전자 및 반도체 분야의 산업용 카메라 응용

웨이퍼 및 집적회로(IC) 결함 검출을 위한 고해상도 산업용 카메라

웨이퍼 레벨 검사를 위한 마이크론 단위 해상도의 글로벌 셔터 영상 촬영

전역 셔터(Global Shutter)를 탑재한 산업용 카메라는 고속으로 웨이퍼를 스캔할 때 모션 블러(Motion Blur)를 제거하여, 최대 1마이크로미터(μm) 수준의 해상도로 선명한 이미지를 촬영합니다. 이러한 수준의 세부 묘사는 300mm 실리콘 웨이퍼 상의 미세한 균열, 먼지 입자, 패턴 결함 등을 식별하는 데 매우 중요합니다. 롤링 셔터(Rolling Shutter) 센서는 다른 방식으로 작동하지만, 전역 셔터는 각 픽셀의 노출 시점을 생산 라인의 이동 속도와 정확히 동기화합니다. 이는 컨베이어 벨트 위에서 초당 500mm의 속도로 이동하는 대상을 검사할 때 결정적인 차이를 만듭니다. 현재는 2000만 화소 이상의 고해상도 센서를 사용해 일반 광학계가 놓치는 1마이크로미터보다 작은 결함까지도 감지할 수 있습니다. 반도체 제조 분야 학술지에 발표된 연구에 따르면, 양산률(Yield)이 특히 중요한 응용 분야에서 이러한 기술은 검출되지 않고 유출되는 결함을 약 50%까지 감소시킵니다. 일부 시스템은 가시광선과 근적외선(NIR) 파장을 결합한 다중 스펙트럼 영상 기법(Multi-spectral Imaging Techniques)을 활용하기도 하는데, 이를 통해 표면 아래에 숨겨진 결함을 비접촉 방식으로 보다 뚜렷한 대비로 식별할 수 있습니다.

산업용 카메라 데이터를 활용한 AI 기반 IC 및 PCB 결함 실시간 분류

CNN은 초고해상도 카메라 영상을 초당 120프레임으로 실시간 처리하며, 다양한 결함을 매우 빠르게 탐지합니다. 구체적으로는 8밀리초 이내의 속도로 탐지가 가능합니다. 여기에는 인쇄회로기판(PCB) 상의 납땜 브리지(solder bridges) 및 집적회로(IC) 내의 게이트 산화막 핀홀(gate oxide pinholes)과 같은 귀찮은 결함들이 포함됩니다. 이 기술을 뒷받침하는 모델들은 전문가들이 라벨링한 방대한 이미지 데이터셋을 기반으로 훈련되었으며, 30종 이상의 다양한 결함 유형을 식별할 수 있습니다. 엣지 컴퓨팅 하드웨어에 배포될 경우, 시스템은 즉각적인 조치를 취할 수 있습니다. 예를 들어, 덴드라이트(dendrite) 성장 또는 배선(trace) 내의 미세 균열과 같은 중대한 문제를 탐지하면 자동으로 불량 판정 및 제거 메커니즘이 작동합니다. 이 설정이 뛰어난 성능을 발휘하는 이유는 열 데이터와 카메라 영상 데이터를 융합하여 분석하는 방식에 있습니다. 이러한 이중 접근법은 오경보(false alarm)를 크게 줄이면서 실제 공장 테스트에서 약 99%의 정확도를 달성하게 합니다. 또한 모든 판단 과정은 자동으로 기록되며, 이는 제조 공정 전반에 걸친 완전한 가시성(visibility)을 보장합니다. 이러한 로깅 기능은 지속적인 개선을 지원할 뿐만 아니라, 반복 발생하는 문제의 근본 원인을 엔지니어가 신속히 추적하고 분석할 수 있도록 돕습니다.

