KR102255968B1 - 단일 광자 검출기를 이용한 고주파 동기 열 화상 촬영 - Google Patents
단일 광자 검출기를 이용한 고주파 동기 열 화상 촬영 Download PDFInfo
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Abstract
열 화상 이미징 시스템의 동작을 개선하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 판돈 가능 매체가 개시된다. 단일 저소음 광자 검출기를 사용하여 열 화상도(thermograms)을 생성하는 기술이 개시되어 있다. 더욱 상세하게는, 가이거 모드에서 동작하는 단일 저소음 광자 검출기의 어레이는 피 측정 장치에 대한 주기적 전력 자극의 적용과 그 자극으로 인한 광자의 생성 사이의 시간 지연을 정확하게 식별하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 단일 광자 검출기의 어레이는 각각의 검출된 광자를 시간-태그(time-tag)하기 위해 사용될 수 있다. 그 후, 고속 카운팅 회로는 검출된 광자를 인가된 자극과 상관시킬 수 있다. 가이거 모드에서 가능한 주파수로 동작할 때, 그러한 측정은 종래 기술 접근법보다 피 측정 장치 내의 열적 핫-스팟의 (예를 들어, x, y 및 z 축에서의) 높은 공간 분해능을 구현할 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 열 화상 검사에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 단일 광자 검출기를 이용한 고주파 동기(lock-in) 열 화상 촬영(thermography)에 관한 것이다.
열 화상 촬영은 적외선(IR) 검출기의 일부 유형을 사용한 표면 상의 열 패턴 또는 "열 화상도(thermograms)"의 비파괴, 비관입, 비접촉 매핑(mapping)이다. 동기 열 화상 촬영(LIT; lock-in thermography)의 원리는 주기적으로 변조된 에너지(예를 들어, 전기 충격)를 대상체(예를 들어, 태양 전기, 집적 회로 및 전극형 다이(die) 형상)에 도입하고 입력된 에너지의 적용과 동시에 주기적인 (상대) 표면 온도를 모니터링하는 것으로 구성된다. LIT 기술의 한 가지 응용은 태양 전지에서의 션트(shunts)의 특성 분석이다. 션트는 국부적으로 증가된 순방향 전류 밀도의 지점이다. 태양 전지는 동작 중에 순방향 바이어스되기 때문에, 임의의 션트 전류는 태양 전지의 효율을 감소시킨다. 션트는 격자 결함에 의해 생성될 수 있는 pn 접합부의 전기적 결함뿐만 아니라 생산 공정의 기술적 불완전성에 의해 야기될 수 있다. LIT 기술의 다른 응용 분야는 집적 회로와 같은 전자 장치의 기능 테스트이다. 금속화된 경로(즉, 금속화(metallizations))와 노출된 실리콘층 사이의 IR 방사율의 큰 차이는 회로 결함의 식별 및 위치 파악을 할 수 있도록 한다. LIT의 또 다른 응용 분야는 초크랄스키(Czochraliski)-성장 실리콘 금속 산화물 반도체(MOS; metal-oxide semiconductor) 구조에서 게이트 산화물 무결성(GOI; gate oxide integrity) 결함의 국소화이다. 게이트 산화물 무결성 결함은 브레이크다운 전압이 감소된 국소적 지점이다. 일단 LIT에 의해 결함이 확인되고 국소화되면 결함의 특성을 명확히 하고 이를 피할 수 있는 방법을 찾기 위해 추가적인 세밀하며 분석적인 조사가 사용될 수 있다.
