KR20130103060A - 3차원 측정 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130103060A
KR20130103060A KR1020120024390A KR20120024390A KR20130103060A KR 20130103060 A KR20130103060 A KR 20130103060A KR 1020120024390 A KR1020120024390 A KR 1020120024390A KR 20120024390 A KR20120024390 A KR 20120024390A KR 20130103060 A KR20130103060 A KR 20130103060A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser light
light source
detector
measurement object
mirror
Prior art date
Application number
KR1020120024390A
Other languages
English (en)
Inventor
김택겸
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020120024390A priority Critical patent/KR20130103060A/ko
Priority to US13/785,638 priority patent/US20130235387A1/en
Priority to JP2013045011A priority patent/JP5587448B2/ja
Publication of KR20130103060A publication Critical patent/KR20130103060A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95692—Patterns showing hole parts, e.g. honeycomb filtering structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering

Abstract

본 발명은 3차원 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 레이저광을 출사하는 광원과, 상기 레이저광의 초점 위치를 조절하는 초점조절기와, 상기 초점조절기에 의해 초점 위치가 조절된 레이저광을 반사시키는 회전반사미러와, 상기 회전반사미러에 의해 반사된 레이저광을 측정대상물에 주사하도록 상기 레이저광 경로 상에 배치된 주사렌즈와 상기 측정대상물에서 반사되는 레이저광을 집광하는 집광렌즈 및 상기 집광렌즈에서 집광된 레이저광을 수광하여 레이저광신호를 검출하는 하나 이상의 검출부를 포함한다.

Description

3차원 측정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL MEASUREMENT}
본 발명은 3차원 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저를 이용하여 솔더볼용 메탈 마스크를 스캔함으로써, 솔더볼용 메탈 마스크의 홀 불량 및 홀의 높이를 측정할 수 있는 3차원 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 전자 산업의 추세는 더욱 경향화, 소형화, 고속화, 다기능화 및 고성능화되고, 높은 신뢰성을 갖는 제품을 저렴하게 제조하는 것이다. 이에 따라, 제한된 기판 영역에 다수의 칩 소자를 실장하기 위하여, 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array : BGA) 본딩 방식이 많이 사용되는데, 볼 그리드 어레이 본딩 방식은 칩 밑면에 다수의 패드가 배치되고 솔더볼을 이용하여 회로 기판의 본딩 패드에 직접 실장되는 방식을 의미한다.
이러한 볼 그리드 어레이 본딩 방식은 회로 기판의 본딩 패드와 대응되도록 홀이 형성된 메탈 마스크가 회로 기판상에 올려지고 페이스트로 메탈 마스크의 홀을 채운 후 메탈 마스크를 제거하고 리플로우 처리함으로써 솔더볼이 형성된다. 이때 사용되는 메탈 마스크의 홀은 회로 기판의 본딩 패드와 대응되는 정확한 위치에 동일한 깊이로 형성되어야 한다.
따라서, 상기 메탈 마스크의 결함 여부를 측정 및 검사할 수 있는 장비가 요구된다.
일반적으로 메탈 마스크의 결함 여부를 측정하는 방법으로는 메탈 마스크의 표면에 레이저광을 집광하고 레이저광이 집광되는 지점으로부터 산란되는 광을 수광하여 산란된 광의 강도에 따라 이물이나 변형과 같은 불량을 검출하였으나, 메탈 마스크 홀의 깊이 차이와 같은 불량은 검출이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 물체의 높이 측정을 위한 3D 측정 장치를 사용하였으나, 종래의 3D 측정 장치는 물체에 대한 2D 이미지를 여러 방향에서 여러 개를 검출하여 높이를 측정하는 방법과, 레이저 삼각 측정법을 이용하여 위치변위를 측정하는 방법이 사용되으나, 이러한 방법의 3D 측정 장치는 높이의 기준이 되는 바닥면과 상단의 기준점이 일정하지 않은 홀(hole) 같은 것에 대해서는 높이 측정이 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 메탈 마스크의 불량을 검출할 수 있으며, 3차원 형상의 측정이 가능한 3차원 측정 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치는 레이저광을 출사하는 광원과, 상기 레이저광의 초점 위치를 조절하는 초점조절기와, 상기 초점조절기에 의해 초점 위치가 조절된 레이저광을 반사시키는 회전반사미러와, 상기 회전반사미러에 의해 반사된 레이저광을 측정대상물에 주사하도록 상기 레이저광 경로 상에 배치된 주사렌즈와 상기 측정대상물에서 반사 또는 산란되는 레이저광을 집광하는 집광렌즈 및 상기 집광렌즈에서 집광된 레이저광을 수광하여 레이저광신호를 검출하는 하나 이상의 검출부를 포함한다.
