KR20080099008A - 다방향 영사식 모아레 간섭계 및 이를 이용한 검사방법 - Google Patents

다방향 영사식 모아레 간섭계 및 이를 이용한 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다방향에서 패턴조명을 검사대상물로 투영할 수 있는 다방향 영사식 모아레 간섭계 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다. 본 발명 중 다방향 영사식 모아레 간섭계는 다수개의 스테이지 이송기구(11,12)에 의해 이동 가능하도록 설치되어 검사대상물을 X, Y방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지(10)와, X-Y 스테이지(10)의 상측에 설치되어 X-Y 스테이지(10)에 위치한 검사대상물(1)에서 반사되는 패턴영상을 촬영하는 결상부(110)와, 결상부(110)의 일측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제1회전거울부(120)와, 결상부(110)의 타측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제2회전거울부(130)와, 제1회전거울부(120)의 일측에 각각 설치되어 제1회전거울부(120)에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제1고정거울부(140,150)와, 제2회전거울부(130)의 타측에 각각 설치되어 제2회전거울부(130)에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제2고정거울부(160,170)와, 제1 및 제2회전거울부(120,130)로 패턴조명을 투영시킬 수 있도록 설치되어 패턴조명을 발생하는 패턴조명발생부(180)로 구비됨을 특징으로 한다.
영사, 모아레, 검사, 격자, 거울, 회전

Description

다방향 영사식 모아레 간섭계 및 이를 이용한 검사방법{Multi-directional projection type moire interferometer and inspection method using it}
도 1은 종래의 영사식 모아레 간섭계의 구성도,
도 2는 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 제1 및 제2회전거울부의 상세한 구성을 나타낸 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 패턴조명발생부의 구성을 상세히 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계의 구성을 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계를 이용한 검사방법을 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10: X-Y 스테이지 110: 결상부
120,130: 제1 및 제2회전거울부 120a,130a: 회전거울소자
121,131: 거울회전기구 122,132: 홀더
123,133: 회전거울
40,150,160,170: 제1 및 제2고정거울부
141,151,161,171: 제2필터 142,152,162,172: 고정거울
180: 패턴조명발생부
181a,181b,181c,181d: 제1 내지 제4조명원
182a,182b,182c,182d: 제1 내지 제4격자소자
183: 격자판 184: 격자판이송기구
210: 영상획득부 220: 모듈제어부
230: 중앙제어부
본 발명은 다방향 영사식 모아레 간섭계 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사대상물의 다양한 형상에 따른 복잡한 그림자 영역을 제거할 수 있도록 다방향에서 패턴조명을 검사대상물로 투영할 수 있는 다방향 영사식 모아레 간섭계 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다.
종래의 영사식 모아레 간섭계를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 모아레 간섭계는 양방향 패턴조명을 발생하는 다수개의 투영부(projector)(3)와 하나의 결상부(4)로 구성된다.
다수개의 투영부(3)는 결상부(4)의 일측과 타측에 각각 경사지게 설치되며, 조명원(3b)과 다수개의 투영렌즈(3c,3d)로 이루어지는 조명부(3a), 격자소자(3e), 격자이송기구(3f) 및 투영렌즈(3g)로 구성되어 패턴조명을 발생한다. 패턴조명은 조명부(3a)의 조명원(3b)에서 발생된 조명이 다수개의 투영렌즈(3c,3d)를 투과한 후 격자소자(3e)에 형성된 격자무늬에 의해 형성되고, 격자무늬에 따른 패턴조명은 투영렌즈(3g)를 투과하여 X-Y 테이블(table)(2)에 안착된 검사대상물(1)로 양방향으로 조사된다. X-Y 테이블(2)은 테이블 이송기구(2a)에 의해 구동되어 검사대상물(1)을 X축이나 Y축 방향으로 이송시키게 된다.
