KR101011779B1 - Vision system for substrate alignment apparatus and method for focusing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 정렬 장치용 비전 시스템 및 이의 초점 조절 방법에 관한 것으로, 카메라부를 통해 촬영된 이미지를 이용하여 기판을 정렬 시키는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법에 있어서, 상기 카메라부를 통해 초점 조절을 위한 이미지를 촬영하는 단계; 상기 카메라부의 초점 위치에서 촬영된 초점 이미지와, 상기 초점 위치로 부터 촬영 지점의 이격 거리 정보를 포함하는 이동 이미지를 갖는 저장 이미지들과 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지를 비교하여 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정하는 단계; 상기 비교 이미지에 해당하는 상기 이격 거리 정보를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 이격 거리 만큼 상기 카메라부를 이동시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법 그리고, 기판 정렬 장치용 비전 시스템을 제공한다. The present invention relates to a vision system for a substrate alignment device and a method for adjusting the focus thereof. In the focus adjustment method of the vision system for a substrate alignment device for aligning a substrate using an image photographed through a camera unit, the focus is adjusted through the camera unit. Photographing an image for the purpose; For adjusting the focus by comparing the focus image photographed at the focus position of the camera unit, the stored image having a moving image including the distance information of the shooting point from the focus position and the image photographed for the focus adjustment Setting a stored image corresponding to the captured image as a comparison image; Calculating the separation distance information corresponding to the comparison image; And providing a focus adjusting method of the vision system for the substrate alignment apparatus, and a vision system for the substrate alignment apparatus including moving the camera unit by the calculated separation distance.

이와 같이 초점 위치로 부터 촬영 지점의 이격 거리가 측정된 저장 이미지를 이용하여 초점 조절을 위해 촬영된 이미지가 초점 위치로 부터 어느 정도 이격되었는지 파악하여 카메라부의 초점을 자동으로 정렬시킬 수 있다.  As described above, the focus of the camera unit may be automatically aligned by determining how far away the captured image is from the focus position by using the stored image in which the distance of the shooting point is measured from the focus position.

초점 조절, 이미지, 카메라부, 비전 시스템, 기판, 촬영, 확산판 Focus, Image, Camera, Vision System, Substrate, Filming, Diffusion Plate

Description

기판 정렬 장치용 비전 시스템 및 이의 초점 조절 방법{Vision system for substrate alignment apparatus and method for focusing the same}Vision system for substrate alignment apparatus and method for focusing the same}

본 발명은 기판 정렬 장치용 비전 시스템 및 이의 초점 조절 방법에 관한 것으로, 비전 시스템을 이용하여 기판을 정렬 시키는 장치에서 비전 시스템의 초점 조절(즉, 포커싱)을 자동으로 수행하여 카메라의 포커스를 신속하게 맞출 수 있어 비전 시스템의 초점 조절 시간을 단축시킬 수 있는 기판 정렬 장치용 비전 시스템 및 이의 초점 조절 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a vision system for a substrate alignment device and a method for adjusting the focus thereof, and automatically performs focusing (ie, focusing) of a vision system in a device for aligning a substrate using the vision system to quickly focus the camera. The present invention relates to a vision system for a substrate aligning device and a focusing method thereof, which can be adjusted to shorten the focusing time of the vision system.

종래에는 표시 장치로 CRT(Cathode Ray Tube)를 사용하였다. 이는 그 부피가 크고 무거운 단점이 있었다. 이에 최근에는 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Device; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel; PDP) 및 유기 EL(Organic Light Emitting Device; OLED)와 같은 평판 표시 패널의 사용이 증대되고 있다. 이는 경량, 박형 및 저소비 전력을 갖는 특성이 있다. Conventionally, a CRT (Cathode Ray Tube) is used as a display device. This has the disadvantage of being bulky and heavy. Recently, the use of flat panel displays such as a liquid crystal display panel (LCD), a plasma display panel (PDP), and an organic light emitting device (OLED) has been increasing. It is characterized by light weight, thinness and low power consumption.

이와 같은 평판 표시 패널의 경우, 한쌍의 평판형 기판을 접합시켜 제작한 다. 즉, 액정 표시 패널의 제작을 예로 들면, 먼저, 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된 하부 기판과, 컬러 필터와 공통 전극이 형성된 상부 기판을 제작한다. 이후에 하부 기판 상에 액정을 적하하고, 하부 기판의 가장자리 영역에 실란트를 도포한다. 이어서, 화소 전극이 형성된 하부 기판 면과 공통 전극이 형성된 상부 기판 면이 서로 대향하도록 위치시킨 다음 두 기판을 합착 밀봉하여 액정 표시 패널을 제작한다. In the case of such a flat panel display panel, a pair of flat panel type substrates are bonded together and manufactured. That is, taking the manufacture of a liquid crystal display panel as an example, first, a lower substrate on which a plurality of thin film transistors and pixel electrodes are formed, and an upper substrate on which a color filter and a common electrode are formed are manufactured. Thereafter, a liquid crystal is dropped on the lower substrate, and a sealant is applied to the edge region of the lower substrate. Subsequently, the lower substrate surface on which the pixel electrode is formed and the upper substrate surface on which the common electrode is formed are positioned to face each other, and then the two substrates are bonded and sealed to manufacture a liquid crystal display panel.

이와 같은 액정 표시 패널 제작을 위해서는 액정을 적하하는 액정 적하 장치와, 기판 밀봉을 위한 실란트 도포를 위한 실란트 디스펜서 장치 그리고, 하부 기판과 상부 기판을 합착하기 위한 기판 합착 장치가 사용된다. In order to manufacture such a liquid crystal display panel, a liquid crystal dropping device for dropping liquid crystal, a sealant dispenser device for applying a sealant for sealing a substrate, and a substrate bonding device for bonding the lower substrate and the upper substrate are used.

이러한 액정 적하 장치와 실란트 디스펜서 장치 그리고 기판 합착 장치는 스테이지 또는 정반 상에 기판을 정렬 시킨다. 이후, 액정 또는 실란트를 적하 또는 도포하거나, 두 기판을 합착시킨다. The liquid crystal dropping device, the sealant dispenser device, and the substrate bonding device align the substrate on the stage or the surface plate. Thereafter, liquid crystals or sealants are added or applied, or the two substrates are bonded.

상기 장치들은 기판 정렬을 위해 기판 정렬 장치를 구비한다. 이러한 기판 정렬 장치는 기판을 X, Y, Z 및 θ 조절하는 캘리브레이션 수단과, 기판을 관측하여 정렬점을 일치시키는 비전 시스템을 포함한다. The devices have a substrate alignment device for substrate alignment. Such a substrate alignment apparatus includes calibration means for adjusting the substrate X, Y, Z and θ, and a vision system for observing the substrate to match the alignment point.

기판 정렬 장치는 비전 시스템으로 기판을 관찰하고, 그 관찰 결과에 따라 캘리브레이션 수단을 제어하여 기판을 정렬시킨다. 이때, 비전 시스템으로 기판을 관찰하기 전에 비전 시스템의 초점을 조절한다. The substrate aligning apparatus observes the substrate with the vision system and aligns the substrate by controlling the calibration means according to the observation result. At this time, the vision system is adjusted to focus the vision system before observing the substrate.

