KR101862346B1 - 고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치 및 그에 의한 검사 방법 - Google Patents

고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치 및 그에 의한 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고밀도 집적 회로 기판 검사 장치 및 그에 의한 검사 방법에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 회전 단면 이미지에 의한 고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치 및 그에 의한 검사 방법에 관한 것이다. 고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치는 검사 대상(B1)으로 엑스선을 조사하는 엑스레이 튜브(11); 검사 대상(B1)을 투과하는 엑스선을 탐지하여 이미지를 형성하는 디텍터(12); 검사 대상(B1)을 검사 위치로 이동시키면서 회전 가능한 검사 트레이(13); 및 검사 대상(B1)에 대하여 디텍터(12)와 엑스레이 튜브(11) 사이의 위치를 결정하는 원형으로 연장되는 위치 결정 레일(15)을 포함하고, 상기 디텍터(12)는 위치 결정 레일(15)을 따라 이동 가능하게 배치되거나, 상기 레일(15)의 서로 다른 위치에 적어도 2개가 배치된다.

Description

고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치 및 그에 의한 검사 방법{An Apparatus for Inspecting a Large Scale Integrated Circuit Board and a Method by the Same}
본 발명은 고밀도 집적 회로 기판 검사 장치 및 그에 의한 검사 방법에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 회전 단면 이미지에 의한 고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치 및 그에 의한 검사 방법에 관한 것이다.
엑스레이 검사는 투과 두께에 따른 이미지의 명암 차이를 이용하여 다양한 산업 제품의 비파괴 검사에 적용될 수 있다. 예를 들어 엑스레이 검사는 전자기판, 칩, 배터리 또는 식품의 불량 또는 이물질의 존재 여부의 검사에 적용될 수 있다. 검사를 위하여 검사 부위가 결정되어야 하고 검사 부위에 엑스레이가 투과되어 해당 부위에 대한 엑스레이 투과 이미지가 얻어져야 한다. 그리고 이와 같은 이미지로부터 검사 대상의 불량 여부가 판단될 수 있다. 그러므로 검사 부위에 대한 정확한 투과 이미지를 얻을 수 있어야 하는 것이 검사의 기본 조건이 된다. 다만 일반적으로 엑스레이는 납과 같은 일부 차폐 소재를 제외하면 대부분의 물질을 투과하므로 소재에 따른 검사 대상의 제한이 없다는 장점을 가진다. 그러나 예를 들어 고밀도 집적 회로 기판의 범프와 같이 검사 부위가 밀집하게 배치되면 일반적인 검사 방법이 적용되기 어렵다. 만약 각각의 검사 부위의 밀집도로 인하여 서로 구분되는 선명한 이미지가 얻어질 수 없다면 엑스레이 검사 자체가 불가능하거나 검사의 비효율성이 야기될 수 있다는 문제점을 가진다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 고밀도 집적 회로 기판의 플립 칩 또는 메모리 칩의 솔더링 범프의 검사가 가능한 고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치 및 그의 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 고밀도 집적 회로 기판의 검사 장치는 검사 대상으로 엑스선을 조사하는 엑스레이 튜브; 검사 대상을 투과하는 엑스선을 탐지하여 이미지를 형성하는 디텍터; 검사 대상을 검사 위치로 이동시키면서 회전 가능한 검사 트레이; 및 검사 대상에 대하여 디텍터와 엑스레이 튜브 사이의 위치를 결정하는 원형으로 연장되는 위치 결정 레일을 포함하고, 상기 디텍터는 위치 결정 레일을 따라 이동 가능하게 배치되거나, 상기 레일의 서로 다른 위치에 적어도 2개가 배치된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 엑스레이 튜브는 검사 대상에 대하여 0.01 ㎛ ~ 30 ㎛의 공간해상도가 유지되도록 검사 트레이에 대하여 배치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 고밀도 집적 회로 기판의 엑스레이에 의한 검사 방법은 상기 회로 기판을 다수 개의 영역으로 분할하여 분할 영역을 형성하는 단계; 상기 분할 영역의 각각에 위치하는 검사 대상에 대하여 수직 방향으로 엑스레이를 조사하는 단계; 상기 수직 방향의 엑스레이로부터 1차 평면 이미지를 획득하는 단계; 