KR102142488B1 - 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광선을 이용한 비파괴 검사를 통해 미세 결함을 검사함에 있어서, 비파괴 검사 결과의 해상도를 유지하면서도 확대하여 관찰할 수 있는 비파괴 검사 방법 및 장치에 관한 것으로, 대상물에 광선을 투사하는 광원부, 적어도 일면이 상기 대상물과 접하고, 상기 대상물을 투과해 도달하는 상기 광선을 감지해 빛을 발생시키는 광감지부, 상기 광감지부에서 발생시킨 빛으로 상을 형성하는 광학부 및 상기 상을 이용해 결함 발생여부를 판단하는 결함디텍터를 포함하는 구성을 개시한다.

Description

미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치 및 방법{NONDESTRUCTIVE INSPECTION APPARATUS AND METHOD FOR MICRO DEFECT INSPECTION}
본 발명은 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광선을 이용한 비파괴 검사를 통해 미세 결함을 검사함에 있어서, 비파괴 검사 결과의 해상도를 유지하면서도 확대하여 관찰할 수 있는 비파괴 검사 방법 및 장치에 관한 것이다.
핸드폰, 컴퓨터, 태블릿 PC 등과 같은 전자기기들은 점점 더 고성능화 되고 있고 또한 사물인터넷 (IoT), 클라우드 서비스, 자율주행차를 비롯한 4차 산업혁명으로 인해 고성능이면서 저전력, 소형화된 반도체 집적회로에 대한 수요가 점점 더 늘어나고 있다.
지난 약 40년간 무어의 법칙이 잘 적용되어 반도체 집적회로의 성능이 약 2년마다 2배로 늘어났다. 그러나, 리쏘그래피 (lithography) 기술이 점점 한계에 부닥치면서 반도체 회로의 패턴 크기를 10 mm 이하로 줄이는 것은 대단히 힘들어졌고 또 패턴 크기를 줄일수록 양자현상이 발생하여 반도체의 집적도를 더 이상 늘이기가 힘들어지고 있다.
반도체 집적도를 높일 수 있는 방안으로 반도체 칩을 수직으로 적층하는 3차원 적층 패키징 기술이 개발되었다. 3차원 IC 패키징을 위해서는 IC 칩의 각 층들을 연결해야 하는데, 초기에는 그림 1의 왼쪽에서 보여지는 것과 같이, 얇은 와이어를 이용해서 각각의 칩들을 연결하는 와이어 본딩 방식을 이용하였다. 하지만 이러한 와이어 본딩 기술은 칩의 크기가 점점 작아지면서 신호 전파 지연, 전력 소비 증가, 고성능화 한계 등의 문제들을 야기하게 되었다.
와이어 본딩 기술의 대안으로, through silicon via (TSV)를 적용한 반도체 적층 패키징 기술이 탄생했다. TSV란, 적층된 여러 칩들을 수직으로 관통하는 수 mm ~ 수십 mm 크기의 구멍 (via hole)을 형성시킨 후 이 구멍을 구리와 같은 도전성 물질로 채워서 칩들 간의 전기적 신호를 전달하는 기술로, 기존의 와이어 본딩 방식 대비 칩 간 연결 길이가 대폭 감소될 뿐만 아니라 훨씬 많은 칩의 연결이 가능하기 때문에 반도체의 고집적, 저전력 소모, 고속화, 소형화를 구현하는 것이 가능하다.
일반적으로 TSV는 수십 mm 간격을 두고 촘촘하게 위치해있기 때문에 하나의 웨이퍼에 수십만 개 이상의 TSV가 존재할 정도로 그 수가 많다. 크기가 수 mm ~ 수십 mm에 불과하고 이렇게 많은 TSV 구멍에 전도성 물질을 일정하게 충전하기는 쉽지 않고 따라서 TSV에는 많은 결함이 발생한다. 결함에는, 도전 물질이 via hole에 완전히 채워지지 않는 결함, 도전 물질의 내부에 void가 생기는 결함, 솔더범프간의 접촉, TSV 및 솔더범프간의 어긋남 등의 결함이 발생하고 있으며, 이런 결함의 발생은 칩 전체의 동작에 영향을 미치기 때문에 생산 수율 및 동작 신뢰성을 떨어뜨린다.
