KR102401059B1 - 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치 - Google Patents

슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬릿형상의 광을 발생시키고 피사체에 조사하는 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치에 관한 것이다.
본 발명은, 광을 발생시키는는 광원부(100)와; 미리 설정된 폭을 가지는 슬릿이 형성되며, 상기 광원부(100)의 전방에 교체가능하게 설치되는 슬릿부재(200)와; 상기 슬릿부재(200)를 통과한 슬릿광의 폭을 미리 설정된 배율로 조정하는 광학계(300)와; 상기 광원부(100), 슬릿부재(200) 및 광학계(300)를 수용하는 하우징(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원(20)을 개시한다.

Description

슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치 {Slit light source and vision inspection apparatus having the same}
본 발명은 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬릿형상의 광을 발생시키고 피사체에 조사하는 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치에 관한 것이다.
반도체 소자 등은 공정수율의 향상 등을 위하여 공정 중, 공정 후에 다양한 검사가 수행된다.
그리고 반도체 소자 등 피검사대상에 대한 검사 중 피검사대상에 광을 조사하고 광이 조사된 피검사대상에 대한 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 2D검사 및 3D 검사 중 적어도 하나의 비전검사가 있다.
여기서 비전검사의 수행을 위한 비전검사장치는, 광원에서 소정 패턴의 광을 발생시켜 피검사대상에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의하여 광이 조사된 피검사대상에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득장치(카메라 또는 스캐너)를 포함하여 구성됨이 일반적이다.
그리고 상기 광원은, 검사형태에 따라서 점광원, 슬릿광원 등이 사용될 수 있다.
그런데 광원 중 슬릿광원은, 한국 공개특허공보 제10-2011-17158호에 개시된 바와 같이, 광원부, 텔레센트릭렌즈 및 그 사이에 개재되는 슬릿부재로 구성됨이 일반적이다.
그러나, 종래의 슬릿광원은 백색광을 사용하는 경우 색수차에 의해 슬릿광의 경계가 선명하게 형성되지 못하고 슬릿광의 폭을 줄이는데 한계가 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 슬릿광원은 슬릿광의 용도에 따라 슬릿광의 빔폭을 변경하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 인식하여, 광을 발생시키는 광원부와 광원부에서 발생된 광을 이용해 슬릿광을 형성하는 광학계 사이에 설치되는 슬릿부재를 교체가능하게 설치함으로써, 광학계의 배율이 고정된 경우에도 슬릿부재를 상이한 폭을 가지는 다른 슬릿부재로 교체하여 최종적으로 형성되는 슬릿광의 폭을 간단히 조절할 수 있는 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 백색슬릿광의 경우에도 여러 파장에 대해 초점거리를 일치시키는 복수의 실린더렌즈를 통해 슬릿광의 색수차를 크게 감소시켜 선명한 슬릿광을 조사할 수 있는 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 광을 발생시키는는 광원부(100)와; 미리 설정된 폭을 가지는 슬릿이 형성되며, 상기 광원부(100)의 전방에 교체가능하게 설치되는 슬릿부재(200)와; 상기 슬릿부재(200)를 통과한 슬릿광의 폭을 미리 설정된 배율로 조정하는 광학계(300)와; 상기 광원부(100), 슬릿부재(200) 및 광학계(300)를 수용하는 하우징(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원(20)을 개시한다.
상기 광원부(100)는, 일렬로 배치되어 미리 설정된 발산각으로 백색광을 발산하는 복수의 LED광원(110)들을 포함할 수 있다.
상기 슬릿광원(20)은, 상기 하우징(400)에 설치된 슬릿부재(200)와 교체되는 복수의 슬릿부재(200)들을 포함하는 슬릿교환키트부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 슬릿광원(20)은, 상기 슬릿부재(200)와 상기 광학계(300) 사이에 상기 광학계(300)를 통과한 슬릿광의 색수차를 감소시키기 위한 조리개부재(600)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 광학계(300)는, 광축을 지나 통과하는 광의 진행방향에 수직한 길이를 가지는 하나 이상의 실린더렌즈(302)를 포함할 수 있다.
상기 광원부(100)는, 백색광을 발생시키며, 상기 광학계(300)는, 상기 백색광의 색수차를 감소시키기 위하여 순차적으로 배치된 복수의 실린더렌즈(302)들을 포함할 수 있다.
상기 하우징(400)은, 슬릿부재(200)를 상기 하우징(400)에 삽탈하기 위해 일측에 형성되는 삽탈구(410)와, 상기 삽탈구(410)로 삽탈되는 슬릿부재(200)의 이동을 가이드하는 가이드부(420)와, 상기 하우징(400)에 삽입된 슬릿부재(200)의 위치를 고정하는 위치고정부(430)를 포함할 수 있다.
