KR100758198B1 - 오토포커싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사, 높이측정, 레벨링, 노광 또는 레이저 리페어 등의 제조공정에 사용되며 피처리물을 고속으로 신뢰성있게 포커싱하는 오토포커싱 장치에 대한 것이다.

본 발명에 따르면, 레이저발사부(10)와, 레이저발사부(10)와 피처리물 이송경로(2) 사이에 배치되는 렌즈조립체(20)와, 렌즈조립체(20)를 통과한 반사광의 진행경로상의 제1 위치에 배치되는 레이저검출센서(30)와, 렌즈조립체(20)를 통과한 레이저반사광의 진행경로상의 제2 위치에 배치되는 비디오카메라(40)와, 상기 반사광을 상기 레이저검출센서(30)와 비디오카메라(40)를 향해 동시에 또는 선택적으로 보내는 광학부재(50)와, 렌즈조립체(20)와 피처리물(W)을 각각 지지하는 지지프레임(4,6)과, 렌즈조립체(20)와 피처리물(W)간의 초점조절을 위해 상기 지지프레임(4) 또는 지지프레임(6)을 미세하게 위치조절하는 구동기구, 및 이들을 제어하는 컨트롤러(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토포커싱 장치가 제공된다.

오토포커싱, 초점, 레이저, 비디오카메라, 렌즈

Description

오토포커싱 장치 {Auto-focusing apparatus}

도 1은 본 발명의 장치의 개념도

도 2는 본 발명의 일 실시예의 구성도

도 3은 본 발명의 장치를 레이저 리페어장치에 적용한 경우의 사용상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2. 이송경로 4. 지지프레임

6. 지지프레임 10. 레이저발사부

20. 렌즈조립체 22. 볼록렌즈

30. 레이저검출센서 40. 비디오카메라

50. 광학부재 100. 컨트롤러

본 발명은 오토포커싱 장치에 대한 것으로서, 좀 더 상세히는 LCD, PDP, 글래스, 필름 또는 웨이퍼 등의 검사, 높이측정, 레벨링, 노광 또는 레이저 리페어 등의 제조공정에 사용되며 피처리물을 고속으로 신뢰성있게 포커싱할 수 있도록 된 새로운 구조의 오토포커싱 장치에 대한 것이다.

종래에 LCD나 PDP, 글래스, 필름, 웨이퍼 또는 기판 등(이하 피처리물이라 칭함)의 생산라인 중에서 피처리물의 검사, 높이측정, 레벨링, 노광 또는 잘못된 회로패턴의 레이저빔에 의한 리페어 등의 다양한 목적을 위해 오토포커싱 장치가 사용된다. 이러한 오토포커싱 장치는 LCD와 같은 판형상의 피처리물이 고속으로 이송되는 라인상에 설치되어, 피처리물에 빛을 조사하여 반사된 빛을 검출함으로써, 피처리물의 표면의 이물질의 부착여부나 스크래치의 검사, 높이나 평탄도측정, 노광 또는 회로패턴에 대한 레이저 리페어 등을 행하게 된다. 이를 위해 종래의 오토포커싱 장치는 반사되어 검출된 이미지의 초점이 맞지 않으면 Z축 업다운 모터를 구동하여 카메라모듈이나 피처리물의 높이를 조절하여 오토포커싱을 행하게 된다.

