KR20210076598A

KR20210076598A - 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템

Info

Publication number: KR20210076598A
Application number: KR1020190167971A
Authority: KR
Inventors: 김성훈
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-06-24

Abstract

테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 테라헤르츠파를 이용하여 검사대상체를 검사하여 상기 검사대상체의 불량유무를 판단하여 검사데이터를 생성하는 검사장치를 포함하되, 상기 검사장치는, 동축 시스템을 이용하여 상기 검사대상체로 입사되는 상기 테라헤르츠파의 각도와 동일한 각도로 상기 검사대상체로부터 반사되는 정반사광을 수신할 수 있다.

Description

테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템 {INSPECTION SYSTEM USING TERAHERTZ WAVE}

본 발명은 동축 시스템을 이용하여 고해상도 이미지를 획득할 수 있는 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템에 관한 것이다.

테라헤르츠파(Terahertz wave)는 적외선과 마이크로파의 사이 영역에 위치한 전자기파로서, 일반적으로 0.1THz에서 10THz 사이의 진동수를 가진다.

이러한 테라헤르츠파에 대해서는 지속적인 연구 개발이 이루어져 왔으나, 아직까지 다른 파장 대역의 전자기파에 비해 그 연구는 상대적으로 미진한 상태이다. 따라서, 이러한 파장 대역을 테라헤르츠 갭(terahertz gap)이라 부르기도 한다.

하지만, 지속적인 개발 노력과 함께 다른 여러 기술 분야, 이를테면 광자 공학이나 나노기술 등의 발전이 동반되면서, 최근 이러한 테라헤르츠파에 대한 기술은 더욱 향상되고 있다.

특히, 직진성, 물질에 대한 투과성, 생체에 대한 안전성, 정성적 확인 가능성 등 여러 특성으로 인해, 테라헤르츠파에 대한 관심은 계속해서 높아져 가고 있다.

이로 인해 테라헤르츠파는, 최근에는, 공항이나 보안 시설의 검색 장치, 식품이나 제약 회사의 품질 검사 장치, 반도체 검사 장치, 치과용 검사 장비, 가스 검출 장치, 폭발물 검사 장치, Lab-on-a-chip 검출기 등 여러 분야에 적용시키고자 하는 노력이 행해지고 있다.

이처럼 다양한 영역에서, 테라헤르츠파를 이용한 물체 검사가 행해지고 있으며, 그 방식 또한 여러 가지 형태로 행해지고 있다. 그러나, 종래의 테라헤르츠파를 이용한 여러 검사 방식들은 비용 및 시간이 많이 소요되고, 넓은 면적의 피검물을 검사하는 것이 어렵다는 등 여러 가지 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 종래의 테라헤르츠파를 이용한 물체 검사 장치의 경우, 테라헤르츠파 검출 이미지의 해상도가 좋지 않다는 문제점도 있었다.

