KR20100077960A - 기판검사용 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판검사용 조명장치에 관한 것으로, 검사 대상물의 영상을 획득하여 불량품을 검출하기 위한 검사장치에서 상기 검사 대상물을 영상으로 획득하기 위해 구비되는 촬영장치와, 상기 촬영장치가 영상을 획득하도록 조명을 제공하는 기판검사용 조명장치에 있어서, 상기 대상물을 향한 입사각도가 각각 다르게 배치되는 것으로, 광원으로부터 광을 공급받아 조사하는 복수개의 제 1조명부, 광을 조사하는 상기 제 1조명부의 선단에 구비되어 광을 입사받는 투명판 및 상기 대상물을 임의의 각도에서 바라보도록 배치되는 제 2조명부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 집광력을 향상시켜 검사 대상물의 조명광을 제공함에 따라 대상물 측정의 보다 높다 효율성을 제공한다.
조명, 광파이버, 검사, 면조명, 투명판

Description

기판검사용 조명장치{A FLOOD LIGHT APPARATUS FOR APPEARANCE INSPECTION OF SURFACE}
본 발명은 기판검사용 조명장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 광파이버를 이용한 조명광을 제공하고, 집광력을 향상시켜 검사 대상물에 보다 효율적인 광을 조사하여 검출성을 향상시키고자 하는 기판검사용 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼나 PCB, LCD, PDP, 유기 EL 등의 평판표시소자인 기판(이하 "기판"이라 총칭함) 생산할 때 기판에 남아 있는 이물이나 얼룩 등의 결함을 발견하기 위하여 제조라인에서는, 임의의 공정 종료 후에 검사공정을 두고, 기판에 조명을 조사하고, 그 반사광을 육안관찰 하거나, 또는 그 상을 촬상해서 화상처리 함으로써 제품검사를 행하고 있다.
이때, 결함의 발견을 용이하게 하기 위하여 기판 전체를 균일하게 조명하는 조명 장치가 사용된다.
종래 기판 결함 검사의 일 실시예로 도 1에 도시된 바와 같은 조명 장치(10) 가 이용되고 있었으며, 상기 조명 장치(10)는 램프(12)와 필터부(20)와 로드 렌즈(32)와 제1, 2 렌즈부(34, 36)로 이루어진다. 여기서, 상기 로드 렌즈(32)와 제1, 2 렌즈부(34, 36)는 여러 단차가 형성되는 경통(30) 내부에 위치 고정되며 램프(12)와 필터부(20)는 경통(30)의 외부인 후방에 구비된다. 그리고 상기 경통(30)의 후단과, 타원 반사경(14)이 구비된 램프(12)와, 필터부(20)는 램프 하우징(H) 내부에 위치된다. 상기 램프(12)는 광원으로 인가 전원에 의해 광을 제공하는 기능을 하며, 후방에 상기 램프(12)에서 제공하는 광을 전방을 향해 집광할 수 있도록 타원 반사경(14)이 더 포함된다.
상기 필터부(20)는 상기 램프(12)의 전방에 구비되어 구동부(도면에 미도시)에 의해 회전하게 되며, 특정 색광(Red, Green, Blue : R, G, B)으로 분리하기 위해 구비된다. 더욱이, 상기 필터부(20)는 R, G, B 필터가 일정한 비율로 분할 형성된 원반 형태로 구비되고 회전됨에 따라 순차적으로 색이 필터링(Filtering)되어 조사되도록 하는 기능을 한다.
상기 로드 렌즈(32)는 상기 필터부(20)의 전방인 경통(30)의 후단 내부에 구비되며 그 단면 형상이 정사각형 또는 직사각형으로 형성되되 수평 상태의 길이 방향으로 연장되는 직사각 형상으로 형성되어 상기 램프(12)의 광이 이 내부에서 여러번 반사되면서 통과되어 통과된 광이 기판(도면에 미도시)에 조사되도록 출사하는 기능을 한다.
다시 말해 상기 램프(12) 나온 광이 로드 렌즈(32)의 입사면에서 출사면으로 진행되어 출사면이 마치 제 2의 균일한 휘도 분포를 갖는 면 광원이 된다. 상기 제 1 렌즈부(34)는 여러 개로 조합되어 이루어지되 상기 로드 렌즈(32)의 전방인 경통(30) 내부에 구비되며 이 로드렌즈(32)에 투과된 광을 조명하는 기능을 한다.
