KR102091320B1 - 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법 - Google Patents

테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치가 제공된다. 상기 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신부, 및 상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단부를 포함할 수 있다.

Description

테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법 {Terahertz wave based defect measurement apparatus and measuring method using the same}
본 발명은 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 테라헤르츠파를 통해 대상체의 결함을 측정하는 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법에 관련된 것이다.
근래 들어, 반도체와 평면 디스플레이 및 미소 정밀 부품 등의 가공과 제조 상태를 확인하기 위해서 위 반도체 등의 미소 정밀 부품의 두께, 형상, 표면조도, 결함에 대한 높은 정밀도의 측정이 이루어져야 한다.
일반적으로 미소 정밀 부품 등에서 발생하는 결함은 제품의 성능에 매우 밀접한 영향을 미치게 되므로, 제조 공정에서 미소 정밀 부품의 결함을 정밀하게 측정하여 공정에 반영할 필요가 있다.
기존 영상화 기법에서는 특정 주파수 및 시간에 관하여 영상화를 통해 결함의 유무를 판단한다. 하지만, 복합재료의 섬유, 반도체의 Chirp, 재료의 가공 상태 등 여러 요인으로 인해 결함이 아님에도 불구하고 영상화 시, 결함과 유사한 결과를 보여 결함의 유무를 판단하기 어려운 단점이 있다. 이에 따라, 상술된 단점을 극복할 수 있는 결함 측정 장치 및 방법에 관한 다양한 연구, 개발들이 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 측정 대상체 내의 결함 검출 확률이 향상된 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 측정 대상체 내의 결함을 2차원 및 3차원으로 영상화 할 수 있는 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 측정 대상체 내의 결함을 비접촉 및 비파괴적으로 검출하는 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 측정 대상체 내의 결함부분과 정상부분에 대한 구분이 명확하도록 영상화 하는 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 테라헤르츠 기반 결함 측정 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠 기반 결함 측정 장치는, 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신부, 및 상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠 기반 결함 측정 장치는, 상기 결함 유무 판단부의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 영상화부를 더 포함하고, 상기 영상화부는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 영상화부는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀의 경우, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비에 기반하여 영상화 정도를 달리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 영상화부는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀의 경우 제1 색상을 나타내고, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀의 경우 상기 제1 색상과 다른 제2 색상을 상기 시간 간격 비에 따라 서로 다른 밝기로 나타내어, 측정 대상체 내부의 결함을 2차원으로 영상화하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 상기 결함 유무 판단부에서, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 결함 깊이 판단부를 더 포함하며, 상기 영상화부는 상기 결함 깊이 정보에 기반하여 결함 깊이를 영상화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 영상화부는 상기 결함 깊이 정보를 고려하여, 측정 대상체 내부의 결함을 3차원으로 영상화하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 깊이 판단부는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 결함 깊이 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 피크가 제1 결함 피크와 상기 제1 결함 피크에 후행하는 제2 결함 피크를 포함하는 경우, 상기 결함 깊이 판단부는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제1 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제1 결함 깊이 정보를 제공하고, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제2 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제2 결함 깊이 정보를 제공할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신 단계, 및 상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 상기 결함 유무 판단 단계의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 영상화 단계를 더 포함하고, 상기 영상화 단계는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 영상화 단계는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀의 경우, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비에 기반하여 영상화 정도를 달리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 상기 결함 유무 판단 단계에서, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 결함 깊이 판단 단계를 더 포함하며, 상기 영상화 단계는 상기 결함 깊이 정보에 기반하여 결함 깊이를 영상화 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 깊이 판단 단계는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 결함 깊이 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 피크가 제1 결함 피크와 상기 제1 결함 피크에 후행하는 제2 결함 피크를 포함하는 경우, 상기 결함 깊이 판단 단계는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제1 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제1 결함 깊이 정보를 제공하고, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제2 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제2 결함 깊이 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신부, 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단부, 상기 결함 유무 판단부의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 영상화부, 및 상기 결함 유무 판단부에서 상기 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 결함 깊이 판단부를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 측정 대상체 내의 결함의 위치를 2차원 및 3차원으로 영상화가 가능하고, 결함 검출 정확도가 향상된 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여 측정되는 대상체를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여, 결함이 없는 측정 대상체에서 테라헤르츠파가 반사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여, 결함이 있는 측정 대상체에서 테라헤르츠파가 반사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 내부 결함이 없는 정상 측정 대상체로부터 수신된 시간 대 테라헤르츠파 세기 데이터의 일 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 내부 결함이 있는 결함 측정 대상체로부터 수신된 시간 대 테라헤르츠파 세기 데이터의 일 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치의 성능 측정을 위해 사용된 측정 대상체를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치와 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치의 성능을 비교한 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영상화부가 측정 대상체 내부의 결함을 3차원으로 영상화 한 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여, 복수의 결함이 있는 측정 대상체에서 테라헤르츠파가 반사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 내부 결함이 있는 결함 측정 대상체로부터 수신된 시간 대 테라헤르츠파 세기 데이터의 일 예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치의 성능 측정을 위해 사용된 복수의 결함을 갖는 측정 대상체를 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치와 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치가 복수의 결함을 측정하는 성능을 비교한 사진들이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 영상화부가 측정 대상체 내부의 복수의 결함을 3차원으로 영상화한 것을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법을 설명하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여 측정되는 대상체를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 테라헤르츠파 조사부(50), 테라헤르츠파 수신부(100), 결함 유무 판단부(200), 결함 깊이 판단부(300), 및 영상화부(400) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
테라헤르츠파 조사부(50)
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 테라헤르츠파 조사부(50)는 측정 대상체(sample, S)를 향하여 테라헤르츠파(L)를 조사할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파(L)의 광원은 펄스형일 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파(L)의 광원은 연속형일 수 있다.
