공정 관리

오늘날의 산업에서는 비용을 절감하고 생산성과 품질을 높이기 위해 신뢰성 및 정확도가 중요한 문제가 되었습니다. 연속적이고 실시간인 온라인의 적외선 이미징은 생산 및 공정 프로세스에서 중요한 모니터링 및 관리 도구를 제공합니다.
그런데 전체 적외선 스펙트럼을 다루는 카메라를 가질 수 있는데 왜 "열 감지 이미징" 카메라가 필요로 할까요? 아래 글을 확인하시면 그 이유를 알 수 있습니다.
적외선 카메라로 기계들의 제어 및 유도 그리고 컨베이어 벨트, 가공 도구, 로봇 팔과 같은 컴퓨터 제조 장비를 조성할 수 있습니다.
식품 검사
 
 
적외선 이미징 카메라를 사용하는 비파괴 검사용 온라인 검사 시스템은 인간의 눈에 보이지 않는 내부 결함 및 과일의 당도와 같은 많은 정보를 제공할 수 있습니다. 이러한 정확한 정보는 제품 품질의 향상과 생산성 향상에 기여합니다.
과일의 품질을 검사하기 위한 비파괴 검사용 온라인 검사 시스템에서 적외선 이미징을 사용할 수 있습니다. 적외선 및 측광 이미징 장치를 사용하는 자동 평가 및 분류 시스템은 조립 라인에서 과일의 당도 및 산도를 감지할 뿐만 아니라 내부 결함과 같은 기타 데이터를 감지할 수 있습니다. 장비에서 제공하는 과일 품질에 대한 정확한 정보는 보다 정밀한 과일 등급을 만드는 데에 도움이 될 수 있습니다.
 

반도체 검사

반도체 제조 업체는 보다 엄격한 비용 제약 사항을 충족해야만 합니다. SWIR 카메라가 장착된 머신 비전 검사 시스템은 공정의 안정성 및 품질 보증에 대한 측정 등 중요한 정보를 제공합니다. 이러한 정보는 반도체 그리드 결함에 의해 발생되는 저수준의 광자 방출 스펙트럼과 완벽하게 일치합니다.
반도체 크리스털 그리드 결함에 의한 저수준의 광자 방출 스펙트럼은 열전기적 냉각 InGaAs area scan 이미지 센서 또는 HgCdTe area scan 이미지 센서가 장착된 SWIR 카메라의 가장 민감한 영역과 정확하게 일치합니다. 따라서, 이러한 센서는 반도체 제조에서 고장 분석 및 품질 보증 작업에 적합합니다. 이러한 절차의 긍정적인 결과로 나노 기술 장치의 경제적 특성으로 성공적인 마이그레이션을 할 수 있습니다.
 

방사 현미경

광전자 방사 현미경 기법 또는 광방사 현미경 기법 등은 기본적으로 캐리어 재결합 메커니즘으로 결함 사이트에서 광자 방사선을 검출하는 비교적 새로운 고장 분석 기법입니다. 
광전자 방사 현미경법 또는 광방사 현미경법 등은 기본적으로 캐리어 재결합 메커니즘 때문에 결함 사이트에서 광자 방사선을 검출하는 비교적 새로운 고장 분석 기법입니다. 이러한 결함 사이트는 일반 장치에서와 달리 장치가 동작하는 동안 빛을 방출합니다. 광전자 방사는 매우 낮은 수준으로 육안으로 확인할 수 없습니다.
광전자 방사 현미경 기법은 강력한 이미지 증폭 기술을 사용하여 빛이 방사되는 결함 사이트에서 빛을 증폭합니다. 그 결과, 방사선 이미지는 방사 지점이 정확하게 결함 위치와 일치되도록 다이의 표면 이미지와 겹쳐집니다. 적외선 카메라 및 컴퓨터가 이 기능을 수행하는 데 사용됩니다. 다른 고장 분석 기법인 광방사 현미경 기법으로 비정상적인 빛 방출에 책임이 있는 물리적인 개체를 찾을 수 있습니다.
광전자 방출 현미경 애플리케이션은 다음과 같습니다.

● 기존에 알 수 없었거나 감지할 수 없는 일렉트로루미네선스(electroluminescence)의 감지
● 포화 MOS 트랜지스터 및 열 전자 트랜지스터 효과로 인한 접합 파괴, 접합 결함, 전류 등의 감지
● SiO2 및 SiN을 통한 전류 흐름에서의 다이 일렉트릭 일렉트로루미네선스(dielectric electroluminescence)의 감지
위의 그림은 다양한 광방사 현미경 기법의 광학 구성을 나타냅니다. 필터와 빔 스플리터를 제거한 후, 의심스러운 방출을 증명하기 위해 사용할 수 있습니다. 또는 국소 결합을 더 좋게 촉진하기 위해 이 방사선 이미지와 칩 표면을 오버레이하는 데에 사용할 수 있습니다. 이러한 구성은 빔 스플리터 및 필터를 대체하여 적절하게 흩어지는 요소들로 인해 분광기로 확장할 수 있습니다. 모든 결함들은 자신만의 분광 특징을 가지기 때문에 광자 방출의 스펙트럼 분석으로 훨씬 자세한 정보를 얻을 수 있습니다. 대부분의 SWIR 카메라는 분광기를 위한 C-마운트 및 마운트 홀을 제공하여 이러한 작업을 위한 준비가 이미 되어 있습니다. 자세한 설명을 원하시면 sales@envision.co.kr로 문의하세요.

