본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 형상 측정방법에 사용되는 3차원 형상 측정장치는 측정 스테이지부(100), 영상 촬영부(200), 제1 투영부(300), 제2 투영부(400), 조명부(450), 영상 획득부(500), 모듈 제어부(600) 및 중앙 제어부(700)를 포함할 수 있다.
상기 측정 스테이지부(100)는 측정 대상물(10)을 지지하는 스테이지(110) 및 상기 스테이지(110)를 이송시키는 스테이지 이송유닛(120)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 스테이지(110)에 의해 상기 측정 대상물(10)이 상기 영상 촬영부(200)와 상기 제1 및 제2 투영부들(300,400)에 대하여 이동함에 따라, 상기 측정 대상물(10)에서의 측정위치가 변경될 수 있다.
상기 영상 촬영부(200)는 상기 스테이지(110)의 상부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되어온 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)에 대한 영상을 측정한다. 즉, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 제1 및 제2 투영부들(300,400)에서 출사되어 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 광을 인가받아, 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영한다.
상기 영상 촬영부(200)는 카메라(210), 결상렌즈(220), 필터(230) 및 원형램프(240)를 포함할 수 있다. 상기 카메라(210)는 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되는 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영하며, 일례로 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 상기 결상렌즈(220)는 상기 카메라(210)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 상기 카메라(210)에서 결상시킨다. 상기 필터(230)는 상기 결상렌즈(220)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 여과시켜 상기 결상렌즈(220)로 제공하고, 일례로 주파수 필터, 컬러필터 및 광세기 조절필터 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 원형램프(240)는 상기 필터(230)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)의 2차원 형상과 같은 특이영상을 촬영하기 위해 상기 측정 대상물(10)로 광을 제공할 수 있다.
상기 제1 투영부(300)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 우측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1 투영부(300)는 제1 조명유닛(310), 제1 격자유닛(320), 제1 격자 이송유닛(330) 및 제1 집광렌즈(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명유닛(310)은 조명원과 적어도 하나의 렌즈로 구성되어 광을 발생시키고, 상기 제1 격자유닛(320)은 상기 제1 조명유닛(310)의 하부에 배치되어 상기 제1 조명유닛(310)에서 발생된 광을 격자무늬 패턴을 갖는 제1 격자 패턴광으로 변경시킨다. 상기 제1 격자 이송유닛(330)은 상기 제1 격자유닛(320)과 연결되어 상기 제1 격자유닛(320)을 이송시키고, 일례로 PZT(Piezoelectric) 이송유닛이나 미세직선 이송유닛 중 어느 하나를 채용할 수 있다. 상기 제1 집광렌즈(340)는 상기 제1 격자유닛(320)의 하부에 배치되어 상기 제1 격자유닛(320)로부터 출사된 상기 제1 격자 패턴광을 상기 측정 대상물(10)로 집광시킨다.
상기 제2 투영부(400)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 좌측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제2 투영부(400)는 제2 조명유닛(410), 제2 격자유닛(420), 제2 격자 이송유닛(430) 및 제2 집광렌즈(440)를 포함할 수 있다. 상기 제2 투영부(400)는 위에서 설명한 상기 제1 투영부(300)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1 투영부(300)는 상기 제1 격자 이송유닛(330)이 상기 제1 격자유닛(320)을 순차적으로 이동시키면서 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제1 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제1 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제1 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 또한, 상기 제2 투영부(400)는 상기 제2 격자 이송유닛(430)이 상기 제2 격자유닛(420)을 순차적으로 이동시키면서 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제2 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제2 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제2 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 여기서, 상기 N은 자연수로, 일 예로 3 또는 4일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 격자 패턴광들을 발생시키는 장치로 상기 제1 및 제2 투영부들(300,400)만을 설명하였으나, 이와 다르게 상기 투영부들의 개수는 3개 이상일 수도 있다. 즉, 상기 측정 대상물(10)로 조사되는 격자 패턴광이 다양한 방향에서 조사되어, 다양한 종류의 패턴영상들이 촬영될 수 있다. 예를 들어, 3개의 투영부들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정삼각형 형태로 배치될 경우, 3개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있고, 4개의 투영부들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정사각형 형태로 배치될 경우, 4개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있다. 또한, 상기 투영부들은 8개일 수 있으며, 이 경우 8개의 방향에서 격자 패턴광을 조사하여 영상을 촬영할 수 있다.