상기 테라헤르츠파(L)의 광원의 개수는 설계 사양에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 테라헤르츠파(L)의 광원의 개수는 한 개 또는 두 개 이상일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파(L)의 파장은, 3 mm 내지 30 μm일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파(L)의 주파수는 0.1 THz 내지 10 THz일 수 있다. 상기 테라헤르츠파(L)는, 상술된 주파수 범위를 가짐에 따라, 가시 광선이나 적외선 보다 강한 투과력을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 테라헤르츠파(L)는 외부 빛이 존재하는 곳에서도 이용할 수 있어, 외부 빛을 차단하는 별도의 공정 없이 측정 대상체(S)의 결함을 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파(L)가 조사되는 측정 대상체(S)는 반도체 패키지일 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파(L)가 조사되는 측정 대상체(S)는 복합 재료, 일반 재료등일 수 있다.
상기 테라헤르츠파 조사부(50)는 측정 대상체(S)의 픽셀 별로 상기 테라헤르츠파(L)를 조사할 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 테라헤르츠파 조사부(50)는 측정 대상체(S) 각각의 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5,………)마다 상기 테라헤르츠파(L)를 조사할 수 있다. 이를 위하여, 상기 테라헤르츠파 조사부(50)와 상기 측정 대상체(50)는 서로 간에 상대 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 측정 대상체(50)가 스테이지(미도시)에 고정된 상태에서, 상기 테라헤르츠파 조사부(50)가 소정의 방향으로 이동할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 테라헤르츠파 조사부(50)가 고정되고 상기 측정 대상체(50)가 스테이지에 의하여 이동할 수 있다.
테라헤르츠파 수신부(100)
상기 테라헤르츠파 수신부(100)는 측정 대상체(S)에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 테라헤르츠파 조사부(50)는 측정 대상체(S)의 픽셀 별로 상기 테라헤르츠파(L)를 조사할 수 있다. 상기 상기 테라헤르츠파 수신부(100)는 측정 대상체(S)의 픽셀 별로 측정 대상체(S)에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)를 수신할 수 있다.
상기 테라헤르츠파 수신부(100)는 내부에 결함이 없는 영역에서 반사된 테라헤르츠파(L)를 수신할 수도 있고, 내부에 결함이 있는 영역에서 반사된 테라헤르츠파(L)를 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여, 결함이 없는 측정 대상체에서 테라헤르츠파가 반사되는 것을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여, 결함이 있는 측정 대상체에서 테라헤르츠파가 반사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 테라헤르츠파 수신부(100)는 측정 대상체(S)의 내부에 결함이 없는 경우, 픽셀 별로 제1 반사 테라헤르츠파(L1) 및 제2 반사 테라헤르츠파(L2)를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 반사 테라헤르츠파(L1)는 측정 대상체의 표면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다. 상기 제2 반사 테라헤르츠파(L2)는 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다.
도 4를 참조하면, 측정 대상체(S) 내부에 결함(D)이 있는 경우, 상기 테라헤르츠파 수신부(100)는 제1 반사 테라헤르츠파(L1), 제2 반사 테라헤르츠파(L2), 제3-1 반사 테라헤르츠파(L3-1), 및 제3-2 반사 테라헤르츠파(L3-2)를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 반사 테라헤르츠파(L1, L2)는 도 3을 참조하여 설명된 상기 제1 및 제2 반사 테라헤르츠파(L1, L2)와 같을 수 있다.
상기 제3-1 반사 테라헤르츠파(L3-1)는 측정 대상체(S) 내의 결함(D) 표면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다. 상기 제3-2 반사 테라헤르츠파(L3-2)는 측정 대상체(S) 내의 결함(D) 표면을 통과하여 배면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다.
상기 테라헤르츠파 수신부(100)는 측정 대상체(S)에서 반사된 테라헤르츠파를 결함 유무 판단부(200)로 제공할 수 있다. 상기 결함 유무 판단부(200)는 상기 테라헤르츠파 수신부(100)로부터 각 픽셀 별 테라헤르츠파를 수신하고, 이를 분석하여 결함의 유무를 판단할 수 있다. 이하 도 5 및 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 내부 결함이 없는 정상 측정 대상체로부터 수신된 시간 대 테라헤르츠파 세기 데이터의 일 예를 도시하고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 내부 결함이 있는 결함 측정 대상체로부터 수신된 시간대 테라헤르츠파 세기 데이터의 일 예를 도시한다.
