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KR20080100165A - Machine Vision System for 3D Measurement and Inspection in Semiconductor Industry - Google Patents

Machine Vision System for 3D Measurement and Inspection in Semiconductor Industry Download PDF

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Publication number
KR20080100165A
KR20080100165A KR1020087014035A KR20087014035A KR20080100165A KR 20080100165 A KR20080100165 A KR 20080100165A KR 1020087014035 A KR1020087014035 A KR 1020087014035A KR 20087014035 A KR20087014035 A KR 20087014035A KR 20080100165 A KR20080100165 A KR 20080100165A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
camera
subsystem
moving object
dimensional measurement
viewing angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020087014035A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
데이비슨 더글라스
존 업햄
Original Assignee
코헤릭스 인코포레이션
데이비슨 더글라스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코헤릭스 인코포레이션, 데이비슨 더글라스 filed Critical 코헤릭스 인코포레이션
Publication of KR20080100165A publication Critical patent/KR20080100165A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
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Abstract

(본 발명의) 바람직한 실시예에 따른 시스템(10)은, 안정적인 플랫폼과 진동 격리를 제공하기 위한 구조적 서브 시스템(20), 물체가 관찰 영역 내로 이동할 때 상기 이동하는 물체의 이미지를 포착하기 위한 카메라 서브 시스템(30), 이동하는 물체를 조명하는 조명 서브 시스템(50), 및 다른 조건하에서 복합체의 반사율을 관찰하도록 하기 위하여 상기 조명 서브 시스템(50)을 선택적으로 조작하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 시스템(10)은 구체적으로, 제조 설비에서 패키지화된 전장 부품의 연결 단자(connecting terminal)(예컨대 납, 볼 그리드, 및 패드)와 같은 이동하는 물체를 조명하고 그 이미지를 포착하도록 설계되었다. 상기 시스템(10)은, 그러나 이동 또는 정지 상태의 적합한 물체를 조명하고 그 이미지를 포착하는데 사용될 수도 있다.The system 10 according to a preferred embodiment of the invention comprises a structural subsystem 20 for providing a stable platform and vibration isolation, a camera for capturing an image of the moving object as the object moves into the viewing area. Subsystem 30, an illumination subsystem 50 for illuminating a moving object, and a controller for selectively manipulating the illumination subsystem 50 to observe the reflectance of the composite under different conditions. The system 10 is specifically designed to illuminate and capture images of moving objects, such as connecting terminals (eg, lead, ball grids, and pads) of electrical components packaged in manufacturing facilities. The system 10 may, however, also be used to illuminate a suitable object in a moving or stationary state and to capture its image.

Description

반도체 산업용 3차원 계측 및 검사를 위한 머신 비젼 시스템{MACHINE VISION SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL METROLOGY AND INSPECTION IN THE SEMICONDUCTOR INDUSTRY}MACHINE VISION SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL METROLOGY AND INSPECTION IN THE SEMICONDUCTOR INDUSTRY

본 발명은, 2006년 6월 13일에 미국에서 출원된 "머신 비젼 시스템용 조명 서브 시스템(Lighting Subsystem for a Machine Vision System)"의 계속 출원(countinuation-in-part)이다. 본 출원은 미국 임시출원(provisional applcation) 제60/735,778호, 발명의 명칭 "반도체 산업용 3D 계측 및 검사"의 (우선권)이익을 주장하는 출원이다. The present invention is a counting-in-part of "Lighting Subsystem for a Machine Vision System," filed June 13, 2006 in the United States. This application claims the (priority) benefit of US provisional application No. 60 / 735,778, entitled “Semiconductor Industrial 3D Measurement and Inspection”.

본 발명은, 일반적으로 머신 비젼 분야에 관련된 것으로서, 더 구체적으로, 머신 비젼 분야의 반도체 산업에 있어서, 3차원 계측 및 검사를 위하여 새롭고 유용한 머신 비젼 시스템에 관한 것이다. The present invention relates generally to the field of machine vision and, more particularly, to a new and useful machine vision system for three-dimensional metrology and inspection in the semiconductor industry in the field of machine vision.

1976년에, 야키모브스키(Yakimovsky)와 커닝햄(Cunningham)은 "A system for Extracting Three-Dimensional Measurement from a Stereo Pair of TV Cameras" 라는 제목의 기사를 썼다. 상기 기사는, "Computer Graphics and Image Processing 7, 195-210(1978)"에 공개되었고, 본 발명에서 상기 기사의 전부가 원용된다. 모델 링, 계산, 및 보정(calibration)의 복합 시리즈를 통하여, 상기 기사는 각 카메라의 정확한 위치 계산에 대하여 개시하며, 상기 계산은 물체의 3차원적 위치에 대한 직접 삼각 측략(direct triangulation)을 용이하게 한다. In 1976, Yakimovsky and Cunningham wrote an article entitled "A system for Extracting Three-Dimensional Measurement from a Stereo Pair of TV Cameras." The article is published in "Computer Graphics and Image Processing 7, 195-210 (1978)", which is incorporated herein in its entirety. Through a complex series of modeling, calculations, and calibrations, the article discloses accurate position calculations for each camera, which facilitates direct triangulation of the three-dimensional position of the object. Let's do it.

