KR20140060946A - 전자재료 가공부위 측정용 조명장치 및 이를 적용한 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자재료 가공부위 측정용 조명장치 및 이를 적용한 검사 장치에 관한 것으로, 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되고, 최상단 중심부분은 동축조명이 유입 또는 유출될 수 있는 빛유입구(11)가 형성되어, 입사된 빛이 돔 내부에서 모든 방향으로 반사되도록 형성된 돔반사판(12), 돔반사판(12)의 하단 가장자리부분에서 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13) 및 상기 돔반사판(12)의 동축조명 빛유입구(11) 직상부에 위치하는 카메라(20)를 포함하여 구성되어, 측정물의 가공부위를 조명하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자재료 가공부위 측정용 조명장치 및 이를 적용한 검사 장치{Electronic materials processing area measurement for illumination device and applying the inspection equipment}

본 발명은 전자재료 가공부위 측정용 조명장치 및 이를 적용한 검사 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 다양한 전자재료나 부품을 생산 시 가공한 부분의 정밀도와 더불어 불량 여부 파악을 위해 검사하는 검사 장치의 조명장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실질적인 예로서 반도체 웨이퍼의 커팅을 위한 다이아몬드 쏘우(saw) 공정을 통해서 형성된 가공부위(쏘잉라인 ; sawing line)의 미세한 흠집 등을 발견하기 위한 조명장치와 이를 적용한 검사 장치에 관한 것이다.

기판 절단 및 분리 방법은 글라스, 실리콘, 세라믹 등의 취성기판을 절단하여 분리시키는 데 사용되는 방법으로는, 스크라이빙(Scribing), 블레이드 다이싱(Blade Dicing), 레이저 절단, 스텔스 다이싱(Stealth Dicing) 및 TLS(Thermal Laser Seperation) 등의 절단 방법이 사용되고 있다.

글라스(glass), 실리콘(silicon), 세라믹(ceramic) 등의 취성기판을 절단하여 분리시키는데 사용되는 방법으로서는, 스크라이빙(scirbing), 블레이드 다이싱(blade dicing), 레이저 절단 등의 절단 방법이 사용되고 있다. 이중에서 스크라이빙과 블레이드 다이싱 방법은 기계적인 절단 방법이고, 레이저 절단의 경우 레이저를 이용한 비접촉식 절단 방법이다.

일반적인 레이저 절단 방법으로, 레이저 드릴링(drilling) 또는 레이저 어블레이션(ablation) 공정을 이용한다. 레이저 드릴링의 경우에는 용융된 또는 증발된 실리콘 입자가 기판의 표면에 부착하는 문제점이 발생하지만, 엑사이머(excimer) 레이저나 펨토초(femto second) 레이저를 사용하는 어블레이션 공정은 기판의 재료를 물리적으로 증발시키기 때문에 공정 중에 발생하는 입자의 양을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 레이저를 이용한 기판 절단 방법은 기계적 절단방법에서 발생되는 다양한 문제점을 해소할 수 있으나, 아직까지 산업계에서는 가격 문제로 인하여 기계적 절단방법을 많이 이용하고 있으며, 기계적 절단에서 발생되는 절단 대상물을 정밀히 검사하여 불량 여부나 절단 상태를 검사하고 있다.

이러한 데이터를 얻는 과정을 반도체 웨이퍼에 회로를 형성하고, 적당한 크기로 절단하는 다이아몬드 쏘잉(sawing) 공정을 통해서 보다 상세히 살펴본다. 전술된 방법이나 그 외의 다양한 방법을 통해서 획득한 영상 데이터를 이용하여 제품에서 발생되는 크랙, 치핑, 가공부위(실례로 설명하여 웨이퍼의 가공부위인 쏘잉라인 ; sawing line)의 폭, 가공부위의 각도를 검사하기 위한 데이터나 정보를 얻는 방법은 다양하다.

종래의 다양한 방식에서 정확한 영상획득을 얻기 위해 사용하는 방법 중 대다수는 그 조명에 미미한 점이 있었다. 영상획득을 위해서는 측정물인 쏘잉라인의 모든 부분에 고루 빛이 조사되어야 정확한 영상획득이 가능한데, 이를 제대로 충족시키기 어렵다.

도시된 도 1, 2에서처럼 다이몬드 쏘우 공정 중에 발생되는 문제점은 다양하다. 웨이퍼를 정확하게 커팅 하지만 커팅된 쏘잉라인을 초정밀도의 영상을 획득하여 확대하여 보면 환경적인 요인과 기구적인 결함들이 드러난다.

