KR101547218B1

KR101547218B1 - 기판 검사방법

Info

Publication number: KR101547218B1
Application number: KR1020100115832A
Authority: KR
Inventors: 정중기
Original assignee: 주식회사 고영테크놀러지
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2015-08-25
Also published as: KR20120054453A; CN102538681A; CN102538681B; JP5411914B2; US20120127461A1; DE102011086467A1; US8730464B2; DE102011086467B4; JP2012112954A

Abstract

본 발명은 복수의 투영부를 통해 측정대상물이 형성된 기판을 검사하는 기판 검사방법을 제공한다. 본 발명의 기판 검사방법에 따르면, 복수의 투영부들을 통해 측정대상물이 형성된 기판에 패턴 조명을 순차적으로 조사하여 상기 기판에 대한 투영부별 위상데이터들을 획득하고, 획득된 투영부별 위상데이터들을 이용하여 기판에 대한 투영부별 높이데이터들을 추출한다. 이후, 복수의 투영부들 중에서 신뢰도가 가장 좋은 투영부를 기준 투영부로 설정하고, 기준 투영부의 높이데이터를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터를 정렬시킨다. 이후, 정렬된 높이데이터들을 이용하여 통합 높이데이터를 추출한다. 이와 같이, 신뢰도가 가장 높은 투영부를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터들을 정렬시킴으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

기판 검사방법{METHOD FOR INSPECTING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 실장된 실장 부품의 실장 상태를 검사하는 검사공정의 신뢰성을 높이기 위한 기판 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 부품이 실장된 기판의 신뢰성을 검증하기 위하여 전자 부품의 실장 전후에 기판의 제조가 제대로 이루어졌는지를 검사할 필요가 있다. 예를 들어, 전자 부품을 기판에 실장하기 전에 기판의 패드 영역에 납이 제대로 도포되었는 지를 검사하거나, 전자 부품을 기판에 실장한 후 전자 부품이 제대로 실장되었는 지를 검사할 필요가 있다.

최근 들어 기판의 3차원 형상의 정밀한 측정을 위하여, 조명원 및 격자소자를 포함하여 측정대상물로 패턴 조명을 조사하는 다수의 투영부들과, 패턴 조명의 조사를 통해 측정대상물의 영상을 촬영하는 카메라를 포함하는 3차원 측정검사 장치를 이용하여 측정대상물의 3차원 형상을 측정하는 기술이 사용되고 있다.

측정대상물의 3차원 형상을 측정하기 위해서는 측정대상물의 높이데이터를 구해야 하는데, 측정대상물의 높이는 기판의 바닥 영역을 기준으로 산출된다. 그러나, 기판의 바닥 영역에는 노이즈 성분이 다수 존재하여 신뢰성 있는 높이데이터를 산출하기 어려운 문제가 있다. 또한, 측정대상물이 오밀조밀하게 형성되어 있어 바닥 영역의 데이터량이 부족해지거나, 그림자 영역으로 인해 바닥 영역의 데이터량이 부족해지는 문제가 있다. 특히, 측정대상물이 소정의 높이를 갖는 전자 부품일 경우, 전자 부품에 의한 그림자가 생겨 신뢰성 있는 바닥 영역의 데이터량이 더욱 부족해지고, 이에 따라, 측정대상물의 높이 산출의 신뢰성을 더욱 떨어뜨리는 문제가 발생된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 복수의 투영부들에서 획득된 복수의 높이데이터들에서 바닥영역의 데이터량이 부족하더라도 측정대상 영역의 데이터를 함께 이용하여 높이데이터들을 정렬시킴에 따라, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판 검사방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 복수의 투영부들에서 획득된 복수의 높이데이터들을 통합하여 측정대상물의 통합 높이데이터를 산출함에 따라 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판 검사방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 투영부별 높이데이터들을 정렬시킴에 있어, 신뢰도가 가장 높은 투영부를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터들을 정렬시킴으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 기판 검사방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 기판의 바닥 영역과 측정대상 영역 중에서 높이 변화가 상대적으로 적은 영역을 기준으로 투영부별 높이데이터들을 정렬시킴으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 기판 검사방법을 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 기판 검사방법은 복수의 투영부들을 통해 측정대상물이 형성된 기판에 패턴 조명을 순차적으로 조사하여 상기 기판에 대한 투영부별 위상데이터들을 획득하는 단계, 상기 투영부별 위상데이터들을 이용하여 상기 기판에 대한 투영부별 높이데이터들을 추출하는 단계, 상기 복수의 투영부들 중에서 신뢰도가 가장 좋은 투영부를 기준 투영부로 설정하는 단계, 상기 기준 투영부의 높이데이터를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터를 정렬시키는 단계, 및 상기 정렬된 높이데이터들을 이용하여 통합 높이데이터를 추출하는 단계를 포함한다.

