３次元形状測定装置
【課題】３次元形状測定装置を提供すること。
【解決手段】３次元形状測定装置は、光を発生する光源ユニットおよび光源ユニットから発生された光を格子パターンを有する格子パターン光に変更する格子ユニットを含み、格子パターン光を所定方向から測定対象物に照射する照明部、および格子ユニットを格子パターンの延長方向および格子パターンの配置方向に対して所定の傾斜方向に移送させる格子移送ユニットを含む。よって、製造コストを低減して、３次元形状測定装置は容易に管理することができる。
【解決手段】３次元形状測定装置は、光を発生する光源ユニットおよび光源ユニットから発生された光を格子パターンを有する格子パターン光に変更する格子ユニットを含み、格子パターン光を所定方向から測定対象物に照射する照明部、および格子ユニットを格子パターンの延長方向および格子パターンの配置方向に対して所定の傾斜方向に移送させる格子移送ユニットを含む。よって、製造コストを低減して、３次元形状測定装置は容易に管理することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状測定装置に関わり、より詳細には格子パターン光を照射して測定対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、３次元形状測定装置は、格子パターン光を測定対象物に照射して前記格子パターン光の反射イメージを撮影することによって測定対象物の３次元形状を測定する測定装置である。このような３次元形状測定装置は、ステージ、カメラ、照明ユニット、および中央処理部などを含む。
【０００３】
前記３次元形状測定装置を用いた測定対象物の３次元形状の測定は一般的に次のように行われる。まず、前記照明ユニットから出射される格子パターン光を前記ステージ上に配置された測定対象物に照射する。この際、前記格子パターン光は、Ｎ回移動しながら前記測定対象物に照射される。その後、前記カメラは前記測定対象物から反射される前記格子パターン光を検出して前記測定対象物のＮ個のパターン画像を取得する。続いて、前記中央処理部は、Ｎ−バケットアルゴリズム(Ｎ−ｂｕｃｋｅｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)を用いて前記Ｎ個のパターン画像から前記測定対象物の各位置による高さを算出する。このように算出された前記各位置による高さを総合すると、前記測定対象物の３次元形状を測定することができる。
【０００４】
従来の３次元形状測定装置は、３次元形状をより正確に測定するために格子パターン光を複数の方向から照射するものの、前記格子パターン光を生成するための格子パターンは、平面的に観測する時、前記格子パターン光の照射方向に平行な方向にＮ回移送される時のみに３次元形状を測定できるとの根本的な制約がある。よって、従来の格子パターンの移送方向は、格子パターンの配置方向に平行な方向、即ち、格子パターンの延長方向に垂直な方向に移送されていた。このため、正面から観測する時、左側に配置される格子ユニットは左下側から右上側に移送され、右側に配置される格子ユニットは右下側から左上側に移送されていた。
【０００５】
１つの格子移送ユニットを用いて前記のような２つの格子ユニットを移送することは難しいため、従来は前記複数の方向に対応してそれぞれ独立の格子移送ユニットを採用するか、あるいは反射ミラー(ｍｉｒｒｏｒ)のような所定の光学システムを用いて前記のような移送方向を実現していた。
【０００６】
しかし、各格子パターン光に対して独立の格子移送ユニットを採用するかあるいは光学システムを利用する場合、複数の格子移送ユニットまたは、光学システムを設置しなければならないので製造コストが増加し、前記それぞれの格子移送ユニットを個別に制御および管理するかまたは光学システムを制御および管理する必要があるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、製造コストを低減し、かつ容易に管理することができる３次元形状測定装置を提供することにある。
また、本発明の解決しようとする他の課題は、製造コストの低減、照明部の小型化、検査精度の向上、および制御の単純化を図ることのできる基板検査装置を提供することにある。
また、本発明の解決しようとする更に他の課題は、前記基板検査装置を用いて基板を検査する基板検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る３次元形状測定装置は、第１照明部と格子移送ユニットとを含む。前記第１照明部は、光を発生する第１光源ユニットと、前記第１光源ユニットから発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変更する第１格子ユニットと、を含む。前記第１照明部は、前記第１格子パターン光を第１方向から測定対象物上に照射する。前記格子移送ユニットは、第１格子ユニットを前記第１格子パターンの延長方向および前記第１格子パターンの配置方向に対して第１傾斜方向に移送させる。
【０００９】
前記３次元形状測定装置は、光を発生させる第２光源ユニットおよび前記第２光源ユニットから発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する第２格子ユニットを含む第２照明部を更に含む。前記第２照明部は、前記第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向から前記測定対象物上に照射する。前記格子移送ユニットは、前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットを格子移送方向に同時に移送して、前記第２格子パターンの延長方向および前記第２格子パターンの配置方向に対して第２傾斜方向に移送させる。
【００１０】
前記第１および第２格子ユニットは、それぞれ前記第１および第２傾斜方向の傾斜角を調節する傾斜角調節部を含み、前記第１および第２格子ユニットは、前記傾斜角を調節するために交換してもよい。
【００１１】
前記第１格子ユニットの第１格子パターンおよび前記第２格子ユニットの第２格子パターンは、平面から見た時、互いに平行方向および前記測定対象物に対する対称方向のうち、いずれか１つの延長方向を有してもよい。
【００１２】
前記第１格子パターン光および前記第２格子パターン光は、前記測定対象物上に直接照射されてもよい。
【００１３】
前記第１ユニットの第１等価格子移送方向および前記第２格子ユニットの第２等価格子移送方向は、前記格子移送方向と異なってもよい。
【００１４】
前記第１格子パターンの配置方向と前記格子移送方向との間の角度はθであり、前記第１格子移送ユニットの移送距離はｄである時、等価格子移送距離はｄ／ｔａｎθであってもよい。
【００１５】
本発明の他の実施形態に係る３次元形状測定装置は、第１照明部と、第２照明部と、格子移送ユニットと、を含む。前記第１照明部は、光を発生させる第１光源ユニットおよび前記第１光源ユニットから発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変換する第１格子ユニットを含む。前記第１照明部は、前記第１格子パターン光を第１方向から測定対象物上に照射する。前記第２照明部は、光を発生させる第２光源ユニットおよび前記第２光源ユニットから発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する第２格子ユニットを含む。前記第２照明部は、前記第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向から前記測定対象物上に照射する。前記格子移送ユニットは、格子移送ユニットが２つの傾斜面上で移動するように、２つの傾斜面上にそれぞれ配置された前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットを同時に移送する。前記２つの傾斜面は、Ｎ角錐の角度を規定するために互いに隣接される。
【００１６】
前記格子移送ユニットは、前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットが配置された前記２つの傾斜面によって定義される前記角に沿って移動してもよい。
【００１７】
また、本発明の他の実施形態に係る基板検査装置は、光を発生させる光源ユニットと、前記光源ユニットから発生された光を格子パターン光に変更する格子ユニットと、前記格子パターン光を投射する投射レンズと、をそれぞれ含む複数の照明部と、前記投射レンズを透過した前記格子パターン光を測定対象物に提供する光経路変更部と、前記照明部の格子ユニットを予め決められた回数だけ同時に移送する格子移送ユニットと、前記測定対象物で反射された前記格子パターン光を撮像する撮像モジュールと、前記撮像モジュールで撮像された画像を用いて前記測定対象物を検査する制御部と、を含む。前記格子ユニットは、同一平面上に配置されて前記同一平面上にて前記格子移送ユニットによって同時に移送される。
【００１８】
前記光経路変更部は、前記投射レンズを透過した前記格子パターン光を反射させる複数の第１反射鏡と、前記第１反射鏡で反射された前記格子パターン光を反射させて前記測定対象物に提供する複数の第２反射鏡と、を含んでもよい。前記格子平面と前記投射レンズの基準面との間の角度を格子角(θｇｒａｔ)として定義し、前記第１反射鏡の法線と前記格子平面となす角度を第１ミラー角(θｍｉｒ１)として定義し、前記第２反射鏡の法線と前記格子平面となす角度を第２ミラー角(θｍｉｒ２)として定義し、前記第１および第２反射鏡でそれぞれ反射されて検査基板へ入射される入射光と前記格子平面の法線となす角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する場合、前記投射レンズと前記第１および第２反射鏡は、数式“θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝(θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ)／２”の関係を有してもよい。
【００１９】
前記格子移送ユニットは、前記格子ユニットの格子パターン方向と異なる方向に前記格子ユニットを同時に移送してもよい。
【００２０】
前記投射レンズの基準面それぞれは、前記格子平面に対して所定の角度を形成してもよい。
【００２１】
また、本発明の他の実施形態に係る基板検査方法は、光を発生するとき、同一平面上に配置された格子ユニットの格子パターン方向と異なる格子移送方向に前記格子ユニットを前記同一平面に沿って一定のピッチで同時に移送し、前記格子ユニットを通過した格子パターン光を光経路変更部を通じて検査基板に提供し、前記検査基板から反射された前記格子パターン光を受光して撮像すること、を含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、格子移送ユニットは、格子ユニットを格子パターンの配置方向および格子パターンの延長方向に対して傾いた方向に移送させることによって、光経路変更手段のような光学システムを具備しなくても１つの格子移送ユニットで少なくとも２つの格子ユニットを移送させることができるため、製造コストを低減し、装置の制御および管理を容易に行うことができる。
【００２３】
また、格子パターンの配置方向と格子移送ユニットの移送方向との間の傾斜角を適切に調節することによって、実際の移送より大きい移送の効果を得るか、または精密な移送の効果を得ることができる。
【００２４】
また、１つの格子移送ユニットを用いて同一の格子平面に配置された格子ユニットを移動させることによって、前記格子移送ユニットの個数を削減して基板検査装置の製造コストをより低減することができ、照明部それぞれの大きさを小型化することができる。
【００２５】
また、従来の複数の格子移送ユニット間の移送偏差に起因する検査精度の低下を防止し、前記格子移送ユニットを独立して駆動しなければならないことに伴う制御の複雑性を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を示す概略図である。
【図２】従来の格子ユニットの移送方向を示す概略図である。
【図３】従来の格子ユニットの移送方向を示す概略図である。
【図４】図１の格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図である。
【図５】図４の第１格子ユニットを示す概略図である。
【図６】図４の第２格子ユニットを示す概略図である。
【図７】図１の格子移送ユニットの具体的な移送方法の他の例を示す概略図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る基板検査装置を示す平面図である。
【図１０】図９の基板検査装置を側面から見た図である。
【図１１】図１０に示した基板検査装置の照明部のいずれか１つを示す側面図である。
【図１２】図９における照明部の個数より多い照明部を有する基板検査装置を示す平面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る基板検査装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は多様に変更することができ、多様な形態を有することができるが、ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、ここでの記載は、本発明を特定の開示形態に限定するのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、乃至代替物を含むことを理解すべきである。
【００２８】
第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するために使用されるが、構成要素は用語によって限定されない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなしに、第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素に称されてもよい。
【００２９】
本出願において用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するためのものであって、本発明を限定するのではない。単数の表現は、文脈上、明白に相違が示されない限り、複数の表現を含む。
【００３０】
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
【００３１】
なお、異なるものとして定義しない限り、技術的であるか科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に用いられる辞典に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有することと解釈すべきであり、本出願で明白に定義されない限り、異常にまたは過度に形式的な意味に解釈されない。
【００３２】
空間に関連する要件として、“下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）”、“下方に（ｂｅｌｏｗ）”、“下側の（ｌｏｗｅｒ）”、“上側に（ａｂｏｖｅ）”、“上方の（ｕｐｐｅｒ）”等は、図に示される一つの要件又は特徴と他の要件又は特徴の関係を開示する説明を容易にするために、以下で使用される。空間に関連する要件は、図において表現される動作に加えて、使用中又は動作中の装置の異なる動作を含むことを理解すべきである。例えば、図において装置が回転すれば、他の要件又は特徴の“下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）”又は“下方に（ｂｅｌｏｗ）”として表される要素は、その他の要件又は特徴の“上側に（ａｂｏｖｅ）”に配置される。このように、典型的な用語“下方に（ｂｅｌｏｗ）”は、“上側に（ａｂｏｖｅ）”及び“下方に（ｂｅｌｏｗ）”の両方向を含めることができる。装置は、他に配置される（９０°又は他方向に回転される）こと、及びここで用いられる空間に関連する記述は、適宜解釈される。
【００３３】