그런데, 종래의 이러한 오토포커싱 장치는 주로 레이저빔을 피처리물에 조사하여 그 반사된 빛을 검출하는 방식으로 이루어졌는데, 이러한 레이저빔을 이용한 오토포커싱 장치는 속도가 빨라서 고속으로 이송되는 피처리물을 처리할 수 있다는 장점이 있지만, 피처리물의 엣지부나 요철부, 개구부 또는 회로패턴의 경계부 등에서는 레이저 이미지를 얻을 수 없거나, 레이저이미지가 급격히 요동되므로, 정확한 이미지에 기초한 오토포커싱을 달성할 수 없다는 문제점이 있었다. 한편, 종래에 일반 카메라에 의해 입수된 패턴인식을 통해 오토포커싱을 행하는 방법도 사용되고 있으나, 이는 속도가 느려서 고속으로 이송되는 피이송물에 대한 오토포커싱에는 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 오토포커싱 장치의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 레이저빔에 의한 고속의 오토포커싱을 행할 수 있으면서도 레이저빔에 의한 초점조절이 불가능한 경우에도 신속하고 정삭적으로 오토포커싱을 행할 수 있는 새로운 구조의 오토포커싱 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 피처리물(W)이 순차적으로 이송되는 이송경로(2)상에 배치되며 피처리물(W)의 상면에 빛을 조사하여 반사된 빛을 검출하여 자동으로 초점조절을 행하는 오토포커싱 장치에 있어서, 상기 장치는 피처리물(W) 상면에 레이저빔을 발사하는 레이저발사부(10)와, 상기 레이저발사부(10)와 피처리물 이송경로(2) 사이에 배치되어 레이저발사부(10)로부터의 입사광이 일차로 통과되고 피처리물(W)에서 반사된 반사광이 재차 통과하도록 위치되는 적어도 하나의 볼록렌 즈(22)를 포함하는 렌즈조립체(20)와, 렌즈조립체(20)를 통과한 반사광의 진행경로상의 제1 위치에 배치되는 레이저검출센서(30)와, 상기 렌즈조립체(20)를 통과한 레이저반사광의 진행경로상의 제2 위치에 배치되는 비디오카메라(40)와, 상기 반사광을 상기 레이저검출센서(30)와 비디오카메라(40)를 향해 동시에 또는 선택적으로 보내는 광학부재(50)와, 상기 렌즈조립체(20)와 피처리물(W)을 각각 지지하는 지지프레임(4,6)과, 상기 렌즈조립체(20)와 피처리물(W)간의 초점조절을 위해 상기 지지프레임(4) 또는 지지프레임(6)을 미세하게 위치조절하는 구동기구, 및 이들을 제어하는 컨트롤러(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토포커싱 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 렌즈조립체(20)는 서로 다른 배율을 가진 복수의 볼록렌즈(22,23,24)가 터릿(21) 상에 장착된 것을 특징으로 하는 오토포커싱 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 광학부재(50)는 상기 렌즈조립체(20)를 통과한 반사광의 일부는 상기 레이저검출센서(30)로 반사시키고 반사광의 일부는 상기 비디오카메라(40)로 통과시키는 하프미러인 것을 특징으로 하는 오토포커싱 장치가 제공된다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같 다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 개념도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 레이저빔을 발사하는 레이저발사부(10)가 구비되고, 이 레이저발사부(10)에서 발사된 레이저빔은 프리즘(11)을 거쳐 적어도 하나의 볼록렌즈(22)를 포함하는 렌즈조립체(20)로 입사된다. 볼록렌즈(22)를 지난 입사광은 피처리물(W)의 표면에서 반사되어 다시 볼록렌즈(22)를 통과하여 광학부재(50)를 지난다. 이 광학부재(50)는 바람직하게는 입사된 빛의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 부분반사 특성을 구비한 하프미러 또는 이와 동등한 기능을 가진 광학요소로 구성된다. 그러나 이와 달리 광경로상에서 선택적으로 후퇴가능하여 빛을 선택적으로 반사 또는 통과시키는 전반사식 미러를 사용하여도 무방할 것이다.

이 광학부재(50)에서 부분적으로 반사된 반사광은 레이저검출센서(30)로 입사되어 검출된다. 그리고 광학부재(50)를 그대로 통과한 일부의 빛은 가시광선으로서 비디오카메라(40)에 포착된다. 상기 레이저검출센서(30)에서 검출된 레이저빔의 이미지는 스폿형태로서, 만일 렌즈조립체(20)와 피처리물(W)간에 초점이 맞지 않는 경우에는 기준위치에서 상당히 벗어난 위치에 레이저 스폿이 형성되므로, 후술하는 컨트롤러(100)에 의해 이러한 레이저스폿을 기준점에 근접하도록 변위시키는 방식으로 렌즈조립체(20)에 대한 오토포커싱을 제어하게 된다. 한편, 상기 비디오카메라(40)에서 포착되는 이미지는 피처리물(W)의 표면형상 또는 그 표면에 형성된 인쇄회로패턴에 대한 비디오이미지로서, 초점조절이 잘 되지 않아서 이러한 이미지가 선명하지 않은 경우에 역시 컨트롤러(100)에 의해 렌즈조립체(20)에 대한 오토포커싱을 행하게 된다.