상기 1차 평면 이미지로부터 검사 대상을 정상, 불량 또는 의심 대상으로 분류하는 단계; 상기 의심 대상으로 분류된 검사 대상에 대하여 다수 개의 회전 단면 이미지를 획득하는 단계; 상기 다수 개의 회전 단면 이미지로부터 합성 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 합성 이미지로부터 이차 이미지 검사를 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 다수 개의 회전 단면 이미지의 획득을 위하여 수직 방향에 대하여 1 ~ 89 도가 되도록 디텍터가 회전하거나, 1 ~ 89 도가 되는 위치에 디텍터가 배치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 분할 영역의 각각에 대하여 서로 다른 두 점에서 측정된 높이에 기초하여 분할 영역의 기준 면의 높이 차가 결정되는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 분할 영역에 대한 검사 과정에서 검사 대상을 탐지하여 개시 포인트를 결정하는 단계를 더 포함하고, 결정된 개시 포인트가 미리 설정된 값에 대하여 오차가 발생되고 수정이 되면, 이후 모든 분할 영역에 대하여 수정 값이 적용된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 검사 대상은 플립 칩의 솔더링 범프, 고밀도 집적 회로의 범프 또는 메모리 범프가 된다.
본 발명에 따른 검사 방법은 영상 검사 또는 다른 검사 방법이 적용될 수 없는 플립 칩의 검사가 가능하도록 하면서 이와 동시에 고밀도 집적회로(LSI)의 검사가 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 검사 방법은 다수 개의 회전 이미지로부터 전체 영상을 획득하는 것에 의하여 검사 오류가 방지되도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 검사 방법은 해상도의 조절에 의하여 임의의 밀집 구조의 검사에 적용될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 적용되는 보정 인자에 해당되는 분할 영역의 기준 면 높이 차를 보정하는 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 적용되는 보정 인자에 해당되는 기준 검사 부위의 위치 보정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 검사 장치에 의하여 획득되는 범프 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명에 따른 검사 방법에서 회전 단면 이미지를 얻는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 검사 방법이 적용되는 회로 기판의 실시 예를 도시한 것이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 검사 방법에 의하여 얻어지는 검사 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 엑스레이 검사 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 엑스레이 검사 장치(10)는 검사 대상(B1)으로 엑스선을 조사하는 엑스레이 튜브(11); 검사 대상(B1)을 투과하는 엑스선을 탐지하여 이미지를 형성하는 디텍터(12); 검사 대상(B1)을 검사 위치로 이동시키면서 회전 가능한 검사 트레이(13); 및 검사 대상(B1)에 대하여 디텍터(12)와 엑스레이 튜브(11) 사이의 위치를 결정하는 원형으로 연장되는 위치 결정 레일(15)을 포함하고, 상기 디텍터(12)는 위치 결정 레일(15)을 따라 이동 가능하게 배치되거나 위치 결정 레일(15)의 서로 다른 위치에 적어도 2개가 배치된다.
본 발명에 따른 검사 장치(10)는 전자 기판의 메모리 칩, 플립 칩 또는 고밀도 집적 회로(LSI)의 본딩 검사에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않고 임의의 전자 기판의 본딩 검사에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 검사 장치(10)는 반도체 공정에 적용되는 다양한 솔더링 본딩 검사에 적용될 수 있다.
엑스레이 튜브(11)로부터 엑스레이(X1, X2)가 검사 대상(B1)으로 조사될 수 있고, 검사 대상(B1)을 투과한 엑스레이(X1, X2)는 디텍터(12)에 의하여 탐지될 수 있다. 엑스레이 튜브(11)의 초점에 검사 대상(B1)이 위치할 수 있고, 검사 대상(B1)은 검사 트레이(13)에 배치될 수 있다. 검사 트레이(13)는 수평 방향으로 이동 가능하면서 회전이 가능한 구조로 만들어질 수 있다. 회전은 검사 트레이(13)가 회전되거나 또는 검사 대상(B1)이 회전되는 것을 의미한다.
