스템이 원형에서 벗어나는(비구면 원통 렌즈) 굴절 표면을 가진 원통 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이들 렌즈로 상기 시스템의 축상에 위치한 점은 거의 어떤 영상 에러도 없이 이미징될 수 있다. 상기 축상에 위치하지 않는 점의 영상에 있어서 수차는 영상 렌즈에 의해 감소된다.

본 발명에 따른 장치는 상기 영상 렌즈가 검출 시스템과 제2원통 서브-시스템사이의 방사 경로안에 배열되는 것을 특징으로 한다. 결과적으로, 영상 렌즈를 통과하는 방사 빔의 방향은 상기 검출 시스템의 퍼지션과는 무관하다. 그러므로 렌즈 및 광학 빛 경로는 비교적 간단해진다.

주사될 수 있는 표면 사이의 폭은 주사될 라인의 서로 다른 점과 상기 검출 시스템 사이의 광학 경로가 다르지 않을 수 있거나 기껏해야 매우 작은 정도로 다를 수 있기 때문에 제한된다. 이것은 상기 검출 시스템이 상기 표면에서 훨씬 멀어야 하고 상기 폭이 영상 렌즈의 촛점 길이보다 상당히 작아야함을 의미한다. 이 결점을 제거하기 위해, 본 발명에 따른 주사 장치는 상기 광학 시스템이 제1원통 서브-시스템과 편향 시스템 사이의 방사 경로안에 배열되는 보정 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이것은 주사될 영역과 방사-감지 검출 시스템 사이의 광학 거리가 검출 시스템의 조정과 거의 무관하게 하기 위함이다. 본 발명에 따른 주사 장치는 양호하게도 보정 시스템이 방사 경로안에서 차례로 배열된 최소한 두개의 구부러진 거울로 구성되는 것을 특징으로 한다. 한 거울은 볼록 형태의 양호한 쌍곡선형이고, 제2거울은 오목형태의 포물선형인 이런 시스템의 도움으로, 상기 표면이 원거리 중심으로 주사될 수 있으며, 반면에 주사빔의 주축은 동일한 각도로, 예컨대, 주사될 표면에 대해 수직으로 연장한다. 이러한 보정 시스템은 EPC 아티클 54(3)에 따른 종래 기술에 속하는 유럽 특허출원 제 0, 351, 011호에 기술된다. 그러나, 이 출원에 기술된 주사 장치는 본 출원에 따른 주사 장치와 같은 제1 및 제2원통 서브-시스템을 포함하지 않는다. 공간 영상 형성, 큰 수치 개구, 및 주사 방향과 교차하는 방향으로의 상당한 방사 수신과 같은 본 발명의 영향 및 장점은 상기 출원에는 기술되지 않는다. 상기 출원에 기술된 보정 시스템은 큰 폭에 대해 상기 표면을 원거리 중심으로 정확하게 주사한다.

본 발명에 따른 주사 장치는 상기 영상 렌즈가 왜상(anamorphotic) 렌즈인 것을 특징으로 한다. 상기 영상 렌즈를 구성하는 렌즈 시스템은 두가지 기능을 실행한다. 앞서 기술된 바와 같이, 상기 영상 렌즈는 주사 방향과 교차하는 방향으로 원통 시스템의 영상 에러를 보정하고 필드를 확대시키는데 사용된다. 더우기, 이 렌즈 시스템은 주사 방향으로 검출 시스템 상에서 주사될 표면의 영상을 형성하고, 이 방향으로 원통 시스템은 어떠한 힘도 갖지 않는다. 왜상 렌즈가 사용될 때, 상기 두 기능은 서로 무관하게 최적화된다.

본 발명에 따른 주사 장치의 양호한 실시예는 제1 및 제2원통 서브-시스템이 영상 렌즈에 대해 대칭으로 배열되는 것을 특징으로 한다. 대칭 시스템에 있어서, 제2원통 서브-시스템은 제1원통 서브-시스템에 의해 발생된 영상 에러를 보상한다. 다른 장점은 원통 렌즈의 한 형태 또는 원통 거울이 요구된다는 것이다. 질적으로 양호한 영상이 이러한 구조로 얻어질 수 있음이 알려져 왔다.