웨이퍼는 얇은 플레이트이다. 이 얇은 플레이트에는 칩으로 제작하기 위한 회로가 노광되어 있어 이를 적당한 크기로 커팅을 해야 한다. 도면부호 "2"가 쏘잉라인(커팅라인)을 도시한 것이다. 이 쏘잉라인(3)은 칩(20) 설계 시 가장 최적으로 하나의 웨이퍼(2)에서 많은 수의 칩(20)을 생산할 수 있는 상태로 커팅하게 된다. 방식은 다이아몬드 쏘우(diamond saw) 공정을 통해서 이루어지는데, 커팅된 절단면을 영상획득하고 이미지 프로세싱 하여 확대한 도면이 도 3이다.

살펴본 쏘잉라인(3)은 영상획득 후 이미지 프로세싱을 해보면 완벽한 직선으로 커팅이 되지 않는다. 고배율로 확대를 해보면 진한 실선 라인으로 도시한 굴곡선(21) 부분과 같이 커팅이 된다. 사실상 가공자는 점선(22)의 라인의 형태로 커팅하기 위해서 의도했지만 커팅은 여러 가지 요인으로 인해 굴곡선의 형태로 커팅된 것이다. 이는 칩(20)의 품질을 저하시킬 뿐 아니라 불량의 요인이 될 수 있다.

도 2에서 보면, 가장 바람직한 쏘잉라인(3)에서 벗어나 마진 방향으로 커팅선이 침범한 최고의 폭을 도시한 것이다. "B" 부분은 침범한 그 커팅선과 마진라인 간 최소거리를 도시하였다. 이러한 거리는 그 폭이 좁아서 점선에 가깝게 커팅 되어야 하지만 실질은 그렇지 못하다.

이러한 문제점에 비하여 도 1의 (a)는 깨끗하게 커팅된 쏘잉라인(3)을 도시한 것이고, (b)는 커팅된 부분이 일부 떨어져 나간 상태를 홈(26)으로 도시하였다. 이들은 모두 다이아몬드 커팅의 불량인 것이다. 이러한 불량은 검사를 통해서 생산한 칩의 활용여부를 결정하게 된다. 정밀하게 쏘잉라인(3)의 형상을 이미지로 획득하여 이를 통해 실질적인 쏘잉라인(3)의 폭을 검사하고, 도시된 "A"와 "B"를 측정함으로 칩(20)의 불량여부를 검사한다.

또한, 상기의 문제점은 커팅된 제품의 정확한 영상을 획득할 수 없도록 하는 오류를 범한다. 도면에서 떨어져 나간 부분인 "26"번의 경우 영상획득 시 빛의 산란을 유도하여 정확한 이미지를 얻는데 어려움이 많다. 특히 동축 조명일 경우에는 이러한 현상이 심한데, 일 방향에서 빛이 들어와 측정물인 쏘잉라인(3)을 비추기에 실질적으로 빛이 조사되지 못하는 부분이 발생된다. 이는 빛이 조사되지 않거나 난반사를 유도하는 그림자 영역이 발생되기에 정확한 검사를 하는데 큰 문제를 일으킨다.

지금까지 설명된 부분은 웨이퍼의 쏘잉라인을 위주로 설명하였다. 그러나 사실상 측정물의 쏘잉라인(3)처럼 홈의 형태는 물론 돌기의 형태도 있을 수 있다. 아주 미세한 돌기의 경우도 조명이 완전하지 못하면 그늘이나 그림자가 발생하여, 정확한 영상획득이 불가능하여 결과적으로 정밀 검사가 어려워지는 단점이 있었다.

