KR101550263B1 - 광학검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학검사장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 광학검사장치는, 검사대상물 상측에 설치되어 상기 검사대상물의 표면의 결함이나 이물질 존재 여부를 검사하기 위해 상기 검사대상물을 촬영하는 카메라와; 상기 검사대상물에 광을 공급하기 위한 복수의 엘이디들이 배열된 동축조명 모듈과; 상기 동축조명 모듈로부터 공급되는 광을 일정각도로 굴절시켜 상기 검사대상물로 조사되도록 하는 하프미러를 구비하되, 상기 동축조명 모듈은, 복수의 엘이디들이 행과 열을 이루어 규칙적으로 배열되고 상하 또는 좌우로 인접되는 엘이디들 사이에는 산란광의 차단을 위한 격벽이 각각 설치되며, 상기 동축조명모듈의 하단에 구성되어 상기 검사대상물의 좌측부분에 광을 조사하기 위한 제1모듈과; 상기 제1모듈과 동일구조로 상기 제1모듈의 상단에 적층되어 상기 검사대상물의 중앙부분에 광을 조사하기 위한 제2모듈과; 상기 제1모듈과 동일구조로 상기 제2모듈의 상단에 적층되어 상기 검사대상물의 우측부분에 광을 조사하기 위한 제3모듈을 구비한다.

Description

광학검사장치{OPTICAL INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 광학검사장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 패키지 등의 검사대상물의 결함이나 이물질을 검사하기 위해 검사대상물에 균일하면서도 조명의 세기를 조절하여 검사를 효과적으로 수행할 수 있는 광학검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 제조된 반도체 패키지의 품질 관리는 반도체 패키지의 제조 공정에서 점차 중요해지고 있으며, 이러한 반도체 패키지들은 유통 및 수출되기 전에 엄격한 품질 관리 및 분석이 요구된다.
반도체 패키지 표면의 결함 검사(이하 품질 검사라고 함)를 통해, 제조사는 반도체 패키지를 유통 및 수출하기 전에 이러한 결함을 제거하거나 수정할 수 있다. 반도체 패키지의 품질 및 높은 정밀도에 대한 중요성 및 요구가 증가함에 따라, 반도체 패키지의 표면 품질 검사는 반도체 패키지의 전체 제조 공정에서 점점 중요한 단계가 되고 있다.
이러한 반도체 패키지 등의 검사대상물의 표면검사를 위한 광학검사장치는 머신비전장치, 또는 머신비전시스템 등으로 불리는데, 이러한 머신비전에서 조명의 중요성이 부각되고 있다.
조명은 검사대상물의 형태, 색상, 용도 등에 따라 달리 적용될 수 있으며, 조명의 조사방법에 따라 간접조명(darklight field)과 직접조명(brightlight field)으로 나뉘고, 설치위치에 따라 후방조명(back light) 프런트 조명(front light)으로 구분되기도 한다.