본 발명에 따른 주사 장치의 실시예는 방사-감지 검출 시스템이 렌즈 시스템에 의해 선행되는 최소한 하나의 방사-감지 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 렌즈 시스템의 주축은 제2원통 서브-시스템의 주축에 대해 임의의 각도로 연장한다. 상기 광학 시스템이 표면의 실제 공간 영상을 제공하고 원통 렌즈 또는 원통 거울이 주사방향에 교차하는 방향으로 비교적 큰 수치 개구를 갖기 때문에, 선택된 영역의 높이에 대한 정보가 얻어지는 삼각 방식으로 상기 검출 시스템이 실행될 수 있다. 이중 삼각 측정법은 이것이 샤도우에 덜 민감하고 보다 정확한 정보를 제공하기 때문에 우선적으로 선택된다.

본 발명에 따른 장치의 양호한 실시예는 상기 광학 시스템이 전적으로 또는 부분적으로 공급된 방사 빔을 상기 표면상에 포커싱하는데 사용되고, 상기 검출 시스템이 형성된 방사 스폿을 주사될 라인을 가로질러 이동시키는데 사용되는 것을 특징으로 한다. 주사될 영역은 이 영역을 따라 이동하는 작은 방사 스폿트에 의해 상기 영역을 노출시키므로써 정확하게 선택될 수 있다. 이 경우에 있어서 광학 시스템을 사용하는 다른 장점은 입사 방사 빔이, 예컨대 표면에서 발사된 방사가 샤도우 영향이 어떠한 역할도 하지 못하도록 수신되는 방향과 같이, 표면에 대해 수직으로 동일하게 입사된다. 입사 방사 빔은 전체 광학 시스템을 교차하거나 또는 검출 시스템과 표면 사이의 일부분을 교차한다. 후자의 경우에 있어서 방사 빔은, 예컨대 거울을 통해 연결된다.

본 발명에 따른 주사 장치의 실시예는 상기 방사-감지 검출 시스템이 표면상에서 다수의 포인트를 검출하도록 적응되는 것을 특징으로 하며, 이 포인트들은 주사하는 동안 나란히 놓인 병렬 경로를 따라 배열된다. 상기 표면은 다수의 라인을 따라 동시에 주사되며, 그에 따라 비교적 빠른 주사가 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본원 명세서를 보다 명확히 설명하겠다.

제1a도 및 제1b도는 본 발명에 따른 주사 장치의 도식도이다. 제1a도는 주사 방향이 도면의 평면에 대해 수직인 측면도이고, 제1b도는 주사 방향이 도면의 평면안에 도시되고 더블-헤드(double-headed) 화살표(31)에 의해 표시된 정면도이다.

표면의 일부분(10)이 두개의 원통 렌즈(41 및 32) 및 대물 렌즈(objective) 시스템을 포함하는 광학 시스템에 의해 검출 평면(21)을 가진 검출 시스템(20) 근처에서 이미징된다. 주사 방향과 교차하는 방향으로 주사될 표면의 공칭 위치의 제1원통 렌즈에 의해 형성된 영상이 제2원통 렌즈(42)에 의해 형성된 검출 평면(21)의 영상과 일치하는 방법으로 원통 렌즈가 배열된다. 영상 렌즈(43)가 이들 영상의 상기 위치에 배열된다. 영상 렌즈(43)는 달리 주사될 표면의 공칭 위치와 광학축과의 교차점 주위의 점의 영상에 존재하게될 영상 에러를 감소시킨다. 광학 시스템의 실행으로, 주사 방향과 교차하는 방향으로 광학 시스템은 큰 수치 개구 및 그에 따른 비교적 큰 해상력(resolving power) 및 큰 광 출력을 갖는다. 이 경우에 있어서, 표면(10)이 라인을 따라 주사되는 검출 시스템(30)에 대해 공간이 형성되도록 검출 시스템 및 주사될 표면을 비교적 멀리 배치하는 것이 가능하다. 이것은 또한 표면(10)의 기복이 측정될 수 있는 높이-측정 시스템과 같은 검출 시스템(20)을 실행할 수 있게 해줄 것이다. 상기 검출 시스템(30)은, 갈바노 미터 거울 또는 회전 다각형과 같이 임의의 축에 대해 회전하는 거울, 또는 음향-광학 소자이다.

