KR102163040B1 - 이물 가시화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이물 가시화 장치는, 레이저광을 발생시키는 레이저 발생부와, 상기 레이저 발생부로 부터 발생되는 레이저광을 이물 측정 공간내의 가상 평면상에 주사시켜 이물의 산란광이 발생되는 광시트를 형성시키는 광시트 형성부와, 상기 광시트 형성부에 의해 형성된 광시트를 촬영하는 촬영부 및 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 분석하는 영상 분석부를 포함한다.

Description

이물 가시화 장치{PARTICLE VISUALIZATION DEVICE}
본 발명은 이물 가시화 장치 및 이물 가시화 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자나, 인쇄회로기판 등의 정밀도가 중요한 전자제품의 경우 표면에 부착되는 먼지, 머리카락, 각피 등의 이물질들은 제품의 불량을 초래하여 생산성을 저하시키는 요인이 된다.
종래에는 전자제품의 표면에 있는 이물질을 검사하는 것으로 전자제품의 표면에 광을 조사하고, 조사된 광의 광학적 변화로부터 전자제품 표면의 이물질을 검사하는 방식이 이용되었다.
그러나, 전자제품은 클린룸(clean room) 내에서 통상의 제조 공정을 통해 제조되는데, 전자제품의 표면에 존재하는 것 이외에 이물질이 전자제품의 표면에 떨어지기 전에 클린룸의 내부 공간의 공기 중에 부유하는 이물질과 가공점의 작업공간에서 발생하는 이물질이 여러가지의 불량 원인이 될 수 있다.
따라서, 전자제품 제조시 클린룸의 내부 공간의 공기 중에 부유하는 이물질을 눈으로 보이게 가시화 하는 장치가 필요하게 되었다.
US 2010-0214564 A1
본 발명의 하나의 관점은 레이저를 통해 소정의 공간 내에 부유하는 이물을 가시화할 수 있는 이물 가시화 장치 및 이물 가시화 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치는, 레이저광을 발생시키는 레이저 발생부와, 상기 레이저 발생부로 부터 발생되는 레이저광을 이물 측정 공간내의 가상 평면상에 주사시켜 이물의 산란광이 발생되는 광시트를 형성시키는 광시트 형성부와, 상기 광시트 형성부에 의해 형성된 광시트를 촬영하는 촬영부 및 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 분석하는 영상 분석부를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치를 나타낸 구성도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치에서 레이저 발생부 및 광시트 형성부를 나타낸 개념도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치를 나타낸 평면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치에서 촬영부를 통해 촬영된 광시트의 관심영역을 나타낸 참고도; 및
도 5는 도 4에서 A영역을 나타낸 참고도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
또한, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
그리고, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예인 이물 가시화 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치(100)는 레이저 발생부(110)와, 광시트 형성부(120)와, 촬영부(130) 및 영상 분석부(140)를 포함한다.
보다 상세히, 레이저 발생부(110)는 레이저광을 발생시킨다.
또한, 레이저 발생부(110)는 시간적으로 일정한 출력으로 레이저 광을 발진하는 연속파 레이저(CW laser; continuous wave laser) 발생부로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 촬영부(130)에서 동기화(Sync; syncronization) 신호를 추출하기 용이할 수 있다.
여기서, 레이저 발생부(110)는 532nm 파장의 레이저 광을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 입사된 광자로부터 전기적인 전하를 만들어 낼 수 있는 센서의 양자적인 효율(QE; Quantum Efficiency)이 높아진다. 따라서, 촬영부(130)를 통한 이물(D)의 산란광을 촬영시 선명한 영상획득이 용이하며, 이물(D)의 가시화가 용이할 수 있다.
아울러, 레이저 발생부(110)는 0.8W의 출력으로 레이저광을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 가시화하고자 하는 이물(D) 사이즈(Size)를 최적화하여 가격 및 무게, 부피를 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치에서 레이저 발생부 및 광시트 형성부를 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 광시트 형성부(120)는 레이저 발생부(110)로 부터 발생되는 레이저광을 이물(D) 측정 공간내의 가상 평면상에 주사시켜 이물(D)의 산란광이 발생되는 광 시트(Sheet)(S)를 형성시킨다.
또한, 광시트 형성부(120)는 포웰 렌즈(Powell lens)(121)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라, 진동미러 및 스캔미러로 구성되는 레이저 스캐너부를 생략할 수 있다. 따라서, 이물(D) 가시화 장치의 제조 가격을 낮출수 있고, 무게 및 부피를 감소시킬 수 있다.
한편, 포웰 렌즈(121)의 팬 앵글(Fan Angle)을 통해 광시트(S)의 크기가 결정된다. 따라서, 다양한 팬 앵글(Fan Angle)을 가지는 다수의 포웰 렌즈(121) 중에서 어느 하나의 포웰 렌즈(121)를 레이저 발생부(110)의 선단에 장착하여 소정의 크기의 광시트(S)를 형성시킬 수 있다.
아울러, 포웰 렌즈(121)는 무반사(AR; Anti reflection) 코팅(Coating)이 될 수 있다.