상기 기준 투영부의 설정은 높이, 신호대잡음비(SNR), 진폭(Amplitude), 평균밝기를 매개변수로 하는 비저빌러티(visibility) 및 그레이(gray) 정보 중 적어도 하나를 통해 신뢰도를 평가하여 이루어진다.

상기 높이데이터를 정렬시키는 단계는, 상기 기준 투영부의 높이데이터를 기준으로 상기 나머지 투영부의 높이데이터에 대한 높이 편차를 구하는 단계, 및 상기 나머지 투영부의 높이데이터 각각에 대하여 상기 높이 편차를 빼는 단계를 포함한다.

상기 높이 편차를 구하는 단계에서는, 상기 측정대상물의 상면 영역 및 상기 기판의 바닥 영역 중 적어도 하나의 영역을 기준으로 상기 높이 편차를 구할 수 있다.

상기 투영부별 높이데이터들을 추출하는 단계에 앞서, 상기 기판에서 측정대상물이 형성된 측정대상 영역과 바닥 영역을 구분하는 단계, 상기 투영부들 각각에 대하여 상기 바닥 영역에서의 빈도수가 가장 높은 위상데이터를 대표 바닥위상으로 설정하는 단계, 및 상기 투영부들 각각에 대하여 상기 대표 바닥위상이 0이 되도록 상기 투영부별 위상데이터를 쉬프트시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 기판 검사방법은, 복수의 투영부들을 통해 측정대상물이 형성된 기판에 패턴 조명을 순차적으로 조사하여 상기 기판에 대한 투영부별 위상데이터들을 획득하는 단계, 상기 투영부별 위상데이터들을 이용하여 상기 기판에 대한 투영부별 높이데이터들을 추출하는 단계, 상기 복수의 투영부들 중에서 신뢰도가 가장 좋은 투영부를 기준 투영부로 설정하는 단계, 상기 측정대상물의 상면 영역을 기준으로 상기 기준 투영부의 높이데이터에 대하여 나머지 투영부의 높이데이터를 정렬시키는 단계, 및 상기 측정대상물의 상면 영역을 기준으로 정렬된 높이데이터들을 이용하여 통합 높이데이터를 추출하는 단계를 포함한다.

상기 기준 투영부를 설정하는 단계에서는, 높이, 신호대잡음비(SNR), 진폭(Amplitude), 평균밝기를 매개변수로 하는 비저빌러티(visibility) 및 그레이(gray) 정보 중 적어도 하나를 통해 신뢰도를 평가할 수 있다.

