KR102182571B1 - Ir 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치 및 ir 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치 - Google Patents

Ir 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치 및 ir 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치와 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치에 관한 것으로, 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 등과 같은 시료 검사 시, 가시광 조명과 적외선 조명을 이용해 시료를 조명하고 초점을 조절한 후 시료 검사를 진행하는 시료 검사용 광학장치와 자동 초점용 조절용 광학장치에 관한 발명이다.

Description

IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치 및 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치{An optical device that is using infrared right for sample inspection and an optical device that is using infrared right for auto focusing on of the wafers}
본 발명은 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치와 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 등과 같은 시료 검사 시, 가시광 조명과 적외선 조명을 이용해 시료를 조명하고 초점을 조절한 후 시료 검사를 진행하는 시료 검사용 광학장치와 자동 초점용 조절용 광학장치에 관한 기술이다.
현재 우리나라는 세계적인 반도체 강국이며, 경제와 수출에 있어서 반도체가 차지하는 비중이 높은 실정이다.
반도체의 기술력은 고밀도의 반도체를 제조하는 능력뿐만 아니라, 제조된 반도체의 수율(yield)을 향상시켜 고품질을 유지하는 것도 중요하며 높은 수율을 유지하기 위해서는 공정장비의 정확도와 클린룸의 청정도, 공정조건 등 여러 제반사항이 뒷받침 되어야 한다.
특히, 반도체 수율 검사는 제조된 웨이퍼 시료를 광학적으로 검사하는 방식이 일반적이며, 정확한 검사를 진행하도록 광학부에 고배율, 고해상도의 고성능 영상카메라를 이용해야 할 뿐만 아니라 카메라와 시료간의 초점거리를 정밀하게 조절할 수 있는 자동초점 조절장치가 구비되어야 선명한 광학 이미지로 정확한 반도체 웨이퍼의 수율 검사가 이루어질 수 있게 된다.
특히, 종래의 시료(반도체의 웨이퍼, 디스플레이 패널, MEMS 등) 검사용 광학장치에 사용되는 자동초점 조절장치(Autofocus)는 특정 물체에 초점이 자동으로 맞춰지도록 하는 광학시스템으로서, 자동초점 방식에는 능동시스템(Active system) 방식과 수동시스템(passive system) 방식으로 분류된다.
능동시스템 방식은 거리 측정을 위해 보조광원 혹은 표시를 측정시편 표면에 주사하여 초점영역을 형성하는 광점들의 특성을 분석하여 자동초점조절에 이용하는 방식이고, 수동시스템 방식은 광학시스템으로 얻은 영상의 신호를 분석하여 자동초점조절에 이용하는 방식이다. 수동시스템 방식에는 대비 검출 방식(contrast detection system)과 위상차 검출 방식(Phase detection system)이 있다.
각 산업분야의 기술 첨단화에 따라 반도체, MEMS, 평판 디스플레이, 광부품 등의 시료의 크기는 초소형화, 고집적화 추세이고, 이러한 추세에 따라 이에 대응할 수 있는 다양한 측정 및 검사가 가능한 시료 검사용 광학장치의 필요성이 절실하다.
하지만 종래의 시료 검사용 광학장치에 있어서 레이저 또는 가시광 조명을 이용하여 시료 조명과 초점을 조절하였는데, 레이저는 반사광과 직진성으로 인한 초점조절의 한계가 있고, 가시광 조명은 파장 간섭이 발생하는 문제가 발생하여 검사결과의 신뢰성을 저하시켰다.
특히, 광학적 검사 방식은 반도체의 웨이퍼뿐만 아니라 디스플레이 패널, MEMS(초소형 정밀기계 기술 : Micro-Electro Mechanical Systems)에도 널리 사용되고 있는 검사 방식이기 때문에, 시료의 위치 변동에 따른 최적 초점을 조절하여 정밀한 검사가 진행되어야 검사의 신뢰성을 향상 시킬 수 있게 된다.
따라서 본 발명에서는 시료 조명을 위해서 가시광(VL : Visible Light) 조명을 이용하고 초점 조절을 위해 적외선(IR : Infrared Rays) 조명을 이용하여 시료의 위치 변동에 따른 최적 초점을 조절하여 정밀한 검사가 가능한 시료 검사용 광학장치에 관한 기술을 제안하고자 한다.
