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KR101862312B1 - 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법 - Google Patents

처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법 Download PDF

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KR101862312B1
KR101862312B1 KR1020160004297A KR20160004297A KR101862312B1 KR 101862312 B1 KR101862312 B1 KR 101862312B1 KR 1020160004297 A KR1020160004297 A KR 1020160004297A KR 20160004297 A KR20160004297 A KR 20160004297A KR 101862312 B1 KR101862312 B1 KR 101862312B1
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Abstract

본 발명은 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법에 관한 것으로, 피처리물의 처리 공간을 형성하는 하우징과, 하우징에 배치되어 피처리물이 안착되는 스테이지, 스테이지 상에 광을 조사하는 광 조사부, 스테이지 상에 이격 배치되며, 광에 의해 가공된 피처리물의 라인별이미지, 영역별이미지 및 분광스펙트럼을 획득하는 검사부 및 검사부에 연결되어, 라인별이미지, 영역별이미지 및 분광스펙트럼을 이용하여 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 처리유닛을 포함하여, 가공된 피처리물의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득하는 과정, 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 분석용 데이터로 처리하는 과정 및 분석용 데이터를 이용하여 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 과정을 수행함으로써, 처리물 상의 얼룩결함 발생 유무 및 처리 조건의 적합성을 용이하게 판단할 수 있다.

Description

처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법 {substrate analysis device and the treatment apparatus having it, substrate analysis method}
본 발명은 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 처리물 상의 얼룩결함 발생 유무 및 처리 조건의 적합성을 용이하게 판단할 수 있는 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device) 등의 표시패널이 대형화됨에 따라 어닐링(Annealing) 공정을 수행할 때 균일성을 확보하기 어려워 다양한 대안들이 제시되고 있으며, 그 중 하나가 레이저를 이용한 어닐링 방법이다.
즉, 레이저 조사기에서 출력되는 레이저 빔을 석영창에 통과시켜 표시패널에 조사하였다. 이러한 레이저 빔은 라인 형태로 조사되며 커튼 형태로 표시패널에 대해 수직 또는 약간의 기울기가 있는 상태로 조사된다. 또한, 표시패널이 레이저 빔의 면에 대해서 수직 또는 약간 기울어진 방향으로 수평 이동하면서 표시패널의 전면에 레이저 빔이 조사된다.
이때, 조사되는 레이저 빔의 길이, 균일도, 에너지 등에 이상이 발생하면 어닐링 공정 시 표시패널의 표면에 얼룩결함(또는, 무라) 등이 발생할 수 있다. 예를 들어, 얼룩결함에는 수직방향으로 형성되는 스캔 무라(Scan Mura)와 수평방향으로 형성되는 샷 무라(Shot Mura) 등이 있는데, 서로 다른 이유로 표시패널의 표면에 발생할 수 있다. 이러한 얼룩결함으로 인해 화면 전체를 일정한 계조로 표시했을 때 특정 영역이 불균일하게 표시될 수 있다.
이에, 종래에는 처리물 분석 장치를 이용하여 표시패널의 표면에 얼룩결함이 발생했는지 검사하였다. 즉, 종래의 처리물 분석 장치는 표시패널 표면 화상 영상을 카메라를 이용하여 실시간으로 획득하며 얼룩결함의 상태를 모니터링하고, 이의 데이터를 분석하여 얼룩결함의 발생여부를 판단하였다.
그러나, 화상 영상만을 이용해서는 얼룩결함의 발생여부를 정확하게 파악하기가 어렵고, 카메라가 고장날 경우에는 얼룩결함의 모니터링이 중단되는 문제가 발생한다. 이에, 얼룩결함 발생여부를 파악 및 장비 유지보수로 인해 작업이 지연되면서 공정의 효율성이 저하되는 문제로 이어진다.
KR 2010-0033476 A KR 2007-0099216 A
본 발명은 피처리물 처리 중 얼룩결함 발생을 용이하게 파악할 수 있는 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법을 제공한다.
본 발명은 피처리물 처리 조건의 적합성을 증가시켜, 얼룩결함 발생을 억제 및 방지할 수 있는 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법을 제공한다.
본 발명은 공정의 효율성 및 생산성을 증가시킬 수 있는 처리물 분석 장치 및 이를 포함하는 가공 장치, 처리물 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 처리물 분석 장치는 피처리물 상에 이격 배치되고, 가공된 피처리물의 라인별 및 영역별 이미지를 촬영하는 제1 검사부, 상기 피처리물 상에 이격 배치되고, 상기 가공된 피처리물로부터 반사된 빛의 파장을 분광 스펙트럼으로 표시하는 제2 검사부 및 상기 제1 검사부 및 상기 제2 검사부에 연결되어 상기 이미지와 상기 분광 스펙트럼을 처리 및 분석하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 처리 유닛을 포함한다.
상기 제1 검사부는 일방향에서 상기 라인별 이미지를 촬영하는 제1 촬영부 및 상기 일방향에 교차하는 방향에서 상기 영역별 이미지를 촬영하는 제2 촬영부를 포함하며, 상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부의 촬영영역은 구분될 수 있다.
상기 처리 유닛은 상기 라인별 이미지, 상기 영역별 이미지 및 상기 분광 스펙트럼 각각의 데이터를 수집하여, 수치화 처리하는 데이터 처리부와, 기준점수를 기준으로 상기 수치화 처리된 값을 환산하는 데이터 환산부 및 상기 데이터 환산부로부터 환산된 값에 따라서, 상기 가공된 피처리물의 얼룩결함의 발생 또는 처리 조건을 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
상기 판단부로부터 전달된 상기 얼룩결함의 발생 판단 결과에 따라, 상기 피처리물에 대한 처리 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 판단부로부터 전달된 상기 처리 조건 판단 결과에 따라, 상기 피처리물의 처리 조건을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지의 평균 밝기를 수치화 처리하는 제1 수치화부와, 상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지를 에지 처리하여, 상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지의 거칠기를 수치화 처리하는 제2 수치화부 및 상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지를 이진화하고, 이진화된 이미지의 흑백 비율을 수치화 처리하는 제3 수치화부를 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 분광 스펙트럼의 피크 파장(peak spectrum), 피크 값(peak value) 및 띠 넓이(band-area)를 수치화 처리할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 가공장치는 피처리물의 처리 공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징에 배치되어 상기 피처리물이 안착되는 스테이지, 상기 스테이지 상에 광을 조사하는 광 조사부, 상기 스테이지 상에 이격 배치되며, 상기 광에 의해 가공된 피처리물의 라인별이미지, 영역별이미지 및 분광스펙트럼을 획득하는 검사부 및 상기 검사부에 연결되어, 상기 라인별이미지, 상기 영역별이미지 및 상기 분광스펙트럼을 이용하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 처리유닛을 포함한다.
상기 검사부는 상기 스테이지의 이동방향 및 상기 이동방향에 교차하는 방향으로 배치되어, 상기 가공된 피처리물의 라인별 및 영역별 영상을 획득하는 제1 검사부 및 상기 이동방향 및 상기 교차하는 방향 중 어느 한 방향으로 배치되어, 상기 가공된 피처리물을 통해 반사된 빛의 파장을 획득하는 제2 검사부를 포함할 수 있다.
