KR20230068578A - Micro LED Inspection Device for Performing Photoluminescence Inspection and Automatic Optical Inspection Simultaneously - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광루미네선스 검사(Photoluminescence Inspection)와 자동광학검사(Automatic Optical Inspection)를 동시에 수행하여 측정시간을 단축시키는 마이크로 LED 검사장비에 관한 것으로, 본 발명의 마이크로 LED 검사장비는 광루미네선스 특성과 자동광학검사를 동시에 수행하여, 검사시간을 획기적으로 단축시키고 영상 데이터의 크기도 효율적으로 조절하여 데이터 저장과 연산을 위한 컴퓨터 관련 장치의 비용도 절감시킨다.The present invention relates to a micro LED inspection equipment that reduces measurement time by simultaneously performing photoluminescence inspection and automatic optical inspection. By performing feature and automatic optical inspection at the same time, the inspection time is drastically reduced and the size of image data is also efficiently controlled, reducing the cost of computer-related devices for data storage and calculation.
Description
본 발명은 마이크로 엘이디(micro LED) 소자의 결함여부를 검사하는 마이크로 LED 검사장비에 관한 것으로, 특히 광루미네선스 검사(Photoluminescence Inspection)와 자동광학검사(Automatic Optical Inspection)를 동시에 수행하여 측정시간을 단축시키는 마이크로 LED 검사장비에 관한 것이다.The present invention relates to micro LED inspection equipment for inspecting defects in micro LED devices, and in particular, it reduces measurement time by simultaneously performing photoluminescence inspection and automatic optical inspection. It is about micro LED inspection equipment that shortens.
마이크로 LED 디스플레이는 기존 LED의 1/10 수준인 100 μm 이하의 크기를 갖는 초소형 LED를 이용하는 디스플레이다. LED 기반 LCD가 백색의 LED를 백라이트 광원으로 이용하고, 화소는 TFT(Thin Film Transistor)를 이용한 액정의 제어와 컬러필터를 통해 구현하는데 반해 마이크로 LED 디스플레이에서는 초소형 LED가 직접 각각 적녹청(RGB) 화소로 독립 구동하며 자체 발광한다. 각각의 RGB LED로 세부화소(subpixels)를 구성한다는 측면에서 마이크로 LED 디스플레이는 LED 전광판의 구동원리와 유사하지만, LED 전광판에 사용되는 1~40 mm 수준의 LED 칩과 비교할 수 없을 정도의 작은 LED 칩이 사용되므로 근거리에서 사용할 수 있는 고해상도 디스플레이를 제공한다.A micro LED display is a display that uses ultra-small LEDs with a size of 100 μm or less, which is 1/10 of conventional LEDs. While LED-based LCDs use white LEDs as a backlight source and pixels are implemented through liquid crystal control and color filters using TFT (Thin Film Transistor), micro LED displays use subminiature LEDs directly to each red, green and blue (RGB) pixel. independently driven and emits light by itself. In terms of composing subpixels with each RGB LED, the micro LED display is similar to the driving principle of LED signboards, but it is a tiny LED chip that is incomparably smaller than the 1-40 mm LED chips used in LED signboards. Since this is used, it provides a high-resolution display that can be used at a short distance.
마이크로 LED 디스플레이를 제조하기 위해서는 에피 웨이퍼(epi wafer)에서 마이크로 LED 칩을 제조한 COW(Chip on wafer) 상태에서 칩을 분리하여 R, G, B 각각의 단색광 소자를 1차 캐리어(carrier)로 전사(1차 전사)해야 한다. 그 뒤 R, G, B 3색 광원이 전사된 3개의 1차 캐리어(carrier)에서 2차 캐리어(carrier)로 함께 전사(2차 전사)하고 이를 다시 TFT 기판에 전사하여 구동회로를 갖추게 된다. In order to manufacture a micro LED display, the chip is separated from the COW (Chip on Wafer) state in which the micro LED chip is manufactured on the epi wafer, and each of the R, G, and B monochromatic light elements are transferred to the primary carrier. (1st warrior) must be done. After that, the three primary carriers to which the R, G, and B three-color light sources are transferred are transferred (secondary transfer) together to the secondary carrier, and these are transferred to the TFT substrate again to provide a driving circuit.
