KR100636576B1 - 기판상의 패턴을 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

기판상의 패턴을 검출하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이동 기판 (2), 즉 시트 또는 웨브 (web) 재에 증착되며 이동방향 (20) 을 따라 이동하는 금속포일로 된 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1). 상기 장치는, 하우징 (3) 내에, 제 1 광원 (4) 으로부터 방출된 제 1 입사광선 (I1), 제 2 광원 (5) 으로부터 방출된 제 2 입사광선 (I2), 광학 측정 시스템 (10), 기판 (2) 에서 반사된 광선 (R1, R2) 을 각각 집결시키는 감광성 센서 (13), 및 접속구 (16) 에 연결된 전자유닛 (14) 을 포함한다. 광학 측정 시스템 (10) 은 텔레센트릭이고, 제 1 입사광선 (I1) 은 텔레센트릭 발광 시스템 (15) 을 지나고, 제 2 입사광선 (I2) 은 경사 발광 시스템 (25) 을 지난다.

Description

기판상의 패턴을 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING PATTERNS ON A SUBSTRATE}
도 1 은 본 발명의 검출장치의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 장치의 트레이닝 과정에 적용되는 검출 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3 은 도 1 의 장치의 프로세싱 과정 (processing phase) 에 적용되는 검출 방법을 보여주는 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 검출장치 2 기판
3 하우징 4 제 1 광원
5 제 2 광원 6 제 1 광학유닛
7 제 2 광학유닛 8 제 1 편향유닛
9 반투명 편향 블레이드 10 광학 측정 시스템
11 제 1 광학 시스템 12 제 2 광학 시스템
13 감광성 센서 14 전자유닛
15 텔레센트릭 발광 시스템 16 접속구
18 제 2 편향유닛 20 이동방향
본 발명은 이동 기판, 특히 포일 또는 시트재에 증착되는 기판상의 패턴을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
그러한 기판은 일반적으로 스탬핑 포일로 이루어져 있다. 시트 또는 기판 소재에 증착시키려는 상기 기판은 예컨대 금속 포일을 블랭크 (blank) 또는 다른 시트나 금속포일에 가하는 포장 산업에서 사용되고 있다. 일반적으로 상기 작업은, 인쇄기 또는 처리기계의 상부 및 하부 공구 사이에서 처리가능한 시트나 포일 소재와 함께 차례대로 가압되는 스탬핑포일 및 프린팅플레이트에 의해, 평압인쇄기 또는 윤전인쇄기나 다른 처리기계에서 실시될 수 있다. 상기 인쇄기 또는 처리기계에서 발생되는 압력 하에서, 스탬핑포일부가 다이커팅되어, 열봉합에 의해 시트나 포일 소재에 증착된다. US 5486254 호에는 상기 인쇄기 중 하나가 보다 상세히 기재되어 있고, 그 장치는 포일의 미리 인쇄된 패턴을 스탬핑 인쇄기의 패턴에 정합시킬 수 있다.
다수의 스탬핑 포일 유형이 있고, 그 중에는 플레인 정반사성 포일, 홀로그래픽 회절 포일 및 반사성 구조화 포일 등이 있다. 반사성 구조화 포일은 바라보는 각도에 따라 어느정도 가시적인 패턴을 제공하는 무지개빛깔의 가변 효과를 갖는다.
통상의 플레인 포일은 일단부에서 타단부까지 일반적으로 균일하고, 특정 패 턴을 포함하지 않는다. 따라서, 이 포일은 특정 인쇄마크 위치를 신경쓰지 않고 프레스로 처리될 수 있다. 포일 이동을 규정하기 위해, 폐기물을 줄이기 위한 소재를 적절히 사용하는 것만이 고려되는 주된 특징이다.
홀로그램 포일의 경우, 기계 조작자는, 패턴, 즉 홀로그램이 플레이트 부재에 가해지는 인쇄 플레이트와 언제든지 완전히 정합되도록, 포일 이동이 완전히 제어되는 것을 보장할 수 있어야 한다. 패턴이 변경되거나 홀로그램이 중심을 벗어나 적용될 수 있으므로, 약간의 이동조차도 허용되지 않는다.
소위 구조화 포일을 이용하는 경우, 패턴에 의해 포일 부분이 적용되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그러한 포일은 예컨대 50 또는 60 ㎝ 로 규칙적으로 분포된 연결부를 포함하는 것이 효과적이다. 상기 연결부는 포일 제조 실시형태 자체에 의존한다. 상기 연결부는 지지 포일상의 장식성 금속층 프린팅으로부터 나온다. 프린팅이 인쇄하기 위해 기하학적 구조를 지지하는 원통형 인쇄판을 구비한 회전인쇄기에서 처리되기 때문에, 1 또는 수십 ㎜ 의 폭을 갖는 미세한 횡방향 선이 인쇄 실린더의 각 회전에서 포일에 형성될 수 있다. 상기 연결부는 패턴이 실린더의 360°전체를 확실히 덮지 않는 원통형 인쇄판으로부터 직접 나온다.