상기 처리 유닛은 상기 라인별 이미지, 상기 영역별 이미지 및 상기 분광 스펙트럼 각각의 데이터를 수집하여, 수치화 처리하는 데이터 처리부와, 기준점수를 기준으로 상기 수치화 처리된 값을 환산하는 데이터 환산부, 상기 데이터 환산부로부터 환산된 값에 따라서, 상기 가공된 피처리물의 얼룩결함 발생 또는 처리 조건을 판단하는 판단부 및 상기 판단부의 판단 결과에 따라, 상기 광 조사부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 라인별이미지 및 상기 영역별이미지의 평균 밝기, 에지 강조 처리 후 거칠기 및 이진화 후 흑백 비율을 수치화 처리하며, 상기 분광 스펙트럼의 피크 파장(peak spectrum), 피크 값(peak value) 및 띠 넓이(band-area)를 수치화 처리할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 처리물 분석 방법은 가공된 피처리물의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득하는 과정, 상기 표면 이미지 및 상기 분광 스펙트럼을 분석용 데이터로 처리하는 과정, 상기 분석용 데이터를 이용하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 과정을 포함한다.
상기 분석용 데이터로 처리하는 과정은 상기 표면 이미지 및 상기 분광 스펙트럼을 수치화하는 과정 및 기준점수를 기준으로 수치화된 값을 환산하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 수치화하는 과정에서 상기 표면 이미지를 수치화하는 것은 상기 표면 이미지의 평균 밝기를 수치화하는 과정, 상기 표면 이미지의 에지 처리 후 2차 미분 연산 결과를 수치화하는 과정, 상기 표면 이미지의 흑백 비율을 수치화하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 수치화하는 과정에서 상기 분광 스펙트럼을 수치화하는 것은 상기 분광 스펙트럼의 피크 파장을 수치화하는 과정, 상기 분광 스펙트럼의 피크 값을 수치화하는 과정 및 상기 분광 스펙트럼의 띠 넓이를 수치화하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 가공된 피처리물의 상태를 판단하는 과정은 상기 가공된 피처리물의 얼룩결함 발생 상태를 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 얼룩결함 발생 상태를 판단하는 과정은 상기 환산된 값을 미리 설정된 설정치와 비교하는 과정 및 상기 환산된 값이 상기 설정치 미만의 값을 가지면 상기 얼룩결함이 발생한 것으로 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 가공된 피처리물은 서로 상이한 에너지로 가공된 복수개의 처리 영역을 포함하며, 상기 서로 상이한 에너지로 가공된 피처리물의 처리 조건의 적합 상태를 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 가공된 피처리물의 공정 조건의 적합 상태를 판단하는 과정은 상기 서로 상이한 에너지로 가공된 피처리물의 처리 영역별 기준점수를 기준으로 환산된 값을 마련하는 과정, 상기 처리 영역별 환산된 값 중 최대값을 확인하는 과정 및 상기 최대값을 나타내는 피처리물 처리 조건을 후공정의 피처리물 기준 처리 조건으로 적합하다고 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 피처리물의 처리 중 얼룩결함의 발생을 실시간으로 파악하고, 얼룩결함의 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 피처리물 처리 조건을 용이하게 얻을 수 있다. 즉, 가공된 피처리물(이하, 처리물)의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득 및 수치화하고, 수치화된 값을 통해 얼룩결함 발생 여부 및 얼룩결함 발생이 억제 및 방지될 수 있는 처리조건을 확인할 수 있다.
이에, 처리물 상에 얼룩결함 발생 확률을 감소시킬 수 있어, 생산품의 품질을 증가시킬 수 있다. 또한, 실시간으로 처리물의 처리 상태를 확인함으로써, 처리 중에 처리물 상의 이상 발생을 용이하게 감지하여, 공정의 효율성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 분석 장치를 구비하는 레이저 처리 장치를 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 얼룩 결함 모니터링 장치의 사시도.
도 3은 도 1의 얼룩 결함 모니터링 장치의 측면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검사부들의 피처리물 데이터 획득 영역을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 검사부의 피처리물 데이터 획득 예시.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 처리 조건 판단을 위한 처리물 분석 방법을 나타내는 순서도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 처리물 처리 상태 판단을 위한 처리물 분석 방법을 나타내는 순서도.
도 8은 도 7의 처리물 분석 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 처리부를 설명하기 위한 이미지.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 처리 유닛의 데이터 처리 결과를 설명하기 위한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예에 따른 가공 장치는 일정 영역에 부분적으로 광을 조사하는 공정을 수행할 수 있다. 그리고, 처리물 분석 장치를 이용하여 피처리물의 처리 중에 광의 조사에 의해 발생할 수 있는 얼룩결함을 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 피처리물을 처리하기 위한 최적의 조건, 즉, 얼룩결함이 발생하지 않는 처리 조건을 파악할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 비정질막이 형성된 피처리물에 라인 형태의 레이저 빔을 조사하여 피처리물을 어닐링 가공하는 장치에서, 처리된 피처리물(이하, 처리물)의 얼룩결함을 실시간으로 확인하고, 레이저 빔을 조사하는 에너지의 최적 조건을 파악할 수 있는 장치로 구현될 수 있다.
그러나, 가공 장치는 본 발명의 구현에 한정되지 않고, 레이저가 일정영역씩 조사되는 피처리물상의 막을 제거하는 레이저 리프트 오프(laser lift off) 장치, 레이저 열처리 장치, 레이저 처리 장치 등과 같이 레이저를 사용하는 다양한 장치에서 얼룩결함이 발생하는 것을 실시간으로 확인하고 레이저의 에너지의 조절이 요구되는 곳에 적용될 수 있다. 또한, 레이저가 아닌 광을 일정영역씩 조사하는 다양한 장치에 사용될 수 있다. 따라서, 이하에서 가공 장치는 레이저 가공 장치일 수 있으며, 일정영역씩 조사되는 광은 레이저 빔일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 분석 장치를 구비하는 가공 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 얼룩 결함 모니터링 장치의 사시도이며, 도 3은 얼룩 결함 모니터링 장치의 측면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검사부들의 피처리물 데이터 획득 영역을 도시한 도면이며, 도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 검사부의 피처리물 데이터 획득 예시 이미지이다.
본 발명의 실시 예에 따른 가공 장치(1)는 피처리물(G)로 레이저 빔(L)을 조사하고, 레이저 빔(L)에 의해 처리된 피처리물(이하, 처리물)의 표면 상태 데이터로 처리 상태를 판단하기 위한 장치로서, 피처리물(G)이 처리되는 처리 공간(R)을 형성하는 하우징(200)과, 하우징(200) 내에 배치되어 피처리물(G)이 안착되는 스테이지(S), 스테이지(S) 상에 광을 조사하기 위한 광 조사부 및 하우징(200) 내부에 적어도 일부가 배치되어, 광에 의해 가공된 피처리물(G)의 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광스펙트럼을 획득하여, 피처리물(G)에의 얼룩결함 발생여부를 판단하는 처리물 분석 장치(300)를 포함한다. 여기서, 광 조사부는 피처리물(G)로 레이저 빔(L)을 조사하기 위한 레이저 발생부(100)로 설명한다.
레이저 발생부(100)는 피처리물(G) 상에 조사되는 레이저 빔(L)을 가공하기 위해 발진된 레이저가 경유하는 구성으로서, 레이저를 발진하는 레이저 광원(110)과, 레이저 광원으로부터 발진된 레이저 빔(L)의 형상 및 에너지 분포를 가공하는 광학계(미도시), 가공된 레이저 빔(L)의 적어도 일부를 피처리물(S)로 반사시키는 반사미러(130) 및 상기 반사미러로부터 반사된 레이저 빔(L)을 피처리물(S)로 집광시키는 피처리물조사 렌즈계(미도시)를 포함할 수 있다.
