KR20170084977A - 광학 검사 시스템 및 광학 이미징 시스템 - Google Patents
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Abstract
광학 검사 시스템은 렌즈 모듈, 광원 모듈 및 감광 소자를 포함한다. 상기 렌즈 모듈은 제 1 렌즈 컴포넌트 및 제 2 렌즈 컴포넌트를 포함한다. 상기 제 1 렌즈 컴포넌트는 상기 제 2 렌즈 컴포넌트와 물체 측 사이에 배치되고, 상기 제 1 렌즈 컴포넌트 및 상기 제 2 렌즈 컴포넌트는 공통의 광축을 갖는다. 광원 모듈은 상기 제 1 렌즈 컴포넌트와 상기 제 2 렌즈 컴포넌트 사이에 배치되고, 상기 광축이 관통하여 통과하는 개구를 갖는다. 상기 광원 모듈은 상기 제 1 렌즈 컴포넌트를 통해 상기 물체 측 쪽으로 광을 방출하도록 구성된다. 감광 소자는 상기 물체 측의 반대편에 있는 상기 렌즈 모듈의 측면 상에 배치된다. 상기 감광 소자는 상기 렌즈 모듈 및 상기 광원 모듈의 상기 개구를 통해 상기 물체 측으로부터의 물체 광을 수광하도록 구성된다.
Description
본 발명은 광학 시스템에 관한 것이다. 보다 특정하게, 본 발명은 광학 검사 시스템(optical inspection system) 및 광학 이미징 시스템(optical imaging system)에 관한 것이다.
소자(element)들의 소형화로 인하여, 최근 다양한 자동 고정밀 검사 장치들이 다양한 마이크로 컴포넌트들 또는 심지어 다양한 마이크로 컴포넌트들의 샘플들을 검사하기 위하여 개발되어 오고 있다. 검사 장치들은 테스트되는 샘플들에 의해 반사된 광을 검출함으로써 테스트되는 샘플들의 정보를 획득한다. 그러한 구성에서, 검사 장치들의 광 경로 상에 광원과 감광 소자(photosensitive element) 양자를 어떻게 배치하는지가 중요한 문제이다.
스플리터(splitter)들이 광원으로부터 전파되는 광의 경로를 감광 소자에 의해 수광되는 광의 경로와 커플링시키기 위하여 검사 장치들 중 일부에 배치될 수 있고, 그 결과 반사된 광은 감광 소자에 의해 효과적으로 수광된다. 그러나 스플리터들의 그러한 구성은 종종 광의 강도(intensity of light)를 감소시키고, 광 에너지의 소비를 현저히 증가시킬 수도 있다. 부가하여, 광 경로들의 커플링에서, 광원은 종종 광축 상에 직접 배치되기 때문에, 광원에서의 발광 다이오드의 다이(die)는 이미지들을 생성할 수 있고, 그것은 검사 프로세스에서 고스트 스팟(ghost spot)을 형성할 수도 있다.
또 다른 장치들에서, 광원은 테스트되는 샘플들을 가까이에서 조명하기 위해 검사 장치들의 앞에 배치될 수도 있고, 광원은 광원들이 샘플들의 반사된 광을 차폐하는 경우에 광축에서 떨어져 배치될 수도 있다. 그러나 그러한 구성은 광원의 심각하게 경사진 조명을 야기할 수 있고, 그 결과 반사된 광은 감광 소자의 수광 범위 밖에 있을 수 있으며, 따라서 샘플들이 테스트될 수 없다.
본 발명의 일부 실시예들은 광학 검사 시스템을 제공하고, 여기서 광원 모듈은 개구(opening)을 구비하도록 구성되고 광학 검사 시스템의 구경조리개(aperture stop)의 위치에 인접하여 배치되며, 그 결과 광원은 테스트되는 샘플들의 반사된 광에 영향을 주지 않으면서 가능한 많이 광학 검사 시스템의 광축에 접근할 수 있다. 그러한 구성을 통해, 광원 모듈은 거의 수직인(near-normal) 입사광을 제공하고, 그 결과 반사된 광은 감광 소자의 수광 범위에 들어간다. 스플리터의 구성으로 인한 에너지 소모에 관한 문제점들이 해결되고, 광축 상에 직접 배치되는 광원에 의해 야기되는 고스트 스팟들이 방지된다. 부가하여, 수직인 입사광에 비해 테스트되는 샘플들의 표면이 충분히 평평하지 않은 일부 경우들에서, 거의 수직인 입사광은 감광 소자의 수광 범위에 들어가는 경향이 있으며, 이것은 광학 검사 시스템의 검사에 도움이 된다.
본 발명의 일부 실시예들은 광학 이미징 시스템을 제공하고, 여기서 광원은 개구를 갖도록 구성되고 거의 수직인 입사광을 제공한다. 광원은 렌즈를 통해 일 물체 상에 이미징될 수 있다. 물체 샘플들의 표면이 충분히 평평하지 않는 일부 경우들에서, 거의 수직인 입사광에 의해 형성된 인식 패턴(recognizing pattern)은 수직인 입사광에 의해 형성된 인식 패턴보다 더 인식에 유리하다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 광학 검사 시스템은 렌즈 모듈, 광원 모듈 및 감광 소자를 포함한다. 렌즈 모듈은 제 1 렌즈 컴포넌트 및 제 2 렌즈 컴포넌트를 포함한다. 제 1 렌즈 컴포넌트는 제 2 렌즈 컴포넌트와 물체 측 사이에 배치되고, 제 1 렌즈 컴포넌트 및 제 2 렌즈 컴포넌트는 공통의 광축을 갖는다. 광원 모듈은 제 1 렌즈 컴포넌트와 제 2 렌즈 컴포넌트 사이에 배치되고, 광축이 관통하여 통과하는 개구를 갖는다. 광원 모듈은 제 1 렌즈 컴포넌트를 통해 물체 측 쪽으로 광을 방출하도록 구성된다. 감광 소자는 물체 측의 반대편에 있는 렌즈 모듈 측에 배치된다. 감광 소자는 렌즈 모듈 및 광원 모듈의 개구를 통해 물체 측으로부터 나오는 물체 광(object light)을 수광하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따라, 광학 이미징 시스템은 렌즈 모듈 및 광원 모듈을 포함한다. 렌즈 모듈은 물체와 광-감지 측 사이에 배치되고, 광축을 갖는다. 광원 모듈은 렌즈 모듈과 광-감지 측 사이에 배치된다. 광원 모듈은 개구를 포함하고, 렌즈 모듈의 광축은 상기 개구를 관통하여 통과하고, 광원 모듈은 렌즈 모듈을 통해 물체 상에 이미지를 형성하며, 그 결과 물체는 광-감지 측에 이미지를 반사한다.