이 과정에서 마이크로 LED의 광방출(전기적인 특성, Electroluminescence) 여부가 아니라, 반사광을 이용한 외관검사용으로 자동광학검사(Automated Optical Inspection)과 광발광(Photoluminescence Inspection) 특성평가를 수행한다. 자동광학검사는 제품의 양불여부를 검사해주는 자동화 요소로, 사람 대신 비전 카메라를 사용하여 영상을 취득하고 영상처리 알고리즘을 이용하여 기계가 양불 판정을 내린다. 색채 특성은 광발광 검사를 통해서 확인한다.In this process, evaluation of the characteristics of Automated Optical Inspection and Photoluminescence Inspection is performed for appearance inspection using reflected light, not whether the micro LED emits light (electrical characteristics, Electroluminescence) or not. Automated optical inspection is an automation element that checks whether a product is good or bad. Instead of a human, a vision camera is used to acquire images and a machine makes a good or bad decision using an image processing algorithm. Color characteristics are confirmed through photoluminescence testing.
광발광 또는 광루미네선스(Photoluminescence)는 시료물질의 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 광을 시료에 조사해 전자를 가전자대(Valence band)에서 전도대(Conduction band)로 여기시키면, 여기된 전자가 가전자대로 되돌아오는 과정에서 발생한다. 광루미네선스는 광을 조사하기 때문에 시료에 특별한 처리가 필요없고 손상도 일으키지 않아서 비파괴적으로 반도체 등의 물성을 분석하는데 유용한 방법이다. 광루미네선스는 LED소자의 광특성을 확인하는데도 사용될 수 있다. 완성된 LED 칩에 전원을 공급하지 않은 상태에서 광여기를 통해 개별 칩의 방출광을 검사할 수 있다. Photoluminescence or photoluminescence irradiates a sample with light with energy higher than the band gap of the sample material to excite electrons from the valence band to the conduction band. Occurs in the process of returning to Photoluminescence is a useful method for analyzing physical properties of semiconductors in a non-destructive manner because it does not require special treatment and does not cause damage to the sample because it irradiates light. Photoluminescence can also be used to check the optical properties of LED devices. In the state where power is not supplied to the finished LED chip, the emitted light of individual chips can be inspected through photoexcitation.
이와 같이 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 위해서는 광발광을 위한 여기광(Excitation light)과 조명(Illumnation)을 모두 조사해야 하는데, 소자가 소형화됨에 따라서 측정 해상도의 증가로 인한 측정시간이 늘어나는 문제가 있다. 2차전사를 마친 상태에서 R, G, B 광루미네선스 특성검사와 자동광학검사를 하려면 시료에서 방출되는 광루미네선스의 파장 분포에 따라 각 파장별로 필터를 교체하면서 측정을 하기 때문에 최대 4회에 걸쳐 검사를 반복해야 하는 등의 문제가 생긴다. In this way, both excitation light and illumination for photoluminescence must be irradiated for photoluminescence inspection and automatic optical inspection. As the device is miniaturized, the measurement time increases due to the increase in measurement resolution. there is In order to perform the R, G, B photoluminescence characteristic test and automatic optical test after the secondary transfer is completed, up to 4 Problems arise, such as repeating the test over time.
대한민국 등록특허 제10-2286322호는 '마이크로 LED 검사 시스템 및 방법'에 관한 것으로, LED 표면 스캔을 통한 자동광학검사부와 광루미네선스 검사부 및 전계발광 검사부를 구비한 검사기술을 개시한다. 그러나 상기 기술은 전계발광 검사까지 포함하여 자동광학검사와 광발광검사를 수행하도록 하여 지나치게 데이터가 많게 되어 검사시간이 길어지고 데이터 분석에도 많은 시간과 자원을 투여해야 한다는 문제가 있다. Korean Patent Registration No. 10-2286322 relates to 'micro LED inspection system and method', and discloses an inspection technology including an automatic optical inspection unit, a photoluminescence inspection unit, and an electroluminescence inspection unit through LED surface scanning. However, the above technology has a problem in that an automatic optical inspection and a photoluminescence inspection, including an electroluminescence inspection, are performed, so that an excessive amount of data is increased, and thus a long inspection time and a lot of time and resources are required for data analysis.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전계 발광 검사 이전 단계에서 광루미네선스 광원과 자동광학검사 광원 및 광필터를 배열하여, 광루미네선스 특성과 자동광학검사를 동시에 수행할 수 있도록 기능하는 마이크로 LED 검사장비를 제공하고자 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to simultaneously perform photoluminescence characteristics and automatic optical inspection by arranging a photoluminescence light source, an automatic optical inspection light source, and an optical filter in a step before the electroluminescence inspection. We want to provide micro LED inspection equipment that functions so that
