KR102589610B1 - 검사 시스템을 위한 조도 제어 - Google Patents

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Abstract

장치(10)는 물체의 검사를 위한 솔리드 스테이트 조명원(15), 및 솔리드 스테이트 조명원에 인가하기 위한 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 초기 교정 프로세스를 수행하고, 솔리드 스테이트 조명원에 선택된 고정 전압 공급 레벨을 갖는 전압 펄스(110)의 시퀀스를 인가함으로써, 솔리드 스테이트 조명원이 물체를 검사하기 위한 고정-강도 조명 펄스의 시퀀스를 생성하도록 구성된 회로(20, 64, 68, 22, 43, 45, 50, 55)를 포함한다.

Description

검사 시스템을 위한 조도 제어{ILLUMINATION INTENSITY CONTROL FOR INSPECTION SYSTEM}
일반적으로 본 발명은 조명원(illumination source)과 관련되고, 조도 제어를 위한 방법 및 시스템과 관련된다.
조명원, 가령, 레이저 다이오드 및 발광 다이오드(LED)를 제어하기 위한 다양한 회로가 해당 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 본원에서 참조로서 포함되는 미국 특허 6,323,598호가 조명원을 기재하는데, 각각의 조명원은 인가된 입력 전압에 따라, 스위칭 회로에 의해 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함한다. 인가된 입력 전압이 인가된 입력 전압의 동작 범위를 가로지를 때 임계 값을 교차할 때, 스위칭 회로는 조명원을 직렬에서 병렬 연결로, 또는 그 반대로 스위칭한다. 조명원 내 발광 다이오드는 지정된 점화 포인트(kick-over point)에서 직렬에서 병렬 연결로 스위칭되기 때문에, 전압-휘도 특성이 상기 점화 포인트의 반대 측 상에서 변경된다. 최종 전체 전압-휘도 특성이 인가된 입력 전압의 전체 동작 범위게 걸쳐 더 큰 휘도 가변성을 가지며, 휘도-분산이 동작 범위의 일부분반으로 제한되지 않는다.
본원에서 참조로서 포함되는 미국 특허 7,356,058는 다이오드의 수명 및 온도 변화에 걸쳐 최적 광학 성능을 보장하면서, 다양한 레이저 다이오드 유형뿐 아니라 동일 유형의 서로 다른 레이저 다이오드까지 구동할 수 있는 적응적 레이저 다이오드 드라이버를 기술한다. 드라이버는 입력 데이터 신호의 전압 레벨을 적응적으로 변화시켜 완전 전류 스위칭뿐 아니라 극한 변조 조건에서의 짧은 상승 시간 및 하강 시간까지 달성할 수 있다. 이는 레이저 다이오드의 출력 신호를 지속적으로 모니터링함으로써 수행된다. 모니터링된 신호를 기초로, 변조 전류가 조절되고 이에 반응하여 입력 데이터 신호의 로우(low) 레벨 및 하이(high) 레벨이 설정된다. 하나의 실시예에 따르면, 적응성 레이저 다이오드 드라이버는 패시브 광학 네트워크(passive optical network)(PON)의 광학 라인 단말기(optical line terminal)(OLT) 또는 광학 네트워크 유닛(optical network unit)(ONU)에 일체 구성될 수 있다.
본원에서 참조로서 포함되는 미국 특허 7,899,098호는 레이저 다이오드 또는 다이오드들의 건강(health)이 실시간으로 평가될 수 있도록 송신기 또는 송수신기의 레이저 다이오드 또는 레이저 다이오드들의 순방향 전압을 모니터링하기 위한 회로를 갖는 송신기 또는 송수신기의 레이저 다이오드 드라이버 IC를 기술한다.
본 발명의 하나의 실시예는 물체의 검사를 위한 솔리드 스테이트 조명원, 및 회로를 포함하는 장치가 개시된다. 상기 회로는 솔리드 스테이트 조명원에 인가될 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 초기 교정 프로세스를 수행하고 솔리드 스테이트 조명원에 선택된 고정 전압 공급 레벨을 갖는 전압 펄스의 시퀀스를 인가하여, 상기 솔리드 스테이트 조명원이 물체를 검사하기 위한 고정-강도 조명 펄스의 시퀀스를 생성하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 회로는 커패시터를 포함하고, 전압 펄스 각각 전에 커패시터를 선택된 고정 전압 공급 레벨까지 충전하며, 솔리드 스테이트 조명원을 통해 충전된 커패시터를 방전함으로써 각각의 전압 펄스를 생성하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 회로는 조명 펄스의 시퀀스 동안 고정 전압 공급 레벨을 재교정하지 않는다.