이러한 다양한 방법에서 검사대상물의 형상이나 조건 등을 고려하여 최적의 조명환경을 선택하기 위해서는 조명의 위치, 방향, 배경, 조명의 세기 등이 고려되어야 하며 조명의 균일도를 갖도록 구성되어야 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0121250호(2010.11.17.)에서는 조명의 균일도를 위해 동축조명과 하프미러를 통해 조명의 균일도를 가지도록 하고 있다. 이 경우 소스조명에서 주사되는 조명이 하프미러를 통해 1/2은 투과되고 1/2는 굴절 또는 반사되어 수직방향으로 조명을 주사한다. 그러나 이때 하프미러의 제조상의 차이로 인해 반사되는 조명이 균일하게 반사되지 않으며, 상기 소스조명에서 산란되어 주사되는 산란조명성분들에 의해 카메라의 유효영역 내에서 조명의 불균일이 발생되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 광학검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 조명의 균일도를 향상시킬 수 있는 광학검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 검사대상물의 결함을 정확하게 검사할 수 있는 광학검사장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 광학검사장치는, 검사대상물 상측에 설치되어 상기 검사대상물의 표면의 결함이나 이물질 존재 여부를 검사하기 위해 상기 검사대상물을 촬영하는 카메라와; 상기 검사대상물에 광을 공급하기 위한 복수의 엘이디들이 배열된 동축조명 모듈과; 상기 동축조명 모듈로부터 공급되는 광을 일정각도로 굴절시켜 상기 검사대상물로 조사되도록 하는 하프미러를 구비하되, 상기 동축조명 모듈은, 복수의 엘이디들이 행과 열을 이루어 규칙적으로 배열되고 상하 또는 좌우로 인접되는 엘이디들 사이에는 산란광의 차단을 위한 격벽이 각각 설치되며, 상기 동축조명모듈의 하단에 구성되어 상기 검사대상물의 좌측부분에 광을 조사하기 위한 제1모듈과; 상기 제1모듈과 동일구조로 상기 제1모듈의 상단에 적층되어 상기 검사대상물의 중앙부분에 광을 조사하기 위한 제2모듈과; 상기 제1모듈과 동일구조로 상기 제2모듈의 상단에 적층되어 상기 검사대상물의 우측부분에 광을 조사하기 위한 제3모듈을 구비한다.
상기 제1모듈, 상기 제2모듈, 및 상기 제3모듈 각각은 광의 조사각도 및 광의 세기를 개별적으로 조절 가능한 구조를 가질 수 있다.
상기 검사대상물의 측면 상부에서 상기 검사대상물에 광을 조사하기 위해 링(ring)형태로 배열되는 측사조명모듈과; 상기 검사대상물의 측면에서 상기 검사대상물의 에지부위에 광을 조사하기 위해 링 형태로 배열되는 직선조명모듈을 구비할 수 있다.
상기 측사조명모듈 및 상기 직선조명모듈 각각은 높낮이 조절 및 광의 조사각도의 조절이 가능한 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 동축조명모듈을 구성하는 엘이디들 사이에 격벽을 설치하여 산란광이나 반사광을 제거한 직선성분의 광만이 하프미러에 공급되도록 하여 조명의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한 동축조명모듈을 복수개의 모듈들로 분할하여 조명각도나 조명의 세기(광의 밝기) 또는 조명의 조사위치 등을 개별적으로 제어할 수 있어, 하프미러의 제조특성이나 설치각도에 따라 발생될 수 있는 조명의 불균일문제를 해결할 수 있게 된다. 추가적으로 측사조명모듈 및 직선조명모듈을 통해 검사대상물의 에지 등의 결함검출이 용이하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학검사장치의 개략도이고,
도 2는 도 1의 동축조명모듈 및 하프미러의 상세도이고,
도 3은 도 2의 동축조명모듈을 구성하는 제1모듈의 상세구성을 나타낸 상세도이고,
도 4는 도 1의 광학검사장치의 외형도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학검사장치(100)의 개략도이고, 도 2는 도 1의 동축조명모듈(120) 및 하프미러(130)의 상세도이고, 도 3은 도 2의 동축조명모듈(120)을 구성하는 제1모듈(122)의 상세구성을 나타낸 상세도이고, 도 4는 도 1의 광학검사장치의 외형도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학검사장치(100)는 카메라(110), 동축조명모듈(120), 하프미러(130)를 구비한다. 추가적으로 측사조명모듈(150), 및 직선조명모듈(160)을 구비할 수 있다.
상기 카메라(110)는 검사대상물(200) 상측에 설치되어 상기 검사대상물(200)의 표면의 결함이나 이물질 존재 여부를 검사하기 위해 상기 검사대상물(200)을 촬영한다. 상기 카메라(110)는 CCD 카메라가 이용될 수 있으나, 이와 달리 통상의 기술자에게 잘 알려진 카메라가 이용될 수 있다.
상기 카메라(110)는 높낮이 조절이 가능한 구조를 가져, 조명의 조사각도나 입사각도에 대응할 수 있다.