한편, 예를 들어 광시트 형성부(120)는 포웰 렌즈(121)를 포함하는 라인 레이저로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이물(D) 가시화 장치를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 촬영부(130)는 광시트 형성부(120)에 의해 형성된 광시트(S)를 촬영한다.
또한, 촬영부(130)는 일례로 에스씨모스(sCMOS; Scientific Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라(camera)이루어질 수 있다. 이에 따라, 촬영부(130)를 통해 균일한 영상을 획득할 수 있다.
또한, 촬영부(130)는 다른 예로 아이씨씨디(ICCD; Interline charge-coupled device) 카메라로 이루어질 수 있다. 여기서, ICCD 카메라는 픽셀(수광 소자)의 열(列)과 열 사이에 전하 결합 소자(CCD)의 전송(轉送) 경로를 설치하여, 픽셀이 축적된 전하를 이 경로를 통해서 전송하는 형식의 전하 결합 소자(CCD0) 카메라이다. 이때, ICCD 카메라는 전하 결합 소자(CCD)를 사용하여 영상을 전기 신호로 변환함으로써 디지털 데이터로 플래시 메모리 등의 기억 매체에 저장할 수 있어, 우수한 화질의 영상을 획득할 수 있다.
아울러, 촬영부(130)는 광시트(S)를 소정의 각도에서 촬영할 수 있다. 여기서, 촬영부(130)는 광시트(S)를 0~360°각도에서 촬영할 수 있다. 이때, 예를 들어 촬영부(130)는 광시트(S)를 15° 각도에서 촬영할 수 있다.
그리고, 촬영부(130)는 대역필터(Band Pass filter) 렌즈(Lens)(미도시)를 포함하여 특정 주파수 범위의 신호만을 통과시킬 수 있다. 이에 따라, 마스크(Mask) 없이도 광시트(S)의 영상을 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치에서 촬영부를 통해 촬영된 광시트의 관심영역을 나타낸 참고도이고, 도 5는 도 4에서 A영역을 나타낸 참고도이다. 여기서, 도 5는 레이저광의 주사 후 어느 하나의 이물에 의해 발생된 산란광을 나타낸 영상으로서, 각 픽셀에 밝기값(threshold)이 기재된 도면이다.
도 1을 참고하면, 영상 분석부(140)는 촬영부(130)에서 촬영된 광시트(S) 영상을 분석한다. 그리고, 영상 분석부(140)는 메모리(memory)(미도시) 및 트리거 센서(Trigger sensor)(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 영상 분석부(140)는 레이저 발생부(110) 및 촬영부(130)와 전기적으로 연결되어, 레이저 발생부(110) 및 촬영부(130)의 온/오프(On/Off)를 제어할 수 있다.
여기서, 영상 분석부(140)는 트리거 센서에서 발생되는 트리거(Trigger) 신호를 통해 레이저 발생부(110) 및 촬영부(130)의 온/오프(On/Off)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 이물(D)을 가시화하고자 하는 시기에 맞게 레이저 발생부(110)의 온/오프(On/Off)를 제어하기 용이하다.
아울러, 영상 분석부(140)는 일례로 촬영부(130)에서 촬영된 광시트(S)에서 관심 영역(ROI; region of interest)(R)을 포함하여 지정할 수 있다. 이때, 영상 분석부(140)는 예를 들어 관심 영역(R)을 1 ft x 1 ft의 면적으로 지정하여 관심 영역(R)에 있는 산란광 만을 분석할 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치(100)에서 관심 영역(R)의 면적이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.
한편, 영상 분석부(140)는 다른 예로 촬영부(130)에서 촬영된 광시트(S)에서 관심 영역(R)이 제외된 영역을 지정할 수 있다.
그리고, 영상 분석부(140)는 일례로 관심 영역(R)에서 검출된 이물(D)의 산란광을 분석하여 이물(D)을 계수할 수 있다. 여기서, 영상 분석부(140)는 관심 영역(R)에 있는 관심 크기의 이물(D)만을 계수할 수 있다.
한편, 영상 분석부(140)는 다른 예로 촬영부(130)에서 촬영된 광시트(S)에서 관심 영역(R)에서 검출된 이물의 산란광을 분석하여 이물을 계수할 수 있다.
또한, 도 1, 도 4 및 도 5를 참고하면, 영상 분석부(140)는 관심 영역(R)의 영상을 보정할 수 있다. 이때, 영상 분석부(140)는 관심 영역(R)을 흰색 및 흑색의 밝기로 나타낼 수 있다. 여기서, 영상 분석부(140)는 최대 밝기인 흰색의 밝기값을 255, 최소 밝기인 검정색의 밝기값을 0으로 설정할 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치(100)에서 밝기값이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이때, 예를 들어, 영상 분석부(140)는 관심 영역(R)을 다수의 픽셀(Pixel)로 나누어 소정의 밝기 이상의 픽셀을 계수하여 관심 크기의 이물(D)을 선택할 수 있다.
