KR101525700B1

KR101525700B1 - 칩 부품의 외관 검사장치

Info

Publication number: KR101525700B1
Application number: KR1020130152294A
Authority: KR
Inventors: 장현준; 최태일
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-03
Also published as: CN104698010A

Abstract

검사 대상물의 측면 외곽에 배치되는 반사경; 상기 검사 대상물에 빛을 출사하는 조명; 상기 검사대상물의 상면의 영상 및 상기 반사경에서 반사된 투영빛에 의해 상기 검사대상물의 측면의 영상을 획득하는 카메라; 및 상기 반사경의 상측에 배치되며, 빛을 투과하는 광로 보상 블럭;을 포함하며, 상기 반사경은, 내측에 소정의 각도로 기울어진 반사면을 가지는 환고리 형상이고, 상기 광로 보상 블럭은, 상기 반사면에 대응되는 환고리 형상의 단면을 가지는 원통 형상인 칩 부품의 외관 검사장치를 제공하여, 영상의 왜곡 없이 검사 대상물의 상면과 측면의 영상을 획득함으로써, 영상의 품질을 높여, 정확하고 효율적인 외관 검사가 가능하다.

Description

칩 부품의 외관 검사장치{Apparatus for Examining Appearance of Chip Component}

본 발명은 칩 부품의 외관 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 칩 부품의 상면과 옆면을 동시에 검사할 수 있는 칩 부품 외관 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자등의 칩 부품은 일련의 공정을 통하여 제조된 후에 출하 전에 정밀한 검사를 거치게 되는데, 이러한 정밀 검사는 칩 부품의 패키지 내부 불량뿐만 아니라, 그 외관에 미소한 결함이 발생하더라도 성능에 치명적인 영향을 미치게 되므로, 전기적인 동작 검사뿐만 아니라, 비전 카메라를 이용한 외관 검사와 같은 여러가지 검사를 수행하게 된다.

이와 같은 칩 부품의 외관 검사에 있어서, 빠르고 정확한 검사가 공정상의 효율을 높이기 위해서 매우 중요하다.

그런데, 칩 부품의 외관검사에 있어서, 상면과 측면을 동시에 검사해야될 필요성이 있는데, 이를 위해서는 검사대상물을 회전시켜서 각 면을 관찰해야 한다는 문제점이 있다.

따라서, 칩 부품의 상면과 측면을 동시에 검사하기 위한 방법으로 미국 특허 공개문헌인 US 2007/00224961 A1에서는 반사굴절렌즈(catadioptric lens) 방식을 제시하고 있다. 반사굴절렌즈 방식은 렌즈에 영역을 구분하여 상면과 측면을 동시에 관찰할 수 있게 해주는 방식으로, 렌즈(10)를 설계할 때에 가장자리 부분의 굴절률을 인위적으로 크게 하여, 검사 대상물의 측면에 초점이 맞게 되어 영상이 올라오게 되는 방식이다.

그런데, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 검사 대상물(1)의 측면을 비스듬하게 상측에서 관찰하게 되기 때문에, 검사 대상물(1) 측면의 상단과 하단의 해상도 차이가 발생할 수 밖에 없으며, 이로 인해 검사의 정확성 또한 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

한편, 칩 부품의 상면과 측면을 동시에 검사하기 위한 다른 방법이 국내 특허공개공보 특 1995-0001278에 개시되어 있다. 이는, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 반사경을 이용하는 방법으로, 검사 대상물(1)의 측면에 반사경(20)을 배치하여 상면과 측면을 동시에 검사할 수 있다.

그러나, 이러한 방법을 사용하는 경우 검사 대상물(1)의 측면에서 반사경(20)을 거쳐 카메라(30)에 이르는 제1광로(40)와 검사 대상물(1)의 상면에서 카메라에 이르는 제2광로(50) 간에는 광로차가 발생할 수 밖에 없고, 이로 인해 영상 왜곡이 일어날 수 있다. 따라서, 정밀한 영상 획득이 어려워, 검사의 정확성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

미국 특허공개공보 2007/0024961 A1 특허공개공보 특 1995-0001278

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자, 칩 부품의 상면과 측면에 대해서 영상 왜곡이 없는 정밀한 검사영상을 획득할 수 있는 칩 부품의 외관 검사장치를 제공하고자 한다.

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치는, 검사 대상물의 측면 외곽에 배치되는 반사경, 상기 검사 대상물에 빛을 출사하는 조명, 상기 검사대상물의 상면의 영상 및 상기 반사경에서 반사된 투영빛에 의해 상기 검사대상물의 측면의 영상을 획득하는 카메라, 및 상기 반사경의 상측에 배치되며, 빛을 투과하는 광로 보상 블럭을 포함하며, 상기 반사경은, 내측에 소정의 각도로 기울어진 반사면을 가지는 환고리 형상이고, 상기 광로 보상 블럭은, 상기 반사면에 대응되는 환고리 형상의 단면을 가지는 원통 형상일 수 있다.