종래의 비전 시스템의 초점 조절(즉, 포커싱)은 비전 시스템의 카메라로 관찰한 영상을 이용하여 작업자가 수동으로 조절하였다. 즉, 카메라를 상하 방향으로 움직여 초점을 일치시킨다. 하지만, 작업자에 의해 수동으로 비전 시스템의 카메라 초점을 일치하는 경우 작업 시간이 길어지는 단점이 있다. 또한, 매 기판 마다 초점 조절을 수행하여야 하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제가 발생한다. Focusing (ie, focusing) of a conventional vision system is manually adjusted by an operator using an image observed by a camera of the vision system. In other words, the camera is moved up and down to focus. However, when the camera focus of the vision system manually by the operator has a disadvantage that the working time is long. In addition, there is a problem in that productivity is reduced because focus adjustment must be performed for each substrate.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 기판 정렬 장치의 비전 시스템의 초점을 자동으로 조절하여 초점 조절 시간을 단축시킬 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 정렬 장치용 비전 시스템 및 이의 초점 조절 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, the present invention is derived to solve the above problems, it is possible to automatically adjust the focus of the vision system of the substrate alignment apparatus to shorten the focusing time, and to improve the vision system for substrate alignment apparatus And to provide a method for adjusting the focus thereof.

본 발명에 따른 카메라부를 통해 촬영된 이미지를 이용하여 기판을 정렬 시키는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법에 있어서, 상기 카메라부를 통해 초점 조절을 위한 이미지를 촬영하는 단계와, 상기 카메라부의 초점 위치에서 촬영된 초점 이미지와, 상기 초점 위치로 부터 촬영 지점의 이격 거리 정보를 포함하는 이동 이미지를 갖는 저장 이미지들과 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지를 비교하여 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정하는 단계와, 상기 비교 이미지에 해당하는 상기 이격 거리 정보를 산출하는 단계 및 상기 산출된 이격 거리 만큼 상기 카메라부를 이동시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법을 제공한다. In the focus adjustment method of the vision system for a substrate alignment device for aligning the substrate by using the image photographed through the camera unit according to the invention, the step of photographing the image for the focus adjustment through the camera unit, the focus position of the camera unit Comparing the image captured for focusing by comparing the image captured for focusing with the stored image having a focus image photographed at, and a moving image including moving distance information of a shooting point from the focus position, and the image photographed for focusing Focusing a vision system for a substrate alignment apparatus including setting a stored image as a comparison image, calculating the separation distance information corresponding to the comparison image, and moving the camera unit by the calculated separation distance Provide an adjustment method.

상기 저장 이미지들은 별도의 저장 수단에 저장되고, 상기 저장 이미지들의 저장 방법은, 상기 카메라부를 조작하여 초점 위치를 파악하는 단계와, 상기 초점 위치에서 상기 카메라부로 촬영된 이미지를 상기 초점 이미지로 저장하는 단계 및 상기 카메라부를 상기 초점 위치에서 상하 방향으로 이동시키면서 이미지를 촬영하고, 이때의 이동 거리와 이미지를 상기 이동 이미지로 저장하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. The stored images are stored in a separate storage means, and the storing method may include: determining a focus position by operating the camera unit, and storing the image photographed by the camera unit at the focus position as the focus image. And photographing an image while moving the camera unit in the vertical direction from the focus position, and storing the moving distance and the image as the moving image.

상기 이동 이미지로 저장하는 단계는, 상기 카메라부를 상기 초점 위치에서 등간격으로 이동시켜 촬영된 이미지를 사용하되, 상기 등간격은 상기 카메라부의 초점 심도의 50 내지 90% 범위 내이거나, 상기 등간격은 상기 카메라부의 전체 이동 거리의 1/100 내지 1/10000 값을 갖는 것이 가능하다. The storing of the moving image may include using an image photographed by moving the camera unit at equal intervals from the focus position, wherein the equal interval is within a range of 50 to 90% of the depth of focus of the camera unit, It is possible to have a value of 1/100 to 1/10000 of the total moving distance of the camera unit.

상기 저장 이미지들과 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지를 비교하여 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정하는 단계는, 상기 저장 이미지들과 상기 촬영된 이미지를 구성하는 화소의 계조 데이터를 비교하여 상기 촬영된 이미지의 계조 데이터와 오차 범위 내에서 일치하는 상기 저장 이미지를 상기 비교 이미지로 설정할 수 있다. Comparing the stored images and the image photographed for the focus adjustment and setting the stored image corresponding to the image captured for the focus adjustment as a comparison image, the stored images and the photographed image may be configured. The grayscale data of the pixels may be compared to set the stored image that matches the grayscale data of the photographed image within an error range as the comparison image.

상기 계조 데이터 비교는 이미지를 복수 영역으로 분리하고 분리 영역 내에서 화소의 계조 데이터 평균을 비교하거나, 이미지의 일 영역 내의 계조 데이터 평균을 비교하는 것이 가능하다. The gradation data comparison may be performed by separating an image into a plurality of regions and comparing averages of gradation data of pixels in the separation region, or comparing averages of gradation data in one region of the image.

상기 저장 이미지들과 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지를 비교하여 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정하는 단계는, 상기 저장 이미지들과 상기 촬영된 이미지의 에지 선명도, 이미지의 유사도, 촬영된 정렬 마크의 선명도 및 상기 정렬 마크의 크기 중 적어도 어느 하나를 비교하는 것이 가능하다. Comparing the stored images and the image photographed for the focus adjustment and setting the stored image corresponding to the image captured for the focus adjustment as a comparison image, edge sharpness of the stored images and the photographed image It is possible to compare at least one of the similarity of the image, the sharpness of the photographed alignment mark, and the size of the alignment mark.

또한, 본 발명에 따른 기판 정렬 장치용 비전 시스템에 있어서, 이미지를 촬영하는 카메라부 및 상기 카메라부의 초점을 조절하는 초점 조절부와 상기 카메라부에서 촬영된 이미지를 표시하는 이미지 표시부를 갖는 비전 제어부를 포함하고, 상기 초점 조절부는 상기 카메라부의 초점 위치에서 촬영된 초점 이미지와 상기 초점 위치에서 상기 카메라부를 상하 방향으로 이동시켜 촬영한 이동 이미지들을 포함하는 저장 이미지들을 저장하는 이미지 저장부와, 상기 카메라부에서 촬영된 이미지와 상기 이미지 저장부에 저장된 이미지를 비교하는 이미지 비교부와, 상기 이미지 비교부의 결과에 따라 카메라부를 상하 방향으로 이동시키는 카메라 조절부를 포함하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템을 제공한다. In addition, in the vision system for a substrate alignment apparatus according to the present invention, a vision control unit having a camera unit for taking an image, a focus control unit for adjusting the focus of the camera unit and an image display unit for displaying an image taken by the camera unit The focus adjusting unit may include an image storage unit for storing stored images including a focus image photographed at a focus position of the camera unit and moving images photographed by moving the camera unit up and down at the focus position, and the camera unit. It provides a vision system for a substrate alignment apparatus including an image comparing unit for comparing the image stored in the image storage unit and the image stored in the image storage unit, and a camera control unit for moving the camera unit in the vertical direction according to the result of the image comparison unit.

상기 카메라부에 광을 제공하는 광원부와, 상기 광원부의 광을 확산시키는 구 또는 반구 형상의 확산부를 갖는 것이 바람직하다. It is preferable to have a light source unit for providing light to the camera unit, and a spherical or hemispherical diffusion unit for diffusing light of the light source unit.

상술한 바와 같이 본 발명은 미리 설정되고 초점 위치로 부터 촬영 지점의 이격 거리가 측정된 저장 이미지를 이용하여 초점 조절을 위해 촬영된 이미지가 초점 위치로 부터 어느 정도 이격되었는지를 알 수 있다. 이를 통해 상기 이격 거리 만큼 카메라부를 이동시켜 카메라부의 초점을 자동으로 조절할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to know how far the image photographed for focus adjustment is spaced from the focus position by using the stored image which is preset and the distance of the photographing point from the focus position is measured. Through this, the camera unit may be moved by the separation distance to automatically adjust the focus of the camera unit.