영상 시스템(43)은 주사 방향으로 주사된 영역의 영상을 형성한다. 원통 렌즈(41 및 42) 및 영상 시스템(43)의 조합은 실제로 실현 가능한 주사 역-영상을 부여해준다. 검출 시스템(20)의 위치에서 형성되는 광-접속 실 영상은 삼각측정 방법 또는 다른 높이-측정 방법에 의해 측정될 수 있으며, 이것은 반사 차이 뿐만 아니라 표면(10)의 높이차도 검출되게 하기 위함이다. 영상 렌즈(43)는 파워가 주사 방향 및 그것과 교차하는 방향으로 최적화될 수 있도록 왜상 형태를 가질 수도 있다.

제2a도 및 제2b도는 본 발명에 따른 주사 장치의 실질적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에 있어서, 검출 시스템은 대물 렌즈시스템 또는 영상 렌즈(41)와 제1원통 렌즈(41) 사이에 배열된 회전 다각형 거울(31)이다. 이들 두 렌즈사이의 편향 시스템의 위치는, 편향 시스템의 조정과 무관하게, 방사 빔이 항상 동일한 방향으로 대물 렌즈 시스템(43)과 교차하는 것을 의미하는데, 이는 본 시스템이 서로 다른 방향으로 방사빔에 대해 디자인될 필요가 없게 하기 위함이다.

대물 렌즈 시스템(43)과 표면(10) 사이의 광학 거리가 일정하게 유지되도록, 주사 장치는 한 쌍의 보정 거울(51 및 52)을 포함한다. 이들 보정 거울은 방사 경로의 길이가 다각형 거울(31)의 위치와 무관하게 되는 방법으로 상기 대물 렌즈 시스템과 표면 사이의 방사 경로를 연장한다. 더우기, 보정 시스템은 어떠한 광학적 파워도 갖지 않는데, 이는 광학 시스템의 촛점 거리가 동일하게 되도록 하기 위함이다. 더우기, 보정 시스템은 기울어진 방사 빔에 의해 야기된 샤도우 영향이 최대 가능 정도까지 제거되도록 표면(10)을 원거리 중심으로 주사시킨다. 상기 보정 시스템은 양호하게도 쌍곡선-원통형의 제1볼록 거울(51) 및 포물선-원통형의 제2오목 거울(52)을 포함한다. 작은 주사폭의 경우, 원형 실린더의 사용은 가장 바람직한 형으로 충분히 어림할 수 있다. 상기 보정 시스템은 전술된 유럽 특허출원 제 0, 351, 011호에 기술된다.

도시된 실시예에 있어서, 상기 표면은, 광원 예컨대 주사될 라인의 근처에 배열된 램프에 의해 고르게 노출될 수도 있다. 이러한 조명에 있어서, 표면의 큰 부분이 검출 시스템 상에서 이미징된다. 표면을 만족스럽게 디스플레이하기 위해서는, 하나의 작은 검출기 또는 다수의 작은 검출기를 포함하는 검출 시스템을 사용하는 것이 필요하다.

표면상에서 포인트의 높이는 매우 작은 방사 스폿트를 가진 표면을 노출시키므로써 측정될 수 있다. 원칙적으로, 이 방사 스폿트는 분리된 광학 시스템에 의해 상기 표면상에 발사될 수 있다. 한편, 이것은 주사 장치에 의한 주사로 방사 스폿트의 이동을 동기화시키기 위해 복잡한 제어 시스템을 필요로 한다. 표면(10)이 검출 시스템(20) 상에서 이미징되는 광학 시스템이 표면을 노출시키는데 사용될 때 이러한 제어 시스템은 요구되지 않는다. 그때 검출 시스템(30 또는 31)은 표면상에 포인트를 노출시키고 노출된 포인트 주위의 영역을 선택하는데 사용된다.

