KR102291166B1 - 필름 이물질 고속 자동 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시료가 안착되는 재물대; 상기 재물대의 상측 측면에 복수 개가 배치되어 저배율 광학모듈 작동시 시료를 향해 측광을 조사하는 측광유닛; 상기 재물대 상측에 설치되고, 상기 측광유닛에서 조사된 측광에 의한 이물질의 광산란을 이용하여 시료에서 이물질을 검출할 수 있도록 시료를 촬상하여 저배율 이미지를 생성하는 저배율 광학모듈; 상기 재물대 일측에 설치되고, 고배율 구동유닛이 연결 설치되어 x축, y축 및 z축 방향으로 구동되며, 시료를 촬상하여 고배율 이미지를 생성하는 고배율 광학모듈; 및 상기 저배율 광학모듈과 고배율 광학모듈의 작동을 제어하고, 상기 저배율 이미지와 상기 고배율 이미지가 수신되어 저장, 재생 및 분석되는 사용자 기기를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 저배율 광학모듈로 촬상된 광산란 이미지로 시료에 포함된 이물질을 용이하게 검출할 수 있고, 고배율 광학모듈을 시료의 이물질좌표영역으로 이동시켜 이물질의 모양, 컬러, 크기, 광학적 특성값을 확인할 수 있으며, 시료를 파괴하거나 손상시키지 않고 시료내 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이를 확인하여 제품의 사용 가능 여부를 신속하게 판정할 수 있고, 이물질 분석기를 연결하여 이물의 종류도 파악할 수 있는 효과가 있다.

Description

필름 이물질 고속 자동 검출 장치{HIGH-SPEED AUTOMATIC DETECTING APPARATUS OF FOREIGN SUBSTANCES IN FILM}
본 발명은 이물질 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필름에 존재하는 이물질을 검출하고, 이물질의 모양, 컬러, 크기, 광학적 특성값 등을 확인할 수 있으며, 시료내 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이를 확인하여 제품의 품질과 사용 가능 여부를 판정할 수 있는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업이 고도화될수록 사무 환경에서 뿐만 아니라 생산현장에서 먼지 등의 이물질을 제어할 필요성이 증가하게 되었고, 생산 현장을 청결한 상태로 유지하여 이물질이 제품에 미치는 악영향을 방지하기 위하여 클린룸이 도입되었다.
특히, 반도체나 디스플레이 등 나노 수준의 고도로 정밀한 제조 공정이 포함된 첨단산업에서는 제품을 제조하는 현장의 미소한 환경 조건까지도 제품의 품질에 큰 영향을 줄 수 있기 때문에 클린룸에서 요구하는 청정도는 점점 강화되고 있는 추세이다.
디스플레이는 휴대폰, 태블릿PC, 모니터, 가전제품, 자동차용 전자장치 등의 영역에 사용되고 있고, OCA 필름, 편광필름, 유리 등으로 제조되며, 이러한 디스플레이 필름에 일정 크기 이상의 이물질이 존재하는 경우 화소 불량을 유발하거나 화질의 특성 저하를 유발하게 된다. 또한 건물 유리창이나 실내 인테리어에 사용되는 다양한 필름에 일정 크기 이상의 이물질이 포함되는 경우 제품 불량이 발생된다.
이러한 이물질을 검출하기 위한 종래의 광학장치에서는 상호 다른 배율을 갖는 복수의 대물렌즈가 회전판의 회전에 의해 선택되어 저배율 이미지와 고배율 이미지를 각각 생성하였다. 따라서 종래의 광학장치에서는 저배율 대물렌즈로 전체 이미지에서 이물질의 대략적인 위치를 파악한 후, 고배율 대물렌즈로 이물질이 검출된 영역을 다시 찾아 정밀 관찰을 수행하였다. 이로 인하여 종래의 광학장치에서는 정밀 관찰을 위하여 저배율 대물렌즈를 고배율 대물렌즈로 스위칭해야 하고, 시료의 이물질이 검출된 영역을 찾아서 고배율 대물렌즈를 시료의 이물질이 검출된 영역과 정렬시켜야 하므로 시간이 많이 소요되고, 번거로운 문제가 있었다.
또한, 이와 관련된 종래기술로 특허문헌 1에는 샘플이 안착되는 재물대와, 샘플을 촬상하여 저배율 이미지를 생성하는 저배율 광학모듈과, 샘플을 촬상하여 고배율 이미지를 생성하고 샘플을 기준으로 저배율 광학모듈의 반대편에 위치하는 고배율 광학모듈과, 고배율 광학모듈을 이동시키는 구동모듈 및 저배율 이미지와 고배율 이미지가 재생되는 사용자 기기를 포함하고, 구동모듈의 구동에 의해 고배율 광학모듈의 촬상영역이 변경되는 디지털 현미경이 공개되어 있다.
그러나, 상술한 종래기술은 직광을 이용하므로 저배율 이미지에서 작은 크기의 이물질의 검출이 용이하지 않고, 복수 개의 이물질이 존재하는 경우 검출 시간이 많이 소요되는 문제가 있다. 또한, 상술한 종래기술은 저배율 이미지로 샘플의 전체 영역을 파악한 후 고배율 광학모듈을 이물질이 검출된 영역으로 이동시킴으로써 이물질의 위치 파악 및 초점 맞춤의 번거로움을 어느 정도 해소할 수는 있으나, 시료 내 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이 등을 파악할 수 없는 문제가 있다.
즉, 디스플레이 제품에 사용되는 OCA 필름 등 다층으로 이루어진 시료는 기재층과 기재층의 양측면에 각각 점착된 보호층으로 이루어지는데, 기재층에 이물질이 포함되는 경우 제품 불량이 발생하지만, 보호층은 나중에 사용시 제거되는 것이어서 보호층에 이물질이 존재하더라도 정상품으로 사용할 수 있다.
