KR20220105838A - 투명 기판 검사 장치 및 투명기판 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 기판 검사 장치 및 투명기판 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 정확도를 높여 미세 결함을 검출하고, 결함의 위치를 특정할 수 있는 투명 기판 검사 장치 및 투명기판 검사 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하나의 촬상 수단을 이용해 다수의 조명에 의한 화상을 촬상함으로써, 더 빠른 검사가 가능하고, 동일 영역을 거의 동시에 브라이트 필드 및 다크 필드 검사를 진행함으로써 검사 신뢰성을 향상 시킬 수 있으며, 촬상 수단의 개수를 줄일 수 있고, 또한, 습득한 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지를 비교하여 결함의 위치, 즉 촬상면 상의 결함인지, 촬상면의 반대면 상의 결함인지 여부를 자동으로 판단할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 투명 기판 검사 장치 및 투명기판 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 정확도를 높여 미세 결함을 검출하고, 결함의 위치를 특정할 수 있는 투명 기판 검사 장치 및 투명기판 검사 방법에 관한 것이다.
종래부터, 투명 판상체의 결함 검사에 있어서는, 기포, 이물질 또는 흠집 등의 결함과 투명 판상체의 품질에 영향을 미치지 않는 먼지나 오염 등의 유사 결함을 구별하는 것이 요구된다. 또, 결함이 있는 투명 판상체의 부위 (촬영면, 내부 또는 촬영면의 반대 면 중 어느 하나), 및 내부에 있는 경우에 있어서의 결함의 깊이에 따라, 요구되는 품질 레벨이 상이한 경우가 있다. 이 때문에, 결함을 검출하는 것뿐만이 아니고, 투명 판상체의 두께 방향에 있어서의 결함의 위치를 특정하는 것도 요구된다.
투명 기판에 존재하는 결함은 투명 기판 상에 광을 조사하고, 투명 기판으로부터 반사 및 산란된 광을 검출하는 광학적 방법에 의해 수행될 수 있다. 이 때, 조사된 광은 투명 기판을 투과하므로, 광이 입사하는 투명 기판의 제1 면 상에 존재하는 결함뿐만이 아니라 투명 기판 내부 또는 투명 기판의 제1 면과 반대되는 제2 면 상에 존재하는 결함까지 함께 검출될 수 있다.
최근 최소의 표면 결함을 갖는 투명 기판이 요구되고 있으므로, 투명 기판의 제1 면에 존재하는 결함을 제1 면과 반대되는 제2 면에 존재하는 결함과 구별하여 신속하고 정확하게 검출하는 기술이 필요하다.
이에 따라, 종래의 기술에서는 촬상면에 브라이트 필드를 형성하는 BF 조명과, 다크 필드를 형성하는 DF 조명을 포함하여 브라이트 필드 및 다크 필드 이미지를 각각 취득하여 결함을 이중으로 조사하는 기술이 제시된 바 있다.
이러한 종래의 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 촬영면에 브라이트 필드를 형성하는 BF 조명과, 다크 필드를 형성하는 DF 조명을 시그널 제너레이터가 직접 디지털 신호를 전달하여 제어하고, 프레임 그래버가 시그널 제너레이터로부터 디지털 신호를 수신하여 카메라를 제어함으로써, 조명과 카메라가 서로 별도로 제어됨에 따라 신호 손상이 발생하는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 하나의 촬상수단을 이용해 다수의 조명에 의한 화상을 촬상함으로써, 더 빠른 검사가 가능하고, 동일 영역을 거의 동시에 브라이트 필드 및 다크 필드 검사를 진행함으로써 검사 신뢰성을 향상 시킬 수 있으며, 촬상 수단의 개수를 줄일 수 있는 경제적 효과가 있는 투명 기판 검사 장치 및 투명기판 검사 방법을 제공함에 있다.
