KR101116467B1 - 서로 떨어져 배치된 수 개의 대상물들을 관측하는 카메라디바이스를 구비한 광학시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 2개의 부분 빔 경로들(48, 49)을 생성시키기 위하여 광학 축선(41) 상의 그리고 카메라 디바이스의 빔 경로(47)의 제 1 프리즘 디바이스(43), 및 각각 부분 빔 경로에 배치되는 2개의 대상물 프리즘 디바이스들(51, 52)을 포함하는 카메라 디바이스(42)에 의하여, 서로 떨어져 배치되는 다수의 대상물들(61, 63)을 관측하기 위한 광학 시스템(40)에 관한 것이다.

Description

서로 떨어져 배치된 수 개의 대상물들을 관측하는 카메라 디바이스를 구비한 광학시스템{OPTICAL SYSTEM WITH A CAMERAS DEVICE FOR VIEWING SEVERAL OBJECTS ARRANGED REMOTELY FROM EACH OTHER}

본 발명은, 광학 축선 상에 및/또는 2개의 부분 빔 경로를 생성하기 위하여 카메라 유닛의 빔 경로에 위치한 제 1 프리즘 유닛 및 각각 부분 빔 경로에 위치되고 대상물에 대해 할당되는(assign) 2개의 대상물 프리즘 유닛을 포함하는 카메라 유닛을 갖는, 서로 떨어져 위치되는 다수의 대상물들을 관측하기 위한 광학시스템에 관한 것이다.

마이크로전자 구성요소들의 생산과 특히 그들의 핸들링에 있어서, 카메라 유닛을 통한 위치 및/또는 품질 정보를 기록하는 이미지 처리 시스템들이 흔히 사용되며, 이들은 추가 시퀀스들을 제어하기 위한 설비 기술의 자동화 정도에 따라 채용된다. 또한, 칩과 같은 마이크로전자 구성요소들의 작은 크기로 인하여, 그에 대응되는 크기설정의 가이드라인들이, 핸들링 또는 제조 프로세스와 관련한 영향을 방해하지 않고 대응되는 설비 기술에 통합될 수 있도록 이루어진 광학 시스템에 대해 적용된다.

특히 이것은, 칩의 상승된 콘택트 금속피복(metallization)들과 같은 상이한 표면 포인트들의 상이한 관측이 단 하나의 카메라 유닛을 사용하여 수행되어야 하거나, 또는 다수의 마이크로전자 구성요소들을 콘택팅하는데 필요한, 서로에 대해 마이크로 구성요소들의 콘택트 포인트들의 상대적인 방위가 체킹되어야 하는 경우 그러하다.

따라서, 본 발명은 칩과 같은 마이크로전자 구성요소들의 상이한 표면 포인트들의 구분된 관측을 가능하게는 하는 광학 시스템을 제공하는 동시에, 광학 시스템에 대해 가능한 가장 작은 공간 요건을 갖도록 하는 목적을 기반으로 한다.

상기 목적은 청구항 1항의 특징들을 갖는 광학 시스템에 의하여 달성된다.

카메라 유닛을 사용하여 서로 떨어져 위치한 다수의 대상물들을 관측하기 위한 본 발명에 따른 광학 시스템은, 광학 축선 상에 및/또는 2개의 부분 빔 경로를 생성하기 위하여 카메라 유닛의 빔 경로에 위치되는 제 1 프리즘 유닛, 및 각각 부분 빔 경로에 위치되고 대상물에 할당되는 2개의 대상물 프리즘 유닛을 포함한다.

카메라 유닛으로부터 상류에 연결되는 광학 시스템으로 인하여, 본 목적에 필요한 서로 병행하여(in parallel) 핸들링될 다수의 카메라 유닛 없이, 또는 단 하나의 카메라 유닛이 사용되는 경우 다수의 표면 포인트들을 관측하기 위하여 상기 유닛이 피봇될 필요 없이, 단 하나의 카메라 유닛을 사용하여 서로 떨어져 위치된 칩과 같은 마이크로전자 구성요소의 다수의 표면 포인트들을 관측하는 것이 가능하다. 그 대신, 대상물 프리즘 유닛들 사이에서 적정한 거리를 세팅하여, 정지된 정적 광학 시스템 및 단 하나의 카메라 유닛을 사용하여 작동될 수 있으므로, 그에 대응하여 보다 작은 공간 요건만 존재하면 된다. 또한, 대상물 프리즘 유닛들의 사용은 대상물 프리즘 유닛들의 서로로부터의 상대적인 거리의 간단한 변경을 통해 표면 기하학적 구조의 변경에 대한 신속한 최적화를 수행할 수 있는 장점을 열어놓고 있다. 나아가, 대상물 프리즘 유닛들의 사용은, 대상물들의 거리에 대한 최적화가 진행되는 동안 매우 작은 매스들만 이동되면 되기 때문에, 그에 대응하여 적합한 장치 조정 유닛이 섬세하고(filigree) 공간-절약적으로 구현될 수 있다는 장점을 제공한다.