또한, 본 발명은 카메라부에 제공되는 광을 구 또는 반구 형태의 확산판으로 확산시켜 광이 중심 영역에 집중 되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the present invention can prevent the light is concentrated in the center area by diffusing the light provided to the camera unit to the sphere or hemisphere diffuser plate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치의 개념도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a substrate alignment apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a conceptual diagram of a vision system for a substrate alignment apparatus according to an embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 정렬 장치는 기판(100)이 안치되는 스테이지(200)와, 스테이지(200) 상의 기판(100)을 X, Y, Z 및 θ 조정하는 캘리브레이션부(300)와, 기판(100)의 정렬 위치를 검출하는 비전 시스템(400)과, 상기 비전 시스템(400)에 따라 상기 캘리브레이션부(300)의 동작을 제어하는 정렬 제어부(500)를 구비한다. 1 and 2, the substrate alignment apparatus according to the present exemplary embodiment adjusts X, Y, Z, and θ of the stage 200 on which the substrate 100 is placed and the substrate 100 on the stage 200. A calibration unit 300, a vision system 400 for detecting an alignment position of the substrate 100, and an alignment control unit 500 for controlling the operation of the calibration unit 300 in accordance with the vision system 400. do.

상기 기판(100)으로는 투광성의 기판을 사용하는 것이 효과적이다. 예를 들어 상기 기판(100)으로 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 물론 가요성의 기판을 사용할 수도 있다. 이때, 기판(100)의 일측에는 정렬을 위한 정렬 마크가 형성된다. As the substrate 100, it is effective to use a light-transmissive substrate. For example, a glass substrate or a plastic substrate may be used as the substrate 100. Of course, a flexible substrate can also be used. At this time, an alignment mark for alignment is formed on one side of the substrate 100.

스테이지(200)는 기판(100)을 잡아 줌으로 인해 기판(100) 처리 공정(예를 들어, 액정 적하, 실란트 도포 또는 기판 합착 등)시 기판(100)의 흔들림에 의한 공정 불량을 방지한다. 따라서, 상기 스테이지(200) 상에는 도시되지 않았지만, 액정 적하를 위한 장치, 또는 실란트 도포를 위한 장치 또는 기판 합착을 위한 장치가 마련될 수 있다. The stage 200 prevents process defects caused by shaking of the substrate 100 during the process of processing the substrate 100 (eg, liquid crystal dropping, sealant coating, or substrate bonding) by holding the substrate 100. Thus, although not shown on the stage 200, a device for dropping the liquid crystal, a device for applying the sealant or a device for bonding the substrate may be provided.

이는 상기의 기판 정렬 장치가 액정 적하 장치와 실란트 디스펜서 장치 그리고 기판 합착 장치의 일부 구성요소로 포함될 수 있기 때문이다. 물론 액정 적하 장치와 실란트 디스펜서 장치 그리고 기판 합착 장치 외측에 상기 기판 정렬 장치가 부착될 수도 있다. 여기서, 기판 합착 장치 내의 기판 정렬 장치는 상부 기판과 하부 기판 중 어느 하나의 기판에 대해서 X, Y, Z 및 θ 이동시킬 수도 있다.This is because the substrate alignment apparatus may be included as some components of the liquid crystal dropping apparatus, the sealant dispenser apparatus, and the substrate bonding apparatus. Of course, the substrate aligning device may be attached to the liquid crystal dropping device, the sealant dispenser device and the substrate bonding device. Here, the substrate alignment apparatus in the substrate bonding apparatus may move X, Y, Z and θ relative to any one of the upper substrate and the lower substrate.

스테이지(200)는 기판(100)과 동일한 판 형상으로 제작된다. 그리고, 스테이지(200)에는 기판(100) 정렬을 위한 스테이지 정렬 마크가 형성된다. 이를 통해 스테이지(200) 상측에 기판(100)의 위치를 정확하게 정렬할 수 있다. The stage 200 is manufactured in the same plate shape as the substrate 100. The stage 200 is provided with stage alignment marks for aligning the substrate 100. Through this, the position of the substrate 100 may be accurately aligned above the stage 200.

여기서, 기판(100)의 정렬 마크와 스테이지 정렬 마크는 복수개 표시 되어 있는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 상기 기판(100)의 정렬 마크와 스테이지(200)의 정렬 마크를 일치시켜 기판(100)을 정렬한다. 물론 상부 및 하부 기판의 합착시에는 상부 기판의 정렬 마크와 하부 기판의 정렬 마크를 정렬한다. Here, it is effective that a plurality of alignment marks and stage alignment marks of the substrate 100 are displayed. In the present embodiment, the substrate 100 is aligned by matching the alignment mark of the substrate 100 with the alignment mark of the stage 200. Of course, when the upper and lower substrates are bonded, the alignment marks of the upper substrate and the alignment marks of the lower substrate are aligned.

캘리브레이션부(300)는 기판(100)의 미세 소정을 통해 기판(100)을 스테이지(200) 상의 목표하는 위치에 배치한다. 이때, 캘리브레이션부(300)는 기판(100)을 X, Y, Z 및 θ 방향으로 이동시켜 기판(100)의 위치를 정렬한다. The calibration unit 300 arranges the substrate 100 at a target position on the stage 200 through the fine predetermined of the substrate 100. At this time, the calibration unit 300 moves the substrate 100 in the X, Y, Z and θ directions to align the position of the substrate 100.

비전 시스템(400)은 카메라부(410)를 통해 기판(100)과 스테이지(200)의 정렬 마크를 촬영하고, 그 결과를 비전 제어부(420)에 제공한다. 그리고, 본 실시예 의 비전 시스템(400)은 카메라부(410)의 초점을 자동으로 조절한다. 즉, 비전 시스템(400)은 카메라부(410)로 부터 제공된 이미지를 이용하여 카메라부(410)의 초점을 자동으로 맞출 수 있다. The vision system 400 photographs the alignment marks of the substrate 100 and the stage 200 through the camera unit 410, and provides the result to the vision controller 420. In addition, the vision system 400 of the present embodiment automatically adjusts the focus of the camera unit 410. That is, the vision system 400 may automatically focus the camera unit 410 using the image provided from the camera unit 410.

정렬 제어부(500)는 비전 시스템(400)을 통해 촬영된 이미지(또는 이미지 데이터)를 이용하여 캘리브레이션부(300)의 동작을 제어한다. 이를 통해 기판(100)의 미세 조정을 수행할 수 있게 된다. The alignment controller 500 controls the operation of the calibration unit 300 using an image (or image data) captured by the vision system 400. Through this, fine adjustment of the substrate 100 can be performed.

여기서, 작업자가 상기 비전 시스템에서 출력된 이미지(즉, 화상)를 이용하여 정렬 제어부(500)를 제어하여 기판(100)을 정렬시킬 수도 있다. Here, the operator may align the substrate 100 by controlling the alignment control unit 500 using an image (ie, an image) output from the vision system.

또한, 상술한 기판 정렬 장치에서는 스테이지(200) 상의 기판(100)을 이동시켜 이둘 간을 정렬하였다. 하지만, 스테이지(200)를 이동시켜 정렬을 할 수도 있다. 더욱이 두 기판을 합착하는 합착 장치 내에 기판 정렬 장치가 위치하는 경우에는 기판이 고정된 스테이지(200)(즉, 정반)을 이동시켜 두 기판 간을 정렬할 수도 있다. In the above-described substrate alignment apparatus, the substrate 100 on the stage 200 is moved to align the two. However, the alignment may be performed by moving the stage 200. Furthermore, when the substrate aligning device is located in the bonding device for bonding the two substrates, the two substrates may be aligned by moving the stage 200 (that is, the surface plate) on which the substrate is fixed.

하기에서는 기판 정렬 장치에 의한 기판 정렬 동작을 설명한다. Hereinafter, the substrate alignment operation by the substrate alignment apparatus will be described.

