KR20160084726A - 불량 검출 장치 - Google Patents

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강민수
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한화테크윈 주식회사
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Abstract

불량 검출 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치는, 제1 파장의 광을 시료의 상면에 제공하고 제2 파장의 광을 상기 시료의 하면에 제공하는 조명부; 상기 제1 및 제2 파장의 광을 상기 시료로 반사시키고, 상기 시료에서 재반사된 제1 및 제2 파장의 광을 투과시키는 스플리터; 상기 스플리터를 투과한 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 결상 위치로 결상시키는 결상 렌즈; 및 상기 결상된 제1 및 제2 파장의 광을 인가받아 상기 시료의 영상을 획득하는 카메라를 포함한다.

Description

불량 검출 장치{Apparatus for inspecting defect}
본 발명은 불량 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시료의 상면에 존재하는 불량과 하면에 존재하는 불량을 구별하여 검출하기 위한 불량 검출 장치에 관한 것이다.
일반적으로, PCB동판, 인쇄회로기판, 리드프레임 또는 판유리 등의 검사 물체의 표면 오염(얼룩, 지문), 스크래치, 표면 찍힘 또는 내부 기포 등을 검출하는 비전(Vision) 시스템은 라인 스캔(Line Scan) 타입의 카메라를 이용하여 표면의 불량 상태를 검사하는 방식이 사용되고 있다.
또한, 에이리어(Area) 타입의 카메라를 이용하여 반도체 공정에서 CSP(Chip Scale Packaging) 반도체의 검사방식도 이용되고 있는데, 칩 크랙(Chip Crack) 검사 과정을 통해 칩의 손상 또는 칩의 일부분이 떨어져 나갔는지 여부를 검사함과 더불어 반도체 표면에 마크가 제대로 인쇄되었는지를 검사하고 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따라 획득된 시료의 영상을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 시료(10)의 상면에 패턴(Pattern, 110)이 있고 하면에 이물질(122, 124, 126)이 있는 경우, 시료(10)의 상면에 존재하는 패턴(110)에 대한 불량 여부를 검출하기 위한 시료의 영상(130)에 시료(10)의 하면에 있는 이물질(122, 124, 126)이 보이게 되므로 불량 검출력을 저하시킨다.
또한, 도 2를 참조하면, 시료(10) 상면과 하면에 모두 패턴(110, 120)이 있는 경우, 시료(10)의 일면에 존재하는 패턴(110)에 대한 불량 여부를 검출하기 위한 시료의 영상(140)에 시료(10)의 타면에 존재하는 패턴(120)이 보이게 된다. 이 때, 각 면의 패턴(110, 120)을 같은 해상도로 보기 위해서는 상면과 하면을 각각 비추는 별도의 카메라가 필요하므로 비용이 증가하고 공간 효율성이 떨어지게 된다.
더불어, 도 3을 참조하면, 시료(10)의 상면과 하면에 모두 이물질(112, 114, 116, 123, 125)이 있는 경우, 시료(10)의 일면에 존재하는 불량 여부를 검출하기 위한 시료의 영상(150)에 시료(10)의 타면에 존재하는 이물질이 보이게 되므로 시료(10)의 일면에 대한 불량 검출력을 저하시킨다.
이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 하나의 카메라로 시료(10)의 상면과 하면의 영상을 각각 획득하기 위한 불량 검출 장치의 필요성이 대두되고 있다.
일본공개특허 JP 2007-232555 (2007.09.13)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 카메라로 시료의 상면과 하면의 영상을 각각 획득하기 위한 불량 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치는, 제1 파장의 광을 시료의 상면에 제공하고 제2 파장의 광을 상기 시료의 하면에 제공하는 조명부; 상기 제1 및 제2 파장의 광을 상기 시료로 반사시키고, 상기 시료에서 재반사된 제1 및 제2 파장의 광을 투과시키는 스플리터; 상기 스플리터를 투과한 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 결상 위치로 결상시키는 결상 렌즈; 및 상기 결상된 제1 및 제2 파장의 광을 인가받아 상기 시료의 영상을 획득하는 카메라를 포함한다.
또한, 상기 조명부는, 상기 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원 및 상기 제1 파장의 광을 시료의 상면에 집광하는 제1 집광 렌즈, 상기 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원 및 상기 제2 파장의 광을 상기 시료의 하면에 집광하는 제2 집광 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조명부는, 상기 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원, 상기 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원 및 상기 제1 파장의 광을 상기 시료의 상면에 집광시키고 상기 제2 파장의 광을 상기 시료의 하면에 집광시키는 제3 집광 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 결상 렌즈는, 상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광이 굴절되면서 발생하는 색 수차가 상기 시료의 두께와 대응되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 카메라에서 획득한 시료의 영상을 상기 시료의 상면의 영상과 상기 시료의 하면의 영상으로 분리하는 영상 