KR101740463B1

KR101740463B1 - 짧은 펄스의 ｌｅｄ 조명을 이용한 개선된 검사 방법

Info

Publication number: KR101740463B1
Application number: KR1020110049130A
Authority: KR
Inventors: 암놈 메나쳄; 요시 체르비스; 아르논 벤 나탄
Original assignee: 캠텍 리미티드
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2017-05-26
Also published as: CN102330896B; IL213012A0; US20140055781A1; US20110285988A1; US8520200B2; US9097685B2; TW201208472A; SG176389A1; CN102330896A; KR20110128750A; TWI450628B

Abstract

조명 모듈은: LED 드라이버; 높은 비율의 폼 팩터와 저 임피던스 및 저 인덕턴스 팩터를 갖는 다수의 전도체를 포함하는 스트립 케이블(상기 폼 팩터는 스트립 케이블의 폭과 스트립 케이블의 두께 간의 비율임); 적어도 하나의 LED를 포함하는 LED그룹을 포함할 수 있으며, 상기 LED 그룹은 스트립 케이블을 통해 LED 드라이버에 결합되고, LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 LED 그룹을 구동시키도록 구성되고, LED 그룹은 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하도록 구성된다.

Description

짧은 펄스의 ＬＥＤ 조명을 이용한 개선된 검사 방법{ADVANCED INSPECTION METHOD UTILIZING SHORT PULSES LED ILLUMINATION}

본원은 2010년 5월 24일에 출원한 미국 가출원번호 61/347,477을 기초로 우선권을 주장하며, 본 명세서에 참조로 포함된다.

개선된 검사 시스템은 2개의 조명 방법(연속 조명 및 스트로브 조명) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 연속 조명에서 다른 물체에 지속적으로 조명되는 동안에, 상기 물체와 카메라는 서로에 대하여 지속적으로 이동한다.

이미지를 얻기 위하여, CCD 선형 어레이(array) 또는 CCD-TDI와 같은 선형 센서가 사용된다. 스트로브 조명 방법에서도 상기 물체와 상기 카메라는 서로 지속적으로 이동하지만, 상기 물체는 짧은 펄스의 광으로 조명된다. 상기 스트로브 조명 방법은 2D CCD 어레이 또는 MOS 어레이와 같은 2D 센서의 사용을 가능하게 한다. 상기 광원의 펄스 지속시간과 주사속도는 조절되어서, 상기 광 펄스 중에 상기 카메라에 대한 상기 이미지의 움직임은 1 픽셀이하의 범위일 것이다. 보통의 펄스 조명원은 펄스 레이저와 가스 방전 플래시 램프(즉, Xe 방전 램프)이다.

방전 램프와 같은 광원, 특히 Xe 램프는, 도 1에 도시된 것처럼 10μS까지 또는 그 이상으로 상승할 수 있는, 긴 하강시간 또는 "테일(tail)"로 특징된다.

방전 램프 테일은 최대 펄스율(또는 프레임률)에 심각한 제한을 갖고, 이는 다음의 예로서 분명해 질 것이다. 초당 500 프레임으로 작동하는 1000 X 1000 픽셀 카메라를 사용하는 경우(프레임 시간 동안에(2mS) 프레임당 단일 펄스 광을 가짐), 상기 카메라와 물체는, 다음 프레임을 수집할 수 있도록 서로에 대하여 약 1000 픽셀 정도 이동한다. 광 펄스 과정에 이미지가 1 픽셀보다 적게 스미어(smear) 되도록 하기 위하여, 상기 펄스 지속시간은 2μS보다 짧아야 하며, 이러한 지속시간은 방전 램프가 제공하는 것보다 상당히 짧다.

본 발명은 짧은 펄스의 LED 조명을 이용한 개선된 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 조명 모듈이 제공될 수 있고, 상기 조명 모듈은 LED 드라이버를 포함할 수 있으며; 스트립 케이블은 높은 비율의 폼 팩터(form factor) 및 저 임피던스와 저 임피던스 팩터를 가지는 다수의 전도체를 포함할 수 있으며; 상기 폼 팩터는 상기 스트립 케이블의 폭과 상기 스트립 케이블의 두께 간의 비율이며; 발광다이오드(LEDs) 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있으며; 상기 LED 그룹은 상기 스트립 케이블을 통해서 상기 LED 드라이버에 결합될 수 있으며; 상기 LED 드라이버는, 상기 스트립 케이블을 통해서 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 활성화하도록 배치되고; 상기 LED 그룹은 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하도록 배치될 수 있다.

상기 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호는 최대 100 암페아를 초과하는 전류를 가진다.

상기 전류 짧은 지속시간 구동 신호는, 지속적인 조명 모드로 작동될 때 LED 그룹에 제공될 수 있는 최대 허용 전류를 초과하는 전류를 가진다.

상기 조명 모듈은 스트립 케이블로 각각 공급되는 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있으다.

상기 조명 모듈은 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있으며, 각각의 LED 그룹은 다른 LED 그룹으로부터 독립적으로 제어된다.

상기 LED 그룹은 링 형상로 배치될 수 있고, 상기 각각의 LED 뒤에 상기 LED로부터 출사된 광이 물체로 향하도록 배치되는 광학 장치이다.

상기 조명 모듈은 동심형 링 형상로 배치된 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있고, 상기 각각의 LED 뒤에 상기 LED로부터 출사된 광이 물체로 향하도록 배치되는 광학 장치이다.

상기 LED 그룹은 다수의 LED 세트를 포함할 수 있으며; 각각의 LED 세트의 서로 다른 LED의 광 펄스 스펙트럼은 서로 상이하며; 상기 동일한 LED 세트의 LED로부터 출사되는 광 펄스는 하나의 광 가이드를 향해 전달되며; 각각의 광 가이드(light guide)는, 상기 LED 세트의 상기 LED로부터 츨시되는 광 펄스의 스펙트럼의 중첩인 스펙트럼을 갖는 광 펄스를 출력하도록 배치될 수 있다.

상기 조명 모듈은 다수의 LED 그룹과 제 1 평면에 위치되는 다수의 중공형 집광기를 포함할 수 있으며; 상기 각각의 중공형 집광기는 LED 그룹으로부터 출사된 광 펄스를 수신하도록 배치될 수 있고, LED 그룹으로부터 출사된 광을 상기 제 1 평면 외부에 배치될 수 있는 물체로 향하도록 배치될 수 있다.

상기 LED 그룹은 환형 형상으로 배치되며; 상기 다수의 중공형 집광기는 포물선(parabolic)의 모양을 가지고, 조명 모듈의 중심으로부터 방사형으로 연장된다.

상기 조명 모듈은 반돔형(half dome formation)으로 배치되는 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있다.

상기 조명 모듈은 콜리메이터(colliminator), 필터, 호모지나이저(homogenizer) 및 집광기를 포함할 수 있으며; 상기 콜리메이터는 콜리메이팅된 광 펄스를 제공하도록 광을 콜리메이팅하며; 상기 필터는, 콜리메이팅된 광을 분광 필터링하여 필터링된 광 펄스를 제공하도록 배치될 수 있으며; 상기 호모지나이저는, 상기 필터링된 광 펄스의 조명 균일성을 증가시켜 균질화된 광 펄스를 제공하도록 배치될 수 있으며; 상기 집광기는 균질화된 광 펄스를 광 가이드로 집광시키도록 배치될 수 있다.

상기 집광기는 반사형 집광기일 수 있고; 상기 필터는 교체가능한 필터 세트에 속한다.

상기 조명 모듈은 LED 그룹의 적어도 일부분에 결합될 수 있는 LED 기저 부재를 포함할 수 있으며; 적어도 하나의 커넥터는 상기 LED 기저 부재에 결합 되도록 배치되며; 환형 베이스(base)는 적어도 하나의 커넥터에 결합될 수 있으며; 적어도 하나의 커넥터와 상기 환형 베이스는, LED의 적어도 일부분에 의해 생성된 열을 발산하도록 구성되는 전도성 물질로 만들어진다.

상기 조명 모듈은 다수의 LED 기저 부재; 다수의 결합 장치 및 다수의 환형 베이스를 포함할 수 있으며; 복수의 LED는 각각의 LED 기저 부재에 결합되며; 다른 LED 기저 부재는 다수의 동심형 환형 베이스에 결합된다.

상기 다수의 환형 베이스는 다른 높이에 배치되고, 렌즈 어레이의 적어도 하나의 세그먼트는 각각의 환형 베이스에 결합 될 수 있다.

상기 다수의 환형 베이스는 다른 높이에 배치되고, 렌즈 어레이의 다수의 세그먼트는 하나의 환형 베이스에 결합된다.

상기 조명 모듈은 조립 시, 스프링 부재에 의해 서로에 대하여 힘을 작용하는 다수의 렌즈 어레이 세그먼트를 포함할 수 있다.

상기 조명 모듈은 다수의 렌즈 어레이 세그먼트를 포함할 수 있고, 상기 렌즈 어레이 세그먼트는 적어도 하나의 어셈블리의 높이 및 각도 범위 중 적어도 하나에 의해 서로 다르다.

검사 시스템이 제공될 수 있고, 검사되는 물체로부터 광에 응답하여 검출 신호를 생성하도록 구성되는 센서; 상기 검사된 물체는 반도체 웨이퍼(wafer) 또는 인쇄 회로기판; 검출 신호를 처리하는 처리장치; 및 조명 모듈을 포함할 수 있으며; 이때 상기 조명 모듈은: LED 드리아버; 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있는 LED 그룹(LEDs)을 포함하며; 상기 LED 그룹은 LED 드라이버에 결합 될 수 있으며; 조명 광학 장치; 상기 LED 드라이버는, 상기 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹이 활성화 되도록 배치될 수 있으며; 그리고 상기 LED 그룹은 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하며; 상기 조명 광학장치는 적어도 하나의 광 펄스를 검사되는 물체로 향하도록 한다.

상기 LED 드라이버는, 높은 폼 팩터, 저 임피던스 및 저 임피던스 팩터를 가지는 다수의 전도체를 포함할 수 있는 스트립 케이블을 통해서, LED 그룹에 결합될 수 있으며; 상기 폼 팩터는 스트립 케이블의 폭와 스트립 케이블의 두께 간의 비율일 수 있다.

상기 시스템은 스트립 케이블에 의해 공급되는 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있다.

상기 시스템은 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있으며, 각각의 LED 그룹은 다른 LED 그룹으로부터 독립적으로 제어된다.

상기 LED 그룹은 링 형상로 배치될 수 있고, 상기 각각의 LED 뒤에 상기 LED로부터 출사되는 광이 물체로 향하게 광학장치가 배치될 수 있다.

상기 시스템은 동심형 링 형상로 배치된 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있고, 상기 각각의 LED 뒤에 상기 LED로부터 출사된 광이 물체로 향하게 하기 위한 광학장치가 배치될 수 있다.

상기 LED 그룹은 다수의 LED 세트를 포함할 수 있으며; 상기 각각의 LED 세트의 서로 다른 LED의 광 펄스의 스펙트럼은 서로 상이하며; 상기 동일한 LED 세트의 LED로부터 출사되는 광 펄스는 하나의 광 가이드를 향해 전달되고; 각각의 광 가이드는, 상기 LED 세트의 상기 LED로부터 출사되는 광 펄스 스펙트럼의 중첩인 스펙트럼을 가지는 광 펄스를 출력하도록 배치될 수 있다.