그러한 포일 연결부는 홀로그래픽 포일에서도 또한 나타날 수 있다. 두 연결부 사이의 공간이 포일 홀로그램의 여러 배인 피치에 연관되지 않는다면, 하나의 홀로그램 패턴은 하나의 연결부를 넘을 것은 매우 명백하다. 고품질의 포장을 하는 경우, 연결부가 자르고 지나가는 홀로그래픽 패턴이 포장 상자 여백에 나 타나는 것은 용인될 수 없다. 그러한 경우, 상기 홀로그래픽 패턴을 교체하고 다음 패턴이 나타나도록 해야 할 것이다.
워드패턴 (word pattern) 을 이용하는, 다음의 전체 설명으로, 포일에 미리 인쇄된 홀로그램 또는 상이한 구조를 갖는 두 기판 사이의 포일 연결부 또는 전이부 및 정합 표시 또는 판형 부재상에 패턴에 의해 남겨진 표시일 수 있음을 이해할 수 있다. 때때로, 몇몇의 경우에는 패턴, 즉 포일 연결부가 판형 부재상의 패턴에의해 효과적으로 스탬핑되지 않을지라도, 패턴, 즉 홀로그래픽은 인쇄판게 완벽히 정합된다.
스탬핑 전에 그러한 패턴의 스레딩을 검출하고 연이어 포일 이동의 스탬핑을 변형할 수 있는 포일 스캐닝 장치를 사용하는 것은 공지되어 있다. 그러한 스캐닝 장치는 1 이상의 포일 발광 유닛, 목적물 그리고 포일에 의해 반사된 빛의 강도를 응답 신호로 바꿔주는 감광성 센서를 포함한다.
상기 장치의 목적은 종래에는 간단하였고, 측정 간격에 따라, 즉 포일 플랜에 관련된 목적물 사이의 거리에 따라 다른 각도에서 각 포일부 피치를 검사하는 것이었다. 상기 스캐닝 장치는 측정의 광학 축에 대해 외부에 그리고 그 축에 대해 구부러진 1 또는 2의 대칭적 빛을 또한 구비하고 있다. 이러한 장치가, 상기 빛이 두 빛에 의해 형성되는 입체각 전체로 정확히 확산되는 확산성 포일의 스캐닝에 매우 적합하다면, 광학 측정의 개구로부터 멀어지게 빛이 재반사되는 정반사성 포일의 스캐닝을 위해 이들 장치는 구체화된다.
다른 경우에는, 광학 측정의 외부에 있는 발광 장치는 목적물의 앞에 45°로 배치된 반투명 거울 및 측정 축선에 대해 수직으로 배치된 광원을 포함한다. 상기 광원은 상기 블레이드에 의해 부분적으로 반사된 후 광학 측정 시스템과 동일한 축선을 따라 포일을 비춘다. 기판이 금속화되어 있다면, 반사된 빛은 목적물 방향으로 되돌아오고, 반투명 블레이드에 의해 반사된 일부는 없어지고, 다른 일부는 목적물에 들어가 측정이 가능해진다. 확산성 기판을 사용하는 경우, 입사광의 많은 부분은 반사 후 모든 방향으로 확산되고, 매우 적은 량만이 목적물쪽으로 되돌아간다. 상기 부분은 빛의 입사각에 의존하지 않던가 또는 매우 적게 의존한다. 따라서, 빛을 광학 측정 시스템 중 하나와 동일한 축선상에 둘 필요는 없다. 종종 간접적인 빛으로 더 얻기 쉬운 최대 강도의 빛을 얻으려고 할 것이다.
메트릭스 시스템의 경우, 포일 면에 수직인 직접적인 빛과 상기 면에 따라 가로로 배치된 간접적인 빛을 결합시키는 발광 장치가 있다. 그러나, 상기 발광 장치는 크기가 매우 크기 때문에, 측정유닛 및 발광유닛을 포함하는 센서는 위에서 설명한 것처럼 단순한 측정 목적물 및 간접 유형 또는 직접 유형의 저성능 발광 시스템을 포함한다. 이들 카메라에 연결된 광전 센서는 일반적으로 수천개의 픽셀에 상당하는 표면을 갖는 포일부의 이미지를 전달하기 위한 것이다. 따라서, 그러한 센서는 짧은 시간으로 인해 처리하기 어려운 많은 양의 이미지 데이타를 생성한다.