정밀 계측 및 산업용 카메라를 활용한 실시간 품질 관리

산업용 카메라는 가시광, 적외선, 자외선 스펙트럼을 융합한 다중 스펙트럼 영상 기술을 통해 마이크로미터 이하 수준의 2D/3D 계측 성능을 제공함으로써, 단일 파장 시스템에서는 탐지하지 못하는 미세한 왜곡, 두께 변동, 표면 결함 등을 식별할 수 있다. 이러한 계층적 접근 방식은 기존 방법 대비 측정 불확도를 40% 감소시키면서도 시간당 500개 이상의 웨이퍼 처리 속도를 유지한다.

다중 스펙트럼 산업용 카메라 융합을 통한 마이크로미터 이하 수준의 2D/3D 측정

이 다중 스펙트럼 융합 카메라는 동일한 시간에 서로 다른 파장으로부터 차원 데이터를 수집하여, 0.5마이크로미터 이하의 해상도를 갖는 정밀한 3D 맵을 생성합니다. 여러 측정 단계가 필요 없어지므로 검사 시간을 약 60퍼센트 단축할 수 있습니다. 이 시스템은 깊이가 단 2마이크로미터에 불과한 미세한 흠집을 탐지하고, 표면에 잔류한 오염 물질을 모두 식별할 수 있습니다. 실시간 SPC 차트도 내장되어 있습니다. 치수 편차가 ±0.8마이크로미터 공차 범위를 벗어나기 시작하면 자동으로 경고가 발생합니다. 특히 화학기계적 연마(CMP)와 같은 공정에서 이러한 편차가 흔히 발생하기 때문에, 운영자는 보고서를 기다리지 않고도 즉시 조정 시점을 정확히 파악할 수 있습니다.

클린룸 내 인라인 공정 모니터링을 위한 엣지 배치형 비전 시스템

산업용 카메라를 ISO 클래스 3~5 청정실 내부, 즉 엣지 단에서 바로 설치하면 리소그래피 및 에칭 장비에 나노초 단위의 피드백을 제공할 수 있습니다. 소형 비전 시스템은 현장에서 바로 영상 처리를 수행하므로, 귀찮은 네트워크 지연을 피할 수 있으며, 오버레이 미정렬 또는 불충분 에칭과 같은 문제를 감지할 경우 자동 재교정을 즉시 시작합니다. 제조업체가 이러한 장치에 내장된 AI를 활용해 입자성 잡음을 필터링하면, 고속 양산 공정 중 결함 검출 성공률이 일반적으로 약 99.98%에 달합니다. 이 방식은 클라우드 컴퓨팅에 의존하는 기존 설정에 비해 오탐(거짓 경보)을 약 35% 감소시킵니다. 많은 공장 관리자들이 이와 같은 로컬 처리 방식 덕분에 일상 운영이 훨씬 원활해졌다고 보고하고 있습니다.

반도체 특화 과제를 위한 전문 산업용 카메라 기술

서브서피스 실리콘 웨이퍼 검사를 위한 SWIR 산업용 카메라

실리콘은 약 900~1700나노미터(nm) 범위의 단파적외선(SWIR) 빛을 투과시켜, 특수한 SWIR 카메라를 통해 표면 아래에서 일어나는 현상을 손상 없이 관찰할 수 있게 합니다. 이러한 카메라는 일반 가시광선 시스템이 완전히 놓치는 다양한 숨겨진 결함—예를 들어 미세한 균열, 재료 내부의 공극, 원치 않는 화학 불순물 등—을 모두 탐지합니다. 첨단 기술 노드를 다루는 제조업체의 경우, 이와 같은 영상 기술은 실리콘 웨이퍼의 백사이드에 존재하는 박막 간섭 및 오염으로 인한 주요 문제를 해결해 줍니다. SWIR 검사 기법을 적용하면, 단순히 표면만 관찰하는 방식에 비해 공차 경보(false alarm)가 약 30% 감소한다는 보고가 있습니다. 게다가 이 시스템은 시간당 200개 이상의 웨이퍼를 처리할 수 있어 생산 요구 사항에도 충분히 부합합니다. 가장 큰 장점은 검사 과정에서 웨이퍼에 어떠한 손상도 주지 않기 때문에, 엔지니어들이 분석을 위해 웨이퍼를 절개할 필요 없이 실시간으로 공정을 조정할 수 있다는 점입니다.

