KR20230168341A - 검사장비의 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사장비의 광학계에 관한 것으로, 제1빔스플리터에서 제공되는 조명부의 조명광을 시료에 조사하는 제1광경로와, 상기 제1광경로에 배치되어, 상기 시료에서 반사된 광을 분할하여 일부를 2D 카메라에 제공하며, 일부 광을 상기 제1빔스플리터에 제공하는 제2빔스플리터와, 상기 제2빔스플리터의 분할광 중 일부를 분할한 상기 제1빔스플리터의 분할광을 미러에 조사하고, 상기 미러에서 반사된 광을 상기 제1빔스플리터를 통해 상기 3D 카메라에 제공하는 제2광경로를 포함할 수 있다.

Description

검사장비의 광학계{Optical system of an inspection device}

본 발명은 검사장비의 광학계에 관한 것으로, 더 상세하게는 2D 이미지와 3D 이미지를 동시에 획득할 수 있는 검사장비의 광학계에 관한 것이다.

일반적으로, OLED 등 평판 디스플레이는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이러한 평판 디스플레이의 디스플레이 패널은 박막 증착 공정과 박막 패터닝 공정을 포함하는 기판 처리 공정과 검사 공정을 거쳐 제조될 수 있다.

검사 공정에서는 디스플레이 패널의 제조 공정에서 발생되는 배선 불량, 패턴 유실 불량, 또는 이물 불량 등을 검사하게 되는데, 이러한 검사 공정은 작업자에 의한 육안 검사로 이루어지기 때문에 이물 불량이나 패턴 불량에 대한 높이 정보를 정확하게 얻기 힘들다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 고려하여, 다양한 광학계를 이용한 광학 검사 장치를 이용하여 검사 공정을 수행하는 기술들이 제안되었다.

특히, 2D 이미지와 3D 이미지를 모두 획득할 수 있는 광학 검사 장치들이 제안되고 있다. 2D 이미지의 경우 다양한 패턴의 평면 형상의 검사에 이용되며, 3D 이미지의 경우 박막 패턴 또는 이물의 높이를 검출하기 위해 사용된다.

종래 광학 검사 장치의 예로서, 등록특허 10-1239409호(2013년 2월 26일 등록)에는 2D 이미지와 3D 이미지를 얻을 수 있는 형상측정장치가 기재되어 있다.

위의 등록특허에는 2D 이미지와 3D 이미지를 동시에 획득이 가능한 것으로 기재되어 있으나, 단색광을 발생시키는 레이저 모듈과 백생광을 발생시키는 백색광 모듈을 구비하고, 3D 이미지를 얻을 때에는 백색광 모듈의 가동을 중단시키고, 2D 이미지를 얻을 때에는 조리개를 이용하여 단색광을 차단하는 구성이 기재되어 있어, 실질적으로 2D 이미지와 3D 이미지를 동시에 획득할 수는 없는 구성이다.

이처럼 종래에는 2D 이미지와 3D 이미지를 동시에 획득할 수 없었다.

구체적인 이유로 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)는 저 배율 렌즈를 포함하는 간섭계이며, 샘플에서 반사된 광과 레퍼런스 미러에서 반사된 광의 결 맞음 현상에 따라 간섭 상이 생기기 때문에 일반 2D 이미지를 획득하기 어렵다.

또한, 미라우 간섭계(Mirau interferometer)는 고배율 렌즈 적용이 가능하지만, 마이켈슨 간섭계와는 다르게 레퍼런스 미러가 대물렌즈(objective lens)에 포함되어 있는 간섭계 렌즈를 사용하기 때문에 광경로 내부에서 두 개의 광이 결맞음으로 일반 2D 이미지의 획득이 불가능한 문제점이 있었다.