본 실시예의 기판 정렬 장치는 기판 정렬 동작을 수행하여 기판을 목표로 하는 위치에 정렬 시킨다. 이를 위해 먼저, 기판(100)을 스테이지(200) 상에 위치시킨다. The substrate alignment apparatus of this embodiment performs a substrate alignment operation to align the substrate to a target position. To this end, first, the substrate 100 is positioned on the stage 200.

이이서, 비전 시스템(400)을 통해 기판(100)의 정렬 마크와 스테이지(200)의 스테이지 정렬 마크의 일치 여부를 검사한다. 이때, 기판(100)과 스테이지(200)의 정렬 마크가 일치하는 경우에는 정렬 동작을 수행하지 않는다. Next, the vision system 400 checks whether the alignment mark of the substrate 100 and the stage alignment mark of the stage 200 coincide with each other. In this case, when the alignment marks of the substrate 100 and the stage 200 coincide with each other, the alignment operation is not performed.

하지만, 비전 시스템(400)을 통해 기판(100)의 정렬 마크와 스테이지(200)의 정렬 마크가 일치하지 않는 경우에는, 캘리브레이션부(300)를 통해 기판(100)을 X, Y, Z 및 θ방향으로 이동시켜 기판(100)의 정렬 위치를 정렬한다. 즉, 기판(100)과 스테이지(200)의 정렬 마크를 일치시킨다. 이때, 비전 시스템(400)은 실시간의 이미지를 제공하여 기판(100)과 스테이지(200)의 정렬 마크를 일치시키게 된다. However, when the alignment marks of the substrate 100 and the alignment marks of the stage 200 do not coincide with each other through the vision system 400, the substrate 100 may be moved to the X, Y, Z, and θ through the calibration unit 300. Direction to align the alignment position of the substrate 100. That is, the alignment marks of the substrate 100 and the stage 200 coincide with each other. At this time, the vision system 400 provides a real-time image to match the alignment marks of the substrate 100 and the stage 200.

하지만, 비전 시스템(400)을 이용하여 기판(100)의 정렬 동작을 수행하기 전에 비전 시스템(400)의 초점을 맞추는 작업을 수행한다. 이는 비전 시스템(400)의 초점이 맞추어 지지 않는 경우에는 정렬 마크의 일치여부를 정확하게 확인하기 어려운 문제가 발생하기 때문이다. However, before the alignment operation of the substrate 100 is performed using the vision system 400, the focusing of the vision system 400 is performed. This is because when the vision system 400 is not focused, it is difficult to accurately check whether the alignment marks match.

따라서, 기판(100)의 정확한 정렬을 위해 비전 시스템(400)의 초점을 정확하게 맞추는 것이 매우 중요하다. 그러나, 앞선 배경 기술에서 설명한 바와 같이 이와 같은 비전 시스템(400)의 포커싱 공정은 작업자의 숙련도에 따라 그 공정 시간이 길어지는 단점이 있다. Therefore, it is very important to accurately focus the vision system 400 for accurate alignment of the substrate 100. However, as described in the background art, the focusing process of the vision system 400 has a disadvantage in that the process time is lengthened according to the skill of the operator.

이에 본 실시예에서는 비전 시스템(400)의 포커싱 공정을 자동으로 수행할 수 있는 방안을 제공한다. In this embodiment, a method for automatically performing the focusing process of the vision system 400 is provided.

먼저 본 실시예의 비전 시스템(400)의 경우, 카메라부(410)와, 상기 카메라부(410)로부터 촬영된 이미지를 이용하여 카메라부(410)의 초점을 자동으로 조절하고, 촬영된 이미지를 외부에 표시하는 비전 제어부(420)를 구비한다. 그리고, 상기 카메라부(410)의 초점 조정을 위해 카메라부(410)를 이동시키는 카메라 이동부(430)를 구비한다. First, in the vision system 400 of the present embodiment, the camera unit 410 and an image captured by the camera unit 410 are automatically adjusted to focus the camera unit 410, and the captured image is externally displayed. A vision control unit 420 to be displayed. In addition, a camera moving part 430 for moving the camera part 410 to adjust the focus of the camera part 410 is provided.

본 실시예에서는 카메라(410)가 이동하여 비전 시스템(400)의 초점을 조절함에 관해 설명한다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 기판(100) 또는 스테이지(200)가 상하로 이동하여 초점을 조절할 수도 있다. In this embodiment, the camera 410 is moved to adjust the focus of the vision system 400. However, the present invention is not limited thereto, and the substrate 100 or the stage 200 may move up and down to adjust the focus.

상기 카메라부(410)는 이미지를 촬영하는 카메라(411)(즉, 촬영부)와, 렌즈(412)를 구비한다. The camera unit 410 includes a camera 411 (that is, a photographing unit) for capturing an image, and a lens 412.

물론 도시되지 않았지만, 상기 카메라부(410)는 다수의 렌즈를 구비할 수 있다. 또한, 각 렌즈간의 이격 거리를 조절하여 카메라의 초점을 미세 조정할 수도 있다. Although not shown, the camera unit 410 may include a plurality of lenses. In addition, the focus of the camera may be finely adjusted by adjusting the separation distance between the lenses.

비전 제어부(420)는 카메라부(410)로부터 촬영된 이미지를 이용하여 카메라부(410)의 초점을 자동으로 조절시키는 초점 조절부(421)와, 카메라부(410)로 부터 촬영된 이미지를 표시하는 이미지 표시부(422)를 구비한다. The vision controller 420 displays a focus adjusting unit 421 for automatically adjusting the focus of the camera unit 410 by using the image captured by the camera unit 410, and an image captured by the camera unit 410. An image display unit 422 is provided.

이미지 표시부(422)는 카메라부(410)로 부터 제공된 이미지를 실시간으로 모니터와 같은 표시 장치에 제공한다. The image display unit 422 provides an image provided from the camera unit 410 to a display device such as a monitor in real time.

초점 조절부(421)는 카메라부(410)의 초점이 맞추어진 상태의 마스터 이미지와, 마스터 이미지를 기준으로 카메라부(410)를 상하 방향으로 이동시켜 촬영된 이동 이미지들이 저장된 이미지 저장부(421-1)와, 카메라부(410)에서 촬영된 이미지와 상기 이미지 저장부(421-1)에 저장된 이미지를 비교하는 이미지 비교부(421-2)와, 상기 이미지 비교부(421-2)의 결과에 따라 카메라부(410)를 상하 방향으로 이동시키는 카메라 조절부(421-3)를 구비한다. The focus controller 421 stores an image of the master image in which the camera unit 410 is in focus, and moving images photographed by moving the camera unit 410 in a vertical direction based on the master image. -1), an image comparison unit 421-2 for comparing the image photographed by the camera unit 410 with the image stored in the image storage unit 421-1, and the image comparison unit 421-2. According to the result, a camera adjusting unit 421-3 for moving the camera unit 410 in the vertical direction is provided.

이와 같이 본 실시예에서는 최초 1회 카메라부(410)를 수동으로 이동시켜 카 메라부(410)의 초점을 맞추고, 이때 카메라부(410)에 의해 촬영된 이미지를 마스터 이미지로 저장한다. 이때의 카메라부(410)의 위치를 카메라부(410)의 초점 위치로 정의한다. 이어서, 카메라부(410)를 일정 간격 상승 또는 하강시키면서 이미지를 촬영하고, 이 촬영된 이미지를 각기 이동 이미지로 상기 이미지 저장부(421-1)에 저장한다. As described above, in the present embodiment, the camera unit 410 is first moved manually to focus the camera unit 410, and at this time, the image photographed by the camera unit 410 is stored as a master image. At this time, the position of the camera unit 410 is defined as the focus position of the camera unit 410. Subsequently, the camera unit 410 photographs the image while raising or lowering the predetermined interval, and stores the photographed image as the moving image in the image storage unit 421-1.