한국등록특허 제10-1316568호, 2013.10.02

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동축 시스템을 이용하여 고해상도 이미지를 획득할 수 있는 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템은, 테라헤르츠파를 이용하여 검사대상체를 검사하여 상기 검사대상체의 불량유무를 판단하여 검사데이터를 생성하는 검사장치를 포함하되, 상기 검사장치는, 동축 시스템을 이용하여 상기 검사대상체로 입사되는 상기 테라헤르츠파의 각도와 동일한 각도로 상기 검사대상체로부터 반사되는 정반사광을 수신할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 검사장치는, 하프미러인 반사경을 포함하고, 상기 반사경은 상기 검사대상체로 수직한 각도로 입사되도록 상기 테라헤르츠파을 반사하고, 상기 검사대상체로부터 반사된 상기 정반사광이 입사되는 각도와 동일한 상기 수직한 각도로 반사되도록 상기 정반사광을 투과할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 검사대상체의 상기 검사데이터를 생성하는 관리서버를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 프로그램은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 컴퓨터가 수행하는 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따르면, 검사대상체로부터 정반사되는 테라헤르츠파를 수신하여 고해상도 이미지를 획득함으로써, 검사대상체에 대한 불량을 더욱 정확하게 판단하여 불량 제품 생산을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 동축 시스템을 이용하여 광원이 최대 반사를 일으키는 정반사광을 수신하여 고해상도 이미지를 획득함으로써, 디스플레이용 패널이나 고집적 광이 필요한 반도체 검사장비에 용이하게 적용될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 검사장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 "컴퓨터"는 연산처리를 수행하여 이용자에게 결과를 제공할 수 있는 다양한 장치들이 모두 포함된다. 예를 들어, 컴퓨터는 데스크 탑 PC, 노트북(Note Book) 뿐만 아니라 스마트폰(Smart phone), 태블릿 PC, 셀룰러폰(Cellularphone), 피씨에스폰(PCS phone; Personal Communication Service phone), 동기식/비동기식 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)의 이동 단말기, 팜 PC(Palm Personal Computer), 개인용 디지털 보조기(PDA; Personal Digital Assistant) 등도 해당될 수 있다. 또한, 헤드마운트 디스플레이(Head Mounted Display; HMD) 장치가 컴퓨팅 기능을 포함하는 경우, HMD장치가 컴퓨터가 될 수 있다. 또한, 컴퓨터는 클라이언트로부터 요청을 수신하여 정보처리를 수행하는 서버가 해당될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 검사장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템(1)은 검사장치(10) 및 검사관리서버(20)를 포함할 수 있다. 이때, 검사관리서버(20)는 생략될 수도 있다.

여기서, 검사장치(10) 및 검사관리서버(20)는 무선통신망을 이용하여 실시간으로 동기화되어 데이터를 송수신할 수 있다. 무선통신망은 다양한 원거리 통신 방식이 지원될 수 있으며, 예를 들어 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTEA(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS), BLE(Bluetooth Low Energy), 지그비(Zigbee), RF(Radio Frequency), LoRa(Long Range) 등과 같은 다양한 통신 방식이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 널리 알려진 다양한 무선통신 또는 이동통신 방식이 적용될 수도 있다. 이와 달리, 검사장치(10) 및 검사관리서버(20)는 유선통신 방식을 통해 데이터를 송수신할 수도 있다.

우선, 검사장치(10)는 테라헤르츠파를 이용하여 검사대상체(11)를 검사할 수 있는 장치일 수 있다. 예를 들어, 검사장치(10)는 식품, 반도체 장비, 제조 장비 등의 여러 물체나 물질 등에 대한 검사대상체(11)를 촬영하여 이에 대하여 이미지를 획득하여 검사할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 검사장치(10)는 광원생성부(100), 광원조사부(110), 광원수신부(120), 통신부(130), 메모리부(140) 및 장치제어부(150)를 포함할 수 있다. 이때, 검사장치(10)는 외부환경의 영향을 최소화하기 위해 챔버내에 위치할수도 있다.

본 실시예에서, 검사장치(10)는 동축 시스템을 이용하여 검사대상체(11)에 입사된 각도와 동일한 각도로 반사되는 정반사광을 수신하여 검사대상체(11)를 검사하는 장치로 개시하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 이에 따라, 검사장치(10)는 동축 시스템을 이용하여 광원이 최대 반사를 일으키는 정반사광을 수신할 수 있다.

광원생성부(100)는 테라헤르츠파를 생성할 수 있다. 이때, 생성되는 테라헤르츠파는 검사대상체(11)에 조사되어 투과 또는 반사될 수 있는 강도 및 펄스폭을 가질 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 광원생성부(100)는 주파수 0.1THz~10THz의 전자파로 이루어진 테라헤르츠파를 생성할 수 있다.

광원조사부(110)는 반사경(111)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 반사경(11)이 하프미러(Half mirror)로 개시하였지만, 이에 한정하지 않고 큐브 빔스플리터(Cube beamsplitter) 및 플레이트 빔스플리터(Plate beamsplitter)를 포함할 수 있다.