상기 제2 렌즈부(36)는 상기 제1 렌즈부(34)의 전방인 경통(30) 내부 선단에 구비되며, 이 제1 렌즈부(34)에서 조명된 광을 확대시켜 기판에 출사시키는 기능을 한다.
하지만, 절연층으로 덮인 기판의 부위를 검사하기 위한 조명은 약 45도 이하로 낮게 입사하게 되는데, 이러한 조명에 대해서는 일반적으로 반사되어 카메라로 입사하는 빛이 줄어들게 된다. 따라서 절연층인 에폭시만 있는 경우는 반사가 적게 일어나서 이미지의 밝기가 어두워지고, 절연층 아래에 금속이 있어서 반사가 잘 일어나는 경우에는 상대적으로 밝은 이미지를 얻어 대비(contrast)가 높아지는 것으로 보인다.
그에 비해 상대적으로 입사 각도가 높은 단자 검사 조명은 조명이 입사하는 바로 그 면에서 반사가 크게 일어나서 절연층 아래에 금속이 있는 경우와 없는 경우의 대비 차이가 적어지는 것으로 문제점이 있다.
또한, 종래의 조명장치는 방향성을 가지는 조명을 사용하기 때문에 대상물 표면의 불량에 따른 형상적 차이로 인하여 광의 조사가 원활하지 못하기 때문에 이미지 획득이 저하되는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 검사 대상물에 조사되는 조 명(광)의 집광력을 향상시켜 조사시킴으로써, 대상물의 영상을 획득하는 카메라로 대상물의 상태에 따른 효과적인 조명을 공급하여 보다 정확한 영상을 획득하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 적절하게 가공된 집광수단인 투명판을 이용하여 보다 효율적으로 검사 대상물에 광을 조사하고, 컬러필터를 적용하여 대상 방법에 따른 효율적인 조명을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 검사 대상물의 영상을 획득하여 불량품을 검사하기 위한 검사장치에서 상기 검사 대상물을 영상으로 획득하기 위해 구비되는 촬영장치와 상기 촬영장치가 영상을 획득하도록 조명을 제공하는 기판검사용 조명장치에 있어서, 상기 대상물을 향한 입사각도가 각각 다르게 배치되는 것으로, 광원으로부터 광을 공급받아 조사하는 복수개의 제 1조명부, 광을 조사하는 상기 제 1조명부의 선단에 구비되어 광을 입사받는 투명판 및 상기 대상물을 임의의 각도에서 바라보도록 배치되는 제 2조명부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1조명부와 제 2조명부는, 검사 대상물의 검사방법에 따라 적어도 2개 이상 교번적으로 동작하여 조명을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명판은, 상기 제 1조명부로부터 공급되는 광을 확산시켜주기 위한 디퓨저를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1조명부는, 적어도 하나의 제 1조명부에 별도의 컬러필터를 구비하여 대상물에 광을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대상물을 바라보는 어느 하나의 제 1조명부 중 입사각이 가장 낮게 배치되는 제 1조명부에 구비되는 상기 투명판은 소정각도를 갖도록 그 끝단이 비스듬히 가공 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1조명부는, 상기 광파이버를 이용하여 광을 선형형으로 상기 투명판에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1조명부는, LED를 이용하여 광을 상기 투명판에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 집광력이 높은 면조명을 구현하여 미세 불량까지 검사할 수 있는 이점이 있다.
또한, 제 1조명부에 구비되는 투명판을 통하여 굴절율 차이에 의한 전반사 효과로 인해 빛의 손실 없이 조명을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 대상물의 측정 대상에 따라 다수의 제 1조명부와 제 2조명부를 선택적으로 동작시켜 측정 대상에 따라 적합한 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 바람 직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 개략도, 도 3은 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 투명판이 설치된 제 1조명부를 나타낸 측면도, 도 4는 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 컬러필터가 설치된 제 1조명부를 나타낸 측면도, 도 5는 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 디퓨저가 설치된 제 1조명부를 나타낸 측면도, 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로 제 1조명부의 광원을 LED를 적용한 개략도이다.
