KR20210096993A - Sample inspection apparatus and sample inspection method - Google Patents

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KR20210096993A
KR20210096993A KR1020200032983A KR20200032983A KR20210096993A KR 20210096993 A KR20210096993 A KR 20210096993A KR 1020200032983 A KR1020200032983 A KR 1020200032983A KR 20200032983 A KR20200032983 A KR 20200032983A KR 20210096993 A KR20210096993 A KR 20210096993A
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optical system
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tilting angle
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KR1020200032983A
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유상일
이익희
안창준
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(주) 케이아이티이노베이션
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    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light

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Abstract

According to one embodiment, a sample testing apparatus includes a vision assembly that is relatively movable along a first straight line with respect to a sample, and tests the sample by acquiring an image of the sample using a time delay integration method. The vision assembly comprises: an optical system having an optical axis inclined at a first tilting angle with respect to a direction perpendicular to a reference plane of the sample on a first virtual surface including the first straight line; and a camera sensor disposed to be inclined at a second tilting angle with respect to a second virtual surface perpendicular to the optical axis. Through this configuration, high resolution, high depth of focus and normal image aspect ratio can be obtained at the same time.

Description

시료 검사 장치 및 시료 검사 방법{SAMPLE INSPECTION APPARATUS AND SAMPLE INSPECTION METHOD}Sample testing device and sample testing method

아래의 설명은 시료 검사 장치 및 시료 검사 방법에 관한 것이다.The following description relates to a sample testing device and a sample testing method.

시료 검사 장치는 시료(sample)의 편평도를 비롯한 다양한 상태를 비전(vision)을 통하여 확인할 수 있는 장치이다. 여기서, 시료는, 휴대용 단말기의 이미지 센서 등 다양한 대상체를 포함할 수 있다. The sample inspection device is a device that can check various states including flatness of a sample through vision. Here, the sample may include various objects such as an image sensor of a portable terminal.

검사의 정밀도를 향상시키기 위하여는 높은 해상도의 광학계가 요구된다. 하지만, 광학계의 해상도에는 한계가 존재하는 만큼, 대상체를 국소적으로 촬영하고 이를 합성하는 등, 검사의 정밀도를 향상시키고자 하는 시도들이 존재한다. In order to improve the accuracy of inspection, a high resolution optical system is required. However, as there is a limit to the resolution of the optical system, there are attempts to improve the precision of the examination, such as photographing an object locally and synthesizing it.

예를 들어, 시료를 정밀하게 관찰하기 위하여, 높은 해상도를 갖는 광학계를 구비한 시료 검사 장치를 사용할 수 있다. 그러나, 높은 해상도를 갖는 광학계는, 광학 특성상, 짧은 초점 심도(depth of focus)를 가지게 된다. 초점 심도가 짧을 경우에는 초점면(focal plane)에서 벗어난 영역이 디포커스(defocus)되어, 그 형상을 확인하기가 어렵게 된다. 따라서, 높은 해상도를 갖는 광학계(즉, 짧은 초점 심도를 갖는 광학계)를 이용할 경우, 초점면에 위치하는 영역을 매우 높은 분해능으로 검사할 수 있지만, 초점면에서 벗어나는 영역에 있어서는, 낮은 해상도를 갖는 광학계(즉, 긴 초점 심도를 갖는 광학계)를 이용하여 검사할 때보다 오히려 검사의 수준이 떨어지게 되는 문제점이 있다. 보다 구체적으로, 시료의 기준면(reference plane)에 대하여 수직한 방향의 광축을 갖는 광학계를 이용하여, 시료의 상태를 확인하고자 할 경우, 설계된 초점면을 벗어나는 부분(즉, 시료의 기준면으로부터 돌출되거나 함몰된 부분)은 디포커스되어 뿌옇게 보이므로, 해당 부분의 상태를 확인하는 것이 어려워진다. 따라서, 초점면에서 벗어난 부분을 관찰하는 경우에 있어서는, 높은 해상도를 갖는 광학계를 이용하여 관찰하는 경우가, 낮은 해상도를 갖는 광학계를 이용하여 관찰하는 경우보다, 오히려 검사의 정밀도가 저하하게 되는 문제가 있었다.For example, in order to precisely observe a sample, a sample inspection apparatus having an optical system having a high resolution may be used. However, an optical system having a high resolution has a short depth of focus due to its optical characteristics. When the depth of focus is short, the area defocused from the focal plane is defocused, making it difficult to check the shape. Therefore, when an optical system having high resolution (ie, an optical system having a short depth of focus) is used, an area located on the focal plane can be inspected with very high resolution, but in an area deviating from the focal plane, an optical system having low resolution (ie, an optical system having a long depth of focus), there is a problem in that the level of inspection is lowered than when inspection is performed. More specifically, in the case of checking the state of the sample using an optical system having an optical axis in a direction perpendicular to the reference plane of the sample, the part out of the designed focal plane (ie, protruding or recessed from the reference plane of the sample) part) is defocused and looks hazy, so it becomes difficult to check the state of the part. Therefore, in the case of observing a part deviating from the focal plane, when observing using an optical system having a high resolution, compared to when observing using an optical system having a low resolution, there is a problem that the accuracy of inspection is lowered. there was.

따라서, 초점면에 일치하는 부분부터 초점면으로부터 일부 벗어나는 부분까지, 높은 해상도로 왜곡없이 관찰할 수 있는 시료 검사 장치에 대한 요구가 있어왔다. Accordingly, there has been a demand for a sample inspection apparatus capable of observing a portion coincident with the focal plane to a portion partially deviating from the focal plane without distortion at high resolution.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-mentioned background art is possessed or acquired by the inventor in the process of derivation of the present invention, and cannot necessarily be said to be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

실시 예의 목적은 보다 정밀한 검사를 수행할 수 있는 시료 검사 장치 및 시료 검사 방법을 제공하는 것으로서, TDI Tilt 비젼의 종횡비의 차이를 상쇄 보상하는 것이다. An object of the embodiment is to provide a sample test apparatus and a sample test method capable of performing a more precise test, and to compensate for the difference in aspect ratio of the TDI Tilt vision.

일 실시 예에 따르면, 시료에 대하여 제 1 직선을 따라서 상대적으로 이동 가능한 비전 어셈블리를 포함하고, 시간 지연 적분 방식을 이용하여 상기 시료에 대한 영상을 획득함으로써 상기 시료를 검사하는 시료 검사 장치에 있어서, 상기 비전 어셈블리는, 상기 제 1 직선을 포함하는 가상의 제 1 면 상에서, 상기 시료의 기준면에 수직한 방향에 대하여 제 1 틸팅 각도로 경사진 광축을 갖는 광학계; 및 상기 광축에 수직한 가상의 제 2 면에 대하여 제 2 틸팅 각도로 경사지게 배치되는 카메라 센서를 포함할 수 있다.According to an embodiment, in the sample inspection apparatus comprising a vision assembly relatively movable along a first straight line with respect to the sample, and obtaining an image of the sample by using a time delay integration method, the sample inspection apparatus comprising: The vision assembly may include: an optical system having an optical axis inclined at a first tilting angle with respect to a direction perpendicular to a reference plane of the sample on a first virtual surface including the first straight line; and a camera sensor disposed to be inclined at a second tilting angle with respect to a second virtual surface perpendicular to the optical axis.

일 실시 예에 따르면, 상기 시료의 기준면에 대하여 상기 광학계가 틸팅된 방향과, 상기 광학계에 대하여 상기 카메라 센서가 틸팅된 방향은 서로 반대일 수 있다.According to an embodiment, a direction in which the optical system is tilted with respect to the reference plane of the sample and a direction in which the camera sensor is tilted with respect to the optical system may be opposite to each other.

일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 틸팅 각도 및 상기 제 2 틸팅 각도의 크기는 동일할 수 있다. According to an embodiment, the sizes of the first tilting angle and the second tilting angle may be the same.

일 실시 예에 따르면, 상기 광학계의 종배율은 1이 아닐 수 있다.According to an embodiment, the longitudinal magnification of the optical system may not be 1.

일 실시 예에 따르면, 상기 광학계는, 상기 카메라 센서에 상기 시료의 도립상이 맺히게 할 수 있다.According to an embodiment, the optical system may cause an inverted image of the sample to be formed on the camera sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 틸팅 각도 및 상기 제 2 틸팅 각도 중 적어도 하나 이상의 각도는 조절될 수 있다.According to an embodiment, at least one of the first tilt angle and the second tilt angle may be adjusted.

일 실시 예에 따르면, 사용자에 의해, 상기 제 1 틸팅 각도 및 상기 제 2 틸팅 각도 중 어느 하나의 각도가 변경되면, 나머지 하나의 각도가 상기 어느 하나의 각도의 변화량에 대응하여 자동으로 변경될 수 있다.According to an embodiment, when any one of the first tilting angle and the second tilting angle is changed by the user, the other angle may be automatically changed in response to the amount of change of the one angle. there is.

일 실시 예에 따르면, 상기 카메라 센서는, 상기 광학계에 대하여 상대적으로 회전 가능한 회전 축을 포함하고, 상기 회전 축은, 상기 광축과 직교할 수 있다.According to an embodiment, the camera sensor may include a rotation axis relatively rotatable with respect to the optical system, and the rotation axis may be orthogonal to the optical axis.

일 실시 예에 따르면, 상기 카메라 센서는, 상기 시료의 기준면에 대하여 평행하게 배치될 수 있다.According to an embodiment, the camera sensor may be disposed parallel to the reference plane of the sample.

일 실시 예에 따르면, 상기 카메라 센서에 의해 획득된, 보정되지 않은 상태에서의, 상기 시료에 대한 부분 영상의 종횡비는 1:1로 동일할 수 있다.According to an embodiment, the aspect ratio of the partial image with respect to the sample in an uncorrected state obtained by the camera sensor may be equal to 1:1.

일 실시 예에 따르면, 상기 시료 검사 장치는, 상기 부분 영상을 시간 지연 적분 방식을 이용하여 합성하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 부분 영상의 종횡비를 보정하지 않고 합성할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the sample testing apparatus may further include a controller for synthesizing the partial images using a time delay integration method, and the controller may synthesize the partial images without correcting an aspect ratio of the partial images.

