KR20170108345A - 촬영 방법 및 촬영 방법을 이용한 대상물 정렬 방법 - Google Patents

촬영 방법 및 촬영 방법을 이용한 대상물 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

촬영 장치 및 촬영 방법이 개시된다. 개시된 촬영 방법에 의하면 복수의 샘플링 포인트에서 측정된 척의 두께 값들이 저장된 참조 테이블을 이용하여 촬영 과정에서 오토 포커싱이 이루어 진다.

Description

촬영 방법 및 촬영 방법을 이용한 대상물 정렬 방법{Photographing method and object alignment method using the photographing method}
촬영 장치 및 촬영 방법과 상기 촬영 장치 및 촬영 방법을 이용한 대상물 정렬 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 가공 공정이라 함은 가공물의 표면에 레이저 빔을 주사하여 가공물 표면의 형상이나 물리적 성질 등을 가공하는 공정을 말한다.. 이러한 가공물에는 여러가지 예가 있을 수 있으며 그 형상은 2 D 평면 형상일 수 있다. 레이저 가공 공정의 일 예로 실리콘 웨이퍼 상에 레이저 빔을 주사함으로써 비정질 실리콘(amorphous silicon)막을 결정화시켜 다결정 실리콘(polysilicone) 막으로 형성하는 공정이 있을 수 있다. 또한, 반도체 디바이스 제조공정에서는 반도체 웨이퍼 표면에 IC나 LSI 등의 전자 회로(electronic circuit)를 형성 후, 레이저 빔을 이용하여 가공 예정 라인을 따라 절단하기도 한다. 이렇게 해서 얻어진 반도체 칩은 수지 포장(plastic seal)에 따라 패키징(packaging) 되고, 휴대 전화(portable telephone)나 PC(퍼스널 컴퓨터) 등의 각종 전기-전자기기(electronic equipment)에 넓게 이용되고 있다
정확한 가공 공정을 위해서는 레이저 가공 방향에 따라 대상물을 정확히 정렬(align)하는 것이 중요하다. 대상물의 정렬을 위해서는 높은 분해능을 가지는 촬영 장치로 대상물의 정확한 이미지를 얻는 것이 필요하다. 그런데, 일반적으로 반도체 웨이퍼와 같은 대상물은 두께가 일정하지 않고 소정의 편차를 가진다. 그리고, 촬영 장치는 분해능이 높아질수록 심도(Depth of field)의 크기가 작아진다. 촬영 장치의 심도 크기가 작아지면 척(20)의 두께 편차에 의해 포커싱 거리가 맞지 않아 촬영 이미지의 선명도가 떨어지는 문제점이 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 촬영 장치의 촬영 위치가 변함에 따라 촬영 장치의 포커싱 거리를 자동으로 조절함으로써 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 촬영 장치에서 얻은 이미지로부터 대상물을 정렬할 수 있다.
일 측면에 있어서,
촬영 모듈을 이용하여, 복수의 샘플링 포인트 각각에 대해 오토 포커싱 작업을 수행함으로써 상기 복수의 샘플링 포인트에서 대상물이 안착되는 척의 두께를 측정하는 단계;
상기 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 상기 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 생성하는 단계;
상기 촬영 모듈의 촬영 위치를 변화시키면서 상기 대상물을 촬영함으로써 상기 대상물의 이미지를 획득하는 단계;를 포함하며,
상기 대상물의 이미지를 획득하는 단계는, 상기 촬영 모듈의 촬영위치가 변함에 따라 상기 참조 테이블을 이용하여 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 촬영방법이 제공된다.
상기 촬영 모듈의 심도(Depth of field) 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작을 수 있다.
상기 대상물의 이미지를 획득하는 단계는, 상기 대상물의 촬영 위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들에 기초하여, 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
척 위에 안착된 대상물의 이미지를 촬영하는 촬영 모듈;
상기 촬영 모듈이 대상물을 촬영하는 위치를 변경하는 촬영 위치 변경부;
상기 촬영 모듈의 촬영 위치가 변함에 따라 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 거리 조절부; 및
상기 촬영 위치 변경부와 및 상기 거리 조절부의 움직임을 제어하는 프로세서;를 포함하며,
상기 프로세서는 복수의 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 이용하여, 상기 거리 조절부를 제어하는 촬영 장치가 제공된다.
상기 촬영 모듈의 심도 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작을 수 있다.
상기 프로세서는 상기 촬영 모듈의 촬영 위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들로부터 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리의 변경 값을 계산할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
복수의 샘플링 포인트에서 오토 포커싱 작업을 수행함으로써, 상기 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 생성하는 단계;
제1 촬영 모듈의 촬영위치를 변화시키면서 상기 척에 안착된 대상물을 촬영함으로써, 상기 대상물의 제1 이미지를 획득하는 단계;
상기 제1 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계;
제2 촬영 모듈의 촬영위치를 변화시키면서 상기 대상물을 촬영함으로써, 상기 대상물의 제2 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제2 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계;를 포함하며,
상기 제2 이미지를 획득하는 단계는, 상기 제2 촬영 모듈의 촬영 위치가 변함에 따라 상기 참조 테이블을 이용하여 상기 제2 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 대상물 배열 방법이 제공된다.
상기 제2 이미지를 획득하는 단계는, 상기 제2 촬영 모듈의 촬영위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들에 기초하여 상기 제2 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경할 수 있다.
상기 대상물 배열 방법은, 상기 대상물의 가장자리를 식별하는 단계; 및 상기 대상물의 가장자리로부터 상기 대상물의 중심을 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는,
상기 제1 이미지에서 상기 대상물의 표면에 표시된 제1 및 제2 참조 마크의 상기 대상물의 중심에 대한 위치 좌표를 계산하는 단계 및 상기 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표로부터 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는,
상기 제1 이미지에서 상기 대상물의 표면에 표시된 제1 및 제2 참조 마크의 상기 대상물의 중심에 대한 위치 좌표를 계산하는 단계 및 상기 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표로부터 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 참조 마크는 상기 대상물의 중심에 대해 서로 대칭적인 위치에 배열될 수 있다.
상기 대상물의 가장자리를 식별하는 단계는, 상기 대상물의 촬영 이미지를 이진화 함으로써 상기 대상물의 가장자리를 식별할 수 있다.
상기 제1 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는, 상기 대상물의 가공 예정 라인과 레이저 빔의 가공 방향 사이의 각도가 제1 허용 오차보다 작아지도록 하며,
상기 제2 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는, 상기 대상물의 가공 예정 라인과 레이저 빔의 가공 방향 사이의 각도가 제2 허용 오차보다 작아지도록 하되,
상기 제2 허용 오차는 상기 제1 허용 오차 보다 작을 수 있다.
상기 제1 촬영 모듈의 심도(Depth of field)의 크기는 상기 척의 두께 편차보다 크며,
상기 제2 촬영 모듈의 심도(Depth of field)의 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작을 수 있다.
