KR20190046314A - 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법에 관한 것이고, 구체적으로 동일 대상에 대하여 서로 다른 각도에서 다수 개의 이미지가 획득되도록 하면서 이와 동시에 오차가 정밀하게 보정될 수 있도록 하는 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법에 관한 것이다. 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법은
생체 조직, 전자부품 또는 산업 제품의 검사를 위한 엑스레이 검사 장치에 있어서, 엑스레이 튜브(11a)의 위치를 설정하는 튜브 위치 설정 모듈(11); 디텍터(12a)의 위치를 설정하는 이미지 위치 설정 모듈(12); 검사 대상(P)이 위치하는 검사 스테이지(15)를 이동시키는 위치 구동 모듈(13); 및 검사 스테이지(15)의 이동에 따라 검사 대상(P)의 위치에 대하여 발생되는 오차를 탐지하여 저장하는 오차 보상 모듈(14)을 포함하고, 상기 오차는 검사 스테이지(15)의 회전 이동에 따른 오차가 되는 것이다.
생체 조직, 전자부품 또는 산업 제품의 검사를 위한 엑스레이 검사 장치에 있어서, 엑스레이 튜브(11a)의 위치를 설정하는 튜브 위치 설정 모듈(11); 디텍터(12a)의 위치를 설정하는 이미지 위치 설정 모듈(12); 검사 대상(P)이 위치하는 검사 스테이지(15)를 이동시키는 위치 구동 모듈(13); 및 검사 스테이지(15)의 이동에 따라 검사 대상(P)의 위치에 대하여 발생되는 오차를 탐지하여 저장하는 오차 보상 모듈(14)을 포함하고, 상기 오차는 검사 스테이지(15)의 회전 이동에 따른 오차가 되는 것이다.
Description
본 발명은 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법에 관한 것이고, 구체적으로 동일 대상에 대하여 서로 다른 각도에서 다수 개의 이미지가 획득되도록 하면서 이와 동시에 오차가 정밀하게 보정될 수 있도록하는 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법에 관한 것이다.
엑스레이 검사는 다양한 산업 분야에 적용되고 있고 각각의 적용 분야에서 제품 유형에 따른 다양한 형태의 검사 장치가 공지되어 있다. 예를 들어 인쇄회로기판의 결함 검사, 전자기기의 결함 검사, 배터리의 결함 검사 또는 다양한 전자 칩의 검사를 위한 엑스레이 검사 장치가 이 분야에 공지되어 있다.
특허공개번호 제10-2003-0089293호는 하나의 카메라를 포함하는 엑스레이 및 비주얼 검사가 통합된 회로기판 검사 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2014-0013675호는 다수 개의 전지를 연속적으로 이송시키면서 라인 스캔 방식으로 검사가 가능하도록 하는 전기 검사 장치에 대하여 개시한다.
엑스레이에 의한 검사 대상은 다양한 형상 또는 크기를 가질 수 있고, 다양한 위치에서 엑스레이가 검사될 필요가 있다. 또한 검사 대상에 따라 다수 방향으로부터 조사된 이미지가 얻어질 필요가 있다. 예를 들어 마이크로 크기를 가지는 밀집된 전자 소자의 검사를 위하여 서로 다른 방향으로부터 엑스레이가 조사된 이미지가 얻어질 필요가 있다. 그리고 이와 같은 이미지를 얻는 과정에서 서로 다른 이미지는 동일 조건에서 획득될 필요가 있다. 또한 엑스레이에 의한 검사 대상은 제한이 되지 않으므로 예를 들어 생체 조직 또는 이와 유사한 유기물에 대하여 엑스레이 검사가 될 필요가 있다. 엑스레이 검사는 검사 대상에 따라 CT 이미지와 유사한 이미지가 얻어질 필요가 있으면서 고해상도로 이미지가 얻어질 필요가 있다. 이를 위하여 검사 장치는 회전 가능한 이미지를 얻을 수 있는 구조를 가지면서 이와 동시에 서로 다른 오차에서 오차 수정이 가능한 구조를 가질 필요가 있다.