일부 실시예에서, 솔리드 상태 조명원은 한 가지 유형의 조명원을 가지며, 여기서 전압 공급 레벨과 발산된 광도 간 관계가 개별 조명원에 따라 달라지고, 회로는 초기 교정 프로세스를 수행함으로써 관계의 변동을 보상하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 솔리드 스테이트 조명원은 발광 다이오드 및 스위치를 포함하고, 회로는 전압 펄스의 시퀀스를 스위치에 인가하여, 발광 다이오드가 조명 펄스를 생성하게 하도록 구성된 드라이버 회로를 포함한다.
일부 실시예에서, 회로는 검사되는 물체로부터 반사되는 광의 광도를 측정하고, 측정된 광도에 따라 고정 전압 공급 레벨을 선택하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 회로는 검사되는 물체의 이미지를 획득하도록 구성되는 이미징 검출기, 및 이미지를 처리함으로써 광도를 측정하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 일부 실시예에서, 회로는 솔리드 스테이트 조명원의 강도를 직접 측정하도록 구성된 이미징 검출기 및 이미지를 처리함으로써 광도를 측정하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 대안적 실시예에서, 회로는 솔리드 스테이트 조명원을 통과하여 흐르는 전류를 디지털화하고 디지털화된 전류에 따라 고정 전압 공급 레벨을 선택하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 솔리드 스테이트 조명원은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 솔리드 스테이트 조명원은 하나 이상의 레이저 다이오드를 포함한다.
일부 실시예에서, 회로는 전압 공급 레벨과 전압 펄스의 각자의 지속시간을 선택하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 회로는 복수의 전압 공급 레벨 및 복수의 각각의 유형의 전압 펄스의 지속시간을 선택하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 회로는 조명 펄스에 대한 지정된 조도를 제공하는 최단 지속시간을 선택하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따라, 물체의 검사를 위한 솔리드 스테이트 조명원을 동작시키는 단계를 포함하는 방법이 또한 제공된다. 솔리드 스테이트 조명원에 인가되기 위한 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 초기 교정 프로세스가 수행된다. 선택된 고정 전압 공급 레벨을 갖는 전압 펄스의 시퀀스가 솔리드 스테이트 조명원에 인가되어, 솔리드 스테이트 조명원이 물체를 검사하기 위한 고정-강도 조명 펄스의 시퀀스를 생성하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 회로, 이미징 검출기, 및 솔리드 스테이트 조명원을 포함하는 광학 검사 시스템이 제공된다. 솔리드 스테이트 조명원은 검사되기 위한 물체를 조명하도록 구성된다. 이미징 검출기는 조명되는 물체의 이미지를 획득하도록 구성된다. 회로는 검사되는 물체로부터 반사되는 광의 광도를 측정하고, 측정된 광도에 따라 상기 솔리드 스테이트 조명원에 인가될 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 초기 교정 프로세스를 수행하며, 솔리드 스테이트 조명원에 물체를 검사하기 위해, 선택된 고정 전압 공급 레벨을 갖는 전압 펄스의 시퀀스를 인가하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 회로는 이미징 검출기에 의해 획득된 알려진 반사율을 갖는 물체의 적어도 하나의 이미지에서 광도를 측정하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 회로는 이미징 검출기에 의해 획득된 복수의 검사되는 물체의 이미지에서 광도를 측정하고 복수의 물체에 걸쳐 측정된 광도를 평균내도록 구성된다.
본 발명은 다음의 도면과 함께 이뤄진 본 발명의 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더 완벽하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따르는, 펄스화된 조명원의 조도를 제어하기 위한 시스템을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는, 펄스화된 조명원의 조도를 제어하기 위한 시스템에서의 신호 파형을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따르는, 펄스화된 조명원을 교정하기 위한 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
개관
일부 광학 검사 시스템은 펄스화된 광학 조명원을 이용한다. 통상적인 검사 시스템에서, 검사될 일련의 물체(가령, 평면 패널 디스플레이 또는 반도체 웨이퍼)가 이동하는 스테이지 상에 배치되고 이미징 검출기, 가령, 카메라에 의해 이미징된다. 광원으로부터의 광 펄스가 짧은 펄스 간격을 갖고 이동하는 물체를 조명하는 동안 물체가 카메라에 대해 이동한다. 검사 시스템은 획득된 이미지를 분석하여, 가령, 제조 결함을 검출할 수 있다. 이러한 유형의 펄스화된 이미징이 물체 이동으로 인한 획득된 이미지의 번짐현상(smearing)을 방지하는 데 도움이 된다.