여기서, 상기 광원은 서로 다른 파장의 레이저광을 출사하는 제1광원 및 제2광원을 포함할 수 있다.
또한, 상기 초점조절기는 상기 레이저광의 초점 위치를 각각 측정대상물의 상단부 또는 측정대상물의 하단부 중 하나에 맞추는 제1초점조절기 및 제2초점조절기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 초점조절기는 상기 검출부에서 검출되는 레이저광신호에 따라 레이저광의 초점 위치를 조절할 수 있다.
그리고 상기 회전반사미러는 갈바노 미러 또는 폴리곤 미러 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 레이저광의 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사하는 반반사미러를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반반사미러는 상기 초점조절기와 회전반사미러 사이에 형성된 제1반반사미러 및 상기 집광렌즈와 검출부 사이에 형성된 제2반반사미러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반반사미러는 다이크로익 미러 또는 다이크로익 필터 중 하나로 형성될 수 있다.
아울러, 상기 회전반사미러에 반사된 레이저광이 상기 측정대상물의 측정 면에 대하여 소정 각도 경사지게 주사될 수 있다.
한편, 상기 주사렌즈는 에프쎄타 렌즈일 수 있다.
또한, 상기 검출부는 서로 다른 파장의 레이저광을 수광하여 검출하는 제1검출부 및 제2검출부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 레이저광신호는 상기 측정대상물의 이미지정보 및 반사된 레이저광의 조도정보일 수 있다.
아울러, 상기 측정대상물을 이동시키기 위한 스테이지를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 이용한 3차원 측정 방법은 광원, 초점조절기, 회전반사미러, 주사렌즈, 집광렌즈 및 검출부를 포함하는 3차원 측정 장치를 이용하여, (a)광원에서 출사된 레이저광을 회전반사미러로 반사하여 측정대상물의 측정면에 대하여 소정의 주사각을 가지도록 경사지게 조사하는 단계와, (b)상기 측정대상물로부터 반사 또는 산란된 레이저광을 집광렌즈로 집광하여 검출부로 수광하는 단계와, (c)상기 수광된 레이저광에서 레이저광신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 (a)단계에서 상기 광원은 서로 다른 파장를 가지는 제1광원 및 제2광원을 포함하고, 상기 제1광원 및 제2광원은 각각에 형성된 초점조절기를 통해 각각 초점 위치를 측정대상물의 상단면 또는 하단면에 맞출 수 있다.
또한, 상기 (b)단계에서 상기 검출부는 제1검출부 및 제2검출부를 포함하고, 상기 제1검출부 및 제2검출부는 서로 다른 파장의 레이저광을 수광할 수 있다.
그리고 상기 (c)단계 이후 상기 레이저광신호와 상기 측정대상물을 향해 조사하는 주사각을 통해 측정대상물의 높이를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 (c)단계 이후 상기 레이저광신호에 따라 레이저광의 초점 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치 및 방법은 메탈 마스크의 홀 높이 편차를 측정하여 홀 높이 불량을 검출할 수 있고, 메탈 마스크 표면 조도를 측정하여 이물에 의한 불량을 검출할 수 있으며, 메탈 마스크 표면의 이미지신호를 통해 홀의 변형 및 위치 불량을 검출함으로써, 메탈 마스크의 결함 여부를 측정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 서로 다른 파장의 레이저광을 출사하며, 메탈 마스크의 상단과 하단에 각각 초점이 맞춰진 두개의 광원을 사용함으로써, 보다 정밀하게 3차원 형상을 측정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 이용한 3차원 측정 방법의 순서를 개략적으로 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 통해 검출된 조도를 나타낸 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치는 레이저광을 출사하는 광원(100)과, 상기 레이저광의 초점 위치를 조절하는 초점조절기(200)와, 상기 초점조절기(200)에 의해 초점 위치가 조절된 레이저광을 반사시키는 회전반사미러(300)와, 상기 회전반사미러(300)에 의해 반사된 레이저광을 측정대상물에 주사하도록 상기 레이저광 경로 상에 배치된 주사렌즈(500)와, 상기 측정대상물에서 반사 또는 산란되는 레이저광을 집광하는 집광렌즈(600) 및 상기 집광렌즈(600)에서 집광된 레이저광을 수광하여 레이저광신호를 검출하는 하나 이상의 검출부(800)를 포함할 수 있다.