다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-0519266호 공초점 현미경 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0008609호 웨이퍼 검사 방법 3. 대한민국 등록특허공보 제10-0843468호 다광자 공초점 레이저 주사현미경 4. 대한민국 등록특허공보 제10-1275863호 웨이퍼 검사장치
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 등과 같은 시료 검사 시, 가시광 조명과 적외선 조명을 이용해 시료를 조명하고 초점을 조절한 후 시료 검사를 진행하는 시료 검사용 광학장치와 자동 초점용 조절용 광학장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명인 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치는,
초점을 조절하고 시료를 광학적으로 검사 확인할 수 있도록 적외선(IR) 조명과 가시광 조명을 이용하는 광학부(1000)와;
구동부(4000)의 구동력에 의해 상기 광학부(1000)를 수직 방향으로 이동 변위 시키는 Z축 스테이지(2000)와;
시료가 위치하고, 구동부(4000)의 구동력에 의해 위치한 시료를 수평 방향으로 이동 변위시키는 시료 스테이지(3000)와;
상기 Z축 스테이지(2000)와 시료 스테이지(3000)에 이동 변위를 위한 구동력을 제공하는 구동부(4000)를 포함하고,
상기 구동부(4000)가 Z축 스테이지(2000)로 제공하는 구동력은 초점이 조절되도록 하는 구동력인 것을 특징으로 하고,
한편, 본 발명인 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치는,
가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
상기 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광의 일부를 차단하여 투사렌즈(350)로 제공하고, 투사렌즈(350)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 반사시키는 광 절단용 미러(340)와,
상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 외부로 출사시키고, 외부에서 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 투사렌즈(350)와,
상기 외부에서 자동 초점용 광학장치 내부로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)에서 반사된 시료에서 반사된 초점용 광만을 투과시켜 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광이 촬상되는 촬상소자(370)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
또한, 본 발명인 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치의 다른 실시예는,
가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
제1 투사렌즈(351)를 통해 (-) 굴절능으로 굴절된 초점용 광의 일부를 차단하여 제2 투사렌즈(352)로 제공하고, 제2 투사렌즈(352)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 반사시켜 필터(360)로 제공하는 광 절단용 미러(340)와,
상기 광 절단용 미러(340) 전단에 설치되어, 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광을 (-) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제1 투사렌즈(351)와,
상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 외부로 출사시키고, 외부에서 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제2 투사렌즈(352)와,
외부에서 자동 초점용 광학장치 내부로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)를 통해 제공되는 시료에서 반사된 초점용 광만을 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광이 촬상되는 촬상소자(370)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 등과 같은 시료 검사 시, 가시광 조명과 적외선 조명을 이용해 시료를 조명하고 초점을 조절한 후 시료 검사를 진행하는 시료 검사용 광학장치이므로, 카메라와 시료간의 초점거리를 고속으로 조절되게 할뿐만 아니라 정확한 검사 결과를 얻게 하여 결과적으로 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널, MEMS와 같은 정밀 제품의 높은 수율과 품질이 유지되도록 한다.
또한, 본 발명은 종래의 방식인 레이저 빔에 비해 두껍지 않은 라인 빔을 시료에 조사하는 것에 의해 스펙클(speckle) 현상을 억제하여 시료의 패턴과 두께에 따른 영향을 받지 않고도 정확하게 초점을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치 구성도
도 2는 본 발명의 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치 구성 블록도
도 3은 본 발명의 광학부 세부 구성도
도 4는 본 발명의 초점 광학부 실시예 1 구성 블록도
도 5는 본 발명의 초점 광학부 실시예 1 기능도
도 6은 본 발명의 초점 조절용 영상 정보 예시도
도 7은 본 발명의 초점 광학부 실시예 2 구성 블록도
도 8은 본 발명의 초점 광학부 실시예 2 기능도
본 발명의 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치는 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 등과 같은 시료를 검사하기 위해, 가시광 조명(VL)과 적외선(IR) 조명을 이용하여 시료를 조명하고 초점을 조절하여 시료에 대한 정확한 광학적 검사 결과를 얻게 하여 결과적으로 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널, MEMS와 같은 정밀 제품의 높은 수율과 품질이 유지되도록 하는 발명이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 시료 검사용 광학장치(10)는 광학부(1000), Z축 스테이지(2000), 시료 스테이지(3000), 구동부(4000)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 본 발명의 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치는,
초점을 조절하고 시료를 광학적으로 검사 확인할 수 있도록 적외선(IR) 조명과 가시광 조명을 이용하는 광학부(1000)와;
구동부(4000)의 구동력에 의해 상기 광학부(1000)를 수직 방향으로 이동 변위 시키는 Z축 스테이지(2000)와;
시료가 위치하고, 구동부(4000)의 구동력에 의해 위치한 시료를 수평 방향으로 이동 변위시키는 시료 스테이지(3000)와;
상기 Z축 스테이지(2000)와 시료 스테이지(3000)에 이동 변위를 위한 구동력을 제공하는 구동부(4000)를 포함하고,
상기 구동부(4000)가 Z축 스테이지(2000)로 제공하는 구동력은 초점이 조절되도록 하는 구동력인 것을 특징으로 한다.
도 1, 2를 참조하면, 상기 광학부(1000)는 적외선 조명과 가시광 조명을 이용하여 초점을 조절하고 시료(20)를 광학적으로 검사 확인할 수 있도록 하는 구성이다.
상기 Z축 스테이지(2000)는 초점 조절을 위해, 구동부(4000)의 구동력에 의해 상기 광학부(1000)를 수직 방향으로 이동 변위 시키는 일종의 이동형 스테이지 장치이다.
상기 시료 스테이지(3000)는 시료(20)가 위치하도록 일정한 크기와 면적을 갖도록 형성되고, 광학부(1000)의 하측에 위치한다.
또한, 상기 시료 스테이지(3000)는 위치한 시료(20)가 수평 방향(X축 방향, Y축 방향)으로 이동 변위 하도록 구동부(4000)로부터 제공받은 구동력에 의해 수평 방향(X축 방향, Y축 방향)으로 이동 변위하는 일종의 이동형 스테이지 장치이다.
상기 구동부(4000)는 시료(20)의 수평 방향 이동과 초점 조절을 위해, Z축 스테이지(2000)와 시료 스테이지(3000)에 이동 변위를 위한 구동력을 제공한다.