일반적인 검사 시스템에서, 펄스화된 조명원의 조도의 정확한 제어를 유지하는 것이 중요하다. 조도를 제어하기 위한 한 가지 가능한 방식은 조명원을 통해 흐르는 전류에 전류 제어를 적용하는 것인데, 이는 솔리드 스테이트 조명원에서 발산된 광학 전력이 전류에 비례하기 때문에 가능하다. 그러나 광원을 통한 고정 전류를 유지하는 것은 일반적으로 복잡하고 비싼 고속 전류 피드백 수단을 포함한다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예는 조도 제어를 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공한다. 개시된 기법은 일정한 조도를 유지하기 위한 전류 제어 대신 전압 제어를 이용한다. 전압과 조도 간 관계는 조명원마다 다를 수 있더라도, 본 발명의 발명자는 이 관계가 매우 긴 시간 동안 안정하게 유지됨을 발견했다. 광학 다이오드 장치와 연관된 특성 전압(가령, 턴온(turn on) 문턱 전압(knee voltage))이 가열에 따라 또는 제조 변동에 따라 달라질 수 있다. 그러나 전압 및 펄스 지속시간이 초기에 교정되면, 이들은 펄스 내에서 그리고 펄스들의 긴 시퀀스에 걸쳐 유지된다. 따라서 이로 인해, 조명 펄스의 긴 시퀀스 동안 고정된 전압 공급 레벨을 재교정하는 것이 방지될 수 있다.
본 명세서에 기재된 일부 실시예에서, 조명원은 회로에 연결된다. 초기 교정 프로세스에서, 광학 출력이 검사 시스템의 유효한 동작에 대해 적절한 전력 레벨에 있음을 평가한 후 조명원에 적용될 고정된 전압 공급 레벨을 선택하도록 구성된다.
예시적 실시예에서, 회로가 검사 시스템의 (기존의) 카메라를 이용하여 조도를 측정하고, 이들 측정치를 이용해 조명원 전압 레벨을 교정할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 회로는 아마도 저역 통과 필터링 후, 솔리드 스테이트 조명원을 통해 흐르는 전류를 디지털화할 수 있고 디지털화된 전류를 기초로 조명원 전압 레벨을 교정할 수 있다. 일반적으로, 전압과 조도 간 관계의 장기 안정성 때문에, 이러한 유형의 재-교정은 거의 필요하지 않다. 예시적 구현예에서, 검사 배치(inspection batch)의 시작부분에서 전압 교정이 수행된다. 교정 후, 재-교정에 대한 필요성 없이, 긴 펄스 시퀀스가 생성된다. 긴 펄스 시퀀스가 복수의 물체를 검사하기 위해 사용될 수 있다.
전류 제어 방식과 비교하면, 개시된 전압 제어 수단이 구현하기 더 단순하고, 더 작은 인쇄 회로 기판 영역을 사용하며, 전자기 간섭을 초래하기 덜 쉽다.
시스템 기술
도 1a는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 펄스화된 솔리드 스테이트 조명원(SSIS)(15)의 강도를 제어하기 위한 시스템(10)을 개략적으로 도시하는 블록도이다. SSIS(15)는 전계 효과 트랜지스터(FET) 스위치(35)로 연결된 솔리드 스테이트 광학 장치(25), 가령, 레이저 다이오드(LD) 또는 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 장치(25)로부터의 광학 신호가 검사될 물체(도면에 도시되지 않음)를 조명하며, 이미징 검출기(가령, 카메라(20))에 의해 조명된 물체가 이미징된다.
이 예시에서, 시스템(10)은 평면 패널 디스플레이에서 결함을 찾기 위한 검사 시스템의 일부이다. 그러나 대안적으로, 그 밖의 다른 임의의 적합한 적용예에서, 개시된 기법이 사용될 수 있다.
프로세서(22)가 시스템에 의해 결함 식별 대상인 물체의 카메라(20)에 의해 획득된 이미지를 분석한다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 이미징된 물체로부터 반사된 광도(light intensity)를 측정하고, 이 광도 측정이, 이하에서 상세히 기재될 조명원 조도의 초기 교정 프로세스의 일부로서 사용된다. 또 다른 실시예에서, 시스템(10)은 SSIS(15)를 통해 흐르는 전류를 샘플링하고 디지털화하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(68)를 포함한다. 도 1의 예시에서, SSIS 내 적합한 저항기 양단의 전압을 감지함으로써 전류가 감지된다. 필터(64)(일반적으로 저역 통과 필터(LPF))가 감지된 전류를 필터링하며 이를 디지털화를 위해 ADC(68)로 제공한다. 이하에서 기재될 바와 같이, 디지털화된 전류가 프로세서(22)로 피드백되며 초기 교정을 위해 사용된다.