지금까지 공지된 다양한 센서 중에서, 구조화 포일에서 가장 우수한 신호 대 잡음 비를 갖는 센서는 정반사성 효과를 갖는 다른 포일 유형을 이용할 때에는 믿 을 수 없게 되었다. 요즘에는 모든 포일 유형 (금속화되어 있거나 그렇지 않은 경우, 확산성, 구조화, 굴절성 또는 회절성) 을 효과적으로 그리고 믿을 수 있게 다룰 수 있는 센서는 없다. 요즈음 바람직한 해결책의 목적은, 평압인쇄기에 적어도 2 개의 센서 (예컨대 하나의 센서는 구조화 포일을 위한 것이고, 다른 센서는 특히 다른 모든 포일 유형을 위한 것임) 를 제공하는 것이다. 따라서, 사용되는 포일의 유형에 따라 센서를 손으로 서로 전환할 필요가 있다. 이러한 센서에 드는 평균적인 비용은 이미 상당히 높기 때문에, 해결책도 경제적으로 매우 용이하지는 않다.
상기 장치의 다른 단점은, 사용되는 기판에 따른 바람직한 빛의 선택이 종종 기계 조작자의 노하우와 다중 시험의 결과에 의존한다는 것이다. 더욱이, 센서에 의해 전달되는 응답 성질도 또한 포일 면에 따라 발광 장치 및 스캐닝 장치의 각도상 위치에 따라 다를 수 있다. 잘못된 설정으로 인해, 요구되는 패턴의 스레딩의 검출을 보장하는 거의 반대되는 신호 대 잡음 비가 얻어질 수 있고, 포일 저부가 구조화되어 있고 예컨대 다수의 잘못된 교차 패턴을 포함하는 경우에는 더욱 그러하다.
최근 구조화 포일을 사용하는 경우, 현재의 센서가 구조화 포일 저부를 구성하는 기하학적 형상의 가장자리로부터 포일 연결부를 구별하는 것은 특히 어렵다. 예컨대, 상기 가장자리가 체크무늬라면, 센서에 의해 전달된 신호 대 잡음 비가 충분히 잘 표시되지 않기 때문에, 포일 연결부와 같은 패턴을 검출하기는 특히 어려워진다.
본 발명의 목적은, 스탬핑 포일과 같이 어떠한 유형의 기판상의 패턴을 스캐닝할 수 있는 패턴 검출 장치를 제안함으로써 상기 단점을 제거하는 것이다. 상기 검출장치는 작동시키기 용이하고, 사용되는 포일의 유형이 무엇이든지 상관없이 어떠한 특정 작동 설정을 필요로 하지 안으며, 보정 과정 (calibration phase) 동안 수동 세팅을 필요로 하지 않는다. 또한, 본 발명은 상기 장치에 관련한 자동 검출 방법에 관한 것이다.
이들 목적은 본 발명의 청구범위 제 1 항에 따른 기판, 즉 이동하는 스탬핑 포일상의 패턴을 검출하는 장치와, 청구범위 제 8 항에 따른 검출 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 비제한적인 실시예로서 주어지고 첨부도면에 도시된 바람직한 실시형태에 의해 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1 은 포일이나 시트재에 증착되며 이동 기판 (2) 상의 패턴을 검출하는 장치 (1) 의 개략도이고, 여기서의 기판은 화살표로 표시된 이동방향 (20) 을 따라 구동수단을 통해 이동한다. 검출장치 (1) 는 하우징 (3) 내에 둘러싸여 있다. 상기 검출장치는 적어도 제 1 광원 (4) 과 제 2 광원 (5) 을 포함하고, 각 광원은 2종 이상의 색상, 바람직하게는 제 1 색상으로 파랑과 제 2 색상으로 빨강의 빛을 생성할 수 있다. 상기 색상은, 측정결과를 더 향상시키고 특히 전달된 상의 명암대비를 크게하기 위해서, 가시 스펙트럼에서 비교적 서로 멀리 떨어져 있는 색상 에서 선택하는 것이 바람직하다. 상기 광원 (4, 5) 은 각각 제 1 입사광선 (I1) 과 제 2 입사광선 (I2) 을 방출한다. 각 입사광선은 제 1 광학유닛 (6) 과 제 2 광학유닛 (7) 으로 들어가고, 상기 광학유닛은 예컨대 균질화기 (homogenizer), 믹서 (mixer) 또는 집광기 (light condenser), 수개의 필터의 1 이상의 조합체일 수 있다.
제 1 광원 (4) 으로부터 방출된 제 1 입사광선 (I1) 은, 예컨대 등가성 (equivalent function) 을 갖는 프리즘 또는 거울과 같은 제 1 편향유닛 (8) 에 의해 기판 (2) 쪽으로 편향된다. 그리고나서, 상기 제 1 입사광선은 광학 측정 시스템 (10) 으로 들어가는데, 특히 반투명 편향 블레이드 (9) 을 지난 후 특히 제 1 광학 시스템 (11) 으로 들어간다. 광학 측정 시스템 (10) 은 실제로 편향 장치 (1) 의 대물렌즈부 (objective) 를 구성하고, 제 1 광학 시스템 (11) 은 이 대물렌즈부의 일부일 뿐이다. 제 1 광학 시스템은 예컨대 렌즈 또는 더블릿 (doublet) 을 구성하는 여러개 렌즈의 조합체일 수 있다.