본 발명은 열 화상 촬영 시스템의 동작을 개선하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에서 개시된 개념은 동기(lock-in) 열 화상 촬영 (LIT) 동작을 통해 피 검사 장치(DUT; device under test)의 결함을 결정하는 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 그러한 장치는 기준 주파수에서 전력을 공급하도록 구성된 여기 소스; (여기 소스로부터의 입력을 수신하는 것에 응답하여 DUT에 의해 생성된 개별 광자를 검출하고, 검출 광자의 적어도 일부를 타임스탬프에 연관시키고, 광자의 대응하는 타임스탬프과 여기 소스에 연관된 시간에 기초하여 검출 광자 각각에 대한 시간차를 결정하는) 결함 검출 회로; 및 검출 광자에 기초하여 하나 이상의 이미지를 생성하도록 구성된 출력 모듈을 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 결함 검출 회로는 가이거(Geiger) 모드로 동작하는 (예를 들어, 전도 단일-광자 검출기를 포함할 수 있는) 단일 포토다이오드의 하나 이상의 어레이를 포함한다. 다른 실시예에서, 결함 검출 회로는 광자의 대응하는 타임스탬프와 여기 소스의 주어진 여기 주기에 대한 여기 소스 (예를 들어, 여기 소스 신호의 상승 단부)와 연관된 시간에 기초하여 검출 광자 각각에 대한 시간차를 결정하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 결함 검출 회로는 각각의 여기 소스 주기에 대한 히스토그램을 생성하도록 구성될 수 있으며, 각각의 히스토그램은 복수의 결정된 광자 시간차에 대응된다. 또 다른 실시예에서, 시스템은 결함 검출 회로로부터의 출력을 수신; 여기 소스로부터 출력된 기준 주파수를 수신; 및 출력 모듈에 동기화된 입력을 생성하도록 구성된 동기 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 하나 이상의 실시예에 따른 LIT 동작은 자극 신호(즉, 전력)이 장치에 인가될 때 시작될 수 있다. 자극으로 인한 광자는 가이거 모드에서 동작하는 다수의 단일 저소음 광자 검출기 (예를 들어, 아발란치 포토다이오드, 나노와이어 검출기, 및 초전도 단일-광자 검출기) (예를 들어, 어레이)를 포함하는 검출기에 의해 획득될 수 있다. 수신 시, 각각의 광자는 특정 광자가 검출된 시간을 나타내는 타임스탬프와 연관될 수 있다. 각각의 광자가 검출된 시간을 나타내는 신호는 장치가 자극되었을 때와 광자가 검출된 때 사이의 시간차(ΔT)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, ΔT 값은 광자가 주어진 여기 주기 동안 수신되는 시간 스프레드를 나타내는 히스토그램을 생성하기 위해 특정 시간 (예를 들어, 자극 주기) 동안 비닝되거나(binned) 수집될 수 있다. ΔT 값은 광자가 생성된 디바이스 내의 x-y-z 위치를 식별하는 데 사용될 수 있다. 이러한 정보는 오작동이 발견될 수 있는 장치 내의 층을 식별하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 개시된 방법은 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 코드로 구현되어 비-일시적인 저장 장치에 저장될 수 있다.
본 발명은 열 화상 촬영 시스템의 동작을 개선하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공할 수 있다.
도 1은 하나 이상의 실시예들에 따른 동기 열 화상 시스템을 블록도 형태로 나타낸 것이다.
도 2는 하나 이상의 실시예들에 따른 예시적인 테스트 신호 및 이에 대응되는 피 검사 장치 응답 신호를 나타낸 것이다.
도 3은 하나 이상의 실시예들에 따른 동기 열 화상 촬영 동작을 흐름도 형태로 나타낸 것이다.
도 4는 하나 이상의 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템을 블록도 형태로 나타낸 것이다.
도 2는 하나 이상의 실시예들에 따른 예시적인 테스트 신호 및 이에 대응되는 피 검사 장치 응답 신호를 나타낸 것이다.
도 3은 하나 이상의 실시예들에 따른 동기 열 화상 촬영 동작을 흐름도 형태로 나타낸 것이다.
도 4는 하나 이상의 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템을 블록도 형태로 나타낸 것이다.
본 발명은 열 화상 촬영 시스템의 동작을 개선하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다. 일반적으로, 단일 저소음 광자 검출기를 사용하여 열 화상도(thermogram)를 생성하는 기술이 개시되어 있다. 더 구체적으로, 아발란치 또는 가이거 모드에서 동작하는 단일 저소음 광자 검출기 (예를 들어, 아발란치 포토다이오드, 나노와이어 검출기, 및 초전도 단일-광자 검출기(SSPD)와 같은 단일-광자 검출기)의 어레이는 회로, 또는 더 일반적으로 피 검사 장치에 대한 주기적인 전력 자극의 인가 및 그러한 자극에 의해 야기되는 광자의 생성 사이의 시간 지연을 정확히 식별하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 단일 광자 검출기의 어레이는 각각의 검출된 광자를 효과적으로 시간-태그(time-tag)하는 데 사용될 수 있다. 그 후, 고속 카운팅 회로는 검출 광자를 인가된 자극과 상관(correlation)시킬 수 있다. 가이거 모드에서 가능한 주파수로 동작할 때, 그러한 측정은 종래 기술의 접근법보다 피 검사 장치 내의 열적 핫-스팟(hot-spot)의 (예를 들어, 미크론 스케일 상의) z-축 또는 깊이에서 보다 높은 정도의 공간 분해능을 구현할 수 있다.