도 1a의 예시는 조명원 조도의 초기 교정을 위한 피드백 입력으로서 사용될 수 있는 두 가지 유형의 센서(카메라(20) 및 ADC(68))를 도시한다. 다양한 구현예에서, 카메라만 이용하여, 또는 ADC만 이용하여, 또는 둘 모두를 이용하여 교정이 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 로직/타이밍 제어 회로(43)를 통해 조명 펄스를 제어한다. 일반적으로 프로세서(22)는 카메라로부터 정보를 획득하며 이하에서 기재된 교정 알고리즘을 구현한다. 로직/타이밍 제어 회로(43)는 검사 시스템으로부터 이동하는 물체의 위치 정보를 수신하는 고속의 실시간 전자장치, 가령, 제어기, 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 프로세서(DSP) 장치를 포함한다. 또한 로직/타이밍 제어 회로(43)는 카메라 트리거 및 조명 펄스 지속시간을 제어하며, 이는 차후 더 기재될 것이다.
프로세서(22)는 로직/타이밍 제어 회로(43)를 통해 조절식 레귤레이터(adjustable regulator)(45)로 전송되는 디지털 값을 출력한다. 조절식 레귤레이터(45)의 출력이 전력 공급기(50)의 전압을 조정한다. 이 전압은 선택적 커패시터(30)를 충전할 수 있다.
바람직하게는 드라이버(55)를 통해 로직/타이밍 제어(43)가 FET(35)의 게이트로 전압 펄스를 인가하도록 구성된다. 전압 펄스는 광학 장치(25)를 통해 전류를 온(on) 및 오프(off)로 토글하고, 이는 펄스화된 출력 광학 신호를 발생시킨다. FET(35)가 펄스의 시작 부분에서 전도를 시작할 때, 전압이 광학 장치(25)를 통해 방전됨으로써 조명원이 조명 펄스를 발생시킬 수 있다.
FET(35)는 전기 스위치로서 행동한다. 스위치가 개방될 때(즉, FET가 전류가 드레인에서 소스로 통과하도록 허용하지 않을 때), 어떠한 전류도 광학 다이오드(25)를 통해 흐르지 않을 때 조절식 레귤레이터(45)에 의해 설정된 전압 공급 레벨이 커패시터(30)를 충전할 수 있다. 스위치가 폐쇄될 때(즉, FET가 전류를 전도할 때), 전압이 방전되고 전류가 광학 다이오드(25)를 통해 흘러 광을 발생시킨다.
FET(35)가 전도할 때, 광학 다이오드(25) 및 FET(35)(가령, 도 1a에 도시된 바와 같은 광학 조명원(15)) 양단의 전압의 합이 조절식 레귤레이터(45)의 출력이며, 이는 본 명세서에서 전압 제어 소스로 기능한다. 도 1a에서 나타나는 전기 스위치는 임의의 적합한 스위칭 장치에 의해 구현될 수 있고, FET(가령, 바이폴라 트랜지스터)로 국한되지 않는다.
광학 검사 시스템을 위한 펄스화된 광학 조명원(15)에서 사용되는 일반적인 광학 다이오드(25)에 대해, 다이오드(25)를 통한 전류 레벨이 0.1-1000 μsec의 펄스에서 0.01 내지 20A일 수 있다. 일반적으로 초당 10-5000개의 펄스가 검사 시스템에 대한 조명원(15)로부터 생성된다. 광학 다이오드(25)를 통과하는 전류의 펄스 간 안정성(pulse-to-pulse stability)이 복수의 파라미터에 의해 고정된다. 이러한 파라미터는, 예를 들어, 레귤레이터 출력으로부터의 고정된 전압 공급 레벨, 광학 아이오드의 전류-전압 특성, FET(35)의 게이트에서의 펄스 지속시간, 및 전류 전도 동안 FET(35) 양단의 전압 강하를 포함한다. FET(35) 양단의 전압 강하가 FET(35)의 드레인-소스 단자(drain-to-source terminal)로부터의 상응하는 저항에 대부분 좌우된다.
본 발명의 발명자는 조명원(15)에 의해 발생되고 펄스 지속시간에 걸쳐 통합되는 조명 전력이 긴 시간 동안 안정한 상태를 유지함을 발견했다. 광원 펄스간 전력이 수 주일 동안 안정하게 유지될 수 있다. 달리 말하면, 스위치(35)에 인가되는 특정 전압 출력 및 전압 펄스의 특정 펄스 지속시간(본 명세서에서 조명 제어 파라미터라고 지칭됨) 동안, 매우 높은 펄스 간 안정성을 갖는 전류가 광학 다이오드를 통해 흐른다.