결상부(4)는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(4a), 결상렌즈(4b) 및 필터(filter)(4c)로 구성되어 검사대상물(1)에서 반사되는 패턴조명에 의한 패턴영상을 촬영하게 된다. 결상부(4)의 하측에는 또한 원형램프(lamp)(5)가 설치되며, 원형램프(5)는 검사대상물(1)의 특이형상의 촬영 시 조명원으로 사용된다. 결상부(4)는 검사대상물(1)을 X-Y 테이블(2)에 위치시킨 상태에서 검사대상물(1)의 3차원 형상을 검사하기 위해 N-버킷 알고리즘(bucket algorithm)을 적용하는 경우에 격자이송기구(3f)에 의해 격자소자(3e)를 N 번 이송시키면서 N 개의 영상을 촬영한다. N개의 영상이 촬영되어 획득되면 제어장치(도시 않음)는 이를 이용하여 위상정보를 획득하고, 다수개의 투영부(3)에서 각각의 위상정보가 획득되면 노이즈가 제거된 통합위상지도를 산출한 후 이를 이용하여 검사대상물(1)의 높이지도 및 3차원형상을 검사하게 된다.
종래와 같은 영사식 모아레 간섭계는 다수개의 투영부를 검사대상물을 기준으로 서로 마주대하도록 설치한 상태에서 조명을 각각 조사하여 검사대상물을 검사하는 경우에 그 형상이 매우 복잡한 검사대상물의 검사 시 그림자 영역이 불완전하게 제거되므로 검사대상물을 정확하게 검사할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 검사대상물의 다양한 형상에 따른 복잡한 그림자 영역을 제거할 수 있도록 다방향에서 패턴조명을 검사대상물로 투영할 수 있는 다방향 영사식 모아레 간섭계 및 이를 이용한 검사방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 패턴조명의 투사방향을 회전거울부를 이용하여 자유롭게 변경하여 검사대상물로 투영시킬 수 있도록 함으로써 다수개의 격자소자를 하나의 격자판에 설치한 후 격자판을 이송 제어함으로써 다방향 영사식 모아레 간섭계를 콤팩트(compact)하게 구성할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있는 다방향 영사식 모아레 간섭계를 제공함에 있다.
본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계는 다수개의 스테이지 이송기구에 의해 이동 가능하도록 설치되어 검사대상물을 X, Y방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지와, X-Y 스테이지의 상측에 설치되어 X-Y 스테이지에 위치한 검사대상물에서 반사되는 패턴영상을 촬영하는 결상부와, 결상부의 일측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제1회전거울부와, 결상부의 타측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제2회전거울부와, 제1회전거울부의 일측에 각각 설치되어 제1회전거울부에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제1고정거울부와, 제2회전거울부의 타측에 각각 설치되어 제2회전거울부에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제2고정거울부와, 제1 및 제2회전거울부로 패턴조명을 투영시킬 수 있도록 설치되어 패턴조명을 발생하는 패턴조명발생부로 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계를 이용한 다방향 영사식 모아레 검사방법은 제1 및 제2회전거울부의 회전거울의 회전 각도를 조정하고 제5조명원을 온시켜 결상부에서 검사대상물의 2차원검사를 실시한 후 X-Y 스테이지에 의해 검사대상물을 정위치로 이송시키는 단계와, 검사대상물이 정위치로 이송되면 제1 내지 제4조명원 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계와, 선택된 조명원이 온되었는지 중앙제어부에서 확인하는 단계와, 선택된 조명원이 온되었으면 격자판을 이송시켜 선택된 조면원에 대응되는 격자소자를 1/N 피치씩 이송시키는 단계와, 격자소자가 이송되면 결상부에서 검사대상물에서 반사되는 패턴영상을 촬영하는 단계와, 패턴영상을 획득하는 동안 격자소자가 N번째 피치 이송인지를 중앙제어부에서 확인하는 단계와, 격자소자가 N번째 피치 이송되면 각각 이송에서 촬영된 패턴영상을 이용하여 위상지도를 획득하는 단계와, 위상지도가 획득되면 제1 내지 제4위상지도가 획득되었는지를 중앙제어부에서 확인하는 단계와, 제1 내지 제4위상지도가 획득되었으면 중앙제어부는 획득된 제1 내지 제4위상지도를 이용하여 노이즈가 제거된 통합 위상지도를 산출한 후 통합위상지도를 이용하여 통합높이지도를 산출하여 검사대상물의 3차원 검사하는 단계로 구비됨을 특징으로 한다.