일 실시 예에 따르면, 시료에 대하여 상대적으로 이동 가능한 비전 어셈블리를 포함하고, 시간 지연 적분 방식을 이용하여 상기 시료에 대한 영상을 획득함으로써 상기 시료를 검사하는 시료 검사 장치에 있어서, 상기 비전 어셈블리는, 상기 시료의 기준면으로부터 이격되고, 상기 시료의 기준면에 대하여 평행하게 배치되는 카메라 센서; 및 상기 시료의 기준면 및 상기 카메라 센서 사이에 위치하고, 상기 카메라 센서의 법선에 대하여 경사진 방향의 광축을 갖는 광학계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, in the sample inspection apparatus comprising a vision assembly relatively movable with respect to the sample, and for examining the sample by acquiring an image of the sample using a time delay integration method, the vision assembly comprises: a camera sensor spaced apart from the reference plane of the sample and disposed parallel to the reference plane of the sample; and an optical system positioned between the reference plane of the sample and the camera sensor and having an optical axis inclined with respect to a normal of the camera sensor.

실시 예에 따른 시료 검사 장치 및 시료 검사 방법에 의하면, 높은 해상도를 가지면서도, 충분한 초점 심도를 확보할 수 있고, 종횡비 상의 왜곡을 보상한 정확한 영상을 획득함으로써, 보다 정밀한 검사를 수행할 수 있다. According to the specimen inspection apparatus and specimen inspection method according to the embodiment, a more precise inspection may be performed by securing a sufficient depth of focus while having a high resolution, and acquiring an accurate image in which aspect ratio distortion is compensated.

실시 예에 따르면, 카메라 센서 및 광학계 각각의 틸팅 각도를 소정의 관계에 따라서 설정함으로써, 영상의 TDI 스캔 방향에 대한 유효 배율 및 픽셀 폭의 변화를 서로 상쇄시킴으로써, 종횡비를 1:1로 보정하는 것이 가능하다. 특징적인 것은 상술한 상쇄 과정에서 종횡비를 1:1로 보정하면서도, TDI 틸트(TDI tilt) 비전 방식의 본연의 목적인 초점 심도(DOF)의 확장 효과를 동시에 달성하는 것이다. According to the embodiment, by setting the tilting angle of each of the camera sensor and the optical system according to a predetermined relationship, by offsetting the change in the effective magnification and pixel width in the TDI scan direction of the image, it is better to correct the aspect ratio to 1:1. possible. What is characteristic is that, while correcting the aspect ratio to 1:1 in the above-mentioned offsetting process, the effect of expanding the depth of focus (DOF), which is the original purpose of the TDI tilt vision method, is achieved at the same time.

도 1은 일 실시 예에 따른 시료 검사 장치를 이용하여 시료 검사를 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 시료 검사 장치의 블록도이다.
도 3은 시간 지연 적분(TDI) 방식으로, 영상을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 비전 어셈블리의 틸팅 각도(tv)가 0도이고, 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도일 때, 카메라 센서의 촬상 영역 및 시료 상의 영상 획득 영역의 관계를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 비전 어셈블리의 틸팅 각도(tv)가 0도보다 크고, 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도일 때, 카메라 센서의 촬상 영역 및 시료 상의 영상 획득 영역의 관계를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 비전 어셈블리의 틸팅 각도(tv)가 0도이고, 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도보다 클 때, 카메라 센서의 촬상 영역 및 시료 상의 영상 획득 영역의 관계를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도보다 클 때, 광학계의 종배율(Ml)의 크기에 따라서, 초점면의 각도가 달라진다는 점을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 복합 TDI 틸트 비전 방식의 시료 검사 장치를 이용하여 실제로 측정한 결과와, 비교 예에 따른 TDI 비전 방식의 시료 검사 장치를 이용하여 실제로 측정한 결과를 비교한 표이다.
1 is a diagram illustrating a process of performing a sample test using a sample test apparatus according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram of a sample testing apparatus according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram for explaining a process of acquiring an image using a time delay integration (TDI) method.
4 and 5 are diagrams conceptually illustrating the relationship between the imaging area of the camera sensor and the image acquisition area on the sample when the tilt angle tv of the vision assembly is 0 degrees and the tilt angle tc of the camera sensor is 0 degrees. am.
6 is a diagram conceptually illustrating the relationship between the imaging area of the camera sensor and the image acquisition area on the sample when the tilt angle tv of the vision assembly is greater than 0 degrees and the tilt angle tc of the camera sensor is 0 degrees.
7 is a diagram conceptually illustrating the relationship between the imaging area of the camera sensor and the image acquisition area on the sample when the tilt angle tv of the vision assembly is 0 degrees and the tilt angle tc of the camera sensor is greater than 0 degrees. .
8 and 9 are diagrams for explaining that when the tilting angle tc of the camera sensor is greater than 0 degrees, the angle of the focal plane varies according to the size of the longitudinal magnification Ml of the optical system.
10 is a table comparing actual measurement results using the complex TDI tilt vision type sample inspection apparatus according to an embodiment and the actual measurement results using the TDI vision type sample inspection apparatus according to a comparative example.

본 특허출원은 2020년 1월 29일자 출원된 특허출원 제2020-0010160호를 기초로 우선권을 주장한 것이고, 해당 출원의 전체 내용이 본 특허출원에 참조로서 포함된다. This patent application claims priority on the basis of Patent Application No. 2020-0010160 filed on January 29, 2020, and the entire contents of the application are incorporated herein by reference.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다. Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.

도 1은 일 실시 예에 따른 시료 검사 장치를 이용하여 시료 검사를 수행하는 과정을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a process of performing a sample test using a sample test apparatus according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 시료 검사 장치(1)는, 시간 지연 적분 방식(Time delay integration, TDI)을 이용하여 시료(S)에 대한 영상을 획득함으로써 시료(S)를 검사할 수 있다. 시간 지연 적분 방식(TDI)에 대하여는, 도 3을 참조하여 후술하기로 한다. 시료 검사 장치(1)는, 비전 어셈블리(11) 및 이송 수단(12)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a sample testing apparatus 1 according to an exemplary embodiment may test a sample S by acquiring an image of the sample S using a time delay integration (TDI) method. can The time delay integration method (TDI) will be described later with reference to FIG. 3 . The specimen inspection device 1 may include a vision assembly 11 and a transport means 12 .

비전 어셈블리(11)는, 시료(S)에 대하여 제 1 직선(L1, 도 1의 y축에 평행한 직선)을 따라서 상대적으로 이동 가능하며, 이동 과정에서 시료(S)의 표면에 대한 정보를 영상으로 획득할 수 있다. 도 1은 이송 수단(12)이 시료(S)를 이송시킴에 따라서, 비전 어셈블리(11)가 시료(S)에 대하여 제 1 직선(L1)을 따라서 상대적으로 이동하고 있는 상태를 도시하고 있으나, 이와 달리, 이송 수단(12)이 별도로 구비되지 않고, 시료(S)가 고정된 상태에서, 비전 어셈블리(11)가 제 1 직선(L1)을 따라서 이동할 수도 있다는 점을 통상의 기술자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다. The vision assembly 11 is relatively movable along a first straight line L1 (a straight line parallel to the y-axis of FIG. 1 ) with respect to the sample S, and information about the surface of the sample S is collected during the movement process. It can be obtained by video. 1 illustrates a state in which the vision assembly 11 is relatively moved along a first straight line L1 with respect to the sample S as the transport means 12 transports the sample S. Alternatively, it can be understood by those skilled in the art that the transfer means 12 is not separately provided and the vision assembly 11 may move along the first straight line L1 while the sample S is fixed. There will be.

비전 어셈블리(11)는, 시료(S)의 기준면의 법선 방향(N)에 대하여 기울어지도록 배치될 수 있다. 도 1에는 비전 어셈블리(11)가 시료(S)의 기준면의 법선 방향(N)에 대하여 제 1 틸팅 각도(tv) 만큼 기울어진 상태를 도시한 것이다. 여기서, 시료(S)의 기준면이란, 시료(S)를 지지하는 시료 지지면(예: 이송 수단(12)의 상면)에 평행한 면으로써, 시료 지지면으로부터 미리 설정된 높이만큼 이격된 면으로 이해할 수 있다. 예를 들어, 시료 지지면으로부터 시료(S)의 예상 두께만큼 이격된 면을 시료(S)의 기준면으로 설정할 수 있다. 비전 어셈블리(11)는, 카메라 센서(111) 및 광학계(112)를 포함할 수 있다. The vision assembly 11 may be disposed to be inclined with respect to the normal direction N of the reference plane of the sample S. 1 illustrates a state in which the vision assembly 11 is tilted by a first tilt angle tv with respect to the normal direction N of the reference plane of the sample S. Referring to FIG. Here, the reference plane of the sample S is a plane parallel to the sample support surface (eg, the upper surface of the transfer means 12 ) supporting the sample S, and is to be understood as a plane spaced apart by a preset height from the sample support surface. can For example, a surface spaced apart from the sample support surface by the expected thickness of the sample S may be set as the reference surface of the sample S. The vision assembly 11 may include a camera sensor 111 and an optical system 112 .

광학계(112)는, 시료(S)의 기준면 및 카메라 센서(111) 사이에 위치하고, 시료(S)의 기준면의 법선 방향(N)에 대하여 경사진 광축(OA)을 가질 수 있다. 다시 말하면, 광학계(112)는, 제 1 직선(L1)을 포함하는 가상의 제 1 면(도 1의 y-z 평면) 상에서, 시료(S)의 기준면에 수직한 방향(N)에 대하여 제 1 틸팅 각도(tv)로 경사진 광축(OA)을 가질 수 있다. The optical system 112 may be positioned between the reference plane of the sample S and the camera sensor 111 and may have an optical axis OA inclined with respect to the normal direction N of the reference plane of the sample S. In other words, the optical system 112 first tilts with respect to the direction N perpendicular to the reference plane of the sample S on the first virtual plane (yz plane in FIG. 1 ) including the first straight line L1 . It may have an optical axis OA inclined at an angle tv.