여기서, 3D 측정의 대상이 되는 상기 측정대상물은 솔더볼 형성을 위한 메탈 마스크(M)일 수 있으며, 상기 메탈 마스크(M)은 스테이지(S) 상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 스테이지(S)는 상면에 배치된 메탈 마스크(M)의 측정을 진행하는 진행 방향으로 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.
상기 광원(100)은 레이저광을 출사하는 것으로 3D 측정 용도로 기능할 수 있는 어떠한 레이저도 사용될 수 있으며, 예를 들면, YAG레이저, 펨토초 레이저 등을 들 수 있다.
여기서, 상기 광원(100)은 제1광원(110)과 제2광원(120)을 포함할 수 있으며, 상기 제1광원(110)과 제2광원(120)은 서로 다른 파장를 가지는 레이저광이 출사될 수 있다.
상기와 같이 광원(100)에서 출사된 레이저광은 초점조절기(200)에 의해 초점 위치와 레이저광의 크기 등이 조절될 수 있다.
상기 초점조절기(200)는 상기 광원(100)에서 출사된 레이저광의 초점 위치나 레이저광의 크기 등을 조절하기 위한 것으로, 2개 이상의 렌즈로 구성될 수 있다.
이때, 상기 초점조절기(200)를 구성하는 렌즈는 오목렌즈와 볼록렌즈 또는 볼록렌즈와 볼록렌즈의 조합으로 구성될 수 있으며, 구성된 렌즈 간의 간격을 조절함으로써, 투과하는 레이저광의 초점 위치나 레이저광의 크기 등을 조절하게 된다. 또한, 본 발명의 초점조절기(200)는 2개의 렌즈를 사용하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 설계자의 의도에 따라 렌즈의 수량 및 렌즈 종류의 조합은 변경이 가능하다.
또한, 상기 초점조절기(200)는 제1초점조절기(210)와 제2초점조절기(220)를 포함할 수 있으며, 상기 제1광원(110)과 제2광원(120)에서 출사되는 레이저광을 각각 조절하도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1초점조절기(210)는 제1광원(110)에서 출사되는 레이저광의 초점 위치나 레이저광의 크기 등을 조절하고, 상기 제2초점조절기(220)는 제2광원(120)에서 출사되는 레이저광의 초점 위치나 레이저광의 크기 등을 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 제1광원(110)에서 출사되는 레이저광은 제1초점조절기(210)에 의해 초점 위치가 상기 메탈 마스크(M)의 상면에 맞춰지고, 제2광원(120)에서 출사되는 레이저광은 제2초점조절기(220)에 의해 초점 위치가 상기 메탈 마스크(M)에 형성된 관통홀의 내측 하단부에 맞춰질 수 있다.
아울러, 상기 제1초점조절기(210) 및 제2초점조절기(220)의 초점 위치는 설계자에 따라 변경될 수 있으며, 상기에 설명한 실시예와 반대로 제1초점조절기(210)가 레이저광의 초점 위치를 상기 메탈 마스크(M)에 형성된 관통홀의 내측 하단부에 맞추고, 제2초점조절기(220)가 상기 메탈 마스크(M)의 상면에 초점 위치를 맞추도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 초점조절기(200)를 통한 조절은 후술되는 검출부(800)에서 검출되는 레이저광신호에 따라 레이저광의 초점 위치나 레이저광의 크기 등을 조절할 수 있다.
따라서, 두개의 광원(100)에서 서로 다른 파장으로 출사된 레이저광을 각각에 배치된 초점조절기(200)를 통해 메탈 마스크(M)의 상단과 하단에 각각 초점 위치를 맞춤으로써, 하나의 광원을 사용하는 것에 비하여 보다 정밀하게 3차원 형상을 측정할 수 있는 이점이 있다.
상기 초점조절기(200)에 의해 초점 위치가 조절된 레이저광은 상기 회전반사미러(300)에 의해 메탈 마스크(M)로 반사된다.
여기서, 상기 초점조절기(200)와 회전반사미러(300) 사이에는 제1반반사미러(410)가 형성될 수 있다.
상기 제1반반사미러(410)는 레이저광의 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사하는 것으로, 다이크로익 미러(Dichroic mirror) 또는 다이크로익 필터(Dichroic filter) 중 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1반반사미러(410)는 상기 제1광원(110) 및 제2광원(120)에서 출사되어 초점 위치가 조절된 각각의 레이저광을 파장에 따라 투과 또는 반사할 수 있다.
여기서, 상기 제1반반사미러(410)의 레이저광 투과율 또는 반사율을 레이저광과 제1반반사미러(410)가 이루는 각도나 제1반반사미러(410)의 두께 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.
