SWIR(Short-wave infrared)이란?

SWIR은 Short-Wave-Infrared 파장을 뜻합니다.

SWIR 파장은 일반적으로 900nm에서 1700nm의 범위에 해당하며, 인프라레드(적외선) 스펙트럼 중 중간 파장대입니다.

SWIR은 긴 파장에 의해 특정 대기 입자를 투과하는 가시광 대역과는 차별화된 고유한 물리적 특성을 지니며,

야간 레이저 검사, 자율주행 자동차를 위한 LiDAR 센서 기술, 스마트팩토리, 국방 및 방위 산업, 식품 검사 등의

다양한 산업 및 응용 분야에 활용되고 있습니다.

SWIR 파장

반도체 산업에서의 SWIR 어플리케이션

반도체 산업은 컴퓨터, 스마트폰, 자동차, 의료 기기 등 다양한 분야에서 필수적인 역할을 하며,

PC 또는 모바일 장치용 프로세서 및 메모리 집적 회로부터 태양 전지에 이르기까지 폭넓은 응용 분야를 다룹니다.

반도체 산업에서 SWIR 카메라는 미세한 결함과 불량을 정확하게 탐지하여 제조 공정의 정밀도를 높이고, 불량률을 줄이며

제품 신뢰성을 향상시키는 데 중요한 도구로서, 품질 보증과 결함 분석을 수행합니다.

1. 실리콘 잉곳 및 브릭 검사 (Silicon ingot and brick inspection)

SWIR 카메라로 촬영한 잉곳 사진

반도체 산업에서는 결정질 실리콘 잉곳이나 브릭을 검사하기 위해 SWIR InGaAs 카메라가 널리 사용됩니다.

실리콘(Si) 물질은 1150nm 이상의 긴 파장을 흡수하지 않는 특성이 있습니다.

가시광선은 파장이 짧아서 에너지가 높아 실리콘에 쉽게 흡수되지만, SWIR 파장은 길어서 에너지가 낮고, 실리콘에 흡수되지 않기 때문에

잉곳 내부의 불순물과 결함을 감지하기에 적합합니다.

잉곳 내부의 불순물은 잉곳이 웨이퍼로 가공될 때 생산 장비에 손상을 줄 수 있기 때문에

SWIR 카메라는 이러한 손상을 예방하고 더 높은 효율성과 원활한 생산 프로세스를 보장하는 중요한 장비입니다.

*결정질 실리콘 : 실리콘 원자들이 규칙적으로 배열된 형태의 실리콘

2. 웨이퍼 및 다이 검사 (Wafer and die inspection)

SWIR 카메라로 촬영한 Si 내부의 다이싱 손상 확인

SWIR 카메라는 실리콘이 투명하게 보이는 단파 적외선 파장을 활용하여 반도체 웨이퍼와 다이의 내부 결함을 감지하는 데 매우 효과적입니다.

이 기술은 비파괴 검사로, 웨이퍼 내부의 파티클, 균열, 그리고 접합 불완전성을 정확하게 식별할 수 있습니다.

또한, 웨이퍼 다이싱 과정에서 발생하는 미세한 균열까지 감지하여 생산 장비의 손상을 방지하고,

전체 생산 공정의 품질을 크게 개선할 수 있습니다.

* 다이 : 집적 회로 칩

SWIR 카메라로 촬영한 밀봉 불량

MEMS 제조에서는 밀봉 검사, 결함 감지, 치수 측정 등 다양한 품질 검사를 수행하며,

WLP 공정에서는 TSV와 금속 범프의 적층 집적 회로의 품질 평가에 활용됩니다.

* MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) : 미세 전자 기계 시스템을 의미

* WLP(Wafer Level Packaging) : 실리콘 웨이퍼에 구멍을 내고 LED 칩을 넣어 패키징하는 방식

3. 광자 방출 (Photon emission)

SWIR 카메라로 촬영한 칩 레이아웃 이미지에 중첩된 광자 방출 이미지

광자 방출(Photon Emission)은 전자가 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 전환될 때 발생하며,

PEM(Photon Emission Microscopy)은 이를 감지하여 마이크로전자 소자의 결함을 찾아내는 기술입니다.