이와 같이 광학계(112)의 광축(OA)을 시료(S)의 기준면에 수직한 방향(N)에 대하여 경사지게 배치시키고, 시간 지연 적분(TDI) 방식을 이용하여 검사함으로써, 편평하지 않은 불량 영역이 완전히 디포커스(defocus)되는 것을 방지하고, 해당 영역을 일정한 수준 이상으로 검사하는 것이 가능하다. 이와 같은 방식을 시간 지연 적분 틸트 비전(TDI Tilt vision) 방식이라고 할 수 있으며, 본 방식에 의하면, 초점 거리가 맞는 영역과, 초점 거리를 벗어나는 영역을 모두 일정한 수준 이상으로 검사하는 것이 가능하다. 보다 구체적으로, 초점 거리가 정확히 일치하는 영역에 있어서는, 시료의 기준면에 수직한 방향의 광축을 갖는 광학계를 이용하여 촬영할 때보다, 본 방식에 의해 획득되는 영상의 해상도가 약간 떨어지게 된다. 그러나, 초점 거리에서 벗어나는 영역에 있어서는, 시료의 기준면에 수직한 방향의 광축을 갖는 광학계를 이용하여 촬영할 때보다, 본 방식에 의해 획득되는 영상의 해상도가 현저히 높아지게 된다. 따라서, 본 방식을 이용하면, 대체로 평평한 시료를 관찰할 때, 시료 상에서 돌출된 부분 및/또는 함몰된 부분까지 충분히 높은 해상도로 관찰하는 것이 가능하다. 한편, 시료의 종방향(광학계의 TDI 방향) 간격과, 횡방향(광학계의 LINE 방향) 간격이 서로 달라지게 됨에 따라, 종횡비의 차이가 존재할 수 있는데, 이러한 종횡비의 차이는 TDI 방식을 수행하는 과정에서 비전의 정확도를 감소시키는 문제점을 유발한다. 그러나 본 명세서에서 제안하는 일 실시 예에 따르면, 이와 같은 문제점을 감소시키거나 제거할 수 있다.In this way, by arranging the optical axis OA of the optical system 112 inclined with respect to the direction N perpendicular to the reference plane of the sample S, and inspecting it using a time delay integration (TDI) method, a non-flat defective area is formed. It is possible to prevent complete defocusing and to inspect the corresponding area over a certain level. Such a method may be referred to as a time-delay integral tilt vision (TDI Tilt vision) method. According to this method, it is possible to inspect both an area having an appropriate focal length and an area deviating from the focal length to a certain level or more. More specifically, in the region where the focal lengths exactly match, the resolution of the image obtained by this method is slightly lower than when photographing using an optical system having an optical axis in a direction perpendicular to the reference plane of the sample. However, in a region deviating from the focal length, the resolution of the image obtained by this method is significantly higher than when photographing using an optical system having an optical axis in a direction perpendicular to the reference plane of the sample. Therefore, using this method, when observing a generally flat sample, it is possible to observe a protruding portion and/or a depressed portion on the sample with a sufficiently high resolution. On the other hand, as the longitudinal (TDI direction of the optical system) spacing and the horizontal (LINE direction of the optical system) spacing of the sample are different from each other, there may be a difference in the aspect ratio. It causes a problem that reduces the accuracy of vision. However, according to an embodiment proposed in the present specification, such a problem can be reduced or eliminated.

광학계(112)는, 예를 들어, 도 1 과 같이 비전 어셈블리(11)의 케이스 내에 고정된 상태로 위치할 수 있다. 이 경우, 광학계(112)는, 비전 어셈블리(11)와 함께 제 1 틸팅 각도(tv)로 틸팅할 수 있다.The optical system 112 may be fixedly positioned in the case of the vision assembly 11 as shown in FIG. 1 . In this case, the optical system 112 may tilt together with the vision assembly 11 at the first tilt angle tv.

카메라 센서(111)는, 시료(S)의 기준면으로부터 이격 배치된다. 카메라 센서(111)는, 광학계(112)의 광축(OA)에 수직한 가상의 제 2 면(도 1의 제 2 직선(L2) 및 x축에 모두 평행한 평면)에 대하여 제 2 틸팅 각도(tc)로 경사지게 배치될 수 있다. 제 2 틸팅 각도(tc)는, 카메라 센서(111)의 법선 방향이 광학계(112)의 광축(OA)과 일치하는 경우가 0도인 것으로 가정하여 측정된 각도이다. 다시 말하면, 제 2 틸팅 각도(tc)가 0이 아니란 의미는, 광학계(112)가, 카메라 센서(111)의 법선 방향에 대하여 경사진 방향의 광축(OA)을 갖는다는 의미로 이해할 수 있다. The camera sensor 111 is spaced apart from the reference plane of the sample S. The camera sensor 111 has a second tilting angle ( tc) and may be inclinedly disposed. The second tilting angle tc is an angle measured assuming that the case where the normal direction of the camera sensor 111 coincides with the optical axis OA of the optical system 112 is 0 degrees. In other words, the meaning that the second tilting angle tc is not 0 can be understood as meaning that the optical system 112 has the optical axis OA in a direction inclined with respect to the normal direction of the camera sensor 111 .

카메라 센서(111)는, 예를 들어, 도 1과 같이 비전 어셈블리(11)의 케이스 내에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 다시 말하면, 카메라 센서(111)는, 광학계(112)에 대하여 상대적으로 회전 가능한 회전 축(1113)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전 축(1113)은, 광축(OA)과 직교할 수 있다. 예를 들어, 회전 축(1113)은, 비전 어셈블리(11)의 케이스 및 카메라 센서(111)를 상호 회전 가능하게 연결할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 카메라 센서(111)는, 비전 어셈블리(11)와 함께 제 1 틸팅 각도(tv)로 틸팅될 수 있고, 그와 같이 틸팅된 상태를 기준으로, 비전 어셈블리(11)에 대하여 제 2 틸팅 각도(tc)로 추가로 틸팅될 수 있다. 다시 말하면, 카메라 센서(111)는, 이미 틸팅된 광학계(112)에 대하여 상대적으로 틸팅될 수 있다. 이와 같은 방식을 "복합 TDI 틸트 비전 방식"이라고 정의하기로 한다. The camera sensor 111 may be rotatably installed in the case of the vision assembly 11 as shown in FIG. 1 . In other words, the camera sensor 111 may include a rotation shaft 1113 that is relatively rotatable with respect to the optical system 112 . For example, the rotation axis 1113 may be orthogonal to the optical axis OA. For example, the rotation shaft 1113 may rotatably connect the case of the vision assembly 11 and the camera sensor 111 to each other. According to such a structure, the camera sensor 111 may be tilted together with the vision assembly 11 at a first tilting angle tv, and based on the tilted state as described above, the camera sensor 111 may be tilted with respect to the vision assembly 11 . The second tilt angle tc may be further tilted. In other words, the camera sensor 111 may be tilted relative to the already tilted optical system 112 . Such a method will be defined as a "composite TDI tilt vision method".

예를 들어, 도 1에 도시된 것처럼, 시료(S)의 기준면에 대하여 광학계(112)가 틸팅된 방향(도 1 기준 시계 방향)과, 광학계(112)에 대하여 카메라 센서(111)가 틸팅된 방향(도 1 기준 반시계 방향)은 서로 반대일 수 있다. For example, as shown in FIG. 1 , a direction in which the optical system 112 is tilted with respect to the reference plane of the sample S (a clockwise direction based on FIG. 1 ), and the camera sensor 111 is tilted with respect to the optical system 112 . The directions (counterclockwise direction based on FIG. 1 ) may be opposite to each other.

예를 들어, 제 1 틸팅 각도(tv) 및 제 2 틸팅 각도(tc)의 크기는 서로 동일할 수 있다. For example, the sizes of the first tilting angle tv and the second tilting angle tc may be the same.

예를 들어, 제 1 틸팅 각도(tv) 및 제 2 틸팅 각도(tc)는 동일한 좌표계를 기준으로, 절대 값은 갖고, 부호는 다를 수 있다. 예를 들어, 카메라 센서(111)는, 광학계(112)의 제 1 틸팅 각도(tv)와 무관하게, 시료(S)의 기준면에 대하여 평행하게 배치될 수 있다. For example, the first tilt angle tv and the second tilt angle tc may have absolute values based on the same coordinate system and may have different signs. For example, the camera sensor 111 may be disposed parallel to the reference plane of the sample S regardless of the first tilt angle tv of the optical system 112 .

이송 수단(12)는, 시료(S)를 비전 어셈블리(11)에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 이송 수단(12)은, 비전 어셈블리(11)가 특정한 지점에 고정된 상태에서, 시료(S)를 제 1 직선(L1)을 따라서 이송시킬 수 있다. 이와 같은 이송과정에서, 순차적으로 획득되는 영상을 수집하여 전체 시료(S)에 대한 영상을 생성할 수 있다. 이송 수단(12)은, 예를 들어, 도 1과 같이 컨베이어 벨트일 수 있으나, 이와 달리, 시료(S)를 특정한 방향으로 이송시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 것이라도 가능하며, 이송 수단(12)의 종류가 반드시 이와 같이 제한되는 것은 아님을 밝혀 둔다.The transport means 12 may relatively move the sample S with respect to the vision assembly 11 . For example, the transport means 12 may transport the sample S along the first straight line L1 while the vision assembly 11 is fixed at a specific point. In such a transfer process, sequentially acquired images may be collected to generate an image of the entire sample S. The conveying means 12, for example, may be a conveyor belt as shown in FIG. It should be noted that the type is not necessarily limited in this way.

도 2는 일 실시 예에 따른 시료 검사 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a sample testing apparatus according to an exemplary embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 시료 검사 장치(1)는, 비전 어셈블리(11), 이송 수단(12)과, 입력부(13)와, 비전 어셈블리(11)(또는 광학계(112))를 틸팅 가능한 비전 틸팅 구동부(14)와, 카메라 센서(111)를 팅팅 가능한 카메라 틸팅 구동부(15)와, 시료(S)에 대한 영상을 출력하기 위한 디스플레이(16)와, 각종 정보를 저장 가능한 메모리(17)와, 제어부(18)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a sample inspection apparatus 1 according to an embodiment includes a vision assembly 11 , a transport means 12 , an input unit 13 , and a vision assembly 11 (or an optical system 112 ). A vision tilting driving unit 14 capable of tilting the , a camera tilting driving unit 15 capable of tilting the camera sensor 111, a display 16 for outputting an image of the sample S, and a memory capable of storing various information (17) and may include a control unit (18).