전자현미경은 수 nm의 분해능으로 표면을 관측할 수 있기 때문에 결함발생을 아주 정확히 관측할 수 있으나, 웨이퍼의 단면을 절단해서 측정해야하기 때문에 필연적으로 제품에 손상을 입힐 수 밖에 없다. 따라서, 이 방법은 생산라인에는 적용될 수 없으며 연구개발 단계에서 특정한 부분을 정밀 측정할 경우에만 사용할 수 있다. 또한 웨이퍼를 절단하기 위해서는 고가의 집속이온빔 (focused ion beam; FIB)을 이용해야 하는데, 어떤 부분에 결함이 있는지를 모르기 때문에 TSV를 하나씩 절단하면서 관측해야 하기 때문에 많은 시간이 소요된다.
따라서, 비파괴 검사를 통해 제품을 손상시키지 않으면서도 해상도 높게 관찰해 결함을 찾을 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 검사 영상의 해상도를 유지하면서도 한번에 넓은 범위의 결함여부를 검사할 수 있는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치는 대상물에 광선을 투사하는 광원부, 적어도 일면이 상기 대상물과 접하고, 상기 대상물을 투과해 도달하는 상기 광선을 감지해 빛을 발생시키는 광감지부, 상기 광감지부에서 발생시킨 빛으로 상을 형성하는 광학부 및 상기 상을 이용해 결함 발생여부를 판단하는 결함디텍터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원부는 복수로 포함되고, 각각의 광원부는 상이한 영역에 광선을 투사할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원부는 X-선을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원부는 마이크로포커스 X-선관을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광학부는 복수의 상기 광원부 각각에서 투사된 광선이 도달하는 영역에 각각 복수로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광학부는, 상기 광감지부에서 발생시킨 빛으로 형성되는 상을 확대 또는 축소할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 결함디텍터는, 상기 복수의 광학부에 대응되는 위치에 복수로 위치할 수 있다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법은, 대상물에 광선을 투사하는 단계, 상기 대상물을 투과해 도달하는 상기 광선을 감지해 빛을 발생시키는 단계, 발생한 상기 빛으로 상을 형성하는 단계 및 상기 상을 이용해 결함 발생여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광선 투사 단계는, 복수의 상이한 영역에 광선을 투사할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광선 투사 단계에서 투사하는 광선은 X-선일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광선 투사 단계는, 마이크로포커스 X-선관을 이용해 X선을 투사할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 상을 형성하는 단계는, 복수의 상기 광선이 도달하는 영역에서 발생한 빛을 이용해 각각 복수로 상을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 상을 형성하는 단계는, 상기 상을 확대 또는 축소할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비파괴 검사의 영상을 확대하면서도 해상도를 유지하는 비파괴 검사를 수행할 수 있다.
또한, 기존의 비파괴 검사 방법보다 넓은 범위의 대상의 결함을 검사할 수 있어, 검사 시간을 단축할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 X-선관을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 검사에서 발생하는 블러링의 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치 및 방법'를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 각 구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치(100)는 광원부(110), 광감지부(120), 광학부(130), 결함디텍터(140) 및 대상물(200)을 포함할 수 있다.
상기 광원부(110)는 광선을 발생시킬 수 있다. 상기 광원부(110) 발생시킨 상기 광원을 상기 대상물(200)을 향해서 발사 또는 조사할 수 있다. 상기 광원부(110)에서 발생시키는 광선은 특정 방향 또는 특정 영역에만 조사될 수 있다. 상기 광원부(110)이 발생시키는 광선은 X선, 레이저, 감마선 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 광선은 X선일 수 있다. 상기 광원부(110)는 마이크로포커스 X-선 튜브를 포함할 수 있다. 상기 광원부(110)는 탄소 나노튜브를 이용해 X-선을 발생시킬 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 대상물(200)의 전체 또는 일부에 광선을 조사할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 광선이 투사되는 영역을 이동 또는 변경할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 대상물(200)의 전체를 투사하도록 상기 광선이 투사되는 영역을 이동 또는 변경할 수 있다. 상기 광원부(110)는 대상물까지의 거리를 조절할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 대상물(200)에 광선이 조사되는 영역의 크기를 조절할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 광선이 상기 대상물(200)에 조사된 뒤 상기 광감지부(120)에 도달하게 할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 광선을 원형, 사각형, 삼각형, 육각형 등의 모양으로 조사할 수 있고, 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 상기 광선을 조사할 수 있다.