반사경(111)은 광원조사부(110)로부터 검사대상체(11)로 조사되는 테라헤르츠파가 검사대상체(11)로 소정각도로 입사되도록 반사하고, 검사대상체(11)로부터 반사된 정반사광이 입사각과 동일한 소정각도로 광원수신부(120)로 수신되도록 정반사광을 투과할 수 있다.

예를 들어, 광원조사부(110)로부터 조사되는 테라헤르츠파는 반사경(111)에 의해 반사되어 수직한 각도로 검사대상체(11)로 입사될 수 있다.

또한, 검사대상체(11)로부터 반사된 정반사광은 반사경(111)를 투과하여 반대방향으로 입사각과 동일하게 수직한 각도로 광원수신부(120)로 수신될 수 있다.

실시예에 따라, 광원조사부(110)와 반사경(111) 사이에 검사대상체(11)에 입사되는 테라헤르츠파의 입사각을 보정하는 렌즈를 더 포함할 수 있다. 이때, 렌즈는 배율 렌즈 또는 입사각을 집광하기 위한 광학 렌즈 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 배율 렌즈는 고배율 렌즈일 수 있다. 렌즈에 의해 입사되는 입사되는 광의 양을 크게 또는 작게 조절할 수 있다.

광원수신부(120)는 촬상장치로써, 검사대상체(11)와 수직한 방향으로 검사대상체(11)의 상부에 위치할 수 있다.

광원수신부(120)는 검사대상체(11)로부터 반사된 정반사광을 수신하여 검사대상체(11)에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 광원수신부(120)는 x축 방향, y축 방향 및 z 축 방향으로 이동하는 검사장치(10)에 의해 검사대상체(11)로부터 스캔정보를 획득할 수 있다.

이때, 광원수신부(120)는 CCD(Charge Coupled Device)나 광 센서 등의 촬상 장치를 포함할 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.

통신부(130)는 장치제어부(150)에 의해 생성된 검사대상체(11)에 대한 검사데이터를 검사관리서버(20)로 전송할 수 있다. 여기서, 검사데이터는 검사대상체(11)의 내외측면에 데이터로써, 검사대상체(11)의 불량유무가 판단된 데이터를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 통신부(130)는 스캔정보를 검사관리서버(20)로 전송할 수 있다.

메모리부(140)는 통신부(130)를 통해 송수신되는 데이터와 검사장치(10)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리부(140)는 검사장치(10)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 검사장치(10)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선통신을 통해 검사관리서버(20) 또는 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.

장치제어부(150)는 스캔정보를 분석하여 검사데이터를 생성할 수 있다.

구체적으로, 장치제어부(150)는 동축 시스템을 이용하여 광원이 최대 반사를 일으키는 정반사광을 수신하여 획득한 스캔정보에 포함된 고해상도 이미지를 분석하여 검사대상체(11)의 흠결이 의심되는 흠결 영역을 판단하여 검사대상체(11)의 불량 유무를 판별할 수 있는 검사데이터를 생성할 수 있다.

실시예에 따라, 장치제어부(150)는 검사대상체(11)를 검사함과 동시에, 불량이 발생한 경우, 레이저 또는 별도의 리페어 수단을 구비하여 리페어(repair)를 수행할 수 있다. 이에 따라, 검사대상체(11)에 대한 검사 및 리페어를 동시에 수행함으로써, 공정시간을 단축시킬 수 있다.

검사관리서버(20)는 데이터통신부(200), 데이터베이스부(210), 디스플레이부(220) 및 관리제어부(230)를 포함할 수 있다.

데이터통신부(200)는 검사데이터를 검사장치(10)로부터 수신할 수 있다.

실시예에 따라, 데이터통신부(200)는 스캔정보를 검사장치(10)로부터 수신할 수 있다.

데이터베이스부(210)는 유무선통신망을 통해 검사장치(10)와 송수신되는 데이터를 저장할 수 있다.