상기 시스템은 다수의 LED 그룹 및 제 1 평면 내에 위치하는 다수의 중공형 집광기를 포함할 수 있으며; 상기 각각의 중공형 집광기는 LED 그룹으로부터 광 펄스를 수신하도록 배치될 수 있고, LED 그룹으로부터 출사된 광이 제 1 평면 외부에 배치될 수 있는 물체로 향하도록 배치될 수 있다.

상기 LED 그룹은 환형 형상으로 배치되며; 상기 다수의 중공형 집광기는 포물선 형상을 가지고, 조명 모듈의 중심으로부터 방사형으로 연장된다.

상기 다수의 LED 그룹은 반돔형으로 배치된다.

상기 시스템은 콜리메이터, 필터, 호모지나이저 및 집광기를 포함할 수 있으며; 상기 콜리메이터는 콜리메이팅된 광 펄스를 제공하도록 광을 콜리메이팅하며; 상기 필터는, 콜리메이팅된 광을 분광 필터링하여 필터링된 광 펄스를 제공하도록 배치될 수 있으며; 상기 호모지나이저는, 상기 필터링된 광 펄스의 조명 균일성을 증가시켜 균질화된 광 펄스를 제공하도록 배치될 수 있으며; 상기 집광기는 균질화된 광 펄스를 광 가이드로 집광시키도록 배치될 수 있다.

상기 집광기는 복합 포물선형 집광기일 수 있고; 상기 필터는 교체가능한 필터 세트에 속한다.

물체를 조명하기 위한 방법이 제공될 수 있고, LED 드라이버가 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 생성하는 단계; 상기 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호를 스트립 케이블을 통하여 LED 그룹으로 전송하는 단계(상기 스트립 케이블은 높은 폼 팩터, 저 임피던스 및 낮은 인덕턴스 팩터를 가지는 다수의 전도체를 포함할 수 있으며; 상기 LED 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있으며; 상기 폼 팩터는 상기 스트립 케이블의 폭과 상기 스트립 케이블의 두께 간의 비율일 수 있음); 상기 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호에 응답하여, LED 그룹이 적어도 하나의 광 펄스를 발산하는 단계; 및 상기 광 펄스로 물체를 조명하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 다수의 LED 그룹이 광 펄스를 생성하는 단계를 포함할 수 있으며, 각각의 LED 그룹은 스트립 케이블에 의해 공급된다.

상기 방법은 다수의 LED 그룹 중 각각의 LED 그룹을 독립적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 LED 그룹은 링 형상로 배치될 수 있고, 상기 각각의 LED로부터 출사되는 광이 물체로 향하도록 하는 광학 장치일 수 있다.

상기 방법은 다수의 LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 다수의 LED 그룹은 동심형 링 형상으로 배치된 다수의 LED 그룹을 포함할 수 있고, 상기 각각의 LED 뒤에 상기 LED로부터 출사된 광이 물체 로 향하도록 하는 광학 장치이다.

상기 LED 그룹은 다수의 LED 세트를 포함할 수 있으며; 상기 각각의 LED 세트 중 다른 LED의 광 펄스 스펙트럼은 서로 상이하며; 상기 방법은: 상기 동일한 LED 세트의 LED로부터 출사되는 광 펄스는 하나의 광 가이드를 향해 전달되는 단계; 및 각각의 광 가이드에 의하여, 상기 LED 세트의 상기 LED로부터 출사되는 광 펄스 스펙트럼의 중첩인 스펙트럼을 갖는 광 펄스를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은: 다수의 LED 그룹에 의하여, 다수의 광 펄스를 제 1 평면에 위치되는 다수의 중공형 집광기에 발산하는 단계; 각각의 중공형 집광기로 상기 다수의 광 펄스를 수신하는 단계; 및 각각의 중공형 집광기로 상기 LED 그룹으로부터 출사되는 광 펄스를 상기 제 1 평면의 외부에 위치할 수 있는 물체로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 LED 그룹은 환형 형상으로 배치되며; 상기 다수의 중공형 집광기는 포물선형의 모양을 가지고, 조명 모듈의 중심으로부터 방사형으로 연장된다.

상기 방법은 반돔형으로 배치될 수 있는 다수의 LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 LED 그룹이 광 펄스로 콜리메이터를 조명하는 단계; 상기 콜리미네이터가, 콜리메이팅된 광 펄스를 제공하기 위해 상기 다수의 광 펄스를 콜리미네이팅하는 단계; 공간 필터가, 필터링된 광 펄스를 제공하기 위해 상기 콜리미네이팅된 광 펄스를 분광 필터링하는 단계; 호모지나이저가, 균질화된 광 펄스를 제공하기 위해 상기 필터링된 광 펄스의 조명 균일성을 증가시키는 단계; 및 집광기가, 상기 균질화된 광 펄스를 광 가이드로 집광시키는 단계를 포함할 수 있다.

물체를 검사하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은: LED 드라이버가 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 생성하는 단계; 상기 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 LED 그룹에 전송하는 단계(상기 스트림 케이블은 높은 폼 팩터 및 저 인덕턴스 팩터를 갖는 다수의 전도체를 포함할 수 있으며; 상기 LDE 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있음); 상기 고 전류 짧은 지속시간 구동 신호에 응답하여, 상기 LED 그룹이 다수의 광 펄스를 발산하는 단계; 상기 광 펄스로 물체를 조명하는 단계; 센서가, 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여 검출 신호를 생성하는 단계(상기 검사된 물체는 반도체 웨이퍼일 수 있거나 인쇄 회로 기판일 수 있음); 및 상기 검출 신호를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 스트립 케이블 및 LED 기저 부재를 통해 상기 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 LED 그룹에 전송하는 단계(상기 LED 기저 부재는 LED 그룹 중 적어도 일부에 결합 될 수 있으며; 상기 LED 기저 부재는 적어도 하나의 커넥터에 연결될 수 있으며; 상기 적어도 하나의 커넥터는 환형 베이스에 결합될 수 있으며;상기 적어도 하나의 커넥터와 상기 환형 베이스는 열전도 물질로 만들어짐); 및 적어도 하나의 커넥터 및 상기 환형 베이스가 LED 중 적어도 일부에 의해 생성되는 열을 발산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호에 응답하여, 다수의 LED 그룹이 다수의 광 펄스를 발산하는 단계(상기 다수의 LED 그룹은 다수의 LED 기저 부재, 다수의 커넥터 및 다수의 환형 베이스에 결합되며; 상기 다른 LED 기저 부재는 다수의 동심형 환형 베이스에 결합됨)를 포함할 수 있다.

상기 다수의 환형 베이스는 다른 높이에 배치되고, 상기 렌즈 어레이의 적어도 하나의 세그먼트는 각각의 환형 베이스에 결합될 수 있다.

상기 방법은, 조립시 스프링 요소에 의해 서로에 대하여 힘을 가하는 다수의 렌즈 어레이 세그먼트를 통해서 상기 다수의 광 펄스를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 적어도 하나의 어셈블리 높이 및 각도 범위 중 적어도 하나에 의해 서로 상이한 상기 다수의 렌즈 어레이 세그먼트를 통해서 상기 다수의 광 펄스를 보내는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명을 이해하고, 실제로 어떻게 수행되는지 알기 위한 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 예의 방식으로 설명될 것이며, 이러한 도면에서:
도 1 은 방전 램프를 선행문헌의 타이밍 도표로 도시하며;
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 도시하며;
도 3 내지 도 18 은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템의 다양한 일부분을 도시하며; 그리고
도 19 및 도 20 은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법을 도시하며; 그리고
도 21 내지 도 25 는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템의 다양한 일부분을 도시한다.
도면에 도시된 구성요소는 설명의 단순화 및 명확화를 위하여 축척에 맞지 않게 도시될 수 있다. 예를 들어, 상기 구성요소의 일부의 크기는, 명확화를 위하여 다른 구성요소에 비하여 과장되어 도시될 수 있다. 나아가, 도면 중에서 상응하거나 유사한 요소로 보여 지도록 적합한 곳에 참조 번호가 반복될 수 있다.

다음의 발명의 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여, 많은 구체적인 세부 사항이 제시된다. 반면에, 본 발명은 이러한 특별한 세부 사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 다른 경우에서, 잘 알려진 방법, 절차 및 부품은 본 발명을 모호하게 하지 않기 위하여 구체적으로 설명되지 않았다.

모든 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.

이 명세서 내에 "발광 다이오드"(LED)는 레이저 다이오드(LD)도 포함한다. LED는 반도체 광원일 수 있고, LD는 반도체 활성 매질을 포함할 수 있는 레이저이다.

스트로브 조명에 대한 낮은 또는 100 A 이상의 매우 높은 펄스 전류(LED 제조업자에 의해 결정된 특정 최대 전류보다 훨씬 큼) 중 어느 하나인 LED를 사용하여 검사하는 시스템 및 방법이 제공된다.

시스템은 고 전류에 의해 공급되는 LED를 이용하는 것이 제공되고, 이는 적당한 세기의 짧은 광 펄스를 제공할 수 있다.

상기 용어 고 전류는, 30 A(암페어), 40 A, 50 A, 60 A, 70 A, 80 A, 90 A, 100 A, 110 A, 120 A, 130 A, 140 A, 150 A, 160 A, 170 A, 180 A, 190 A, 200 A, 210 A, 220 A, 230 A, 240 A, 250 A, 260 A, 270 A, 280 A, 290 A, 300 A 및 그 이상을 초과할 수 있는 전류를 포함할 수 있다.

고 전류는, 지속적인 조명 모드로 작동할 때, LED에 공급될 수 있는 상기 최대 허용 전류를 초과하는 전류일 수 있다.

시스템은 LED 드라이버들을 포함할 수 있고, 상기 LED 드라이버들은 다수의 전도체들을 포함한 스트립 케이블(strip cable)을 사용하여 LED들에 고 전류를 제공하고, 이때 상기 다수의 전도체들은 큰 폼 팩터(form factor)를 가지고, 구리, 또는 높은 도전율(conductivity) 및 낮은 인덕턴스를 가진 다른 물질로 구성된다. 예컨대, 약 1.26 센티미터 ×(by) 25 - 150 미크론의 단면을 가진 전도체는 사용될 수 있다. 인접한 전도체들 사이의 거리는 25 내지 150 미크론일 수 있다. 인접한 전도체들 사이의 갭(gap)은 매우 높은 유전체 계수를 가진 캡톤(Kapton) 등의 물질로 충전될 수 있다.

상기와 같은 스트립 케이블의 사용은 펄스 전류에서 유도된 왜곡을 감소시킬 수 있고(그리고 심지어 최소화시킬 수 있음), 전류 손실을 낮게 할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따라서, 다수의 LED들 및 광학적으로 이에 연관된 광학장치들은 축을 중심으로 대칭적인 방식으로 위치될 수 있고, 하나 이상의 LED의 각 그룹은 LED들의 다른 그룹과는 상관없이 제어될 수 있다.