결함 유무 판단부 (200)
도 5를 참조하면, 상기 결함 유무 판단부(200)는, 측정 대상체 내부에 결함(D)이 없는 경우, 상기 테라헤르츠파 수신부(100)로부터 수신된 상기 제1 및 제2 반사 테라헤르츠파(L1, L2)를 제공받을 수 있다. 즉 상기 결함 유무 판단부(200)는 앞서 도 3을 참조하여 설명한 결함이 없는 영역에서 반사된 테라헤르츠파(L1, L2)를 제공받을 수 있다.
상기 결함 유무 판단부(200)는 제공된 상기 테라헤르츠파는, 시간에 따른 응답 그래프로 표현될 수 있다. 상기 결함 유무 판단부(200)는 상기 시간에 따른 응답 그래프를 분석하여, 측정 대상체(S) 내의 결함 유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 결함은 박리(delamination), 공극(hole), 균열(crack), 흡습(moisture absorption) 등일 수 있다.
구체적으로, 상기 결함 유무 판단부(200)는 제1 정상 피크(PL1)와 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는지를 분석하여, 측정 대상체 내의 결함 유무를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 정상 피크는, 상기 제1 반사 테라헤르츠파(L1)가 상기 시간에 따른 응답 그래프에서 나타내는 피크(peak)일 수 있다. 상기 제2 정상 피크는, 상기 제2 반사 테라헤르츠파(L2)가 상기 시간에 따른 응답 그래프에서 나타내는 피크(peak)일 수 있다.
상기 결함 유무 판단부(200)는, 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 상기 결함 피크 기준(DS) 보다 큰 피크가 없는 경우, 측정 대상체(S) 내에 결함이 없는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 측정 대상체 내에 결함이 없는 경우, 시간에 따른 응답 그래프는, 도 5에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 상기 결함 피크 기준(DS) 보다 큰 피크가 있는 경우, 측정 대상체 내에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 결함 유무 판단부(200)는, 측정 대상체 내부에 결함(D)이 있는 경우, 상기 테라헤르츠파 수신부(100)로부터 반사된 상기 제1 및 제2 반사 테라헤르츠파(L1, L2), 상기 제3-1 및 제3-2 반사 테라헤르츠파(L3-1, L3-2)를 제공받을 수 있다. 상기 테라헤르츠파는, 시간에 따른 응답 그래프로 표현될 수 있다.
구체적으로, 측정 대상체(S) 내에 결함(D)이 있는 경우, 상기 시간에 따른 응답 그래프는 제1 정상 피크(PL1), 제2 정상 피크(PL2), 및 결함 피크(PL3)를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 정상 피크(PL1, PL2)는 도 4를 참조하여 설명된 상기 제1 및 제2 정상 피크(PL1, PL2)와 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3-1 및 제3-2 반사 테라헤르츠파(L3-1-, L3-2)는 상기 시간에 따른 응답 그래프에서 결함 밸리(VL3) 및 결함 피크(PL3)를 나타낼 수 있다. 즉, 상기 제3-1 반사 테라헤르츠파(L3-1)는 상기 결함 밸리(VL3)로 표현될 수 있고, 상기 제3-2 반사 테라헤르츠파(L3-2)는 상기 결함 피크(PL3)로 표현될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 결함 유무 판단부(200)는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 상기 결함 피크 기준(DS) 보다 큰 피크가 있는 경우, 측정 대상체 내에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 상기 결함 피크 기준(DS) 보다 큰 상기 결함 피크(PL3)가 있는 경우, 측정 대상체 내에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 피크 기준(DS)은 상기 제1 및 제2 정상 피크(PL1, PL2) 보다 작고 노이즈에 해당하는 세기보다 큰 값의 범위 내에서 정해질 수 있다.
상기 결함 유무 판단부(200)는, 결함 유무의 판단을 측정 대상체(S)의 각 픽셀 별로 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 결함 유무 판단부(200)는 측정 대상체(S)의 각 픽셀 별로 결함 유무를 판단할 수 있다. 즉, 상기 결함 유무 판단부(200)는 측정 대상체(S)를 결함 픽셀 및 정상 픽셀로 구분할 수 있다.
영상화부 (400)
계속해서 도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 영상화부(400)는 상기 결함 유무 판단부(200)의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화할 수 있다. 상기 영상화부(400)는 상기 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과, 상기 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 영상화부(400)는 상기 결함 픽셀의 경우 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 결함 피크(PL3) 간의 시간 간격(△tD) 비에 기반하여 영상화 정도를 달리할 수 있다. 구체적으로, 상기 결함 픽셀의 영상화 정도를 달리하기 위해, 아래 <수학식 1>이 사용될 수 있다.
<수학식 1>
I=△tD/△tA
(I: 영상화 정도, △tD: 제1 정상 피크와 결함 피크 간의 시간 간격, △tA: 제1 정상 피크와 제2 정상 피크 간의 시간 간격)
이와 달리, 상기 영상화부(400)는 상기 정상 픽셀의 경우 상기 영상화 정도(I)를 일정하게 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 정상 픽셀의 경우 상기 영상화 정도(I)를 0으로 나타낼 수 있다.