또한, 습득한 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지를 비교하여 결함의 위치, 즉 촬상면 상의 결함인지, 촬상면의 반대면 상의 결함인지 여부를 자동으로 판단할 수 있는 투명기판 검사 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 투명 기판 검사 장치는투명 기판의 결함을 검사하는 투명 기판 검사 장치로서, 상기 투명 기판의 한 촬상면에 빛을 조사하는 제 1 조명 및 제 2 조명, 상기 촬상면을 한 라인씩 촬상하는 라인카메라를 포함하는 촬상 수단, 및 상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명 및 상기 촬상 수단을 제어하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 투명 기판의 결함 여부를 판단하는 제어부,를 포함하고, 상기 제 1 조명은, 상기 제 1 조명의 브라이트 필드 영역이 상기 촬상 수단의 FOV(Field of view)에 대응되도록 상기 제 1 조명의 빛의 조사 방향과 상기 촬상면이 이루는 각도와 상기 촬상수단과 상기 촬상면이 이루는 각도가 동일한 위치에 설치되고, 상기 제 2 조명은, 상기 제 2 조명의 다크 필드 영역이 상기 촬상 수단의 FOV에 대응되도록 상기 제 2 조명의 빛의 조사 방향과 상기 촬상면이 이루는 각도와 상기 촬상수단과 상기 촬상면이 이루는 각도가 소정 수치만큼 차이가 있는 위치에 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명이 교번하여 빛을 조사하도록 상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명을 제어하고, 상기 촬상수단이 상기 제 1 조명과 상기 제 2 조명의 각각이 교번하여 빛을 조사하는 시점의 이미지를 순차적으로 촬상하도록 상기 촬상수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 촬상수단에서 촬상된 이미지들을 순차적으로 조합하여 소정 크기의 이미지인 통합 이미지를 생성하고, 상기 통합 이미지로부터, 상기 제 1 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 브라이트 필드 이미지를 생성하며, 상기 통합 이미지로부터, 상기 제 2 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 다크 필드 이미지를 생성하고, 상기 브라이트 필드 이미지 및 상기 다크 필드 이미지에 기초하여 상기 투명 기판의 결함 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 결함으로 판단하고, 상기 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상되지 않고, 상기 다크 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 미세 결함으로 판단하며, 상기 브라이트 필드 이미지와 상기 다크 필드 이미지에서 모두 결함의 그림자가 촬상되지 않은 경우, 촬상면의 반대면 상의 결함으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 투명 기판 검사 방법은 제 1 조명 및 제 2 조명, 촬상 수단, 및 상기 제 1 조명, 상기 제 2 조명 및 상기 촬상 수단을 제어하고, 상기 촬상 수단에서 촬상한 이미지에 기초하여 투명 기판의 결함 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 투명 기판 검사 장치를 이용하고, 제어부가, 상기 촬상 수단으로부터 화상을 수신하여 이미지를 생성 및 취득하는 이미지 취득 단계, 상기 이미지 취득 단계에서 취득한 이미지를 분석하여 결함 유무를 판별하는 결함 유무 판별 단계, 상기 이미지 취득 단계에서 취득한 이미지를 출력하는 출력 단계, 상기 결함 유무 판별 단계에서, 결함이 발견된 경우, 상기 결함 유무 판별 단계와 상기 출력 단계의 사이에, 상기 결함의 위치 및 그림자를 분석하는 분석 단계, 및 상기 분석 단계에서 분석한 자료를 바탕으로 결함의 정확한 위치 및 크기를 판단하는 판단단계, 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이미지 취득 단계는, 상기 촬상수단이 상기 제 1 조명과 상기 제 2 조명의 각각이 교번하여 빛을 조사하는 시점의 이미지를 순차적으로 촬상하도록 상기 촬상 수단과 상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명을 동시 제어하는 제어 신호를 발생시키는 신호 발생 단계, 상기 촬상 수단이 화상을 취득하는 촬상 단계, 상기 촬상수단에서 촬상된 이미지들을 순차적으로 조합하여 소정 크기의 이미지인 통합 이미지를 생성하는 통합 이미지 생성 단계 및 상기 통합 이미지로부터, 상기 제 1 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 브라이트 필드 이미지를 생성하며, 상기 제 2 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 다크 필드 이미지를 생성하는 이미지 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분석 단계는, 상기 제어부가, 브라이트 필드 이미지 상의 결함 위치와 다크 필드 이미지 상의 결함 위치를 비교하는 결함 위치 비교 단계, 결함 위치로부터 소정 범위 내에 추가 결함 유무를 탐색하는 그림자 탐색 단계, 상기 그림자 탐색 단계에서 상기 추가 결함이 발견된 경우, 상기 추가 결함이 기존 결함의 위치에서 소정 거리 만큼 이격된 위치에 위치하였을 때, 상기 추가 결함을 기존 결함의 그림자로 판단하는 그림자 판별 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판단 단계는, 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 결함으로 판단하고, 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상되지 않고, 다크 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 미세 결함으로 판단하며, 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지에서 모두 결함의 그림자가 촬상되지 않은 경우, 촬상면의 반대면 상의 결함으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 투명 기판 검사 장치 및 투명기판 검사 방법은 하나의 촬상 수단을 이용해 다수의 조명에 의한 화상을 촬상함으로써, 더 빠른 검사가 가능하고, 동일 영역을 거의 동시에 브라이트 필드 및 다크 필드 검사를 진행함으로써 검사 신뢰성을 향상 시킬 수 있으며, 촬상 수단의 개수를 줄일 수 있는 경제적 효과가 있다.