제 1 광학 시스템 (11), 반투명 편향 블레이드 (9), 제 1 편향유닛 (8) 및 제 1 광학유닛 (6) 의 조합은 텔레센트릭 (telecentric) 발광 시스템 (15) 을 구성한다. 상기 발광 시스템의 텔레센트릭 특성은, 제 1 입사광선 (I1) 이 기판 (2) 의 기준선에 평행한 기판에 부딪힌 후, 상기 기판의 정반사 특성으로 인해 상기 광선이 광학 측정 시스템 (10) 의 광학 축선을 따라 반대 방향으로 되돌아가는 것을 의미한다. 일반적으로 발광 및 기판에 의해 반사된 광선의 전달에 사용되는 제 1 광학 시스템 (11) 및 제 2 광학 시스템 (12) 을 포함하는 광학 측정 시스템 (10) 은 텔레센트릭 광학 측정 장치, 즉 발광 광선이 서로 약간 평행하게 그리고 조사될 면에 수직하게 배열되는 장치를 형성한다고 생각할 수 있다.
검출장치 (1) 를 형성하는 다른 유닛의 배열에 따라서, 텔레센트릭 발광 시스템 (15) 이 제 1 광학 시스템 (11) 과 반투명 편향 블레이드 (9) 의 조합으로 변형될 수 있다. 이러한 특정 경우는 제 1 광원 (4) 의 다른 실시형태가 될 수 있고, 여기서의 상기 광원은 제 1 광학 시스템 (11) 의 광학 축선에 일렬로, 즉 기판 (2) 의 면에 대해 수직한 위치를 따라 배열된다.
제 1 광학 시스템 (11) 에서 나온 제 1 입사광선 (I1) 은 면에 수직되게 기판을 비춘다. 상기 기판이 정반사성 상부면을 갖는 경우, 상기 제 1 입사광선은 기판 면에 수직되게 상방으로 반사될 것이다. 이 시기부터, 기판에 의해 반사된 상기 제 1 입사광선을 제 1 반사광선 (R1) 이라 부른다. 다음으로 제 2 시기에 상기 반사광선 (R1) 은 반투명 편향 블레이드 (9) 에 부딪히고, 바닥에서부터 제 2 광학 시스템 (12) 쪽으로 부분적으로 반사된다. 상기 제 2 광학 시스템 (12) 은 광학 측정 시스템 (10) 에 포함되고, 따라서 검출장치 (1) 의 대물렌즈부의 다른 부분을 구성한다. 도 1 에 도시된 것처럼, 제 2 광학 시스템 (12) 은 트리플렛 또는 그 이상의 특정 조립체와 같이 복수의 렌즈로 이루어지는 것이 바람직하다. 마지막으로, 광학 측정 시스템 (10) 을 나온 제 1 반사광선 (R1) 은 감광성 센서 (13) 에 수직으로 부딪힌다. 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 센 서는 CMOS 또는 CCD 유형과 같이 이동방향 (20) 에 대해 기판 (2) 의 횡방향 부분의 이미지를 형성하는 선형 감광성 센서인 것이 유리하다.
제 2 광원 (5) 으로부터 방출된 제 2 입사광선 (I2) 을 보면, 도 1 에서, 광학 장치 (7) 에서 나온 제 2 입사광선도 프리즘 또는 그에 상당하는 거울 세트로 된 제 2 편향유닛 (18) 을 통해 또한 편향된다. 상기 제 2 입사광선 (I2) 도 제 1 광학 시스템의 광학 축선에 대해 0 도가 아닌 입사각으로 상기 시스템으로 들어간다 상기 입사각은 일반적으로 10 내지 40 도이다. 제 1 광학 장치 (11) 를 나온 제 2 입사광선 (I2) 은 제 1 광학 시스템 (11) 의 초점면에서 멈출 때까지 기판 (2) 쪽으로 이동한다. 따라서, 상기 초점면은 기판 (2) 면, 좀더 명확히는 상기 기판의 이동면과 혼용된다. 제 1 광학 장치 (11), 제 2 편향유닛 (18) 및 제 2 광학유닛 (7) 을 포함하는 조합은 경사 발광 시스템 (25) 을 구성한다. 상기 경사 특징은, 제 2 입사광선 (I2) 이 상기 기판 기준에 대해 기판 (2) 에 부딪히는 입사각과 관련된다.
편향 장치 (1) 에 포함되는 다른 유닛의 배열에 따라서, 경사 발광 시스템 (25) 은 단일의 제 1 광학 시스템 (11) 으로, 심지어는 제 2 편향유닛 (18) 과 상기 제 1 광학 시스템의 조합으로 변형될 수 있다. 이러한 특정 경우는, 제 1 광학 시스템 (11) 의 광학 축선에 대해 경사진 수직면에 위치되는 제 2 광원 (5) 의 다른 실시형태가 될 수 있다.