레이저 광원(110)은 레이저를 발진하는 장치로서, 발진기라고 칭할 수도 있다. 레이저 광원(110)은 레이저를 발생시키는 공지의 구성으로서, 이용하고자 하는 레이저 빔의 파장에 따라 KrF 엑시머 레이저와, ArF 엑시머 레이저 등 다양한 종류의 것이 채용될 수 있다. 예컨대, 레이저 광원(110)의 소스로서, Ar 레이저, Kr 레이저, 엑시머 레이저 등의 기체 레이저, 단결정의 YAG, YVO4, 포스테라이트(Mg2SiO4), YAlO3, GdVO4, 또는 다결정(세라믹스)의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에 도펀트로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 중 1종 또는 다수 종 첨가한 것을 매질로 하는 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, 구리 증기 레이저 또는 금 증기 레이저 중 1종 또는 다수 종으로부터 발진되는 것을 사용할 수 있다.
광학계(미도시)는 레이저의 진행 경로(출력방향) 상에 배치되며, 레이저의 형상 및 에너지 분포를 가공한다. 즉, 레이저 빔(L)이 라인 형상의 빔 형태를 가지도록 형상 및 에너지 분포를 가공한다. 레이저 빔(L)은 피처리물 전면(全面)을 조사하는 넓은 면적의 면 형상 빔보다 집광하기 쉬운 라인(line) 형상의 빔으로 가공하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 광학계는 레이저 빔의 형상을 가공하는 빔 팽창 망원경(Beam Expansion Telescope)과, 가공된 레이저 빔의 에너지 분포를 균일하게 하는 빔 균일제(Beam Homogenizer)를 포함할 수 있다.
반사 미러(130)는 레이저의 진행방향과 45°기울어지게 배치하여, 광학계에서 가공되어 출력되는 레이저 빔을 피처리물으로 반사시킨다. 발진된 레이저는 발진방향과 교차하는 방향으로 반사되며, 피처리물 조사 렌즈계(미도시)에 도달하게 된다.
피처리물 조사 렌즈계(미도시)는 볼록 렌즈 및/또는 오목 렌즈의 다수개의 렌즈의 조합으로 이루어져, 반사 미러(130)에서 반사되는 레이저 빔을 집광하여 피처리물으로 제공한다.
하우징(200)은 내부에 피처리물(G)을 수용하여 레이저 빔(L)을 이용한 피처리물(G)의 가공이 이루어지는 처리 공간(R)을 형성하는 것으로서, 하우징(200)에는 중공형의 몸체의 상부의 중앙부를 관통하며 투과창(230)이 설치된다. 이에, 후술하는 레이저 발생부(100)로부터 발진된 레이저 빔(41)이 투과창(230)을 통과하여 하우징(200) 내의 피처리물(S)에 조사된다. 이때, 하우징(200)의 양측에는 몸체를 관통하며 형성되는 피처리물 출입구(미도시) 및 배출구(미도시)가 형성되어, 피처리물의 출입 및 배출을 용이하게 할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 하우징(200)을 일체형으로 표현하여 그 개방부위를 별도로 도시하지 않았으나, 하우징(200)은 몸체의 어느 한 측면이 개방되고, 개방된 측면을 폐쇄하는 도어(미도시)가 배치되어 형성될 수 있다.
스테이지(S)는 처리 공간(R)에서 피처리물(G)이 안착되는 구성으로서, 하우징(200) 내에서 일측에서 타측으로 왕복이동하는 구성이다. 스테이지(S)는 일측에서 타측으로 왕복이동 함으로써 투과창(230)과 마주보는 피처리물(G)의 표면 전체 영역에 레이저 빔(L)이 조사되어 가공될 수 있도록 한다.
이때, 피처리물(G)로 조사되는 레이저 빔(L)의 에너지 값과, 공정 환경에 따라 레이저 빔(L)의 조사 조건이 달라져서 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생할 수도 있다. 이에, 피처리물(G)의 표면 촬영을 통해 얼룩결함의 발생을 감지하였으나, 이로 인한 얼룩결함 발생 판단 정확성이 미비하여, 이를 보완하기 위해 본 발명의 가공 장치(1)는 처리물 분석 장치(300)를 포함한다.
처리물 분석 장치(300)는 가공되는 피처리물(G)의 가공 상태를 실시간으로 감지하며, 피처리물(G)의 가공 조건을 용이하게 설정하기 위한 구성이다. 처리물 분석 장치(300)는 가공된 피처리물(G)의 표면 이미지와, 분광스펙트럼을 획득하기 위한 검사부 및 검사부에 연결되어 피처리물(G)의 이미지와 분광 스펙트럼을 처리 및 분석하여, 피처리물(G)의 상태를 판단하는 처리유닛(370)을 포함한다.
검사부는 피처리물(G) 상에 이격 배치되어, 피처리물(G)의 라인별 및 영역별 이미지를 촬영하는 제1 검사부(310) 및 피처리물(G) 상에 이격 배치되어, 피처리물(G)을 통해 반사된 빛의 파장을 분광 스펙트럼으로 표시하는 제2 검사부(350)를 포함한다.
제1 검사부(310)는 스테이지(S)의 이동방향(일방향, X축 방향) 및 이동방향에 교차하는 방향(타방향, Y축 방향)으로 배치되어, 가공된 피처리물(G)의 라인별 및 영역별 영상을 획득하기 위한 구성이다. 제1 검사부(310)는 일방향에서 피처리물(G)의 라인별 이미지를 촬영하는 제1 촬영부(310a) 및 타방향에서 피처리물(G)의 영역별 이미지를 촬영하는 제2 촬영부(310b)를 포함한다. 이때, 제1 촬영부(310a)와 제2 촬영부(310b)에서 촬영된 이미지는 피처리물(G)에서 상호 비중첩되는 이미지를 획득한다.
제1 촬영부(310a)는 검사대상이 되는 가공된 피처리물(G)을 촬영하여 이미지를 생성하는 역할을 한다. 즉, 도 5의 (a)를 참조하면, 제1 촬영부(310a)는 레이저 빔(L)이 조사되며 경유된 피처리물(G)의 가공부분을 라인(line) 형상으로 촬영하여, 가공된 피처리물(G)의 이미지를 획득한다. 제1 촬영부(310a)는 CCD 카메라일 수 있고, 피처리물(G)의 상측에서 피처리물(G)을 향하여 소정의 각도로 기울어진 상태에서 피처리물(G)을 촬영할 수 있다. 이때, 제1 촬영부(310a)는 피처리물(G)과 나란한 방향으로 배치되어, 제1 촬영부(310a)의 선단으로부터 이격된 위치에 설치된 촬영 반사미러(315)를 포함할 수 있다. 이에, 제1 촬영부(310a)는 결과적으로 촬영 반사미러(315)에 반사된 피처리물(G) 이미지를 획득할 수 있다.
제2 촬영부(310b)는 제1 촬영부(310a)가 촬영하는 피처리물(G)의 촬영영역을 벗어나는 영역의 이미지를 생성하는 역할을 한다. 즉, 도 5의 (b)를 참조하면, 제2 촬영부(310b)는 레이저 빔(L)이 조사되며 경유된 피처리물(G)의 가공부분을 제1 촬영부(310a)가 바라보는 방향과 교차하는 방향에서 영역(Area) 형상으로 촬영하여, 가공된 피처리물(G)의 이미지를 획득한다. 더욱 상세하게는, 제2 촬영부(310b)는 영역(Area) 단위로 가공된 피처리물(G)의 이미지에서 초점이 맞는 영역(이하, 추출영역)의 이미지를 후술하는 처리유닛(370)으로 전달한다. 이때, 추출영역은 도 5의 (b)에 표시된 영역만을 의미하지 않으며, 상술한 것처럼, 제2 촬영부(310b)가 촬영하는 영역 이미지 중 초점이 맞은 영역의 이미지를 의미한다. 이에, 추출영역은 피처리물에 따라, 제2 촬영부(310b)와 피처리물(G)이 이루는 각도에 따라 그 크기가 상이할 수 있다. 제2 촬영부(310b)는 제1 촬영부(310a)와 마찬가지로 CCD 카메라가 사용될 수 있고, 피처리물(G)의 상측에서 피처리물(G)을 향하여 소정의 각도로 기울어진 상태에서 피처리물(G)을 촬영할 수 있다.