그런데 상술한 종래기술로는 저배율 광학모듈로 이물질이 검출되더라도 고배율 광학모듈로 시료내 이물질이 존재하는 층이나 깊이 등을 확인할 수 없기 때문에, 외면의 보호층을 제거한 후 나머지 시료를 다시 광학모듈로 관찰하여 이물질이 어느 층에 존재하는 지를 확인해야 한다. 하지만, 이러한 과정에서 시료가 파괴되거나 손상되어 검사에 의한 손실이 발생하므로 전수검사시 검사 자체가 불가능할 뿐만 아니라, 작업자가 보호층을 제거하는 과정에서 작업자나 장비로부터 이물질이 부착되어 오염될 수 있고, 시료내 이물질이 존재하는 깊이와 시료 자체의 높이를 정확히 판단할 수 없다. 따라서, 시료에 이물질이 검출되는 경우 전량 폐기할 수밖에 없는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0052157호(2020.05.14 공개)
본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저배율 광학모듈로 촬상된 광산란 이미지로 시료에 포함된 이물질을 용이하게 검출할 수 있고, 고배율 광학모듈을 시료의 이물질좌표영역으로 이동시켜 이물질의 모양, 컬러, 크기, 광학적 특성값을 확인할 수 있으며, 시료를 파괴하거나 손상시키지 않고 시료내 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이를 확인하여 제품의 사용 가능 여부를 신속하게 판정할 수 있고, 이물질 분석기를 연결하여 이물의 종류도 파악할 수 있는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치의 제공에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 시료가 안착되는 재물대; 상기 재물대의 상측 측면에 복수 개가 배치되어 저배율 광학모듈 작동시 시료를 향해 측광을 조사하는 측광유닛; 상기 재물대 상측에 설치되고, 상기 측광유닛에서 조사된 측광에 의한 이물질의 광산란을 이용하여 시료에서 이물질을 검출할 수 있도록 시료를 촬상하여 저배율 이미지를 생성하는 저배율 광학모듈; 상기 재물대 일측에 설치되고, 고배율 구동유닛이 연결 설치되어 x축, y축 및 z축 방향으로 구동되며, 시료를 직광으로 촬상하여 고배율 이미지를 생성하는 고배율 광학모듈; 및 상기 저배율 광학모듈과 고배율 광학모듈의 작동을 제어하고, 상기 저배율 이미지와 상기 고배율 이미지가 수신되어 저장, 재생 및 분석되는 사용자 기기를 포함하되, 상기 사용자 기기는, 상기 저배율 이미지에서 이물질이 검출된 이물질좌표영역을 도출하고, 상기 고배율 광학모듈을 상기 이물질좌표영역과 인접한 이물질이 없는 인접좌표영역으로 이동하도록 제어하여 상기 고배율 광학모듈이 상기 인접좌표영역에서 일정한 수치만큼씩 z축 방향으로 이동하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 하고, 촬상된 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값을 시료 상단면 기준값 범위와 비교하여 광학적 특성값이 상기 시료 상단면 기준값 범위에 해당될 때의 상기 고배율 광학모듈의 높이를 기준면으로 결정한 후, 상기 고배율 광학모듈이 기준면을 따라 상기 인접좌표영역에서 상기 이물질좌표영역으로 수평 이동하도록 한 다음, 상기 고배율 광학모듈이 상기 이물질좌표영역에서 기준면으로부터 일정한 수치만큼씩 z축 방향으로 하강하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 하고, 촬상된 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값을 이물질 기준값 범위와 비교하여 광학적 특성값이 상기 이물질 기준값 범위에 해당될 때의 상기 고배율 광학모듈이 상기 기준면으로부터 하강한 거리를 이물질 존재 깊이로 판단하는 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 저배율 광학모듈로 촬상된 광산란 이미지로 시료에 포함된 이물질을 용이하게 검출할 수 있고, 고배율 광학모듈을 시료의 이물질좌표영역으로 이동시켜 이물질의 모양, 컬러, 크기, 광학적 특성값을 확인할 수 있으며, 시료를 파괴하거나 손상시키지 않고 시료내 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이를 확인하여 제품의 사용 가능 여부를 신속하게 판정할 수 있고, 이물질 분석기를 연결하여 이물의 종류도 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 측광유닛의 배치 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 시료의 관심영역을 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 3a의 시료의 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 인접좌표영역에서 기준면 결정후 고배율 광학모듈이 이물질좌표영역으로 이동하는 과정을 나나탠 도면이고, 도 4b는 고배율 광학모듈이 이물질좌표영역에서 하강하면서 이물질 존재 깊이와 이물질의 높이를 판단하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명에서 빛을 반사하는 성질을 갖는 이물질이 포함된 시료의 상단면으로부터의 깊이(t)에 따른 층검출가능최대지수 LDImax의 분포를 대략적으로 나타낸 그래프이고, 도 5b는 본 발명에서 빛을 흡수하는 성질을 갖는 이물질이 포함된 시료의 상단면으로부터의 깊이(t)에 따른 층검출가능최소지수 LDImin 분포를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에서 시료가 굴곡을 갖고 벤딩된 상태인 경우 이물질마다 기준면을 결정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 시료의 이물질 검출 및 분석 과정을 도시한 플로우차트이다.
이하에서, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 필름 이물질 고속 자동 검출 장치를 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세하게 설명하도록 하겠다.
본 발명에 따른 필름 이물질 고속 자동 검출 장치는 필름에 존재하는 이물질을 검출하고, 이물질의 모양, 컬러, 크기, 광학적 특성값 등을 상세하게 확인하며, 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이를 확인하여 제품의 품질과 사용 가능 여부를 판정할 수 있는 것으로, 도 1을 참고하면 재물대(100), 측광유닛(200), 저배율 광학모듈(300), 고배율 광학모듈(400) 및 사용자 기기(500)를 포함하여 이루어지고, 이물질 종류 분석기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 재물대(100)는 필름으로 이루어진 시료(10)가 상부에 안착될 수 있도록 안착면을 제공하고, 측광유닛(200)보다 하측에 마련된다. 이때 시료는 투명 또는 반투명한 단층필름이나 다층필름일 수 있다.
일례로, 상기 재물대(100)는 내부가 빈 육면체, 원통 등의 형상으로 이루어질 수 있고, 상부면에 시료가 안착되는 안착홈이 마련될 수 있으며, 안착홈에는 관통홀이 형성될 수 있다. 시료를 재물대(100)에 놓고 광학모듈로 검사할 때 재물대로부터 반사되는 반사광이 있을 경우 이물질을 제대로 검출하기 곤란하므로 재물대(100)는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 더불어, 재물대는 광원에서 조사된 광이 시료를 투과하고 관통홀을 지나 그 내측 바닥면에 반사되거나 산란된 후 광학모듈의 초점거리 이내에 들어오지 않도록 일정 이상의 내부영역깊이를 갖는 것이 바람직하다.
도 2를 참고하면, 상기 측광유닛(200)은 재물대(100)의 상측 측면에 복수 개가 배치되어 저배율 광학모듈(300) 작동시 시료를 향해 측광을 조사한다. 상기 측광유닛(200)은 재물대(100)에 안착된 시료를 향해 측광을 조사하여 저배율 광학모듈(300)이 이물질에 의해 반사된 광을 검출하여 시료에 포함된 이물질을 검출하도록 한다.
시료의 일측 방향에서만 광을 조사하고 시료에 복수 개의 이물질이 인접하게 포함된 경우, 어느 하나의 이물질의 배면에는 음영구간(shaded section)이 발생할 수 있고, 이러한 음영구간에 의해 인접한 다른 이물질이 제대로 검출되기 어려운 문제가 발생하지만, 본 발명은 상기 측광유닛(200)이 시료 둘레의 2방향, 3방향, 4방향 등 복수 개의 방향에 설치되어 시료를 향해 광을 조사하여 음영구간에 의해 이물질의 검출이 누락되는 것을 방지하여 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 상기 측광유닛(200)은 LED, 레이저 등이 적용될 수 있다,
또한, 상기 측광유닛(200)은 시료에 대한 광 조사각도가 5도 내지 45도인 것이 바람직한데, 상기 측광유닛(200)에서 조사된 측광이 이물질에 의해 반사될 때 빛이 퍼지는 광산란이 발생하여 저배율 광학모듈(300)의 이미지센서가 받아들일 수 있는 검출 크기를 증가시켜 검출력을 증대시킬 수 있고, 저배율 광학모듈(300)로 촬상된 저배율 이미지로부터 이물질을 쉽고 빠르게 검출하여 확인할 수 있으며, 저배율 광학모듈(300)로 검출 가능한 크기보다 작은 크기의 이물질과 광반사가 잘 되지 않는 이물질도 검출할 수 있다. 이때, 광 조사각도가 45도를 초과하면 측광의 이물질에 의해 반사될 때 광산란에 의한 검출력 증대 효과가 저하될 수 있고, 광 조사각도가 5도 미만이면 상측 또는 하측으로 볼록하게 벤딩된 시료에 대해 측광을 사용하여 이물질을 검출할 경우 시료의 일부가 광 조사범위를 벗어나서 이물질 검출이 누락될 수 있다.
더불어, 도 3a 및 도 3b를 참고하면 다층으로 이루어진 OCA 필름과 같은 시료(10)는 기재층(11)과 기재층(11)의 양면에 각각 점착된 상측 보호층(12) 및 하측 보호층(13)을 포함하는데, 하측 보호층(13)이 기재층(11)보다 넓은 면적으로 구비되어 있는 경우 이물질 검출이 필요한 기재층(11)이 존재하는 관심영역(Area of interest)에 대해서만 검사할 필요가 있다. 이에, 측광유닛(200)을 이용하여 시료를 향해 측광을 조사하고 저배율 광학모듈(300)로 저배율 이미지를 촬상하면 기재층(11)이 하측 보호층(13) 위로 돌출되게 형성되어 있어 빛을 반사하여 저배율 이미지에서 기재층(11)과 하측 보호층(13)의 경계선(L)이 빛의 라인으로 표시되므로, 사용자 기기(500)는 상기 저배율 이미지로부터 빛의 라인으로 표시된 경계선(L)을 따라 관심영역(R)으로 잘라내어 관심영역(R)에 대해서만 이물질을 검출하여 확인할 수 있다.