KR 10-0978487호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 다양한 전자부품이나 재료를 생산하는 과정에서 가공한 부분의 불량 여부 파악을 위해 그 부분의 명확한 영상을 획득하기 위하여 조명광을 제공하는 조명장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다. 특히, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 커팅을 위한 다이아몬드 쏘우(saw) 공정을 통해서 형성된 가공부위(쏘잉라인)의 미세한 흠집, 크랙, 치핑 및 불량을 용이하게 검사할 수 있도록 촬영 장치에 제공되는 조명장치를 제공하는데 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 상술한 조명장치를 적용하여 웨이퍼의 쏘잉라인을 검출할 수 있는 검사 장치를 제공함에 따라 생산 기능의 정밀도를 제공하여 보다 신뢰성 높은 검사 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 측정물의 상부에 위치하도록 돔 형상으로 구조화되고, 최상단 중심부분은 동축조명이 유입 또는 유출될 수 있는 빛유입구(11)가 형성되어, 입사된 빛이 돔 내부에서 모든 방향으로 반사되도록 형성된 돔반사판(12), 돔반사판(12)의 하단 가장자리부분에서 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13) 및 상기 돔반사판(12)의 동축조명 빛유입구(11) 직상부에 위치하는 카메라(20)를 포함하여 구성되어, 측정물의 가공부위를 조명하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동축조명과 배경조명을 개별적으로 조사하거나 동시에 조사하도록 제어하여 측정물의 표면굴곡에 균일한 조명광을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 돔을 형성하는 내주면의 돔반사판(12)은 반원형의 구, 타원체 및 곡률 반경을 가진 반사판으로 형성하여 투사된 빛이 내측에서 모든 방향으로 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돔조명램프의 하단부에는 반사경을 더 구성하여 조명광을 재 반사시켜 측정물로 입사되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돔반사판(12)의 상부로 광투과실(14)을 형성하되, 내부의 일측에 일측 방향으로 빛을 조사하기 위해 구비되는 동축조명램프(15)와 상기 빛유입구(11)의 직상부에 설치되어 상기 동축조명램프(15)의 빛을 받아 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 광분할기(16);를 포함하여 구성되고, 상기 동축조명램프(15)의 조사 빛이 광분할기(16)를 거치며 일부가 투과되고 일부가 반사되어 하단의 빛유입구(11)를 지나 측정물에 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되고, 최상단 중심부분은 동축조명이 유입 또는 유출될 수 있는 빛유입구(11)가 형성되어, 입사된 빛이 돔 내부에서 모든 방향으로 반사되도록 형성된 돔반사판(12) 및 돔반사판(12)의 하단 가장자리부분에서 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 검사를 위한 웨이퍼(2)를 안착시키는 지그(31)를 수평 이송시키기 위한 수평이동수단(30), 수평이송수단(30) 지그(31)의 상부에 위치하며, 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되어, 최상단 중심부분에 동축조명의 빛유입구(11)가 형성되어 돔 내부로 반사되도록 구조화된 돔반사판(12), 상기 돔반사판(12)의 내측 가장자리 부분에 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13), 상기 돔반사판(12)의 동축조명 빛유입구(11) 직상부에 위치하는 카메라(20);를 포함하는 조명장치(50)를 통해 웨이퍼의 쏘잉라인으로 조명광을 조사하며, 상기 조명광을 통해 카메라에서 획득되는 영상에 대한 포커싱을 제어하는 오토포커싱부, 상기 이동수단과 조명장치 및 오토포커싱부를 제어하여 쏘잉라인에 대한 영상을 획득한 후 불량여부를 검사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 돔을 형성하는 내주면의 상기 돔반사판(12)은 반원형의 구, 타원체 및 곡률 반경을 가진 반사판으로 형성하여 투사된 빛이 내측에서 모든 방향으로 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돔반사판(12)의 상부로 광투과실(14)을 형성하되, 내부의 일측에 일측방향으로 빛을 조사하기 위해 구비되는 동축조명램프(15)와 상기 빛유입구(11)의 직상부에 설치되어 상기 동축조명램프(15)의 빛을 받아 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 광분할기(16);를 포함하여 구성되고, 상기 동축조명램프(15)의 조사 빛이 광분할기(16)를 거치며 일부가 투과되고 일부가 반사되어 하단의 빛유입구(11)를 지나 측정물에 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동축조명과 배경조명을 개별적으로 조사하거나 동시에 조사하도록 제어하여 측정물의 표면굴곡에 균일한 조명광을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 배경조명을 이용하여 다양한 전자부품의 마이크로 단위 크기의 소자, 가공을 한 가공부위, 절단한 홈이나 연결한 돌출부위 등을 전면적으로 조사시킨 상태에서 영상을 획득하기에 정확도가 높다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따라 간단한 구조의 돔반사판과 돔조명램프를 사용하여 돔 내부의 모든 측정물에서는 그림자가 발생되지 않도록 하여 얻어진 영상이 정확하고, 이를 이미지 프로세싱을 통해서 검토함에 있어서 형상의 인식, 굴곡이나 홈의 유무도 정확하게 판단할 수 있다는 점에 장점이 있다.