상기 위치고정부(430)는, 상기 슬릿부재(200)에 구비된 자성체(202) 사이에 인력을 형성하는 자성부재(432)를 포함할 수 있다.
본 발명은, 피사체(10)에 광을 조사하는 광원으로서 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 따른 슬릿광원(20)과; 상기 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부(30)를 포함하는 비전검사장치를 개시한다.
본 발명에 따른 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치는, 복수의 실린더렌즈를 이용해 배율광학계를 구성함으로써 광손실이 없으며, 백색광의 경우에도 색수차 없이 조사영역의 경계가 선명한 슬릿광을 형성할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따른 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치는, 광을 발생시키는 광원부와 광원부에서 발생된 광을 이용해 슬릿광을 형성하는 광학계 사이에 설치되는 슬릿부재를 교체가능하게 설치함으로써, 광학계의 배율이 고정된 경우에도 슬릿부재를 상이한 폭을 가지는 다른 슬릿부재로 교체하여 최종적으로 형성되는 슬릿광의 폭을 간단히 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은, 백색슬릿광의 경우에도 여러 파장에 대해 초점거리를 일치시키는 복수의 실린더렌즈를 통해 슬릿광의 색수차를 크게 감소시켜 선명한 슬릿광을 조사할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전검사장치를 보여주는 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿광원을 보여주는 단면도이다.
도 3은, 도 2의 슬릿광원을 보여주는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 슬릿광원의 구성 일부를 보여주는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 슬릿광원에 색수차보정 가능한 복수의 실린더렌즈들을 적용하였을 때 형성되는 슬릿광을 보여주는 사진이다.
이하 본 발명에 따른 슬릿광원 및 이를 포함하는 비전검사장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 비전검사장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 피사체(10)에 광을 조사하는 광원인 슬릿광원(20)과; 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부(30)를 포함한다.
상기 슬릿광원(20)은, 피사체(10)에 슬릿광을 조사하는 구성으로서 자세한 설명은 후술한다.
상기 이미지획득부(30)는, 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 구성으로서, 디지털카메라, 스캐너 등 이미지를 획득할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기와 같은 구성을 가지는 비전검사장치는, 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광의 조사 및 이미지획득부(30)에 의한 이미지의 획득을 수행하고, 이미지획득부(30)와 통합되거나 별도의 제어부(미도시)를 통하여 획득된 이미지를 분석하여 평면 형상 등 2D검사, 범프의 높이, 크랙형성 여부 등 3D 검사 등을 수행할 수 있다.
일예로서, 상기 피사체(10)는, 상기 슬릿광원(20)에 대하여 수평방향으로 상대선형이동 가능하며, 비전검사장치는, 이미지획득부(30)에 의하여 획득된 이미지로부터 피사체(10)의 3차원 형상을 측정할 수 있다.
한편 상기와 같은 비전검사장치 등 피사체(10)에 대한 슬릿광의 조사가 필요한바 피사체(10)의 종류, 검사종류 등에 따라서 최적화된 슬릿광을 조사하기 위한 슬릿광원(20)이 필요하다.
이에 본 발명에 따른 슬릿광원(20)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광을 발생시키는는 광원부(100)와; 미리 설정된 폭을 가지는 슬릿이 형성되며, 상기 광원부(100)의 전방에 교체가능하게 설치되는 슬릿부재(200)와; 슬릿부재(200)를 통과한 슬릿광의 폭을 미리 설정된 배율로 조정하는 광학계(300)와; 광원부(100), 슬릿부(200) 및 광학계(300)를 수용하는 하우징(400)을 포함한다.
상기 광원부(100)는, 슬릿광의 형성을 위한 광을 발생하는 구성으로서, 광을 발생시킬 수 있는 구성이면 레이저빔발생장치, 엘이디조명장치 등 어떠한 구성도 가능하다.
예로서, 상기 광원부(100)는, 하나 이상의 엘이디소자의 사용이 가능하며, 기판(미도시) 상에 슬릿광의 길이방향을 따라서 배치된 복수의 LED광원(110)들을 포함할 수 있다.
상기 기판은, LED광원(110)을 구성하는 LED소자가 설치될 수 있는 기판이면 어떠한 기판도 가능하며, PCB, FPCB, 메탈PCB 등이 사용될 수 있다.
상기 LED광원(110)은, 기판 상에 슬릿광의 길이방향을 따라서 복수로 배치되고 미리 설정된 발산각(예로서, 120°의 발산각)으로 단색광 또는 백색광을 발생시킴으로써 슬릿광을 형성할 수 있다.