이와 같은 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)가 서로 상이한 방향에서 가공된 피처리물(G)을 촬영하는 이유로는, 다방향에서의 촬영에 의한 표면 이미지의 정확성을 증가시키기 위함이다. 또한, 다수의 공정에 의해 얼룩결함은 피처리물(G)을 정면 또는 측면에서 비스듬히 바라보았을 때 잘 보이는 것으로 확인되기 때문이다. 이때, 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)가 피처리물(G)을 향하여 기울어진 각도는 피처리물(G)의 전(前) 공정 환경에 따라 변경될 수 있기 때문에, 피처리물(G)과 제1 검사부의 구성이 이루는 각도에 대해서는 한정하지 않는다.
한편, 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b) 각각의 하부에는 조명부(330)가 연결되거나 배치될 수 있다. 조명부(330)는 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)에 각각 구비되는 제1 조명부(330a) 및 제2 조명부(330b)를 포함할 수 있으며, 피처리물(G)의 상측에서 피처리물(G)을 향하여 소정의 각도로 기울어져 배치될 수 있다. 이에, 조명부(330)에서 출사된 빛이 피처리물(G)에 반사되어 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)로 입사될 수 있다. 이때, 조명부(330)는 백색 발광소자(white LED)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 가공된 피처리물(G)의 이미지를 선명하게 획득할 수 있도록 파장대의 다양한 광원이 사용될 수 있다.
또한, 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b) 각각의 선단에는 필터부(미도시)가 구비될 수 있다. 필터부는 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)의 렌즈 앞단에 장착되어 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)로 입사되는 빛을 걸러주는 역할을 한다. 즉, 필터부는 조명부(330)로 사용되는 광원의 파장대 중에서 얼룩결함을 관찰하였을 때 가장 뚜렷하게 확인할 수 있는 가시광선 대역의 빛만을 걸러내어 화상이미지로 표시되도록 할 수 있다. 예컨대, 조명부(330)로 백색 발광소자가 사용될 때, 가공된 피처리물(G)을 명확하게 확인할 수 있는 가시광선 대역은 녹색영역 가시광선 대역이다. 이에, 필터부로 490~570nm만 통과시키는 필터를 사용하여, 피처리물(G)에 반사된 빛 중 상기 파장대역만을 통과시켜 이미지로 표시할 수 있다.
이와 같이, 제1 검사부(310)는 제1 촬영부(310a), 제2 촬영부(310b) 및 조명부(330)를 포함하여, 피처리물(G)에 대하여 가공이 수행되는 동시에 피처리물(G) 상의 얼룩결함을 검사할 수 있다. 이에, 가공 공정을 수행한 후 가공된 피처리물(G)을 별도로 검사 장소로 이동시켜 검사하는 과정이 생략되어 전체적인 공정이 신속하게 진행되어, 공정의 효율성이 증가할 수 있다.
제2 검사부(350)는 일방향 및 타방향 중 어느 한 방향으로 배치되어, 가공된 피처리물(G)을 통해 반사된 빛의 파장을 획득하는 구성이다. 제2 검사부(350)는 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b) 중 어느 하나와 동일한 방향으로 피처리물(G)을 바라보도록 배치되어, 제1 조명부(330a) 및 제2 조명부(330b) 중 어느 하나에 의해 조사된 빛 중 피처리물(G)에 반사된 빛의 파장을 획득할 수 있다. 더욱 상세하게는, 제2 검사부(350)는 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b) 중 어느 하나와 동일 방향으로 피처리물(G)을 바라보도록 배치되어, 상기 동일한 방향으로 배치된 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b) 중 어느 하나의 배치각도와 동일한 각도를 형성하며 배치될 수 있다. 이때, 제2 검사부(350)는 예컨대, 반사된 빛의 파장에 대한 스펙트럼 강도를 정량적으로 측정할 수 있도록 한 장치, 즉, 분광계(spectrometer)가 사용되어, 도 5의 (c)에 도시된 것처럼, 분광 스펙트럼을 획득할 수 있다. 한편, 제2 검사부(350)는 가시광선의 모든 주파수 대역을 식별할 수 있는 구성의 특성으로 인해, 제1 검사부(310)와 같이 필터부가 필요하지 않은 이점이 있다.
이와 같은 제2 검사부(350)는 제1 검사부(310)와 함께 피처리물(G)의 가공이 수행되는 동시에 피처리물(G) 상에 발생할 수 있는 얼룩 결함을 검사할 수 있다. 즉, 제2 검사부(350)는 제1 검사부(310)와 함께 피처리물(G)의 표면 상태를 실시간으로 감시할 수 있어, 제1 검사부(310)를 설명함에 있어 제시된 효과를 동일하게 얻을 수 있으며, 제1 검사부(310)의 유지보수가 필요하더라도 피처리물(G)의 공정이 중단되지 않는 효과를 얻을 수 있다.
전술한 제1 검사부(310) 및 제2 검사부(350)는 도 4에 도시된 것처럼, 일방향(X축방향) 쪽으로 갈수록 각각의 다수의 검사결과(즉, 본 발명에서는 제1 검사부 및 제2 검사부 각각 5개의 검사결과; n1~n5)를 제공하도록 피처리물(G)의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득한다. 그러나, 제1 검사부(310) 및 제2 검사부(350)가 획득하는 피처리물(G)의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼의 개수는 이에 한정하지 않고, 가공되는 피처리물(G)의 전 표면의 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득할 수 있는 개수로 획득할 수 있다.
처리유닛(370)은 검사부와 연결되어, 검사부에서 획득된 이미지 및 분광 스펙트럼을 통해 피처리물(G)의 가공 상태를 판단하기 위한 구성이다. 처리유닛(370)은 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼을 수집하여, 데이터 값으로 처리하는 데이터 처리부(371)와, 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼 각각의 데이터 값을 기준 점수로 환산하는 데이터 환산부(372), 데이터 환산부(372)로부터 전달된 기준 점수에 따라서 피처리물(G)의 얼룩결함 발생 또는 가공 조건을 판단하는 판단부(373)를 포함한다. 또한, 처리유닛(370)은 판단부(373)로부터 전달된 판단 결과에 따라 레이저 발생부(100)를 제어하는 제어부(374)를 포함한다.
즉, 처리유닛(370)은 제1 검사부(310) 및 제2 검사부(350)에서 가공된 피처리물(G)의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼 획득자료들을 통해, 가공된 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생하였는지를 판단하거나, 피처리물(G)의 처리 조건의 적합 여부를 판단하여, 레이저 발생부(100)를 제어하여, 레이저 빔(L)의 조사를 중단 또는 레이저 빔(L) 에너지 값이 조절될 수 있도록 할 수 있다.
데이터 처리부(371)는 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼 자료들을 분석하기 위해, 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼을 수치화 처리하는 구성이다. 이때, 데이터 처리부(371)는 제1 검사부(310)를 이용하여 획득된 라인별 이미지 및 영역별 이미지의 평균밝기를 수치화 처리하는 제1 수치화부와, 라인별 이미지 및 영역별 이미지를 에지 처리하여, 라인별 이미지 및 영역별 이미지의 거칠기를 수치화 처리하는 제2 수치화부 및 라인별 이미지 및 영역별 이미지를 이진화하고, 이진화된 이미지의 흑백 비율을 수치화 처리하는 제3 수치화부를 포함한다. 또한, 데이터 처리부(371)는 제2 검사부(350)를 이용하여 획득된 분광 스펙트럼의 피크 파장(peak spectrum), 피크 값(peak value) 및 띠 넓이(band area)를 수치화 처리한다.
