KR20140088745A - 파티클 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파티클 검사 장치에 관한 것으로, 레이저광을 발진시키는 레이저광원과, 상기 레이저광원에서 발진된 레이저광을 반사하여 폭과 높이조정이 가능한 광산란용 시트를 형성하는 레이저스캐너부 및 상기 레이저스캐너부에 의해 형성된 광산란용 시트를 촬영하는 촬영부재를 포함한다.

Description

파티클 검사 장치{PARTICLE INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 파티클 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 공간 안의 파티클을 검사할 수 있는 파티클 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자나, 인쇄회로기판 등의 정밀도가 중요한 전자제품의 경우 전자제품의 표면에 부착되는 먼지, 머리카락, 각피 등의 파티클(particle)들은 제품의 불량을 초래하여 생산성을 저하시키는 요인이 된다.
종래에는 전자제품의 표면에 있는 파티클을 검사하는 것으로 전자제품의 표면에 광을 조사하고, 조사된 광의 광학적 변화로부터 전자제품 표면의 파티클을 검사하는 방식이 이용되었다.
그러나, 전자제품은 클린룸(clean room)내에서 통상의 제조 공정을 통해 제조되는데, 전자제품의 표면에 존재하는 것 이외에 파티클이 전자제품의 표면에 떨어지기 전에 클린룸의 내부 공간의 공기 중에 부유하는 파티클과 가공점의 작업공간에서 발생하는 파티클이 여러가지의 불량 원인이 될 수 있다.
따라서, 전자제품의 표면에 부착된 파티클 외에 전자제품이 제조되는 클린룸 내에 부유하는 파티클이 언제, 어디서 발생되고, 어디로 이동하여 어떻게 전자제품의 표면에 부착되는지 등의 파티클에 의한 오염 경로를 파악하기 위하여 공기 중에 부유하는 파티클에 대하여 검출하는 장비가 필요하게 되었다.
한국공개특허공보 2007-0098304 한국공개특허공보 2008-0019395
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 클린룸 내에서 부유하는 파티클을 검출하여 제품의 제조 공정상에 발생되는 파티클에 의한 불량의 발생원인을 파악할 수 있는 파티클 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파티클 검사 장치는 레이저광을 발진시키는 레이저광원과, 상기 레이저광원에서 발진된 레이저광을 반사하여 폭과 높이조정이 가능한 광산란용 시트를 형성하는 레이저스캐너부 및 상기 레이저스캐너부에 의해 형성된 광산란용 시트를 촬영하는 촬영부재를 포함한다.
여기서, 상기 레이저광원은 연속파(Continuous Wave :CW) 레이저로 형성될 수 있다.
이때, 상기 레이저광원은 400 ~ 450nm 파장의 레이저광이 발진될 수 있다.
또한, 상기 레이저스캐너부는 내부에 공간이 형성되고, 일측에 개구부가 형성된 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되어 레이저광원에서 발진된 레이저광을 진동에 의해 반사하는 진동미러 및 상기 진동미러에서 반사된 레이저광을 요동에 의해 케이스 외부로 반사하는 스캔미러를 포함한다.
이때, 상기 진동미러는 좌우 진동에 의해 레이저광의 좌우 반사각을 연속적으로 변화시켜 광산란용 시트의 폭을 조절할 수 있다.
아울러, 상기 진동미러는 상기 촬영부재의 촬영속도보다 빠르게 진동할 수 있다.
그리고, 상기 스캔미러는 상하 요동에 의해 레이저광의 상하 반사각을 연속적으로 변화시켜 관산란용 시트의 상하 높이를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 스캔미러는 갈바노미러(galvano mirror) 또는 폴라곤미러(polygon mirror)로 형성될 수 있다.
한편, 상기 촬영부재는 sCMOS(Scientific Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 카메라로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 촬영부재는 상기 광산란용 시트를 45°각도에서 촬영할 수 있다.
또한, 상기 레이저광원과 레이저스캐너부의 동작을 제어하며, 촬영부재에서 촬영된 영상을 분석하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 파티클 검사 장치는 레이저광으로 광산란용 시트를 형성하고, 파티클에 의한 광산란을 촬영함으로써, 소정의 공간에서 부유하는 파티클을 검출할 수 있으며, 제품의 제조 공정상에 발생되는 파티클에 의한 불량의 발생원인을 파악하여 제어할 수 있으므로, 제품의 품질을 향상시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파티클 검사 장치를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 스캐너부를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파티클 검사 장치를 나타낸 평면도.
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 파티클 검사 장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 스캐너부를 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파티클 검사 장치를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파티클 검사 장치는 레이저광으로 광산란용 시트(S)를 형성하여 클린룸(clean room)과 같이 일정한 공간에 부유하는 파티클을 검출하는 것으로, 레이저광원(100), 레이저스캐너부(200) 및 촬영부재(300)로 구성될 수 있다.
상기 레이저광원(100)은 레이저광을 발진시키는 것으로, 상기 레이저광은 소정의 직경을 가지는 빔형태의 직선광일 수 있다.