고 파워 LED들(Light Emitting Diodes)의 도래로 인해, 방전 플래시 램프들(discharge flash lamps)의 사용에 관한 많은 이점들은 제공된다.

이러한 이점들 중에서:

a. LED는 보다 높은 스캐닝 속도를 제공한다:

i. LED 소스들 펄스 지속기간은 구동 전자에 의해서만 실제로 제한된다. 특히, LED 하강 시간은 구동 전류를 즉각적으로 따르고, 그러므로, 통상적으로 단지 몇십 nS 내에서 0으로 떨어지게 된다. 한편, LED 상승 시간은 LED 다이 영역(die area), LED 다이 구조 설계 및 LED 패키징에 따라 달라진다. 큰 다이의 통상적인 상승 시간은 200nS 아래로 내려갈 수 있거나, 심지어 고 펄스 전류 구동에서 이 값 아래로 내려갈 수도 있다. 그러므로, 250ns 만큼 짧은 펄스 지속기간이 가능하다. 그 결과, LED 조명은 보다 높은 스캐닝 속도를 제공한다.

b. LED들은 몇백 나노 세컨드 내지 연속적인 조명까지의 펄스 지속기간의 범위의 손쉬운 제어를 제공하고, 이때 소정의 데이터 주기(given data cycle)에서 허용가능한 전류는 제한된다. 이는, 고속 스캐닝 모드에 대한 높은 조명 세기를 낼 수 있는 짧은 펄스들 또는 저속 스캐닝 모드에 대한 낮은 조명 세기를 낼 수 있는 긴 펄스들을 선택하는 것을 유연성 있게 할 수 있다.

c. LED들은 광 펄스 형상의 보다 나은 제어를 제공하기도 한다.

d. LED들은 크기에 있어 보다 작을 수 있고, 그러므로, 보다 콤팩트한 설계를 제공한다. LED들의 고유의 소형 크기는 또한 다음 것들을 가능하게 한다:

i. 단일 패키지 및 다른 콤팩트한 패키지에 대한 다수의 LED들로 인해:

a. 조명 세기를 증가시키고

b. 조명 균일성을 증가시키고

c. 조명의 공간 및 각도 설계를 유연하게 하고(즉, 특별한 암시야 조명 구성(dark field illumination configurations)의 설계를 유연하게 하고)

d. 다양한 LED 칩들의 서로 다른 광 스펙트럼 또는 혼합된 스펙트럼의 제어를 다방면으로 선택할 수 있다.

ii. 보다 최적화되고 효과적인 조명에 대한 추가적인 광학 구성요소들의 유연성 있는 통합(즉, 광 가이드, 마이크로-렌즈, 섬유 등). 암시야 조명 구성 선택을 참조.

e. 방전 램프 조명은 넓은 스펙트럼 범위를 가지고, 이때의 스펙트럼 범위는 UV 및 IR의 영역에서 상당한 복사를 가진다. 그 결과, 상당한 열의 양은 제거될 필요가 있고, 추가로, 방전 램프 패키징을 복잡할 수 있다. LED들은 보다 좁은 스펙트럼 범위를 가지고, 이때의 스펙트럼 범위는 실질적으로 UV 및 IR 복사가 없어 열 방산이 제한된다.

f. 특정 스펙트럼 영역을 선택하기 위해, 특별한 색상 필터를 필요로 하는 방전 램프들과는 달리, LED들은 매우 다양한 색상들 - 백색, 녹색, 적색, 청색을 이용할 수 있고, 동일한 기판 상에서 RGB 또는 RGBY LED들을 포함하는 패키지들을 이용할 수 있다. 이는 스펙트럼 의존성 검사의 특징을 증가시킬 수 있다. 암시야 조명 구성 선택으로 상기와 같은 사용의 예를 참조.

g. LED들은 통상적으로 100A 이상만큼인 전류에서도 수명이 매우 길다.

h. 세기 및 균일성의 LED들 펄스 간의 변화는 양호하다.

이하의 설명은 스트로브 조명(strobe illumination)으로 동작되는 검사 시스템에 관한 것이고, 특히, 예외적인 고 펄스 전류 동작에서 펄스화된 광원으로서 LED들의 사용에 관한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템(100)의 블럭도를 도시한다. 시스템(100)은 자동 광학 검사(AOI) 시스템일 수 있다.

물체(140)는 스테이지(stage)(130) 상에 위치되고, XY 평면 내에서 이동될 수 있다. 물체(140)는 반도체 웨이퍼, 인쇄 회로 보드 등일 수 있다.

조명 모듈(200)은 하나 이상의 방식으로 물체를 조명한다:

a. 명시야 조명(bright field illumination) - 조명 모듈(200)은 이미징 광학장치(120)의 부분을 통하여 물체(140)를 조명한다. 조명 모듈(200)은 이미징 광학장치(120)에 광선(10a)을 보내어, 광선(10b)을 물체(140)를 향해 보낸다. 조명 및 수집 영역들(예컨대 - 원뿔형)은 동일하다.

b. 암시야 조명 - 조명 모듈(200)은 이미징 광학장치(120)의 수집 영역 외부에 위치한 광선(20)으로 물체(140)를 조명한다. 물체(140)로부터 출사된 광은 조명된 광의 상호 작용 및 물체 재질에 의해 확산(또는 산발)되거나 또는 부분적으로 확산된다.

추가로 또는 대안으로, 산발적이고 반사된 광 형태의 어느 경우든, 물체(140)는 카메라(110)에 의해 획득될 수 있고, 이미지 컴퓨터(300)에 의해 추가로 처리된다. 시스템(100)의 전체 동작은 시스템 제어기(400)에 의해 제어될 수 있다.

조명 모듈의 상세한 설명은 이제 도 3을 참조하여 설명한다. 제어기(210)는 광 펄스의 필요한 모든 변수들을 제어한다: 펄스 타이밍, 펄스 지속기간, 펄스 형상, 펄스 전류, 데이터 주기, 펄스 스트림들(pulse streams)의 시작 및 종료 등.

제어기(210)는 또한, 다수의 데이터 스트림들(LED 드라이버들에 대한 제어 시퀀스 또는 다수의 제어 신호들)을 동시에 제어하기 위해 구성될 수 있고, 각각의 데이터 스트림은 그 자신의 동작 변수들을 가질 수 있고 - 이로 인해, 하나 이상의 LED들의 각 그룹은 독립적으로 제어될 수 있다.

데이터 제어기(210)로부터의 제어 데이터는 하나 이상의 LED 드라이버들, 예컨대, 하나 이상의 고 전류 펄스 전류 발생기들(220)로 전송될 수 있다. 도 3은 다수의 LED 드라이버들을 도시한다.

LED 드라이버들(220)은 고 전류 신호(제어기(210)로부터 데이터 스트림들에 반응함)를 출력하고, 상기 고 전류 신호는 광원 모듈(240)의 조명 유닛들(A, B...K 명시)로 전송된다. 각각의 조명 유닛은 하나 이상의 LED들의 그룹을 포함할 수 있고, 선택적으로 광학장치들을 포함할 수 있다.

각각의 조명 유닛은 신호 채널, 예컨대, 하나 이상의 스트립 케이블들(또는 스트립들)에 의해 공급받을 수 있다. 특히, 다수의 조명 유닛들은 동일한 스트립 케이블에 의해 공급받을 수 있거나, 그렇지 않으면, 동일한 고 전류 짧은 지속기간 펄스들을 수신할 수 있다.

여러 스트립 케이블들의 사용은 보다 높은 처리량을 제공하고, 높은 데이터률, 고 전류의 짧은 펄스의 다수의 데이터 스트림들을, 펄스 에너지의 최소 펄스 왜곡 또는 손실을 가진 상대적으로 먼 거리로 동시에 전송하는 것을 가능케 할 수 있다. 이 구성은 다음의 동작 변수들을 가능케 한다:

a. 상승 시간은 광원 반응 시간에 의해 주로 명령을 받을 수 있다. 100A(일 예)의 고 펄스 전류의 큰 다이 LED들에 있어서, 이는 통상적으로 몇백 나노 세컨드일 수 있다. 순수하게 적당한 저항 부하 하에서 시스템의 통상적인 응답 시간 값은 <100 nS일 수 있다.

b. 200-300A 또는 심지어 그 이상의 펄스 전류.

상기의 모든 변수들은 스트립 케이블로 달성될 수 있다. 케이블의 길이는 적당하게 설계된다면 문제가 되지 않을 수 있다. 1.5-2 미터 길이는 상기와 같은 시스템에서 매우 우수하게 작동되는 것이 증명되었다.

통상적인 동작 조건은 140Hz에서의 100 내지 160A 전류, 및 0.5 내지 4μS(또는 LED 유형 및 펄스 전류에 의존하여 보다 높을 수 있음)의 범위를 가진 다양한 펄스 지속기간들을 사용할 수 있다.

이러한 전류들은, LED들의 연속적인 동작 동안에 있어, LED들 제조업자들에 의해 일반적으로 가능해진 최대 전류보다 거의 20 배가 크다.

그 결과, 펄스 내에 포함된 광 에너지의 양 및 광 세기는 이에 따라서 증가되지만, 전류 스케일의 높은 말단 영역에서는 비선형으로 증가된다.

광원 모듈(240) 내의 조명 유닛들(A, B 등)은 하나 이상의 다이오드들의 그룹으로 나타낼 수 있다. 다이오드들의 그룹은 서로 다른 유형의 다이오드들을 포함할 수 있다. 예컨대, 다이오드들의 그룹은 하나 이상의 LED 및 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. LED들의 그룹은 LED들의 어레이를 포함할 수 있다. 간단히 설명하면, 다이오드들의 그룹은 LED들의 그룹으로 일컬어진다.

특히, 각각의 조명 유닛은 또한 최소 광학장치들, 예컨대, 렌즈들을 포함한다.

각각의 조명 유닛들(A, B 등)은 펄스 발생기(220) 및 스트립 케이블(230)의 서로 다른 채널들로부터 비롯된 서로 다른 입력들을 수신할 수 있고, 그러므로, 서로 다른 변수들(즉, 서로 다른 전류, 펄스 형상/폭, 펄스 타이밍 등)로 동작할 수 있다.

각각의 조명 유닛은 지향될 수 있는 광을, 명시야 모듈(250) 및 이미징 광학장치(120)를 통해 물체를 향하여 전송할 수 있어서, 명시야 조명을 제공하게 된다. 추가로 또는 대안으로, 각각의 조명 유닛으로부터 출사된 광은 암시야 조명을 제공하기 위해 암시야 모듈(260)로 전송될 수 있다.

특히, 하나 이상의 조명 유닛들의 광은 명시야 모듈(250)로 지향될 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 조명 유닛으로부터 출사된 광은 암시야 모듈(260)로 지향될 수 있다.

이미징 광학장치(120) 또는 암시야 모듈(260)로부터 발광된 광은 물체(140)를 조명할 수 있다.