본 발명에서 원용되는 미국 특허 제 6,101,455호는 본 발명의 발명자들 중 하나의 스승들 중 한 사람인 Michael S. Davis에게 2000년 8월 8일에 허여되었다. 상기 455호 특허는 야키모브스키와 커닝햄 기사를 참조하며, 시스템 내에서 카메라의 자동 측정을 개시한다. 상기 455호 특허는, 벡터 관계(vector relationship)를 이용하여 카메라들의 위치를 결정하기 위하여, 카메라들을 공통 좌표계(common coordinate frame)로 보정하는 과정, 및 물체를 알려진 상대 거리만큼 이동하는 과정을 포함하는 기술을 개시한다. 상기 455호 특허는 그러나, 두 대 이상의 카메라를 사용하는 것에 대해서는 개시하지 못하고 있다. US Pat. No. 6,101,455, incorporated herein, was issued on August 8, 2000 to Michael S. Davis, one of the teachers of one of the inventors of the present invention. The 455 patent refers to Yakimovsky and Cunningham articles and discloses automatic measurement of cameras in the system. The 455 patent includes a process of calibrating cameras to a common coordinate frame and moving an object by a known relative distance to determine the positions of the cameras using a vector relationship. Discuss the technique. The 455 patent does not, however, disclose the use of two or more cameras.

본 발명에 의하여 원용되는 미국 특허 제 6,064,756호는 200년 5월 16일에 등록되었고, 현재 Scanner Technologies Corporation에 의하여 소유되고 있다. 상기 756호 특허는, 볼 배열 장치(ball array devices)용 3차원 검사 장치를 개시하고 있으며, 3대의 카메라를 사용하는 것에 대하여 개시하고 있다. 상기 756호 특허는 그러나, 예비 계산된 보정 평면(pre-calculated calibration plane)을 기준으로, 볼 배열 장치 내의 볼의 3차원 위치를 계산하기 위한 3각 측량법의 사용을 개시하며, 칵 카메라의 정확한 위치뿐만 아니라, 볼 배열 장치 내의 볼의 3차원 위치에 대한 직접 삼각측량에 대해서는 개시하지 못하고 있다. US Pat. No. 6,064,756, incorporated by this invention, was registered on May 16, 200 and is currently owned by Scanner Technologies Corporation. The 756 patent discloses a three-dimensional inspection apparatus for ball array devices and discloses using three cameras. The 756 patent, however, discloses the use of triangulation to calculate the three-dimensional position of a ball in a ball arranging device, based on a pre-calculated calibration plane, and the exact position of the cock camera. In addition, direct triangulation with respect to the three-dimensional position of the ball in the ball arranging apparatus is not disclosed.

(본 발명의) 기술 분야에서 종래 기술은, 특정 응용에는 적합한 반면, 신속 하게 움직이는 반도체의 본체 및 연결 단자들(납(leads), 볼 그리드(ball grids), 범프(bumps), 패드(pads)) 또는 다양한 제조 공정에서 패키지화된 전장 부품의 정확한 계측에는 적합하지 않다. 종래 기술은 단순히 반도체 또는 패키지화된 전장 부품들에서 연결 단자들의 변형과 같은 제한된 환경 하에서의 검사에 적합하지 않다. 이러한 환경 하에서, 에러들은, 통계적 에러(statistic errors)(무작위에 의하여 야기되며, 그에 따라 내제적으로 예측 불가능한, 측정 장치에서의 변동(fluctuation)) 및 계통적 에러(systematic errors)(알려지지 않으나 무작위가 아닌 변동에 의하여 야기되는)를 포함하여, 종래 기술에 의하여 야기된다. Prior art in the art (of the present invention) is suitable for a particular application, while the body and connecting terminals (leads, ball grids, bumps, pads) of the fast moving semiconductor Or for accurate measurement of packaged electrical components in various manufacturing processes. The prior art is simply not suitable for inspection under limited circumstances, such as the deformation of connecting terminals in semiconductor or packaged electrical components. Under these circumstances, errors are caused by statistical errors (randomly generated and thus implicitly unpredictable, fluctuation in the measuring device) and systematic errors (unknown but not random). Caused by fluctuations).

따라서, 머신 비젼 분야에서 통계적 및 계통적 에러를 감소시켜서 반도체 산업에서 3차원 계측 및 검사에 적합하게 되도록 하는 향상된 머신 비젼 시스템을 창조할 필요성이 대두된다. 본 발명은 그러한 향상된 머신 비젼 시스템을 제공한다. Thus, there is a need to create improved machine vision systems that reduce statistical and systematic errors in the machine vision field, making them suitable for three-dimensional metrology and inspection in the semiconductor industry. The present invention provides such an improved machine vision system.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템의 저면 사시도이다.1 is a bottom perspective view of a system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명 서브 시스템의 저면 사시도이다.2 is a bottom perspective view of an illumination subsystem in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컨트롤러의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.3 is a view schematically showing the configuration of a controller according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템의 저면 사시도이다. 4 is a bottom perspective view of a system in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

다음에서 제시되는 본 발명에 따른 바람직한 실시예는, 본 발명의 권리 범위 를 이러한 실시예들로 제한하는 것이 아니라, 당업자가 본 발명을 (용이하게) 제조및 사용할 수 있도록 하는데 있다. The preferred embodiments according to the present invention presented below are not intended to limit the scope of the present invention to these embodiments, but to enable those skilled in the art to (easily) make and use the present invention.