상기 저배율 광학모듈(300)은 상기 재물대(100) 상측에 설치되되 고배율 광학모듈(400)보다 높은 위치에 설치되고, 예컨대 프레임(미도시) 위에 지지되어 설치될 수 있으며, 프레임에는 하측의 재물대(100)에 안착된 시료에 대한 이미지 촬상이 가능하도록 구멍이 관통 형성될 수 있다.
또한, 상기 저배율 광학모듈(300)은 이미지센서를 포함하고, 상기 측광유닛(200)에서 조사된 측광에 의한 이물질의 광산란을 이용하여 시료에서 이물질을 검출할 수 있도록 시료를 촬상하여 저배율 이미지를 생성한다. 상기 저배율 광학모듈(300)의 광축(optical axix)은 z축을 기준으로 배열된다.
이때, 저배율 광학모듈(300)이 작동되어 촬상이 이루어질 때 고배율 광학모듈(400)은 저배율 광학모듈(300)의 시야 밖, 즉 재물대(100)의 일측에서 대기한다.
상기 저배율 광학모듈(300)은 화각이 커서 촬상영역이 광역이고, 시료의 전체 영역에 대한 저배율 이미지를 생성할 수 있으며, 저배율 구동유닛(310)이 연결 설치되어 z축 방향인 상하 방향으로 구동 제어되면서 재물대(100)에 안착된 시료에 맞춰 촬상영역을 조절할 수 있다. 상기 저배율 구동유닛(310)은 모터에 의해 작동되는 리드 스크루(lead screw), 볼 스크루(ball screw), 리니어 가이드(linear guide), 벨트 등이 이용될 수 있다. 상기 저배율 광학모듈(300)의 촬상영역은 가로 200mm × 세로 150mm일 수 있다.
상기 저배율 광학모듈(300)이 촬상한 저배율 이미지에는 상기 측광유닛(200)에서 조사된 측광이 이물질에 의해 반사될 때 발생하는 광산란이 나타나 있으므로, 저배율 광학모듈(300)의 이미지센서가 받아들일 수 있는 검출 크기를 증가시켜 검출력을 증대시킬 수 있고, 이물질을 쉽고 빠르게 검출하여 확인할 수 있으며, 본래의 저배율 광학모듈(300)로 검출 가능한 크기보다 작은 크기의 이물질도 검출할 수 있다. 일례로 상술한 바와 같이 광산란을 이용하면 본래 저배율 광학모듈(300)이 검출 가능한 크기의 약 1/3인 작은 입자도 검출할 수 있다
또한, 시료에 복수 개의 이물질이 존재하는 경우 사용자 기기(500)는 저배율 광학모듈(300)로부터 전송된 저배율 이미지를 통하여 이물질 간의 거리를 계산하여 시료의 품질을 판정할 수 있다. 예컨대, 시료에 기준값 미만의 크기를 갖는 복수 개의 이물질들 검출되더라도 이물질간 거리가 서로 근접하게 모여 있으면 불량품으로 판정될 수 있다. 다만, 저배율 광학모듈(300)에서 촬상된 저배율 이미지에서 이물질이 빛나는 점으로 표시되므로 이물질의 실제 모양이나 컬러, 크기 등을 알 수 없다.
상기 고배율 광학모듈(400)은 상기 재물대(100) 일측에 설치되고, 이미지센서가 설치되어 시료를 촬상하여 고배율 이미지를 생성하며, 고배율 구동유닛(410)이 연결 설치되어 x축, y축 및 z축의 각 축 방향으로 구동되고, 예컨대 복수개의 고배율 구동유닛(410)이 설치되어 x축, y축 및 z축의 각 축 방향으로 개별적인 구동이 이루어질 수 있다.
상기 고배율 구동유닛(410)은 상기 고배율 광학모듈(400)이 x축, y축 및 z축의 각 축 방향으로 이동될 수 있도록 다양한 구동기기가 이용될 수 있다. 일례로 상기 고배율 구동유닛(410)은 모터에 의해 작동되는 리드 스크루(lead screw), 볼 스크루(ball screw), 리니어 가이드(linear guide), 벨트 등이 이용될 수 있다.
상술한 x축, y축 및 z축은 재물대(100) 상부의 안착면 공간을 기준으로 형성된 광학모듈 좌표계를 구성하는 좌우 방향, 전후 방향, 상하 방향의 각 축일 수 있다. 상기 고배율 구동유닛(410)이 고배율 광학모듈(400)을 x축 또는 y축을 기준으로 이동시키는 경우 고배율 광학모듈(400)의 높이는 변화되지 않은 채 재물대(100)의 시료 안착면과 나란하게 이동 가능하고, 상기 고배율 구동유닛(410)이 고배율 광학모듈(400)을 z축 기준으로 이동시키는 경우 고배율 광학모듈(400)의 높이가 변화되면서 시료에 대한 초점거리가 변경될 수 있다.
상기 고배율 광학모듈(400)은 하부에 시료를 향해 직광을 조사하는 직광유닛(420)이 설치되어 있다. 상기 고배율 광학모듈(400)의 고배율 이미지 촬상시 직광유닛(420)의 직광을 조사할 수도 있고, 측광, 다양한 각도의 광을 조사할 수도 있다.
상기 고배율 광학모듈(400)의 광축은 z축을 기준으로 배열된다. 본 발명에서 저배율 광학모듈과 고배율 광학모듈의 배율비는 1,000 : 1 이상인 것이 바람직하다.
상기 고배율 광학모듈(400)은 고배율 구동유닛(410)에 의하여 x축, y축 방향으로 이동하여 저배율 이미지에서 이물질이 검출된 이물질좌표영역으로 이동하여 촬상한 고배율 이미지로부터 이물질의 모양, 컬러, 크기, 광학적 특성값 등을 상세하게 확인할 수 있으며, 시료내 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이를 확인하여 제품의 품질 이상 유무를 신속하게 판정할 수 있다.
상기 고배율 광학모듈(400)은 화각이 작아서 촬상영역이 좁고, 시료의 일부에 대한 고배율 이미지를 생성할 수 있으며, 고배율 구동유닛(410)이 연결 설치되어 z축 방향으로 구동 제어되면서 시료와의 거리가 조절될 수 있다. 일례로 상기 고배율 광학모듈(400)의 촬상영역은 가로 2mm × 세로 1mm일 수 있다.
상기 사용자 기기(500)는 상기 저배율 광학모듈(300)과 고배율 광학모듈(400)의 작동을 제어하고, 저배율 이미지와 고배율 이미지가 수신되어 저장, 재생 및 분석되며, 고배율 이미지로부터 광학적 특성값을 추출하고 이를 비교 판단하는 것으로, 디스플레이 화면과 통신모듈이 포함된 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 태블릿PC, PDA 등의 전자장치일 수 있다. 상기 사용자 기기(500)는 저배율 이미지와 고배율 이미지를 비교 분석할 수 있는 전용 프로그램이 설치된다.
여기서, 상기 광학적 특성값은 RGB값, YUV값, HSB값 및 Lab값에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
RGB값은 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B)을 섞어 이미지를 표현하는 방식으로, 이미지는 픽셀이라고 불리는 아주 작은 사각형이 여러 개 모여서 만들어지고, 각 픽셀은 빨간색, 녹색, 파란색의 조합으로 만들어지며, 빨간색, 녹색, 파란색 각각은 0부터 255까지 256단계의 색을 숫자로 나타낼 수 있다. 예를들면, RGB(255,0,0)은 빨간색으로 표현되고, RGB(255,100,0)은 초록색이 섞인 빨간색으로 표현될 수 있다.
YUV값은 휘도신호(Y), 휘도신호와 청색 성분의 색차(U), 휘도 신호와 적색 성분의 색차(V)의 3가지 정보로 색을 나타내는 방식으로, RGB값과 YUV값은 정해진 공식에 의해 상호 변환될 수 있다.