전압, 펄스 지속시간, 및 조도 간의 관계가 안정적이더라도, 실제 관계는 조명원에 따라 달라질 수 있다. 따라서 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 적절한 전압 및 펄스 지속시간을 설정하는 초기 교정 프로세스를 수행한다.
일반적인 교정 프로세스에서, 저전압 레벨을 설정하고, 검사 시스템의 효과적인 동작에 대한 지정 전력 레벨이 조명원(15)으로부터 측정될 때까지 전압 공급 레벨을 점진적으로 증가시킴으로써 프로세서(22)가 시작한다. 일부 실시예에서, 카메라(20)를 이용해 측정이 수행된다. 하나의 실시예에서, 시스템은 복수의 카메라를 포함하고, 교정 프로세스는 복수의 카메라 전체에서 동일한 조명 레벨을 보장하기 위해 중요하다. 추가로 또는 대체하여, 필터(64) 및 ADC(68)를 이용해 측정이 수행될 수 있다.
프로세서(22)는, 로직/타이밍 제어 회로(43)를 통해, 조절식 레귤레이터(45)(가령, 선택된 고정 전압 공급 레벨)로의 "VOLTAGE CONTROL" 입력 및 드라이버(55)로의 "PULSE DURATION CONTROL" 입력을 이용해, 정상 상태 시스템(10)에서의 선택된 구동 조건을 적용한다. 그 후 펄스화된 전력 레벨 출력의 드리프트가 발생할 때까지 이들 파라미터는 하나 이상의 연속 광학 검사 세션에서 사용된다. 그 후 구동 조건이 재교정된다. 다른 실시예에서, 프로세서(22)는 긴 시간 간격 동안 평균 조명 전력을 모니터링하고, 조명 전력의 변화가 검출되는 경우 출력 전압을 수정한다.
도 1a에 도시되는 시스템(10)의 구성은 개념적 명료성을 위해 도시된 예시적 구성이며 본 발명의 실시예에 의해 제한되지 않는다. 대안적으로, 본 명세서에 기재된 시스템(10)의 기능을 수행하기 위해 요소들의 임의의 적합한 구성이 사용될 수 있다. 예시적 구성에서의 조명원(15)은 광학 장치(25) 및 스위치(35)에 국한되지 않으며, 전기 및/또는 광학 요소의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 조명원(15)의 조도를 교정 및 제어하기 위해 사용되는 다양한 구성요소(가령, 프로세서(22), 회로(43), 카메라(20), 조절식 레귤레이터(45), 드라이버(55), 필터(64), ADC(68) 및 연관된 구성요소)가 본 명세서에서 회로라고 통칭된다. 대안적 실시예에서, 그 밖의 다른 임의의 적합한 회로 구성이 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 1a에 도시된 회로가 하나 이상의 광학 조명원(15), 가령, 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배치되고 직렬로 연결된 조명원을 동시에 구동하도록 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 조명원 각각이 개별 회로에 의해 개별적으로 구동되며, 이때 하나 이상의 조명원 각각은 각자의 정상 상태 구동 조건으로 개별적으로 교정된다.
하나 이상의 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)에서 구현된 인쇄 회로 기판 또는 임의의 적합한 기판 상의 개별 요소들을 갖는 하드웨어에서 시스템(10)의 요소들 중 전부 또는 일부가 구현될 수 있다. 추가로 또는 대체하여, 시스템(10)의 일부 요소가 소프트웨어, 또는 하드웨어 또는 소프트웨어의 임의의 적합한 조합을 이용해 구현될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 프로세서(22)는 본 명세서에 기재된 시스템(10)의 기능들 중 임의의 것을 수행 또는 조절하기 위한 시스템(10)의 임의의 부분, 가령, 획득된 이미지를 분석하는 부분에서 사용될 수 있다. 일반적으로 프로세서(22)는 본 명세서에 기재된 기능을 수행하기 위해 소프트웨어로 프로그램된 범용 컴퓨터를 포함하는 것이 일반적이다. 소프트웨어가 네트워크를 통해 전자적인 형태로 컴퓨터로 다운로드되거나, 대안적으로 또는 추가적으로 비-일시적 유형 매체, 가령, 자기, 광학, 또는 전자 메모리 상에 제공 및/또는 저장될 수 있다.
