KR101755615B1 - 광학 장치 및 이를 포함하는 광학 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 기술적 사상은, 광을 출사하고, 검사 대상을 상기 광을 입사시키는 조명 장치, 상기 검사 대상과 마주하도록 배치되고, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 광이 입사되는 대물 렌즈, 및 상기 대물 렌즈를 통과한 상기 광을 수광하여 상기 검사 대상을 촬상하는 카메라부를 포함하고, 상기 조명 장치는, 라인 형상의 제1 광 및 라인 형상의 제2 광을 각각 출사하는 제1 광원 및 제2 광원, 및 링 형상의 제3 광을 출사하는 제3 광원을 포함하는 광학 장치를 제공한다.

Description

광학 장치 및 이를 포함하는 광학 검사 장치 {Optical apparatus and optical inspecting apparatus having the same}

본 발명의 기술적 사상은 광학 장치 및 상기 광학 장치를 포함하는 광학 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이용 글라스 및 반도체 웨이퍼 등과 같은 반도체 장치의 결함을 검사하기 위하여 광학 검사 장치가 이용되고 있다. 광학 검사 장치는 검사 대상을 스테이지 위에 탑재시키고, 광학 장치를 이용하여 상기 검사 대상에 대한 영상을 취득하고, 상기 영상을 분석하여 검사 대상의 결함을 검출하는 일련의 과정을 거치는 광학 검사를 수행하게 된다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 검사 대상으로 조사되는 광의 균일성을 향상시켜 광학 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광학 장치 및 광학 검사 장치를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 광을 출사하고, 검사 대상을 상기 광을 입사시키는 조명 장치, 상기 검사 대상과 마주하도록 배치되고, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 광이 입사되는 대물 렌즈, 및 상기 대물 렌즈를 통과한 상기 광을 수광하여 상기 검사 대상을 촬상하는 카메라부를 포함하고, 상기 조명 장치는, 라인 형상의 제1 광 및 라인 형상의 제2 광을 각각 출사하는 제1 광원 및 제2 광원, 및 링 형상의 제3 광을 출사하는 제3 광원을 포함하는 광학 장치를 제공한다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 제3 광원은 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 통과할 수 있도록 비어 있는 중심 부분을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 조명 장치는, 상기 제1 광원으로부터 출사된 상기 제1 광을 반사하는 제1 미러, 상기 제2 광원으로부터 출사된 상기 제2 광을 반사하는 제2 미러, 및 상기 대물 렌즈와 상기 검사 대상 사이에 배치되어, 상기 제1 미러로부터 반사된 상기 제1 광 및 상기 제2 미러로부터 반사된 상기 제2 광을 상기 검사 대상으로 반사하고, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 제1 광, 상기 제2 광, 및 상기 제3 광을 상기 대물 렌즈로 투과시키는 제1 빔 스플리터를 포함한다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 대물 렌즈와 상기 검사 대상과의 거리를 조절하여, 상기 검사 대상으로 입사되는 상기 광의 초점 위치를 조정하는 초점 조정 장치를 더 포함한다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 대물 렌즈와 상기 카메라부 사이의 광 경로에 설치되어, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 광을 반사 또는 투과시키는 제2 빔 스플리터를 더 포함하며, 상기 카메라부는 상기 제2 빔 스플리터로부터 투과된 상기 광을 수광하는 제1 카메라 및 상기 제2 빔 스플리터로부터 반사된 상기 광을 수광하는 제2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 제1 빔 스플리터, 상기 대물 렌즈, 상기 제2 빔 스플리터, 및 상기 제1 카메라는 동일한 광축 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 검사 대상이 탑재되는 스테이지, 및 상기 스테이지에 탑재된 상기 검사 대상을 스캔하여 상기 검사 대상에 대한 영상을 취득하는 광학 장치를 포함하고, 상기 광학 장치는, 라인 형상을 갖는 제1 광, 라인 형상을 갖고 상기 제1 광과 상이한 파장 영역을 갖는 제2 광, 및 링 형상의 제3 광을 출사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 광학 장치 및 광학 검사 장치는 라인 형상의 광 및 링 형상의 광을 동시에 검사 대상으로 조사함으로써, 검사 대상으로 조사되는 광의 균일성을 향상시켜 광학 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광학 검사 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광학 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'에 따른 제3 광원의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광학 검사 장치(10)를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 광학 검사 장치(10)는 검사 대상이 탑재되는 스테이지(210), 및 상기 검사 대상으로부터 반사된 광을 수용하여 상기 검사 대상의 결함을 검출하는데 이용되는 영상을 획득하는 광학 장치(100)를 포함할 수 있다.