HSB값은 색상(H), 채도(S), 명도(B)를 나타낸 값으로, 포토샵 등 프로그램에서 주로 사용하는 색상정보의 표기 방식이다. 색상(H)은 0°~360°의 범위를 갖고, 채도(S)는 특정한 색상의 가장 진한 상태를 100%로 하였을 때 진하기의 정도를 나타내며 채도값 0%는 같은 명도의 무채색을 나타낸다. 명도(B)는 흰색을 100%, 검정을 0%로 하였을 때 밝기의 정도를 나타낸다.
Lab값은 CIE(Commission Internationale d' Eclairage)라는 국제표준컬러측정기구에 의하여 재정립된 컬러 체계로, 똑같은 색상이라 하더라도 자신의 모니터에서 보는 색상과 다른 모니터에서 보는 색상에는 미세한 차이 내지 심각한 차이를 보일 수 있는데 이런 차이점을 보완하기 위하여 개발된 색상 모델이다. 일반적으로 L*a*b*로 표기하는데, L성분은 밝기인 명도(Luminosity)를 말하고, a성분은 녹색과 적색의 관계를 의미하고 음수쪽으로 가면 녹색, 양수쪽으로 가면 적색을 띄며, b성분은 청색과 황색의 관계를 의미하고 음수쪽으로 가면 청색, 양수쪽으로 가면 황색을 띈다.
상기 광학적 특성값을 RGB값으로 사용하는 경우 하기 층검출가능최대지수 LDImax(Layer Detectable Maximum Index)를 계산하여 사용할 수 있다.
LDImax = Rmax×Gmax×Bmax
Rmax : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 R 성분값 중에 최대값
Gmax : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 G 성분값 중에 최대값
Bmax : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 B 성분값 중에 최대값
즉, 고배율 이미지 촬상영역 내에는 복수 개의 픽셀들이 존재한다. 예를들면 고배율 이미지 촬상영역 내의 가로와 세로의 픽셀값은 500×500 픽셀이고, 각 픽셀마다 광학적 특성값이 추출되며, 이중에 Rmax, Gmax, Bmax를 찾아서 곱셈하면 LDImax가 도출된다.
한편, 일반적으로 광원으로부터 시료를 향해 조사된 광은 이물질에 의해 반사되거나 산란되는데, 카본블랙 등 일부 이물질은 광을 흡수하는 성질을 갖는다. 이러한 경우 고배율 광학모듈(400)로 촬상된 시료의 고배율 이미지에서 이물질의 광학적 특성값이 상대적으로 낮게 나오기 때문에 광학적 특성값을 RGB로 사용하는 경우 하기 층검출가능최소지수 LDImin(Layer Detectable Minimum Index)를 계산하여 사용할 수 있다.
LDImin = Rmin×Gmin×Bmin
Rmin : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 R 성분값 중에 최소값
Gmin : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 G 성분값 중에 최소값
Bmin : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 B 성분값 중에 최소값
즉, 고배율 이미지 촬상영역 내에는 복수 개의 픽셀들이 존재한다. 예를들면 고배율 이미지 촬상영역 내의 가로와 세로의 픽셀값은 500×500 픽셀이고, 각 픽셀마다 광학적 특성값이 추출되며, 이중에 Rmin, Gmin, Bmin를 찾아서 곱셈하면 LDImin이 도출된다.
이와 같이, R성분, G성분, B성분의 각 최대값 또는 각 최소값을 곱하여 계산된 상당히 큰 수나 작은 수로 변환된 LDImax 또는 LDImin을 사용함으로써, 이물질 존재 영역과 이물질이 존재하지 않는 영역의 광학적 특성값이 크게 차이가 나게 되어 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이 등의 검출 정확성이 증가하고, 고배율 이미지 영역 내 픽셀들 중 일부에 RGB값에 대한 오류가 발생하거나 이미지센서의 일부에 불량화소가 발생하거나 노이즈가 발생하더라도 이물질이 존재하는 층과 깊이, 이물질의 높이를 오차없이 파악할 수 있다.
위에서 LDImax 및 LDImin 도출시 RGB값만 적용하여 설명하였으나, YUV값, HSB값 및 Lab값도 고배율 이미지의 촬상영역내의 각 픽셀마다 추출된 광학적 특성값을 구성하는 각 성분값 중에서 최대값들이나 최소값들을 곱셈하여 본 발명에 적용할 수 있을 것이다.
상기 사용자 기기(500)는 기준값 저장부(510), 관심영역 추출부(520), 이물질 검출부(530), 좌표 결정부(540), 광학모듈 제어부(550), 광학적 특성값 추출부(560), 기준면 결정부(570), 이물질 분석부(580) 및 판정부(590)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 기준값 저장부(510)는 미리 시료 상단면에 대하여 고배율 광학모듈(400)이 촬상한 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값에 대한 시료 상단면 기준값 범위와, 미리 시료에 이물질을 포함시킨 후 상기 고배율 광학모듈이 이물질 존재 영역을 촬상한 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값에 대한 이물질 기준값 범위가 저장된다.
보다 상세하게는, 재물대(100)에 이물질이 없는 시료를 안착시킨 후 고배율 광학모듈(400)을 시료 위에서 수동으로 상하 방향으로 이동시키면서 시료 상단면에 초점이 맞았을 때 시료 상단면의 광학적 특성값을 추출한다. 정확도를 증가시키기 위하여 시료 상단면의 복수 개의 지점들에 대하여 반복하여 광학적 특성값들을 추출한다. 이때, 고배율 광학모듈(400)로 촬상된 고배율 이미지의 가로와 세로의 픽셀값은 미리 정해지는데, 예컨대 고배율 이미지의 가로와 세로의 픽셀값은 500×500 픽셀이고, 각 픽셀마다 광학적 특성값이 추출되며, LDImax 또는 LDImin를 구하여 시료 상단면 기준값으로 결정할 수 있다. 또한, 시료 상단면의 복수 개의 지점들에 대하여 반복 수행하면 시료 상단면의 각 촬상영역에 대한 광학적 특성값들이 도출되어 시료 상단면 기준값 범위가 결정된다. 예컨대 시료 상단면 기준값 범위는 상기 LDImax 또는 LDImin의 범위로 기준값 저장부(510)에 저장될 수 있다.
또한, 일정한 크기를 갖는 특정한 이물질을 시료에 인위적으로 포함시킨 후, 재물대(100)에 이물질이 포함된 시료를 안착시킨 후 고배율 광학모듈(400)를 이물질좌표영역 위에서 수동으로 상하 방향으로 이동시키면서 이물질에 초점이 맞았을 때 이물질의 광학적 특성값을 추출한다. 이때, 고배율 광학모듈(400)로 촬상된 고배율 이미지의 가로와 세로의 픽셀값은 미리 정해지는데, 예컨대 고배율 이미지의 가로와 세로의 픽셀값은 500×500 픽셀이고, 각 픽셀마다 광학적 특성값이 추출되며, LDImax 또는 LDImin를 구하여 이물질 기준값으로 결정할 수 있다. 또한, 이물질을 시료 내 여러 깊이에 포함시켜서 광학적 특성값을 추출하는 작업을 반복 수행하면 이물질좌표영역에 대한 광학적 특성값들이 도출되어 이물질 기준값 범위가 결정된다. 예컨대 이물질 기준값 범위는 상기 LDImax 또는 LDImin의 범위로 기준값 저장부(510)에 저장될 수 있다.
상기 관심영역 추출부(520)는 저배율 광학모듈(300)로 촬상된 저배율 이미지로부터 측광에 의해 빛의 라인으로 표시되는 경계선(L)을 잘라내어 관심영역(R)으로 추출한다. 최근 스마트폰 등 디스플레이 제품용 다층필름은 제품의 베젤 축소로 검출영역이 필름 가장자리까지 확대되고 있다. 이에, 측광유닛(200)을 이용하여 시료를 향해 측광을 조사하고 저배율 광학모듈(300)로 저배율 이미지를 촬상하면 저배율 이미지에서 기재층(11)과 하측 보호층(13)의 경계선(L)이 빛의 라인으로 표시되므로, 상기 관심영역 추출부(520)는 상기 저배율 이미지에서 빛의 라인으로 표시되는 경계선(L)을 따라 관심영역(R)을 잘라내어 관심영역(R)에 대해서만 이물질을 검출하여 확인할 수 있다.