본 발명은 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비로: 상기 장비는, 광루미네선스 여기광을 방출하는 광루미네선스 광원부; 상기 광루미네선스 광원부에서 방출된 광루미네선스 여기광을 선형빔(line beam)으로 형성하여 시료로 보내는 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부; 자동광학검사를 위한 조명광을 선형빔으로 방출하는 조명광원부; 상기 조명광원부에서 방출된 조명광을 반사하여 시료로 보내고, 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 투과시키는 조명광 반사 거울부; 상기 광루미네선스 여기광과 상기 조명광이 상기 시료 표면을 주사할 수 있도록 시료를 장착하고 이동시키는 시료 스테이지; 상기 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 통과시키는 광학렌즈부; 상기 광학렌즈부를 통과한 상기 산란광 및 반사광을 상기 발생한 광루미네선스로부터 분리하는 이색 거울(dichroic mirror) 분리부; 상기 이색 거울 분리부에서 분리된 산란광 및 반사광을 검출하는 산란광 및 반사광검출부; 및 상기 이색 거울 분리부에서 분리된 광루미네선스를 검출하는 광루미네선스 검출부를 포함하고, 상기 광루미네선스 광원부는 청색광과 녹색광 겸용 여기광 및 적색광용 여기광을 포함하고, 상기 두 여기광은 여기광 합류부를 통해 합류하고, 상기 광루미네선스 광원부와 상기 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부 사이의 광경로는 광섬유로 연결되는, 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비를 제공한다. The present invention is a micro LED inspection device that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection: the device includes: a photoluminescence light source unit that emits photoluminescence excitation light; a photoluminescence excitation light linear beam generation unit that forms a line beam of the photoluminescence excitation light emitted from the photoluminescence light source unit and sends it to a sample; an illumination light source unit for emitting illumination light for automatic optical inspection as a linear beam; an illumination light reflection mirror unit that reflects the illumination light emitted from the illumination light source unit and sends it to the sample, and transmits photoluminescence, scattered light, and reflected light generated from the sample; a sample stage for mounting and moving a sample so that the photoluminescence excitation light and the illumination light scan the sample surface; an optical lens unit for passing photoluminescence, scattered light, and reflected light generated from the sample; a dichroic mirror separating unit separating the scattered light and the reflected light passing through the optical lens unit from the generated optical luminescence; a scattered light and reflected light detection unit for detecting the scattered and reflected light separated by the dichroic mirror separating unit; and a photoluminescence detector for detecting the photoluminescence separated by the dichroic mirror separator, wherein the photoluminescence light source includes excitation light for both blue and green light and excitation light for red light, The light is joined through the excitation light confluence unit, and the optical path between the photoluminescence light source unit and the photoluminescence excitation light linear beam generation unit is connected by an optical fiber, and photoluminescence inspection and automatic optical inspection are simultaneously performed. Provides micro LED inspection equipment that
본 발명은 또한, 상기 검사장비는 상기 반사 거울부와 시료 사이에 위치한 대물렌즈(Objective lens)를 더 포함하고, 상기 대물렌즈는 상기 시료에서 방출된 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 투과시켜 상기 광학렌즈부로 진행하도록 하는, 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비를 제공한다.In the present invention, the inspection equipment further includes an objective lens positioned between the reflective mirror unit and the sample, and the objective lens transmits photoluminescence, scattered light, and reflected light emitted from the sample to the sample. Provided is a micro LED inspection equipment that simultaneously performs a photoluminescence inspection and an automatic optical inspection to proceed to an optical lens unit.
본 발명은 또한, 상기 청색광과 녹색광 겸용 여기광의 파장은 370nm~420nm이고, 상기 적색광용 여기광의 파장은 550nm~600nm인, 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비를 제공한다.The present invention also provides a micro LED inspection equipment for simultaneously performing photoluminescence inspection and automatic optical inspection, wherein the wavelength of the excitation light for both the blue light and the green light is 370 nm to 420 nm, and the wavelength of the excitation light for the red light is 550 nm to 600 nm. do.
본 발명은 또한, 상기 광루미네선스 검출부는 다중밴드패스필터를 포함하고, 상기 다중밴드패스필터의 통과 파장 대역은 각각 433~465nm, 512~538nm 및 610~644nm인, 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비를 제공한다.In the present invention, the photoluminescence detection unit includes a multi-band pass filter, and the pass wavelength bands of the multi-band pass filter are 433 to 465 nm, 512 to 538 nm, and 610 to 644 nm, respectively. Provides micro LED inspection equipment that simultaneously performs automatic optical inspection.
본 발명은 또한, 상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 480nm~510nm의 인, 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비를 제공한다.The present invention also provides a micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection, wherein the optical filter of the scattered light and reflected light detection unit has a phosphorus range of 480 nm to 510 nm.