상기 선행기술은 이와 같은 구조를 가진 엑스레이 장치 및 오차 수정 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 동일한 검사 대상에 대한 다수 개의 이미지가 획득되는 과정에서 발생되는 오차의 수정이 가능하고 이에 의하여 고해상도의 검사가 가능하도록 하는 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치 및 그의 오차 보상 방법은 생체 조직, 전자부품 또는 산업 제품의 검사를 위한 엑스레이 검사 장치에 있어서, 엑스레이 튜브의 위치를 설정하는 튜브 위치 설정 모듈; 디텍터의 위치를 설정하는 이미지 위치 설정 모듈; 검사 대상이 위치하는 검사 스테이지를 이동시키는 위치 구동 모듈; 및 검사 스테이지의 이동에 따라 검사 대상의 위치에 대하여 발생되는 오차를 탐지하여 저장하는 오차 보상 모듈을 포함하고, 상기 오차는 검사 스테이지의 회전 이동에 따른 오차가 된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 회전 이동에 따른 오차는 검사 스테이지의 중심으로부터 벗어난 곳에 고정된 탐지 볼에 의하여 측정되거나 또는 검사 스테이지의 둘레 면에 설치된 갭 센서(Gap Sensor)에 의하여 측정이 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 오차 보상 모듈은 진동 오차를 저장한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 동일 대상에 대하여 서로 다른 각도에서 다수 개의 이미지가 획득되도록 하는 엑스레이 검사 장치의 오차 보상 방법에 있어서, 검사 대상이 회전되는 검사 트레이를 회전시키면서 정해진 위치에서 측정되는 런-아웃(Run-Out) 오차를 탐지하여 저장하고, 검사 대상의 이동에 따라 탐지된 오차를 보상한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 오차의 탐지는 회전 과정에서 획득되는 엑스레이 이미지에 의하여 탐지되고, 상기 오차는 반복 오차(Repeated Run Out: RRO) 또는 비-반복 오차(Non Repeated Run Out: NPPR)를 포함한다.
본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치는 광학 또는 전자 기반의 검사 방법의 한계가 극복되도록 하면서 정밀 이미지가 요구되는 반도체, 바이오 또는 생화학 분야에 적용될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 엑스레이 장치는 나노 해상도를 가진 소형 검사 장치의 구조로 만들어질 수 있다. 본 발명에 따른 엑스레이 장치는 미리 결정된 중심을 기준으로 다양한 위치로 검사 대상을 이동시키면서 검사가 요구되는 임의의 부분에 대한 엑스레이 이미지가 얻어지도록 한다. 구체적으로 동일 중심을 기준으로 다양한 방향으로 회전되면서 다수 개의 이미지가 얻어지고 이로부터 예를 들어 CT 이미지(Computed Tomography Image)와 유사한 이미지가 얻어질 수 있도록 한다. 이와 같은 과정에서 발생되는 오차가 측정되어 검사 대상에 대한 위치 수정이 가능하도록 하는 것에 의하여 정밀한 해상도를 가진 이미지의 획득이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치에서 발생되는 오차를 측정하는 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치에서 발생되는 진동 오차를 측정하는 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 장치에서 위치 수정이 이루어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치에서 발생되는 오차를 측정하는 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치에서 발생되는 진동 오차를 측정하는 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 장치에서 위치 수정이 이루어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 엑스레이 검사 장치는 엑스레이 튜브(11a)의 위치를 설정하는 튜브 위치 설정 모듈(11); 디텍터(12a)의 위치를 설정하는 이미지 위치 설정 모듈(12); 검사 대상(P)이 위치하는 검사 스테이지(15)를 이동시키는 위치 구동 모듈(13); 및 검사 스테이지(15)의 이동에 따라 검사 대상(P)의 위치에 대하여 발생되는 오차를 탐지하여 저장하는 오차 보상 모듈(14)을 포함하고, 상기 오차는 검사 스테이지(15)의 회전 이동에 따른 오차가 된다.