도 3을 참조하면, 상기 광학부(1000)는 적외선 조명과 가시광 조명을 이용하여 초점을 조절하고 시료(20)를 광학적으로 검사 확인할 수 있도록 하는 구성으로, 영상 광학부(100), 조명부(200), 초점 광학부(300)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 본 발명의 광학부(1000)는,
조명용 광을 이용해 시료를 광학적으로 검사할 수 있도록 하는 영상 광학부(100)와;
시료에 조사되는 조명용 광을 발생시키는 조명부(200)와;
초점용 광을 이용해 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 초점 광학부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 광학부(100)는 조명부(200)에서 발생시킨 조명용 광을 이용하여 시료(20)를 광학적으로 검사할 수 있도록 하고, 상기 조명부(200)는 조명용 광을 발생시켜 시료(20)에 조사되도록 한다.
상기 초점 광학부(300)는 초점용 광을 발생시켜 시료(20)에 조사되도록 하여 초점 조절용 영상정보를 획득하고, 획득한 초점 조절용 영상정보를 분석하여 초점조절 제어정보를 생성한 후 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공한다.
다음에, 상기 구동부(4000)는 초점 광학부(300)로부터 제공된 초점조절 제어정보에 따라 Z축 스테이지(2000)로 수직 방향 이동 변위용 구동력을 제공하면, 상기 Z축 스테이지(2000)가 광학부(1000)를 수직 방향으로 이동시켜 시료(20) 간의 초점거리를 자동으로 조절되도록 하는 것이다.
이때, 상기 영상 광학부(100)의 조명용 광이 가시광 파장대의 광일 경우 초점 광학부(300)의 초점용 광은 적외선(IR) 파장대의 광을 이용하거나, 영상 광학부(100)의 조명용 광이 적외선(IR) 파장대의 광일 경우 초점 광학부(300)의 초점용 광은 가시광 파장대의 광을 이용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 초점용 광이 적외선(IR) 파장대이고 조명용 광이 가시광 파장대인 경우, 상기 영상 광학부(100)는 빔 스플리터(110), 핫 미러(120), 대물렌즈(130), 튜브렌즈(140), 영상카메라(150)를 포함하여 구성된다.
또한, 초점용 광이 적외선(IR) 파장대이고 조명용 광이 가시광 파장대인 경우, 상기 조명부(200)는 조명광원(210)과 조명렌즈(220)를 포함하여 구성된다.
상기 빔 스플리터(110)는 조명부(200)에서 출사된 가시광 파장대의 조명용 광을 대물렌즈(130)로 입사시키도록 도 3과 같이, 영상 광학계의 일측에 위치한다.
따라서 상기 조명부(200)의 조명광원(210)에서 발생하고 조명렌즈(220)를 통해 가시광 파장대의 조명용 광이 빔 형태로 출사되면, 상기 스플리터(110)는 출사된 가시광 파장대의 조명용 광을 도 3과 같이 대물렌즈(130)로 입사시키고 입사된 조명용 광은 시료 스테이지(3000) 상에 위치한 시료(20)의 표면에 조사된다.
상기 핫 미러(120)는 초점 광학부(300)에서 출사된 적외선(IR) 파장대의 초점용 광을 반사하도록 도 3과 같이, 영상 광학계의 일측에 위치한다.
상기 핫 미러(120)는 도 3과 같이, 초점 광학부(300)에서 출사된 적외선(IR) 파장대의 초점용 광을 반사시켜 대물렌즈(130)로 입사시켜 대물렌즈(130)를 통해 시료 스테이지(3000) 상에 위치한 시료(20)의 표면에 초점용 광이 조사되도록 한다.
다음에, 상기 시료(20)의 표면에 조사된 초점용 광이 반사되어 대물렌즈(130)로 투과되면, 상기 핫 미러(120)는 시료(20)로부터 반사되어 대물렌즈(130)로 투과된 초점용 광이 초점 광학부(300)로 입사되도록 도 3과 같이 반사시킨다.
상기 대물렌즈(130)는 빔 스플리터(110)를 통해 입사된 조명용 광과 핫 미러(120)를 통해 반사된 초점용 광을 시료 스테이지(3000) 상에 위치한 시료(20)의 표면에 조사되도록 투과시킨다.
이때, 상기 시료(20)에 조사된 조명용 광과 초점용 광은 도 3과 같이 각각 시료(20)에서 반사되어 다시 대물렌즈(130)로 투과되고, 대물렌즈(130)를 투과한 시료에서 반사된 조명용 광은 튜브렌즈(140)로 투과되고, 대물렌즈(130)를 투과한 시료에서 반사된 초점용 광은 핫 미러(120)에서 반사되어 초점 광학부(300)로 입사된다.
상기 튜브렌즈(140)는 대물렌즈(130)를 투과한 시료(20)에서 반사된 조명용 광을 영상카메라로(150)로 투과시킨다.
상기 영상카메라로(150)는 튜브렌즈(140)를 투과한 시료에서 반사된 조명용 광을 촬상하여 시료 검사용 영상을 제공하는 구성으로, 상기 영상카메라(150)는 촬상 소자인 CCD(Charge-Coupled Device)가 내장되어 있다.