상기 스테이지(210)는 검사 대상을 고정하여 지지하는 장치로서, 검사 시 검사 대상이 배치될 수 있다. 상기 스테이지(210)는 스테이지(210) 프레임 위에 설치될 수 있다. 상기 스테이지(210)는 스테이지 가이드 레일(215)에 이동가능하도록 설치될 수 있다.

상기 스테이지(210)는 검사 대상을 고정시키기 위한 척(211) 및 상기 척(211)에 대하여 상대적으로 상승 및 하강하는 리프트 핀(213)들을 포함할 수 있다. 상기 척(211)은 정전기를 이용하여 검사 대상을 고정시키는 정전 척 (Electrostatic Chuck, ESC), 기계적 클램핑 방식으로 검사 대상을 고정하는 척, 및 진공압에 의해 검사 대상을 흡착 지지하는 진공 척(Vacuum Chuck) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 리프트 핀(213)들은 검사 대상이 광학 검사 장치(10)로 반입되거나 또는 광학 검사 장치(10)로부터 반출되는 동안 핀-업(pin-up) 상태가 되어 검사 대상을 지지할 수 있으며, 또한 광학 장치(100)를 이용하여 검사 대상을 검사하는 동안에는 핀-다운(pin-down) 상태가 되어 검사 대상이 척(211)에 의하여 지지되도록 할 수 있다.

상기 스테이지(210)의 측 방향으로는 광학 장치(100)가 설치되며 상기 광학 장치(100)를 X 방향 및/또는 Y방향으로 이동시킬 수 있는 갠트리(gantry, 220)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 갠트리(220)는 X 방향으로 연장하는 한 쌍의 가이드 레일(221) 및 상기 한 쌍의 가이드 레일(221)에 이동가능하도록 설치되는 지지 블록(223)을 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 가이드 레일(221)은 스테이지(210)를 사이에 두고 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 상기 광학 장치(100)는 상기 지지 블록(223)에 이동 가능하도록 설치될 수 있으며, 예를 들어 Y 방향으로 이동가능하도록 지지 블록(223)에 설치될 수 있다.

한편, 광학 장치(100)는 상기 검사 대상으로부터 반사된 광을 수용하여 상기 검사 대상에 대한 영상을 획득할 수 있다. 상기 광학 장치(100)는 다양한 광학계들 및/또는 다양한 센서들을 구비할 수 있으며, 상기 광학 검사 장치(10)는 하나 또는 2 이상의 광학 장치(100)를 구비할 수 있다. 상기 광학 장치(100)는 상기 갠트리(220)에 의하여 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동하면서 상기 검사 대상을 스캔할 수 있다. 또한, 상기 광학 장치(100)는 Z 방향으로 이동하면서 상기 검사 대상과의 거리를 조절하도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 광학 장치(100)는 회전 모터(미도시)를 구비할 수 있으며, 상기 회전 모터에 의하여 Z 방향을 회전축으로 회전하면서 상기 검사 대상을 스캔하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 검사 대상은, 예를 들어 디스플레이용 글래스 또는 반도체 웨이퍼일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 반도체 패키지, 반도체 칩, 디스플레이 패널 등 광학 검사 장치(10)를 통한 검사가 요구되는 다양한 반도체 장치들일 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 광학 장치(100)를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'에 따른 제3 광원(113)의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 광학 장치(100)는 조명 장치(110), 카메라부(120), 대물 렌즈(130), 제1 내지 제3 빔 스플리터(141, 143, 145), 초점 조정 장치(160) 및 경통(170)을 포함할 수 있다. 상기 카메라부(120), 대물 렌즈(130), 제2 빔 스플리터(143), 제3 빔 스플리터(145), 및 초점 조정 장치(160)는 상기 경통(170)에 설치될 수 있으며, 상기 경통(170)은 광이 진행할 수 있는 경로를 제공할 수 있다. 상기 경통(170)은 백 플레이트(180)에 체결될 수 있다.