이하의 개시에서, 설명의 목적으로서 개시된 개념의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 이 설명의 일부로서, 본 개시의 도면 중 일부는 개시된 개념의 신규한 측면이 모호하지 않도록 블록도 형태로 구조 및 장치를 나타낸다. 명확성의 관점에서, 실제로 구현된 모든 특징을 설명할 수 있는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용한 언어는 주로 가독성 및 설명의 목적을 위해 선택되었으며, 발명의 주제(subject matter)를 한정하거나 제한하기 위해 선택된 것이 아니며, 이러한 발명의 주제는 청구항에 의해 결정된다. 본 명세서에서 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 개시된 주제의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하며, "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 다중 참조가 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것으로 이해되어서는 안된다.
(임의의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 개발 프로젝트와 같은) 임의의 실제 구현예의 개발은 개발자의 구체적인 목표 (예를 들어, 시스템 -및 비즈니스-관련 제약의 준수)를 달성하기 위해 수많은 결정이 이루어져야 한다는 것과 이러한 목표가 구현예마다 다를 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 명세서의 이점을 갖는 동기 열 화상 촬영 시스템 분야의 통상의 기술자에게는 통상적인 작업일 수 있음을 이해할 것이다.
도 1을 참고하면, 하나 이상의 실시예에 따른 동기 열 화상 촬영(LIT; lock-in thermography) 시스템(100)은 가이거(Geiger) 모드로 동작하는 단일 저소음 광자 검출기 (예를 들어, 아발란치(avalanche) 포토다이오드, 나노와이어 검출기, 및 초전도 단일-광자 검출기(SSPD)와 같은 단일-광자 검출기)의 어레이로서 이미징 장치(105)를 구현한다. 이러한 모드에서, 검출기는 종래의 검출기보다 훨씬 빨리 (예를 들어, 100 MHz로) 수집 및 전송하도록 구동될 수 있다. 이는 종래 기술보다 훨씬 더 미세한 정도 -(예를 들어, x, y 및 z 축에서) 미크론에서 10 미크론 정도로 열적 핫-스팟의 국소화를 허용한다. 단일 광자 검출기 이미징 장치(105)는 (예를 들어, 약 2 내지 5 마이크로미터 파장 범위에서) 개별 열 광자(100)의 도달을 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 이미징 장치(105)는 신호(115)가 피 검사 장치(DUT; device under test)로부터 이미징 장치(105)가 각각의 광자를 수신하는 시간을 나타내도록 각각의 수신된 광자를 타임스탬프할 수 있다. 일 실시예에서, 고속 카운터 회로(120)는 각각의 자극 주기에 대하여 여기 신호(104) (예를 들어, 여기 신호(140)의 상승 단부)와 이미징 장치(105)에의 광자 도착 사이의 시간차(DT)를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 펄스 형 전력 신호(140)는 수 내지 수십 밀리초 정도의 시간으로 지속되는 특정 일련의 펄스로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 고속 카운터 회로(102)는 DUT(150)를 구동하는 전원(345)으로부터의 자극 소스 주파수(104)에 매칭되는 기준 주파수(135)에 의해 구동되는 비디오 기반 동기 검출기(130)에 의해 차례로 더 분류될 수 있는 (예를 들어, 광자 수 대(versus) DT를 나타내는) 히스토그램(125)을 생성할 수 있다. 일반적으로 주파수 기준은 동기 회로(130) 또는 신호를 구동하는 테스터/전원 소스 (예를 들어, 전원 소스)로부터, 또는 이러한 회로 모두가 참조되는 다른 소스로부터 유래할 수 있다. 예를 들어, 분류를 추가하면 테스트 주기의 일부분만을 검토할 수 있다. 이는 결국 관찰된 이상(anomaly)의 추가 프로빙(probing) 또는 국소화를 가능하게 할 수 있다 (하기 참조). 예로서, 이미징 장치(105) 내의 각각의 검출기 (예를 들어, SSPD) 픽셀은 타임스탬프된 광자를 나타내는 입력을 수신할 때마다 업데이트되고 축적된 카운트를 판독 집적 회로(ROIC; read-out integrated circuit)에 출력한 다음 동기 회로(130)에 출력하는 고속 카운터 회로(120) 내의 관련 버퍼를 가질 수 있다. 일 실시예에서 이미징 장치(105)에서의 광자 도달 시간은 (DUT의 표면에서) 광자를 생성하는 열 펄스가 시작하는 DUT(150) 내부로부터의 깊이로서 해석되거나 지시될 수 있다. 이미징 장치가 빠를수록 자극 주파수가 빨라질 수 있다.