도 1 및 도 2에서 보여지는 바와 같이, 바람직한 실시예에 따른 시스템(10)은, 안정한 플랫폼(stable platform) 및 진동 격리(vibration isolation)를 제공하는 구조적 서브 시스템(structural subsystem)(20)과, 물체가 관찰 영역(viewing area)으로 이동할 때 이동하는 물체의 이미지를 포착하는 카메라 서브 시스템(30) 및, 다른 조건하에서 복합체(complex objects)의 반사율을 관측(obseravtion) 가능하게 하는 조명 서브 시스템(lighting subsystem)(50)을 포함한다. 상기 시스템(10)은, 구체적으로, 제조 설비에서 패키지화된 전장 부품(packaged electronic components)의 연결 단자(connecting terminals)(예컨대, 납, 볼 그리드, 및 패드)와 같은 이동하는 물체에 빛을 조사(illuminating)하고, 그 이미지를 포착하도록 설계된다. 상기 시스템은 그러나, 정지 상태이거나 이동하는 어떠한 적절한 물체에도 빛을 조사하고 이미지를 포착하는데 사용될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, a system 10 according to a preferred embodiment includes a structural subsystem 20 that provides a stable platform and vibration isolation; Camera subsystem 30 for capturing an image of a moving object as the object moves to a viewing area, and lighting subsystem enabling obseravtion of reflectance of complex objects under different conditions subsystem 50). The system 10 specifically illuminates a moving object, such as connecting terminals (eg, lead, ball grids, and pads) of packaged electronic components packaged in a manufacturing facility ( is designed to illuminate) and capture its image. The system can, however, be used to illuminate and capture images of any suitable object at rest or moving.

상기 바람직한 실시예에 따른 구조적 서브 시스템(20)은, 상기 카메라 서브 시스템(30)과 조명 서브 시스템(50) 간의 상대 위치에 대한 안정적 플랫폼을 제공하는 기능을 수행하며, 또한, 상기 카메라 서브 시스템(30)과 조명 서브 시스템(50)이 진동으로부터 격리되도록 기능한다. 상기 구조적 서브 시스템(20)은 바람직하게, 인클로져(enclosure)(22)와 백 플레이트(back plate)(24)를 포함한다. 상기 인클로져(22)는 지면 또는 다른 적합한 고정된 구조물에 대하여 상대적으로 견고한 연결 상태를 제공하도록 기능한다. 바람직하게, 상기 인클로져(22)는 반도체 또는 패키지화된 전장 부품을 제조하고, 검사하며, 및/또는 포장하는 기계의 기계적 구조에 놓이거나 안착된다. 다른 방법으로, 상기 인클로져(22)는 어떠한 적합한 위치 및 적합한 장치 또는 구조에 놓이거나 안착될 수 있다. 상기 백 플레이트(24)는 상기 카메라 서브 시스템(30)과 조명 서브 시스템(50) 사이에 상대적으로 견고한 연결 상태를 제공하도록 기능하며, 상기 인클로져(22) 및 상기 카메라 서브 시스템(30)과 조명 서브 시스템(50)이 결합체 사이에서 상대적으로 유연한 연결 상태를 제공하도록 기능한다. 상기 백 플레이트(24)는 바람직하게, 경량이면서 열전도성이 높은 헤비 게이지 애노다이즈드 알루미늄(heavy guage anodized aluminum)으로 만들어진다. 상기 백 플레이트(24)의 높은 열전도성은 상기 카메라 서브시스템(30)으로부터의 열전달을 촉진하며, 상기 카메라 서브시스템(30)은 그외에 에러를 시스템 내부로 안내한다. 상기 백 플레이트(24)는 바람직하게 상기 인클로져에 대하여(against) 서스펜드된다(suspended). 이러한 서스펜션(suspension)은 바람직하게 단일 연결 면(single connecting plane)을 포함하나, 다른 방법으로서, 진동 격리(vibration isolation) 및 상기 백 플레이트와 인클로져간의 장착 왜곡 격리(mounting distortion isolation)를 제공하는 다른 어떠한 장착 방법 또는 기구를 포함할 수 있다. 진동, 장착 왜곡, 및 다른 에러의 근원으로부터 상기 카메라 서브 시스템(30)을 격리하는 것은 시스템의 정확도를 높여 주고, 그럼으로써 반도체 산업분야에서 3차원 계측 및 검사를 위한 상기 시스템(10)의 사용을 용이하게 한다. The structural subsystem 20 according to the preferred embodiment functions to provide a stable platform for the relative position between the camera subsystem 30 and the lighting subsystem 50, and furthermore, the camera subsystem ( 30 and illumination subsystem 50 function to isolate from vibration. The structural subsystem 20 preferably comprises an enclosure 22 and a back plate 24. The enclosure 22 functions to provide a relatively rigid connection to the ground or other suitable fixed structure. Preferably, the enclosure 22 is placed or seated in the mechanical structure of a machine that manufactures, inspects, and / or packs semiconductor or packaged electrical components. Alternatively, the enclosure 22 may be placed or seated in any suitable location and suitable device or structure. The back plate 24 functions to provide a relatively firm connection between the camera subsystem 30 and the illumination subsystem 50, and the enclosure 22 and the camera subsystem 30 and the illumination sub System 50 functions to provide a relatively flexible connection between the assemblies. The back plate 24 is preferably made of light weight, high thermal conductivity heavy gauge anodized aluminum. The high thermal conductivity of the back plate 24 promotes heat transfer from the camera subsystem 30, which otherwise guides errors into the system. The back plate 24 is preferably suspended against the enclosure. Such suspension preferably comprises a single connecting plane, but alternatively any other that provides vibration isolation and mounting distortion isolation between the back plate and the enclosure. Mounting methods or instruments. Isolating the camera subsystem 30 from sources of vibration, mounting distortion, and other errors increases the accuracy of the system, thereby reducing the use of the system 10 for three-dimensional measurement and inspection in the semiconductor industry. To facilitate.