제1 수치화부는 라인별 이미지 및 영역별 이미지를 통해 피처리물(G)의 처리 상태를 판단하기 위해서, 제1 검사부(310)의 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)로 획득한 라인별 이미지 및 영역별 이미지의 원본 영상의 평균 밝기를 수치화한다. 이때, 원본 영상의 평균 밝기를 수치화하는 이유로는 피처리물(G) 상의 얼룩결함의 존재 유무와 직관되어, 피처리물(G) 상에 얼룩결함이 발생한 부분은 영상이 어둡고, 얼룩결함이 발생하지 않은 부분은 영상이 밝게 나타나기 때문이다. 일례로, 다수의 테스트 결과 피처리물이 양품으로 공정이 진행되면, 제2 검사부(350)의 분석 결과는 520nm의 대역의 값을 나타낸다. 이때, 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생하면 제2 검사부(350)의 분석 결과가 490~570nm 대역을 벗어나기 때문에, 반사된 빛이 필터부에 의해 걸러져 영상이 어둡게 나타나게 된다.
따라서, 획득된 이미지의 평균 밝기를 수치화하여 분석하는 것으로부터 피처리물(G)의 처리 상태를 확인할 수 있다.
제2 수치화부는 라인별 이미지 및 영역별 이미지를 통해 피처리물(G)의 처리 상태를 판단하기 위해서, 상기 원본영상을 에지가공된 이미지(이하, 1차 처리영상)로 영상처리 후 수치화 처리한다. 이는, 원본 영상의 에지 강조 처리로 인하여 1차 처리 영상에서 얼룩이 선명하게 보여 피처리물(G)의 표면 상태를 더욱 명확하게 확인할 수 있기 때문이다.
제3 수치화부는 라인별 이미지 및 영역별 이미지를 통해 피처리물(G)의 처리 상태를 판단하기 위해서, 1차 영상을 이진화 처리한 이미지(이하, 2차 처리영상)를 수치화 처리한다. 이는 1차 처리영상을 설정된 임계값을 이용하여 검은색과 흰색으로 분류하고 그 비율을 계산하여 수치화하는 것이다. 이처럼, 1차 영상을 이진화 처리하여 살펴보는 이유로는, 이진화 처리하여 흑백으로만 표시되는 이미지에서 얼룩결함이 더욱 강조될 수 있기 때문이다. 이때, 피처리물(G)의 얼룩결함은 백색으로 표시되기 때문에 2차 처리 영상의 흑백비율의 수치화값이 커질수록 피처리물(G) 상에 얼룩결함이 발생한 것으로 확인할 수 있다.
한편, 데이터 처리부(371)가 분광 스펙트럼을 통해 피처리물(G)의 처리 상태를 파악하기 위해서, 분광 스펙트럼의 피크 파장(peak spectrum), 피크 값(peak value) 및 띠 넓이(band area)을 수치화한다. 이때, 분광 스펙트럼의 수치화 값 중 피크 값과 띠 넓이의 수치가 피처리물(G)의 상태를 살펴보는데 중요한 요소로 작용한다. 이는, 수치화된 피크 값 및 띠 넓이가 큰 값을 나타낼수록 피처리물(G)에 의해 반사되는 광량이 증가하여, 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있기 때문이다.
데이터 환산부(372)는 데이터 처리부(371)에서 전달된 데이터 값(즉, 수치화된 값)을 기준점수로 환산하는 구성으로서, 라인별 이미지의 수치화된 값들을 기준점수로 환산하고, 영역별 이미지의 수치화된 값들을 기준점수로 환산하며, 분광 스펙트럼의 수치화된 값들을 기준점수로 환산할 수 있다. 제1 검사부를 기준으로 일례를 들어 설명하면, 데이터 환산부(372)는 라인별 이미지의 수치화된 원본영상 평균 밝기, 1차 처리영상 값 및 2차 처리영상 값 각각을 100점환산점수로 1차 환산한 뒤, 각각의 값들을 소정비로 나누어 100점환산점수로 2차 환산한다. 즉, 제1 수치화부의 값을 100점 만점으로 환산하고, 제2 수치화부의 값을 100점 만점으로 환산하고, 제3 수치화부의 값을 100점 만점으로 환산한다. 그리고, 제1 수치화부 : 제2 수치화부 : 제3 수치화부를 40 : 40 : 20의 비로 반영하여 100점 환산점수로 환산한다.
한편, 제2 검사부(350)를 기준으로 일례를 설명하면, 데이터 환산부(372)는 분광 스펙트럼의, 피크값, 피크 파장 및 띠 넓이 값 각각을 100점환산점수로 1차 환산한 뒤, 각각의 값들을 소정비로 나누어 100점환산점수로 2차 환산한다. 즉, 피크 값을 100점환산점수로 환산하고, 피크 파장을 100점환산점수로 환산하고, 띠 넓이를 100점환산점수로 환산한다. 그리고, 피크값 환산점수 : 피크 파장 환산점수 : 띠 넓이를 40: 40 : 20의 비로 반영하여 100점 환산 점수로 환산한다.
이때, 본 발명에서는 각각의 환산점수들을 40 : 40 : 20으로 반영비를 설정하였으나, 이에 한정되지 않으며, 이는 당업자에 의해 변경될 수 있는 비율이다.
판단부(373)는 데이터 환산부(372)에서 전달된 환산 점수를 이용하여 피처리물(G)의 처리 상태를 판단하는 구성으로서, 더욱 상세하게는, 상기 환산 점수를 이용하여 피처리물(G)에 얼룩결함의 발생 여부를 판단하거나, 피처리물(G)의 처리 조건을 판단할 수 있다.
우선, 피처리물(G)의 얼룩결함의 발생여부를 판단하는 것은, 판단부(373)가 데이터 환산부(372)로부터 전달된 환산 점수와 미리 설정된 설정치를 비교함으로써, 판단할 수 있다. 즉, 미리 설정된 설정치를 기준으로 데이터 환산부(372)에서 전달된 환산 점수가 작을 경우에는 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생한 것으로 판단하고, 설정치를 기준으로 환산 점수가 클 경우에는 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생하지 않은 것으로 판단한다. 이때, 설정치는 다수의 공정을 통해, 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생하지 않은 상태에서 데이터 환산부(372)가 나타낼 수 있는 최소값일 수 있다.
한편, 피처리물(G)의 처리조건을 판단하는 것은, 판단부(373)가 데이터 환산부(372)로부터 전달된 환산 점수들 중 최대값을 나타날 때의 레이저 빔(L)의 에너지 값이 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생하지 않도록 하는 레이저 빔(L)의 에너지 값인 것으로 판단한다.
제어부(374)는 판단부(373)의 판단 결과에 따라 레이저 발생부(100)를 제어하는 것으로서, 판단부(373)로부터 전달된 얼룩결함의 발생 여부 결과에 따라서, 피처리물(G)에 대한 처리 동작을 제어한다. 또한, 판단부(373)로부터 전달된 피처리물의 처리 조건 판단 결과에 따라, 피처리물(G)의 처리 조건을 제어할 수도 있다.
