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    LED의 Epoxy 와 Metal Base 간의 높이를 자동 측정/검사하는 In-line Full Automation 검사기
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    Moulding된 LED Package Chip의 고속 3D 표면 형상측정검사기
GAHA Inspection Solution - LED Manufacturing Application
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 기본 원리
Optical sectioning 3D imaging
- depth discrimination
Improved SNR (signal to noise ratio)
- out-of-focus blur rejection
Improved lateral resolution
- up to 1.4 fold
공초점 현미경의 핵심적인 기본 원리는 초점에서만의 영상(또는 신호)만을 디텍터부에서 취득하는 것이다.

그림에서와 같이 시편의 한점에 빛을 조명하고 시편으로부터 반사된 빛을 디텍터에서 취득하려고 할 경우, -만일 핀홀(Pinhole)이 없으면- , 한점에서의 빛만 취득되는 것이 아니라 그 주변으로부터의 빛도 함께 감지되게 된다.

공초점 현미경은 디텍터 부에 핀홀을 설치하여 원래 의도한 점으로부터 반사되는 빛 이외의 빛을 차단함으로써 한점에서만의 신호를 취득하게 된다. 즉, 그림에서와 같이 의도한 한점 이외의 빛(점선)은 핀홀에 의해 차단된다.

이것은 한번에 공간상의 한점의 신호만을 취득하는 공초점 현미경의 가장 독특한 특징이다.

이러한 구성에서 초점은 마치 스타일러스의 Tip과 같은 역할을 할 수 있게 되어 3차원 측정을 할 수 있으며,또한 주변광의 차단으로 인해 광학적인 노이즈가 대폭적으로 감소하여 현미경적인 해상도가 우수해진다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 2D Scan 원리
Point-by-point imaging : 2D image acquisition
한번에 한점만을 측정하는 것으로는 의미있는 측정이 제한적이기 때문에 영상을 만들기 위해서는 이러한 점 데이터들을 지속적으로 얻을 수 있는 스캐닝 장치가 필요하다.

이는 마치 스타일러스의 Tip을 가만히 놔둔 상태에서는 프로파일 측정이 되지 않기 때문에, Tip을 측정 대상물의 표면위에서 움직이는 것과 유사하다고 할 수 있다.

2차원 스캐닝 방식은 크게 3가지 방식으로 구분할 수 있으며 (다음 페이지 참고), 이중 빔스캐닝 방식이 가장 효과적이다. 당사를 비롯한 Olympus, Keyence 등 고성능 공초점 현미경 업체에서는 모두 빔스캐닝 방식을 채택하고 있다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 3D Scan 원리
Plane-by-plane imaging : 3D image acquisition
2차원 스캐닝에 의한 영상은 다시 광축
방향의 Z 스캐닝 과정을 거쳐 3차원
스캐닝을 완성시킨다.


다시 스타일러스 Tip으로 비교를 하자면,
스타일러스 Tip은 접촉식으로 표면 형상의 굴곡에
따라 Tip의 수직방향 위치가 변하게 되지만,

공초점 현미경은 광학식 비접촉식이기 때문에 Z축 방향으로 움직여 주면서 각 Z축 스캐닝 높이별 신호를 관측하여 3차원 정보를 얻게 된다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 3D Profiler
Ideally, signal is detected only when the focus is on the surface
일반적으로 금속 재질의 시편의 경우 빛이 전혀 투과 되지 않으므로, 신호는 표면에서만 얻어지게 된다.
표면에서의 신호만을 추출할 경우, Profiler의 기능을 수행하게 된다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 영상비교
일반 현미경 영상
공초점 현미경은 특히 2차원 영상의
해상도가 광학 측정 장치 중 가장 우수하다.