위치 결정 레일(15)은 엑스레이 튜브(11)를 중심으로 원형으로 배치될 수 있고, 디텍터(12)는 위치 결정 레일(15)을 따라 이동될 수 있다. 또는 위치 결정 레일(15)에 적어도 2개의 디텍터(12)가 배치될 수 있다. 위치 결정 레일(15)은 검사 대상(B1)에 대하여 엑스레이 튜브(11)와 디텍터(12) 사이의 각을 결정하는 기능을 가진다. 도 1에 도시된 것처럼, 엑스레이 튜브(11)는 정해진 위치에 고정될 수 있고, 검사 트레이(13)는 수평 방향으로 또는 엑스레 튜브(11)의 조사 방향을 축으로 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 그리고 디텍터(12)는 위치 결정 레일(15)에 대하여 이동 가능하도록 배치되거나, 위치 결정 레일(15)의 서로 다른 위치에 적어도 2개의 디텍터(12)가 배치될 수 있다. 구체적으로 디텍터(12)는 엑스레이 조사 방향에 위치하거나, 엑스레이 조사 방향에 대하여 20 내지 50도가 되도록 위치 결정 레일(15)에 위치할 수 있다. 이와 같이 조사 방향에 대하여 일정한 각을 이루는 디텍터의 위치는 경사 위치가 된다. 디텍터(12)는 아래에서 설명되는 회전 단면 이미지의 획득이 가능하도록 경사 위치에 위치될 수 있다. 이에 비하여 디텍터(12)가 엑스레이(X)의 조사 방향에 위치하는 것은 수직 위치가 된다. 디텍터(12)는 검사 대상(B1)에 대한 평면 이미지가 얻어지도록 수직 위치에 위치될 수 있다.
이와 같이 엑스레이 튜브(11)의 고정된 위치에 대하여 디텍터(13)가 회전되거나 서로 다른 위치에 적어도 두 개의 디텍터(13)가 배치되는 것에 의하여 검사 대상(B1)에 대한 다양한 이미지가 얻어지도록 한다. 고밀도 집적회로에 형성된 솔더링 범프 또는 본딩의 검사를 위하여 엑스레이 튜브(11)의 검사 대상(B1)에 대한 공간해상도는 0.01 ~ 30 ㎛가 되고, 엑스레이 튜브(11)가 회전되는 경우 초점을 맞추기 어렵고, 전자 기판에 의한 간섭으로 인하여 엑스레이 튜브(11)의 회전이 어렵다. 그러므로 엑스레이 튜브(11)가 고정되고 디텍터(12)가 이동되는 것이 유리하다. 그리고 검사 대상(B1)이 회전되는 것에 의하여 다양한 방향의 단면 이미지가 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 검사 장치(10)는 다양한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스레이 검사 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 고밀도 집적 회로 기판의 엑스레이에 의한 검사 방법은 상기 회로 기판을 다수 개의 영역으로 분할하여 분할 영역을 형성하는 단계(S21): 상기 분할 영역의 각각에 위치하는 검사 대상에 대하여 수직 방향으로 엑스레이를 조사하는 단계(S22); 상기 수직 방향의 엑스레이로부터 1차 평면 이미지를 획득하는 단계(S23); 상기 1차 평면 이미지로부터 검사 대상을 정상, 불량 또는 의심 대상으로 분류하는 단계(S241, S242); 상기 의심 대상으로 분류된 검사 대상에 대하여 다수 개의 회전 단면 이미지를 획득하는 단계(S25); 상기 다수 개의 회전 단면 이미지로부터 합성 이미지를 생성하는 단계(S26); 및 상기 합성 이미지로부터 2차 이미지 검사를 하는 단계(S27)를 포함한다.
분할 영역의 수는 검사 대상이 되는 회로기판, 칩 또는 웨이퍼의 크기에 따라 결정될 수 있고, 분할 영역의 크기는 엑스레이 튜브의 성능 또는 FOV(field of view)에 따라 결정될 수 있다. 또한 분할 영역은 엑스레이 튜브, 디텍터의 이동 구조 또는 검사 트레이의 이동 구조에 따라 설정될 수 있다. 또한 분할 영역은 샘플 추출 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어 검사 대상에 대한 전체 검사가 진행되기 어려운 경우 조사 영역이 일차적으로 분할되고, 분할된 각각의 영역에 대하여 샘플 영역이 설정될 수 있다. 그리고 샘플이 추출되는 영역을 기준으로 분할 영역이 결정될 수 있다. 각각의 분할 영역에 포함되는 범프 또는 본딩의 수는 동일하거나 서로 다를 수 있고, 각각의 분할 영역의 기하학적 형태 또는 크기가 동일하거나 서로 다를 수 있다. 이와 같이 본 발명은 분할 영역의 기하학적 구조에 의하여 제한되지 않는다.