입력부(13)는, 사용자로부터 각종 정보 및/또는 명령을 입력받을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 입력부(13)를 통하여, 비전 어셈블리(11) 또는 광학계(112)가 틸팅되는 각도(tv)나, 카메라 센서(111)가 틸팅되는 각도(tc)에 대한 정보를 입력받을 수 있다. 상기 정보는, 예를 들어, 설정 초점 심도(depth of focus, DOF)를 포함할 수 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다. The input unit 13 may receive various types of information and/or commands from the user. For example, the user receives, through the input unit 13 , information about an angle tv at which the vision assembly 11 or the optical system 112 is tilted or an angle tc at which the camera sensor 111 is tilted. can The information may include, for example, a set depth of focus (DOF). This will be described later.

제어부(18)는, 카메라 센서(111)에서 획득된 시료(S)에 대한 영상을 메모리(17)에 저장할 수 있다. 여기서, 제어부(18)는, 예를 들어, 비전 어셈블리(11)의 내부에 내장되거나, 비전 어셈블리(11)의 외부에 위치할 수도 있음을 밝혀 둔다. 이해의 편의를 위하여, 제어부(18)가 하나인 것으로 설명하지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 제어부(18)가 복수 개의 처리 요소(processing element)로 구성되고, 비전 어셈블리(11)의 내부 및 외부에 각각 서로 나뉘어 구비될 수도 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 제어부(18)는 시간 지연 적분 방식(TDI)을 이용하여, 카메라 센서(111)에서 매 순간 획득된 시료(S)의 부분 영상들을 합성함으로써, 전체 시료(S)에 대한 영상을 생성할 수 있다. 실시 예에 따르면 카메라 센서(111)에서 획득되는, 보정되지 않은 상태에서의, 시료(S)에 대한 부분 영상의 종횡비는 물리적으로 1:1로 동일할 수 있다. 따라서, 이와 같은 실시 예에 따르면, 제어부(18)는, 부분 영상들의 종횡비를 소프트웨어적으로 보정하지 않고, 부분 영상들을 합성하면서도 해상도가 높은 영상을 생성할 수 있다. 제어부(18)는, 시료(S)의 전체 또는 적어도 일부의 영상을 디스플레이(16)를 통하여 출력할 수 있다. The controller 18 may store the image of the sample S acquired by the camera sensor 111 in the memory 17 . Here, it should be noted that the control unit 18 may be, for example, built into the vision assembly 11 or located outside the vision assembly 11 . For convenience of understanding, it is described that the control unit 18 is one, but those of ordinary skill in the art will find that the control unit 18 is composed of a plurality of processing elements, and the vision assembly 11 It will be understood that the inside and outside of the may be provided separately from each other, respectively. The controller 18 may generate an image of the entire sample S by synthesizing partial images of the sample S acquired at every moment by the camera sensor 111 using the time delay integration method (TDI). . According to an embodiment, the aspect ratio of the partial image with respect to the sample S in an uncorrected state obtained from the camera sensor 111 may be physically equal to 1:1. Accordingly, according to this embodiment, the controller 18 may generate an image having a high resolution while synthesizing the partial images without correcting the aspect ratio of the partial images in software. The controller 18 may output an image of all or at least a part of the sample S through the display 16 .

제어부(18)는, 예를 들어, 입력부(13)로부터 입력받은 제 1 틸팅 각도(tv) 및/또는 제 2 틸팅 각도(tc)에 대한 정보에 기초하여, 비전 틸팅 구동부(14) 및/또는 카메라 틸팅 구동부(15)를 제어할 수 있다. 다시 말하면, 제어부(18)는, 제 1 틸팅 각도(tv) 및 제 2 틸팅 각도(tc) 중 적어도 하나 이상의 각도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자에 의해, 제 1 틸팅 각도(tv) 및 제 2 틸팅 각도(tc) 중 어느 하나의 각도가 변경되면, 제어부(18)는, 나머지 하나의 각도가 어느 하나의 각도의 변화량에 대응하여 자동으로 변경되도록 비전 틸팅 구동부(14) 또는 카메라 틸팅 구동부(15)를 제어할 수 있다. The control unit 18, for example, based on the information about the first tilting angle tv and/or the second tilting angle tc received from the input unit 13, the vision tilting driving unit 14 and/or The camera tilting driving unit 15 may be controlled. In other words, the controller 18 may adjust at least one of the first tilting angle tv and the second tilting angle tc. For example, when any one of the first tilting angle tv and the second tilting angle tc is changed by the user, the controller 18 determines that the other angle corresponds to the change amount of any one angle. The vision tilting driving unit 14 or the camera tilting driving unit 15 may be controlled to automatically change accordingly.

예를 들어, 입력부(13)를 통하여, 설정 초점 심도가 입력되면, 제어부(18)는 후술할 관계식에 따라서 이를 제 1 틸팅 각도(tv) 및 제 2 틸팅 각도(tc)를 산출하고, 산출된 제 1 틸팅 각도(tv) 및 제 2 틸팅 각도(tc)에 따라서, 비전 틸팅 구동부(14) 및 카메라 센서(111)를 틸팅시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자가 희망하는 초점 심도로 시료(S)를 관찰하는 것이 가능해진다. 따라서, 시료(S) 상에서 돌출 또는 함몰된 부분의 높이가 높을 경우에는, 긴 초점 심도를 이용하여 시료(S)를 관찰하고, 돌출 또는 함몰된 부분의 높이가 낮을 경우에는, 짧은 초점 심도를 이용하여 시료(S)를 관찰하는 것이 가능해진다. For example, when a set depth of focus is input through the input unit 13, the control unit 18 calculates the first tilting angle tv and the second tilting angle tc according to a relational expression to be described later, and calculates the calculated The vision tilting driver 14 and the camera sensor 111 may be tilted according to the first tilting angle tv and the second tilting angle tc. According to such a structure, it becomes possible to observe the sample S with the depth of focus desired by a user. Therefore, when the height of the protruding or recessed portion on the sample S is high, the sample S is observed using a long depth of focus, and when the height of the protruding or recessed portion is low, a short depth of focus is used. This makes it possible to observe the sample S.

한편, 도 2를 통하여 설명한 바와 달리, 광학계(112)의 제 1 틸팅 각도(tv)와, 카메라 센서(111)의 제 2 틸팅 각도(tc)는 고정된 상태로 제공될 수도 있다. 이 경우 비전 틸팅 구동부(14) 및 카메라 틸팅 구동부(15)는, 생략될 수도 있다는 점을 통상의 기술자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다. Meanwhile, unlike described with reference to FIG. 2 , the first tilting angle tv of the optical system 112 and the second tilting angle tc of the camera sensor 111 may be provided in a fixed state. In this case, those skilled in the art will understand that the vision tilting driving unit 14 and the camera tilting driving unit 15 may be omitted.

도 3은 시간 지연 적분(TDI) 방식으로, 영상을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a process of acquiring an image using a time delay integration (TDI) method.

도 3을 참조하면, TDI 방식은 폭 방향으로 좁고, 너비 방향으로 넓게 늘어선 시야(Field of view, FOV)를 갖는 광학계(112)를 이용하여, 시료(S)를 복수 개의 라인별로 촬영할 수 있다. 도 3은 3개의 라인별로 촬영하는 경우를 예시적으로 도시하고 있다. Referring to FIG. 3 , in the TDI method, the sample S may be photographed for each line by using the optical system 112 having a field of view (FOV) that is narrow in the width direction and wide in the width direction. 3 exemplarily illustrates a case of photographing by three lines.

왼쪽에 도시한 것처럼, 비전 어셈블리(11)가 일 방향(폭 방향)으로 이동하는 과정에서, 시료(S)에 대한 부분 영상들을 복수 개 획득될 수 있다. 예를 들어, 비전 어셈블리(11)는 일 방향으로 등속으로 연속적으로 이동하면서 시료(S)를 촬영할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 비전 어셈블리(11)를 이동 및 정지시키는 과정에서 발생되는 진동 문제를 해소할 수 있으므로, 정밀한 비전을 획득하는 데에 도움이 된다. As shown on the left, while the vision assembly 11 moves in one direction (the width direction), a plurality of partial images of the sample S may be acquired. For example, the vision assembly 11 may photograph the sample S while continuously moving at a constant speed in one direction. According to such a configuration, since it is possible to solve the vibration problem generated in the process of moving and stopping the vision assembly 11 , it is helpful to acquire a precise vision.

한편, 비전 어셈블리(11)는, 도 3에 도시한 것처럼 한번에 하나의 라인이 아닌 복수 개의 라인을 촬영하고, 획득된 부분 영상들에서 중복 촬영된 라인들을 서로 중첩시켜 합성함으로써, 영상을 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수 개의 부분 영상들 중 인접한 부분 영상들은 빗금친 영역처럼 중복된 영역을 포함하고, 제어부(18)는 이와 같이 중복된 영역들을 상호 합성함으로써, 오른쪽에 도시된 것처럼 시료(S)의 전체 영상을 생성할 수 있다. 이와 같이 중복된 영역들을 상호 합성하는 방식에 의하면, 개별 라인별 노출 시간이 TDI 해상도의 배수(multiple)만큼 증가되는 효과를 가지므로, 충분한 노출 시간을 확보하게 되어 광학계를 고속으로 이동시키면서도 고화질의 영상을 획득하는 것이 가능해진다.Meanwhile, as shown in FIG. 3 , the vision assembly 11 may acquire an image by photographing a plurality of lines instead of one line at a time, and overlapping and synthesizing overlapping lines from the obtained partial images. there is. More specifically, the adjacent partial images among the plurality of partial images include overlapping areas such as hatched areas, and the control unit 18 synthesizes the overlapped areas with each other, so as to You can create an entire image. According to the method of synthesizing overlapping regions as described above, since the exposure time for each individual line is increased by a multiple of the TDI resolution, sufficient exposure time is ensured to move the optical system at a high speed while moving the optical system at high speed. It becomes possible to obtain

한편, 충분한 초점 심도를 확보하기 위하여 비전 어셈블리(11)를 틸팅시킬 경우, 획득되는 영상의 종횡비가 달라지는 문제가 발생되는데, 후술하는 바에 의하면, 이와 같은 종횡비 문제도 해소할 수 있다. On the other hand, when the vision assembly 11 is tilted to secure a sufficient depth of focus, an aspect ratio of an acquired image is changed.

