KR20230067199A - 메탈 마스크 검사기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메탈 마스크 검사기에 관한 것으로, 본체테이블, 상기 본체테이블을 보호하기 위한 상부커버, 상기 상부커버의 일부구간을 개폐하기 위한 도어, 본체테이블의 상부에 설치되며 피검사물인 메탈 마스크를 지지하기 위한 한 쌍의 결합가이드, 상기 결합가이드의 상측에 배치되어 상기 메탈 마스크에 형성된 패턴을 촬영하는 촬영수단, 상기 촬영수단의 하부에 승하강 가능하게 배치되되, 상기 결합가이드의 하측에 배치되어 상기 메탈 마스크의 패턴으로 빛을 조사하는 광원부, 상기 촬영수단의 일측에 일체로 구비되고, 상기 촬영수단으로부터 하부로 돌출되어 상기 메탈 마스크의 상면 코너를 가압하여 텐션을 측정하는 텐션 측정부를 포함하는 것으로, 본 발명은 촬영수단과 광원부가 동시에 이동 가능하도록 하여 메탈 마스크의 패턴과 근접한 위치에서 패턴으로 빛을 조사하는 동시에 촬영을 수행하도록 함으로써, 정밀한 패턴 이미지를 획득하여 패턴 불량 검사의 정확도를 향상시키는 현저한 효과가 있다.

Description

메탈 마스크 검사기 {APPARATUS FOR INSPECTING METAL MASK}
본 발명은 메탈 마스크의 결함을 탐지하기 위한 메탈 마스크 검사기에 관한 것이다.
일반적으로 메탈 마스크는 반도체 제조 분야, 특히 표면 실장기술에서 인쇄회로기판 등에 칩 등을 장착하기 위해 솔더 크림(연납 크림, solder cream)을 도포하거나 또는 노광 작업을 하는 경우에 널리 사용되는 금속 박막을 말하는 것으로, 스텐실마스크라고도 한다.
메탈 마스크는 미세 구멍이 타공된 패턴을 가지며, 사각틀 형상의 고정프레임에 가장자리가 고정된 상태로 사용된다.
이러한 메탈 마스크는 반도체 회로 또는 태양전지의 전극 등을 인쇄하는 등 정밀한 공정에 사용됨에 따라 메탈 마스크의 패턴에 미세한 이물이 부착되거나 손상되는 등의 불량이 발생되면, 해당 메탈 마스크를 사용하는 제조 공정 전체에 큰 손실을 야기할 수 있으므로, 메탈 마스크는 사용전 또는 사용후 정기적으로 불량 유무를 검사할 필요가 있다.
종래에는 메탈 마스크를 지그 또는 고정프레임 등을 통해 장치 본체부에 고정시킨 후, 광원을 통해 메탈 마스크에 형성된 패턴에 빛을 조사하고, 카메라로 메탈 마스크의 패턴을 촬영하여 패턴 이미지를 획득한 후, 패턴 이미지를 분석하여 메탈 마스크에 형성된 패턴의 불량 여부를 검사하고 있다.
그러나 종래의 검사 장치는 본체부의 하부에 고정된 단일 광원을 이용하여 메탈 마스크 쪽으로 빛을 조사하고 이를 촬영하고 있어, 조사되는 빛의 확산에 의해 메탈 마스크의 패턴 쪽으로 빛이 균일하게 조사되지 않고, 외부 조명 등에 의해 빛의 간섭이 발생할 수 있는 단점이 있어, 불량 검사의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2304697호
본 발명에서는 촬영수단과 광원부가 동시에 이동 가능하도록 하여 메탈 마스크의 패턴과 근접한 위치에서 패턴으로 빛을 조사하는 동시에 촬영을 수행하도록 함으로써, 정밀한 패턴 이미지를 획득할 수 있는 메탈 마스크 검사기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 메탈 마스크 검사기에 관한 것으로, 본체테이블, 상기 본체테이블을 보호하기 위한 상부커버, 상기 상부커버의 일부구간을 개폐하기 위한 도어, 본체테이블의 상부에 설치되며 피검사물인 메탈 마스크를 지지하기 위한 한 쌍의 결합가이드, 상기 결합가이드의 상측에 배치되어 상기 메탈 마스크에 형성된 패턴을 촬영하는 촬영수단, 상기 촬영수단의 하부에 승하강 가능하게 배치되되, 상기 결합가이드의 하측에 배치되어 상기 메탈 마스크의 패턴으로 빛을 조사하는 광원부, 상기 촬영수단의 일측에 일체로 구비되고, 상기 촬영수단으로부터 하부로 돌출되어 상기 메탈 마스크의 상면 코너를 가압하여 텐션을 측정하는 텐션 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메탈 마스크 검사기는 상기 본체 테이블 상에서 상기 촬영수단을 평면상의 X 또는 Y 방향으로 이동시키는 제1 이송수단과, 상기 제1 이송수단의 Y 방향 이동과 연동하도록 상기 제1 이송수단에 연결되고, 상기 광원부를 X 방향으로 이동시키는 제2 이송수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 