상기 조명부(450)는 상기 측정 대상물(10)의 2차원적 영상을 획득하기 위한 광을 상기 측정 대상물(10)에 조사한다. 일 실시예로, 상기 조명부(450)는 적색조명(452), 녹색조명(454) 및 청색조명(456)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적색조명(452), 상기 녹색조명(454) 및 상기 청색조명(456)은 상기 측정 대상물(10)의 상부에서 원형으로 배치되어 상기 측정 대상물(10)에 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 조사할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 각각 높이가 다르도록 형성될 수 있다.
상기 영상 획득부(500)는 상기 영상 촬영부(200)의 카메라(210)와 전기적으로 연결되어, 상기 카메라(210)로부터 상기 제1 및 제2 투영부들(300, 400)에 의한 패턴영상들을 획득하여 저장한다. 또한, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)로부터 상기 조명부(450)에 의한 2차원적 영상들을 획득하여 저장한다. 예를 들어, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)에서 촬영된 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아 저장하는 이미지 시스템을 포함한다.
상기 모듈 제어부(600)는 상기 측정 스테이지부(100), 상기 영상 촬영부(200), 상기 제1 투영부(300) 및 상기 제2 투영부(400)와 전기적으로 연결되어 제어한다. 상기 모듈 제어부(600)는 예를 들어, 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 포함한다. 상기 조명 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 조명유닛들(310,410)을 각각 제어하여 광을 발생시키고, 상기 격자 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 격자 이송유닛들(330,430)을 각각 제어하여 상기 제1 및 제2 격자유닛들(320, 420)을 이동시킨다. 상기 스테이지 콘트롤러는 상기 스테이지 이송유닛(120)을 제어하여 상기 스테이지(110)를 상하좌우로 이동시킬 수 있다.
상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500) 및 상기 모듈 제어부(600)와 전기적으로 연결되어 각각을 제어한다. 구체적으로, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500)의 이미지 시스템으로부터 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아, 이를 처리하여 상기 측정 대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있다. 또한, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 모듈 제어부(600)의 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 각각 제어할 수 있다. 이와 같이, 상기 중앙 제어부는 이미지처리 보드, 제어 보드 및 인터페이스 보드를 포함할 수 있다.
이하, 상기와 같은 3차원 형상 측정장치를 이용하여 측정 대상물(10)로 채용된 기판에 대한 기판 검사방법 및 기판의 이물질 검사방법을 도면을 참조로 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 검사방법 및 기판의 이물질 검사방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2에서 기판의 이미지 정보를 디스플레이하는 과정에서 디스플레이되는 기판의 이미지 정보의 일 예를 나타낸 평면도이며, 도 4는 도 3의 기판의 이미지에 대응되는 실제 기판의 모양을 나타낸 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 기판(10)을 검사하기 위하여, 먼저 납이 도포되기 전의 기판(10)의 이미지 정보를 디스플레이(display)한다(S110).
일 실시예로, 상기 기판(10)의 이미지 정보는 상기 기판(10)의 거버(gerber) 정보를 포함할 수 있다. 상기 기판(10)의 거버 정보는 납이 도포되기 전의 기판(10)의 설계 기준을 나타내는 정보일 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 거버 이미지(GI)로 작업자의 모니터에 디스플레이될 수 있다.
상기 거버 이미지(GI)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 납이 도포되는 다양한 형태의 패드(GI-P)들이 나타날 수 있으며, 상기 거버 정보는 흑백 이미지 정보일 수 있다.
이어서, 상기 기판(10) 상의 적어도 하나의 측정영역을 촬상하여, 상기 촬상된 측정영역의 이미지를 획득한다(S120).