본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치는 전자 소자, 전자 부품, 다양한 종류의 배터리, 식품, 용기 또는 이와 유사한 제품의 결함을 검사할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치는 정밀 검사가 요구되는 반도체 소자, 생체 조직 또는 이와 유사한 검사에 적용될 수 있다. 검사 대상은 밀폐되거나 밀폐되지 않은 상태로 검사되거나 또는 다른 부품에 결합되거나 독립된 형태로 검사될 수 있다. 엑스레이 검사 장치는 작동의 제어를 위한 제어 유닛을 포함할 수 있고, 작동을 위한 다양한 형태의 구동 프로그램을 포함할 수 있다. 엑스레이 검사 장치에서 검사 대상의 검사는 밀폐된 검사 영역에서 이루어질 수 있고, 검사 대상을 검사 영역으로 이송시키는 다양한 이송 수단과 결합될 수 있다. 아래에서 이와 같이 엑스레이 장치의 작동 또는 검사를 위한 공지의 유닛에 대하여 구체적으로 설명되지 않지만 이는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 이해되어야 한다. 그러므로 본 발명에 따른 엑스레이 장치는 본 명세서에서 설명되지 않는 다양한 공지 부품, 소자 또는 소프트웨어를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
엑스레이 튜브(11a)는 검사 대상(P)의 아래쪽 또는 위쪽에 위치할 수 있고, 디텍터(12a)는 엑스레이 튜브(11a)로부터 조사되는 엑스레이를 탐지할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어 디텍터(12a)는 검사 대상(P)을 대상으로 서로 마주보도록 배치될 수 있고, 검사 대상(P)의 위쪽 또는 아래쪽에 배치될 수 있다. 엑스레이 튜브(11a)와 디텍터(12a)는 각각 튜브 위치 설정 모듈(11)과 이미지 위치 설정 모듈(12)에 의하여 각각 정해진 위치로 이동될 수 있다. 예를 들어 엑스레이 튜브(11a)는 위치 설정 모듈(12)에 의하여 상하로 이동되어 검사 대상(P)에 대한 상대적인 거리가 조절될 수 있다. 디텍터(12a)는 이미지 위치 설정 모듈(12)에 의하여 검사 대상(P)에 대한 상대적인 거리가 조절되거나, 검사 대상(P)을 중심으로 회전되어 회전 이동이 될 수 있다. 이와 같은 디텍터(12a)의 회전 이동에 의하여 동일 대상에 대한 다수 개의 회전 이미지가 획득될 수 있고 이에 의하여 CT 이미지(Computed Tomography Image) 또는 이와 유사한 이미지가 획득될 수 있다.
검사 대상(P)은 위치 구동 모듈(13)에 의하여 위치가 조절될 수 있는 검사 스테이지(15)에 위치할 수 있다. 위치 구동 모듈(13)은 검사 스테이지(15)의 XY-평면을 따라 이동시키거나 또는 검사 스테이지(15)를 회전시킬 수 있다. 검사 스테이지(15)의 XY-평면을 따른 이동에 의하여 검사 대상(P)의 엑스레이 튜브(11a)에 대한 위치가 조절되도록 한다. 또한 검사 스테이지(15)의 회전에 의하여 엑스레이 조사 방향의 다양한 각도에 대한 X-레이 이미지가 획득되도록 한다.
디텍터(12a)의 회전 과정 또는 검사 스테이지(15)의 이동 과정에서 오차가 발생될 수 있고, 발생된 오차가 보상될 필요가 있다. 오차는 엑스레이 튜브(11a)의 초점 거리에 대한 오차를 의미하고, 미리 결정된 위치로 이동되는 과정 또는 이동된 후 논리적인 거리와 실제 거리의 차이를 말한다. 고해상도가 요구되는 검사 대상(P)의 경우 엑스레이 튜브(11a)와 검사 대상(P) 사이의 거리는 마이크론 스케일이 되고 발생된 오차가 보상되지 않는다면 정확한 이미지가 획득되기 어렵다. 그러므로 이와 같은 오차가 미리 측정되어 저장되거나, 이동 과정에서 측정되어 저장되어 보상될 필요가 있다.
오차 보상 모듈(14)은 디텍터(12a)의 이동 또는 검사 스테이지(15)의 이동 과정에서 발생되는 오차를 탐지하여 저장할 수 있고, 검사 위치에서 엑스레이 튜브(11a), 디텍터(12a) 또는 검사 스테이지(15)의 위치를 조절하여 오차를 보상할 수 있다. 오차는 수평 이동에 따른 오차 또는 회전 이동에 따른 오차를 포함하고, 주변 환경의 온도 또는 검사 장치의 작동 과정에서 발생되는 진동 오차를 포함할 수 있다. 오차 보상 모듈(14)은 각각의 오차를 측정하는 측정 탐지 수단으로부터 탐지된 오차를 수신하여 저장하고 정해진 위치에서 이를 보상할 수 있다.
다양한 원인에 따른 오차의 발생이 탐지될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치에서 발생되는 오차를 측정하는 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 회전 이동에 따른 오차는 검사 스테이지(15)의 중심으로부터 벗어난 곳에 고정된 탐지 볼(22)에 의하여 측정되거나 또는 검사 스테이지(15)의 둘레 면에 설치된 갭 센서(Gap Sensor)(23)에 의하여 측정이 될 수 있다.
검사 스테이지(15)는 원형 또는 이와 유사한 다양한 형상이 될 수 있고, 검사 스테이지(15)는 회전 축(211)을 중심으로 회전될 수 있다. 이와 같이 회전 가능한 검사 스테이지(15)에 탐지 볼(22)이 배치될 수 있고, 탐지 볼(22)은 회전 축(211)을 벗어난 위치에 고정될 수 있다. 적어도 하나의 탐지 볼(22)이 검사 스테이지(15)의 다양한 위치에 배치될 수 있고, 탐지 볼(22)은 엑스레이에 의하여 탐지 가능한 다양한 형태가 될 수 있다. 이와 같이 탐지 볼(22)이 검사 스테이지(21)에 배치되면, 검사 스테이지(21)가 회전 축(211)을 중심으로 연속적으로 또는 불연속적으로 회전되면서 미리 결정된 회전 위치에서 탐지 볼(22)에 대한 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다.