상술한 일반적인 설명과 이하의 상세한 설명 모두 예들에 불과하고, 청구된 본 발명의 추가 설명을 제공하도록 의도된 것임을 이해하여야 한다.
본 발명은 다음과 같은 첨부 도면들을 참조하여 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 숙지함으로써 더 완전히 이해될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 1b는 도 1a의 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 평면도이다.
도 1c는 도 1b의 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 단면도이다.
도 1d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 동작 개략도이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 이미징 시스템의 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 이미징 시스템의 개략도이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 1b는 도 1a의 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 평면도이다.
도 1c는 도 1b의 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 단면도이다.
도 1d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 동작 개략도이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 이미징 시스템의 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 이미징 시스템의 개략도이다.
이제 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 참고가 이루어질 것이고, 본 발명의 예들이 첨부 도면들에 도시된다. 가능한 한, 동일하거나 유사한 부분들을 언급하기 위하여 도면들 및 설명에서 동일한 참조 번호가 사용된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 개략도이다. 광학 검사 시스템(100)은 렌즈 모듈(110), 광원 모듈(120) 및 감광 소자(130)를 포함한다. 렌즈 모듈(110)은 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)를 포함한다. 제 1 렌즈 컴포넌트(112)는 제 2 렌즈 컴포넌트(114)와 물체 측(200) 사이에 배치되고, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)와 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 공통의 광축(O1)을 갖는다. 광원 모듈(120)은 제 1 렌즈 컴포넌트(112)와 제 2 렌즈 컴포넌트(114) 사이에 배치되고, 광축(O1)이 관통하여 통과하는 개구(122)를 갖는다. 광원 모듈(120)은 제 1 렌즈 컴포넌트(112)를 통해 물체 측(200) 쪽으로 광(SL)을 방출하도록 구성된다. 감광 소자(130)는 물체 측(200) 반대 편의 렌즈 모듈(120)의 일 측에 배치된다. 감광 소자(130)는 렌즈 모듈(110) 및 광원 모듈(120)의 개구(122)를 통해 물체 측(200)으로부터 물체 광(OL)을 수광하도록 구성된다.
광학 검사 시스템(100)은 렌즈 모듈(110)을 통과하는 빔들의 직경을 제한하는 구경조리개를 포함하고, 구경조리개는 광학 검사 시스템(100)에서의 빔들이 최소 직경을 갖는 위치에 인접하여 배치된다. 본 실시예들에서, 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 공초점(confocal)이고, 따라서 공초점 시스템을 형성한다. 구경조리개는 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 공초점 지점에 인접하여 배치된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광원 모듈(120)은 광학 검사 시스템(100)의 구경조리개의 위치에 인접하여 배치된다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 광원 모듈(120)은 거리 허용오차를 가지고 구경조리개의 위치에 배치될 수 있는데, 상기 거리 허용오차는 응용예들에 로컬라이제이션 오차(localization error)가 허용가능한 범위의 거리이다. 거리 허용오차는 몇 밀리미터일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 만약 광원 모듈(120)이 구경조리개와 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 사이에 배치된다면, 구경조리개와 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 앞면 사이의 거리(LA)의 25% 미만의 거리만큼 구경조리개로부터 떨어지게 광원 모듈(120)을 배치하는 것이 좋다. 일부 다른 실시예들에서, 만약 광원 모듈(120)이 구경조리개와 제 2 렌즈 컴포넌트(114) 사이에 배치된다면, 구경조리개와 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 후면 사이의 거리(LB)의 25% 미만의 거리만큼 구경조리개로부터 떨어지게 광원 모듈(120)을 배치하는 것이 좋다. 즉, 광원 모듈(120)은 거리(LA)의 +25%와 거리(LB)의 -25%의 허용오차를 가지고 광학 검사 시스템(100)의 구경조리개에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광원 모듈(120)의 개구(122)의 가장 좁은 부분이 구경조리개이다. 즉, 광원 모듈(120)의 홀은 광학 검사 시스템(100)의 구경(aperture)일 수 있다. 여기서, 망원경식 시스템(telescopic system)이 예로서 고려되었으나, 그것은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 하고, 광원 모듈(120)은 나머지 시스템들의 구경조리개의 위치에 인접하여 배치될 수 있고, 광원 모듈(120)은 광 경로들의 크기 제한 및 조명 양쪽 모두의 기능을 제공한다.
물체 측(200)에 있는 테스트되는 샘플들이 검사될 때, 광원 모듈은 물체 측(200)으로 광(SL)을 방출하고, 광(SL)은 제 1 렌즈 컴포넌트(112)를 통과하여 물체 측(200)에서 테스트되는 샘플들에 도달하며, 테스트되는 샘플들은 광(SL)을 반사하고, 이것은 이하에서 물체 광(OL)으로 지명된다. 물체 광(OL)은 제 1 렌즈 컴포넌트(112), 광원 모듈(120)의 개구(122) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)를 통해 감광 소자(130)로 전송된다. 테스트되는 샘플들의 표면 토포그래피(topography)의 정보는 렌즈 모듈(110)에 의해 감광 소자(130) 상에 이미징될 수 있고, 그 다음 감광 소자(130)는 테스트되는 샘플들의 정보를 획득한다.
특정하여 말하자면, 본 발명의 실시예들에서, (물체 측(200)에 배치된) 테스트 샘플들, 렌즈 모듈(110), 감광 소자들(130) 및 렌즈 모듈(110)의 내부 소자들의 위치들은 이미징 공식을 만족시킬 수 있다. 여기서, 예를 들어, 얇은 렌즈들을 가정하자. 렌즈 모듈(110)은 f의 초점 거리를 갖는 얇은 렌즈로 간주된다. 이미징을 목적으로, 테스트되는 샘플들 및 감광 소자들(130)의 구성은 얇은 렌즈 공식(thin lens formula): u-1+v-1=f-1을 만족시키는데, 여기서, u는 테스트되는 샘플들과 얇은 렌즈 사이의 거리이고, v는 감광 소자들(130)과 얇은 렌즈 사이의 거리이다. 실제 응용예들에서, 상기 렌즈의 특정 두께와 렌즈 그룹의 두께를 고려하여, 얇은 렌즈 공식은 본 발명의 다양한 실시예들을 제한하지 않아야 한다.