상기 측정영역은 상기 기판(10) 상에서 측정 또는 검사하고자 하는 영역으로서, 자동으로 설정하거나 작업자로부터 설정받을 수 있다. 상기 측정영역은 상기 기판(10) 상의 일정한 범위의 영역으로 나누어 설정하되, 상기 기판(10) 전체를 측정할 수도 있고, 상기 기판(10)의 일부만을 측정할 수도 있다. 예를 들면, 상기 일정한 범위는 도 1에 도시된 영상 촬영부(200)의 카메라(210)의 시야범위(field of view)에 의해 정의될 수 있다.
도 5는 도 2에서 기판의 측정영역의 이미지를 획득하는 과정의 일 예를 나타낸 개념도이다.
도 5를 참조하면, 상기 기판(10)의 측정영역(FOV)은 카메라의 시야범위에 의해 정의될 수 있으며, 화살표 방향으로 촬상될 수 있다.
도 5에서는, 상기 기판(10)의 전체 영역을 촬상하는 것을 나타내지만, 이와는 다르게, 원하는 영역만을 선택적으로 촬상할 수도 있다.
상기 측정영역(FOV)의 촬상은, 예를 들면, 도 1에 도시된 투영부들(300, 400) 및 조명부(450) 중 적어도 하나에 의해 이루어질 수 있다.
즉, 상기 투영부들(300, 400)을 이용하여, 상기 측정영역(FOV)에 격자패턴광을 상기 기판(10)을 향해 조사하여 촬상할 수 있고, 이 경우 상기 측정영역(FOV)의 이미지는 높이정보를 기반으로 한 3차원적 이미지를 포함한다.
또한, 상기 조명부(450)를 이용하여, 상기 측정영역(FOV)에 적어도 하나의 컬러광을 상기 기판(10)을 향해 조사하여 촬상할 수 있고, 이 경우 상기 측정영역(FOV)의 이미지는 2차원적 평면 이미지를 포함한다.
다음으로, 상기 획득된 측정영역(FOV)의 이미지를 이용하여 상기 디스플레이되는 이미지 정보를 갱신하고, 상기 갱신된 이미지 정보를 디스플레이한다(S130).
이때, 상기 갱신된 이미지 정보는 컬러 이미지 정보일 수 있다.
상기 갱신되는 이미지 정보를 제공하는 상기 카메라(210)는 컬러 카메라일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 측정영역(FOV)의 이미지를 획득하는 상기 카메라(210)는 흑백 카메라일 수도 있다. 상기 카메라(210)가 흑백 카메라인 경우에도, 상기 측정영역(FOV)의 이미지가 상기 조명부(450)에 의해 획득된 이미지인 경우, 상기 조명부(450)의 컬러광에 따라 획득되는 이미지는 일정한 차이를 갖게 되므로, 상기 차이를 이용하여 상기 갱신된 이미지 정보는 컬러로 할 수 있다.
도 6은 도 2에서 갱신된 이미지 정보를 디스플레이하는 과정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 갱신된 이미지 정보는 굵은 선 내부의 영역에 해당되고, 갱신되지 않은 이미지 정보는 굵은 선 외부의 영역에 해당된다.
도 5에서와 같이 촬영되는 측정영역은 도 6과 같이 실시간으로 갱신되어 나타날 수 있다.
이와 같이, 검사작업을 수행하기 위해서 디스플레이되는 기판(10)의 이미지가 촬상된 측정영역(FOV)의 이미지로 갱신되므로, 작업자는 디스플레이되는 기판(10)의 이미지를 실제 기판(10)과 용이하게 대응시킬 수 있다. 또한, 상기 거버 정보가 흑백이고 상기 갱신된 이미지 정보가 컬러인 경우, 작업자는 컬러 이미지로 갱신되어 디스플레이되는 기판(10)의 이미지를 이용하므로, 보다 용이하게 실제 기판(10)의 위치 등을 파악할 수 있다.
한편, 본 단계는 이물질 검사방법에 있어서는 생략될 수 있다.
다음으로, 상기 획득된 측정영역(FOV)의 이미지를 상기 기판(10)의 기준 이미지와 비교하여 이물질이 있는지 여부를 검사한다(S140).