본 발명은 또한, 상기 조명광은 근적외선인, 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비를 제공한다.The present invention also provides a micro LED inspection device that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection, wherein the illumination light is near infrared rays.
본 발명은 또한, 상기 근적외선의 파장은 770~790nm이고, 상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 725nm 롱패스필터인, 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비를 제공한다.The present invention also provides a micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection, wherein the wavelength of the near infrared ray is 770 to 790 nm, and the optical filter of the scattered light and reflected light detection unit is a 725 nm long pass filter. .
본 발명의 마이크로 LED 검사장비는 광루미네선스 특성과 자동광학검사를 동시에 수행하여, 검사시간을 획기적으로 단축시키고 영상 데이터의 크기도 효율적으로 조절하여 데이터 저장과 연산을 위한 컴퓨터 관련 장치의 비용도 절감시킨다. The micro LED inspection equipment of the present invention performs photoluminescence characteristics and automatic optical inspection at the same time, dramatically reducing inspection time and efficiently adjusting the size of image data, thereby reducing the cost of computer-related devices for data storage and calculation. save
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 조명광이 근적외선인 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 조명광이 밴드패스필터를 구비한 가시광선인 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 여기광원과 근적외선 조명광의 파장대역을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광루미네선스용 다중 밴드패스필터의 파장대역을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 725nm 롱패스필터의 통과 파장대역을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 백색 조명광용 475nm~485nm 밴드패스필터의 파장대역을 통과 파장대역을 나타내는 그래프이다.
도 7은 종래기술의 마이크로 LED 검사방법(a)과 본 발명에 따른 마이크로 LED 검사방법(b)의 측정개념을 나타낸 순서도이다.1 is a conceptual diagram of a micro LED inspection equipment that simultaneously performs an optical luminescence inspection and an automatic optical inspection, in which illumination light is near-infrared rays, according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection, in which illumination light is visible light having a band pass filter, according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing wavelength bands of an excitation light source and near-infrared illumination light according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a wavelength band of a multi-band pass filter for photoluminescence according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a pass wavelength band of a 725 nm long pass filter according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a pass wavelength band of a 475 nm to 485 nm band pass filter for white illumination light according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart showing a measurement concept of a micro LED inspection method (a) of the prior art and a micro LED inspection method (b) according to the present invention.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to common or dictionary meanings. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so various equivalents that can replace them at the time of the present application It should be understood that there may be waters and variations. Hereinafter, a preferred embodiment to the extent that a person skilled in the art to which the present invention pertains can be easily practiced will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 조명광이 근적외선인 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비는, 광루미네선스 여기광(300)을 방출하는 광루미네선스 광원부; 상기 광루미네선스 광원부에서 방출된 광루미네선스 여기광을 선형빔(line beam)으로 형성하여 시료(50)로 보내는 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부(30); 자동광학검사를 위한 조명광을 선형빔으로 방출하는 조명광원부; 상기 조명광원부에서 방출된 조명광을 반사하여 시료로 보내고, 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 투과시키는 조명광 반사 거울부(40); 상기 광루미네선스 여기광과 상기 조명광이 상기 시료 표면을 주사할 수 있도록 시료를 장착하고 이동시키는 시료 스테이지; 상기 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 통과시키는 광학렌즈부(60); 상기 광학렌즈부를 통과한 상기 산란광 및 반사광을 상기 발생한 광루미네선스로부터 분리하는 이색 거울(dichroic mirror) 분리부(70); 상기 이색 거울 분리부에서 분리된 산란광 및 반사광(450)을 검출하는 산란광 및 반사광 검출부(80); 및 상기 이색 거울 분리부에서 분리된 광루미네선스(350)를 검출하는 광루미네선스 검출부를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 광루미네선스 광원부는 청색광과 녹색광 겸용 여기광(100) 및 적색광용 여기광(200)을 포함하고, 상기 두 여기광은 여기광 합류부(10)를 통해 합류하고, 상기 광루미네선스 광원부와 상기 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부 사이의 광경로는 광섬유(20)로 연결될 수 있다. 1 is a conceptual diagram of a micro LED inspection equipment that simultaneously performs an optical luminescence inspection and an automatic optical inspection, in which illumination light is near-infrared rays, according to an embodiment of the present invention. According to one embodiment of the present invention, a micro LED inspection equipment for simultaneously performing photoluminescence inspection and automatic optical inspection includes: a photoluminescence light source unit emitting