결과적으로 본 발명에 따라 미세하고 다양한 홈, 커팅부, 연결부, 돌기 등의 가공부위의 영상을 획득하기 용이하도록, 다수의 블럭이나 패널을 조립하여 곡률반경을 조정할 수 있는 돔반사판을 제공하기에 활용 가능성을 높이고 전자재료나 부품을 정밀하게 검사할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 일반적으로 웨이퍼를 절단한 가공부위에 발생되는 커팅 불량의 문제점을 나타낸 단면도,
도 2는 일반적으로 커팅 가공된 가공부위의 영상을 획득하고, 이미지프로세싱을 한 형태를 도시한 도면,
도 3은 실제 측정된 가공부위의 이미지를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 웨이퍼를 가공하여 칩으로 가공하기 위한 모습을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 나타낸 단면 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 돔 조명장치의 상세 단면 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치의 전체 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치의 개략적인 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 조명장치를 통해 쏘잉라인(sawing line)을 획득한 영상 이미지를 도시한 도면,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치 및 이를 적용한 검사 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치 및 이를 적용한 검사 장치는, 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되고, 최상단 중심부분은 동축조명이 유입 또는 유출될 수 있는 빛유입구(11)가 형성되어, 입사된 빛이 돔 내부에서 모든 방향으로 반사되도록 형성된 돔반사판(12), 돔반사판(12)의 하단 가장자리부분에서 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13) 및 상기 돔반사판(12)의 동축조명 빛유입구(11) 직상부에 위치하는 카메라(20)를 포함하여 구성되어, 측정물의 가공부위를 조명하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치 및 이를 적용한 검사 장치는 돔형태의 조명장치를 구성하여 웨이퍼 쏘잉라인에 해당하는 가공부위에 균일한 조명광을 제공하고, 돔 조명장치를 통해 획득되는 쏘잉라인에 대한 반사광을 검사 장치에서 얻은 후 이를 통해 쏘잉라인에 따른 웨이퍼 칩의 불량여부나 이상 여부를 검출할 수 있는 본 발명의 주요 기술적 요지로 한다. 다시 말해 웨이퍼의 다이아몬드 쏘우(Diamond saw) 가공 시 형성되는 쏘잉라인(sawing line)에 조명광을 제공하는 조명장치와 그를 활용한 검사 장치에 관한 것이다. 따라서 본 발명의 구성과 그 작용을 도시된 도면을 통해서 상세히 설명한다.

도 4는 웨이퍼를 가공하여 칩으로 가공하기 위한 모습을 도시한 도면이다. 웨이퍼(2)를 일정영역 분할하여 스캔하는 단계를 거칠 때 포커싱(=초점)을 해야 한다. 도시된 도 6에 그 개념이 설명되어 있다. 웨이퍼(2)가 생산되면 적당한 크기로 커팅하여 칩(20)으로 제작해야 한다. 그래서 도시된 것처럼 커팅된 쏘잉라인(3)이 형성되는 것이다. 그런데 이러한 모든 칩(20)을 일 대 일로 하나하나 스캔하여 제품을 검사하기는 번거롭다. 너무 다수 번이기에 과정도 복잡하고, 실질적으로 쏘잉라인(2)의 영상을 획득하여 제품의 검사를 하는 것이기에 칩부분의 영상획득은 불필요하다. 결국 이를 해결하기 위해서 본 발명에서는 도시된 도 6의 구분라인(70)을 별도로 구획한다. 쏘잉라인(3)의 이미지를 얻는 것이기에 하나의 칩에 비하여 큰 넓이를 갖는다. 그리고 칩 부분을 가르는 상태로 구분라인(70)을 형성한다. 쏘잉라인(3)을 절단시키도록 구분라인(70)을 가상한다. 이 구분라인(70)은 실질적으로는 보이지 않는 카메라가 인지한 라인이다. 이렇게 구분라인(70)이 구획되면, 이 부분의 포커싱을 스캔한다.

그러니까 본 발명은 우선 초점을 맞추는 오토포커싱을 하고, 스캔과 영상을 획득 하되 다음과 같은 방식을 따른다. 즉, 웨이퍼(2)를 일정 영역 분할하여 스캔하는 방법은, 쏘잉라인(3)으로 구획되는 칩의 크기에 비하여 넓은 면적으로 구분하는 구분라인(가상라인; 70)으로 사각형으로 구획하여 포커싱 스캐닝을 수행한 후 포커싱값을 기준값으로 하여 포커싱 보상을 수행하면서 해당 영상을 획득하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 나타낸 단면 구성도, 도 6은 본 발명에 따른 돔 조명장치의 상세 단면 구성도이다.

우선, 전자재료 가공부위 측정용 조명장치에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 돔 형태의 조명장치는 측정물의 상부를 덮도록 돔형상으로 구조화되어, 최상단 중심부분에 동축조명의 빛유입구(11)가 형성되어 돔 내부로 반사되도록 구조화된 돔반사판(12)이 있고, 돔반사판(12)의 하단 가장자리 부분에 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13)로 구성되어 미세한 웨이퍼(2)의 쏘잉라인(3)을 정확하게 조명한다.

즉, 본 발명의 조명장치는 실례로 웨이퍼(2)에서 커팅되는 칩(20)의 불량 여부를 검사할 때에도 최적의 쏘잉라인 이미지를 획득할 수 있도록 다방향에 배경조명을 비추기 위한 조명장치이다.

