KR100370608B1 - 화상 포착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조작이 간단하고, 양질의 화상을 포착할 수 있고, 게다가 장치의 소형화를 도모할 수 있는 화상 포착 장치를 제공하는 것이고, 스테이지(3)에 탑재된 피검사 기판(2)에 대하여 입사 각도를 조정 가능하게 하여 라인 조명광의 입사 각도를 임의로 설정할 수 있는 라인 조명 유닛(4)을 배치함과 아울러, 미러(51), 간섭 필터(52) 및 라인 센서 카메라(54)를 가지고, 라인 조명된 피검사 기판(2) 면의 라인 형상 영역의 반사광을 일정한 반사각도로 포착하는 촬상 광학계(5)를 배치하고, 라인 조명 유닛(4)에 의해 조명된 피검사 기판(2) 면의 라인 형상 영역의 반사광을 촬상 광학계(5)의 미러(51)에서 반사시킨 후, 결상 렌즈(53)를 거쳐 라인 센서 카메라(54)로 포착한다.

Description

화상 포착 장치{IMAGE ACQUISITION APPARATUS}
본 발명은 평면 화상 표시 장치(FPD: Flat Panel Display)의 유리 기판 등의 표면 화상을 포착하기 위한 화상 포착 장치에 관한 것이다.
FPD에 이용되는 유리 기판의 결함 조사에는 유리 기판 표면에 조명광을 조사하여 그 반사광의 광학적 변화에 따른 기판 표면의 화상을 포착하고, 이것을 화상 처리하는 것으로, 막두께의 불균일이나 상처 등의 결함부분을 검출하는 것이다.
구체적으로는 일본 특허 공개 평성 제9-61365호 공보에 개시되어 있듯이, 고정된 라인형상 광원으로부터의 조명광을 소정 각도로 피검체 표면에 조사하고, 피검체 표면으로부터의 반사광을, 조명광의 입사 각도와 상대적으로 반사각도를 변화시켜, 촬상부에 의해 회절광을 이용한 결함 화상이나 간섭을 이용한 결함화상을 촬상하도록 한 것이다.
그런데, 최근 FPD의 대형화에 따라 유리기판 등의 피검체 크기는 점차 대형화의 경향이 있지만, 이와 같이 피검체 크기가 대형화하면, 이에 따라 피검체와 촬상부의 거리도 크게 되는 것이 알려져 있다.
그렇지만, 이와 같은 피검체 크기의 대형화에, 상술한 일본 특허 공개 평성 9-61365호 공보에 개시된 것을 대응시키도록 하면, 구조적으로 피검체와 촬상부의 거리가 크게 될 뿐만 아니라, 이 상태에서 촬상부의 촬상 위치를 적당히 이동시켜야 하므로, 장치가 대규모로 됨과 아울러, 조작 상으로도 취급이 어렵고, 더욱이 촬상부의 위치결정 정밀도가 저하하므로, 결함 화상의 촬상이 어렵게 된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 된 것으로, 조작이 간단하고, 양질의 화상을 포착할 수 있고, 게다가 장치의 소형화를 도모할 수 있는 화상 포착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 화상 포착 장치의 구성을 나타내는 도면.
제 1 발명은 피검사 기판을 설치하는 스테이지와, 이 스테이지에 대하여 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 라인 조명을 그 피검사 기판면의 상대 이동방향에 대하여 소정의 입사 각도로 조사하는 라인 조명 수단과, 이 라인 조명 수단의 반사광로 상에 배치되고, 상기 라인 조명 수단의 라인 조명 영역으로부터의 반사광을 소정의 반사각도로 꺾는 반사 수단과, 이 반사 수단에서 꺾인 광로 상에 배치되고, 상기 라인 조명 영역의 상기 피검사 기판면을 촬상하는 촬상 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 라인 조명 수단을 상기 피검사 기판에 대한 입사각(θ2)과, 반사각(θ1)이 정반사의 관계를 가지도록 설정하는 것에 의해 간섭상을 상기 촬상 수단에 포착하고, 상기 라인 조명 수단을 상기 피검사 기판에 대한 입사각(θ2)과 반사각(θ1)이 정반사의 관계를 가지지 않도록 설정하는 것에 의해 회절상을 상기 촬상 수단으로 포착하는 것을 특징으로 한다.