ここで用いられる技術用語は、特定の実施の形態のみを記述する目的であり、本発明を制限するものではない。ここで用いられる単数形“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、前後関係が明らかにされない限り、複数形も含むものとする。更に、用語“構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”及び／又は“構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”が本明細書において用いられる場合、規定された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示すが、一つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、構成要素、及び／又はそのグループの存在または追加を排除するものではない。
【００３４】
本発明の一実施形態は、本発明の理想化した一実施形態の概略図（中間構造）である断面図を参照して説明する。その結果として、図面の形状からの変形例は、例えば、製造技術、及び／又は、許容範囲が予想される。その結果、本発明の一実施の形態は、ここに図示した範囲の特定の形状に限定して解釈されるものではなく、例えば、製造から生じる形状から逸脱するものも含まれる。例えば、長方形として図示された挿入部は、一般的にその端部が非挿入部に挿入されてから二元変更されるよりむしろ、挿入部の円くなった、又は湾曲した特徴、及び／又は、勾配を有している。同様に、挿入により形成される埋設領域は、埋設領域と表面との間の領域で行われる挿入の結果である。図形において図示された領域は、事実上の概要であり、それらの形状は装置の領域の実質的な形状を図示することを目的とするものではなく、本発明の範囲を制限することを目的とするものではない。
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を示す概略図である。
【００３７】
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置は、測定ステージ部１００、画像撮影部２００、第１および第２照明部(３００、４００)を含む第１照明ユニット、格子移送ユニット５００、第２照明ユニット６００、画像取得部７００、モジュール制御部８００、および中央制御部９００を含む。
【００３８】
前記測定ステージ部１００は、測定対象物１０を支持するステージ１１０および前記ステージ１１０を移送させるステージ移送ユニット１２０を含む。本実施形態では、前記ステージ１１０によって前記測定対象物１０が前記画像撮影部２００と前記第１および第２照明部(３００、４００)に対して移動することによって、前記測定対象物１０での測定位置が変更されてもよい。
【００３９】
前記画像撮影部２００は、前記ステージ１１０の上部に配置され、前記測定対象物１０から反射された光を受光して前記測定対象物１０の画像を測定する。即ち、前記画像撮影部２００は、前記第１および第２照明部(３００、４００)で出射されて前記測定対象物１０で反射された光を受光して、前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。
【００４０】
前記画像撮影部２００は、カメラ２１０、結像レンズ２２０、フィルタ２３０、およびランプ２４０を含む。前記カメラ２１０は、前記測定対象物１０から反射される光を受光して前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。前記カメラ２１０は、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれかが含まれる。前記結像レンズ２２０は、前記カメラ２１０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を前記カメラ２１０で結像させる。前記フィルタ２３０は、前記結像レンズ２２０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を透過させて前記結像レンズ２２０に提供する。前記フィルタ２３０は、例えば、周波数フィルタ、カラーフィルタ、および光強度調節フィルタのいずれか１つが含まれる。前記ランプ２４０は、円形状に前記フィルタ２３０の下部に配置され、前記測定対象物１０の２次元形状のような特定画像を撮影するために前記測定対象物１０に光を提供する。
【００４１】
前記第１照明部３００は、例えば、前記画像撮影部２００の右側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第１照明部３００は、第１格子パターン光を第１方向から前記測定対象物１０上に照射する。
【００４２】
前記第１照明部３００は、第１光源ユニット３１０、第１格子ユニット３２０、および第１集光レンズ３４０を含む。前記第１光源ユニット３１０は、光源と少なくとも１つのレンズとで構成されて光を発生し、前記第１格子ユニット３２０は、前記第１光源ユニット３１０の下部に配置されて前記第１光源ユニット３１０で発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変更する。前記第１集光レンズ３４０は、前記第１格子ユニット３２０の下部に配置されて前記第１格子ユニット３２０から出射された前記第１格子パターン光を前記測定対象物１０に集光させる。
【００４３】
前記第２照明部４００は、例えば、前記画像撮影部２００の左側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第２照明部４００は、第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向に前記測定対象物１０上に照射する。
【００４４】
前記第２照明部４００は、第２光源ユニット４１０、第２格子ユニット４２０、および第２集光レンズ４４０を含む。前記第２光源ユニット４１０は、光源と少なくとも１つのレンズとで構成されて光を発生し、前記第２格子ユニット４２０は、前記第２光源ユニット４１０の下部に配置されて前記第２光源ユニット４１０で発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する。前記第２集光レンズ４４０は、前記第２格子ユニット４２０の下部に配置されて前記第２格子ユニット４２０から出射された前記第２格子パターン光を前記測定対象物１０に集光させる。前記第２格子ユニット４２０は、第１格子パターンを除くと前記第１格子ユニット３２０と実質的に同一であり、第２格子パターンも第１格子パターンと同一であってもよい。
【００４５】
前記第１照明部３００は、前記第１格子ユニット３２０をＮ回順次移動しながら前記測定対象物１０上に第１格子パターン光をＮ回照射する時、前記画像撮影部２００は、前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ個の第１格子パターン光を順次受光してＮ個の第１パターン画像を撮影する。また、前記第２照明部４００は、前記第２格子ユニット４２０をＮ回順次移動しながら前記測定対象物１０上に第２格子パターン光をＮ回照射する時、前記画像撮影部２００は、前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ個の第２格子パターン光を順次受光してＮ個の第２パターン画像を撮影する。ここで、前記Ｎは自然数であって、例えば、３または４であってもよい。
【００４６】
一方、本実施形態では、前記第１および第２格子パターン光を発生させる照明装置として前記第１および第２照明部(３００、４００)を説明したが、これとは異なり、前記照明部の個数は３つ以上であってもよい。即ち、前記測定対象物１０上に照射される格子パターン光は多様な方向に照射され、多様なパターン画像が撮影されてもよい。例えば、３つの照明部が前記画像撮影部２００を中心に正三角形の形態に配置される場合、３つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０上に照射されてもよい。例えば、４つの照明部が前記画像撮影部２００を中心に正方形の形態に配置される場合、４つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０上に照射されてもよい。また、前記第１照明ユニットは８つの照明部を含んでもよく、この場合８つの方向から格子パターン光を測定対象物１０上に照射して画像を撮影してもよい。
【００４７】
前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０を前記第１格子パターンの配置方向および前記第１格子パターンの延長方向に対してそれぞれ傾く方向に移送させ、前記第２格子ユニット４２０を前記第２格子パターンの配置方向および前記第２格子パターンの延長方向に対してそれぞれ傾く方向に移送させる。前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０を同時に移送させてもよい。前記格子移送ユニット５００の具体的な移送方式は後述する。
【００４８】
前記第２照明ユニット６００は、前記測定対象物１０の２次元的画像を取得するための光を前記測定対象物１０上に照射する。一例では、前記第２照明ユニット６００は、赤色照明６１０、緑色照明６２０、および青色照明６３０を含んでもよい。例えば、前記赤色照明６１０、前記緑色照明６２０、および前記青色照明６３０は、前記測定対象物１０の上部で円形に配置されて前記測定対象物１０にそれぞれ赤色光、緑色光、および青色光を照射してもよく、図１に示すようにそれぞれ異なる高さ配置されてもよい。
【００４９】
前記画像取得部７００は、前記画像撮影部２００のカメラ２１０と電気的に接続され、前記カメラ２１０から前記第１照明ユニットによるパターン画像を取得して保存する。また、前記画像取得部７００は、前記カメラ２１０から前記第２照明ユニット６００による２次元的画像を取得して保存する。例えば、前記画像取得部７００は、前記カメラ２１０で撮影された前記Ｎ個の第１パターン画像および前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて保存するイメージシステムを含んでもよい。
【００５０】
前記モジュール制御部８００は、前記測定ステージ部１００、前記画像撮影部２００、前記第１照明部３００、および前記第２照明部４００と電気的に接続されて、これらを制御する。前記モジュール制御部８００は、例えば、照明コントローラ、格子コントローラ、およびステージコントローラを含む。前記照明コントローラは、前記第１および第２光源ユニット(３１０、４１０)をそれぞれ制御して光を発生させ、前記格子コントローラは、前記格子移送ユニット５００を制御して前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移動させる。前記ステージコントローラは、前記ステージ移送ユニット１２０を制御して前記ステージ１１０を上下左右に移動させることができる。
【００５１】
前記中央制御部９００は、前記画像取得部７００および前記モジュール制御部８００と電気的に接続されて、それぞれを制御する。具体的に、前記中央制御部９００は、前記画像取得部７００のイメージシステムから前記Ｎ個の第１パターン画像および前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて、これを処理して前記測定対象物の３次元形状を測定する。また、前記中央制御部９００は、前記モジュール制御部８００の照明コントローラ、格子コントローラ、およびステージコントローラをそれぞれ制御してもよい。したがって、前記中央制御部９００は、イメージ処理基板、制御基板、およびインターフェース基板を含んでもよい。
【００５２】
図２および図３は、従来の格子ユニットの移送方向を示す概略図である。図２は、従来の３次元形状測定装置を平面から見た概略図であり、図３は、従来の３次元形状測定装置を正面から見た概略図である。
【００５３】
図２および図３を参照すると、一例では、格子ユニット３０が測定対象物１０の左側に配置されて左下側から右上側へ移送される場合、前記格子ユニット３０を移送するために、格子移送ユニット(図示せず)は、左下側から右上側へ前記格子ユニット３０を移送しなければならない。
【００５４】
左上側から発生された光は、格子パターン光を形成するために前記格子パターン３２を通過し、その格子パターン光は右下側へ照射される。前記格子パターン３２を上部から平面的に観測する時、図２に示すように前記格子パターン３２は、左側から右側へ移送され、その移送方向は前記格子パターン光を上部から平面的に観測する時の照射方向とほぼ同一またはほぼ平行である。具体的に、前記格子パターン３２は、前記格子パターン３２の配置方向にほぼ平行な方向、即ち前記格子パターン３２の延長方向にほぼ垂直な方向にＮ回移送されて前記格子パターン光による反射画像を検出することによって前記測定対象物１０の３次元形状が測定される。
【００５５】
したがって、少なくとも２つの方向から前記測定対象物１０上に格子パターン光を照射する場合、前記格子ユニット３０は、左下側から右上側へ移送され、前記測定対象物１０の右側に配置される他の格子ユニット(図示せず)は右下側から左上側へ移送されるか、または左上側から上下側へ移送されなければならない。
【００５６】
その結果、前記測定対象物１０の左側に配置される前記格子ユニット３０と前記測定対象物１０の右側に配置される他の格子ユニットは、同一の方向に移送できないため、前記左側の格子ユニット３０と右側の格子ユニットに対応して、それぞれ個別の格子移送ユニットを採用するか、あるいは反射鏡のような光学システムを追加して上記のような移送方向を実現しなければならない。
【００５７】
図４は、図１の格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図であり、図５は、図４の第１格子ユニットを示す概略図である。図６は、図４の第２格子ユニットを示す概略図である。図４〜図６は、図１の３次元形状測定装置の平面図である。
【００５８】
図４〜図６を参照すると、前記格子移送ユニット５００は、移送ユニット５１０、連結部５２０、第１格子連結部５３０、および第２格子連結部５４０を含む。前記移送ユニット５１０は、例えば、ＰＺＴ(Ｐｉｅｚｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ)移送ユニットや微細直線移送ユニットのいずれかを含んでもよい。
【００５９】
前記移送ユニット５１０は、前記連結部５２０を介して前記第１格子連結部５３０および前記第２格子連結部５４０に連結される。前記移送ユニット５１０は、前記第１格子連結部５３０および前記第２格子連結部５４０によって前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０とそれぞれ連結されて、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０を移送させる。
【００６０】
具体的に、上部から平面的に見た時、前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０を前記第１格子パターン３２２の配置方向に対応するｘ方向に対する第１角度(θ１)および前記第１格子パターン３２２の延長方向に対応するｙ方向に対する第２角度(θ２)に傾いた方向に移送させる。また、前記格子移送ユニット５００は、前記第２格子ユニット４２０を前記第２格子パターン４２２の配置方向に対応するｕ方向に対する第３角度(θ３)および前記第２格子パターン４２２の延長方向に対応するｖ方向に対する第４角度(θ４)に傾いた方向に移送させる。
【００６１】
前記格子移送ユニット５００の上記のような移送によって、図５に示すように前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２のある１つの質点３２２ａは、前記格子移送方向に移送される。しかし、前記質点３２２ａは、図５に示す第１等価格子移送方向に移送されると見なすこともできるので、前記格子移送ユニット５００の上記のような移送によって前記第１格子パターン３２２は第１等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。結局、前記質点３２２ａの実際の移送は前記格子移送方向に行われるが、前記質点３２２ａは前記第１等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。
【００６２】