바람직한 실시예에 따른 상기 카메라 서브 시스템(30)은, 상기 구조적 서브 시스템(20)의 백 플레이트(24)에 장착되며, 물체가 관찰 영역으로 이동할 때 이동하는 물체의 이미지를 포착하는 기능을 수행한다. 상기 카메라들은 바람직하게 고정 장착되어, 이들이 진동할 때 함께 진동하게 된다. 바람직하게는, 상기 카메라 서브 시스템(30)은 이동하는 물체에 대하여 다양한 각도에서의정보를 제공하기 위하여 제 1 카메라(32), 제 2 카메라(34), 및 제 3카메라(36)를 포함한다. 상기 카메라 서브 시스템(30)은, 그러나 이동하는 물체에 대하여 다양한 각도에서 정보를 제공하는데 적합한 어떠한 수의 카메라도 포함할 수 있다. 각 카메라는, 바람직하게, 12-비트 그레이스케일(grayscale)에서 적어도 4메가픽셀(MPixels)의 해상도를 가지며, 적어도 50mm×50mm의 시계(field of view)를 가지는 CCD-타입 카메라이다. 각 카메라는 그러나, 적합한 해상도와 시계를 가지는 어떠한 타입의 이미지 포착 장치도 좋다. 상기 카메라들은 바람직하게, 시계(viewing field) 내에서 물체에 대하여 상대적으로 대칭되게 배열되며, 각 카메라는 바람직하게 시계 내에서 고유의 시야각(viewing angle)을 가진다. 제 1 변화(a first variation)에 있어서, 제 1 카메라(32)와 제 2 카메라(34)는 바람직하게 상보적인(complementary) 예각과 둔각(예컨대 60°와 120°)을 가지는 반면 제 3 카메라는 바람직하게 직교 시야각(다시 말하면 90°)을 가진다. 제 2 변화에 있어서, 상기 카메라들은 Z 축을 중심으로 방사상 동일 간격으로 이격(예컨대 3 대의 카메라에 대하여 60°)되는 반면 Z 축에 대하여 모든 카메라가 동일 시야각(예컨대 75°)을 가진다. The camera subsystem 30 according to a preferred embodiment is mounted on the back plate 24 of the structural subsystem 20 and performs a function of capturing an image of a moving object when the object moves to the viewing area. . The cameras are preferably fixedly mounted so that they vibrate together when they vibrate. Preferably, the camera subsystem 30 includes a first camera 32, a second camera 34, and a third camera 36 to provide information at various angles with respect to the moving object. The camera subsystem 30 may, however, include any number of cameras suitable for providing information at various angles with respect to the moving object. Each camera is preferably a CCD-type camera having a resolution of at least 4 megapixels (MPixels) in 12-bit grayscale and having a field of view of at least 50 mm x 50 mm. Each camera, however, may be any type of image capture device having a suitable resolution and field of view. The cameras are preferably arranged relatively symmetrically with respect to the object in the viewing field, and each camera preferably has a unique viewing angle in the field of view. In a first variation, the first camera 32 and the second camera 34 preferably have complementary acute and obtuse angles (eg 60 ° and 120 °) while the third camera Preferably has an orthogonal viewing angle (ie 90 °). In a second variation, the cameras are spaced radially equally about the Z axis (eg 60 ° for three cameras) while all cameras have the same viewing angle (eg 75 °) about the Z axis.