다른 측면에 있어서,
제1 분해능으로 척 위에 안착된 대상물의 제1 이미지를 획득하는 제1 촬영 모듈;
제2 분해능으로 상기 대상물의 제2 이미지를 획득하는 제2 촬영 모듈;
상기 제1 및 제2 촬영 모듈의 촬영 위치를 변경하는 촬영 위치 변경부;
상기 제2 촬영 모듈의 촬영 위치가 변함에 따라 상기 제2 촬영 모듈과 상기 대상물 사이의 거리를 변경하는 거리 조절부;
상기 제1 및 제2 이미지로부터 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 각도 조절부; 및
상기 촬영 위치 변경부와 상기 거리 조절부 및 상기 각도 조절부를 제어하는 프로세서;를 포함하며,
상기 프로세서는 복수의 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 이용하여, 상기 거리 조절부를 제어하는 대상물 배열 장치가 제공된다.
상기 제1 촬영 모듈의 심도 크기는 상기 척의 두께 편차보다 크며, 상기 제2 촬영 모듈의 심도 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작을 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 및 제2 이미지에서 상기 대상물의 표면에 표시된 제1 및 제2 참조 마크의 위치를 식별하고 상기 제1 및 제2 참조 마크의 위치에 기초하여 상기 각도 조절부를 제어할 수 있다.
상기 프로세서는 기 촬영된 상기 대상물의 전체 이미지를 이진화 함으로써 상기 대상물의 가장자리를 식별하고, 상기 대상물의 가장자리로부터 상기 대상물의 중심을 결정하며,
상기 대상물의 중심을 기준으로 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표를 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 제2 촬영 모듈의 촬영위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들로부터 상기 제2 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 계산할 수 있다.
실시예들에 따르면, 복수의 샘플링 포인트에서 측정된 대상물의 두께가 저장된 참조 테이블을 이용하여 대상물의 촬영 이미지의 선명도를 높일 수 있다. 그리고, 선명도가 높은 촬영 이미지로부터 대상물의 배열 방향을 정확하게 조절할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 촬영 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 촬영 장치의 촬영 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 샘플링 포인트들을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 프로세서가 촬영 모듈의 촬영 위치에서 대상물의 두께를 계산하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 대상물의 표면을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 대상물 배열 장치를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에서 나타낸 대상물 배열 장치를 예시적으로 나타낸 사시도 이다.
도 8은 도 7에서 나타낸 거리 조절부와, 제1 및 제2 촬영 모듈을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6 내지 도 8에서 나타낸 대상물 배열 장치를 이용한 대상물의 배열 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 제2 촬영 모듈과 대상물 사이의 거리를 보정하지 않는 경우, 제2 촬영 모듈에 의해 얻어진 이미지를 나타낸다.
도 11은 프로세서가 참조 테이블을 이용하여 거리 조절부를 제어함으로써 제2 촬영 모듈과 대상물 사이의 거리를 보정한 경우, 제2 촬영 모듈에 의해 얻어진 이미지를 나타낸다.
도 12는 다른 예시적인 실시예에 따른 대상물 배열 장치의 대상물 배열 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 프로세서에 의해 대상물의 이미지가 이진화 된 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 프로세서가 대상물의 가장자리에 위치한 3개의 점을 결정하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 프로세서가 대상물의 중심 위치를 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 대상물의 배열 각도가 조절되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 18은 제2 이미지에 기초하여 대상물의 배열 각도가 조절된 것을 나타낸 도면이다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 촬영 장치(100)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 촬영 장치(100)는 대상물(10)의 이미지를 촬영하는 촬영 모듈(110)과, 촬영 모듈(110)이 대상물(10)을 촬영하는 위치를 변경하는 촬영 위치 변경부(130), 촬영 모듈(110)의 촬영 위치가 변함에 따라 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변경하는 거리 조절부(120)를 포함할 수 있다. 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)는 촬영 모듈(110)과 척(20)이 놓여진 면 사이의 z축 방향 거리로 정의될 수 있따.
촬영 모듈(110)은 대상물(10)의 이미지를 촬영할 수 있다. 촬영 모듈(110)은 소정의 포커싱 광학계(미도시) 이용해 대상물(10)의 표면에서 반사된 광을 집광 함으로써 대상물(10)의 이미지를 촬영할 수 있다. 촬영 모듈(110)의 포커싱 광학계가 소정의 포커싱 거리를 가지기 때문에, 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)가 소정의 범위에 있을 때, 촬영 모듈(110)이 대상물(10)의 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
대상물(10)은 척(20)에 안착될 수 있다. 척(20)은 대상물(10)을 지지하는 구조체일 수 있다. 척(20)은 촬영 위치 변경부(130)에 의해 위치가 변경될 수 있다. 척(20)의 표면은 이상적인 평면과 다를 수 있다. 예를 들어, 척(20)은 평탄도에 따라 소정의 두께 편차(d)를 가질 수 있다. 척(20)의 두께가 일정하지 않게 되면, 촬영 위치가 변경됨에 따라 대상물(10)의 표면과 촬영 모듈(110) 사이의 거리가 바뀔 수 있다. 촬영 모듈(110)과 대상물(10)의 표면 사이의 거리가 변경되게 되면, 촬영 모듈(110)의 초점이 흐려지게 되어 촬영 이미지의 선명도가 낮아질 수 있다.
촬영 이미지의 선명도가 낮아지는 것을 방지하기 위해, 거리 조절부(120)는 촬영 위치가 변경됨에 따라 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변경할 수 있다. 전술한 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이 거리(h)를 조절하는 과정을 오토 포커싱(Auto focusing) 과정이라고 한다. 상기 오토 포커싱에 의해 척의 평탄도에 의한 이미지의 흐려짐이 보정될 수 있다.
거리 조절부(120)는 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수 있다. 예시적으로 거리 조절부(120)는 촬영 모듈(110)을 z 축 방향으로 움직임으로써, 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수 있다. 다른 예로, 거리 조절부(120)는 대상물(10)이 안착된 척(20)을 z축 방향으로 움직임으로써 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수 있다. 또한, 거리 조절부(120)는 척(20)과 촬영 모듈(110) 모두를 움직임으로써 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수도 있다. 거리 조절부(120)는 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)를 변화시킴으로써 대상물(10) 표면과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)가 촬영 모듈(110)의 심도 범위에 들도록 할 수 있다.
촬영 위치 변경부(130)는 촬영 모듈(110)이 대상물(10)을 촬영하는 위치를 변경할 수 있다. 예를 들어, 촬영 위치 변경부(130)는 대상물(10)을 수평방향(x축 방향, y축 방향)으로 움직임으로써 촬영 모듈(110)이 대상물(10)을 촬영하는 위치를 변경할 수 있다. 다른 예로, 촬영 위치 변경부(130)는 촬영 모듈(110)을 수평방향(x축 방향, y축 방향)으로 움직일 수도 있다.
프로세서(140)는 촬영 위치 변경부(130) 및 거리 조절부(120)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(140)는 촬영 위치 변경부(130)에 의해 촬영 위치가 변경 됨에 따라 거리 조절부(120)가 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리를 변경하도록 함으로써 촬영 모듈(110)이 포커싱 상태를 유지하도록 할 수 있다. 여기서, 촬영 모듈(110)이 포커싱 상태를 유지한다는 것은 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리가 조절되어 촬영 모듈(110)이 획득한 이미지의 초점이 흐려지지 않는다는 것을 의미한다.
촬영 위치 변경부(130)에 의해 촬영 모듈(110)이 대상물(10)을 촬영하는 위치가 변경되면, 척(20)의 두께가 달라질 수 있다. 촬영 모듈(110)의 분해능을 높이게 되면 촬영 모듈(110)의 심도(Depth of field)의 크기가 척(20)의 두께 편차(d)보다 작을 수 있다.