본 발명의 일 구현예에서 상기 광루미네선스 검출부는 청색광, 녹색광 및 적색광을 선택적으로 투과시키는 다중밴드패스필터(77)를 포함하고, 상기 다중밴드패스필터의 통과 파장 대역은 각각 청색광 433~465nm, 녹색광 512~538nm 및 적색광 610~644nm이다. 상기 광루미네선스 파장대역에서 상기 조명광은 475nm~485nm의 밴드패스필터(45)를 구비한 할로겐 램프를 포함하는 백색광이고, 이때 상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 480nm~510nm의 밴드패스필터(74)이다. 자동 광학 검사를 위한 반사광 또는 산란광 측정에서 여기용 입사광과 입사광에 의한 광루미네선스를 차단하기 위해 상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 480nm~510nm의 밴드패스필터를 사용하게 된다. 그 결과 상기 밴드패스필터를 통과한 반사광 및/또는 산란광만 수집할 수 있다. 이처럼 근적외선보다 짧은 파장대의 광원을 사용하는 경우는 광학적 특성에 따른 이유로 자동 광학검사의 해상력을 높이기 위한 것이다. In one embodiment of the present invention, the photoluminescence detector includes a
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 조명광이 밴드패스필터를 구비한 가시광선인 광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 검사장비는 광루미네선스 여기광을 방출하는 광루미네선스 광원부; 상기 광루미네선스 광원부에서 방출된 광루미네선스 여기광을 선형빔(line beam)으로 형성하여 시료로 보내는 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부; 자동광학검사를 위한 조명광을 선형빔으로 방출하는 조명광원부; 상기 조명광원부에서 방출된 조명광을 반사하여 시료로 보내고, 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 투과시키는 조명광 반사 거울부; 상기 광루미네선스 여기광과 상기 조명광이 상기 시료 표면을 주사할 수 있도록 시료를 장착하고 이동시키는 시료 스테이지; 상기 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 통과시키는 광학렌즈부; 상기 광학렌즈부를 통과한 상기 산란광 및 반사광을 상기 발생한 광루미네선스로부터 분리하는 이색 거울(dichroic mirror) 분리부; 상기 이색 거울 분리부에서 분리된 산란광 및 반사광을 검출하는 산란광 및 반사광 검출부; 및 상기 이색 거울 분리부에서 분리된 광루미네선스를 검출하는 광루미네선스 검출부를 포함하고, 상기 광루미네선스 광원부는 청색광과 녹색광 겸용 여기광 및 적색광용 여기광을 포함하고, 상기 두 여기광은 여기광 합류부를 통해 합류하고, 상기 광루미네선스 광원부와 상기 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부 사이의 광경로는 광섬유로 연결되며, 상기 조명광은 근적외선이다.2 is a conceptual diagram of a micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection, in which illumination light is visible light having a band pass filter, according to an embodiment of the present invention. Inspection equipment according to one embodiment of the present invention includes a photoluminescence light source unit for emitting photoluminescence excitation light; a photoluminescence excitation light linear beam generation unit that forms a line beam of the photoluminescence excitation light emitted from the photoluminescence light source unit and sends it to a sample; an illumination light source unit for emitting illumination light for automatic optical inspection as a linear beam; an illumination light reflection mirror unit that reflects the illumination light emitted from the illumination light source unit and sends it to the sample, and transmits photoluminescence, scattered light, and reflected light generated from the sample; a sample stage for mounting and moving a sample so that the photoluminescence excitation light and the illumination light scan the sample surface; an optical lens unit for passing photoluminescence, scattered light, and reflected light generated from the sample; a dichroic mirror separating unit separating the scattered light and the reflected light passing through the optical lens unit from the generated optical luminescence; a scattered light and reflected light detector detecting the scattered and reflected light separated by the dichroic mirror separator; and a photoluminescence detector for detecting the photoluminescence separated by the dichroic mirror separator, wherein the photoluminescence light source includes excitation light for both blue and green light and excitation light for red light, Light is joined through an excitation light confluence, and an optical path between the photoluminescence light source section and the photoluminescence excitation light linear beam generating section is connected by an optical fiber, and the illumination light is a near-infrared ray.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 여기광원과 근적외선 조명광(400)의 파장대역을 나타내는 그래프이다. 청색광과 녹색광보다 단파장의 청색광 및 녹색광 여기광원을 사용하여 청색광 및 녹색광 루미네선스를 발생시키며, 적색광 루미네선스를 발생시키기 위한 별도의 적색광 여기광원을 함께 사용한다. 또한, 근적외선으로 자동광학검사를 수행하므로 광루미네선스와 파장범위가 겹치치 않는다. 3 is a graph showing wavelength bands of an excitation light source and a near-