상기 영상화부(400)는 상기 정상 픽셀의 경우 제1 색상을 나타내고, 상기 결함 픽셀의 경우 상기 제1 색상과 다른 제2 색상으로 나타내어, 측정 대상체(S) 내부의 상기 결함을 2차원으로 영상화할 수 있다.
또한, 상기 영상화부(400)는 상기 결함 필셀의 경우 상기 제2 색상을 상기 결함 픽셀의 결함 정도에 따라 서로 다른 밝기로 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 결함 픽셀의 결함 정도는 상기 영상화 정도(I)에 의하여 획득될 수 있다. 이에 따라, 상기 영상화부는 측정 대상체(S) 내부의 상기 결함(D)뿐만 아니라 결함 정도까지 2차원으로 영상화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치의 성능 측정을 위해 사용된 측정 대상체를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치와 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치의 성능을 비교한 사진이다.
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 정상 부분(R) 및 결함 부분(D)을 포함하는 측정 대상체(S)의 평면도 및 측면도를 나타내었다. 도 7의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 결함 부분(D)은 측정 대상체(S)의 일 측에 삼각형 형상으로 배치되어 있는 것을 알 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면 도 7에서 상술된 측정 대상체(S)를 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치로 영상화한 사진을 나타내고, 도 8의 (b)를 참조하면 도 7에서 상술된 측정 대상체(S)를 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치로 영상화한 사진을 나타내었다.
도 8(a)를 참조하면, 정상 부분(R)과 결함 부분(D)의 구분이 되기는 하지만, 정상 부분(R) 내에 다수의 흑색 노이즈가 발견되고 있다. 이와 달리, 도 8(b)를 참조하면, 정상 부분(R)과 결함 부분(D)이 명확하게 구분되고, 정상 부분(R) 내에 노이즈가 없는 것을 확인할 수 있다.
상기 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는 픽셀 별로 특정 시간에서 결함 피크가 발생하였는지를 기준으로, 결함 유무를 판단하였다. 그러나 테라헤르츠파는 광의 생성 과정에서 필연적으로 위상의 차이를 수반한다. 따라서, 같은 픽셀에 테라헤르츠파들이 조사되더라도 이들의 위상에는 차이가 있게 된다. 즉, 특정 시간에서 결함 피크가 발생하였는지를 판단하는 경우, 특정 시간에서의 테라헤르츠파 위상이 제 각각이기 때문에 오차가 발생하게 되는 것이다. 다른 관점에서, 기존의 장치에 따르면 결함이 없는 정상 부분에서 반사된 테라헤르츠파들 간에도 위상의 차이에 의하여 수신 테라헤르츠파의 세기가 달라지는 것이다. 이에 따라 기존의 기술에 따르면 정상 부분(R) 내에서 다수의 흑색 노이즈가 발견되는 것으로 해석된다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치의 경우, 정상 픽셀과 결함 픽셀을 상기 결함 피크 기준(DS)으로 구분함에 따라, 결함 부분(D)은 밝기가 다른 빨간색으로 나타나고 정상 부분(R)은 모두 동일한 밝기의 검은색으로 나타나게 되어, 결함의 위치를 정밀하게 알 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 측정 대상체(S)의 표면에서 반사된 상기 제1 정상 피크(PL1)와 측정 대상체(S)의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하고, 상기 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 실시 예에 따르면, 테라헤르츠파의 위상 차이에 의한 오차를 제거할 수 있으므로, 결함을 명확히 검출할 수 있는 장점이 있다.
결함 깊이 판단부 (400)
다시 도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 결함 깊이 판단부(400)는 상기 결함 유무 판단부(200)에서, 상기 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결함 깊이 판단부(400)는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 결함 피크(PL3) 간의 시간 간격(△tD) 비 및 측정 대상체(S)의 두께를 고려하여 상기 결함 깊이 정보를 획득할 수 있다. 즉, 상기 결함 깊이 정보는 상기 영상화 정도(I)와 측정 대상체(S)의 두께를 고려하여 획득될 수 있다. 예를 들어, 상기 결함 깊이 정보를 획득하는 식으로 아래 <수학식 2>가 사용될 수 있다.