일 실시예로, 상기 기판(10)의 기준 이미지는, 기 선정된 기준 기판을 티칭(teaching)하여 획득될 수 있다. 일 실시예로, 상기 기준 기판은 소정의 모범이 되는 기판(마스터 기판, master board)일 수 있다. 상기 기준 기판을 미리 선정하여, 앞서 설명한 측정영역(FOV)의 촬상과 동일한 방법으로 사전에 미리 촬상하여 기준 이미지를 획득할 수 있다.
즉, 상기 기판(10)의 기준 이미지는, 일 예로 상기 조명부(450)를 이용하여 상기 측정영역(FOV)에 적어도 하나의 컬러광을 상기 기준 기판을 향해 조사하여 촬상함으로써 획득된 이미지를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 기준 이미지는 2차원적 평면 이미지이며, 상기 기준 이미지와 상기 획득된 측정영역(FOV)의 이미지를 비교하여 차이가 나는 부분을 이물질로 판단할 수 있다.
예를 들면, 도 4에서와 같이, 기판(10) 상에 제1 및 제2 이물질들(FS1, FS2)이 존재하는 경우, 상기 기준 이미지에는 이러한 이물질들(FS1, FS2)이 존재하지 않지만, 도 6에서와 같이, 측정 이미지(CI)에서는 제1 이물질(CI-FS1)이 나타난다. 따라서, 상기 기준 이미지와 상기 획득된 측정영역(FOV)의 측정 이미지(CI)를 비교하여 차이가 나는 부분(CI-FS1)을 이물질로 판단할 수 있다.
또한, 상기 기판(10)의 기준 이미지는, 일 예로 상기 투영부들(300, 400)을 이용하여 상기 상기 측정영역(FOV)에 적어도 하나의 격자패턴광을 상기 기준 기판을 향해 조사하여 촬상함으로써 획득된 이미지를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 기준 이미지는 높이 기반의 3차원적 이미지이며, 상기 기준 이미지와 상기 획득된 측정영역(FOV)의 이미지를 비교하여 차이가 나는 부분을 이물질로 판단할 수 있다.
예를 들면, 도 4에서와 같이, 기판(10) 상에 제1 및 제2 이물질들(FS1, FS2)이 존재하는 경우, 상기 기준 이미지에는 이러한 이물질들(FS1, FS2)이 존재하지 않지만, 측정 이미지에서는 상기 제1 및 제2 이물질들(FS1, FS2)의 높이가 상기 기준 이미지와는 다르게 나타난다. 따라서, 상기 기준 이미지와 상기 획득된 측정영역(FOV)의 측정 이미지(CI)를 비교하여 차이가 나는 부분을 이물질로 판단할 수 있다.
한편, 본 단계에서, 상기 획득된 측정영역(FOV)의 이미지를 상기 기판(10)의 기준 이미지와 비교하여 이물질이 있는지 여부를 검사하는 대신, 상기 획득된 측정영역(FOV)의 높이 기반의 3차원적 이미지만을 이용하여 이물질이 있는지 여부를 검사할 수도 있다.
즉, 상기 획득된 측정영역(FOV)의 이미지가 상기 투영부들(300, 400)에 의해 획득된 높이 기반의 3차원적 이미지인 경우, 높이가 급격히 변화하는 경우나 높이가 기 설정된 기준값을 초과하는 경우 이물질로 판단할 수 있다.
예를 들면, 도 4에서와 같이, 기판(10) 상에 제1 및 제2 이물질들(FS1, FS2)이 존재하는 경우, 높이 기반의 3차원적 측정 이미지에서는 상기 제1 및 제2 이물질들(FS1, FS2)의 높이가 주변에 비하여 급격하게 증가하거나, 기 설정된 기준값을 초과할 수 있다. 따라서, 이 경우 상기 기준 이미지와 상기 측정 이미지를 비교함이 없이 높이가 급격히 변화하는 경우나 높이가 기 설정된 기준값을 초과하는 경우 이물질로 판단할 수 있다.