본 발명의 실시예들에서, 한 편으로, 개구(122)를 갖는 광원 모듈(120)과 관련하여, 광원 모듈(120)로부터 방출된 광(SL)의 광 경로는 감광 소자(130)에 의해 수광된 물체 광(OL)의 광 경로와 커플링될 수 있고, 이것은 빔들의 중앙들이 실질적으로 서로 일치함을 의미한다. 광학 검사 시스템(100)은 스플리터들의 사용에 의해 야기된 현저한 에너지 소모를 겪지 않고, 광축(O1) 상에 직접 배치된 광원에 의해 생성된 고스트 스팟들이 방지될 수 있다. 반면, 광학 검사 시스템(100)의 구경조리개의 위치에 인접하여 광원 모듈(120)을 구성함으로써, 광원 모듈(120)은 물체 광(OL)에 영향을 주거나 물체 광(OL)을 차단하지 않으면서 가능한 한 근접하게 광학 검사 시스템(100)의 광축(O1)에 접근할 수 있고, 그 결과 광원 모듈(120)은 물체 측(200)에 거의 수직인 입사광을 제공할 수 있다(예를 들어, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)를 통과하는 광(SL)의 전파 방향과 광축(O1) 사이의 각은 ±0.1도 내지 ±10도 범위, ±0.1도 내지 ±5도 범위, ±0.1도 내지 ±3도 등의 범위 내에 있다). 일부 실시예들에서, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)를 통과하는 광은 수직인 입사광(즉, 광의 광 전파 방향과 광축(O1) 사이의 각이 0임)을 배제할 수 있다. 여기서, F/8 광학 검사 시스템(카메라)에 대하여, 각은 ±3도 미만일 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 광원 모듈(120)은 원형이고, 원형 광원 모듈(120)로서 지칭될 수 있으나, 이것은 본 발명의 다양한 실시예들을 제한하지 않아야 한다. 광원 모듈(120)은 또한 그 안에 개구(122)를 갖는 다른 형상, 예를 들어, 정사각형, 타원형 또는 삼각형일 수 있다. 대안적으로, 광원 모듈(120)은 복수 개의 이산 또는 분리된 광원 컴포넌트들로 구성될 수 있다.
도 1b는 도 1a의 광학 검사 시스템(100)의 광원 모듈(120)의 정면도이다. 도 1c는 도 1b의 광학 검사 시스템(100)의 광원 모듈(120)의 단면도이다. 도 1b 및 도 1c 양쪽 모두를 참조한다. 하나 이상의 실시예들에서, 광원 모듈(120)은 복수 개의 광원들(124) 및 일 캐리어(126)를 포함한다. 광원들(124)은 물체 측(200) 쪽으로 광을 방출하고(도 1a 참조), 캐리어(126)는 광원들(124)을 유지하도록 구성되며, 여기서 캐리어(126)는 광원 모듈(120)의 개구(122)를 형성하기 위하여 광축(O1)(도 1a 참조)이 관통하여 통과하는 개구(126a)를 갖는다.
본 실시예들에서, 광원 모듈(120)의 캐리어(126)는 캐리어(126)의 개구(126a)의 적어도 일 측에 배치된 리세스(recess)(126b)를 포함한다. 리세스(126b)의 개구는 물체 측(200)(도 1a 참조)을 향하고, 광원들(124)은 물체 측(200)(도 1a 참조) 쪽으로 광을 방출하기 위하여 리세스(126b)에 적어도 부분적으로 배치된다. 여기서, 광원들(124)은 캐리어(126)의 바닥면(126c)과 측벽(126d) 상에 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제조 상의 어려움 때문에, 광원들(124)은 캐리어(126)의 바닥면(126c) 상에 배치되고, 측벽(126) 상에는 배치되지 않을 수 있다. 본 실시예들에서, 리세스(126b)는 캐리어(126)의 개구(126a)를 둘러싸고, 광원들(124)도 마찬가지로 개구(126a)를 둘러싼다. 실제 응용예들에서, 이것은 본 발명의 다양한 실시예들을 제한하지 않고, 광원들(124) 및 캐리어(126)은 광학 검사 시스템(100)의 공간 요건들에 기초하여 설계될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광원 모듈(120)은 캐리어(126)와 광원들(124) 사이에 배치된 반사층(127)을 포함할 수 있다. 여기서, 반사층(127)은 리세스(126b)에 배치될 수 있고 광 출력을 개선하기 위한 반사 컵을 구성한다. 일부 실시예들에서, 리세스(126b)는 경사진 측벽들을 갖는다. 경사진 측벽들은 반사층(127)이 광을 반사하도록 돕고; 다른 한 편으로 경사진 측벽들은 광학 검사 시스템(100)의 구경조리개의 위치를 보장하기 위하여 개구(126a)가 가장 좁은 부분을 갖게 만든다. 예를 들어, 가장 좁은 부분은 도 1a에서 물체 측(200)에 인접해 있다.
부가하여, 광원 모듈(120)은 광학 필름(128), 예컨대, 확산기 필름들 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈 필름들을 더 포함할 수도 있다. 광학 필름은 광원들(124)로부터 방출된 광의 분포 균일성을 개선하기 위하여 광원들(124)과 물체 측(200) 사이에 있다.
여기서, 광원들(124)은 할로겐 램프, 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 또는 다른 조명 소자들일 수 있다. 캐리어(126)는 광원들(124) 및 그것의 회로들을 유지하기 위하여 뛰어난 강성을 갖고, 캐리어(126)는 유리, 플라스틱, 금속 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어(126)는 물체 측(200)(도 1a 참조)으로부터 나오는 광을 차단할 수 있고, 캐리어(126)는 광학 검사 시스템이 이용하는 광의 스펙트럼 파장에서 낮은 투과율(transmittance)을 갖는다. 반사층(127)의 재료는 예를 들어, 은, 알루미늄, 구리, 황산바륨(barium sulfate), 산화티타늄(titanium oxide), 또는 높은 반사율을 갖는 다른 재료와 같이, 광학 검사 시스템이 이용하는 광의 스펙트럼 파장에서 80%보다 큰 반사율을 갖는다. 광학 필름(128)의 재료는 폴리에스테르 아크릴레이트(polyester acrylates)일 수 있다. 감광 소자(130)는 전하결합소자(charge-coupled device; CCD) 또는 광에 민감한 다른 소자들일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 광원(124)은 가시 광원 또는 비가시 광원일 수 있다. 광원의 스펙트럼에 따라, 반사층(127), 광학 필름(128), 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 재료들은 대응하여 조정된다. 예를 들어, 가시광에서 적외선 광까지의 범위에서 은은 높은 반사율을 가지나, 340 나노미터 미만의 파장 범위에 대하여 은은 더 낮은 반사율을 갖고; 알루미늄은 자외선 광에서 적외선 광까지의 범위에서 높은 반사율을 갖는다. 광원들(124)이 가시 광원들일 때, 반사층(127)의 재료는 가시광을 반사하기 위해 더 많은 은을 포함할 수 있다. 반대로, 광원들(124)이 자외선 광원들일 때, 반사층(127)의 재료는 자외선 광을 반사하기 위하여 더 많은 알루미늄을 포함할 수 있다.