측정물인 쏘잉라인(3)이 돔반사판(12)의 하단에 위치하도록 하고, 돔반사판(12)에서 조사되는 모든 방향의 빛을 쏘잉라인(3)이 받을 수 있도록 위치시킨다. 이 돔반사판(12)의 형태는 도시된 도 5에서처럼, 최상단에 빛유입구(11)가 형성되고, 전면적으로 측정물인 웨이퍼(2) 쏘잉라인(3)을 감싼다. 그리고 그 하단 가장자리 부분에 돔조명램프(13)가 설치된다. 상기 돔조명램프(13)는 돔반사판(12)의 하단부분에서 램프가 온(on)되면, 상기 온(on)된 램프의 빛은 방사형으로 모든 방향으로 퍼진다. 실례로 돔조명램프(13)에서 방사되어 상승한 빛은 돔반사판(12)에 조사된 후, 반사되어 일정한 각도로 하향하여 하단에 위치시킨 쏘잉라인(3)을 비추게 된다. 또한 램프의 하단에 위치한 반사경(AB)은 돔조명램프(13)의 빛이 방사형으로 퍼질 때, 하단으로 내려오는 빛을 반사시켜 상부의 돔반사판(12)으로 방향을 전환시킨다.

이후, 돔반사판(12)에 의해서 다시 반사되어 내려와 하단의 쏘잉라인(3)을 조사하게 한다. 모든 방향으로 조사하기에 그림자가 발생되지 않는다. 본 발명에서는 도시된 도 6에서 돔조명램프(13)가 방사형으로 빛을 방출하는 모습을 도시하였고, 그 빛 중 상부로 상승하여 직접 돔반사판(12)을 향해 돌진한 후, 반사되어 하단의 쏘잉라인으로 향하는 빛의 방향을 실선 화살표로 표시하였다. 이와는 달리 돔조명램프(13)가 방사형으로 빛을 방출할 때, 하단 반사경(AB)으로 하향하여 반사된 빛이 다시 상승하여 돔반사판(12)을 거쳐 다시 하향하는 모습의 빛의 방향도 다른 형태의 화살표로 구별하여 도시하였다. 결국 본 발명의 조명장치는 종래의 그것과는 달리 모든 방향에서 빛을 조사하기에 웨이퍼 쏘잉라인(3)의 배경조명으로 활용되기 효과적이다.

아래에서 본 발명을 보다 상세한 실시예를 살펴본다.

돔을 형성하는 내주면의 돔반사판(12)은 반원형의 구, 타원체 및 다양한 곡률 반경을 가진 반사판으로 형성하여 투사된 빛이 내측에서 모든 방향으로 조사될 수 있도록 함이 바람직하다. 즉, 본 발명의 돔반사판(12)은 발산되는 빛이 반사되어 내부에서 모든 방향으로 빛을 비추기 위해 구조화된 반사판이다. 이러한 작용은 반원형의 돔 내주면을 형성하는 돔반사판(12)을 통해서만 달성할 수 있는 것이 아니고, 타원형의 돔반사판(12)도 가능하다. 어느 정도의 곡률반경을 가진 돔반사판(12)이라면 조사되는 빛을 내측에서 모든 방향으로 반사시키기에 돔반사판(12)의 내부는 전면적으로 빛의 조사를 받는다.

본 발명에서는 내주면이 반원형의 구로 이루어진 돔반사판(12)을 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 전술된 것처럼 타원체는 물론 다양한 곡률반경을 가진 형태로 제작하여도 무방하다. 어찌 보면 배경조명을 이용하여 조사되어야 할 쏘잉라인(3)은 그 형태에 따라서 곡률반경을 조절하여 최적의 배경조명이 될 수 있도록 하는 돔반사판(12)의 형태로 조명하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 돔반사판(12)은, 내부가 돔의 형상을 지닌 하나의 블럭으로 이루어지거나 또는 다수의 블럭이 조립 결합되어 형상을 완성할 수 있도록 한다. 하나의 블럭 내주면을 돔의 형태로 제작하여도 무방하지만, 조립과 유지 보수의 용이성을 위해서 다수의 블럭이나 다수의 패널을 연결하고 조립하여 하나의 돔 형태의 돔반사판(12)을 제작해도 무방하다.

또한 돔반사판(12)의 하단에는 반사경(AB)을 설치하여 모든 방향에 빛을 비출 수 있도록 한다. 도시된 도 7과 8에서처럼, 동축조명램프(15)의 불빛이 광분할기(16)에서 아래로 반사되어 빛유입구(11)를 통해 웨이퍼를 수직으로 비추고, 웨이퍼 표면에 반사된 빛은 다시 빛유입구(11)와 광분할기(16)를 통해 카메라로 유입된다.