삭제

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치에서, 상기 반사경은, 내측에 소정의 각도로 기울어진 반사면을 가지는 다각 고리 형상일 수 있다.

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치에서, 상기 광로 보상 블럭은, 상기 반사면에 대응되는 다각 고리 형상의 단면을 가지는 다각통 형상일 수 있다.

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치에서, 상기 광로 보상 블럭은, 상기 조명의 하측에 위치할 수 있다.

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치에서, 상기 광로 보상 블럭은, 상기 조명의 상측에 위치할 수 있다.

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치에서, 상기 조명은, 상기 반사경의 상측에 위치하며, 광분할기(beam splitter)를 구비하여 상기 검사대상물을 향해 하측으로 빛을 출사하는 동축조명일 수 있다.

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치에서, 상기 조명은, 환고리형의 보조조명을 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 칩 부품의 외관 검사장치는, 상기 카메라의 하측에 구비되는 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)를 더 포함할 수 있다.

삭제

본 발명에 따른 칩 부품의 외관 검사장치에 의하면, 검사 대상물의 상면 뿐만 아니라, 검사 대상물의 측면에 대하여도 영상 왜곡이 없는 정밀한 검사 영상을 동시에 획득할 수 있어, 검사의 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 반사굴절렌즈 방식을 이용한 칩 부품의 외관 검사장치의 개략도.
도 2는 종래의 반사경을 이용한 칩 부품의 외관 검사장치의 광로차를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 부품의 외관 검사장치의 개략 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 부품의 외관 검사장치의 개략 측단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광로 보상 블럭의 광로차 보상을 설명하기 위한 개략도.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사경의 사시도.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광로 보상 블럭의 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명의 개략도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 부품의 외관 검사장치(100)의 개략 측면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 부품의 외관 검사장치(100)의 개략 측단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광로 보상 블럭(120)의 광로차 보상을 설명하기 위한 개략도, 도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사경(110)의 사시도, 도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광로 보상 블럭(120)의 사시도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명(130)의 개략도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 부품의 외관 검사장치(100)는 검사 대상물이 안착되는 대상물 안착부(170), 상기 검사 대상물의 영상을 획득하는 촬상부(180) 및 광로 보상 블럭(120)을 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 대상물 안착부(170)은 검사 대상물(1)이 안착되는 안착대(160) 및 상기 안착대(160)의 상면에 배치되는 반사경(110)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 촬상부(180)은 상기 검사 대상물(1)에 빛을 출사하는 조명(130), 상기 검사 대상물의 영상을 획득하는 카메라(150) 및 상기 카메라의 하측에 구비되는 텔레센트릭 렌즈(140, telecentric lens)를 포함할 수 있다.

다시 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 침 부품의 외관 검사장치(100)는 검사 대상물(1)의 측면 외곽에 배치되는 반사경(110), 상기 검사 대상물에 빛을 출사하는 조명(130), 영상을 획득하는 카메라(150), 상기 카메라 하측에 배치되는 텔레센트릭 렌즈(140, telecentric lens), 및 광로 보상 블럭(120)을 포함할 수 있다.

상기 반사경(110a)은, 도 6의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 내측에 소정의 각도(θ)로 기울어진 반사면(111a)을 가지는 환고리 형상일 수 있다. 이와 같이, 상기 반사경(110a)이 환고리 형상인 경우에는, 검사 대상물(1)이 원기둥 내지 동전 형상인 경우에 측면 검사가 용이할 수 있다.

또한, 상기 반사경(110b)은, 직육면체 형상의 검사 대상물(1)의 측면 검사를 용이하도록 하기 위해, 도 6의 (b)에서 도시하는 바와 같이, 내측에 소정의 각도(θ)로 기울어진 반사면(111b)을 가지는 사각 고리 형상일 수 있다.

도 6의 (a) 및 (b)에서는 상기 반사경(110)이 환고리 형상 또는 사각고리형상인 경우에 대해 도시하고 있으나, 이에 한하지 않으며, 검사대상물(1)의 형상에 따라, 다각 고리 형상일 수 있다.

여기에서, 도 5를 참조하면, 상기 반사면(111)은 상기 검사 대상물(1)의 측면의 영상을 상기 카메라(150)가 획득할 수 있도록 제1광로(L1)를 상측으로 전환시키는 역할을 한다.

한편, 상기 반사경(110)은 반사경 지지대(112)에 의해 지지될 수 있다. 이 때에 상기 반사경 지지대(112)는 상하로 이동 가능하도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 검사 대상물(1)을 상기 안착대(160)에 안착시킬 때에 상기 반사경 지지대(112)를 상방향으로 이동시켜, 상기 검사 대상물(1)을 상기 안착대(160)에 용이하게 안착시킬 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 검사 대상물(1)을 상기 안착대(160)에 안착 시킨 이후 외관 검사를 할 때에는 상기 반사경 지지대(112)를 하방향으로 이동시켜 상기 반사경(110)이 상기 검사 대상물(1)의 측면 외곽에 배치되도록 할 수 있다.