도 1b는 조명 솔리드 스테이트 조명원(26)들이 직렬로 연결된 솔리드 스테이트 조명원(SSIS)(15)의 일례를 도시한다. 복수의 조명원이 직렬로 연결될 수 있다. 이 예시에서, 모든 서로 다른 솔리드 스테이트 조명원을 통한 전류가 동일하다.
도 1c는 조명 솔리드 스테이트 조명원(26)들이 병렬로 연결된 솔리드 스테이트 조명원(SSIS)(15)의 일례를 도시한다. 복수의 조명원이 병렬로 연결될 수 있다. 이 예시에서, 모든 서로 다른 솔리드 스테이트 조명원을 통한 전압이 동일하다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는, 펄스화된 조명원(15)의 강도를 제어하기 위한 시스템(10)에서의 신호 파형을 개략적으로 도시하는 그래프이다.
이 예시에서 4개의 펄스(110)가 나타난다. 펄스 트레인(pulse train)이 드라이버(55)를 통해 FET(35)(도 1의 전기 스위치)의 게이트에 인가된다. 도시된 TTL 레벨이 VHI(스위치 개방)에서 VLO(스위치 폐쇄)로 나타나며, 여기서 VHI 및 VLO는 임의의 적합한 TTL - 전압이다. 마커(120)에서 마커(130)까지의 펄스 폭이 온(On) 펄스를 기술하며 0.1uSec 내지 1mSec 및 그 이상의 일반적인 값을 가질 수 있다. 펄스 간 시간 간격이 펄스 지속시간에 따라 달라 달라질 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같은 펄스의 듀티 사이클을 제공한다.
검사 시스템 교정 방식
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 시스템(10) 내 펄스화된 조명원(15)을 교정하기 위한 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다. 다음의 기술은 새로운 검사 레시피(특히 새 펄스 전압 레벨)의 설정을 요구하는 새로운 유형의 검사 물체에 직면한 후부터 시작된다.
일반적인 실시예에서, 검사 프로세스는 복수의 유형의 물체를 검사하는 것(및 따라서 복수의 레시피)을 포함한다. 여기서 도 3의 방법이 각각의 물체 유형에 대해 반복된다. 물체는 검사되는 실제 샘플(가령, 평면 패널디스플레이, 인쇄 회로 기판, 웨이퍼)에서의 영역, 또는 알려진 반사율을 갖는 타깃을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 전압 조절 단계(200)에서 시스템(10)(일반적으로 프로세서(22) 또는 제어 회로(43))이 전압 펄스 레벨을 일부 초기 값으로 설정하는 단계로 시작한다. 조절식 레귤레이터(45)를 제어함으로써 전압 레벨이 설정된다.
그 후 시스템(10)은 측정 단계(208)에서 물체로부터 반사된 펄스의 조도를 측정한다. 앞서 기재된 바와 같이, 카메라(20)를 이용해 하나 이상의 이미지를 획득하고 프로세서(22)에 의해 이미지를 처리하여 조도를 추정함으로써 강도 측정이 수행될 수 있다. 추가로 또는 대체하여, ADC(68)를 이용해 SSIS(15)를 통해 흐르는 전류를 디지털화하고 디지털화된 전류를 프로세서(22)로 피드백함으로써, 측정이 수행될 수 있다.
그 후 시스템은 체크하는 단계(212)에서 표시된 조도가 충분한지 여부를 체크한다. 그렇지 않은 경우, 상기 방법은 상기 단계(200)로 되돌아가며, 여기서 시스템은 필요에 따라 펄스 전압 레벨을 조절한다(즉, 측정된 강도가 너무 낮은 경우 펄스 전압 레벨을 증가시키고 그 반대의 경우도 가능하다).
측정된 조도가 적합한 경우, 시스템은 검사 단계(216)에서 관심 유형의 물체를 검사하도록 진행한다. 일반적으로, 검사 단계 동안 시스템은 (가령, 단계(208)로 분기함으로써) 조도를 때때로 재평가한다. 필요에 따라, 시스템은 적합한 조도를 유지관리하기 위해 펄스 전압 레벨을 조절한다.
일부 실시예에서, 검사 시스템(10) 내 회로가 둘 이상의 조도(즉, 펄스 길이 및 전압의 둘 이상의 쌍)를 교정하고 사용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템(10)은 동일한 스캔으로 검사되는 물체 상의 복수의 서로 다른 유형의 영역을 이미징하여, 서로 다른 조도(서로 다른 펄스-길이/전압 쌍)를 이용해 각각의 유형의 영역이 이미징될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(10)의 회로가 전압 및 펄스 지속시간 모두를 제어한다. 이 이중 제어에 의해 다양한 성능 트레이드-오프(trade-off) 설정을 가능하게 한다.