제 3 발명은 제 2 발명에 있어서, 상기 라인 조명 수단은 상기 라인 조명 영역을 회전 중심으로서 상기 입사 각도를 가변 가능하게 한 것을 특징으로 한다.
제 4 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 라인 조명 수단은 상기 피검사 기판에 대하여 최적의 광량이 되도록 조광 가능한 것을 특징으로 한다.
제 5 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 촬상 수단은 간섭 필터, 결상 렌즈 및 라인 센서 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 6 발명은 제 5 발명에 있어서, 상기 간섭 필터는 상기 반사 수단에 의해 꺾인 상기 촬상 수단의 촬상 광로에 대하여 착탈 가능한 것을 특징으로 한다.
제 7 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 반사 수단에 의해 꺾인 상기 촬상 수단의 촬상 광로는 상기 스테이지에 대하여 거의 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
제 8 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 스테이지가 본체의 베이스에 설치되고, 이 베이스 상에 상기 피검사 기판을 넘도록 설치된 문형상의 지주 사이에 상기 라인 조명 수단이 배치되고, 상기 지주보다 수평 방향으로 연장된 지지암의 선단부분에 상기 반사 수단이 배치되고, 상기 지주의 상단 부분에 상기 촬상 수단이 배치된다.
제 9 발명은 제 7 발명에 있어서, 상기 스테이지는 상기 베이스 상을 따라서 직선적으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
제 10 발명은 제 7 발명에 있어서, 상기 스테이지는 상기 베이스 상을 따라서 직선적으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 본 발명에 의하면, 표본이 대형화함에 따라 표본과 촬상 수단의 거리가 길게 되어도, 촬상 광학 수단의 광로를 반사부재에서 꺾어 반사하는 것으로 공간을 작게 할 수 있어 장치의 소형화를 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 표본마다에 최적인 결함화상을 얻기 위한 라인 조명의 입사 각도를 간단하게 설정할 수 있고, 양질의 화상을 포착할 수 있음과 아울러, 취급조작을 간단하게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 장치의 상부 빈 공간에 촬상 광학 수단을 컴팩트하게 지지할 수 있고, 더욱이 장치의 소형화에 기여할 수 있다.
이하 본 발명의 일실시예를 도면에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 화상 포착 장치의 개략 구성을 나타내고 있다. 도면에 있어서, 1은 장치 본체이고, 이 장치 본체(1)는 베이스(1a)를 가지고, 이 수평면(1a) 상에 위치된 피검사 기판(2)을 넘는 문형상의 지주(1b)를 일체로 설치함과 아울러, 이 지주(1b) 선단에 베이스(1a)와 평행방향으로 연장된 지지암(1c)을 설치하고 있다.
또한, 장치 본체(1)의 베이스(1a) 상에, 표본으로서 피검사 기판(2)을 위치시키는 스테이지(3)를 설치하고 있다. 이 스테이지(3)는 베이스(1a) 상을 따라 1축방향, 결국 도면의 화살표 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 하고 있다.
장치 본체(1)의 지주(1b)의 공간에는, 스테이지(3) 상의 피검사 기판(2) 면에 대향한 상방 위치에 라인 조명 유닛(4)을 배치하고 있다.