이때, 상기 제1반반사미러(410)는 레이저광 경로에 45°각도로 설치하여 투과된 레이저광은 직진 경로로 주사되고, 반사된 레이저광은 90°각도로 반사되어 경로가 변경되게 된다.
즉, 상기 제1광원(110) 및 제2광원(120)에서 다른 광 경로로 출사된 레이저광은 제1반반사미러(410)에 의해 투과 또는 반사되어 동일한 방향으로 광 경로가 변경됨으로써, 회전반사미러(300)에 도달하게 된다.
예컨대, 제1광원(110)에서 출사된 레이저광은 제1반반사미러(410)를 투과하여 회전반사미러(300)에 도달할 수 있고, 제2광원(120)에서 출사된 레이저광은 제1반반사미러(410)에 의해 반사되어 회전반사미러(300)에 도달할 수 있다.
상기 회전반사미러(300)는 상기 제1반반사미러(410)로부터 조사되는 레이저광을 반사하여 메탈 마스크(M)를 스캔하는 것으로, 상기 회전반사미러(300)에 반사된 레이저광이 상기 메탈 마스크(M)의 측정 면에 대하여 소정 각도 경사지게 주사되도록 메탈 마스크(M) 상의 일측에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 메탈 마스크(M)의 측정 면과 회전반사미러(300)에 의해 메탈 마스크(M)로 주사되는 레이저광 사이의 주사각(θ)은 일정하게 형성되며, 상기 주사각(θ)의 범위는 20°~ 70°로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전반사미러(300)는 레이저광을 반사하는 미러부(310)와 상기 미러부(310)을 회전시키는 구동부(320)로 구성된 갈바노 미러(Galvanometer mirror)로 형성될 수 있다.
즉, 상기 회전반사미러(300)는 모터 등의 구동부(320)에 의해 미러부(310)가 일방향 또는 좌우 방향으로 회전됨으로써, 미러부(310)에 입사된 레이저광이 반사되어 경로가 변경되게 된다. 예컨대, 상기 미러부(310)에 의해 반사된 레이저광은 메탈 마스크(M)의 일측을 주사하게 되고, 상기 미러부(310)가 회전함에 따라 메탈 마스크(M)의 타측을 주사하게 된다. 이때, 상기 미러부(310)의 회전은 연속적으로 이루어지므로, 상기 미러부(310)에 반사된 레이저광은 메탈 마스크(M)의 일측부터 타측까지 연속적으로 주사하게 된다.
한편, 상기 회전반사미러(300)는 도 2에서 보는 바와 같이, 갈바노 미러 대신 6면 이상의 정다각기둥으로 이루어진 폴리곤 미러(Polygon mirror)(1300)로 형성될 수 있다. 상기 폴리곤 미러(1300)는 6면의 정다각기둥으로 형성된 미러부(1310)와, 미러부(1310)를 회전시키는 모터(1320)로 형성될 수 있으며, 모터(1320)에 의해 회전하여 입사된 레이저광을 일 방향으로 주사하게 된다. 이때, 상기 미러부(1310)는 6면인 경우 외에도 다른면의 수를 가진 다각기둥으로 이루어질 수 있다.
상기 주사렌즈(500)는 상기 회전반사미러(300)에 의해 반사된 레이저광의 초점을 일정하게 조정하여 메탈 마스크(M)에 주사하도록 상기 레이저광 경로 상에 형성될 수 있다.
이때, 상기 주사렌즈(500)는 에프쎄타(F-theta) 렌즈로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 에프쎄타 렌즈는 레이저광의 주사 방향, 입사각 및 초점을 일정하게 유지하도록 할 수 있으며, 이에 따라, 보다 정밀하게 메탈 마스크(M)를 측정할 수 있게 된다.
상기 주사렌즈(500)를 투과한 레이저광은 상기 메탈 마스크(M)로 주사되며, 메탈 마스크(M) 표면의 형상에 따라 반사 또는 산란된다. 여기서, 반사 또는 산란된 레이저광은 집광렌즈(600)에 집광되어 상기 검출부(800)로 수광될 수 있다.
이때, 상기 집광렌즈(600)와 검출부(800) 사이에는 제2반반사미러(420)가 형성되어 집광렌즈(600)에 의해 집광된 레이저광의 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사할 수 있다.
여기서, 상기 제2반반사미러(420)는 앞서 설명한 제1반반사미러(410)와 동일하게 다이크로익 미러(Dichroic mirror) 또는 다이크로익 필터(Dichroic filter) 중 하나로 형성될 수 있으며, 레이저광 경로 상에 45°각도로 설치하여 투과된 레이저광은 직진 경로로 주사되고, 반사된 레이저광은 90°각도로 반사되어 경로가 변경되게 된다.
