KR20100122586A - 표면 검사방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피검체 표면의 평면영상과 함께 높이 차이를 인식할 수 있는 영상을 표출함으써 평면성불량 뿐만 아니라 높이 차이를 갖는 체적성 불량도 함께 검사할 수 있는 표면 검사방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 구체적인 특징은 피검체 표면을 메인 카메라로 가시광 촬영한 후 디지털 데이터로 전송하여 평면화상을 형성하고, 피검체의 표면을 IR로 촬영하여 아날로그 데이터로 전송하여 체적성 불량을 검출하도록 신호처리한 후 체적성 불량 위치를 메인 카메라의 촬영된 화면상에 OSD 표식으로 표시하도록 하는 표면 검사방법 및 장치이다.

평면성 불량, 체적성 불량, 돌출, 보조 카메라, 메인 카메라

Description

표면 검사방법 및 장치{surface inspection method and apparatus therefor}

본 발명은 웨이퍼, PCB 등의 균일 표면을 갖는 물체의 불량여부를 검사하는 표면 검사방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면의 평면영상과 함께 높이 차이를 인식할 수 있는 영상을 표출함으써 평면성불량 뿐만 아니라 높이 차이를 갖는 체적성 불량도 함께 검사할 수 있는 표면 검사방법 및 장치에 관한 것이다.

특허 공개번호 10-2008-0025124(발명의 명칭: 웨이퍼의 표면 검사장치, 웨이퍼의 표면 검사방법, 불량웨이퍼의 판정장치, 불량 웨이퍼의 판정방법 및 웨이퍼표면 정보처리장치)에 기재된 발명은 웨이퍼의 평면 영상을 기초로 스크래치나 이물질의 부착을 판별하는 것이지만, 평면영상으로부터 돌출되거나 함몰된 불량을 찾기 위해서는 고도의 영상처리가 필요하기 때문에 작업효율이 늦어지게 된다.

이와 같은 평면영상을 모니터로 표시하고, 모니터 영상에 의하여 불량을 판독할 때 높이 차이를 구분할 수 없어 불량 검출이 용이하지 않으며, 특히 조명효과로 넓은 면적에 대하여 평면성 불량(변색, 과부식 등)과 체적성 불량( 돌기, 찍힘, 스크래치 등)을 동시에 관찰하기 곤란하여 특정 영역을 확대해서, 즉 FOV를 좁게 해서 볼 수 밖에 없기 때문에 생산성이 떨어지게 되며, 검사자의 피로감이 심하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점들을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 가시광선에 의하여 촬영된 평면영상과 함께 위치를 달리한 적외선(IR) 조명에 의해 먼지, 패턴, 돌기불량의 특징 점을 추출하여 변별 하도록 함으로써 정확하고 신속한 표면검사가 이루어지도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 해결과제는 별도의 조명과 카메라를 사용하여 돌기(용출)결점, 먼지 등을 선택적으로 영상화하여, 좌표 값을 생성하도록 하고, 이를 평면영상에 표시하도록 함으로써 검사자가 용이하게 표면검사를 실시할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 해결과제는 돌출결점, 먼지 등의 체적성 위치가 평면영상에 표시되도록 함으로써 평면영상의 FOV를 넓게 형성할 수 있어 검사속도를 향상시키며, 검사자의 피로감을 줄이도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 해결과제들은 본 발명의 실시예를 설명하면서 기술하기로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 가시광선을 피검체에 조사하여 촬영하여 피검체의 영상을 모니터 표시하여 피검체의 불량여부를 판별하는 표면검사방법에 있어서: 상기 가시광선에 의한 피검체의 촬영 중에 상기 피검체의 표면에 적외선을 조사하여 촬영하는 적외선 촬영단계; 상기 적외선 촬영단계에 의하 여 촬영된 영상을 이진화시키는 2진화단계; 상기 2진화단계에 의하여 형성된 2진화 영상으로부터 체적성 불량 위치를 추출하는 불량위치 추출단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 표면검사방법은 상기 모니터에 표시된 영상에 상기 불량위치 추출단계에서 추출된 위치에 OSD 표식을 표시하는 OSD 표시단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 특징은 가시광선을 피검체에 조사하는 메인 조명; 적외선을 상기 피검체에 조사하는 보조 조명; 상기 가시광선에 의하여 상기 피검체를 촬상하는 메인 카메라; 상기 적외선에 의하여 상기 피검체를 촬상하는 보조 카메라; 상기 메인 카메라에 의하여 촬상된 영상을 모니터에 표시하도록 제어하고, 상기 보조 카메라에 의하여 촬상된 영상을 이진화시키고, 이진화된 영상으로부터 체적성불량부위를 판별하는 제어부를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 제어부는 상기 체적성 불량부위의 위치를 상기 모니터에 표시된 영상에 OSD(On Screen Display) 표식으로 표시하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 메인 카메라는 디지털 카메라이고, 상기 보조 카메라는 아날로그 카메라인것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 보조 카메라는 1/30초당 1 프레임의 영상을 출력하고, 상기 메인 카메라는화소수가 크기 때문에 1/15초당 1프레임으로 영상을 출력하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 메인 카메라와 상기 피검체 사이에는 메인 조명, 메 인 렌즈, 색선별 거울(dichroic mirror)이 순차적으로 설치되고, 상기 색선별 거울은 상기 피검체의 평면의 연직선상에 경사지게 설치되며, 상기 피검체에서 반사된 가시광선은 상기 색선별 거울을 투과하여 상기 메인 카메라에 입사되고, 상기 피검체에서 반사된 적외선은 상기 색선별 거울에서 반사되어 상기 보조 카메라로 입사되는 것이 바람직하다.