또한, 습득한 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지를 비교하여 결함의 위치, 즉 촬상면 상의 결함인지, 촬상면의 반대면 상의 결함인지 여부를 자동으로 판단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 투명 기판 검사 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 투명 기판 검사 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 투명 기판 검사 방법의 순서도이다.
도 5는 이미지 취득 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 6은 분석 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 7은 결함이 촬상면 상에 존재하는 투명기판의 상면도 및 측면도이다.
도 8은 결함이 미세 결함인 경우의 실제 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지이다.
도 9는 결함이 촬상면의 반대 면에 존재하는 투명기판의 상면도 및 측면도이다.
도 10은 판단 단계 판단 알고리즘을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 투명 기판 검사 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 투명 기판 검사 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 투명 기판 검사 방법의 순서도이다.
도 5는 이미지 취득 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 6은 분석 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 7은 결함이 촬상면 상에 존재하는 투명기판의 상면도 및 측면도이다.
도 8은 결함이 미세 결함인 경우의 실제 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지이다.
도 9는 결함이 촬상면의 반대 면에 존재하는 투명기판의 상면도 및 측면도이다.
도 10은 판단 단계 판단 알고리즘을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하로, 도 2 내지 3을 참조하여 본 발명의 투명 기판 검사 장치(1000)의 구성 및 특징에 대해 설명한다.
본 발명의 투명 기판 검사 장치(1000)는 도 2에 도시된 바와 같이 투명 기판(2000)의 하나의 촬상면에 빛을 조사하는 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200), 촬상면을 한 라인씩 촬상하는 라인 카메라를 포함하는 촬상 수단(300)을 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)은 서로 다른 각도로 투명 기판(2000)의 촬상면에 빛을 조사함으로써 촬상 수단(300)이 촬상하는 부분에 브라이트 필드 및 다크 필드를 형성할 수 있다. 보다 자세히, 제 1 조명(100)은 제 1 조명(100)의 브라이트 필드 영역이 상기 촬상 수단의 FOV(Field of view)에 대응되도록 하는 위치에 설치되고, 제 2 조명(200)은 제 2 조명(200)의 다크 필드 영역이 상기 촬상 수단의 FOV에 대응되도록 하는 위치에 설치된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 투명 기판 검사 장치(1000)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 조명(100)과 제 2 조명(200) 및 촬상 수단(300)을 제어하는 제어부(400)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 촬상 수단(300)에서 촬상한 이미지에 기초하여 투명 기판(2000)의 결함 여부를 판단할 수 있다. 보다 자세히, 제어부(400)는 신호 발생부를 포함할 수 있고, 신호 발생부는 디지털 신호를 생성하여 제 1 조명(100)과 제 2 조명(200) 및 촬상 수단(300)에 전달할 수 있다. 신호 발생부는 촬상 수단(300)이 일정한 주기로 촬상면을 촬상하도록 디지털 신호를 생성할 수 있고, 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)이 촬상 수단(300)의 화상 습득 시각과 동일한 시각에 빛을 조사하되, 제 1 조명(100)과 제 2 조명(200)이 이 서로 교번되어 빛을 조사하고, 촬상수단(300)이 제 1 조명(100)과 제 2 조명(200)의 각각이 교번하여 빛을 조사하는 시점의 이미지를 순차적으로 촬상하도록 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)에 모두 디지털 신호를 송신할 수 있다.
제 1 조명(100)과 제 2 조명(200)이 점등되는 시점은 서로 겹치지 않는 것이 바람직하며, 제 1 조명(100)이 한번 켜지고 꺼진 후에 제 2 조명(200)이 한번 켜지고 꺼지는 것이 반복되는 것이 바람직하다. 이에 따라 촬상 수단(300)은 특정한 촬상 위치에서 제 1 조명(100)이 형성한 브라이트 필드의 이미지와, 제 2 조명(200)이 형성한 다크 필드의 이미지를 함께 촬상할 수 있다. 이 때, 신호 발생부는 PC에 설치된 프레임 그래버(Frame grabber)일 수 있고, 촬상 수단(300)은 라인 카메라인 것이 바람직하다.