平面から見た場合、前記格子移送ユニット５００の移送が距離ｄだけ行われると、前記第１格子パターン３２２は“ｄ／ｔａｎθ１＝ｄｔａｎθ２”と同等の移送が行われる。よって、例えば、前記第１角度(θ１)が４５°以下で前記第２角度(θ２)が４５°を超える場合、前記格子移送ユニット５００の実際の移送より大きい移送効果が得られる。また、例えば、前記第１角度(θ１)が４５°を超えて前記第２角度(θ２)が４５°以下である場合、前記格子移送ユニット５００の実際の移送より精密な移送効果が得られる。
【００６３】
例えば、前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０をｘ方向およびｙ方向のいずれか一方向に対して１０°〜８０°傾いた方向に移送させる。前記第１角度(θ１)が１０°で前記第２角度(θ２)が８０°である場合、等価移送の距離は約５．６７ｄであり、実際の移送より５倍以上の移送効果が得られる。また、前記第１角度(θ１)が８０°で前記第２角度(θ２)が１０°である場合、前記等価移送の距離は約０．１８ｄであって実際の移送より５倍以上の精密な移送効果が得られる。
【００６４】
一実施形態では、前記第１格子ユニット３２０は、前記第１格子パターン３２２の配置方向および前記第１格子パターン３２２の延長方向を調節することにより前記傾斜角を調節する傾斜角調節部(図示せず)を含んでもよい。他の実施形態では、前記第１格子ユニット３２０は、前記傾斜角を調節するために交換されてもよい。
【００６５】
一方、前記格子移送ユニット５００の上記のような移送によって、図５に示すように、前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２のある１つの質点４２２ａは前記格子移送方向に移送されるが、図６に示す第２等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。よって、前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２の実際の移送は前記格子移送方向に行われ、前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２の移送は前記第２等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。
【００６６】
一実施形態では、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記測定対象物１０を挟んで両側にそれぞれ配置され、図４に示したように前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２および前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２は平面的に見た時、前記測定対象物１０に対して実質的に対称である。この場合、第３角度(θ３)および第４角度(θ４)は、前記第１角度(θ１)および前記第２角度(θ２)とそれぞれ実質的に同一であり、ｕ方向およびｖ方向は、前記ｘ方向および前記ｙ方向とそれぞれ前記測定対象物に対して実質的に対称である。
【００６７】
また、前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２および前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２は平面から見た時、前記測定対象物１０に対して実質的に対称ではないこともある。
【００６８】
図４では、前記第１照明部３００の第１格子ユニット３２０および前記第２照明部４００の第２格子ユニット４２０は、前記格子移送ユニット５００によって同一の方向に同時に移送される。したがって、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移送するためにそれぞれ独立した格子移送ユニットを使用する場合に比べて、コストが低減され、管理および制御により有利である。
【００６９】
一方、前記第１格子パターン光および前記第２格子パターン光は、例えば、鏡のような光経路変更手段を経ることなく前記測定対象物に直接照射される。この場合、光経路変更手段の設置コストが削減される。
【００７０】
図７は、図１の格子移送ユニットの具体的な移送方式の他の実施形態を示す概略図である。図７の移送方法は、図４の移送方法と第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２４による移送を除くと実質的に同一であるため、重複する詳細な説明は省略する。
【００７１】
図７を参照すると、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記測定対象物１０を間に挟んで両側にそれぞれ配置され、図７に示すように前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２および前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２４は、平面から見た時、互いに平行な延長方向および互いに平行な配置方向を有する。
【００７２】
この場合、前記第３角度(θ３)および前記第４角度(θ４)は、前記第１角度(θ１)および前記第２角度(θ２)とそれぞれ実質的に同一であり、前記ｕ方向および前記ｖ方向は前記ｘ方向および前記ｙ方向とそれぞれ平行である。また、前記格子移送ユニット５００が前記格子移送方向に前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移送する場合、前記第１格子ユニット３２０の第１等価移送方向と前記第２格子ユニット４２０の第２等価移送方向は実質的に同一である。
【００７３】
前記格子移送ユニット５００は、多面体の角に沿って移動する。前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記角を定義する隣接する２つの傾斜面の上にそれぞれ配置されて、前記２つの傾斜面上でそれぞれ移動される。この場合、前記３次元形状測定装置は、図１に示した第１および第２照明部(３００、４００)に加えて少なくとも１つの照明部を追加してもよい。
【００７４】
例えば、図１の３次元形状測定装置が３つ以上のＮ個の照明部を含み、測定対象物上にＮ個の方向から格子パターン光が照射される場合、前記３次元形状測定装置は前記Ｎ個の格子パターン光を照射するＮ個の格子ユニットを含んでもよい。この際、格子移送ユニットは隣接した２方向に対応する格子ユニットの移送を行ってもよい。
【００７５】
即ち、前記Ｎ個の格子ユニットは、Ｎ角錐を定義するＮ個の傾斜面上にそれぞれ配置され、前記格子移送ユニットは前記Ｎ角錐のいずれか１つの角に沿って移動され、前記第１および第２格子ユニットは前記Ｎ個の傾斜面のうち、前記角を定義する互い隣接した第１傾斜面および第２傾斜面上にそれぞれ配置されて、前記格子移送ユニットの移動に従って前記第１および第２傾斜面上でそれぞれ移動する。
【００７６】
前記Ｎは２の倍数であってもよい。即ち、Ｎ＝２Ｋとして示すことができ(Ｋは２以上の自然数)、前記３次元形状測定装置は、それぞれ隣接した２つの格子ユニットの間に配置されて、前記隣接した２つの格子ユニットを移送するＫ個の格子移送ユニットを含んでもよい。前記Ｋ個の格子移送ユニットは、前記Ｎ角錐のＮ個の角に順次に１つおきに配置されてもよい。
【００７７】
以下、前記格子移送ユニットの移送方法の一例を図面を参照してより詳細に説明する。図８は、本発明の他の実施形態に係る格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図である。
【００７８】
図８を参照すると、例えば、図１に示した３次元形状測定装置では、４つの照明部を含み、格子パターン光が４つの方向に照射される場合、格子移送ユニット５０２は隣接した２方向に対応する格子ユニット(３２０、４２０)の移送を行う。
【００７９】
例えば、前記格子移送ユニット５０２は、四角錐５０のいずれか１つの角５１に沿って移動し、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記角５１を定義する隣接した第１および第２傾斜面(５２、５４)上にそれぞれ配置されて前記第１および第２傾斜面(５２、５４)上でそれぞれ移動される。
【００８０】
上記のように移送する場合、前記格子移送ユニット５０２は、前記四角錐５０の頂点５３に向かって移動し、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)は前記四角錐５０の頂点５３から離れる方向に移送される。よって、例えば、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)がそれぞれ配置された第１および第２傾斜面(５２、５４)の第１および第２底辺(５２ａ、５４ａ)に平行であるように第１および第２格子パターン(３２２、４２２)が形成された場合、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)は前記第１および第２格子パターン(３２２、４２２)の配置方向および延長方向に対して所定の傾斜角だけ傾斜した方向に移送されるようになる。上記のような移送方式の結果として、図２〜図７で説明した移送効果と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
図９は、本発明の一実施係に係る基板検査装置を示す平面図である。図１０は、図９の基板検査装置を側面から見た図である。
【００８２】
図９および図１０を参照すると、本発明の実施形態に係る基板検査装置は、ステージ(図示せず)に配置された検査基板７０の表面の３次元形状を検査する検査装置であって、複数の照明部１１００、格子連結ユニット１２００、格子移送ユニット１３００、撮像モジュール１４００、および制御システム(図示せず)を含む。
【００８３】
前記照明部１１００それぞれは、光源ユニット１１１０、格子ユニット１１２０、投射レンズ１１３０、および第１反射鏡１１４０と第２反射鏡１１５０を有する光経路変更部を含む。前記光源ユニット１１１０は、光源と、少なくとも１つのレンズで構成されて、光を発生させ、前記格子ユニット１１２０は、前記光源ユニット１１１０の下部に配置されて、前記光源ユニット１１１０で発生された光を格子パターンを有する格子パターン光に変更する。前記投射レンズ１１３０は、前記格子ユニット１１２０の下部に配置されて、前記格子ユニット１１２０から出射された前記格子パターン光を透過させる。前記第１反射鏡１１４０は、前記投射レンズ１１３０を透過した前記格子パターン光を反射させ、前記第２反射鏡１１５０は、前記第１反射鏡１１４０で反射された前記格子パターン光を反射させて前記検査基板７０に提供する。
【００８４】
前記格子ユニット１１２０は、同一の格子平面(ＲＰ)を形成するように配置され、前記格子連結ユニット１２００は、前記照明部１１００の格子ユニット１１２０を互いに連結させる。前記格子ユニット１１２０は、多角形の各頂点に配置されてもよく、例えば、図９に示すように正方形の四つの頂点にそれぞれ配置されてもよい。
【００８５】
前記格子移送ユニット１３００は、前記格子連結ユニット１２００によって互いに連結された前記格子ユニット１１２０を前記格子平面(ＲＰ)に沿って格子移送方向(ＭＤ)に移動させる。前記格子移送ユニット１３００は、前記格子ユニット１１２０を前記格子移送方向(ＭＤ)に沿って予め決められた回数だけ選択されたピッチで移動させる。前記格子移送ユニット１３００は、図１０に示すように、ＰＺＴ(Ｐｉｅｚｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ)移送ユニットであってもよいが、これとは異なる精密直線移送ユニットであってもよい。ここで、上記のように格子移送方向(ＭＤ)が前記格子平面(ＲＰ)に沿って移動するため、前記投射レンズ１１３０と前記格子ユニット１１２０の位置に対応する距離が一定に維持されて、前記格子ユニット１１２０の移送による倍率変化がなくなる。
【００８６】
前記格子移送方向(ＭＤ)は、前記格子ユニット１１２０の格子パターン方向(ＰＤ)と異なる方向である。即ち、前記格子移送ユニット１３００は、前記格子ユニット１１２０を前記格子パターン方向(ＰＤ)と異なる方向に移動させる。前記格子パターン方向(ＰＤ)は、前記格子移送方向(ＭＤ)に対して約９０°または約４５°傾かせてもよい。
【００８７】
また、前記格子ユニット１１２０のうち、前記多角形の互いに向い合う頂点に配置された格子ユニットの格子パターン方向は互いに同一であってもよい。例えば、正方形の四つの頂点にそれぞれ配置された格子ユニットのうち、互いに向い合う２つの格子ユニットは約９０°に傾いていて、他の２つの格子ユニットは約４５°に傾いていてもよい。
【００８８】
前記撮像モジュール１４００は、前記照明部１１００からそれぞれで発生されて前記検査基板７０から反射された前記格子パターン光を受光して撮像する。この際、前記撮像モジュール１４００は、前記照明部１１００の中心、例えば、正方形の中心に配置される。
【００８９】
前記撮像モジュール１４００は、例えば、結像レンズ１４１０およびカメラ１４２０を含む。前記結像レンズ１４１０は、前記検査基板７０から反射された前記格子パターン光を透過させて前記カメラ１４２０に提供する。この際、前記結像レンズ１４１０の基準面は、前記格子平面(ＲＰ)と平行であり、前記結像レンズ１４１０の基準面の法線と一致する前記結像レンズ１４１０の光軸は前記検査基板７０の法線と一致する。前記カメラ１４２０は、前記結像レンズ１４１０から提供された前記格子パターン光を受光して撮像する撮像素子１４２２を含。撮像素子１４２２は、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれかを適用してもよい。
【００９０】
前記撮像モジュール１４００は、フィルタ(図示せず)および円形ランプ(図示せず)を更に含んでもよい。前記フィルタは、前記結像レンズ１４１０の下部に配置され、前記検査基板７０で反射される前記格子パターン光を透過させて前記結像レンズ１２２０に提供する。前記フィルタは、例えば、周波数フィルタ、カラーフィルタ、および光強度調節フィルタのいずれかが含まれる。前記円形ランプは、前記フィルタの下部に配置され、前記検査基板７０の２次元形状のような特定画像を撮影するために前記検査基板７０に光を提供する。
【００９１】
前記制御システムは、前記撮像モジュール１４００で撮像された映像を用いて前記検査基板７０を検査する。例えば、前記制御システムは、画像取得部、モジュール制御部、および中央制御部を更に含んでもよい。
【００９２】
前記画像取得部は、前記カメラ１４２０と電気的に接続され、前記カメラ１４２０から前記検査基板７０のパターン画像を取得して保存する。前記モジュール制御部は、前記検査基板７０を支持するステージ、前記撮像モジュール１４００、および前記照明部１１００と電気的に接続されて、これらを制御する。前記モジュール制御部は、例えば、前記光源ユニット１１１０を制御する照明コントローラ、前記格子移送ユニット１３００を制御する格子コントローラ、および前記ステージを制御するステージコントローラを含んでもよい。前記中央制御部は、前記画取得得部および前記モジュール制御部と電気的に接続されてそれぞれを制御し、例えば、イメージ処理ボード、制御ボード、およびインターフェースボードを含んでもよい。
【００９３】
図１１は、図１０に示した基板検査装置の照明部の１つを示した側面図である。図１１を参照して図９および図１０に示した照明部の１つにいて詳しく説明する。まず、前記投射レンズ１１３０の基準面は、前記格子ユニット１１２０が配置された前記格子平面(ＲＰ)に対して所定の角度に傾けて配置される。前記格子平面(ＲＰ)と前記投射レンズ１１３０の基準面との間の角度を格子角(θｇｒａｔ)として定義する。前記光源ユニット１１１０から発生する光の視野角の中心が前記投射レンズ１１３０の光軸と一致するように配置される。前記投射レンズ１１３０の光軸は、前記投射レンズ１１３０の基準面の法線方向と一致する。
【００９４】
続いて、前記第１反射鏡１１４０は、前記格子平面(ＲＰ)に対して一定の角度で傾くように前記投射レンズ１１３０の下部に配置される。前記第１反射鏡１１４０が前記格子平面（ＲＰ)となす角度、即ち前記第１反射鏡１１４０の法線方向と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第１ミラー角(θｍｉｒ１)として定義する。
【００９５】
