라인 스캔 SWIR 카메라는 무엇이 다를까? SWIR 비전 솔루션

안녕하세요! 하이엔드 머신비전 토탈 엔지니어링 파트너, 바이렉스(VIREX)입니다.

머신비전 시스템을 설계할 때 많은 엔지니어분들이 가장 먼저 고민하는 기본 개념이 바로 ‘머신비전 카메라 기본개념’, ‘카메라 왜곡’, 그리고 ‘센서 노이즈’입니다.

가시광선(RGB/Mono) 영역대의 일반 비전 카메라는 물체의 표면을 촬영하므로, 표면 조명 튜닝이나 소프트웨어적인 카메라 왜곡 보정을 마치더라도 실리콘 내부의 정밀 크랙이나 불량을 들여다보는 데는 물리적인 한계가 존재합니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 반도체, 배터리, 태양광 검사 현장에서는 실리콘을 투과하는 SWIR(단파장 적외선) 비파괴 검사 솔루션이 필수 요소로 자리 잡았습니다.

오늘은 실리콘 비파괴 검사의 핵심 원리와 NIT사의 초고속 라인스캔 SWIR 카메라(LiSa SWIR)의 주요 적용 사례를 정밀하게 정리해 드립니다.

1. SWIR 파장대와 실리콘 투과 검사 원리

반도체 제조 및 패키징 공정에서는 수율 향상을 위해 실리콘 내부의 물리적·화학적 결함을 파괴 없이 정확히 잡아내야 합니다.

SWIR(Short-Wave Infrared, 단파장 적외선: 0.9㎛~1.7㎛) 이미징 기술은 가시광선과 달리 실리콘(Si) 웨이퍼를 그대로 투과하는 고유한 물리적 특성을 가집니다.

이를 활용하면 단단한 실리콘 웨이퍼 내부를 손상시키지 않고도 다음과 같은 하이엔드 검사가 가능해집니다.

• 실리콘 내부 미세 크랙(Micro-crack) 및 이물 오염 검출

• 다이 본딩(Die Bonding) 어라인먼트 오차 및 접합면 비파괴 검사

• 고감도(High Sensitivity) & 저노이즈(Low Noise): 열화상 카메라와 달리 센서 노이즈를 억제하고 명암 차이가 극심한 투과 환경에서도 높은 동적 범위(High Dynamic Range)의 또렷한 정밀 이미지를 구현합니다.

2. 왜 Area가 아닌 ‘라인스캔(Line Scan)’ SWIR인가?

정지된 화면을 면(Area) 단위로 찍는 에어리어 카메라와 달리, 라인스캔(Line-Scan) SWIR 카메라는 컨베이어나 롤러 위에서 고속 이동하는 대상체를 1픽셀 라인 단위로 연속 스캔합니다.

고속 인라인 설비에서 라인스캔 SWIR 카메라는 다음과 같은 독보적인 엔지니어링 이점을 제공합니다.

• 카메라 왜곡(Distortion) 원천 차단: 넓은 면적을 촬영할 때 렌즈 주변부에서 흔히 발생하는 외곽 왜곡이나 광량 저하 현상 없이, 스캔 영역 전체에서 1:1 완벽하게 균일한 해상도와 일정한 조도를 유지합니다.

• 고속 연속 공정 최적화: 롤투롤(Roll-to-Roll)이나 고속 웨이퍼 이동 라인에서 정지 없이 실시간 인라인 검사를 수행하여 설비 수율(Throughput)을 극대화합니다.

• 높은 시스템 통합성: 산업용 자동화 제어 설비 및 IPC와 유연하게 연동됩니다.

3. NIT LiSa SWIR 카메라의 4대 핵심 기술력 (Why NIT?)

글로벌 SWIR 센서 기술을 선도하는 NIT(New Imaging Technologies)사의 LiSa SWIR 시리즈는 반도체 비파괴 검사 시장에 최적화된 라인스캔 솔루션입니다.

• High Resolution: 라인스캔 2K(2048×1) 해상도부터 Full HD급까지 지원하여 서브 미크론급 미세 패턴 검사 가능

• High Speed: 라인스캔 카메라 기준 110kHz 이상의 초고속 스캔 레이트 지원

• Cost-effective solution: 하이엔드 SWIR 스펙 대비 합리적인 도입 비용으로 OEM 장비 제조 비용 부담 절감

• SWIR Band Optimization: 실리콘 투과 영역대에 특화된 높은 InGaAs 센서 파장 반응성 확보

4. 반도체·전자부품 주요 적용 사례 (Applications)

① Wafer & Substrate Inspection (웨이퍼 및 서브스트레이트 검사)

컨베이어 시스템으로 고속 이동하는 실리콘 웨이퍼 내부의 미세 크랙, 딥 레이어 오염, 다이 패터닝 오차를 실시간 투과 검사합니다.

② Inline Defect Detection during Dicing & Polishing (다이싱 및 폴리싱 공정)

웨이퍼를 절단(Dicing)하거나 표면을 연마(Polishing)하는 공정 중 발생하는 단면 칩핑(Chipping) 및 내부 균열 불량을 인라인에서 즉각 선별합니다.

③ Solar Panel & Electronic Components (태양광 셀 및 정밀 부품)

태양광 패널 셀 내부의 전극 패턴 단선, 마이크로 크랙 및 고밀도 전자 부품 내부 접합면의 불량을 비파괴 방식으로 정밀 포착합니다.

완벽한 SWIR 비전 시스템 구축은 바이렉스와 함께

성공적인 SWIR 라인스캔 비전 시스템을 구현하기 위해서는 카메라 자체의 성능뿐만 아니라, SWIR 파장 전용 광학 렌즈 매칭, 적외선 특수 조명 셋업, 그리고 110kHz급 대용량 패킷을 프레임 유실 없이 PC로 받아주는 머신비전 전용 프레임 그래버/ 랜카드와의 완벽한 대역폭 매칭이 필수적입니다.

NIT의 공식 파트너 바이렉스(VIREX)는 장비 사전 대역폭 시뮬레이션부터 광학 컨설팅, 전용 알고리즘 연동, 필드 샘플 데모 테스트까지 턴키 엔지니어링 서비스를 지원해 드립니다.

• 제품 문의 및 기술 상담: 바이렉스 공식 홈페이지 기술문의 게시판 또는 대표번호(070-5055-3330)

• 출처: NIT(New Imaging Technologies) 공식 홈페이지

본 기술 자료는 NIT의 공식 산업 사례 데이터 및 사양서를 기반으로 바이렉스 기술마케팅팀에서 작성하였습니다.