상기 검출부(800)는 상기 집광렌즈(600)에 의해 집광된 레이저광을 수광하여 레이저광신호를 검출하는 것으로, 서로 다른 파장의 레이저광을 수광하여 레이저광 신호를 검출하는 제1검출부(810) 및 제2검출부(820)로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1검출부(810)와 제2검출부(820)은 제1광원(210)과 제2광원(220)에서 출사되는 레이저광의 파장과 각각 대응되는 파장의 레이저광을 수광하여 검출할 수 있다.
따라서, 상기 집광렌즈(600)에 의해 집광된 레이저광이 제2반반사미러(420)에서 파장에 따라 투과 또는 반사됨으로써, 서로 다른 파장을 가지는 두개의 레이저광으로 분광되어 각각 제1검출부(810) 또는 제2검출부(820)로 수광되므로, 상기 제1검출부(810)과 제2검출부(820)는 상기 제1광원(110)과 제2광원(120)에서 출사된 각각의 레이저광과 대응되는 파장의 레이저광을 수광하게 된다.
예컨대, 상기 제1광원(110)에서 출사되어 메탈 마스크(M)로 주사된 레이저광은 제2반반사미러(420)를 투과하여 제1검출부(810)로 수광되고, 상기 제2광원(120)에서 출사되어 메탈 마스크(M)로 주사된 레이저광은 제2반반사미러(420)에 반사되어 제2검출부(820)로 수광될 수 있다.
또한, 상기 검출부(800)는 수광되는 레이저광을 전기신호인 레이저광신호로 변환하여 이를 분석하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 레이저광신호는 메탈 마스크(M)의 측정면을 촬영한 이미지정보와 메탈 마스크(M)에서 반사된 레이저광의 조도정보일 수 있으며, 검출되는 이미지정보를 통해 메탈 마스크(M) 홀의 찌그러짐과 같은 홀의 변형 또는 홀의 위치 오류와 같은 불량을 검출할 수 있으며, 조도정보를 통하여 메탈 마스크(M) 표면의 이물이나 메탈 마스크(M)의 홀 높이를 측정할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 3차원 측정 장치를 이용한 3차원 측정 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 이용한 3차원 측정 방법의 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치를 통해 검출된 조도를 나타낸 그래프이다.
도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시에에 따른 3차원 측정 장치를 이용한 3차원 측정 방법은 광원(100), 초점조절기(200), 회전반사미러(300), 주사렌즈(500), 집광렌즈(600) 및 검출부(800)를 포함하는 3차원 측정 장치를 이용하여, 레이저광을 측정대상물로 경사지게 조사하는 단계(S100), 측정대상물로부터 반사 또는 산란된 레이저광을 수광하는 단계(S200), 수광된 레이저광에서 레이저광신호를 검출하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 측정대상물은 솔더볼 형성을 위한 메탈 마스크(M)일 수 있으며, 스테이지(S) 상에 배치되어 측정을 진행하는 진행 방향으로 이동될 수 있다.
먼저, 광원(100)에서 출사된 레이저광을 소정 각도 경사지게 측정대상물을 향해 조사하는 단계(S100)를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 광원(100)은 제1광원(110) 및 제2광원(120)으로 구성되어 서로 다른 파장을 가지는 레이저광을 출사하게 되며, 출사된 레이저광은 각각 제1초점조절기(210) 및 제2초점조절기(220)를 통해 각각 메탈 마스크(M)의 상단면과, 메탈 마스크(M) 홀 내측면의 하단부로 초점 위치가 조절된다.
이후, 초점 위치가 조절된 각각의 레이저광은 제1반반사미러(410)를 통해 동일한 방향으로 광 경로가 변경되어 회전반사미러(300)로 조사되고, 회전하는 회전반사미러(300)에 의해 반사되어 메탈 마스크(M)를 주사하게 된다.
이때, 상기 메탈 마스크(M)로 주사되는 레이저광은 메탈 마스크(M)의 측정면에 대하여 소정의 주사각(θ)을 가지도록 경사지게 주사되며, 주사렌즈(500)를 통해 초점거리를 일정하게 조절하여 메탈 마스크(M)를 주사하게 된다.