유리한 실시예에서, 조명 유닛은 관측될 표면 포인트들 및/또는 대상물들의 적정한 조명이 대상물 프리즘 유닛에 의해 안내되는(conducted) 조명 빔 경로를 통하여 환경 조건들과는 독립적으로 이루어지도록 각각의 대상물 유닛에 할당된다.

조명 유닛들은, 그들이 발광 반도체 구성요소들, 즉 예를 들어 발광 다이오드들로서 구성된다면 특히 공간-절약적으로 구현될 수 있다.

LED 다이오드와 같은 상대적으로 길게 늘여진(oblong) 마이크로전자 구성요소들의 서로 떨어져 놓여 있는 표면 포인트들의 구분된 관측에 특히 적합한 광학 시스템의 실시예는, 대상물 프리즘 유닛들의 출력 빔 경로들이 카메라 유닛의 광학 축선에 대해 횡방향으로 그리고 상기 광학 축선과 동일한 방향으로 나아가는 구조를 갖는다. 이러한 광학 시스템을 사용하면, 해당 토포그래피(topography)의 평면 아래 또는 위 그리고 기본적으로 상기 평면과 평행하게 배향되는 광학 시스템을 사용하여 관측을 수행하는 것이 가능하다.

대상물 프리즘 유닛들과 조명 유닛들 사이에서 구현되는 조명 빔 경로들은 카메라 유닛의 광학 축선에 대해 횡방향으로 나아가는 방식으로 조명 유닛을 위치시키는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 광학 시스템은 가능한 한 가장 낮은 깊이를 갖도록 광학 시스템의 장치를 구현하는 것이 가능하다.

여하한의 경우에, 프리즘 유닛은 광학 시스템의 구조에 대해 서로에 대해 수직하게 위치되고 각각 카메라 유닛의 광학 축선에 대해 45°의 각을 이루는 2개의 광학 경계면을 갖는 경우 유리한 것으로 나타나 있다.

주어진 토포그래피에 대해 특히 용이한 최적화는 대상물 프리즘 유닛들이 그들의 변화된 거리를 가질 수 있는 경우 가능하다.

대상물 프리즘 유닛들간의 특정 거리 및/또는 상기 거리의 변화와는 독립적인 대상물들의 균일한 조명을 가능하게 하기 위하여, 조명 유닛들은 대상물 프리즘 유닛들과 함께 변하는 그들의 거리를 가질 수 있다면 유리한 것으로 나타나 있다.

특히, 다수의 마이크로전자 구성요소들간의 콘택팅 절차들에서 광학 시스템이 콘택트 금속피복들의 상대적인 배향을 위해 사용되는 경우와 관련하여, 대상물 프리즘 유닛들의 출력 빔 경로들이 카메라 유닛의 광학 축선과 횡방향으로 그리고 상기 광학 축선과 대향되는 방향으로 나아가는 실시예가 유리하다.

대상물 프리즘 유닛들과 조명 유닛들 사이에서 구현되는 조명 빔 경로들이 카메라 유닛의 광학 축선의 평면과 평행하게 나아가는 방식으로, 조명 유닛들이 추가적으로 위치된다면, 광학 시스템의 가능한 한 가장 평탄한 전체 구현물이 만들어질 수 있다.

프리즘 유닛이, 카메라 유닛의 광학 축선 상에 위치되고, 제 1 부분 빔 경로를 반사시키며, 제 2 부분 빔 경로에 대해 투명한, 45°의 각을 이루는 제 1 광학 경계면과, 상기 제 1 광학 경계면을 향하여 제 2 부분 빔 경로를 반사시키고 제 2 부분 빔 경로를 제 2 대상물의 방향으로 반사시키기 위하여 상기 제 1 광학 경계면으로부터 하류에 위치되는 광학 축선에 대해 수직하게 위치되는 제 2 광학 경계면을 갖는다면, 심지어 서로 콘택팅될 2개의 마이크로전자 구성요소들의 콘택트 금속피복들간의 극히 작은 거리에서도 광학 시스템의 사용이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면을 기초로 하여 보다 상세히 설명된다.