오차를 탐지하기 위하여 검사 스테이지(15)의 둘레 면에 갭 센서(23)가 설치될 수 있고 갭 센서(23)에 의하여 검사 스테이지(15)의 가장자리의 갭 간격이 탐지될 수 있다. 예를 들어 검사 스테이지(15)는 1 내지 100 RPM의 속도로 회전되고, 갭 센서(23)에 의하여 서로 다른 각도에서 검사 스테이지(15)의 원주면의 갭이 측정될 수 있다. 그리고 탐지 볼(22) 또는 갭 센서(23)에 의하여 측정된 결과가 오른쪽 그래프 형태로 나타날 수 있다. 오른쪽 그래프에서 기준 원이 제시되고 오차를 기준 원에 대한 불규칙적이 파동 형태로 나타날 수 있다. 또는 기준 선에 대한 불규칙적인 상하 파동 형태로 나타날 수 있다. 이와 같이 서로 다른 회전각에서 탐지된 오차가 위에서 설명된 오차 보상 모듈로 전송될 수 있다.
오차는 미리 측정되거나 또는 이동 과정에서 측정될 수 있고, 오차 보상 모듈은 탐지 유닛으로부터 전송된 오차를 저장하여 정해진 위치에서 오차를 보상할 수 있다.
오차 탐지는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치에서 발생되는 진동 오차를 측정하는 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 진동 탐지 모듈에 의하여 진동이 탐지될 수 있고, 진동 탐지 모듈은 바닥 면(F)에 고정된 베이스 유닛(31); 베이스 유닛(31)의 위쪽에 스프링과 같은 탄성 수단(32)에 의하여 지지되는 진동 발생 블록(33)으로 이루어질 수 있다. 진동 발생 블록(33)에 컨트롤러(35)에 연결된 가속도 탐지 유닛 또는 속도 탐지 유닛(34)이 배치될 수 있다.
엑스레이 검사 장치의 작동 과정에서 진동이 발생될 수 있고, 진동 발생 블록(33)에 배치된 속도 탐지 유닛(34)에 의하여 탐지될 수 있다. 베이스 유닛(31)과 진동 발생 블록(33) 사이에 댐퍼(36)가 설치될 수 있고, 컨트롤러(35)에 의하여 다양한 진동이 댐퍼(36)에 인가될 수 있다. 그리고 발생된 진동을 상쇄시키는 진동 주파수가 탐지될 수 있다. 구체적으로 다양한 진동이 컨트롤러(35)로부터 댐퍼(36)에 인가가 되고 상쇄되는 간섭 주파수가 탐지될 수 있다. 그리고 탐지된 간섭 주파수를 발생시키는 소재가 엑스레이 검사 장치가 제조되거나, 제조된 주파수를 발생시키는 회전이 억제되거나 적절한 댐퍼가 설치될 수 있다.
다양한 진동 탐지 모듈이 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치에서 발생되는 진동의 탐지를 위하여 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 엑스레이 튜브는 튜브 위치 설정 모듈(11)에 의하여 조사 위치가 설정될 수 있고, 예를 들어 엑스레이 튜브는 튜브 위치 설정 모듈(11)에 배치된 상하 이동 가이드를 따라 상하로 이동될 수 있다. 또한 튜브 위치 설정 모듈(11)은 엑스레이 튜브의 초점을 조절하는 기능을 가질 수 있다. 설계 구조에 따라 엑스레이 튜브가 경사지도록 위치 설정이 될 수 있지만 반드시 요구되는 것은 아니다. 예를 들어 경사 조절은 평면 배치 프레임(41)에 대한 검사 스테이지(15)의 경사를 조절하는 방법으로 이루어질 수 있다.