이 라인 조명 유닛(4)은 예컨대, 섬유다발을 피검사 기판(2)의 이동방향과 직교하는 방향을 따라서 규칙적으로 정렬시킨 것이고, 평행에 가까운 광속(光束)으로 이루어진 라인 조명광을 피검사 기판(2) 면에 대하여 입사 각도(θ2)로 조사하도록 하고 있다. 이 경우, 라인 조명 유닛(4)은 피검사 기판(2) 면에 대한 입사 각도(θ2)를 임의로 설정할 수 있도록 회전 가능하게 되어 있고, 조사점(반사점)이 이동하지 않도록 조사점을 회전 중심으로 하여 회전이동한다. 지지암(1c)은 지주(1a)의 상부에 리브 등에 의해 보강하여 일체화 구조로 한 것이다. 이 지지암(1c)에는 미러(51), 간섭 필터(52), 결상 렌즈(53) 및 라인 센서 카메라(54)로 이루어진 촬상 광학계(5)가 배치되고, 라인 조명 유닛(4)에 의해 조명된 피검사 기판(2) 면의 라인 형상 영역의 반사광을 거의 수평 방향으로 편향되도록 미러(51)에서 반사되고, 간섭 필터(52), 결상 렌즈(53)를 거쳐 라인 센서 카메라(54)로 포착하도록 되어 있다. 이 경우, 피검사 기판(2) 면의 라인 형상 영역으로부터 반사각도(θ1)의 반사광이 촬상 광학계(5)의 미러(51)에 입사하도록 되어 있다.
또, 간섭 필터(52)에 대하여는, 도시하지 않은 전환유닛에 의해 광로에 대하여 출입 가능하게 되어 있고, 여기서는 라인 센서 카메라(54)에 의해 간섭을 이용한 결함화상(이하, 간섭상이라 함)을 촬상하는 간섭상 포착 조건의 설정 시에만 광노 중에 삽입된다.
또한, 라인 센서 카메라(54)에 포착되는 피검사 기판(2) 면의 1라인마다의 반사광은 전기적인 화상 데이터로 변환되고, 피검사 기판(2) 전면(全面)의 조사를 완료하면, 도시하지 않은 모니터에 표시됨과 아울러, 화상 처리 장치에 전송되어 결함 검출이 행해진다.
다음에, 이와 같이 구성한 실시예의 동작을 설명한다.
먼저, 스테이지(3)를 피검사 기판(2)의 교환 위치까지 이동하고, 이 위치에서 스테이지(3) 상에, 도시하지 않은 기판 반송 수단 또한 수조작에 의해 피검사 기판(2)을 탑재시킨다.
다음에, 간섭상 포착 조건을 설정한다. 이 경우, 최초에, 라인 조명 유닛(4)의 입사 각도를 조정하고, 피검사 기판(2) 면에 대한 라인 조명광의 입사 각도(θ2)가 θ2=θ1로 되도록 설정한다. 이 때, 라인 조명 유닛(4)의 라인 조명광은 피검사 기판(2)에 대하여 최적인 광량이 되도록 조정된다. 또한, 촬상 광학계(5)의 광로 중에는 간섭 필터(52)가 삽입되어 있다.
이 상태로부터 스테이지(3)를 일정 속도의 한 방향으로 직선 이동시키면, 스테이지(3)의 이동과 동기하여 피검사 기판(2) 상의 1라인마다 라인 형상 영역으로부터의 반사광이 미러(51)에 입사하고, 여기서 반사되어 간섭 필터(52) 및 결상 렌즈(53)를 거쳐 라인 센서 카메라(54)에 포착된다. 이 경우, 라인 조명 유닛(4)의 라인 조명광의 입사 각도(θ2)가 θ2=θ1로 설정되어 있으므로, 라인 센서 카메라(54)에 의해 간섭 화상이 포착되고, 그 후, 라인 센서 카메라(54)에서 전기적인 화상 데이터로 변환시킴과 아울러, 피검사 기판(2)의 전면 조사를 완료하고 나서, 도시하지 않은 모니터에 표시됨과 아울러, 화상 처리 장치에 전송되어 피검사 기판(2) 면의 막두께 불균일 등의 간섭광에 의한 결함이 검출된다.