상기 기판의 상부면이 확산성, 회절성 또는 홀로그래픽성 (holographic) 이 라면, 제 2 입사광선 (I2) 은 기판의 이동면 위의 모든 방향으로 확산 또는 회절될 것이다. 확산된 반사광선의 일부는 광학 측정 장치 (10) 의 방향으로 되돌려져, 제 1 광학 시스템 (11) 으로 들어간다. 제 1 광학 시스템 (11) 의 광학 축선 근방에 위치하는 반사광선은 제 2 반사광선 (R2) 을 구성한다. 제 2 반사광선은 반투명 편향 블레이드 (9) 에 의해 제 2 광학 시스템 (12) 쪽으로 부분적으로 반사될 것이다. 상기 제 2 광학 시스템 (12) 에서 나온 제 2 반사광선 (R2) 은 최종적으로 제 1 반사광선 (R1) 의 교점에서 감광성 센서 (13) 의 면에 부딪힐 것이다.
반사광선 (R1, R2) 의 강도는 기판의 반사 변화에 의해 완화된다. 감광성 센서에 의해 상기 강도는 전자유닛 (14) 으로 보내지는 신호 또는 정보로 변형된다. 전자유닛은 적어도 메모리 및 마이크로프로세서와 같은 컴퓨터를 포함한다. 전자유닛 (14) 은 검출장치 (1) 의 유닛의 구동, 즉 색상 선택 및 사용되는 발광 시스템 (15, 25) 의 선택에 의해 제공되는 상이한 빛 조합의 기동을 제어하기 위한 것이다.
제공된 데이타 또는 전자유닛 (14) 을 통해 이동할 데이타를 처리하기 위해, 전자유닛은 접속구 (communication port) (16) 에 연결되어 있다. 상기 접속구로 인해, 최종적으로 기판 (2) 의 구동 수단을 제어하고 상기 기판의 이동을 감시할 수 있는 다른 프로세서로 데이타를 전달할 수 있다. 또한, 접속구 (16) 는 예컨대 검출장치 (1) 에 적용되는 검출 방법을 변화시키기 위한 데이타 또는 명령을 역으로 받아들일 수 있기 때문에 유용하다.
도 2 는 도 1 의 장치의 트레이닝 과정 (training phase) 에 적용되는 검출 방법을 보여주는 흐름도이다. 상기 트레이닝 과정은 제 1 단계 (A) 에서 시작한다. 다음으로, 제 2 단계 (B) 에서, 이동 포일재를 관찰하고, 두 패턴 사이의 축선의 중심거리에 관련된 거리 또는 포일 연결부 검출의 경우에는 두 연결부 사이의 축선의 중심거리에 관련된 거리에서 스캐닝될 선의 수 (L1 내지 Ln) 를 규정하고, 이로써 검출 주기 동안 도달되는 각 예상 광조건에서의 선의 수를 규정할 수 있다. 상기 광조건은 결정된 색상을 갖는 광원 (4, 5) 중 하나를 기동시킴으로써 각각 얻어진다. 2가지 색상, 예컨대 파랑과 빨강으로, 그리고 가능한 2개의 광 경로, 예컨대 텔레센트릭 발광 시스템 (15) 을 지나가는 제 1 경로와 경사 발광 시스템 (25) 으로 들어가는 제 2 경로로, 도 2 에 도시되지 않은 LED 가 꺼진 조건 외에 4가지 상이한 광조건이 얻어진다.
제 3 단계 (C1 내지 Cn, D) 를 규정하고, 여기서 감광성 센서 (13) 에 의해 연속적으로 레지스터되는 L1 내지 Ln, 소정의 광조건에 따라 빛이 비춰질 것이다. 그러면, 상기 선 (L1 내지 Ln) 은 소정의 광조건 각각에 관련된 이미지를 형성하도록 개별적으로 처리된다.
제 4 단계에서, 본 발명에 따라서, 제 2 단계 (C1 내지 C4 그리고 D) 에서 감광성 센서 (13) 에 의해 스캐닝된 선 (L1 내지 L4) 의 이미지를 저장하고, 제 2 단계 (C1 내지 C4, D) 를 포함하는 루프 (X) 를 필요한 횟수만큼 반복하면서 두 패 턴 또는 연속된 연결부 사이의 거리에 관련된 선의 수 (Ln) 에 이를 때까지 필요한 횟수만큼 계속한다. 일단 각 광조건에 대해 도달해야 할 선의 수가 결정되면, 각각의 상이한 광조건 하에 있는 검사할 기판부의 선 (L1 내지 L4) 의 이미지 ( 본 경우에서는 4개의 상이한 이미지 ) 에 관련된 E1 데이타가 얻어진다.