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광루미네선스용 다중 밴드패스필터의 파장대역을 나타내는 그래프이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 광루미네선스 검출부는 청색광, 녹색광 및 적색광을 선택적으로 투과시키는 다중밴드패스필터를 포함하고, 상기 다중밴드패스필터의 통과 파장 대역은 각각 청색광 433~465nm, 녹색광 512~538nm 및 적색광 610~644nm이다. 본 발명의 일 구현예에서는 좁은 밴드패스필터를 채택하여 여기광과 광루미네선스가 겹치지 않도록 한다. 4 is a graph showing a wavelength band of a multi-band pass filter for photoluminescence according to an embodiment of the present invention. In one embodiment of the present invention, the photoluminescence detector includes a multi-band pass filter that selectively transmits blue light, green light, and red light, and the pass wavelength bands of the multi-band pass filter are blue light 433 to 465 nm and green light 512 nm, respectively. ~538nm and red light 610~644nm. In one embodiment of the present invention, a narrow band pass filter is adopted to prevent overlapping of excitation light and photoluminescence.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 725nm 롱패스필터(75)의 통과 파장대역을 나타내는 그래프이다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 근적외선의 파장은 770~790nm이고, 상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 725nm 롱패스필터이다. 상기 롱패스필터는 근적외선이 시료에 조사되어 반사된 광만 통과하게 된다. 5 is a graph showing a pass wavelength band of a 725 nm
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 백색 조명광(410)용 475nm~485nm 밴드패스필터의 파장대역을 통과 파장대역을 나타내는 그래프이다. 자동 광학 검사를 위한 반사광 또는 산란광 측정에서 여기용 입사광과 입사광에 의한 광루미네선스를 차단하기 위해 상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 480nm~510nm의 밴드패스필터를 사용하게 된다. 그 결과 상기 밴드패스필터를 통과한 반사광 및/또는 산란광만 수집할 수 있다. 이처럼 근적외선보다 짧은 파장대의 광원을 사용하는 경우는 광학적 특성에 따른 이유로 자동 광학검사의 해상력을 높이기 위한 것이다.6 is a graph showing a pass wavelength band of a 475 nm to 485 nm band pass filter for white illumination light 410 according to an embodiment of the present invention. A band pass filter of 480 nm to 510 nm is used as an optical filter of the scattered light and reflected light detection unit to block the incident light for excitation and photoluminescence by the incident light in measurement of reflected light or scattered light for automatic optical inspection. As a result, only reflected light and/or scattered light passing through the band pass filter may be collected. The use of a light source in a wavelength range shorter than that of near-infrared rays is intended to increase the resolution of automatic optical inspection due to optical characteristics.
도 7은 종래기술의 마이크로 LED 검사방법(a)과 본 발명에 따른 마이크로 LED 검사방법(b)의 측정개념을 나타낸 순서도이다. 종래기술의 마이크로 LED 검사방법에서 광루미네선스 검사는 청색광과 녹색광용 칩은 자외선영역의 수은-제논 램프에서 나오는 자외선 첨두(peak) 파장을 이용하여 여기(excitation)시켜 광특성을 측정하고, 적색광은 녹색 영역인 532nm 근처의 레이저 또는 제논램프의 첨두 파장을 이용하였다. 여기서 자동 광학검사는 조명광을 백색광이나 적색광으로 사용하였기 때문에 시료의 광루미네선스 파장과 중복되는 문제가 있었다. 청색광, 녹색광, 적색광 LED의 광루미네선스 특성과 자동 광학검사를 모두 하려면 총 3회 또는 4회의 검사과정을 반복해야 했다. 칩의 크기가 작아지는 마이크로 LED 디스플레이의 경우에는 고해상도 영상을 얻어 판독할 때 4번까지 측정하는데 따른 측정시간의 증가에다, 영상 데이터가 커지므로 컴퓨터를 비롯한 기록장치의 요구성능이 지나치게 높아지기도 했다.7 is a flow chart showing a measurement concept of a micro LED inspection method (a) of the prior art and a micro LED inspection method (b) according to the present invention. In the prior art micro LED inspection method, the photoluminescence inspection uses the peak wavelength of ultraviolet rays emitted from the mercury-xenon lamp in the ultraviolet region for the blue light and green light chips to excite them to measure the light characteristics, and red light used the peak wavelength of a laser or xenon lamp near 532 nm, which is a green region. Here, since the automatic optical inspection uses white light or red light as the illumination light, there is a problem of overlapping with the photoluminescence wavelength of the sample. In order to perform both photoluminescence characteristics and automatic optical inspection of blue light, green light, and red light LEDs, the inspection process had to be repeated three or four times in total. In the case of a micro LED display with a smaller chip size, the measurement time increased due to measuring up to 4 times when obtaining and reading a high-resolution image, and the required performance of a recording device including a computer became excessively high due to the large image data.