여기에서, 상기 반사경 지지대(112)의 상하 이동은 에어 펌프를 이용하거나, 리니어 모터에 의하는 등 당업자에게 알려진 다양한 방법을 적용할 수 있다.

상기 광로 보상 블럭(120)은, 유리 재질로 구비되는 유리 블럭일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 알려진 빛을 투과하는 다양한 재질로 구비될 수 있다.

도 7의 (a)를 참조하면, 상기 광로 보상 블럭(120)은, 도 6의 (a)에 도시된 상기 반사경(110)의 상기 반사면(111)에 대응되는 환고리 형상의 단면을 가지는 원통 형상일 수 있다.

또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 광로 보상 블럭(120)은 도 6의 (b)에 도시된 상기 반사경(110)의 상기 반사면(111)에 대응되는 사각고리 형상의 단면을 가지는 사각통 형상일 수 있다.

그러나, 상기 반사경(110)과 마찬가지로, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 반사경(110)의 형상에 따라 다각고리 형상의 단면을 가지는 다각통 형상일 수 있다.

도 2의 종래의 방식을 참조하면, 검사 대상물(1)의 측면에서 반사경(20)을 거쳐 카메라(30)에 이르는 제1광로(40)와 검사 대상물(1)의 상면에서 카메라에 이르는 제2광로(50) 간에는 광로차가 발생할 수 밖에 없고, 이로 인해 영상 왜곡이 일어날 수 있다.

따라서, 광로차에 의한 영상의 왜곡을 방지하기 위해서는 이러한 광로차를 보상해줄 필요가 있다.

도 5를 참조하면, 이와 같은 광로차 보상을 위하여, 본 발명에 따른 칩 부품의 외관 검사장치(100)에서는 상기 반사경(110)과 상기 카메라(150) 사이에 광로 보상 블럭(120)을 구비할 수 있다.

이하, 광로차 보상원리에 대해 상세히 설명한다.

상기 광로 보상 블럭(120)은 1이상의 소정의 굴절률(n)을 갖는 소재로 구비될 수 있다. 여기에서 상기 굴절률(n)은 공기에 대한 상대굴절률일 수 있다.

따라서, 상기 광로 보상 블럭(120)을 통과하는 빛은 공기중을 통과하는 빛보다 느린 속도로 투과된다.

이에 따라, 상기 광로 보상 블럭(120)의 굴절률(n)을 n이라하고, 상기 광로 보상블럭(120)의 두께를 d라 하면, 상기 광로 보상 블럭(120)을 통과하는 빛의 광로와 공기중을 통과하는 빛의 광로는 다음 식에서 나타내는 보상블럭 광로차(L)가 발생하게 된다.

L=d*((n-1)/n), (L=|L1-L2|)

즉, 상기 보상블럭 광로차(L)및 상기 제1광로(L1)와 제2광로(L2) 간의 광로차(L1-L2)를 일치시키면, 상기 제1광로(L1)와 제2광로(L2) 간의 광로차(L1-L2)를 상쇄시킬 수 있게 된다.

따라서, 상기 제1광로(L1)와 제2광로(L2)를 측정하여, 그 차이를 상기 보상블럭 광로차(L)에 대입시키면, 상기 광로 보상 블럭(120)의 두께(d)를 구할 수 있다.

한편, 상기 제1광로(L1) 및 제2광로(L2)는 검사 대상물(1)의 형상에 따라 달라질 수 있으므로, 검사 대상물(1)의 형상에 따라 상기 광로 보상 블럭(120)의 두께(d) 또한 달라져야 한다.

이에 따라, 상기 광로 보상 블럭(120)은 상기 검사 대상물(1)의 형상에 따라, 탈착이 가능하도록 구비될 수 있다.

다른 한편으로, 상기 광로 보상 블럭(120)은 상기 카메라(150)와 상기 반사경(110)의 사이에 구비될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 광로 보상 블럭(120)은 상기 조명(130)의 하측, 즉 상기 반사경(110)과 상기 조명(130) 사이에 구비될 수 있다.

그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 조명(130)의 상측, 즉 상기 조명(130)과 상기 카메라(150)의 사이에 구비될 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 조명(130)은, 광원(131), 광분할기(132, beam splitter) 및 보조조명(133)을 포함할 수 있다.

상기 광원(131)은 LED(light emitting diode)로 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 빛을 출사할 수 있다면, 당업자에게 알려진 다양한 방법으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 광원(131)은 상기 검사 대상물(1)에서 상기 카메라(150)에 이르는 광축에서 벗어난 위치에 구비될 수 있다.