또한, 제 1 조명(100)의 빛의 조사 방향과 촬영면 즉, 투명기판(2000)이 이루는 각도는 촬상 수단(300)과 투명기판(2000)이 이루는 각도 θ1과 동일한 θ1인 것이 바람직하고, 제 2 조명(200)의 빛의 조사 방향과 투명기판(2000)이 이루는 각도는 촬상 수단(300)과 투명기판(2000)이 이루는 각도 θ1와 상이한 θ2인 것이 바람직하다. 이에 따라 제 1 조명(100)은 촬상 영역에 브라이트 필드를 형성할 수 있고, 제 2 조명(200)은 촬상 영역에 다크 필드를 형성할 수 있다.
상술한 구성으로 인하여 하나의 촬상 수단(300)을 이용해 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)에 의한 영상을 촬상함으로써, 더 빠른 검사가 가능하고, 동일 영역을 거의 동시에 브라이트 필드 및 다크 필드 검사를 진행함으로써 검사 신뢰성을 향상 시킬 수 있으며, 촬상 수단(300)의 개수를 줄일 수 있는 경제적 효과를 기대할 수 있다.
또한, 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)이 전기적으로 병렬로 연결되어 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)을 함께 제어함에 따라 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200) 신호 사이에 오차 발생율을 현저히 줄이고, 신호 손상이 발생하는 현상을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 기판 검사 장치(1000)는 제 1 및 제 2 조명(200)과 라인 카메라를 진행방향으로 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다. 제어부(400)는, 촬상 수단(300)이 특정한 위치에서 브라이트 필드와 다크 필드의 화상을 모두 촬상한 이후에 진행방향의 다음 위치로 제 1 및 제 2 조명(200)과 라인 카메라를 함께 이동시키도록 이동부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(400)는 촬상 수단(300)으로부터 시간별 브라이트 필드의 화상과 다크 필드의 화상을 각각 수신하는 화상 수신부와, 신호 발생부가 생성한 디지털 신호 정보를 토대로 브라이트 필드의 화상과 다크 필드의 화상을 분리하는 화상 분리부를 포함하여, 브라이트 필드와 다크 필드의 개별 이미지를 생성할 수 있다.
보다 자세히, 제어부(400)의 화상 수신부는 촬상수단(300)에서 촬상된 이미지들을 순차적으로 조합하여 소정 크기의 이미지인 통합 이미지를 생성하고, 통합 이미지로부터, 제 1 조명(100)이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 브라이트 필드 이미지를 생성하며, 제 2 조명(200)이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 다크 필드 이미지를 생성할 수 있고, 추후 제어부(400)는 상술한 브라이트 필드 이미지 및 다크 필드 이미지에 기초하여 투명 기판(2000)의 결함 여부를 판단할 수 있다.
제어부(400)는 촬상 면 상의 결함을 판단 할 시 하기와 같은 알고리즘으로 판단할 수 있다.
(a) 결함이 촬상면 상에 위치하되, 결함의 크기가 큰 경우,
결함이 촬상면 상에 위치한 경우, 결함으로 인해 그림자가 발생할 수 있고, 이에 따라 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)의 위치를 고려하였을 시의 결함 그림자의 예상 위치 즉, 기존 결함과 소정 거리 L 만큼 이격된 위치에 그림자가 형성될 수 있다.(L 값은 제 1 조명의 조사 각도와 투명 기판 사이의 각도 및 거리에 따라 도출될 수 있다.) 이 때 형성된 그림자는 브라이트 필드의 이미지 및 다크 필드 이미지에 촬상될 수 있다. 이에 따라, 제어부(400)는 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 결함으로 판단하는 것이 바람직하다.