대칭 배열되는 3조(three pairs)(또는 그 이상)의 카메라들로부터 단일 시간 간격(single time instance)에서 포착된 이미지들의 사용을 기반으로 하는, 물체의 3차원 계측에 대한 결정은, 통계적 에러(statistic errors)(무작위에 의하여 야기되며, 그에 따라 내제적으로 예측 불가능한, 측정 장치에서의 변동(fluctuation)) 및 계통적 에러(systematic errors)(알려지지 않으나 무작위가 아닌 변동에 의하여 야기되는)의 감소에 기반하는 상기 시스켐(10)의 정확도 및 반복성에 있어서 괄목할만한 향상을 가져온다. 단일 시간 간격에서 포착된 이미지의 사용은 물체의 어떠한 움직임이나 진동이 상기 시스템의 정확도를 현저히 감소시키는 것을 방지한다. 대칭 배열의 사용은 계통적 에러(보정후 한 대의 카메라가 약간 움직이는 것과 같이)를 제거하거나 적어도 감소시키는데, 이는 반대측 카메라쌍(opposing camera pairs)으로부터 발생하는 에러가 제거되기 때문이다. 3조(three pairs)(또는 그 이상)의 카메라들을 사용하면 통계적 에러를 제거하거나 적어도 감소시키는 경향이 있으며, 이는 물체의 3차원 계측값이 세 번 또는 그 이상으로 계산될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 다음의 3조의 카메라(three camera pairs):C1과 C2; C1 과 C3; 및 C2와 C3를 이용하여 계산될 수 있다. 상기 3조의 카메라들로부터 얻은 3 개의 결정값은 평균화(averaged)되어(또는 그외에 적당한 방법에 따라 통계적으로 분석되어), 무작위에 의하여, 그리고, 그에 따라 측정 장치에서 내제적으로 예측 불가능한 변동(fluctuations)에 의하여 야기되는 통계적 에러를 현저히 감소시킬수 있다. Based on the use of images captured in a single time instance from three pairs (or more) cameras that are symmetrically arranged, the decision about the three-dimensional measurement of the object is based on statistical error ( based on the reduction of statistic errors (caused by randomness and hence implicitly unpredictable, fluctuations in the measuring device) and systematic errors (caused by unknown or non-random fluctuations) This results in a remarkable improvement in the accuracy and repeatability of the cischem 10. The use of images captured in a single time interval prevents any movement or vibration of the object from significantly reducing the accuracy of the system. The use of symmetrical arrangements eliminates or at least reduces systematic errors (such as one camera moving slightly after correction) because errors resulting from opposing camera pairs are eliminated. The use of three pairs (or more) of cameras tends to eliminate or at least reduce the statistical error since the three-dimensional measurement of the object can be calculated three or more times. For example, the following three camera pairs: C1 and C2; C1 and C3; And C2 and C3. The three decision values obtained from the three sets of cameras are averaged (or statistically analyzed according to other suitable methods), randomly and thus inherently unpredictable fluctuations in the measuring device. Can significantly reduce the statistical error caused by

도 1에서 보여지는 바와 같이, 바람직한 실시예에 따른 상기 시스템(10)은 또한 미러 어셈블리(mirror assembly)(40)를 포함한다. 상기 미러 어셈블리(40)는 상기 시스템(10)의 소형화를 가능하게 하는 기능을 수행하고, 제 1 카메라(32)와 제 2 카메라(34)의 특정 시야각을 용이하게 하는 기능을 수행한다. 바람직하게, 상기 미러 어셈블리(40)는, 상기 제 1 카메라(32)의 시야를 광학적으로 접는 제 1 미러(42)와, 상기 제 2 카메라(34)의 시야를 광학적으로 접는 제 2 미러(44)를 포함한다. 상기 미러는 도시된 바와 같이 물체와 렌즈 사이에 놓일 수 있고, 또는 상기 미러는 카메라와 렌즈 사이에 놓일 수 있다. As shown in FIG. 1, the system 10 according to a preferred embodiment also includes a mirror assembly 40. The mirror assembly 40 performs a function that enables miniaturization of the system 10 and facilitates a specific viewing angle of the first camera 32 and the second camera 34. Preferably, the mirror assembly 40 includes a first mirror 42 optically folding the field of view of the first camera 32 and a second mirror 44 optically folding the field of view of the second camera 34. ). The mirror can be placed between the object and the lens as shown, or the mirror can be placed between the camera and the lens.