분할 영역이 결정되면(S21), 엑스레이 튜브, 디텍터 또는 검사 트레이의 이동 방법이 결정된다. 그리고 각각의 분할 영역에서 검사 개시 영역이 설정될 수 있다. 검사 개시 영역은 분할 영역에서 검사가 개시되는 위치에서 탐지되는 범프 또는 본딩의 위치에 의하여 결정될 수 있다. 분할 영역에 대한 엑스레이 검사는 전체 범프에 대하여 이루어지거나 또는 샘플 영역이 설정되어 이루어질 수 있다. 분할 영역이 결정되면(S21), 이를 기준으로 영역 검사가 진행될 수 있다(S22).
본 명세서에서 영역 검사란 분할 영역에서 일련의 순서로 다수 개의 검사 대상 전체를 검사하는 것을 의미한다. 영역 검사를 위하여 엑스레이 튜브, 디텍터 또는 검사 트레이가 미리 결정된 위치로 이동될 수 있고, 각각의 분할 영역에 대한 1차 평면 이미지가 얻어질 수 있다(S23). 1차 평면 이미지의 획득을 위하여 검사 대상이 되는 범프 또는 본딩에 대하여 엑스레이 튜브가 수직으로 위치하고 엑스레이가 검사 대상의 위쪽 천정 부분으로부터 바닥 부분을 통과하도록 조사되도록 할 수 있다. 이와 같은 검사 방법에서 디텍터에 의하여 얻어지는 이미지는 검사 대상의 천정으로부터 바닥 면을 본 평면 이미지(top view)가 될 수 있다.
1차 평면 이미지로부터 각각의 분할 영역에 위치하는 검사 대상에 대한 크기가 얻어질 수 있다. 그리고 검사 대상에 대한 이미지의 크기로부터 검사대상은 정상, 불량(S241) 및 의심 대상(S242)로 분류될 수 있다. 필요에 따라 분류를 위한 기준 이미지가 준비될 수 있다.
불량은 검사 대상의 이미지가 기준 이미지에 비하여 충분히 작은 검사 대상을 의미하고, 의심 대상은 불량이 발생되었을 확률이 있는 검사 대상을 의미한다. 의심 대상의 검출은 분할 영역에 위치하는 각각의 검사 대상에 대하여 결정되고, 의심 대상에 대한 고유 식별 번호가 예를 들어 제어 유닛과 연결된 저장 매체에 저장될 수 있다. 의심 대상은 확률적으로 결정될 수 있고, 미리 결정된 기준에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 기준 이미지(image)가 준비되고 기준 이미지(image)와 검사 대상 이미지의 크기가 비교될 수 있다. 그리고 이미지의 크기 차이가 5 % 또는 15 % 이상이 되면 의심 검사 대상으로 분류될 수 있다. 또한 이미지의 크기의 차이가 그 이상이 되면 불량으로 분류될 수 있다. 대안으로 특정 영역에 대한 밝기로 의심 대상이 결정될 수 있다. 예를 들어 탐지된 이미지가 원형이 되는 경우 외곽 부분의 음영이 기준 이미지와 비교되는 것에 의하여 의심 대상이 검출될 수 있다. 또 다른 대안으로 탐지된 이미지의 기학학적 형상에 의하여 의심 대상이 검출될 수 있다. 다양한 방법으로 의심 검사 대상이 검출될 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
불량 및 의심 대상이 결정되면(S241, S242), 의심 대상에 대하여 이차 이미지 검사가 진행될 수 있다.