기준 전기 전도체 와이어(환형 단면, 트위스트형 쌍(twisted pair) 등)를 통하여 고 전류 고주파 짧은 지속기간 구동 신호들의 전송은 신호 무결성(signal integrity)의 손실에 대해 엄격한 경향이 있다. 이 손실은 많은 형태로 나타날 수 있고, 예컨대, 본래 펄스 형상(신호 발생기 출력에서 비롯됨)의 손실에 의해 나타날 수 있으며, 데이터 신호파가 전도체 와이어를 통하여 전송됨에 따라서, 신호 상승 시간은 늦춰지고, 신호 세기는 감소된다.

균일한 전송선의 특성 임피던스는:

로 정의된다. 매우 낮은 임피던스를 이루기 위해서는, 캐패시턴스(capacitance)를 증가시켜야 하고, 인덕턴스를 감소시켜야 한다. 고 전류 고주파 짧은 지속기간 구동 신호가 전도체 와이어를 통하여 전송될 시에, 상당한 자기장(magnetic flux fields)은, 전도체 와이어를 통해 신호 전류 변화에 대항하는 케이블 주위에서 생성될 수 있다. 2 개의 전도체 와이어들 사이에서 양호한 유전체 물질로 충전된 매우 작은 갭과 함께, 충분히 큰 전송선의 2 개의 전도체 와이어들을 설정함으로써, 캐패시턴스는 감소되고, 자기장은 약해지게 되어 원하지 않은 전류는 제거되고, 인덕턴스는 낮아진다. 전송선의 또 다른 중요한 형태는, 구동되는 부하(예컨대, LED)에 매칭(matching)된 전송선의 임피던스이다. 임피던스 매칭은, 전송선(Z₀)이 부하 임피던스와 같을 시에 양호한 것으로 간주된다. 최소의 재귀 반사(reflections back)를 가지고 구동원으로 최적화된 에너지를 전송하는 것은, 전송선이 부하 임피던스를 매칭시키는 특성 임피던스를 가질 시에 이루어진다. 이로써, 얇은 갭을 가진 수십 mm 폭의 2 개의 넓은 전도체 와이어들을 구성한 적당한 스트립 케이블의 사용은 이러한 명확한 문제점들을 해결하는데 도움을 주고, 고주파 전류 신호들에 대해 양호한 전송선의 역할을 하며, 이때 상기 얇은 갭으로 인해, 적당한 유전체 물질로 충전된 이러한 와이어들 사이는 분리된다.

본 발명의 실시예에 따라서, 시스템에 포함된 스트립 케이블은 LIC Engineering 3735 Coffey Lane Santa Rosa, CA 95403 USA에서 제조된다.

이로써, 고 전류 짧은 지속기간 구동 신호에 대한 스트립 케이블의 사용은 전송선을 따라서 고 전류 짧은 지속기간 구동 신호의 형상을 유지시키기 위해 특별할 수 있고(unique), 이로써, 구동된 광원 장치로부터 최적의 광 에너지(펄스 광 신호 내에 포함됨)를 이용한다.

본 발명의 실시예에 따라서, LED들의 서로 다른 그룹들로 전송된 고 전류 짧은 지속기간 구동 신호들 사이의 지연을 도입시키는 선택이 있을 수 있다. 지연은 높은 순방향 전압 강하(high forward voltage)로 인해, 전류 발생기의 고출력 전압 요건을 감소시킬 수 있고, 이때 상기 높은 순방향 전압 강하는 LED들의 그룹들에서 각각의 LED의 순방향 전압 강하의 합일 수 있다. 지연은 LED들의 동일한 그룹의 LED들 사이에서 생겨날 수 있다. 상기와 같은 지연은 단일 물체를 스캔하는 동안 서로 다른 LED 그룹들 사이에서 토글링(toggling)의 이점을 가진다.

명시야 모듈(250)의 상세한 설명은 이제 도 4를 참조하여 설명한다.

조명 유닛(251)은 예컨대 콜리메이터(collimator)를 조명하기 위해 콜리메이터(252)의 상부 상에 위치될 수 있다.

조명 유닛(251) 뒤에는 소형 렌즈들이 위치한다(또는 소형 렌즈들을 포함한다).

콜리메이터(252)는 모든 LED 영역 및 그의 각도 발산(angular divergence)으로부터 광의 최대 양을 수집하고, 수집된 광의 최대 양을 콜리메이터의 출력에서 유사-콜리메이팅된 조명(quasi-collimated illumination)으로 전환하기 위해 구성될 수 있다.

이 예에서, 콜리메이터는, 높은 굴절률을 가진 물질, 예컨대, 아크릴 물질 또는 다른 높은 굴절률을 가진 물질(미러면 장치(mirror faces device) 또는 장치의 외부에 미러면 코팅을 가진 솔리드 벌키 물질 장치(solid bulky material device)를 구비한 중공형(hollowed) 물질)로 구성될 수 있는 비-이미징 CPC(Compound Parabolic Concentrator) 유형 또는 상기 비-이미징 CPC의 변형물이다. 마찬가지로, 상기와 같은 CPC의 변형물은, 장치 출력 구멍의 상부에서 만곡된 렌즈를 구비한 또는 구비하지 않은 TIR(Total Internal Reflection)을 기반하여 설계된 것일 수 있다.

그 후에, 유사 콜리메이팅된 광은, 스펙트럼 필터들, OD 필터들, 편광 필터들, 및 이들의 조합물로 구성될 수 있는 선택가능한 필터 모듈(254)을 통하여 전송될 수 있다.

그 후에, 광은 호모지나이저(homogenizer)(256)를 통하여 전송될 수 있고, 상기 호모지나이저는 단면이 6 각형 형상(또는 다른 형상, 예컨대, 사각형, 삼각형 등)으로 된 만화경(kaleidoscope)(또는 다른 호모지나이저)의 유형일 수 있다. 호모지나이저는 상기 호모지나이저의 출력에서, 보다 균질한 조명(공간적으로 및 각도적으로(angularly) 균질한 조명)을 만들어 내기 위해 구성될 수 있다.

그 후에, 광은 집광기(253)로 전송될 수 있고, 상기 집광기는 콜리메이터(252)와 유사한 구조물을 가지지만, 그러나 동일한 광학 변수들을 가질 필요는 없다. 테이퍼화된 도파관(260)을 구비하거나 구비하지 않은 집광기는, 이미징 광학장치(120)의 광학 변수들, 예컨대, 필요한 조명 영역(크기 및 형상) 및 각도 내용(angular content)(이 예에서는 Koehler 조명에 대해 조명된 FOV를 판별함)에 맞춰지는 조명을 구성한다. 그 후에, 광은 직접적으로, 또는 광학 섬유(280)를 통해 이미징 광학장치(120)에 전송될 수 있다. 섬유(270)의 말단 표면(280) 또는 260의 말단 표면은 도 5의 504 대신에 최종적으로 적용될 수 있다.

도 5 및 6은 본 발명의 실시예에 따라서, LED들을 사용하지 않은 명시야 경로(500) 및 고 전류에 의해 가동된 LED들을 포함한 암시야 경로(260)를 도시한다. 이러한 도면들은 또한, 가상 평면(121) 상에서 물체(140) 상의 조명된 영역을 나타내는 이미징 광학장치(120)를 도시한다.

도 5는 다양한 광학 구성요소들(122, 123, 124, 501, 502, 503 및 504) 및 광학 소자들에 지지부를 제공하는 기계장치 소자들(129 및 500)을 도시한다. 도 6은 표시된 수평 평면(AA)을 따른 기계장치 소자들(129 및 500)의 단면도이다.

이미징 광학장치(120)는 이미징 렌즈(122), 빔 스플리터(123) 및 대물 렌즈들(objective lenses)의 터릿(turret)(124)을 포함한다. 터릿은 터릿(124)의 회전 이동에 의한 다수의 대물 렌즈들(서로 다름)을 포함한다 - 선택된 대물 렌즈는 물체(140)로부터 반사되거나 산발적인 광의 경로에 위치된다.

물체(140)로부터 출사된 광은 구멍(262)(암시야 조명 유닛(260)의 대칭 중심에, 특히 지지 소자(269)의 중심에 위치될 수 있음)을 통해 나아가고, 터릿(124)의 선택된 대물 렌즈를 통해 나아가고, 빔 스플리터(123)를 통해 나아가고, 이미징 렌즈(122)를 통해 나아간다.

명시야 경로(500)는 광원으로부터 광을 제공하는 광 가이드(504)에 의해 시작되고, 광은 개구 조리개(aperture diaphragm)(503)를 통해 나아가고, 필드 스탑(field stop)(502)을 통해 나아가고, 미러(501)에 의하여 빔 스플리터(123)를 향해 편향될 수 있다. 빔 스플리터(123)는 광을, 구멍(262)을 통하여 물체(140)를 향하여 지향시킨다.

말단 표면(280)에서 조명의 통상적인 변수들은 6.5mm의 구멍 및 0.66의 NA인 것이 명확하다.

특히, 서로 다른 설계들은 이 실시예를 변형시킬 수 있고, 예컨대, 호모지나이저, 테이퍼화된 도파관 및 광학 섬유를 제거하거나, 또는 심지어 예컨대, 콜리메이터 및 집광기를 포함한 하나의 솔리드 광학 소자를 형성하기 위하여 필터 및 호모지나이저 모두를 제거하여 변형시킬 수 있다. 다른 설계들은, 광원으로부터 광을 수집하고, 필터 또는 호모지나이저 상으로 광을 콜리메이팅하는 콜리메이터 대신에 렌즈를 포함할 수 있다.

암시야 조명 모듈(260)의 상세한 설명은 이제 도 7을 참조하여 설명된다.

조명 유닛들(265a, 265b 등)은 링(261) 주위에 위치되고, 물체(140)를 조명한다. 특히, 조명 유닛은 LED일 수 있거나, LED 및 하나 이상의 광학 구성요소들, 예컨대, 렌즈들, 미러들 등을 포함할 수 있다.

홀(hole)(262)은 물체(140)에서 이미징 광학장치(120)로 반사된/산발적인 광의 부분을 수집하기 위해 구성될 수 있다. 특히:

a. 조명 유닛들(265k, 265a 등)은 하나 이상의 LED들의 그룹을 포함할 수 있고, 광학장치들, 예컨대 렌즈들을 포함할 수 있고;

b. 조명 유닛들은 링의 주변부 또는 링의 부분만을 모두 밀집하게 덮을 수 있다.

c. 모든 조명 유닛들이 동일할 필요는 없다 - 즉, 조명 유닛들의 부분은 암시야 조명의 서로 다른 모드들을 가능케 하기 위해, 서로 다른 색상 또는 형상을 가질 수 있다.

d. 조명 유닛들은 서로 다른 시간에서 활성화될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어기(210), 펄스 발생기(220), 및 스트립 케이블들(230)은, 서로 다른 변수들(즉, 타이밍, 펄스 형상, 펄스 지속기간, 펄스 비율, 펄스 전류 등)을 가진 서로 다른 조명 유닛들(또는 동일한 조명 유닛들)의 서로 다른 LED들의 동작을 제공한다. 이는 단일 물체를 스캔하는 동안 이미징의 서로 다른 모드들의 사용을 가능케 하고, 즉, 조명의 서로 다른 각도, 서로 다른 색상 등을 사용할 수 있다.