또한, 배경조명장치(13)의 불빛이 돔반사판(12)을 비추고 돔반사판(12)에서 산란된 빛이 웨이퍼 표면을 고루 비추며, 웨이퍼 표면에서 반사된 빛은 다시 빛유입구(11)와 광분할기(16)를 통해 카메라로 유입된다.

즉, 동축조명램프(15)에서는 수직 동축조명의 효과를 기대하고, 돔조명램프(13)에서는 산란된 돔조명의 효과를 기대할 수 있으며, 이 두 가지 다른 조명을 조합하거나 선택적으로 사용함으로써 표면이 굴곡진 웨이퍼 쏘잉 라인을 음영이 균일하게 밝은 영상을 얻을 수 있게 한다.

한편, 본 발명은 상기 돔반사판(12)의 상부로, 광투과실(14)을 형성하되, 내부의 일측에 일측방향으로 빛을 조사하기 위해 형성된 동축조명램프(15)가 있고, 빛유입구(11)의 직상부에 설치되어, 동축조명램프(15)의 빛을 받아 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 광분할기(16)가 있다. 따라서, 상기 동축조명램프(15)의 조사 빛이 광분할기(16)를 거치며 일부가 투과되고 일부가 반사되어 하단의 빛유입구(11)를 지나 측정물에 조사될 수 있도록 한다.

측정물에 배경조명을 먼저 비추어 그림자가 지는 부분을 완벽하게 차단한 후, 돔반사판(12)을 통해서 동축조명을 넣어 더욱 명확하게 영상획득을 한다. 돔반사판(12)의 상부로는 밀실의 효과를 내는 광투과실(14)을 형성하고, 일측에 동축조명램프(15)를 장착한다. 이 동축조명램프(15)는 일 방향으로 빛을 조사할 수 있도록 설치되는데, 상기 광투과실(14)의 중심부 즉, 돔반사판(12)의 정중앙인 빛유입구(11)의 직상부에 위치한 광분할기(16)를 향해 빛을 조사하는 역할을 한다.

동축조명램프(15)가 빛을 비추면 빛은 직진하여 광분할기(16)와 마주한다. 이 광분할기(16)는 조사된 일부의 빛을 투과를 시키고, 나머지 일부의 빛은 반사를 시키는 렌즈이다. 따라서 동축조명램프(15)의 빛은 직진하여 광분할기(16)와 마주하고 2가지 경로를 갖는다. 하나는 일부가 투과되어 광투과실(14)의 벽면에 부딪쳐 흡수되고, 나머지 하나는 반사되어 돔반사판(12)의 빛유입구(11)로 진입하여 직 하방의 쏘잉라인(3)을 밝힌다. 조사된 빛은 다시 상부로 직진하여 카메라(K) 렌즈로 진입 후 센서에 리딩되어 영상획득이 완성된다. 본 발명에서 중요한 점은 먼저 배경조명을 통해서 측정물인 웨이퍼 쏘잉라인(3)을 전면적으로 비추어 그림자를 없애고, 깨끗한 상태로 영상획득을 한다. 이때 영상획득을 위해서는 동축조명도 중요하다. 측정물에 부딪치고, 다시 카메라(P)의 센서로 회기된 빛만이 이미지획득에 도움이 되기에 광분할기(16)를 이용한 동축조명도 사용한 것이다.

다른 한편으로, 또 하나 영상획득의 질적 향상을 위하여, 본 발명의 광투과실(14)의 내측벽면(17)은, 빛의 방출을 차단하는 빛차단수단을 가진다. 광분할기(16)를 통해서 일부 투과된 빛이 광투과실(14)의 벽면에 부딪쳐 난반사를 일으키게 되면 획득한 영상의 질이 떨어질 소지가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 상기 광투과실(14)의 내벽면에 빛차단수단을 하되, 검은색상 처리와 같은 코팅이나 프린팅 등의 방법을 사용한다. 검은색은 빛을 흡수하고 난반사를 일으키지 않기에 특별히 검은색상을 선정한 것이다. 그 외에 다양한 다른 방법도 사용이 가능하다.