분리부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리된 시료의 상면의 영상과 하면의 영상을 각각 상기 시료의 기준 영상과 비교하여 상기 시료의 불량을 검출하는 불량 검출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기와 같은 본 발명의 불량 검출 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명에 따르면, 색 수차를 이용해 시료의 상면과 하면의 영상을 각각 획득하여 불량 검출력을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따라 획득된 시료의 영상을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명부에 의한 광 경로를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결상 렌즈에 의한 광 경로를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불량 검출 장치의 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작 이외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명부에 의한 광 경로를 나타내는 도면이다.
또한, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결상 렌즈에 의한 광 경로를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치(20)는 조명부(200), 스플리터(300), 결상 렌즈(400), 카메라(500), 영상 분리부(600), 불량 검출부(700)를 포함하나, 이외 추가적인 구성을 배제하지 않는다.
조명부(200)는 제1 파장의 광을 시료(10)의 상면에 제공하고, 제2 파장의 광을 시료(10)의 하면에 제공한다.
구체적으로, 조명부(200)는 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원(210), 제1 파장의 광을 시료(10)의 상면에 집광하는 제1 집광 렌즈(230), 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원(220) 및 제2 파장의 광을 시료(10)의 하면에 집광하는 제2 집광 렌즈(240)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 및 제2 집광 렌즈(230)는 원하는 방향 및 위치로 광을 모으기 위해 사용되는 렌즈로써, 도 5에 도시된 것과 같이 제1 및 제2 집광 렌즈(230, 240)는 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 각각 시료(10)의 상면과 하면에 집광시키기 위해 각각 복수의 렌즈로 이루어질 수 있으나, 이는 일 예에 불과할 뿐 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 제1 파장의 광은 440nm~490nm의 파장 범위에 피크 파장을 가지는 청색광을 포함하고, 제2 파장의 광읜 630nm~660nm의 파장 범위에 피크 파장을 가지는 적색광을 포함하는 것이 바람직하나, 제1 파장의 광의 피크 파장이 속하는 파장 범위에 비해 제2 파장의 광의 피크 파장이 속하는 파장 범위가 높다면 이에 제한되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
스플리터(300)는 조명부(200)에서 생성된 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 시료(10)로 반사시키고, 시료(10)에서 반사된 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 투과시켜 후술하는 결상 렌즈(400)에서 집광되도록 한다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 스플리터(300)는 우측에 위치하는 조명부(200)에서 생성된 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 하측에 위치한 시료(10)로 반사시키고, 시료(10)에서 재반사된 제1 파장의 광과 제2 파장의 광이 상측에 위치한 결상 렌즈(400)에서 결상되도록 투과시킬 수 있다.
다만, 이는 조명부(200)의 광이 시료(10)에서 반사되어 결상 렌즈(400)에서 결상되기 위한 일 예에 불과할 뿐, 시료(10), 조명부(200), 스플리터(300) 및 결상 렌즈(400)의 위치관계는 다양하게 변경될 수 있다.
결상 렌즈(400)는 스플리터(300)를 투과한 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 결상한다.
구체적으로, 결상 렌즈(400)는 시료(10)의 상면에서 반사된 제1 파장의 광과 시료(10)의 하면에서 반사된 제2 파장의 광을 색 수차를 이용하여 결상 위치로 결상시킨다.
여기에서 색 수차란, 렌즈에 의해 생기는 상의 위치와 크기가 광의 파장에 따라 달라지는 형상을 나타내는 것이고, 결상 위치란 후술하는 카메라(500)에 시료(10)의 영상을 제공하기 위해 시료(10)의 상면의 영상을 포함하는 제1 파장의 광과 시료(10)의 하면의 영상을 포함하는 제2 파장의 광이 결상되는 위치를 의미한다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 결상 렌즈(400)에서 굴절된 제1 파장의 광(L1)이 지나는 초점(F1)에 비해 제1 파장에 비해 파장이 긴 제2 파장의 광(L2)이 지나는 초점(F2)이 일정 거리(d)만큼 멀리 형성된다.
또한, 도 7을 참조하면, 결상 렌즈(400)는 제1 파장의 광과 제2 파장의 광이 굴절하여 발생하는 색 수차의 거리가(d)가 시료(10)의 두께(t)와 대응되도록 형성될 수 있다.
따라서, 결상 렌즈(400)는 시료(10)의 상면에서 반사된 파장이 짧은 제1 파장의 광을 결상함과 동시에 시료(10)의 하면에서 반사된 파장이 긴 제2 파장의 광을 결상하여 후술하는 카메라(500)에 제공할 수 있다.
