KR101409803B1 - 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치 - Google Patents

기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표면 형상 측정 방법은 (a) 레이저 변위 측정 기법을 통해 상기 기판의 표면과의 거리를 측정하는 단계와, (b) 모아레 기법을 통해 상기 기판의 표면에 형성된 오브젝트들의 높이를 측정하는 단계를 포함하고; (c) 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계는 상기 기판의 표면을 복수의 FOV로 구분하여 각각의 FOV 단위로 수행되어, 상기 복수의 FOV에 대해 측정된 상기 기판의 표면과의 거리 및 상기 오브젝트들의 높이에 기초하여 상기 기판의 표면의 휨 정보와 상기 기판 상의 오프젝트들의 표면 형상 정보를 측정하는 단계를 포함하며; 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 모아레 기법이 적용 가능하게 상기 기판에 대한 복수의 촬상 영상이 획득되는 단계와, (b2) 상기 (b1) 단계의 수행 과정 중 상기 각 촬영 영상의 획득 과정 사이에서 격자가 이송되는 단계와, (b3) 상기 복수의 촬영 영상에 대해 상기 모아레 기법이 적용되어 상기 오브젝트들의 높이가 측정되는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 모아레 기법을 이용한 SPI 장비나 AOI 장비에서 측정대상물인 기판의 휨(Warpage) 상태에 대한 정보의 측정할 수 있는 기판의 휨 정보의 측정이 가능하게 된다.

Description

기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING SURFACE PROFILE CAPABLE OF MEASURING WARPAGE OF SUBSTRATE}
본 발명은 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 측정대상물인 기판의 휨(Warpage) 상태에 대한 정보의 측정이 가능하면서도 기판 상의 오브젝트들의 높이 측정에 기판의 휨 상태가 반영되어 보다 정확한 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자유곡면 등의 형태를 갖는 3차원 형상의 측정은 다양한 가공물의 검사나, 캐드/캠(CAD/CAM), 의료, 솔리드 모델링, PCB 기판의 솔더 검사 등 여러 분야에서 폭넓게 적용되고 있다.
이러한, 3차원 형상의 측정기술로는 접촉식 3차원 측정기를 사용하여 곡면상의 한점씩을 측정함으로써 전체 곡면형상을 측정하는 방식이 사용되어 왔다. 그러나, 접촉식 3차원 측정기에 의한 곡면형상 측정방법은 3차원 형상의 측정물을 한 점씩 일일이 측정해야 하므로, 전체적으로 측정시간이 과도하게 소요되는 단점이 있다.
이러한 접촉식 3차원 측정기의 단점을 해소하기 위해, 광을 이용하여 비접촉 방식으로 3차원 형상을 측정하는 모아레 기법이 적용되고 있다. 이러한 모아레 기법은 종래의 접촉식 3차원 측정방식에 비해 측정시간을 현저히 단축시키는 장점을 제공한다. 여기서, 모아레 기법은 측정물에 광을 조사하여 일정한 간격의 직선 줄무늬 격자를 형성함으로써, 그 측정물에 대한 3차원 형상정보를 가지는 모아레 무늬를 얻게 된다.
모아레 기법에서는, 광을 격자에 통과시켜 측정물에 투광시겨 격자의 그림자를 측정물 위에 생기게 한다. 여기서, 이 그림자는 측정물의 형상에 따라 휘어지게 된다. 이런 상태에서 측정물을 바라보면, 변형되지 않은 직선 줄무늬 격자와 이 격자의 그림자가 겹쳐져서 모이면서, 물결 모양의 등고선 무늬가 나타나게 된다. 이 무늬를 일반적으로 모아레 무늬라고 하는데, 이 모아레 무늬가 측정물의 형상정보를 가지게 되며 이를 분석하여 측정물의 표면형상을 측정하게 된다.
상기와 같은 모아레 기법은 인쇄회로기판과 같은 기판에 형성된 솔더의 도포 상태나 기판에 실장된 부품의 실장 상태를 측정하기 위한 SPI(Solder Paste Inspection) 장비나 AOI(Auto Optical Inspection) 장비에 적용되고 있다.