이하의 도 4 내지 도 9는 도 1에서 설명한 실시 예를 설명하기 위한 비교 예인 것으로 이해할 수 있다.It can be understood that the following FIGS. 4 to 9 are comparative examples for explaining the embodiment described in FIG. 1 .

도 4 및 도 5는 비전 어셈블리의 틸팅 각도(tv)가 0도이고, 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도일 때, 카메라 센서의 촬상 영역 및 시료 상의 영상 획득 영역의 관계를 개념적으로 나타내는 도면이다.4 and 5 are diagrams conceptually illustrating the relationship between the imaging area of the camera sensor and the image acquisition area on the sample when the tilt angle tv of the vision assembly is 0 degrees and the tilt angle tc of the camera sensor is 0 degrees am.

도 4 및 도 5를 참조하면, 카메라 센서(111)는, 실제 빛을 수광할 수 있는 촬상 영역(1111)과, 촬상 영역(1111)을 지지하는 프레임(1112)을 포함할 수 있다. 시료(S)의 이미지가 광학계(112)를 통과하여 카메라 센서(111)를 향하여 입사되더라도, 촬상 영역(1111)에서 벗어난 프레임(1112)으로 입사되는 이미지는 실제로 카메라 센서(111)에서 획득될 수 없다. 도 5에서 화살표를 부가한 실선은 광학계(112)를 통과하는 빛의 경로를 나타낸 것으로써, 시료(S) 상의 영역 중 촬상 영역(1111)에서 이미지를 획득할 수 있는 영역의 경계 지점을 나타내기 위한 것임을 밝혀 둔다. 다시 말하면, 화살표를 부가한 실선은 시료(S) 상에서 이미지 획득 가능한 영역의 경계 지점으로부터 카메라 센서(111)로 유입되는 빛의 경로라고 이해할 수 있다. 4 and 5 , the camera sensor 111 may include an imaging area 1111 capable of receiving actual light and a frame 1112 supporting the imaging area 1111 . Even if the image of the sample S passes through the optical system 112 and is incident toward the camera sensor 111 , the image incident to the frame 1112 deviated from the imaging area 1111 may actually be acquired by the camera sensor 111 . does not exist. The solid line to which an arrow is added in FIG. 5 indicates a path of light passing through the optical system 112 , and indicates a boundary point of a region where an image can be acquired in the imaging region 1111 among regions on the sample S. Make it clear that it is for In other words, the solid line to which an arrow is added may be understood as a path of light flowing into the camera sensor 111 from a boundary point of an image obtainable area on the sample S.

도 5와 같이, 광학계(112)의 광축이 시료(S)의 기준면(reference plane, R)의 법선 방향에 평행하도록 광학계(112)가 배치되고(즉, tv = 0), 카메라 센서(111)의 법선 방향이 광학계(112)의 광축에 평행하도록 카메라 센서(111)가 배치된 경우(즉, tc = 0)를 기준으로, 비전 어셈블리(11)의 초점면(focal plane, F)은, 검사하고자 하는 시료(S)의 기준면(R)에 일치하도록 배치될 수 있다. 이 경우에는 초점 심도가 짧은 만큼, 시료(S)의 기준면(R)을 벗어나는 돌출/함몰 부분에 대하여는 블러된(blurred) 이미지를 생성할 수밖에 없게 된다. 5, the optical system 112 is arranged such that the optical axis of the optical system 112 is parallel to the normal direction of the reference plane R of the sample S (ie, tv = 0), and the camera sensor 111 When the camera sensor 111 is disposed such that the normal direction of is parallel to the optical axis of the optical system 112 (that is, tc = 0), the focal plane F of the vision assembly 11 is It may be arranged to coincide with the reference plane R of the desired sample S. In this case, as the depth of focus is short, a blurred image is inevitably generated for the protruding/recessed portion that deviates from the reference plane R of the sample S.

이하 도 4 및 도 5를 참조하여 각 용어를 아래와 같이 정의하기로 한다. 반대되는 표현이 없는 이상 각 용어의 정의는 다른 도면에서도 공통적으로 적용될 수 있다.Hereinafter, each term will be defined as follows with reference to FIGS. 4 and 5 . Unless there is an opposite expression, the definition of each term may be commonly applied to other drawings.

- 카메라 픽셀 크기(Pc): 카메라 센서(111)의 개별 픽셀의 한 변의 길이- Camera pixel size (Pc): the length of one side of each pixel of the camera sensor 111

- TDI 해상도(stg): 카메라 센서(111)에서 TDI 스캔 방향(즉, y축 방향)을 따라서 배치된 카메라 픽셀의 수- TDI resolution (stg): the number of camera pixels arranged along the TDI scan direction (ie, y-axis direction) in the camera sensor 111

- 카메라 폭(Sizey): 카메라 센서(111)의 촬상 가능 영역(1111)의 TDI 스캔 방향 길이로, 아래의 수학식으로 표현될 수 있음- Camera width (Sizey): The length in the TDI scan direction of the image pickup area 1111 of the camera sensor 111, which can be expressed by the following equation

Figure pat00001
Figure pat00001

- 영상 픽셀의 실제 크기(P): TDI 스캔 방향을 따라서 측정된 길이로써, 카메라 센서(111)의 개별 픽셀에서 획득되는 영상 픽셀에 대응하는 시료(S) 상의 영역의 실제 폭. P는 광학계(112) 및 카메라(111)가 모두 틸팅되지 않은 상태(즉, tv = 0, tc = 0)에서 측정된 길이이며, 아래의 수학식으로 표현될 수 있음- Actual size of the image pixel (P): the length measured along the TDI scan direction, the actual width of the area on the sample S corresponding to the image pixel obtained from the individual pixel of the camera sensor 111 . P is a length measured in a state in which both the optical system 112 and the camera 111 are not tilted (ie, tv = 0, tc = 0), and can be expressed by the following equation

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, 횡배율(Mt)은 광학계(112)의 설계 사양으로써 TDI 스캔 방향(폭 방향, 즉, y축 방향)으로의 배율을 의미한다. 통상적으로 광학계(112)에 있어서, 횡배율(Mt)은, TDI 스캔 방향(폭 방향, 즉, y축 방향) 및 라인 방향(너비 방향, 즉, x축 방향) 모두 동일한 값을 가지며, 이론적으로 광학계(112)의 종배율(Ml) 및 횡배율(Mt)의 관계는 광학 이론적으로 아래의 수학식과 같이 알려져 있다.Here, the lateral magnification Mt is a design specification of the optical system 112 and means a magnification in the TDI scan direction (ie, the y-axis direction). Typically, in the optical system 112 , the lateral magnification Mt has the same value in both the TDI scan direction (width direction, ie, y-axis direction) and line direction (width direction, ie, x-axis direction), and theoretically The relationship between the longitudinal magnification Ml and the lateral magnification Mt of the optical system 112 is optically known as the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

한편, 시료 검사 장치(1)의 특성상 실제 종배율(Ml) 및 횡배율(Mt)의 값은 1보다 훨씬 크다는 점을 밝혀 둔다. 후술할 검증 결과의 경우, 횡배율(Mt) 및 종배율(Ml)이 각각 7 및 49인 광학계(112)를 이용하여 수행한 결과임을 밝힌다. 다만, 복잡한 기하학적 정사영(orthogonal projection)에 따른 관계를 이해하기 쉽도록, 도 5 내지 도 7은 종배율(Ml) 및 횡배율(Mt)이 1인 경우를 기준으로 도시하였으며, 실제 종배율(Ml) 및 횡배율(Mt)이 1이 아님에 따라 발생될 수 있는 차이는 도 8 및 도 9를 통하여 설명하였음을 밝힌다.On the other hand, it should be noted that the actual values of the vertical magnification Ml and the horizontal magnification Mt are much larger than 1 due to the characteristics of the sample inspection apparatus 1 . In the case of the verification result to be described later, it is revealed that the result is the result of using the optical system 112 having a horizontal magnification Mt and a vertical magnification Ml of 7 and 49, respectively. However, in order to make it easier to understand the relationship according to the complex geometric orthogonal projection, FIGS. 5 to 7 are illustrated based on the case where the vertical magnification (Ml) and the horizontal magnification (Mt) are 1, and the actual vertical magnification (Ml) ) and the difference that may occur as the lateral magnification (Mt) is not 1 reveals that it has been described with reference to FIGS. 8 and 9 .

- 획득 영상의 실제 폭(FOVy): TDI 스캔 방향을 따라서 측정된 길이로써, 카메라 센서(111)를 통하여 획득되는 부분 영상에 대응하는 시료(S) 상의 영역의 실제 폭. FOVy는 광학계(112) 및 카메라(111)가 모두 틸팅되지 않은 상태(즉, tv = 0, tc = 0)에서 측정된 길이이며, 아래의 수학식으로 표현될 수 있음- Actual width of the acquired image (FOVy): The length measured along the TDI scan direction, and the actual width of the area on the sample S corresponding to the partial image acquired through the camera sensor 111 . FOVy is a length measured in a state in which both the optical system 112 and the camera 111 are not tilted (ie, tv = 0, tc = 0), and can be expressed by the following equation

Figure pat00004
Figure pat00004

한편, 도 6과 같이, 광학계(112)만 틸팅되고, 광학계(112)에 대하여 카메라 센서(111)가 틸팅되지 않은 상태를 기준으로(즉, tv > 0, tc = 0), 카메라 센서(111)를 통하여 획득되는 부분 영상에 대응하는 시료(S) 상의 영역에 있어서, 실제 스캔 방향을 따라서 측정된 길이를, "FOVyv"라고 정의하기로 한다.On the other hand, as shown in FIG. 6 , only the optical system 112 is tilted, and based on a state in which the camera sensor 111 is not tilted with respect to the optical system 112 (ie, tv > 0, tc = 0), the camera sensor 111 ), in the area on the sample S corresponding to the partial image obtained through ), the length measured along the actual scan direction will be defined as "FOVyv".