한편 상기 광원부(100)에서 발생된 광은, 슬릿광의 길이방향을 따라서 광량(휘도)가 달라질 수 있는바 이의 개선을 위하여, 광원부(100)의 전방에는 광원부(100)에 발생된 빛을 확산시키는 광확산부재(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 광확산부재는, 투과되는 광을 산란시켜 슬릿광의 길이방향을 따라서 균일하게 하는 구성으로서, 광확산필름, 광확산물질이 도포된 투명부재 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 슬릿부재(200)는, 미리 설정된 폭을 가지는 슬릿이 형성되며, 광원부(100)의 전방에 교체가능하게 설치되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 슬릿부재(200)는, 미리 설정된 폭과 길이를 가지는 개구가 슬릿으로 형성되어 광원부(100)에서 나오는 광의 일부를 차단할 수 있다.
상기 슬릿부재(200)는 후술하는 하우징(400)에 교체가능하게 설치됨이 바람직하다.
상기 슬릿광원(20)에 설치된 슬릿부재(200)와 교체될 슬릿부재(200)는, 슬릿광원(20)에 설치된 슬릿부재(200)와 상이한 폭의 슬릿이 형성될 수 있다.
즉, 본 발명은 광원부(100) 또는 광학계(300)를 교체하는 것이 아닌 단지 슬릿부재(200)의 교체를 통한 슬릿의 폭을 변경함으로써 광학계(300)를 통과해 나오는 슬릿광의 폭이 조절될 수 있다.
구체적으로, 500μm 폭의 슬릿을 구비하는 슬릿부재(200)를 통해 250μm 폭의 슬릿광이 형성되는 경우를 가정하면, 125μm의 슬릿광을 얻기 위해서는 단지 슬릿부재(200)를 250μm 폭의 슬릿을 구비하는 슬릿부재(200)로 교체하면 된다.
이때, 상기 슬릿광원(20)은, 상기 하우징(400)에 설치된 슬릿부재(200)와 교체되는 복수의 슬릿부재(200)들을 포함하는 슬릿교환키트부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 슬릿교환키트부(500)는, 서로 다른 폭을 가지는 슬릿이 형성된 N개의 슬릿부재(200)들(N은 2이상의 자연수)을 포함할 수 있다.
상기 슬릿교환키트부(500)에 포함된 슬릿부재(200)들 중 하나가 선택되어 슬릿광원(20)의 하우징(400)에 설치될 수 있다.
상기 광학계(300)는, 슬릿부재(200)를 통과한 슬릿광의 폭을 미리 설정된 배율로 조정하는 하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 광학계(300)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광축을 지나 통과하는 광의 진행방향에 수직한 길이를 가지는 하나 이상의 실린더렌즈(302)를 포함할 수 있다.
상기 실린더렌즈(302)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광축을 지나는 광의 진행방향(X축방향)에 수직한 길이(Y축방향)을 가질 수 있고, 광원부(100)와의 거리 또는 배율에 따라 적절한 곡률을 가지는 렌즈면을 형성할 수 있다.
상기 실린더렌즈(302)는, 균일한 슬릿광형성을 위하여, 복수의 LED광원(110)들의 배치방향을 길이방향으로 설치됨이 바람직하다.
예로서, 상기 광학계(300)는, 광경로를 따라 순차적으로 배치된 제1렌즈부(310) 및 제2렌즈부(320)를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈부(310) 및 제2렌즈부(320)는, 미리 설정된 위치에 고정설치됨이 바람직하다.
상기 제1렌즈부(310) 및 제2렌즈부(320)의 배율에 따라 광학계(300)의 배율이 결정될 수 있다.
상기 제1렌즈부(310) 및 제2렌즈부(320)는, 광축을 지나 통과하는 광의 진행방향에 수직한 길이를 가지는 하나 이상의 실린더렌즈(302)를 포함할 수 있으나, 바람직하게는 각각 복수의 실린더렌즈(302)를 포함함이 바람직하다.
구체적으로, 제1렌즈부(310) 및 제2렌즈부(320) 각각은, 2개의 실린더렌즈(302)를 포함하여 2개의 서로 다른 파장에 대해 초점거리를 일치시켜 백색광에서 나타날 수 있는 색수차를 감소시킬 수 있다.
상기 하우징(400)은, 광원부(100), 슬릿부(200) 및 광학계(300)를 수용하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
또한, 상기 하우징(400)은, 슬릿부재(200)가 슬릿교환키트부(500)의 슬릿부재(200)와 교체가능하게 구성될 수 있다.
예로서, 상기 하우징(400)은, 슬릿부재(200)를 하우징(400)에 삽탈하기 위해 일측에 형성되는 삽탈구(410)와, 삽탈구(410)로 삽탈되는 슬릿부재(200)의 이동을 가이드하는 가이드부(420)와, 하우징(400)에 삽입된 슬릿부재(200)의 위치를 고정하는 위치고정부(430)를 포함할 수 있다.
상기 위치고정부(430)는, 슬릿부재(200)에 구비되는 자성체(202) 사이에 인력을 형성하는 자성부재(432)를 포함할 수 있다.