상기 광감지부(120)는 상기 광원부(110)에서 조사된 광선이 도달하면 상기 광선을 감지할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 광선을 감지하면 빛을 발산, 형성 또는 생성할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 적어도 일면이 상기 대상물(200)과 접할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 대상물(200)과 접하는 면을 통해 상기 광원부(110)에서 조사된 광선을 받아들일 수 있다. 상기 광감지부(120)는 신틸레이터(scintillator)를 포함할 수 있다. 상기 신틸레이터는 방사선이 부딪히면 빛을 발하는 형광 물질을 포함할 수 있다. 상기 신틸레이터는 무기 신틸레이터 또는 유기 신틸레이터를 포함할 수 있다. 무기 신틸레이터는 NaI(Tl), ZnS(Ag), CsI(Tl), LiI(Tl) 등을 포함할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 대상물(200)보다 면적이 넓을 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 광원부(110)에서 발생시킨 광선을 감지해 발생시킨 빛을 상기 광학부(130)로 투입되도록 할 수 있다.
상기 광학부(130)는 상기 광감지부(120)에서 발생시킨 빛을 받을 수 있다. 상기 광학부(130)는 상기 빛을 이용해 상을 형성할 수 있다. 상기 광학부(130)는 상기 광학적으로 상기 빛을 이용해 상을 형성할 수 있다. 상기 광학부(130)는 상기 상을 확대 또는 축소할 수 있다.
상기 광학부(130)는 현미경을 포함할 수 있다. 상기 광학부(130)는 초점거리가 짧은 대물렌즈를 통해 상기 광감지부(120)에서 얻어진 빛을 통해 1차 확대된 실상을 생성하고, 이를 접안렌즈로 다시 확대할 수 있다.
상기 광학부(130)는 대물렌즈의 초점(F1) 밖에 상기 광감지부(120)에서 발생한 빛이 투입되면 대물렌즈에 의해 확대된 실상이 만들어질 수 있다. 상기 1차 확대된 실상은 접안렌즈의 입장에서 볼 때 물체의 역할을 하게 된다. 1차로 확대된 상은 명시거리 안쪽에 맺힘으로 잘 볼 수 없기 때문에 볼록렌즈를 써서 상을 뒤로 보냄으로 비로소 뚜렷한 상을 볼 수 있다. 상기 광감지부(120)에서 생성하는 빛에 의한 영상을 명시거리 안쪽으로 당겨 확대된 크기의 상을 다시 볼록렌즈인 접안렌즈로 다시 뒤쪽에 맺히게 함으로 우리는 확대된 허상을 또렷하게 볼 수 있다.
상기 광학부(130)는 물체를 확대하여 정확하게 관찰할 수 있게 한다. 상기 광학부(130)는 상을 확대(magnification)하고, 상의 해상도(resolution)를 유지할 수 있다. 상기 광학부(130)는 파장대가 약 400nm~700nm인 가시광선을 사용할 수 있다. 이 범위의 빛에서 짧은 파장대인 400nm의 청색광을 이용할 경우 200nm의 해상도를 가지며, 최고 배율은 1,000배 정도일 수 있다.
상기 결함디텍터(140)는 상기 광학부(130)에서 생성한 상을 이용해 상기 대상물(200)의 결함 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 결함디텍터(140)는 상기 대상물(200)에 결함이 발생한 위치를 표시할 수 있다. 상기 결함디텍터(140)는 상기 대상물(200)에 발생한 결함의 수를 인지하고 표시할 수 있다. 상기 결함디텍터(140)는 상기 대상물(200)에 결함이 발견된 위치 및 개수에 따른 불량률을 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 도 1에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치에서 광원부(210), 광학부(230) 및 결함디텍터(240)를 복수로 포함할 수 있다.
복수의 상기 광원부(210)는 동시에 또는 개별적으로 광선을 상기 대상물(200)에 투사할 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)는 각각 상기 대상물(200)의 복수의 상이한 영역에 광선을 조사할 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)가 광선을 조사하는 영역은 서로 겹칠 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)가 광선을 조사하는 영역은 서로 겹치지 않을 수 있다. 복수의 상기 광원부(210) 동시에 한 묶음으로 이동하며 상기 대상물(200)에 광선을 조사하는 영역을 이동시킬 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)는 개별적으로 이동하며 상기 대상물(200)에 광선을 조사하는 영역을 이동시킬 수 있다. 상기 광원부(210)에서 조사된 광선이 상기 대상물(200)에 투사되어 상기 광감지부(220)에 도달하면, 상기 광감지부(220)는 상기 광선이 도달한 영역에서만 상기 광선을 감지해 빛을 발생시킬 수 있다.