그리고, 이후, 비전 시스템(400)의 초점 조절을 수행하는 경우, 카메라부(410)가 현재 위치에서 초점 조절을 위해 촬영한 이미지와 이미지 저장부(421-1)에 저장된 이미지(마스터 이미지와 다수의 이동 이미지)간을 비교한다. 비교후, 촬영된 이미지와 마스터 이미지 간의 이격 거리를 산출한다. 이어서, 상출된 이격 거리 만큼 카메라부(410)를 이동시켜 카메라부(410)의 포커싱을 수행한다. Subsequently, when performing focus adjustment of the vision system 400, the image captured by the camera unit 410 to adjust the focus at the current position and the image stored in the image storage unit 421-1 (a master image and a plurality of images). Compare images). After comparison, the separation distance between the captured image and the master image is calculated. Subsequently, the camera unit 410 is moved by the spaced apart distance to perform focusing of the camera unit 410.

하기에서는 상술한 구조의 비전 시스템(400)을 이용한 포커싱 동작을 설명한다. 이를 위해 기판 정렬 장치의 스테이지(200) 상에 기판(100)을 위치시키고, 비전 시스템(400)을 해당 위치에 배치시킨다. Hereinafter, a focusing operation using the vision system 400 having the above-described structure will be described. To this end, the substrate 100 is positioned on the stage 200 of the substrate alignment apparatus, and the vision system 400 is disposed at the corresponding position.

도 3은 일 실시예에 따른 비전 시스템의 초점 조절 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 저장 이미지 생성 및 저장을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of adjusting a focus of a vision system, according to an exemplary embodiment. 4 is a flowchart illustrating a storage image generation and storage according to an embodiment.

도 3에 도시된 바와 같이 먼저, 비전 시스템(400)의 카메라부(410)를 통해 초점 조절을 위한 이미지를 촬영한다(S110). As shown in FIG. 3, first, an image for focus adjustment is photographed through the camera unit 410 of the vision system 400 (S110).

촬영된 이미지와 저장 이미지 간을 비교하여, 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정한다(S120). 여기서, 저장 이미지는 카메라부(410) 의 초점 위치에서 촬영된 마스터 이미지(즉, 초점 이미지)와 상기 초점 위치에서 카메라부(410)를 상하방향으로 이동시켜 촬영된 이동 이미지들을 포함한다. The stored image corresponding to the captured image is set as a comparison image by comparing the captured image with the stored image (S120). Here, the stored image includes a master image (ie, a focus image) photographed at the focus position of the camera unit 410 and moving images photographed by moving the camera unit 410 in the vertical direction at the focus position.

이어서, 설정된 비교 이미지와 마스터 이미지 간의 이격 거리를 계산한다(S130). 이어서, 상기 이격 거리 만큼 카메라부(410)를 이동시킨다(S140). 이를 통해 비전 시스템(400)의 자동 초점 조절을 완료한다. Subsequently, the separation distance between the set comparison image and the master image is calculated (S130). Next, the camera unit 410 is moved by the separation distance (S140). This completes the auto focus adjustment of the vision system 400.

여기서, 최초 1회의 조작을 통해 얻어진 이미지들을 저장하여 저장 이미지로 사용한다.Here, images obtained through the first operation are stored and used as stored images.

이를 위해 도 4의 흐름도와 같이 비전 시스템(400)의 카메라부(410)를 작업자가 조작하여 최적의 초점 위치를 설정한다. 그리고, 설정된 위치에서 촬영된 이미지를 마스터 이미지(초점 이미지)로 저장한다(S210). 여기서, 초점 위치는 카메라부(410)에 의해 촬영된 이미지의 선명도가 가장 뛰어난 위치 지점을 지칭한다. To this end, an operator manipulates the camera unit 410 of the vision system 400 as shown in the flowchart of FIG. 4 to set an optimal focus position. In operation S210, the image photographed at the set position is stored as a master image (focus image). Here, the focus position refers to a position point where the sharpness of the image photographed by the camera unit 410 is most excellent.

이어서, 카메라부(410)를 초점 위치에서 상하 방향으로 이동시키되, 이동 거리에 따라 이미지를 촬영하고, 이를 이동 이미지로 저장한다.(S220) Subsequently, while moving the camera unit 410 in the vertical direction from the focus position, to take an image according to the moving distance, and stores it as a moving image (S220).

상기의 방법으로 저장 이미지를 생성하고, 이를 별도의 저장 수단에 저장한다. The storage image is generated by the above method and stored in a separate storage means.

이때, 이동 이미지와 함께 해당 이동 이미지가 카메라부의 초점 위치에서 어느 정도 이격되어 촬영된 이미지 인지에 대한 값(즉, 카메라부의 이격 거리 값) 또한 함께 저장된다. At this time, the moving image is stored together with a value (ie, a distance value of the camera portion) of whether the moving image is an image photographed to be spaced apart from the focus position of the camera unit.

여기서, 상기 이동 이미지들은 카메라부(410)를 초점 위치에서 동일 간격 상측 방향 또는 하측 방향으로 이동시켜 촬영된 이미지를 사용한다. Here, the moving images use images taken by moving the camera unit 410 in an upward direction or a downward direction at the same interval from the focal position.

이때, 이동 거리는 카메라부(410)의 렌즈(412) 초점심도의 50 내지 90% 범위 내의 값인 것이 효과적이다. 예를 들어 카메라부(410)의 초점심도가 50㎛일 경우 상기 이동 거리로는 25 내지 45㎛일 것이 바람직하다. 이때, 상기 값보다 작을 경우에는 카메라부(410)에 의해 촬영되는 이미지가 너무 많아진다. 이로인해 촬영된 이미지와 저장된 이미지 간의 비교를 위한 공정 시간이 길어지는 문제가 있다. 또한, 상기 값보다 클 경우에는 카메라부(410)의 이동 범위가 크게 되어 정확한 초점 조절이 어려운 문제가 발생한다. In this case, the moving distance may be a value within a range of 50 to 90% of the depth of focus of the lens 412 of the camera unit 410. For example, when the depth of focus of the camera unit 410 is 50 μm, the moving distance is preferably 25 to 45 μm. In this case, when the value is smaller than the above value, the number of images captured by the camera unit 410 becomes too large. This causes a problem that the process time for the comparison between the captured image and the stored image is long. In addition, when the value is larger than the above value, the moving range of the camera unit 410 becomes large, which makes it difficult to accurately adjust the focus.

여기서, 상기 초점 위치를 기준으로 카메라부(410)를 상측으로 상기 이동 거리 만큼 이동시켜 상측 방향의 이동 이미지들을 촬영하고, 카메라부(410)를 하측으로 상기 이동 거리 만큼 이동시켜 하측 방향의 이동 이미지들을 촬영한다. Here, the camera unit 410 is moved upward by the movement distance based on the focal position to capture moving images in the upward direction, and the camera unit 410 is moved downward in the downward direction by moving the moving image. Shoot them.

이에 예를 들어 상기 이동 거리는 1 값으로 하고, 상기 카메라부(410)를 초점 위치에서 상측 방향으로 10회 이동시켜 각기 촬영된 이동 이미지를 각기 제 1 내지 제 10 이동 이미지로 저장한다. 그리고, 상기 카메라부(410)를 초점 위치에서 하측 방향으로 10회 이동시켜 각기 촬영된 이동 이미지를 각기 제 11 내지 제 20 이동 이미지로 저장한다. 이때, 제 1 내지 제 10 이동 이미지는 각기 초점 위치에서 상측 방향으로 1 내지 10 값 떨어진 위치에서 촬영된 값임을 알 수 있다. 또한, 제 11 내지 제 20 이동 이미지는 각기 초점 위치에서 하측 방향으로 1 내지 10 값 떨어진 위치에서 촬영된 값임을 알 수 있다. 즉, 제 5 이동 이미지는 초점 위치에서 상측 방향으로 5 값 떨어진 위치에서 촬영된 값임을 알 수 있고, 제 13 이동 이미지는 하측 방향으로 3 값 떨어진 위치에서 촬영된 값임을 알 수 있다.For example, the moving distance is set to a value of 1, and the camera unit 410 is moved ten times in the upward direction from the focal position to store the captured moving images as first to tenth moving images, respectively. Then, the camera unit 410 is moved ten times in the downward direction from the focal position to store the captured moving images as the eleventh to twelfth moving images, respectively. In this case, it can be seen that the first to tenth moving images are photographed at positions 1 to 10 apart from the focal position in the upward direction. Also, it can be seen that the eleventh to twentieth moving images are photographed at positions 1 to 10 apart from the focal position in the downward direction. That is, it can be seen that the fifth moving image is a value photographed at a position five values away from the focus position, and the thirteenth moving image is a value photographed at a position three values away from the focus position.