자극 주파수가 높을수록, 전도를 통한 열원의 측면 열 확산이 낮아지고, 따라서 얻을 수 있는 측면 (즉, x-y 평면에서의) 해상도가 좋아진다. 이는 열원이 z 방향으로 연장된 방출을 야기하지 않기 때문에 예를 들어, DUT 내의 다른 장치 특징으로부터의 열 전파 또는 산란의 반사를 통해 깊이 (즉, z 축을 따른) 분해능의 개선을 유도할 수 있다. 이를 구현하기 위해 필요한 자극 주파수는 종래 기술의 통합 센서를 사용하여 검출될 수 없다. 분명히 하기 위해, 본 명세서에 따른 시스템 및 방법은 "탄도(ballistic)" 광자 (즉, DUT(150) 내의 소자에 의해 직접 생성된 광자)의 생성 및 획득을 지향하지 않는다. 오히려, 설명된 기술은 열 광자의 생성 및 측정에 관한 것이다. 탄도 광자의 생성, 검출 및 측정은 여기에 설명된 열 광자의 생성, 검출 및 측정과 무관하다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에서 테스트 신호(200) (예를 들어, 펄스 전력 신호(140))는 고속 카운터 회로(120)에 의해 측정되는 DUT 신호(205) (예를 들어, 125)와 함께 DUT(150)에 인가될 수 있다.
만약 참조 부호 210 및 215가 예상되는 또는 "양호한(good)" DUT 응답을 나타내고 참조 부호 220이 예상되지 않은 또는 "나쁜(bad)" DUT 응답을 나타낸다면, 이미징 장치(105)는 위상 시프트된 전력 신호(140)에 동기화될 수 있다. 즉, 이미징 장치(105) 및 고속 카운터(120)는 DUT 신호(205)의 일부에 동기화될 수 있다. 예로서, 비정상적인 응답(220)에 대응하는 DUT 신호(205)의 부분만을 획득할 수 있도록, 시간 225 및 230에 인가된 게이팅 신호가 이미징 장치(105)에 인가될 수 있다. 게이팅 신호는 전체 테스트 루프보다 짧은 테스트 루프 영역에 걸쳐 DUT 신호(205)의 시간 적분을 하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 특정 특징은 DUT(150)의 다른 영역으로부터의 방출이 검출기를 압도할 때 특히 유용할 수 있다. 검출기 픽셀 (예를 들어, 이미징 장치(105)의 픽셀)에 도달하는 각각의 광자는 픽셀에 의해 정의되는 바와 같이 연관된 X-Y 위치를 가져야 하며 타임스탬프될 수 있다. 획득된 광자가 대응하는 DUT(150) 내부로부터 깊이를 나타내는 기록을 (검출기의 지터(jitter)의 한계까지) 유도하는 도달 시간의 히스토그램 (예를 들어, 히스토그램 125)이 생성될 수 있다. 실제로, 자극 신호(140)는 DUT(150) 내의 열적 핫-스팟을 유발할 수 있으며 이는 열 펄스가 핫-스팟으로부터 멀리 이동하도록 할 수 있음을 이해해야만 한다. 이러한 열 펄스가 DUT의 표면에 도달하면 광자가 생성된다. 이미징 장치(105)가 획득하는 것은 이러한 광자이다. 따라서, 측정된 광자의 획득 시간은 하부의 DUT와 그와 관련된 패키징의 재료 특성의 함수이다. 