일반적으로, 모아레 기법을 이용한 표면 형상 측정 방법에 있어서는, 기준면에 대한 기준 위상을 미리 측정 및 산출하여 메모리에 저장하고, 기판의 표면 중 기준이 되는 면이 기준면과 일치되도록 장비에 위치시킨 다음, 기판에 광을 투영하여 측정물의 표면의 위상을 측정 및 산출한다. 그리고, 기준면에 대한 기준 위상과 기판의 표면에 대한 측정 위상의 편차에 기초하여 기준면으로부터 기판의 표면까지의 거리를 측정하여 기판의 표면 형상에 대한 정보를 측정하게 된다.
그런데, 예를 들어, 인쇄회로기판에 형성된 솔더의 형상을 측정하는 경우, 인쇄회로기판의 표면이 기준면과 일치되도록 설치하여, 인쇄회로기판의 표면을 기준으로 솔더의 높이를 측정하게 되는데, 이 때, 인쇄회로기판의 위치를 고정시키기 위해 인쇄회로기판의 양측을 지지시키는 경우, 인쇄회로기판이 휘는 경우가 발생한다.
이와 같이 측정물인 인쇄회로기판이 휘는 경우, 인쇄회로기판의 판면의 중앙으로 갈수록 인쇄회로기판의 표면과 기준면 간의 불일치가 심화되고, 결국 인쇄회로기판에 형성된 솔더의 높이, 즉 형상 정보에 오류가 발생하게 된다.
또한, 공지된 바와 같이 모아레 기법이 갖는 π모호성으로 인하여 격자의 한 위상에 대한 높이만 측정 가능하므로, 기준면으로부터 측정 가능한 높이에 제한을 받게 되는데, 기판이 휨 정도가 심할 때에는 솔더의 절대 높이가 측정 가능한 범위를 벗어나 측정 자체가 되지 않는 경우가 발생할 수 있다.
또한, 근래의 제조 현장에서는 인쇄회로기판의 휨(Warpage) 정도가 큰 경우에는 그 자체 만으로 불량으로 처리하기 위해 기판의 휨 정보도 함께 얻고자 하는데, 현재의 모아레 기법을 이용하는 SPI 장비나 AOI 장비는 π모호성 등의 원인으로 인해 이를 제공하지 못하고 있다.
상기와 같은 기판의 휨 상태에 대한 문제점을 해결하기 위해, 모아레 기법을 이용한 기존의 표면 형상 측정 장치에서는, 기판의 절대 위치, 즉 측정기와 기판 간의 이격 거리를 측정하여 서보 모터 등의 구동수단을 이용하여 측정기 자체를 이동시킴으로써, 오차를 보상하였다.
그러나, 이러한 방법의 경우, 측정기를 이동시키기 위한 별도의 구동수단이 추가되어야 하고, 이러한 구동수단은 측정기의 측정정도에 버금가는 정밀도가 요구되는데, 이에 따른 전체 측정 장비의 가격이 상승하고, 부피를 증가시키는 단점이 있다.