<수학식 2>
Dd=ISd
(Dd: 결함 깊이 정보, I: 영상화 정도, Sd: 측정 대상체의 두께)
상기 영상화부(400)는 상기 결함 깊이 정보(Dd)에 기반하여 결함 깊이를 영상화 할 수 있다. 즉, 상기 영상화부(400)는 측정 대상체(S) 내부의 상기 결함(D)을 3차원으로 영상화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영상화부가 측정 대상체 내부의 결함을 3차원으로 영상화 한 것을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 상술된 도 7에 따른 측정 대상체(S)를 영상화하되 결함 깊이 정보를 고려하여 3차원으로 영상화하였다. 도 9에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 결함의 2차원적 위치뿐만 아니라 3차원적 위치까지 명확히 검출 할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
이상, 측정 대상체 내부에 하나의 결함이 있는 경우에 대해 결함을 측정하는 방법이 설명되었다. 이하, 측정 대상체 내부에 복수의 결함이 있는 경우에 대해 결함을 측정하는 방법이 도 10 내지 도 15를 참조하여 설명된다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치를 통하여, 복수의 결함이 있는 측정 대상체에서 테라헤르츠파가 반사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 측정 대상체(S)내에 제1 결함(D1) 및 제2 결함(D2)이 있는 경우, 상기 테라헤르츠파 수신부(100)는 제1 반사 테라헤르츠파(L1), 제2 반사 테라헤르츠파(L2), 제4-1 반사 테라헤르츠파(L4-1), 제4-2 반사 테라헤르츠파(L4-2), 제5-1 반사 테라헤르츠파(L5-1), 및 제5-2 반사 테라헤르츠파(L5-2)를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 반사 테라헤르츠파(L1, L2)는 도 3을 참조하여 설명된 상기 제 및 제2 반사 테라헤르츠파(L1, L2)와 같을 수 있다.
상기 제4-1 반사 테라헤르츠파(L4-1)는 측정 대상체(S) 내의 제1 결함(D1) 표면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다. 상기 제4-2 반사 테라헤르츠파(L4-2)는 측정 대상체(S) 내의 제1 결함(D1) 표면을 통과하여 배면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다.
상기 제5-1 반사 테라헤르츠파(L5-1)는 측정 대상체(S) 내의 제2 결함(D2) 표면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다. 상기 제5-2 반사 테라헤르츠파(L5-2)는 측정 대상체(S) 내의 제2 결함(D2) 표면을 통과하여 배면에서 반사된 상기 테라헤르츠파(L)일 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 내부 결함이 있는 결함 측정 대상체로부터 수신된 시간 대 테라헤르츠파 세기 데이터의 일 예를 도시한다.
도 11을 참조하면, 상기 결함 유무 판단부(200)는 상기 테라헤르츠파 수신부(100)로부터 반사된 상기 제1 및 제2 반사 테라헤르츠파(L1, L2), 상기 제4-1 및 제4-2 반사 테라헤르츠파(L4-1, L4-2), 상기 제5-1 및 제5-2 반사 테라헤르츠파(L5-1, L5-2)를 제공받을 수 있다. 제공된 상기 테라헤르츠파는, 시간에 따른 응답 그래프로 표현될 수 있다.
구체적으로, 측정 대상체(S) 내에 제1 및 제2 결함(D1, D2)이 있는 경우, 상기 시간에 따른 응답 그래프는 제1 정상 피크(PL1), 제2 정상 피크(PL2), 제1 결함 피크(PL4), 및 상기 제1 결함 피크(PL4)에 후행하는 제2 결함 피크(PL5)를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 정상 피크(PL1, PL2)는 도 5를 참조하여 설명된 상기 제1 및 제2 정상 피크(PL1, PL2)와 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제4-1 및 제4-2 반사 테라헤르츠파(L4-1, L4-2)는 상기 시간에 따른 응답 그래프에서 제1 결함 밸리(VL4) 및 제1 결함 피크(PL4)를 나타낼 수 있다. 즉, 상기 제4-1 반사 테라헤르츠파(L4-1)는 상기 제1 결함 밸리(VL4)로 표현되고, 상기 제4-2 반사 테라헤르츠파(L4-2)는 상기 제1 결함 피크(PL4)로 표현될 수 있다. 상기 제5-1 및 제5-2 반사 테라헤르츠파(L5-1, L5-2)는 상기 시간에 따른 응답 그래프에서 제2 결함 밸리(VL5) 및 제2 결함 피크(PL5)를 나타낼 수 있다. 즉, 상기 제5-1 반사 테라헤르츠파(L5-1)는 상기 제2 결함 밸리(VL5)로 표현되고, 상기 제5-2 반사 테라헤르츠파(L5-2)는 상기 제2 결함 피크(PL5)로 표현될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 결함 유무 판단부(200)는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 상기 결함 피크 기준(DS) 보다 큰 피크가 있는 경우, 측정 대상체 내에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 상기 결함 피크 기준(DS) 보다 큰 상기 제1 및 제2 결함 피크(PL3, PL4)가 있는 경우, 측정 대상체(S) 내에 두 개의 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 영상화부(400)는 상술된 바와 같이 결함 픽셀과 정상 픽셀을 구분하되, 상기 결함 픽셀의 경우 제1 및 제2 결함(D1, D2) 각각에 대해 영상화 정도를 달리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 결함에 대해서는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제1 결함 피크(PL4) 간의 시간 간격(△tD1) 비에 기반하여 제1 영상화 정도를 달리할 수 있다. 제2 결함에 대해서는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 결함 피크(PL5) 간의 시간 간격(△tD2) 비에 기반하여 제2 영상화 정도를 달리할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 영상화 정도 및 제2 영상화 정도를 획득하는 식으로 아래 <수학식 3> 및 <수학식 4>가 사용될 수 있다.