(b) 결함이 촬상면 상에 위치하되, 결함의 크기가 작은 경우,
결함이 촬상면 상에 위치한 경우, 케이스(a)에서 설명한 바와 같이, 브라이트 필드 이미지에 결함의 그림자가 촬상될 수 있다. 다만, 브라이트 필드 이미지의 경우 실제 결함의 크기보다 더 작게 결함이 측정되는 경향이 있으므로, 결함의 크기가 충분히 작으면 브라이트 필드 이미지에서 결함과 그 그림자의 이미지가 누락되거나 하여 결함과 그 그림자의 유무 식별이 어려울 수 있다. 이를 보완하기 위해, 제어부(400)는 다크 필드 이미지를 고려하여 결함의 그림자 유무를 확인할 수 있다. 다크 필드 이미지의 경우 실제 결함의 크기보다 더 크게 결함이 측정되므로 결함의 크기가 작더라도 포착이 용이할 수 있다.
즉, 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 포착되지 않았더라도 다크 필드 이미지에 결함의 그림자가 촬상되었다면, 제어부(400)는 촬상면 상에 결함이 존재하되, 존재하는 결함의 크기가 작은 미세 결함인 것으로 판단할 수 있다.
(c) 결함이 촬상면의 반대면에 위치하는 경우,
결함이 촬상면의 반대 면에 위치한 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 결함에 그림자가 발생하지 않는다. 이에 따라 결함은 촬영이 되되, 브라이트 필드 이미지 와 다크 필드 이미지 모두에서 결함의 그림자는 촬영이 되지 않는다. 이에 따라, 제어부(400)는 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지 모두 에서 결함의 그림자가 촬상되지 않은 경우, 촬상면의 반대면 상의 결함으로 판단하는 것이 바람직하다.
그리고, 제어부(400)는 취득한 이미지를 외부로 출력하는 출력부를 포함하고, 출력부는 브라이트 필드와 다크 필드의 개별 이미지를 외부로 출력하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예로, 제어부(400)의 신호 발생부는, 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)이 교번하여 빛을 조사하도록 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)을 제어하되, 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)의 빛 조사 시작 시점 이후 소정의 대기 시간후에 촬상 수단(300)이 투명 기판(2000)의 적어도 일부를 촬상하도록 디지털 신호를 발생 시킬 수 있다.
이 때, 대기 시간은 0.1μs 내지 0.1ms 일 수 있고, 촬상 수단(300)의 1회 촬상 시간의 0.1% 내지 1%일 수 있다. 이에 따라 조명의 노후화 및 긴 신호선에 의한 불균일한 시간 지연, 노이즈, 주변 장치와의 간섭에 의하여 촬용시점의 조명이 원하는 조명이 되지 못하여 오검출 하는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.
더 나아가, 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 본 발명의 투명 기판 검사 장치(1000)는 제어부(400)와 제 1 조명(100)을 연결하는 제 1 와이어, 및 제어부(400)와 제 2 조명(200)을 연결하는 제 2 와이어, 를 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 및 2 와이어의 길이의 차는 소정 기준치 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 제어부(400)의 신호 발생부가 제 1 및 2 와이어를 통해 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)을 제어할 시에, 와이어의 길이 차에 의해 발생하는 딜레이를 최소화 할 수 있고, 신호의 손상 및 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 기판 검사 장치(1000)는 제어부(400)와 촬상 수단(300)을 연결하는 제 3 와이어를 더 포함할 수 있고, 제 3 와이어는 제 1, 2 와의 길이의 차가 소정 기준치 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 제어부(400)의 신호 발생부가 제 1 내지 3 와이어를 통해 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)과 촬상 수단(300)을 제어할 시에, 와이어의 길이 차에 의해 발생하는 딜레이를 최소화 할 수 있고, 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)과 촬상 수단(300) 간의 시간차를 최소화 함에 따라 신호의 손상 및 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)는 매우 빠른 속도 및 주기로 촬상면을 촬상하고, 빛을 조사하므로, 미소한 시간 지연으로도 신호의 결손이 발생할 수 있다. 이에 따라 제 1 내지 3 와이어의 길이 차를 줄임으로써 신호 전달에 있어 발생하는 시간 지연을 줄이는 구성은 현저한 효과를 기대할 수 있다.
이하로, 도 3 내지 5를 참조하여 본 발명의 투명 기판(2000) 검사 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 투명 기판(2000) 검사 방법은 제어부(400)에 의해 수행될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 기판(2000) 검사 방법은 촬상 수단(300)으로부터 시간별 화상을 수신하여 이미지를 생성하는 이미지 취득 단계와, 이미지 취득 단계에서 취득한 이미지를 분석하여 결함 유무를 판별하는 결함 유무 판별 단계와, 이미지 취득 단계에서 취득한 이미지를 출력하는 출력 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 결함 유무 판별 단계에서, 결함이 발견된 경우, 결함의 위치 및 그림자를 분석하는 분석 단계, 분석 단계에서 분석한 자료를 바탕으로 결함의 정확한 위치 및 크기를 판단하는 판단단계가 더 포함될 수 있다. 이에 따라 투명 기판(2000) 상의 결함 위치를 보다 자세히 파악할 수 있다.