한편, 도 7과 같이, 광학계(112)는 틸팅되지 않고, 광학계(112)에 대하여 카메라 센서(111)만 틸팅된 상태를 기준으로(즉, tv = 0, tc > 0), 카메라 센서(111)를 통하여 획득되는 부분 영상에 대응하는 시료(S) 상의 영역에 있어서, 실제 스캔 방향을 따라서 측정된 길이를, "FOVyc"라고 정의하기로 한다. On the other hand, as shown in FIG. 7 , the optical system 112 is not tilted, and only the camera sensor 111 is tilted with respect to the optical system 112 based on the tilted state (ie, tv = 0, tc > 0), the camera sensor 111 ), in the area on the sample S corresponding to the partial image obtained through ), the length measured along the actual scan direction will be defined as "FOVyc".

광학계(112) 및/또는 카메라 센서(111)가 틸팅된 상태에서의 영상에서 촬영된 시료(S)의 x축 방향의 실제 길이는 광학계(112)의 횡배율(Mt)에 의하여 일정하게 고정되어 있으나, 시료(S)의 y축 방향의 실제 길이는 광학계(112)의 횡배율(Mt) 뿐만 아니라, 횡배율(Mt)의 제곱인 종배율(Ml)과 틸팅된 각도(tc 및/또는 tv)에 의하여 복잡한 기하학적 정사영 관계에 따라 결정된다. The actual length in the x-axis direction of the sample S photographed in the image in a state in which the optical system 112 and/or the camera sensor 111 is tilted is constantly fixed by the transverse magnification Mt of the optical system 112, However, the actual length of the sample S in the y-axis direction is not only the horizontal magnification Mt of the optical system 112, but also the vertical magnification Ml, which is the square of the lateral magnification Mt, and the tilted angle tc and/or tv ) according to the complex geometric orthographic relationship.

그 결과 y축 방향의 유효 배율은 광학계(112) 및 카메라 센서(111) 중 무엇을 틸트했는지에 따라 달라지는데, 대게 틸팅된 각도(tc 및/또는 tv)의 코사인(cosine) 배 또는 그 역수 배만큼 감소 또는 증가하게 되고, 유효 배율이 변경된 역수 배만큼 영상의 y축 방향 픽셀 폭이 증감하므로, 영상의 종횡비가 1:1이 아니게 되는 결과가 발생한다. As a result, the effective magnification in the y-axis direction varies depending on which of the optical system 112 and the camera sensor 111 is tilted, usually by a cosine or inverse multiple of the tilted angle (tc and/or tv). It decreases or increases, and the pixel width in the y-axis direction of the image increases or decreases by the inverse multiple of the changed effective magnification, so that the aspect ratio of the image is not 1:1.

만일 종횡비의 오류를 무시하고 1:1의 종횡비에 맞춰 TDI 스캔을 수행한다면, 픽셀당 코사인(cosine) 배 또는 그 역수 배만큼의 오차가 발생하고, TDI 연산의 특성상 상기 오차의 TDI 해상도(stg) 배수만큼 증폭된다. 따라서, 최종적으로 증폭된 수치만큼 부분 영상들을 합성하는 과정에서 뚜렷한 이미지를 생성하지 못하고, 블러된(blurred) 이미지를 생성하게 된다. 통상적으로 사용되는 TDI 해상도(stg)가 256정도로 매우 큰 값임을 고려하면, 일반적으로 수용할 수 없는 수준의 블러된 이미지가 생성되기 때문에, 종횡비에 맞춰서 상술한 오차를 보상하는 과정이 필요하다.If the error of the aspect ratio is ignored and the TDI scan is performed according to the aspect ratio of 1:1, an error as much as a cosine or inverse multiple per pixel occurs, and the TDI resolution (stg) of the error occurs due to the characteristics of the TDI operation. amplified by multiples. Therefore, in the process of synthesizing the partial images as much as the final amplified value, a clear image cannot be generated, and a blurred image is generated. Considering that the commonly used TDI resolution (stg) is a very large value of about 256, a generally unacceptable level of blurred image is generated, so a process of compensating for the above error according to the aspect ratio is required.

이를 소프트웨어적으로 보상할 경우, 보상을 위한 시간 및 노력이 요구될 뿐만 아니라, 증감된 배율 및 픽셀 폭으로 인하여 최종 영상의 해상도가 손실되고, 결과적으로 검사의 정밀도가 저하되게 된다.When this is compensated by software, not only time and effort for compensation are required, but also the resolution of the final image is lost due to the increased/decreased magnification and pixel width, and as a result, the accuracy of inspection is deteriorated.

그러나 도 1에 도시한 실시 예에 따르면, 카메라 센서(111) 및 광학계(112) 각각의 틸팅 각도를 소정의 관계에 따라서 설정함으로써, 영상의 y축 방향(TDI 스캔 방향)에 대한 유효 배율 및 픽셀 폭의 변화를 서로 상쇄시킴으로써, 종횡비를 1:1로 보정하는 것이 가능하다. 특징적인 것은 상술한 상쇄 과정에서 종횡비를 1:1로 보정하면서도, TDI 틸트(TDI tilt) 방식의 본연의 목적인 초점 심도(DOF)의 확장 효과를 동시에 달성하는 것이다. 이하 도 6 내지 도 9를 통하여 자세히 서술하기로 한다. However, according to the embodiment shown in FIG. 1 , by setting the tilt angle of each of the camera sensor 111 and the optical system 112 according to a predetermined relationship, the effective magnification and pixel in the y-axis direction (TDI scan direction) of the image By offsetting the changes in width, it is possible to correct the aspect ratio to 1:1. What is characteristic is that, while correcting the aspect ratio to 1:1 in the above-described offsetting process, the effect of expanding the depth of focus (DOF), which is the original purpose of the TDI tilt method, is achieved at the same time. Hereinafter, it will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9 .

도 6은 비전 어셈블리의 틸팅 각도(tv)가 0도보다 크고, 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도일 때, 카메라 센서의 촬상 영역 및 시료 상의 영상 획득 영역의 관계를 개념적으로 나타내는 도면이다.6 is a diagram conceptually illustrating the relationship between the imaging area of the camera sensor and the image acquisition area on the sample when the tilt angle tv of the vision assembly is greater than 0 degrees and the tilt angle tc of the camera sensor is 0 degrees.

도 6과 같이, 광학계(112)의 광축이 시료(S)의 기준면(R)의 법선 방향에 대하여 제 1 틸팅 각도(tv)로 경사지도록 광학계(112)가 배치되고(즉, tv>0), 카메라 센서(111)의 법선 방향이 광학계(112)의 광축에 평행하도록 카메라 센서(111)가 배치된 경우(즉, tc = 0), 비전 어셈블리(11)의 초점면(F)은, 검사하고자 하는 시료(S)의 기준면(R)에 대하여, 제 1 틸팅 각도(tv)로 경사진 관계를 갖게 된다. 한편, 이와 같은 관계는 종배율(Ml)과 무관하다. 6, the optical system 112 is disposed so that the optical axis of the optical system 112 is inclined at a first tilting angle tv with respect to the normal direction of the reference plane R of the sample S (that is, tv>0) , when the camera sensor 111 is disposed such that the normal direction of the camera sensor 111 is parallel to the optical axis of the optical system 112 (ie, tc = 0), the focal plane F of the vision assembly 11 is inspected With respect to the reference plane R of the target sample S, it has an inclined relationship at the first tilting angle tv. On the other hand, such a relationship is independent of the longitudinal magnification (Ml).

한편, 카메라 센서(111)는 광학계(112)에 대하여 틸팅되지 않았으므로, 비전 어셈블리(11)의 초점면(F) 상에서 영상 획득이 가능한 영역의 폭 길이는 도 5와 마찬가지로 FOVy가 된다. 다만, 초점면(F)이 기준면(R)에 대하여 제 1 틸팅 각도(tv)로 경사진 만큼, 카메라 센서(111)로 획득되는 영상에 대응하는 시료(S) 상의 실제 영역의 폭 길이(FOVyv)는 FOVy보다 1/cos(tv) 배만큼 길어지게 되며, 이를 수학식으로 표현하면 아래와 같다.Meanwhile, since the camera sensor 111 is not tilted with respect to the optical system 112 , the width and length of the image acquisition area on the focal plane F of the vision assembly 11 becomes FOVy as in FIG. 5 . However, as much as the focal plane F is inclined at the first tilting angle tv with respect to the reference plane R, the width and length FOVyv of the actual area on the sample S corresponding to the image acquired by the camera sensor 111 ) becomes 1/cos(tv) times longer than FOVy, and this is expressed as the following equation.

Figure pat00005
Figure pat00005

한편, 기준면(R)에 대하여 경사진 초점면(F) 상에서 FOVy로 표기된 영역 중, 가장 낮은 위치를 "초점 심도의 최소 위치(DOF_min)"라고 하고, 가장 높은 위치를 "초점 심도의 최대 위치(DOF_max)"라고 할 수 있다. DOF_min 및 DOF_max 사이의 거리를 "광학계의 틸팅에 따라 확장된 초점 심도(DOFv)"라고 할 수 있으며, 이는 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.On the other hand, among the regions indicated by FOVy on the focal plane F inclined with respect to the reference plane R, the lowest position is called the "minimum position of the depth of focus (DOF_min)", and the highest position is the "maximum position of the depth of focus ( DOF_max)". A distance between DOF_min and DOF_max may be referred to as a “depth of focus (DOFv) extended according to tilting of the optical system”, which may be expressed by the following equation.

