KR100589978B1 - 다수의 광원을 이용하는 자동 광학 검사 시스템의 자동초점 조절 장치 및 그의 초점 조절 방법 - Google Patents

다수의 광원을 이용하는 자동 광학 검사 시스템의 자동초점 조절 장치 및 그의 초점 조절 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 광원을 이용하는 자동 광학 검사 시스템의 초점 조절 장치 및 그의 초점 조절 방법에 관한 것이다. 본 발명의 초점 조절 장치는 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관 검사시, 정확한 영상 데이터를 획득하기 위하여, 제 1 광원으로부터 제 1 초점 정보를 검출하고, 이어서 제 2 광원으로부터 제 2 초점 정보를 검출한다. 그리고 제 1 및 제 2 초점 정보를 이용하여 오토 포커싱하여 인쇄회로기판의 외관을 자동 검사한다. 따라서 두 종류의 광원을 이용하여 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판에 대한 정확한 영상 데이터를 획득함으로써, 자동 광학 검사 시스템의 정확도 및 신뢰성을 향상시킨다.
자동 광학 검사기(AOI), 광원, 투과광, 반사광, 초점 조절, 오토 포커스

Description

다수의 광원을 이용하는 자동 광학 검사 시스템의 자동 초점 조절 장치 및 그의 초점 조절 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTO FOCUSING IN AUTIMATIC OPTICAL INPECTOR USING MULTI-LIGHT SOURCE}
도 1은 반사광을 이용하는 일반적인 자동 광학 검사 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면;
도 2는 투과광을 이용하는 일반적인 자동 광학 검사 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 다수의 광원을 이용하는 자동 광학 검사 시스템의 일부 구성을 도시한 도면; 그리고
도 4는 본 발명에 따른 다수의 광원을 이용하는 자동 광학 검사 시스템의 초점 조절 수순을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 자동 광학 검사기 102 : 카메라
104 : 구동부 106 : 제어부
108 : 오토 포커스 알고리즘 110 : 반사 조명
112 : 반사 광원 114 : 광학 유리
120 : 인쇄회로기판 130 : 투과 조명
본 발명은 자동 광학 검사기(Automatic Optical Inspector : AOI)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 정확한 영상 데이터를 획득하기 위하여, 투과광 및 반사광을 이용하는 자동 광학 검사기의 초점 조절 장치 및 그 조절 방법에 관한 것이다.
현재 반도체 디바이스는 점차 소형화됨에 따라 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판을 이용한다. 이러한 인쇄회로기판은 TAB(Tape Automatic Bonding) 또는 COF(Chip On Film) 기판 등이 있다. 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판에서 노광, 현상 등의 방법으로 미세 패턴이 형성되는데, 패턴 형상의 양,부 판정을 위해 자동 광학 검사기를 이용한다. 자동 광학 검사기는 투과광 또는 반사광을 이용하여 인쇄회로기판에 대한 영상 데이터를 획득한다. 이 때, 최적의 초점으로 영상을 얻는 것은 중요한 사안이 된다.
일반적으로, 자동 광학 검사기에서 카메라 등을 이용하여 광학적으로 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판을 검사하는 방법으로는 2 가지가 있다. 이 중 하나(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 카메라(12)로부터 인쇄회로기판(16) 즉, 검사 대상물을 상부 조명(14)에 의한 반사 영상으로 검사하는 반사광 영상 획득 방법과, 다른 하나(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라(22)로부터 검사 대상물(26)의 하부 조명(24)에 의한 투과 영상으로 검사하는 투과광 영상 획득 방법이 있다.