통합 높이데이터를 추출하는 단계는, 상기 기판의 바닥 영역을 기준으로 상기 투영부별 높이데이터들을 재정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 기판 검사방법에 따르면, 복수의 투영부들에서 획득된 복수의 높이데이터들을 통합하여 측정대상물의 통합 높이데이터를 산출함으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 측정대상물이 인접 배치되어 바닥 영역이 충분하지 못할 때에도, 측정대상 영역의 데이터를 함께 사용하여 정렬함으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 투영부들에서 측정된 데이터에서 노이즈 데이터로 인해 바닥 영역의 데이터가 적을 때에도, 측정대상 영역의 데이터를 함께 사용하여 정렬함으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 그림자 영역과 같이 측정 불가능한 영역에 의해 신뢰할 수 있는 바닥 영역의 데이터가 적을 때에도, 측정대상 영역의 데이터를 함께 사용하여 정렬함으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 투영부들로부터 측정된 측정데이터들을 정렬시킴에 있어, 투영부별 높이데이터들을 이용하여 정렬시킴으로써, 기판의 전체 영역을 정렬의 기준 영역으로 활용할 수 있어, 바닥 영역의 위상데이터만을 이용하는 경우에 비하여 통계적으로 사용되는 데이터량을 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 투영부별 위상데이터 또는 높이데이터 정렬의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 투영부별 높이데이터들을 정렬시킴에 있어, 신뢰도가 가장 높은 투영부를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터들을 정렬시킴으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 바닥 영역에 비하여 높이 변화가 상대적으로 적은 측정대상물의 상면 영역을 기준으로 투영부별 높이데이터들을 정렬시킴으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 검사장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 측정대상물이 형성된 기판의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 투영부별 높이데이터들은 나타낸 도면이다.
도 5는 투영부별 높이데이터들을 정렬시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 통합 높이데이터를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 검사장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 검사장치(100)는 측정대상물이 형성된 기판(150)을 지지 및 이송시키기 위한 스테이지(140), 기판(150)에 패턴 조명을 조사하기 위한 복수의 투영부들(110) 및 기판(150)의 이미지를 촬영하는 카메라(130)를 포함한다. 또한, 기판 검사장치(100)는 스테이지(140)에 인접하게 설치되어 투영부들(110)과 별도로 기판(150)에 조명을 조사하는 조명부(120)를 더 포함할 수 있다.

투영부들(110)은 기판(150)에 형성된 측정대상물의 3차원 형상을 측정하기 위하여 패턴 조명을 기판(150)에 조사한다. 예를 들어, 투영부(110)는 광을 발생시키는 광원(112), 광원(112)으로부터의 광을 패턴 조명으로 변환시키기 위한 격자소자(114), 격자소자(114)를 피치 이송시키기 위한 격자이송기구(116) 및 격자소자(114)에 의해 변환된 패턴 조명을 측정대상물에 투영하기 위한 투영 렌즈(118)를 포함한다. 격자소자(114)는 패턴 조명의 위상천이를 위해 페이조 엑추에이터(piezo actuator : PZT) 등의 격자이송기구(116)를 통해 2π/N 만큼씩 이송될 수 있다. 여기서, N은 2 이상의 자연수이다. 이러한 구성을 갖는 투영부들(110)은 검사 정밀도를 높이기 위하여 카메라(130)를 중심으로 원주 방향을 따라 일정한 각도로 이격되도록 설치된다. 복수의 투영부들(110)은 기판(150)에 대하여 일정한 각도로 기울어지게 설치되어, 복수의 방향으로부터 기판(150)에 패턴 조명을 조사한다.

조명부(120)는 원형 링 형상으로 형성되어 스테이지(140)에 인접하게 설치된다. 조명부(120)는 기판(150)의 초기 얼라인 또는 검사 영역 설정 등을 위하여 조명을 기판(150)에 조사한다. 예를 들어, 조명부(120)는 백색광을 발생시키는 형광 램프를 포함하거나, 또는 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 발생시키는 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드를 포함할 수 있다.

카메라(130)는 투영부(110)의 패턴 조명의 조사를 통해 기판(150)의 이미지를 촬영하고, 조명부(120)의 조명의 조사를 통해 기판(150)의 이미지를 촬영한다. 예를 들어, 카메라(130)는 기판(150)으로부터 수직한 상부에 설치된다. 카메라(130)는 이미지 촬영을 위해 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라를 포함할 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 기판 검사장치(100)는 투영부(110) 또는 조명부(120)를 이용하여 기판(150)에 광을 조사하고, 카메라(130)를 통해 기판(150)의 이미지를 촬영함으로써, 기판(150)의 3차원적 이미지 및 2차원적 이미지를 측정한다.