最後に、前記第２反射鏡１１５０は、前記格子平面(ＲＰ)に対して一定の角度で傾くように前記第１反射鏡１１４０の下部に配置される。前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)は、前記撮像モジュール１４００の結像レンズ１４１０の光軸を基準として両側に配置される。前記第２反射鏡１１５０が前記格子平面(ＲＰ)となす角度、即ち前記第２反射鏡１１５０の法線方向と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第２ミラー角度(θｍｉｒ２)として定義する。また、前記投射レンズ１１３０の光軸に沿って進行する光が前記第１および第２反射鏡（１１４０、１１５０)でそれぞれ反射されて前記検査基板７０に入射される時、前記格子平面(ＲＰ)の法線、即ち前記結像レンズ１４１０の光軸となす角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する。
【００９６】
以下、上記定義した前記第１ミラー角(θｍｉｒ１)、前記第２ミラー角(θｍｉｒ２)、前記格子角(θｇｒａｔ)、および前記投射角(θｐｒｏｊ)を用いて、前記投射レンズ１４１０と前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)との間の関係を決定する。
【００９７】
まず、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第１入射角(θ１)として定義し、前記投射レンズ１１３０の光軸に沿って進行する光が前記第１反射鏡１１４０に反射されて前記第２反射鏡１１５０へ入射される方向と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第２入射角(θ２)として定義する時、以下の数式（１）、数式（２）、および数式（３）を導出することができる。
【００９８】
θ１＝９０ ＋θｇｒａｔ・・・・・・・・・・（１）
θ２＝９０−θｐｒｏｊ−２・θｍｉｒ２・・・（２）
θ１−θｍｉｒ１＝θｍｉｒ１＋θ２→
θ１＝２・θｍｉｒ１＋θ２・・・・・・・・・（３）
続いて、数式（２）を数式（３）に適用すると、下記の数式（４）を導出することができる。
θ１＝２・θｍｉｒ１＋９０−θｐｒｏｊ−２・θｍｉｒ２・・・（４）
続いて、数式（４）を数式（１）に適用して整理すると、下記の数式（５）を導出することができる。
＜数５＞θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ＝２・(θｍｉｒ１−θｍｉｒ２)・・・・（５）
【００９９】
続いて、数式（５）をまた整理すると、下記の数式（６）を導出することができる。
θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝(θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ)／２・・・・（６）
よって、前記投射レンズ１４１０と前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)は上記数式（６）のような関係を有する。
【０１００】
一方、前記格子角度(θｇｒａｔ)および前記投射角度(θｐｒｏｊ)は、一般的に固定された値を有するため数式（６）を下記の数式（６−１）として示すことができる。
θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝Ｋ(常数)・・・・・（６−１）
【０１０１】
上記数式（６−１）を参照すると、前記投射レンズ１４１０が固定されている時、前記第１ミラー角(θｍｉｒ１)と前記第２ミラー角(θｍｉｒ２)との間の差が一定であるように、前記第１および第２反射鏡（１１４０、１１５０)を配置させる。
【０１０２】
図１２は、図９の照明部の個数より多い照明部を有する基板検査装置の平面図である。図１２を参照すると、本実施形態では前記照明部１１００の個数は増加または減少させてもよい。例えば、図９に示した４つの照明部１１００に対して新たに４つの照明部１１００を追加して、正八角形の各頂点にそれぞれ照明部１１００を配置してもよい。新しく追加された４つの照明部１１００の格子パターン方向(ＰＤ)は、すべて図９に示した格子移送方向（ＭＤ)に対して４５°傾いて形成されてもよい。
【０１０３】
本実施形態では、図９および図１２のように前記照明部１１００の個数、即ち前記格子ユニット１１２０の個数は３つ以上である。３つ以上の前記格子ユニット１１２０を１つの前記格子移送ユニット１３００を用いて制御する時、前記格子ユニット１１２０が同一の前記格子平面(ＲＰ)に位置していなければ前記格子ユニット１１２０を制御することができない。それは、前記格子ユニット１１２０それぞれが互いに異なる格子平面に配置される場合、互いに交差する線が存在できないためである。
【０１０４】
一方、上述した基板検査装置を用いて基板を検査する基板検査方法について説明する。まず、前記格子移送ユニット１３００を用いて、前記格子ユニット１１２０を前記格子平面(ＲＰ)に沿って前記格子移送方向(ＭＤ)に一程のピッチで移動させる。その後、前記光源ユニット１１１０を用いて、前記一程のピッチで移動された前記格子ユニット１１２０に順次光を提供し、前記格子パターン光を前記検査基板７０に照射する。続いて、前記撮像モジュール１４００を用いて、前記検査基板７０に照射されて反射された前記格子パターン光を順次撮像する。このように上記の過程を反復して行うことによって、前記検査基板７０の画像情報を取得して前記検査基板７０の表面の３次元形状を検査する。
【０１０５】
上述のように、前記格子移送ユニット１３００一つを用いて同一の前記格子平面(ＲＰ)に配置された前記格子ユニット１１２０を移動させることによって、前記格子移送ユニット１３００の個数を減少させて、基板検査装置の製造コストをより低減することができ、照明部それぞれの大きさを小型化することができる。また、従来の複数個の格子移送ユニットを用いる時に発生する前記格子移送ユニット間の移送偏差に起因する検査精度の低下を防止することができ、前記格子移送ユニットを独立して駆動させなければならないことに伴う制御の複雑性を緩和することができる。
【０１０６】
本実施形態では、前記照明部１１００それぞれが前記第１および第２反射鏡（１１４０、１１５０)を有する前記光経路変更部を具備することによって、前記投射レンズ１１３０の撮像可用領域に用いることができ、前記投射レンズ１１３０を通過した前記格子パターン光は、一定の形状を維持しながら前記投射角(θｐｒｏｊ)を有して前記検査基板７０上に照射されることになる。
【０１０７】
図１３は、本発明の他の実施形態に係る基板検査装置を示す側面図である。図１３に示した基板検査装置は、照明部１１００の一部の特徴を除くと、図９〜図１２を通じて説明した基板検査装置と実質的に同一であるため、同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付与して詳しい説明は省略する。
【０１０８】
図１３を参照すると、本実施例に係る各照明部は、図１０および図１１とは違って前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)を含むことなく、光源ユニット(図示せず)、格子ユニット１１２０、および投射レンズ１１３０を含む。
【０１０９】
まず、前記投射レンズ１１３０の基準面は、図１０および図１１と異なり、前記格子平面（ＲＰ)と水平に配置される。即ち、前記投射レンズ１１３０の光軸は前記格子平面(ＲＰ)の法線方向と一致する。
【０１１０】
続いて、前記格子ユニット１１２０と前記投射レンズ１１３０は互いにそれるように配置される。即ち、前記格子ユニット１１２０の中心と前記投射レンズ１１３０の中心とが互いに一致することなく外れるように配置される。前記投射レンズ１１３０の中心は実質的に前記投射レンズ１１３０の光軸と一致する。また、前記格子ユニット１１２０は、前記投射レンズ１１３０の中心で重なるように配置されてもよい。その結果、前記投射レンズ１１３０において、実際の撮像が行われる撮像使用領域が撮像の可能な最大領域である撮像可能領域内に含まれる。
【０１１１】
例えば、前記検査基板７０の中心が前記投射レンズ１１３０の光軸を基準として第１側部に配置される時、前記格子ユニット１１２０は、前記第１側部と反対になる前記投射レンズ１１３０の光軸の第２側部に配置されてもよい。即ち、前記検査基板７０の中心は、前記投射レンズ１１３０の光軸を基準として内側に配置され、前記格子ユニット１１２０は、投射レンズ１１３０の光軸を基準として外側に配置される。その結果、前記投射レンズ１１３０それぞれは、光軸を基準として両側とも使用できる撮像可用領域の一側領域に該当する撮像使用領域のみを用いることができる。
【０１１２】
前記格子平面(ＲＰ)と前記投射レンズ１１３０の基準面との間の間隔を第１隔離距離(Ｓ１)として定義し、前記投射レンズ１１３０の基準面と前記検査基板７０との間の間隔を第２隔離距離(Ｓ２)として定義する時、下記の数式（７）が得られる。
【０１１３】
１／Ｓ１＋１／Ｓ２＝１／Ｆ(但し、Ｆは投射レンズ(１１３０)の焦点距離である)・・・・・（７）
【０１１４】
また、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記撮像使用領域の中心との間の水平距離を撮像中間距離(ａ)として定義し、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記検査基板７０の中心との間の水平距離を物体中間距離(ｂ)として定義し、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記検査基板７０の法線との間の角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する時、上記の数式（７）を用いて以下の数式（８）および（９）を導出することができる。
【０１１５】
ａ＝Ｓ１・ｔａｎ(θｐｒｏｊ)・・・・・・（８）
ｂ＝Ｓ２・ｔａｎ(θｐｒｏｊ)・・・・・・（９）
【０１１６】
したがって、本実施例に係る照明部それぞれは数式（８）および数式（９）のような関係を満足することができる。
【０１１７】
上述のように、前記投射レンズ１１３０の基準面は、前記格子平面(ＲＰ)と水平になるように配置され、前記検査基板７０および前記格子ユニット１１２０は、前記投射レンズ１１３０の光軸を基準として両側にそれぞれ配置されることによって、撮像使用領域が撮像可用領域の一部に縮小される代りに、図１０および図１１における第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)を省略することによって、基板検査装置の製造コストをより低減させることができる。
【０１１８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【符号の説明】
【０１１９】
１０ 測定対象物
３０ 格子ユニット
３２ 格子パターン
５０ 四角錐
１００ 測定ステージ部
２００ 画像撮影部
３００ 第１照明部
３２０ 第１格子ユニット
３２２ 第１格子パターン
４００ 第２照明部
４２０ 第２格子ユニット
４２２、４２４ 第２格子パターン
５００、５０２ 格子移送ユニット
６００ 第２照明ユニット
７００ 画像取得部
８００ モジュール制御部
９００ 中央制御部
１１００ 照明部
１１１０ 光源ユニット
１１２０ 格子ユニット
１１３０ 投射レンズ
１１４０ 第１反射鏡
１１５０ 第２反射鏡
１２００ 格子連結ユニット
１３００ 格子移送ユニット
１４００ 撮像モジュール
１４１０ 結像レンズ
１４２０ カメラ
ＰＤ 格子パターン方向
ＭＤ 格子移送方向
ＲＰ 格子平面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状測定装置に関わり、より詳細には格子パターン光を照射して測定対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、３次元形状測定装置は、格子パターン光を測定対象物に照射して前記格子パターン光の反射イメージを撮影することによって測定対象物の３次元形状を測定する測定装置である。このような３次元形状測定装置は、ステージ、カメラ、照明ユニット、および中央処理部などを含む。
【０００３】
前記３次元形状測定装置を用いた測定対象物の３次元形状の測定は一般的に次のように行われる。まず、前記照明ユニットから出射される格子パターン光を前記ステージ上に配置された測定対象物に照射する。この際、前記格子パターン光は、Ｎ回移動しながら前記測定対象物に照射される。その後、前記カメラは前記測定対象物から反射される前記格子パターン光を検出して前記測定対象物のＮ個のパターン画像を取得する。続いて、前記中央処理部は、Ｎ−バケットアルゴリズム(Ｎ−ｂｕｃｋｅｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)を用いて前記Ｎ個のパターン画像から前記測定対象物の各位置による高さを算出する。このように算出された前記各位置による高さを総合すると、前記測定対象物の３次元形状を測定することができる。
【０００４】
従来の３次元形状測定装置は、３次元形状をより正確に測定するために格子パターン光を複数の方向から照射するものの、前記格子パターン光を生成するための格子パターンは、平面的に観測する時、前記格子パターン光の照射方向に平行な方向にＮ回移送される時のみに３次元形状を測定できるとの根本的な制約がある。よって、従来の格子パターンの移送方向は、格子パターンの配置方向に平行な方向、即ち、格子パターンの延長方向に垂直な方向に移送されていた。このため、正面から観測する時、左側に配置される格子ユニットは左下側から右上側に移送され、右側に配置される格子ユニットは右下側から左上側に移送されていた。
【０００５】
１つの格子移送ユニットを用いて前記のような２つの格子ユニットを移送することは難しいため、従来は前記複数の方向に対応してそれぞれ独立の格子移送ユニットを採用するか、あるいは反射ミラー(ｍｉｒｒｏｒ)のような所定の光学システムを用いて前記のような移送方向を実現していた。
【０００６】
しかし、各格子パターン光に対して独立の格子移送ユニットを採用するかあるいは光学システムを利用する場合、複数の格子移送ユニットまたは、光学システムを設置しなければならないので製造コストが増加し、前記それぞれの格子移送ユニットを個別に制御および管理するかまたは光学システムを制御および管理する必要があるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、製造コストを低減し、かつ容易に管理することができる３次元形状測定装置を提供することにある。
また、本発明の解決しようとする他の課題は、製造コストの低減、照明部の小型化、検査精度の向上、および制御の単純化を図ることのできる基板検査装置を提供することにある。
また、本発明の解決しようとする更に他の課題は、前記基板検査装置を用いて基板を検査する基板検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る３次元形状測定装置は、第１照明部と格子移送ユニットとを含む。前記第１照明部は、光を発生する第１光源ユニットと、前記第１光源ユニットから発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変更する第１格子ユニットと、を含む。前記第１照明部は、前記第１格子パターン光を第１方向から測定対象物上に照射する。前記格子移送ユニットは、第１格子ユニットを前記第１格子パターンの延長方向および前記第１格子パターンの配置方向に対して第１傾斜方向に移送させる。
【０００９】
前記３次元形状測定装置は、光を発生させる第２光源ユニットおよび前記第２光源ユニットから発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する第２格子ユニットを含む第２照明部を更に含む。前記第２照明部は、前記第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向から前記測定対象物上に照射する。前記格子移送ユニットは、前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットを格子移送方向に同時に移送して、前記第２格子パターンの延長方向および前記第２格子パターンの配置方向に対して第２傾斜方向に移送させる。
【００１０】