종래의 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판 제조업체에 도입된 광학식 자동 검사 장비(10 또는 20)는 반사광 영상 획득 방법 또는 투과광 영상 획득 방법 중 한 가지 방법만을 이용하여 검사한다. 그러나 한 가지 방법만으로 불량 여부를 판별하기에는 이물질 및 먼지 등에 의해 양품을 불량으로 판별하는 과검출 현상이 증가되는 문제점이 있다. 즉, 이물질 및 먼지 등은 제품 성능 자체에는 아무런 영향을 주지 않기 때문에, 실제적으로는 양품으로 판별되어야 한다. 그러나 반사 조명 또는 투과 조명 중 한 가지 방법 만을 사용하는 자동 검사 방식에서는 이러한 미세한 이물질 및 먼지 등이 패턴 검사상에서 불량 항목으로 검출된다. 따라서 이러한 과검출은 제품의 원가 상승 및 생산성 저하를 발생시킬 뿐만 아니라, 고객에게 있어서 자동 광학 검사 장치의 신뢰성에 의문을 야기시키는 주된 원인이 되어 왔다. 특히 최근에는 이러한 인쇄회로기판 예컨대, TAB, COF와 같은 필름, 테이프 형태의 기판은 리드 폭이 점점 좁아지고 있으므로 이러한 이물질 및 먼지 등에 의한 과검출은 더욱 큰 문제가 되고 있다.
이를 해결하기 위한 방안으로, 본 특허 출원의 동일 발명자에 의해 기출원된 국내 공개특허공보 제2004-11676호(공개일 : 2004년 2월 11일)의 '광학적 검사의 과검출 방지 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템'이 공개되어 있다.
상기 시스템은 종래기술에 따른 투과광 또는 반사광을 이용하여 검사하는 방식에서 발생되는 이물질 등에 의한 과검출을 방지하기 위하여, 두 종류의 광원 즉, 투과광 및 반사광을 이용하여 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판을 검사한다. 그 결과, 종래기술에 의한 검사보다 과검출이 현저이 줄어들게 되었다.
그러나 두 종류의 광원을 이용하여 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판을 촬상하는 경우, 두 광원의 입사각, 초점 거리 및/또는 광학 유리의 굴절율 등에 의해 촬상 초점 위치가 일치하지 않게 되어, 보다 정확한 초점을 맞출 필요성이 있다.
상술한 바와 같이, 종래 기술의 자동 광학 검사기는, 각종 카메라를 이용하여 광학적으로 필름, 테이프 형태의 기판 패턴을 검사하는데, 동일한 대상물 및/또는 동일한 영역을 동일한 카메라로 검사할 때 투과광 및 반사광을 함께 사용하는 경우, 반사 조명의 종류, 검사 대상물의 조건 등에 따라 투과 조명을 이용한 투과광 이미지에서의 최적의 초점 위치와 반사 조명을 이용한 반사광 이미지에서의 최적의 초점 위치는 달라질 수 있다.
이러한 결과는 동일한 카메라로부터 반사광 이미지와 투과광 이미지의 초점 위치가 틀어지는 결과를 야기하여, 반사광 이미지와 투과광 이미지 둘 중 하나는 최적의 초점 위치로부터 벗어나는 경우가 발생한다.
따라서 검사 안정성 및 신뢰성이 우선되는 자동 광학 검사 장치에 있어서, 상술한 문제점들은, 실제는 양품이나 불량으로 판단되는 과검출 또는 실제는 불량이나 양품으로 판단하는 미검출 현상의 근본적인 원인이 되고 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 광원을 이용하여 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하는 자동 광학 검사기의 초점을 자동 조절하기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 광원을 이용하여 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하는 자동 광학 검사기에서, 두 다수의 광원을 이용하여 인쇄회로기판에 대한 정확한 영상 데이터를 획득하기 위한 초점 조절 장치 및 그 조절 방법을 제공하는데 있다.