여기서, 심도란 촬영 모듈(110)과 대상물(10)의 표면 사이의 거리가 이상적인 포커싱 거리로부터 벗어나더라도 촬영 모듈(110)의 촬영 이미지의 선명도가 유지되는 영역을 의미한다. 예를 들어, 촬영 모듈(110)과 대상물(10) 사이의 거리가 촬영 모듈(110)의 초점 거리와 일치하면 촬영 모듈(110)의 촬영 이미지의 선명도가 최대가 될 수 있다. 하지만, 촬영 모듈(110)과 대상물(10) 사이의 거리가 상기 포커싱 거리와 완전히 일치하지 않더라도 이미지의 선명도가 크게 변하지 않는 구간이 있을 수 있다. 그리고, 이미지의 선명도에 큰 영향을 주지 않는 거리 변화 구간을 촬영 모듈(110)의 심도라고 한다.
예시적인 실시예에 따르면, 촬영 모듈(110)의 심도는 척(20)의 두께 편차(d)보다 작을 수 있다. 촬영 모듈(110)의 심도를 작게 하는 대신 촬영 모듈(110)의 분해능을 높임으로써 보다 정밀한 이미지를 얻을 수 있다. 하지만, 촬영 모듈(110)의 심도가 척(20)의 두께 편차보다 작아지게 되면 촬영 위치가 변경될 때 마다 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변경해주어야 한다.
비교예에 따르면, 촬영 모듈(110)의 촬영 위치가 바뀔 때 마다 촬영 위치의 변경을 중단한 상태에서 오토 포커싱 과정을 수행할 수 있다. 하지만, 이 경우 촬영 위치 변경부(130)가 이동체를 가감속 하는 동안에는 관성력에 의한 진동이 발생할 수 있다. 또한, 거리 조절부(120)가 오토 포커싱 과정에서 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리를 변화 시키는 동안에도 관성력에 의한 진동이 발생할 수 있다. 이러한 진동은 촬영 모듈(110)이 획득하는 이미지의 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서, 오토 포커싱 과정에서 상기 관성력에 의한 진동이 사라지기 까지 기다리는 시간이 필요할 수 있다. 전술한 지연 시간으로 인해 오토 포커싱 과정에 소요되는 시간이 길어질 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 촬영 장치(100)의 촬영 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 촬영 장치(100)의 촬영 방법은
촬영 모듈(110)을 이용하여, 복수의 샘플링 포인트 각각에 대해 오토 포커싱 작업을 수행함으로써 복수의 샘플링 포인트에서 척(20)의 두께를 측정하는 단계(1110)와, 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 척(20)의 두께가 저장된 참조 테이블을 생성하는 단계(1120) 및 촬영 모듈(110)의 촬영 위치를 변화시키면서 대상물(10)을 촬영함으로써 대상물(10)의 이미지를 획득하는 단계(1130)를 포함할 수 있다.
1110 단계에서, 촬영 위치 변경부(130)는 촬영 모듈(110)이 샘플링 포인트에서 대상물(10)을 촬영하도록 할 수 있다. 촬영 위치 변경부(130)에 의해 촬영 모듈(110)이 샘플링 포인트에서 대상물(10)을 촬영하게 되면, 거리 조절부(120)는 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변화시키면서 오토 포커싱 과정을 수행할 수 있다. 프로세서(140)는 촬영 모듈(110)에서 촬영된 대상물(10)의 이미지를 수신하여 선명도를 비교함으로써 이미지의 선명도가 최대가 되도록 하는 거리(h)를 결정할 수 있다. 프로세서(140)는 이미지의 선명도가 최대가 되도록 하는 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리로부터 척(20)의 두께를 계산할 수 있다.
촬영 위치 변경부(130)가 촬영 모듈(110)의 촬영 위치를 복수의 샘플링 포인트 각각으로 변경할 때 마다 상기 오토 포커싱 과정이 수행될 수 있다. 프로세서(140)는 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 이미지들의 선명도를 비교함으로써 척(20)의 두께를 계산할 수 있다.
도 3은 샘플링 포인트들을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 복수의 샘플링 포인트는 격자 모양으로 배열될 수 있다. 샘플링 포인트들의 배열 간격 및 배열 모양은 실시예에 따라 다르게 변형될 수 있다. 프로세서(140)는 샘플링 포인트들 각각에 대해 식별 번호를 부여할 수 있다. 그리고, 프로세서(140)는 샘플링 포인트들 각각의 위치 좌표를 저장할 수 있다. 촬영 위치 변경부(130)는 촬영 모듈(110)의 촬영 위치를 샘플링 포인트가 있는 곳으로 변경할 수 있다. 프로세서(140)는 복수의 샘플링 포인트들 각각에서 수행된 오토 포커싱 결과로부터 샘플링 포인트들 각각에서의 척(20) 두께를 계산할 수 있다.
1120 단계에서, 프로세서(140)는 참조 테이블을 생성할 수 있다. 프로세서(140)는 샘플링 포인트들 각각에서 측정된 척(20)의 두께 정보를 샘플링 포인트들의 식별번호에 매칭하여 저장함으로써 참조 테이블을 형성할 수 있다. 참조 테이블에는 샘플링 포인트들 각각의 위치 좌표가 함께 저장될 수 있다.
1130 단계에서, 촬영 위치 변경부(130)는 촬영 모듈(110)이 대상물(10)을 촬영하는 위치를 변경할 수 있다. 촬영 위치 변경부(130)가 촬영 모듈(110)의 촬영 위치를 변경하는 동안 거리 조절부(120)는 실시간으로 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리를 변경할 수 있다.
프로세서(140)는 전술한 참조 테이블을 이용하여 거리 조절부(120)를 제어할 수 있다. 촬영 모듈(110)의 촬영 위치가 샘플링 포인트와 일치하는 경우, 프로세서(140)는 샘플링 포인트에서 측정된 척(20)의 두께 정보를 이용하여 거리 조절부(120)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 촬영 모듈(110)의 촬영 위치가 샘플링 포인트와 일치하지 않을 경우, 프로세서(140)는 촬영 위치에 인접한 샘플링 포인트들에서 측정된 척(20)의 두께 값들을 호출할 수 있다. 그리고, 프로세서(140)는 호출한 척(20)의 두께 값들을 이용하여 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)를 계산할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 계산한 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)대로 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)가 변경 되도록 거리 조절부(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(140)는 참조 테이블을 이용하여, 촬영 모듈(110)의 촬영 위치가 변경되더라도 별도의 오토 포커싱 과정을 거치지 않고 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리를 결정할 수 있다. 따라서, 촬영 모듈(110)의 대상물(10) 촬영 시간이 줄어들 수 있다.