최적의 빛을 규정하고 또한 예컨대 대상 또는 연결부를 위한 검출 문턱값 (value of a detection threshold) 또는 검출될 기판, 대상물 또는 연결부에 관한 파라미터와 같은 관련 파라미터 (P1 내지 Pn) 를 규정하기 위해, E1 데이타는 제 5 단계 (F) 에서 개별적으로 처리된다. 제 5 단계 (F) 에서 나오면, 사용할 최적의 빛 및 그에 관련된 검출 문턱값을 선택한다. F1 값으로 표시된 상기 데이타가 제 6 단계 (G) 에서 저장된다.
수집된 F1 값들은 보호되고 감광선 센서 (13) 의 메모리에 저장되고, G 단계에서 나온 값 (G1) 이 제 7 단계 (H) 로 안내되어, 이 단계는 검출될 연결부 또는 패턴의 검출 문턱값과 파라미터 (P1 내지 Pn) 를 기억하고 보호한다. 이로써 처리기계에 의한 패턴 또는 연결부의 검출의 제조 작동 과정의 시작이 결정된다. 트레이닝 과정 전체를 APP 로 나타내었다.
도 3 은 도 1 의 장치의 제조 작동 과정에 적용되는 방법을 보여주는 흐름도이다. 파라미터 (P1 내지 Pn) 와 트레이닝 과정 (APP) 에 전달된 검출 문턱값이 제 8 단계 (I) 에 로딩되면서, 검출장치 (1) 의 제조 작동 과정이 시작된다.
그러면, 감광성 센서 (13) 로 기판, 즉 이동 포일재를 관찰하고, 제 9 단계 (J) 에서 포일재의 조사 또는 스캐닝 결과를 트레이닝 과정 (APP) 의 검출 문턱값 과 비교한다. 상기 비교한 결과, 제 10 단계 (K) 에서 처리되는 데이타가 얻어지며, 이 단계에서 검출 문턱값보다 크거나 또는 작은 신호값이 나온다. 제 10 단계 (K) 에서 나온 신호값이 검출 문턱값보다 작은 경우, 이는 패턴 또는 연결부가 검출되지 않았음을 의미하므로, 상기 처리를 재시작한다. 제 10 단계 (K) 에서 나온 신호값이 검출 문턱값보다 큰 경우에는, 패턴 또는 연결부를 처리하고, 제 10 단계 (K) 에서 나온 신호는 제 11 단계 (L) 에서 접속구 (16) 를 통해 기계 인터페이스 (M) 로 보내진다. 검출장치 (1) 는 처리기계의 전체 작동 과정 동안 연속적으로 작동하고, 이는 작업 변경시까지 계속 작동한다. 작업 변경시에는, 새로운 트레이닝 과정 (APP) 이 시작되고, 다음에 제조 작동 과정이 이어진다.
다른 실시형태로서, 검출장치 (1) 는 3개 이상의 광원을 포함할 수 있다. 따라서, 각 광원은 2 또는 3 가지의 다른 색상의 빛을 낼 수 있는 LED 형 광원일 수 있다. 가능한 색상의 수는 2 개 또는 3 개로 제한되지 않는다. 게다가, 상기 색상은 색상의 빛을 직접 발생시키는 광원에 의해 또는 1 이상의 유색 필터를 구비한 백색 광원의 조합에 의해 얻어질 수 있다. 가능한 색상의 수가 가능한 광 조합의 수를 직접 결정한다.
다른 실시형태로서, 제 2 편향유닛 (18) 을 조절가능하게 선회하도록 만들 수도 있다. 따라서, 횡방향 발광 시스템에 의해 기판 빛에 대한 최적의 입사각을 선택할 수 있게 된다.
상기한 검출장치 (1) 로 인해, 모든 유형의 기판상에 있는 모든 유형의 패턴을 효과적으로 그리고 신뢰도 높게 검출할 수 있게 된다. 사실상, 기판 표면이 정반사성이고, 단순하거나 또는 구조화된 경우에는, 패턴, 특히 패턴상의 반사광선 (R1) 과 기판 저부에 가해지는 상기 광선 사이의 강도차를 검출하기 위해 텔레센트릭 발광 시스템 (15) 을 사용하는 것이 바람직하다. 역으로, 확산성 장식 표면을 갖는 기판상의 패턴을 검출하려는 때 또는 패턴이 회절효과를 갖는 표면으로 형성된 때에는, 보다 양호한 신호 대 잡음 비를 얻기 위해 횡방향 발광 시스템 (25) 을 사용하는 것이 바람직하다. 게다가, 감광선 센서에 의해 제공되는 상의 명암대비를 크게하기 위해, 상기 설명한 두가지 발광 모드 각각에 대해 특정 색상의 빛을 선택할 수도 있다.