한편, 복수의 투영부들(110)을 사용할 경우, 투영부(110)의 위치 및 특성의 편차로 인해 투영부별로 측정된 위상데이터 및 높이데이터 등의 측정데이터가 서로 다르게 나올 수 있으므로, 측정대상물이 형성된 기판(150)의 통합 높이데이터를 구하기 위해서는 투영부별 측정데이터들을 정렬시킬 필요가 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 검사방법을 나타낸 흐름도이며, 도 3은 측정대상물이 형성된 기판의 평면도 및 단면도이다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 측정대상물(152)이 형성된 기판(150)의 통합 높이데이터를 추출하기 위하여, 우선, 복수의 투영부들(110)을 통해 복수의 방향에서 측정대상물(152)이 형성된 기판(150)에 패턴 조명을 순차적으로 조사하여 기판(150)에 대한 투영부별 위상데이터들을 획득한다(S110). 예를 들어, 측정대상물(152)은 소정의 높이를 갖는 전자 부품일 수 있다.

구체적으로, 복수의 투영부들(110)이 기판(150)을 향하여 순차적으로 패턴 조명을 조사하면, 카메라(130)는 순차적으로 투영부별 이미지를 촬영하고, 이로부터 투영부별 위상데이터를 획득한다. 이때, 기판 검사장치(100)는 위상천이 모아레 방식을 통해 투영부별 위상데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 각각의 투영부(110)를 통해 각 방향에서 위상천이된 패턴 조명을 N번에 걸쳐 기판(150)에 조사하고, 각 조사시마다 카메라(130)를 통해 기판(150)의 이미지를 촬영한 후, 촬영된 복수의 이미지들에 대해 N-버켓 알고리즘(N-bucket algorithm)을 적용하여 상기 투영부별 위상데이터를 획득한다.

이후, 상기 투영부별 위상데이터들을 이용하여 측정대상물(152)이 형성된 기판(150)에 대한 투영부별 높이데이터들을 추출한다(S120). 예를 들어, 상기 투영부별 높이데이터는 각각의 투영부별 위상데이터에 해당 투영부(110)에 대응되는 스케일 팩터(scale factor)를 곱하여 추출할 수 있다.

도 4는 투영부별 높이데이터들은 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 투영부별 높이데이터에 스케일 팩터를 곱하여 구해진 투영부별 높이데이터를 살펴보면, 각 투영부별로 추출된 투영부별 높이데이터들에 서로 편차가 생기는 것을 알 수 있다. 이는, 투영부별로 획득한 이미지에서의 노이즈, 그림자 등에 따라 획득된 데이터가 서로 달라서 투영부별로 위상데이터에 차이가 생기기 때문이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해 2개의 투영부별 높이데이터만을 도시하였으나, 투영부들(110)의 개수에 따라 투영부별 높이데이터는 더 늘어날 수 있다.

따라서, 복수의 투영부들(110)로부터 추출된 투영부별 높이데이터들을 이용하여 하나의 통합 높이데이터를 추출하기 위해서는 서로 편차를 갖는 투영부별 높이데이터들을 정렬시킬 필요가 있다.

이때, 복수의 투영부들(110)의 위상데이터을 기초로 하여 정렬을 시키면 바닥 영역의 위상데이터만을 사용하게 된다. 그 이유는 투영부별 격자 소자(114)의 등가 파장이 다르기 때문에 각 투영부들(110)에 적용되는 스케일 팩터도 달라지기 때문이다. 따라서, 스케일 팩터가 적용되기 전의 투영부별 위상데이터들은 상대적인 가중치 차이로 인하여 투영부별 높이 측정의 기준이 되는 대표바닥위상을 차감하여 시프트시킬 수는 있으나, 복수의 투영부들의 위상데이터를 서로 비교 또는 연산을 할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에서는 높이데이터들을 이용하여 복수의 투영부들을 정렬함으로써, 복수의 투영부들의 전체 데이터를 서로 비교 또는 연산하여 보다 신뢰도 높은 통합 높이데이터를 획득할 수 있다.