한편, 상기 기준 이미지의 획득은 납이 도포되기 전의 기판(10)의 이미지 정보를 디스플레이하는 과정(S110) 이전에 미리 획득될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 검사작업을 수행하기 위해서 디스플레이되는 기판의 이미지가 촬상된 측정영역의 이미지로 갱신되므로, 작업자가 디스플레이되는 기판의 이미지의 특정 부분에 대응하여, 실제 기판의 해당 부분의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 획득된 측정영역의 이미지를 기판의 기준 이미지와 비교함으로써, 기판 상에 존재하는 이물질을 용이하게 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이물질 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판의 이물질을 검사하기 위하여, 먼저 복수의 컬러광을 이용하여 마스터 기판에 대한 컬러별 마스터 이미지들을 획득한다(S210).
일 실시예로, 적색조명(452)으로부터 조사되는 적색광을 이용하여 상기 마스터 기판에 대한 적색 마스터 이미지를 획득하고, 녹색조명(454)으로부터 조사되는 녹색광을 이용하여 상기 마스터 기판에 대한 녹색 마스터 이미지를 획득하고, 청색조명(456)으로부터 조사되는 청색광을 이용하여 상기 마스터 기판에 대한 청색 마스터 이미지를 획득한다.
다음으로, 상기 복수의 컬러광을 이용하여 측정 기판(10)에 대한 컬러별 측정 이미지들을 획득한다(S220).
일 실시예로, 적색조명(452)으로부터 조사되는 적색광을 이용하여 상기 측정 기판(10)에 대한 적색 측정 이미지를 획득하고, 녹색조명(454)으로부터 조사되는 녹색광을 이용하여 상기 측정 기판(10)에 대한 녹색 측정 이미지를 획득하고, 청색조명(456)으로부터 조사되는 청색광을 이용하여 상기 측정 기판(10)에 대한 청색 측정 이미지를 획득한다.
이어서, 상기 컬러별 마스터 이미지들과 상기 컬러별 측정 이미지들을 비교하여 이물질을 검출할 수 있다.
상기 이물질은 서로 다른 속성의 이물질들로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 상기 이물질은 밝은 속성의 이물질과 어두운 속성의 이물질을 포함할 수 있다.
상기 밝은 속성의 이물질과 어두운 속성의 이물질은, 일 예로, 측정 기판(10)에 대한 상대적인 밝기에 따라 구분할 수 있다. 상기 이물질은 밝은 속성의 이물질과 어두운 속성의 이물질에 따라 서로 다른 방식을 이용하여 검출될 수 있으며, 이에 따라 보다 정확한 검출이 이루어질 수 있다.
이하에서, 상기 컬러별 마스터 이미지들과 상기 컬러별 측정 이미지들을 비교하여 속성에 따라 이물질을 검출하는 과정을 설명한다.
먼저, 상기 컬러별 마스터 이미지들과 상기 컬러별 측정 이미지들을 이용하여 먼지, 칩 등과 같은 밝은 속성의 이물질을 검출한다(S230).
도 8은 밝은 속성의 이물질을 검출하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 상기 컬러별 측정 이미지들을 합하여 측정 기판(10)에 대한 측정 기판 이미지를 형성한다(S232). 예를 들어, 상기 적색 측정 이미지, 상기 녹색 측정 이미지 및 상기 청색 측정 이미지 각각의 명도(Intensity) 값을 픽셀 별로 합하여 하나로 통합된 상기 측정 기판 이미지를 형성한다.
상기 측정 기판 이미지의 형성과는 별도로, 상기 컬러별 마스터 이미지들을 합하여 상기 마스터 기판에 대한 마스터 기판 이미지를 형성한다(S234). 예를 들어, 상기 적색 마스터 이미지, 상기 녹색 마스터 이미지 및 상기 청색 마스터 이미지 각각의 명도 값을 픽셀 별로 합하여 하나로 통합된 상기 마스터 기판 이미지를 형성한다.
상기 측정 기판 이미지와 상기 마스터 기판 이미지를 형성한 후, 상기 측정 기판 이미지와 상기 마스터 기판 이미지의 차이를 비교하여 상기 밝은 속성의 이물질을 검출한다(S236).