데이터베이스부(210)는 검사관리서버(20)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 데이터베이스부(210)는 검사관리서버(20)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 검사관리서버(20)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다

디스플레이부(220) 사용자 조작에 의한 검사장치(10)의 동작상태, 검사관리서버(20)의 동작상태, 그리고 검사장치(10)와 검사관리서버(20) 사이의 송수신되는 데이터 등을 화면을 통해 모니터링 할 수 있다. 즉, 검사장치(10)의 동작 상태를 실시간으로 확인함으로써, 오류 또는 고장이 발생하는 경우 관리자가 빠르게 대처할 수 있다.

관리제어부(230)는 검사데이터를 수신하여 검사대상체(11)의 상태를 관리하여 불량 검사대상체(11)에 의한 불량제품 생산을 방지할 수 있다.

실시예에 따라, 관리제어부(230)는 검사장치(10)로부터 수신된 스캔정보를 분석하여 검사대상체(11)의 검사데이터를 생성할 수 있다.

이와 같은 구조의 검사관리서버(20)는 하드웨어 회로(예를 들어, CMOS 기반 로직 회로), 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 구현되는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 다양한 전기적 구조의 형태로 트랜지스터, 로직게이트 및 전자회로를 활용하여 구현될 수 있다.

이와 같은 구성의 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에서, 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템(1)은 검사장치(10)에서 동작하는 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않는다.

우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 검사장치(10)는 테라헤르츠파를 생성할 수 있다(S100). 예를 들어, 광원생성부(100)는 주파수 0.1THz~10THz의 전자파로 이루어진 테라헤르츠파를 생성할 수 있다.

다음으로, 검사장치(10)는 검사대상체(11)에 테라헤르츠파를 반사경(111)에 의해 반사하여 수직한 방향으로 조사하고(S110), 검사대상체(11)로부터 수직한 방향으로 반사되어 반사경(111)을 투과한 정반사광을 수신하여 스캔정보를 획득할 수 있다(S120). 즉, 검사장치(10)는 반사경(111)에 의해 검사대상체(11)로 수직한 각도로 입사한 테라헤르츠파가 검사대상체(11)에 의해 입사각과 동일한 수직한 각도로 반사된 정반사광이 반사경(111)을 투과하여 광원수신부(120)를 통해 수신하여 스캔정보를 획득할 수 있다.

이에 따라, 고해상도 이미지를 획득함으로써, 검사대상체(11)에 대한 불량을 더욱 정확하게 판단하여 불량 제품 생산을 방지할 수 있다.

마지막으로, 검사장치(10)는 스캔정보를 판단하여 검사대상체(11)의 불량 유무를 판별하여, 검사대상체(11)에 대한 검사데이터를 생성할 수 있다(S130).

실시예에 따라, 검사관리서버(20)가 스캔정보를 수신하여 검사데이터를 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1 : 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템
10 : 검사장치
20 : 검사관리서버

Claims

테라헤르츠파를 이용하여 검사대상체를 검사하여 상기 검사대상체의 불량유무를 판단하여 검사데이터를 생성하는 검사장치를 포함하되,
상기 검사장치는,
동축 시스템을 이용하여 상기 검사대상체로 입사되는 상기 테라헤르츠파의 각도와 동일한 각도로 상기 검사대상체로부터 반사되는 정반사광을 수신하는, 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템.
제1항에 있어서,
상기 검사장치는,
하프미러인 반사경을 포함하고,
상기 반사경은 상기 검사대상체로 수직한 각도로 입사되도록 상기 테라헤르츠파을 반사하고, 상기 검사대상체로부터 반사된 상기 정반사광이 입사되는 각도와 동일한 상기 수직한 각도로 반사되도록 상기 정반사광을 투과하는, 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템.
제1항에 있어서,
상기 검사대상체의 상기 검사데이터를 생성하는 관리서버를 더 포함하는, 테라헤르츠파를 이용한 검사 시스템.
하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 시스템을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.