부가하여, 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 광원들(124)로부터 방출된 광을 실질적으로 흡수하지 않도록 요구되고, 그래서 광원들(124)로부터 방출된 광에 의해 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 재료 특성들을 파괴하는 것(즉, 접착(gluing)에서의 적외선 방사로 인한 분리 또는 UV 열화)은 쉽지 않다.
도 1d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 광원 모듈(120)의 단면도이다. 본 실시예는 도 1c의 실시예와 유사하나, 다음과 같은 차이점이 있다: 본 실시예에서, 광원 모듈(120)의 캐리어(126)는 리세스(126b)를 포함하지 않고, 광원들(124)은 물체 측(200)을 향하는 평면형 캐리어(126)의 측면에 직접 배치된다.
유사하게, 광원 모듈(120)은 출력 광을 개선하기 위하여 캐리어(126)와 광원들(124) 사이에 배치된 반사층(127)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 다른 세부사항들은 도 1c의 실시예에 도시된 것과 실질적으로 동일하고, 따라서 여기서 반복되지 않는다. 실제 응용예들에서, 광원 모듈(120)의 구조는 광학 검사 시스템(100)의 공간 요건들에 기초하여 설계될 수 있고, 도면들에 도시된 공간 요건들은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다.
도 2a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 광원 모듈(120)의 정면도이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광원들(124)은 캐리어(126)의 개구(126a)를 노출시키도록 캐리어(126) 상에 원형으로 배열된다. 일부 실시예들에서, 광원들(124)은 단일의 제어 시스템에 의해 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원들(124)의 복수 개의 상이한 부분들은 각각 복수 개의 제어 시스템들에 의해 턴온 또는 턴오프될 수 있고, 광원들(124)의 상이한 부분들은 상이한 방출각들을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 제어 시스템들에 의해 광원 모듈(120)의 광원들을 제어하는 방법이 예시된다.
특정하여 말하자면, 본 실시예들에서, 광원들(124a)의 제 1 부분(P1)은 캐리어(126)의 개구(126a)에 근접하여 원형으로 배열되고, 광원들(124b)의 제 2 부분(P2)은 캐리어(126)의 개구(126a)로부터 멀리 떨어져 원형으로 배열된다. 광원들(124a)의 제 1 부분(P1)과 광원들(124b)의 제 2 부분(P2)은 각각 상이한 방출각들을 갖는다. 예를 들어, 물체 측(200)(도 1a 참조)에 대하여, 광원들(124a)의 제 1 부분(P1)에 의해 제공된 광은 광원들(124b)의 제 2 부분(P2)에 의해 제공된 광보다 더 수직으로 입사한다.
도 2b는 도 2a의 광학 검사 시스템의 광원 모듈(120)의 동작 개략도이다. 여기서, 명확한 도시를 위하여, 단지 감광 소자(130) 및 물체 측에 있는 물체만이 도시되고, 광학 검사 시스템에서의 광원 모듈 및 관련된 렌즈 모듈은 생략된다. 도 2a 및 도 2b를 참조한다. 물체가 검사되고 있을 때, 광원들(124a)의 제 1 부분(P1)은 처음으로 물체에 광(SL1)을 제공할 수 있고, 그 다음 광원들(124b)의 제 2 부분(P2)이 물체에 광(SL2)을 제공하고, 물체는 순서대로 상이한 방출각들을 갖는 광(SL1) 및 광(SL2)을 수광한다.
일부 실시예들에서, 광원들(124a)의 제 1 부분(P1) 및 광원들(124b)의 제 2 부분(P2)은 동시에 광(SL1) 및 광(SL2)를 제공할 수 있다. 그러한 구성을 통해, 더 평탄한 표면 영역(RA)은 광(SL1) 및 광(SL2)을 감광 소자(130)로 반사할 수 있고, 덜 평탄한 표면 영역(RB)은 단지 광(SL2)만을 감광 소자(130)로 반사할 수 있다. 이 때 광원들(124a) 및 광원들(124b)은 인식(recognition)을 개선하기 위하여 상이한 파장들을 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원들(124a)은 청색 광원들이고, 광원들(124b)은 적색 광원들이며, 표면 영역(RA)은 자주색(청색 광과 적색 광의 혼합)으로 보여지고, 표면 영역(RB)은 적색으로 보여진다. 상이한 방출각들을 갖는 광원들(124a) 및 광원들(124b)을 통해, 물체의 표면 토포그래피에 관한 상세한 정보를 획득하기 위하여 물체의 표면은 층층이(layer by layer) 검사될 수 있다.
여기서, 광(SL1)은 광(SL1)이 광(SL2)보다 광축에 더 평행임을 보여주기 위하여 실질적으로 수직으로 도시된다. 그러나 실제 구성들에서 광(SL1)이 완전히 수직인 것은 아니다. 도 2b는 단지 본 발명의 실시예들의 개념들 및 설계들을 예시하기 위하여 도시되고, 광의 각, 물체의 표면 또는 상기 도면에 도시된 다른 세부사항들은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈(120)의 정면도이다. 본 실시예는 도 2a의 실시예와 유사하나, 다음과 같은 차이점이 있다: 본 실시예에서, 광원들(124)은 제 1 부분(P1), 제 2 부분(P2), 제 3 부분(P3) 및 제 4 부분(P4)을 포함한다. 물체가 검사되고 있을 때, 제 1 부분(P1)과 제 4 부분(P4)은 동시에 조명하도록 제어될 수 있거나, 제 2 부분(P2)과 제 3 부분(P3)는 동시에 조명하도록 제어되고, 그 결과 광원들(124)의 조명 패턴은 완전히 대칭이 아니다.
유사하게, 광원들(124)의 상기 부분들은 상이한 방출각들 및 광 색상을 가질 수 있고, 층별(layer-by-layer) 검사가 달성될 수 있다.
여기서, 도 2a 및 도 2c에 도시된 것들은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 하고, 실제 응용예들에서, 광원들(124)의 배열과 관련하여 복수 개 타입의 설계들이 있을 수 있다. 예를 들어, 광원들(124)은 원형 형상을 배제한 형상들로 배열될 수 있으나, 여전히 층별 검사를 위한 복수 개의 부분들을 포함할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 개략도이다. 본 실시예는 도 1a의 실시예와 유사하나, 다음과 같은 차이점이 있다: 본 실시예에서, 광원 모듈(120)은 적어도 광원(124) 및 거울(129)을 포함한다. 광원(124)은 광을 방출하도록 구성된다. 거울(129)은 광원(124)으로부터 나오는 광을 물체 측(200)으로 반사하도록 구성되고, 여기서, 거울(129)은 광원 모듈(120)의 개구를 형성하기 위하여 광축(O1)이 통과하는 개구(129a)를 갖는다.