고장 분석

고장 분석 5단계
1.     오류 검증
2.     국소 결합
3.     샘플 준비
4.     결함 특성화
5.     근본 원인 분석


마이크로일렉트로닉스에 적용되는 대상 고장 분석은 일반적으로 5단계 순서로 수행됩니다. 결함을 지역화하기 위해 먼저 오류를 검증합니다. 그런 다음, 분석을 위해 결함 위치가 준비되고 추적됩니다. 결함의 성격이 결정되고, 마지막으로 근본 원인의 조사가 시작됩니다.

마이크로일렉트로닉스에 적용되는 대상 고장 분석은 일반적으로 5단계 순서로 수행됩니다. (표 A) 첫 번째는 할 수 있는 한 정확하게 결함을 지역화한 다음, 오류를 검증하는 것입니다. 그런 다음, 분석을 위해 결함 위치가 준비되고 추적됩니다. 결함의 성격이 결정되고, 마지막으로 근본 원인의 조사가 시작됩니다. 이 단계들에서 가장 중요한 단계는 국소 결합입니다. 보다 정확하게 이 단계가 완료되면 이후 시험 절차에서 시간이 더 적게 소비됩니다.
고장 특성화 및 국소 결합을 위한 수동적이고 능동적인 절차들이 있습니다. 레이저 소스와 같은 PEM(Photon emission microscopy)은 외부 자극없이 동작하기 때문에 수동적인 기술입니다. 특히 적외선 스펙트럼과 같은 방사 스펙트럼 및 결함 위치가 중요한 경우 PEM은 PES(photon emission spectroscopy)에 의해 종종 보완됩니다.
1107nm 주변의 재결합 방출 파장과 같은 재결합 메커니즘에 매우 중요한 전도성 대역 및 전자가 충만한 에너지대 사이의 1.12eV 밴드 갭(전자가 가질 수 있는 에너지의 허용된 대역 사이의 빈 틈) 에너지 때문에 단파장 적외선(SWIR)은 실리콘 반도체를 검사하는 경우에 특별히 관심을 두어야 합니다.

광자 방출은 PN 접합의 정방향 또는 역방향 바이어스, 포화 상태의 트랜지스터, 또는 절연 파괴 등에 의해 일반적으로 생성됩니다. 방출을 포함하는 대전 입자의 자극 메커니즘에 따라 스펙트럼은 매우 광범위할 수 있습니다.

태양 전지 검사

SWIR 이미징으로 실리콘 웨이퍼를 간파하여 확인할 수 있고, 다른 방법으로는 검사할 수 없고 시각화할 수도 없는 태양 전지의 결함 및 고장을 검사할 수 있습니다.
SWIR 이미징으로 실리콘 웨이퍼를 간파하여 확인할 수 있고, 또한 검사할 수 없고 시각화할 수도 없는 결함 및 고장을 검사할 수 있습니다. 적용할 수 있는 애플리케이션은 웨이퍼의 뒷면에서의 금속 레이어 검사, 추적, 매장 구조 검사, 플립 칩 검사 등을 포함합니다. 일렉트로루미네선스 기반의 태양 전지 특성화 기술을 위해 태양 전지의 성능에 대한 공간 분해능 정보를 제공할 수 있습니다.
 
태양 전지는 15cm의 전형적인 크기인 대면적 반도체 장치입니다. 태양 전지의 에너지 변환 효율은 종종 지역적으로 감소된 확산 거리 또는 병렬 저항 등의 손실 메커니즘에 의해 감소됩니다. 태양 전지의 성능에 대한 공간 분해능 정보를 제공할 수 있는 특성화 기술은 연구 및 개발뿐만 아니라 태양 전지 생산에서도 매우 중요합니다.