본 발명에 따른 기판검사용 조명장치는 검사 대상물의 이미지 영상을 카메라로 획득하기 위해 광을 제공하는 조명장치에 있어서, 상기 대상물에 대하여 입사각도가 서로 다르게 배치되며, 광원으로부터 광을 공급받아 조사하는 복수개의 제 1조명부와, 광을 조사하는 상기 제 1조명부의 선단에 구비되어 광을 입사받아 상기 대상물에 조사하는 투명판과, 상기 대상물을 임의의 각도에서 바라보도록 배치되는 제 2조명부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
제 1조명부(100)는 측정하고자 하는 대상물을 바라보고 각각 서로 다른 각도로 가지고 배치되는 것으로, 즉 입사각도가 각각 다르다. 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예로 상기 제 1조명부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 세 개(100a, 100b, 100c)의 조명부로 구성된다.
상기 제 1조명부(100)는 광파이버(optical fiber)를 통해 광을 조사하는 장치로써, 다수의 광다발이 위치되는 본체(미부호)와 여기에 연결되어 광을 선형형으 로 조사하는 헤드부(미부호)를 포함하여 구성되는 형태를 가진다. 또한, 다른 실시예로 광파이버 외에도 LED를 이용하여 광을 공급할 수 있다.
이러한 상기 제 1조명부(100)가 서로 다른 각도를 가지고 측정하고자 하는 대상물을 바라보고 배치되게 되어 돔(dome) 조명을 구현하여 검사 대상물의 표면을 조사하여 준다.
또한, 상기 제 1조명부(100)는 광이 출력되는 선단(앞부분)으로 투명판(110)이 고정 구비된다.
상기 투명판(110)은 투명성을 가지는 아크릴수지와 같은 합성수지계열 또는 유리로 형성되는 판넬로써, 상기 제 1조명부(100)가 출사하는 광이 상기 투명판(110)을 통과하면서 굴절율 차이에 의한 전반사 효과로 인해 외부로 손실되지 않고 투명판 내부에서 반사를 일으키면서 대상물에 조사되게 된다.
이와 같이 상기 투명판(110)을 구비한 제 1조명부가 100a, 100b, 100c로 구성된다.
또한, 다른 실시예로 도 3에 도시된 바와 같이 입사각도가 가장 낮은 제 1조명부(100a)의 투명판(110)은 소정각도를 가지고 그 끝단이 비스듬히 가공되어 있다. 이것은 동축 조명의 경우 대상물과 수직을 이루어야 하지만, 본 발명에서 동축 조명의 역할을 하는 제 1조명부(100a)가 조명부의 위치적 특성상 기울어진 상태이기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 대상물에 대해 45도 각도를 가지고 구비되는 half mirror에 대해 수평방향으로 광을 조사하여 주어야 합니다.
따라서, 동축 조명에 해당하는 제 1조명부(100a)의 위치적 배치에 따른 광의 조사방향을 조정하기 위해 상기 제 1조명부(100a)에 구비되는 투명판의 끝단을 제 1조명부의 배치 각도에 따라 소정각도로 비스듬히 가공시키는 것입니다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로 상기 투명판의 선단으로 디퓨저(diffuser ; 120)를 추가로 구비하여 조사되는 광을 확산시켜줌으로써 카메라를 통해 획득되는 대상물의 이미지를 부드럽게 연출하여 검출의 효과를 높일 수 있다. 따라서 디퓨저를 통해 과검(정상제품을 불량으로 판정되는 검사)을 줄일 수 있다.
상기 디퓨저(120)는 빛을 잘 확산시킬 수 있으면서도 투과율이 높아야 한다. 그 재질로는 광을 균일하게 확산시킬 수 있는 확산 물질이 들어 있어야 하며, 얇아서 투과율이 높고, 투명판에 부착이 용이한 필름 테이프를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1조명부(100b, 100c)에는 조상 대상에 따라 투명판과 조명부 사이로 컬러필터(130)를 더 적용하여 광을 조사한다. 상기 컬러필터(130)를 이용한 것은 기판의 불량을 검출할 때 변색이나 미도금과 같은 정상적인 단자에 비해 색깔이 다른 불량 유형을 검출하기 위한 것이다. 정상 단자가 금도금에 의해 노란색을 내는데 비해 변색이나 미도금은 붉은색을 띠게 된다. 일반적으로 검사에 사용되는 할로겐 조명은 백색광으로서 넓은 파장 대역의 빛을 포함하고 있으며, 특히 적색쪽의 장파장의 광량이 높다. 따라서 백색광을 그대로 사용할 경우 변색이나 미도금 부분이 정상적인 부분과 밝기의 차이를 크게 보이지 않는다.