도 4는 프로세서(140)가 촬영 모듈(110)의 촬영 위치에서 척(20)의 두께(zc)를 계산하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 프로세서(140)는 대상물(10)의 촬영 위치(P0)에 인접한 4개의 샘플링 포인트(SP1, SP2, SP3, SP4)에서 측정된 상기 척(20)의 두께 값들(z1, z2, z3, z4)로부터 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리를 계산할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(140)는 촬영 위치(P0)가 제1 및 제2 샘플링 포인트(SP1, SP2)의 연결 선으로 투사된 제1 투사 지점(P1)에서의 척(20) 두께(z21)를 수학식 1에 따라 계산할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 x21은 제1 투사 지점(P1)의 x축 좌표를 나타내며 z21은 제1 투사 지점(P1)에서 척(20)의 두께를 의미한다. 또한, x1은 제1 샘플링 포인트(SP1)의 x축 좌표를 의미하며, x2는 제2 샘플링 포인트(SP2)의 x축 좌표를 의미한다. 프로세서(140)는 수학식 1에서 나타낸 것과 같이 제1 샘플링 포인트(SP1)에서 측정된 척(20)의 두께(z1)과 제2 샘플링 포인트(SP2)에서 측정된 척(20)의 두께(z2)의 선형 함수로 제1 투사 지점(P1)에서의 척(20) 두께(z21)를 계산할 수 있다. 여기서, 선형 함수란 변수의 1차 항들의 조합으로 이루어진 함수를 의미한다.
또한, 프로세서(140)는 촬영 위치(P0)가 제3 및 제4 샘플링 포인트(SP3, SP4)의 연결 선으로 투사된 제2 투사 지점(P2)에서의 척(20) 두께(z43)를 수학식 2에 따라 계산할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서 x21은 제2 투사 지점(P2)의 x축 좌표를 의미하며, z43은 제2 투사 지점(P2)에서 척(20)의 두께를 의미한다. 또한, x3은 제3 샘플링 포인트(SP3)의 x축 좌표를 의미하며, x4는 제4 샘플링 포인트(SP4)의 x축 좌표를 의미한다. 프로세서(140)는 수학식 2에서 나타낸 것과 같이 제3 샘플링 포인트(SP3)에서 측정된 척(20)의 두께(z3)과 제4 샘플링 포인트(SP4)에서 측정된 척(20)의 두께(z4)의 선형 함수로 제2 투사 지점(P2)에서의 척(20) 두께(z43)을 계산할 수 있다.
프로세서(140)는 제1 및 제2 투사 지점(P1, P2)에서 계산된 척(20)의 두께 값들(z21, z34)로부터 수학식 3을 이용하여 촬영 위치(P0)에서의 척(20)의 두께(zc)을 계산할 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3에서 y21은 촬영 위치(P0)가 제1 및 제3 샘플링 포인트(SP1, SP3)의 연결 선으로 투사된 제3 투사 지점(P3)의 y 좌표를 의미한다. 또한, z43은 제2 투사 지점(P2)에서 척(20)의 두께를 의미하며, z21은 제1 투사 지점(P1)에서 척(20)의 두께를 의미한다. 또한, y1은 제1 투사 지점(P1)의 y좌표를 나타내고 y2는 제2 투사 지점(P2)의 y 좌표를 의미한다.
프로세서(140)는 수학식 1 및 수학식 2에서 계산한 제1 투사 지점(P1)에서의 척(20) 두께(z21)와 제2 투사 지점(P2)에서의 척(20) 두께(Z43)의 선형 함수로 촬영 위치(P0)에서의 척(20) 두께(zc)를 계산할 수 있다. 결과적으로, 프로세서(140)는 제1 내지 제4 샘플링 포인트(SP1, SP2, SP3, SP4)에서 측정된 척(20)의 두께 값들(z1, z2, z3, z4)의 선형 함수로 촬영 위치(P0)에서의 척(20) 두께(zC)를 계산할 수 있다.
이상에서 예시적인 실시예들에 따른 촬영 장치(100) 및 촬영 장치(100)를 이용한 촬영 방법에 관하여 설명하였다. 실시예들에 따르면, 촬영 모듈(110)의 촬영 위치가 변함에 따라 촬영 모듈(110)과 척(20) 사이의 거리(h)를 자동으로 변경함으로써 촬영 모듈(110)에서 촬영 되는 이미지의 선명도를 높일 수 있다.
이상에서 설명한 촬영 방법은 레이저 가공 공정 등에서 대상물(10)의 정렬에 이용될 수 있다.
도 5는 대상물(10)의 표면을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 대상물(10)은 격자 모양으로 배열된 복수의 반도체 칩(11)을 포함할 수 있다. 레이저 가공 공정에서는 대상물(10)을 가공 예정 라인(L)을 따라 레이저 빔을 조사함으로써 대상물(10)에 배열된 반도체 칩(11)을 분리할 수 있다. 분리된 반도체 칩(11)은 수지 포장에 의해 패키징 될 수 있다.
레이저 가공 공정에서 반도체 칩(11)이 손상되지 않기 위해서는 레이저 빔의 가공 방향(y축 방향)과 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)이 평행해야 한다. 따라서, 대상물(10)의 배열 각도를 조절함으로써 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 빔의 가공 방향(y축 방향)을 평행하게 만들어 주는 과정이 필요하다.
대상물(10)의 배열 각도를 조절하기 위해서는 대상물(10)의 표면을 정확하게 촬영하는 것이 중요하다. 그런데, 대상물(10)의 표면에는 매우 작은 크기의 반도체 칩(11)들이 배열되며 또한, 매우 작은 크기의 마킹(미도시)이 표시되어 있을 수 있다. 따라서, 정확하게 대상물(10)의 배열 각도를 조절하기 위해서는 대상물(10)의 표면을 높은 분해능을 가진 촬영 모듈로 촬영해야 한다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 대상물 배열 장치(200)를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 대상물 배열 장치(200)는 제1 분해능으로 대상물(10)의 제1 이미지를 획득하는 제1 촬영 모듈(212)과, 제2 분해능으로 대상물(10)의 제2 이미지를 획득하는 제2 촬영 모듈(214), 제1 및 제2 촬영 모듈(212, 214)의 촬영 위치를 변경하는 촬영 위치 변경부(240), 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치가 변함에 따라 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리를 변경하는 거리 조절부(220)와, 상기 제1 및 제2 이미지로부터 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 각도 조절부(230) 및 촬영 위치 변경부(240)와 거리 조절부(220) 및 각도 조절부(230)를 제어하는 프로세서(250)를 포함할 수 있다.
제1 촬영 모듈(212)은 제1 분해능을 가질 수 있다. 또한, 제2 촬영 모듈(214)은 제2 분해능을 가질 수 있다. 제2 분해능은 제1 분해능 보다 높을 수 있다. 따라서, 제1 촬영 모듈(212)은 제2 촬영 모듈(214)보다 낮은 분해능으로 대상물(10)을 촬영할 수 있다.
제1 촬영 모듈(212)의 분해능이 제2 촬영 모듈(214)의 분해능 보다 낮기 때문에 제1 촬영 모듈(212)의 심도 크기는 제2 촬영 모듈(214)의 심도 크기 보다 클 수 있다. 예시적으로, 제1 촬영 모듈(212)의 심도 크기는 척(20)의 두께 편차(d)보다 큰 반면, 제2 촬영 모듈(214)의 심도 크기는 척(20)의 두께 편차(d)보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 촬영 모듈(212)은 촬영 위치가 변함에 따라 제1 촬영 모듈(212)과 척(20) 사이의 거리 보정이 필요하지 않은 반면, 제2 촬영 모듈(214)은 촬영 위치가 변함에 따라 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h) 보정이 필요할 수 있다.