물론 이에 한정되지 않고, 상기 이동 거리는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어 상기 이동 거리는 카메라부(410)의 전체 이동거리의 1/100 내지 1/10000 값을 갖는 것이 가능하다. 즉, 케메라부(410)의 전체 이동거리가 100mm 일 경우, 이동 거리는 0.01 내지 1mm 인 것이 가능하다.Of course, the present invention is not limited thereto, and the movement distance may be variously set. For example, the moving distance may have a value of 1/100 to 1/10000 of the total moving distance of the camera unit 410. That is, when the total moving distance of the kemerra 410 is 100 mm, the moving distance may be 0.01 to 1 mm.

따라서, 본 실시예에서는 상기와 같이 저장된 이미지와 현재 초점 조정을 위해 촬영된 이미지를 비교하여, 그 결과를 이용하여 현재 커메라부(410)가 초점 위치로 부터 얼마나 이격되었는지를 판단할 수 있게 된다. Therefore, in the present exemplary embodiment, the image stored as described above is compared with the image photographed for the current focus adjustment, and it is possible to determine how far apart the current camera unit 410 is from the focus position by using the result. .

이때, 저장된 이미지와 촬영된 이미지의 비교는 저장된 이미지 중 어느 이미지가 촬영된 이미지와 유사한지를 비교하는 것이다. At this time, the comparison between the stored image and the captured image is to compare which of the stored images is similar to the captured image.

여기서, 이미지 비교는 촬영된 이미지의 계조 데이터와 저장된 이미지들의 계조 데이터를 비교하는 것이다. 즉, 이미지는 다수의 화소를 구비하고, 이 화소 각각은 0 부터 255개의 계조 데이터값을 갖는다. 화소의 계조 값은 화소의 선명도에 따라 그 값이 변화될 수 있다. 따라서, 이미지는 카메라부(410)의 촬영 위치에 따라 각기 고유한 화소 계조 데이터 값을 구비하고 있다. Here, the image comparison is to compare the grayscale data of the photographed image and the grayscale data of the stored images. That is, the image has a plurality of pixels, each of which has a value of 0 to 255 grayscale data. The grayscale value of the pixel may change according to the sharpness of the pixel. Accordingly, the image has unique pixel grayscale data values according to the photographing positions of the camera unit 410.

이로인해 촬영된 이미지의 계조 데이터 값과, 오차 범위 내에서 동일한 계조 데이터 값을 갖는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정한다. 이때, 오차 범위는 약 ±10% 임을 지칭한다. 여기서, 이미지의 화소는 작게는 1000개에서 100만개 이상을 가질 수 있다. 따라서, 이와 같은 화소의 계조 데이터 값을 모두 비교할 경우 비교 시간이 길어지는 문제가 있다. 이에, 이미지를 복수의 구간으로 분할하고, 각 분할된 영역에서의 계조 데이터 평균 값을 비교하는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정 되지 않고, 이미지의 화소 중 특정 영역의 화소 만을 비교할 수도 있다. 이를 통해 비교되는 이미지의 계조 데이터 값의 개수를 100개 이하(예를 들어 10 내지 100개)로 줄일 수 있다. 또한, 일부 영역에서의 계조 데이터를 비교하거나, 일부 영역에서의 계조 데이터의 평균 값을 비교할 수 있다. 이는 예를 들어 정렬 마크의 중심 영역의 계조 데이터 값을 비교할 수 있다. This sets the gradation data value of the captured image and the stored image having the same gradation data value within the error range as the comparison image. In this case, the error range refers to about ± 10%. Here, the pixels of the image may have a size of 1,000 to 1 million or more. Therefore, when all the grayscale data values of the pixels are compared, the comparison time becomes long. Therefore, it is preferable to divide the image into a plurality of sections and to compare the average value of the gray scale data in each divided area. Of course, the present invention is not limited thereto, and only pixels of specific regions of the pixels of the image may be compared. As a result, the number of grayscale data values of the compared images may be reduced to 100 or less (for example, 10 to 100). In addition, grayscale data in some areas may be compared, or an average value of grayscale data in some areas may be compared. This can compare the gradation data values of the center area of the alignment mark, for example.

또한, 비교 방법으로 상술한 설명에 한정되지 않고, 이미지 에지 영역의 선명도를 비교할 수도 있고, 두 이미지 간의 유사도를 비교할 수도 있고, 이미지에 찍힌 정렬 마크의 선명도 및/또는 크기를 이용하여 두 이미지 간을 비교할 수 있다. 또한, 배경과 마크 경계면의 기울기를 이용하여 두 이미지 간을 비교할 수 있다. In addition, the comparison method is not limited to the above description, and may compare the sharpness of the image edge area, compare the similarity between the two images, and use the sharpness and / or size of the alignment mark on the image to compare the two images. Can be compared. In addition, the slope between the background and the mark boundary can be used to compare the two images.

이미지 선명도는 카메라를 통해 얻어진 이미지에서 마크를 인식함에 있어 마크로 인식되어 지는 화소 데이터와 배경으로 인식 되어지는 화소 데이터의 경계값의 그룹이 차지하는 화소 수를 의미 합니다. 예를 들어 경계값을 가지는 그룹의 화소의 수가 많을 경우 배경과 마크의 경계면이 넓게 퍼져 보이게 되고 경계값을 가지는 그룹의 화소의 수가 적을 경우 배경과 마크의 경계 면이 선명하게 보이게 됩니다. 이러한 선명도 데이터의 변화값을 이용함으로써 오토 포커스(auto focus)를 구현할 수 있다.Image sharpness refers to the number of pixels occupied by a group of boundary values between pixel data recognized as a mark and pixel data recognized as a background when recognizing a mark in an image obtained by a camera. For example, if the number of pixels in the group with the boundary is large, the boundary between the background and the mark will appear wider. If the number of pixels in the group with the boundary is small, the boundary between the background and the mark will be clearly visible. By using the change value of the sharpness data, auto focus can be realized.

이미지의 유사도는 등록되어진 기준마크 대비 획득되어지는 이미지의 유사도를 의미합니다. 이 유사도에는 선명도 뿐 아니라 이미지 전체의 밝기, 크기, 형상등 이미지어서 획득되는 모든 데이터를 등록된 기준마크의 정보와 비교하여 계산되 는 비교값을 의미한다. The similarity of the image refers to the similarity of the acquired image to the registered reference mark. This similarity refers to a comparison value calculated by comparing not only the sharpness but also all data acquired as an image such as brightness, size and shape of the entire image with information of registered reference marks.

마크의 크기 비교는 포커스가 틀어질 경우 실제로 인식되어 지는 마크의 크기(마크로 인식되어 지는 화소의 숫자)의 변화가 발생 하게 되며 이러한 변화를 데이터로 이용하여 오토 포커스를 구현할 수 있다. In the comparison of the mark size, when the focus is shifted, a change in the size of the mark (the number of pixels recognized as the mark) that is actually recognized may occur, and autofocus may be implemented using the change as data.