조도의 지시자로서 카메라(20)의 출력을 이용하는 실시예에서, 프로세서(22)는 다양한 방식으로 조도를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템(10)은 교정 프로세스 동안 알려진 반사율을 갖는 특화된 검사되는 물체("타깃")를 이미징할 수 있다. 대안적으로, 교정이 검사될 실제 물체에 대해 수행될 수 있다. 또는 도 1 a에 도시된 바와 같이, 카메라는 (가령, 부분 빔 스플리터를 통해) 조명원의 출력 또는 출력의 일부 또는 조명원과 일직선 상에 있을 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예가 광학 검사 시스템에서의 펄스화된 조명 제어를 주로 해결하더라도, 본 명세서에 기재된 방법 및 시스템은 펄스화된 조명원이 사용되는 적용예, 가령, 레이저 물질 가공에서, 사용될 수 있다.
따라서 앞서 기재된 실시예는 예시로서 언급된 것이며, 본 발명은 앞서 특히 나타나고 기재된 것에 국한되지 않음이 자명할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 앞서 기재된 다양한 특징부의 조합 및 하위 조합 모두를 포함하고 본원을 읽은 해당 분야의 통상의 기술자에게 자명하며 종래 기술에서 개시되지 않은 이의 변형 및 수정예까지 포함한다. 임의의 용어가 본 명세서에서 명시적으로나 묵시적으로나 이뤄진 정의와 충돌하는 방식으로 이들이 포함된 문서에서 정의되지 않는 한 본 출원 명세서에서 참조로서 포함되는 문서들은 본 출원의 일부분으로 간주된다.

Claims (30)

  1. 물체의 검사를 위한 솔리드 스테이트 조명원(solid state illumination source), 및
    초기 교정 프로세스를 수행하도록 구성된 회로로서, 상기 초기 교정 프로세스는:
    검사되는 물체로부터 반사된 광의 광도(optical intensity)를 측정하고, 측정된 광도에 따라 상기 솔리드 스테이트 조명원에 적용될 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 것; 및
    상기 솔리드 스테이트 조명원에 대한 파라미터를 설정하는 것을 포함하고,
    상기 파라미터는 상기 선택된 고정 전압 공급 레벨 및 전압 펄스의 시퀀스의 지속시간을 포함하고, 상기 파라미터는 상기 솔리드 스테이트 조명원의 전력 출력의 드리프트가 발생할 때까지 하나 이상의 연속 광학 검사 세션에 대해 사용되어서, 상기 하나 이상의 연속 광학 검사 세션에서 상기 솔리드 스테이트 조명원이 상기 물체를 검사하기 위한 고정-강도 조명 펄스의 시퀀스를 발생시키도록 하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 회로는 커패시터를 포함하며, 전압 펄스 각각 전에 선택된 고정 전압 공급 레벨까지 커패시터를 충전하고, 충전된 커패시터를 솔리드 스테이트 조명원을 통해 방전시킴으로써 전압 펄스 각각을 생성하도록 구성되는, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회로는 조명 펄스의 시퀀스 동안 고정 전압 공급 레벨을 재교정하지 않는, 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 솔리드 스테이트 조명원은 한 가지 유형의 조명원들을 가지며, 전압 공급 레벨과 발산된 광도 간 관계가 개별 조명원별로 변동되고, 상기 회로는 초기 교정 프로세스를 수행함으로써 상기 관계의 변동을 보상하도록 구성되는, 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 솔리드 스테이트 조명원은 발광 다이오드 및 스위치를 포함하고, 회로는 전압 펄스의 시퀀스를 스위치에 인가함으로써 발광 다이오드가 조명 펄스를 생성하게 하도록 구성된 구동 회로(driver circuit)를 포함하는, 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 회로는 검사된 물체의 이미지를 획득하도록 구성된 이미징 검출기, 및 이미지를 처리함으로써 광도를 측정하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회로는 솔리드 스테이트 조명원의 강도를 직접 측정하도록 구성된 이미징 검출기 및 이미지를 처리함으로써 광도를 측정하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회로는 솔리드 스테이트 조명원을 통해 흐르는 전류를 디지털화하고, 디지털화된 전류에 따라 고정 전압 공급 레벨을 선택하도록 구성된, 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 솔리드 스테이트 조명원은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는, 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 솔리드 스테이트 조명원은 하나 이상의 레이저 다이오드를 포함하는, 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 회로는 복수의 전압 공급 레벨과 복수의 각각의 유형의 전압 펄스에 대한 지속시간을 선택하도록 구성되는, 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 회로는 조명 펄스에 대한 지정 조도를 제공하는 최단 지속시간을 선택하도록 구성되는, 장치.