前記第１および第２格子ユニットは、それぞれ前記第１および第２傾斜方向の傾斜角を調節する傾斜角調節部を含み、前記第１および第２格子ユニットは、前記傾斜角を調節するために交換してもよい。
【００１１】
前記第１格子ユニットの第１格子パターンおよび前記第２格子ユニットの第２格子パターンは、平面から見た時、互いに平行方向および前記測定対象物に対する対称方向のうち、いずれか１つの延長方向を有してもよい。
【００１２】
前記第１格子パターン光および前記第２格子パターン光は、前記測定対象物上に直接照射されてもよい。
【００１３】
前記第１ユニットの第１等価格子移送方向および前記第２格子ユニットの第２等価格子移送方向は、前記格子移送方向と異なってもよい。
【００１４】
前記第１格子パターンの配置方向と前記格子移送方向との間の角度はθであり、前記第１格子移送ユニットの移送距離はｄである時、等価格子移送距離はｄ／ｔａｎθであってもよい。
【００１５】
本発明の他の実施形態に係る３次元形状測定装置は、第１照明部と、第２照明部と、格子移送ユニットと、を含む。前記第１照明部は、光を発生させる第１光源ユニットおよび前記第１光源ユニットから発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変換する第１格子ユニットを含む。前記第１照明部は、前記第１格子パターン光を第１方向から測定対象物上に照射する。前記第２照明部は、光を発生させる第２光源ユニットおよび前記第２光源ユニットから発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する第２格子ユニットを含む。前記第２照明部は、前記第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向から前記測定対象物上に照射する。前記格子移送ユニットは、格子移送ユニットが２つの傾斜面上で移動するように、２つの傾斜面上にそれぞれ配置された前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットを同時に移送する。前記２つの傾斜面は、Ｎ角錐の角度を規定するために互いに隣接される。
【００１６】
前記格子移送ユニットは、前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットが配置された前記２つの傾斜面によって定義される前記角に沿って移動してもよい。
【００１７】
また、本発明の他の実施形態に係る基板検査装置は、光を発生させる光源ユニットと、前記光源ユニットから発生された光を格子パターン光に変更する格子ユニットと、前記格子パターン光を投射する投射レンズと、をそれぞれ含む複数の照明部と、前記投射レンズを透過した前記格子パターン光を測定対象物に提供する光経路変更部と、前記照明部の格子ユニットを予め決められた回数だけ同時に移送する格子移送ユニットと、前記測定対象物で反射された前記格子パターン光を撮像する撮像モジュールと、前記撮像モジュールで撮像された画像を用いて前記測定対象物を検査する制御部と、を含む。前記格子ユニットは、同一平面上に配置されて前記同一平面上にて前記格子移送ユニットによって同時に移送される。
【００１８】
前記光経路変更部は、前記投射レンズを透過した前記格子パターン光を反射させる複数の第１反射鏡と、前記第１反射鏡で反射された前記格子パターン光を反射させて前記測定対象物に提供する複数の第２反射鏡と、を含んでもよい。前記格子平面と前記投射レンズの基準面との間の角度を格子角(θｇｒａｔ)として定義し、前記第１反射鏡の法線と前記格子平面となす角度を第１ミラー角(θｍｉｒ１)として定義し、前記第２反射鏡の法線と前記格子平面となす角度を第２ミラー角(θｍｉｒ２)として定義し、前記第１および第２反射鏡でそれぞれ反射されて検査基板へ入射される入射光と前記格子平面の法線となす角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する場合、前記投射レンズと前記第１および第２反射鏡は、数式“θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝(θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ)／２”の関係を有してもよい。
【００１９】
前記格子移送ユニットは、前記格子ユニットの格子パターン方向と異なる方向に前記格子ユニットを同時に移送してもよい。
【００２０】
前記投射レンズの基準面それぞれは、前記格子平面に対して所定の角度を形成してもよい。
【００２１】
また、本発明の他の実施形態に係る基板検査方法は、光を発生するとき、同一平面上に配置された格子ユニットの格子パターン方向と異なる格子移送方向に前記格子ユニットを前記同一平面に沿って一定のピッチで同時に移送し、前記格子ユニットを通過した格子パターン光を光経路変更部を通じて検査基板に提供し、前記検査基板から反射された前記格子パターン光を受光して撮像すること、を含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、格子移送ユニットは、格子ユニットを格子パターンの配置方向および格子パターンの延長方向に対して傾いた方向に移送させることによって、光経路変更手段のような光学システムを具備しなくても１つの格子移送ユニットで少なくとも２つの格子ユニットを移送させることができるため、製造コストを低減し、装置の制御および管理を容易に行うことができる。
【００２３】
また、格子パターンの配置方向と格子移送ユニットの移送方向との間の傾斜角を適切に調節することによって、実際の移送より大きい移送の効果を得るか、または精密な移送の効果を得ることができる。
【００２４】
また、１つの格子移送ユニットを用いて同一の格子平面に配置された格子ユニットを移動させることによって、前記格子移送ユニットの個数を削減して基板検査装置の製造コストをより低減することができ、照明部それぞれの大きさを小型化することができる。
【００２５】
また、従来の複数の格子移送ユニット間の移送偏差に起因する検査精度の低下を防止し、前記格子移送ユニットを独立して駆動しなければならないことに伴う制御の複雑性を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を示す概略図である。
【図２】従来の格子ユニットの移送方向を示す概略図である。
【図３】従来の格子ユニットの移送方向を示す概略図である。
【図４】図１の格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図である。
【図５】図４の第１格子ユニットを示す概略図である。
【図６】図４の第２格子ユニットを示す概略図である。
【図７】図１の格子移送ユニットの具体的な移送方法の他の例を示す概略図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る基板検査装置を示す平面図である。
【図１０】図９の基板検査装置を側面から見た図である。
【図１１】図１０に示した基板検査装置の照明部のいずれか１つを示す側面図である。
【図１２】図９における照明部の個数より多い照明部を有する基板検査装置を示す平面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る基板検査装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は多様に変更することができ、多様な形態を有することができるが、ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、ここでの記載は、本発明を特定の開示形態に限定するのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、乃至代替物を含むことを理解すべきである。
【００２８】
第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するために使用されるが、構成要素は用語によって限定されない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなしに、第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素に称されてもよい。
【００２９】
本出願において用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するためのものであって、本発明を限定するのではない。単数の表現は、文脈上、明白に相違が示されない限り、複数の表現を含む。
【００３０】
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
【００３１】
なお、異なるものとして定義しない限り、技術的であるか科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に用いられる辞典に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有することと解釈すべきであり、本出願で明白に定義されない限り、異常にまたは過度に形式的な意味に解釈されない。
【００３２】
空間に関連する要件として、“下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）”、“下方に（ｂｅｌｏｗ）”、“下側の（ｌｏｗｅｒ）”、“上側に（ａｂｏｖｅ）”、“上方の（ｕｐｐｅｒ）”等は、図に示される一つの要件又は特徴と他の要件又は特徴の関係を開示する説明を容易にするために、以下で使用される。空間に関連する要件は、図において表現される動作に加えて、使用中又は動作中の装置の異なる動作を含むことを理解すべきである。例えば、図において装置が回転すれば、他の要件又は特徴の“下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）”又は“下方に（ｂｅｌｏｗ）”として表される要素は、その他の要件又は特徴の“上側に（ａｂｏｖｅ）”に配置される。このように、典型的な用語“下方に（ｂｅｌｏｗ）”は、“上側に（ａｂｏｖｅ）”及び“下方に（ｂｅｌｏｗ）”の両方向を含めることができる。装置は、他に配置される（９０°又は他方向に回転される）こと、及びここで用いられる空間に関連する記述は、適宜解釈される。
【００３３】
ここで用いられる技術用語は、特定の実施の形態のみを記述する目的であり、本発明を制限するものではない。ここで用いられる単数形“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、前後関係が明らかにされない限り、複数形も含むものとする。更に、用語“構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”及び／又は“構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”が本明細書において用いられる場合、規定された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示すが、一つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、構成要素、及び／又はそのグループの存在または追加を排除するものではない。
【００３４】
本発明の一実施形態は、本発明の理想化した一実施形態の概略図（中間構造）である断面図を参照して説明する。その結果として、図面の形状からの変形例は、例えば、製造技術、及び／又は、許容範囲が予想される。その結果、本発明の一実施の形態は、ここに図示した範囲の特定の形状に限定して解釈されるものではなく、例えば、製造から生じる形状から逸脱するものも含まれる。例えば、長方形として図示された挿入部は、一般的にその端部が非挿入部に挿入されてから二元変更されるよりむしろ、挿入部の円くなった、又は湾曲した特徴、及び／又は、勾配を有している。同様に、挿入により形成される埋設領域は、埋設領域と表面との間の領域で行われる挿入の結果である。図形において図示された領域は、事実上の概要であり、それらの形状は装置の領域の実質的な形状を図示することを目的とするものではなく、本発明の範囲を制限することを目的とするものではない。
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を示す概略図である。
【００３７】
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置は、測定ステージ部１００、画像撮影部２００、第１および第２照明部(３００、４００)を含む第１照明ユニット、格子移送ユニット５００、第２照明ユニット６００、画像取得部７００、モジュール制御部８００、および中央制御部９００を含む。
【００３８】
前記測定ステージ部１００は、測定対象物１０を支持するステージ１１０および前記ステージ１１０を移送させるステージ移送ユニット１２０を含む。本実施形態では、前記ステージ１１０によって前記測定対象物１０が前記画像撮影部２００と前記第１および第２照明部(３００、４００)に対して移動することによって、前記測定対象物１０での測定位置が変更されてもよい。
【００３９】
前記画像撮影部２００は、前記ステージ１１０の上部に配置され、前記測定対象物１０から反射された光を受光して前記測定対象物１０の画像を測定する。即ち、前記画像撮影部２００は、前記第１および第２照明部(３００、４００)で出射されて前記測定対象物１０で反射された光を受光して、前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。
【００４０】
前記画像撮影部２００は、カメラ２１０、結像レンズ２２０、フィルタ２３０、およびランプ２４０を含む。前記カメラ２１０は、前記測定対象物１０から反射される光を受光して前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。前記カメラ２１０は、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれかが含まれる。前記結像レンズ２２０は、前記カメラ２１０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を前記カメラ２１０で結像させる。前記フィルタ２３０は、前記結像レンズ２２０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を透過させて前記結像レンズ２２０に提供する。前記フィルタ２３０は、例えば、周波数フィルタ、カラーフィルタ、および光強度調節フィルタのいずれか１つが含まれる。前記ランプ２４０は、円形状に前記フィルタ２３０の下部に配置され、前記測定対象物１０の２次元形状のような特定画像を撮影するために前記測定対象物１０に光を提供する。
【００４１】
前記第１照明部３００は、例えば、前記画像撮影部２００の右側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第１照明部３００は、第１格子パターン光を第１方向から前記測定対象物１０上に照射する。
【００４２】
前記第１照明部３００は、第１光源ユニット３１０、第１格子ユニット３２０、および第１集光レンズ３４０を含む。前記第１光源ユニット３１０は、光源と少なくとも１つのレンズとで構成されて光を発生し、前記第１格子ユニット３２０は、前記第１光源ユニット３１０の下部に配置されて前記第１光源ユニット３１０で発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変更する。前記第１集光レンズ３４０は、前記第１格子ユニット３２０の下部に配置されて前記第１格子ユニット３２０から出射された前記第１格子パターン光を前記測定対象物１０に集光させる。
【００４３】
前記第２照明部４００は、例えば、前記画像撮影部２００の左側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第２照明部４００は、第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向に前記測定対象物１０上に照射する。
【００４４】