상기 이물질 검출부(530)는 상기 저배율 광학모듈(300)이 시료를 촬상하여 전송한 저배율 이미지로부터 측광유닛(200)에서 조사된 측광에 의한 이물질의 광산란을 이용하여 이물질을 검출한다. 이때, 상기 이물질 검출부(530)는 상기 관심영역(R)에 대해서 이물질을 검출할 수 있다.
상기 좌표 결정부(540)는 저배율 이미지에서 이물질이 검출된 이물질좌표영역을 도출하고, 고배율 광학모듈(400)의 촬상영역을 이물질좌표영역과 매칭시키며, 이물질좌표영역과 인접한 이물질이 없는 인접좌표영역을 결정한다.
일례로, 상기 좌표 결정부(540)는 광역의 저배율 이미지에서 재물대(100) 상의 이물질좌표영역을 도출한 후, 고배율 광학모듈(400)의 좁은 촬상영역을 이물질좌표영역과 일치시키고, 상기 이물질좌표영역과 인접한 영역 중에서 이물질이 없는 인접좌표영역을 결정하면, 광학모듈 제어부(550)가 고배율 구동유닛(410)에 제어신호를 전송하여 고배율 광학모듈(400)이 인접좌표영역으로 이동되도록 한다.
상기 광학모듈 제어부(550)는 저배율 광학모듈(300)과 고배율 광학모듈(400)의 작동을 제어하는 것으로, 저배율 구동유닛(310)에 제어신호를 전송하여 저배율 광학모듈(300)이 상하 방향으로 이동될 수 있도록 제어하거나, 고배율 구동유닛(410)에 제어신호를 전송하여 고배율 광학모듈(400)이 이물질좌표영역 또는 이물질좌표영역과 인접한 이물질이 없는 인접좌표영역으로 이동하도록 x축, y축 방향으로 제어하며, 저배율 광학모듈(300)과 고배율 광학모듈(400)이 이미지를 촬상하도록 제어한다.
또한, 상기 광학모듈 제어부(550)는 인접좌표영역에서 고배율 구동유닛(410)을 제어하여 고배율 광학모듈(400)이 일정한 수치만큼씩, 일례로 0.1㎛씩 z축 방향으로 이동하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 하고, 기준면 결정부(540)에 의해 기준면(S)이 결정되면 고배율 구동유닛(410)을 제어하여 고배율 광학모듈(400)이 기준면(S)을 따라 인접좌표영역에서 이물질좌표영역으로 수평 이동하도록 한 후, 이물질좌표영역에서 고배율 구동유닛(410)을 제어하여 고배율 광학모듈(400)이 기준면(S)으로부터 일정한 수치만큼씩, 일례로 0.1㎛씩 z축 방향으로 하강하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 한다.
상기 광학적 특성값 추출부(560)는 고배율 광학모듈(400)에서 촬상되어 수신된 고배율 이미지로부터 광학적 특성값을 추출한다. 이때, 상기 광학적 특성값 추출부(560)는 추출된 광학적 특성값으로부터 상기 LDImax 또는 LDImin을 연산하여 사용할 수 있다.
상기 기준면 결정부(570)는 이물질좌표영역과 인접한 이물질이 없는 인접좌표영역에서 고배율 광학모듈(400)이 연속적으로 촬상하여 전송한 고배율 이미지로부터 상기 광학적 특성값 추출부(560)가 추출한 광학적 특성값을 상기 기준값 저장부(510)에 저장된 시료 상단면 기준값 범위와 실시간으로 비교하여, 시료 상단면 기준값 범위에 포함되는 광학적 특성값이 추출된 고배율 이미지를 촬상했을 때의 고배율 광학모듈(400)의 위치를 기준면(S)으로 결정한다. 예컨대, 상기 광학적 특성값 추출부(560)가 고배율 이미지로부터 추출하여 연산한 LDImax 또는 LDImin가 시료 상단면 기준값 범위에 포함될 때의 고배율 광학모듈(400) 하단부의 높이를 기준면(S)으로 결정한다. 도 4a를 참고하면 상기 기준면(S)은 고배율 광학모듈(400)이 시료 상단면에 대해 초점이 맞는 위치이며, 기준면(S)과 시료 상단면의 거리를 기준거리(ℓ)라 정의한다. 이는 고배율 광학모듈(400)이 시료 상단면에 대한 초점을 자동으로 맞출 수 없기 때문에 시료 상단면의 광학적 특성값에 대한 시료 상단면 기준값 범위를 사전에 미리 추출하여 저장해 놓고, 시료를 검사할 때 기준면(S) 결정시 인접좌표영역에서 촬상된 고배율 이미지로부터 추출되는 광학적 특성값을 시료 상단면 기준값 범위와 비교하여 기준면(S)을 결정하는 것이다.
상기 기준면 결정부(570)에서 기준면(S)을 결정한 후, 도 4b와 같이 상기 광학모듈 제어부(550)가 고배율 구동유닛(410)을 제어하여 고배율 광학모듈(400)이 기준면(S)을 따라 인접좌표영역에서 이물질좌표영역으로 수평 이동하도록 한 후에, 상기 이물질 분석부(580)는 고배율 광학모듈(400)이 이물질(F)이 포함된 이물질좌표영역에서 일정한 수치만큼씩, 일례로 0.1㎛씩 z축 방향으로 하강하면서 시료의 전체 두께에 걸쳐 초점거리를 유지하면서 연속 촬상하여 전송한 고배율 이미지로부터 상기 광학적 특성값 추출부(560)가 추출한 광학적 특성값을 상기 기준값 저장부(510)에 저장된 이물질 기준값 범위와 실시간으로 비교한다. 그리고, 이물질 기준값 범위에 포함되는 광학적 특성값이 추출된 고배율 이미지를 촬상했을 때의 고배율 광학모듈(400)의 기준면(S)으로부터 하강한 수직거리를 계산하면 시료 상단면으로부터 이물질이 존재하는 깊이와 동일하게 되므로 시료내 이물질 존재 깊이(d)를 확인할 수 있다. 예컨대, 상기 광학적 특성값 추출부(560)가 고배율 이미지로부터 추출하여 연산한 LDImax 또는 LDImin가 이물질 기준값 범위에 포함될 때의 고배율 광학모듈(400)의 기준면(S)으로부터 하강한 수직거리를 계산하여 이물질 존재 깊이(d)를 확인할 수 있다. 이때, 상기 광학모듈 제어부(550)는 고배율 구동유닛(410)을 제어하여 고배율 광학모듈(400)이 하강하면서 시료의 전체 두께에 걸쳐 촬상이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 시료에 포함된 이물질(F)은 높이를 갖고 있고, 이물질의 높이(h)에 해당되는 범위에 대해 촬상된 복수 개의 고배율 이미지에서 광학적 특성값들을 추출하면 모두 이물질 기준값 범위에 포함될 수 있다. 따라서, 상기 이물질 분석부(580)는, 이물질좌표영역에서 고배율 광학모듈이 하강하면서 연속적으로 촬상한 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값이, 이물질 기준값 범위에 해당되기 시작한 고배율 광학모듈이 하강한 시작위치와, 이물질 기준값 범위에 마지막으로 해당된 고배율 광학모듈이 하강한 종료위치 사이의 수직거리를 연산하여 이물질의 높이(h)를 판단할 수 있고, 이로써 이물질(F)이 시료 내 어느 정도의 깊이 영역에 걸쳐 존재하는 지를 확인할 수 있다. 일례로, 상기 시작위치가 기준면(S)으로부터 4㎛이고, 상기 종료위치가 기준면(S)으로부터 9㎛라면 이물질의 높이(h)는 5㎛로 판단할 수 있다.