이차 이미지 검사는 검사 대상에 대한 3차원 이미지로부터 의심 대상이 되는 검사 대상에 대하여 정확하게 불량 여부를 판단하는 과정을 말한다. 이차 검사를 위하여 도 1에서 설명된 것처럼, 검사 트레이가 수평 방향으로 이동되고, 디텍터가 위치 결정 레일을 따라 이동될 수 있다. 또는 경사 위치에 미리 디텍터가 배치될 수 있다. 이와 같은 위치에서 검사 대상 및 디텍터는 엑스레이 튜브의 조사 방향 또는 일차 평면 이미지가 획득된 방향에 대하여 1 ~ 89도 만큼 회전된 경사 위치에 위치하게 된다. 이와 같은 경사 위치에서 검사 대상이 회전되면 검사 대상의 서로 다른 방향에 대한 다수 개의 회전 방향 단면 이미지가 얻어질 수 있다(S25). 회전 방향 단면 이미지는 예를 들어 검사 대상이 0 ~ 360도 회전되면서 검사 대상이 모든 방향에 대하여 얻어질 수 있다. 그리고 이와 같이 얻어진 다수 개의 회전 단면 이미지로부터 합성 이미지가 생성될 수 있다(S26).
각각의 분할 영역의 각각의 범프에 대하여 고유 식별 번호가 부여되고, 의심 대상의 고유 식별 번호가 추출될 수 있다. 의심 대상이 존재하는 분할 영역 또는 분할 영역 내의 위치가 결정될 수 있다. 의심 대상의 위치가 결정되면 그에 따라 회전 트레이가 이동 거리 또는 회전 각도가 결정될 수 있다. 그리고 디텍터의 위치가 결정될 수 있다. 이후 검사 대상이 회전되면서 다수 개의 회전 방향 단면 이미지가 얻어지고(S25), 예를 들어 백 프로젝션(back projection) 방식으로 합성 이미지가 생성될 수 있다(S26). 그리고 합성 이미지에 대한 이차 이미지 검사에 의하여 의심 대상에 대한 불량 여부가 최종적으로 판단될 수 있다.
각각의 분할 영역에 대한 검사 과정에서 검사 대상에 대한 엑스레이 튜브의 공간해상도가 맞추어질 필요가 있다. 고밀도 집적 회로 기판의 검사 과정에서 공간해상도는 ㎛ 단위가 되고 회로 기판의 상태에 따라 미리 결정된 공간해상도 오차가 발생될 수 있으므로 각각의 분할 영역에 대한 검사가 진행되기 이전에 확인이 되어야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 적용되는 보정 인자에 해당되는 분할 영역의 기준 면 높이 차를 보정하는 실시 예를 도시한 것이다.
검사 과정에서 검사 조건이 설정되어야 하고, 검사 조건은 다수 개의 매개변수를 포함할 수 있다. 검사 과정에서 검사 조건과 관련된 매개변수 중 검사 결과에 영향을 미치면서 검사 과정에서 필요에 따라 수정이 되어야 하는 매개변수를 보정 인자(corrected factor)라고 한다.
도 3를 참조하면, 기판(30)에 배치된 각각의 칩(311 내지 3MN)이 하나의 분할 영역으로 설정될 수 있고, 각각의 칩(311 내지 3MN) 주위로 4개의 기준 마크(Fiducial Mark)(F11 내지 F(M+1)(N+1))가 설정될 수 있다. 그리고 각각의 기준 마크(F11 내지 F(M+1)(N+1))를 기준으로 높이 차 보정이 이루어질 수 있다.
높이 차에 대한 보정은 기판(30)에 대한 엑스레이 영상을 얻기 위한 기준 면에 대하여 서로 다른 위치에서 서로 다른 높이가 될 수 있는 것에 기인한다. 예를 들어 기판(30)의 고정을 위하여 기판의 아래쪽에서 공기 흡입 장치가 설치될 수 있다. 또한 기판(30) 자체가 공정 과정에서 휘어지거나 열 변형이 될 수 있다. 그러므로 엑스레이 튜브로부터 분할 영역에 이르는 거리가 서로 다른 칩(311 내지 3MN)에서 달라질 수 있다. 그리고 동일한 배율의 이미지를 얻지 못하거나 예상되는 이미지가 얻어지지 않을 수 있다. 그러므로 서로 다른 분할 영역에서 기준 위치로부터 기판(30)에 이르는 거리가 미리 측정되고 그리고 필요에 따라 보정될 필요가 있다.