상기 동축조명모듈(120)은 상기 검사대상물(200)에 광을 공급하기 위한 복수의 엘이디들이 배열된 구조를 가지는 것으로, 상기 검사대상물(200)에 대하여 수평방향으로 광을 조사하지만, 상기 하프미러(130)를 통해 상기 검사대상물(200)에 수직방향으로 광을 조사하게 된다.
상기 하프미러((130)는 상기 동축조명 모듈(120)로부터 공급되는 광을 일정각도로 반사 또는 굴절시켜 상기 검사대상물(200)로 조사되도록 한다.
상기 하프미러(130)는 상기 동축조명모듈(120)로부터 수평방향으로 조사되는 광을 일정각도(예를 들면, 90도)로 굴절시켜 상기 검사대상물(200)로 공급하게 된다. 상기 하프미러(130)는 상기 동축조명모듈(120)에서 조사되는 광을 1/2은 투과시키고 1/2은 반사시켜 반사광을 상기 검사대상물(200)로 공급하게 된다.
상기 하프미러(130)는 상기 동축조명모듈(120)에서 조사되는 광을 반사시키기 위해 45도 각도를 가지도록 설치되는 것이 일반적이나, 상기 동축조명모듈(120) 또는 상기 검사대상물(200)의 설치위치에 대응되도록 적절한 각도로 설치되거나, 필요에 따라 다양한 각도를 가지도록 설치될 수 있다.
상기 하프미러(130)는 하단이 좌측으로 위치되고 상단이 우측으로 위치되도록 일정각도(예를 들면, 45도 각도)로 경사를 가지도록 배치될 수 있다.
상기 동축조명모듈(120)과 상기 하프미러(130)사이에는 확산판(diffusion plate)(140)이 구비될 수 있다.
상기 하프미러(130)는 제조 및 코팅과정 등의 제조특성과 설치각도, 상기 동출조명모듈(120)에서 조사되는 광의 입사각도 등에 따라 미세한 균일도 차이가 발생되고, 상기 하프미러(130)를 통해 반사되는 광의 경우에도 수직방향이외에 다른 방향으로도 반사되기 때문에, 산란광이 발생하게 되고 상기 동축조명모듈(120)에서 조사되는 광을 반사하는 반사각도가 균일하지 못하는 경우가 발생되게 된다.
따라서, 상기 동축조명모듈(120)을 하나의 일체형 모듈로 구성하게 되면, 상기 검사대상물(200)에 조사되는 광이 균일하지 못하게 되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해서는 상기 동축조명모듈(120)을 구성하는 복수의 LED 램프들을 개별적으로 제어하는 방법과, 상기 동축조명모듈(120)을 복수개(예를 들면 3개)의 모듈들로 분리하여 각 모듈들을 개별적으로 분할제어하는 방법이 있을 수 있다. 복수의 LED 램프들을 개별적으로 제어하는 방법은 조명의 평균레벨은 어느정도 균일할 수 있지만 개개의 LED램프들 간의 방사패턴으로 잔물결이 생기는 등의 문제가 있다. 따라서, 상기 동축조명모듈(120)을 복수개의 모듈들로 균등분할하여 개별적으로 분할제어하는 방법이 가장 효과적이라는 것을 발명하게 되었다.
이에 따라 본 발명에 따른 상기 동축조명모듈(120)은 복수의 LED램프들이 각각 실장된 제1모듈(122), 제2모듈(124) 및 제3모듈(126)이 순차적으로 상하 적층된 구조를 가지게 된다. 경우에 따라, 상기 동축조명모듈(120)은 4개의 모듈 또는 그 이상의 모듈들의 적층구조를 가지는 것도 가능하다.
상기 제1모듈(122), 제2모듈(124) 및 제3모듈(126) 각각은 서로 동일한 구조를 가질 수 있으며, 전체적으로 높낮이 조절이 가능하고, 개별적으로 좌우 등의 위치조절이 가능한 구조를 가질 수 있다. 또한 조명의 조사각도나 조명의 세기 또는 조명의 조사위치 등을 개별적으로 제어할 수 있도록 구성된다.