다음으로, 상기 메탈 마스크(M)로 주사된 레이저광은 반사 또는 산란되는데, 반사 또는 산란된 레이저광을 집광렌즈(600)로 집광하여 검출부(800)로 수광하는 단계(S200)를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 집광렌즈(600)를 통해 집광된 레이저광은 집광렌즈(600)와 검출부(800) 사이의 레이저광 경로 상에 형성된 제2반반사미러(420)를 통해 서로 다른 파장을 가지는 두개의 레이저광으로 분광되어 검출부(800)로 수광된다.
이때, 상기 검출부(800)는 제1검출부(810)와 제2검출부(820)로 구성되어, 제1광원(110)과 제2광원(120)에서 출사된 레이저광의 파장과 대응되는 파장의 레이저광을 수광하게 되는데, 상기 제1광원(110)에서 출사되어 메탈 마스크(M)의 측정 면에 반사 또는 산란된 레이저광은 제2반반사미러(420)에 의해 투과되어 제1검출부(810)로 수광되고, 상기 제2광원(120)에서 출사되어 메탈 마스크(M)의 측정 면에 반사 또는 산란된 레이저광은 제2반반사미러(420)에서 반사되어 제2검출부(820)로 수광된다.
이후, 수광된 레이저광에서 레이저광신호를 검출하는 단계(S300)를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 검출부(800)는 수광되는 레이저광을 전기신호인 레이저광신호로 변환하여 이를 분석하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 레이저광신호는 메탈 마스크(M)의 측정면이 촬영된 이미지정보와 메탈 마스크(M)에서 반사된 레이저광의 조도정보일 수 있다.
여기서, 상기 조도정보는 메탈 마스크(M)에서 반사된 레이저광에 대하여 검출부(800)에서 검출된 레이저광의 광량에 관한 것으로, 도 4에서 보는 바와 같이, 메탈 마스크(M)의 이동 시간에 대한 조도 변화량으로 나타낼 수 있다.
다음으로, 검출되는 레이저광신호에 따라 초점조절기(200)를 제어하여 레이저광의 초점 위치를 조절하는 단계(S400)를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 검출부(800)에서 검출되는 레이저광신호를 통해 초점의 어긋남이 검출되면 초점조절기(200)로 초점 조절을 위한 신호를 송신하게 되고, 초점조절기(200)는 수신되는 신호를 통해 레이저광의 초점을 조절하게 된다.
아울러, 상기 레이저광신호와 메탈 마스크(M)로 주사되는 레이저광의 주사각(θ)을 통해 메탈 마스크(M) 홀의 높이(H)를 측정하는 단계(S500)를 수행할 수 있다.
여기서, 메탈 마스크(M) 홀의 높이(H)는 다음의 수학식 1을 통해 구할 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서, H는 메탈 마스크(M) 홀의 높이이고, I는 검출된 메탈 마스크(M) 홀의 상단과 하단의 위치 차이로, 도 4의 조도정보에서 광량이 급격히 변화하는 지점간의 차이이고, θ는 메탈 마스크(M)의 측정면에 대하여 레이저광이 주사되는 주사각(θ)이다.
즉, 상기 수학식1을 통해 메탈 마스크(M) 홀의 높이(H)를 측정함으로써, 각 메탈 마스크(M) 홀간의 높이 편차를 측정할 있게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 측정 장치 및 방법은 메탈 마스크의 홀 높이 편차를 측정하여 홀 높이 불량을 검출할 수 있고, 메탈 마스크 표면 조도를 측정하여 이물에 의한 불량을 검출할 수 있으며, 메탈 마스크 표면의 이미지신호를 통해 홀의 변형 및 위치 불량을 검출할 수 있게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 광원 110 : 제1광원
120 : 제2광원 200 : 초점조절기
210 : 제1초점조절기 220 : 제2초점조절기
300 : 회전반사미러 310 : 미러부
320 : 구동부 410 : 제1반반사미러
420 : 제2반반사미러 500 : 주사렌즈
600 : 집광렌즈 800 : 검출부
810 : 제1검출부 820 : 제2검출부
M : 메탈 마스크

Claims (18)

  1. 레이저광을 출사하는 광원;
    상기 레이저광의 초점 위치를 조절하는 초점조절기:
    상기 초점조절기에 의해 초점 위치가 조절된 레이저광을 반사시키는 회전반사미러;
    상기 회전반사미러에 의해 반사된 레이저광을 측정대상물에 주사하도록 상기 레이저광 경로 상에 배치된 주사렌즈;
    상기 측정대상물에서 반사되는 레이저광을 집광하는 집광렌즈; 및
    상기 집광렌즈에서 집광된 레이저광을 수광하여 레이저광신호를 검출하는 하나 이상의 검출부;
    를 포함하는 3차원 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 서로 다른 파장의 레이저광을 출사하는 제1광원 및 제2광원을 포함하는 3차원 측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 초점조절기는
    상기 레이저광의 초점 위치를 각각 측정대상물의 상단부 또는 측정대상물의 하단부 중 하나에 맞추는 제1초점조절기 및 제2초점조절기를 포함하는 3차원 측정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 초점조절기는
    상기 검출부에서 검출되는 레이저광신호에 따라 레이저광의 초점 위치를 조절하는 3차원 측정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전반사미러는
    갈바노 미러 또는 폴리곤 미러 중 어느 하나로 형성되는 3차원 측정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저광의 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사하는 반반사미러를 더 포함하는 3차원 측정 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반반사미러는