Figure pat00006
Figure pat00006

이와 같은 구조에서 TDI 방식을 수행할 경우, 경사진 초점면(F)을 통과하는 시료(S)의 부분들은 영상 내에서 정확한 초점을 맺게 된다. 다시 말하면, 시료(S) 중 기준면(R)으로부터 돌출 또는 함몰된 부분이 있더라도, 초점 심도의 최소값(DOF_min)부터 초점 심도의 최대값(DOF_max) 사이에 위치하는 부분들은 모두, 비전 어셈블리(11)가 스캔 방향으로 이동하는 과정에서 이동하는 초점면(F)을 반드시 통과하게 된다. 다시 말하면, 시료(S) 중 돌출 또는 함몰된 부분이 있더라도, TDI 방식을 수행하는 과정에서 획득되는 복수 개의 부분 영상들 중에서 초점이 정확하게 일치하는 영상이 반드시 존재하게 된다. 이와 같이 TDI 방식을 수행하는 과정에서 초점이 정확하게 일치하는 영상이 포함되어 있으면, TDI 방식의 특성상 해상도가 현저하게 높아진다는 점이 알려져 있다.When the TDI method is performed in such a structure, portions of the sample S passing through the inclined focal plane F are accurately focused in the image. In other words, even if there is a portion of the sample S that protrudes or is recessed from the reference plane R, all portions located between the minimum value of the depth of focus (DOF_min) and the maximum value of the depth of focus (DOF_max) are included in the vision assembly 11 In the process of moving in the scan direction, it must pass through the moving focal plane F. In other words, even if there is a protruding or recessed portion of the sample S, an image having an exact focus is necessarily present among a plurality of partial images obtained in the process of performing the TDI method. As such, it is known that, in the process of performing the TDI method, if an image having an exact focus is included, the resolution is remarkably increased due to the characteristics of the TDI method.

이와 같이, 광학계(112)의 광축을 시료(S)의 기준면(R)의 법선 방향에 대하여 경사지게 배치시키고, TDI 방식을 이용하여 검사함으로써, 시료(S) 상에서 편평하지 않은 불량 영역이 완전히 디포커스되는 것을 방지하고, 해당 영역을 일정한 수준 이상으로 검사하는 것이 가능하다. 이와 같은 방식을 시간 지연 적분 틸트 비전(TDI Tilt vision) 방식이라고 할 수 있으며, 본 방식에 의하면, 초점 거리가 맞는 영역과, 초점 거리를 벗어나는 영역을 모두 일정한 수준 이상으로 검사하는 것이 가능하며, 이 경우의 검사 수준은 시료의 평면에 수직한 방향의 광축을 갖고 낮은 해상도를 갖는 광학계를 이용하여 검사하는 경우에 비교하여 월등히 높다는 점이 이론적으로 확인되었다.In this way, by arranging the optical axis of the optical system 112 inclined with respect to the normal direction of the reference plane R of the sample S, and inspecting using the TDI method, the non-flat defective area on the sample S is completely defocused. It is possible to prevent this from happening, and to inspect the area above a certain level. Such a method can be called a time-delay integral tilt vision (TDI Tilt vision) method. According to this method, it is possible to inspect both an area with an appropriate focal length and an area outside the focal length to a certain level or higher. It was theoretically confirmed that the inspection level in this case was significantly higher than in the case of inspection using an optical system having an optical axis perpendicular to the plane of the sample and having a low resolution.

도 7은 비전 어셈블리의 틸팅 각도(tv)가 0도이고, 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도보다 클 때, 카메라 센서의 촬상 영역 및 시료 상의 영상 획득 영역의 관계를 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 8 및 도 9는 카메라 센서의 틸팅 각도(tc)가 0도보다 클 때, 광학계의 종배율(Ml)의 크기에 따라서, 초점면의 각도가 달라진다는 점을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram conceptually illustrating the relationship between the imaging area of the camera sensor and the image acquisition area on the sample when the tilt angle tv of the vision assembly is 0 degrees and the tilt angle tc of the camera sensor is greater than 0 degrees. , 8 and 9 are diagrams for explaining that when the tilting angle tc of the camera sensor is greater than 0 degrees, the angle of the focal plane varies according to the size of the longitudinal magnification Ml of the optical system.

먼저 도 7과 같이, 광학계(112)의 광축이 시료(S)의 기준면(R)의 법선 방향과 평행하도록 광학계(112)가 배치되고(즉, tv = 0), 카메라 센서(111)의 법선 방향이 광학계(112)의 광축에 대하여 제 2 틸팅 각도(tc)로 경사지도록 카메라 센서(111)가 배치된 경우(즉, tc > 0), 광학계(112)의 광축 방향으로 카메라 센서(111)의 촬상 영역(1111)이 광학계(112)로 정사영되는 면적이 cos(tc) 배만큼 줄어들게 된다. 이와 같은 영향은, 카메라 센서(111)로 획득되는 영상에 대응하는 시료(S) 상의 실제 영역의 폭 길이(FOVyc)에도 영향을 미치며, 이를 수학식으로 표현하면 아래와 같다.First, as shown in FIG. 7 , the optical system 112 is arranged such that the optical axis of the optical system 112 is parallel to the normal direction of the reference plane R of the sample S (ie, tv = 0), and the normal of the camera sensor 111 is When the camera sensor 111 is disposed such that the direction is inclined at a second tilting angle tc with respect to the optical axis of the optical system 112 (that is, tc > 0), the camera sensor 111 in the optical axis direction of the optical system 112 The area in which the imaging area 1111 of the optics 112 is orthogonally projected to the optical system 112 is reduced by a factor of cos(tc). Such an effect also affects the width and length FOVyc of the actual area on the sample S corresponding to the image obtained by the camera sensor 111, and is expressed by the following equation.

Figure pat00007
Figure pat00007

한편, 광학계(112)가 도시한 것처럼, 카메라 센서(111)에 시료(S)의 도립상이 맺히게 하는 구성이라면, 비전 어셈블리(11)의 초점면(F)은, 검사하고자 하는 시료(S)의 기준면(R)에 대하여, 제 2 틸팅 각도(tc)와 반대 방향으로 경사진 관계를 갖게 된다. On the other hand, as shown in the optical system 112 , if an inverted image of the sample S is formed on the camera sensor 111 , the focal plane F of the vision assembly 11 is of the sample S to be inspected. With respect to the reference plane R, the second tilting angle tc has an inclined relationship in the opposite direction.

한편, 광학계(112)만 틸팅한 경우와 달리, 카메라 센서(111)만 틸팅한 경우에는 종배율(Ml)이 관여하게 된다. 도 7은 이해의 편의를 위하여 종배율(Ml)이 1인 경우를 예시적으로 도시한 것으로, 초점면(F)이 기준면(R)에 대하여 제 2 틸팅 각도(tc)만큼 기울어진 것으로 도시하였지만, 실제로 종배율(Ml)이 1이 아닌 경우 기준면(R)에 대한 초점면(F)의 각도는 종배율(M1)에 따라 달라지게 된다. Meanwhile, unlike the case where only the optical system 112 is tilted, when only the camera sensor 111 is tilted, the longitudinal magnification Ml is involved. 7 exemplarily illustrates a case where the longitudinal magnification Ml is 1 for convenience of understanding, and the focal plane F is shown to be inclined by a second tilting angle tc with respect to the reference plane R, but , actually, when the longitudinal magnification Ml is not 1, the angle of the focal plane F with respect to the reference plane R varies depending on the longitudinal magnification M1.

먼저 도 8과 같이 종배율(Ml)이 1을 초과하는 경우, 초점면(F)이 기준면(R)에 대하여 기울어지는 각도(θ1)의 크기는, 제 2 틸팅 각도(tc)의 크기보다 작게 된다. 다음으로 도 9와 같이 종배율(Ml)이 1 미만인 경우, 초점면(F)이 기준면(R)에 대하여 기울어지는 각도(θ2)의 크기는, 제 2 틸팅 각도(tc)의 크기보다 크게 된다. 다시 말해서, 기준면(R)에 대한 초점면(F)의 각도는 종배율(Ml)이 클수록 줄어들고, 종배율(M1)이 작을수록 커지게 된다. First, as shown in FIG. 8 , when the longitudinal magnification Ml exceeds 1, the size of the angle θ1 at which the focal plane F is inclined with respect to the reference plane R is smaller than the size of the second tilting angle tc. do. Next, as shown in FIG. 9 , when the longitudinal magnification Ml is less than 1, the size of the angle θ2 at which the focal plane F is inclined with respect to the reference plane R is greater than the size of the second tilting angle tc. . In other words, the angle of the focal plane F with respect to the reference plane R decreases as the vertical magnification M1 increases, and increases as the vertical magnification M1 decreases.

따라서, 도 6과 달리 "카메라 센서의 틸팅에 따라 확장된 초점 심도(DOFc)"는 아래의 수학식처럼 종배율(Ml)을 인자로 포함하게 된다(도 7에 표기한 DOF_max 및 DOF_min은 이해의 편의를 위하여, 종배율(Ml)이 1인 경우를 가정하였다는 점을 밝혀 둔다).Therefore, unlike FIG. 6, the "depth of focus (DOFc) extended according to the tilting of the camera sensor" includes the longitudinal magnification Ml as a factor as shown in the following equation (DOF_max and DOF_min shown in FIG. 7 are of understanding For convenience, it should be noted that the longitudinal magnification (Ml) is assumed to be 1).

Figure pat00008
Figure pat00008

복합 TDI 틸트 비전 방식Composite TDI Tilt Vision Method

상술한 것처럼, TDI 틸트 비전 방식에서, (i) 도 6처럼, 광학계(112)만 틸팅시키고(tv > 0), 광학계(112)에 대하여 카메라 센서(111)를 틸팅시키지 않거나(tc = 0), (ii) 도 7처럼, 광학계(112)를 틸팅시키지 않고(tv = 0), 광학계(112)에 대하여 카메라 센서(111)만 틸팅시킬 경우(tc > 0), 1:1의 종횡비를 얻을 수 없다. As described above, in the TDI tilt vision method, (i) as in FIG. 6, only the optical system 112 is tilted (tv > 0), and the camera sensor 111 is not tilted with respect to the optical system 112 (tc = 0) , (ii) as shown in FIG. 7, when only the camera sensor 111 is tilted with respect to the optical system 112 without tilting the optical system 112 (tv = 0) (tc > 0), an aspect ratio of 1:1 is obtained can't

그러나 도 1에서 설명한 실시 예와 같이, 광학계(112)를 틸팅시킨 상태에서(tv > 0), 광학계(112)에 대하여 카메라 센서(111)를 소정의 관계에 따라 틸팅시킴으로써(tc > 0), 1:1의 종횡비를 얻을 수 있다.However, as in the embodiment described in FIG. 1, by tilting the camera sensor 111 according to a predetermined relationship with respect to the optical system 112 in a state in which the optical system 112 is tilted (tv > 0) (tc > 0), You can get an aspect ratio of 1:1.