본 실시예에서, 거울(129)은 평면 거울이다. 평면 거울은 높은 반사율을 갖는 반사층들을 포함하고, 평면 거울의 재료는 광을 반사하기 위하여 은, 알루미늄, 구리, 황산바륨, 산화티타늄, 또는 높은 반사율을 갖는 다른 재료일 수 있다. 반사층들은 평평한 표면을 가질 수 있다. 더욱이, 거울(129)의 표면 거칠기(roughness)(산술 평균 편차; Ra)는 특정 거칠기 미만이도록 구성되고, 여기서, 그러한 거칠기를 갖는 거울(129)은 광 확산을 달성할 수 있는 완벽한 거울 또는 평면 거울로서 간주될 수 있다. 일부 실시예들에서, 특정 거칠기는 광학 검사 시스템(100)에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 특정 거칠기는 약 1.6 마이크로미터 아래일 수 있다. 물론, 특정 거칠기의 값은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다. 다른 실시예들에서, 특정 거칠기는 1 마이크로미터와 1.6 마이크로미터 사이에 있는 임의의 값일 수 있다.
본 실시예들에서, 광원(124)으로부터의 광의 광 전파 방향과 평면 거울(거울(129))의 수직 방향(normal direction)은 그 사이에 일정 각을 갖는데, 상기 각은 평면 거울(거울(129))의 수직 방향과 광축(O1) 사이의 각과 실질적으로 같다. 예를 들어, 상기 각은 약 45도이나, 그것은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 하고, 상기 각은 실제 응용예들에서 광학 검사 시스템(100)의 공간 구성들에 기초하여 결정될 수 있다.
물체 측(200)에서 테스트되는 샘플이 검사되고 있을 때, 광원들(124)은 거울(129)에서의 반사를 통해 물체 측(200)으로 광(SL)을 제공한다. 광(SL)은 물체 측(200)에서 제 1 렌즈 컴포넌트(112)를 통해 테스트되는 샘플로 전달된다. 테스트되는 샘플에 의해 반사된 이후에, 물체 광(OL)은 제 1 렌즈 컴포넌트(112), 광원 모듈(120)의 거울(129)의 개구(129a), 그리고 제 2 렌즈 컴포넌트(114)를 통해 감광 소자(130)로 전달되고, 그래서 감광 소자(130)는 테스트되는 샘플의 정보를 획득한다. 본 실시예의 다른 세부사항들은 도 1a의 실시예와 유사하고, 따라서 여기서 더 반복되지 않는다.
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 개략도이다. 본 실시예는 도 3a의 실시예와 유사하나, 다음과 같은 차이점이 있다: 본 실시예에서, 거울(129)은 2개의 평면 거울을 포함하고, 광원들(124)의 개수는 2이고, 평면 거울들은 각각 광축(O1)의 2개의 대향 측면들 배치되고, 집합하여 개구(129a)를 갖는다.
유사하게, 본 실시예에서, 각각의 광원들(124)로부터의 광의 광 전파 방향과 각각의 평면 거울들(거울(129))의 수직 방향은 그 사이에 일정 각을 갖고, 상기 각은 상기 평면 거울(거울(129))과 광학 축(O1) 사이의 각과 실질적으로 같다. 본 실시예의 다른 세부사항들은 이전 실시예들과 유사하고 따라서 여기서 더 반복되지 않는다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 구성들에 부가하여, 거울(129)과 광원들(124)은 다른 방식들로 설계될 수 있음을 이해하여야 한다. 도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템의 광원 모듈(120)의 개략도이다. 광원 모듈(120)의 구조적인 구성에서, 거울(129)은 물체 측을 향하는 거울(129)의 측면에 거친 반사 표면(129b)을 갖는다. 즉, 거울(129)은 이전에 예시된 평면 거울이 아닐 수도 있다. 광원들(124)로부터 오는 광이 표면(129b)에 전달될 때, 표면(129b)은 광의 더 균일한 강도 분포를 형성하기 위하여 물체 측으로 광을 확산하여 반사한다. 이전에 예시된 평면 거울과 비교하여, 본 실시예의 거울(129)은 더 양호한 광 확산 능력을 갖는다. 특정하여 말하자면, 본 실시예에서, 거울(129)의 표면(129b)의 산술 평균 편차(Ra)는 이전에 예시된 특정 거칠기, 예를 들어, 1.6 마이크로미터보다 더 클 수 있다.
상술한 설명들에 거울(129)의 다양한 구성들이 소개되었다. 거울(129)의 정면도들이 여기에 도시되지 않았지만, 당업계의 통상의 기술자는 거울(129)이 그 안에 개구를 갖는 다른 형상들, 예컨대, 원형, 정사각형, 타원형, 또는 삼각형일 수 있음을 이해할 수 있다는 것을 주의한다. 거울은 완전한 연속 구조체일 수 있다. 대안적으로 거울(129)은 복수 개의 이산 또는 분리된 반사 컴포넌트들로 구성될 수도 있다. 도면들에 도시된 거울(129)에 대한 세부사항들은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 개략도이다. 본 실시예는 도 1a의 실시예와 유사하나, 다음과 같은 차이점이 있다: 본 실시예에서, 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 집합하여 더블 가우스 렌즈(double gauss lens)를 형성한다. 여기서, 광원 모듈(120)은 더블 가우스 렌즈의 구경조리개의 위치에 인접하여 배치된다. 특정하여 말하자면, 광원 모듈(120)의 개구(122)의 가장 좁은 부분이 구경조리개이다. 더블 가우스 렌즈는 구경조리개에 대해 실질적으로 대칭인 렌즈 그룹의 타입이고, 여기서, 네거티브 렌즈(negative lense)들은 구경조리개를 둘러싸고, 포지티브 렌즈(positive lense)들과 메니스커스 렌즈(meniscus lense)들은 주변에 배치되며, 포지티브 렌즈들과 메니스커스 렌즈들은 적당한 거리만큼 떨어져 이격된다.
즉, 본 실시예에서, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)와 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 실질적으로 서로 유사하고 각각 네거티브 렌즈, 포지티브 렌즈 및 메니스커스 렌즈를 포함하며, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)와 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 광원 모듈(120)의 개구(122)의 가장 좁은 부분에 대해 점대칭(centrally symmetric)으로 배치된다.
본 실시예의 다른 세부사항들은 도 1a의 실시예와 유사하므로, 여기서 더 반복되지 않는다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 개략도이다. 본 실시예는 도 1a의 실시예와 유사하나, 다음과 같은 차이점이 있다: 본 실시예에서, 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 집합하여 쿠크 삼중렌즈(Cooke triplet)를 형성한다. 여기서, 광원 모듈(120)은 쿠크 삼중렌즈의 구경조리개이다.