또한, 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 광원을 이용하여 필름 또는 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하는 자동 광학 검사기의 신뢰성을 향상시키기 위한 초점 조절 장치 및 그 조절 방법을 구현하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하기 위하여 복수개의 서로 다른 종류의 광원을 이용하는 자동 광학 검사기의 초점 조절 장치는, 상기 인쇄회로기판을 촬상하기 위한 적어도 하나의 카메라와; 상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 제 1 광원과; 상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 제 2 광원과; 상기 카메라의 초점을 조절하기 위해 상기 카메라를 상하로 구동시키는 구동부 및; 상기 제 1 광원으로부터 출력된 광신호를 이용하여 상기 제 1 광원에 대한 제 1 초점 정보를 획득하여 저장하고, 다시 상기 제 2 광원으로부터 출력된 광신호를 이용하여 상기 제 2 광원에 대한 제 2 초점 정보를 획득하여 저장하며, 상기 제 1 초점 정보와 상기 제 2 초점 정보를 통해 상기 구동부를 제어하여 상기 카메라를 오토 포커싱한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 광원은 투과 광원이고, 상 기 제 2 광원은 반사 광원이거나, 상기 제 1 광원은 반사 광원이고, 상기 제 2 광원은 투과 광원이어도 무관하다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제 1 및 상기 제 2 초점 정보를 통해 상기 카메라의 오토 포커싱을 처리하기 위한 알고리즘을 구비하며, 상기 알고리즘을 통해 상기 구동부를 제어한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하기 위하여 복수개의 서로 다른 종류의 제 1 및 제 2 광원을 이용하는 자동 광학 검사기의 상기 광원들에 대한 초점을 자동으로 조절하는 방법은, 상기 제 1 광원으로부터 상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 단계와; 상기 제 1 광원의 광신호를 통해 상기 인쇄회로기판을 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 이미지를 통해 제 1 초점 정보를 획득, 저장하는 단계와; 상기 제 1 광원을 소등하고, 상기 제 2 광원으로부터 상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 단계와; 상기 제 2 광원의 광신호를 통해 상기 인쇄회로기판을 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 이미지를 통해 제 2 초점 정보를 획득, 저장하는 단계 및; 상기 제 1 및 상기 제 2 초점 정보를 이용하여 상기 카메라를 초점을 조절하는 단계를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 초점 정보는 상기 카메라의 초점 위치를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 초점을 조절하는 단계는 오토 포커스 알고리즘을 이용하여 상기 카메라를 구동시킨다.
따라서 본 발명에 의하면, 두 종류의 광원에 대한 초점을 조절하여 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판에 대한 정확한 영상 데이터를 획득한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 광학 검사기의 일부 구성을 도시한 블럭도이다.
도면을 참조하면, 상기 자동 광학 검사기(100)는 적어도 하나의 카메라(102)와, 카메라 초점을 조절하기 위한 구동부(104) 및 제어부(106)를 포함한다. 그리고 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판(120)의 외관을 검사하기 위하여, 반사 조명(110)과 투과 조명(130)을 구비한다.
상기 반사 조명(110)은 상기 인쇄회로기판(120)의 상부에 구비되어, 반사 광원(112)으로부터 광학 유리(114)를 통하여 상기 인쇄회로기판(120)으로 광신호를 출력한다.
상기 투과 조명(130)은 상기 인쇄회로기판(120)의 하부에 구비되어, 투과 광원(미도시됨)으로부터 상기 인쇄회로기판(120)으로 광신호를 출력한다.
상기 카메라(102)는 예컨대, 다수의 CCD 카메라로 구비되며, 반사 조명(110)과 투과 조명(130)을 이용하여 상기 인쇄회로기판(120)을 촬상하고, 이에 따라 획득된 영상 데이터를 영상 처리 장치(미도시됨)로 제공한다.
상기 구동부(104)는 상기 제어부(106)의 제어를 받아서, 상기 카메라(102)의 초점을 조절하기 위하여 카메라(102)를 상하로 이동시키는 구동 신호를 출력한다.
그리고 상기 제어부(106)는 상기 자동 광학 검사기(100)의 제반 동작을 제어하는 장치로서, 특히, 상기 카메라(102)의 오토 포커싱(auto focusing)을 위한 오 토 포커스 알고리즘(108)을 구비한다. 예컨대, 상기 오토 포커스 알고리즘(108)은 상기 제어부(106)의 메모리(미도시됨)에 저장된다. 구체적으로 상기 제어부(106)는 먼저 반사 광원(112)을 점등해서 반사 조명(110)을 이용하여 제 1 초점 정보를 검출한다. 그리고 제 1 초점 정보를 상기 메모리(미도시됨)에 저장한다. 이어서 반사 광원(112)을 소등하고, 투과 광원을 점등하여 투과 조명(130)을 통해 제 2 초점 정보를 검출한다. 그리고 제 2 초점 정보를 상기 메모리(미도시됨)에 저장한다. 따라서 상기 제어부(106)는 제 1 및 제 2 초점 정보와 상기 오토 포커스 알고리즘(108)을 이용하여 상기 카메라(102)의 초점을 자동 조절하도록 상기 구동부(104)를 제어한다.