투영부별 높이데이터들을 정렬시키기 위하여, 우선 복수의 투영부들(110) 중에서 신뢰도가 가장 좋은 투영부를 기준 투영부로 설정한다(S130). 투영부들(110)의 신뢰도 평가는 높이, 신호대잡음비(SNR), 진폭(Amplitude), 평균밝기를 매개변수로 하는 함수인 비저빌러티(visibility) 정보 및 그레이(gray) 정보 중 적어도 하나를 이용하여 이루어질 수 있다.

실제로 카메라(130)를 통해 촬영된 투영부별 이미지 상에는 이물이나 반투명 영역 등에 의한 물리적인 노이즈 영역이 발생되거나, 또는 너무 밝거나 너무 어두워 인텐서티(intensity)의 정규 분포를 벗어나는 노이즈 영역이 존재하며, 이러한 노이즈 영역은 측정대상물(152)의 높이 측정에 왜곡을 초래할 수 있다. 따라서, 투영부(110) 별로 구해진 높이, 신호대잡음비(SNR), 진폭(Amplitude), 평균밝기를 매개변수로 하는 함수인 비저빌러티(visibility) 정보 및 그레이(gray) 정보 등 을 이용하여 노이즈 영역을 구한 후, 이를 통해 투영부들(110)의 신뢰도를 평가하여 노이즈가 가장 적은 투영부(110)를 기준 투영부로 설정한다.

상기 기준 투영부를 설정한 후, 상기 기준 투영부로부터 획득된 높이데이터를 기준으로 나머지 투영부들로부터 획득된 높이데이터들을 정렬시킨다(S140).

도 5는 투영부별 높이데이터들을 정렬시킨 상태를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 투영부들(110)에 대한 신뢰도 평가 결과 제1 투영부(CH 1)가 기준 투영부로 설정된 경우, 제1 투영부(CH 1)의 높이데이터를 기준으로 나머지 투영부(CH 2)의 높이데이터를 정렬시킨다. 예를 들어, 기준 투영부(CH 1)의 높이데이터를 기준으로 나머지 투영부(CH 2)의 높이데이터에 대한 높이 편차를 구한 후, 나머지 투영부(CH 2)의 높이데이터에 대하여 상기 높이 편차를 빼줌으로써, 높이데이터를 정렬시킬 수 있다.

한편, 기준 투영부(CH 1)에 대한 나머지 투영부(CH 2)의 높이 편차를 구함에 있어, 측정대상물(152)의 상면 영역(IR) 및 기판(150)의 바닥 영역(BR) 중 적어도 하나의 영역을 기준으로 상기 높이 편차를 구할 수 있다.

일 실시예로, 기준 투영부(CH 1)에 대한 나머지 투영부(CH 2)의 높이 편차는 측정대상물(152)의 상면 영역(IR)을 기준으로 구한다. 실직적으로, 기판(150)의 바닥 영역(BR)은 배선 패턴, 실크 패턴, 솔더 레지스트 등으로 인해 높이의 변화가 심한 반면, 측정대상물(152)의 상면 영역(IR)은 바닥 영역(BR)에 비하여 높이의 변화가 심하지 않으므로, 측정대상물(152)의 상면 영역(IR)을 기준으로 높이 편차를 구함으로써, 높이데이터 정렬의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 기판(150)의 바닥 영역(BR) 내에서의 높이 변화가 안정적으로 나타난다면 바닥 영역(BR) 역시 높이 편차의 계산 영역으로 활용될 수 있다. 이때, 높이 편차의 계산 영역으로 측정대상물(152)의 상면 영역(IR)을 사용할 지, 또는 기판(150)의 바닥 영역(BR)을 사용할 지는 사용자에 의해 수동으로 선택될 수 있으며, 검사장치 내에서 높이의 변화를 계산하여 자동으로 선택될 수도 있다. 즉, 측정대상물(152)의 상면 영역(IR)에서의 공간적인 높이 변화와 기판(150)의 바닥 영역(BR)에서의 공간적인 높이 변화를 실시간으로 계산하여 높이 변화가 적은 영역을 사용하거나 또는 두 영역 모두 높이 변화가 적을 경우 두 영역을 모두 사용할 수 있다.