이때, 이물질의 높이(h)에 해당하는 범위에 대해 촬상된 복수 개의 고배율 이미지에서 추출되어 연산된 LDImax의 분포는 도 5a와 같이 도시될 수 있고, LDImin의 분포는 도 5b와 같이 도시될 수 있다. 도 5a는 본 발명에서 빛을 반사하는 성질을 갖는 이물질이 포함된 시료의 상단면으로부터의 깊이(t)에 따른 LDImax의 분포를 대략적으로 나타낸 그래프이고, 도 5b는 본 발명에서 빛을 흡수하는 성질을 갖는 이물질이 포함된 시료의 상단면으로부터의 깊이(t)에 따른 LDImin 분포를 대략적으로 나타낸 그래프이다. 도 5a를 참고하면 빛을 반사하는 성질을 갖는 이물질의 경우 이물질의 중심부에서 LDImax가 최대가 되고, 도 5b를 참고하면 빛을 흡수하는 성질을 갖는 이물질의 경우 이물질의 중심부에서 광학적 특성값 LDImin이 최소가 됨을 확인할 수 있다.
한편, 시료에 복수 개의 이물질이 존재할 때, 재물대(100)에 안착된 시료가 벤딩되지 않고 평평한 경우에는 하나의 기준면(S)만 결정한 후 상기 기준면(S)을 기준으로 하여 각 이물질좌표영역마다 고배율 광학모듈(400)로 고배율 이미지를 연속 촬영하고 각 이물질 존재 깊이(d)와 각 이물질의 높이(h) 등에 대한 분석을 반복 수행하면 되지만, 재물대(100)에 안착된 시료가 굴곡을 갖고 벤딩된 상태인 경우에는 각 이물질마다 기준면(S)을 별도로 결정해서 각 이물질 분석에 적용해야 한다. 예컨대, 도 6을 참고하면 벤딩되어 있는 시료에 있어서 이물질 F1은 시료 상단면과 초점거리 ℓ1이 되는 고배율 광학모듈(400)의 높이가 기준면 S1이고, 이물질 F2는 시료 상단면과 초점거리 ℓ2가 되는 고배율 광학모듈(400)의 높이가 기준면 S2가 되며, 이물질 분석부(580)는 이물질 F1에 대한 이물질 존재 깊이 판단시에는 기준면 S1으로부터 하강한 수직거리를 계산하고, 이물질 F2에 대한 이물질 존재 깊이 판단시에는 기준면 S2로부터 하강한 수직거리를 계산한다.
상기 판정부(590)는 이물질 존재 깊이(d)가 어느 층에 있는 지 또는 어느 위치인지에 따라 시료가 정상품인지 불량품인지 판정할 수 있다. OCA 필름과 같은 시료(10)에서 이물질이 상측 보호층(12)과 하측 보호층(13)에 존재하는 경우엔 사용이 가능한 정상품으로 판정하고, 이물질이 기재층(11)에 존재하는 경우엔 사용할 수 없는 불량품으로 판정한다. 이와 함께, 상기 판정부(590)는 상기 이물질 분석부(580)에서 분석된 이물질의 높이(h)를 함께 고려하여 판정할 수 있다.
일례로, OCA 필름으로 이루어진 시료(10)의 전체 두께가 40㎛이고, 이 중에 기재층(11)의 두께가 양면의 점착면을 포함하여 20㎛이며, 상측 보호층(12)과 하측 보호층(13)이 각각 10㎛인 경우, 이물질 존재 깊이(d)가 시료 상단면으로부터 4㎛라면 이물질이 상측 보호층(12)에 존재하므로 일단은 시료를 정상품으로 판정할 수 있지만, 이물질의 높이를 고려하지 않으면 판정에 오류가 발생할 수 있다. 따라서, 이물질의 높이(h)가 3㎛라면 기재층(11)에 영향을 주지 않으므로 정상품으로 판정하고, 이물질의 높이(h)가 6㎛ 이상이라면 이물질이 기재층(11)과 접해 있어 기재층(11)으로 전도될 가능성이 있거나 상측 보호층(12)과 기재층(11)에 걸쳐 존재하므로 불량품으로 판정한다.
더불어, 상기 이물질 분석부(580)는 상기 저배율 이미지에서 검출된 이물질간 거리를 측정할 수 있고, 상기 판정부(590)는 검출된 이물질의 크기와 이물질간 거리의 원근을 판정에 고려할 수 있다.
예컨대, 저배율 광학모듈(300)로 촬상된 저배율 이미지에서 복수 개의 이물질들이 검출되는 경우, 상기 이물질 분석부(580)는 이물질 존재 깊이(d)와 이물질의 높이(h)를 구하면서, 검출된 이물질의 크기를 기준값과 비교하고, 검출된 이물질간 거리를 측정할 수 있다. 이에 따라, 다층필름으로 이루어진 시료(10)에서 이물질이 기재층(11)에 존재하면서 이물질의 크기가 기준값 이하이고 이물질간 거리가 기준거리보다 멀리 떨어져 있는 경우엔 품질에 나쁜 영향을 주지 않는 것으로 판단하여 정상품으로 판정할 수 있고, 이물질이 기재층(11)에 존재하면서 이물질의 크기가 기준값 이하이지만 이물질간 거리가 기준거리보다 가깝게 모여 있는 경우엔 품질에 나쁜 영향을 주는 것으로 판단하여 불량품으로 판정할 수 있다.
아울러, 상기 이물질 종류 분석기는 상기 고배율 광학모듈(400)에 연결 설치하여 시료에 포함된 이물질의 종류를 분석할 수 있다. 예를들면 상기 고배율 광학모듈(400)에 라만 분광 분광기(Raman spectrophotometer), FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy) 등을 연결 설치하면 이물질의 종류를 분석할 수 있다. 이러한 이물질 종류 분석기에 따른 이물질 분석은 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
이하에서, 도 7a 및 도 7b를 참고하여 본 발명의 필름 이물질 고속 자동 검출 장치의 작동에 대하여 일실시예를 통해 간략히 설명한다.
시료는 OCA 필름을 사용하고, 전체 두께가 40㎛이고, 이 중에 기재층(11)의 두께가 양면의 점착면을 포함하여 20㎛이며, 상측 보호층(12)과 하측 보호층(13)이 각각 10㎛이다. 광학적 특성값은 RGB값으로부터 LDImax 또는 LDImin를 계산하여 사용한다.
상술한 바와 같이 시험을 통해 상기 OCA 필름에 대해 미리 도출해 놓은 시료 상단면 기준값 범위와 이물질 기준값 범위가 기준값 저장부(510)에 저장되어 있고, 이때 이들 값은 LDImax 또는 LDImin로 계산되어 저장된다.
일례로, OCA 필름의 이물질이 없는 시료 상단면에 대하여 고배율 광학모듈(400)로 수동으로 초점을 맞춰 촬상한 고배율 이미지 내의 각 픽셀마다 추출한 RGB값 중에서 Rmax = 190, Gmax = 190, Bmax = 100이 추출되었고 LDImax = 3,610,000이 된다. 이러한 절차를 시료 상단면의 복수 개의 지점들에 대해 반복 수행하여 3,500,658 ≤ LDImax ≤ 3,721,062의 시료 상단면 기준값 범위가 도출되었다.
또한, 5㎛의 크기를 갖고 빛을 반사하는 성질을 갖는 이물질을 OCA 필름의 기재층(11)과 상측 보호층(12) 사이에 인위적으로 포함시킨 후 이물질좌표영역에 대하여 고배율 광학모듈(400)로 수동으로 초점을 맞춰 촬상한 고배율 이미지 내의 각 픽셀마다 추출한 RGB값 중에서 Rmax = 250, Gmax = 250, Bmax = 150이 추출되었고 LDImax = 9,375,000이 된다. 또한 상기 이물질을 OCA 필름의 여러 위치에 포함시켜서 이러한 절차를 반복 수행하여 9,102,592 ≤ LDImax 의 이물질 기준값 범위가 도출되었다.