또한, 기판을 복수의 FOV(Field Of View)로 구분하여 측정하게 되면, 기판의 휨 상태에 따라 여러 FOV에 대해 구동수단이 작동하게 되어, 전체 측정 시간을 증가시키는 요인으로 작용하게 된다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 모아레 기법을 이용한 SPI 장비나 AOI 장비에서 측정대상물인 기판의 휨(Warpage) 상태에 대한 정보의 측정할 수 있는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 기판의 휨 현상에 따른 보상을 위한 별도의 구동수단을 추가하지 않고 기판의 휨 정보를 기판 상의 오브젝트들의 높이 측정에 반영하여 보다 정확한 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법에 있어서, (a) 레이저 변위 측정 기법을 통해 상기 기판의 표면과의 거리를 측정하는 단계와, (b) 모아레 기법을 통해 상기 기판의 표면에 형성된 오브젝트들의 높이를 측정하는 단계를 포함하고; (c) 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계는 상기 기판의 표면을 복수의 FOV로 구분하여 각각의 FOV 단위로 수행되어, 상기 복수의 FOV에 대해 측정된 상기 기판의 표면과의 거리 및 상기 오브젝트들의 높이에 기초하여 상기 기판의 표면의 휨 정보와 상기 기판 상의 오프젝트들의 표면 형상 정보를 측정하는 단계를 포함하며; 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 모아레 기법이 적용 가능하게 상기 기판에 대한 복수의 촬상 영상이 획득되는 단계와, (b2) 상기 (b1) 단계의 수행 과정 중 상기 각 촬영 영상의 획득 과정 사이에서 격자가 이송되는 단계와, (b3) 상기 복수의 촬영 영상에 대해 상기 모아레 기법이 적용되어 상기 오브젝트들의 높이가 측정되는 단계를 포함하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 (a) 단계는 각각의 FOV에 대한 상기 (b) 단계의 수행 전에 수행될 수 있다.
또한, (d) 상기 휨 정보 및 상기 형상 정보에 기초하여 디스플레이부의 화면 상에 기판 이미지와 상기 기판 이미지의 표면에 오브젝트 이미지를 형성하여 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (a) 단계는 라인 레이저 측정기에 의해 측정될 수 있다.
또한, 상기 (b3) 단계는 (b31) 기 등록된 복수의 등가 파장 중, 상기 (a) 단계에서 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 등가 파장을 추출하는 단계와; (b32) 상기 추출된 등가 파장이 상기 모아레 기법에 적용되어 상기 오브젝트들의 높이가 측정되는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (b3) 단계는 (b33) 복수의 설정 기준면에 대해 각각 등록된 복수의 설정 위상 중, 상기 (a) 단계에서 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 설정 위상을 추출하는 단계를 더 포함하며; 상기 (b32)에서 상기 모아레 기법에는 상기 추출된 설정 위상이 기준 위상으로 적용되어 상기 오브젝트들의 높이가 측정될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치에 있어서, 레이저 변위 측정 기법을 통해 상기 기판의 표면과의 거리를 측정하는 레이저 변위 측정부와; 모아레 기법을 통해 상기 기판 표면에 형성된 오브젝트들의 높이를 측정하는 모아레 측정부와; 상기 기판의 표면을 복수의 FOV로 구분하고, 각각의 FOV 단위로 상기 기판의 표면과의 거리와 상기 오브젝트의 높이가 측정되도록 상기 레이저 변위 측정부 및 상기 모아레 측정부를 제어하여, 상기 기판의 표면의 휨 정보와 상기 기판 상의 오프젝트들의 표면 형상 정보를 측정하는 메인 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 영상이 표시되는 디스플레이부를 더 포함하며; 상기 메인 제어부는 상기 휨 정보 및 상기 형상 정보에 기초하여 상기 디스플레이부에 기판 이미지와 상기 기판 이미지의 표면에 오브젝트 이미지를 표시할 수 있다.
또한, 상기 레이저 변위 측정부는 라인 레이저 측정기 형태로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 메인 제어부는 기 등록된 복수의 등가 파장 중, 상기 레이저 변위 측정부에 의해 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 등가 파장을 추출하고, 상기 추출된 등가 파장을 상기 모아레 기법에 적용하여 상기 오브젝트들의 높이를 측정할 수 있다.
또한, 상기 메인 제어부는 복수의 설정 기준면에 대해 각각 등록된 복수의 설정 위상 중, 상기 레이저 변위 측정부에 의해 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 설정 위상을 추출하고; 상기 모아레 기법에 상기 추출된 설정 위상을 기준 위상으로 적용하여 상기 오브젝트들의 높이를 측정할 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따르면, 모아레 기법을 이용한 SPI 장비나 AOI 장비에서 측정대상물인 기판의 휨(Warpage) 상태에 대한 정보의 측정할 수 있는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법 및 표면 형상 측정 장치가 제공된다.