그 후, 피검사 기판(2) 전면의 간섭상의 포착을 종료하면, 다음에 회절광을 이용한 결함화상(이하, 회절상이라 함)을 촬상하는 회절상 포착 조건을 설정한다. 이 경우도 라인 조명 유닛(4)에서 피검사 기판을 똑바로 찍을 수 있는 방향의 각도를 조정하고, 피검사 기판(2) 면에 대한 라인 조명광의 입사 각도(θ2)가 θ2θ1로 되도록 설정한다. 또한, 이 때에도 라인 조명 유닛(4)의 라인 조명광은 피검사 기판(2)에 대하여 최적인 광량이 되도록 조정된다. 이 경우는 촬상 광학계(5)의 광로 중의 간섭 필터(52)는 분리하는 것으로 한다.
이 상태로부터 스테이지(3)를 일정 속도의 한 방향으로 직선 이동시키면, 스테이지(3)의 이동과 동기하여 피검사 기판(2) 상의 1라인마다의 라인 형상 영역으로부터의 반사광이 미러(51)에 입사되고, 여기서 반사되어 결상 렌즈(53)를 거쳐 라인 센서 카메라(54)에 포착된다. 이 경우, 라인 조명 유닛(4)의 라인 조명광의 입사 각도(θ2)가 θ2θ1로 설정되어 있으므로, 라인 센서 카메라(54)에 의해 회절 화상이 포착되고, 그 후, 라인 센서 카메라(54)에서, 전기적인 화상 데이터로 변환됨과 아울러, 피검사 기판(2)의 전면 조사를 완료한 후에, 도시하지 않은 모니터에 표시됨과 아울러, 화상 처리 장치에 전송되어 피검사 기판(2) 면의 이물질이나 손상 등의 회절광에 의한 결함이 검출된다.
그리고, 피검사 기판(2) 전면의 회절광에 의한 결함 화상의 포착을 종료하면, 스테이지(3)를 피검사 기판(2)의 전달 위치까지 이동하고, 이 위치에서 스테이지(3) 상의 검사가 완료된 피검사 기판(2)을 도시하지 않은 기판 반송 수단 또는 수조작에 의해 배출하고, 새로운 피검사 기판(2)에 대한 화상 포착이 행해진다.
따라서, 이와 같이 하면, 촬상 광학계(5)에 미러(51)를 배치하고, 피검사 기판(2)으로부터의 반사광을 미러(51)에서 꺾어 후방으로 반사시키고, 간섭광 또는 회절광에 의한 결함 화상을 라인 센서 카메라(54)로 포착하도록 했으므로, 피검사 기판(2)이 대형으로 되어 피검사 기판(2)과 라인 센서 카메라(54)의 거리가 길게 되어도, 촬상 광학계(5)를 꺾어 광로가 차지하는 공간을 작게 할 수 있고, 더욱이 장치 상부의 공간을 유효하게 이용하여 장치의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 피검사 기판(2)과 라인 센서 카메라(54)의 거리를 크게 하는 것으로부터, 피검사 기판(2)이 대형으로 되어도 1대의 라인 센서 카메라(54)에서 대응할 수 있으므로, 복수대의 카메라를 사용하는 것과 같이 포착 화상에 끊김이 생겨 버리고, 모니터에 의한 직접 검사나 화상처리에 의한 자동 검사에 장해를 줄 우려가 있는 것에 비하여 양질의 포착 화상을 얻을 수 있고, 모니터에 의한 직접 검사나 화상 처리에 의한 자동 검사를 양호한 정밀도로 할 수 있다.
더욱이, 촬상 광학계(5) 측을 고정하여, 라인 조명 유닛(4)으로부터의 라인 조명광의 입사 각도(θ2)를 임의로 설정할 수 있도록 했으므로, 피검사 기판(2)마다에 최적인 간섭광이나 회절광에 의한 결함화상을 얻기 위한 각도 설정을 간단하게 할 수 있고, 양질의 화상 포착이 가능함과 아울러, 취급 조작을 간단하게 할 수 있다.