상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 메인 카메라로 평면화상을 촬영하고, 보조 카메라로 체적성 불량인 용출부위, 먼지, 스크래치등을 촬영하여 검출함으로써 메인 카메라에서 판독하기 어려운 체적성 불량을 편리하게 검출하도록 한다.

또한, 디지털 방식의 메인 카메라로 평면화상을 선명하게 촬영하도록 하고, 저가의 보조 카메라로 체적성 불량부위를 검출하여 OSD 표식을 하도록 함으로써 전체적인 설비의 비용을 낮출 수 있다.

또한, 검사자가 하나의 메인 카메라로 촬영된 영상으로부터 체적성 불량과 평면성 불량을 동시에 검출하는 경우에 비하여 평면성 불량을 만을 검출하다가 모니터 영상에 OSD 표식이 발생된 후 그 부분만을 확대 재 검사하여 체적성 불량을 검사하는 방법이 작업속도을 대폭 향상 시킬 수 있으며, 피로감을 낮출 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일시예의 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예 의 방법을 설명하는 순서도이다.

웨이퍼나 PCB 등의 피검체(7)의 표면은 메인 카메라(1)와 보조 카메라(3)로 촬영된다.

이때, 메인 카메라(1)로 피검체(7)의 표면을 촬영하기 위해서는 메인 조명(9)이 점등되게 되고, 보조 카메라(3)로 피검체(7)의 표면을 촬영하기 위해서는 보조 조명(11), (13)이 점등된다. 메인 카메라(1)와 보조 카메라(3)의 촬영동작은 제어부(5)의 제어모듈(51) 에 의하여 제어되고, 메인 조명(9), 보조 조명(11), (13)은 제어모듈(51)에 의하여 제어되는 메인 조명 제어부(21), 보조 조명 제어부(23)에 의하여 제어된다.

또한, 메인 조명(9)은 400nm∼700nm 파장의 가시광선을 피검체(7)에 조사하고, 메인 카메라(1)는 피검체(7)에 반사된 가시광선을 CCD로 촬영하고, 디지털 전송방식에 의하여 제어모듈(51)에 전송하고, 제어모듈(51)은 미도시된 모니터에 촬영된 영상을 표시한다(S1), (S2), (S3). 이때, 모니터에 표시되는 영상은 평면영상으로 검사자가 평면영상으로부터 체적성 불량인 먼지나 용출부위를 직감적으로 판단하기는 매우 어렵다.