前記第２照明部４００は、第２光源ユニット４１０、第２格子ユニット４２０、および第２集光レンズ４４０を含む。前記第２光源ユニット４１０は、光源と少なくとも１つのレンズとで構成されて光を発生し、前記第２格子ユニット４２０は、前記第２光源ユニット４１０の下部に配置されて前記第２光源ユニット４１０で発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する。前記第２集光レンズ４４０は、前記第２格子ユニット４２０の下部に配置されて前記第２格子ユニット４２０から出射された前記第２格子パターン光を前記測定対象物１０に集光させる。前記第２格子ユニット４２０は、第１格子パターンを除くと前記第１格子ユニット３２０と実質的に同一であり、第２格子パターンも第１格子パターンと同一であってもよい。
【００４５】
前記第１照明部３００は、前記第１格子ユニット３２０をＮ回順次移動しながら前記測定対象物１０上に第１格子パターン光をＮ回照射する時、前記画像撮影部２００は、前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ個の第１格子パターン光を順次受光してＮ個の第１パターン画像を撮影する。また、前記第２照明部４００は、前記第２格子ユニット４２０をＮ回順次移動しながら前記測定対象物１０上に第２格子パターン光をＮ回照射する時、前記画像撮影部２００は、前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ個の第２格子パターン光を順次受光してＮ個の第２パターン画像を撮影する。ここで、前記Ｎは自然数であって、例えば、３または４であってもよい。
【００４６】
一方、本実施形態では、前記第１および第２格子パターン光を発生させる照明装置として前記第１および第２照明部(３００、４００)を説明したが、これとは異なり、前記照明部の個数は３つ以上であってもよい。即ち、前記測定対象物１０上に照射される格子パターン光は多様な方向に照射され、多様なパターン画像が撮影されてもよい。例えば、３つの照明部が前記画像撮影部２００を中心に正三角形の形態に配置される場合、３つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０上に照射されてもよい。例えば、４つの照明部が前記画像撮影部２００を中心に正方形の形態に配置される場合、４つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０上に照射されてもよい。また、前記第１照明ユニットは８つの照明部を含んでもよく、この場合８つの方向から格子パターン光を測定対象物１０上に照射して画像を撮影してもよい。
【００４７】
前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０を前記第１格子パターンの配置方向および前記第１格子パターンの延長方向に対してそれぞれ傾く方向に移送させ、前記第２格子ユニット４２０を前記第２格子パターンの配置方向および前記第２格子パターンの延長方向に対してそれぞれ傾く方向に移送させる。前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０を同時に移送させてもよい。前記格子移送ユニット５００の具体的な移送方式は後述する。
【００４８】
前記第２照明ユニット６００は、前記測定対象物１０の２次元的画像を取得するための光を前記測定対象物１０上に照射する。一例では、前記第２照明ユニット６００は、赤色照明６１０、緑色照明６２０、および青色照明６３０を含んでもよい。例えば、前記赤色照明６１０、前記緑色照明６２０、および前記青色照明６３０は、前記測定対象物１０の上部で円形に配置されて前記測定対象物１０にそれぞれ赤色光、緑色光、および青色光を照射してもよく、図１に示すようにそれぞれ異なる高さ配置されてもよい。
【００４９】
前記画像取得部７００は、前記画像撮影部２００のカメラ２１０と電気的に接続され、前記カメラ２１０から前記第１照明ユニットによるパターン画像を取得して保存する。また、前記画像取得部７００は、前記カメラ２１０から前記第２照明ユニット６００による２次元的画像を取得して保存する。例えば、前記画像取得部７００は、前記カメラ２１０で撮影された前記Ｎ個の第１パターン画像および前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて保存するイメージシステムを含んでもよい。
【００５０】
前記モジュール制御部８００は、前記測定ステージ部１００、前記画像撮影部２００、前記第１照明部３００、および前記第２照明部４００と電気的に接続されて、これらを制御する。前記モジュール制御部８００は、例えば、照明コントローラ、格子コントローラ、およびステージコントローラを含む。前記照明コントローラは、前記第１および第２光源ユニット(３１０、４１０)をそれぞれ制御して光を発生させ、前記格子コントローラは、前記格子移送ユニット５００を制御して前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移動させる。前記ステージコントローラは、前記ステージ移送ユニット１２０を制御して前記ステージ１１０を上下左右に移動させることができる。
【００５１】
前記中央制御部９００は、前記画像取得部７００および前記モジュール制御部８００と電気的に接続されて、それぞれを制御する。具体的に、前記中央制御部９００は、前記画像取得部７００のイメージシステムから前記Ｎ個の第１パターン画像および前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて、これを処理して前記測定対象物の３次元形状を測定する。また、前記中央制御部９００は、前記モジュール制御部８００の照明コントローラ、格子コントローラ、およびステージコントローラをそれぞれ制御してもよい。したがって、前記中央制御部９００は、イメージ処理基板、制御基板、およびインターフェース基板を含んでもよい。
【００５２】
図２および図３は、従来の格子ユニットの移送方向を示す概略図である。図２は、従来の３次元形状測定装置を平面から見た概略図であり、図３は、従来の３次元形状測定装置を正面から見た概略図である。
【００５３】
図２および図３を参照すると、一例では、格子ユニット３０が測定対象物１０の左側に配置されて左下側から右上側へ移送される場合、前記格子ユニット３０を移送するために、格子移送ユニット(図示せず)は、左下側から右上側へ前記格子ユニット３０を移送しなければならない。
【００５４】
左上側から発生された光は、格子パターン光を形成するために前記格子パターン３２を通過し、その格子パターン光は右下側へ照射される。前記格子パターン３２を上部から平面的に観測する時、図２に示すように前記格子パターン３２は、左側から右側へ移送され、その移送方向は前記格子パターン光を上部から平面的に観測する時の照射方向とほぼ同一またはほぼ平行である。具体的に、前記格子パターン３２は、前記格子パターン３２の配置方向にほぼ平行な方向、即ち前記格子パターン３２の延長方向にほぼ垂直な方向にＮ回移送されて前記格子パターン光による反射画像を検出することによって前記測定対象物１０の３次元形状が測定される。
【００５５】
したがって、少なくとも２つの方向から前記測定対象物１０上に格子パターン光を照射する場合、前記格子ユニット３０は、左下側から右上側へ移送され、前記測定対象物１０の右側に配置される他の格子ユニット(図示せず)は右下側から左上側へ移送されるか、または左上側から上下側へ移送されなければならない。
【００５６】
その結果、前記測定対象物１０の左側に配置される前記格子ユニット３０と前記測定対象物１０の右側に配置される他の格子ユニットは、同一の方向に移送できないため、前記左側の格子ユニット３０と右側の格子ユニットに対応して、それぞれ個別の格子移送ユニットを採用するか、あるいは反射鏡のような光学システムを追加して上記のような移送方向を実現しなければならない。
【００５７】
図４は、図１の格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図であり、図５は、図４の第１格子ユニットを示す概略図である。図６は、図４の第２格子ユニットを示す概略図である。図４〜図６は、図１の３次元形状測定装置の平面図である。
【００５８】
図４〜図６を参照すると、前記格子移送ユニット５００は、移送ユニット５１０、連結部５２０、第１格子連結部５３０、および第２格子連結部５４０を含む。前記移送ユニット５１０は、例えば、ＰＺＴ(Ｐｉｅｚｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ)移送ユニットや微細直線移送ユニットのいずれかを含んでもよい。
【００５９】
前記移送ユニット５１０は、前記連結部５２０を介して前記第１格子連結部５３０および前記第２格子連結部５４０に連結される。前記移送ユニット５１０は、前記第１格子連結部５３０および前記第２格子連結部５４０によって前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０とそれぞれ連結されて、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０を移送させる。
【００６０】
具体的に、上部から平面的に見た時、前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０を前記第１格子パターン３２２の配置方向に対応するｘ方向に対する第１角度(θ１)および前記第１格子パターン３２２の延長方向に対応するｙ方向に対する第２角度(θ２)に傾いた方向に移送させる。また、前記格子移送ユニット５００は、前記第２格子ユニット４２０を前記第２格子パターン４２２の配置方向に対応するｕ方向に対する第３角度(θ３)および前記第２格子パターン４２２の延長方向に対応するｖ方向に対する第４角度(θ４)に傾いた方向に移送させる。
【００６１】
前記格子移送ユニット５００の上記のような移送によって、図５に示すように前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２のある１つの質点３２２ａは、前記格子移送方向に移送される。しかし、前記質点３２２ａは、図５に示す第１等価格子移送方向に移送されると見なすこともできるので、前記格子移送ユニット５００の上記のような移送によって前記第１格子パターン３２２は第１等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。結局、前記質点３２２ａの実際の移送は前記格子移送方向に行われるが、前記質点３２２ａは前記第１等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。
【００６２】
平面から見た場合、前記格子移送ユニット５００の移送が距離ｄだけ行われると、前記第１格子パターン３２２は“ｄ／ｔａｎθ１＝ｄｔａｎθ２”と同等の移送が行われる。よって、例えば、前記第１角度(θ１)が４５°以下で前記第２角度(θ２)が４５°を超える場合、前記格子移送ユニット５００の実際の移送より大きい移送効果が得られる。また、例えば、前記第１角度(θ１)が４５°を超えて前記第２角度(θ２)が４５°以下である場合、前記格子移送ユニット５００の実際の移送より精密な移送効果が得られる。
【００６３】
例えば、前記格子移送ユニット５００は、前記第１格子ユニット３２０をｘ方向およびｙ方向のいずれか一方向に対して１０°〜８０°傾いた方向に移送させる。前記第１角度(θ１)が１０°で前記第２角度(θ２)が８０°である場合、等価移送の距離は約５．６７ｄであり、実際の移送より５倍以上の移送効果が得られる。また、前記第１角度(θ１)が８０°で前記第２角度(θ２)が１０°である場合、前記等価移送の距離は約０．１８ｄであって実際の移送より５倍以上の精密な移送効果が得られる。
【００６４】
一実施形態では、前記第１格子ユニット３２０は、前記第１格子パターン３２２の配置方向および前記第１格子パターン３２２の延長方向を調節することにより前記傾斜角を調節する傾斜角調節部(図示せず)を含んでもよい。他の実施形態では、前記第１格子ユニット３２０は、前記傾斜角を調節するために交換されてもよい。
【００６５】
一方、前記格子移送ユニット５００の上記のような移送によって、図５に示すように、前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２のある１つの質点４２２ａは前記格子移送方向に移送されるが、図６に示す第２等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。よって、前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２の実際の移送は前記格子移送方向に行われ、前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２の移送は前記第２等価格子移送方向に移送されると見なしてもよい。
【００６６】
一実施形態では、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記測定対象物１０を挟んで両側にそれぞれ配置され、図４に示したように前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２および前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２は平面的に見た時、前記測定対象物１０に対して実質的に対称である。この場合、第３角度(θ３)および第４角度(θ４)は、前記第１角度(θ１)および前記第２角度(θ２)とそれぞれ実質的に同一であり、ｕ方向およびｖ方向は、前記ｘ方向および前記ｙ方向とそれぞれ前記測定対象物に対して実質的に対称である。
【００６７】
また、前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２および前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２２は平面から見た時、前記測定対象物１０に対して実質的に対称ではないこともある。
【００６８】
図４では、前記第１照明部３００の第１格子ユニット３２０および前記第２照明部４００の第２格子ユニット４２０は、前記格子移送ユニット５００によって同一の方向に同時に移送される。したがって、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移送するためにそれぞれ独立した格子移送ユニットを使用する場合に比べて、コストが低減され、管理および制御により有利である。
【００６９】
一方、前記第１格子パターン光および前記第２格子パターン光は、例えば、鏡のような光経路変更手段を経ることなく前記測定対象物に直接照射される。この場合、光経路変更手段の設置コストが削減される。
【００７０】
図７は、図１の格子移送ユニットの具体的な移送方式の他の実施形態を示す概略図である。図７の移送方法は、図４の移送方法と第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２４による移送を除くと実質的に同一であるため、重複する詳細な説明は省略する。
【００７１】
図７を参照すると、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記測定対象物１０を間に挟んで両側にそれぞれ配置され、図７に示すように前記第１格子ユニット３２０の第１格子パターン３２２および前記第２格子ユニット４２０の第２格子パターン４２４は、平面から見た時、互いに平行な延長方向および互いに平行な配置方向を有する。
【００７２】
この場合、前記第３角度(θ３)および前記第４角度(θ４)は、前記第１角度(θ１)および前記第２角度(θ２)とそれぞれ実質的に同一であり、前記ｕ方向および前記ｖ方向は前記ｘ方向および前記ｙ方向とそれぞれ平行である。また、前記格子移送ユニット５００が前記格子移送方向に前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移送する場合、前記第１格子ユニット３２０の第１等価移送方向と前記第２格子ユニット４２０の第２等価移送方向は実質的に同一である。
【００７３】
前記格子移送ユニット５００は、多面体の角に沿って移動する。前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記角を定義する隣接する２つの傾斜面の上にそれぞれ配置されて、前記２つの傾斜面上でそれぞれ移動される。この場合、前記３次元形状測定装置は、図１に示した第１および第２照明部(３００、４００)に加えて少なくとも１つの照明部を追加してもよい。
【００７４】