도 9는 측정 기판 이미지와 마스터 기판 이미지의 차이를 비교하여 밝은 속성의 이물질을 검출하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 9를 참조하면, 측정 기판 이미지(ISI)로부터 마스터 기판 이미지(MSI)를 빼서 비교 이미지(PI)를 생성한다. 마스터 기판 이미지(MSI)는 이물질이 없는 깨끗한 이미지이므로, 측정 기판 이미지(ISI) 상에 이물질(FM)이 존재할 경우, 비교 이미지(PI) 상에는 이물질(FM)만이 보이게 된다.
한편, 비교 이미지(PI) 상의 이물질(FM)에 대한 검출 성능을 높이기 위하여, 특정 기준값을 기준으로 비교 이미지(PI)에 대한 이진화를 진행하여 이진화 이미지(BI)를 생성할 수 있다. 이진화 이미지(BI) 상에서는 이물질(FM) 영역과 이물질이 아닌 영역이 극명하게 대비되므로, 이물질(FM)의 검출력을 향상시킬 수 있다. 또한, 이진화 이미지(BI)에 대하여 노이즈 제거를 수행하는 단계를 더 진행함으로써, 보다 명확하게 이물질(FM)을 검출할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 밝은 속성의 이물질을 검출한 후, 상기 컬러별 마스터 이미지들과 상기 컬러별 측정 이미지들을 이용하여 머리카락, 절연테이프 등과 같은 어두운 속성의 이물질을 검출한다(S240).
도 10은 어두운 속성의 이물질을 검출하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 상기 컬러별 측정 이미지들을 이용하여 상기 측정 기판(10)에 대한 채도(Saturation) 맵을 형성한다(S242).
또한, 상기 컬러별 마스터 이미지들을 이용하여 상기 마스터 기판에 대한 채도 맵을 형성한다(S244).
예를 들어, 상기 채도 맵은 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지의 각 픽셀별 채도 정보를 이용하여 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 채도 맵은 다음의 <수학식 1>을 통해 산출된 픽셀별 채도를 바탕으로 생성할 수 있다.
<수학식 1>
saturation = (1-3*Min(R,G,B)/(R+G+B))
상기 <수학식 1>에서, R은 적색 이미지에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이고, G는 녹색 이미지에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이고, B는 청색 이미지에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이다.
상기 <수학식 1>을 통해 생성된 채도 맵(300)은 픽셀 별로 0 ~ 1의 값을 가지며, 1에 가까울수록 원색임을 나타낸다. 일반적으로, 어두운 이물질은 무채색에 가깝기 때문에, 상기 채도 맵 상에서 0에 가까운 값을 갖는 영역으로 표시된다.
상기 <수학식 1>을 통해 상기 측정 기판에 대한 채도 맵과 상기 마스터 기판에 대한 채도 맵을 형성한 후, 상기 측정 기판에 대한 채도 맵과 상기 마스터 기판에 대한 채도 맵의 차이를 비교하여 상기 어두운 속성의 이물질을 검출한다(S246).
도 11은 측정 기판에 대한 채도 맵과 마스터 기판에 대한 채도 맵의 차이를 비교하여 어두운 속성의 이물질을 검출하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 11을 참조하면, 마스터 기판에 대한 채도 맵(MSM)으로부터 측정 기판에 대한 채도 맵(TSM)을 빼서 비교 이미지(PM)를 생성한다. 측정 기판에 대한 채도 맵(TSM) 상에 이물질(FM)이 존재할 경우, 비교 이미지(PM) 상에는 이물질(FM)이 보이게 된다.
한편, 비교 이미지(PM) 상의 이물질(FM)에 대한 검출 성능을 높이기 위하여, 특정 기준값을 기준으로 비교 이미지(PM)에 대한 이진화를 진행하여 이진화 이미지(BM)를 생성할 수 있다. 이진화 이미지(BM) 상에서는 이물질(FM) 영역과 이물질이 아닌 영역이 극명하게 대비되므로, 이물질(FM)의 검출력을 향상시킬 수 있다.