따라서 본 발명의 자동 광학 검사기(100)는 카메라 초점을 조절하기 위하여, 먼저 투과광을 점등하여 1 차로 영상을 획득하고, 이를 통해 최적의 초점 위치를 찾는다. 이 때 최적의 초점 위치와 관련된 정보를 저장하고 다시 2 차로 반사광을 점등하여 영상을 획득한다. 1 차와 동일하게 최적의 초점 위치를 찾은 후, 이와 관련된 정보를 저장한다. 물론, 초점 위치를 획득하는 순서는 투과광 또는 반사광 어느 것을 먼저 실행하여도 관계없다.
따라서 상술한 바와 같이, 투과 조명을 사용할 때의 최적의 초점 위치 정보 및 반사 조명을 사용할 때의 최적의 초점 위치 정보를 이용하여 각각의 인쇄회로기판의 외관 검사에 있어, 투과 조명을 사용할 때는 투과 조명을 통해 얻은 최적의 초점 정보를 통해 투과 영상 데이터를 획득 및 검사를 실시하고, 반사 조명을 사용할 때에는 반사 조명을 통해 얻은 최적의 초점 정보를 이용하여 반사 영상 데이터 를 획득, 검사를 실시한다.
그리고 도 4는 본 발명에 따른 두 종류의 광원을 이용하여 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하는 자동 광학 검사기의 카메라 초점 조절 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 상기 제어부(106)가 처리하는 제어 프로그램으로, 상기 제어부(106)의 메모리(미도시됨)에 저장된다.
도면을 참조하면, 상기 제어부(106)는 단계 S200에서 제 1 광원(112)(예컨대, 반사 조명)으로부터 상기 인쇄회로기판(120)으로 광신호를 출력한다. 단계 S202에서 상기 제 1 광원(112)의 광신호를 통해 상기 인쇄회로기판(120)을 촬상한다. 단계 S204에서 촬상된 영상 데이터를 통해 제 1 초점 정보를 획득하고, 획득된 제 1 초점 정보와 상기 오토 포커스 알고리즘(108)을 이용하여 상기 제 1 광원(112)에 대한 초점을 조절한다. 즉, 제 1 광원(112)에 의해 획득된 영상 데이터를 이용하여 최적의 영상 데이터가 획득될 때까지 상하로 카메라(102)를 구동시켜서 최적의 초점을 획득한다. 그리고 단계 S206에서 최적의 영상 데이터가 획득될 때의 제 1 초점 정보(예를 들어, 초점 위치, 초점 거리, 조리개 값 및/또는 광학 유리의 굴절율 등)를 상기 제어부(106)의 메모리(미도시됨)에 저장한다.
이어서 단계 S208에서 상기 제어부(106)는 제 1 광원(112)을 소등하고, 제 2 광원(미도시됨)(예컨대, 투과 광원)으로부터 상기 인쇄회로기판(120)으로 광신호를 출력한다. 단계 S210에서 제 2 광원의 광신호를 통해 상기 인쇄회로기판(120)을 촬상하고, 단계 S212에서 촬상된 영상 데이터를 통해 제 2 초점 정보를 획득하고, 획득된 제 2 초점 정보와 상기 오토 포커스 알고리즘(108)을 이용하여 상기 제 2 광원에 대한 초점을 조절한다. 그리고 단계 S214에서 제 2 초점 정보(예를 들어, 초점 위치, 초점 거리, 조리개 값 및/또는 광학 유리의 굴절율 등)를 상기 제어부(106)의 메모리에 저장한다.
이어서 단계 S216에서 제 1 및 제 2 초점 정보를 이용하여 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판(120)을 촬상하여 정확한 영상 데이터를 획득하고, 이를 통해 외관 검사를 실시한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 자동 광학 검사기(100)는 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판(120) 패턴을 검사한다. 이 때, 패턴 내의 다양한 결함을 검출하기 위하여 최적의 조건에서 정확한 영상 데이터를 획득하기 위하여 반사광 및 투과광을 이용한다. 여기서도 초점 위치를 획득하는 순서는 투과광 또는 반사광 어느 것을 먼저 실행하여도 관계없음은 자명하다. 투과광을 통하여 최적의 이미지를 얻을 때의 초점 위치와, 반사광을 통하여 최적의 이미지를 얻을 때의 초점 위치가 반사 조명의 종류에 따라 차이가 나므로 각각의 투과광과 반사광의 최적의 이미지를 얻을 때의 초점 위치를 각각 저장한다. 그리고 각 초점 위치에 대한 초점 정보들과 오토 포커스 알고리즘(108)을 통하여 카메라(102)의 초점을 자동 조절하도록 구동부(104)를 제어한다.