여기서, CCD는 빛을 전기적 신호로 바꿔주는 광학 소자로서, 튜브렌즈(140)를 투과한 시료에서 반사된 조명용 광은 CCD에서 전기적 신호로 변환되고, 변환된 전기적 신호는 ADC(Analog―Digital Converter)를 통해 디지털화 되어 최종적인 시료에 대한 이미지 영상이 생성되는 것이다.
따라서 상기 영상카메라(150)를 통해 사용자는 시료에 대한 검사용 영상을 육안으로 확인할 수 있게 된다.
도 3을 참조하면, 초점용 광이 적외선(IR) 파장대이고 조명용 광이 가시광 파장대인 경우, 상기 조명부(200)는 조명광원(210)과 조명렌즈(220)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 조명부(200)는,
가시광 영역의 조명용 광을 발생시키는 조명광원(210)과,
조명광원(210)에서 발생된 확산성을 갖는 조명용 광을 평행 광 형태로 영상광학부(100)로 출사시키는 조명렌즈(220)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조명광원(210)은 가시광 영역대의 조명용 광을 발생시키는 광원으로서, 일반적으로 널리 사용되는 LED(Light Emitting Diode)가 적용될 수 있다.
이때, 상기 조명광원(210)에서 발생시킨 조명용 광은 조명렌즈(220)를 투과된 후 영상 광학부(100)의 빔 스플리터(110)로 출사된다.
상기 조명렌즈(220)는 확산성을 갖는 가시광 영역대의 조명용 광을 평행 광 형태로 영상광학부(100)로 출사시키는 구성이다.
조명광원(210)에서 발생된 조명용 광은 확산성으로 인해 퍼지게 되는데, 확산성을 갖는 광은 조명용 광으로서 적절치 않다. 따라서 상기 조명렌즈(220)는 조명광원(210)에서 발생된 확산성을 갖는 가시광 영역대의 조명용 광을 평행 광 형태로 집광하여 영상 광학부(100)의 빔 스플리터(110)로 출사되도록 한다.
한편, 상기 초점용 광이 적외선(IR) 파장대이고 조명용 광이 가시광 파장대인 경우, 초점 광학부(300)는 투사렌즈(350)의 설치 방식에 따라 실시예 1, 2로 구분된다.
상기 실시예 1은 투사렌즈(350)가 (+) 굴절능의 렌즈로만 구성되는 경우이고, 상기 실시예 2는 투사렌즈(350)가 (+) 굴절능의 렌즈와 (-) 굴절능의 렌즈로 구성되는 경우이다.
이하에서는 초점 광학부(300)의 제1 실시예에 대해 먼저 설명한다.
도 4와 같이, 상기 초점 광학부(300)의 실시예 1은 IR LED(310), 조명렌즈(320), 마스크(330), 광 절단용 미러(340), 투사렌즈(350), 필터(360), 촬상소자(370), 초점정보 제공부(380)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 초점 광학부(300)의 실시예 1은,
가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
상기 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광의 일부를 차단하여 투사렌즈(350)로 제공하고, 투사렌즈(350)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 반사시키는 광 절단용 미러(340)와,
상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 영상광학부(100)의 핫 미러(120)로 출사시키고, 핫 미러(120)로부터 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 투사렌즈(350)와,
조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 중, 초점 광학부(300)로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)에서 반사된 시료에서 반사된 초점용 광만을 투과시켜 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광을 촬상하여 초점 조절용 영상정보를 획득하는 촬상소자(370)와,
상기 촬상소자(370)에 촬상되는 초점 조절용 영상정보를 분석해 초점이 조절되도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 초점정보 제공부(380)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 IR LED(310)는 가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 적외선 발생 광원으로서, IR LED(310)가 발생시킨 초점용 광은 조명렌즈(320)로 입사된다.
특히, 상기 IR LED(310)에서 초점용 광으로서 발생시키는 700~1200nm 파장대의 적외선은 종래에 방식에서 초점용 광으로 사용되는 레이저 빔에서 발생되는 스펙클 현상(눈이 부시고 어른 거리는 현상)을 억제하여 시료의 패턴과 두께에 따른 영향을 받지 않고도 정확하게 초점을 조절할 수 있도록 하는 장점과 후술할 마스크(330)에서 빔 폭이 자유롭게 조절될 수 있도록 하는 장점이 있다.
상기 조명렌즈(320)는 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 구성이다.
조명부(200)의 조명렌즈(220)와 같이, IR LED(310)에서 발생된 초점용 광은 확산성을 갖는데, 확산성을 갖는 광은 초점용 광으로서 적절치 않다. 따라서 상기 조명렌즈(320)는 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 적외선(IR) 영역대의 초점용 광을 평행 광 형태로 집광하여 마스크(330)로 출사시킨다.
상기 마스크(330)는 조명렌즈(320)로부터 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(Mask)이다., 마스크(330)를 통해 초점용 광의 빔 폭이 선명(sharp)하게 조절됨으로, 시료 스테이지(3000) 상에 위치한 시료(20)에 초점용 광이 정확히 조사되어 정확한 초점 조절용 영상을 얻을 수 있게 된다.
상기 광 절단용 미러(340)는 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광의 일부를 차단하여 투사렌즈(350)로 제공하고, 투사렌즈(350)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 반사시키는 구성이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 초점 광학계에서 상기 광 절단용 미러(340)의 전단에는 마스크(330)가, 후단에는 투사렌즈(350)가, 수직측에는 필터(360)가 일정 간격으로 각각 위치한다.