도 1 및 도 2에서 보여지는 바와 같이, 바람직한 실시예에 따른 상기 조명 서브 시스템(50)은 짧은 파동을 갖는 강한 빛을 이동하는 물체에 조사하는 기능을 수행한다. 상기 조명 서브 시스템(50)은 바람직하게, 상기 제 1 카메라(32)를 따라 형성되는 관찰 영역을 향하여 조준되는 광원을 가지는 제 1 조명 그룹(52)과, 상기 제 2 카메라(34)의 시야각을 따라 형성되는 관찰 영역을 향하여 조준되는 광원을 가지는 제 2 조명 그룹(54), 및 제 3 카메라(36)의 시야각을 따라 형성되는 관찰 영역을 향하여 조준되는 광원을 가지는 제 3 조명 그룹(56)을 포함한다. 직접 또는 간접의 추가 조명이 제공될 수 있다(도 4 참조). 바람직하게는, 상기 조명 서브 시스템(50)은 사다리꼴 형상의 구조 부재(structural member)(58)에 안착되고, 상기 카메라 서브 시스템(30)과 구조 부재(58)는, 카메라들이 상기 구조 부재(58)에 형성된 홀을 향하도록 배치된다. 상기 구조 부재(58)는 바람직하게 상기 백 플레이트(24)에 직접 또는 간접적으로 장착된다. 상기 조명 서브 시스템(50)은, 그러나 어떠한 적합한 구조 부재에 장착 가능하다. 상기 조명 서브 시스템(50)은 바람직하게, 각각의 조명 그룹 별로 적어도 8개의 고강도 LED를 포함하지만, 다른 방법으로 적당한 수의 광원을 포함할 수도 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the illumination subsystem 50 according to a preferred embodiment performs the function of irradiating a moving object with strong light having a short wave. The illumination subsystem 50 preferably includes a first illumination group 52 having a light source aimed towards the viewing area formed along the first camera 32 and a viewing angle of the second camera 34. A second illumination group 54 having a light source aimed towards the viewing area formed according to the second illumination group 54 and a third illumination group 56 having a light source aimed toward the viewing area formed along the viewing angle of the third camera 36. Include. Additional lighting, either direct or indirect, may be provided (see FIG. 4). Preferably, the illumination subsystem 50 is seated in a trapezoidal shaped structural member 58, wherein the camera subsystem 30 and the structural member 58 are arranged so that cameras may be mounted on the structural member 58. Are arranged to face the holes formed in The structural member 58 is preferably mounted directly or indirectly on the back plate 24. The lighting subsystem 50 is, however, mountable to any suitable structural member. The lighting subsystem 50 preferably includes at least eight high intensity LEDs for each lighting group, but may alternatively include a suitable number of light sources.

도 3에서 보여지는 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 컨트롤러(60)는 상기 카메라 서브 시스템(30)과 상기 조명 서브 시스템(50)에 연결되며, 상기 카메라 서브 시스템(30)과 조명 서브 시스템(50)을 제어하여, 서로 다른 조건하에서 이동하는 물체에 의한 조명 반사율의 관찰을 가능하게 한다. 제 1 변화에 있어서, 상기 컨트롤러(60)는 상기 조명 서브 시스템(50)의 움직임을 제어한다. 머신 비젼 서브 시스템에 의하여 수집되는 정보(엔코더로부터 판독되는 물체의 위치와 같은)에 기반하여, 상기 컨트롤러(60)는, (1) 빠르거나 느린 사이클(예컨대 50ms)에서, (2) 상기 사이클 내에서 이르거나 늦은 시점(예컨대 +1ms)에서, (3) 길거나 짧은 지속시간(예컨대 5-50ms)동안, (4) 및/또는 높거나 낮은 강도(예컨대 0-50amps)에서 촬상하기 위하여 상기 조명 서브 시스템(50)의 광원의 움직임을 조절할 수 있다. 상기 카메라 서브 시스템(30)과 조명 서브 시스템(50)의 움직임의 조작을 통하여, 상기 바람직한 실시예에 따른 시스템(10)은, 이동하는 물체에 의한 조명 반사율을 효과적으로 유지(freeze) 및 검사(inspect)할 수 있다. 상기 컨트롤러(60)는 그러나, 서로 다른 조건하에서 이동하는 물체에 의한 조명 반사율의 관찰을 가능하게 하기 위하여, 상기 카메라 서브 시스템(30) 및/또는 조명 서브 시스템(50)의 적절한 인자를 조절할 수 있다. As shown in FIG. 3, the controller 60 according to the first embodiment is connected to the camera subsystem 30 and the illumination subsystem 50, and the camera subsystem 30 and the illumination subsystem ( 50) enables observation of the reflectance of illumination by objects moving under different conditions. In a first change, the controller 60 controls the movement of the illumination subsystem 50. Based on the information collected by the machine vision subsystem (such as the position of the object read from the encoder), the controller 60 can (1) in a fast or slow cycle (eg 50 ms), (2) in the cycle The illumination sub for imaging at (4) and / or high or low intensity (eg 0-50 amps) for long or short durations (eg 5-50 ms) at or early (eg +1 ms) at The movement of the light source of the system 50 can be adjusted. By manipulating the movement of the camera subsystem 30 and the illumination subsystem 50, the system 10 according to the preferred embodiment effectively freezes and inspects the illumination reflectance by a moving object. )can do. The controller 60 may, however, adjust the appropriate factors of the camera subsystem 30 and / or illumination subsystem 50 to enable observation of the reflectance of illumination by moving objects under different conditions. .