촬영수단과 광원부가 동시에 이동 가능하도록 하여 메탈 마스크의 패턴과 근접한 위치에서 패턴으로 빛을 조사하는 동시에 촬영을 수행하도록 함으로써, 정밀한 패턴 이미지를 획득하여 패턴 불량 검사의 정확도를 향상시키는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 메탈 마스크 검사기의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기의 구성을 정면도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기의 구성을 측면도로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기의 요부 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이송수단 및 제2 이송수단의 구성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기에서 메탈 마스크의 텐션을 테스트하는 과정으로 도시한 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 메탈 마스크 검사기(1000)는, 본체 테이블(100), 촬영수단(200), 제1 이송수단(300), 광원부(400), 제2 이송수단(500) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
먼저, 상기 본체 테이블(100)은 촬영수단(200), 제1 이송수단(300), 광원부(400) 및 제2 이송수단(500)를 지지하는 요소이다.
상기 본체 테이블(100)의 상부에는 촬영수단(200), 제1 이송수단(300), 광원부(400) 및 제2 이송수단(500)를 보호하기 위한 상부커버(110)가 일체로 형성되며, 상부커버(110)의 전면에는 도어(120)가 구비된다.
또한, 본체 테이블(100)에는 메탈 마스크(1)를 고정하는 사각틀 형상의 고정프레임(3)이 삽입 결합되는 결합가이드(130)가 구비된다.
상기 결합가이드(130)는 한 쌍으로 구비되어 본체 테이블(100)의 양측에 배치되며, 고정프레임(3)의 양측을 지지하도록 마련된다.
상기 메탈 마스크(1)가 고정된 고정프레임(3)은 본체 테이블(100)의 결합가이드(130)에 삽입 결합됨에 따라, 메탈 마스크(1)를 본체 테이블(100) 상의 검사 위치에 고정시킬 수 있다.
이때, 메탈 마스크(1)는 촬영수단(200)과 광원부(400)의 사이에 배치된다.
상기 촬영수단(200)은 메탈 마스크(1)의 상부에 배치되어, 메탈 마스크(1)에 형성된 패턴(2)을 촬영한다.
촬영수단(200)은 메탈 마스크(1)를 촬영할 수 있는 카메라 등의 비전센서로 이루어질 수 있고, 메탈 마스크(1)의 패턴(2)을 촬영한 이미지는 장치 내 제어부(미도시)에 구비되는 메모리(미도시)에 저장될 수 있다.
이때, 촬영수단(200)은 제1 이송수단(300)에 의해 지지되며 제1 이송수단에 의해 본체 테이블(100) 상에서 X,Y 방향으로 이송되어 메탈 마스크(1) 상면에 근접하게 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 이송수단(300)은 본체 테이블(100)의 상부 양측에 각각 구비되는 가이드레일(310)과, 가이드레일(310)에 수직하게 결합되고 가이드레일(310)을 따라 Y 방향으로 이동 가능하게 구비되는 제1 이송부(320)와, 제1 이송부(320)의 상단에 수평하게 연결되는 상부가이드(330)와, 상부가이드(330)를 따라 촬영수단(200)을 X 방향으로 이동시키는 제2 이송부(340)를 포함한다.
상기 가이드레일(310)은 한 쌍으로 구비되어 본체 테이블(100)의 상부 양측에 각각 Y 방향으로 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 제1 이송부(320)는 한 쌍의 가이드레일(310)에 각각 이동 가능하게 구비되는 한 쌍의 수직지지대(321)와, 수직지지대(321)가 가이드레일(310)을 따라 이동할 수 있도록 동력을 제공하는 제1 구동부(미도시)를 포함한다.
여기서, 수직지지대(321)는 가이드레일(310)과 결합되는 부분에 복수의 롤러(미도시)가 구비되어 있어, 복수의 롤러(미도시)를 통해 수직지지대(321)가 가이드레일(310)을 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다.