보정을 위하여 각각의 칩(311 내지 3MN)의 주위의 4개의 기준 마크(F11 내지 F(M+1)(N+1))에 대한 위치가 예를 들어 초음파 거리 센서, 레이저 거리 센서 또는 포토 센서와 같은 근거리 측정 센서에 의하여 측정될 수 있다. 그리고 보간법(interpolation)과 같은 방법으로 중간 부위에 대한 높이가 결정될 수 있다. 이와 같은 방법으로 각각의 칩(311 내지 3MN)에 대한 높이가 결정되고 예를 들어 보간법에 따라 서로 다른 위치에 배치된 칩(311 내지 3MN)에 대한 보정 값이 결정될 수 있다. 그리고 이를 기초로 각각의 분할 영역에 대한 검사 과정에서 엑스레이 튜브의 검사 영역에 대한 공간해상도가 보정될 수 있다.
분할 영역에 대한 높이 차 보정은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 적용되는 보정 인자에 해당되는 기준 검사 부위의 위치 보정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4의 (가)를 참조하면, 분할 영역의 검사를 위하여 분할 영역에서 검사 개시를 위한 검사 대상이 결정되어야 한다. 구체적으로 검사의 기준이 되는 최초 검사 대상(321)이 탐색되어야 한다. 만약 최초 검사 대상(321)의 검사 위치에 대하여 오차가 발생된다면 분할 영역에 대한 연속적인 검사 과정에서 오차가 그대로 유지될 수 있다.
칩(31)에서 검사 대상(321)이 되는 범프 또는 본딩의 위치가 미리 결정되어 배치 맵으로 만들어질 수 있고, 이에 따라 엑스레이 튜브 및 디텍터가 연속적으로 이동되면서 분할 영역에 대한 검사가 이루어질 수 있다. 만약 현재 검사 개시 대상이 되는 검사 대상(321)의 위치가 개시 포인트(CP)로 설정되어 있지만 실질적으로 최초 검사 대상이 되는 검사 대상(321)의 위치가 편이가 된 탐색 지점(DP)에 위치한다면 이에 대한 보정이 이루어질 필요가 있다. 그리고 이와 같은 보정 값은 검사 대상이 되는 모든 분할 영역에 위치하는 검사 대상(321 내지 32n)에 대하여 적용될 필요가 있다.
도 4의 (나)를 참조하면, 기판(30)은 다수 개의 분할 영역이 되는 칩(31)을 가질 수 있고, 각각의 칩(31)에 대하여 X축 방향 보정 값(CX) 및 Y축 방향 보정 값(CY)이 적용될 필요가 있다. 도 4의 (다)에 도시된 것처럼, 최초 검사 대상(321)에 대한 X축 방향 보정 값(CX) 및 Y축 방향 보정 값(CY)이 결정될 수 있고, 개시 포인트(CP)와 탐색 지점(DP)에 이르는 변위 또는 벡터가 결정될 수 있다. 그리고 제1 분할 영역의 탐색 과정에서 얻어진 변위 또는 벡터에 기초하여 보정된 값으로 이후 분할 영역에 대한 탐색 과정을 진행하게 된다.
각각의 분할 영역 또는 분할 영역 내의 범프에 대한 배치 맵이 만들어질 수 있고, 배치 맵에 기초하여 제어 유닛에 의하여 또는 입력 명령에 의하여 엑스레이 튜브의 이동 위치가 결정될 수 있다. 만약 최초 검사 과정에서 위치 차이로 인하여 보정이 이루어졌다면 미리 결정된 모든 이동 위치에 대하여 동일한 변위 또는 벡터에 대응되는 보정이 이루어질 수 있다. 그리고 최초 검사 개시 위치 및 그에 따른 설정에 소요되는 시간으로 인하여 발생될 수 있는 비효율성이 개선될 수 있다.