(실시예)
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계의 구성을 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계는 X-Y 스테이 지(10), 결상부(110), 제1회전거울부(120), 제2회전거울부(130), 다수개의 제1고정거울부(140,150), 다수개의 제2고정거울부(160,170) 및 패턴조명발생부(180)로 구성되어 검사대상물(1)로 여러 방향 즉, 다방향에서 패턴조명을 투영하여 검사하는 것으로 각각의 구성을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
X-Y 스테이지(10)는 검사대상물(1)을 X, Y방향으로 이동시키기 위해 다수개의 스테이지 이송기구(11,12)에 의해 이동 가능하도록 설치된다.
결상부(110)는 X-Y 스테이지(10)에 위치한 검사대상물(1)에서 반사되는 패턴영상을 촬영하기 위해 X-Y 스테이지(10)의 상측에 설치되고 카메라(111), 결상렌즈(112) 및 제1필터(113)로 구성되며, 결상부(110)의 각각의 구성을 설명하면 다음과 같다.
카메라(111)는 패턴영상을 촬영하기 위해 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나가 적용된다. 결상렌즈(112)는 검사대상물(1)에서 반사되는 패턴영상을 결상시키기 위해 카메라(111)의 하측에 설치된다. 제1필터(113)는 검사대상물(1)에서 반사되는 패턴영상의 여과시켜 투과시키기 위해 결상렌즈(112)의 하측에 설치되며, 제1필터(113)는 주파수 필터, 칼라필터나 광세기 조절필터 중의 어느 하나가 적용된다. 결상부(110)는 또한 검사대상물(1)의 2차원 검사를 위한 조명을 발생하는 제5조명원(114)이 하측에 더 구비되어 설치되며, 제5조명원(114)은 다수개의 발광다이오드나 돔형의 다층 원형램프 중 어느 하나로 이루어진다.
제1회전거울부(120)는 결상부(110)의 일측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하며, 제2회전거울부(130)는 결상부(110)의 타측에 설치되 어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영한다. 광경로를 변경시켜 투영시키는 제1 및 제2회전거울부(120,130)는 각각 도 3에 도시된 바와 같이 각각 회전거울(123,133)의 일단이 서로 수직방향으로 대향되도록 복층으로 배열되어 설치되는 다수개의 회전거울소자(120a,130a)로 구성된다.
다수개의 회전거울소자(120a,130a)는 각각 거울회전기구(121,131), 홀더(122,132) 및 회전거울(123,133)로 구성되며, 각각의 구성을 설명하면 다음과 같다. 거울회전기구(121,131)는 모터가 적용될 수 있으며 도 3에 도시된 바와 같이 결상부(110)의 일측과 타측에 각각 설치되며, 홀더(holder)(122,132)는 거울회전기구(121,131)의 상측에 회전 가능하도록 설치된다. 회전거울(123,133)은 거울회전기구(121,131)에 의해 홀더(122,132)에 지지된 상태로 회전되도록 홀더(122,132)에 설치된다.
다수개의 제1고정거울부(140,150)는 제1회전거울부(120)의 일측에 각각 설치되어 제1회전거울부(120)에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물(1)로 투영시키며, 다수개의 제2고정거울부(160,170)는 제2회전거울부(130)의 타측에 각각 설치되어 제2회전거울부(130)에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물(1)로 투영시킨다.
검사대상물(1)로 패턴조명을 투영시키는 다수개의 제1 및 제2고정거울부(140,150,160,170)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각 제2필터(141,151,161,171) 및 고정거울(142,152,162,172)로 구성된다. 제2필터(141,151,161,171)는 제1 및 제2회전거울부(120,130)로부터 각각 투영되는 패턴조명을 조사받아 여과시켜 투영시키며, 고정거울(142,152,162,172)은 각각 제1 및 제2회전거울부(120,130)로부터 각 각 투영되는 패턴조명을 조사받을 수 있도록 제2필터(141,151,161,171)에 경사지게 설치되어 패턴조명을 제2필터(141,151,161,171)로 투영시키게 된다. 검사대상물(1)로 패턴조명의 투영 시 제2필터(141,151,161,171)는 여과시켜 투영시키기 위해 각각 주파수 필터, 칼라필터, 편광필터나 광세기 조절필터 중의 어느 하나가 적용된다.