상기 자성부재(432)는, 하우징(400)에 삽입된 슬릿부재(202)의 측면에 구비된 자성체(202)에 대응되는 부분에 설치될 수 있다.
상기 자성체(202) 및 자성부재(432)는, 서로 끌어당기는 자기력을 형성한다면 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 설치위치에 따라 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다.
한편, 광이 렌즈를 통과하는 경우 렌즈의 광학축에 대한 파장별 초점거리가 달라 발생하는 색수차(축색수차) 뿐만 아니라 광학축과의 거리에 따라 발생하는 구면수차, 코마수차, 비점수차 등의 색수차가 발생될 수 있다.
이에, 상기 슬릿부재(200)와 광학계(300) 사이에 광학계(300)를 통과한 슬릿광의 색수차를 감소시키기 위한 조리개부재(aperture, 600)가 추가로 설치 될 수 있다.
상기 조리개부재(600)는, 개구를 통해 조리개를 조이는 것과 같은 효과에 따라 축색수차, 구면수차, 코마수차, 비점수차 등의 색수차를 최소화 할 수 있다.
상기 조리개부재(600)는, 슬릿부재(200)와 동일하게 하우징(400)에 교체가능하게 설치될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 슬릿광원(20)은 슬릿부재(200)를 교체가능하게 설치함으로써 미리 설정된 배율을 가지는 광학계(300)의 변경없이도 단지 슬릿부재(200)만을 교체하여 슬릿부재(200)에 구비된 슬릿의 폭을 변경함으로써 최종적으로 형성되는 슬릿광의 폭을 조절할 수 있어 광원(20)의 구성이 가능하며 다양한 피사체(10)에 대한 슬릿광의 조사가 가능하며, 복수의 실린더렌즈(302)들의 조합과 조리개부재(600)를 적용함으로써 색수차가 개선된 선명한 슬릿광을 형성할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 슬릿광원(20)은, 도 1의 비전검사장치에 한정되지 않고 다양한 조명시스템의 광원으로 적용될 수 있다.
예로서 본 발명에 따른 슬릿광원(20)은, line scan camera의 광원으로 활용될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 피사체 20: 슬릿광원
100: 광원부 200: 슬릿부재
300: 광학계

Claims (9)

  1. 광을 발생시키는는 광원부(100)와;
    미리 설정된 폭을 가지는 슬릿이 형성되며, 상기 광원부(100)의 전방에 교체가능하게 설치되는 슬릿부재(200)와;
    상기 슬릿부재(200)를 통과한 슬릿광의 폭을 미리 설정된 배율로 조정하는 광학계(300)와;
    상기 광원부(100), 슬릿부재(200) 및 광학계(300)를 수용하는 하우징(400)을 포함하며,
    상기 광원부(100)는,
    일렬로 배치되어 미리 설정된 발산각으로 백색광을 발산하는 복수의 LED광원(110)들을 포함하며,
    상기 슬릿부재(200)는,
    복수의 상기 LED광원(110)들의 배치방향으로 길이를 가지도록 설치되며,
    상기 하우징(400)은, 상기 슬릿부재(200)를 상기 하우징(400)에 삽탈하기 위해 일측에 형성되는 삽탈구(410)와, 상기 삽탈구(410)로 삽탈되는 슬릿부재(200)의 이동을 가이드하는 가이드부(420)와, 상기 하우징(400)에 삽입된 슬릿부재(200)의 위치를 고정하는 위치고정부(430)를 포함하며,
    상기 위치고정부(430)는, 상기 슬릿부재(200)에 구비된 자성체(202) 사이에 인력을 형성하는 자성부재(432)를 포함하며,
    상기 슬릿부재(200)와 상기 광학계(300) 사이에 상기 광학계(300)를 통과한 슬릿광의 색수차를 감소시키기 위한 조리개부재(600)가 추가로 설치되며,
    상기 조리개부재(600)는, 슬릿부재(200)와 동일하게 하우징(400)에 교체가능한 것을 특징으로 하는 슬릿광원(20).
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬릿광원(20)은,
    상기 하우징(400)에 설치된 슬릿부재(200)와 교체되는 복수의 슬릿부재(200)들을 포함하는 슬릿교환키트부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원(20).
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학계(300)는,
    광축을 지나 통과하는 광의 진행방향에 수직한 길이를 가지는 하나 이상의 실린더렌즈(302)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원(20).
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 광원부(100)는, 백색광을 발생시키며,
    상기 광학계(300)는, 상기 백색광의 색수차를 감소시키기 위하여 순차적으로 배치된 복수의 실린더렌즈(302)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원(20).
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 피사체(10)에 광을 조사하는 광원으로서 청구항 1, 청구항 3, 청구항 5 및 청구항 6 중 어느 하나의 항에 따른 슬릿광원(20)과;
    상기 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부(30)를 포함하는 비전검사장치.
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