상기 시스템(10)의 보정(calibration)은 바람직하게 레퍼런스 타겟(reference target)을 포함한다. 상기 레퍼런스 타겟은 바람직하게, 점선 눈금(a grid of dots)을 가지는 글래스 타겟(glass target)(펜실베니아, 필라델피아의 Max Levy Autograph,Inc로부터 입수 가능)이다. 점선 눈금을 가지는 상기 레퍼런스 타 겟은 두 개의 축(X,Y축과 같은)을 따라서 위치를 제공하도록 기능한다. 상기 시스템(10)의 보정은 바람직하게 마이크로미터(micrometer)를 더 포함한다. 상기 마이크로미터는 상기 레퍼런스 타겟을 장착하고, 제 3 축(Z축과 같은)을 따라 이동시키는 기능을 한다. 상기 마이크로미터는 바람직하게, 노브(knob)와 같은 사용자 인터페이스(a user interface)를 포함하며, 상기 레퍼런스 타겟의 수동 조절을 가능하게 한다. 그러나, 다른 방법으로 자동화된 기구 또는 공정을 포함할 수 있다. 종래 기술은 3차원 타겟 또는 X,Y 및 Z축을 따라 단일 점(single dot)을 이동할 수 있는 다축 로봇(multi-axis robot)를 포함한다. 종래 기술을 극복함(eschewing)으로써, 상기 시스템(10)의 보정은 시스템의 보정 비용을 현저히 절감시킨다. 시스템의 보정은 그러나, 종래 기술을 사용하거나, 및/또는 정확도를 높이기 위하여 보정 수정 기술(calibration correction techniques)을 조합할 수 있다. 관찰 가능한 3차원 측정 용량에 있어서, 좌표계에 따른 카메라 서브 시스템(30)의 카메라 각각에 대한 정확한 위치를 계산하기 위한 보정 기술의 일부분으로써 레퍼런스 타겟을 사용함으로써, 물체의 3차원 형상과 위치를 결정하기 위하여, 상기 카메라들의 위치는 이러한 기하학적으로 수정된 3차원의 관찰 가능한 용량(viewable volume) 내에서 물체를 직접 삼각 측량하는데 사용될 수 있다. The calibration of the system 10 preferably includes a reference target. The reference target is preferably a glass target (available from Max Levy Autograph, Inc. of Philadelphia, Pennsylvania) with a grid of dots. The reference target with a dotted scale serves to provide a position along two axes (such as the X and Y axes). The calibration of the system 10 preferably further comprises a micrometer. The micrometer mounts the reference target and functions to move along a third axis (such as the Z axis). The micrometer preferably comprises a user interface, such as a knob, to enable manual adjustment of the reference target. However, other methods may include automated instruments or processes. The prior art includes a three-dimensional target or a multi-axis robot capable of moving a single dot along the X, Y and Z axes. By eschewing the prior art, the calibration of the system 10 significantly reduces the calibration costs of the system. The calibration of the system may, however, use conventional techniques and / or combine calibration correction techniques to increase accuracy. In observable three-dimensional measurement capacity, determining the three-dimensional shape and position of an object by using a reference target as part of a calibration technique for calculating the correct position for each camera of the camera subsystem 30 according to the coordinate system. To this end, the position of the cameras can be used to triangulate the object directly within this geometrically modified three-dimensional viewable volume.

상기 설명과 도면 및 청구항으로부터, 다음의 청구항에 기재된 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 바람직한 실시예로부터 다양한 변경 및 치환이 가능하다는 것은 당업자에게 자명하다고 할 것이다. From the foregoing description, drawings, and claims, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and substitutions can be made from preferred embodiments of the invention without departing from the scope of the invention as set forth in the following claims.

Claims (10)