이하, 도 6 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 가공 장치를 이용한 처리물 분석 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리물 분석 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 처리물 분석 방법을 나타내는 순서도이고, 도 8은 도 7의 처리물 분석 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 처리부를 설명하기 위한 이미지이다. 이때, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 처리부의 라인별 이미지 처리 과정을 설명하기 위한 이미지이고, 도 10은 데이터 처리부의 영역별 이미지 처리 과정을 설명하기 위한 이미지이며, 도 11은 데이터 처리부의 분광 스펙트럼 처리 과정을 설명하기 위한 이미지이다. 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 처리 유닛의 데이터 처리 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 실시 예에 따른 처리물 분석 방법은 가공된 피처리물의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득하는 과정과, 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 분석용 데이터로 처리하는 과정 및 분석용 데이터를 이용하여 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 과정을 포함한다. 이때, 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 과정은, 가공된 피처리물(G)의 얼룩결함 발생 상태를 판단하는 과정 및 서로 상이한 에너지로 가공된 피처리물 처리 조건 적합 상태를 판단하는 과정 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는, 서로 상이한 에너지로 가공된 피처리물의 처리 조건 적합 상태를 판단하는 과정을 포함하는 처리물 분석 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 스테이지(S) 상에 가공하고자 하는 피처리물(G)을 안착시킨 후, 피처리물(G)의 처리를 진행하여, 영역별 상이한 에너지로 가공된 피처리물을 마련한다(S210). 즉, 도 8에 도시된 것처럼, 서로 상이한 처리 에너지를 갖고 가공된 A1 내지 A10의 처리 영역을 갖는 피처리물을 마련한다.
이후, 제1 검사부(310) 및 제2 검사부(350)를 이용하여, 가공된 피처리물의 영역별 표면 데이터를 획득한다(S220). 즉, 제1 검사부(310)의 제1 촬영부(310a) 및 제2 촬영부(310b)를 통해 A1 내지 A10 처리 영역 각각의 라인별 이미지 및 영역별 이미지를 획득하고, 제2 검사부(350)를 통해 A1 내지 A10 처리 영역 각각의 분광 스펙트럼을 획득한다. 즉, 제1 검사부(310)와 제2 검사부(350) 제1 촬영부 영상 획득 영역(P1), 제2 촬영부 영상 획득 영역(P2) 및 제2 검사부 테이터 획득 영역(P3)의 데이터를 획득한다. 이때, 영역별 표면 데이터를 획득하는 과정은, 스테이지(S)를 소정거리씩 이동시키면서, 하우징(200) 내에 고정설치된 제1 검사부(310) 및 제2 검사부(350)가 가공된 피처리물의 영역별 표면 데이터를 획득할 수 있도록 한다.
가공된 피처리물의 영역별 표면 데이터를 획득하면, 영역별 획득된 데이터를 분석용 데이터로 처리한다. 즉, 영역별 획득된 데이터를 분석용 데이터로 처리하는 과정은 표면 이미지 및 분광 스펙트럼 데이터를 수치화하는 과정(S230) 및 수치화된 값을 기준점수를 기준으로 환산하는 과정(S240)을 포함한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 표면 이미지 및 분광 스펙트럼 데이터를 수치화하는 과정은 데이터 처리부(371)에서 수행될 수 있다. 이때, 데이터 처리부(371)에서 표면 이미지를 수치화하는 것은, 제1 산출부에서 표면 이미지의 평균 밝기를 수치화하는 과정, 제2 산출부에서 표면 이미지의 에지 처리 후 2차 미분 연산 결과를 수치화하는 과정 및 제3 산출부에서 표면 이미지의 흑백 비율을 수치화하는 과정을 포함한다. 즉, 제1 내지 제3 산출부는 앞서 설명한 것과 같이 각 영역별로(A1 내지 A10) 라인별 이미지 및 영역별 이미지를 수치화 처리한다. 이와 같이, 데이터 처리부(371)에서 수치화 가공된 라인별 이미지 및 영역별 이미지의 데이터 값들은 각각 하기의 [표 1] 및 [표 2]에 제시되어 있다.
제1 산출부 제2 산출부 제3 산출부


처
리
영
역		 A1 133.561 9.626 3.14085
A2 132.765 10.485 0.3645
A3 147.151 8.087 1.19368
A4 181.207 7.635 0.24014
A5 179.132 8.124 1.07216
A6 165.669 8.529 1.67596
A7 170.804 8.913 1.13147
A8 149.788 7.386 0.47732
A9 126.472 6.099 0.16981
A10 107.041 8.497 0.57892
제1 산출부 제2 산출부 제3 산출부


처
리
영
역		 A1 102.485 7.073 0.877
A2 121.679 11.613 2.009
A3 137.839 8.987 0.145
A4 149.891 7.038 0.720
A5 147.114 11.955 1.260
A6 142.745 14.586 2.684
A7 128.541 14.837 0.599
A8 116.151 20.172 6.241
A9 90.041 17.073 5.494
A10 68.034 15.951 1.294
[표 1]은 처리 영역 A1 내지 A10 각각의 라인별 이미지의 수치화 처리한 값을 나타내며, [표 2]는 처리영역 A1 내지 A10 각각의 영역별 이미지의 수치화 처리한 값을 나타낸다.
그리고, 분광 스펙트럼을 수치화하는 것은, 분광 스펙트럼의 피크 파장을 수치화하는 과정과, 분광 스펙트럼의 피크 값을 수치화하는 과정 및 분광 스펙트럼의 띠 넓이를 수치화하는 과정을 포함한다. 이와 같이, 데이터 처리부(371)에서 수치화 가공된 분광 스펙트럼의 데이터 값들은 하기의 [표 3]에 제시되어 있다.
피크 값 피크 파장 띠 넓이


처
리
영
역		 A1 37206.6 504.17 1250677
A2 47985.7 503.81 1601180
A3 51183.51 503.81 1752333
A4 51155.36 503.81 1737202
A5 49436.76 503.44 1703376
A6 47443.36 503.44 1659276
A7 44419.62 503.08 1595277
A8 41827.16 503.08 1538315
A9 36342.02 503.08 1402412
A10 28093.84 503.08 1184835
[표 3]은 처리영역 A1 내지 A10 각각의 분광 스펙트럼을 수치화한 값을 나타낸다.
이처럼, 데이터 처리부(371)에서 수치화된 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼 수치화된 값들은 데이터 환산부(372)에서 기준점수를 기준으로 환산될 수 있다(S240). 이때, 기준점수는 100점을 기준으로 하며, 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼 수치화된 값들을 100점 기준으로 환산한다. 더욱 상세하게는, 라인별 이미지 및 영역별 이미지는 제1 내지 제3 산출부의 값들에 대해서 제1 산출부 : 제2 산출부 : 제3 산출부가 40 : 40 : 20의 비로 설정되어 100점 기준으로 환산된다.
이때, 상기 [표 1] 내지 [표 3]에 제시된 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼의 수치화된 값들 각각의 환산 결과는 하기의 [표 4] 내지 [표 6]에 제시되어 있다.
환산결과


처
리
영
역		 A1 50.16
A2 51.17
A3 66.08
A4 81.94
A5 78.99
A6 70.65
A7 72.38
A8 70.37
A9 66.19
A10 48.83
상기의 [표 4]는 각 처리 영역별 제1 촬영부를 통해 획득한 라인별 이미지를 수치화한 값들의 환산 결과를 나타내는 표이다. 여기서, 라인별 이미지의 환산점수를 살펴보면, 처리 영역 중 A4 영역이 가장 큰 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
환산결과


처
리
영
역		 A1 74.64
A2 67.95
A3 87.81
A4 98.77
A5 81.15
A6 67.96
A7 64.34
A8 30.75
A9 28.22
A10 30.22
상기의 [표 5]는 각 처리 영역별 제2 촬영부를 통해 획득한 영역별 이미지를 수치화한 값들의 환산 결과를 나타내는 표이다. 여기서, 영역별 이미지의 환산점수를 살펴보면, 처리 영역 중 A4 영역이 가장 큰 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
환산결과


처
리
영
역		 A1 8.65
A2 51.70
A3 70.65
A4 69.11
A5 63.66
A6 56.86
A7 46.83
A8 38.02
A9 17.85
A10 0
상기의 [표 6]은 각 처리 영역별 제2 검사부를 통해 획득한 분광 스펙트럼을 수치화한 값들의 환산 결과를 나타내는 표이다. 여기서, 분광 스펙트럼의 환산점수를 살펴보면, 처리 영역 중 A3 영역이 가장 큰 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
상기 [표 4] 내지 [표 6]과 같이, 각 처리 영역(Al 내지 A10)별 라인별 이미지, 영역별 이미지 및 분광 스펙트럼이 환산점수로 환산되면, 이들의 평균값을 산출하여 [표 7]과 같이 최종 환산점수를 얻을 수 있다.