제2a도 및 제2b도에 도시된 바와 같은 장치는, 예컨대 레이저와 같은 광원 유니트(60)을 도시한다. 필요할 경우, 광원 유니트에는 방사 스폿트가 상상 검출 평면(21)안에 형성되도록 광학 시스템이 제공된다. 이때 방사 스폿트는 소자(42, 43, 52, 51 및 41)를 포함하는 광학 시스템을 경유하여 표면(10)상에 이미징된다. 다른 실시예에 있어서, 입사 방사 빔은 위치(69)에서 거울에 의해 연결될 수 있다.

상기 표면에 의해 반사된 방사는 검출 평면(21)에 대해 역방향으로 통과되며, 예컨대 대물 렌즈(22 및 23)를 경유하여 위치-감지 방사 검출기(24 및 25)상에 발사된다. 이들 위치-감지 방사 검출기는 거기에 입사된 방사의 강도를 나타낼 뿐만 아니라 방사-감지 표면상의 방사 스폿트의 위치를 나타내는 출력 신호를 제공해준다. 이러한 검출기는, 예컨대 다수의 분리된 소자 또는 위치-감지 광 다이오드(PSP)를 포함한다. 렌즈(22 및 23)의 주축이 임의의 각도에서 원통 렌즈(42)의 주축 및 그에 따른 광학 시스템의 주축까지 연장되기 때문에, 방사가 검출기(24 및 25)에 입사되는 위치를 측정하므로써 삼각 측정법이 실행된다. 결과적으로, 표면의 노출된 부분의 영상의 공간적 위치 및 이 부분의 높이가 결정될 수 있다. 라인 주사시 실행된 다수의 측정은 상기 라인을 따라 표면의 높이 프로필을 제공한다.

제2a도 및 제2b도는 두개의 대물 렌즈 시스템(22 및 23) 및 두개의 검출기(24 및 25)를 도시한다. 하나의 검출기를 가진 단일 대물 렌즈 시스템과 비교했을 때, 이것은 보다 정확한 측정을 제공해주며 경사진 높이차의 경우에 있어서 샤도우 효과의 영향은 비교적 작아질 것이다.

광원 유니트(60)는 표면(10)상의 단일 포인트 뿐만 아니라 다수의 병렬 포인트가 노출되는 식으로 실행될 수 있다. 표면의 주사가 단일 노출 포인트 보다 현저하게 빨리 진행하도록 이들 포인트는 주사 방향에 교차하는 방향으로 서로에 대해 시프트될 수 있다. 상기 검출 시스템은 물론 방사되지 않은 비교적 많은 수의 점들의 검출에도 적응되어야만 한다. 비교적 큰 표면 부분이 노출될 수 있으며 보다 나란한 포인트가 검출될 수 있도록 적은 크기의 검출기가 사용될 수 있다.

표면의(일부분) 높이를 나타내는 것은 촛점이 같은(confocal) 검출방법에 의해 얻어질 수 있다. 이때 펑크티폼(punctiform) 광원 및 펑크티폼 검출기는 모두 동일한 포인트상에 이미징되며, 상기 포인트는 주사될 표면 근처 또는 그위의 공칭 위치안에 존재한다.

현존하는 다른 측정 원칙이 간섭, 포컬트(Foucault) 및 난시 방법과 같이 사용될 수 있다. 주사 장치의 큰 수치 개구는 이 가능성을 제공한다.

제3a도 및 제3b도는 PCB(인쇄 회로 기판)을 주사하기 위한 실시예에 대한 본 발명에 따른 주사 장치의 구조를 도시한다.