상기 제1모듈(122)은 복수의 엘이디(127)들이 행과 열을 이루어 규칙적으로 배열되고 상하 또는 좌우로 인접되는 엘이디(127)들 사이에는 산란광의 차단을 위한 격벽(125)이 각각 설치되는 구조를 가진다.
상기 격벽(125)은 상기 엘이디(127)들에서 조사되는 광이 산란되거나 분산되는 광을 차단하고 직선성분의 광만이 상기 하프미러(130)에 공급되도록 하기 위한 것으로, 상하로 인접되는 엘이디(127)들 사이에 설치되게 된다. 산란되거나 분산되는 광은 상기 하프미러(130)에 도달하고 반사 또는 굴절되는 경우에, 상기 검사대상물(200)에 공급되는 광의 불균일을 유발할 수 있기 때문에 광의 균일도 향상을 위해 필요하게 된다.
도면에서는 상기 격벽(125)이 상하로 인접되는 엘이디(127)들 사이에 구비되고 있으나, 필요에 따라 좌우로 인접되는 엘이디(127)들 사이에도 격벽이 구비될 수 있다.
상기 제1모듈(122)은 상기 동축조명모듈(120)의 하단에 구성되어 상기 하프미러(130)의 좌측하단에서 반사 또는 굴절되게 되므로, 상기 검사대상물(200)의 좌측부분에 광을 조사하게 된다.
상기 제2모듈(124)은 상기 제1모듈(122)과 동일구조로 상기 제1모듈(122)의 상단에 적층된다. 상기 제2모듈(124)은 상기 동축조명모듈(120)의 중앙부분에 구성되어 상기 하프미러(130)의 중앙부분으로 광을 조사하여 반사 또는 굴절되게 되므로, 상기 검사대상물(200)의 중앙부분에 광을 조사하게 된다.
상기 제3모듈(126)은 상기 제1모듈(122)과 동일구조로 상기 제2모듈(124)의 상단에 적층된다. 상기 제3모듈(126)은 상기 동축조명모듈(120)의 상단에 구성되어 상기 하프미러(130)의 상단부분으로 광을 조사하여 상기 하프미러(130)의 우측상단에서 반사 또는 굴절되게 되므로, 상기 검사대상물(200)의 우측부분에 광을 조사하게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 동축조명모듈(120)은 엘이디(127)들 사이에 격벽(125)을 설치하여 산란광이나 반사광을 제거한 직선성분의 광만이 상기 하프미러(130)에 공급되도록 하여 조명의 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한 상기 동축조명모듈(120)를 복수개의 모듈들(122,124,126)로 분할하여 조명각도나 조명의 세기(광의 밝기) 또는 조명의 조사위치 등을 개별적으로 제어할 수 있어, 상기 하프미러(130)의 제조특성이나 설치각도에 따라 발생될 수 있는 조명의 불균일문제를 해결할 수 있게 된다.
상기 동축조명모듈(120)과 상기 하프미러(130)는 하나의 하우징(135)에 의해 보호되는 구성을 가질 수 있다.
상기 측사조명모듈(150) 및 상기 직선조명모듈(160)은 상기 검사대상물(200)의 모서리를 포함하는 에지영역의 미세한 결함이나 이물질 등을 검출하기 위해 이러한 검출이 용이하도록 광을 조사하기 위한 것이다.
상기 측사조명모듈(150)은 상기 동축조명모듈(120)과 상기 검사대상물(200) 사이의 공간인 상기 검사대상물(200)의 측면 상부에 배치되며, 복수의 엘이디(155)들이 링(ring) 형상을 이루며 배치될 수 있다. 상기 측사조명모듈(150)은 복수의 엘이디(155)들을 통해 광이 일정각도를 이루도록 경사진 광경로를 가지도록 배치될 수 있다. 상기 측사조명모듈(150)은 하나의 링형상 또는 서로 인접되는 복수의 링 형상을 가지도록 복수의 엘이디(155)들이 배치될 수 있다.