기판(30)에 다수 개의 검사 대상(321 내지 32n)이 위치할 수 있고, 그에 따른 검사 대상에 대한 배치 맵이 미리 결정될 수 있다. 그리고 기판(30)은 칩 단위로 또는 다른 적절한 방법에 의한 분할 영역으로 나누어질 수 있고, 각각의 분할 영역의 검사 과정에서 최초 검사 개시 위치가 결정될 필요가 있다. 제1 분할 영역에서 보정이 되어야 할 X축 방향 보정 값(CX) 및 Y축 방향 보정 값(CY)이 결정되면 이후 분할 영역의 검사 과정에서 결정된 보정 값(CX, CY)에 기초하여 검사가 진행될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 검사 장치에 의하여 획득되는 범프 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5의 (가)는 메모리칩의 범프의 불량 이미지를 나타낸 것이고, 도 5의 (나)는 메모리칩의 범프의 정상 이미지를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 불량 범프(BP2)의 기판(S)의 접촉 면(SC2)의 면적이 작은 것에 의하여 엑스레이가 수직으로 조사되어 탐지되는 불량 이미지(BI2)는 크기가 작아진다. 이에 비하여 정상 범프(BP1)의 기판(S)의 접촉 면(SC1)의 면적이 큰 것에 의하여 정상 이미지(BI1)의 면적이 정상 범프(BP1)이 단면적의 크기에 대응되는 크기를 가지게 된다. 이와 같이 메모리칩이 범프의 경우 1차 이미지 검사에 의하여 범프의 불량 여부가 판단될 수 있다. 그러나 예를 들어 고밀도 집적회로의 경우 범프의 형상으로 인하여 엑스레이가 기판(S)에 대하여 수직으로 조사가 되는 1차 이미지 검사에 의하여 불량 여부의 판단이 어려운 의심 대상 범프가 발생하게 된다.
도 6는 본 발명에 따른 검사 방법에서 회전 단면 이미지를 얻는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, LSI 칩의 범프의 경우 정상 범프(B21)와 불량 범프(B22)는 1차 검사 이미지로부터 구별이 어렵다. 정상 범프(B21)와 불량 범프(B22)는 천정 라인(TL) 및 바닥 라인(BL)에 따른 단면에 의하여 구분이 어렵고 중간 라인(ML)에 따른 단면에 의하여 구분이 될 수 있다.
도 6의 (나)에 도시된 것처럼, 중간 라인(ML)에 대한 단면을 얻기 위하여 검사 대상이 되는 범프(B2)가 화살표의 방향으로 회전될 수 있고, 정해진 회전각에서 회전 이미지 또는 단면 이미지(RI1, RI2, RI3)가 얻어질 수 있다. 그리고 회전 이미지로부터 전체 이미지가 얻어지고 이에 따라 중간 라인(ML)의 단면이 얻어질 수 있다.
범프의 배치 위치 또는 형상에 따른 다양한 형태의 불량이 발생될 수 있고 그에 따라 적절한 검사 방법이 선택될 수 있다. 또는 회로 기판의 형상에 따라 적절한 검사 방법이 선택될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 검사 방법이 적용되는 회로 기판(30)의 실시 예를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 회로 기판(70)의 행(row) 및 열(col)을 따라 각각 74개 및 47개의 칩이 배치될 수 있고, 행 및 열을 따라 예를 들어 1 내지 5 ㎛의 공간해상도에 대하여 각각 37 및 47 개의 FOV(field of view)가 결정될 수 있다. FOV를 기준으로 분할 영역이 설정될 수 있고, 예를 들어 4개의 분할 영역에 설정될 수 있다. 하나의 FOV에 대하여 약 1초의 검사 시간이 소요되고, 하나의 분할 영역에 대하여 약 15분의 검사 시간이 소요될 수 있다. 그리고 기판 전체의 검사를 위하여 약 60분의 시간이 소요될 수 있다.
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 검사 방법에 의하여 얻어지는 검사 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 8은 1차 평면 이미지 검사의 결과를 나타낸 것으로, 각각의 FOV에 속한 각각의 칩(CHIP)이 검사 이미지(CPI)로 얻어지고, 각각의 칩의 솔더링 범프(SB)의 범프 이미지(SBI)가 얻어질 수 있다. 1차 평면 이미지에서 불량 여부가 명확하게 판단되지 않는 솔더링 범프(SP)는 합성 이미지에 의하여 명확하게 판단될 수 있다.