또한, 기판의 휨 현상에 따른 보상을 위한 별도의 구동수단을 추가하지 않고 기판의 휨 정보를 기판 상의 오브젝트들의 높이 측정에 반영하여 보다 정확한 측정이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치의 구성의 예를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치의 제어블럭도이고,
도 3은 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치의 디스플레이부에 표시된 기판 이미지와, 기판 이미지의 표면 상에 형성되는 오브젝트 이미지의 예를 도시한 도면이고,
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 표면 형상 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치의 구성의 예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치의 제어블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치는 레이저 변위 측정부(300), 모아레 측정부(100,200) 및 메인 제어부(400)를 포함한다.
레이저 변위 측정부(300)는 레이저 변위 측정 기법을 통해 기판(10)의 표면(11)과의 거리를 측정한다. 본 발명에서는 레이저 변위 측정부(300)는 라인 레이저 측정기 형태로 마련되어, 레이저 변위 측정부(300)와 기판(10)의 표면(11)까지의 거리를 측정하게 된다.
여기서, 본 발명에 따른 레이저 변위 측정부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조명부(100)의 위치에 대응하는 위치에 마련되어, 기판(10)의 표면(11)에 일정한 각도로 레이저를 조사하여 거리를 측정하는 것을 예로 하고 있다. 이에 따라, 레이저 변위 측정부(300)는 측정된 거리, 레이저 변위 측정부(300)와 촬상부의 카메라(210) 간의 거리를 이용한 삼각 측정법을 통해 촬상부의 카메라(210)와 기판(10)의 표면(11) 간의 실제 거리를 측정하게 된다.
모아레 측정부(100,200)는 모아레 기법을 통해 기판(10)의 표면(11)에 형성된 오브젝트(12)들의 높이를 측정한다. 기판(10)에 형성된 오브젝트(12)는 솔더, 칩과 같은 부품 등을 포함할 수 있으며, SPI 장비의 경우 솔더를, AOI 장비의 경우 실장된 부품 등이 오브젝트(12)에 포함될 수 있다.
여기서, 모아레 측정부(100,200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(110)부와 촬상부를 포함할 수 있다. 광원(110)부는 기판(10)을 향해 격자광을 조사한다. 본 발명에 따른 광원(110)부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(110), 집광 렌즈(120), 격자(130), 영사렌즈 및 격자 이송부(150)를 포함할 수 있다.
광원(110)으로는 백색광이 사용될 수 있으며, 소형 경량이며 가격이 비교적 저렴한 레이저 다이오드나 할로겐 광원(110)이 사용될 수 있다. 광원(110)과 격자(130) 사이에는 광원(110)으로부터 조사된 광을 격자(130)로 집광시키는 집광 렌즈(120)가 설치되며, 격자(130)의 전방, 즉 격자(130)와 기판(10) 상의 광 광경로에는 격자(130)를 통과한 광을 기판(10)으로 투영하는 영사 렌즈(140)가 설치된다.
여기서, 광원(110)으로부터 조사되어 집광 렌즈(120)를 통과한 광은 격자(130)를 통과하면서 격자광으로 전환되어 영사 렌즈(140)를 거쳐 기판(10)으로 조사되는데, 격자(130) 이동부는 모아리 기법의 적용이 가능하도록 격자(130)를 이동시킨다. 본 발명에서는 4 버킷 알고리즘이 적용되도록 격자광의 위상을 천이시키는 것을 예로 한다.
본 발명에 따른 촬상부는 기판(10)으로부터 반사되는 격자광을 촬상하는데, 본 발명에서는 촬상부가, 도 1에 도시된 바와 같이, 격자광을 촬상하는 카메라(210)와, 카메라(210)의 전방에 배치되어 격자광을 카메라(210)로 집광하는 입사 렌즈(220)를 포함하는 것을 예로 한다.