도 7 내지 도 10 및 도 15 내지 도 18의 조명 유닛(265a, 265b, 265k, 266a, 266k, 267a 및 267k)은 간단한 설명을 위해 반원으로 도시된다. 각각의 조명 유닛에 포함되는 광학장치는 요구되는 방향에 대해 하나 이상의 LED로부터 광 펄스를 검출할 수 있다. 요구되는 방향은 조명 유닛의 하나 이상의 LED의 광 축에 일치(또는 평행)할 수 있지만 광 축에서 벗어날 수도 있다. 전자는 도 8 및 도 9에 도시되고, 후자는 도 7 및 도 10에 도시된다.

조명 유닛은 하나 이상의 링 주위(또는 내부)에 환형 형상으로 배치될 수 있다.

조명 유닛이 다수의 링에 배열되는 경우, 링은 동심형일 수 있거나, 서로 다른 높이에서 배치될 수 있거나 또는 두 경우 모두에 해당할 수 있다.

조명 유닛은 수직 방식 또는 다른 배향 방식으로 장착될 수 있다. 서로 다른 링의 서로 다른 조명 유닛은 서로 다른 각으로 배향될 수 있다. 수직 구성에서, 조명 유닛의 백플레인(하나 이상의 LED를 지지할 수 있음)이 수직일 수 있는 경우, 조명 유닛은 FOV(시야각) 평면에 평행하거나 거의 평행한 방향으로 조준된다. 조명 유닛의 광 축은 조명 유닛의 조준 방향에 필연적으로 일치하지는 않는다.

도 7은 링(261)에 연결되는 조명 유닛(265a, 265b 및 265k)이 수직으로 배치되는 하나의 링의 평면도 및 단면도(수직 평면에 따름)를 제공한다. 링(261)은 직렬 연결되는 조명 유닛을 통해 고 전류 펄스를 전달하는 수단을 포함한다. 그러한 수단은 예컨대 연성 PCB일 수 있다. 링(261)의 중심에는, 이미지 경로에 대해 물체로부터 후방 산란 또는 방사되는 광을 수집할 뿐만 아니라 물체에 명시야 조명을 허용하도록 개구(262)가 있을 수 있다.

도 8은 링(261)에 연결되는 조명 유닛(265a 및 265k)이 배향된 시야의 직접적인 라인의 하나의 링의 단면도(수직 평면에 따름)를 제공한다. 조명 유닛은, 조명 유닛의 광 축이 물체를 향할 수 있고, FOV의 중심으로 조준하도록 배향될 수 있다.

도 9는 조명 유닛(265a 및 266a)이 배향된 시야의 직접적인 라인의 두 개의 링의 단면도(수직 평면에 따름)를 제공한다. 하나의 링은 다른 하나 보다 작은 직경을 가질 수 있고, 반돔형(또는 부분적인 반돔형) 구성을 형성하도록 다른 링 위에 배치될 수 있다. 상부 링의 조명 유닛은 하부 링과 비교하여 피치각이 더 작다. 조명 유닛의 광 축 둘 모두는 물체 쪽을 향할 수 있고, FOV의 중심에서 조준한다. 도 12a는 대향각(601), 피치각(602) 및 방위각(603)의 정의를 도시한다. 이것은 FOV에서 강화된 조명 강도 및 더 큰 각도 커버리지 범위를 제공하거나 낮은 조명각과 높은 조명각(피치각) 사이에서 선택하는 능력을 제공한다.

도 10은 수직한 조명 유닛(265a, 265k, 266a 및 266k)의 두 개의 링의 단면도(수직 평면에 따름)를 제공하고, FOV에서의 강화된 조명 강도 및 더 큰 각 커버리지 범위를 위해 함께 적층된다. 하나의 링은 다른 하나 보다 직경이 작을 수 있고, 반돔형(또는 부분적인 반돔형)을 형성하도록 다른 링 위에 배치될 수 있다.

도 9 및 도 10의 조명 모듈은 서로 다른 모드의 작동으로 사용할 수 있고, 각각의 모드에서 큰 피치각 또는 작은 피치각 중 어느 한쪽에 속하는 LED만 작동된다.

도 15는 조명 모듈을 도시하되, 상기 조명 모듈은 광 가이드와 함께 조명 유닛의 전방에 렌즈 어레이를 사용하게 한다. 각각의 광 가이드의 출구 개구는 렌즈 각각의 초점에 위치한다. 각각의 광 가이드는 각각의 조명 유닛에 속한 LED 그룹으로부터 방출되는 광을 수용한다. 광 가이드와 관련된 조명 유닛의 각각의 LED는 그와 관련된 광 가이드에 광을 집중시킨다. 따라서 각각의 LED 또는 조명 유닛(몇 개의 LED를 포함할 수 있음)으로부터의 광은 광 가이드를 통해 안내되고, 그리하여 관련된 렌즈에 의해 물체 FOV에 집중되거나 이미지화된다.

렌즈(275a)는 조명 유닛(265a)의 전방에 배치될 수 있다. 렌즈(275k)는 조명 유닛(265k)의 전방에 배치될 수 있다. 렌즈(276a)는 조명 유닛(266a)의 전방에 배치될 수 있다. 렌즈(276k)는 조명 유닛(266k)의 전방에 배치될 수 있다. 렌즈 (277a)는 조명 유닛(276a)의 전방에 배치될 수 있다. 렌즈(277k)는 조명 유닛(267k)의 전방에 배치될 수 있다. 필요에 따라 물체 위에 전체적인 반구형 공간을 채우기 위해 다양한 형상 및 사이즈의 조명 유닛 및 렌즈의 추가적인 층이 있을 수 있다. 각각의 이러한 렌즈는 조명 유닛으로부터 광 펄스를 수신받고, 요구되는 조명 영역 사이즈로 물체(또는 렌즈와 물체 사이에 배치된 또 다른 광학 구성요소)에 광 펄스를 집중시킨다. 물체 위의 조명 영역은 원형, 직사각형 또는 임의의 다른 요구되는 형상일 수 있고, 광학 렌즈 시스템 설계 및 요건에 따라 사이즈가 정해질 수 있다.

조명 모듈은, 광 유속이 시야각(FOV)의 중심으로부터 바깥으로 갈수록 감소(설계에 의존함)하는 원형 영역에 의해 조사되는 물체에 방사한다는 것을 유념해야 한다.

이러한 렌즈(275a, 276a, 277a, 275k, 276k 및 277k)는 다른 도면의 각각의 조명 유닛에 따른 것일 수 있음(또는 포함될 수 있음)을 유념해야 한다.

각각의 이러한 렌즈는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 필요한 FOV 전체의 위에 각각의 조명 유닛으로부터의 광을 집중시킬 수 있다.

도 13을 참조하면, 각각 적색(265k(3)), 녹색(265k(1)) 및 청색(265k(2))으로 설계된 하나의 LED 다이(die)(256k)로부터 방사되는 광선의 세 그룹은, 임의로 선택된다(LED 다이 중심으로부터 청색 광선이 방사되는 동시에, LED 다이 가장자리로부터 녹색 및 적색 광선이 방사됨). 렌즈(275k)는 LED로부터의 광선을 FOV(141)에 집중시킨다. 필요한 FOV 사이즈는 LED 다이 사이즈, 렌즈 특성 및 LED로부터 렌즈까지의 거리와 렌즈로부터 FOV의 거리에 의해 결정된다. LED 다이로부터 방사되는 무한수의 광선 그룹을 사용하는 것에서 볼 수 있듯이, 렌즈에 의해 집중된 후의 광선은 전체 FOV를 채울 수 있다.

도 13은 렌즈(275k)의 초점 거리(281) 및 FOV(141)와 렌즈(275k) 사이의 거리(282)를 도시한다.

도 14의 구성은 링 내의 모든 LED로부터 동일한 FOV까지의 기여로 인해 FOV(141) 위에 높은 복사를 달성할 수 있다. 더욱이, 이것은 원형 방향 내에서 방위각으로 전체 FOV(141) 위에 우수한 광 강도 균일성을 제공한다. 각의 명칭은 도 12a를 참조한다.

링의 피치각은 LED 및 LED의 관련된 렌즈 특성과 FOV 중심에 관련된 렌즈의 위치에 의존한다. FOV 내의 임의의 지점 각각에서 조명원까지의 거리와 비교하여, 피치각의 차이가 충분히 작다고 가정하면, 동일한 각 커버리지 내에서 거의 동일한 강도(W/Sr)가 유지될 수 있다. 더 큰 각 커버리지는 도 9 및 도 10에서와 같이, 추가적인 LED 링을 사용함으로써 달성될 수 있다.

다시 도 13을 참조하면, 렌즈(275k)는 LED의 전방에 배치될 수 있고, 광 펄스의 밝기를 유지하도록 형성되고 배치될 수 있다.

링 내의 조명 유닛의 환형 포지셔닝 방식은, 링에 의한 FOV 중심의 대향각에 비례하여, FOV로 균일한 광 패치를 제공할 수 있되, 균일한 광 패치는 환형 커버리지로 설계된 조명의 특정 각도 범위를 커버한다. 그 결과 서로 다른 피치각으로 각각 설계된 이러한 몇 가지의 조명 링은 FOV에서 몇 가지 광 패치를 생산하되, 각각의 광 패치는 조명각의 서로 다른 조명각 범위를 각각 커버하고, 모두 함께 결합되는 경우 큰 각도 커버리지 범위를 제공할 것이다. 서로 다른 조명각 범위(즉, 서로 다른 각 커버리지)는 서로 다른 적용 조사를 위해 요구됨에 따라 서로 다른 링을 움직임으로써 달성될 수 있다.

도 14는 조명 유닛(265a 내지 265e)의 링 부분을 도시한다. 조명 유닛의 LED 각각은 렌즈, 예컨대 렌즈(275a 내지 275e)의 뒤에 올 수 있다. 각각의 LED는 관련된 렌즈의 초점 평면에 위치한다. 모든 렌즈는 물체에 광 펄스를 전달한다. 도 13과 관련하여 설명한 바와 같이, 각각의 LED로부터의 광은 전체 FOV를 채운다. 도 14에 따르면, 물체에서의 FOV는 방위각으로 서로 다른 방향으로부터 오는 광 유속으로 채워질 수 있는데, 광의 조명원이 존재하여 광은 링의 360 도로부터 올 수 있어서, FOV는 조명원에 의해 전체적으로 채워진다. 그리하여 예컨대, FOV 중심의 지점은, 동일한 피치각 및 동일한 대향각을 사용하여 서로 다른 방향으로부터 방사각으로 오는 것으로 "예상"되는 거의 동일한 양의 광으로 조명 링에서 응시된다. 조명 링으로 인한 FOV에서 결과적인 광 이미지는 조명원에 가득 차고, 그리하여 광의 패치는 FOV 중심으로부터 링으로 응시되는 경우 FOV의 각각의 지점에서 균일한 복사 및 모든 방향으로부터 균일한 강도(W/Sr)를 갖는다.