복수의 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광원부(210)가 조사하는 광선이 광감지부(220)에 도달하여 발생시키는 빛을 감지해 상을 형성할 수 있다. 복수의 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광원부(210)의 복수의 광선이 도달하는 영역에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광선이 조사되는 복수의 영역을 모두 포함하는 면적을 가질 수 있다. 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광원부(210)에서 조사되는 광선이 상기 광감지부(220)에 도달해 빛을 발생시키면 복수의 영역에서 발생한 빛을 모두 수용해 상을 생성할 수 있다.
상기 결함디텍터(240)는 상기 광학부(230)에서 생성한 상을 이용해 상기 대상물(200)의 결함 발생 여부를 감지할 수 있다. 상기 결함디텍터(240)는 복수로 포함될 수 있다. 복수의 상기 결함디텍터(240)는 복수의 상기 광학부(230)에 대응되는 위치에 같은 수만큼 포함될 수 있다. 상기 결함디텍터(240)는 상기 복수의 광원부(210)의 복수의 광선에 의해 생성된 복수의 영상에서 각각 결함의 위치 및 개수 등을 파악할 수 있고, 복수의 영상의 결함의 위치 및 개수를 종합하여 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로포커스 X-선관을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로포커스 X-선관은 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 상기 마이크로포커스 X-선관은 X-선 튜브에서 발생된 X-선의 focal spot size는 5 mm 이하일 수 있고, 이를 이용하여 200배 이상 확대된 반도체 내부영상을 획득할 수 있다. 상기 마이크로포커스 X-선관은 탄소나노튜브 기반의 외경이 10 mm이고, 관전압이 50 kV인 진공밀봉형태일 수 있다. 상기 마이크로포커스 X-선관은 X선 튜브의 외경은 7 mm, 고전압 절연부 포함 17mm로써 구동전압은 50 kV일 수 있다. 상기 마이크로포커스 X-선관은 직경 7mm, 고전압 절연부 포함 11 mm 이고, 초소형 X-선 튜브의 관전압은 50~80 kV이고 전류는 300~1200 mA일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 검사에서 발생하는 블러링의 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, TSV의 결함이 생기는 위치를 광감지부로부터 500 μm떨어졌다고 가정하여 계산할 수 있다. 광원부에서 광선이 발사되는 부분의 직경을 f, 상기 광원부로부터 상기 대상물에 포함되는 결함까지의 직선거리를 h, 상기 광감지부에 발생하는 블러링(blurring)의 직경을 b라고 하면 f : b = h : 500 μm의 관계가 성립할 수 있다.
따라서, 발생하는 블러링은 b = 500/ "μm"와 같이 표현될 수 있다.
상기 블러링이 관측하고자 하는 샘플 크기의 1/3(작을수록 좋음)은 되야 한다 가정하면 결함의 크기가 3 μm 라 가정하면 b는 1 μm보다 작아야 한다. 즉 / 비가 1/500 이하여야 한다. 만약 h가 10cm라면 초점(f)는 200 μm이하일 경우, 상기 광감지부에 블러링이 1 μm이하인 이미지가 맺힐 수 있다.
즉, / 비가 관건이며, 초점이 크다면 h를 늘려야 하지만, 그럴 경우 전류를 상당히 높여야만 이미지를 얻을 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광감지부의 입자 크기는 블러링 크기 이하일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법은 대상물에 광선을 투사하는 단계(S510)를 포함할 수 있다.
S510 단계에서, 상기 광원부(110)는 광선을 발생시킬 수 있다. 상기 광원부(110) 발생시킨 상기 광원을 상기 대상물(200)을 향해서 발사 또는 조사할 수 있다. 상기 광원부(110)에서 발생시키는 광선은 특정 방향 또는 특정 영역에만 조사될 수 있다. 상기 광원부(110)이 발생시키는 광선은 X선, 레이저, 감마선 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 광선은 X선일 수 있다. 상기 광원부(110)는 마이크로포커스 X-선 튜브를 포함할 수 있다. 상기 광원부(110)의 포컬 스팟 크기(focal spot size)는 3~8mm일 수 있고, 바람직하게는 5mm 이하일 수 있다. 상기 광원부(110)는 탄소 나노튜브를 이용해 X-선을 발생시킬 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 대상물(200)의 전체 또는 일부에 광선을 조사할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 광선이 투사되는 영역을 이동 또는 변경할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 대상물(200)의 전체를 투사하도록 상기 광선이 투사되는 영역을 이동 또는 변경할 수 있다. 상기 광원부(110)는 대상물까지의 거리를 조절할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 대상물(200)에 광선이 조사되는 영역의 크기를 조절할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 광선이 상기 대상물(200)에 조사된 뒤 상기 광감지부(120)에 도달하게 할 수 있다. 상기 광원부(110)는 상기 광선을 원형, 사각형, 삼각형, 육각형 등의 모양으로 조사할 수 있고, 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 상기 광선을 조사할 수 있다.