例えば、図１の３次元形状測定装置が３つ以上のＮ個の照明部を含み、測定対象物上にＮ個の方向から格子パターン光が照射される場合、前記３次元形状測定装置は前記Ｎ個の格子パターン光を照射するＮ個の格子ユニットを含んでもよい。この際、格子移送ユニットは隣接した２方向に対応する格子ユニットの移送を行ってもよい。
【００７５】
即ち、前記Ｎ個の格子ユニットは、Ｎ角錐を定義するＮ個の傾斜面上にそれぞれ配置され、前記格子移送ユニットは前記Ｎ角錐のいずれか１つの角に沿って移動され、前記第１および第２格子ユニットは前記Ｎ個の傾斜面のうち、前記角を定義する互い隣接した第１傾斜面および第２傾斜面上にそれぞれ配置されて、前記格子移送ユニットの移動に従って前記第１および第２傾斜面上でそれぞれ移動する。
【００７６】
前記Ｎは２の倍数であってもよい。即ち、Ｎ＝２Ｋとして示すことができ(Ｋは２以上の自然数)、前記３次元形状測定装置は、それぞれ隣接した２つの格子ユニットの間に配置されて、前記隣接した２つの格子ユニットを移送するＫ個の格子移送ユニットを含んでもよい。前記Ｋ個の格子移送ユニットは、前記Ｎ角錐のＮ個の角に順次に１つおきに配置されてもよい。
【００７７】
以下、前記格子移送ユニットの移送方法の一例を図面を参照してより詳細に説明する。図８は、本発明の他の実施形態に係る格子移送ユニットの具体的な移送方法の一例を示す概略図である。
【００７８】
図８を参照すると、例えば、図１に示した３次元形状測定装置では、４つの照明部を含み、格子パターン光が４つの方向に照射される場合、格子移送ユニット５０２は隣接した２方向に対応する格子ユニット(３２０、４２０)の移送を行う。
【００７９】
例えば、前記格子移送ユニット５０２は、四角錐５０のいずれか１つの角５１に沿って移動し、前記第１格子ユニット３２０および前記第２格子ユニット４２０は、前記角５１を定義する隣接した第１および第２傾斜面(５２、５４)上にそれぞれ配置されて前記第１および第２傾斜面(５２、５４)上でそれぞれ移動される。
【００８０】
上記のように移送する場合、前記格子移送ユニット５０２は、前記四角錐５０の頂点５３に向かって移動し、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)は前記四角錐５０の頂点５３から離れる方向に移送される。よって、例えば、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)がそれぞれ配置された第１および第２傾斜面(５２、５４)の第１および第２底辺(５２ａ、５４ａ)に平行であるように第１および第２格子パターン(３２２、４２２)が形成された場合、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)は前記第１および第２格子パターン(３２２、４２２)の配置方向および延長方向に対して所定の傾斜角だけ傾斜した方向に移送されるようになる。上記のような移送方式の結果として、図２〜図７で説明した移送効果と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
図９は、本発明の一実施係に係る基板検査装置を示す平面図である。図１０は、図９の基板検査装置を側面から見た図である。
【００８２】
図９および図１０を参照すると、本発明の実施形態に係る基板検査装置は、ステージ(図示せず)に配置された検査基板７０の表面の３次元形状を検査する検査装置であって、複数の照明部１１００、格子連結ユニット１２００、格子移送ユニット１３００、撮像モジュール１４００、および制御システム(図示せず)を含む。
【００８３】
前記照明部１１００それぞれは、光源ユニット１１１０、格子ユニット１１２０、投射レンズ１１３０、および第１反射鏡１１４０と第２反射鏡１１５０を有する光経路変更部を含む。前記光源ユニット１１１０は、光源と、少なくとも１つのレンズで構成されて、光を発生させ、前記格子ユニット１１２０は、前記光源ユニット１１１０の下部に配置されて、前記光源ユニット１１１０で発生された光を格子パターンを有する格子パターン光に変更する。前記投射レンズ１１３０は、前記格子ユニット１１２０の下部に配置されて、前記格子ユニット１１２０から出射された前記格子パターン光を透過させる。前記第１反射鏡１１４０は、前記投射レンズ１１３０を透過した前記格子パターン光を反射させ、前記第２反射鏡１１５０は、前記第１反射鏡１１４０で反射された前記格子パターン光を反射させて前記検査基板７０に提供する。
【００８４】
前記格子ユニット１１２０は、同一の格子平面(ＲＰ)を形成するように配置され、前記格子連結ユニット１２００は、前記照明部１１００の格子ユニット１１２０を互いに連結させる。前記格子ユニット１１２０は、多角形の各頂点に配置されてもよく、例えば、図９に示すように正方形の四つの頂点にそれぞれ配置されてもよい。
【００８５】
前記格子移送ユニット１３００は、前記格子連結ユニット１２００によって互いに連結された前記格子ユニット１１２０を前記格子平面(ＲＰ)に沿って格子移送方向(ＭＤ)に移動させる。前記格子移送ユニット１３００は、前記格子ユニット１１２０を前記格子移送方向(ＭＤ)に沿って予め決められた回数だけ選択されたピッチで移動させる。前記格子移送ユニット１３００は、図１０に示すように、ＰＺＴ(Ｐｉｅｚｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ)移送ユニットであってもよいが、これとは異なる精密直線移送ユニットであってもよい。ここで、上記のように格子移送方向(ＭＤ)が前記格子平面(ＲＰ)に沿って移動するため、前記投射レンズ１１３０と前記格子ユニット１１２０の位置に対応する距離が一定に維持されて、前記格子ユニット１１２０の移送による倍率変化がなくなる。
【００８６】
前記格子移送方向(ＭＤ)は、前記格子ユニット１１２０の格子パターン方向(ＰＤ)と異なる方向である。即ち、前記格子移送ユニット１３００は、前記格子ユニット１１２０を前記格子パターン方向(ＰＤ)と異なる方向に移動させる。前記格子パターン方向(ＰＤ)は、前記格子移送方向(ＭＤ)に対して約９０°または約４５°傾かせてもよい。
【００８７】
また、前記格子ユニット１１２０のうち、前記多角形の互いに向い合う頂点に配置された格子ユニットの格子パターン方向は互いに同一であってもよい。例えば、正方形の四つの頂点にそれぞれ配置された格子ユニットのうち、互いに向い合う２つの格子ユニットは約９０°に傾いていて、他の２つの格子ユニットは約４５°に傾いていてもよい。
【００８８】
前記撮像モジュール１４００は、前記照明部１１００からそれぞれで発生されて前記検査基板７０から反射された前記格子パターン光を受光して撮像する。この際、前記撮像モジュール１４００は、前記照明部１１００の中心、例えば、正方形の中心に配置される。
【００８９】
前記撮像モジュール１４００は、例えば、結像レンズ１４１０およびカメラ１４２０を含む。前記結像レンズ１４１０は、前記検査基板７０から反射された前記格子パターン光を透過させて前記カメラ１４２０に提供する。この際、前記結像レンズ１４１０の基準面は、前記格子平面(ＲＰ)と平行であり、前記結像レンズ１４１０の基準面の法線と一致する前記結像レンズ１４１０の光軸は前記検査基板７０の法線と一致する。前記カメラ１４２０は、前記結像レンズ１４１０から提供された前記格子パターン光を受光して撮像する撮像素子１４２２を含。撮像素子１４２２は、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれかを適用してもよい。
【００９０】
前記撮像モジュール１４００は、フィルタ(図示せず)および円形ランプ(図示せず)を更に含んでもよい。前記フィルタは、前記結像レンズ１４１０の下部に配置され、前記検査基板７０で反射される前記格子パターン光を透過させて前記結像レンズ１２２０に提供する。前記フィルタは、例えば、周波数フィルタ、カラーフィルタ、および光強度調節フィルタのいずれかが含まれる。前記円形ランプは、前記フィルタの下部に配置され、前記検査基板７０の２次元形状のような特定画像を撮影するために前記検査基板７０に光を提供する。
【００９１】
前記制御システムは、前記撮像モジュール１４００で撮像された映像を用いて前記検査基板７０を検査する。例えば、前記制御システムは、画像取得部、モジュール制御部、および中央制御部を更に含んでもよい。
【００９２】
前記画像取得部は、前記カメラ１４２０と電気的に接続され、前記カメラ１４２０から前記検査基板７０のパターン画像を取得して保存する。前記モジュール制御部は、前記検査基板７０を支持するステージ、前記撮像モジュール１４００、および前記照明部１１００と電気的に接続されて、これらを制御する。前記モジュール制御部は、例えば、前記光源ユニット１１１０を制御する照明コントローラ、前記格子移送ユニット１３００を制御する格子コントローラ、および前記ステージを制御するステージコントローラを含んでもよい。前記中央制御部は、前記画取得得部および前記モジュール制御部と電気的に接続されてそれぞれを制御し、例えば、イメージ処理ボード、制御ボード、およびインターフェースボードを含んでもよい。
【００９３】
図１１は、図１０に示した基板検査装置の照明部の１つを示した側面図である。図１１を参照して図９および図１０に示した照明部の１つにいて詳しく説明する。まず、前記投射レンズ１１３０の基準面は、前記格子ユニット１１２０が配置された前記格子平面(ＲＰ)に対して所定の角度に傾けて配置される。前記格子平面(ＲＰ)と前記投射レンズ１１３０の基準面との間の角度を格子角(θｇｒａｔ)として定義する。前記光源ユニット１１１０から発生する光の視野角の中心が前記投射レンズ１１３０の光軸と一致するように配置される。前記投射レンズ１１３０の光軸は、前記投射レンズ１１３０の基準面の法線方向と一致する。
【００９４】
続いて、前記第１反射鏡１１４０は、前記格子平面(ＲＰ)に対して一定の角度で傾くように前記投射レンズ１１３０の下部に配置される。前記第１反射鏡１１４０が前記格子平面（ＲＰ)となす角度、即ち前記第１反射鏡１１４０の法線方向と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第１ミラー角(θｍｉｒ１)として定義する。
【００９５】
最後に、前記第２反射鏡１１５０は、前記格子平面(ＲＰ)に対して一定の角度で傾くように前記第１反射鏡１１４０の下部に配置される。前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)は、前記撮像モジュール１４００の結像レンズ１４１０の光軸を基準として両側に配置される。前記第２反射鏡１１５０が前記格子平面(ＲＰ)となす角度、即ち前記第２反射鏡１１５０の法線方向と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第２ミラー角度(θｍｉｒ２)として定義する。また、前記投射レンズ１１３０の光軸に沿って進行する光が前記第１および第２反射鏡（１１４０、１１５０)でそれぞれ反射されて前記検査基板７０に入射される時、前記格子平面(ＲＰ)の法線、即ち前記結像レンズ１４１０の光軸となす角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する。
【００９６】
以下、上記定義した前記第１ミラー角(θｍｉｒ１)、前記第２ミラー角(θｍｉｒ２)、前記格子角(θｇｒａｔ)、および前記投射角(θｐｒｏｊ)を用いて、前記投射レンズ１４１０と前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)との間の関係を決定する。
【００９７】
まず、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第１入射角(θ１)として定義し、前記投射レンズ１１３０の光軸に沿って進行する光が前記第１反射鏡１１４０に反射されて前記第２反射鏡１１５０へ入射される方向と前記格子平面(ＲＰ)と平行な水平線とがなす角度を第２入射角(θ２)として定義する時、以下の数式（１）、数式（２）、および数式（３）を導出することができる。
【００９８】
θ１＝９０ ＋θｇｒａｔ・・・・・・・・・・（１）
θ２＝９０−θｐｒｏｊ−２・θｍｉｒ２・・・（２）
θ１−θｍｉｒ１＝θｍｉｒ１＋θ２→
θ１＝２・θｍｉｒ１＋θ２・・・・・・・・・（３）
続いて、数式（２）を数式（３）に適用すると、下記の数式（４）を導出することができる。
θ１＝２・θｍｉｒ１＋９０−θｐｒｏｊ−２・θｍｉｒ２・・・（４）
続いて、数式（４）を数式（１）に適用して整理すると、下記の数式（５）を導出することができる。
＜数５＞θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ＝２・(θｍｉｒ１−θｍｉｒ２)・・・・（５）
【００９９】
続いて、数式（５）をまた整理すると、下記の数式（６）を導出することができる。
θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝(θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ)／２・・・・（６）
よって、前記投射レンズ１４１０と前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)は上記数式（６）のような関係を有する。
【０１００】
一方、前記格子角度(θｇｒａｔ)および前記投射角度(θｐｒｏｊ)は、一般的に固定された値を有するため数式（６）を下記の数式（６−１）として示すことができる。
θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝Ｋ(常数)・・・・・（６−１）
【０１０１】
上記数式（６−１）を参照すると、前記投射レンズ１４１０が固定されている時、前記第１ミラー角(θｍｉｒ１)と前記第２ミラー角(θｍｉｒ２)との間の差が一定であるように、前記第１および第２反射鏡（１１４０、１１５０)を配置させる。
【０１０２】
図１２は、図９の照明部の個数より多い照明部を有する基板検査装置の平面図である。図１２を参照すると、本実施形態では前記照明部１１００の個数は増加または減少させてもよい。例えば、図９に示した４つの照明部１１００に対して新たに４つの照明部１１００を追加して、正八角形の各頂点にそれぞれ照明部１１００を配置してもよい。新しく追加された４つの照明部１１００の格子パターン方向(ＰＤ)は、すべて図９に示した格子移送方向（ＭＤ)に対して４５°傾いて形成されてもよい。
【０１０３】
本実施形態では、図９および図１２のように前記照明部１１００の個数、即ち前記格子ユニット１１２０の個数は３つ以上である。３つ以上の前記格子ユニット１１２０を１つの前記格子移送ユニット１３００を用いて制御する時、前記格子ユニット１１２０が同一の前記格子平面(ＲＰ)に位置していなければ前記格子ユニット１１２０を制御することができない。それは、前記格子ユニット１１２０それぞれが互いに異なる格子平面に配置される場合、互いに交差する線が存在できないためである。
【０１０４】
一方、上述した基板検査装置を用いて基板を検査する基板検査方法について説明する。まず、前記格子移送ユニット１３００を用いて、前記格子ユニット１１２０を前記格子平面(ＲＰ)に沿って前記格子移送方向(ＭＤ)に一程のピッチで移動させる。その後、前記光源ユニット１１１０を用いて、前記一程のピッチで移動された前記格子ユニット１１２０に順次光を提供し、前記格子パターン光を前記検査基板７０に照射する。続いて、前記撮像モジュール１４００を用いて、前記検査基板７０に照射されて反射された前記格子パターン光を順次撮像する。このように上記の過程を反復して行うことによって、前記検査基板７０の画像情報を取得して前記検査基板７０の表面の３次元形状を検査する。
【０１０５】
上述のように、前記格子移送ユニット１３００一つを用いて同一の前記格子平面(ＲＰ)に配置された前記格子ユニット１１２０を移動させることによって、前記格子移送ユニット１３００の個数を減少させて、基板検査装置の製造コストをより低減することができ、照明部それぞれの大きさを小型化することができる。また、従来の複数個の格子移送ユニットを用いる時に発生する前記格子移送ユニット間の移送偏差に起因する検査精度の低下を防止することができ、前記格子移送ユニットを独立して駆動させなければならないことに伴う制御の複雑性を緩和することができる。
【０１０６】