방사 소스 유니트는 조준된 레이저 빔(62)을 발생시키는 레이저(61)를 포함한다. 사용된 검출기에 대해 빛의 강도를 적응시키기 위해 이 빔은 전기-광학 변조기(63)를 통과할 수도 있다. 레이저 빔(62)은 허상 평면(21)안의 포커스(66)안의 빔에 촛점을 맞추는 렌즈(65)상에 입사된다. 이때 레이저 빔은 제2원통 렌즈(42)를 교차하고, 접힌 거울(45 및 46) 상에 반사되며, 렌즈(43a 및 43b)를 포함하는 영상 렌즈 또는 시스템을 통과하며, 주사될 평면(10)의 방향으로 회전 다각형 거울(32)을 경유하여 편향된다. 보정 거울(51 및 52)은 다각형(32)과 주사될 표면(10) 사이에 배열된다. 결국 레이저 빔은 표면(10) 상에서 주사 스폿트(12)를 형성하고 다각형 거울(32)의 회전에 의해 표면에 대해 화살표(31) 방향으로 주사 스폿트가 이동한다. 표면으로부터 반사된 방사는 역방향으로 광학 시스템을 통과하며 허상 평면(21) 근처 또는 그위에 영상을 형성한다. 이 영상은 렌즈(22 및 23) 및 검출기(24 및 25)를 포함하는 검출 시스템에 의해 측정된다.

제3b도에 도시된 바와 같이, 전체 표면(10)은 주사 방향과 교차하여, 화살표(11)의 방향으로 PCB를 움직이므로써 주사된다.

원통 렌즈(41 및 42) 대신 또는 거기에 부가하여 원통 거울이 사용될 수도 있다. 이것은 제4도에 도시된다. 이 도면은 제2a도와 비교될 수 있다. 제4도에 있어서, 원통 거울(141a, 141b, 142a 및 142b)이 원통 렌즈(41 및 42)에 부가하여 배열된다. 주사될 표면 근처의 거울(141a 및 141b)의 반사 표면은, 한 촛점 FO은 본 시스템의 광학축과 주사될 표면의 공칭 위치의 교차점에 위치하고 다른 한 촛점 Ff은 영상 렌즈(43)의 중심에 위치하는 타원의 일부분을 형성한다. 제2원통 거울 시스템(142a 및 142b)은 한 촛점 Ff이 영상 렌즈의 중심에 일치하며 다른 촛점 Fd이 검출 평면(21)안에 위치하게 되는 타원형을 갖는다.

원통 거울(141a 및 141b)은 큰 각도를 통해 표면(10)으로부터 방사를 수신할 가능성을 제공한다. 이것은 단지 원통 렌즈(41)만을 사용한 주사 장치와 비교했을 때 본 주사 장치의 해상력을 개선해준다. 보다 나은 해상도를 사용하기 위해, 상기 검출 시스템은 대물 렌즈(122 및 123)의해 선행된 여분의 위치-감지 방출기(124 및 125)를 포함한다. 본 도면은 원통 렌즈(41) 또는 원통 거울(141a 및 141b)을 경유하여 수신된, 표면으로부터 방사의 방사 경로를 도시한다. 주사될 표면으로부터 발생된 방사에 대해, 그것이 공칭 위치에 있을 때, 방사 경로가 도시된다(파선으로). 이러한 타형 거울은, 예를 들어, 회전 밀링 커터를 가진 프레이즈 반에 의해 이루어질 수 있으며, 밀링 커터가 회전하는 축은 일정한 각도에서 작업대의 이동 방향에 대해 연장된다.

제5도는 빛을 수신하기 위해 원통 거울(141a 및 141b)이 사용될 때의 보정 거울(51 및 52)의 위치를 도시한다. 거울(51 및 52)은 단지 원통 렌즈(41)만 주어져 있는 주사 장치에 있어서 보다 약간 폭이 넓다. 전술한 내용을 읽은 후, 도면에 도시된 소자 및 그들의 기능에 대한 설명이 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 주사 장치는 물체를(삼차원적) 검사할 때만 아니라 인쇄 회로 기판을 제조하는 동안 패턴 및 광-감지층에 의해 형성된 다른 패턴을 가진 표면을 노출시키는데도 사용될 수 있다.