상기 직선조명모듈(160)은 상기 측사조명모듈(150)의 하부에 배치되며, 상기 검사대상물(200)의 측면에서 상기 검사대상물(200)의 에지부위에 광을 조사하기 위해 링 형태로 배열된다. 상기 직선조명모듈(160)은 상기 검사대상물(200)에 수평방향으로 광을 조사하도록 하기 위한 복수의 엘이디(165)들을 구비한다.
상기 측사조명모듈(150) 및 상기 직선조명모듈(160) 각각은 높낮이 조절 및 광의 세기나 광의 조사각도의 조절이 가능한 구조를 가질 수 있다
상기 측사조명모듈(150) 및 상기 직선조명모듈(160)은 3차원 기하학적 구조를 가지는 상기 검사대상물(200)의 모서리를 포함하는 에지부위의 결함이나 이물질 검사에 유용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 동축조명모듈(120)을 구성하는 엘이디(127)들 사이에 격벽(125)을 설치하여 산란광이나 반사광을 제거한 직선성분의 광만이 상기 하프미러(130)에 공급되도록 하여 조명의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한 상기 동축조명모듈(120)를 복수개의 모듈들(122,124,126)로 분할하여 조명각도나 조명의 세기(광의 밝기) 또는 조명의 조사위치 등을 개별적으로 제어할 수 있어, 상기 하프미러(130)의 제조특성이나 설치각도에 따라 발생될 수 있는 조명의 불균일문제를 해결할 수 있게 된다. 추가적으로 측사조명모듈(150) 및 직선조명모듈(160)을 통해 검사대상물(200)의 에지 등의 결함검출이 용이하게 된다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
110 : 카메라 120 : 동축조명모듈
130 : 하프미러 140 : 확산판
150 : 측사조명모듈 160 : 직선조명모듈

Claims (4)

  1. 광학검사장치에 있어서:
    검사대상물 상측에 설치되어 상기 검사대상물의 표면의 결함이나 이물질 존재 여부를 검사하기 위해 상기 검사대상물을 촬영하는 카메라와;
    상기 검사대상물에 광을 공급하기 위한 복수의 엘이디들이 배열된 동축조명 모듈과;
    상기 동축조명 모듈로부터 공급되는 광을 일정각도로 굴절시켜 상기 검사대상물로 조사되도록 하는 하프미러를 구비하되,
    상기 동축조명 모듈은,
    복수의 엘이디들이 행과 열을 이루어 규칙적으로 배열되고 상하 또는 좌우로 인접되는 엘이디들 사이에는 산란광의 차단을 위한 격벽이 각각 설치되며, 상기 동축조명모듈의 하단에 구성되어 상기 검사대상물의 좌측부분에 광을 조사하기 위한 제1모듈과;
    상기 제1모듈과 동일구조로 상기 제1모듈의 상단에 적층되어 상기 검사대상물의 중앙부분에 광을 조사하기 위한 제2모듈과;
    상기 제1모듈과 동일구조로 상기 제2모듈의 상단에 적층되어 상기 검사대상물의 우측부분에 광을 조사하기 위한 제3모듈을 구비하며,
    상기 제1모듈, 상기 제2모듈, 및 상기 제3모듈은 높낮이 조절 및 좌우위치조절이 가능하고, 광의 조사각도 및 광의 세기를 각각 개별적으로 조절가능한 구조를 가짐을 특징으로 하는 광학검사장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 광학검사장치는,
    상기 검사대상물의 측면 상부에서 상기 검사대상물에 광을 조사하기 위해 링(ring)형태로 배열되는 측사조명모듈과;
    상기 검사대상물의 측면에서 상기 검사대상물의 에지부위에 광을 조사하기 위해 링 형태로 배열되는 직선조명모듈을 구비함을 특징으로 하는 광학검사장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 측사조명모듈 및 상기 직선조명모듈 각각은 높낮이 조절 및 광의 조사각도의 조절이 가능한 구조를 가짐을 특징으로 하는 광학검사장치.
KR1020140023161A 2014-02-27 2014-02-27 광학검사장치 KR101550263B1 (ko)

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