도 11은 렌즈 대신 반사 거울을 사용한 링의 광학적 역할을 도시한 실시예를 도시한다. 집광기(270)의 그룹은 구멍(262) 주위에 배열되고, 집광기 내에 통합되는 LED(265)로부터 광을 효율적으로 수집하고, 물체(140)의 요구되는 FOV에 집중되도록 구성된다. 집광기는 포물선형 집광기 또는 높은 굴절 지수를 갖는 부피가 큰 고체 물질, 예컨대 PMMA와 같은 플라스틱 또는 다른 높은 굴절 지수의 물질로 만들어진 굽은 형태의 집광기일 수 있다. 집광기 경계는, 장치 경계로부터의 내부 전반사로 인해, 그리고 집광기의 외부 표면에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 반사 코팅으로 인해 광을 반사한다.

도 11에서, 집광기는 타원형의 중공형 집광기로 도시되며, 상기 집광기는 관련된 LED로부터 방출되는 광을 수집하고 집중하기 위한 반사부(271) 및 물체에 전파하는 광 펄스가 통과하는 투명부(272)를 포함한다. 이 구성은 각각의 샘플을 위한 최적화된 조명각을 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 모든 LED가 하나의 고 전류 짧은 지속기간 펄스에서 활성화되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 서로 다른 링의 LED는 서로 다른 시간에서 활성화될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 동일한 링이지만 서로 다른 조명 유닛의 LED는 서로 다른 시간에서 활성화될 수 있다.

동시에 활성화되는 LED는, i) 피치각 및 방위각, (ii) 높이, (iii) 조명 모드, (iv) 색상 중 적어도 하나를 바탕으로 선택할 수 있다.

동일한 스캔 중 서로 다른 모드(각도, 높이, 색상)는 스캔되는 각각의 영역의 두 개의 이미지를 획득하는데, 즉 하나의 이미지는 낮은 피치각 조명의 사용하여 획득될 수 있고, 겹치는 영역의 다른 하나의 이미지는 높은 피치각 조명을 사용하여 획득될 수 있음을 유념해야 한다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 모듈의 일부를 도시한다.

이 실시예에 따르면, 다수의 조명 유닛의 LED는 세트로 배열된다. LED 세트 각각의 서로 다른 LED의 광 펄스의 스펙트럼은 서로 다르다. LED의 동일한 세트의 LED로부터의 광 펄스는 하나의 광 가이드를 향하에 출사된다. 그리하여 LED(265a 및 265b)로부터의 광은 커플링 광학장치(295a 및 295b)를 통해 광 가이드(285a)로 향하고, 이러한 "혼합" 광 펄스 및 출력 광 펄스는, LED 세트의 LED로부터 출사된 광 펄스의 스펙트럼이 중첩된 스펙트럼을 갖는다. 광 가이드(285a)는 물체에 광 펄스를 집중시키는 포커싱 광학장치(275a)의 뒤에 올 수 있다. 그리하여, 이러한 실시예는 실질적으로 광 가이드를 사용하여 두 개의 스펙트럼 범위를 혼합하고, FOV 위에 결과적으로 혼합된 스펙트럼을 집중시키고, 전술한 실시예의 장점을 모두 이용할 수 있다.

최적의 광 가이드 혼합기는 6각형 만화경일 수 있고, 상기 만화경은 광 가이드에서 출력되는 광을 혼합하고 균질화한다. 균질화 정도는 광원의 광 특성 및 만화경 특성에 의존한다. 기본적으로 큰 만화경 길이는 원추각 광의 탄젠트에 반비례하여 광원의 더 좁은 원추각 광을 필요로 할 수 있다.

이 실시예는 전술한 실시예보다 실제로 적용하기 위해 더 큰 공간을 필요로 할 수 있다. 하지만, 이 실시예는 동일한 광학 시스템을 사용할 수 있으면서, 추가적인 장점을 얻을 수 있는데, 즉 FOV에서 필요한 광 스펙트럼을 제어하고, 전술한 실시예와 같이 각각의 색상을 위해 완전한 각도 커버리지를 달성할 수 있다.

도 16은 광 가이드 및 포커싱 광학장치 뒤에 따라오는 커플링 광학장치, 그 뒤에 따라오는 한 쌍의 LED를 도시하는 동시에, 단지 하나의 LED, 하나의 커플링 광학장치, 광 가이드 및 포커싱 광학장치일 수 있다. LED는 링 형상으로 배열된다고 가정하면, 다른 LED 및 커플링 광학장치는 도 15로부터 연장된 링을 따라 배치된다.

각각의 광원은 적합한 광학장치를 사용하여 광 가이드 입구 개구에 결합될 수 있다. 광 가이드는 광 가이드의 출구 개구에서 두 개의 스펙트럼을 혼합하고 균질화한다. 그리하여 혼합된 광 스펙트럼은 FOV에 집중되어 혼합된 스펙트럼 강도의 이미지(즉, 광의 패치)를 생성하고, 별개의 색상 이미지 또는 혼합된 색상 이미지 둘 중 하나를 선택하도록 제어될 수 있다.

또한, 이 실시예에서의 광원은 RGB나 RGBY 또는 LED 타입의 임의의 다이의 혼합을 포함할 수 있다. 이 경우 광 가이드에서 커플링 광학장치는 필요하지 않을 수 있다.

도 17은 다이크로익(간섭성) 필터(299a)를 더 포함하는 조명 모듈의 일부를 도시하되, 상기 다이크로익 필터(299a)는 커플링 광학장치(295a 및 295b)와 광 가이드(285a) 사이에 배치될 수 있다. 이 다이크로익 필터(299a)는 각각의 스펙트럼 의 밝기를 보호할 수 있고, 색상을 제어하고 각각의 색상을 위한 최대 각도 커버리지를 달성하는 다른 특징을 여전히 유지할 수 있다.

도 18은 예컨대, 조명 유닛(621 내지 623)의 세 개의 링, PCB 기저부재(641 내지 643), 스트립 케이블(611 내지 613), 중간 커넥터(601 내지 603) 및 LED 드라이버(691 내지 693)을 도시한다. 중간 커넥터(601 내지 603)는 PCB 기저부재(641 내지 643)와 스트립 케이블(611 내지 613) 사이에 연결된다. 각각의 링의 LED는, 구조적인 지지대 및 전기적인 연결을 제공하는 PCB 기저부재(641 내지 643)에 연결되어, 조명 유닛(621 내지 623)의 LED는 다양한 방식, 예컨대 직렬 방식(하지만 이에 제한되지 않음)으로 연결될 수 있다. PCB 기저부재는 일단 직렬 연결을 제공한다. 유닛(611 내지 613)은 캡톤(Kapton) 및 마치 스트립 라인 케이블 개념과 같은 접착제 테이프를 사용하여 형성된다. 또한, 도 18은 축척을 벗어나게 도시된 스트립 케이블(611)의 단면도를 도시하되, 스트립 케이블(611)은 두 개의 가늘고 긴 전도체(611(1), 611(2))뿐만 아니라, 전도체(611(1), 611(2)) 사이에 끼어있는 접착제와 함께 가늘고 긴 격리 캡톤을 포함한다.

도 21 내지 도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템의 다양한 부분을 도시한다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 환형 지지 요소(269) 및 세 개의 조명 유닛(621 내지 623)의 저면도이다. 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 환형 지지 요소(269), 세 개의 조명 유닛(621 내지 623) 및 스프링 요소(712)의 평면도이다. 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 조명 유닛(621) 부분의 평면도이다. 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 조명 유닛(621)의 저면도이다. 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 어레이 세그먼트(810(1) 내지 830(4))의 개략도이다.

시스템은, 어셈블리의 사이즈와 높이(조립되는 경우)에 의해 서로 상이할 수 있는 세 개의 동심형 조명 유닛(621 내지 623)을 포함한다. 각각의 조명 유닛은 다수의 렌즈를 포함한다. 제 1 조명 유닛(621)은 제 2 조명 유닛(622)의 상부에 배치되고, 동시에 가장 아래의 조명 유닛은 제 3 조명 유닛(623)이다.

도 23을 참조하면, 각각의 조명 유닛은:

a. 환형(수평형) 베이스(720)

b. 다수의 커넥터

i. 환형 베이스 및 수직 부분(732)에 연결되는 수평 부분(731)을 각각 포함하는 외부 커넥터(730)

ii. 내부 커넥터(750)

c. 연성일 수 있고, 연성 물질로 만들어지거나 서로 다른 단편들 사이에서 움직일 수 있도록 서로에게 연결되는 PCB의 단편으로 만들어지고, LED가 연결되는 LED 기저부재(740)를 포함할 수 있다.

커넥터 중 어느 하나는 환형 베이스(720)에 통합될 수 있고, 환형 베이스(720)는 예컨대, 환형 베이스에 수직이고 내부에 형성되는 윈도우를 갖는 실린더로 형성될 수 있음을 유념해야 한다. LED는 내부 커넥터(750)에 의해 형성되는 윈도우(예컨대 윈도우(752))를 향하여 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 렌즈 어레이는 내부 커넥터로 작동할 수 있다. 렌즈 어레이의 각각의 렌즈의 몰드는 LED가 삽입될 수 있는 공간에 포함될 수 있다.

LED 기저부재(740)는 하나 이상의 커넥터에 연결된다. 도 21 내지 도 24는 외부 커넥터(730)의 수직 부분(732)과 내부 커넥터(750)의 수직 부분 사이에 배치되는(조립됨) LED 기저부재(740)를 도시한다. 이 커넥터(730, 750)는 LED 기저부재(740)의 삽입 후 서로 고정될 수 있다. 고정은 다양한 고정 요소, 예컨대 스크류 및 그와 유사한 것에 의해 형성될 수 있다.

커넥터의 수 및 그 형상은 도 21 내지 도 24에 도시된 것으로부터 서로 상이할 수 있다.

LED는 LED 기저부재에 연결되고, 직렬 연결을 제공할 수 있다. 도 23은 외부 커넥터(730)의 밖으로 연장되는 스트립 라인에 연결되는 LED 기저부재(740)를 도시한다. 내부 커넥터 및 외부 커넥터 중 어느 하나는, 차례로 환형 베이스에 연결될 수 있는 다수의 개별적인 부분을 포함할 수 있음을 유념해야 한다.

서로 다른 조명 유닛의 환형 베이스는 서로에게 연결될 수 있고, 바람직하게는 LED 기저부재를 각각의 조명 유닛에 연결한 후 연결될 수 있다. 세 개의 렌즈(265, 266 및 267)의 환형 어레이는 추가적인 연결 요소를 통해 직접적으로 하나 이상의 환형 베이스에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 렌즈 어레이는 네 개의 세그먼트로 분리되고, 세그먼트는 가상적인 수직 축을 따라 서로 분리되고, 각각 약 90 도의 각도 범위를 커버한다. 동일한 각도 범위에 대응하는 서로 다른 조명 유닛의 조명 세그먼트는 서로에게 연결될 수 있다. 도 25를 참조하면, 각각의 조명 유닛(261, 262 및 263)의 각각의 렌즈 어레이는 네 개의 부분으로 나누어지고, 서로 다른 렌즈 어레이의 대응하는 부분은 함께 연결될 수 있다. 따라서, 제 1 조명 유닛(261)의 렌즈 어레이는 네 개의 세그먼트(810(1), 810(2), 810(3) 및 810(4))로 분할된다. 제 2 조명 유닛(262)의 렌즈 어레이는 네 개의 세그먼트(820(1), 820(2), 820(3) 및 820(4))로 분할된다. 제 3 조명 유닛(263)의 렌즈 어레이는 네 개의 세그먼트(830(1), 830(2), 830(3) 및 830(4))로 분할된다. 도 25는 부분적으로 겹쳐지는 서로 다른 렌즈 어레이를 도시한다. 서로에게 연결되는 경우, 대응하는 렌즈 어레이 부분은 서로 연결될 수 있다. 그리하여 세그먼트(810(1), 820(1) 및 830(1))는 서로 연결된다. 세그먼트(810(2), 820(2) 및 830(2))는 서로 연결된다. 세그먼트(810(3), 820(3) 및 830(3))는 서로 연결된다. 세그먼트(810(4), 820(4) 및 830(4))는 서로 연결된다.