<수학식 3>
I1=△tD1/△tA
<수학식 4>
I2=△tD2/△tA
(I1: 제1 영상화 정도, I2: 제2 영상화 정도, △tD1: 제1 정상 피크와 제1 결함 피크 간의 시간 간격, △tD2: 제1 정상 피크와 제2 결함 피크 간의 시간 간격, △tA: 제1 정상 피크와 제2 정상 피크 간의 시간 간격)
이후, 상기 영상화부(400)는 상술된 바와 같이, 상기 정상 픽셀과 상기 결함 픽셀을 달리 나타내어, 2차원으로 영상화할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치의 성능 측정을 위해 사용된 복수의 결함을 갖는 측정 대상체를 나타내는 도면이다. 도 12(a)는 측정 대상체(S)의 사시 분해도를 나타내고, 도 12(b)는 측정 대상체(S)의 평면도를 나타내고, 도 12(c)는 측정 대상체(S)의 측면도를 나타낸다. 도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치와 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치가 복수의 결함을 측정하는 성능을 비교한 사진들이다.
도 13의 (a)를 참조하면 도 12에서 상술된 측정 대상체(S)의 제1 결함(D1)을 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치로 영상화한 사진을 나타내고, 도 13의 (b)를 참조하면 도 12에서 상술된 측정 대상체(S)의 제1 결함(D1)을 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치로 영상화한 사진을 나타내었다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 도 8을 참조하여 상술된 상기 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치와 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다.
도 13의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 모두 측정 대상체(S)의 제1 결함(D1)을 영상화 가능하지만, 기존의 장비와 비교하여 본 발명의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는 감도가 더욱 우수한 것을 알 수 있다.
도 14의 (a)를 참조하면 도 12에서 상술된 측정 대상체(S)의 제2 결함(D2)을 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치로 영상화한 사진을 나타내고, 도 14의 (b)를 참조하면 도 12에서 상술된 측정 대상체(S)의 제2 결함(D2)을 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치로 영상화한 사진을 나타내었다.
도 14의 (a) 에서 알 수 있듯이, 기존의 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 결함의 깊이가 깊을수록 테라헤르츠파의 위상 차이에 따른 오차뿐만 아니라 노이즈에 의한 오차도 발생하게 되므로, 결함 부위에 대한 영상화 품질이 현저히 낮아지는 것을 알 수 있다. 이와 달리, 도 14의 (b)에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 결함의 깊이가 깊어짐에도 불구하고, 결함 부위에 대한 영상화 품질이 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 측정 대상체 내에 복수의 결함이 존재하는 경우에도, 복수의 결함을 모두 선명하게 측정할 수 있는 것을 알 수 있다.
한편, 상기 결함 깊이 판단부(400)는 제1 결함 깊이 정보 및 제2 결함 깊이 정보를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결함 깊이 정보는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 제1 결함 피크(PL4) 간의 시간 간격(△tD1) 비 및 측정 대상체(S)의 두께를 고려하여 제공될 수 있다. 상기 제2 결함 깊이 정보는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 제2 결함 피크(PL5) 간의 시간 간격(△tD2) 비 및 측정 대상체(S)의 두께를 고려하여 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 결함 깊이 정보 및 상기 제2 결함 깊이 정보를 획득하는 식으로 아래 <수학식 5> 및 <수학식 6>이 사용될 수 있다.
<수학식 5>
Dd1=I1Sd
<수학식 6>
Dd2=I2Sd
(Dd1: 제1 결함 깊이 정보, Dd2: 제2 결함 깊이 정보, I1: 제1 영상화 정도, I2: 제2 영상화 정도, Sd: 측정 대상체의 두께)
상기 영상화부(400)는 상기 제1 및 제2 결함 깊이 정보(Dd1, Dd2)에 기반하여 제1 및 제2 결함 깊이를 영상화 할 수 있다. 이에 따라, 상기 영상화부(400)는 측정 대상체(S) 내부의 상기 제1 및 제2 결함(D1, D2)을 3차원으로 영상화할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 영상화부가 측정 대상체 내부의 복수의 결함을 3차원으로 영상화한 것을 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 상술된 도 12에 따른 측정 대상체(S)를 영상화하되 깊이 정보를 고려하여 3차원으로 영상화하였다. 도 15에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 3차원에서 복수의 결함을 구분하여 검출 할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치는, 측정 대상체(S)의 픽셀 별로 측정 대상체(S)에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 상기 테라헤르츠파 수신부(100), 상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체(S)의 표면에서 반사된 상기 제1 정상 피크(PL1)와 측정 대상체(S)의 표면을 통과여 배면에서 반사된 상기 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 미리 정해진 상기 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 상기 결함 유무 판단부(200), 상기 결함 유무 판단부(200)의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 상기 영상화부(400), 및 상기 결함 유무 판단부(200)에서 상기 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 상기 결함 깊이 판단부(400)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 측정 대상체(S) 내의 결함의 위치를 2차원 및 3차원으로 영상화가 가능하고, 결함 검출 정확도가 향상된 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치가 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법이 설명된다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 16을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 테라헤르츠파 수신 단계(S100), 결함 유무 판단 단계(S200), 결함 깊이 판단 단계(S300), 및 영상화 단계(S400)를 포함할 수 있다. 이 때, 결함 깊이 판단 단계(S300)는 선택적인 단계일 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 설명된다.