상기 광 절단용 미러(340)의 첫 번째 기능은, 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광의 일부를 차단하여 투사렌즈(350)로 제공하는 것이다.
또한, 상기 광 절단용 미러(340)의 두 번째 기능은, 투사렌즈(350)를 통해 초점 광학부(300)의 외부로 출사되었던 출사광이 시료(20)에 조사된 후 다시 반사되어 초점 광학부(300)의 내부로 입사 시, 시료에서 반사된 초점용 광인 입사광이 필터(360) 측으로 제공되도록 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 반사시키는 것이다.
상기 투사렌즈(350)는 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되며, 투사렌즈(350)는 크게 2가지 기능을 수행한다.
상기 투사렌즈(350)의 첫 번째 기능은, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 초점 광학부(300)의 외부에 위치한 영상 광학부(100)의 핫 미러(120)로 출사시켜 시료(20) 표면에 조사되도록 하는 것이다.
또한, 상기 투사렌즈(350)의 두 번째 기능은, 핫 미러(120)에서 반사되어 초점 광학부(300)의 내부로 입사되는 시료(20)에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 것이다.
즉, 초점 광학부(300)의 외부로 출사되었던 IR LED에서 발생된 초점용 광이 시료(20)에 조사된 후 다시 반사되어 초점 광학부(300)의 내부로 입사되면, 상기 투사렌즈(350)는 입사광(시료에 반사된 초점용 광)을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 것이다.
한편, 초점 광학부(300)의 내부로 입사되는 광은 시료에서 반사된 초점용 광뿐만 아니라 조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 성분과 시료에서 반사된 가시광 영역의 조명용 광 성분도 유입될 수 있는데, 초점 광학부(300)의 내부로 입사되는 조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 성분과 시료에서 반사된 가시광 영역의 조명용 광은 촬상소자(370)에서의 초점 조절용 영상정보 획득을 방해하는 현상을 초래한다.
즉, 후술할 촬상소자(370)에는 시료에서 반사된 적외선 파장대의 초점용 광만을 수광하여 초점 조절용 영상정보를 생성해야 하는데, 만일, 촬상할 광에 조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 성분 또는 시료에서 반사된 가시광 영역의 조명용 광 성분이 포함되게 되면, 정확한 초점 조절용 영상정보 획득이 되지 않게 된다.
따라서 필터(360)는 상기와 같은 현상을 방지하고자 초점 광학부(300)의 내부로 유입된 조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 성분 또는 시료에서 반사된 가시광 영역의 조명용 광 성분을 차단하고, 광 절단용 미러(340)로부터 반사된 시료에서 반사된 적외선 파장대의 초점용 광 성분만을 투과시켜 촬상소자(370)로 제공하는 것이다.
상기 촬상소자(370)는 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 적외선 파장대의 초점용 광을 전기적 신호로 변환시켜 초점 조절용 영상정보를 생성한다.
상기 초점정보 제공부(380)는 촬상소자(370)에서 촬상 되는 초점 조절용 영상정보를 분석해 초점이 조절되도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공한다.
도 6은 촬상소자(370)에 촬상 되는 초점 조절용 영상 정보들의 예시도로서, 도 6에 도시된 (C) 그림은 시료에 초점이 정확히 포커싱 된 경우의 초점 조절용 영상이고, (A)와 (B) 형태의 영상은 시료(20)가 대물렌즈(130)의 초점 위치보다 아래에 있는 디포커싱된 경우의 초점 조절용 영상이고, (D)와 (E) 형태의 영상은 시료(20)가 대물렌즈(130)의 초점위치보다 위에 있는 디포커싱 된 경우의 초점 조절용 영상이다.
따라서 상기 초점정보 제공부(380)는 촬상소자(370)에 촬상 되는 초점 조절용 영상이 (A), (B)인 경우는 Z축 스테이지(2000)를 현재보다 수직방향(Z축 방향) 아래로 이동하도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하여 구동부(4000)로 제공하고, 촬상소자(370)에 촬상 되는 초점 조절용 영상이 (D), (E)인 경우는 Z축 스테이지(2000)를 현재보다 수직방향(Z축 방향) 위로 이동하도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하여 구동부(4000)로 제공하게 된다.
특히, 상기 초점조절 제어정보는 초점 조절용 영상이 (A)인 경우 (B)보다 수직방향(Z축 방향) 아래로 이동하는 Z축 스테이지(2000)의 변위량이 크도록 하는 제어정보이고, 초점 조절용 영상이 (D)인 경우 (E)보다 수직방향(Z축 방향) 위로 이동하는 Z축 스테이지(2000)의 변위량이 크도록 하는 제어정보인 것을 특징으로 한다.
이하에서는 초점 광학부(300)의 제2 실시예에 대해 설명한다.