튜브 위치 설정 모듈(11)의 위쪽에 평면 배치 프레임(41)이 배치될 수 있고, 평면 배치 프레임(41)의 내부 또는 안쪽에 회전 위치 유닛(42)이 배치될 수 있다. 평면 배치 프레임(41)은 전체적으로 원형 벽 형상으로 만들어질 수 있고, 원주를 따라 연장되면서 일부분이 평면 형상이 될 수 있다. 또한 도 4에 도시된 것처럼, 평면 배치 프레임(41)은 시작 부분과 끝 부분이 벽으로 서로 연결되지 않는 개방 영역을 형성하면서 끝 부분이 높이를 형성하는 둘레 벽(411)이 형성되지 않으면서 평면 형상으로 점차적으로 면적이 커지는 평면 경사 부분(412)을 형성하면서 연장될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 엑스레이 이미지에 장치의 일부가 포함되는 것이 방지될 수 있어 간섭 회피 구조를 이루게 된다. 이와 같은 간섭 회피 구조는 검사 대상이 위치하는 검사 스테이지(15)가 회전 또는 평면 이동이 임의의 위치에서 장치의 일부가 엑스레이 이미지에 포함되지 않도록 프레임이 형성 또는 배치되도록 하는 것을 말한다. 이와 같은 간섭 회피 구조는 검사 스테이지(15)의 구조 또는 이동 영역에 따라 적절하게 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
평면 배치 프레임(41)의 위쪽에 회전 위치 유닛(42)이 회전 가능하도록 배치될 수 있고, 예를 들어 회전 위치 유닛(42)은 중앙에 투과 홀이 형성된 드럼 형상의 회전 드럼 및 회전 드럼의 아래쪽에 배치된 베어링과 같은 회전 받침 수단을 포함할 수 있다. 회전 위치 유닛(42)은 평면 배치 프레임(41)에 대하여 임의의 각도로 회전 가능한 구조로 만들어질 수 있고, 예를 들어 모터와 같은 구동 유닛에 의하여 회전될 수 있다.
회전 위치 유닛(42)의 위쪽에 이동 조절 기판(43)이 배치될 수 있고, 이동 조절 기판(43)은 중앙 부분에 투과 홀과 대략적으로 일치하는 대응 홀이 형성된 사각 판형이 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 이동 조절 기판(43)은 검사 스테이지(15)가 이동 가능한 다양한 구조를 가질 수 있다. 이동 조절 기판(43)에 서로 마주보면서 평행하게 연장되는 한 쌍의 1 방향 가이드(431a, 431b); 1 방향 가이드(431a, 431b)에 대하여 수직이 되는 방향으로 서로 마주보면서 연장되는 한 쌍의 2 방향 가이드(432a, 432b)가 배치될 수 있다. 그리고 한 쌍의 2 방향 가이드(432a, 432b)에 검사 스테이지(15)가 이동 가능하도록 결합될 수 있다. 한 쌍의 2 방향 가이드(432a, 432b)가 한 쌍의 1 방향 가이드(431a, 431b)를 따라 이동 가능하도록 배치될 수 있고, 이와 같은 구조에 의하여 검사 스테이지(15)는 임의의 각도로 회전되면서 이와 동시에 평면을 따라 임의의 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라 검사 대상이 다양한 검사 위치에 배치되어 필요한 부위로 엑스레이가 조사되어 검사 부위에 대한 이미지가 얻어질 수 있다.
튜브 위치 설정 모듈(11)에 의하여 엑스레이 튜브의 초점이 설정되고, 검사 대상이 검사 스테이지(15)에 배치되면 회전 위치 유닛(42)에 의하여 검사 스테이지(15)가 정해진 각도로 회전될 수 있다. 그리고 1 방향 가이드(431a, 431b)를 따라 2 방향 가이드(432a, 432b)가 이동되고, 다시 가이드 구동 유닛(463)에 의하여 2 방향 가이드(432a, 432b)에서 검사 스테이지(15)의 위치가 결정될 수 있다. 이와 같은 방법으로 검사 스테이지(15)에 배치된 검사 대상이 정해진 검사 영역에 위치하면 엑스레이 튜브로부터 엑스레이가 검사 대상으로 조사되어 디텍터에 의하여 탐지될 수 있다. 엑스레이 튜브와 디텍터는 서로 마주보는 위치에 배치될 수 있고, 필요에 따라 엑스레이 튜브 또는 디텍터는 이동 가능한 구조로 만들어질 수 있다. 엑스레이 튜브와 디텍터는 검사 스테이지(15)의 평면에 대하여 수직이 되는 직선 위에 위치하거나 수직이 아닌 각도로 연장되는 직선 위에 위치할 수 있다.
검사 스테이지(15)가 이동 조절 기판(43)을 따라 이동되어 엑스레이 튜브의 초점에 검사 대상이 위치하면, 엑스레이의 조사에 의하여 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 다양한 각도에서 엑스레이 이미지가 얻어질 필요가 있는 경우 회전 위치 유닛(42)을 따라 검사 스테이지(15)가 회전될 수 있고, 서로 다른 각도에 위치하면서 오차가 발생될 수 있다. 이와 같은 오차가 미리 탐지되거나, 이동 과정에서 탐지되어 위에서 설명된 오차 보상 모듈에 의하여 오차가 보상될 수 있다.