상기 S100 단계는, 측정 대상체(S)의 픽셀 별로 측정 대상체(S)에서 반사된 테라헤르츠파(L)를 수신할 수 있다. 상기 테라헤르츠파(L)를 수신하는 구체적인 방법은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같을 수 있다.
상기 S200 단계에서 상기 결함 유무 판단부(200)는 제1 정상 피크(PL1)와 제2 정상 피크(PL2) 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 정상 피크(PL1)는 측정 대상체(S)의 표면에서 반사된 상기 테라헤르츠파일 수 있다. 상기 제2 정상 피크(PL2)는 측정 대상체(S)의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 상기 테라헤르츠파일 수 있다.
상기 S200 단계 이후, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 측정 대상체 내의 결함을 2차원 또는 3차원으로 영상화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 측정 대상체 내의 결함을 2차원으로 영상화하기 위하여, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 도 16에 도시된 Sq1에 따라 상기 S300 단계가 생략된 채 상기 S400 단계가 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 S400 단계는, 미리 정해진 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 미리 정해진 결함 피크 기준(DS)보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화할 수 있다.
상기 S400 단계에서 결함 픽셀을 영상화 하는 경우, 상기 영상화부(400)는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준(DS)보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격(△tD) 비에 기반하여 영상화 정도를 달리할 수 있다.
이에 따라, 측정 대상체(S) 내의 결함의 위치를 2차원으로 영상화할 수 있다. 측정 대상체(S) 내의 결함의 위치를 2차원으로 영상화하는 보다 구체적인 방법은 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 바와 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 측정 대상체 내의 결함을 3차원으로 영상화하기 위하여, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 도 16에 도시된 Sq2에 따라 상기 S300 단계 이후 상기 S400 단계가 수행될 수 있다.
상기 S300 단계에서, 상기 결함 깊이 판단부(300)는 측정 대상체(S) 내의 결함의 깊이를 알 수 있는 결함 깊이 정보를 획득할 수 있다. 상기 결함 깊이 정보는, 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격(△tD) 비 및 측정 대상체(S)의 두께를 고려하여 획득될 수 있다.
상기 S400 단계는 상기 S300 단계에서 획득된 상기 결함 깊이 정보를 고려하여, 측정 대상체(S) 내의 결함의 위치를 3차원으로 영상화 할 수 있다. 측정 대상체(S) 내의 결함의 위치를 3차원으로 영상화하는 보다 구체적인 방법은 도 9를 참조하여 설명된 바와 같을 수 있다.
한편, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 측정 대상체 (S)내에 복수의 결함이 있는 경우, 복수의 결함을 모두 영상화할 수 있다.
예를 들어, 측정 대상체(S) 내에 2개의 결함 즉 제1 결함(D1) 및 제2 결함(D2)이 있는 경우, 상기 S200 단계에서 결함 피크가 제1 결함 피크(PL4)와 상기 제1 결함 피크(PL4)에 후행하는 제2 결함 피크(PL5)로 나타날 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 측정 대상체 내의 복수의 결함을 2차원으로 영상화하기 위하여, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 도 16에 도시된 Sq1에 따라 상기 S300 단계가 생략된 채 상기 S400 단계가 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 S400 단계는, 결함 픽셀과 정상 픽셀을 구분하되, 상기 결함 픽셀의 경우 제1 및 제2 결함(D1, D2) 각각에 대해 영상화 정도를 달리할 수 있다.
상기 S400 단계에서 결함 픽셀을 영상화 하는 경우, 상기 영상화부(400)는 제1 결함(D1)에 대해서는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제1 결함 피크(PL4) 간의 시간 간격(△tD1) 비에 기반하여 제1 영상화 정도를 달리할 수 있다. 제2 결함(D2)에 대해서는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 결함 피크(PL5) 간의 시간 간격(△tD2) 비에 기반하여 제2 영상화 정도를 달리할 수 있다.
이에 따라, 측정 대상체(S) 내의 복수의 결함의 위치를 2차원으로 영상화할 수 있다. 측정 대상체(S) 내의 복수의 결함의 위치를 2차원으로 영상화하는 보다 구체적인 방법은 도 10 내지 도 14를 참조하여 설명된 바와 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 측정 대상체 내의 복수의 결함을 3차원으로 영상화하기 위하여, 상기 실시 예에 따른 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법은, 도 16에 도시된 Sq2에 따라 상기 S300 단계 이후 상기 S400 단계가 수행될 수 있다.
상기 S300 단계에서, 상기 결함 깊이 판단부(400)는 제1 결함 깊이 정보 및 제2 결함 깊이 정보를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결함 깊이 정보는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 제1 결함 피크(PL4) 간의 시간 간격(△tD1) 비 및 측정 대상체(S)의 두께를 고려하여 제공될 수 있다. 상기 제2 결함 깊이 정보는 상기 제1 정상 피크(PL1)와 상기 제2 정상 피크(PL2) 간의 시간 간격(△tA)과 상기 제1 정상 피크(PL1)와 제2 결함 피크(PL5) 간의 시간 간격(△tD2) 비 및 측정 대상체(S)의 두께를 고려하여 제공될 수 있다.