또한, 5㎛의 크기를 갖고 빛을 흡수하는 성질을 갖는 이물질을 OCA 필름의 기재층(11)과 상측 보호층(12) 사이에 인위적으로 포함시킨 후 이물질좌표영역에 대하여 고배율 광학모듈(400)로 수동으로 초점을 맞춰 촬상한 고배율 이미지 내의 각 픽셀마다 추출한 RGB값 중에서 Rmin = 125, Gmin = 125, Bmim = 60이 추출되었고 LDImin = 937,500이 된다. 또한 이러한 절차를 상기 이물질을 OCA 필름의 여러 위치에 포함시켜서 반복 수행하여 LDImin ≤ 992,124의 이물질 기준값 범위가 도출되었다.
먼저, 재물대(100) 위에 OCA 필름의 시료를 안착시키고, 복수 개의 측광유닛(200)의 조명을 켜고, 저배율 광학모듈(300)이 가로 200mm × 세로 150mm의 광역의 촬상영역으로 시료에 대한 저배율 이미지를 촬상하여 사용자 기기(500)로 전송한다. 광학모듈 제어부(550)는 저배율 구동유닛(310)에 신호를 보내 저배율 광학모듈(300)을 상하 방향으로 구동 제어하면서 시료에 맞춰 촬상영역을 조절할 수도 있다. 이때, 고배율 광학모듈(400)은 저배율 광학모듈(300)의 시야 밖에서 대기한다.
관심영역 추출부(520)가 저배율 이미지에서 측광유닛(200)에서 조사된 측광에 의해 반사되어 빛의 라인으로 표시된 경계선(L)을 따라 관심영역(R)을 잘라내어 추출한다.
이물질 검출부(530)는 저배율 이미지의 관심영역(R) 내에서 측광유닛(200)에서 조사된 측광에 의한 이물질의 광산란을 이용하여 이물질을 검출한다.
좌표 결정부(540)는 관심영역(R)에서 이물질이 검출된 이물질좌표영역을 도출하고, 고배율 광학모듈(400)의 촬상영역을 이물질좌표영역과 매칭시키며, 이물질좌표영역과 인접한 시료의 영역 중에서 이물질이 없는 인접좌표영역을 찾아서 결정한다.
광학모듈 제어부(550)는 고배율 구동유닛(410)에 신호를 전송하여 저배율 광학모듈(300)의 시야 밖에서 대기중이던 고배율 광학모듈(400)이 인접좌표영역으로 이동하도록 x축, y축 방향으로 구동 제어한 후, 직광유닛(420)을 켜고 인접좌표영역에서 고배율 광학모듈(400)이 0.1㎛씩 z축 방향으로 이동하면서 고배율 이미지를 연속 촬상하도록 제어하며, 촬상된 고배율 이미지들은 사용자 기기(500)로 전송된다.
광학적 특성값 추출부(560)는 상기 고배율 이미지들로부터 RGB값을 추출하여 LDImax를 연산하고, 기준면 결정부(570)는 고배율 이미지들로부터 도출된 LDImax가 시료 상단면 기준값 범위(3,500,658 ≤ LDImax ≤ 3,721,062)에 포함될 때의 고배율 광학모듈(400)이 위치한 높이를 기준면(S)으로 결정한다.
다음에, 광학모듈 제어부(550)는 고배율 구동유닛(410)을 제어하여 고배율 광학모듈(400)이 상기 기준면(S)을 따라 인접좌표영역에서 이물질좌표영역으로 수평 이동하도록 한다.
그리고, 광학모듈 제어부(550)는 고배율 구동유닛(410)에 신호를 보내 고배율 광학모듈(400)이 직광유닛(420)을 켜고 이물질좌표영역에서 0.1㎛씩 z축 방향으로 하강하면서 시료 전체 두께에 걸쳐 고배율 이미지를 연속 촬상하도록 제어하고, 촬상된 고배율 이미지들은 사용자 기기(500)로 전송된다.
광학적 특성값 추출부(560)는 상기 고배율 이미지들로부터 RGB값을 추출하여 LDImax를 연산하고, 이물질 분석부(580)는 고배율 이미지들로부터 도출된 LDImax가 이물질 기준값 범위(9,102,592 ≤ LDImax)에 포함될 때의 고배율 광학모듈(400)의 기준면(S)으로부터 하강한 수직거리를 계산하여 이물질 존재 깊이(d)를 도출한다. 예를들면, 어떤 고배율 이미지로부터 LDImax가 9,114,147로 도출되었을 때 그때의 고배율 광학모듈(400)이 기준면(S)으로부터 하강한 수직거리가 4㎛라면 이물질 존재 깊이(d)는 시료 상단면으로부터 4㎛로 판단할 수 있고, 이러한 경우 이물질이 상측 보호층(12)에 존재하므로 판정부(590)는 시료에 대해 사용 가능한 정상품으로 판정할 수 있다.
다만, 이물질 분석부(580)는 고배율 이미지들로부터 도출된 LDImax가 이물질 기준값 범위(9,102,592 ≤ LDImax)에 복수 회 포함되는 것으로 분석되는 경우, 이물질 기준값 범위에 해당되기 시작한 고배율 광학모듈(400)의 시작위치와, 이물질 기준값 범위에 마지막으로 해당된 고배율 광학모듈(400)의 종료위치 사이의 수직거리를 연산하여 이물질의 높이(h)를 판단할 수 있다. 예를들면, 고배율 광학모듈(400)이 기준면(S)으로부터 하강한 수직거리가 4㎛일 때 고배율 이미지로부터 도출된 LDImax가 처음으로 이물질 기준값 범위 포함되었고, 이후 고배율 광학모듈(400)이 계속 하강하면서 연속 촬상한 고배율 이미지들로부터 도출된 LDImax가 이물질 기준값 범위에 계속 포함되다가, 고배율 광학모듈(400)이 기준면(S)으로부터 하강한 수직거리가 10㎛일 때 고배율 이미지로부터 도출된 LDImax가 마지막으로 이물질 기준값 범위 포함되었다면, 이물질 높이(h)는 10㎛ - 4㎛ = 6㎛가 되며, 이러한 경우 이물질이 상측 보호층(12)에 존재하지만, 기재층(11)과 접해 있어 시료 사용시 상측 보호층(12)을 제거할 때 이물질이 기재층(11)으로 전도될 가능성이 있으므로 불량품으로 판정한다.