보다 상세히, 영상 분석부(140)는 어느 하나의 이물(D)로 부터 발생되는 산란광이 소정의 밝기 이상으로 나타난 픽셀을 개수하여, 개수된 픽셀의 갯수가 관심 크기의 이물(D) 크기에 해당하는 지를 판별할 수 있다. 즉, 픽셀의 갯수에 따라 이물(D)의 크기를 추정할 수 있으므로, 영상 분석부(140)는 관심 크기의 이물(D) 크기에 해당하는 픽셀수를 메모리에 저장하여, 저장된 관심 크기의 이물(D) 픽셀수를 넘어가는 이물(D)만을 개수할 수 있다.
이때, 예를 들어, 영상 분석부(140)는 하나의 픽셀의 면적을 0.01mm2으로 설정하고, 분석할 픽셀의 기준 밝기값(threshold)을 100 이상으로 설정할 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 이물 가시화 장치(100)에서 픽셀 면적 및 기준 밝기값이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한, 영상 분석부(140)는 관심 영역(R)에 있는 이물(D)의 궤적을 분석할 수 있다.
이때, 일례로, 영상 분석부(140)는 관심 영역(R)에서 검출된 이물(D)의 산란광의 궤적을 추적하여 기류의 흐름을 분석할 수 있다.
그리고, 다른 예로, 촬영부(130)에서 일정시간 이상 노출하여 이물(D) 산란광의 궤적을 영상화하면, 영상 분석부(140)에서 이물(D) 궤적을 분석하여 기류의 흐름을 분석할 수 있다.
따라서, 영상 분석부(140)를 통해 이물(D)의 궤적을 분석하여 기류의 흐름을 파악함으로써, 전자제품 등의 제조시 부유하는 이물의 오염경로를 파악할 수 있다.
한편, 영상 분석부(140)는 공정관리가 가능하도록 이이에스(EES; Equipment Engineering System)과 연결되어 분석한 데이터를 전송할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이물 가시화 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
또한, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 이물 가시화 장치 110 : 레이저 발생부
120 : 광시트 형성부 121 : 포웰 렌즈
130 : 촬영부 140 : 영상 분석부
D : 이물 R : 관심 영역
S : 광시트

Claims (20)

  1. 레이저광을 발생시키는 레이저 발생부;
    상기 레이저 발생부로부터 발생되는 레이저광을 이물 측정 공간내의 가상 평면상에 주사시켜 이물의 산란광이 발생되는 광시트를 형성시키는 광시트 형성부;
    상기 광시트 형성부에 의해 형성된 광시트를 촬영하는 촬영부; 및
    상기 촬영부에서 촬영된 영상을 분석하는 영상 분석부
    를 포함하고,
    상기 영상 분석부는,
    상기 영상을 다수의 픽셀로 나누고, 상기 영상에 있는 이물의 산란광 밝기를 흑백으로만 나타나게 보정하며, 최소 밝기인 검정색의 밝기값을 0으로 설정하고, 최대 밝기인 흰색 밝기값을 255로 설정하여 임의의 밝기 이상의 픽셀만을 계수하고, 계수된 픽셀 수가 임의의 픽셀수 이상이 되는 이물만을 계수하는 이물 가시화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 발생부는
    시간적으로 일정한 출력으로 레이저 광을 발진하는 연속파 레이저 발생부로 이루어지는 이물 가시화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 레이저 발생부는
    532nm 파장의 레이저 광을 발생시키는 이물 가시화 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 레이저 발생부는
    0.8W의 출력으로 레이저광을 발생시키는 이물 가시화 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광시트 형성부는
    포웰 렌즈(Powell lens)를 포함하는 이루어지는 이물 가시화 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 포웰 렌즈는
    무반사 코팅이 된 이물 가시화 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬영부는
    에스씨모스(sCMOS; Scientific Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라로 이루어지는 이물 가시화 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬영부는
    아이씨씨디(ICCD; Interline charge-coupled device) 카메라로 이루어지는 이물 가시화 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬영부는
    상기 광시트를 0~360°각도에서 촬영하는 이물 가시화 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬영부는
    상기 광시트를 15°각도에서 촬영하는 이물 가시화 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬영부는
    대역필터 렌즈를 포함하는 이물 가시화 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    트리거(Trigger) 신호를 통해 상기 레이저 발생부 및 촬영부의 온/오프(On/Off)를 제어하는 이물 가시화 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    관심 영역(ROI; region of interest)을 포함하여 지정하거나 상기 관심 영역이 제외된 영역을 지정하는 이물 가시화 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    상기 관심 영역에 포함되어 있거나 상기 관심 영역에서 제외된 영역에 있는 이물을 계수하는 이물 가시화 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    상기 관심 영역에 포함되어 있거나 상기 관심 영역에서 제외된 영역에 있는 관심 크기의 이물만을 계수하는 이물 가시화 장치.
  16. 삭제
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    밝기값이 100이상의 픽셀만을 계수하는 이물 가시화 장치.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    상기 임의의 밝기와 상기 임의의 픽셀수가 저장된 메모리를 더 포함하는 이물 가시화 장치.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    상기 관심 영역에 있는 이물의 궤적을 분석하는 이물 가시화 장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    공정관리가 가능하도록 이이에스(EES; Equipment Engineering System)과 연결되어 분석한 데이터를 전송하는 이물 가시화 장치.
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