도 7과 같이, 상기 초점 광학부(300)의 실시예 2는 IR LED(310), 조명렌즈(320), 마스크(330), 광 절단용 미러(340), 제1 투사렌즈(351), 제2 투사렌즈(352), 필터(360), 촬상소자(370), 초점정보 제공부(380)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 초점 광학부(300)의 실시예 2는,
가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
제1 투사렌즈(351)를 통해 (-) 굴절능으로 굴절된 초점용 광의 일부를 차단하여 제2 투사렌즈(352)로 제공하고, 제2 투사렌즈(352)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 반사시켜 필터(360)로 제공하는 광 절단용 미러(340)와,
상기 광 절단용 미러(340) 전단에 설치되어, 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광을 (-) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제1 투사렌즈(351)와,
상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 영상광학부(100)의 핫 미러(120)로 출사시키고, 핫 미러(120)로부터 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제2 투사렌즈(352)와,
조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 중, 초점 광학부(300)로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)를 통해 제공되는 시료에서 반사된 초점용 광만을 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광을 촬상하여 초점 조절용 영상정보를 획득하는 촬상소자(370)와,
상기 촬상소자(370)에 촬상되는 초점 조절용 영상정보를 분석해 초점이 조절되도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 초점정보 제공부(380)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
초점 광학부(300)의 실시예 2는 실시예 1과 비교할 때, 차이점은 투사렌즈(350)가 제1 투사렌즈(351)와 제2 투사렌즈(352)로 구성된다는 점이다.
즉, (+) 굴절능을 갖는 투사렌즈(350)를 포함하여 구성되는 실시예 1의 초점 광학부(300)와는 달리 초점 광학부(300)의 실시예 2는 (-) 굴절능을 갖는 제1 투사렌즈(351)와 (+) 굴절능을 갖는 제2 투사렌즈(352)를 포함하도록 구성하는 것이다.
동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 차이가 있는 제1 투사렌즈(351)와 제2 투사렌즈(352)에 대해서만 설명하기로 한다.
(+) 굴절능을 갖는 하나의 투사렌즈(350)로 구성되는 상기 초점 광학부(300)의 실시예 1은 조점 조절을 위한 초점 거리를 위해 마스크(330)와 투사렌즈(350) 사이는 일정 거리만큼 이격 되어야 한다. 이는, 초점 광학부(300)가 일정 사이즈 이상이 되어야 함을 의미하는 것이어서 광학장치 소형화란 부분에서 한계를 갖는 단점을 갖는다.
그러나 투사렌즈(350)를 (-) 굴절능을 갖는 제1 투사렌즈(351)와 (+) 굴절능을 갖는 제2 투사렌즈(352)로 구성하게 되면, 조점 조절을 위해 필요한 초점 거리, 즉, 마스크(330)와 투사렌즈(350) 사이의 일정 거리를 줄일 수 있게 되어 초점 광학부(300)의 사이즈를 소형화 할 수 있고, 이로 인해 전체 광학장치의 사이즈를 소형화 할 수 있게 되는 장점을 갖게 된다.
도 8을 참조하면, 초점 광학부(300)의 실시예 2에 있어서, 마스크(330) 후단에 제1 투사렌즈(351), 광 절단용 미러(340), 제2 투사렌즈(352)가 순차적으로 설치된 것이다.
상기 제1 투사렌즈(351)는 광 절단용 미러(340) 전단에 설치되고, 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광을 (-) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시킨다. 이때, 상기 제1 투사렌즈(351)는 초점용 광을 (-) 굴절능으로 굴절시키도록 오목렌즈가 적용된다.
상기 광 절단용 미러(340)는 크게 2가지 기능을 한다.
상기 광 절단용 미러(340)의 첫 번째 기능은, 제1 투사렌즈(351)를 통해 (-) 굴절능으로 굴절된 초점용 광의 일부를 차단하여 제2 투사렌즈(352)로 제공하는 것이다. 또한, 상기 광 절단용 미러(340)의 두 번째 기능은, 제2 투사렌즈(352)를 통해 초점 광학부(300)의 외부로 출사되었던 초점용 광이 시료(20)에 조사된 후 다시 반사되어 초점 광학부(300)의 내부로 입사 시, 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 제공되도록 반사시키는 것이다.
상기 제2 투사렌즈(352)는 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되며, 제2 투사렌즈(352)는 크게 2가지 기능을 수행한다.
상기 제2 투사렌즈(352)의 첫 번째 기능은, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 초점 광학부(300)의 외부에 위치한 영상 광학부(100)의 핫 미러(120)로 출사시켜 시료(20) 표면에 조사되도록 하는 것이다.
또한, 상기 제2 투사렌즈(352)의 두 번째 기능은, 핫 미러(120)에서 반사되어 초점 광학부(300)의 내부로 입사되는 시료(20)에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 것이다.
즉, 초점 광학부(300)의 외부로 출사되었던 초점용 광이 시료(20)에 조사된 후 다시 반사되어 초점 광학부(300)의 내부로 입사되면, 상기 제2 투사렌즈(352)는 시료에 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 것이다.
본 발명의 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치는 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 등과 같은 시료 검사를 위한 시료 검사용 광학장치에 구비되어 초점 조절 기능을 하는 구성으로서, 구체적으로는 적외선(IR) 파장대의 초점용 광을 이용해 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 구성이다.
본 발명의 자동 초점용 광학장치는 투사렌즈의 설치 방식에 따라 실시예 1, 2로 구분된다. 상기 실시예 1은 투사렌즈가 (+) 굴절능의 렌즈로만 구성되는 경우이고, 상기 실시예 2는 투사렌즈가 (+) 굴절능의 렌즈와 (-) 굴절능의 렌즈로 구성되는 경우이다.