더불어, 제1 구동부(미도시)는 수직지지대(321)에 구비될 수 있고, 구동모터를 통해 복수의 롤러(미도시)에 회전력을 전달함으로써, 수직지지대(321)를 가이드레일(310)을 따라 전후 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 제2 이송부(340)는 상부가이드(330)에 구비되는 리드스크류(341)와, 촬영수단(200)의 일측에 구비되고 리드스크류(341)에 이동 가능하게 스크류 결합되는 스크류 너트(342)와, 리드스크류(341)를 회전시켜 촬영수단(200)을 리드스크류(341)를 따라 이동시키는 제2 구동부(343)를 포함할 수 있다.
여기서, 상부가이드(330)에는 촬영수단(200)이 LM가이드(G) 등에 의해 가이드 결합될 수 있고, 더불어 촬영수단(200)에 구비된 스크류 너트(342)가 상부가이드(330)에 구비된 리드스크류(341)에 결합되어 있어, 제2 구동부(343)가 리드스크류(341)를 정회전 또는 역회전시키는 경우, 상부가이드(330) 상에서 스크류 너트(342)가 리드스크류(341)를 따라 촬영수단(200)을 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 제2 구동부(343)는 상부가이드(330)의 일측에 구비되어 리드스크류(341)의 일단과 연결되고, 구동모터를 통해 리드스크류(341)에 회전력을 전달한다. 이때, 제1 이송부(320)와 제2 이송부(340)에 각각 구비되는 제1 구동부(미도시)와 제2 구동부(343)는 후술되는 제어부(미도시)의 제어에 따라 동작된다.
한편, 광원부(400)는 메탈 마스크(1)를 사이에 두고 촬영수단(200)의 하부에 구비되어, 메탈 마스크(1)에 형성된 패턴(2)으로 빛을 조사한다.
이때, 광원부(400)는 LED 램프 등의 광원을 이용하며, 상기 광원부(400)는 본체 테이블(100) 상에서 제2 이송수단(500)에 의해 항시 촬영수단(200)의 하부에 배치되
도록 이송된다.
즉, 광원부(400)가 메탈 마스크(1)에 형성된 패턴(2)으로 빛을 조사하면, 조사된 빛이 메탈 마스크(1)의 패턴(2)을 통과하게 되는데, 이때 촬영수단(200)이 메탈 마스크(1)의 패턴(2)을 촬영함으로써, 촬영 이미지를 통해패턴(2)에 미세한 이물이 부착되었거나 손상되었는지 등의 불량 유무를 검사할 수 있다.
이때, 촬영수단(200)은 메탈 마스크(1)의 상면에 근접하게 배치되어 메탈 마스크(1)에 형성된 패턴(2)을 명확하게 촬영할 수 있고, 이를 통해 패턴(2)의 정밀한 검사를 수행할 수 있다.
더욱이, 광원부(400)는 상하로 승강 가능하게 구비되어 촬영수단(200)에 더욱 근접하게 배치될 수 있고, 이 경우 빛의 직진성이 더욱 향상될 수 있음은 물론, 외부 조명 등에 대한 빛의 간섭을 방지할 수 있으며, 촬영수단(200)에서 메탈 마스크(1)의 패턴(2)을 더욱 명확하고 정밀하게 촬영할 수 있다.
또한, 광원부(400)와 대향하게 배치되는 촬영수단(200)은 메탈 마스크(1)의 패턴 촬영을 시작하기 전에, 광원부(400)와의 중심이 맞을 수 있도록 센터링을 수행할 수 있으며, 이 과정을 통해 촬영수단(200)과 광원부(400)를 이용한 메탈 마스크 패턴 촬영의 정확성을 증대시킬 수 있다.
한편, 제2 이송수단(500)은 제1 이송수단(300)과 함께 Y 방향으로 이동하도록 제1 이송수단(300)과 연결되고, 광원부(400)를 X 방향으로 이동시킨다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 이송수단(500)은 제1 이송수단(300)에 구비된 한 쌍의 수직지지대(321)의 하단 사이에 수평하게 연결되어 제1 이송수단(300)의 상부가이드(330)와 평행하게 배치되는 하부가이드(510)와, 하부가이드(510)를 따라 광원부(400)를 X 방향으로 이동시키는 제3 이송부(520)를 포함한다.