또한 본 발명에서 상기 광분할기(16)는, 입사된 30-70%의 빛을 반사시키고, 나머지 빛은 투과시키는 광학기구이다. 조사된 빛이 일부는 통과하지만, 일부는 반사시켜 빛유입구(11)의 직하방으로 진입하게 한다. 이때 가장 바람직하게는 동축조명램프(15)의 조사된 빛의 50%를 광분할기(16)가 반사시키고, 50%를 투과시킨다. 만일 도 6, 7에서처럼, 반사되어 약 50%가 돔반사판(12)의 직하방 빛유입구(11)의 하단으로 내려가 쏘잉라인(3)을 비추고 다시 상부로 반사하여 빛유입구(11)를 거쳐 광분할기(16)를 거치게 되면 다시 회기한 빛의 50%만이 상승하여 카메라 렌즈로 들어간다. 실질적으로 카메라의 이미지센서로 입사된 빛이 된다. 이러한 방식의 사용이 가장 명확한 영상획득을 할 수 있다.

보편적으로 본 발명 출원인의 실험에 의하면 입사된 빛의 약 30-70%를 반사시키고 나머지는 빛을 투과시키는 광분할기(16)를 사용함이 바람직했다.

다음으로 상술한 조명장치를 구비한 검사 장치를 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치의 전체 구성도, 도 8은 본 발명에 따른 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치의 개략적인 구성도이다.

본 발명의 검사 장치는 모두 도시된 것처럼 조명장치, 카메라, 오토포커스부, 연산부(PC)를 갖추고 있다. 조명장치가 측정물인 웨이퍼 쏘잉라인에 빛을 조사하고 이를 카메라가 영상을 획득할 때, 오토포커스부가 포커싱을 한다. 획득된 데이터나 영상은 연산부(=컴퓨터)를 통해서 판독하여 제품의 불량여부를 확인한다.

도 7에 도시된 것처럼 본 발명은 검사를 위한 웨이퍼(2)를 안착시키는 지그(31)를 수평 이송시키기 위한 수평이동수단(30)이 있고, 수평이송수단(30) 지그(31)의 상부에 위치하도록 하되, 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되어, 최 상단 중심부분에 동축조명의 빛유입구(11)가 형성되어 돔 내부로 반사되도록 구조화된 돔반사판(12), 돔반사판(12)의 내측 가장자리 부분에 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13), 상기 돔반사판(12)의 동축조명 빛유입구(11), 동축조명용 돔조명램프(15), 광분할기(16), 및 직상부에 위치하는 카메라(20)로 이루어져 미세한 웨이퍼(2)의 쏘잉라인(3)을 정확하게 조명하는 조명유닛(50)이 있으며, 조명유닛(50)의 상부로 설치되는 카메라렌즈와 카메라(P)가 있다. 또한 영상 획득된 데이터를 검토하여 웨이퍼(2) 쏘잉라인(3)의 불량 여부를 계산하는 연산부(60)가 있다. 따라서 웨이퍼(2)의 쏘잉라인(2) 커팅 시 발생된 불량여부를 검사한다.

즉, 수평이송수단(30)은 웨이퍼(2)를 안착시킨 지그(31)를 정밀하게 수평 이송시키면서, 이미지스캔 해야 할 웨이퍼(2)의 쏘잉라인(3)을 렌즈 방향으로 이동시키기 위한 구성이다. 다양한 장치가 사용가능한데, 로봇(엑츄에이터)을 이용하여 초정밀의 수평이동을 달성한다. 그리고 그 지그(31)의 상부로 본 발명의 조명유닛(50)과 카메라(P)가 장착된다. 지그(31)에 올려진 웨이퍼(2) 쏘잉라인(3)의 영상을 획득하고 불량 여부를 검출한다.

도 9는 본 발명에 따른 조명장치를 통해 쏘잉라인(sawing line)을 획득한 영상 이미지를 도시한 도면이다. 도시된 도 9에는 본 발명의 돔형 돔반사판을 통해서 배경조명을 비춘 상태로 영상 획득한 이미지를 도시한 것이다. 결국 이미지에서 도 3과 비교했을 때 확연히 나타나는 것처럼, 본 발명의 조명유닛을 사용하여 영상획득이 이루어지면 그 쏘잉라인(3)의 형상을 인지하고, 확인하기 쉽다는 것이 증명된다.

또한, 본 발명에서는 본 발명의 영상획득장치를 이용하여 영상을 획득하기 위해서, 오토포커스부를 장착한다. 기체의 일측에 상하이동수단을 갖춘 오토포커스부(51)를 장착하여 카메라렌즈와 카메라(P)를 측정물의 수준에 맞추어 포커싱한다. 즉, 수평이동을 하여 스캔을 위한 일정 영역의 웨이퍼(2) 부위가 선정되면, 먼저 카메라(P)와 렌즈가 위치 이동하여 초점(=포커스)을 맞춘다. 이는 초정밀의 작동으로 본 발명에서는 카메라(P)의 측방에 부착된 오토포커스부(51)를 통해서 달성한다. 오토포커스부(51)는 주로 렌즈를 이동시켜 카메라(P)가 영상 획득하는 상의 정확도를 높이게 된다. 이러한 초점을 맞추는 과정이 없다면 본 발명의 카메라(P)가 얻은 이미지의 상은 정확도가 떨어질 것이다.