따라서 종래에는 2D 이미지의 촬영과 3D 이미지의 촬영이 동시에 이루어질 수 없었으며, 2D 이미지와 3D 이미지의 획득 시점에 차이가 있어 검사 공정이 지연되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 동일한 광학계를 사용하여 2D 이미지와 3D 이미지를 동시에 획득할 수 있는 검사장비의 광학계를 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 검사장비의 광학계는, 제1빔스플리터에서 제공되는 조명부의 조명광을 시료에 조사하는 제1광경로와, 상기 제1광경로에 배치되어, 상기 시료에서 반사된 광을 분할하여 일부를 2D 카메라에 제공하며, 일부 광을 상기 제1빔스플리터에 제공하는 제2빔스플리터와, 상기 제2빔스플리터의 분할광 중 일부를 분할한 상기 제1빔스플리터의 분할광을 미러에 조사하고, 상기 미러에서 반사된 광을 상기 제1빔스플리터를 통해 상기 3D 카메라에 제공하는 제2광경로를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제1광경로는, 상기 제1빔스플리터의 하부에 위치하는 상기 제2빔스플리터와, 상기 제2빔스플리터와 상기 시료 사이에 배치되는 제1대물렌즈를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제2광경로는, 상기 제1빔스플리터의 측면에 위치하는 제3빔스플리터와, 상기 제3빔스플리터와 상기 미러 사이에 배치되는 제2대물렌즈를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 조명부는, 백색 조명을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 조명부는, 상기 백색 조명의 출력단에 위치하여, 다수의 렌즈를 포함하는 조명계와, 상기 조명계의 빛을 상기 제1빔스플리터의 측면으로 반사시키는 미러를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 2D 카메라와 상기 3D 카메라는 광이 튜브렌즈를 통해 각각 입사될 수 있다.

본 발명은, 피검체의 2D 이미지와 3D 이미지를 동시에 획득할 수 있어, 검사 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사장비의 광학계 구성도이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 검사장비의 광학계에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사장비의 광학계 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명 검사장비의 광학계는, 조명부(10)와, 조명부(10)의 광경로를 변경하여 제공하는 제1빔스플리터(20)와, 상기 제1빔스플리터(20)의 제1분할광을 시료(1)에 조사하는 제1대물렌즈(40)와, 상기 제1대물렌즈(40)를 통해 시료(1)에서 반사된 제1분할광의 제1반사광(RL1)을 2D 카메라(50)로 제공하는 제2빔스플리터(30)와, 상기 제2빔스플리터(30)의 제1반사광(RL1)을 분할한 상기 제1빔스플리터(20)의 제2분할광(SL2)을 미러(2)에 조사하는 제2대물렌즈(60)와, 상기 미러(2)에서 반사된 제2분할광(SL2)의 반사광(RL2)을 상기 제1빔스플리터(20)를 통해 3D 카메라(80)로 제공하는 제3빔스플리터(70)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사장비의 광학계 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명은 단일한 조명부(10)를 사용한다. 조명부(10)는 백색 조명(11)과, 다수의 렌즈를 포함하는 조명계(12)를 포함할 수 있다.

조명부(10)에서 제공되는 광은 미러(13)를 통해 제1빔스플리터(20)로 제공될 수 있다.

상기 조명부(10)는 제1빔스플리터(20)의 측면측에서 조명을 제공하며, 이후에 상세히 설명될 제2빔스플리터(30)와 제1대물렌즈(40)는 제1빔스플리터(20)의 하부측에 나란하게 배치될 수 있다.

또한, 제3빔스플리터(70)와 제2대물렌즈(60)는 조명부(10)의 조명과 평행한 방향으로 배치되는 것으로 한다.

제1빔스플리터(20)는 조명부(10)의 조명광을 제1분할광(SL1)으로 하여 제2빔스플리터(30) 및 제1대물렌즈(40)를 통해 시료(1)에 조사한다.

이때 시료(1)는 OLED 등의 평판 디스플레이일 수 있다.

상기 제1대물렌즈(40)를 통해 시료(1)에 조사된 제1분할광(SL1)은 시료(1)의 표면에서 반사되어, 제1반사광(RL1)으로서 제1대물렌즈(40)와 제2빔스플리터(30)로 입사된다.

이때, 제2빔스플리터(30)는 제1반사광(RL1)을 분할하며, 분할된 광의 일부를 2D 카메라(50)로 입사시킨다.

이때 제2빔스플리터(30)에서 분할된 광의 일부는 플레이트 스플리터(52)와 튜브렌즈(51)를 통해 2D 카메라(50)로 입사될 수 있다.

즉, 2D 카메라(50)를 통해 시료(1)의 평면 이미지를 촬영할 수 있다.

이때, 2D 카메라(50)에 입사되는 광은 간섭상이 없기 때문에 시료(1)의 정상적인 평면 이미지를 획득할 수 있다.

또한, 제2빔스플리터(30)에서 제1반사광(RL1)을 분할한 광의 다른 일부는 제2빔스플리터(30)를 통과하여 제1빔스플리터(20)로 입사된다.