그러므로, 두 종류의 광원으로부터 서로 다른 초점 정보를 상호 보완하여 카메라의 초점을 조절함으로써, 정확한 영상 데이터를 획득하고, 이를 통해 인쇄회로기판의 외관을 검사한다. 그 결과, 자동 광학 검사 장치의 신뢰성 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 자동 광학 검사기는 다수의 광원을 이용하여 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하기 위하여 각 광원에 대한 카메라의 초점 정보를 검출, 저장하고, 이를 통해 자동 조절함으로써, 두 다수의 광원을 이용하여 인쇄회로기판에 대한 정확한 영상 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 다수의 광원을 이용하여 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하는 자동 광학 검사기에서, 인쇄회로기판에 대한 정확한 영상 데이터를 획득함으로써, 검사 공정에서의 검사 설비의 신뢰성 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
삭제

Claims (8)

  1. 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하기 위하여 복수개의 서로 다른 종류의 광원을 이용하는 자동 광학 검사기의 초점 조절 장치에 있어서:
    상기 인쇄회로기판을 촬상하는 적어도 하나의 카메라와;
    상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 반사 조명과;
    상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 투과 조명과;
    상기 카메라의 초점을 조절하기 위해 상기 카메라를 상하로 구동시키는 구동부 및;
    상기 반사 및 상기 투과 조명들 중 어느 하나로부터 출력된 광신호에 대한 상기 카메라의 제 1 초점 정보를 획득하여 저장하고, 다시 상기 반사 및 상기 투명 조명들 중 나머지 하나로부터 출력된 광신호에 대한 상기 카메라의 제 2 초점 정보를 획득하여 저장하며, 상기 제 1 초점 정보와 상기 제 2 초점 정보를 통해 상기 카메라를 오토 포커싱하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 광학 검사기의 초점 조절 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 및 상기 제 2 초점 정보를 통해 상기 카메라의 오토 포커싱을 처리하는 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 광학 검사기의 초점 조절 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 알고리즘을 통해 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 광학 검사기의 초점 조절 장치.
  6. 필름, 테이프 형태의 인쇄회로기판의 외관을 검사하기 위하여 복수개의 서로 다른 종류의 반사 및 투과 조명들을 이용하는 자동 광학 검사기의 카메라 초점을 자동으로 조절하는 방법에 있어서:
    상기 반사 및 상기 투과 조명들 중 어느 하나로부터 상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 단계와;
    상기 광신호를 이용하여 상기 인쇄회로기판을 촬상하는 단계와;
    상기 촬상된 이미지를 이용하여 상기 카메라의 제 1 초점 정보를 획득, 저장하는 단계와;
    상기 어느 하나의 조명을 소등하고, 상기 반사 및 상기 투과 조명들 중 나머지 하나로부터 상기 인쇄회로기판으로 광신호를 출력하는 단계와;
    상기 광신호를 이용하여 상기 인쇄회로기판을 촬상하는 단계와;
    상기 촬상된 이미지를 이용하여 상기 카메라의 제 2 초점 정보를 획득, 저장하는 단계 및;
    상기 제 1 및 상기 제 2 초점 정보를 이용하여 상기 카메라의 초점을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 광학 검사기의 카메라 초점 조절 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 초점 정보는 상기 카메라의 초점 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 광학 검사기의 카메라 초점 조절 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 초점을 조절하는 단계는 오토 포커스 알고리즘을 이용하여 상기 카메라를 구동시키는 것을 특징으로 하는 자동 광학 검사기의 카메라 초점 조절 방법.
KR1020040022181A 2004-03-31 2004-03-31 다수의 광원을 이용하는 자동 광학 검사 시스템의 자동초점 조절 장치 및 그의 초점 조절 방법 KR100589978B1 (ko)

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