결함 유무 판별 단계에서 결함이 발견되지 않은 경우는 결함 유무 판별 단계가 완료된 이후에 바로 출력 단계가 수행되는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이 이미지 취득 단계는, 제어부(400)가 디지털 신호를 생성하고 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200) 에 전달하여 촬상수단(300)이 제 1 조명(100)과 제 2 조명(200)의 각각이 교번하여 빛을 조사하는 시점의 이미지를 순차적으로 촬상하도록 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100)과 제 2 조명(200)을 동시 제어하는 신호 발생 단계, 제어부(400)가 이동부를 제어하여 촬상 수단(300)과 조명를 촬상면의 목표 촬상 위치로 이동시키는 이동 단계, 촬상 수단(300)이 화상을 취득하는 촬상 단계, 촬상수단(300)에서 촬상된 이미지들을 순차적으로 조합하여 소정 크기의 이미지인 통합 이미지를 생성하는 통합 이미지 생성 단계 및 통합 이미지로부터, 제 1 조명(100)이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 브라이트 필드 이미지를 생성하며, 제 2 조명(200)이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 다크 필드 이미지를 생성하는 이미지 분리 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 이동 단계는 택일적으로 포함될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 투명 기판(2000) 검사 방법은 하나의 촬상 수단(300)을 이용해 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)에 의한 화상을 촬상함으로써, 더 빠른 검사가 가능하고, 동일 영역을 거의 동시에 브라이트 필드 및 다크 필드 검사를 진행함으로써 검사 신뢰성을 향상 시킬 수 있으며, 촬상 수단(300)의 개수를 줄일 수 있는 경제적 효과를 기대할 수 있다.
또한, 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)이 병렬로 연결되어 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200)을 함께 제어함에 따라 촬상 수단(300)과 제 1 조명(100) 및 제 2 조명(200) 신호 사이에 오차 발생율을 현저히 줄이고, 신호 손상이 발생하는 현상을 최소화 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 분석 단계는, 제어부(400)가, 브라이트 필드 이미지 상의 결함 위치와 다크 필드 이미지 상의 결함 위치를 비교하는 결함 위치 비교 단계, 결함 위치로부터 소정 범위 내에 추가 결함이 촬상 되었는지 유무를 탐색하는 그림자 탐색 단계, 그림자 탐색 단계에서 추가 결함이 발견된 경우, 추가 결함의 위치가 기존 결함의 위치에서 소정 거리만큼 이격된 위치에 위치한 경우, 추가 결함을 기존 결함의 그림자로 판단하는 그림자 판별 단계를 포함할 수 있다.
보다 자세히, 그림자 탐색 단계에서 탐색하는 추가 결함의 기준은 기존에 탐색된 결함과 크기가 소정 오차범위 내로 동일한 크기를 가지는 것일 수 있다. 이는 추가로 탐색된 결함이 기존에 탐색된 결함의 그림자인지, 또는 기존에 탐색된 결함의 인근에 위치한 별도의 결함인지 유무를 판별할 수 있다. 이에 따라 그림자 탐색 단계에서는 기존에 탐색된 결함의 그림자를 탐색해 낼 수 있다.
또한, 그림자 판별 단계에서, 탐색된 추가 결함이 기존 결함과 소정 거리 만큼 이격되었는지, 더 나아가, 추가 결함이 기존 결함으로부터 어느 방향으로 이격되었는지 탐색하여 제 1 및 제 2 조명(200)의 위치를 고려 하였을 시, 그림자의 예상 위치와 비교 후, 탐색된 추가 결함이 기존 결함의 그림자인지 유무를 판별할 수 있다.
이하로, 도 6 내지 9를 참조하여 판단 단계의 결함 위치 판단 알고리즘에 대해 보다 자세히 설명한다.
상술한 분석 단계에서 기존 결함의 그림자가 발견된 경우에 판단 단계는 이를 기준으로 결함의 정확한 위치를 판별할 수 있다.