패턴조명발생부(180)는 발생된 패턴조명을 제1 및 제2회전거울부(120,130)로 패턴조명을 투영시킬 수 있도록 설치된다. 즉, 패턴조명발생부(180)는 제1 및 제2회전거울부(120,130)의 회전거울(123,133)로 패턴조명을 조사하기 위해 제1 및 제2회전거울부(120,130)의 각각의 전측에 위치되도록 설치된다. 패턴조명을 발생하는 패턴조명발생부(180)는 도 4에 도시된 바와 같이 각각 다수개의 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d), 제1 내지 제4격자소자(182a,182b,182c,182d), 격자판(183), 격자판이송기구(184) 및 다수개의 제1 내지 제2투영렌즈(185a,185b,185c,185d)로 구성되며, 각각의 구성을 설명하면 다음과 같다.
다수개의 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d)은 조명을 발생하며, 격자판(183)은 다수개의 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d)의 일측에 각각 설치된다. 격자판(183)은 다수개의 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d)에 각각 대응되도록 설치되어 다수개의 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d)에서 각각 조명이 조사되면 이를 패턴조명으로 투영시키는 제1 내지 제4격자소자(182a,182b,182c,182d)가 설치된다.
격자판이송기구(184)는 격자판(183)을 수직방향으로 이송시켜 제1 내지 제4 격자소자(182a,182b,182c,182d)를 이송시키기 위해 격자판(183)의 일측에 설치되며, LM 가이드(184a), LM 레일(184b) 및 직선이송기구(184c)로 구성된다. LM 가이드(184a)는 격자판(183)에 설치되며, LM 레일(184b)은 LM 가이드(184a)를 가이드할 수 있도록 설치된다. 직선이송기구(184c)는 LM 가이드(184a)를 LM 레일(184b)을 따라 이송되도록 구동시켜 격자판(183)을 이송시키게 된다. 격자판(183)을 이송시키는 직선이송기구(184c)는 볼 스크류, 리니어모터나 PZT 이송기구 중 어느 하나가 적용된다. 직선이송기구(184c)를 PZT 이송기구로 하는 경우에 본 발명에서는 격자판(183)을 PZT 이송기구에 직접 설치할 수 있다.
다수개의 제1 내지 제2투영렌즈(185a,185b,185c,185d)는 제1 내지 제4격자소자(182a,182b,182c,182d)에서 조사되는 패턴조명을 투영시키기 위해 격자판(183)의 일측에 제1 내지 제4격자소자(182a,182b,182c,182d)에 각각 대응되도록 설치된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계를 제어하기 위해 회로구성이 더 구비되며, 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계의 회로구성은 도 5에 도시된 바와 같이 영상획득부(210), 모듈제어부(220) 및 중앙제어부(230)로 구성된다. 도 5는 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계의 구성을 나타낸 블록도로 도 2에 도시된 다방향 영사식 모아레 간섭계의 등가 구성을 나타낸 도이다. 즉, 도 5는 도 2에 도시된 제1회전거울부(120), 제2회전거울부(130), 다수개의 제1고정거울부(140,150), 다수개의 제2고정거울부(160,170) 및 패턴조명발생부(180)를 이용하여 검사대상물(1)로 결상부(110)를 기준으로 다방향에서 패턴조명을 조사할 수 있음을 나타내기 위한 도 2에 도시된 다방향 영사식 모아레 간섭계의 등가구성을 나타낸 도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 영상획득부(210)는 결상부(110)에서 촬영된 패턴영상을 수신받아 전송하며, 모듈제어부(220)는 X-Y 스테이지(10)와 제1 및 제2회전거울부(120,130)와 패턴조명발생부(180)를 각각 제어하여 패턴조명발생부(180)에서 패턴조명을 발생시키고 제1 및 제2회전거울부(120,130)에서 패턴조명이 다수개의 제1 및 제2고정거울부(140,150,160,170)로 각각 조사되도록 회전 제어하여 X-Y 스테이지(10)에 의해 이송되는 검사대상물(1)로 패턴조명을 조사한다.
검사대상물(1)로 패턴조명을 조사하는 것을 구동하는 모듈제어부(220)는 테이블 제어기(221), 조명제어기(222), 격자제어기(223) 및 회전거울제어기(224)로 구성되며 각각의 구성을 설명하면 다음과 같다.