특정하여 말하자면, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)는 볼록 렌즈 및 오목 렌즈를 포함하고, 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 볼록 렌즈를 포함한다. 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 볼록 렌즈 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 볼록 렌즈는 각각 제 1 렌즈 컴포넌트의 오목 렌즈의 앞뒤에 배치되고, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 오목 렌즈로부터 설정된 거리들을 유지하며, 그래서 실질적인 대칭 설계를 형성한다. 광원 모듈(120)이 구경조리개의 위치에 인접하여 배치되고, 따라서 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 오목 렌즈와 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 볼록 렌즈 사이에 배치된다.
본 실시예의 다른 세부사항들은 도 1a의 실시예와 유사하고, 따라서 여기서 더 반복되지 않는다.
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 검사 시스템(100)의 개략도이다. 본 실시예는 도 1a의 실시예와 유사하나, 다음과 같은 차이점이 있다: 본 실시예에서, 제 1 렌즈 컴포넌트(112) 및 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 집합하여 테사르(Tessar)를 형성한다. 광원 모듈(120)은 테사르의 구경조리개의 위치에 인접하여 배치된다.
특정하여 말하자면, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)는 볼록 렌즈와 오목 렌즈를 포함하고, 제 2 렌즈 컴포넌트(114)는 복합 렌즈(compound lens)를 포함한다. 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 볼록 렌즈와 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 복합 렌즈는 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 오목 렌즈 앞뒤에 배치되고, 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 오록 렌즈로부터 설정된 거리들을 유지한다. 광원 모듈(120)은 제 1 렌즈 컴포넌트(112)의 오목 렌즈와 제 2 렌즈 컴포넌트(114)의 복합 렌즈 사이에 배치된 구경조리개로서 작용한다.
본 실시예의 다른 세부사항들은 도 1a의 실시예와 유사하므로 여기에서 더 반복되지 않는다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 이미징 시스템(300)의 개략도이다. 광학 이미징 시스템(300)은 렌즈 모듈(310) 및 광원 모듈(320)을 포함한다. 렌즈 모듈(310)은 물체(400)와 광-감지 측(500) 사이에 배치되고, 광축(O2)을 갖는다. 광원 모듈(320)은 렌즈 모듈(310)과 광-감지 측(500) 사이에 배치된다. 광원 모듈(320)은 개구(322)를 포함하고, 렌즈 모듈(310)의 광축(O2)는 개구(322)를 관통하여 통과한다. 광원 모듈(320)은 렌즈 모듈(310)을 통해 물체(400) 상에 이미지를 형성하도록 구성되고, 그 결과 물체(400)는 광-감지 측(500)에 이미지를 반사한다.
본 실시예에서, 광원 모듈(320)은 적어도 하나의 광원(324), 적어도 하나의 거울, 그리고 적어도 하나의 광원 렌즈 컴포넌트(328)를 포함한다. 거울(326)은 광원(324)으로부터 방출된 광을 반사하도록 구성되고, 그 결과 광(PL)은 물체(400) 쪽으로 전파되며, 여기서 거울(326)은 광원 모듈(320)의 개구(322)를 형성하기 위하여 광축(O2)이 통과하는 개구(326a)를 갖는다. 여기서, 이전의 실시예들에 예시된 거울(129)(도 3a 참조)처럼, 거울(326)은 평면 거울이고, 광원(324)으로부터의 광의 광 전파 방향과 평면 거울의 수직 방향은 그 사이에 일정 각을 갖고, 상기 각은 평면 거울의 수직 방향과 광축(O2) 사이의 각과 실질적으로 같다. 광원 렌즈 컴포넌트(328)는 광원(324)과 거울(326) 사이에 배치되고, 광원 렌즈 컴포넌트(328)는 광원(324)으로부터 방출된 광이 물체(400) 상에 이미지를 형성하게 돕도록 구성된다.
본 발명의 실시예들에서, 광원(324)으로부터 방출된 광은 특정 패턴을 가질 수 있다. 대안적으로, 특정 패터닝된 개구들(예를 들어, 슬릿들 또는 정사각형 홀들)을 갖는 소정의 차폐 시트들은 균일 광원(324)의 앞에 배치될 수 있고, 그 결과 차폐 시트들을 통과한 이후에, 광원(324)으로부터 방출된 광은 특정 패턴을 가질 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 이미징 공식을 만족시키도록 광원(324), 광원 렌즈 컴포넌트(328), 렌즈 모듈(310), 그리고 물체(400)의 구성들을 조정함으로써, 광원(324)의 패턴이 물체(400) 상에 이미징될 수 있다. 더 나은 예시를 위하여, 여기에서 얇은 렌즈들을 일 예로 한다. 광원 렌즈 컴포넌트(328) 및 렌즈 모듈(310)은 f의 초점 거리를 갖는 얇은 렌즈로서 간주된다. 이미징을 목적으로, 광원(324), 광원 렌즈 컴포넌트(328), 렌즈 모듈(310), 그리고 물체(400)의 구성들은 얇은 렌즈 공식: u-1+v-1=f-1을 만족시키는데, 여기서, u는 광원들(324)과 얇은 렌즈 사이의 거리이고, v는 물체(400)와 얇은 렌즈 사이의 거리이다. 실제 응용예들에서, 상기 렌즈의 특정 두께와 렌즈 그룹의 두께를 고려하여, 얇은 렌즈 공식은 본 발명의 다양한 실시예들을 제한하지 않아야 한다.
상기 구성을 통해, 광원 모듈(320)은 물체(400) 상에 이미지들을 형성할 수 있다. 개구(326a)를 갖는 광원 모듈(320)의 거울(326)을 구성함으로써, 광원 모듈(320)은 거의 수직인 입사광(PL)을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원 모듈(320)에 의해 제공되는 광(PL)은 수직인 입사광을 배제한다. 물체(400)의 표면이 충분히 평탄하지 않는 일부 경우들에서, 거의 수직인 입사광에 의해 형성되는 인식 패턴은 수직인 입사광에 의해 형성되는 인식 패턴보다 더 수직으로 반사될 수 있고, 그 결과 거의 수직 방향인 입사광에 의해 형성된 인식 패턴은 후속적인 인식에 더 유리하다.