상기 조명 장치(110)는 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)을 출사하는 제1 내지 제3 광원(111a, 111b, 113)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)을 검사 대상으로 입사시키는데 이용되는 제1 미러(115a), 제2 미러(115b) 및 제1 빔 스플리터(141)를 포함할 수 있다.

상기 제1 광원(111a)은 제1 파장 영역을 갖는 제1 광(L1)을 출사할 수 있다. 상기 제1 광(L1)은 라인 형상 또는 바(bar) 형상을 가질 수 있으며, 그에 따라 직사각형 형태로 검사 대상에 조사될 수 있다.

또한, 상기 제2 광원(111b)은 제2 파장 영역을 갖는 제2 광(L2)을 출사할 수 있다. 상기 제2 광(L2)은 상기 제1 광(L1)과 같이 라인 형상 또는 바(bar) 형상을 가질 수 있고, 직사각형 형태로 검사 대상에 조사될 수 있다. 상기 제1 광원(111a) 및 제2 광원(111b)은 일측에 돔 렌즈(112a, 112b)를 구비할 수 있으며, 상기 돔 렌즈(112a, 112b)는 상기 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)을 균일하게 집광되도록 할 수 있다.

한편, 상기 제2 광원(111b)은 제2 파장 영역을 갖는 제2 광(L2)을 출사할 수 있다. 상기 제2 광(L2)의 제2 파장 영역은 상기 제1 광(L1)의 제1 파장 영역과 상이할 수 있다. 여기서, 파장 영역이 상이하다는 것은, 제1 파장 영역과 제2 파장 영역이 서로 중첩되지 않는 파장 영역을 가지는 경우, 제1 파장 영역과 제2 파장 영역이 일부 중첩되는 파장 영역을 가지지만 그 상한 및/또는 하한이 다른 경우, 및 제1 파장 영역이 제2 파장 영역 내에 속하거나 제2 파장 영역이 제1 파장 영역에 속하는 경우 중 어느 하나를 의미할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 광원(111a)는 적색광, 녹색곽, 및 청색광 중 어느 하나의 광을 출사할 수 있으며, 상기 제2 광원(111b)은 백색광을 출사하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 미러(115a)는 상기 제1 광원(111a)으로부터 출사된 제1 광(L1)을 제1 빔 스플리터(141)로 반사하며, 상기 제2 미러(115b)는 상기 제2 광원(111b)으로부터 출사된 제2 광(L2)을 제1 빔 스플리터(141)로 반사할 수 있다. 상기 제1 빔 스플리터(141)는 광을 반사 또는 투과시키는 장치로써, 상기 제1 빔 스플리터(141)는 상기 제1 미러(115a) 및 제2 미러(115b)로부터 입사된 상기 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)을 검사 대상으로 진행하도록 반사하고, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 제1 광(L1), 제2 광(L2), 및 후술되는 제3 광(L3)이 대물 렌즈(130)로 진행하도록 투과시킬 수 있다.

상기 제1 미러(115a) 및 제2 미러(115b)의 일측에는 회전 모터(116a, 116b)가 구비될 수 있다. 상기 제1 미러(115a) 및 상기 제2 미러(115b)는 상기 회전 모터(116a, 116b)에 의하여 회전함으로써, 상기 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 반사되는 각도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 제1 빔 스플리터(142)의 일측에는 상기 제1 빔 스플리터(142)를 회전시키는 회전 모터(142)가 설치될 수 있다.