S510 단계에서, 복수의 상기 광원부(210)는 동시에 또는 개별적으로 광선을 상기 대상물(200)에 투사할 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)는 각각 상기 대상물(200)의 복수의 상이한 영역에 광선을 조사할 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)가 광선을 조사하는 영역은 서로 겹칠 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)가 광선을 조사하는 영역은 서로 겹치지 않을 수 있다. 복수의 상기 광원부(210) 동시에 한 묶음으로 이동하며 상기 대상물(200)에 광선을 조사하는 영역을 이동시킬 수 있다. 복수의 상기 광원부(210)는 개별적으로 이동하며 상기 대상물(200)에 광선을 조사하는 영역을 이동시킬 수 있다. 상기 광원부(210)에서 조사된 광선이 상기 대상물(200)에 투사되어 상기 광감지부(220)에 도달하면, 상기 광감지부(220)는 상기 광선이 도달한 영역에서만 상기 광선을 감지해 빛을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법은 상기 대상물을 투과해 도달하는 상기 광선을 감지해 빛을 발생시키는 단계(S520)를 포함할 수 있다.
S520 단계에서, 상기 광감지부(120)는 상기 광원부(110)에서 조사된 광선이 도달하면 상기 광선을 감지할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 광선을 감지하면 빛을 발산, 형성 또는 생성할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 적어도 일면이 상기 대상물(200)과 접할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 대상물(200)과 접하는 면을 통해 상기 광원부(110)에서 조사된 광선을 받아들일 수 있다. 상기 광감지부(120)는 신틸레이터(scintillator)를 포함할 수 있다. 상기 신틸레이터는 방사선이 부딪히면 빛을 발하는 형광 물질을 포함할 수 있다. 상기 신틸레이터는 무기 신틸레이터 또는 유기 신틸레이터를 포함할 수 있다. 무기 신틸레이터는 NaI(Tl), ZnS(Ag), CsI(Tl), LiI(Tl) 등을 포함할 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 대상물(200)보다 면적이 넓을 수 있다. 상기 광감지부(120)는 상기 광원부(110)에서 발생시킨 광선을 감지해 발생시킨 빛을 상기 광학부(130)로 투입되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법은 발생한 상기 빛으로 상을 형성하는 단계(S530)를 포함할 수 있다.
S530 단계에서, 상기 광학부(130)는 상기 광감지부(120)에서 발생시킨 빛을 받을 수 있다. 상기 광학부(130)는 상기 빛을 이용해 상을 형성할 수 있다. 상기 광학부(130)는 상기 광학적으로 상기 빛을 이용해 상을 형성할 수 있다. 상기 광학부(130)는 상기 상을 확대 또는 축소할 수 있다.
S530 단계에서, 상기 광학부(130)는 현미경을 포함할 수 있다. 상기 광학부(130)는 초점거리가 짧은 대물렌즈를 통해 상기 광감지부(120)에서 얻어진 빛을 통해 1차 확대된 실상을 생성하고, 이를 접안렌즈로 다시 확대할 수 있다.
S530 단계에서, 상기 광학부(130)는 대물렌즈의 초점(F1) 밖에 상기 광감지부(120)에서 발생한 빛이 투입되면 대물렌즈에 의해 확대된 실상이 만들어질 수 있다. 상기 1차 확대된 실상은 접안렌즈의 입장에서 볼 때 물체의 역할을 하게 된다. 1차로 확대된 상은 명시거리 안쪽에 맺힘으로 잘 볼 수 없기 때문에 볼록렌즈를 써서 상을 뒤로 보냄으로 비로소 뚜렷한 상을 볼 수 있다. 상기 광감지부(120)에서 생성하는 빛에 의한 영상을 명시거리 안쪽으로 당겨 확대된 크기의 상을 다시 볼록렌즈인 접안렌즈로 다시 뒤쪽에 맺히게 함으로 우리는 확대된 허상을 또렷하게 볼 수 있다.