본 발명의 자동 초점용 광학장치 실시예 1은,
가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
상기 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광의 일부를 차단하여 투사렌즈(350)로 제공하고, 투사렌즈(350)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 반사시키는 광 절단용 미러(340)와,
상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 외부로 출사시키고, 외부에서 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 투사렌즈(350)와,
상기 외부에서 자동 초점용 광학장치 내부로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)에서 반사된 시료에서 반사된 초점용 광만을 투과시켜 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광을 촬상하여 초점 조절용 영상정보를 획득하는 촬상소자(370)를 포함하고,
본 발명의 자동 초점용 광학장치 실시예 2는,
가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
제1 투사렌즈(351)를 통해 (-) 굴절능으로 굴절된 초점용 광의 일부를 차단하여 제2 투사렌즈(352)로 제공하고, 제2 투사렌즈(352)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 반사시켜 필터(360)로 제공하는 광 절단용 미러(340)와,
상기 광 절단용 미러(340) 전단에 설치되어, 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광을 (-) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제1 투사렌즈(351)와,
상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 외부로 출사시키고, 외부에서 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제2 투사렌즈(352)와,
외부에서 자동 초점용 광학장치 내부로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)를 통해 제공되는 시료에서 반사된 초점용 광만을 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광을 촬상하여 초점 조절용 영상정보를 획득하는 촬상소자(370)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 자동 초점용 광학장치 실시예 1, 2는 촬상소자(370)에 촬상되는 초점 조절용 영상정보를 분석해 초점이 조절되도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 외부(구동부)로 제공하는 초점정보 제공부(380)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 자동 초점용 광학장치 실시예 1, 2의 구성적 특징들은 시료 검사용 광학장치 부분에서 상세히 설명된바, 구체적 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치
20 : 시료
1000 : 광학부
2000 : Z축 스테이지
3000 : 시료 스테이지
4000 : 구동부
100 : 영상 광학부
200 : 조명부
300 : 초점 광학부

Claims (8)

  1. 자동 초점 조절을 위해 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치에 있어서,
    초점을 조절하고 시료를 광학적으로 검사 확인할 수 있도록 적외선(IR) 조명과 가시광 조명을 이용하는 광학부(1000)와;
    구동부(4000)의 구동력에 의해 상기 광학부(1000)를 수직 방향으로 이동 변위 시키는 Z축 스테이지(2000)와;
    시료가 위치하고, 구동부(4000)의 구동력에 의해 위치한 시료를 수평 방향으로 이동 변위시키는 시료 스테이지(3000)와;
    상기 Z축 스테이지(2000)와 시료 스테이지(3000)에 이동 변위를 위한 구동력을 제공하는 구동부(4000)를 포함하고,
    상기 구동부(4000)가 Z축 스테이지(2000)로 제공하는 구동력은 초점이 조절되도록 하는 구동력인 것을 특징으로 하고,

    상기 광학부(1000)는,
    조명용 광을 이용해 시료를 광학적으로 검사할 수 있도록 하는 영상 광학부(100)와;
    시료에 조사되는 가시광 파장대의 조명용 광을 발생시키는 조명부(200)와;
    적외선(IR) 파장대의 초점용 광을 이용해 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 초점 광학부(300)를 포함하고,

    상기 초점 광학부(300)는,
    가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
    상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
    상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
    상기 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광의 일부를 차단하여 투사렌즈(350)로 제공하고, 투사렌즈(350)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 반사시키는 광 절단용 미러(340)와,
    상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 영상 광학부(100)의 핫 미러(120)로 출사시키고, 핫 미러(120)로부터 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 투사렌즈(350)와,
    조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 중, 초점 광학부(300)로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)에서 반사된 시료에서 반사된 초점용 광만을 투과시켜 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
    상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광을 촬상하여 초점 조절용 영상정보를 획득하는 촬상소자(370)와,
    상기 촬상소자(370)에 촬상 되는 초점 조절용 영상정보를 분석해 초점이 조절되도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 초점정보 제공부(380)를 포함하는 것을 특징으로 하는 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치.