한편, 상기 제1 빔 스플리터(142)는 상하로 인접하여 배치된 2개의 빔 스플리터로 구성될 수 있으며, 상기 2개의 빔 스플리터 중 어느 하나는 제1 광(L1)을 반사하고, 또 다른 하나는 제2 광(L2)을 반사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 2개의 빔 스플리터들 중 상측의 빔 스플리터(예를 들어, 상기 2개의 빔 스플리터들 중 대물 렌즈에 인접한 빔 스플리터)가 제1 광(L1)을 반사하는 경우, 상기 제1 광(L1)은 상기 상측의 빔 스플리터에서 반사된 후 상기 2개의 빔 스플리터들 중 하측의 빔 스플리터에서 투과되어 검사 대상(M)으로 입사될 수 있고, 검사 대상(M)으로부터 반사된 제1 광(L1)은 상기 하측의 빔 스플리터 및 상기 상측의 빔 스플리터에서 차례로 투과된 후 대물 렌즈(130)로 입사될 수 있다. 또한, 상기 제2 광(L2)은 상기 하측의 빔 스플리터에서 반사되어 검사 대상(M)으로 입사될 수 있고, 검사 대상(M)으로부터 반사된 제2 광(L2)은 상기 하측의 빔 스플리터, 및 상기 상측의 빔 스플리터에서 차례로 투과된 후 대물 렌즈(130)로 입사될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제3 광원(113)은 제3 파장을 갖는 제3 광(L3)을 출사할 수 있으며, 상기 제3 광(L3)은 링 형상을 가질 수 있다. 링 형상을 갖는 제3 광(L3)은 라인 형상을 갖는 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)의 불균일성을 보완해 줄 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)과 같이 라인 형상을 갖는 광은, 길이 방향에 대하여, 가장자리부에서 중심부보다 작은 강도를 가지게 된다. 상기 제3 광(L3)은 링 형상으로 검사 대상에 조사되므로, 상기 제3 광(L3)이 라인 형상의 광과 중첩되는 양은 라인 형상의 광의 중심부 보다 가장자리부에서 많아지고, 이로써 라인 형상의 광의 불균일성이 개선될 수 있다.

상기 제3 광(L3)은 연속적으로 이어지는 링 형상을 갖는데, 상기 제3 광(L3)은 원반 형상일 수 있다. 그러나, 상기 제3 광(L3)의 형상이 이에 한정되지 않으며, 삼각형 또는 사각형의 다각형의 형상을 갖거나, 타원 형상을 가질 수 있다.

상기 제3 광원(113)이 출사하는 제3 광(L3)은 적색광, 녹색광, 및 청색광의 파장 영역을 모두 포함하는 백색광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 적색광, 녹색광, 및 청색광 중 어느 하나일 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 것과 같이, 제3 광원(113)은 중심 부분이 비어있는 링 형상일 수 있으며, 상기 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 상기 검사 대상으로부터 반사되어 상기 대물 렌즈(130)로 진행하는 광 경로는 상기 제3 광원(113)의 비어있는 중심 부분을 통과할 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 스플리터(141)로부터 반사된 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)은 상기 제3 광원(113)의 상기 중심 부분을 통과하여 검사 대상으로 입사할 수 있다. 상기 검사 대상으로부터 반사된 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)은 상기 제3 광원(113)의 상기 중심 부분을 통과한 후, 상기 제1 빔 스플리터(141)를 거쳐 대물 렌즈(130)로 입사할 수 있다.

도 3에 도시된 것과 같이, 제3 광원(113)은 제1 광원(111a), 제2 광원(111b) 및 제1 빔 스플리터(141)보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 것과 다르게, 제3 광원(113)은 제1 광원(111a), 제2 광원(111b) 및 제1 빔 스플리터(141)와 동일한 레벨에 위치하거나, 또는 보다 높은 레벨에 위치할 수도 있다.

상기 제1 내지 제3 광원(111a, 111b, 113)은 LED 램프 또는 초고압 수은 램프일 수 있다. 그러나, 제1 내지 제3 광원(111a, 111b, 113)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내지 제3 광원(111a, 111b, 113)은 검사 대상(M) 및 검사 조건에 맞추어 최적의 광원이 적절히 선택되어 이용될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 카메라부(120)는 상기 검사 대상(M)으로부터 반사된 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)을 수광하여 검사 대상(M)을 촬상할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 검사 대상(M)으로부터 반사된 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)은 제1 빔 스플리터(141) 및 대물 렌즈(130)를 차례대로 통과하고, 상기 대물 렌즈(130)로부터 상기 카메라부(120)를 연결하는 경통(170)을 따라 진행할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 검사 대상(M)으로부터 반사되어 제1 빔 스플리터(141) 및 대물 렌즈(130)를 차례대로 통과한 후, 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)은 경통(170) 내에 마련된 제2 및 제3 빔 스플리터(143, 145)로부터 투과되어 상기 카메라부(120)로 입사될 수 있다.