도 9의 (가)는 의심 대상에 대한 평면 이미지 및 합성 이미지를 나타낸 것이다.
도 9의 (가)를 참조하면, 의심 대상 이미지(B91)는 불량 여부가 판단이 어렵고, 도 9의 (나)에 따른 합성 이미지(B92)에 의하여 불량 여부가 판단될 수 있다. 의심 대상 이미지(B91)는 콜드 조인트(cold joint)와 같은 것이 될 수 있고, 콜드 조인트는 1차 평면 이미지에 의하여 불량 여부가 명확하게 판단되기 어렵다. 그러므로 합성 이미지의 형성에 의하여 불량 여부가 판단될 필요가 있다.
본 발명에 따른 검사 방법은 영상 검사 또는 다른 검사 방법이 적용될 수 없는 플립 칩의 검사가 가능하도록 하면서 이와 동시에 고밀도 집적회로(LSI)의 검사가 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 검사 방법은 다수 개의 회전 이미지로부터 전체 영상을 획득하는 것에 의하여 검사 오류가 방지되도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 검사 방법은 해상도의 조절에 의하여 임의의 밀집 구조의 검사에 적용될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 엑스레이 검사 장치 11: 엑스레이 튜브
12: 디텍터 13: 검사 트레이
15: 위치 결정 레일 30: 기판
31: 칩 311 내지 3MN: 칩
321 내지 32n: 검사 대상 B1: 검사 대상
BI1: 정상 이미지 BI2: 불량 이미지
B21: 정상 범프 B22: 불량 범프
B91: 의심 대상 이미지 B92: 합성 이미지
BL: 바닥 라인 BP1: 정상 범프
BP2: 불량 범프 CP: 개시 포인트
CX: X축 방향 보정 값 CY: Y축 방향 보정 값
DP: 탐색 지점 F11 내지 F(M+1)(N+1): 기준 마크
ML: 중간 라인 RI1, RI2, RI3: 단면 이미지
S: 기판 SC1: 정상 범프의 접촉 면
SC2: 불량 범프의 접촉 면 TL: 천정 라인
X1, X2: 엑스레이

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 고밀도 집적 회로 기판의 엑스레이에 의한 검사 방법에 있어서,
    상기 회로 기판을 다수 개의 영역으로 분할하여 분할 영역을 형성하는 단계;
    상기 분할 영역의 각각에 위치하는 검사 대상에 대하여 수직 방향으로 엑스레이를 조사하는 단계;
    상기 수직 방향의 엑스레이로부터 1차 평면 이미지를 획득하는 단계;
    상기 1차 평면 이미지로부터 검사 대상을 정상, 불량 또는 의심 대상으로 분류하는 단계;
    상기 의심 대상으로 분류된 검사 대상에 대하여 다수 개의 회전 단면 이미지를 획득하는 단계;
    상기 다수 개의 회전 단면 이미지로부터 합성 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 합성 이미지로부터 이차 이미지 검사를 하는 단계를 포함하고,
    상기 분할 영역의 각각에 대하여 서로 다른 두 점에서 측정된 높이에 기초하여 분할 영역의 기준 면의 높이 차가 결정되는 단계를 더 포함하는 고밀도 집적 회로의 엑스레이에 의한 검사 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 다수 개의 회전 단면 이미지의 획득을 위하여 수직 방향에 대하여 1 ~ 89 도가 되도록 디텍터가 회전하거나, 1 ~ 89 도가 되는 위치에 디텍터가 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도 집적 회로의 엑스레이에 의한 검사 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 분할 영역에 대한 검사 과정에서 검사 대상을 탐지하여 개시 포인트(CP)를 결정하는 단계를 더 포함하고, 결정된 개시 포인트가 미리 설정된 값에 대하여 오차가 발생되고 수정이 되면, 이후 모든 분할 영역에 대하여 수정 값이 적용되는 것을 특징으로 하는 고밀도 집적 회로의 엑스레이에 의한 검사 방법.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 검사 대상은 플립 칩의 솔더링 범프, 고밀도 집적 회로의 범프 또는 메모리 범프가 되는 것을 특징으로 고밀도 집적 회로의 엑스레이에 의한 검사 방법.
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