여기에서, 물체(400)는 개구(322)를 통해 광-감지 측(500)에 이미지를 반사한다. 특정하여 말하자면, 이전의 실시예에 예시된 바와 같은 감광 소자가 광-감지 측(500)에 배치될 수 있다. 감광 소자는 물체(400)로부터 이미지를 수신하기 위하여 광축(O2) 상에 배치된다. 도 1a의 실시예로서, 물체(400), 감광 소자, 다른 렌즈들과 렌즈 모듈(310)이 이미징 공식을 만족시키도록 감광 소자와 렌즈 모듈(310) 사이에 다른 렌즈들이 존재할 수 있고, 그 결과 물체(400)에 의해 반사되는 이미지는 감광 소자 상에 이미징될 수 있다. 그러나 감광 소자는 광축 상에 배치되는 것으로 제한되지 않으며, 감광 소자는 개구(322)를 통해 이미지를 검출하는 대신에 측방향 측면들로부터 물체(400) 상의 이미지를 검출할 수 있다. 실제 응용예들에서, 광학 이미징 시스템(300)은 감광 소자를 포함하지 않을 수 있으나, 사용자들은 맨눈으로 물체(400) 상의 이미지를 측방향으로 직접 관찰할 수 있다.
비록 하나의 평면 거울만이 상기 도면에 도시되었지만, 실제 응용예들은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 이전에 예시된 바와 같이, 거울(326)은 2개의 평면 거울을 포함할 수 있고, 광원(324)의 개수는 2이며, 평면 거울들은 각각 광축(O2)의 2개의 대향하는 측면들에 배치되고, 집합하여 개구를 갖는다. 광원들(324) 각각으로부터의 광의 광 전파 방향과 평면 거울들 각각의 수직 방향은 그 사이에 일정 각을 갖고, 상기 각은 상기 평면 거울의 수직 방향과 광축(O2) 사이의 각과 실질적으로 같다. 대안적으로, 거울(326)은 거친 표면(예를 들어, 산술 평균 편차가 1.6 마이크로미터보다 큼)을 가질 수 있고, 그 결과 광은 물체(400)로 확산하여 반사된다.
본 실시예들에서, 광원 렌즈 컴포넌트(328)는 이중접합렌즈(doublet lens)일 수 있고, 도면들에 도시된 바와 같이, 광원 렌즈 컴포넌트(328)는 오목 렌즈와 볼록 렌즈로 구성되나, 도면들에 도시된 것들은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다. 부가하여, 본 실시예들의 광원 모듈(320)은 다양한 설계들을 포함할 수 있고, 이전 실시예들의 광원 모듈(120)과 관련한 설계들 중 일부가 참조될 수 있고, 관련 세부사항들은 여기서 더 반복되지 않는다.
도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 이미징 시스템(300)의 개략도이다. 본 실시예는 도 5a의 실시예와 유사하나 다음과 같은 차이점이 있다: 광원 모듈(320)이 복수 개의 광원들 및 캐리어를 포함한다.
본 실시예에서, 광원 모듈(320)로부터 방출된 광은 이미지 정보를 반송(carry)하도록 설계될 수 있고, 그 결과 렌즈 모듈(310)은 상기 광을 물체(400) 상의 이미지가 되도록 변환한다. 여기서, 렌즈 모듈(310)의 구성은 단지 개략적으로만 도시되고, 상기 도면들에 도시된 것들은 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 한다.
광원 모듈(320)의 구조는 도 1b 내지 도 1d의 이전 실시예들에 예시된 광원 모듈(120)로 언급될 수 있다. 유사하게, 광원들은 물체 쪽으로 광을 방출하고, 캐리어는 광원들을 유지하도록 구성되며, 여기서, 캐리어는 광원 모듈의 개구를 형성하기 위하여 광축이 관통하여 통과하는 하나의 개구를 갖는다. 일부 실시예들에서, 광원들은 캐리어의 개구를 노출시키기 위하여 캐리어 상에 원형으로 배열된다. 광원 모듈의 앞에 개구를 갖는 광학 필름들, 예컨대, 확산기 필름들 또는 프레넬 렌즈 필름들이 존재할 수도 있다. 광학 필름들은 광원으로부터의 광 분포의 균일성을 개선하거나, 이미징 시스템의 작용 렌즈들로서 렌즈 모듈(310)과 협력할 수 있다.
본 실시예의 다른 세부사항들은 도 5a의 실시예와 유사하고, 따라서 여기서 더 반복되지 않는다.
본 발명의 실시예들은 광학 검사 시스템을 제공하고, 상기 광학 검사 시스템에서 광원 모듈은 개구를 갖도록 구성되며 광학 검사 시스템의 구경조리개의 위치에 인접하여 배치되고, 그 결과 광원은 테스트되는 샘플들의 반사된 광에 영향을 주지 않으면서 가능한 한 근접하게 광학 검사 시스템의 광축에 접근할 수 있다. 그러한 구성을 통해, 광원 모듈은 거의 수직인 입사광을 제공하고, 그 결과 반사된 광은 감광 소자의 수광 범위 내에 있다. 스플리터의 구성으로 인한 에너지 소모에 관한 문제점들이 해결되고, 광축 상에 직접 배치된 광원으로부터 야기되는 고스트 스팟들이 방지된다. 부가하여, 테스트되는 샘플들의 표면이 충분히 평탄하지 않은 일부 경우들에서, 수직인 입사광과 비교하여, 거의 수직인 입사광은 감광 소자의 수광 범위 내에 들어가는 경항이 있고, 이것은 광학 검사 시스템의 검사에 유리하다.
본 발명의 실시예들은 광학 이미징 시스템을 제공하고, 상기 광학 이미징 시스템에서 광원은 개구를 갖도록 구성되고 거의 수직인 입사광을 제공한다. 광원은 렌즈를 통해 물체 상에 이미징될 수 있다. 물체 샘플들의 표면이 충분히 평탄하지 않은 일부 경우들에서, 거의 수직인 입사광에 의해 형성된 인식 패턴은 수직인 입사광에 의해 형성된 인식 패턴보다 인식에 더 유리하다.
비록 본 발명이 그것의 특정 실시예들을 참조하여 상당히 상세하게 기술되었지만, 다른 실시예들도 가능하다. 따라서 첨부된 청구항들의 사상과 범위는 본 명세서에 포함된 실시예들의 설명에 제한되지 않아야 한다.