실리콘 재료 검사

1200 nm를 초과하는 실리콘의 투명성으로 인해 SWIR InGaAs 카메라는 웨이퍼를 절단하기 전에 실리콘 잉곳에서의 결함을 나타내기 위해 사용할 수 있습니다. 또한, 웨이퍼는 균열, 결함, saw mark 등을 표면에서뿐만 아니라 웨이퍼의 내부에서도 검사될 수 있습니다.
태양 전지 일렉트로루미네선스
태양 전지 일렉트로루미네선스는 태양 전지에 적용된 순방향 바이어스 전압에서의 결과로 인한 빛의 방출입니다. 이 프로세스로 인해 발생되는 에너지가 광자의 형태로 작은 범위로 부여되는 동안 전자는 기존 구멍으로 재조합되는 태양 전지에 주입됩니다. 이렇게 방출되는 광자는 단 파장의 근거리 적외선을 가집니다.
태양 전지의 일렉트로루미네선스 이미징은 중요한 특성화 도구입니다. 일반적인 태양 전지는 종종 전지의 효율성 또는 수명을 제한하는 결함을 가지고 있습니다.
SWIR InGaAs 카메라를 사용하는 경우, 태양 광 태양 전지의 모든 종류, 흑백 및 다결정 실리콘, 박막 실리콘, CdTe(Cadmium Telluride), CIGS(Cadmium Indium Gallium Selenide) 등을 일렉트로루미네선스로 균일성을 테스트할 수 있습니다. 이러한 방출은 직접 태양 수집 효율로 연결됩니다.

일렉트로루미네선스: SWIR InGaAs 카메라 vs 냉각 Si CCD 카메라

일렉트로루미네선스 이미징은 여기 전하 캐리어의 방사 대간 재결합(radiative band-to band recombination) 이점을 가집니다. 셀에서 방사 재결합의 분포 이미지를 얻기 위해 방출 광자를 고감도의 카메라로 캡처할 수 있습니다. 다음과 같은 애플리케이션에서 일렉트로루미네선스 이미징을 사용할 수 있습니다.

● 균열, 입자 경계, 전류 끊김, 분로 등의 검출
● 직렬 저항 맵핑
● 태양 전지 재료의 품질을 나타내는 소수 담체의 확산 거리 분포


태양 전지 특성화에서 연구용 Si CCD 카메라들은 일반적으로 발광 이미징 애플리케이션에서 사용됩니다. 하지만, 이러한 카메라들은 노이즈 및 암전류를 줄이기 위해 상당히 냉각되어야만 합니다. 또한, 1100nm에서의 차단 파장을 지닌 Si CCD 기반 카메라는 상온에서 실리콘 태양 전지의 대간 발광의 단파장 꼬리를 감지할 수 있습니다. SWIR InGaAs 카메라를 사용함으로써 측정된 광자 플럭스의 자릿수 향상을 달성할 수 있습니다. 결정 실리콘의 대간 방출이 발생하는 전체 스펙트럼 범위에서 InGaAs 카메라의 민감도가 높습니다. InGaAs 카메라를 사용하는 또 다른 장점으로는 1400에서 1700nm까지의 스펙트럼 범위에서 휘선대에 대한 감도가 높다는 것입니다. 이러한 결함 발광은 전위영에 연결되어 상온에서 약 1550 nm 주변의 광대역 스펙트럼 휘대역으로 감지할 수 있습니다.


분리 수거

컴팩트 NIR(Near Infrared) 이미징 카메라로 시스템 디자이너는 고효율 분리 및 분류 시스템의 레이아웃을 최적화할 수 있습니다. 이러한 NIR 적외선 카메라는 각종 플라스틱 재료의 흡수 스펙트럼을 충족하기 때문에 저렴한 비용으로 재활용 자동화를 수행할 수 있습니다.
분리 수거는 서로 다른 요소로 폐기물을 분리하는 프로세스입니다. 분리 수거는 각 가정에서 수동으로 발생하고 차도 가장자리에서의 수집 제도를 통해 수거되어 재활용 센터 및 MBT(mechanical biological treatment system)에서 자동으로 분류됩니다.
자동 선별 솔루션 중 하나는 적외선 분광법을 기반으로 일반적인 할로겐 램프를 광원으로  사용하는 것입니다. 개체는 선택한 적외선 파장 범위에서 일반 가시 광선에 비해 다른 반사 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 반사된 적외선의 색상에서 작은 변동으로 인해 컴퓨터로 플라스틱 코팅 판지 및 일반 골판지 등 다양한 종류의 플라스틱 등을 구별할 수 있습니다. 하지만, 사람의 눈은 개체의 가시 색상만 감지할 수 있습니다.
다양한 적외선 파장에서의 반사로 컨베이어 벨트의 가로 감지선을 가로지르는 쓰레기가 연속으로 기록됩니다. 여기서 기록된 데이터는 판독된 데이터를 분석하고 컨베이어에서 2차원 이미지 조각을 생성하는 컴퓨터로 전송됩니다. 이러한 분석을 바탕으로 컴퓨터가 컨베이어에서 다양한 형태의 폐기물의 위치를 식별하고 압축 공기를 분출하여 이를 분류합니다. (예: 기타 폐기물들은 컨베이어로 계속 이동하는 동안 음료 팩은 컨테이너로 이동시킵니다.)