검사 정확도와 처리량의 균형 확보: 고속 산업용 카메라 시스템에서 허위 양성 결과 감소

반도체 산업은 미크론 수준의 결함을 식별할 수 있는 산업용 카메라를 필요로 하며, 동시에 분당 1,000대 이상에 달하는 높은 생산 속도에도 대응해야 한다. 그러나 이러한 생산 라인이 더욱 고속으로 가동될 경우 문제가 발생한다. 시스템이 결함이 없는 것을 잘못된 결함으로 인식하는 허위 경보가 증가하게 되는 것이다. 이러한 오류는 단순히 성가신 문제가 아니라 실제 비용 손실을 초래한다. 업계 자료에 따르면, 반복적으로 발생하는 하나의 허위 양성 신호는 기업에게 연간 약 74만 달러의 손실을 유발할 수 있으며, 이는 존재하지도 않는 문제를 해결하기 위한 시간 낭비, 생산 중단, 그리고 잘못 표시되어 폐기된 완전히 양호한 부품 등에서 기인한다.

이 긴장 관계를 해소하기 위해 선도적인 시스템은 세 가지 보완적인 전략을 통합한다:

• 적응형 AI 알고리즘 , 실시간 생산 데이터를 지속적으로 활용하여 진동으로 인한 아티팩트나 반사 빛(스페큘러 글레어)과 같은 환경적 잡음과 실제 결함을 구분하도록 계속해서 개선됨;
• 멀티스펙트럼 이미지 기술 , 이는 파장별 기판의 거동을 분석함으로써 반사율로 인한 오진을 완화시킴;
• 하드웨어 가속 처리 fPGA를 통한 실시간 분석을 가능하게 하여 초당 10G픽셀 이상의 속도를 유지하면서도 감도를 희생하지 않음.

공정 단계 및 재료 적층 구조에 따라 정밀하게 조정된 감도 임계값은 허위 양성률을 30% 이상 감소시키면서도 처리량 목표를 충족시킴. 그 결과, 불필요한 공정 중단이 줄어들고, 정상 작동하는 부품의 폐기량이 감소하며, 검사 엄격성과 운영 효율성 간의 일치도가 향상됨.

산업용 카메라를 활용한 전자부품 및 반도체 검사를 최적화할 준비가 되셨습니까?

전자제품 및 반도체 제조 요구 산업용 카메라 솔루션은 제공 양보 없는 마이크론 수준의 정밀도, 실시간 처리 및 고처리량 . 모두  이러한 것들이어야 합니다  주소 웨이퍼, IC, PCB 생산의 고유한 과제 — 서브서피스 결함 검출부터 클린룸 엣지 모니터링까지 — 에 대응하기 위해 카메라 성능이나 특화 기술을 희생해서는 안 됩니다. 결과를 나타냅니다. 수율 감소, 비용이 많이 드는 오진(거짓 양성), 그리고 계획되지 않은 가동 중단을 초래할 수 있으며, 어떤 약화시키다 es반도체 및 전자 부품 제조 공정의 효율성과 품질을 저해합니다.

15년간의 머신 비전 전문 역량을 바탕으로, HIFLY Technology는 제공 전자 및 반도체 제조 분야를 위한 맞춤형 산업용 카메라 솔루션을 제공합니다 . 여기에는 고해상도 글로벌 셔터 카메라, 다중 스펙트럼 융합 시스템, 그리고 SWIR 전용 카메라가 포함됩니다. 이들은 맞춤형 산업용 렌즈 및 머신 비전 조명과 함께 통합된 원스톱 검사 시스템을 구현합니다. ISO 9001:2015 인증 및 전 세계 기술 지원을 기반으로 한 당사의 솔루션은 현재 리 ne함께하는 제로 디펙트 , 고속 처리 반도체 및 전자 제품 생산 라인의 목표.

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