또한, 이진화 이미지(BM)를 이용하여 이물질(FM)이 있는 영역을 일차적으로 확인한 후, 이물질(FM)이 있는 영역만을 관심영역(ROI)으로 설정하고, 상기 관심영역(ROI)에 대한 컬러 성분의 분석을 통해 이물질(FM)의 검출력을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 전체 기판 이미지에 대한 채도 맵의 비교 분석 후, 이물질(FM)이 존재하는 영역을 관심영역(ROI)으로 설정한다. 이후, 나머지 영역은 마스크 처리로 제외한 상태에서, 설정된 상기 관심영역(ROI)만을 선택적으로 증폭하고, 증폭된 상기 관심영역(ROI)에 대한 컬러 이미지들(예를 들어, 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지)을 합하여 관심영역 이미지를 생성한다. 이후, 상기 관심영역 이미지에 대한 이진화 처리 및 노이즈 제거를 통하여 보다 명확하게 이물질을 검출할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 상기 밝은 속성의 이물질과 상기 어두운 속성의 이물질에 대한 이물질 검출 결과를 병합한다(S250). 즉, 상기 밝은 속성의 이물질을 검출하는 과정에서 검출된 이물질 검출 결과와 상기 어두운 속성의 이물질을 검출하는 과정에서 검출된 이물질 검출 결과를 병합하여 측정 기판에 대하여 최종적으로 이물질을 검출한다.
이와 같이, 측정 기판에 대한 이물질 검사를 수행함에 있어, 밝은 속성의 이물질과 어두운 속성의 이물질을 따로 검출하여 병합함으로써, 이물질 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 이물질의 속성을 사전에 예측하여 검출하거나 어느 하나의 속성의 이물질만을 검출하는 것이 필요한 경우, 해당 속성의 이물질을 검출하는 방식만을 채용하여 이물질을 검출할 수 있다.
이와는 다르게, 이물질의 속성을 사전에 예측하여 검출하거나 어느 하나의 속성의 이물질만을 검출하는 것이 불필요한 경우, 두 가지 속성의 이물질을 검출하는 방식들을 모두 채용하여 이물질을 검출할 수 있고, 적용의 순서에는 제한되지 않는다.
한편, 상기 밝은 속성의 이물질과 상기 어두운 속성의 이물질은 통상 어느 한 쪽에 해당하게 되므로, 상기 밝은 속성의 이물질의 검출 결과 및 상기 어두운 속성의 이물질의 검출 결과 중 어느 하나 이상에서 이물질로 검출될 때 이물질로 판정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이물질 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 기판의 이물질을 검사하기 위하여, 먼저 적어도 하나의 격자패턴광을 이용하여 측정 기판에 대한 높이 기반의 3차원 정보를 획득한다(S310). 즉, 적어도 하나의 투영부(300, 400)로부터 조사되는 격자패턴광을 이용하여 상기 측정 기판에 대한 높이 정보를 포함하는 3차원 정보를 획득한다.
이후, 상기 높이 기반의 3차원 정보를 이용하여 상기 측정 기판에 대한 이물질을 검출한다(S320).
일 실시예로, 상기 측정 기판에 대한 상기 높이 기반의 3차원 정보에서, 높이가 주변에 비하여 급격히 변화하거나, 기 설정된 높이 기준값을 초과하는 영역을 선별하여 이물질을 검출할 수 있다.
상기 3차원 정보를 이용하여 이물질을 검출하는 것과는 별도로, 복수의 컬러광을 이용하여 상기 측정 기판에 대한 컬러별 2차원 정보를 획득한다(S330).
이후, 상기 컬러별 2차원 정보를 이용하여 상기 측정 기판에 대한 이물질을 검출한다(S340). 여기서, 상기 컬러별 2차원 정보를 이용하여 이물질을 검출하는 방법은 앞서 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이후, 상기 높이 기반의 3차원 정보에 의한 이물질과 상기 컬러별 2차원 정보에 의한 이물질 검출 결과를 병합한다(S350). 즉, 상기 높이 기반의 3차원 정보를 이용하여 검출된 이물질 검출 결과와 상기 컬러별 2차원 정보를 이용하여 검출된 이물질 검출 결과를 병합하여, 측정 기판에 대하여 최종적으로 이물질을 검출한다.