본 발명의 검사방법은 청색광과 녹색광의 여기광원으로 370nm~420nm 대역의 자외선을 채택하고, 적색광의 여기광원으로는 550nm~600nm의 황색광을 함께 사용하여 청색광, 녹색광, 적색광 루미네선스를 동시에 획득하고, 자동 광학검사에서는 청색광, 녹색광, 적색광 대역이 아닌 780nm 이상의 근적외선 조명광이나 480nm~510nm 대역의 조명광을 사용하여 검사용 파장이 서로 겹치지 않게 하여 한번의 검사 동작으로 서로 다른 4가지 측정을 수행할 수 있다. 여기에 더해 광루미네선스 검사에서는 멀티 밴드패스필터를 채택하여 여기광과 자동 광학장치의 조명광을 차단할 수 있고, 자동 광학검사에서는 근적외선 영역의 광을 통과시키는 롱패스필터를 채택하여 광루미네선스 및 여기광을 차단하여 시료에서 반사된 광만 검출할 수 있다. The inspection method of the present invention adopts ultraviolet light in the range of 370 nm to 420 nm as the excitation light source of blue light and green light, and uses yellow light of 550 nm to 600 nm as the excitation light source of red light to obtain blue light, green light, and red light luminescence at the same time. In automatic optical inspection, 780 nm or higher near-infrared illumination light or 480 nm to 510 nm illumination light, rather than blue, green, and red light bands, is used so that the wavelengths for inspection do not overlap with each other, so that four different measurements can be performed with one inspection operation. there is. In addition, in the photoluminescence inspection, a multi-band pass filter can be adopted to block the excitation light and the illumination light of the automatic optical device. And by blocking the excitation light, only the light reflected from the sample can be detected.
이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.Although the exemplary embodiments of the present application have been described in detail above, the scope of the present application is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present application defined in the following claims are also within the scope of the present application. that belongs to
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. All technical terms used in the present invention, unless defined otherwise, are used with the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art related to the present invention. The contents of all publications incorporated herein by reference are incorporated herein by reference.
10. 여기광 합류부
20. 광섬유(optical fiber)
30. 선형빔 생성부(Line beam generator)
40. 반사 거울부
45. 475nm~485nm의 밴드패스필터
50. 시료
60. 광학 렌즈부
70. 이색 거울(dichroic mirror) 분리부
74. 480nm~510nm의 밴드패스필터
75. 725nm 롱패스필터
77. 다중 밴드패스필터
80. 산란광 및 반사광검출부
90. 광루미네선스 검출부
100. 청색광과 녹색광 겸용 여기광
200. 적색광용 여기광
300. 광루미네선스 여기광
350. 이색 거울 분리부에서 분리된 광루미네선스
400. 근적외선 조명광
410. 백색 조명광
450. 이색 거울 분리부에서 분리된 산란광 및 반사광10. Excitation light confluence
20. Optical fiber
30. Line beam generator
40. Reflective mirror part
45. 475nm to 485nm band pass filter
50. Sample
60. Optical lens unit
70. Dichroic mirror separator
74. 480nm to 510nm band pass filter
75. 725nm long pass filter
77. Multiple Bandpass Filters
80. Scattered light and reflected light detection unit
90. Photoluminescence detection unit
100. Excitation light for both blue and green light
200. Excitation light for red light
300. Optical Luminescence Excitation Light
350. Photoluminescence separated from the dichroic mirror separator
400. Near-infrared illumination light
410. White Illumination Light
450. Scattered and reflected light separated in the dichroic mirror separator
Claims (7)
상기 장비는, 광루미네선스 여기광을 방출하는 광루미네선스 광원부;
상기 광루미네선스 광원부에서 방출된 광루미네선스 여기광을 선형빔(line beam)으로 형성하여 시료로 보내는 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부;
자동광학검사를 위한 조명광을 선형빔으로 방출하는 조명광원부;
상기 조명광원부에서 방출된 조명광을 반사하여 시료로 보내고, 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 투과시키는 조명광 반사 거울부;
상기 광루미네선스 여기광과 상기 조명광이 상기 시료 표면을 주사할 수 있도록 시료를 장착하고 이동시키는 시료 스테이지;
상기 시료에서 발생한 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 통과시키는 광학렌즈부;
상기 광학렌즈부를 통과한 상기 산란광 및 반사광을 상기 발생한 광루미네선스로부터 분리하는 이색 거울(dichroic mirror) 분리부;
상기 이색 거울 분리부에서 분리된 산란광 및 반사광을 검출하는 산란광 및 반사광 검출부; 및
상기 이색 거울 분리부에서 분리된 광루미네선스를 검출하는 광루미네선스 검출부를 포함하고,
상기 광루미네선스 광원부는 청색광과 녹색광 겸용 여기광 및 적색광용 여기광을 포함하고, 상기 두 여기광은 여기광 합류부를 통해 합류하고,
상기 광루미네선스 광원부와 상기 광루미네선스 여기광 선형빔 생성부 사이의 광경로는 광섬유로 연결되는,
광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비.