따라서, DUT 내의 핫-스팟의 깊이를 광자의 획득 시간과 상관시키기 위해서는 DUT 내의 구성 요소의 열 전도 및 방사율에 대한 선견이 요구된다. 본 개시에 따른 동기 기술은 신호 대 잡음비 (SNR; signal-to-noise ratio)의 개선에 의해 타이밍 정확도를 향상시킬 수 있으며, 또한 신호의 위상뿐만 아니라 강도를 측정할 수 있게 한다. 이는 하부의 약한 열점을 국소화시킬 수 있도록 한다. 일반적으로 위상-의존 검출기의 한계로 인해 부분적으로 이러한 기법의 깊이 분석과 관련하여 국소화 정확도에 제한이 있다. 검출기가 구동될 수 있는 최대 속도가 위상 측정의 분해능을 결정한다. 타임스탬핑 및 히스토그램(125)의 생성을 통해 열 광자의 도달 시간을 기록한 다음, 각각의 광자를 테스트 루프 또는 관련 게이팅 신호의 시점에 상관시킴으로써, 훨씬 더 높은 타이밍 해상도가 제공되어 열을 생성하는 특징부(feature)의 깊이를 더 정확히 예측할 수 있다. 시작 시간을 변경하는 기능은 또한 이러한 검출기의 특징이기도 하다. 시간 적분 검출의 경우 검출기는 '항상 켜져(always on)' 있으므로 테스트 루프의 하위 섹션을 감지할 수 있는 옵션이 없다. 상술한 게이티드(gated) 검출기의 경우, 추가적인 동작은 검출기가 이동할 수 있는 또는 "슬라이딩 시간(sliding time)" 창으로 테스트 루프의 작은 부분에 대해서만 신호를 감지하도록 구동될 수 있다는 것이다. 이는 테스트 루프의 일부만을 실패로 표시하고 사용자가 시간 도메인에서 오직 그곳에 집중하기를 원하는 경우 유용할 수 있다. 이러한 범위에 대해서만 장치를 사용하도록 테스트 프로그램을 변형하는 것은 불가능할 수 있지만 검출기는 적절히 게이팅될 수 있다.
도 1을 다시 참고하면, 동기 회로(130)는 출력 이미지(155, 160)를 생성할 수 있다. 이미지(155)는 예를 들어, DUT(150)의 경계 (예를 들어, 0° 이미지) 내의 결함의 위치 (예를 들어, x-축 및 y-축 위치)에 관련된 진폭 데이터를 나타낼 수 있다. 이미지(160)는 예를 들어, DUT(150) 내의 결함 (예를 들어, -90° 직교 이미지)의 깊이에 관련된 위상 데이터를 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 이미징 장치(105)는 고속 카운터 회로(120)를 위해 식별된 기능의 일부 또는 전부를 수행할 수 있다.
LIT 시스템(100)의 동작은 예를 들어 인듐 안티모나이드(InSb) 또는 열 화상도 또는 이미지를 직접적으로 생성하기 위해 적분 모드로 동작하는 유사한 포토다이오드의 어레이에 의존하는 종래의 시스템 (상기 참조)과 뚜렷한 대조를 이룬다. 이러한 시스템에서 광자는 개별적으로 식별되거나 처리되지 않는다. 대신, 생성된 프레임은 적분 기간 동안 수신된 광자의 평균을 나타낸다. 시간 적분 이미징은 자체적인 응용 분야를 갖지만, (본 명세서에 개시한) 시간-해상도 검출은 더 넓은 범위의 응용을 가능하게 한다.