각각의 세그먼트 그룹은 제 3 조명 유닛(263)의 환형 링(720)에 연결될 수 있다. 각각의 세그먼트 그룹은, 예컨대 세그먼트 그룹이 조명 유닛(261 내지 263)의 LED에 대하여 회전하거나 이동하는 것을 방지하기 위해, 환형 링(270)에 형성된 노치에 매칭된 핀을 포함할 수 있다. 이러한 노치는 도 24에 (840)으로 도시된다. 또한, 서로 다른 세그먼트 그룹들은 도 22에 도시된 바와 같이 스프링 부재에 의해 서로에 대해 힘을 가하며(그 결과 불필요한 이동을 방지함), 하나의 스프링 부재는 세그먼트들(810(1) 내지 810(4)) 중 하나에 대하여 힘을 가한다.

조명 유닛은 하나의 조명 유닛이 다른 하나 뒤에 위치하도록 연결되며, 환형 링, LED 베이스 및 다른 구조 부재에서 시작하여, 최종적으로 렌즈 어레이의 세그먼트를 상기 부재에 대하여 고정시킨다.

도 21 내지 도 25에 도시된 전술한 구성은 매우 정밀할 수 있으며, 그 결과 조명 유닛의 광학적 성능을 개선시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 대부분의 구성요소들(예컨대, 환형 베이스(720), 외부 지지 부재(730) 및 내부 구조 부재(750))는 LED가 구동되는 경우 생성되는 열을 발산시키도록 도와줄 수 있는 열 전도성 물질(예컨대 금속)으로 만들어질 수 있다.

렌즈(렌즈 어레이 조각)는 기계 부재(720, 730)에 집적되고, 이러한 장치는 매우 컴팩트하다.

각각의 링의 렌즈 어레이는 다른 링의 렌즈 어레이로부터 분리될 수 있다.

도 19 및 도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법(800 및 900)을 도시한다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(800)을 도시한다. 방법(800)은 전술한 조명 모듈 또는 시스템 중 어느 하나에 의해 실행될 수 있다.

방법(800)은, LED(light emitting diode) 드라이버에 의해 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 생성하는 단계(810)에 의해 시작된다.

단계(810) 뒤에, 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 스트립 케이블을 통해 LED 그룹으로 전송하는 단계(820)가 수행되며; 스트립 케이블은 높은 폼 팩터(form factor) 및 저 임피던스 저 인덕턴스 팩터를 갖는 다수의 전도체를 포함할 수 있으며; LED 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함한다.

단계(820) 뒤에, 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 LED 그룹에 의해 적어도 하나의 광 펄스가 발산하는 단계(830)가 수행된다.

단계(830) 뒤에, 광 펄스에 의해 물체를 조명하는 단계(840)가 수행될 수 있다.

단계(810) 내지 단계(840)은 물체의 하나 또는 그 이상의 영역을 조명하기 위해 다수 회 반복될 수 있다. 단계(810) 내지 단계(840)의 반복 도중 이동이 도입될 수 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 검사 방법(900)이 도시된다.

방법(900)은, LED(light emitting diode)에 의해 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 생성하는 단계(910)에서 시작된다.

단계(910) 뒤에, 높은 폼 팩터 및 저 임피던스 저 인덕턴스 팩터를 갖는 다수의 전도체를 포함할 수 있는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속시간을 갖는 구동 신호를 LED 그룹으로 전송하는 단계(920)가 수행될 수 있으며, LED 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있다.

단계(920) 뒤에, 고 전류 짧은 구동시간을 갖는 구동 신호에 응답하여, LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계(930)가 수행될 수 있다.

단계(930) 뒤에, 광 펄스에 의해 물체를 조명하는 단계(940)가 수행될 수 있다.

단계(940) 뒤에, 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여, 센서가 검출 신호를 생성하는 단계(950)가 수행될 수 있으며, 검사되는 물체는 반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판일 수 있다.

단계(950) 뒤에, 검출 신호를 처리하는 단계(960)가 수행될 수 있다.

단계(910) 내지 단계(960)은 물체의 하나 또는 그 이상의 영역을 조명하기 위해 다수 회 반복될 수 있다. 단계(910) 내지 단계(960)이 반복되는 도중 이동이 도입될 수 있다.

방법(800 및 900) 각각은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다:

a. 100 암페어 미만 또는 100 암페어보다 클 수 있는 전류를 갖는 고 전류 짧은 지속기간의 구동 신호를 사용하는 단계,

b. 연속 조명 모드에서 구동 시, LED그룹에 제공될 수 있는 최대 허용 전류를 초과할 수 있는 전류를 갖는 고 전류 짧은 지속기간의 구동 신호를 사용하는 단계,

c. 8 내지 40의 높은 폼 팩터를 갖는 스트립 케이블을 사용하는 단계,

d. 30을 초과할 수 있는 높은 폼 팩터를 갖는 스트립 케이블을 사용하는 단계,

e. 스트립 케이블에 의해 각각의 LED 그룹이 공급되는 다수의 LED그룹에 의해 광 펄스를 생성하는 단계,

f. 다수의 LED 그룹에서 각각의 LED 그룹을 독립적으로 제어하는 단계,

g. 링 구조로 배열된 LED그룹을 사용하고, 각각의 LED 뒤에는 LED로부터 출사된 광을 물체로 향하게 하는 광학소자가 배치될 수 있는 단계,

h. 다수의 LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하고, 다수의 LED 그룹은 동심원 구조로 배열되고, 각각의 LED는 LED로부터 출사된 광을 물체로 향하게 하는 광학소자가 배치될 수 있는 단계,

i. 다수의 LED 세트를 포함하는 LED 그룹을 사용하고, 각각의 LED 세트의 서로 다른 LED의 광 펄스의 스펙트럼은 서로 상이한 단계,

j. 동일한 LED 세트의 LED로부터 출사되는 광 펄스를 하나의 광 가이드로 향하게 하는 단계, 및 각각의 광 가이드에 의해 LED 세트의 LED로부터 출사되는 광 펄스의 스펙트럼이 중첩될 수 있는 스펙트럼을 갖는 광 펄스를 출력하는 단계,

k. 다수의 LED 그룹에 의해, 제 1 평면 내에 배치되는 다수의 중공형 집광기를 향해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계, 각각의 중공형 집광기에 의해 다수의 광 펄스를 수신하는 단계, 및 각각의 중공형 집광기에 의해 LED 그룹으로부터 출사되는 광 펄스를 제 1 평면 바깥에 배치될 수 있는 물체로 향하도록 하는 단계,

l. 환형으로 배치된 LED 그룹을 사용하고, 다수의 중공형 집광기가 포물선 형상을 갖고, 조명 모듈의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 단계,

m. 반돔형(half dome formation)으로 배치된 다수의 LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계,

n. LED 그룹에 의해 광 펄스로 콜리메이터(collimator)를 조명하는 단계, 콜리메이팅된 광 펄스를 제공하기 위해 콜리메이터에 의해 다수의 광 펄스를 콜리메이팅하는 단계, 필터링된 광 펄스를 제공하기 위해, 분광 필터가 콜리메이팅된 광 펄스를 분광 필터링하는 단계, 균질화된 광 펄스를 제공하기 위해, 호모지나이저(homogenizer)가 필터링된 광 펄스의 조명 균질도를 증가시키는 단계, 및 집광기가 균질화된 광 펄스를 광 가이드로 집광시키는 단계,

o. 복합 포물선형 집광기인 집광기를 사용하고, 필터는 교체 가능한 필터 세트에 속하는 단계.

방법들 중 어느 하나는 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다:

a. 고 전류 짧은 지속기간의 구동 신호를 스트립 케이블 및 LED 기저부재를 통해 LED 그룹으로 전송하는 단계로서, LED 기저부재는 LED 그룹의 적어도 일부에 결합되고, LED 기저부재는 적어도 하나의 커넥터에 연결되고, 적어도 하나의 커넥터는 환형 베이스에 결합되고, 적어도 하나의 커넥터 및 환형 베이스는 열 전도성 물질로 만들어지는 단계; 및 LED의 적어도 일부에 의해 생성되는 열을 적어도 하나의 커넥터 및 환형 베이스에 의해 발산하는 단계,

b. 고 전류 짧은 지속기간의 구동 신호에 응답하여, 다수의 LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계로서, 다수의 LED 그룹은 다수의 LED 기저부재, 다수의 커넥터 및 다수의 환형 베이스에 결합되고, 서로 다른 LED 기저부재는 다수의 동심형 환상 베이스에 연결되는 단계,

c. 고 전류 짧은 지속기간의 구동 신호에 응답하여 다수의 LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계로서, 다수의 LED 그룹은 다수의 LED 기저부재, 다수의 커넥터 및 다수의 환형 베이스에 결합되고, 다수의 환형 베이스는 서로 다른 높이에 배치되고, 렌즈 어레이 중 적어도 하나의 세그먼트는 각각의 환형 베이스에 연결되는 단계.

d. 고 전류 짧은 지속기간의 구동 신호에 응답하여, 다수의 LED 그룹에 의해 다수의 광 펄스를 발산하는 단계로서, 다수의 LED 그룹은 다수의 LED 기저부재, 다수의 커넥터 및 다수의 환형 베이스에 결합되고, 다수의 환형 베이스는 서로 다른 높이에 배치되고, 렌즈 어레이의 다수의 세그먼트는 하나의 환형 베이스에 연결되는 단계,

e. 다수의 렌즈 어레이 세그먼트를 통해 다수의 광 펄스를 전달하는 단계로서, 다수의 렌즈 어레이 세그먼트는 조립 시 스프링 부재에 의해 서로에 대하여 힘을 작용하는 단계,

f. 다수의 렌즈 어레이 세그먼트를 통해 다수의 광 펄스를 전달하는 단계로서, 렌즈 어레이 세그먼트는 어셈블리의 높이 및 각도 범위 중 적어도 하나가 서로 상이한 단계.

본 발명은 종래의 도구, 방법론 및 구성요소를 도입하여 구현될 수 있다. 따라서, 이러한 도구, 구성요소 및 방법론의 세부사항은 여기에 자세하게 제공되지 않는다. 전술한 내용에서, 다수의 특정 세부사항, 예컨대 일반적인 라인의 단면 형상, 굴절 유닛의 수량 등은 본 발명의 보다 나은 이해를 위해 제공된다. 그러나, 본 발명은 여기에 구체적으로 기재된 세부사항에 의존하지 않은 채 구현될 수도 있음이 인식될 것이다.