상기 카메라부(120)는 다양한 종류의 센서(미도시) 및 이미지 프로세서(image processor)와 같은 영상 처리기(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 CCD(Charged Coupled Device) 센서, PD(Photo Diode) 어레이 센서일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 영상 처리기는 상기 센서로부터 얻어진 데이터를 처리하여 검사 대상의 영상을 생성할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 카메라부(120)는 제1 카메라(121) 및 제2 카메라(123)를 포함할 수 있다. 상기 대물 렌즈(130)와 상기 카메라부(120) 사이의 광 경로에는 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)을 투과하거나 반사하는 제2 빔 스플리터(143)가 설치될 수 있으며, 상기 제2 빔 스플리터(143)로부터 반사된 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)의 반사광 및 투과광은 상기 제1 카메라(121) 및 상기 제2 카메라(123)로 각각 입사될 수 있다. 이때, 제1 카메라(121), 제2 빔 스플리터(143), 대물 렌즈(130) 및 제1 빔 스플리터(141)는 동일한 광축 상에 위치할 수 있다.

상기 제1 카메라(121)는 라인 형태의 픽셀을 가지는 라인 스캔 센서을 이용하여 검사 대상(M)을 연속적으로 촬상하고, 각각을 중첩하는 방식으로 영상을 획득하는 라인 스캔 카메라일 수 있다. 상기 제1 카메라(121)는 X 방향 및 Y방향으로 고속으로 이동하면서 상기 검사 대상(M)을 촬상하게 된다. 또한, 상기 제1 카메라(121)는 다양한 범위의 파장의 광을 수광하고, 수광된 광의 파장에 대응하는 칼라의 영상을 획득할 수 있는 칼라 카메라일 수 있다.

상기 제2 카메라(123)는 제2 카메라(123)가 이동하다가 촬상 위치에서 멈추고 다시 이동하는 방식으로 검사 대상(M)을 촬상하는 에어리어 카메라일 수 있다. 예를 들어, 제2 카메라(123)는 X 방향으로 이동하다가 촬상 위치에 도달했을 때 정지하고, 정지한 상태에서 센서를 이용하여 검사 대상(M)을 촬상하며, 촬상 후 다시 이동하는 방식으로 영상을 취득할 수 있다. 또한, 상기 제2 카메라(123)는 다양한 범위의 파장의 광을 수광하고, 수광된 광의 파장에 대응하는 칼라의 영상을 획득할 수 있는 칼라 카메라일 수 있다.

상기 제1 카메라(121) 및 상기 제2 카메라(123)를 갖는 카메라부(120)를 이용하며, 먼저 상기 제1 카메라(121)를 이용하여 검사 대상(M)의 결함을 검출하고, 제2 카메라(123)를 이용하여 제1 카메라(121)를 통하여 검출된 결함이 정확한지 여부를 재차 판단하는 방법으로 검사를 진행할 수 있다.

한편, 상기 카메라부(120)는 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)을 수광하고, 상기 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)으로부터 원하는 파장 영역의 광을 분리하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라부(120)는 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)을 제1 영역(예를 들어, 적색광의 파장 영역), 제2 영역(예를 들어, 청색광의 파장 영역), 및 제3 영역(예를 들어, 녹색광의 파장 영역)으로 분리하여 처리할 수 있다. 상기 제1 영역 내지 제3 영역의 광은 그 파장의 차이로 인하여 검사 대상(M)에 형성되는 초점 위치가 검사 대상(M)의 두께 방향(예를 들어, Z 방향)으로 서로 상이할 수 있으며, 그에 따라 상기 카메라부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역의 광으로부터 검사 대상(M)의 두께 방향(예를 들어, Z 방향)으로 서로 다른 위치에 대응되는 검사 대상(M)의 영상들을 획득할 수 있다.