다만, 색 수차를 이용하여 시료(10)의 상면에서 반사된 제1 파장의 광과 시료(10)의 하면에서 반사된 제2 파장의 광을 결상할 수 있으면 결상 렌즈(400)의 형상, 크기 및 재질 등은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 적용 가능한 모든 형상, 크기 및 재질 등을 포함할 수 있다.
카메라(500)는 결상 렌즈(400)에서 결상된 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 인가받아 시료(10)의 영상을 획득한다.
구체적으로, 카메라(500)는 색 수차를 이용하여 시료(10)의 상면의 영상과 하면의 영상을 동시에 획득하도록 컬러 카메라(Color Camera)를 포함할 수 있다.
이 때, 컬러 카메라는 시료(10)를 라인 스캔하는 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera) 또는 감광 소자를 2 차원적으로 배열하여 일정 영역을 스캔하는 에이리어 카메라(Area Camera)를 포함할 수 있다.
따라서, 조명부(200)의 제1 광원(210)과 제2 광원(220)이 모두 ON인 상태에서도 시료(10)의 상면의 영상과 하면의 영상을 같은 해상도로 획득할 수 있다.
다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(500)의 일 예에 불과할 뿐, 카메라(500)가 컬러 카메라가 아닌 경우에도 제1 광원(210)을 ON하고 제2 광원(220)을 OFF한 상태로 시료(10)의 상면의 영상을 획득하고, 제1 광원(210)을 OFF하고 제2 광원(220)을 ON한 상태로 시료(10)의 하면의 영상을 획득하여 시료(10)의 상면과 하면의 영상을 같은 해상도로 획득 할 수도 있다.
영상 분리부(600)는 카메라(500)에서 획득한 시료(10)의 영상을 시료(10)의 상면의 영상과 시료(10)의 하면의 영상으로 분리한다.
카메라(500)가 컬러 카메라인 경우에는 하나의 영상으로 획득된 시료(10)의 영상을 색 정보의 분리를 통해 시료(10)의 상면의 영상과 하면의 영상으로 분리하고, 컬러 카메라가 아닌 경우에는 제1 광원(210)이 ON인 상태에서 획득된 시료(10)의 상면의 영상과 제2 광원(220)이 ON인 상태에서 획득된 시료(10)의 하면의 영상을 분리한다.
다만, 카메라(500)에서 획득된 영상을 시료(10)의 상면의 영상과 하면의 영상으로 분리할 수 있다면, 영상 분리부(600)는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 기술자가 적용 가능한 모든 구성 및 방법 등을 포함할 수 있다.
불량 검출부(700)는 영상 분리부(600)로부터 분리된 시료(10)의 상면의 영상과 하면의 영상을 각각 시료의 기준 영상과 비교하여 시료(10)의 불량을 검출한다.
예를 들어, 분리된 시료(10)의 상면의 영상과 하면의 영상을 각각 전처리하여 특징을 추출하고 이를 시료의 기준 영상과 비교하여 시료(10)의 불량을 검출할 수 있다.
이 때, 시료(10)에 존재하는 불량을 검출하기 위한 구체적인 방법은 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자가 적용 가능한 모든 방법을 포함할 수 있다.
따라서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치(20)에 따르면 하나의 카메라로 시료의 상면의 영상과 하면의 영상을 분리하여 획득할 수 있으므로 불량에 대함 검출력을 향상시킬 수 있다.
또한, 별도의 카메라를 필요로 하지 않으므로 비용이 감소시키고 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불량 검출 장치의 개략도이다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 불량 검출 장치(30)는 조명부(200), 스플리터(300), 결상 렌즈(400), 카메라(500), 영상 분리부(600), 불량 검출부(700)를 포함하나, 이외 추가적인 구성을 배제하지 않는다.
이하 설명하지 않은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불량 검출 장치(30)의 구성은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치(20)의 구성과 동일한 것을 의미한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 불량 검출 장치(30)의 조명부(200)는 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원(210), 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원(220) 및 제1 파장의 광을 상기 시료(10)의 상면에 집광시키고 제2 파장의 광을 시료(10)의 하면에 집광시키는 제3 집광 렌즈(230)를 포함한다.
구체적으로, 제3 집광 렌즈(230)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 검출 장치(20)의 결상 렌즈(400)와 같이 색 수차를 이용하여 제1 광원(210)의 제1 파장의 광을 시료(10)의 상면에 집광시키고, 제2 광원(220)의 제2 파장의 광을 시료(10)의 하면에 집광시킬 수 있다.
다만, 도 8에서 제3 집광 렌즈(230)는 타원형의 형상으로 도시되었지만, 색 수차를 이용하여 제1 파장의 광을 시료(10)의 상면에 집광시키고, 제2 파장의 광을 시료(10)의 하면에 집광시킬 수 있다면, 제3 집광 렌즈(230)의 구체적인 형상이나 크기 등은 제한되지 않는다.
따라서, 전술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 불량 검출 장치(30)에 따르면 하나의 카메라로 시료의 상면의 영상과 하면의 영상을 분리하여 획득할 수 있으므로 불량에 대함 검출력을 향상시킬 수 있다.
또한, 별도의 카메라를 필요로 하지 않으므로 비용이 감소시키고 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 시료
20, 30: 불량 검출 장치
200: 조명부
300: 스플리터
400: 결상 렌즈
500: 카메라
600: 영상 분리부
700: 불량 검출부