본 발명의 구조에 여러 다양한 변경 및 변형이 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음이 당업계의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 상술한 관점에서, 본 발명은 이하의 청구항들의 범위 내에 속한다고 가정되는 본 발명의 변경들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 광학 검사 시스템으로서,
제 1 렌즈 컴포넌트 및 제 2 렌즈 컴포넌트를 포함하는 렌즈 모듈 ― 상기 제 1 렌즈 컴포넌트는 상기 제 2 렌즈 컴포넌트와 물체 측 사이에 배치되고, 상기 제 1 렌즈 컴포넌트 및 상기 제 2 렌즈 컴포넌트는 공통의 광축을 가짐 ―;
상기 제 1 렌즈 컴포넌트와 상기 제 2 렌즈 컴포넌트 사이에 배치된 광원 모듈 ― 상기 광원 모듈은 개구를 포함하고, 상기 공통의 광축은 상기 개구를 관통하여 통과하며, 상기 광원 모듈은 상기 제 1 렌즈 컴포넌트를 통해 상기 물체 측 쪽으로 광을 방출하도록 구성됨 ―; 및
상기 물체 측의 반대편에 있는 상기 렌즈 모듈의 측면 상에 배치되는 감광 소자 ― 상기 감광 소자는 상기 렌즈 모듈 및 상기 광원 모듈의 상기 개구를 통해 상기 물체 측으로부터의 물체 광을 수광하도록 구성됨 ―
를 포함하는,
광학 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 컴포넌트 및 상기 제 2 렌즈 컴포넌트는 공초점이고, 공초점 시스템을 형성하는,
광학 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 컴포넌트 및 상기 제 2 렌즈 컴포넌트는 집합하여 더블 가우스 렌즈(double gauss lens), 쿠크 삼중렌즈(Cooke triplet), 또는 테사르(Tessar)를 형성하는,
광학 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원 모듈은 상기 광학 검사 시스템의 구경조리개(aperture stop)의 위치에 인접하여 배치되는,
광학 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원 모듈은:
상기 물체 측 쪽으로 상기 광을 방출하는 복수 개의 광원들; 및
상기 광원들을 유지하도록 구성되는 캐리어
를 포함하고, 상기 캐리어는 상기 광원 모듈의 상기 개구를 형성하기 위하여 상기 광축이 관통하여 통과하는 개구를 갖는,
광학 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 광원들은 상기 캐리어의 상기 개구를 노출시키기 위하여 상기 캐리어 상에 원형으로 배열되는,
광학 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 광원들의 제 1 부분 및 상기 광원들의 제 2 부분은 상이한 방출각들을 갖는,
광학 검사 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 광원들의 상기 제 1 부분은 상기 캐리어의 상기 개구에 근접하여 원형으로 배열되고, 상기 광원들의 상기 제 2 부분은 상기 캐리어의 상기 개구로부터 멀리 떨어져 원형으로 배열되는,
광학 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 광원 모듈의 상기 캐리어는 상기 캐리어의 상기 개구의 적어도 하나의 측면에 배치되는 리세스(recess)를 포함하고, 상기 리세스의 개구는 상기 물체 측을 향하고, 상기 광원들은 상기 리세스에 적어도 부분적으로 배치되는,
광학 검사 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 리세스는 상기 캐리어의 상기 개구를 둘러싸는,
광학 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 광원 모듈은 상기 캐리어와 상기 광원들 사이에 배치되는 반사층을 포함하는,
광학 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원 모듈은:
상기 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 광원; 및
상기 광원으로부터 나오는 상기 광을 상기 물체 측으로 반사하도록 구성되는 거울
을 포함하고, 상기 거울은 상기 광원 모듈의 상기 개구를 형성하기 위하여 상기 광축이 통과하는 개구를 갖는,
광학 검사 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 거울은 평면 거울이고, 상기 광원으로부터의 상기 광의 광 전파 방향과 상기 평면 거울의 수직 방향은 그 사이에 일정 각을 갖고, 상기 각은 상기 평면 거울의 상기 수직 방향과 상기 광축 사이의 각과 실질적으로 같은,
광학 검사 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 거울은 2개의 평면 거울들을 포함하고, 상기 광원들의 개수는 2이고, 상기 평면 거울들은 각각 상기 광축의 2개의 대향하는 측면들 상에 배치되며 집합하여 상기 거울의 상기 개구를 갖고, 상기 광원들 각각으로부터의 상기 광의 광 전파 방향과 상기 평면 거울들 각각의 수직 방향은 그 사이에 일정 각을 갖고, 상기 각은 상기 평면 거울의 상기 수직 방향과 상기 광축 사이의 각과 실질적으로 같은,
광학 검사 시스템. - 광학 이미징 시스템으로서,
물체와 광-감지 측 사이에 배치되고 광축을 갖는 렌즈 모듈; 및
상기 렌즈 모듈과 상기 광-감지 측 사이에 배치된 광원 모듈
을 포함하고,
상기 광원 모듈은 개구를 포함하고, 상기 렌즈 모듈의 상기 광축은 상기 개구를 관통하여 통과하고, 상기 광원 모듈은 상기 렌즈 모듈을 통해 상기 물체 상에 이미지를 형성하도록 구성되고, 그 결과 상기 물체는 상기 이미지를 상기 광-감지 측에 반사하는,
광학 이미징 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 광원 모듈은:
상기 물체 쪽으로 광을 방출하는 복수 개의 광원들; 및
상기 광원들을 유지하도록 구성된 캐리어
를 포함하고,
상기 캐리어는 상기 광원 모듈의 상기 개구를 형성하기 위하여 상기 광축이 관통하여 통과하는 개구를 갖는,
광학 이미징 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 광원들은 상기 캐리어의 상기 개구를 노출시키기 위하여 상기 캐리어 상에 원형으로 배열되는,
광학 이미징 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 광원 모듈은:
광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 광원;
상기 광원으로부터 방출된 상기 광을 상기 물체에 반사하도록 구성된 적어도 하나의 거울 ― 상기 거울은 상기 광원 모듈의 상기 개구를 형성하기 위하여 상기 광축이 관통하여 통과하는 개구를 가짐 ―; 및
상기 광원과 상기 거울 사이에 배치되는 적어도 하나의 광원 렌즈 컴포넌트
를 포함하는,
광학 이미징 시스템. - 제 18 항에 있어서,
상기 거울은 평면 거울이고, 상기 광원으로부터의 상기 광의 광 전파 방향과 상기 평면 거울의 수직 방향은 그 사이에 일정 각을 갖고, 상기 각은 상기 평면 거울의 상기 수직 방향과 상기 광축 사이의 각과 실질적으로 같은,
광학 이미징 시스템. - 제 18 항에 있어서,
상기 거울은 2개의 평면 거울들을 포함하고, 상기 광원들의 개수는 2이고, 상기 평면 거울들은 각각 상기 광축의 2개의 대향하는 측면들 상에 배치되며 집합하여 상기 거울의 상기 개구를 갖고, 상기 광원들 각각으로부터의 상기 광의 광 전파 방향과 상기 평면 거울들 각각의 수직 방향은 그 사이에 일정 각을 갖고, 상기 각은 상기 평면 거울의 상기 수직 방향과 상기 광축 사이의 각과 실질적으로 같은,
광학 이미징 시스템.
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