(a) 결함이 촬상면 상에 위치하되, 결함의 크기가 큰 경우,
결함이 촬상면 상에 위치한 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 결함으로 인해 그림자가 발생할 수 있고, 이에 따라 제 1 및 제 2 조명(200)의 위치를 고려하였을 시의 결함 그림자의 예상 위치 즉, 기존 결함과 소정 거리 L 만큼 이격된 위치에 그림자가 형성될 수 있다.(L 값은 제 1 조명과 투명 기판 사이의 각도(θ1) 및 거리에 따라 도출될 수 있다.) 이 때 형성된 그림자는 브라이트 필드의 이미지 및 다크 필드 이미지에 촬상될 수 있다. 이에 따라, 제어부(400)는 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 결함으로 판단하는 것이 바람직하다.
(b) 결함이 촬상면 상에 위치하되, 결함의 크기가 작은 경우,
결함이 촬상면 상에 위치한 경우, 케이스(a)에서 설명한 바와 같이, 브라이트 필드 이미지에 결함의 그림자가 촬상될 수 있다. 다만, 브라이트 필드 이미지의 경우 실제 결함의 크기보다 더 작게 결함이 측정되는 경향이 있으므로, 결함의 크기가 충분히 작으면 브라이트 필드 이미지에서 결함과 그 그림자의 이미지가 누락되거나 하여 결함과 그 그림자의 유무 식별이 어려울 수 있다. 이를 보완하기 위해, 제어부(400)는 다크 필드 이미지를 고려하여 결함의 그림자 유무를 확인할 수 있다. 다크 필드 이미지의 경우 실제 결함의 크기보다 더 크게 결함이 측정되므로 결함의 크기가 작더라도 포착이 용이할 수 있다. 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지에서의 결함 크기 차이는 도 7에 도시된 비교 이미지를 통해 확인할 수 있다. 도 7에 도시된 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지는 동일한 촬상면을 촬상한 것이다.
즉, 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 포착되지 않았더라도 다크 필드 이미지에 결함의 그림자가 촬상되었다면, 제어부(400)는 촬상면 상에 결함이 존재하되, 존재하는 결함의 크기가 작은 미세 결함인 것으로 판단할 수 있다.
(c) 결함이 촬상면의 반대면에 위치하는 경우,
결함이 촬상면의 반대 면에 위치한 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 결함에 그림자가 발생하지 않는다. 이에 따라 결함은 촬영이 되되, 브라이트 필드 이미지 와 다크 필드 이미지 모두에서 결함의 그림자는 촬영이 되지 않는다. 이에 따라, 제어부(400)는 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지 모두 에서 결함의 그림자가 촬상되지 않은 경우, 촬상면의 반대면 상의 결함으로 판단하는 것이 바람직하다.
상술한 케이스 별 판단 지표에 따라 제어부(400)는 도 9에 도시된 그림자 위치 판단 알고리즘을 구축하여 수행할 수 있다. 도 9에 도시된 판단 단계는, 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 결함으로 판단하고, 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상되지 않고, 다크 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 미세 결함으로 판단하며, 브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지에서 모두 결함의 그림자가 촬상되지 않은 경우, 촬상면의 반대면 상의 결함으로 판단할 수 있다.