투영부별 높이데이터들을 정렬시킨 후, 정렬된 높이데이터들을 이용하여 측정대상물(152)이 형성된 기판(150)에 대한 통합 높이데이터를 추출한다(S150). 상기 통합 높이데이터는 정렬된 높이데이터들의 평균, 가중 평균, 또는 로지컬 메디안(logical median) 등의 방법을 적용하여 구할 수 있다.

한편, 측정대상물(152)의 상면 영역(IR)을 기준으로 투영부별 높이데이터를 정렬시킨 경우, 투영부별 높이데이터들 간에 바닥 영역(BR)에서의 미세한 높이 편차가 여전히 존재할 수 있으므로, 바닥 영역(BR)에서의 높이데이터들에 대해 평균, 가중 평균 또는 로지컬 메디안 등의 방법을 통해 대표 바닥높이를 구한 후, 상기 대표 바닥높이를 기준으로 투영부별 높이데이터들을 재정렬시킴으로써, 높이데이터 정렬의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 투영부별 높이데이터들을 정렬함으로써, 각 투영부별 신뢰도 높은 데이터만을 이용할 수 있어 통합 높이데이터의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 투영부별 높이데이터들을 추출하기에 앞서, 각 투영부(110) 별로 위상데이터를 정렬시키는 과정을 거칠 수 있다. 이를 위해, 우선 기판(150)에서 측정대상물(152)이 형성되어 있는 측정대상 영역(IR)과 측정대상물(152)이 형성되어 있지 않은 기판(150)의 바닥 영역(BR)을 설정한다. 예를 들어, 상기 측정대상 영역(IR)과 상기 바닥 영역(BR)의 설정은, 기판(150)에 광을 조사하고, 기판(150)으로부터 반사된 광을 수광하여 획득된 이미지데이터를 기초로 하여 설정할 수도 있으며, 상기 기판(150)의 기준데이터를 기초로 하여 설정할 수도 있다. 이때, 상기 기판(150)에 기 설정된 검사 대상 영역에서 상기 측정대상 영역(IR)과 상기 바닥 영역(BR)을 구분할 수 있다.

상기 기준 데이터로는 기판(150)에 대한 기본 정보를 담고 있는 CAD 데이터가 사용될 수 있다. 이 외에도, 상기 기준 데이터로는 피씨비(PCB)의 제조를 위한 설계 데이터 혹은 제조 데이터나, 거버 데이터, 피씨비 디자인 파일, 피씨비 디자인 파일에서 추출된 표준 및 비표준 형식의 각종 데이터(ODB++이나 각 캐드 디자인 툴별 추출 파일)가 사용될 수 있으며, 또한 작업용 베어(bare) 보드 또는 실장 보드를 화상 카메라를 통해서 얻은 이미지 파일로부터 획득된 정보 등이 사용될 수 있다. 상기 기준 데이터에는 기판(150)에 형성되어 있는 패드, 도전패턴, 비아 홀, 측정대상물 등의 위치 정보가 담겨 있다. 따라서, 상기 기준 데이터를 이용하여 기판(150)의 바닥 영역(BR)을 예측하고 설정할 수 있다.