거리 조절부(220)는 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수 있다. 예시적으로 거리 조절부(220)는 제2 촬영 모듈(214)을 z 축 방향으로 움직임으로써, 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수 있다. 다른 예로, 거리 조절부(220)는 대상물(10)이 안착된 지지면의 높이를 변화시킴으로써 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수 있다. 또한, 거리 조절부(220)는 대상물(10)과 제2 촬영 모듈(214) 모두를 z축 방향으로 움직임으로써 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변화시킬 수 있다. 거리 조절부(220)는 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변화시킴으로써 대상물(10) 표면과 제2 촬영 모듈(110) 사이의 거리가 촬영 모듈(214)의 심도 범위에 들도록 할 수 있다.
촬영 위치 변경부(240)는 제1 및 제2 촬영 모듈(212, 214)이 대상물(10)을 촬영하는 위치를 변경할 수 있다. 예를 들어, 촬영 위치 변경부(240)는 대상물(10)을 수평방향(x축 방향, y축 방향)으로 움직임으로써 제1 및 제2 촬영 모듈(212, 214)이 대상물(10)을 촬영하는 위치를 변경할 수 있다. 다른 예로, 촬영 위치 변경부(240)는 제1 및 제2 촬영 모듈(212, 214)을 수평방향(x축 방향, y축 방향)으로 움직일 수도 있다.
각도 조절부(230)는 대상물(10)의 배열 각도를 변경할 수 있다. 예를 들어, 각도 조절부(230)는 대상물(10)이 안착된 척(chuck; 232)을 회전시킴으로써 대상물(10)의 배열 각도를 조절할 수 있다.
프로세서(250)는 거리 조절부(220), 촬영 위치 변경부(240) 및 각도 조절부(230)를 제어할 수 있다. 프로세서(250)는 제1 촬영 모듈(212)에서 촬영된 제1 이미지에 기초하여, 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 가공 방향(y축) 사이의 각도가 제1 허용 오차 보다 작아지도록 각도 조절부(230)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(250)는 제2 촬영 모듈(214)에서 촬영된 제2 이미지에 기초하여, 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 가공 방향(y축) 사이의 각도가 제2 허용 오차 보다 작아지도록 각도 조절부(230)를 제어할 수 있다. 제2 촬영 모듈(214)의 분해능이 제1 촬영 모듈(212)의 분해능 보다 높은 경우, 제2 허용 오차는 제1 허용 오차 보다 작을 수 있다.
도 7은 도 6에서 나타낸 대상물 배열 장치(200)를 예시적으로 나타낸 사시도 이다.
도 7을 참조하면, 대상물(10)은 척(232)에 안착될 수 있다. 그리고, 각도 조절부(230)는 척(232)을 회전시킴으로써, 대상물(10)의 배열각도를 조절할 수 있다. 촬영 위치 변경부(240)는 이동 스테이지를 포함할 수 있다. 촬영 위치 변경부(240)의 이동 스테이지를 따라 척(232)이 움직일 수 있다. 촬영 위치 변경부(240)는 일 방향(y축 방향)으로 척을 이동 시킬 수 있다. 촬영 위치 변경부(240)에 의한 척(232)의 직선운동과 각도 조절부(230)에 의한 척의 회전 운동에 의해 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치 및 대상물(10)에 레이저 빔이 조사되는 위치가 변경될 수 있다.
도 8은 도 7에서 나타낸 거리 조절부(220)와, 제1 및 제2 촬영 모듈(212, 214)을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 거리 조절부(220)는 도 7의 z축 방향으로 제2 촬영 모듈(214)을 움직일 수 있다. 거리 조절부(220)는 제2 촬영 모듈(214)을 z축을 따라 움직임으로써 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리를 변경할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 거리 조절부(220)는 척(232)을 z축 방향으로 움직임으로써, 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리를 변경할 수도 있다.
도 9는 도 6 내지 도 8에서 나타낸 대상물 배열 장치(200)를 이용한 대상물(10)의 배열 방법을 나타낸 흐름도이다.
복수의 샘플링 포인트에서 오토 포커싱 작업을 수행함으로써, 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 척(20)의 두께가 저장된 참조 테이블을 생성하는 단계(1210)와, 제1 촬영 모듈(212)의 촬영위치를 변화시키면서 상기 척에 안착된 대상물을 촬영함으로써, 대상물(10)의 제1 이미지를 획득하는 단계(1220), 제1 이미지에 기초하여 상기 대상물(10)의 배열 각도를 조절하는 단계(1230), 제2 촬영 모듈(214)의 촬영위치를 변화시키면서 대상물(10)을 촬영함으로써, 대상물(10)의 제2 이미지를 획득하는 단계(1240) 및 제2 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계(1250)를 포함할 수 있따. 또한, 제2 이미지를 획득하는 단계(1240)는, 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치가 변함에 따라 상기 참조 테이블을 이용하여 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변경할 수 있다.
1210 단계에서, 촬영 위치 변경부(240)는 제2 촬영 모듈(214)이 샘플링 포인트에서 대상물(10)을 촬영하도록 할 수 있다. 1210 단계에서 사용되는 대상물(10)은 실제 가공 공정이 이루어질 가공 대상물이 아닌 다른 샘플일 수도 있다. 촬영 위치 변경부(240)에 의해 제2 촬영 모듈(214)이 샘플링 포인트에서 대상물(10)을 촬영하게 되면, 거리 조절부(220)는 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 변화시키면서 오토 포커싱 과정을 수행할 수 있다. 프로세서(250)는 제2 촬영 모듈(214)에서 촬영된 이미지를 수신하여 선명도를 비교함으로써 이미지의 선명도가 최대가 되도록 하는 거리(h)를 결정할 수 있다. 프로세서(250)는 이미지의 선명도가 최대가 되도록 하는 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리로부터 척(20)의 두께를 계산할 수 있다.
촬영 위치 변경부(240)가 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치를 복수의 샘플링 포인트 각각으로 변경할 때 마다 상기 오토 포커싱 과정이 수행될 수 있다. 프로세서(250)는 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 이미지들의 선명도를 비교함으로써 척(20)의 두께를 계산할 수 있다. 프로세서(250)는 계산된 척(20)의 두께 값들이 저장된 참조 테이블을 생성할 수 있다. 프로세서(250)는 샘플링 포인트들 각각에서 측정된 척(20)의 두께 정보를 샘플링 포인트들의 식별번호에 매칭하여 저장함으로써 참조 테이블을 형성할 수 있다. 참조 테이블에는 샘플링 포인트들 각각의 위치 좌표가 함께 저장될 수 있다.
1220 단계에서, 촬영 위치 변경부(240)에 의해 촬영 위치를 변경해 가면서 제1 촬영 모듈(212)을 이용하여 대상물(10)을 촬영할 수 있다. 1220 단계에서 사용되는 대상물(10)은 가공 공정이 이루어질 대상물(10)일 수 있다. 제1 촬영 모듈(212)은 대상물(10)을 제1 분해능으로 촬영하여 제1 이미지를 획들할 수 있다. 제1 촬영 모듈(212)의 심도 크기는 척(20)의 두께 편차(d)보다 클 수 있다. 따라서, 1210 단계에서는 제1 촬영 모듈(212)의 촬영 위치를 변경하는 동안 제1 촬영 모듈(212)과 척(20) 사이의 거리 보정 없이 대상물(10)의 촬영이 이루어질 수 있다.