기하학적인 계산 상의 편의를 위하여 먼저 카메라 센서(111)만 틸팅시킬 경우의 관계에 대하여 계산하면 아래와 같다(수학식 7 및 수학식 8 참조).For the convenience of geometrical calculation, first, the relationship in the case of tilting only the camera sensor 111 is calculated as follows (refer to Equations 7 and 8).

FOVyc = FOVy Х cos(tc) (수학식 7)FOVyc = FOVy Х cos(tc) (Equation 7)

DOFc = FOVy Х sin(tc) ÷ Mt (수학식 8)DOFc = FOVy Х sin(tc) ÷ Mt (Equation 8)

다음으로, 비전 어셈블리(11) 전체의 회전에 의해 변화되는 정도를 계산한다. 먼저 광학계(112)에 대하여 상대적으로 카메라 센서(111)를 틸팅시키지 않고, 비전 어셈블리(11)를 틸팅시킬 경우 아래와 같다(수학식 5 및 수학식 6 참조).Next, the degree of change by rotation of the entire vision assembly 11 is calculated. First, when the vision assembly 11 is tilted without tilting the camera sensor 111 relative to the optical system 112 , it is as follows (refer to Equations 5 and 6).

FOVyv = FOVy ÷ cos(tv) (수학식 5)FOVyv = FOVy ÷ cos(tv) (Equation 5)

DOFv = FOVy Х sin(tv) (수학식 6)DOFv = FOVy Х sin(tv) (Equation 6)

한편, 1차적으로 카메라 센서(111)만 틸팅된 상태에서, 2차적으로 비전 어셈블리(11) 전체가 틸팅될 때, 카메라 센서(111)를 통하여 획득되는 부분 영상에 대응하는 시료(S) 상의 영역에 있어서, 실제 스캔 방향을 따라서 측정된 길이를, "FOVycv"라고 정의하기로 한다. 이는 아래의 수학식처럼 계산된다.On the other hand, when only the camera sensor 111 is tilted primarily and the vision assembly 11 is tilted secondarily, the area on the sample S corresponding to the partial image obtained through the camera sensor 111 In , the length measured along the actual scan direction is defined as "FOVycv". It is calculated as the following equation.

Figure pat00009
Figure pat00009

한편, 최종적으로 확장된 초점 심도를 "DOFcv"라고 정의하기로 하며, 이는 아래의 수학식처럼 계산된다.Meanwhile, the finally extended depth of focus is defined as "DOFcv", which is calculated as shown in the following equation.

Figure pat00010
Figure pat00010

만약 tc 및 tv를 같은 값으로 설정한다면, 수학식 9에서 얻어지는 FOVycv는 FOVy와 동일한 값이 되므로, 상기 식으로 인해 최종적인 종횡비를 1:1로 만들 수 있게 된다. 한편, tc 및 tv를 같은 값으로 설정하더라도, 수학식 10에서 얻어지는 DOFcv는 0이 아닌 값이 될 수 있다. 다시 말하면, 최종적인 종횡비를 1:1이 되게 하면서도, 초점 심도를 확장하는 것이 가능하다.If tc and tv are set to the same value, FOVycv obtained in Equation 9 becomes the same as FOVy, so that the final aspect ratio can be made 1:1. Meanwhile, even when tc and tv are set to the same value, DOFcv obtained in Equation (10) may be a non-zero value. In other words, it is possible to extend the depth of focus while making the final aspect ratio 1:1.

이는 도 6 및 도 7 각각에서의 종횡비 차이가, 서로 동일함을 이용하여 종횡비의 차이를 상쇄시키고, DOF의 차이는 횡배율 만큼 다르면서, 방향도 다르다는 점을 이용하여 상호 보강하거나 상쇄되더라도 0이 되지 않게 함으로서 결과적으로 종횡비가 1:1이면서 동시에 초점 심도가 확장된 효과를 얻는 것이다.This is because the aspect ratio difference in each of FIGS. 6 and 7 is equal to each other to cancel the difference in the aspect ratio, and the difference in DOF is different by the aspect ratio and the direction is also different, so even if it is mutually reinforced or canceled, 0 is As a result, the aspect ratio is 1:1 and the depth of focus is expanded.

실시 예에 대한 검증 결과Verification Results for Examples

도 10은 일 실시 예에 따른 복합 TDI 틸트 비전 방식의 시료 검사 장치를 이용하여 실제로 측정한 결과와, 비교 예에 따른 TDI 비전 방식의 시료 검사 장치를 이용하여 실제로 측정한 결과를 비교한 표이다.10 is a table comparing actual measurement results using the complex TDI tilt vision type sample inspection apparatus according to an embodiment and the actual measurement results using the TDI vision type sample inspection apparatus according to a comparative example.

도 10을 참조하면, 실시 예에 따를 경우 비교 예 2 및 비교 예 3과 달리, 1:1의 종횡비를 가지면서도, 비교 예 1과 달리 충분히 확장된 초점 심도를 가진다는 점을 알 수 있다. Referring to FIG. 10 , it can be seen that according to the embodiment, unlike Comparative Examples 2 and 3, it has an aspect ratio of 1:1, and has a sufficiently expanded depth of focus, unlike Comparative Example 1.

실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of structures, devices, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components or equivalents are used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by

Claims (12)

시료에 대하여 제 1 직선을 따라서 상대적으로 이동 가능한 비전 어셈블리를 포함하고, 시간 지연 적분 방식을 이용하여 상기 시료에 대한 영상을 획득함으로써 상기 시료를 검사하는 시료 검사 장치에 있어서,
상기 비전 어셈블리는,
상기 제 1 직선을 포함하는 가상의 제 1 면 상에서, 상기 시료의 기준면에 수직한 방향에 대하여 제 1 틸팅 각도로 경사진 광축을 갖는 광학계; 및
상기 광축에 수직한 가상의 제 2 면에 대하여 제 2 틸팅 각도로 경사지게 배치되는 카메라 센서를 포함하는 시료 검사 장치.
A sample inspection apparatus comprising: a vision assembly relatively movable along a first straight line with respect to the sample;
The vision assembly,
an optical system having an optical axis inclined at a first tilting angle with respect to a direction perpendicular to a reference plane of the sample on a first virtual surface including the first straight line; and
and a camera sensor disposed to be inclined at a second tilting angle with respect to a second virtual surface perpendicular to the optical axis.
제 1 항에 있어서,
상기 시료의 기준면에 대하여 상기 광학계가 틸팅된 방향과, 상기 광학계에 대하여 상기 카메라 센서가 틸팅된 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
A direction in which the optical system is tilted with respect to the reference plane of the sample and a direction in which the camera sensor is tilted with respect to the optical system are opposite to each other.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 틸팅 각도 및 상기 제 2 틸팅 각도의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
The sample testing apparatus, characterized in that the size of the first tilting angle and the second tilting angle are the same.
제 1 항에 있어서,
상기 광학계의 종배율은 1이 아닌 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
The sample inspection device, characterized in that the longitudinal magnification of the optical system is not 1.
제 1 항에 있어서,
상기 광학계는, 상기 카메라 센서에 상기 시료의 도립상이 맺히게 하는 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
The optical system is a sample inspection device, characterized in that the inverted image of the sample is formed on the camera sensor.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 틸팅 각도 및 상기 제 2 틸팅 각도 중 적어도 하나 이상의 각도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
At least one of the first tilting angle and the second tilting angle is adjustable.
제 6 항에 있어서,
사용자에 의해, 상기 제 1 틸팅 각도 및 상기 제 2 틸팅 각도 중 어느 하나의 각도가 변경되면, 나머지 하나의 각도가 상기 어느 하나의 각도의 변화량에 대응하여 자동으로 변경되는 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
7. The method of claim 6,
When any one of the first tilting angle and the second tilting angle is changed by the user, the other angle is automatically changed in response to the change amount of the one of the angles. .
제 1 항에 있어서,
상기 카메라 센서는, 상기 광학계에 대하여 상대적으로 회전 가능한 회전 축을 포함하고,
상기 회전 축은, 상기 광축과 직교하는 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
The camera sensor includes a rotation axis relatively rotatable with respect to the optical system,
The rotation axis is a sample inspection device, characterized in that orthogonal to the optical axis.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라 센서는, 상기 시료의 기준면에 대하여 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
The camera sensor is a sample inspection device, characterized in that disposed parallel to the reference plane of the sample.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라 센서에 의해 획득된, 보정되지 않은 상태에서의, 상기 시료에 대한 부분 영상의 종횡비는 1:1로 동일한 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
The method of claim 1,
Sample inspection apparatus, characterized in that the aspect ratio of the partial image with respect to the sample in an uncorrected state obtained by the camera sensor is equal to 1:1.
제 10 항에 있어서,
상기 시료 검사 장치는,
상기 부분 영상을 시간 지연 적분 방식을 이용하여 합성하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 부분 영상의 종횡비를 보정하지 않고 합성하는 것을 특징으로 하는 시료 검사 장치.
11. The method of claim 10,
The sample test device,
Further comprising a control unit for synthesizing the partial image using a time delay integration method,
wherein the control unit synthesizes the partial image without correcting the aspect ratio.
시료에 대하여 상대적으로 이동 가능한 비전 어셈블리를 포함하고, 시간 지연 적분 방식을 이용하여 상기 시료에 대한 영상을 획득함으로써 상기 시료를 검사하는 시료 검사 장치에 있어서,
상기 비전 어셈블리는,
상기 시료의 기준면으로부터 이격되고, 상기 시료의 기준면에 대하여 평행하게 배치되는 카메라 센서; 및
상기 시료의 기준면 및 상기 카메라 센서 사이에 위치하고, 상기 카메라 센서의 법선에 대하여 경사진 방향의 광축을 갖는 광학계를 포함하는 시료 검사 장치.
A sample inspection apparatus comprising a vision assembly relatively movable with respect to the sample, and for examining the sample by acquiring an image of the sample using a time delay integration method, the sample inspection apparatus comprising:
The vision assembly,
a camera sensor spaced apart from the reference plane of the sample and disposed parallel to the reference plane of the sample; and
and an optical system positioned between the reference plane of the sample and the camera sensor and having an optical axis inclined with respect to a normal of the camera sensor.
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