S530 단계에서, 상기 광학부(130)는 물체를 확대하여 정확하게 관찰할 수 있게 한다. 상기 광학부(130)는 상을 확대(magnification)하고, 상의 해상도(resolution)를 유지할 수 있다. 상기 광학부(130)는 파장대가 약 400nm~700nm인 가시광선을 사용할 수 있다. 이 범위의 빛에서 짧은 파장대인 400nm의 청색광을 이용할 경우 200nm의 해상도를 가지며, 최고 배율은 1,000배 정도일 수 있다.
S530 단계에서, 복수의 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광원부(210)가 조사하는 광선이 광감지부(220)에 도달하여 발생시키는 빛을 감지해 상을 형성할 수 있다. 복수의 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광원부(210)의 복수의 광선이 도달하는 영역에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
S530 단계에서, 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광선이 조사되는 복수의 영역을 모두 포함하는 면적을 가질 수 있다. 상기 광학부(230)는 복수의 상기 광원부(210)에서 조사되는 광선이 상기 광감지부(220)에 도달해 빛을 발생시키면 복수의 영역에서 발생한 빛을 모두 수용해 상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법은 상기 상을 이용해 결함 발생여부를 판단하는 단계(S540)를 포함할 수 있다.
S540 단계에서, 상기 결함디텍터(140)는 상기 광학부(130)에서 생성한 상을 이용해 상기 대상물(200)의 결함 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 결함디텍터(140)는 상기 대상물(200)에 결함이 발생한 위치를 표시할 수 있다. 상기 결함디텍터(140)는 상기 대상물(200)에 발생한 결함의 수를 인지하고 표시할 수 있다. 상기 결함디텍터(140)는 상기 대상물(200)에 결함이 발견된 위치 및 개수에 따른 불량률을 표시할 수 있다.
S540 단계에서, 상기 결함디텍터(240)는 상기 광학부(230)에서 생성한 상을 이용해 상기 대상물(200)의 결함 발생 여부를 감지할 수 있다. 상기 결함디텍터(240)는 복수로 포함될 수 있다. 복수의 상기 결함디텍터(240)는 복수의 상기 광학부(230)에 대응되는 위치에 같은 수만큼 포함될 수 있다. 상기 결함디텍터(240)는 상기 복수의 광원부(210)의 복수의 광선에 의해 생성된 복수의 영상에서 각각 결함의 위치 및 개수 등을 파악할 수 있고, 복수의 영상의 결함의 위치 및 개수를 종합하여 제공할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통 상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 대상물에 X선을 투사하는 광원부;
    적어도 일면이 상기 대상물과 접하고, 상기 대상물을 투과해 도달하는 상기 X선을 감지해 가시광선을 발생시키는 신틸레이터를 포함하는 광감지부; 및
    상기 신틸레이터에서 발생시킨 가시광선으로 상을 형성하고, 형성된 상을 확대 또는 축소할 수 있는 렌즈를 포함하는 광학부;
    를 포함하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    복수로 포함되고, 각각의 광원부는 상이한 영역에 X선을 투사하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    마이크로포커스 X-선관을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광학부는,
    복수의 상기 광원부 각각에서 투사된 X선이 도달하는 영역에 각각 복수로 포함되는 것을 특징으로 하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치는
    상기 상을 이용해 결함 발생여부를 판단하는 결함디텍터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치는
    상기 상을 이용해 결함 발생여부를 판단하는 결함디텍터를 더 포함하고,
    상기 결함디텍터는,
    상기 복수의 광학부에 대응되는 위치에 복수로 위치하는 것을 특징으로 하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치.
  8. 제1항의 미세 결함 검사용 비파괴 검사 장치를 이용한 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법으로,
    대상물에 상기 광원으로부터 X선을 투사하는 단계;
    상기 대상물을 투과해 도달하는 상기 X선을 감지해 상기 광감지부의 신틸레이터에서 가시광선을 발생시키는 단계;
    발생한 상기 가시광선으로 상기 광학부의 렌즈로 상을 형성하고, 형성된 상을 확대 또는 축소하는 단계; 및
    상기 상을 이용해 결함 발생여부를 판단하는 단계;를 포함하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 X선 투사 단계는,
    복수의 상이한 영역에 X선을 투사하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 X선 투사 단계는,
    마이크로포커스 X-선관을 이용해 X선을 투사하는 것을 특징으로 하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 상을 형성하는 단계는,
    복수의 상기 X선이 도달하는 영역에서 발생한 가시광선을 이용해 각각 복수로 상을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세 결함 검사용 비파괴 검사 방법.
  13. 삭제
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