아울러, 카본블랙 등 광을 흡수하는 성질을 갖는 이물질이 포함된 시료의 경우, 이를 미리 확인할 수 없으므로, 본 발명은 상술한 바와 같이 먼저 광학적 특성값을 LDImax로 적용했다가 미리 저장된 LDImax에 대한 이물질 기준값 범위에 포함되지 않는 경우, 다음 순서로 광학적 특성값을 LDImin로 적용하면 LDImin에 대한 이물질 기준값 범위에 포함되게 되어 이물질에 대한 분석이 가능하게 되는 것이다. 예를들면, 어떤 고배율 이미지로부터 LDImin이 915,120으로 도출되었을 때 이물질 기준값 범위(LDImin ≤ 992,124)에 해당되고, 그때의 고배율 광학모듈(400)이 기준면(S)으로부터 하강한 수직거리가 35㎛라면 이물질 존재 깊이(d)는 시료 상단면으로부터 35㎛로 판단할 수 있고, 이러한 경우 이물질이 하측 보호층(13)에 존재하므로 판정부(590)는 시료에 대해 사용 가능한 정상품으로 판정할 수 있다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
10. 시료
11. 기재층
12. 상측 보호층
13. 하측 보호층
100. 재물대
200. 측광유닛
300. 저배율 광학모듈
310. 저배율 구동유닛
400. 고배율 광학모듈
410. 고배율 구동유닛
420. 직광유닛
500. 사용자 기기
510. 기준값 저장부
520. 관심영역 추출부
530. 이물질 검출부
540. 좌표 결정부
550. 광학모듈 제어부
560. 광학적 특성값 추출부
570. 기준면 결정부
580. 이물질 분석부
590. 판정부
R. 관심영역
L. 경계선
S. 기준면
F. 이물질

Claims (10)

  1. 시료가 안착되는 재물대; 상기 재물대의 상측 측면에 복수 개가 배치되어 저배율 광학모듈 작동시 시료를 향해 측광을 조사하는 측광유닛; 상기 재물대 상측에 설치되고, 상기 측광유닛에서 조사된 측광에 의한 이물질의 광산란을 이용하여 시료에서 이물질을 검출할 수 있도록 시료를 촬상하여 저배율 이미지를 생성하는 저배율 광학모듈; 상기 재물대 일측에 설치되고, 고배율 구동유닛이 연결 설치되어 x축, y축 및 z축 방향으로 구동되며, 시료를 촬상하여 고배율 이미지를 생성하는 고배율 광학모듈; 및 상기 저배율 광학모듈과 고배율 광학모듈의 작동을 제어하고, 상기 저배율 이미지와 상기 고배율 이미지가 수신되어 저장, 재생 및 분석되는 사용자 기기를 포함하되,
    상기 사용자 기기는, 상기 저배율 이미지에서 이물질이 검출된 이물질좌표영역을 도출하고, 상기 고배율 광학모듈을 상기 이물질좌표영역과 인접한 이물질이 없는 인접좌표영역으로 이동하도록 제어하여 상기 고배율 광학모듈이 상기 인접좌표영역에서 일정한 수치만큼씩 z축 방향으로 이동하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 하고, 촬상된 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값을 시료 상단면 기준값 범위와 비교하여 광학적 특성값이 상기 시료 상단면 기준값 범위에 해당될 때의 상기 고배율 광학모듈의 높이를 기준면으로 결정한 후, 상기 고배율 광학모듈이 기준면을 따라 상기 인접좌표영역에서 상기 이물질좌표영역으로 수평 이동하도록 한 다음, 상기 고배율 광학모듈이 상기 이물질좌표영역에서 기준면으로부터 일정한 수치만큼씩 z축 방향으로 하강하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 하고, 촬상된 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값을 이물질 기준값 범위와 비교하여 광학적 특성값이 상기 이물질 기준값 범위에 해당될 때의 상기 고배율 광학모듈이 상기 기준면으로부터 하강한 거리를 이물질 존재 깊이로 판단하는 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측광유닛은 시료에 대한 광 조사각도가 5 내지 45도인 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 저배율 광학모듈은 저배율 구동유닛이 연결 설치되어 상하 방향으로 구동 제어되고,
    상기 고배율 광학모듈은 하부에 시료를 향해 직광을 조사하는 직광유닛이 설치된 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 사용자 기기는, 미리 시료 상단면을 상기 고배율 광학모듈이 촬상한 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값에 대한 시료 상단면 기준값 범위와, 미리 시료에 이물질을 포함시킨 후 상기 고배율 광학모듈이 이물질 존재 영역을 촬상한 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값에 대한 이물질 기준값 범위가 저장되는 기준값 저장부;
    상기 저배율 광학모듈이 시료를 촬상한 저배율 이미지로부터 측광유닛에서 조사된 측광에 의한 이물질의 광산란을 이용하여 이물질을 검출하는 이물질 검출부;
    저배율 이미지에서 이물질이 검출된 이물질좌표영역을 도출하고, 고배율 광학모듈의 촬상영역을 이물질좌표영역과 매칭시키며, 이물질좌표영역과 인접한 이물질이 없는 인접좌표영역을 결정하는 좌표 결정부;
    상기 저배율 광학모듈과 상기 고배율 광학모듈이 이미지를 촬상하도록 제어하되, 고배율 구동유닛에 제어신호를 전송하여 고배율 광학모듈을 이물질좌표영역 또는 이물질좌표영역과 인접한 이물질이 없는 인접좌표영역으로 이동하도록 x축, y축 방향으로 제어하고, 상기 인접좌표영역에서 상기 고배율 구동유닛을 제어하여 상기 고배율 광학모듈이 일정한 수치만큼씩 z축 방향으로 이동하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 하고, 기준면이 결정되면 상기 고배율 구동유닛을 제어하여 고배율 광학모듈이 기준면을 따라 인접좌표영역에서 이물질좌표영역으로 수평 이동하도록 한 후, 상기 이물질좌표영역에서 상기 고배율 구동유닛을 제어하여 고배율 광학모듈이 기준면으로부터 일정한 수치만큼씩 z축 방향으로 하강하면서 고배율 이미지를 연속적으로 촬상하도록 하는 광학모듈 제어부;
    상기 고배율 광학모듈에서 촬상되어 수신된 고배율 이미지로부터 광학적 특성값을 추출하는 광학적 특성값 추출부;
    상기 인접좌표영역에서 연속적으로 촬상된 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값을 상기 시료 상단면 기준값 범위와 비교하여, 상기 시료 상단면 기준값 범위에 포함되는 광학적 특성값이 추출된 고배율 이미지를 촬상했을 때의 고배율 광학모듈의 위치를 기준면으로 결정하는 기준면 결정부;
    상기 이물질좌표영역에서 연속적으로 촬상된 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값을 상기 이물질 기준값 범위와 비교하여, 상기 이물질 기준값 범위에 포함되는 광학적 특성값이 추출된 고배율 이미지를 촬상했을 때의 고배율 광학모듈의 기준면으로부터 하강한 수직거리를 계산하여 시료내 이물질 존재 깊이를 판단하는 이물질 분석부; 및
    상기 이물질 존재 깊이에 따라 시료가 정상품인지 불량품인지 판정하는 판정부를 포함하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    시료가 기재층과 기재층의 양측면에 보호층이 점착된 다층필름인 경우, 사용시 제거되는 한쪽 보호층이 기재층보다 넓은 면적으로 형성되어 있고, 측광유닛으로부터 조사된 측광에 의해 기재층과 한쪽 보호층의 경계선이 저배율 이미지에서 빛의 라인으로 표시되며,
    상기 저배율 이미지로부터 빛의 라인으로 표시된 경계선을 잘라내어 관심영역으로 추출하는 관심영역 추출부를 더 포함하고,
    상기 이물질 검출부는 상기 관심영역에 대해서 이물질을 검출하는 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 이물질 분석부는, 상기 이물질좌표영역에서 고배율 광학모듈이 하강하면서 연속적으로 촬상한 고배율 이미지로부터 추출된 광학적 특성값이, 이물질 기준값 범위에 해당되기 시작한 고배율 광학모듈의 시작위치와, 이물질 기준값 범위에 마지막으로 해당된 고배율 광학모듈의 종료위치 사이의 수직거리를 연산하여 이물질의 높이를 판단하는 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 이물질 분석부는 상기 저배율 이미지에서 검출된 이물질간 거리를 측정할 수 있고,
    상기 판정부는 검출된 이물질의 크기와 이물질간 거리의 원근을 고려하여 시료가 정상품인지 불량품인지 판정할 수 있는 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광학적 특성값은 RGB값, YUV값, HSB값 및 Lab값에서 선택된 어느 하나를 사용하되, 상기 광학적 특성값을 RGB값으로 사용하는 경우, 하기 층검출가능최대지수(LDImax)를 계산하여 사용하는 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
    LDImax = Rmax×Gmax×Bmax
    Rmax : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 R 성분값 중에 최대값
    Gmax : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 G 성분값 중에 최대값
    Bmax : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 B 성분값 중에 최대값
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광학적 특성값은 RGB값, YUV값, HSB값 및 Lab값에서 선택된 어느 하나를 사용하되, 상기 광학적 특성값을 RGB값으로 사용하는 경우, 하기 층검출가능최소지수(LDImin)를 계산하여 사용하는 것을 특징으로 하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
    LDImin = Rmin×Gmin×Bmin
    Rmin : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 R 성분값 중에 최소값
    Gmin : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 G 성분값 중에 최소값
    Bmin : 고배율 이미지 촬상영역 내 픽셀들의 B 성분값 중에 최소값
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 고배율 광학모듈에 연결하여 시료에 포함된 이물질의 종류를 판단할 수 있는 이물질 종류 분석기를 더 포함하는 필름 이물질 고속 자동 검출 장치.
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