도 3을 참조하면, 하나 이상의 실시예에 따른 LIT 동작(300)은 자극 (즉, 전력) 신호가 피 검사 장치에 인가될 때 시작될 수 있다 (블록 305). 일부 실시예에서, 자극 주파수는 본 개시에 따라 동기 장치 및/또는 고속 카운터에 동시에 적용될 수 있다. 자극에 의해 생성된 광자가 획득될 수 있다 (블록 310). 일 실시예에서, 광자는 열 광자일 수 있다. 다른 실시예에서, 광자 파장은 약 2 내지 5 마이크로미터 범위일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광자는 자극 신호에 적합한 임의의 파장 및 피 검사 장치에서의 동작을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 광자 검출기는 가이거(Geiger) 모드에서 동작하는 다수의 단일 저소음 광자 검출기; 예를 들어, 광자 검출기의 8×8 또는 64×64 어레이를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 아발란치 포토다이오드, 나노와이어 검출기 및 초전도 단일 광자 검출기를 사용하여 피 검사 장치로부터 광자를 획득할 수 있다. 수신 시, 각각의 광자는 특정 광자가 검출된 시간 및 검출기의 x-y 위치와 연관될 수 있다 (블록 315). 각각의 광자가 검출된 시간을 나타내는 신호는 고속 카운터로 전송될 수 있다 (블록 320). 본 개시에 따르면, 고속 카운터는 피 검사 장치가 자극되었을 때와 광자가 검출될 때 사이의 시간차(ΔT)를 결정하기 위해 각 광자의 타임스탬프 정보 및 자극 신호를 사용할 수 있다 (블록 325). 일 실시예에서, ΔT 값은 주어진 여기 사이클 동안 광자가 수신하는 시간 스프레드를 나타내는 히스토그램을 생성하기 위해 특정 시간에 걸쳐 비닝되거나(binned) 수집될 수 있다 (블록 330). 즉, 블록 310-325에 따른 동작은 여기 신호의 반복적인 적용 동안 여러 번 반복될 수 있다. 예를 들어, ΔT 값은 획득된 광자를 발생시킨 핫-스팟이 발생한 피 검사 장치 내의 깊이를 식별하는 데 사용될 수 있다. 피 검사 장치가 예를 들어 회로 기판, 집적 회로, 또는 적층된 다이(die) 형상인 경우, 이 정보는 오작동이 발견될 수 있는 장치 내의 층을 식별하는 데 사용될 수 있다. 수집된 ΔT 정보 (예를 들어, 히스토그램)로, 진폭 및/또는 직교 위상 이미지가 생성될 수 있다 (블록 335). 전술한 바와 같이, 진폭 이미지 데이터는 장치 경계 내의 x-축/y-축 위치를 식별하는 데 사용될 수 있고, 위상 이미지 데이터는 장치 내의 z-축 위치를 식별하는 데 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 LIT 시스템(400)은 이미징 장치(405) 및 컴퓨터 시스템(410) (예를 들어, 엔지니어링 워크스테이션, 데스크탑, 랩탑, 노트북 또는 태블릿 컴퓨터 시스템과 같은 범용 컴퓨터 시스템)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(410)은 단일 하우징 내에 포함되거나 둘 이상의 상이한 위치 사이에 공간적으로 분배될 수 있다. 컴퓨터 시스템(410)은 하나 이상의 프로세서(415), 메모리(420), 하나 이상의 저장 장치(425), 그래픽 하드웨어(430), 이미지 캡처 모듈(435) 및 통신 인터페이스(440)를 포함할 수 있다.
프로세서 모듈 또는 회로(415)는 각각 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU) 및 0 이상의 그래픽 처리 장치(GPU)를 포함할 수 있는 하나 이상의 처리 장치를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 차례로 하나 이상의 프로세싱 코어를 포함할 수 있다. 각각의 처리 유닛은 RISC(reduced instruction-set computer) 또는 CISE (complex instruction-set computer) 아키텍처(architecture) 또는 다른 적합한 아키텍처를 기반으로 할 수 있다. 프로세서 모듈(415)은 시스템-온-칩, 집적 회로(IC)의 캡슐화된 집합, 또는 하나 이상의 기판에 부착된 IC의 집합일 수 있다. 메모리(420)는 프로세서(415), 그래픽 하드웨어(430), 이미지 캡처 모듈(435), 및 통신 인터페이스(440)에 의해 사용되는 (일반적으로 고체이지만, 필요에 따라 아닐 수도 있는) 하나 이상의 상이한 유형의 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(420)는 메모리 캐시, ROM(read-only memory) 및/또는 RAM(random access memory)를 포함할 수 있다. 