또한, 장치 본체(1)에 일체로 형성된 지주(1b)의 지지암(1c)에 지지되는 촬상 광학계(5)는 미러(51), 간섭 필터(52), 결상 렌즈(53) 및 라인 센서 카메라(54)를 일체화 구조로 하고 있으므로, 지지암(1c)에 컴팩트하게 지지할 수 있고, 더욱이 장치의 소형화에 기여할 수 있다. 또한, 장치 본체(1)에 지주(1b)와 지지암(1c)을 일체로 형성하고, 라인 조명 유닛(4)과 촬상 광학계(5)를 부착하고 있으므로, 라인 조명 유닛(4)과 촬상 광학계(5)를 독립하여 설치하는 경우에 비하여 라인 조명 유닛(4)과 촬상 광학계(5)에 대한 진동의 동기가 취해지고, 진동에 의한 촬상 화상의 흐트러짐을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 중량물인 촬상 광학계(5)를 지지암(1c)의 기부(지부(1b))의 상부에 배치하여, 진동 발생을 억제할 수 있다.
또, 상술한 실시예에서는 촬상 광학계(5)에 대하여 스테이지(3)를 일정 속도의 한방향으로 직선 이동시키도록 하였지만, 스테이지(3)를 고정하여 촬상 광학계(5)를 가진 지지암(1c)을 지주(1b)와 함께, 일정 속도의 한방향으로 직선 이동시키도록 하여도 좋다.
이상 서술했듯이 본 발명에 의하면, 표본이 대형으로 되어 표본과 촬상 수단의 거리가 크게 되어도, 촬상 광학 수단의 광로가 차지하는 공간을 작게 할 수 있어 장치의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 표본마다에 최적인 결함상을 얻기 위한 라인 조명 입사 각도를 간단하게 설정할 수 있으므로, 양질의 화상을 포착할 수 있음과 아울러, 취급 조작을 간단하게 할 수 있다.
더욱이, 촬상 광학 수단을 컴팩트하게 지지할 수 있으므로, 장치의 소형화에 기여할 수 있다.

Claims (10)

  1. 피검사 기판을 탑재하는 스테이지와,
    상기 스테이지에 대하여 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 라인 조명을 그 피검사 기판 면의 상대 이동 방향에 대하여 소정의 입사각(θ2)로 조사하는 라인 조명 수단과,
    상기 라인 조명 수단의 입사각(θ2)와 정반사의 관계를 갖는 반사각(θ1)의 반사 광로 상에 배치되고, 상기 라인 조명 수단의 라인 조명 영역으로부터의 반사광을 소정의 반사각(θ1)으로 꺾는 반사 수단과,
    상기 반사 수단에서 꺾여진 광로 상에 배치되고, 상기 라인 조명 영역의 상기 피검사 기판 면을 촬상하는 촬상 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 조명 수단을 상기 피검사 기판에 대한 입사각(θ2)과 반사각(θ1)이 정반사의 관계를 갖도록 설정하는 것에 의해 간섭상을 상기 촬상 수단으로 포착하고, 상기 라인 조명 수단을 상기 피검사 기판에 대한 입사각(θ2)과 반사각(θ1)이 정반사의 관계를 갖지 않도록 설정하는 것에 의해 회절상을 상기 촬상 수단으로 포착하는 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 라인 조명 수단은
    상기 라인 조명 영역을 회전 중심으로 하여 상기 입사 각도를 가변 가능하게 한 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 조명 수단은
    상기 피검사 기판에 대하여 최적인 광량으로 되도록 조광 가능한 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 수단은
    간섭 필터, 결상 렌즈 및 라인 센서 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 간섭 필터는
    상기 반사 수단에 의해 꺾여진 상기 촬상 수단의 촬상 광로에 대하여 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 수단에 의해 꺾여진 상기 촬상 수단의 촬상 광로는
    상기 스테이지에 대하여 거의 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지가 본체의 베이스에 설치되고,
    이 베이스 상에 상기 피검사 기판을 넘도록 설치된 문 형상의 지주 사이에 상기 라인 조명 수단이 배치되고,
    상기 지주에서 수평 방향으로 연장된 지지암의 선단 부분에 상기 반사 수단이 배치되고,
    상기 지주의 상단 부분에 상기 촬상 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    상기 베이스 상을 따라 직선적으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 문형상의 지주는,
    상기 베이스 상을 따라서 직선적으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 포착 장치.
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