1230 단계에서, 프로세서(250)는 제1 촬영 모듈(212)로부터 제1 이미지를 수신할 수 있다. 제1 이미지는 후술하는 제2 이미지에 비해서 해상도가 다소 떨어질 수 있다. 프로세서(250)는 제1 이미지로부터 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 빔 가공 방향 사이의 각도 차이를 계산할 수 있다. 프로세서(250)의 계산 정확도는 제1 이미지의 해상도에 따라 달라질 수 있다. 프로세서(250)는 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 빔의 가공 방향 사이의 각도가 제1 허용 오차보다 작아지도록 각도 조절부(230)를 제어할 수 있다. 상기 제1 허용 오차의 크기는 제1 이미지의 해상도에 따라 달라질 수 있다.
1240 단계에서, 촬영 위치 변경부(240)에 의해 촬영 위치를 변경해 가면서 제2 촬영 모듈(214)을 이용하여 대상물(10)을 촬영할 수 있다. 제2 촬영 모듈(214)은 대상물(10)을 제2 분해능으로 촬영하여 제2 이미지를 획들할 수 있다. 제2 촬영 모듈(214)의 심도 크기는 척(20)의 두께 편차(d)보다 작을 수 있다. 따라서, 1250 단계에서는, 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치를 변경하는 동안 제1 촬영 모듈(212)과 척(20) 사이의 거리(h)를 보정해 줄 수 있다.
1240 단계에서, 프로세서(250)는 전술한 참조 테이블을 이용하여 거리 조절부(220)를 제어할 수 있다. 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치가 샘플링 포인트와 일치하는 경우, 프로세서(250)는 샘플링 포인트에서 측정된 척(20)의 두께 정보를 이용하여 거리 조절부(220)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 촬영 모듈(214)의 촬영 위치가 샘플링 포인트와 일치하지 않을 경우, 프로세서(250)는 촬영 위치에 인접한 샘플링 포인트들에서 측정된 척(20)의 두께 값들을 호출할 수 있다. 그리고, 프로세서(250)는 호출한 척(20)의 두께 값들을 이용하여 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 계산할 수 있다. 또한, 프로세서(250)는 계산한 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)대로 척(20)과 촬영 모듈(110) 사이의 거리(h)가 변경 되도록 거리 조절부(220)를 제어할 수 있다. 예시적으로, 프로세서(250)는 임의의 촬영 위치에서 전술한 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 척(20)의 두께를 계산할 수 있다.
프로세서(250)는 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치가 변경되더라도 별도의 오토 포커싱 과정을 거치지 않고, 참조 테이블을 이용해 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리를 결정할 수 있다. 따라서, 제2 촬영 모듈(214)이 제2 이미지를 획득하는데 필요한 시간이 줄어들 수 있다. 또한, 제2 촬영 모듈(214)이 이미지 선명도가 높아질 수 있다.
1250 단계에서, 프로세서(250)는 제2 촬영 모듈(214)로부터 제2 이미지를 수신할 수 있다. 제2 이미지는 제1 이미지에 비해서 해상도가 상대적으로 높을 수 있다. 프로세서(250)는 제2 이미지로부터 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 빔 가공 방향 사이의 각도 차이를 계산할 수 있다. 프로세서(250)의 계산 정확도는 제2 이미지의 해상도에 따라 달라질 수 있다. 프로세서(250)는 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 빔의 가공 방향 사이의 각도가 제2 허용 오차보다 작아지도록 각도 조절부(230)를 제어할 수 있다. 상기 제2 허용 오차의 크기는 제2 이미지의 해상도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 제2 허용 오차는 제1 허용 오차보다 작을 수 있다.
도 10은 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 보정하지 않는 경우, 제2 촬영 모듈(214)에 의해 얻어진 이미지를 나타낸다. 또한, 도 11은 프로세서(250)가 참조 테이블을 이용하여 거리 조절부(220)를 제어함으로써 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)를 보정한 경우, 제2 촬영 모듈(214)에 의해 얻어진 이미지를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 척(20)의 두께 편차(d)가 제2 촬영 모듈(214)의 심도 크기보다 크기 때문에 제2 촬영 모듈(214)이 촬영 위치를 변경함에 따라 초점이 맞지 않을 수 있다. 그리고, 초점이 않게 되면 이미지의 선명도가 낮아져 제2 이미지가 흐려질 수(blur) 있다. 이미지가 흐려짐에 따라 대상물(10) 표면에 표시된 마킹된 참조 마크(M)의 모양 식별이 어려울 수 있다. 참조 마크(M)는 대상물(10)을 정렬하는데 기준 점으로 사용될 수 있으며 이에 대해서는 뒤 부분에 설명한다.
반면, 도 11을 참조하면, 프로세서(250)가 참조 테이블을 이용하여 제2 촬영 모듈(214)의 촬영 위치가 변함에 따라 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)가 자동으로 변경되기 때문에 제2 촬영 모듈(214)이 촬영한 이미지의 선명도가 높을 수 있다. 이미지의 선명도가 높아짐에 따라 대상물(10) 표면에 표시된 참조 마크(M) 식별이 가능해질 수 있다. 또한, 대상물(10) 표면을 정확하게 관찰할 수 있기 때문에 대상물(10)의 배열 각도 조절이 용이해질 수 있다.
대상물 배열 장치(200)는 대상물(10)의 표면을 촬영함으로써 대상물(10)의 배열 각도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 대상물 배열 장치(200)는 대상물(10)의 표면에 마킹된 참조 마크의 위치를 식별함으로써 대상물(10)의 배열 각도를 조절할 수도 있다.
도 12는 다른 예시적인 실시예에 따른 대상물 배열 장치(200)의 대상물 배열 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12의 실시예를 설명함에 있어서, 도 9를 참조한 설명과 중복되는 부분은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 대상물 배열 장치(200)가 대상물(10)을 배열하는 방법은 대상물(10)의 가장자리(edge)를 식별하는 단계(1310) 및 대상물(10)의 가장자리로부터 대상물(10)의 중심을 결정하는 단계(1320)를 더 포함할 수 있다.
1320 단계에서, 프로세서(250)는 기 촬영된 대상물(10)의 이미지로부터 대상물(10)의 가장자리를 식별할 수 있다. 상기 기 촬영된 대상물(10)의 이미지는 제1 및 제2 촬영 모듈(212, 214) 중 어느 하나에 의해 촬영된 것일 수도 있지만, 다른 촬영 장치에 의해 촬영된 이미지일 수도 있다. 1310 단계에서는 대상물(10)의 가장자리만 식별하면 되기 때문에 기 촬영된 대상물(10)의 이미지는 높은 해상도를 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서, 공정 속도를 높이기 위해 프로세서(250)는 대상물(10)의 전체 이미지를 한꺼번에 촬영할 수 있는 촬영 장치에 의해 촬영된 이미지를 이용하여 대상물(10)의 가장자리를 식별할 수 있다.
1320 단계에서, 프로세서(250)는 상기 기 촬영된 대상물(10)의 이미지를 이진화 함으로써 대상물(10)의 가장자리를 식별할 수 있다. 프로세서(250)는 이미지를 이진화 한다는 것은 이미지에서 명암이 소정의 기준치 보다 높은 부분과 명암이 소정의 기준치 보다 낮은 부분으로 이진화 할 수 있다.