저장 장치(425)는 예를 들어, (고정식, 플로피 및 제거할 수 있는) 자기 디스크 및 테이프를 포함하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광학 매체, EPROM(Electrically Programmable Read-Only Memory), 및 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)와 같은 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(420) 및 저장 장치(425)는 하나 이상의 모듈로 구성되며 임의의 원하는 프로그래밍 언어로 기록된 매체 (예컨대, 오디오, 이미지 및 비디오 파일), 기호(preference) 정보, 장치 프로파일 정보, 컴퓨터 프로그램 명령 또는 코드 및 임의의 다른 적절한 데이터를 유지하는 데 사용될 수 있다. 프로세서(415) 및/또는 그래픽 하드웨어(430) 및/또는 이미지 캡쳐 모듈(435) 내의 기능적 요소들에 의해 실행될 대, 그러한 컴퓨터 프로그램 코드는 여기에 설명된 방법들 중 하나 이상을 구현할 수 있다. 그래픽 하드웨어 모듈 또는 회로(430)는 영상 장치(405) 및/또는 보조 프로세서(415)로부터 획득된 열 화상 데이터를 처리하기 위한 특수 목적의 연산 하드웨어일 수 있으며, 연산 작업(예를 들어, 히스토그램(125) 및 진폭 및 위상 이미지(445 및 450)의 생성)을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 그래픽 하드웨어(430)는 하나 이상의 GPU 및/또는 하나 이상의 프로그램 가능한 CPU를 포함할 수 있으며, 각각의 그러한 유닛은 하나 이상의 프로세싱 코어를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(440)는 경로(455)를 통해 컴퓨터 시스템(410)을 이미징 장치(405)에, 경로(460)를 통해 피 측정 장치(미도시) 및 하나 이상의 네트워크(미도시)에 연결하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 네트워크는 USB(Universal Seral Bus) 네트워크, 고속 직렬 네트워크, 조직의 로컬 영역 네트워크 및 인터넷과 같은 광역 네트워크를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 통신 인터페이스(400)는 임의의 적합한 기술 (예를 들어, 유선 또는 무선) 및 프로토콜(예를 들어, TCP(Transmission Control Protocol), IP(Internet Protocol), UDP(User Datagram Protocol), ICMP(Internet Control Message Protocol), HTTP(Hypertext Transfer Protocol), POP(Post Office Protocol), FTP(File Transfer Protocol), 및 IMAP(Internet Message Access Protocol))을 사용할 수 있다.
상기 설명은 예시적이고 비제한적인 것으로 이해되어야 한다. 상기 재료는 통상의 기술자가 본 발명의 청구된 주제(subject matter)를 제작하고 사용할 수 있도록 특정 실시예와 관련하여 제시되었으며, 그 변형이 통상의 기술자에게 매우 명백할 것이다 (예를 들어, 개시된 실시예 중 일부는 서로 조합하여 사용될 수 있다). 예를 들어, 고속 카운터 및 동기 회로 (예를 들어, 고 1의 요소 120 및 130)는 단일 장치에 통합될 수 있다. 유사하게, 고속 카운터(120)는 이미징 장치(105) 내에 통합될 수 있다. 또한, 도 3은 개시된 실시예에 따른 LIT 동작을 나타내는 흐름도이다. 하나 이상의 실시예에서, 개시된 단계들 중 하나 이상은 생략, 반복 및/또는 여기에서 설명된 것과 다른 순서로 수행될 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 단계 또는 동작의 특정 배열은 개시된 주제의 보호 범위를 제한하지 않아야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위를 참조하여, 그러한 청구 범위의 균등물의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다. 첨부된 청구 범위에서, "포함하다"의 용어는 "가지다"의 용어와 균등한 의미로 사용된다.