상기 광분할기(132)는 상기 광원(131)에서 투사된 광의 일부는 투과시키고, 일부는 반사시킬 수 있다.

이때에 상기 광분할기(132)에 의해 반사된 광은 상기 검사 대상물(1)을 향해 하측으로 향하게 된다. 즉, 상기 조명(130)은, 상기 광분할기(132)를 구비하여, 상기 검사 대상물(1)에서 상기 카메라(150)에 이르는 광축과 동축으로 빛을 출사하는 동축조명일 수 있다. 이와 같이, 동축 조명을 사용함으로써, 보다 선명한 영상을 획득할 수 있게 된다.

한편, 상기 조명(130)은, 상기 광분할기(132)의 하측 외곽에 구비되는 보조조명(133)을 포함할 수 있는데, 상기 보조조명(133)은 비축 방향의 일부 산란되는 빛을 활용할 수 있도록 환고리 형상으로 구비될 수 있다.

상기 광분할기(132)에서 반사된 동축 조명은 직하방으로 빛을 출사하게 되므로, 상기 검사 대상물(1)의 측면을 비추는데 취약할 수 있다. 이를 보완하기 위하여, 상기 보조조명(133)을 구비함으로써, 상기 검사 대상물(1)의 측면의 영상 품질을 높일 수 있게 된다.

상기 텔레센트릭 렌즈(140, telecentric lens)는 적어도 하나의 무한 거리에서의 입사동(entrance pupil) 또는 사출동(exit pupil)을 가질 수 있다.

즉, 상기 텔레센트릭 렌즈(140)는 모든 주광선(主光線)이 물공간 또는 상공간에 있어서 축에 평행으로 나아가게 하므로, 물체면의 설정 또는 상면의 선정에 오차가 있어도 촬영되는 상의 크기의 오차를 작게할 수 있는 이점이 있다.

다시 말해서, 상기 텔레센트릭 렌즈(140)를 구비함으로써, 상기 검사 대상물(1)의 상면 영상 및 측면 영상의 오차를 작게할 수 있어, 상기 카메라(150)에서 획득되는 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 카메라(150)은 상기 렌즈(140)의 상측에 구비되어 상기 검사 대상물(1)의 상면 및 측면의 영상을 획득할 수 있다. 상기 카메라(150)에서 획득한 영상을 통하여 상기 검사 대상물(1) 외관의 이상 유무를 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 검사대상물
100: 칩 부품의 외관 검사장치
110: 반사경
120: 광로 보상 블럭
130: 조명
140: 텔레센트릭 렌즈
150: 카메라
160: 안착대
170: 대상물 안착부
180: 촬상부

Claims

검사 대상물의 측면 외곽에 배치되는 반사경;
상기 검사 대상물에 빛을 출사하는 조명;
상기 검사대상물의 상면의 영상 및 상기 반사경에서 반사된 투영빛에 의해 상기 검사대상물의 측면의 영상을 획득하는 카메라; 및
상기 반사경의 상측에 배치되며, 빛을 투과하는 광로 보상 블럭;을 포함하며,
상기 반사경은, 내측에 소정의 각도로 기울어진 반사면을 가지는 환고리 형상이고,
상기 광로 보상 블럭은, 상기 반사면에 대응되는 환고리 형상의 단면을 가지는 원통 형상인 칩 부품의 외관 검사장치.
삭제
삭제
삭제
검사 대상물의 측면 외곽에 배치되는 반사경;
상기 검사 대상물에 빛을 출사하는 조명;
상기 검사대상물의 상면의 영상 및 상기 반사경에서 반사된 투영빛에 의해 상기 검사대상물의 측면의 영상을 획득하는 카메라; 및
상기 반사경의 상측에 배치되며, 빛을 투과하는 광로 보상 블럭;을 포함하며,
상기 반사경은, 내측에 소정의 각도로 기울어진 반사면을 가지는 다각 고리 형상이고,
상기 광로 보상 블럭은, 상기 반사면에 대응되는 다각 고리 형상의 단면을 가지는 다각통 형상인 칩 부품의 외관 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 광로 보상 블럭은, 상기 조명의 하측에 위치하는 칩 부품의 외관 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 광로 보상 블럭은, 상기 조명의 상측에 위치하는 칩 부품의 외관 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 조명은, 상기 반사경의 상측에 위치하며, 광분할기(beam splitter)를 구비하여 상기 검사대상물을 향해 하측으로 빛을 출사하는 동축조명인 칩 부품의 외관 검사장치.
제8항에 있어서,
상기 조명은 환고리형의 보조조명을 더 구비하는 칩 부품의 외관 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 카메라의 하측에 구비되는 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens);를 더 포함하는 칩 부품의 외관 검사장치.
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