배경과 마크 경계면의 기울기 즉, 획득된 이미지에서 배경과 마크의 경계면에서 얻어지는 데이터의 변화값에 대한 기울기를 이용하여 오포 포커스를 구현할 수 있다. 예를 들어 경계면이 선명할 경우 경계면에서의 화소 데이터 변화(기울기의 크기)는 급격하게 발생하며, 경계면이 흐릴 경우 화소 데이터 변화(기울기의 크기)는 서서히 이루어 집니다. 이러한 변화를 기울기 값으로 산출한 값을 이용하여 이미지를 비교하고 이를 통해 자동으로 초점을 맞출 수 있다.Oppo focus may be implemented using the inclination of the background and mark boundary, that is, the inclination of the change value of data obtained from the background and mark boundary in the acquired image. For example, if the boundary is clear, the pixel data change (tilt size) at the boundary occurs abruptly. If the boundary is blurred, the pixel data change (size of the tilt) is gradually made. These changes can be used to compare images using the calculated slope values and to automatically focus.

상술한 바와 같이 비교 이미지가 설정되면, 비교 이미지에 해당하는 저장 이미지가 초점 위치에서 촬영된 마스터 이미지(즉, 초점 이미지)로 부터 어느 정도 이격되어 촬영되었는지를 쉽계 계산할 수 있다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 저장 이미지는 각기 초점 위치에서 어느 정도 떨어져 촬영되었는지에 관한 정보를 저장하고 있기 때문이다. When the comparison image is set as described above, it is possible to easily calculate how far the stored image corresponding to the comparison image is captured from the master image (ie, the focus image) photographed at the focus position. This is because, as mentioned above, the stored image stores information about how far away from the focal position.

상기와 같은 동작을 통해 현재 카메라부(410)의 위치가 조점 위치에서 어느 정도 이격되어 있는지를 판단할 수 있게 된다. 그리고, 상기 판단 결과에 따라 카메라부(410)를 이동시키면 카메라부(410)의 초점을 자동으로 맞출 수 있게 된다. 예를 들어 앞서 언급한 바와 같이 각기 1 값의 이동 거리만큼 이격되어 촬영된 제 1 내지 제 10 이동 이미지와 제 11 내지 20 이동 이미지가 저정된 저장 이미지를 갖는 경우를 생각하면 다음과 같다. 상기 비교 동작에 의해 현재 촬영된 이미지가 제 5 이동 이미지와 동일함으로 판단된 경우, 현재 카메라부(410)는 초점 위치에서 5 값만큼 상측 방향에 위치함을 알 수 있다. 따라서, 카메라부(410)를 하측 방향으로 5 값 만큼 하강시켜 카메라부(410)를 초점 위치에 위치시킬 수 있게 된다. 또한, 비교 동작에 의해 현재 촬영된 이미지가 제 17 이동 이미지와 동일함으로 판단된 경우, 현재 카메라부(410)가 초점 위치에서 7 값 만큼 하측 방향에 위치함을 알 수 있다. 따라서, 카메라부(410)를 상측 방향으로 7 값 만큼 하강시켜 카메라부(410)를 초점 위치에 위치시킬 수 있게 된다. Through the above operation, it is possible to determine how far apart the position of the current camera unit 410 is from the point of view. Then, when the camera unit 410 is moved according to the determination result, the camera unit 410 can be focused automatically. For example, as described above, when the first to tenth moving images and the eleventh to 20th moving images photographed spaced apart by a moving distance of 1 value each have a stored image as follows. When it is determined that the currently captured image is the same as the fifth moving image by the comparison operation, the current camera unit 410 may know that the image is located in the upward direction by five values from the focus position. Therefore, by lowering the camera unit 410 by 5 values in the downward direction, it is possible to position the camera unit 410 in the focus position. In addition, when it is determined that the currently captured image is the same as the seventeenth moving image by the comparison operation, it may be understood that the current camera unit 410 is positioned downward by seven values from the focus position. Therefore, the camera unit 410 can be lowered by 7 values in the upward direction to position the camera unit 410 at the focus position.

상술한 바와 같이 본 실시예에서는 현재 초점 설정을 위해 촬영된 이미지와 이전에 미리 촬영된 저장 이미지간을 비교 분석하여 현재 카메라부(410)가 초점 위치에서 어느 정도 이격되었는지를 자동으로 계산할 수 있다. 그리고, 이 계산 결과를 통해 카메라부(410)를 초점 위치까지 이동시켜 카메라부(410)의 초점을 자동으로 조정할 수 있다. As described above, the present embodiment may automatically calculate how far the current camera unit 410 is from the focus position by comparing and analyzing the image photographed for the current focus setting and the previously stored image. The camera 410 may be moved to the focal position through the calculation result, thereby automatically adjusting the focus of the camera 410.

하기에서는 본 실시예의 비전 시스템의 변형예에 관해 설명한다. The following describes a modification of the vision system of this embodiment.

도 5는 일 실시예의 변형예에 따른 비전 시스템의 일부 구간의 개념도이다. 도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 비전 시스템의 확산부 형상에 따라 촬영된 이미지 사진이다. 5 is a conceptual diagram of some sections of a vision system according to a variation of an embodiment. 6 is an image photograph taken according to the shape of the diffuser of the vision system according to a modification of the embodiment.

도 5에 도시된 바와 같이 비전 시스템은 카메라부(410)에 광을 제공하는 광원부(440)와, 상기 광원부(440)의 광을 확산시켜 상기 카메라부(410)에 제공하는 확산부(450)를 구비한다. 본 변형예에서는 상기 확산부(450)로 도 5의 (a)에서와 같이 구형태 또는 도 5의 (b)에서와 같이 반구 형태의 확산부(450)를 사용한다. As shown in FIG. 5, the vision system includes a light source unit 440 that provides light to the camera unit 410, and a diffusion unit 450 that diffuses the light of the light source unit 440 to the camera unit 410. It is provided. In the present modified example, the diffuser 450 uses a spherical shape as shown in FIG. 5 (a) or a hemisphere diffuser 450 as shown in FIG. 5 (b).

이는 상기 확산부(450)로 판형상을 사용하는 경우, 도 6의 (a)에서와 같이 광원부(440)로 부터 방출된 광이 균일하게 퍼지지 않고, 중심 영역으로 모이는 형상이 발생한다. 이로인해 정확한 이미지의 촬영이 어려워지는 문제가 발생하였다. When the plate shape is used as the diffusion part 450, as shown in FIG. 6A, light emitted from the light source part 440 is not uniformly spread, and a shape is collected in the center area. This caused a problem that it was difficult to capture the correct image.

이에 본 실시예에서는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 확산부(450)를 구형태로 제작하여 도 6의 (b)에서와 같이 광이 중심에 모이지 않고, 균일하게 확산되도록 한다. 이를 통해 정확한 아미지를 촬영할 수 있게 된다. 또한, 조명의 균일도를 향상시킬 수 있다. In this embodiment, as shown in FIG. 5 (a), the diffusion part 450 is manufactured in a spherical shape so that light does not collect at the center and is uniformly diffused as shown in FIG. 6 (b). This allows you to shoot accurate images. In addition, the uniformity of illumination can be improved.

그리고, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 비전 시스템은 확산부(450)를 통해 방출된 광을 기판 방향 즉, 피 촬영물 방향으로 유도하는 광 투사기(460)를 구비할 수 있다. 이때, 광 투사기(460)로는 빔 스프리터를 사용할 수 있다. As illustrated in FIG. 5B, the vision system may include a light projector 460 for guiding light emitted through the diffuser 450 toward the substrate, that is, the object to be photographed. In this case, a beam splitter may be used as the light projector 460.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the invention is not limited thereto, but is defined by the claims that follow. Accordingly, one of ordinary skill in the art may variously modify and modify the present invention without departing from the spirit of the following claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치의 개념도. 1 is a conceptual diagram of a substrate alignment apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 개념도. 2 is a conceptual diagram of a vision system for a substrate alignment device according to one embodiment.