상기 레이저검출센서(30)에 의해 검출되는 레이저스폿은 고속으로 이송되는 피처리물(W)에 대하여도 검출이 가능한 장점이 있다. 그러나 만일 레이저 이미지가 정상적으로 포착되지 않는 경우, 예를 들면 피처리물(W)의 엣지부나 경계부, 개구부 또는 요철부에 레이저빔이 조사되는 경우에는 정상적인 레이저스폿을 얻을 수가 없으므로 이 경우에는, 비록 처리속도는 늦더라도 비디오카메라(40)로 입력되는 비디오 신호를 판독하여 오토포커싱을 행하게 된다.

도 2는 본 발명의 장치를 좀 더 구체적으로 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이, 하우징(3) 내부 하측에 레이저발사부(10)가 구비되고, 이 레이저발사부(10)에서 나온 레이저빔은 다수의 프리즘 또는 미러(11,12,13)를 거쳐서 지지프레임(4)에 지지되는 렌즈조립체(20)의 한 볼록렌즈(22)를 통과하여 진행한다. 이 렌즈조립체(20)의 하부에는 피처리물(W)이 이송되는 이송경로(2)상에서 지지프레임(6)에 탑재되는 피처리물(W)이 배치된다. 상기 레이저빔의 입사광은 볼록렌즈(22)에서 굴절한 후에 피처리물(W)의 상면에서 반사된 반사광은 입사광과 약간의 경로차를 가지고 다시 볼록렌즈(22)로 리턴된 후에 미러(13)를 거치고 하프미러로 이루어진 광학부재(50)에서 일부는 반사되어 비디오카메라(40)로 입사되고 일부는 통과되어 레이저검출센서(30)로 입사된다.

상기 렌즈조립체(20)는 다수의 볼록렌즈(22,23,24)가 터릿(21) 상에 장착되어 선택적으로 렌즈를 광경로상에 정렬할 수 있도록 된 것으로서, 현미경의 대물렌즈구조와 유사하다. 이 렌즈조립체(20)는 지지프레임(4)에 지지된다. 그리고 전술한 바와 같이 피처리물(W)은 또 다른 지지프레임(6)에 지지된다. 이 지지프레임(4) 또는 지지프레임(6)의 적어도 어느 하나는 스테핑모터과 같은 도시 안된 구동기구에 위해 서로 미세하게 상대적인 위치조절이 가능하며, 이러한 위치조절은 컨트롤러(100)에 의해 제어된다. 이 컨트롤러(100)에는 상기 레이저검출센서(30)와 비디오카메라(40)에서 검출된 신호가 입력되어, 만일 이들 레이저검출센서(30)나 비디오카메라(40)의 신호를 판독한 결과 초점이 맞지 않는 것으로 판단되면, 컨트롤러(100)는 렌즈조립체(100)용 지지프레임(4)이나 피처리물(W)용 지지프레임(6) 중의 어느 하나를 미세하게 위치조절하여 렌즈조립체(20)의 초점을 맞추도록 제어한다.