本実施形態では、前記照明部１１００それぞれが前記第１および第２反射鏡（１１４０、１１５０)を有する前記光経路変更部を具備することによって、前記投射レンズ１１３０の撮像可用領域に用いることができ、前記投射レンズ１１３０を通過した前記格子パターン光は、一定の形状を維持しながら前記投射角(θｐｒｏｊ)を有して前記検査基板７０上に照射されることになる。
【０１０７】
図１３は、本発明の他の実施形態に係る基板検査装置を示す側面図である。図１３に示した基板検査装置は、照明部１１００の一部の特徴を除くと、図９〜図１２を通じて説明した基板検査装置と実質的に同一であるため、同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付与して詳しい説明は省略する。
【０１０８】
図１３を参照すると、本実施例に係る各照明部は、図１０および図１１とは違って前記第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)を含むことなく、光源ユニット(図示せず)、格子ユニット１１２０、および投射レンズ１１３０を含む。
【０１０９】
まず、前記投射レンズ１１３０の基準面は、図１０および図１１と異なり、前記格子平面（ＲＰ)と水平に配置される。即ち、前記投射レンズ１１３０の光軸は前記格子平面(ＲＰ)の法線方向と一致する。
【０１１０】
続いて、前記格子ユニット１１２０と前記投射レンズ１１３０は互いにそれるように配置される。即ち、前記格子ユニット１１２０の中心と前記投射レンズ１１３０の中心とが互いに一致することなく外れるように配置される。前記投射レンズ１１３０の中心は実質的に前記投射レンズ１１３０の光軸と一致する。また、前記格子ユニット１１２０は、前記投射レンズ１１３０の中心で重なるように配置されてもよい。その結果、前記投射レンズ１１３０において、実際の撮像が行われる撮像使用領域が撮像の可能な最大領域である撮像可能領域内に含まれる。
【０１１１】
例えば、前記検査基板７０の中心が前記投射レンズ１１３０の光軸を基準として第１側部に配置される時、前記格子ユニット１１２０は、前記第１側部と反対になる前記投射レンズ１１３０の光軸の第２側部に配置されてもよい。即ち、前記検査基板７０の中心は、前記投射レンズ１１３０の光軸を基準として内側に配置され、前記格子ユニット１１２０は、投射レンズ１１３０の光軸を基準として外側に配置される。その結果、前記投射レンズ１１３０それぞれは、光軸を基準として両側とも使用できる撮像可用領域の一側領域に該当する撮像使用領域のみを用いることができる。
【０１１２】
前記格子平面(ＲＰ)と前記投射レンズ１１３０の基準面との間の間隔を第１隔離距離(Ｓ１)として定義し、前記投射レンズ１１３０の基準面と前記検査基板７０との間の間隔を第２隔離距離(Ｓ２)として定義する時、下記の数式（７）が得られる。
【０１１３】
１／Ｓ１＋１／Ｓ２＝１／Ｆ(但し、Ｆは投射レンズ(１１３０)の焦点距離である)・・・・・（７）
【０１１４】
また、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記撮像使用領域の中心との間の水平距離を撮像中間距離(ａ)として定義し、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記検査基板７０の中心との間の水平距離を物体中間距離(ｂ)として定義し、前記投射レンズ１１３０の光軸と前記検査基板７０の法線との間の角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する時、上記の数式（７）を用いて以下の数式（８）および（９）を導出することができる。
【０１１５】
ａ＝Ｓ１・ｔａｎ(θｐｒｏｊ)・・・・・・（８）
ｂ＝Ｓ２・ｔａｎ(θｐｒｏｊ)・・・・・・（９）
【０１１６】
したがって、本実施例に係る照明部それぞれは数式（８）および数式（９）のような関係を満足することができる。
【０１１７】
上述のように、前記投射レンズ１１３０の基準面は、前記格子平面(ＲＰ)と水平になるように配置され、前記検査基板７０および前記格子ユニット１１２０は、前記投射レンズ１１３０の光軸を基準として両側にそれぞれ配置されることによって、撮像使用領域が撮像可用領域の一部に縮小される代りに、図１０および図１１における第１および第２反射鏡(１１４０、１１５０)を省略することによって、基板検査装置の製造コストをより低減させることができる。
【０１１８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【符号の説明】
【０１１９】
１０ 測定対象物
３０ 格子ユニット
３２ 格子パターン
５０ 四角錐
１００ 測定ステージ部
２００ 画像撮影部
３００ 第１照明部
３２０ 第１格子ユニット
３２２ 第１格子パターン
４００ 第２照明部
４２０ 第２格子ユニット
４２２、４２４ 第２格子パターン
５００、５０２ 格子移送ユニット
６００ 第２照明ユニット
７００ 画像取得部
８００ モジュール制御部
９００ 中央制御部
１１００ 照明部
１１１０ 光源ユニット
１１２０ 格子ユニット
１１３０ 投射レンズ
１１４０ 第１反射鏡
１１５０ 第２反射鏡
１２００ 格子連結ユニット
１３００ 格子移送ユニット
１４００ 撮像モジュール
１４１０ 結像レンズ
１４２０ カメラ
ＰＤ 格子パターン方向
ＭＤ 格子移送方向
ＲＰ 格子平面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する光源ユニット、前記光源ユニットから発生された光を格子パターン光に変更する格子ユニット、および前記格子パターン光を投射する投射レンズをそれぞれ含む複数の照明部と、
前記それぞれの投射レンズを透過した前記格子パターン光を測定対象物に提供する光経路変更部と、
前記照明部の格子ユニットを予め決められた回数だけ同時に移送させる格子移送ユニットと、
前記測定対象物で反射された前記格子パターン光を用いて撮像する撮像モジュールと、
前記撮像モジュールで撮像された画像を用いて前記測定対象物を検査する制御部と、を含み、
前記格子ユニットは、同一平面上に配置されて前記同一平面上にて前記格子移送ユニットによって同時に移送されることを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
前記光経路変更部は、
前記それぞれの投射レンズを透過した前記格子パターン光を反射させる複数の第１反射鏡と、
前記第１反射鏡で反射された前記格子パターン光を反射させて前記測定対象物に提供する複数の第２反射鏡と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記格子平面と前記投射レンズの基準面との間の角度を格子角(θｇｒａｔ)として定義し、前記第１反射鏡の法線が前記格子平面となす角度を第１ミラー角(θｍｉｒ１)として定義し、前記第２反射鏡が前記格子平面となす角度を第２ミラー角(θｍｉｒ２)として定義し、前記第１および第２反射鏡でそれぞれ反射されて前記検査基板へ入射される入射光が前記格子平面の法線となす角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する場合、前記投射レンズと前記第１および第２反射鏡は、数式“θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝(θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ)／２”の関係を有することを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記格子移送ユニットは、前記格子ユニットの格子パターン方向と異なる方向に前記格子ユニットを同時に移送することを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記投射レンズの基準面は、前記格子平面と所定の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項６】
同一平面上に配置された格子ユニットの格子パターン方向と異なる格子移送方向に前記格子ユニットを前記同一平面に沿って一定のピッチで同時に移送し、
前記格子ユニットを通過した格子パターン光を光経路変更部を通じて検査基板に提供し、
前記検査基板から反射された前記格子パターン光を受光して撮像すること、を含むことを特徴とする基板検査方法。
【請求項７】
光を発生する第１光源ユニットおよび前記第１光源ユニットから発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変更する第１格子ユニットを含み、前記第１格子パターン光を第１方向から測定対象物上に照射する第１照明部と、
光を発生する第２光源ユニットおよび前記第２光源ユニットから発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する第２格子ユニットを含み、前記第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向から前記測定対象物上に照射する第２照明部と、
前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットをＮ角錐の角を定義する隣接した２つの傾斜面上にそれぞれ配置し、前記第１格子ユニットおよび第２格子ユニットを前記２つの傾斜面上で移動するように同時に移送させる格子移送ユニットと、を含むことを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項８】
前記格子移送ユニットは、前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットが配置された前記２つの傾斜面によって定義される前記角に沿って移動することを特徴とする請求項７に記載の３次元形状測定装置。
【請求項９】
光を発生する光源ユニット、前記光源ユニットから発生された光を格子パターン光に変更する少なくとも３つの格子ユニット、および前記格子パターン光を投射する投射レンズをそれぞれ含む複数の照明部と、
前記それぞれの投射レンズを透過した前記格子パターン光を測定対象物に提供する光経路変更部と、
前記照明部の格子ユニットを予め決められた回数だけ同時に移送させる格子移送ユニットと、
前記測定対象物で反射された前記格子パターン光を用いて撮像する撮像モジュールと、
前記撮像モジュールで撮像された画像を用いて前記測定対象物を検査する制御部と、を含み、
前記格子ユニットは、同一平面上に配置されて前記同一平面上にて前記格子移送ユニットによって同時に移送されることを特徴とする基板検査装置。
【請求項１】
光を発生する光源ユニット、前記光源ユニットから発生された光を格子パターン光に変更する格子ユニット、および前記格子パターン光を投射する投射レンズをそれぞれ含む複数の照明部と、
前記それぞれの投射レンズを透過した前記格子パターン光を測定対象物に提供する光経路変更部と、
前記照明部の格子ユニットを予め決められた回数だけ同時に移送させる格子移送ユニットと、
前記測定対象物で反射された前記格子パターン光を用いて撮像する撮像モジュールと、
前記撮像モジュールで撮像された画像を用いて前記測定対象物を検査する制御部と、を含み、
前記格子ユニットは、同一平面上に配置されて前記同一平面上にて前記格子移送ユニットによって同時に移送されることを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
前記光経路変更部は、
前記それぞれの投射レンズを透過した前記格子パターン光を反射させる複数の第１反射鏡と、
前記第１反射鏡で反射された前記格子パターン光を反射させて前記測定対象物に提供する複数の第２反射鏡と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記格子平面と前記投射レンズの基準面との間の角度を格子角(θｇｒａｔ)として定義し、前記第１反射鏡の法線が前記格子平面となす角度を第１ミラー角(θｍｉｒ１)として定義し、前記第２反射鏡が前記格子平面となす角度を第２ミラー角(θｍｉｒ２)として定義し、前記第１および第２反射鏡でそれぞれ反射されて前記検査基板へ入射される入射光が前記格子平面の法線となす角度を投射角(θｐｒｏｊ)として定義する場合、前記投射レンズと前記第１および第２反射鏡は、数式“θｍｉｒ１−θｍｉｒ２＝(θｇｒａｔ＋θｐｒｏｊ)／２”の関係を有することを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記格子移送ユニットは、前記格子ユニットの格子パターン方向と異なる方向に前記格子ユニットを同時に移送することを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記投射レンズの基準面は、前記格子平面と所定の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項６】
同一平面上に配置された格子ユニットの格子パターン方向と異なる格子移送方向に前記格子ユニットを前記同一平面に沿って一定のピッチで同時に移送し、
前記格子ユニットを通過した格子パターン光を光経路変更部を通じて検査基板に提供し、
前記検査基板から反射された前記格子パターン光を受光して撮像すること、を含むことを特徴とする基板検査方法。
【請求項７】
光を発生する第１光源ユニットおよび前記第１光源ユニットから発生された光を第１格子パターンを有する第１格子パターン光に変更する第１格子ユニットを含み、前記第１格子パターン光を第１方向から測定対象物上に照射する第１照明部と、
光を発生する第２光源ユニットおよび前記第２光源ユニットから発生された光を第２格子パターンを有する第２格子パターン光に変更する第２格子ユニットを含み、前記第２格子パターン光を前記第１方向と異なる第２方向から前記測定対象物上に照射する第２照明部と、
前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットをＮ角錐の角を定義する隣接した２つの傾斜面上にそれぞれ配置し、前記第１格子ユニットおよび第２格子ユニットを前記２つの傾斜面上で移動するように同時に移送させる格子移送ユニットと、を含むことを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項８】
前記格子移送ユニットは、前記第１格子ユニットおよび前記第２格子ユニットが配置された前記２つの傾斜面によって定義される前記角に沿って移動することを特徴とする請求項７に記載の３次元形状測定装置。
【請求項９】
光を発生する光源ユニット、前記光源ユニットから発生された光を格子パターン光に変更する少なくとも３つの格子ユニット、および前記格子パターン光を投射する投射レンズをそれぞれ含む複数の照明部と、
前記それぞれの投射レンズを透過した前記格子パターン光を測定対象物に提供する光経路変更部と、
前記照明部の格子ユニットを予め決められた回数だけ同時に移送させる格子移送ユニットと、
前記測定対象物で反射された前記格子パターン光を用いて撮像する撮像モジュールと、
前記撮像モジュールで撮像された画像を用いて前記測定対象物を検査する制御部と、を含み、
前記格子ユニットは、同一平面上に配置されて前記同一平面上にて前記格子移送ユニットによって同時に移送されることを特徴とする基板検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５５７９２（Ｐ２０１２−２５５７９２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６４０６６（Ｐ２０１２−１６４０６６）
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【分割の表示】特願２０１０−１５１１９９（Ｐ２０１０−１５１１９９）の分割
【原出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５０６４１４７４９）コー・ヤング・テクノロジー・インコーポレーテッド (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【分割の表示】特願２０１０−１５１１９９（Ｐ２０１０−１５１１９９）の分割
【原出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５０６４１４７４９）コー・ヤング・テクノロジー・インコーポレーテッド (37)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]