또한, 상기 레이저광원(100)은 이동 및 현장설치가 용이하도록 소규모의 고기능 출력이 가능한 연속파(Continuous Wave :CW) 레이저로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 CW 레이저는 내부의 공진기(resonator)에서 밀도반전(population inversion)이 일어나기 시작하면 그대로 발진을 시작하여 시간적으로 일정한 출력으로 계속하여 발진할 수 있는 레이저이다. 따라서, CW 레이저로 형성된 레이저광원(100)은 시간적으로 일정한 출력으로 계속하여 발진함으로써, 시간적으로 연속적인 측정이 가능하게 된다.
아울러, 상기 레이저광원(100)에서 발진되는 레이저광은 400 ~ 450nm 파장의 성분을 가질 수 있다. 특히, 상기 레이저광원(100)에서 발진되는 레이저광은 405nm 또는 447nm 의 파장을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 레이저광원(100)에서 발진되는 레이저광이 눈에 보이지 않는 파장의 레이저를 사용함으로써, 작업자 눈의 민감도에 따른 시력저하와 피로를 방지하여 작업 효율을 높일 수 있다.
상기 레이저스캐너부(200)는 상기 레이저광원(100)의 일측에 형성되어 레이저광원(100)에서 발진된 레이저광으로 부채형상의 광산란용 시트(S)를 형성하는 것으로, 케이스(210), 진동미러(220) 및 스캔미러(230)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 레이저광원(100)은 케이스(210)의 일측에 형성되어 케이스(210)의 내부로 레이저광을 발진시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 케이스(210)는 외부로부터 공기 또는 이물질 및 오염물질의 유입이 방지되는 기밀구조로 형성되는 상자 형태로 내부에 공간이 형성되고, 일측에 개구부(211)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 개구부(211)에는 소정의 두께를 갖는 투명한 투명판(212)이 설치되어 케이스(210)의 내부를 밀폐시킬 수 있다.
여기서, 상기 투명판(212)은 후술되는 진동미러(220) 및 스캔미러(230)에 의해 반사된 레이저광이 외부로 통과될 수 있도록 간섭 및 저항을 최소화하는 유리판으로 형성될 수 있으며, 레이저광을 일정한 크기로 정형화할 수 있도록 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈와 같은 기능성 렌즈로 형성될 수 있다.
또한, 상기 진동미러(220)는 진동에 의해 레이저광을 반사하는 것으로, 케이스(210)의 내부 일측에 레이저광원(100)에서 발진된 레이저광을 스캔미러(230)로 반사하도록 설치될 수 있다.
여기서, 상기 진동미러(220)는 레이저광을 반사하는 제1반사판(221)과 제1반사판(221)을 진동시키는 진동부(222)로 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 진동미러(220)는 제1반사판(221)이 진동부(222)에 의해 좌우방향으로 진동하여 레이저광원(100)에서 발진된 레이저광을 좌우 소정의 각도로 반사시키게 된다.
이때, 상기 레이저광원(100)에서 레이저광이 연속적으로 발진 됨에 따라 진동미러(220)는 레이저광의 좌우 반사각을 연속적으로 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 광산란용 시트(S)의 폭을 조절할 수 있게 된다.
즉, 상기 진동미러(220)의 진동 폭을 조절하여 레이저광의 좌우 반사각을 조절할 수 있으며, 레이저광의 좌우 반사각에 따라 광산란용 시트(S)의 폭을 조절할 수 있게 된다.
이때, 상기 진동미러(220)는 후술되는 촬영부재(300)의 촬영속도보다 빠르게 진동하도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 진동미러(220)의 진동이 촬영부재(300)의 촬영속도보다 느릴 경우 촬영된 영상에 파티클의 이동에 따른 잔상이 남는 등의 오류가 발생될 수 있는데, 상기 진동미러(220)가 촬영부재(300)의 촬영속도보다 빠르게 진동함으로써, 파티클을 보다 정확하게 검출할 수 있다
한편, 상기 스캔미러(230)는 요동에 의해 레이저광을 반사하는 것으로, 케이스(210)의 내부 타측에 진동미러(220)에 의해 반사된 레이저광을 케이스(210) 외부로 반사하도록 설치될 수 있다.
이때, 상기 스캔미러(230)는 갈바노미러(galvano mirror) 또는 폴라곤미러(polygon mirror)로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 스캔미러(230)는 레이저광을 반사하는 제2반사판(231)과 제2반사판을 요동시키는 요동부(232)로 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 스캔미러(230)는 제2반사판(231)이 요동부(232)에 의해 상하방향으로 요동하여 진동미러(220)에서 반사된 레이저광을 상하 소정의 각도로 반사시키고, 스캔미러(230)에 의해 반사된 레이저광은 케이스(210)의 투명판(212)을 통과하여 조사됨으로써, 케이스(210) 외부의 일정한 공간에 광산란용 시트(S)를 형성하게 된다.