여기서, 제3 이송부(520)는 하부가이드(510)의 양단에 각각 구비되는 타이밍기어(521)와, 하부가이드(510)의 길이 방향을 따라 구비되어 타이밍기어(521)에 권취되고 벨트 상에 광원부(400)가 고정되는 타이밍벨트(522)와, 타이밍기어(521)를 회전시켜 광원부(400)를 타이밍벨트(522)를 따라 이동시키는 제3 구동부(523)를 포함한다.
상기 제3 구동부(523)는 하부가이드(510)의 일단에 구비될 수 있고, 구동모터를 통해 타이밍기어(521)를 정회전 또는 역회전시켜, 타이밍기어(521)에 권취된 타이밍벨트(522)를 좌우 방향으로 이동시킴으로써, 타이밍벨트(522)에 고정된 광원부(400)를 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 타이밍기어(521) 및 타이밍벨트(522)를 통해 광원부(400)를 이동시킬 수 있도록 구성되어, 후술되는 제어부(미도시)를 통해 광원부(400)의 위치 이동을 정밀하게 제어할 수 있다.
이와 같은 구성의 제2 이송수단(500)은 한 쌍의 수직지지대(321)의 하단 사이에 수평하게 구비되는 하부가이드(510) 및 타이밍벨트(522)를 따라 광원부(400)를 X 방향으로 이송할 수 있고, 더불어 제1 이송수단(300)의 한 쌍의 수직지지대(321)가 한 쌍의 가이드레일(310)을 따라 Y 방향으로 이동하는 경우, 한 쌍의 수직지지대(321)의 하단 사이에 구비된 광원부(400)가 Y 방향으로 이송될 수 있다.
이때, 상술한 제1 이송수단(300)의 수직지지대(321)에는 상부가이드(330)와 제2 이송수단(500)의 하부가이드(510)가 상하로 평행하게 구비되어, 수직지지대(321)가 가이드레일(310)을 따라 Y 방향으로 이동하는 경우, 상부가이드(330)에 배치된 촬영수단(200)과 하부가이드(510)에 배치된 광원부(400)가 동시에 Y 방향으로 이송된다.
한편, 제어부(미도시)는 촬영수단(200), 제1 이송수단(300), 광원부(400) 및 제2 이송수단(500)을 제어하는데, 제1 이송수단(300)과 제2 이송수단(500)의 구동을 동기화하여, 촬영수단(200)의 이동에 따라 동일한 이동 방향으로 광원부(400)를 동시에 이동시켜, 촬영수단(200)의 하부에 광원부(400)가 대향하게 배치되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(미도시)는 제1 이송수단(300)에 구비된 제1 구동부(미도시)를 제어하여 가이드레일(310)에 결합된 수직지지대(321)를 전후 방향으로 이동시킴으로써, 수직지지대(321)의 상단 및 하단에 각각 연결되는 촬영수단(200) 및 광원부(400)를 동시에 Y 방향으로 이동시킬 수 있다.
이때, 촬영수단(200)과 광원부(400)가 상하로 대향하게 배치됨에 따라, 촬영수단(200)과 광원부(400)를 동일한Y 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 제어부(미도시)는 제1 이송수단(300)에 구비된 제2 구동부(343)와 제2 이송수단(500)에 구비된 제3 구동부(523)를 동기화하여, 제2 구동부(343)가 촬영수단(200)을 X 방향으로 이동시키는 이동량에 대응하여 제3 구동부(523)가 광원부(400)를 X 방향으로 이동시킬 수 있으며, 이를 통해 촬영수단(200)과 광원부(400)를 동일한 X방향으로 이동시킨다.
이에 따라, 촬영수단(200)과 광원부(400)를 동일한 X,Y 방향으로 이동시킬 수 있어, 촬영수단(200)과 광원부(400)를 메탈 마스크(1)의 패턴(2)이 형성된 위치로 동시에 이동시킨다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기(10)는, 메탈 마스크(1)를 사이에 두고 촬영수단(200)과 광원부(400)를 동일한 방향으로 동시에 이동시켜, 메탈 마스크(1)의 패턴(2)과 근접한 위치에서 패턴(2)으로 빛을조사하는 동시에 촬영을 수행함으로써, 메탈 마스크(1)의 패턴(2)을 정밀하게 촬영한다.