한편, 메인 제어부(400)는 레이저 변위 측정부(300)와 모아레 측정부(100,200)를 제어하여, 레이저 변위 측정부(300)에 의해 측정된 기판(10)의 표면(11)까지의 거리와, 모아레 측정부(100,200)에 의해 측정된 기판(10) 상에 형성된 오브젝트(12)들의 높이를 이용하여, 기판(10)의 표면(11)의 휨 정보와, 기판(10) 상의 오브젝트(12)들의 표면 형상 정보를 측정한다.
여기서, 메인 제어부(400)는 기판(10)의 표면(11)을 복수의 FOV(Field Of View)로 구분하고, 각각의 FOV 단위로 기판(10)의 표면(11)과의 거리와 오브젝트(12)들의 높이가 측정되도록 레이저 변위 측정부(300) 및 모아레 측정부(100,200)를 제어하여, 상술한 휨 정보와 표면 형상 정보를 측정하게 된다.
그리고, 메인 제어부(400)는 각각의 FOV에 대해 측정된 휨 정보를 이용하여 기판(10)의 표면(11)의 형상, 즉 휨 상태를 산출하여 디스플레이부(500)에 기판(10) 이미지를 표시하게 된다. 또한, 메인 제어부(400)는 오브젝트(12)들의 형상 정보를 이용하여, 기판(10) 이미지의 표면에 오브젝트(12) 이미지를 디스플레이부(500)에 표시함으로써, 실제 기판(10)의 휜 상태와, 그 위에 형성된 오브젝트(12)가 디스플레이부(500)의 화면 상에 이미지로 표시될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치의 디스플레이부(500)에 표시된 기판(10) 이미지와, 기판(10) 이미지의 표면 상에 형성되는 오브젝트(12) 이미지의 예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실제 기판(10)의 휜 상태와 함께 오브젝트(12)의 높이 정보, 즉 기판(10)의 표면(11)에 형성된 오브젝트(12)의 형상이 동시에 표시됨으로써, 모아레 기법의 측정 장비에서 기판(10)의 휜 상태에 따른 불량이나 오브젝트(12)의 불량을 동시에 확인할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 메인 제어부(400)는 모아레 기법을 적용하는데 있어 기 등록된 복수의 등가 파장 중 어느 하나를 선택적으로 적용하여 오브젝트(12)들의 높이를 측정한다.
모아레 기법에서 오브젝트(12)의 높이는 [수학식 1]을 통해 산출된다.
[수학식 1]
Figure 112013055193629-pat00001

[수학식 1]에서 H는 오브젝트(12)의 높이로, 실제 기판(10)의 표면(11)으로부터의 높이가 아닌 기준면으로부터의 높이이다. 그리고, ΔΦ는 측정 위상과 기준 위상 간의 편차이고, λ는 등가 파장이다. 여기서, 등가 파장은 [수학식 2]와 같이 정의된다.
[수학식 2]
Figure 112013055193629-pat00002

[수학식 2]에서 ΔΘ는 입사 렌즈(220)의 입사각과 영사 렌즈(140)의 영사각의 차이이고, p는 격자(130)의 피치이므로, 등가 파장은 입사 렌즈(220)의 입사각과 영사 렌즈(140)의 영사각의 차이와 격자(130)의 피치에 비례하게 된다.
그런데, 격자(130)의 피치가 반영되어 촬상부에 의해 촬상되는 격자광의 피치는 촬상부와 기판(10)의 표면(11)과의 거리에 비례하게 되는데, 기준면과 다른 거리의 기판(10)의 표면(11)에서 반사되는 격자광의 피치는 기준면을 기준으로 설정된 격자광의 피치와 달라지게 되므로, 기판(10)의 표면(11)의 휨 형상은 결과적으로 오브젝트(12)의 높이 측정의 정확성을 떨어트리는 원인으로 작용하게 된다.