검사 대상은 다양한 방향으로 회전될 수 있고, 다양한 방향의 이동에 따른 오차가 탐지되어 보상될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 튜브 위치 설정 모듈(11)에 엑스레이 튜브(11a)를 포함하는 튜브 조절 모듈이 결합될 수 있고, 튜브 조절 모듈은 모터와 같은 위치 구동 유닛(111)의 작동에 의하여 상하로 이동될 수 있다. 튜브 위치 설정 모듈(11)의 전면에 수직 유도 가이드가 형성될 수 있고, 수직 유도 가이드에 이동 브래킷(113)이 수직 방향으로 이동 가능하도록 결합될 수 있다. 이동 브래킷(113)에 검사 모듈이 결합될 수 있고, 검사 모듈은 튜브 하우징(114); 튜브 하우징(114)의 내부에 고정되는 엑스레이 튜브(11a); 및 회전 위치 유닛(42)의 회전을 위한 모터와 같은 구동 유닛(61)을 포함할 수 있다. 그리고 검사 모듈의 위쪽에 평면 배치 프레임(41)이 배치되고, 평면 배치 프레임(41)의 내부에 회전 위치 유닛(42)이 배치될 수 있다. 평면 배치 프레임(41) 또는 회전 위치 유닛(42)은 일정한 두께를 가진 드럼 또는 디스크 형상이 될 수 있고, 회전 위치 유닛(42)에 이동 조절 기판(43)이 배치될 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 이동 조절 기판(43)이 방향 가이드가 설치되어 검사 스테이지(15)가 이동 조절 기판(43)에 대하여 평면의 임의의 위치로 이동될 수 있다. 방향 이동 가이드에서 검사 스테이지(15)의 위치를 조절하거나, 서로 다른 방향 가이드 사이의 이동을 조절하기 위한 검사 위치 설정 유닛(52)이 이동 조절 기판(43)의 위쪽 또는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있고, 검사 위치 설정 유닛(52)의 작동을 위한 모터와 같은 설정 구동 유닛(53)이 평면 배치 프레임(41)의 아래쪽 또는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다.
엑스레이 튜브(11a)는 평면 배치 프레임(41)의 아래쪽에 배치되거나, 평면 배치 프레임(41)의 위쪽에 배치되거나 또는 검사 스테이지(15)의 측면에 배치될 수 있다. 그리고 디텍터(12a)는 엑스레이 튜브(11a)와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 엑스레이 튜브(11a)는 정해진 위치에 고정되거나, 이동 가능하도록 배치되거나 또는 경사지도록 검사 모듈에 배치될 수 있다. 그러나 엑스레이 튜브(11a)의 위치 또는 조사 각도가 변경되면 초점이 다시 설정이 되어야 하므로 엑스레이 튜브(11a)는 정해진 위치에 고정되거나, 적어도 검사 스테이지(15)의 미리 결정된 위치에 대한 거리가 변경되지 않도록 배치되는 것이 유리하다. 그리고 디텍터(12a)가 이동되는 것에 의하여 서로 다른 방향으로 조사되는 엑스레이를 탐지하여 예를 들어 검사 대상의 측면에 경사진 방향으로 투과되는 검사 대상의 이미지를 획득하는 것이 유리하다.
본 발명에 따르면, 디텍터(12a)는 곡선 가이드(54)를 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있고, 곡선 가이드(54)는 검사 스테이지(15)가 형성하는 평면에 대하여 수직이 되도록 형성된 원주 또는 타원 둘레 면을 따라 형성될 수 있다. 곡선 가이드(54)는 예를 들어 고리 형태의 평면 형상을 가지는 회전 위치 유닛(42)의 아래쪽으로부터 연장되는 곡선 형상이 될 수 있다. 곡선 가이드(54)는 반원 형상 또는 반원에 근사한 형상이 될 수 있고, 회전 위치 유닛(42)의 중심의 위쪽 또는 중심의 위쪽 부분 너머에 한쪽 끝이 위치할 수 있다. 곡선 가이드(54)에 경사 설정 유닛(55)이 배치될 수 있고, 경사 설정 유닛(55)은 곡선 가이드(54)를 따라 이동 가능한 구조가 될 수 있다. 경사 설정 유닛(55)에 방향 조절 유닛(551)이 배치될 수 있고, 방향 조절 유닛(551)은 평면 형상으로 이루어지면서 회전 위치 유닛(42)의 중심을 향하는 방향 조절 면을 가질 수 있고, 방향 조절 면의 경사가 경사 설정 유닛(55)에 대하여 조절될 수 있다. 디텍터(12a)는 방향 조절 면에 결합될 수 있고, 이에 의하여 디텍터(12a)의 탐지 중심 면이 회전 위치 유닛(42) 또는 검사 스테이지(15)의 중심을 향하도록 할 수 있다. 이와 같은 디텍터(12a)의 배치 구조는 검사 대상의 다양한 방향에 대한 이미지가 얻어질 수 있도록 한다. 또한 회전 위치 유닛(42)의 이동 구조와 디텍터(12a)의 이와 같은 배치 구조가 결합되어 다수 개의 서로 다른 방향의 검사 대상에 대한 다수 개의 이미지가 얻어질 수 있고 이에 의하여 필요에 따라 CT(Computed Tomography) 이미지가 얻어질 수 있다.