상기 S400 단계에서, 상기 영상화부(400)는 상기 제1 및 제2 결함 깊이 정보(Dd1, Dd2)에 기반하여 제1 및 제2 결함 깊이를 영상화 할 수 있다. 이에 따라, 상기 영상화부(400)는 측정 대상체(S) 내부의 상기 제1 및 제2 결함(D1, D2)을 3차원으로 영상화할 수 있다. 복수의 3차원으로 영상화하는 보다 구체적인 방법은 도 15를 참조하여 설명된 바와 같을 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
50: 테라헤르츠파 조사부
100: 테라헤르츠파 수신부
200: 결함 유부 판단부
300: 결함 깊이 판단부
400: 영상화부

Claims (14)

  1. 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신부; 및
    상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단부;를 포함하되,
    상기 결함 유무 판단부의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 영상화부를 더 포함하고,
    상기 영상화부는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화하되,
    상기 영상화부는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀의 경우, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비에 기반하여 영상화 정도를 달리하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치.
  2. 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신부; 및
    상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단부;를 포함하되,
    상기 결함 유무 판단부의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 영상화부를 더 포함하고,
    상기 영상화부는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화하되,
    상기 결함 유무 판단부에서, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 결함 깊이 판단부를 더 포함하며,
    상기 영상화부는 상기 결함 깊이 정보에 기반하여 결함 깊이를 영상화하고,
    상기 결함 깊이 판단부는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 결함 깊이 정보를 획득하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 영상화부는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀의 경우 제1 색상을 나타내고, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀의 경우 상기 제1 색상과 다른 제2 색상을 상기 시간 간격 비에 따라 서로 다른 밝기로 나타내어,
    측정 대상체 내부의 결함을 2차원으로 영상화하는 것을 포함하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 결함 유무 판단부에서, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 결함 깊이 판단부를 더 포함하며,
    상기 영상화부는 상기 결함 깊이 정보에 기반하여 결함 깊이를 영상화하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 영상화부는 상기 결함 깊이 정보를 고려하여, 측정 대상체 내부의 결함을 3차원으로 영상화하는 것을 포함하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 결함 깊이 판단부는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 결함 깊이 정보를 획득하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치.
  8. 제2 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 결함 피크가 제1 결함 피크와 상기 제1 결함 피크에 후행하는 제2 결함 피크를 포함하는 경우,
    상기 결함 깊이 판단부는,
    상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제1 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제1 결함 깊이 정보를 제공하고,
    상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제2 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제2 결함 깊이 정보를 제공하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치.
  9. 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신 단계; 및
    상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단 단계;를 포함하되,
    상기 결함 유무 판단 단계의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 영상화 단계를 더 포함하고,
    상기 영상화 단계는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화하고,
    상기 영상화 단계는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀의 경우, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비에 기반하여 영상화 정도를 달리하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법.
  10. 측정 대상체의 픽셀 별로 측정 대상체에서 반사된 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파 수신 단계; 및
    상기 수신된 테라헤르츠파에서 측정 대상체의 표면에서 반사된 제1 정상 피크와 측정 대상체의 표면을 통과하여 배면에서 반사된 제2 정상 피크 사이에, 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는지를 픽셀 별로 판단하는 결함 유무 판단 단계;를 포함하되,
    상기 결함 유무 판단 단계의 판단 결과에 따라 결함 유무를 영상화하는 영상화 단계를 더 포함하고,
    상기 영상화 단계는, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 결함 픽셀과 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 없는 정상 픽셀을 구분하여 영상화하고,
    상기 결함 유무 판단 단계에서, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 결함 깊이 판단 단계를 더 포함하며,
    상기 영상화 단계는 상기 결함 깊이 정보에 기반하여 결함 깊이를 영상화하되,
    상기 결함 깊이 판단 단계는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 결함 깊이 정보를 획득하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법.
  11. 삭제
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 결함 유무 판단 단계에서, 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 피크가 있는 픽셀의 결함 깊이 정보를 획득하는 결함 깊이 판단 단계를 더 포함하며,
    상기 영상화 단계는 상기 결함 깊이 정보에 기반하여 결함 깊이를 영상화하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 결함 깊이 판단 단계는, 상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 상기 미리 정해진 결함 피크 기준보다 큰 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 결함 깊이 정보를 획득하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법.
  14. 제10 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 결함 피크가 제1 결함 피크와 상기 제1 결함 피크에 후행하는 제2 결함 피크를 포함하는 경우,
    상기 결함 깊이 판단 단계는,
    상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제1 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제1 결함 깊이 정보를 제공하고,
    상기 제1 정상 피크와 상기 제2 정상 피크 간의 시간 간격과 상기 제1 정상 피크와 제2 결함 피크 간의 시간 간격 비 및 측정 대상체의 두께를 고려하여 제2 결함 깊이 정보를 제공하는, 테라헤르츠파 기반 결함 측정 방법.
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