2; 웨이퍼 11; 빛유입구
12; 돔반사판 13; 돔조명램프
14; 광투과실 15; 동축조명램프
16; 광분할기(BS) 17; 내측벽면
AB; 반사판 30; 수평이송수단
31; 지그 50; 조명유닛
51; 오토포커싱부 60; 연산부

Claims (10)

1. 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되고, 최상단 중심부분은 동축조명이 유입 또는 유출될 수 있는 빛유입구(11)가 형성되어, 입사된 빛이 돔 내부에서 모든 방향으로 반사되도록 형성된 돔반사판(12);
   돔반사판(12)의 하단 가장자리부분에서 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13); 및
   상기 돔반사판(12)의 동축조명 빛유입구(11) 직상부에 위치하는 카메라(20);를 포함하여 구성되어, 측정물의 가공부위를 조명하는 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 동축조명과 배경조명을 개별적으로 조사하거나 동시에 조사하도록 제어하여 측정물의 표면굴곡에 균일한 조명광을 제공하는 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치.
3. 제1항에 있어서,
   돔을 형성하는 내주면의 돔반사판(12)은 반원형의 구, 타원체 및 곡률 반경을 가진 반사판으로 형성하여 투사된 빛이 내측에서 모든 방향으로 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 돔조명램프의 하단부에는 반사경을 더 구성하여 조명광을 재반사시켜 측정물로 입사되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 돔반사판(12)의 상부로 광투과실(14)을 형성하되, 내부의 일측에 일측방향으로 빛을 조사하기 위해 구비되는 동축조명램프(15);와
   상기 빛유입구(11)의 직상부에 설치되어 상기 동축조명램프(15)의 빛을 받아 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 광분할기(16);를 포함하여 구성되고,
   상기 동축조명램프(15)의 조사 빛이 광분할기(16)를 거치며 일부가 투과되고 일부가 반사되어 하단의 빛유입구(11)를 지나 측정물에 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치.
6. 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되고, 최상단 중심부분은 동축조명이 유입 또는 유출될 수 있는 빛유입구(11)가 형성되어, 입사된 빛이 돔 내부에서 모든 방향으로 반사되도록 형성된 돔반사판(12); 및
   돔반사판(12)의 하단 가장자리부분에서 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13);를 포함하여 구성되는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치.
7. 검사를 위한 웨이퍼(2)를 안착시키는 지그(31)를 수평 이송시키기 위한 수평이동수단(30);
   수평이송수단(30) 지그(31)의 상부에 위치하며, 측정물의 상부에 위치하도록 돔형상으로 구조화되어, 최상단 중심부분에 동축조명의 빛유입구(11)가 형성되어 돔 내부로 반사되도록 구조화된 돔반사판(12), 상기 돔반사판(12)의 내측 가장자리 부분에 돔의 내측으로 조명을 조사할 수 있도록 다수 개로 설치되는 돔조명램프(13), 상기 돔반사판(12)의 동축조명 빛유입구(11) 직상부에 위치하는 카메라(20);를 포함하는 조명장치(50)를 통해 웨이퍼의 쏘잉라인으로 조명광을 조사하며,
   상기 조명광을 통해 카메라에서 획득되는 영상에 대한 포커싱을 제어하는 오토포커싱부;
   상기 이동수단과 조명장치 및 오토포커싱부를 제어하여 쏘잉라인에 대한 영상을 획득한 후 불량여부를 검사하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   돔을 형성하는 내주면의 상기 돔반사판(12)은 반원형의 구, 타원체 및 곡률 반경을 가진 반사판으로 형성하여 투사된 빛이 내측에서 모든 방향으로 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 돔반사판(12)의 상부로 광투과실(14)을 형성하되, 내부의 일측에 일측방향으로 빛을 조사하기 위해 구비되는 동축조명램프(15);와
   상기 빛유입구(11)의 직상부에 설치되어 상기 동축조명램프(15)의 빛을 받아 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 광분할기(16);를 포함하여 구성되고,
   상기 동축조명램프(15)의 조사 빛이 광분할기(16)를 거치며 일부가 투과되고 일부가 반사되어 하단의 빛유입구(11)를 지나 측정물에 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치.
10. 제 7항에 있어서,
    상기 동축조명과 배경조명을 개별적으로 조사하거나 동시에 조사하도록 제어하여 측정물의 표면굴곡에 균일한 조명광을 제공하는 것을 특징으로 하는 전자재료 가공부위 측정용 조명장치를 적용한 검사 장치.

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