또한, 제어부(미도시)에서 촬영수단(200)에 의해 촬영된 패턴 이미지를 설계도와 비교 검사하여, 패턴의 불량유무를 검출할 수 있으며, 정밀하게 촬영된 패턴 이미지를 검사함으로써 검사의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기는 촬영수단(200), 제1 이송수단(300), 광원부(400) 및 제2 이송수단(500)의 제어 명령을 입력하기 위한 입력부(610)와 작업현황 및 촬영 결과물을 출력하기 위한 디스플레이부(620)를 포함한다.입
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기는 촬영수단(200)의 일측에 구비되어 메탈 마스크(1)의 상면을 가압하는 텐션 측정부(210)를 더 포함한다.
상기 텐션 측정부(210)는 사각틀 형태의 고정프레임(3)에 고정된 메탈 마스크(1)의 네 코너 부분을 각각 가압하여 텐션을 측정할 수 있다.
이때, 상기 촬영수단(200)과 광원부(400)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 메탈 마스크(1)의 센터로 이동하여 중심점을 찾고, 중심점을 기준으로 메탈 마스크(1)의 네 코너를 인식한다.
이후, 촬영수단(200)과 광원부(400)가 메탈 마스크(1)의 네 코너 중 한쪽 코너로 이동하여, 텐션 측정부(210)를 통해 메탈 마스크(1)의 코너 상면을 가압하여 텐션을 측정하고, 동일한 방법으로 나머지 세 코너의 텐션을 순차적으로 측정한 후, 네 코너를 측정한 텐션값의 평균값을 구하여 메탈 마스크(1)의 텐션을 검출한다.
검출된 메탈 마스크(1)의 텐션이 기 설정된 텐션 범위에 포함되는 경우, 해당 메탈 마스크(1)의 패턴 촬영 및 검사를 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 메탈 마스크 검사기는 각종 메탈 마스크(1)의 패턴(2)을 검사한 검사 기록의 빅데이터를 기반으로 기계학습(머신 러닝)을 수행하여, 자체적으로 촬영수단(200)과 광원부(400)의 위치를 보정함으로써, 최적의 위치에서 메탈 마스크(1)의 패턴(2)을 촬영할 수 있으며, 이를 통해 패턴 불량 검사를 효과적으로 수행할 수 있다.
즉, 메탈 마스크 검사기는 메모리(미도시) 또는 외부 서버에 저장된 각종 메탈 마스크(1)의 패턴 검사기록의 빅데이터를 이용하여 기계학습을 수행하고, 이를 바탕으로 각종 메탈 마스크(1)의 패턴 형상에 따른 최적의 패턴 촬영 위치를 찾아내어, 검사 대상의 메탈 마스크(1) 패턴 촬영 시, 패턴 형상에 대응하여 촬영수단(200)과 광원부(400)의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 검사 완료된 메탈 마스크(1)에 불량이 있다고 피드백이 오는 경우, 해당 검사 기록을 기계학습하여 추후동일한 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
1 : 메탈 마스크
2 : 패턴
3 : 고정프레임
1000 : 메탈 마스크 검사기
100 : 본체 테이블
200 : 촬영수단
210 : 텐션 측정부
300 : 제1 이송수단
400 : 광원부
500 : 제2 이송수단
610 : 입력부
620 : 디스플레이부

Claims (2)

  1. 본체테이블;
    상기 본체테이블을 보호하기 위한 상부커버;
    상기 상부커버의 일부구간을 개폐하기 위한 도어;
    본체테이블의 상부에 설치되며 피검사물인 메탈 마스크를 지지하기 위한 한 쌍의 결합가이드;
    상기 결합가이드의 상측에 배치되어 상기 메탈 마스크에 형성된 패턴을 촬영하는 촬영수단;
    상기 촬영수단의 하부에 승하강 가능하게 배치되되, 상기 결합가이드의 하측에 배치되어 상기 메탈 마스크의 패턴으로 빛을 조사하는 광원부;
    상기 촬영수단의 일측에 일체로 구비되고, 상기 촬영수단으로부터 하부로 돌출되어 상기 메탈 마스크의 상면 코너를 가압하여 텐션을 측정하는 텐션 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크 검사기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메탈 마스크 검사기는
    상기 본체 테이블 상에서 상기 촬영수단을 평면상의 X 또는 Y 방향으로 이동시키는 제1 이송수단과,
    상기 제1 이송수단의 Y 방향 이동과 연동하도록 상기 제1 이송수단에 연결되고, 상기 광원부를 X 방향으로 이동시키는 제2 이송수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크 검사기.

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