105: 이미징 장치
120: 고속 카운터 회로
130: 동기 회로
145: 전력 소스
410: 컴퓨터 시스템
120: 고속 카운터 회로
130: 동기 회로
145: 전력 소스
410: 컴퓨터 시스템
Claims (24)
- 복수의 주기를 포함하는 전기 테스트 신호를 피 검사 장치에 인가하는 단계;
상기 전기 테스트 신호의 인가에 대응하여 상기 피 검사 장치로부터 방출되며 열 광자를 포함하는 개별 광자를 검출하는 단계;
검출된 개별 열 광자 중 적어도 일부에 대하여, 상기 개별 열 광자가 검출되는 시간과 상기 전기 테스트 신호의 적어도 한 주기와 관련된 시간 사이의 시간차를 결정하는 단계; 및
상기 개별 열 광자가 검출되는 시간과 상기 전기 테스트 신호의 적어도 한 주기와 관련된 시간 사이의 상기 시간차에 기초하여 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전기 테스트 신호는 정현파 전기 테스트 신호를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전기 테스트 신호에 대해 상기 검출된 개별 열 광자 중 적어도 일부에 대한 위상차를 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 개별 열 광자는 가이거(Geiger) 모드에서 동작하는 복수의 단일 포토다이오드를 사용하여 검출되는, 방법. - 제4항에 있어서,
상기 포토다이오드는 초전도 단일-광자 검출기를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전기 테스트 신호는 사각파를 포함하며, 상기 전기 테스트 신호의 적어도 하나의 주기와 관련된 상기 시간은 상기 적어도 하나의 주기에서 상기 사각파의 적어도 하나의 상승 단부(rising edge)에 대응되는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전기 테스트 신호의 복수의 주기 각각에 대해 적어도 하나의 히스토그램을 결정하는 단계를 더 포함하며, 각각의 히스토그램은 상기 전기 테스트 신호의 각각의 주기에서 결정된 시간차의 분포에 대응되는, 방법. - 장치에 전기 테스트 신호를 제공하도록 구성된 여기 소스;
상기 여기 소스로부터의 상기 전기 테스트 신호에 응답하여 상기 장치로부터 방출되며 열 광자를 포함하는 개별 광자를 검출하고, 검출된 개별 열 광자의 적어도 일부에 대하여 상기 개별 열 광자가 검출되는 시간과 상기 전기 테스트 신호의 적어도 하나의 주기와 관련된 시간 사이의 시간차를 결정하도록 구성된 결함 검출 회로; 및
상기 장치로부터 방출된 상기 개별 열 광자가 검출되는 시간과 상기 전기 테스트 신호의 적어도 하나의 주기와 관련된 시간 사이의 상기 시간차에 기초하여 이미지를 생성하도록 구성된 출력 모듈을 포함하는, 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 전기 테스트 신호는 정현파 전기 테스트 신호를 포함하는, 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 결함 검출 회로는 상기 전기 테스트 신호에 기초하여 상기 검출된 개별 열 광자 중 적어도 일부에 대한 위상차를 설정하도록 추가 구성된, 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 결함 검출 회로는 가이거(Geiger) 모드에서 동작하는 복수의 단일 포토다이오드를 포함하는, 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 포토다이오드는 초전도 단일-광자 검출기를 포함하는, 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 전기 테스트 신호는 사각파를 포함하며, 상기 전기 테스트 신호의 적어도 하나의 주기와 관련된 상기 시간은 상기 적어도 하나의 주기에서 상기 사각파의 상승 단부(rising edge)에 대응되는, 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 결함 검출 회로는 상기 전기 테스트 신호의 복수의 주기 각각에 대해 적어도 하나의 히스토그램을 결정하도록 추가 구성되며, 각각의 히스토그램은 상기 복수의 주기 각각에서 복수의 결정된 시간차와 관련된, 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 결함 검출 회로로부터 출력을 수신;
상기 전기 테스트 신호의 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 기준 신호를 수신; 및
상기 출력 모듈에 기준 주파수에 동기화된 입력을 생성하도록 구성된 잠금 회로를 더 포함하는, 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 결함 검출 회로로부터의 상기 출력은 복수의 히스토그램을 포함하며, 각각의 히스토그램은 상기 전기 테스트 신호의 각각의 주기에서 결정된 복수의 시간차의 분포에 대응되는, 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 이미지는 상기 전기 테스트 신호에 대해 상기 검출된 개별 열 광자의 적어도 일부에 대한 위상차와 관련된 위상 이미지를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 이미지는 상기 전기 테스트 신호에 대해 상기 검출된 개별 열 광자의 적어도 일부에 대한 위상차에 기초한 위상 이미지를 포함하며, 상기 위상 이미지는 피 검사 장치 내의 결함의 깊이를 나타내는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 검출된 개별 열 광자는 2 μm 내지 5 μm의 파장을 갖는, 방법. - 제8항에 있어서,
상기 검출된 개별 열 광자는 2 μm 내지 5 μm의 파장을 갖는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 개별 열 광자는 가이거(Geiger) 모드에서 동작하는 포토다이오드 어레이로 검출된, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 개별 열 광자는 가이거(Geiger) 모드에서 동작하는 적어도 하나의 포토다이오드를 사용함으로써 검출된, 방법. - 제8항에 있어서,
상기 결함 검출 회로는 가이거(Geiger) 모드에서 동작하는 적어도 하나의 포토다이오드를 포함하는, 시스템. - 제11항에 있어서,
가이거 모드에서 동작하는 상기 복수의 단일 포토다이오드는 포토다이오드 어레이를 포함하는, 시스템.
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