따라서 이러한 경우 상기 컬러필터(130)를 적용하여 밝기의 차이를 좀 더 구 분하고 하는 것으로, 앞서 설명한 경우 녹색필터를 사용함으로써 붉은 색 빛을 차단하여 변색이나 미도금 불량인 부분이 상대적으로 어두워진 이미지를 얻을 수 있다.
제 2조명부(200)는 임의의 각도에서 대상물을 바라보도록 배치되어 대상물에 광을 조사하는 것으로, 대상물의 내부를 검사하기 위한 측면 조명이다.
상기 제 2조명부(200)도 상기 제 1조명부(100)와 마찬가지로 광파이버를 통해 광을 공급받으며, 선단으로는 실린더리컬(cylinderical) 렌즈를 구비하여 이를 통해 광을 조사한다.
이러한 상기 제 1조명부와 제 2조명부를 검사 대상에 따라 선택적으로 동작시켜 대상물의 원하는 검사를 수행할 수 있다. 기판의 단자를 검사할 경우 상기 제 1조명부(100b, 100c)와 제 2조명부(200)를 동작시키고, 기판의 절연층이나 하층을 검사하고자 할 때에는 제 1조명부(100a)와 제 2조명부를 동작시켜 검사한다.
또한, 변색이나 미도금 상태를 확인하고자 할 경우에는 제 1조명부(100b, 100c)에 녹색의 컬러필터(130)를 장착하여 대상물에 조사함으로써 불량의 판단여부를 검출하기 위해 보다 구분되는 영상을 획득할 수 있어 결과적으로 좀 더 정확한 선별이 가능하다.
이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 대상물을 바라보고 다각도로 설치되는 제 1조명부와 이에 구비되는 투명판을 통하여 높은 집광력을 가지는 돔조명을 구현할 수 있으며, 제 1조명부와 제 2조명부를 선택적으로 동작시켜 검사 대상의 목적에 따라 적합한 조명을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 조명장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 투명판이 설치된 제 1조명부를 나타낸 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 컬러필터가 설치된 제 1조명부를 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 기판검사용 조명장치의 디퓨저가 설치된 제 1조명부를 나타낸 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로 제 1조명부의 광원을 LED를 적용한 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제 1조명부
110 : 투명판
120 : 디퓨저
130 : 컬러필터
200 : 제 2조명부

Claims (7)

  1. 검사 대상물의 영상을 획득하여 불량품을 검출하기 위한 검사장치에서 상기 검사 대상물을 영상으로 획득하기 위해 구비되는 촬영장치와, 상기 촬영장치가 영상을 획득하도록 조명을 제공하는 기판검사용 조명장치에 있어서,
    상기 대상물을 향한 입사각도가 각각 다르게 배치되는 것으로, 광원으로부터 광을 공급받아 조사하는 복수개의 제 1조명부;
    광을 조사하는 상기 제 1조명부의 선단에 구비되어 광을 입사받는 투명판; 및
    상기 대상물을 임의의 각도에서 바라보도록 배치되는 제 2조명부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판검사용 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1조명부와 제 2조명부는,
    검사 대상물의 검사방법에 따라 적어도 2개 이상 교번적으로 동작하여 조명을 제공하는 것을 특징으로 하는 기판검사용 조명장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 투명판은,
    상기 제 1조명부로부터 공급되는 광을 확산시켜주기 위한 디퓨저를 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판검사용 조명장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1조명부는,
    적어도 하나의 제 1조명부에 별도의 컬러필터를 구비하여 대상물에 광을 제공하는 것을 특징으로 하는 기판검사용 조명장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 대상물을 바라보는 어느 하나의 제 1조명부 중 입사각이 가장 낮게 배치되는 제 1조명부에 구비되는 상기 투명판은 소정각도를 갖도록 그 끝단이 비스듬히 가공 형성된 것을 특징으로 하는 기판검사용 조명장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1조명부는,
    상기 광파이버를 이용하여 광을 선형형으로 상기 투명판에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판검사용 조명장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1조명부는,
    LED를 이용하여 광을 상기 투명판에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판검사용 조명장치.
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