또한, 보조 조명(11), (13)은 비가시광선인 적외선 영역의 파장대를 조사하는 조명으로 2개 또는 4개 사용되며, 피검체(7)에 대하여 경사지게 조사된다.

또한, 메인 카메라(1)와 피검체(7) 사이에는 하부에서 상부로 메인 조명(9), 메인 렌즈(15), 색선별 거울(dichroic mirror)(17)이 순차적으로 설치된다. 이때 색선별 거울(17)은 연직선상에 경사지게 설치되며, 피검체(7)에서 반사된 빛은 색 선별 거울(17)을 투과하여 메인 카메라(1)에 입사되게 되고, 피검체(7)에서 반사된 적외선은 색선별 거울(17)에서 반사되어 보조 카메라(3)로 입사된다.

이때 색선별 거울(17)을 사용하는 것은 가시광선과 적외선을 중복시켜 장치들이 작은 공간에 효율적으로 설치되도록 하고, 이들 중복된 광경로부터 가시광선과 적외선이 분리되도록 함으로써 장치를 소형화시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

보조 카메라(3)는 저가의 아날로그 카메라가 사용되며, 출력되는 영상은 아날로그 방식(NTSC)에 의하여 신호처리 모듈(53)에 입력되어 영상처리된다.

신호처리 모듈(53)은 입력된 보조 카메라(3)의 영상을 2진화시킨 2진화 영상을 생성하고, 2진화 영상으로부터 체적성 결점을 판별하고, 체적성 결점이 존재할 때 체적성 결정의 좌표를 추출한다(S4), (S5), (S6), (S7).

이때 2진화 영상을 생성하기 위하여 입력영상의 각점 밝기를 설정된 기준 밝기(쓰레스 홀드 값)와 비교하여 생성하게 되고, 기준 밝기의 값은 검사자또는 설계시에 의하여 설정된다.

제어부(5)의 OSD(On Screen Display) 모듈(55)은 신호처리 모듈(53)에 의하여 체적성 결점의 좌표가 생성될 때 모니터에 표시된 평면영상에 결점 좌표의 위치에 OSD 표식(예를 들어 점선 원 표시)을 표시하도록 한다(S8).

검사자는 통상적인 방법으로 모니터에 표시되는 평면영상에 의하여 평면성 불량(변색,과부식,끓임 등)을 검사하는 중에, 평면영상에 OSD 표식이 표시될 때 OSD 표식 부분만을 확대하여 봄으로써 체적성 불량(돌기, 찍힘, 스크래치 등)을 편리하게 판별할 수 있다.

이와 같이 검사자는 OSD 표식이 평면영상에 나타나기 전까지는 평면성 불량을 검사할 수 있기 때문에 넓은 FOV에 의하여 검사가 가능하므로 검사속도를 매우 빠르게 할 수 있고, OSD 표식이 표시되면 표시된 부분만을 확대하여 검사할 수 있도록 함으로써 검사자는 검사의 속도가 증진되게 되고, 검사시에 피로감을 덜 느끼게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예서 메인 카메라와 보조 카메라의 영상전송 타임챠트이다.

보조 카메라(3)는 아날로그 카메라로 CCD에 촬영된 영상은 1/30초에 1frame으로 전송되게 되며, 비월주사로 even fied와 odd field로 전송되게 되고, 제어모듈(51)은 입력되는 영상으로부터 동기신호(Sync)를 추출하고, 이들 동기신호와 일치하게 보조 조명(11), (13)이 점등되도록 점등신호를 메인 조명 제어부(23)에 전송한다. 또한, 제어모듈(51)은 4번째의 동기신호(Sync)에 외부 트리거신호(Ext. Trig)를 생성하고, 이 신호 간격동안 메인 카메라(1)의 CCD 영상신호를 모니터에 전송하며, 이 신호에 따라서 기설정된 시간 동안 메인 조명(9)이 점등되도록 점등신호를 메인 조명 제어부(21)를 전송한다.

도 4는 본 발명의 보조카메라에서 촬영된 오리지날 영상이고, 도 5는 도 4의 오리지날 영상에 대하여 이진 영상과 좌표축선이 표시된 영상이고, 도 6은 메인 카메라의 영상에 체적성 불량의 좌표가 OSD로 표시된 영상이다.