이에, 본 발명에 따른 메인 제어부(400)는 기판(10)의 표면(11)의 휨 형상에 따라 복수의 등가 파장 중 어느 하나를 선택적으로 적용하게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 메인 제어부(400)는 레이저 변위 측정부(300)에 의해 측정된 해당 FOV에서의 기판(10)의 표면(11)과의 거리에 대응하는 등가 파장을 복수의 등가 파장에서 추출하고, 추출된 등가 파장을 모아레 기법에 적용함으로써, 기판(10)의 휨 현상이 반영된 보다 정확한 오브젝트(12)들의 높이를 측정하게 된다.
이 때, 등가 파장은 상호 상이한 거리의 복수의 설정 기준면에 각각 대응하여 기 등록되며, 레이저 변위 측정부(300)에 의해 측정된 기판(10)의 표면(11)과의 거리에 대응하는 설정 기준면에 대한 등가 파장이 모아레 기법에 적용된다.
한편, 본 발명에 따른 메인 제어부(400)는 복수의 설정 기준면에 대해 각각 등록된 복수의 설정 위상 중, 레이저 변위 측정부(300)에 의해 측정된 해당 FOV에서의 기판(10)의 표면(11)과의 거리에 대응하는 설정 위상을 추출할 수 있다.
그리고, 메인 제어부(400)는 모아레 기법에 추출된 설정 위상을 기준 위상을 [수학식 1]에서의 편차에 적용되는 기준 위상으로 적용하여 오브젝트(12)들의 높이를 측정하게 된다.
이에 따라, 종래의 모아레 측정 장비에서 기판(10)의 휨 상태를 보상하기 위해 기판(10)과 촬상부 간의 거리가 조절되도록 설치했던 별도의 구동수단을 제거함으로써, 장비의 제조 비용와 사이즈를 줄임과 동시에, 구동수단의 동작에 따른 측정 시간을 줄일 수 있게 된다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 표면 형상 측정 방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 측정하고자 하는 FOV가 촬상부의 하부에 위치하게 되면, 레이저 변위 측정부(300)가 기판(10)의 표면(11)까지의 거리를 측정한다(S40). 그런 다음, 측정된 기판(10)의 표면(11)까지의 거리에 기초하여, 상술한 바와 같이, 등가 파장이 추출되고(S41), 설정 위상이 추출된다(S42).
그런 다음, 모아레 기법 상의 N-버킷(Bucket) 알고리즘이 적용되도록 N개의 촬영 영상이 획득되는데, 이 때, 격자 이송부(150)는 매 촬영 영상의 획득시에 격자(130)를 위상 천이시키게 된다(S43).
상기와 같이, N개의 촬영 영상이 획득되면, N개의 촬영 영상을 이용하여 측정 위상을 산출한다(S44). 그런 다음, S41 단계에서 추출된 등가 파장과 S42 단계에서 추출된 설정 위상을 각각 [수학식 1]의 등가 파장 및 기준 위상으로 적용하여 해당 FOV의 오브젝트(12)들의 높이 정보를 산출하게 된다(S45).
그리고, 모든 FOV에 대한 측정이 완료될 때까지(S43), FOV를 이동시키면서(S47) S40 단계에서 S45 단계를 반복 수행하여, 전체 기판(10)에 대한 기판(10)의 표면(11)까지의 거리와, 높이 정보를 산출하고, 이를 기초로 전체 기판(10)의 휨 정보와 표면 형상 정보를 측정하게 된다(S48).