이후, 투영부들(110) 각각에 대하여 상기 바닥 영역(BR)에서의 빈도수가 가장 높은 위상데이터를 대표 바닥위상으로 설정한다. 이후, 투영부들(110) 각각에 대하여 상기 투영부별 위상데이터에서 상기 대표 바닥위상 만큼을 빼줌으로써, 상기 대표 바닥위상이 0이 되도록 상기 투영부별 위상데이터를 쉬프트시킨다. 이와 같이, 투영부별 높이데이터들을 정렬시키기에 앞서, 투영부별 위상데이터들 각각에 대하여 바닥 영역(BR)의 위상을 0으로 맞춤으로써, 최종적으로 추출되는 통합 높이데이터의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 통합 높이데이터를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 1, 도 3 및 도 6을 참조하면, 복수의 투영부들(110)을 통해 측정대상물(152)이 형성된 기판(150)에 패턴 조명을 순차적으로 조사하여 상기 기판(150)에 대한 투영부별 위상데이터들을 획득한다(a).

이후, 상기 기판(150)에서 측정대상물(152)이 형성된 측정대상 영역(IR)과 바닥 영역(BR)을 구분한다. 이후, 상기 투영부들(110) 각각에 대하여 상기 바닥 영역(BR)에서의 빈도수가 가장 높은 위상데이터를 대표 바닥위상으로 설정한다. 이후, 상기 투영부들(110) 각각에 대하여 상기 대표 바닥위상이 0이 되도록 상기 투영부별 위상데이터를 쉬프트시킨다(b).

이후, 상기 쉬프트된 투영부별 위상데이터들을 이용하여 상기 기판(150)에 대한 투영부별 높이데이터들을 추출한다(c). 이때, 투영부별 높이데이터들 간에는 서로 편차가 생길 수 있으므로, 신뢰성 있는 통합 높이데이터를 산출하기 위하여 투영부별 높이데이터들을 정렬시킬 필요가 있다.

투영부별 높이데이터들의 정렬을 위해, 상기 복수의 투영부들(110) 중에서 신뢰도가 가장 좋은 투영부를 기준 투영부로 설정한다. 상기 기준 투영부는 높이, 신호대잡음비(SNR), 진폭(Amplitude), 평균밝기를 매개변수로 하는 비저빌러티(visibility) 및 그레이(gray) 정보 중 적어도 하나를 통해 신뢰도를 평가하여 설정된다. 이후, 상기 기준 투영부의 높이데이터를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터를 정렬시킨다(d). 이때, 상기 높이데이터들의 정렬은 상기 측정대상물(152)의 상면 영역(IR)을 기준으로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 높이데이터들의 정렬은 기판(150)의 바닥 영역(BR)을 기준으로 이루어지거나, 또는 측정대상 영역(IR) 및 바닥 영역(BR)을 포함하는 기판(150)의 전체 영역을 기준으로 이루어지거나, 또는 기판에 기 설정된 검사영역 내의 측정대상 영역 및 바닥영역을 기준으로 이루어질 수 있다.

이후, 상기 정렬된 높이데이터들을 이용하여 통합 높이데이터를 추출하게 된다.

본 발명과 같이, 복수의 투영부들로부터 측정된 측정데이터들을 정렬시킴에 있어, 투영부별 높이데이터들을 이용하여 정렬시킴으로써, 정렬의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 즉, 높이데이터를 정렬시킬 경우, 기판의 바닥 영역과 측정대상물 영역을 모두 정렬의 기준 영역으로 활용할 수 있으므로, 바닥 영역의 위상데이터만을 이용하는 경우에 비하여 통계적으로 사용되는 데이터량을 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 투영부별 위상데이터 또는 높이데이터 정렬의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 투영부별 높이데이터들을 정렬시킴에 있어, 신뢰도가 가장 높은 투영부를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터들을 정렬시킴으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 바닥 영역에 비하여 높이 변화가 상대적으로 적은 측정대상물의 상면 영역을 기준으로 투영부별 높이데이터들을 정렬시킴으로써, 통합 높이데이터의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 기판 검사장치 110 : 투영부
112 : 광원 114 : 격자 소자
120 : 조명부 130 : 카메라
140 : 스테이지 150 : 기판
152 : 측정대상물