상기 처리에 있어서, 비특정 기판상의 선택된 패턴을 검출하기 위해 가장 편리한 빛 조합을 결정할 필요는 없다. 본 발명의 상기 방법에 의하면, 가능한 한 짧은 길이의 포일에서 이러한 결정을 할 수 있어 유리하다. 구조화된 포일 또는 실린더에 의해 인쇄된 포일을 이용하는 경우, 상기 길이는 2개의 연속된 패턴 또는 연결부 사이의 거리에 관련된다. 따라서, 검출장치의 설정 및 보정에 필요한 시간 그리고 재료손실이 더 감축된다.
감광성 센서 (13) 에 의해 제공되는 이미지의 처리속도 덕분에, 검출장치 (1) 는 충분히 짧은 시간에 기판 정합 (substrate registering) 을 이행할 수 있고, 따라서, 단 하나의 패턴 또는 연결부가 이동하는 동안에 상이한 빛을 모두 대조할 수 있다. 또한, 상기 처리속도는 선형 유형의 감광성 센서 (13) 를 이용하려 했던 사실에도 기인한다. 사실, 이러한 종류의 센서 덕분에, 믿을 수 있 고 또한 부피가 작은 데이타로 변환될 수 있는 이미지를 얻을 수 있게 되었다. 대조적으로, 모노픽셀 (monopixel) 센서를 사용하는 경우에는, 기판 표면에 단 하나의 결함이 패턴 검출로 간주될 수 있기 때문에, 전달된 데이타는 충분히 믿을 수 있는 것으로는 생각되지 않지만, 실제로 그렇지는 않다. 역으로, 수백 또는 수천개의 픽셀을 갖는 표면을 복원하는 센서를 사용하면, 명백히 더 중요한 시간에 처리되어야 하는 부피가 큰 데이타가 얻어진다. 따라서, 응답은 더욱 더 지체되어, 장치의 성능이 그만큼 더 저하될 것이다.
유리하게는, 발광 및 측정 시스템의 텔레센트릭 특성 덕분에, 제어되는 대상물의 크기가 검출장치의 대물영역 (objective field) 내의 위치에 따라, 특히 그 거리에 따라 변하지 않는다.
더욱 유리하게는, 텔레센트릭 발광 시스템 (15) 과 횡방향 발광 시스템 (25) 의 광학부품으로서 그리고 광학 측정 시스템 (10) 의 광학부붐으로서 여러 기능을 처리함으로써, 제 1 광학 시스템 (11) 과 반투명 편향 블레이드 (9) 와 같이 몇몇의 광학 부품을 공유함으로 인해, 검출장치 (1) 의 부품의 수를 줄일 수 있었고, 또한 하우징 (3) 의 크기를 줄일 수 있었다.
검출장치의 동일한 하우징 (3) 에 포함되는 2개의 발광 방식의 조합으로 인해, 기판에 대한 광 각도의 수동 설정은 무의미해진다. 따라서, 검출장치가 바르게 배열되도록 단일 위치, 예컨대, 기판과 대상물의 상대위치에 따라 수평으로 하우징을 두는 것으로 족하다. 이로써 기계를 준비하는데 소요되는 시간이 절약되고, 언제든지 최적의 광 각도가 보장된다.
상기 방법에서는 선택 순서 없이 발광 조합을 선택하였지만, 일반적으로 이미 규정된 특정 순서에 따라 상기 선택이 이루어진다. 또한, 상기 선택 순서는 규정되어 전자유닛 (14) 에 저장될 수도 있다.
본 발명은, 기판상의 패턴을 스캐닝할 수 있는 패턴 검출 장치를 제안하는데, 상기 장치는 작동시키기 용이하고, 사용되는 포일의 유형이 무엇이든지 상관없이 어떠한 특정 작동 설정을 필요로 하지 안으며, 보정 과정 동안 수동 세팅을 필요로 하지 않는다. 또한, 본 발명은 상기 장치에 관련한 자동 검출 방법에 관한 것이다.

Claims (10)

  1. 이동 기판, 즉 시트 또는 웨브 (web) 재에 증착되며 이동방향 (20) 을 따라 이동하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1) 로서, 하우징 (3) 내에, 제 1 광원 (4) 으로부터 방출된 제 1 입사광선 (I1), 제 2 광원 (5) 으로부터 방출된 제 2 입사광선 (I2), 광학 측정 시스템 (10), 기판 (2) 에서 반사된 광선 (R1, R2) 을 각각 집결시키는 감광성 센서 (13), 및 접속구 (16) 에 연결된 전자유닛 (14) 을 포함하는 장치에 있어서,
    광학 측정 시스템 (10) 은 텔레센트릭이고, 제 1 입사광선 (I1) 은 텔레센트릭 발광 시스템 (15) 을 지나고, 제 2 입사광선 (I2) 은 경사 발광 시스템 (25) 을 지나는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 시스템 (10) 은 상기 입사광선 (I1, I2) 과 각각의 반사광선 (R1, R2) 가 지나가는 제 1 광학 시스템 (11) 및 반투명 편향 블레이드 (9) 에서 반사된 상기 반사광선 (R1, R2) 만이 지나가는 제 2 광학 시스템 (12) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 텔레센트릭 발광 시스템 (15) 은 반투명 편향 블레 이드 (9) 와 제 1 광학 시스템 (11) 을 포함하고, 상기 경사 발광 시스템 (25) 은 동일한 제 1 광학 시스템 (11) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1).