2000 : 투명 기판
1000 : 투명 기판 검사 장치
100 : 제 1 조명
200 : 제 2 조명
300 : 촬상 수단
400 : 제어부
1000 : 투명 기판 검사 장치
100 : 제 1 조명
200 : 제 2 조명
300 : 촬상 수단
400 : 제어부
Claims (8)
- 투명 기판의 결함을 검사하는 투명 기판 검사 장치로서,
상기 투명 기판의 한 촬상면에 빛을 조사하는 제 1 조명 및 제 2 조명;
상기 촬상면을 한 라인씩 촬상하는 라인카메라를 포함하는 촬상 수단; 및
상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명 및 상기 촬상 수단을 제어하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 투명 기판의 결함 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
상기 제 1 조명은, 상기 제 1 조명의 브라이트 필드 영역이 상기 촬상 수단의 FOV(Field of view)에 대응되도록 상기 제 1 조명의 빛의 조사 방향과 상기 촬상면이 이루는 각도와 상기 촬상수단과 상기 촬상면이 이루는 각도가 동일한 위치에 설치되고,
상기 제 2 조명은, 상기 제 2 조명의 다크 필드 영역이 상기 촬상 수단의 FOV에 대응되도록 상기 제 2 조명의 빛의 조사 방향과 상기 촬상면이 이루는 각도와 상기 촬상수단과 상기 촬상면이 이루는 각도가 소정 수치만큼 차이가 있는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 투명 기판 검사 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명이 교번하여 빛을 조사하도록 상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명을 제어하고,
상기 촬상수단이 상기 제 1 조명과 상기 제 2 조명의 각각이 교번하여 빛을 조사하는 시점의 이미지를 순차적으로 촬상하도록 상기 촬상수단을 제어하는 것
을 특징으로 하는 투명 기판 검사 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 촬상수단에서 촬상된 이미지들을 순차적으로 조합하여 소정 크기의 이미지인 통합 이미지를 생성하고,
상기 통합 이미지로부터, 상기 제 1 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 브라이트 필드 이미지를 생성하며,
상기 통합 이미지로부터, 상기 제 2 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 다크 필드 이미지를 생성하고,
상기 브라이트 필드 이미지 및 상기 다크 필드 이미지에 기초하여 상기 투명 기판의 결함 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 검사 장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 결함으로 판단하고,
상기 브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상되지 않고,
상기 다크 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 미세 결함으로 판단하며,
상기 브라이트 필드 이미지와 상기 다크 필드 이미지에서 모두 결함의 그림자가 촬상되지 않은 경우, 촬상면의 반대면 상의 결함으로 판단하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 검사 장치.
- 제 1 조명 및 제 2 조명; 촬상 수단; 및 상기 제 1 조명, 상기 제 2 조명 및 상기 촬상 수단을 제어하고, 상기 촬상 수단에서 촬상한 이미지에 기초하여 투명 기판의 결함 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 투명 기판 검사 장치를 이용하는 투명 기판 검사 방법에 있어서,
제어부가,
상기 촬상 수단으로부터 화상을 수신하여 이미지를 생성 및 취득하는 이미지 취득 단계;
상기 이미지 취득 단계에서 취득한 이미지를 분석하여 결함 유무를 판별하는 결함 유무 판별 단계;
상기 이미지 취득 단계에서 취득한 이미지를 출력하는 출력 단계;
상기 결함 유무 판별 단계에서, 결함이 발견된 경우, 상기 결함 유무 판별 단계와 상기 출력 단계의 사이에,
상기 결함의 위치 및 그림자를 분석하는 분석 단계; 및
상기 분석 단계에서 분석한 자료를 바탕으로 결함의 정확한 위치 및 크기를 판단하는 판단단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 검사 방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 이미지 취득 단계는,
상기 촬상수단이 상기 제 1 조명과 상기 제 2 조명의 각각이 교번하여 빛을 조사하는 시점의 이미지를 순차적으로 촬상하도록 상기 촬상 수단과 상기 제 1 조명 및 상기 제 2 조명을 동시 제어하는 제어 신호를 발생시키는 신호 발생 단계,
상기 촬상 수단이 화상을 취득하는 촬상 단계,
상기 촬상수단에서 촬상된 이미지들을 순차적으로 조합하여 소정 크기의 이미지인 통합 이미지를 생성하는 통합 이미지 생성 단계 및
상기 통합 이미지로부터, 상기 제 1 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 브라이트 필드 이미지를 생성하며, 상기 제 2 조명이 빛을 조사하는 순간에 촬상된 이미지들만을 추출하고, 조합하여 다크 필드 이미지를 생성하는 이미지 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 검사 방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 분석 단계는,
상기 제어부가,
브라이트 필드 이미지 상의 결함 위치와 다크 필드 이미지 상의 결함 위치를 비교하는 결함 위치 비교 단계,
결함 위치로부터 소정 범위 내에 추가 결함 유무를 탐색하는 그림자 탐색 단계,
상기 그림자 탐색 단계에서 상기 추가 결함이 발견된 경우,
상기 추가 결함이 기존 결함의 위치에서 소정 거리 만큼 이격된 위치에 위치하였을 때, 상기 추가 결함을 기존 결함의 그림자로 판단하는 그림자 판별 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 검사 방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 판단 단계는,
브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 결함으로 판단하고,
브라이트 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상되지 않고,
다크 필드 이미지에서 결함의 그림자가 촬상된 경우, 촬상면 상의 미세 결함으로 판단하며,
브라이트 필드 이미지와 다크 필드 이미지에서 모두 결함의 그림자가 촬상되지 않은 경우, 촬상면의 반대면 상의 결함으로 판단하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 검사 방법.
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