  2. 자동 초점 조절을 위해 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치에 있어서,
    초점을 조절하고 시료를 광학적으로 검사 확인할 수 있도록 적외선(IR) 조명과 가시광 조명을 이용하는 광학부(1000)와;
    구동부(4000)의 구동력에 의해 상기 광학부(1000)를 수직 방향으로 이동 변위 시키는 Z축 스테이지(2000)와;
    시료가 위치하고, 구동부(4000)의 구동력에 의해 위치한 시료를 수평 방향으로 이동 변위시키는 시료 스테이지(3000)와;
    상기 Z축 스테이지(2000)와 시료 스테이지(3000)에 이동 변위를 위한 구동력을 제공하는 구동부(4000)를 포함하고,
    상기 구동부(4000)가 Z축 스테이지(2000)로 제공하는 구동력은 초점이 조절되도록 하는 구동력인 것을 특징으로 하고,

    상기 광학부(1000)는,
    조명용 광을 이용해 시료를 광학적으로 검사할 수 있도록 하는 영상 광학부(100)와;
    시료에 조사되는 가시광 파장대의 조명용 광을 발생시키는 조명부(200)와;
    적외선(IR) 파장대의 초점용 광을 이용해 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 초점 광학부(300)를 포함하고,

    상기 초점 광학부(300)는,
    가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
    상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
    상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
    제1 투사렌즈(351)를 통해 (-) 굴절능으로 굴절된 초점용 광의 일부를 차단하여 제2 투사렌즈(352)로 제공하고, 제2 투사렌즈(352)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 반사시켜 필터(360)로 제공하는 광 절단용 미러(340)와,
    상기 광 절단용 미러(340) 전단에 설치되어, 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광을 (-) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제1 투사렌즈(351)와,
    상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 영상 광학부(100)의 핫 미러(120)로 출사시키고, 핫 미러(120)로부터 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제2 투사렌즈(352)와,
    조명부(200)에서 출사된 가시광 영역의 조명용 광 중, 초점 광학부(300)로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)를 통해 제공되는 시료에서 반사된 초점용 광만을 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
    상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광이 촬상되는 촬상소자(370)와,
    상기 촬상소자(370)에 촬상되는 영상을 이용해 초점 조절용 영상 정보를 획득하고, 획득된 초점 조절용 영상정보를 분석해 초점이 조절되도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 구동부(4000)로 제공하는 초점정보 제공부(380)를 포함하는 것을 특징으로 하는 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 영상 광학부(100)는,
    조명부(200)에서 출사된 빔 형태의 조명용 광을 대물렌즈(130)로 입사시키는 빔 스플리터(110)와,
    초점 광학부(300)에서 출사된 초점용 광을 반사시켜 대물렌즈(130)로 입사시키고, 대물렌즈(130)를 투과한 시료에서 반사된 초점용 광을 반사시켜 초점 광학부(300) 입사시키는 핫 미러(120)와,
    상기 빔 스플리터(110)를 통해 입사된 조명용 광과 핫 미러(120)를 통해 반사된 초점용 광을 시료에 조사하는 대물렌즈(130)와,
    상기 빔 스플리터(110)와 대물렌즈(130)를 투과한 시료에서 반사된 조명용 광을 영상카메라로(150)로 투과시키는 튜브렌즈(140)와,
    상기 튜브렌즈(140)를 투과한 시료에서 반사된 조명용 광을 촬상하여 시료 검사용 영상을 제공하는 영상카메라로(150)를 포함하고,
    상기 조명부(200)는,
    가시광 영역의 조명용 광을 발생시키는 조명광원(210)과,
    조명광원(210)에서 발생된 확산성을 갖는 조명용 광을 평행 광 형태로 영상 광학부(100)로 출사시키는 조명렌즈(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 구동부(4000)는 초점 광학부(300)가 제공하는 초점조절 제어정보에 따라 초점이 조절되도록 하는 구동력을 Z축 스테이지(2000)로 제공하는 것을 특징으로 하는 IR 조명을 이용하는 시료 검사용 광학장치.
  5. 삭제
  6. 자동 초점 조절을 위해 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치에 있어서,
    가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
    상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
    상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
    상기 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광의 일부를 차단하여 투사렌즈(350)로 제공하고, 투사렌즈(350)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 필터(360) 측으로 반사시키는 광 절단용 미러(340)와,
    상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 외부로 출사시키고, 외부에서 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 투사렌즈(350)와,
    상기 외부에서 자동 초점용 광학장치 내부로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)에서 반사된 시료에서 반사된 초점용 광만을 투과시켜 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
    상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광이 촬상되는 촬상소자(370)를 포함하는 것을 특징으로 하는 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치.
  7. 자동 초점 조절을 위해 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치에 있어서,
    가시광에 근접한 700~1200nm 파장대의 적외선(IR)인 초점용 광을 발생시키는 IR LED(310)와,
    상기 IR LED(310)에서 발생된 확산성을 갖는 초점용 광을 평행 광 형태로 모아 마스크(330)로 출사시키는 조명렌즈(320)와,
    상기 조명렌즈(320)에서 출사되는 초점용 광의 빔 폭을 조절하는 공초점 방식의 마스크(330)와,
    제1 투사렌즈(351)를 통해 (-) 굴절능으로 굴절된 초점용 광의 일부를 차단하여 제2 투사렌즈(352)로 제공하고, 제2 투사렌즈(352)에서 출사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 반사시켜 필터(360)로 제공하는 광 절단용 미러(340)와,
    상기 광 절단용 미러(340) 전단에 설치되어, 마스크(330)를 통해 빔 폭이 조절된 초점용 광을 (-) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제1 투사렌즈(351)와,
    상기 광 절단용 미러(340) 후단에 설치되어, 광 절단용 미러(340)를 통과한 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 외부로 출사시키고, 외부에서 입사되는 시료에서 반사된 초점용 광을 (+) 굴절능으로 굴절시켜 광 절단용 미러(340)로 출사시키는 제2 투사렌즈(352)와,
    외부에서 자동 초점용 광학장치 내부로 유입된 가시광 영역의 조명용 광은 차단하고, 광 절단용 미러(340)를 통해 제공되는 시료에서 반사된 초점용 광만을 촬상소자(370)로 제공하는 필터(360)와,
    상기 필터(360)를 통과한 시료에서 반사된 초점용 광이 촬상되는 촬상소자(370)를 포함하는 것을 특징으로 하는 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
    촬상소자(370)에 촬상되는 영상을 이용해 초점 조절용 영상 정보를 획득하고, 획득된 초점 조절용 영상정보를 분석해 초점이 조절되도록 하는 초점조절 제어정보를 생성하고, 생성된 초점조절 제어정보를 외부(구동부)로 제공하는 초점정보 제공부(380)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IR 조명을 이용하는 자동 초점용 광학장치.
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