테이블 제어기(221)는 중앙제어부(230)의 제어에 따라 다수개의 스테이지 이송기구(11,12)를 구동시켜 X-Y 스테이지(10)를 X, Y방향으로 이송시키며, 조명제어기(222)는 중앙제어부(230)의 제어에 따라 패턴조명발생부(180)를 구동시켜 패턴조명을 발생시키거나 결상부(110)에 포함되는 제5조명원(114)을 구동시켜 2차원검사를 위한 조명을 발생시킨다. 격자제어기(223)는 중앙제어부(230)의 제어에 따라 패턴조명발생부(180)에 포함되는 격자판이송기구(184)를 구동시켜 다수개의 제1 내지 제4격자소자(182a,182b,182c,182d)가 설치되는 격자판(183)을 이송시키며, 회전거울제어기(224)는 중앙제어부(230)의 제어에 따라 제1 및 제2회전거울부(120,130)를 구동시켜 패턴조명발생부(180)에서 투영되는 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영시킨다.
모듈제어부(220)의 구동에 의해 패턴조명의 광경로가 변경된 후 검사대상물(1)로 조사되어 반사되는 패턴영상이 결상부(110)에 의해 촬영된 후 영상획득부(210)를 통해 출력되면 이을 중앙제어부(230)에서 전송받는다. 중앙제어부(230)는 모듈제어부(220)를 제어하여 X-Y 스테이지(10)에 의해 이송되는 검사대상물(1)로 패턴조명을 투영시키고, 반사되는 패턴영상이 결상부(110)에서 촬영되어 영상획득부(210)에서 전송되면 패턴영상에서 위상지도를 회득하고 위상지도를 이용하여 검사대상물(1)의 높이를 산출하여 검사대상물(1)의 3차원형상을 검사하게 된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계를 이용한 다방향 영사식 모아레 검사방법을 첨부된 도 2, 도 5 및 도 6면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계를 이용한 검사방법은 먼저, 제1 및 제2회전거울부(120,130)의 회전거울(123,133)의 회전 각도를 조정하고 제5조명원(114)을 온(on)시켜 결상부(100)에서 검사대상물(1)의 2차원검사를 실시한 후 X-Y 스테이지(10)에 의해 검사대상물(1)을 정위치로 이송시킨다(S110).
검사대상물(1)을 정위치로 이송시키는 단계(S110)는 패턴조명을 다방향에서 검사대상물(1)을 투영시키기 위해 제1 및 제2회전거울부(120,13)의 회전거울(123,133)을 회전시켜 조정하여 초기 설정한다(S111). 회전거울(123,133)의 초기 설정이 완료되면 제5조명원(114)을 온시킨(S112) 후 결상부(110)에서 촬영하여 검사대상물(1)의 특이형상을 검사한다(S113). 검사대상물(1)의 특이형상을 검사하는 2차원검사가 완료되면 검사대상물(1)을 정위치로 이송시킨다(S114).
검사대상물(1)이 정위치로 이송되면 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d) 중 어느 한 조명원을 온시킨다(S120). 선택된 조명원이 온되었는지 중앙제어부(230)에서 확인한다(S130). 예를 들어, 조명원의 온/오프 순서를 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d)의 순으로 설정되면 중앙제어부(230)는 먼저 제1조명원(181a)이 온되었는지 여부를 확인한다.
선택된 조명원이 온되었는지 중앙제어부(230)에서 확인하는 단계(S130)는 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d) 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계(S120)에서 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d)이 각각 순차적으로 선택되어 온/오프 되었는지 여부를 확인하여 선택된 조면원이 온되지 않으면 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d) 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계(S120)로 리턴(return)한다. 반대로, 선택된 조명원이 온되었으면 격자판(183)을 이송시켜 선택된 조면원에 대응되는 격자소자를 1/N 피치씩 이송시킨다(S140). 예를 들어 제1조명원(181a)이 온되면 이에 대응되는 제1격자소자(182a)를 1/N 피치씩 이송 시킨다
격자소자가 이송되면 결상부(110)에서 검사대상물(1)에서 반사되는 패턴영상을 촬영한다(S150). 패턴영상을 획득하는 동안 격자소자가 N번째 피치 이송인지를 중앙제어부(230)에서 확인한다(S160). N번째 피치 이송을 확인하는 것은 검사대상물(1)의 3차원 검사 시 N 버킷 알고리즘을 이용하기 위함이며, 격자소자가 N번째 피치 이송인지를 중앙제어부(230)에서 확인하는 단계(S160)는 격자소자 N번째 피치 이송이 완료되지 않으면 선택된 조면원에 대응되는 격자소자를 1/N 피치씩 이송시 키는 단계(S140)로 리턴한다. 반대로, 격자소자가 N번째 피치 이송되면 각각 이송에서 촬영된 패턴영상을 이용하여 위상지도를 획득한다(S170).