도 1은 서로 떨어져 위치되는 표면의 2개의 표면 포인트들을 관측하기 위한 제 1 광학 시스템을 나타낸 도;

도 2는 도 1에 나타낸 광학 시스템의 추가적인 도;

도 3은 하나가 다른 하나 위에 위치되는, 기판들의 2개의 표면 포인트들을 관측하기 위한 제 2 광학 시스템의 도이다.

도 1 및 2에는 카메라 유닛(11)과 조합하여 사용되는 광학 시스템으로서 구현되는 관측 디바이스(10)가 도시되어 있다. 이러한 목적을 위하여, 서로 수직하게 위치되고 각각 광학 축선(12)에 대해 45°의 각도를 이루는 입력 프리즘(13)의 2개의 외부 경계면(16, 17)에서, 카메라 유닛(11)의 관측 유닛(14)으로부터 나오는 빔 경로(15)를 제 1 및 제 2 부분 빔 경로(18, 19)로 나누는 입력 프리즘(13)이 카메 라 유닛(11)의 광학 축선(12) 상에 위치된다.

상기 부분 빔 경로들(18, 19)은 카메라 유닛(11)의 관측 유닛(14)으로부터 나오는 빔 경로(15)에 대해 횡방향으로 그리고 서로에 대해 반대방향으로 배향되고, 각각 관측 디바이스(10)의 출력 프리즘(20, 21) 상에 입사된다. 출력 프리즘(20, 21)은 부분 빔 경로들(18, 19) 각각을 도면의 평면으로부터 수직 윗방향으로 나오는 대상물 빔 경로들(22, 23)로 편향시키는데 사용된다. 이러한 목적을 위하여, 출력 프리즘(20, 21) 각각은, 광학 축선(12)과 평행하게 나아가는 프리즘 축선(26, 27) 주위의 광학 평면(28)(도 2)에 대해 45°의 각을 이루는 광학 경계면(24, 25)을 갖는다.

본 명세서에서 LED(29, 30)로서 구현된 조명 유닛들 각각은, 조명 빔 경로(31, 32)의 방향으로 광학적으로 투명한 출력 프리즘(20, 21)의 각각의 경계면(24, 25)을 관통하는 조명 빔 경로(31, 32)를 각각 방출하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 특정 대상물 빔 경로(22, 23)와 함께 칩과 같은 마이크로전자 기판(35)의 각각의 터미널 표면(33, 34)에 의하여 형성되는 대상물 표면의 조명을 각각 가능하게 하는, 광학 축선(12)에 대해 수직한 출력 프리즘(20, 21)에 대해 떨어져 위치된다.

도 1 및 2에서 양방향(double) 화살표로 나타낸 바와 같이, 출력 프리즘(20, 21) 및 할당된 LED(31, 32) 각각은 작동 유닛(actuating unit:37, 38)에 조립될 수도 있고, 기판의 터미널 표면(33, 34)의 거리의 함수로서 변하는 광학 축선(12)에 대한 그들의 거리를 갖는다. 부분 빔 경로(18 및/또는 19)에서 개재된(interposed) 포커싱 광학기가 없어도 되도록, 작동 유닛들(37, 38)은 동일한 조정 양들을 사용하여 및/또는 심지어는 동시에 광학 축선(12)과 관련하여 조정되는 것이 바람직하다.

도 3은 카메라 유닛(42) 및 광학 축선(41) 상에 위치되는 입력 프리즘(43)을 갖는 광학 시스템으로서 구현되는 관측 디바이스(40)를 나타내고 있다. 입력 프리즘(43)은 광학 축선(41)에 대해 45°의 각을 이루며, 본 예시에서 도면에 대응되는 광학 평면(44)에 대해 수직하게 위치되는 내부 광학 경계면(45)을 갖는다. 카메라 유닛(42)의 대물 유닛(objective unit: 46)으로부터 기인한 빔 경로(47)는 경계면(45)의 제 1 부분 빔 경로에서 반사되고 상향하여 편향된다. 제 2 부분 빔 경로(49)는 경계면(45)을 관통하고, 입력 프리즘(43)의 미러링된(mirrored) 외부 경계면(50) 상에서 경계면(45)을 향하여 후방으로 반사되는데, 이는 이러한 방향으로 완전한 반사 작용을 가지며, 그 위에서 하방향으로 편향된다.

각각 광학 경계면(53, 54)을 갖는 출력 프리즘(51, 52)은 부분 빔 경로(48, 49)의 방향에서 입력 프리즘(43) 다음의 각 측 상에 위치된다. 출력 프리즘(51)의 경계면(53)은 광학 축선(41)과 평행하게 나아가는 프리즘 축선(55)과 관련하여 45°의 각을 이루며, 광학 평면(44)과 관련하여 수직하게 위치된다. 출력 프리즘(52)의 경계면(54)은 광학 축선(41)과 평행한 프리즘 축선(56)과 관련하여 45°의 각을 이루며, 광학 평면(44)과 관련하여 수직하게 위치된다.