  15. 방법으로서, 상기 방법은
    물체의 검사를 위해 솔리드 스테이트 조명원(solid state illumination source)을 동작시키는 단계,
    초기 교정 프로세스를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 초기 교정 프로세스는:
    검사되는 물체로부터 반사된 광의 광도(optical intensity)를 측정하고, 측정된 광도에 따라 상기 솔리드 스테이트 조명원에 적용될 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 단계; 및
    상기 솔리드 스테이트 조명원에 대한 파라미터를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터는 상기 선택된 고정 전압 공급 레벨 및 전압 펄스의 시퀀스의 지속시간을 포함하고, 상기 파라미터는 상기 솔리드 스테이트 조명원의 전력 출력의 드리프트가 발생할 때까지 하나 이상의 연속 광학 검사 세션에 대해 사용되어서, 상기 하나 이상의 연속 광학 검사 세션에서 상기 솔리드 스테이트 조명원이 상기 물체를 검사하기 위한 고정-강도 조명 펄스의 시퀀스를 발생시키도록 하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 전압 펄스의 시퀀스를 인가하는 단계는 전압 펄스 각각 전에 선택된 고정 전압 공급 레벨까지 커패시터를 충전하는 단계, 및 충전된 커패시터를 솔리드 스테이트 조명원을 통해 방전시킴으로써 전압 펄스 각각을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서, 조명 펄스의 시퀀스 동안 고정 전압 공급 레벨을 재교정하는 것을 막는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서, 솔리드 스테이트 조명원은 한 가지 유형의 조명원들을 가지며, 전압 공급 레벨과 발산된 광도 간 관계가 개별 조명원 별로 변동되고, 초기 교정 프로세스를 수행하는 단계는 상기 관계의 변동을 보상하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제15항에 있어서, 솔리드 스테이트 조명원은 발광 다이오드 및 스위치를 포함하며, 전압 펄스의 시퀀스를 인가하는 단계는 전압 펄스의 시퀀스를 스위치에 인가함으로써 발광 다이오드가 조명 펄스를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서, 광도를 측정하는 단계는 검사되는 물체를 이미징하는 이미징 검출기에 의해 획득되는 이미지를 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제15항에 있어서, 초기 교정 프로세스를 수행하는 단계는 솔리드 스테이트 조명원을 통해 흐르는 전류를 디지털화하는 단계, 및 디지털화된 전류에 따라 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제15항에 있어서, 솔리드 스테이트 조명원은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는, 방법.
  24. 제15항에 있어서, 솔리드 스테이트 조명원은 하나 이상의 레이저 다이오드를 포함하는, 방법.
  25. 삭제
  26. 제24항에 있어서, 초기 교정 프로세스를 수행하는 단계는 복수의 전압 공급 레벨과 전압 펄스의 복수의 각각의 유형에 대한 지속시간을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제24항에 있어서, 초기 교정 프로세스를 수행하는 단계는 조명 펄스에 대해 지정된 조도를 제공하는 최단 지속시간을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 광학 검사 시스템으로서,
    검사를 위한 물체를 조명하도록 구성된 솔리드 스테이트 조명원,
    조명되는 물체의 이미지를 획득하도록 구성된 이미징 검출기, 및
    회로로서:
    검사되는 물체로부터 반사된 광의 광도를 측정하고,
    측정된 광도에 따라, 솔리드 스테이트 조명원에 적용될 고정 전압 공급 레벨을 선택하는 초기 교정 프로세스를 수행하고,
    상기 솔리드 스테이트 조명원에 대한 파라미터 - 상기 파라미터는 상기 선택된 고정 전압 공급 레벨 및 전압 펄스의 시퀀스의 지속시간을 포함하고, 상기 파라미터는 상기 솔리드 스테이트 조명원의 전력 출력의 드리프트가 발생할 때까지 하나 이상의 연속 광학 검사 세션에 대해 사용됨 - 를 설정하도록 구성된 회로
    를 포함하는, 광학 검사 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 회로는 이미징 검출기에 의해 획득된 알려진 반사율을 갖는 물체의 적어도 하나의 이미지에서 광도를 측정하도록 구성되는, 광학 검사 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 회로는 이미징 검출기에 의해 획득된 복수의 검사되는 물체의 이미지에서 광도를 측정하고, 복수의 물체에 걸쳐 측정된 광도를 평균내도록 구성되는, 광학 검사 시스템.
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