위상지도가 획득되면 제1 내지 제4위상지도가 획득되었는지를 중앙제어부(230)에서 확인한다(S180). 예를 들어 중앙제어부(230)는 제1조명원(181a) 및 제1격자소자(182a)에 의한 패턴영상을 촬영하여 위상지도가 획득되면 이를 제1위상지도로 저장하고, 이 후 제1조명원(181a)을 오프(off)시킨 후 제2 내지 제4조명원(181b,181c,181d)을 순차적으로 온/오프시키면서 각각에 따른 제2 내지 제4위상지도를 획득하여 검사대상물(1)의 다방향으로 패턴조명을 투영시킨 후 반사되는 패턴영상을 촬영하여 제1 내지 제4위상지도를 획득하고 그 결과를 확인하게 된다. 여기서, 제1 내지 제4위상지도가 획득되었는지를 중앙제어부(230)에서 확인하는 단계(S180)는 위상지도를 획득하는 단계(S170)에서 획득되는 위상지도가 제4위상지도까지 획득되지 않으면 제1 내지 제4위상지도를 획득하기 위해 제1 내지 제4조명원(181a,181b,181c,181d) 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계(S120)로 리턴한다. 반대로, 제1 내지 제4위상지도가 획득되었으면 중앙제어부(230)는 획득된 제1 내지 제4위상지도를 이용하여 노이즈가 제거된 통합 위상지도를 산출한 후 통합위상지도를 이용하여 통합높이지도를 산출하여 검사대상물(1)의 3차원 검사한다(S190).
검사대상물(1)을 3차원 검사하는 단계(S190)는 먼저, 제1 내지 제4위상지도가 획득되면 중앙제어부(230)는 획득된 제1 내지 제4위상지도를 이용하여 노이즈가 제거된 통합위상지도를 산출한다(S191). 통합위상지도가 산출되면 중앙제어부(230)는 통합위상지도를 이용하여 통합높이지도를 산출하고(S192), 통산높이지도가 산출 되면 중앙제어부(230)는 이를 이용하여 검사대상물(1)의 3차원 검사를 실시한다.
이상에 설명한 바와 같이 본 발명의 다방향 영사식 모아레 간섭계 및 검사방법은 검사대상물의 다양한 형상에 따른 복잡한 그림자 영역을 제거할 수 있으며, 패턴조명의 투사방향을 회전거울부를 이용하여 자유롭게 변경하여 검사대상물로 투영시킬 수 있도록 함으로써 다수개의 격자소자를 하나의 격자판에 설치한 후 격자판을 이송 제어함으로써 다방향 영사식 모아레 간섭계를 콤팩트하게 구성할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있는 이점을 제공한다.