상기 초점 조정 장치(160)는 대물 렌즈(130)와 검사 대상(M) 간의 거리를 조절함으로써, 검사 대상(M)으로 조사되는 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)의 초점의 위치를 조정할 수 있다. 초점 조정 장치(160)는 초점 조정용 광(FL)을 출사할 수 있으며, 검사 대상(M)으로부터 반사된 상기 초점 조정용 광(FL)을 수광할 수 있다. 이러한 초점 조정 장치(160)는 검사 대상(M)과 광학 장치(100) 간의 거리를 실시간으로 분석하며, 분석 결과에 따라 백 플레이트(180)에 체결된 미세 이동 브라켓(181)으로 광학 장치(100)의 Z 방향 위치를 미세하게 조절할 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3에서는, 설명의 편의상 상기 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)은 일점 쇄선으로 표시되며, 상기 초점 조정용 광(FL)은 이점 쇄선으로 표시된다.

좀더 구체적으로 설명하면, 상기 대물 렌즈(130)와 상기 카메라부(120) 사이의 광 경로에는 제1 광(L1) 및 초점 조정용 광(FL)을 투과하거나 반사하는 제3 빔 스플리터(145)가 설치될 수 있다. 제3 빔 스플리터(145)는 초점 조정 장치(160)로부터 출사된 초점 조정용 광(FL)을 대물 렌즈(130)를 향하여 반사하여 초점 조정용 광(FL)을 검사 대상(M)으로 입사시키고, 상기 검사 대상(M)으로부터 반사되어 상기 대물 렌즈(130)를 통과한 초점 조정용 광(FL)을 초점 조정 장치(160)로 반사할 수 있다. 초점 조정 장치(160)는 상기 제3 빔 스플리터(145)로부터 반사된 초점 조정용 광(FL)을 수광하여, 초점 오차를 계산하며, 초점 오차를 보정하기 위한 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 제어 신호는 상기 미세 이동 브라켓(181)에 인가되며, 상기 미세 이동 브라켓(181)은 광학 장치(100)의 Z 방향 위치를 조정함으로써 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)의 초점 위치를 조정하게 된다. 예를 들어, 상기 미세 이동 브라켓(181)은 상기 초점 조정 장치(160)에서 인가된 제어 신호에 따라 경통(170)을 위아래로 미세하게 이동시키며, 이로써 대물 렌즈(130)와 검사 대상(M) 간의 거리는 제1 내지 제3광(L1, L2, L3)의 초점이 맞도록 조정될 수 있다.

이때, 제3 빔 스플리터(145)는 제1 카메라(121)와 대물 렌즈(130)를 연결하는 광축 상에 위치할 수 있다.

한편, 다른 실시예들에서, 초점 조정 장치(160)는 제3 빔 스플리터(145)로부터 반사된 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3) 중 적어도 하나를 수광하여, 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)의 초점 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 검사 대상(M)으로부터 반사된 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)은 대물 렌즈(130)를 통과한 후 제3 빔 스플리터(145)에서 투과 및 반사되는데, 상기 제3 빔 스플리터(145)로부터 투과된 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)은 카메라부(120)로 입사하고, 상기 제3 빔 스플리터(145)로부터 반사된 제1 내지 제3 광(L1, L2, L3)은 초점 조정 장치(160)로 입사할 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 광학 검사 장치 100: 광학 장치
110: 조명 장치 111a: 제1 광원
111b: 제2 광원 113: 제3 광원
115a: 제1 미러 115b: 제2 미러
120: 카메라부 130: 대물 렌즈
141, 143, 145: 빔 스플리터 160: 초점 조정 장치
170: 경통 180: 백 플레이트
181: 미세 이동 브라켓 210: 스테이지
220: 갠트리

Claims (7)