디텍터(12a)는 다양한 이동 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 6는 본 발명에 따른 엑스레이 장치에서 위치 수정이 이루어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 회전 위치 유닛(42)은 고정 베이스 기판(B)에 대하여 회전 가능하도록 만들어질 수 있고, 고정 베이스 기판(B)은 평면 배치 프레임 또는 다른 고정 프레임에 고정될 수 있다. 고정 베이스 기판(B)에 회전 각도의 조절이 가능한 모터와 같은 구동 유닛(61)이 배치될 수 있고, 바람직하게 회전 위치 유닛(42)의 외부에 배치될 수 있다.
회전 위치 유닛(42)은 위에서 설명된 회전 드럼; 회전 드럼의 이동을 위한 환형 축(62)과 환형 축(62)의 회전을 지지하는 베어링과 같은 받침 유닛을 포함할 수 있다. 환형 축(62)과 구동 유닛(61)은 예를 들어 타이밍 벨트 또는 이와 유사한 부품과 같은 동력 전달 수단(63)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 구동 유닛(61)은 회전 위치 유닛(42)의 외부에 배치될 수 있고, 환형 축(62)의 외부 둘레 면과 구동 유닛(61)에 연결된 회전축의 둘레 면을 따라 동력 전달 수단(63)이 배치될 수 있다. 그리고 구동 유닛(61)의 작동에 의하여 환형 축(62)이 회전될 수 있고, 그에 따라 회전 위치 유닛(42)이 회전되면서 검사 스테이지가 회전될 수 있다. 검사 스테이지는 미리 결정된 각도로 회전될 수 있고, 회전 각도가 정밀하게 조절될 필요가 있다. 이를 위하여 동력 전달 수단(63)의 장력이 조절될 필요가 있다. 이를 위하여 구동 유닛(61)과 환형 축(62) 사이에 동력 전달 수단(63)의 장력을 조절하기 위한 적어도 하나의 회전 롤러 구조의 장력 조절 수단(641, 642)이 배치될 수 있고, 바람직하게 대칭이 되는 위치에 두 개의 장력 조절 수단(641, 642)이 배치될 수 있다. 장력 조절 수단(641, 642)은 동력 전달 수단(63)과 접촉되어 회전 가능하면서 장력 조절 방향(TD)으로 이동 가능한 구조로 고정 베이스 기판(B)에 배치될 수 있다. 예를 들어 장력 조절 방향(TD)은 평면에서 X-Y축 방향이 될 수 있다. 설계 구조에 따라 구동 유닛(61)이 회전 가능하도록 만들어질 수 있다. 구동 유닛(61)은 예를 들어 회전 위치 유닛(42)과 동심원을 형성하는 회전 이동 원주(RG)를 따라 이동 가능한 구조로 만들어질 수 있다. 이와 같은 구동 유닛(61)의 회전 이동 원주(RG)를 따른 이동 가능한 구조에 의하여 다양한 구조를 가지는 검사 대상에 대하여 임의의 방향에서 간섭이 발생되지 않는 엑스레이 이미지가 획득되도록 한다.