도 3은 일 실시예에 따른 비전 시스템의 초점 조절 방법을 설명하기 위한 흐름도. 3 is a flowchart illustrating a method of adjusting a focus of a vision system according to an exemplary embodiment.

도 4는 일 실시예에 따른 저장 이미지 생성 및 저장을 설명하기 위한 흐름도. 4 is a flowchart illustrating a storage image generation and storage according to an embodiment.

도 5는 일 실시예의 변형예에 따른 비전 시스템의 일부 구간의 개념도. 5 is a conceptual diagram of some sections of a vision system according to a variation of an embodiment.

도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 비전 시스템의 확산부 형상에 따라 촬영된 이미지 사진. 6 is an image photograph taken according to the shape of the diffuser portion of the vision system according to a modification of the embodiment.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 기판 200 : 스테이지100: substrate 200: stage

300 : 캘리브레이션부 400 : 비전 시스템300: calibration unit 400: vision system

410 : 카메라부 420 : 비전 제어부410: camera unit 420: vision control unit

421 : 초점 조절부 440 : 광원421: focusing unit 440: light source

450 : 확산부 500 : 정렬 제어부450 diffuser 500 alignment controller

Claims (8)

카메라부를 통해 촬영된 이미지를 이용하여 기판을 정렬 시키는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법에 있어서, In the focus adjustment method of the vision system for a substrate alignment device for aligning the substrate using the image photographed through the camera unit, 상기 카메라부를 통해 초점 조절을 위한 이미지를 촬영하는 단계;Photographing an image for focus adjustment through the camera unit; 상기 카메라부의 초점 위치에서 촬영된 초점 이미지와, 상기 초점 위치로 부터 촬영 지점의 이격 거리 정보를 포함하는 이동 이미지를 갖는 저장 이미지들과 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지를 비교하여 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정하는 단계;For adjusting the focus by comparing the focus image photographed at the focus position of the camera unit, the stored image having a moving image including the distance information of the shooting point from the focus position and the image photographed for the focus adjustment Setting a stored image corresponding to the captured image as a comparison image; 상기 비교 이미지에 해당하는 상기 이격 거리 정보를 산출하는 단계; 및Calculating the separation distance information corresponding to the comparison image; And 상기 산출된 이격 거리 만큼 상기 카메라부를 이동시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법.And moving the camera unit by the calculated separation distance. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 저장 이미지들은 별도의 저장 수단에 저장되고, The stored images are stored in separate storage means, 상기 저장 이미지들의 저장 방법은, The storage method of the stored images, 상기 카메라부를 조작하여 초점 위치를 파악하는 단계;Determining a focus position by operating the camera unit; 상기 초점 위치에서 상기 카메라부로 촬영된 이미지를 상기 초점 이미지로 저장하는 단계; 및Storing the image photographed by the camera unit at the focus position as the focus image; And 상기 카메라부를 상기 초점 위치에서 상하 방향으로 이동시키면서 이미지를 촬영하고, 이때의 이동 거리와 이미지를 상기 이동 이미지로 저장하는 단계를 포함하여 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법. And photographing an image while moving the camera unit in the vertical direction from the focus position, and storing the moving distance and the image as the moving image at this time. 청구항 2에 있어서, 상기 이동 이미지로 저장하는 단계는, The method of claim 2, wherein the storing as the moving image comprises: 상기 카메라부를 상기 초점 위치에서 등간격으로 이동시켜 촬영된 이미지를 사용하되, 상기 등간격은 상기 카메라부의 초점 심도의 50 내지 90% 범위 내이거나, 상기 등간격은 상기 카메라부의 전체 이동 거리의 1/100 내지 1/10000 값을 갖는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법. An image taken by moving the camera unit at the focal position at equal intervals is used, wherein the equal interval is within a range of 50 to 90% of the depth of focus of the camera unit, or the equal interval is 1 / of the total moving distance of the camera unit. A method of focusing a vision system for a substrate alignment device having a value of 100 to 1/10000. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 저장 이미지들과 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지를 비교하여 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정하는 단계는, Comparing the stored images and the image taken to adjust the focus and setting the stored image corresponding to the image taken to adjust the focus as a comparison image, 상기 저장 이미지들과 상기 촬영된 이미지를 구성하는 화소의 계조 데이터를 비교하여 상기 촬영된 이미지의 계조 데이터와 오차 범위 내에서 일치하는 상기 저장 이미지를 상기 비교 이미지로 설정하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법.Comparing the grayscale data of the pixels constituting the photographed image with the stored image to set the stored image that matches the grayscale data of the photographed image within an error range as the comparison image of the vision system How to adjust the focus. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4, 상기 계조 데이터 비교는 이미지를 복수 영역으로 분리하고 분리 영역 내에 서 화소의 계조 데이터 평균을 비교하거나, 이미지의 일 영역 내의 계조 데이터 평균을 비교하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법.The gradation data comparison may be performed by dividing an image into a plurality of regions and comparing the gradation data averages of pixels in the separation region, or comparing the gradation data averages in one region of the image. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 저장 이미지들과 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지를 비교하여 상기 초점 조절을 위해 촬영된 이미지에 해당하는 저장 이미지를 비교 이미지로 설정하는 단계는, Comparing the stored images and the image taken to adjust the focus and setting the stored image corresponding to the image taken to adjust the focus as a comparison image, 상기 저장 이미지들과 상기 촬영된 이미지의 에지 선명도, 이미지의 유사도, 촬영된 정렬 마크의 선명도, 상기 정렬 마크의 크기 및 배경과 마크 경계면의 기울기 중 적어도 어느 하나를 비교하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템의 초점 조절 방법.Of at least one of an edge sharpness of the stored images and the photographed image, a similarity of an image, a sharpness of a photographed alignment mark, a size of the alignment mark, and a slope of a background and a mark boundary. How to adjust the focus. 기판 정렬 장치용 비전 시스템에 있어서, In the vision system for substrate alignment device, 이미지를 촬영하는 카메라부; 및 A camera unit for taking an image; And 상기 카메라부의 초점을 조절하는 초점 조절부와 상기 카메라부에서 촬영된 이미지를 표시하는 이미지 표시부를 갖는 비전 제어부를 포함하고, A vision control unit having a focus adjusting unit for adjusting a focus of the camera unit and an image display unit displaying an image photographed by the camera unit, 상기 초점 조절부는 The focus adjusting unit 상기 카메라부의 초점 위치에서 촬영된 초점 이미지와 상기 초점 위치에서 상기 카메라부를 상하 방향으로 이동시켜 촬영한 이동 이미지들을 포함하는 저장 이미지들을 저장하는 이미지 저장부;An image storage unit for storing stored images including a focus image photographed at a focus position of the camera unit and moving images photographed by moving the camera unit in a vertical direction at the focus position; 상기 카메라부에서 촬영된 이미지와 상기 이미지 저장부에 저장된 이미지를 비교하는 이미지 비교부와, An image comparison unit comparing the image photographed by the camera unit and the image stored in the image storage unit; 상기 이미지 비교부의 결과에 따라 카메라부를 상하 방향으로 이동시키는 카메라 조절부를 포함하는 기판 정렬 장치용 비전 시스템.Vision system for a substrate alignment device including a camera control unit for moving the camera in the vertical direction in accordance with the result of the image comparison unit. 청구항 7에 있어서, The method of claim 7, 상기 카메라부에 광을 제공하는 광원부와, A light source unit providing light to the camera unit; 상기 광원부의 광을 확산시키는 구 또는 반구 형상의 확산부를 갖는 기판 정렬 장치용 비전 시스템. And a spherical or hemispherical diffuser for diffusing light of the light source.
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