제조 설비의 바닥에 장착되는 인클로져, 및 상기 인클로져로부터 연장되는 백 플레이트를 포함하는 구조적 서브시스템, 상기 인클로져로부터 백플레이트의 연장은 상기 백플레이트가 상기 인클로져의 지동으로부터 격리됨;A structural subsystem comprising an enclosure mounted at the bottom of a manufacturing facility, and a back plate extending from the enclosure, the extension of the backplate from the enclosure such that the backplate is isolated from movement of the enclosure; 관찰 영역 내로 물체가 이동할 때 상기 이동하는 물체의 이미지를 포착하는 카메라 서브 시스템, 상기 카메라 서브 시스템은 상기 백 플레이트에 장착되는 제 1 카메랑, 상기 백 플레이트에 장착되는 제 2 카메라, 및 상기 백 플레이트에 장착되는 제 3 카메라를 포함함; 및A camera subsystem for capturing an image of the moving object as the object moves into a viewing area, the camera subsystem comprising a first camera mounted to the back plate, a second camera mounted to the back plate, and the back plate A third camera mounted to the; And 상기 카메라들로부터 포착된 이미지를 수신하고, 상기 제 1 카메라와 제 2 카메라로부터 포착된 이미지를 기반으로 상기 이동하는 물체의 3차원 계측을 위한 제 1 결정값과, 상기 제 1 카메라와 제 3 카메라로부터 포착된 이미지에 기반하여 상기 이동하는 물체의 3차원 계측을 위한 제 2 결정값, 및 상기 제 2 카메라와 제 3 카메라로부터 포착된 이미지에 기반하여 상기 이동하는 물체의 3차원 계측을 위한 제 3 결정값을 계산하는 프로세서를 포함하고, Receive images captured from the cameras, the first determination value for the three-dimensional measurement of the moving object based on the images captured from the first camera and the second camera, and the first camera and the third camera A second determination value for the three-dimensional measurement of the moving object based on the image captured from the second, and a third for the three-dimensional measurement of the moving object based on the image captured from the second and third cameras A processor for calculating a decision value, 상기 구조적 서브 시스템, 카메라 서브 시스템, 및 프로세서는, 신속하게 이동하는 물체의 정확한 3차원 계측 및 검사를 가능하게 하기 위한 머신 비젼 시스템의 통계적 및 계통적 에러를 감소시키기 위하여 연동(cooperate)하는 것을 특징으로 하는, 제조 설비 내에서 다양한 단계에서 신속하게 움직이는 반도체 또는 패키지화된 전자 물체의 3차원 계측을 위한 머신 비젼 시스템.The structural subsystem, camera subsystem, and processor cooperate to reduce statistical and systematic errors of the machine vision system to enable accurate three-dimensional measurement and inspection of rapidly moving objects. Machine vision systems for three-dimensional measurement of semiconductor or packaged electronic objects that move rapidly at various stages within a manufacturing facility. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프로세서는 상기 이동하는 물체의 3차원 계측을 위한 제 1 결정값, 제 2 결정값 및 제 3 결정값에 기반하여 상기 이동하는 물체의 3차원 계측을 위한 최종 결정값을 더 계산하는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템.The processor may further calculate a final decision value for the three-dimensional measurement of the moving object based on the first, second and third determination values for the three-dimensional measurement of the moving object. Machine vision system. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 프로세서는 상기 이동하는 물체의 3차원 계측을 위한 제 1 결정값, 제 2 결정값 및 제 3 결정값의 평균값에 기반하여 상기 이동하는 물체의 3차원 계측을 위한 최종 결정값을 더 계산하는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템.The processor further calculates a final decision value for the three-dimensional measurement of the moving object based on an average value of the first, second and third determination values for the three-dimensional measurement of the moving object. Machine vision system characterized by the above. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 카메라 서브 시스템의 카메라 각각은 상기 이동하는 물체에 대한 고유의 시야각을 가지는 것을 특징으로 하는 머신 비전 시스템.And each camera of said camera subsystem has a unique viewing angle for said moving object. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 카메라 서브 시스템의 카메라들은 상기 이동하는 물체에 대하여 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 머신 비전 시스템.And the cameras of said camera subsystem are arranged symmetrically with respect to said moving object. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 백 플레이트는 상기 각 카메라들 간에 상대적으로 고정된(rigid) 연결 상태를 제공하는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템.And the back plate provides a relatively rigid connection between each of the cameras. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 백 플레이트는 헤비 게이지 애노다이즈드 알루미늄(heavy gauge anodized aluminum)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템.And the back plate is made of heavy gauge anodized aluminum. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이동하는 물체를 비추기 위한 조명 서브 시스템을 더 포함하는 머신 비젼 시스템.And a lighting subsystem for illuminating the moving object. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제 1 카메라는 제 1 시야각에서 상기 이동하는 물체를 촬상(image)하고, 상기 제 2 카메라는 제 2 시야각에서 상기 이동하는 물체를 촬상하며, 상기 제 3 카메라는 제 3 시야각에서 상기 이동하는 물체를 촬상하도록 형성되고,The first camera image the moving object at a first viewing angle, the second camera image the moving object at a second viewing angle, and the third camera the moving object at a third viewing angle Is formed to capture the image, 상기 조명 서브 시스템은, The lighting subsystem, 제 1 시야각을 따라 관찰 영역을 향하여 조준되는 제 1 광 그룹 내의 광원,A light source in the first light group aimed towards the viewing area along the first viewing angle, 제 2 시야각을 따라 관찰 영역을 향하여 조준되는 제 2 광 그룹 내의 광원, 및A light source in the second light group aimed towards the viewing area along the second viewing angle, and 제 3 시야각을 따라 관찰 영역을 향하여 조준되는 제 3 광 그룹 내의 광원을 포함하는 머신 비젼 시스템.And a light source in the third group of light that is aimed toward the viewing area along the third viewing angle. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 카메라 서브 시스템과 조명 서브 시스템에 연결되고, 상기 이동하는 물체를 효과적으로 유지(freeze) 및 검사(inspect)하도록 상기 카메라 서브 시스템과 조명 서브 시스템을 제어하기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 머신 비젼 시스템.And a controller coupled to the camera subsystem and the illumination subsystem, the controller for controlling the camera subsystem and the illumination subsystem to effectively freeze and inspect the moving object.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190105916A (en) * 2018-03-07 2019-09-18 주식회사 트윔 System for taking image of flexible oled cell

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