또한, 도 3이 나타내고 있는 바와 같이, 각각 LED(57 또는 58)로서 구현되는 조명 유닛은 출력 프리즘(51) 및 출력 프리즘(52) 둘 모두에 대해 할당되고, 그들 각각은 조명 빔 경로(59, 60)를 방출한다.

출력 프리즘(52)의 경계면(54)은 경계면(54)에서 대상물 빔 경로가 되는 부 분 빔 경로(48)에 대해 투명하게 구현된다. 할당된 LED(58)의 조명 빔 경로(60)는 경계면(54)에서 부분 빔 경로(48)에 대해 축선-평행하게(axis-parallel) 반사되고, 출력 프리즘(52) 위에 위치되는 제 1 기판(62)의 제 1 대상물 면(61) 상의 부분 빔 경로(48)와 함께 입사된다.

출력 프리즘(51)의 경계면(53)은 경계면(53)에서 대상물 빔 경로가 되는 입력 프리즘(43)에서 하향 반사되는 부분 빔 경로(49)에 대해 투명하게 구현된다. 부분 빔 경로(49) 및 조명 빔 경로(59)가, 본 명세서에서 출력 프리즘(51) 아래에 위치되는 추가 터미널 표면(63)에 의하여 형성되는 제 2 기판(54)의 대상물 면 상에 입사되도록, 할당된 LED(57)의 조명 빔 경로(59)는 경계면(53)에서 부분 빔 경로(49)에 대해 축선-평행하게 하향하여 반사된다.

2개의 기판(62, 63)의 콘택트 갭(65)내로 삽입되는 관측 디바이스(40)는, 서로 콘택팅될 2개의 터미널 표면(61, 63)의 정확한 배향이 체킹될 수 있도록 하고 및/또는 알려진 위치적 편향의 함수로서 유도될 터미널 표면(61, 63)의 배향이 부분 빔 경로(49, 48)의 축선에 대응되는 콘택트 축선(66) 상에서의 위치설정을 달성하도록 한다는 것을 도 3에 예시된 시스템을 통해 명백히 알 수 있다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 스캐터링된(scattered) 광이 나가는 것을 방지하기 위하여, 출력 프리즘(51, 51)에는 그들의 후방 외부 경계면(67, 68) 상에 흡수 코팅(69)을 제공할 가능성이 존재한다.

Claims (12)

1. 서로 떨어져 위치된 다수의 대상물들(61, 63)을 관측하기 위한 광학 시스템(40)에 있어서,

   2개의 부분 빔 경로(48, 49)를 생성하기 위하여 광학 축선(41) 상에 및/또는 카메라 유닛의 빔 경로(47)에 위치되는 제 1 프리즘 유닛(43), 및 각각 부분 빔 경로에 위치되고 대상물에 할당되는 2개의 대상물 프리즘 유닛들(51, 52)을 포함하는 카메라 유닛(42)을 구비하되,

   상기 제 1 프리즘 유닛(43)은, 상기 카메라 유닛(42)의 상기 광학 축선(41) 상에서 상기 제 1 대상물(61)의 방향으로 제 1 부분 빔 경로(48)를 반사하고, 제 2 빔 경로(49)에 대해 투명하며 상기 광학 축선에 대해 45°의 각을 이루는 제 1 광학 경계면(45)과, 상기 제 1 광학 경계면을 향하여 상기 제 2 부분 빔 경로를 반사시키고 상기 제 2 대상물(63)의 방향으로 상기 제 2 부분 빔 경로를 반사시키기 위하여 상기 제 1 광학 경계면으로부터 하류에 위치되고 상기 광학 축선에 대해 수직하게 위치되는 제 2 광학 경계면(50)을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   조명 유닛들(57, 58)이 각각의 대상물 프리즘 유닛(51, 52)에 할당되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 조명 유닛들(57, 58)은 발광 반도체 구성요소들로서 구현되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 조명 유닛들은 발광 다이오드들로서 구현되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
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7. 삭제
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10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 대상물 프리즘 유닛들(51, 52)의 출력 빔 경로들(48, 49)은 상기 카메라 유닛(42)의 상기 광학 축선(41)에 대해 횡방향으로 그리고 상기 광학 축선과 대향되는 방향으로 나아가는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 대상물 프리즘 유닛들(51, 52)과 조명 유닛들(57, 58) 사이에서 구현되는 조명 빔 경로(59, 60)는 상기 카메라 유닛(42)의 상기 광학 축선(41)과 평행하게 나아가는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
12. 삭제

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