제1빔스플리터(20)로 입사된 제1반사광(RL1)의 분할광은 다시 분할된다.

이때 분할된 광의 일부는 제2분할광(SL2)으로서 제3빔스플리터(70)와 제2대물렌즈(60)를 통해 미러(2)에 조사되며, 다른 일부는 3D 카메라(80)로 입사된다.

상기 미러(2)에 입사된 광이 반사된 반사광을 제2반사광(RL2)이라고 정의한다.

제2반사광(RL2)은 다시 제2대물렌즈(60)와 제3빔스플리터(70)를 통해 제1빔스플리터(20)로 입사된다.

제1빔스플리터(20)로 입사된 제2반사광(RL2)은 반사되어 3D 카메라(80)로 입사된다.

즉, 3D 카메라(80)에는 시료(1)에서 반사된 제1반사광(RL1)의 분할광이 입사되고, 제1반사광(RL1)의 분할광 일부인 제2분할광(SL2)이 미러(2)에서 반사된 제2반사광(RL2)이 입사된다.

따라서, 3D 카메라(80)는 입사되는 서로 다른 두 광(시료에서 반사된 광, 미러에서 반사된 광)이 튜브렌즈(81)를 통해 입사되며, 각 광의 결맞음에 의하여 간섭상을 형성하며, 이를 이용하여 시료(1)의 3D 이미지 촬영이 가능하게 된다.

이처럼 본 발명은 조명부(10)의 조명을 제1광경로인 제2빔스플리터(30)와 제1대물렌즈(40)를 통해 제공하고, 시료(1)에서 반사된 광을 제1광경로 상의 제2빔스플리터(30)를 이용하여 2D 카메라(50)로 입사시켜 간섭 없는 2D 이미지의 획득이 가능하도록 할 수 있다.

이와 동시에 상기 제1광경로를 통해 시료에서 반사된 반사광을 다시 제2광경로로 일부 분할함과 아울러 다른 분할광은 3D 카메라(80)로 입사시키고, 제2광경로를 통해 미러(2)에서 반사된 광도 3D 카메라(80)로 입사시켜, 간섭을 발생시켜 3D 이미지의 획득이 가능하게 된다.

이처럼 본 발명은 광경로의 분할과 두 개의 카메라의 사용에 의하여 2D 이미지와 3D 이미지를 동시에 획득할 수 있는 특징이 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10:조명부 11:백색 조명
12:조명계 13:미러
20:제1빔스플리터 30:제2빔스플리터
40:제1대물렌즈 50:2D 카메라
51:튜브렌즈 52:플레이트 스플리터
60:제2대물렌즈 70:제3빔스플리터
80:3D 카메라 81:튜브렌즈

Claims (6)

1. 제1빔스플리터에서 제공되는 조명부의 조명광을 시료에 조사하는 제1광경로;
   상기 제1광경로에 배치되어, 상기 시료에서 반사된 광을 분할하여 일부를 2D 카메라에 제공하며, 일부 광을 상기 제1빔스플리터에 제공하는 제2빔스플리터; 및
   상기 제2빔스플리터의 분할광 중 일부를 분할한 상기 제1빔스플리터의 분할광을 미러에 조사하고, 상기 미러에서 반사된 광을 상기 제1빔스플리터를 통해 3D 카메라에 제공하는 제2광경로를 포함하는 검사장비의 광학계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1광경로는,
   상기 제1빔스플리터의 하부에 위치하는 상기 제2빔스플리터; 및
   상기 제2빔스플리터와 상기 시료 사이에 배치되는 제1대물렌즈를 포함하는 검사장비의 광학계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2광경로는,
   상기 제1빔스플리터의 측면에 위치하는 제3빔스플리터; 및
   상기 제3빔스플리터와 상기 미러 사이에 배치되는 제2대물렌즈를 포함하는 검사장비의 광학계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 조명부는,
   백색 조명을 사용하는 것을 특징으로 하는 검사장비의 광학계.
5. 제4항에 있어서,
   상기 조명부는,
   상기 백색 조명의 출력단에 위치하여, 다수의 렌즈를 포함하는 조명계; 및
   상기 조명계의 빛을 상기 제1빔스플리터의 측면으로 반사시키는 미러를 포함하는 검사장비의 광학계.
6. 제1항에 있어서,
   상기 2D 카메라와 상기 3D 카메라는 광이 튜브렌즈를 통해 각각 입사되는 것을 특징으로 하는 검사장비의 광학계.

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