처리 영역
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
제1
촬영부		 76.64 67.95 87.81 98.77 81.15 67.96 64.34 30.75 28.22 30.22
제2
촬영부		 50.16 51.17 66.08 81.94 79.00 70.65 72.38 70.37 66.19 48.83
제2
검사부		 8.65 51.70 70.65 69.11 63.66 56.86 46.83 38.02 17.85 0
합계 133.45 170.82 224.54 249.82 223.81 195.47 183.55 139.14 112.27 79.05
평균 44.48 56.94 74.85 83.27 74.60 65.16 61.18 46.38 37.42 26.35
즉, 상기의 [표 7]과 같이 제1 촬영부, 제2 촬영부 및 제2 검사부의 환삼점수를 각각 영역별로 합하여 합계를 산출하고, 합계 값에서 평균 값을 산출하여 최종 환산점수를 얻을 수 있다.
이와 같이, 데이터 환산부(372)에서 처리 영역(A1 내지 A10)별 환산 점수를 얻으면, 영역별 환산값 중에서 최댓값을 갖는 영역의 처리 에너지를 확인한다(S250). 즉, 상기 [표 7]에서 평균값 중 최댓값을 갖는 영역인 A4 영역을 처리할 때에, 레이저 빔(L)의 에너지 값을 확인한다. 이때, 평균값 중 최댓값을 갖는 영역의 처리시의 에너지를 확인하는 이유로는, 표면 데이터 값들이 클수록 가공된 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생하지 않는 현상과 연관이 있기 때문이다. 따라서, 평균값 중 최댓값을 갖는 영역의 레이저 빔(L) 에너지를 통해 가공되지 않은 피처리물(G)을 처리하면, 피처리물(G)에 얼룩결함의 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 최적의 처리 조건인 것을 판단할 수 있다.
이후, 상기 최댓값 확인 및 최적 처리 조건 판단 과정을 거친 후, 판단된 처리 에너지를 후공정에서의 피처리물 처리 에너지로 설정할 수 있다(S260).
전술한 처리물 분석 방법은 피처리물의 처리 전 피처리물의 최적의 처리 조건을 제시하고자, 서로 상이한 에너지로 가공된 피처리물의 영역별 표면 데이터를 분석 및 판단하는 방법을 제시하였다.
이하에서는 도 7을 참조하여, 피처리물(G)의 처리 중에 실시간으로 피처리물(G) 상의 얼룩결함 발생여부를 확인할 수 있는 처리물 분석 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 스테이지(S) 상에 가공하고자 하는 피처리물(G)을 안착시킨다. 이후, 레이저 발생부(100)을 작동시켜, 레이저 빔(L)이 피처리물(G) 상에 조사되도록 하며, 피처리물(G)의 처리를 진행한다. 이때, 피처리물(G)의 처리가 진행됨과 동시에, 스테이지(S)는 피처리물(G)의 상면에 레이저 빔(L)을 전체적으로 조사하기 위해 소정거리씩 이동한다.
이처럼, 피처리물(G)의 처리가 진행됨과 동시에, 가공된 피처리물(처리물)의 표면 데이터를 제1 검사부(310) 및 제2 검사부(350)를 통해 획득한다(S110). 즉, 제1 검사부(310) 및 제2 검사부(350)는 피처리물(G)이 처리되는 방향을 기준으로, 처리되는 방향의 후단의 가공된 영역의 데이터를 실시간으로 획득한다. 이때, 표면 데이터 획득은 앞서 설명한 바와 같이, 제1 촬영부(310a), 제2 촬영부(310b) 및 제2 검사부(350)를 통해 획득할 수 있다.
가공된 피처리물의 표면 데이터가 획득되면, 이를 분석용 데이터로 처리한다. 즉, 가공된 피처리물의 표면 데이터를 분석용 데이터로 처리하는 과정은 표면 이미지 및 분광 스펙트럼 데이터를 수치화하는 과정(S120) 및 수치화된 값을 기준점수를 기준으로 환산하는 과정(S130)을 포함한다. 이는, 앞서 설명한 S230 및 S240의 과정 비교하여, 가공된 피처리물이 단일의 에너지 가공된 상태인점을 제외하면, 동일한 방법으로 수행되는 것이다.
이와 같이, 데이터 환산부(372)에서 가공된 피처리물(G)의 표면 데이터 최종 환산값을 실시간으로 산출하면, 최종 환산값을 통해 가공된 피처리물(G)의 얼룩결함 발생 상태를 판단하는 과정이 수행된다(S140). 이때, 최종 환산 값을 통해 가공된 피처리물(G)의 얼룩결함 발생 상태를 판단하는 과정은, 최종 환산값을 미리 설정된 설정치와 비교하는 과정 및 환산된 값이 설정치 미만의 값을 가지면 가공된 피처리물(G)에 얼룩결함이 발생한 것으로 판단하는 과정을 포함한다. 여기서, 설정치는 가공된 피처리물에 얼룩결함이 발생하지 않는 처리 조건에서 환산 값이 나타낼 수 있는 최소값을 의미한다.
이처럼, 가공된 피처리물(G)의 얼룩결함 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 피처리물(G)의 처리 동작을 제어한다(S150). 즉, 가공된 피처리물에 얼룩결함이 발생한 것이 판단되면, 레이저 발생부(100)에서의 레이저 빔(L) 설정에 문제가 있다고 판단하여, 피처리물(G)을 처리하기 위한 레이저 발생부(100) 레이저 빔(L) 조사 및 스테이지(S) 이동과 같은 피처리물 처리 동작을 중단하도록 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
R : 처리 공간 G : 피처리물
1 : 가공장치 100 : 레이저 발생부
300 : 처리물 분석 장치 310 : 제1 검사부
310a : 제1 촬영부 310b : 제2 촬영부
330 : 조명부 350 : 제2 검사부
370 : 처리 유닛 371 : 데이터 처리부
372 : 데이터 환산부 373 : 판단부
374 : 제어부

Claims (19)

  1. 피처리물 상에 이격 배치되고, 가공된 피처리물의 라인별 및 영역별 이미지를 촬영하는 제1 검사부;
    상기 피처리물 상에 이격 배치되고, 상기 가공된 피처리물로부터 반사된 빛의 파장을 분광 스펙트럼으로 표시하는 제2 검사부; 및
    상기 제1 검사부 및 상기 제2 검사부에 연결되어 상기 이미지와 상기 분광 스펙트럼을 처리 및 분석하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 처리 유닛;을 포함하고,
    상기 처리 유닛은,
    상기 라인별 이미지, 상기 영역별 이미지 및 상기 분광 스펙트럼 각각의 데이터를 수집하여, 수치화 처리하는 데이터 처리부;를 포함하고,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지의 평균 밝기를 수치화 처리하는 제1 수치화부와;
    상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지를 에지 처리하여, 상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지의 거칠기를 수치화 처리하는 제2 수치화부; 및
    상기 라인별 이미지 및 상기 영역별 이미지를 이진화하고, 이진화된 이미지의 흑백 비율을 수치화 처리하는 제3 수치화부;를 포함하는 처리물 분석 장치.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제1 검사부는,
    일방향에서 상기 라인별 이미지를 촬영하는 제1 촬영부; 및
    상기 일방향에 교차하는 방향에서 상기 영역별 이미지를 촬영하는 제2 촬영부;를 포함하며,
    상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부의 촬영영역은 구분되는 처리물 분석 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 처리 유닛은,
    기준점수를 기준으로 상기 수치화 처리된 값을 환산하는 데이터 환산부; 및
    상기 데이터 환산부로부터 환산된 값에 따라서, 상기 가공된 피처리물의 얼룩결함의 발생 또는 처리 조건을 판단하는 판단부;를 더 포함하는 처리물 분석 장치.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 판단부로부터 전달된 상기 얼룩결함의 발생 판단 결과에 따라, 상기 피처리물에 대한 처리 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 처리물 분석 장치.