오직 본 발명의 예시적인 실시예 및 그 변형된 일부 실시예 만이 본 명세서에서 도시되고 기술되었다. 본 발명은 다양한 다른 결합 및 환경들을 사용할 수 있고 여기에 기술된 신규한 개념의 범위 내에서 변경 및 변형될 수 있음이 이해될 것이다.

본 발명의 특정한 특징이 여기에 도시되고 기술되었으며, 많은 변형, 대체, 변경 및 균등물이 통상의 기술자에 의해 수행될 것이다. 따라서, 첨부된 청구항은 본 발명의 진정한 사상 내에 포함되는 이러한 모든 변형 및 변경을 포함하도록 의도되는 것으로 이해될 것이다.

100: 시스템 130: 스테이지
140: 물체 200: 조명 모듈
300: 컴퓨터 400: 시스템 제어기.

Claims

검사 시스템에 있어서, 상기 검사 시스템은:
반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판인 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여 검출 신호를 생성하는 센서;
상기 검출 신호를 처리하는 프로세서; 및
조명 모듈을 포함하고,
상기 조명 모듈은:
LED 드라이버;
적어도 하나의 LED를 포함하며, 상기 LED 드라이버에 결합되는 LED 그룹; 및
조명 광학장치를 포함하고,
상기 LED 드라이버는 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 구동시키도록 구성되고,
상기 LED 그룹은 상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하고,
상기 조명 광학장치는 적어도 하나의 광 펄스를 상기 검사되는 물체로 향하도록 하고,
상기 조명 모듈은, 콜리메이터, 필터, 호모지나이저 및 집광기를 더 포함하고,
상기 LED 그룹은 광 펄스로 상기 콜리메이터를 조명하도록 구성되고,
상기 콜리메이터는 상기 광 펄스를 콜리메이팅하여 콜리메이팅된 광 펄스를 제공하고,
상기 필터는 상기 콜리메이팅된 광 펄스를 분광 필터링하여 필터링된 광 펄스를 제공하도록 구성되고,
상기 호모지나이저는 상기 필터링된 광 펄스의 조명 균일성을 증가시켜 균질화된 광 펄스를 제공하도록 구성되고,
상기 집광기는 상기 균질화된 광 펄스를 광 가이드로 집광시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 집광기는 복합 포물선형 집광기이고,
상기 필터는 교체 가능한 필터 세트에 속하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
검사 시스템에 있어서, 상기 검사 시스템은:
반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판인 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여 검출 신호를 생성하는 센서;
상기 검출 신호를 처리하는 프로세서; 및
조명 모듈을 포함하고,
상기 조명 모듈은:
LED 드라이버;
적어도 하나의 LED를 포함하며, 상기 LED 드라이버에 결합되는 LED 그룹; 및
조명 광학장치를 포함하고,
상기 LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 구동시키도록 구성되고, 상기 스트립 케이블은 30을 초과하는 폼 팩터를 갖고, 상기 폼 팩터는 상기 스트립 케이블의 폭과 상기 스트립 케이블의 두께 간의 비율이고,
상기 LED 그룹은 상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하고,
상기 조명 광학장치는 적어도 하나의 광 펄스를 상기 검사되는 물체로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호는 100 암페어를 초과하는 전류를 갖는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
삭제
제 3항에 있어서,
복수의 LED 그룹을 포함하고, 각각의 LED 그룹은 스트립 케이블에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 3항에 있어서,
복수의 LED 그룹을 포함하고, 각각의 LED 그룹은 다른 LED 그룹과 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 LED 그룹은 링 형상으로 배열되고,
각각의 LED 뒤에 상기 LED로부터 출사되는 광을 물체로 향하게 하기 위한 광학장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 3항에 있어서,
동심형 링 형상으로 배열된 복수의 LED 그룹을 포함하고,
각각의 LED 뒤에 상기 LED로부터 출사된 광을 물체로 향하게 하기 위한 광학장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
검사 시스템에 있어서, 상기 검사 시스템은:
반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판인 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여 검출 신호를 생성하는 센서;
상기 검출 신호를 처리하는 프로세서; 및
조명 모듈을 포함하고,
상기 조명 모듈은:
LED 드라이버;
적어도 하나의 LED를 포함하며, 상기 LED 드라이버에 결합되는 LED 그룹; 및
조명 광학장치를 포함하고,
상기 LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 구동시키도록 구성되고,
상기 LED 그룹은 상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하고,
상기 조명 광학장치는 적어도 하나의 광 펄스를 상기 검사되는 물체로 향하도록 하고,
상기 LED 그룹은 복수의 LED 세트를 포함하고,
각각의 LED 세트의 서로 다른 LED들의 광 펄스의 스펙트럼은 서로 상이하고,
동일한 LED 세트의 LED들로부터 출사되는 광 펄스는 하나의 광 가이드를 향해 전달되고,
각각의 광 가이드는 LED 세트의 LED들로부터 출사되는 광 펄스의 스펙트럼의 중첩인 스펙트럼을 갖는 광 펄스를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
검사 시스템에 있어서, 상기 검사 시스템은:
반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판인 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여 검출 신호를 생성하는 센서;
상기 검출 신호를 처리하는 프로세서; 및
조명 모듈을 포함하고,
상기 조명 모듈은:
복수의 중공형 집광기;
복수의 LED 드라이버;
복수의 LED 그룹으로, 각 LED 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함하고 LED 드라이버에 결합되는, 복수의 LED 그룹; 및
조명 광학장치를 포함하고,
각 LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 구동시키도록 구성되고,
각 LED 그룹은 상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하고,
상기 조명 광학장치는 적어도 하나의 광 펄스를 상기 검사되는 물체로 향하도록 배열되고,
상기 복수의 중공형 집광기는 제 1 평면 내에 위치하고,
각각의 중공형 집광기는, LED 그룹으로부터 광 펄스를 수신하고, 상기 LED 그룹으로부터 출사된 광을 상기 제 1 평면 바깥에 배치된 물체로 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 11항에 있어서,
상기 LED 그룹은 환형 형상으로 배치되고,
상기 복수의 중공형 집광기는 포물선 형상을 갖고, 상기 조명 모듈의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
검사 시스템에 있어서, 상기 검사 시스템은:
반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판인 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여 검출 신호를 생성하는 센서;
상기 검출 신호를 처리하는 프로세서; 및
조명 모듈을 포함하고,
상기 조명 모듈은:
LED 드라이버;
적어도 하나의 LED를 포함하고 LED 드라이버에 결합되는 LED 그룹;
조명 광학장치;
LED 기저부재;
적어도 하나의 커넥터; 및
환형 베이스를 포함하고,
상기 LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 구동시키도록 구성되고,
상기 LED 그룹은 상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하고,
상기 조명 광학장치는 적어도 하나의 광 펄스를 상기 검사되는 물체로 향하도록 배열되고,
상기 LED 기저부재는 상기 LED 그룹 중 적어도 일부에 결합되고,
상기 적어도 하나의 커넥터는 상기 LED 기저부재에 연결되도록 구성되고,
상기 환형 베이스는 상기 적어도 하나의 커넥터에 결합되고,
상기 적어도 하나의 커넥터 및 상기 환형 베이스는, LED 중 적어도 일부에 의해 생성되는 열을 발산하기 위해 열 전도성 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13항에 있어서,
복수의 LED 기저부재;
복수의 커넥터; 및
복수의 환형 베이스를 포함하고,
복수의 LED가 각각의 LED 기저부재에 연결되고,
서로 다른 LED 기저부재가 복수의 동심형인 환형 베이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 14항에 있어서,
상기 복수의 환형 베이스는 서로 다른 높이에 배치되고,
적어도 하나의 렌즈 어레이 세그먼트는 각각의 환형 베이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 14항에 있어서,
상기 복수의 환형 베이스는 서로 다른 높이에 배치되고,
복수의 렌즈 어레이 세그먼트는 하나의 환형 베이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 14항에 있어서,
조립 시, 스프링 부재에 의해 서로에 대하여 힘을 작용하는 복수의 렌즈 어레이 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 14항에 있어서,
복수의 렌즈 어레이 세그먼트를 포함하고,
렌즈 어레이 세그먼트는 어셈블리의 높이 및 각도 범위 중 적어도 하나에 의해 서로 상이한 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
검사 시스템에 있어서, 상기 검사 시스템은:
반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판인 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여 검출 신호를 생성하는 센서;
상기 검출 신호를 처리하는 프로세서; 및
조명 모듈을 포함하고,
상기 조명 모듈은:
LED 드라이버;
적어도 하나의 LED를 포함하며, 상기 LED 드라이버에 결합되는 LED 그룹; 및
조명 광학장치를 포함하고,
상기 LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 구동시키도록 구성되고,
상기 LED 그룹은 상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여 적어도 하나의 광 펄스를 발산하고,
상기 조명 광학장치는 적어도 하나의 광 펄스를 상기 검사되는 물체로 향하도록 하고,
상기 LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 LED 그룹에 결합되고,
상기 스트립 케이블은 30을 초과하는 폼 팩터를 갖고 복수의 전도체를 포함하고, 상기 폼 팩터는 상기 스트립 케이블의 폭과 상기 스트립 케이블의 두께 간의 비율 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
LED 드라이버가 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 생성하는 단계;
상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 스트립 케이블을 통해 LED 그룹으로 전송하는 단계로서, 상기 스트립 케이블은 30을 초과하는 폼 팩터를 갖고 복수의 전도체를 포함하고, 상기 LED 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함하고, 상기 폼 팩터는 상기 스트립 케이블의 폭과 상기 스트립 케이블의 두께 간의 비율인 것인, 단계;
상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여, 상기 LED 그룹이 적어도 하나의 광 펄스를 발산하는 단계; 및
상기 광 펄스로 물체를 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 조명 방법.
제 20항에 있어서,
상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호는 100 암페어를 초과하는 전류를 갖는 것을 특징으로 하는 물체 조명 방법.
LED 드라이버가 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 생성하는 단계;
상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 스트립 케이블을 통해 LED 그룹으로 전송하는 단계로서, 상기 스트립 케이블은 복수의 전도체를 포함하고, 상기 LED 그룹은 적어도 하나의 LED를 포함하는, 단계;
상기 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호에 응답하여, 상기 LED 그룹이 복수의 광 펄스를 발산하는 단계;
상기 광 펄스로 물체를 조명하는 단계;
반도체 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판인 검사되는 물체로부터 오는 광에 응답하여, 센서가 검출 신호를 생성하는 단계; 및
상기 검출 신호를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 조명 방법.
제 9항에 있어서,
상기 복수의 LED 그룹은 서로 다른 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 LED 드라이버는 스트립 케이블을 통해 고 전류 짧은 지속기간을 갖는 구동 신호를 구동시킴으로써 상기 LED 그룹을 구동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 24항에 있어서,
상기 스트립 케이블은 30을 초과하는 폼 팩터를 갖고, 상기 폼 팩터는 상기 스트립 케이블의 폭과 상기 스트립 케이블의 두께 간의 비율인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 스트립 케이블은 30을 초과하는 폼 팩터를 갖고, 상기 폼 팩터는 상기 스트립 케이블의 폭과 상기 스트립 케이블의 두께 간의 비율인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
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