도 13은 프로세서(250)에 의해 대상물(10)의 이미지가 이진화 된 예를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 프로세서(250)는 대상물(10)의 이미지를 이진화 하여 흑백 이미지로 변경할 수 있다. 프로세서(250)는 대상물(10)의 이미지에서 명암이 기준치 보다 높은 부분은 백색으로 처리하고 명암이 기준치 보다 낮은 부분은 흑색으로 처리할 수 있다. 명암을 기준으로 이미지를 이진화 하면 대상물(10)의 가장자리(15) 부분은 명암이 어둡기 때문에 흑색으로 표시되고, 대상물(10)의 안쪽 부분 및 대상물(10)의 바깥 영역(12)은 백색으로 표시될 수 있다. 프로세서(250)는 이진화 이미지에서 흑색 부분을 대상물(10)의 가장자리로 식별할 수 있다.
1330 단계에서, 프로세서(250)는 도 13에서 나타낸 대상물(10)의 가장자리(15)로부터 대상물(10)의 중심을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(250)는 가장자리(15)에 위치하는 3개의 점을 결정하고, 상기 3개의 점의 위치 들로부터 대상물(10) 중심의 위치를 결정할 수 있다.
도 14는 프로세서(250)가 대상물(10)의 가장자리(15)에 위치한 3개의 점을 결정하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 프로세서(250)는 대상물(10)의 가장자리(15)에 위치한 3개의 점(13a, 13b, 13c)을 결정할 수 있다. 프로세서(250)는 제1 내지 제3 점(13a, 13b, 13c)이 이루는 삼각형의 중심 위치를 계산함으로써 대상물(10)의 중심을 결정할 수 있다.
도 15는 프로세서(250)가 대상물(10)의 중심(C) 위치를 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 프로세서(250)는 제2 점(13b)으로부터 제1 점(13a)을 향하는 벡터(
Figure pat00004
)에 수직한 벡터(
Figure pat00005
)와, 제2 점(13b)으로부터 제3 점(13c)을 향하는 벡터(
Figure pat00006
)에 수직한 벡터(
Figure pat00007
)가 만나는 지점을 대상물(10)의 중심(C)으로 결정할 수 있다. 그리고, 대상물(10)의 중심(C)과 제1 및 제2 점(13a, 13b)을 잇는 직선 사이의 거리(s)와 대상물(10)의 중심(C)과 제2 및 제2 점(13b, 13c)을 잇는 직선 사이의 거리(t)를 계산함으로써 중심(C)의 좌표를 계산할 수 있다.
프로세서(250)는 예시적으로 수학식 4에 따라 대상물(10)의 중심을 계산할 수 있다.
Figure pat00008
수학식 4에서 xc는 대상물(10) 중심(C)의 x 좌표를 의미하고, yc는 대상물(10) 중심의 y 좌표를 의미한다. 또한, ax는 제1 점(13a)의 x 좌표를 의미하고, ay는 제1 점(13a)의 y 좌표를 의미한다. 또한, bx는 제2 점(13b)의 x 좌표를 의미하고, by는 제2 점(13b)의 y 좌표를 의미한다. 또한, Cx는 제3 점(13c)의 x 좌표를 의미하고, Cy는 제3 점(13c)의 y 좌표를 의미한다.
프로세서(250)는 대상물(10)의 중심(C)을 기준 점으로 하여 대상물(10) 표면에 마킹된 참조 마크에 위치 좌표를 부여할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(250)는 1340 단계에서 제1 이미지에서 대상물(10) 표면에 표시된 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표를 계산할 수 있다. 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표는 대상물(10) 중심(C)을 기준으로 설정될 수 있다. 그리고, 프로세서(250)는 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표에 기초하여 각도 조절부(230)를 제어할 수 있다. 제1 이미지에서 결정된 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표의 정확도는 제1 이미지의 해상도에 따라 결정될 수 있다.
제1 촬영 모듈(212)은 제2 촬영 모듈(214)보다 분해능이 떨어질 수 있다. 하지만, 제1 촬영 모듈(212)은 제2 촬영 모듈(214)보다 시야 범위가 넓을 수 있다. 따라서, 제1 촬영 모듈(212)에서 얻어진 제1 이미지를 이용하여 대상물(10)의 배열 각도를 대략적으로 배열하면, 대상물(10)의 배열 각도를 조절하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
도 16 및 도 17은 1350 단계에서, 대상물(10)의 배열 각도가 조절되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 대상물(10)의 가공 예정 라인(L)과 레이저 빔 가공 방향(y축 방향)이 θ1 만큼 어긋나 있을 수 있다. 프로세서(250)는 제1 촬영 모듈(212)에서 촬영된 제1 이미지에서 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 위치 좌표를 계산할 수 있다. 제1 및 제2 참조 마크(A, B)는 대상물(10) 중심(C)에 대해 서로 대칭적인 위치에 마킹 되어 있을 수 있다.
프로세서(250)는 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 위치 좌표에 기초하여 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 배열 방향과 레이저 가공 방향(y축 방향) 사이의 각도가 제1 허용 오차보다 작아지도록 각도 조절부(220)의 움직임을 제어할 수 있다.
도 17을 참조하면, 프로세서(250)의 제어 명령에 의해 각도 조절부(220)가 대상물(10)의 배열 각도를 변경할 수 있다. 대상물(10)의 배열 각도가 변경 됨에 따라 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 배열 방향과 레이저 가공 방향(y축 방향) 사이의 각도가 θ2 로 줄어들 수 있다. 각도 θ2 는 제1 허용 오차보다 작은 값일 수 있다.
도 17에서 나타낸 바와 같이 대상물(10)의 배열 각도가 변경되면, 1370 단계에서, 제2 촬영 모듈(214)을 이용하여 대상물(10)의 제2 이미지를 촬영할 수 있다. 제2 촬영 모듈(214)이 제2 이미지를 촬영하는 동안 프로세서(250)는 참조 테이블을 이용하여 제2 촬영 모듈(214)과 척(20) 사이의 거리(h)가 변하도록 할 수 있다. 또한, 프로세서(250)는 제2 촬영 모듈(214)이 대상물(10)을 촬영 하는 범위를 레이저 가공 방향(y축 방향)에서 제1 허용 오차만큼 벗어난 영역 안으로 한정함으로써, 제2 이미지를 촬영하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 프로세서(250)는 제1 이미지보다 해상도가 높은 제2 이미지에서 확인된 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 위치 좌표를 계산할 수 있다.
도 18은 1370 단계에서, 제2 이미지에 기초하여 대상물(10)의 배열 각도가 조절된 것을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 프로세서(250)는 프로세서(250)는 제2 이미지에서 확인된 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 위치 좌표를 이용하여 각도 조절부(230)를 제어할 수 있다. 각도 조절부(230)에 의해 대상물(10)의 배열 각도가 조절되면, 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 배열 방향과 레이저 빔 가공 방향(y축 방향) 사이의 각도가 제2 허용 오차 보다 줄어들 수 있다. 제2 허용 오차는 상기 제1 허용 오차보다 작을 수 있다. 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 배열 방향과 레이저 빔 가공 방향(y축 방향) 사이의 각도가 제2 허용 오차 보다 줄어들게 되면 제1 및 제2 참조 마크(A, B)의 배열 방향이 레이저 빔 가공 방향(y축 방향)과 실질적으로 평행할 수 있다. 그리고, 대상물(10)의 가공 예정 라인 또한 레이저 빔 가공 방향과 실질적으로 평행할 수 있다.