Claims

복수의 투영부들을 통해 측정대상물이 형성된 기판에 패턴 조명을 순차적으로 조사하여 상기 기판에 대한 투영부별 위상데이터들을 획득하는 단계;
상기 투영부별 위상데이터들을 이용하여 상기 기판에 대한 투영부별 높이데이터들을 추출하는 단계;
상기 복수의 투영부들 중에서 신뢰도가 가장 좋은 투영부를 기준 투영부로 설정하는 단계;
상기 기준 투영부의 높이데이터를 기준으로 나머지 투영부의 높이데이터를 정렬시키는 단계; 및
상기 정렬된 높이데이터들을 이용하여 통합 높이데이터를 추출하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 기준 투영부를 설정하는 단계에서는,
높이, 신호대잡음비(SNR), 진폭(Amplitude), 평균밝기를 매개변수로 하는 비저빌러티(visibility) 및 그레이(gray) 정보 중 적어도 하나를 통해 신뢰도를 평가하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 높이데이터를 정렬시키는 단계는,
상기 기준 투영부의 높이데이터를 기준으로 상기 나머지 투영부의 높이데이터에 대한 높이 편차를 구하는 단계; 및
상기 나머지 투영부의 높이데이터 각각에 대하여 상기 높이 편차를 빼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제3항에 있어서, 상기 높이 편차를 구하는 단계에서는,
상기 측정대상물의 상면 영역 및 상기 기판의 바닥 영역 중 적어도 하나의 영역을 기준으로 상기 높이 편차를 구하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 투영부별 높이데이터들을 추출하는 단계에 앞서,
상기 기판에서 측정대상물이 형성된 측정대상 영역과 바닥 영역을 구분하는 단계;
상기 투영부들 각각에 대하여 상기 바닥 영역에서의 빈도수가 가장 높은 위상데이터를 대표 바닥위상으로 설정하는 단계; 및
상기 투영부들 각각에 대하여 상기 대표 바닥위상이 0이 되도록 상기 투영부별 위상데이터를 쉬프트시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
복수의 투영부들을 통해 측정대상물이 형성된 기판에 패턴 조명을 순차적으로 조사하여 상기 기판에 대한 투영부별 위상데이터들을 획득하는 단계;
상기 투영부별 위상데이터들을 이용하여 상기 기판에 대한 투영부별 높이데이터들을 추출하는 단계;
상기 복수의 투영부들 중에서 신뢰도가 가장 좋은 투영부를 기준 투영부로 설정하는 단계;
상기 측정대상물의 상면 영역을 기준으로 상기 기준 투영부의 높이데이터에 대하여 나머지 투영부의 높이데이터를 정렬시키는 단계; 및
상기 측정대상물의 상면 영역을 기준으로 정렬된 높이데이터들을 이용하여 통합 높이데이터를 추출하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.
제6항에 있어서, 상기 기준 투영부를 설정하는 단계에서는,
높이, 신호대잡음비(SNR), 진폭(Amplitude), 평균밝기를 매개변수로 하는 비저빌러티(visibility) 및 그레이(gray) 정보 중 적어도 하나를 통해 신뢰도를 평가하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제6항에 있어서, 상기 투영부별 높이데이터들을 추출하는 단계에 앞서,
상기 기판에서 측정대상물이 형성된 측정대상 영역과 바닥 영역을 구분하는 단계;
상기 투영부들 각각에 대하여 상기 바닥 영역에서의 빈도수가 가장 높은 위상데이터를 대표 바닥위상으로 설정하는 단계; 및
상기 투영부들 각각에 대하여 상기 대표 바닥위상이 0이 되도록 상기 투영부별 위상데이터를 쉬프트시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제6항에 있어서, 통합 높이데이터를 추출하는 단계는,
상기 기판의 바닥 영역을 기준으로 상기 투영부별 높이데이터들을 재정렬시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.