본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치는 광학 또는 전자 기반의 검사 방법의 한계가 극복되도록 하면서 정밀 이미지가 요구되는 반도체, 바이오 또는 생화학 분야에 적용될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 엑스레이 장치는 나노 해상도를 가진 소형 검사 장치의 구조로 만들어질 수 있다. 본 발명에 따른 엑스레이 장치는 미리 결정된 중심을 기준으로 다양한 위치로 검사 대상을 이동시키면서 검사가 요구되는 임의의 부분에 대한 엑스레이 이미지가 얻어지도록 한다. 구체적으로 동일 중심을 기준으로 다양한 방향으로 회전되면서 다수 개의 이미지가 얻어지고 이로부터 예를 들어 CT 이미지(Computed Tomography Image)와 유사한 이미지가 얻어질 수 있도록 한다. 이와 같은 과정에서 발생되는 오차가 측정되어 검사 대상에 대한 위치 수정이 가능하도록 하는 것에 의하여 정밀한 해상도를 가진 이미지의 획득이 가능하도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 튜브 위치 설정 모듈 11a: 엑스레이 튜브
12: 이미지 위치 설정 모듈 12a: 디텍터
13: 위치 구동 모듈 14: 오차 보상 모듈
15: 검사 스테이지 22: 탐지 볼
23: 갭 센서 31: 베이스 유닛
32: 탄성 수단 33: 진동 발생 블록
34: 속도 탐지 유닛 35: 컨트롤러
36: 댐퍼 41: 평면 배치 프레임
42: 회전 위치 유닛 43: 이동 조절 기판
52: 검사 위치 설정 유닛 53: 설정 구동 유닛
54: 곡선 가이드 55: 경사 설정 유닛
61: 구동 유닛 62: 환형 축
63: 동력 전달 수단 111: 위치 구동 유닛
113: 이동 브래킷 114: 튜브 하우징
211: 회전 축 411: 둘레 벽
412: 평면 경사 부분 431a, 431b: 1 방향 가이드
432a, 432b: 2 방향 가이드 551: 방향 조절 유닛
641, 642: 장력 조절 수단 B: 고정 베이스 기판
F: 바닥 면 P: 검사 대상
RG: 회전 이동 원주 TD: 장력 조절 방향
12: 이미지 위치 설정 모듈 12a: 디텍터
13: 위치 구동 모듈 14: 오차 보상 모듈
15: 검사 스테이지 22: 탐지 볼
23: 갭 센서 31: 베이스 유닛
32: 탄성 수단 33: 진동 발생 블록
34: 속도 탐지 유닛 35: 컨트롤러
36: 댐퍼 41: 평면 배치 프레임
42: 회전 위치 유닛 43: 이동 조절 기판
52: 검사 위치 설정 유닛 53: 설정 구동 유닛
54: 곡선 가이드 55: 경사 설정 유닛
61: 구동 유닛 62: 환형 축
63: 동력 전달 수단 111: 위치 구동 유닛
113: 이동 브래킷 114: 튜브 하우징
211: 회전 축 411: 둘레 벽
412: 평면 경사 부분 431a, 431b: 1 방향 가이드
432a, 432b: 2 방향 가이드 551: 방향 조절 유닛
641, 642: 장력 조절 수단 B: 고정 베이스 기판
F: 바닥 면 P: 검사 대상
RG: 회전 이동 원주 TD: 장력 조절 방향
Claims (5)
- 생체 조직, 전자부품 또는 산업 제품의 검사를 위한 엑스레이 검사 장치에 있어서,
엑스레이 튜브(11a)의 위치를 설정하는 튜브 위치 설정 모듈(11);
디텍터(12a)의 위치를 설정하는 이미지 위치 설정 모듈(12);
검사 대상(P)이 위치하는 검사 스테이지(15)를 이동시키는 위치 구동 모듈(13); 및
검사 스테이지(15)의 이동에 따라 검사 대상(P)의 위치에 대하여 발생되는 오차를 탐지하여 저장하는 오차 보상 모듈(14)을 포함하고,
상기 오차는 검사 스테이지(15)의 회전 이동에 따른 오차가 되는 것을 특징으로 하는 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치. - 청구항 1에 있어서, 회전 이동에 따른 오차는 검사 스테이지(15)의 중심으로부터 벗어난 곳에 고정된 탐지 볼(22)에 의하여 측정되거나 또는 검사 스테이지(15)의 둘레 면에 설치된 갭 센서(Gap Sensor)에 의하여 측정이 되는 것을 특징으로 하는 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치.
- 청구항 1에 있어서, 오차 보상 모듈(14)은 진동 오차를 저장하는 것을 특징으로 하는 나노 해상도의 엑스레이 검사 장치.
- 동일 대상에 대하여 서로 다른 각도에서 다수 개의 이미지가 획득되도록 하는 엑스레이 검사 장치의 오차 보상 방법에 있어서,
검사 대상이 회전되는 검사 트레이를 회전시키면서 정해진 위치에서 측정되는 런-아웃(Run-Out) 오차를 탐지하여 저장하고, 검사 대상의 이동에 따라 탐지된 오차를 보상하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검사 장치의 오차 보상 방법. - 청구항 1에 있어서, 오차의 탐지는 회전 과정에서 획득되는 엑스레이 이미지에 의하여 탐지되고, 상기 오차는 반복 오차(Repeated Run Out: RRO) 또는 비-반복 오차(Non Repeated Run Out: NPPR)를 포함하는 엑스레이 검사 장치의 오차 보상 방법.
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