  5. 청구항 3 에 있어서,
    상기 판단부로부터 전달된 상기 처리 조건 판단 결과에 따라, 상기 피처리물의 처리 조건을 제어하는 제어부;를 포함하는 처리물 분석 장치.
  6. 삭제
  7. 피처리물 상에 이격 배치되고, 가공된 피처리물의 라인별 및 영역별 이미지를 촬영하는 제1 검사부;
    상기 피처리물 상에 이격 배치되고, 상기 가공된 피처리물로부터 반사된 빛의 파장을 분광 스펙트럼으로 표시하는 제2 검사부; 및
    상기 제1 검사부 및 상기 제2 검사부에 연결되어 상기 이미지와 상기 분광 스펙트럼을 처리 및 분석하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 처리 유닛;을 포함하고,
    상기 처리 유닛은,
    상기 라인별 이미지, 상기 영역별 이미지 및 상기 분광 스펙트럼 각각의 데이터를 수집하여, 수치화 처리하는 데이터 처리부;를 포함하고,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 분광 스펙트럼의 피크 파장(peak spectrum), 피크 값(peak value) 및 띠 넓이(band-area)를 수치화 처리하는 처리물 분석 장치.
  8. 피처리물의 처리 공간을 형성하는 하우징과;
    상기 하우징에 배치되어 상기 피처리물이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지 상에 광을 조사하는 광 조사부;
    상기 스테이지 상에 이격 배치되며, 상기 광에 의해 가공된 피처리물의 라인별이미지, 영역별이미지 및 분광스펙트럼을 획득하는 검사부; 및
    상기 검사부에 연결되어, 상기 라인별이미지, 상기 영역별이미지 및 상기 분광스펙트럼을 이용하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 처리유닛;을 포함하고,
    상기 처리 유닛은,
    상기 라인별 이미지, 상기 영역별 이미지 및 상기 분광 스펙트럼 각각의 데이터를 수집하여, 수치화 처리하는 데이터 처리부;를 포함하고,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 라인별이미지 및 상기 영역별이미지의 평균 밝기, 에지 강조 처리 후 거칠기 및 이진화 후 흑백 비율을 수치화 처리하며,
    상기 분광 스펙트럼의 피크 파장(peak spectrum), 피크 값(peak value) 및 띠 넓이(band-area)를 수치화 처리하는 가공 장치.
  9. 청구항 8 에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 스테이지의 이동방향 및 상기 이동방향에 교차하는 방향으로 배치되어, 상기 가공된 피처리물의 라인별 및 영역별 영상을 획득하는 제1 검사부; 및
    상기 이동방향 및 상기 교차하는 방향 중 어느 한 방향으로 배치되어, 상기 가공된 피처리물을 통해 반사된 빛의 파장을 획득하는 제2 검사부;를 포함하는 가공 장치.
  10. 청구항 8 에 있어서,
    상기 처리 유닛은,
    기준점수를 기준으로 상기 수치화 처리된 값을 환산하는 데이터 환산부;
    상기 데이터 환산부로부터 환산된 값에 따라서, 상기 가공된 피처리물의 얼룩결함 발생 또는 처리 조건을 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단 결과에 따라, 상기 광 조사부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 가공 장치.
  11. 삭제
  12. 가공된 피처리물의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득하는 과정;
    상기 표면 이미지 및 상기 분광 스펙트럼을 분석용 데이터로 처리하는 과정;
    상기 분석용 데이터를 이용하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 과정;을 포함하고,
    상기 분석용 데이터로 처리하는 과정은,
    상기 표면 이미지 및 상기 분광 스펙트럼을 수치화하는 과정;을 포함하고,
    상기 수치화하는 과정에서 상기 표면 이미지를 수치화하는 것은,
    상기 표면 이미지의 평균 밝기를 수치화하는 과정;
    상기 표면 이미지의 에지 처리 후 2차 미분 연산 결과를 수치화하는 과정; 및
    상기 표면 이미지의 흑백 비율을 수치화하는 과정;을 포함하는 처리물 분석 방법.
  13. 청구항 12 에 있어서,
    상기 분석용 데이터로 처리하는 과정은,
    기준점수를 기준으로 수치화된 값을 환산하는 과정;을 더 포함하는 처리물 분석 방법.
  14. 삭제
  15. 가공된 피처리물의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득하는 과정;
    상기 표면 이미지 및 상기 분광 스펙트럼을 분석용 데이터로 처리하는 과정; 및
    상기 분석용 데이터를 이용하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 과정;을 포함하고,
    상기 분석용 데이터로 처리하는 과정은,
    상기 표면 이미지 및 상기 분광 스펙트럼을 수치화하는 과정;을 포함하고,
    상기 수치화하는 과정에서 상기 분광 스펙트럼을 수치화하는 것은,
    상기 분광 스펙트럼의 피크 파장을 수치화하는 과정;
    상기 분광 스펙트럼의 피크 값을 수치화하는 과정; 및
    상기 분광 스펙트럼의 띠 넓이를 수치화하는 과정;을 포함하는 처리물 분석 방법.
  16. 청구항 13 에 있어서,
    상기 가공된 피처리물의 상태를 판단하는 과정은 상기 가공된 피처리물의 얼룩결함 발생 상태를 판단하는 과정;을 포함하는 처리물 분석 방법.
  17. 청구항 16 에 있어서,
    상기 얼룩결함 발생 상태를 판단하는 과정은,
    상기 환산된 값을 미리 설정된 설정치와 비교하는 과정; 및
    상기 환산된 값이 상기 설정치 미만의 값을 가지면 상기 얼룩결함이 발생한 것으로 판단하는 과정;을 포함하는 처리물 분석 방법.
  18. 가공된 피처리물의 표면 이미지 및 분광 스펙트럼을 획득하는 과정;
    상기 표면 이미지 및 상기 분광 스펙트럼을 분석용 데이터로 처리하는 과정;
    상기 분석용 데이터를 이용하여 상기 가공된 피처리물의 처리 상태를 판단하는 과정;을 포함하고,
    상기 가공된 피처리물은 서로 상이한 에너지로 가공된 복수개의 처리 영역을 포함하며,
    상기 가공된 피처리물의 상태를 판단하는 과정은 상기 서로 상이한 에너지로 가공된 피처리물의 처리 조건의 적합 상태를 판단하는 과정;을 포함하는 처리물 분석 방법.
  19. 청구항 18 에 있어서,
    상기 가공된 피처리물의 처리 조건의 적합 상태를 판단하는 과정은,
    상기 서로 상이한 에너지로 가공된 피처리물의 처리 영역별 기준점수를 기준으로 환산된 값을 마련하는 과정;
    상기 처리 영역별 환산된 값 중 최대값을 확인하는 과정; 및
    상기 최대값을 나타내는 피처리물 처리 조건을 후공정의 피처리물 기준 처리 조건으로 적합하다고 판단하는 과정;을 포함하는 처리물 분석 방법.
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