여기서, 상기 진동미러(220)에서 레이저광이 연속적으로 반사됨에 따라 스캔미러(230)는 레이저광의 상하 반사각을 연속적으로 변화시킴으로써, 광산란용 시트(S)를 형성하게 된다. 이때, 상기 제2반사판(231)의 요동 정도에 따라 레이저광의 상하 반사각을 조절할 수 있으며, 상하 반사각에 따라 광산란용 시트(S)의 높이를 조절할 수 있게 된다.
즉, 상기 스캔미러(230)의 요동 폭을 조절하여 레이저광의 상하 반사각을 조절할 수 있으며, 레이저광의 상하 반사각에 따라 광산란용 시트(S)의 높이를 조절할 수 있게 된다.
상기 촬영부재(300)는 레이저스캐너부(200)에 의해 소정의 폭과 높이를 가지도록 형성된 광산란용 시트(S)를 촬영하는 것으로, 광산란용 시트(S) 상의 레이저광이 파티클과 부딪혀 산란되어 발생되는 미약한 산란광을 고배율로 증폭하여 촬영하도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 촬영부재(300)는 높은 해상도와 프레임 레이트(frame rate)를 갖는 sCMOS(Scientific Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 카메라로 형성됨으로써, 빠르게 이동하는 파티클도 촬영할 수 있으므로, 정밀한 검사가 가능하다. 예컨대, 상기 sCMOS형 카메라는 2560 X 2560의 해상도와 30fps의 프레임 레이트를 가지는 카메라일 수 있다.
아울러, 상기 촬영부재(300)는 도 3에서 보는 바와 같이, 광산란용 시트(S)에 대하여 45° 각도의 측면에서 촬영하는 것이 바람직하다.
아래에 표1은 상기 촬영부재(300)의 위치에 따라 촬영된 영상의 선명도를 나타낸 것으로, 640mm의 동일한 거리와 405lx의 조도에서 45°, 90°및 135°촬영각으로 촬영된 영상의 선명도를 나타낸 것이다.
Figure pat00001
상기 표1에서 보는 바와 같이, 상기 촬영부재(300)가 45°의 촬영각도에서 촬영된 영상의 선명도가 가장 높게 촬영됨을 알 수 있다.
한편, 상기 레이저광원(100)과 레이저스캐너부(200)의 동작을 제어하며, 촬영부재(300)에서 촬영된 영상을 분석하는 제어부(400)가 더 포함될 수 있다.
여기서, 상기 제어부(400)는 레이저광원(100)과 연결되어 레이저광원(100)의 온오프를 제어할 수 있으며, 레이저스캐너부(200)과 연결되어 레이저스캐너부(200)의 진동미러(220)와 스캔미러(230)를 제어함으로써, 광산란용 시트(S)의 폭 및 높이를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 촬영부재(300)와 연결되어 촬영부재(300)에서 촬영된 영상을 보정 및 분석함으로써, 파티클을 가시화할 수 있으며, 이를 통해 제품의 제조 공정상에 발생되는 파티클에 의한 불량의 발생원인을 파악하여 제어할 수 있으므로, 제품의 품질을 향상시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
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 : 레이저광원 200 : 레이저스캐너부
210 : 케이스 220 : 진동미러
221 : 제1반사판 222 : 진동부
230 : 스캔미러 231 : 제2반사판
232 : 요동부 300 : 촬영부재
400 : 제어부

Claims (11)

  1. 레이저광을 발진시키는 레이저광원;
    상기 레이저광원에서 발진된 레이저광을 반사하여 폭과 높이조정이 가능한 광산란용 시트를 형성하는 레이저스캐너부; 및
    상기 레이저스캐너부에 의해 형성된 광산란용 시트를 촬영하는 촬영부재;
    를 포함하는 파티클 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저광원은
    연속파(Continuous Wave :CW) 레이저로 형성되는 파티클 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저광원은
    400 ~ 450nm 파장의 레이저광이 발진되는 파티클 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저스캐너부는
    내부에 공간이 형성되고, 일측에 개구부가 형성된 케이스;
    상기 케이스 내부에 설치되어 레이저광원에서 발진된 레이저광을 진동에 의해 반사하는 진동미러; 및
    상기 진동미러에서 반사된 레이저광을 요동에 의해 케이스 외부로 반사하는 스캔미러;
    를 포함하는 파티클 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진동미러는
    좌우 진동에 의해 레이저광의 좌우 반사각을 연속적으로 변화시켜 광산란용 시트의 폭을 조절하는 파티클 검사 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 진동미러는
    상기 촬영부재의 촬영속도보다 빠르게 진동하는 파티클 검사 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 스캔미러는
    상하 요동에 의해 레이저광의 상하 반사각을 연속적으로 변화시켜 관산란용 시트의 상하 높이를 조절하는 파티클 검사 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 스캔미러는
    갈바노미러(galvano mirror) 또는 폴라곤미러(polygon mirror)로 형성되는 파티클 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촬영부재는
    sCMOS(Scientific Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 카메라로 형성되는 파티클 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 촬영부재는
    상기 광산란용 시트를 45°각도에서 촬영하는 파티클 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 레이저광원과 레이저스캐너부의 동작을 제어하며, 촬영부재에서 촬영된 영상을 분석하는 제어부를 더 포함하는 파티클 검사 장치.
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