실리콘 CCD 카메라는 실리콘의 밴드갭을 넘는 에너지 전이에 대한 광자 방출을 관찰하는 데 효과적입니다.

그러나 SWIR 카메라는 실리콘 CCD 카메라가 감지하지 못하는 하위 밴드갭 방출까지 관찰할 수 있어, 결함 탐지에 더욱 효과적입니다.

*밴드갭 : 반도체 물질에서 전자가 이동할 수 있는 두 에너지 레벨 사이의 에너지 차이

위에서 설명한 반도체 산업에 적용될 수 있는 Xenics의 SWIR 카메라 중,

다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 BOBCAT 제품에 대해 소개해 드리겠습니다.

Xenics는 적외선 센서 및 카메라를 전문적으로 개발 제조하는 기업입니다.

SWIR InGaAs 이미지 센서 및 카메라 개발을 목표로 IMEC에서 독립하여 설립된 Xenics는

SWIR 및 LWIR 대역의 적외선 센서와 카메라를 직접 설계하고 제조하여 차별화된 기술력과 자체 생산 시설을 갖추고 있습니다.

또한 다양한 비전 컴포넌트 시스템과 쉽게 통합될 수 있도록 설계하여 장착 및 작동이 쉬운 작고 가벼운 디자인을 제공하며,

다양한 카메라 시리즈들은

다양한 산업에서 최고의 검사 솔루션을 목표로 활용되고 있습니다.

BOBCAT 640

Xenics의 BOBCAT 640 카메라는 고성능의 소형 SWIR 카메라로,

SWIR 범위에서 전문적인 품질 검사와 고온 공정 제어에 최적화되어 있습니다.

Camera Link와 GigE Vision 인터페이스를 제공하며, 경량 설계와 함께 낮은 노이즈 및 높은 전력 효율성의 특징을 가지고 있습니다.

BOBCAT 640은 자체 개발된 온도 안정화 InGaAs 탐지기를 기반으로 640x512 픽셀 해상도를 제공하며,

레이저 빔 분석 및 실리콘 반도체 재료 내부의 결함 조사에 적합합니다.

빛의 파장에 따른 BOBCAT InGaAs센서의 양자 효율 변화

BOBCAT에 탑재된 InGaAs 센서는 보편적인 SWIR 파장 영역대에서 높은 양자 효율을 보입니다.

이는 낮은 노이즈 달성을 가능하게 합니다

Xenics SWIR InGaAs Sensor

BOBCAT 640 주요 특징

Specifications

Application

실리콘 잉곳 및 브릭 검사, 웨이퍼 및 다이 검사, 태양광 웨이퍼 검사 등

반도체 분야 외에도 BOBCAT 640 는

에 적용될 수 있습니다.

Visible vs SWIR 비교 사진

가시광선 카메라는 인간의 눈으로 볼 수 있는 파장 범위(약 400~700nm)를 사용하지만,

SWIR 카메라는 900~1700nm의 파장을 사용하기 때문에, 가시광선 카메라로는 볼 수 없는 물체나 특성을 감지할 수 있습니다.

* 제약 검사 : Visible vs. SWIR *

SWIR 카메라는 알약 내부의 불순물이나 결함을 감지하여

품질 관리를 강화합니다.

* 종이의 습기 감지 : Visible vs. SWIR *

SWIR 카메라는 종이 내부의 습기 함량을 감지하여

종이 제조 과정에서 품질을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

* 식품 품질 검사 : Visible vs. SWIR *

SWIR 카메라는 식품 내부의 성분 변화나 신선도를 감지하여

안전하고 신선한 제품 제공에 중요한 역할을 합니다.

Xenics는 BOBCAT 시리즈를 포함한 다양한 SWIR 카메라 라인업을 제공하여,

산업용 비전 시스템, 품질 검사, 과학 연구, 그리고 보안 분야에서

최적의 성능을 발휘할 수 있는 다양한 선택지를 제공합니다.

Xenics SWIR 카메라 비교

Xenics의 SWIR 카메라들에 대해 자세한 사양이나

제품 구매 및 상담을 원하신다면

화인스텍을 방문해주시기 바랍니다.