1. 광을 출사하고, 검사 대상으로 상기 광을 입사시키는 조명 장치;
   상기 검사 대상과 마주하도록 배치되고, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 광이 입사되는 대물 렌즈; 및
   상기 대물 렌즈를 통과한 상기 광을 수광하여 상기 검사 대상을 촬상하는 카메라부를 포함하고
   상기 조명 장치는,
   라인 형상의 제1 광 및 라인 형상의 제2 광을 각각 출사하는 제1 광원 및 제2 광원;
   링 형상의 제3 광을 출사하는 제3 광원;
   상기 대물 렌즈와 상기 검사 대상 사이에 배치된 제1 빔 스플리터로서, 상기 제1 광원에서 출사된 상기 제1 광 및 상기 제2 광원에서 출사된 상기 제2 광을 상기 검사 대상으로 반사시키도록 구성되고, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 제1 광, 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 상기 대물 렌즈로 투과시키도록 구성된 상기 제1 빔 스플리터;
   상기 제1 광원으로부터 출사된 상기 제1 광을 상기 제1 빔 스플리터로 반사하는 제1 미러;
   상기 제2 광원으로부터 출사된 상기 제2 광을 상기 제1 빔 스플리터로 반사하는 제2 미러; 및
   상기 제1 미러에서 상기 제1 광이 반사되는 각도가 조절되도록 상기 제1 미러를 회전시키고, 상기 제2 미러에서 상기 제2 광이 반사되는 각도가 조절되도록 상기 제2 미러를 회전시키는 회전 모터를 포함하는 광학 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3 광원은 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 통과할 수 있도록 비어 있는 중심 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 조명 장치는 상기 제1 빔 스플리터를 회전시키기 위한 회전 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 카메라부 및 상기 대물 렌즈는 내부에 광 경로를 제공하는 경통에 설치되고,
   상기 경통에 설치되고, 초점 조정용 광을 출사하고, 상기 검사 대상으로 입사되는 상기 광의 초점 위치를 조정하기 위한 초점 조정 장치; 및
   상기 대물 렌즈와 상기 카메라부 사이의 광 경로에 설치된 제3 빔 스플리터를 더 포함하고,
   상기 제3 빔 스플리터는,
   상기 검사 대상으로부터 반사되어 상기 대물 렌즈를 통과한 상기 제1 광, 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 상기 카메라부로 투과시키고,
   상기 초점 조정 장치로부터 출사된 상기 초점 조정용 광을 상기 대물 렌즈로 반사하고, 상기 검사 대상으로부터 반사되어 상기 대물 렌즈를 통과한 상기 초점 조정용 광을 상기 초점 조정 장치로 반사하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 대물 렌즈와 상기 카메라부 사이의 광 경로에 설치되어, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 광을 반사 또는 투과시키는 제2 빔 스플리터를 더 포함하며,
   상기 카메라부는 상기 제2 빔 스플리터로부터 투과된 상기 광을 수광하는 제1 카메라 및 상기 제2 빔 스플리터로부터 반사된 상기 광을 수광하는 제2 카메라를 포함하고,
   상기 제1 카메라는 라인 스캔 카메라이고, 상기 제2 카메라는 에어리어 카메라인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 빔 스플리터, 상기 대물 렌즈, 상기 제2 빔 스플리터, 및 상기 제1 카메라는 동일한 광축 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
7. 검사 대상이 탑재되는 스테이지; 및
   상기 스테이지에 탑재된 상기 검사 대상을 스캔하여 상기 검사 대상에 대한 영상을 취득하는 광학 장치를 포함하고,
   상기 광학 장치는,
   광 경로를 제공하는 경통;
   상기 경통의 일단에 배치되어, 상기 검사 대상과 마주하는 대물 렌즈;
   상기 경통의 타단에 배치되는 카메라부;
   라인 형상을 갖는 제1 광, 라인 형상을 갖고 상기 제1 광과 상이한 파장 영역을 갖는 제2 광, 및 링 형상의 제3 광을 출사하는 조명 장치;를 포함하고,
   상기 조명 장치는,
   상기 대물 렌즈와 상기 검사 대상 사이에 배치된 제1 빔 스플리터로서, 제1 광원에서 출사된 상기 제1 광 및 제2 광원에서 출사된 상기 제2 광을 상기 검사 대상으로 반사시키도록 구성되고, 상기 검사 대상으로부터 반사된 상기 제1 광, 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 상기 대물 렌즈로 투과시키도록 구성된 상기 제1 빔 스플리터;
   상기 제1 광원으로부터 출사된 상기 제1 광을 상기 제1 빔 스플리터로 반사하는 제1 미러;
   상기 제2 광원으로부터 출사된 상기 제2 광을 상기 제1 빔 스플리터로 반사하는 제2 미러; 및
   상기 제1 미러에서 상기 제1 광이 반사되는 각도가 조절되도록 상기 제1 미러를 회전시키고, 상기 제2 미러에서 상기 제2 광이 반사되는 각도가 조절되도록 상기 제2 미러를 회전시키는 회전 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.

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