단면의 영상들을 조합하여 선명한 2차원
영상으로 복원할 수 있으며, 위의 사진에서 보는 바와 같이 매우 선명한 영상을 얻을 수 있다.
공초점 현미경 영상
  • Laser Confocal 방식의 Nano급 측정모듈
  • 모듈과 컨트롤러를 장비에 장착
  • 특수 측정의 목적에 적합한 Software개발 및 적용
Measurement Examples
  • Chromatic Confocal 방식의 Micro급 측정센서
  • 고속으로 시료의 두께 및 Profile측정
  • Point Sensor & Line Sensor Type
  • LED Package검사기에 사용되는 센서는 외산제품보다 5배 높은 해상도와 안정성 검증
  • 응용분야 : Thickness & Roughness Measurement, Level Control, On-line Inspection
Model CL1 CL2 CL3 OP020 OP300VM OP6000
Nominal Measuring range (㎛) 100 300 1100 20 300 6000
Working distance (㎜) 3.3 11 12.7 0.37 5 27.3
Axial resolution (㎛) 0.005 0.012 0.025 0.002 0.010 0.200
Axial accuracy (㎛) 0.02 0.06 0.2 0.010 0.090 03600
Max object slope [deg] +/-43 +/-28 +/-27 +/-48 +/-25 +/-22
  • Laser Confocal Microscope를 이용, LED의 Epoxy 와 Metal Base 간의 높이를 자동 측정/검사하는
    In-line Full Automation 검사기
  • 국산화 장비로 Service지원과 가격 면에서 외산 대비 경쟁력이 있으며, 특수목적 응용 및 적용에 유리함
  • LED제조업체 에서 2012년부터 양산 적용 중
LED Epoxy Step Measurement
형광물질 단차의 자동 Analysis 기능
  • Laser Confocal Microscope를 이용, LED용 Sapphire Wafer의 PSS(Patterned Sapphire Substrate) pattern 을 자동
    측정/검사하는 In-line Full Automation 검사기
  • 국내 유일 국산장비로 가격 및 특수목적 응용적용 및 Service지원면에서 외국제품에 비해 경쟁력 있음
  • LED제조업체 에서 2009년부터 양산 적용 중
Sapphire Wafer Bump 자동 Analysis 기능의 필요
Sapphire Wafer Bump 자동 Analysis – Reporting
Sapphire Wafer Bump 자동 Analysis – Reporting
세부사양
항 목 사 양
Tact Time 112sec/13point
Measuring Method 공초점 (Confocal) 방식
측정 Repeatability 20 nm (3σ,100X대물렌즈 기준)
Correlation(SEM 대비)
Lens 성능
(100X 렌즈 기준)
배율 최대 5,600 배 (24”모니터 기준, 5배 optical zoom시)
Optical Zoom 1X ~ 10X
F.O.V. 125 μm X 125 μm
W.D. 0.3 mm
Head Unit Vertical Scan Speed 150 Hz
Vertical Scan Range 100 μm
Vertical Resolution 10 nm
Vertical Repeatability 5 nm
F.O.V Lens Confocal 대물렌즈 사용
Scan Actuator PZT (piezo electric actuator)
Feed Back LVDT sensor로 feedback control
Illumination Laser (wavelength 405 nm)
Controller Maker : PI Piezo controller
X,Y,Z
Stage
Velocity 10 mm/s
Resolution (X,Y) 0.1 μm / (Z) 0.5 μm
Repeatability (X,Y) ±0.1 μm / (Z) ±0.3 μm
Driving Actuator 5 phase stepping motor
Guide LM guide
Controller Suruga Seiki stepping motor 용
항 목 사 양
System Work Table Granite based table
Air Suspension Active Isolator with Passive Isolator
Wafer Handling 방식 Scara Robot with dual Arm
Pre-Aligner 2”, 4” and 6” wafer
OCR 0.023mm/pixel, FOV 15x10.5mm
SECS/GEM Include SECS -2
Software Recipe Yes
Auto 측정 Yes
Result Data 저장 Yes
Manual 측정 Yes
Profile 분석 Yes
Data Filtering Yes
3D View Yes
Zoom In/Out Yes
  • Moulding된 LED Package Chip의 고속 3D 표면 형상측정검사기
  • Chromatic Confocal 방식을 적용한 최고 성능 보유: 고속측정 및 chip 내부 형상 확인가능
  • LED Package line에서 양산 적용중
Optical Pen의 측정 원리
Optical Pen 응용 예
Surface of the object
Applications
  • Quality Inspection
  • Microtopography
  • Thickness measurement
  • Roughness measurement
  • Vibrometry
Optical Pen 응용 예
Epoxy높이 : LeadFrame 바닥면으로 부터 Mold Cup 중앙부까지의 높이
  • - 허용 공차 범위 내에 경우 : OK
  • - 허용 공차 범위를 벗어난 경우 : NG
Optical Pen 응용 예
측정조건
  • - Scan Range : 40 x 10mm
  • - 측정 Pitch(X,Y) : 7.5 x 100µm
  • - Tact time : 5min 58sec
  • - Sampling Rate : 2000 num/sec
  • - Scanning Velocity : 15 mm/sec
Epoxy 높이 측정
Epoxy thickness 측정 예
Epoxy Volume 측정 예
  • LED Chip의 외관검사기로 불량 chip의 자동검출 및 marking기능
  • Speed(Inspection Time): Chip size: 600um x 600um, 50 secs / wafer (2 inch)