이상에서 도 1 내지 도 18을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 촬영 장치(100) 및 촬영 방법과, 대상물 배열 장치(200) 및 대상물(10)의 배열 방법에 관하여 설명하였다. 실시예들에 따르면, 복수의 샘플링 포인트에서 측정된 척(20)의 두께가 저장된 참조 테이블을 이용하여 척의 평탄도에 관계없이 대상물(10)의 촬영 이미지를 선명하게 얻을 수 있다. 그리고, 선명도가 높은 촬영 이미지로부터 대상물(10)의 배열 방향을 정확하게 조절할 수 있다.
이상의 설명에서 많은 사항들이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
100 : 촬영 장치
110 : 촬영 모듈
120 : 거리 조절부
130 : 촬영 위치 변경부
140 : 프로세서
200 : 대상물 배열 장치
212, 214 : 제1, 제2 촬영 모듈
230 : 각도 조절부
220 : 거리 조절부
240 : 촬영 위치 변경부
250 : 프로세서
20 : 척

Claims (20)

  1. 촬영 모듈을 이용하여, 복수의 샘플링 포인트 각각에 대해 오토 포커싱 작업을 수행함으로써 상기 복수의 샘플링 포인트에서 대상물이 안착되는 척의 두께를 측정하는 단계;
    상기 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 상기 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 생성하는 단계;
    상기 촬영 모듈의 촬영 위치를 변화시키면서 상기 대상물을 촬영함으로써 상기 대상물의 이미지를 획득하는 단계;를 포함하며,
    상기 대상물의 이미지를 획득하는 단계는, 상기 촬영 모듈의 촬영위치가 변함에 따라 상기 참조 테이블을 이용하여 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 촬영방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬영 모듈의 심도(Depth of field) 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작은 촬영방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상물의 이미지를 획득하는 단계는, 상기 대상물의 촬영 위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들에 기초하여, 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 촬영방법.
  4. 척 위에 안착된 대상물의 이미지를 촬영하는 촬영 모듈;
    상기 촬영 모듈이 대상물을 촬영하는 위치를 변경하는 촬영 위치 변경부;
    상기 촬영 모듈의 촬영 위치가 변함에 따라 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 거리 조절부; 및
    상기 촬영 위치 변경부와 및 상기 거리 조절부의 움직임을 제어하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 프로세서는 복수의 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 이용하여, 상기 거리 조절부를 제어하는 촬영 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 촬영 모듈의 심도 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작은 촬영 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 촬영 모듈의 촬영 위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들로부터 상기 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리의 변경 값을 계산하는 촬영방법.
  7. 복수의 샘플링 포인트에서 오토 포커싱 작업을 수행함으로써, 상기 복수의 샘플링 포인트 각각에서 측정된 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 생성하는 단계;
    제1 촬영 모듈의 촬영위치를 변화시키면서 상기 척에 안착된 대상물을 촬영함으로써, 상기 대상물의 제1 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제1 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계;
    제2 촬영 모듈의 촬영위치를 변화시키면서 상기 대상물을 촬영함으로써, 상기 대상물의 제2 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 제2 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계;를 포함하며,
    상기 제2 이미지를 획득하는 단계는, 상기 제2 촬영 모듈의 촬영 위치가 변함에 따라 상기 참조 테이블을 이용하여 상기 제2 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 대상물 배열 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 이미지를 획득하는 단계는, 상기 제2 촬영 모듈의 촬영위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들에 기초하여 상기 제2 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 변경하는 촬영방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 대상물의 가장자리를 식별하는 단계; 및 상기 대상물의 가장자리로부터 상기 대상물의 중심을 결정하는 단계;를 더 포함하는 대상물 배열 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는,
    상기 제1 이미지에서 상기 대상물의 표면에 표시된 제1 및 제2 참조 마크의 상기 대상물의 중심에 대한 위치 좌표를 계산하는 단계 및 상기 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표로부터 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계를 포함하는 대상물 배열 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는,
    상기 제1 이미지에서 상기 대상물의 표면에 표시된 제1 및 제2 참조 마크의 상기 대상물의 중심에 대한 위치 좌표를 계산하는 단계 및 상기 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표로부터 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계를 포함하는 대상물 배열 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 참조 마크는 상기 대상물의 중심에 대해 서로 대칭적인 위치에 배열되는 대상물 배열 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 대상물의 가장자리를 식별하는 단계는, 상기 대상물의 촬영 이미지를 이진화 함으로써 상기 대상물의 가장자리를 식별하는 대상물 배열 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는, 상기 대상물의 가공 예정 라인과 레이저 빔의 가공 방향 사이의 각도가 제1 허용 오차보다 작아지도록 하며,
    상기 제2 이미지에 기초하여 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 단계는, 상기 대상물의 가공 예정 라인과 레이저 빔의 가공 방향 사이의 각도가 제2 허용 오차보다 작아지도록 하되,
    상기 제2 허용 오차는 상기 제1 허용 오차 보다 작은 대상물 배열 방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 촬영 모듈의 심도(Depth of field)의 크기는 상기 척의 두께 편차보다 크며,
    상기 제2 촬영 모듈의 심도(Depth of field)의 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작은 대상물 배열 방법.
  16. 제1 분해능으로 척 위에 안착된 대상물의 제1 이미지를 획득하는 제1 촬영 모듈;
    제2 분해능으로 상기 대상물의 제2 이미지를 획득하는 제2 촬영 모듈;
    상기 제1 및 제2 촬영 모듈의 촬영 위치를 변경하는 촬영 위치 변경부;
    상기 제2 촬영 모듈의 촬영 위치가 변함에 따라 상기 제2 촬영 모듈과 상기 대상물 사이의 거리를 변경하는 거리 조절부;
    상기 제1 및 제2 이미지로부터 상기 대상물의 배열 각도를 조절하는 각도 조절부; 및
    상기 촬영 위치 변경부와 상기 거리 조절부 및 상기 각도 조절부를 제어하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 프로세서는 복수의 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께가 저장된 참조 테이블을 이용하여, 상기 거리 조절부를 제어하는 대상물 배열 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 촬영 모듈의 심도 크기는 상기 척의 두께 편차보다 크며, 상기 제2 촬영 모듈의 심도 크기는 상기 척의 두께 편차보다 작은 대상물 배열 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 및 제2 이미지에서 상기 대상물의 표면에 표시된 제1 및 제2 참조 마크의 위치를 식별하고 상기 제1 및 제2 참조 마크의 위치에 기초하여 상기 각도 조절부를 제어하는 대상물 배열 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 기 촬영된 상기 대상물의 전체 이미지를 이진화 함으로써 상기 대상물의 가장자리를 식별하고, 상기 대상물의 가장자리로부터 상기 대상물의 중심을 결정하며,
    상기 대상물의 중심을 기준으로 제1 및 제2 참조 마크의 위치 좌표를 결정하는 대상물 배열 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제2 촬영 모듈의 촬영위치에 인접한 4개의 상기 샘플링 포인트에서 측정된 상기 척의 두께 값들로부터 상기 제2 촬영 모듈과 상기 척 사이의 거리를 계산하는 대상물 배열 장치.
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