    상기 초점조절기와 회전반사미러 사이에 형성된 제1반반사미러; 및
    상기 집광렌즈와 검출부 사이에 형성된 제2반반사미러;
    를 포함하는 3차원 측정 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 반반사미러는
    다이크로익 미러 또는 다이크로익 필터 중 하나로 형성되는 3차원 측정 장치
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전반사미러에 반사된 레이저광이 상기 측정대상물의 측정 면에 대하여 소정 각도 경사지게 주사되는 3차원 측정 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 주사렌즈는 에프쎄타 렌즈인 3차원 측정 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출부는 서로 다른 파장의 레이저광을 수광하여 검출하는 제1검출부 및 제2검출부를 포함하는 3차원 측정 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저광신호는
    상기 측정대상물의 이미지정보 및 반사된 레이저광의 조도정보인 3차원 측정장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정대상물을 이동시키기 위한 스테이지를 더 포함하는 3차원 측정 장치.
  14. 광원, 초점조절기, 회전반사미러, 주사렌즈, 집광렌즈 및 검출부를 포함하는 3차원 측정 장치를 이용하여,
    (a)광원에서 출사된 레이저광을 소정 각도 경사지게 측정대상물을 향해 조사하는 단계;
    (b)상기 측정대상물로부터 반사된 레이저광을 집광렌즈로 집광하여 검출부로 수광하는 단계;
    (c)상기 수광된 레이저광에서 레이저광신호를 검출하는 단계;
    를 포함하는 3차원 측정 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 (a)단계에서
    상기 광원은 서로 다른 파장를 가지는 제1광원 및 제2광원을 포함하고,
    상기 제1광원 및 제2광원은 각각에 형성된 제1초점조절기 및 제2초점조절기를 통해 각각 초점 위치를 측정대상물의 상단면 또는 하단면에 맞추는 3차원 측정 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 (b)단계에서
    상기 검출부는 제1검출부 및 제2검출부를 포함하고,
    상기 제1검출부 및 제2검출부는 서로 다른 파장의 레이저광을 수광하는 3차원 측정 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 (c)단계 이후 상기 레이저광신호와 상기 측정대상물을 향해 조사하는 주사각을 통해 측정대상물의 높이를 측정하는 단계를 더 포함하는 3차원 측정 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 (c)단계 이후 상기 레이저광신호에 따라 레이저광의 초점 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는 3차원 측정 방법.
KR1020120024390A 2012-03-09 2012-03-09 3차원 측정 장치 및 방법 KR20130103060A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120024390A KR20130103060A (ko) 2012-03-09 2012-03-09 3차원 측정 장치 및 방법
US13/785,638 US20130235387A1 (en) 2012-03-09 2013-03-05 Three-dimensional measuring device and method
JP2013045011A JP5587448B2 (ja) 2012-03-09 2013-03-07 三次元測定装置及び方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120024390A KR20130103060A (ko) 2012-03-09 2012-03-09 3차원 측정 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130103060A true KR20130103060A (ko) 2013-09-23

Family

ID=49113869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120024390A KR20130103060A (ko) 2012-03-09 2012-03-09 3차원 측정 장치 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130235387A1 (ko)
JP (1) JP5587448B2 (ko)
KR (1) KR20130103060A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015133691A1 (ko) * 2014-03-07 2015-09-11 광주과학기술원 진동측정장치, 진동측정방법, 및 진동측정장치의 광학계
KR20170112766A (ko) * 2016-04-01 2017-10-12 전자부품연구원 오목 반사 미러를 가지는 스캐닝 라이다
WO2019022549A1 (ko) * 2017-07-27 2019-01-31 주식회사 엠쏘텍 라이다 장치
CN111854604A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 西安中科微精光子制造科技有限公司 一种通过聚焦激光束测量气膜孔的形位参数的方法及系统
KR102388563B1 (ko) * 2021-05-31 2022-04-21 주식회사 에이케이씨 실시간 초점 제어가 가능한 광학 검사 장치