Claims (13)

  1. 다수개의 스테이지 이송기구에 의해 이동 가능하도록 설치되어 검사대상물을 X, Y방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지와,
    상기 X-Y 스테이지의 상측에 설치되어 X-Y 스테이지에 위치한 검사대상물에서 반사되는 패턴영상을 촬영하는 결상부와,
    상기 결상부의 일측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제1회전거울부와,
    상기 결상부의 타측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제2회전거울부와,
    상기 제1회전거울부의 일측에 각각 설치되어 제1회전거울부에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제1고정거울부와,
    상기 제2회전거울부의 타측에 각각 설치되어 제2회전거울부에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제2고정거울부와,
    상기 제1 및 제2회전거울부로 패턴조명을 투영시킬 수 있도록 설치되어 패턴조명을 발생하는 패턴조명발생부로 구비됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  2. 다수개의 스테이지 이송기구에 의해 이동 가능하도록 설치되어 검사대상물을 X, Y방향으로 이동시키는 X-Y 스테이지와,
    상기 X-Y 스테이지의 상측에 설치되어 X-Y 스테이지에 위치한 검사대상물에서 반사되는 패턴영상을 촬영하는 결상부와,
    상기 결상부의 일측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제1회전거울부와,
    상기 결상부의 타측에 설치되어 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영하는 제2회전거울부와,
    상기 제1회전거울부의 일측에 각각 설치되어 제1회전거울부에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제1고정거울부와,
    상기 제2회전거울부의 타측에 각각 설치되어 제2회전거울부에서 투영되는 패턴조명을 검사대상물로 투영시키는 다수개의 제2고정거울부와,
    상기 제1 및 제2회전거울부로 패턴조명을 투영시킬 수 있도록 설치되어 패턴조명을 발생하는 패턴조명발생부와,
    상기 결상부에서 촬영된 패턴영상을 수신받아 전송하는 영상획득부와,
    상기 X-Y 스테이지와 상기 제1 및 제2회전거울부와 상기 패턴조명발생부를 각각 제어하여 패턴조명발생부에서 패턴조명을 발생시키고 상기 제1 및 제2회전거울부에서 패턴조명이 상기 다수개의 제1 및 제2고정거울부로 각각 조사되도록 회전 제어하여 X-Y 스테이지에 의해 이송되는 상기 검사대상물로 패턴조명을 조사하는 모듈제어부와,
    상기 모듈제어부를 제어하여 상기 X-Y 스테이지에 의해 이송되는 검사대상물로 패턴조명을 투영시키고 반사되는 패턴영상이 상기 결상부에서 촬영되어 상기 영 상획득부에서 전송되면 패턴영상에서 위상지도를 회득하고 위상지도를 이용하여 검사대상물의 높이를 산출하여 검사대상물의 3차원형상을 검사하는 중앙제어부로 구비됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결상부는 패턴영상을 촬영하는 카메라와,
    상기 카메라의 하측에 설치되어 검사대상물에서 반사되는 패턴영상을 결상시키는 결상렌즈와,
    상기 결상렌즈의 하측에 설치되어 검사대상물에서 반사되는 패턴영상의 여과시켜 투과시키는 제1필터로 구비되며,
    상기 카메라는 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나가 적용되며, 상기 제1필터는 주파수 필터, 칼라필터나 광세기 조절필터 중의 어느 하나가 적용됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결상부는 검사대상물의 2차원 검사를 위한 조명을 발생하는 제5조명원이 하측에 더 구비되어 설치되며,
    상기 제5조명원은 다수개의 발광다이오드나 돔형의 다층 원형램프 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2회전거울부는 각각 거울회전기구와, 상기 거울회전기구의 상측에 회전 가능하도록 설치되는 홀더와, 상기 홀더에 설치되어 상기 거울회전기구에 의해 상기 홀더에 지지된 상태로 회전되는 회전거울로 이루어지는 다수개의 회전거울소자로 구비되며,
    상기 다수개의 회전거울소자는 각각 회전거울의 일단이 서로 수직방향으로 대향되도록 복층으로 배열되어 설치됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수개의 제1 및 제2고정거울부는 각각 상기 제1 및 제2회전거울부로부터 각각 투영되는 패턴조명을 조사받아 여과시켜 투영시키는 제2필터와,
    상기 제1 및 제2회전거울부로부터 각각 투영되는 패턴조명을 조사받을 수 있도록 상기 제2필터에 경사지게 설치되어 패턴조명을 제2필터로 투영시키는 고정거울로 구비되며,
    상기 제2필터는 각각 주파수 필터, 칼라필터, 편광필터나 광세기 조절필터 중의 어느 하나가 적용됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패턴조명발생부는 조명을 발생하는 다수개의 제1 내지 제4조명원과,