전술한 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표면 형상 측정 장치가 SPI 장비에 적용된 것을 예로 하여 설명하였다. 이외에도, 모아레 기법이 적용되는 AOI(Auto Optical Inspection) 장비에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
10 : 기판 11 : 표면
12 : 오브젝트
100 : 조명부 110 : 광원
120 : 집광 렌즈 130 : 격자
140 : 영사 렌즈 150 : 격자 이송부
200 : 촬상부 210 : 카메라
220 : 입사 렌즈 300 : 레이저 변위 측정부
400 : 메인 제어부 500 : 디스플레이부

Claims (11)

  1. 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법에 있어서,
    (a) 레이저 변위 측정 기법을 통해 상기 기판의 표면과의 거리를 측정하는 단계와,
    (b) 모아레 기법을 통해 상기 기판의 표면에 형성된 오브젝트들의 높이를 측정하는 단계를 포함하고;
    (c) 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계는 상기 기판의 표면을 복수의 FOV로 구분하여 각각의 FOV 단위로 수행되어, 상기 복수의 FOV에 대해 측정된 상기 기판의 표면과의 거리 및 상기 오브젝트들의 높이에 기초하여 상기 기판의 표면의 휨 정보와 상기 기판 상의 오프젝트들의 표면 형상 정보를 측정하는 단계를 포함하며;
    상기 (b) 단계는
    (b1) 상기 모아레 기법이 적용 가능하게 상기 기판에 대한 복수의 촬상 영상이 획득되는 단계와,
    (b2) 상기 (b1) 단계의 수행 과정 중 상기 각 촬영 영상의 획득 과정 사이에서 격자가 이송되는 단계와,
    (b3) 상기 복수의 촬영 영상에 대해 상기 모아레 기법이 적용되어 상기 오브젝트들의 높이가 측정되는 단계를 포함하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 각각의 FOV에 대한 상기 (b) 단계의 수행 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    (d) 상기 휨 정보 및 상기 형상 정보에 기초하여 디스플레이부의 화면 상에 기판 이미지와 상기 기판 이미지의 표면에 오브젝트 이미지를 형성하여 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 라인 레이저 측정기에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (b3) 단계는
    (b31) 기 등록된 복수의 등가 파장 중, 상기 (a) 단계에서 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 등가 파장을 추출하는 단계와;
    (b32) 상기 추출된 등가 파장이 상기 모아레 기법에 적용되어 상기 오브젝트들의 높이가 측정되는 단계를 포함하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (b3) 단계는 (b33) 복수의 설정 기준면에 대해 각각 등록된 복수의 설정 위상 중, 상기 (a) 단계에서 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 설정 위상을 추출하는 단계를 더 포함하며;
    상기 (b32)에서 상기 모아레 기법에는 상기 추출된 설정 위상이 기준 위상으로 적용되어 상기 오브젝트들의 높이가 측정되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 방법.
  7. 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치에 있어서,
    레이저 변위 측정 기법을 통해 상기 기판의 표면과의 거리를 측정하는 레이저 변위 측정부와;
    모아레 기법을 통해 상기 기판 표면에 형성된 오브젝트들의 높이를 측정하는 모아레 측정부와;
    상기 기판의 표면을 복수의 FOV로 구분하고, 각각의 FOV 단위로 상기 기판의 표면과의 거리와 상기 오브젝트의 높이가 측정되도록 상기 레이저 변위 측정부 및 상기 모아레 측정부를 제어하여, 상기 기판의 표면의 휨 정보와 상기 기판 상의 오프젝트들의 표면 형상 정보를 측정하는 메인 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    영상이 표시되는 디스플레이부를 더 포함하며;
    상기 메인 제어부는 상기 휨 정보 및 상기 형상 정보에 기초하여 상기 디스플레이부에 기판 이미지와 상기 기판 이미지의 표면에 오브젝트 이미지를 표시하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레이저 변위 측정부는 라인 레이저 측정기 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 기 등록된 복수의 등가 파장 중, 상기 레이저 변위 측정부에 의해 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 등가 파장을 추출하고, 상기 추출된 등가 파장을 상기 모아레 기법에 적용하여 상기 오브젝트들의 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메인 제어부는
    복수의 설정 기준면에 대해 각각 등록된 복수의 설정 위상 중, 상기 레이저 변위 측정부에 의해 측정된 해당 FOV에서의 상기 기판의 표면과의 거리에 대응하는 설정 위상을 추출하고;
    상기 모아레 기법에 상기 추출된 설정 위상을 기준 위상으로 적용하여 상기 오브젝트들의 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 정보의 측정이 가능한 표면 형상 측정 장치.
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