Claims (6)

  1. 제1 파장의 광을 시료의 상면에 제공하고 제2 파장의 광을 상기 시료의 하면에 제공하는 조명부;
    상기 제1 및 제2 파장의 광을 상기 시료로 반사시키고, 상기 시료에서 재반사된 제1 및 제2 파장의 광을 투과시키는 스플리터;
    상기 스플리터를 투과한 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 결상 위치로 결상시키는 결상 렌즈; 및
    상기 결상된 제1 및 제2 파장의 광을 인가받아 상기 시료의 영상을 획득하는 카메라를 포함하는, 불량 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부는,
    상기 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원 및 상기 제1 파장의 광을 시료의 상면에 집광하는 제1 집광 렌즈, 상기 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원 및 상기 제2 파장의 광을 상기 시료의 하면에 집광하는 제2 집광 렌즈를 포함하는, 불량 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부는,
    상기 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원, 상기 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원 및 상기 제1 파장의 광을 상기 시료의 상면에 집광시키고 상기 제2 파장의 광을 상기 시료의 하면에 집광시키는 제3 집광 렌즈를 포함하는, 불량 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상 렌즈는,
    상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광이 굴절되면서 발생하는 색 수차가 상기 시료의 두께와 대응되도록 형성되는, 불량 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라에서 획득한 시료의 영상을 상기 시료의 상면의 영상과 상기 시료의 하면의 영상으로 분리하는 영상 분리부를 더 포함하는, 불량 검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분리된 시료의 상면의 영상과 하면의 영상을 각각 상기 시료의 기준 영상과 비교하여 상기 시료의 불량을 검출하는 불량 검출부를 더 포함하는, 불량 검출 장치.
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KR20230039957A (ko) * 2021-09-15 2023-03-22 주식회사 싸이너스 양면 동시 측정 장치

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