As a micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection:
The equipment includes a photoluminescence light source unit for emitting photoluminescence excitation light;
a photoluminescence excitation light linear beam generation unit that forms a line beam of the photoluminescence excitation light emitted from the photoluminescence light source unit and sends it to a sample;
an illumination light source unit for emitting illumination light for automatic optical inspection as a linear beam;
an illumination light reflection mirror unit that reflects the illumination light emitted from the illumination light source unit and sends it to the sample, and transmits photoluminescence, scattered light, and reflected light generated from the sample;
a sample stage for mounting and moving a sample so that the photoluminescence excitation light and the illumination light scan the sample surface;
an optical lens unit for passing photoluminescence, scattered light, and reflected light generated from the sample;
a dichroic mirror separating unit separating the scattered light and the reflected light passing through the optical lens unit from the generated optical luminescence;
a scattered light and reflected light detector detecting the scattered and reflected light separated by the dichroic mirror separator; and
a photoluminescence detector for detecting the photoluminescence separated by the dichroic mirror separator;
The photoluminescence light source unit includes excitation light for both blue light and green light and excitation light for red light, and the two excitation lights are joined through an excitation light confluence part;
An optical path between the photoluminescence light source unit and the photoluminescence excitation light linear beam generator is connected by an optical fiber.
Micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection.
상기 검사장비는 상기 반사 거울부와 시료 사이에 위치한 대물렌즈(Objective lens)를 더 포함하고,
상기 대물렌즈는 상기 시료에서 방출된 광루미네선스, 산란광 및 반사광을 투과시켜 상기 광학렌즈부로 진행하도록 하는,
광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비.
According to claim 1,
The inspection equipment further includes an objective lens located between the reflective mirror unit and the sample,
The objective lens transmits photoluminescence, scattered light, and reflected light emitted from the sample to proceed to the optical lens unit,
Micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection.
상기 청색광과 녹색광 겸용 여기광의 파장은 370nm~420nm이고, 상기 적색광용 여기광의 파장은 550nm~600nm인,
광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비.
According to claim 1,
The wavelength of the excitation light for both the blue light and the green light is 370 nm to 420 nm, and the wavelength of the excitation light for the red light is 550 nm to 600 nm.
Micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection.
상기 광루미네선스 검출부는 다중밴드패스필터를 포함하고,
상기 다중밴드패스필터의 통과 파장 대역은 각각 433~465nm, 512~538nm 및 610~644nm인,
광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비.
According to claim 3,
The photoluminescence detector includes a multi-band pass filter,
The pass wavelength bands of the multi-band pass filter are 433 to 465 nm, 512 to 538 nm, and 610 to 644 nm, respectively.
Micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection.
상기 조명광은 475nm~485nm의 밴드패스필터를 구비한 백색광이고,
상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 480nm~510nm의 밴드패스필터인,
광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비.
According to claim 3,
The illumination light is white light with a band pass filter of 475 nm to 485 nm,
The optical filter of the scattered light and reflected light detection unit is a band pass filter of 480 nm to 510 nm,
Micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection.
상기 조명광은 근적외선인,
광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비.
According to claim 1,
The illumination light is near infrared,
Micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection.
상기 근적외선의 파장은 770~790nm이고,
상기 산란광 및 반사광 검출부의 광필터는 725nm 롱패스필터인,
광루미네선스 검사와 자동광학검사를 동시에 수행하는 마이크로 LED 검사장비.
According to claim 6,
The wavelength of the near infrared ray is 770 to 790 nm,
The optical filter of the scattered light and reflected light detector is a 725 nm long pass filter,
Micro LED inspection equipment that simultaneously performs photoluminescence inspection and automatic optical inspection.
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|---|---|---|---|
| KR1020210154519A KR102602029B1 (en) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | Micro LED Inspection Device for Performing Photoluminescence Inspection and Automatic Optical Inspection Simultaneously |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210154519A KR102602029B1 (en) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | Micro LED Inspection Device for Performing Photoluminescence Inspection and Automatic Optical Inspection Simultaneously |
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