도 3은 본 발명의 오토포커싱 장치를 레이저 리페어장치, 즉 레이저빔을 이용하여 피처리물(W) 상에 인쇄된 회로패턴의 잘못된 부분을 수정하는 장치에 적용된 경우를 예시적으로 보여준다. 도면 중 번호 110은 레페어장치의 본체이고, 번호 120은 리페어용 레이어빔을 발사하는 레이저빔발사부이다. 이 리페이장치 본체(110)의 일측에 본 발명에 따른 오토포커스 장치의 하우징(3)이 장착되고, 여기서 나온 레이저빔은 다수의 미러(112,114)를 거쳐 렌즈조립체(20)를 통해 피처리물(W)에 입사되어 반사된 후에 다시 렌즈조립체(20)와 미러들(114,112)을 거쳐서 오토포커싱 장치의 하우징(3) 내로 진행하여 도 2에 도시된 바와 같이 그 내부의 하프미러와 같은 광학부재(50)에 의해 일부는 레이저검출센서(30)로 진행하고 일부는 비디오카메라(40)로 진행하여, 정상적인 동작상태에서는 레이저검출센서(30)를 통해 검출되는 레이저스폿을 판독하여 초점이 맞는지를 신속하게 판단하고, 정상적인 레이저스폿이 포착되지 않는 경우에는 비디오카메라(40)로 입수되는 비디오신호 를 판독하여 초점이 맞는지를 판단하며, 만일 초점이 맞지 않는 경우에는 컨트롤러(100)의 제어신호에 따라 렌즈조립체(20) 또는 피처리물(W)의 위치를 미세조절하여 오토포커싱을 행하게 된다.

도시된 바람직한 실시예에서는 하프미러를 이용하여 항상 동시에 레이저빔의 신호와 비디오신호를 동시에 검출하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라, 레이저빔신호가 정상적으로 검출되지 않는 경우에만 비디오신호를 검출하도록 할 수도 있을 것이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 오토포커싱 장치에 있어서, 레이저빔을 이용하여 고속으로 이송되는 피처리물에 대한 포커스조절이 가능하면서도, 만일 어떠한 이유로 레이저빔 신호가 정상적으로 입수되지 않는 경우에는 자동으로 비디오신호를 입수하여 실시간으로 포커스조절이 가능하기 때문에, 전체적으로 고속으로 처리되는 피처리물에 대한 오토포커싱이 가능하면서도, 처리의 중단 등의 폐해를 방지할 수 있어서 매우 효율적인 오토포커스 장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 피처리물(W)이 순차적으로 이송되는 이송경로(2)상에 배치되며 피처리물(W)의 상면에 빛을 조사하여 반사된 빛을 검출하여 자동으로 초점조절을 행하는 오토포커싱 장치에 있어서, 상기 장치는 피처리물(W) 상면에 레이저빔을 발사하는 레이저발사부(10)와, 상기 레이저발사부(10)와 피처리물 이송경로(2) 사이에 배치되어 레이저발사부(10)로부터의 입사광이 일차로 통과되고 피처리물(W)에서 반사된 반사광이 재차 통과하도록 위치되는 적어도 하나의 볼록렌즈(22)를 포함하는 렌즈조립체(20)와, 렌즈조립체(20)를 통과한 반사광의 진행경로상의 제1 위치에 배치되는 레이저검출센서(30)와, 상기 렌즈조립체(20)를 통과한 레이저반사광의 진행경로상의 제2 위치에 배치되는 비디오카메라(40)와, 상기 반사광을 상기 레이저검출센서(30)와 비디오카메라(40)를 향해 동시에 또는 선택적으로 보내는 광학부재(50)와, 상기 렌즈조립체(20)와 피처리물(W)을 각각 지지하는 지지프레임(4,6)과, 상기 렌즈조립체(20)와 피처리물(W)간의 초점조절을 위해 상기 지지프레임(4) 또는 지지프레임(6)을 미세하게 위치조절하는 구동기구, 및 이들을 제어하는 컨트롤러(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토포커싱 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 렌즈조립체(20)는 서로 다른 배율을 가진 복수의 볼록렌즈(22,23,24)가 터릿(21) 상에 장착된 것을 특징으로 하는 오토포커싱 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학부재(50)는 상기 렌즈조립체(20)를 통과한 반사광의 일부는 상기 레이저검출센서(30)로 반사시키고 반사광의 일부는 상기 비디오카메라(40)로 통과시키는 하프미러인 것을 특징으로 하는 오토포커싱 장치.

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