KR102510078B1 (ko) * 2021-11-29 2023-03-14 민경인 갈바노미터를 이용한 수위측정기 및 수위측정 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6434788B2 (ja) * 2014-03-06 2018-12-05 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ 計測システム、計測方法およびビジョンチップ
EP3176539B1 (en) * 2014-07-30 2020-01-01 Y Systems Ltd. Device for measuring and method for measuring surface shape
US10048064B2 (en) 2015-01-30 2018-08-14 Adcole Corporation Optical three dimensional scanners and methods of use thereof
CN107636482B (zh) * 2015-07-31 2021-06-29 惠普发展公司，有限责任合伙企业 用于3d扫描的转盘外围设备
CN112269181A (zh) * 2020-09-11 2021-01-26 中国科学院微电子研究所 激光主动探测装置及激光主动探测处置系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04282404A (ja) * 1991-03-12 1992-10-07 Nec Corp 三次元形状測定装置
JP2595821B2 (ja) * 1991-03-12 1997-04-02 日本電気株式会社 三次元形状測定装置
JP3144661B2 (ja) * 1992-09-29 2001-03-12 富士通株式会社 立体電極外観検査装置
JP2001183113A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Toshiba Corp 段差検知装置
JP2003097924A (ja) * 2001-09-21 2003-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 形状測定装置および測定方法
JP2011039006A (ja) * 2009-08-18 2011-02-24 Topcon Corp 測定装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015133691A1 (ko) * 2014-03-07 2015-09-11 광주과학기술원 진동측정장치, 진동측정방법, 및 진동측정장치의 광학계
KR20170112766A (ko) * 2016-04-01 2017-10-12 전자부품연구원 오목 반사 미러를 가지는 스캐닝 라이다
WO2019022549A1 (ko) * 2017-07-27 2019-01-31 주식회사 엠쏘텍 라이다 장치
CN111854604A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 西安中科微精光子制造科技有限公司 一种通过聚焦激光束测量气膜孔的形位参数的方法及系统
CN111854604B (zh) * 2020-07-28 2022-03-22 西安中科微精光子制造科技有限公司 一种通过聚焦激光束测量气膜孔的形位参数的方法及系统
KR102388563B1 (ko) * 2021-05-31 2022-04-21 주식회사 에이케이씨 실시간 초점 제어가 가능한 광학 검사 장치
KR102510078B1 (ko) * 2021-11-29 2023-03-14 민경인 갈바노미터를 이용한 수위측정기 및 수위측정 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP5587448B2 (ja) 2014-09-10
JP2013186126A (ja) 2013-09-19
US20130235387A1 (en) 2013-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130103060A (ko) 3차원 측정 장치 및 방법
US9606071B2 (en) Defect inspection method and device using same
TWI464362B (zh) 用於測量物體高度及獲得其對焦圖像的裝置與方法
ES2669278T3 (es) Procedimiento y dispositivo para el análisis óptico de un PCB
JP5421763B2 (ja) 検査装置および検査方法
US20040109170A1 (en) Confocal distance sensor
US20160028936A1 (en) Auto-focus system
TWI507660B (zh) 發光二極體元件的三維視覺檢查方法及三維視覺檢查裝置
JP6487617B2 (ja) マイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置
JP5782786B2 (ja) 形状測定装置
JP5546292B2 (ja) 検査装置および検査方法
CN107037058A (zh) 检查装置
JP2008039771A (ja) 構造基板の高さ分布を測定するための装置および方法
JP5807772B2 (ja) 欠陥検出装置およびその方法
JP4808072B2 (ja) フィルタ格子縞板、三次元計測装置及び照明手段
KR101987223B1 (ko) 버 검사 시스템 및 방법
JP2010243205A (ja) 基板状態検査方法及びレーザ加工装置並びにソーラパネル製造方法
JP5371514B2 (ja) レーザ光状態検査方法及び装置並びにソーラパネル製造方法
JP2017009514A (ja) 突起検査装置及びバンプ検査装置
CN105675617B (zh) 用于测量平板玻璃表面颗粒度的方法及设备
KR20080098811A (ko) 표면 측정 장치
JP6566416B2 (ja) 光ビーム測定装置
JP3341739B2 (ja) バンプ頂点検出方法並びにこれを用いたバンプ高さ測定方法及び装置
JP2020056620A (ja) 形状測定装置、構造物製造システム、形状測定方法、固定部及び構造物製造方法
KR101323183B1 (ko) 듀얼광을 이용한 3차원 형상 측정장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application