Claims (12)

1. 한 라인을 따라 표면(10)을 광학적으로 주사하기 위한 주사 장치로서, 상기 표면(10)으로부터 발생한 방사를 검출하는 방사-감지 검출 시스템(20), 이 방사-감지 검출 시스템(20)상에 상기 표면(10)의 한 영역을 이미징하기 위한 광학 시스템, 및 주사될 상기 표면(10)의 상기 영역을 선택하기 위한 검출 시스템(30)을 포함하며, 상기 광학 시스템이 제1 및 제2원통 서브-시스템(41, 42, 141a, 141b, 142a, 142b)을 포함하고, 제1원통 서브-시스템(41, 141a, 141b)은 주사될 라인 근처에 나란하게 배열되며, 제2원통 서브-시스템(42, 142a, 142b)은 상기 검출 시스템(20) 근처에 배열되는 표면 광학 주사 장치에 있어서, 상기 검출 시스템(30)이 상기 제1(41) 및 제2(42) 원통 서브-시스템 사이의 방사 경로안에 설치되고, 상기 광학 시스템이 이미징 렌즈(43)를 포함하는데, 이것은 주사 방향에 교차하는 방향으로 비춰져 상기 표면(10)이 상기 제1원통 서브-시스템(41, 141a, 141b)에 의해 상기 이미징 렌즈(43)안에 이미징되고 상기 이미징 렌즈(43)가 제2원통 서브-시스템(42, 142a, 142b)에 의해 상기 검출 시스템(20) 상에 이미징되는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
2. 제1항에 있어서, 최소한 하나의 원통 서브-시스템이 공동(hollow) 원통 거울(141a, 141b, 142a, 142b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 원통 거울(141a, 141b, 142a, 142b)이 타원 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2원통 서브-시스템이 원형에서 벗어난 굴절 표면을 가진 원통 렌즈(41, 42)(비구형 원통 렌즈)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 이미징 렌즈(43)가 상기 검출 시스템(30)과 제2원통 서브-시스템(42; 142a, 142b) 사이의 방사 경로안에 배열되는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
6. 제4항에 있어서, 주사될 영역과 상기 방사-감지 검출 시스템(20) 사이의 광학 거리가 거의 검출 시스템(30)의 위치와 무관하게 되도록 상기 광학 시스템이 제1원통 서브-시스템(41; 141a, 141b)과 편향 시스템(30) 사이의 방사 경로에 배열된 보정 시스템(51, 52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 보정 시스템(51, 52)이 상기 방사 경로안에 차례로 배열된 최소한 두개의 굽은 거울로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
8. 제1 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 렌즈(43)가 왜상 렌즈(anamorphotic lens)인 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
9. 제1 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1(41; 141a, 141b) 및 제2(42; 141a, 142b) 원통 서브-시스템이 상기 이미징 렌즈(43)에 대해 대칭으로 배열되는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
10. 제1 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사-감지 검출 시스템이 렌즈 시스템에 의해 선행되는 최소한 하나의 방사-감지 검출기(22, 23, 122, 123)를 포함하며, 상기 렌즈 시스템의 주축이 임의의 각도에서 제2원통 서브-시스템(42, 142a, 142b)의 주축까지 연장되는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
11. 제1 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가 방사 빔을 제공하기 위한 방사 소스 유니트를 포함하며, 상기 광학 시스템이 상기 표면(10)상에 제공된 방사 빔을 전체적으로 또는 부분적으로 포커싱하기 위해 배열되고, 상기 편향 시스템(30)이 형성된 방사 스폿트를 주사될 라인을 가로질러 이동시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.
12. 제1 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사-감지 검출 시스템(20)이 표면상에서 다수의 포인트를 검출하도록 적응되며, 상기 포인트가 주사하는 동안 나란한 병렬 경로를 따라 이어지는 것을 특징으로 하는 표면 광학 주사 장치.