    상기 다수개의 제1 내지 제4조명원의 일측에 각각 다수개의 제1 내지 제4조명원에 각각 대응되도록 설치되어 다수개의 제1 내지 제4조명원에서 각각 조명이 조사되면 이를 패턴조명으로 투영시키는 제1 내지 제4격자소자가 설치되는 격자판 과,
    상기 격자판의 일측에 설치되어 격자판을 수직방향으로 이송시켜 상기 제1 내지 제4격자소자를 이송시키는 격자판이송기구와,
    상기 격자판의 일측에 상기 제1 내지 제4격자소자에 각각 대응되도록 설치되어 제1 내지 제4격자소자에서 조사되는 패턴조명을 투영시키는 다수개의 제1 내지 제2투영렌즈로 구비됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  8. 제7항에 있어서, 상기 격자판이송기구는 상기 격자판에 설치되는 LM 가이드와,
    상기 LM 가이드를 가이드하는 LM 레일과,
    상기 LM 가이드를 상기 LM 레일을 따라 이송되도록 구동시켜 상기 격자판을 이송시키는 직선이송기구로 구비되며,
    상기 직선이송기구는 볼 스크류, 리니어모터나 PZT 이송기구 중 어느 하나가 적용됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  9. 제2항에 있어서, 상기 모듈제어부는 상기 모듈제어부는 상기 중앙제어부의 제어에 따라 다수개의 스테이지 이송기구를 구동시켜 X-Y 스테이지를 X,Y방향으로 이송시키는 테이블 제어기와,
    상기 중앙제어부의 제어에 따라 상기 패턴조명발생부를 구동시켜 패턴조명을 발생시키거나 상기 결상부에 포함되는 제5조명원을 구동시켜 2차원검사를 위한 조 명을 발생시키는 조명제어기와,
    상기 중앙제어부의 제어에 따라 상기 패턴조명발생부에 포함되는 격자판이송기구를 구동시켜 다수개의 제1 내지 제4격자소자가 설치되는 격자판을 이송시키는 격자제어기와,
    상기 중앙제어부의 제어에 따라 상기 제1 및 제2회전거울부를 구동시켜 상기 패턴조명발생부에서 투영되는 패턴조명을 조사받아 광경로를 변경시켜 투영시키는 회전거울제어기로 구비됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 간섭계.
  10. 제1 및 제2회전거울부의 회전거울의 회전 각도를 조정하고 제5조명원을 온시켜 결상부에서 검사대상물의 2차원검사를 실시한 후 X-Y 스테이지에 의해 검사대상물을 정위치로 이송시키는 단계와,
    상기 검사대상물이 정위치로 이송되면 제1 내지 제4조명원 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계와,
    상기 선택된 조명원이 온되었는지 중앙제어부에서 확인하는 단계와,
    상기 선택된 조명원이 온되었으면 격자판을 이송시켜 선택된 조면원에 대응되는 격자소자를 1/N 피치씩 이송시키는 단계와,
    상기 격자소자가 이송되면 결상부에서 검사대상물에서 반사되는 패턴영상을 촬영하는 단계와,
    상기 패턴영상을 획득하는 동안 격자소자가 N번째 피치 이송인지를 중앙제어부에서 확인하는 단계와,
    상기 격자소자가 N번째 피치 이송되면 각각 이송에서 촬영된 패턴영상을 이용하여 위상지도를 획득하는 단계와,
    상기 위상지도가 획득되면 제1 내지 제4위상지도가 획득되었는지를 중앙제어부에서 확인하는 단계와,
    상기 제1 내지 제4위상지도가 획득되었으면 중앙제어부는 획득된 제1 내지 제4위상지도를 이용하여 노이즈가 제거된 통합 위상지도를 산출한 후 통합위상지도를 이용하여 통합높이지도를 산출하여 검사대상물의 3차원 검사하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 검사방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 선택된 조명원이 온되었는지 중앙제어부에서 확인하는 단계는 상기 제1 내지 제4조명원 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계에서 제1 내지 제4조명원이 각각 순차적으로 선택되어 온/오프 되었는지 여부를 확인하여 선택된 조면원이 온되지 않으면 상기 제1 내지 제4조명원 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계로 리턴함을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 검사방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 격자소자가 N번째 피치 이송인지를 중앙제어부에서 확인하는 단계는 격자소자 N번째 피치 이송이 완료되지 않으면 상기 선택된 조면원에 대응되는 격자소자를 1/N 피치씩 이송시키는 단계로 리턴함을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 검사방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 내지 제4위상지도가 획득되었는지를 중앙제어부에서 확인하는 단계는 상기 위상지도를 획득하는 단계에서 획득되는 위상지도가 제4위상지도까지 획득되지 않으면 제1 내지 제4위상지도를 획득하기 위해 상기 제1 내지 제4조명원 중 어느 한 조명원을 온시키는 단계로 리턴함을 특징으로 하는 다방향 영사식 모아레 검사방법.
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