이와 같이, 측정 기판에 대한 이물질 검사를 수행함에 있어, 높이 기반의 3차원 정보를 통한 이물질 검출과 컬러별 2차원 정보를 통한 이물질 검출을 병행함으로써, 측정 기판에 대한 이물질 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 진성 이물질에 대한 검출력 향상과 과검 발생의 최소화를 위하여, 상기 높이 기반의 3차원 정보에 의한 이물질 검출 결과 및 상기 컬러별 2차원 정보에 의한 이물질 검출 결과를 기초로 최종 이물질을 판단할 때, 양쪽 모두에서 이물질로 판정될 때 최종 이물질로 판정할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 높이 기반의 3차원 정보에 의한 이물질 검출 결과 및 상기 컬러별 2차원 정보에 의한 이물질 검출 결과를 기초로 최종 이물질을 판단할 때, 어느 한쪽에서 이물질로 판정될 때 최종 이물질로 판정할 수도 있다.
한편, 상기와 같은 높이 기반의 3차원 정보에 의한 이물질 검출 및 컬러별 2차원 정보에 의한 이물질 검출 이전에, 이물질 검출을 위한 검사대상에 필요하거나 오류를 유발할 가능성이 있는 부분은 제외시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이물질 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 기판의 이물질을 검사하기 위하여, 먼저 상기 측정 기판에 대한 마스크 정보를 획득한다(S410).
예를 들면, 상기 마스크 정보는 상기 측정 기판에 형성된 홀(hole) 정보를 포함할 수 있다. 상기 측정 기판에 형성된 홀과 상기 마스터 기판에 형성된 홀은 서로 다른 크기로 형성될 수 있으므로, 홀을 상기 이물질 검출을 위한 검사대상에 포함시킬 경우 이물질로 오인될 가능성이 있다. 따라서, 상기 오인 가능성을 제거하기 위하여, 사전에 홀을 상기 이물질 검출을 위한 검사대상에서 제외시킬 수 있다. 이때, 상기 홀 정보와 같은 마스크 정보는 적외선(infrared, IR) 조명을 이용하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 상기 마스크 정보는 상기 측정 기판에 형성된 회로패턴(circuit pattern) 정보를 포함할 수 있다. 상기 회로패턴은 통상 식각 공정에 의하여 형성되고, 이에 따라 측정 기판에 형성된 회로패턴과 상기 마스터 기판에 형성된 회로패턴은 다소 다른 위치에 형성될 수 있으므로, 회로패턴을 상기 이물질 검출을 위한 검사대상에 포함시킬 경우 이물질로 오인될 가능성이 있다. 따라서, 상기 오인 가능성을 제거하기 위하여, 사전에 회로패턴을 상기 이물질 검출을 위한 검사대상에서 제외시킬 수 있다.
한편, 상기 측정 기판에 대한 마스크 정보는 상기 측정 기판으로부터 획득될 수도 있고, 상기 마스터 기판으로부터 획득될 수도 있다.
다음으로, 상기 마스크 정보를 기초로 마스크를 생성하여 상기 이물질 검출을 위한 검사대상에서 제외시킨다(S420).
예를 들면, 상기 측정 기판에 형성된 홀을 포함하도록 홀 마스크를 생성하고, 상기 측정 기판에 형성된 회로패턴을 포함하도록 에지 마스크를 생성할 수 있다. 생성된 상기 홀 마스크 및 상기 에지 마스크는 상기 이물질 검출을 위한 검사대상에서 제외시킬 수 있다.
상기와 같이 마스크를 생성하여 상기 이물질 검출을 위한 검사대상에서 제외시킨 후에는, 앞서 설명한 바와 같이 높이 기반의 3차원 정보에 의한 이물질 검출 및/또는 컬러별 2차원 정보에 의한 이물질 검출을 수행할 수 있다(S430).
이와 같이, 적외선 조명을 이용하는 방식 등을 통해 사전에 이물질 검출을 위한 검사대상에서 불필요하거나 오류를 유발할 가능성이 있는 부분은 제외시킴으로써 보다 용이하게 혹은 보다 정확하게 이물질 검출을 수행할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.