돌출부위나 먼지와 같은 체적성 불량부위의 영상은 피검체의 평면부위보다 밝은 값을 가지게 되고, 이러한 영상이 신호처리 모듈(53)에 입력되어 설정된 기준 값인 쓰레스 홀드값과 비교된 후 밝은 값을 갖는 돌출부위나 먼지와 같은 체적성 불량부위 부분의 영상만이 도 5와 같이 표시되게 되고, 이진화된 영상의 일정 밝기 값을 갖는 부분의 위치가 추출된다. 도 5는 추출된 좌표값이 좌표축선으로 표시된 것을 예시하고 있다.

OSD 모듈(55)은 메인 카메라(1)로 촬영되고, 모니터 표시되는 평면영상에 체적성 불량의 좌표위치에 OSD표식(원 표식)을 표시한다.

도 1은 본 발명의 일시예의 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예의 방법을 설명하는 순서도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예서 메인 카메라와 보조 카메라의 영상전송 타임챠트이다.

도 4는 본 발명의 보조카메라에서 촬영된 오리지날 영상이다.

도 5는 도 4의 오리지날 영상에 대하여 이진 영상과 좌표축선이 표시된 영상이다.

도 6은 메인 카메라의 영상에 체적성 불량의 좌표가 OSD로 표시된 영상이다.

Claims (7)

1. 가시광선을 피검체에 조사하여 촬영하여 피검체의 영상을 모니터 표시하여 피검체의 불량여부를 판별하는 표면검사방법에 있어서:

   상기 가시광선에 의한 피검체의 촬영 중에 상기 피검체의 표면에 적외선을 조사하여 촬영하는 적외선 촬영단계;

   상기 적외선 촬영단계에 의하여 촬영된 영상을 이진화시키는 2진화단계;

   상기 2진화단계에 의하여 형성된 2진화 영상으로부터 체적성 불량 위치를 추출하는 불량위치 추출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면검사방법.
2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 표면검사방법은 상기 모니터에 표시된 영상에 상기 불량위치 추출단계에서 추출된 위치에 OSD 표식을 표시하는 OSD 표시단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면검사방법.
3. 가시광선을 피검체에 조사하는 메인 조명;

   적외선을 상기 피검체에 조사하는 보조 조명;

   상기 가시광선에 의하여 상기 피검체를 촬상하는 메인 카메라;

   상기 적외선에 의하여 상기 피검체를 촬상하는 보조 카메라;

   상기 메인 카메라에 의하여 촬상된 영상을 모니터에 표시하도록 제어하고, 상기 보조 카메라에 의하여 촬상된 영상을 이진화시키고, 이진화된 영상으로부터 체적성불량부위를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면검사장치.
4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 제어부는 상기 체적성 불량부위의 위치를 상기 모니터에 표시된 영상에 OSD(On Screen Display) 표식으로 표시하는 것을 특징으로 하는 표면검사장치.
5. 청구항 제3항에 있어서, 상기 메인 카메라는 디지털 카메라이고, 상기 보조 카메라는 아날로그 카메라인것을 특징으로 하는 표면검사장치.
6. 청구항 제1항에 있어서, 상기 보조 카메라는 1/30초당 1 프레임의 영상을 출력하고, 상기 메인 카메라는 1/15초당 1프레임으로 영상을 출력하는 것을 특징으로 하는 표면검사장치.
7. 청구항 제3항에 있어서, 상기 메인 카메라와 상기 피검체 사이에는 메인 조명, 메인 렌즈, 색선별 거울(dichroic mirror)이 순차적으로 설치되고, 상기 색선별 거울은 상기 피검체의 평면의 연직선상에 경사지게 설치되며, 상기 피검체에서 반사된 가시광선은 상기 색선별 거울을 투과하여 상기 메인 카메라에 입사되고, 상기 피검체에서 반사된 적외선은 상기 색선별 거울에서 반사되어 상기 보조 카메라로 입사되는 것을 특징으로 하는 표면검사장치.

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