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 감광선 센서 (13) 는 이동방향 (20) 에 대해 기판 (2) 의 횡방향 부분의 이미지를 형성하는 선형 감광성 센서인 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1).
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광원 (4) 과 상기 제 2 광원 (5) 은 각각 적어도 제 1 색상과 제 2 색상의 빛을 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1).
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 색상은 파랑이고 상기 제 2 색상은 빨강인 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1).
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 경사 발광 시스템 (25) 은 제 2 입사광선 (I2) 을 위한 제 2 편향유닛 (18) 을 포함하고, 이 제 2 편향유닛은 조절가능하게 선회되는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴을 검출하는 장치 (1).
  8. 검출장치 (1) 에 대해서 구동유닛을 통해 이동하는 기판 (2) 상의 패턴 또는 연결부를 검출하는 방법으로서,
    a) 소위 트레이닝 과정 (training phase) (APP) 이 시작되는 제 1 단계,
    b) 기판 (2) 을 관찰하고, 2개의 패턴 또는 연결부 사이의 중심거리에 관련된 거리에서 감광성 센서 (13) 에 의해 스캐닝된 선의 수 (L1 내지 Ln) 를 규정하는 제 2 단계 (B),
    c) 감광성 센서 (13) 에 의해 연속적으로 스캐닝된 선 (L1 내지 Ln) 이 소정의 광조건에 따라 비춰지며, 또한 소정의 광조건 각각에 관련된 이미지를 형성하도록 개별적으로 처리되는 제 3 단계 (C1 내지 Cn 그리고 D),
    d) 제 2 단계 ( C1 내지 C4 그리고 D ) 에서 감광성 센서 (13) 에 의해 스캐닝된 각 광조건의 선 (L1 내지 L4) 의 이미지를 저장하고, 이를 제 2 단계 (C1 내지 C4, D) 를 포함하는 루프 (X) 를 필요한 횟수만큼 반복하면서 두 패턴 또는 연속된 연결부 사이의 거리에 관련된 선의 수 (Ln) 에 이를 때까지 필요한 횟수만큼 계속하는 상기 트레이닝 과정 (APP) 의 제 4 단계,
    e) 상기 트레이닝 과정 (APP) 에서, 최적의 빛에 도달하기 위해 그리고 기판 (2) 에 관한 그리고 검출될 패턴 또는 연결부에 관한 파라미터 (P1 내지 Pn) 를 얻기 위해, 각 광조건의 선 (L1 내지 L4) 의 이미지를 개별적으로 처리하여, 검출될 패턴 또는 연결부를 위한 검출 문턱값을 결정하는 제 5 단계 (F),
    f) 상기 트레이닝 과정 (APP) 에서, 제 5 단계 (F) 에서 나온 데이타를 F1 값으로 저장하는 제 6 단계 (G),
    g) 상기 트레이닝 과정 (APP) 에서, 파라미터 (P1 내지 Pn) 및 검출될 패턴 또는 연결부의 검출 문턱값을 저장하고 보호하는 제 7 단계 (H),
    h) 소위 제조 프로세싱 과정이라고 하는 제 2 과정에서, 트레이닝 과정 (APP) 에서 얻어진 파라미터 (P1 내지 Pn) 및 검출 문턱값을 로딩하는 제 8 단계 (I),
    i) 상기 제조 프로세싱 과정에서, 감광성 센서 (13) 로 기판 (2) 을 관찰하고, 그 관찰 결과를 트레이닝 과정 (APP) 의 검출 문턱값과 비교하는 제 9 단계 (J),
    j) 상기 제조 프로세싱 과정에서, 패턴 또는 연결부의 존재유무를 결정하기 위해, 제 7 단계 (J) 에서 얻은 결과를 검출 문턱값과 비교하는 제 10 단계 (K),
    k) 상기 제조 프로세싱 과정에서, 접속구 (16) 를 통해 기계 인터페이스 (M) 에 패턴 또는 연결부의 존재를 나타내는 신호를 보내는 제 11 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴 또는 연결부를 검출하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 접속구 (16) 를 통해 기계 인터페이스 (M) 로 보내진 신호가 기판 (2) 상의 패턴 또는 연결부의 위치 정합 값에 관련되는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴 또는 연결부를 검출하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 기판 (2) 의 구동수단이 접속구 (16) 를 통해 기계 인터 페이스 (M) 에 보내진 신호에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 기판상의 패턴 또는 연결부를 검출하는 방법.
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