KR102137186B1 - 전자 기판의 엑스레이 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 기판의 엑스레이 검사 방법에 관한 것이고, 구체적으로 전자 기판의 솔더링 범프의 엑스레이 검사 방법에 관한 것이다. 전자 기판의 검사 방법은 검사 영역을 다수 개의 서브 검사 영역으로 분할하는 단계; 상기 서브 검사 영역에 형성된 범프에 대하여 엑스레이를 조사하여 각각의 범프에 대한 이미지를 획득하는 단계; 상기 획득된 이미지의 상대적인 크기를 결정하는 단계; 및 상기 상대적인 크기로부터 불량 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 전자 기판의 엑스레이 검사 방법에 관한 것이고, 구체적으로 전자 기판의 솔더링 범프의 엑스레이 검사 방법에 관한 것이다.
접합 대상이 되는 모재 금속에 비하여 녹는점이 낮은 금속 또는 합금을 녹인 상태에서 연결이 요구되는 서로 다른 모재 금속을 접합시키는 것을 납땜(soldering)이라 한다. 납땜을 위하여 일반적으로 납-주석 합금, 납-주석-아연 합금, 납-카드뮴, 아연-카드뮴 또는 납-주석-비스무트 계와 합금이 사용될 수 있고 플립-칩 공정에서 금(Au)가 사용될 수 있다. 추가로 무연(lead free) 납땜 공정이 또한 개발되어 있다. 메모리 또는 대규모 집적 회로는 납땜 공정에 의하여 또는 범프에 의하여 웨이퍼에 배치될 수 있고 납땜 또는 범프는 전기 신호의 통로 기능을 가지므로 접촉 상태가 검사될 필요가 있다.
기판의 본딩 검사와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2006-0094844호 범프 검사 장치 및 방법이 있다. 상기 선행기술은 기판을 촬영하는 촬영부와, 상기 촬영부에 의하여 얻어진 오브젝트 영상에 포함된 범프를 나타내는 영상 중 올바른 범프의 형상을 가지는 영상을 검출하는 형상 검출부와, 상기 오브젝트 화상의 영역 중 상기 형상 검출부에 의해서 검출된 올바른 범프의 형상을 갖는 화상과 그 주위의 영역을 포함하는 영역을 비검사 영역으로 하고, 그 밖의 영역을 검사 영역으로 설정하는 검사 영역 설정부와, 검사의 기준이 되는 마스터 화상을 기억하는 마스터 화상 기억부와, 상기 검사 영역 설정부에 의해서 설정된 검사 영역에 대하여 상기 오브젝트 화상과 상기 마스터 화상을 비교하여 범프가 소정의 정밀도로 형성되어 있는지 여부를 검사하는 비교 검사부로 이루어진 범프 검사 장치에 대하여 개시한다.
기판의 본딩 검사와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2009-0069838호 웨이퍼 범핑 공정에서 전자빔을 이용하여 솔더 범프 형성 및 정이 상태를 검사하는 장치 및 방법이 있다. 상기 선행기술은 대상체로 전자빔을 방출하는 전자빔 방출 수단; 상기 전자빔의 편향과 가속을 수행하는 편향 및 가속 수단; 상기 전자 빔에 의하여 상기 대상체로부터 나오는 전자를 검출하여 전기적 신호로 변환하는 디텍터; 및 상기 디텍터로부터 상기 전기적 신호를 처리하여 상기 대상체에 형성된 금속 물질의 배치 상태에 대한 정보를 생성하는 신호 처리부를 포함하고, 상기 대상체는 복수의 솔더 범퍼들이 형성된 탬플릿, 복수의 전극 패드들 위에 템플릿으로부터 전이된 솔더 범프들이 형성된 반도체 웨이퍼 또는 전기 회로와 접속된 복수의 전극 패드들, 복수의 전극 라인들이나 솔더 범퍼의 형태의 복수의 테스트 단자들이 형성되어 있는 회로 기판을 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 템플릿에 형성된 복수의 솔퍼 범프들, 상기 반도체 웨이퍼에 형성된 솔더 범프들 또는 상기 회로 기판에 형성된 복수의 테스트 단자들의 배치 상태에 대한 정보를 생성하고, 상기 회로 기판 상의 상기 복수의 테스트 단자들로부터 나오는 전자에 대한 전기적 신호로부터 상기 전기 회로의 동작과 관련된 전기적 특성 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 검사 장치에 대하여 개시한다.
기판의 본딩 검사와 관련된 또 다른 선행기술로 특허공개번호 제2009-0069851호 웨이퍼 범핑 공정에서 열영상을 이용하여 솔더 범프 형성 및 전이 상태를 검사하는 장치 및 방법이 있다. 상기 선행기술은 대상체로부터 발산되는 적외선을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 적외선 감지 수단 및 상기 전기적 신호를 처리하여 상기 대상체에 형성된 금속 물질의 배치에 대하여 온도 분포와 관련된 영상 정보를 생산하는 데이터 처리부를 포함하고, 상기 대상체는 복수의 위치들에 형성된 금속 물질을 포함하는 평판 형태인 것을 특징으로 하는 검사 방법에 대하여 개시한다.
상기 선행기술에서 개시된 방법은 실질적으로 보이지 않는 부분의 검사가 어렵고 범프와 같은 기판의 정해진 부분의 정밀 검사가 어렵다는 단점을 가진다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 전자 기판에 형성된 솔더링 범퍼의 정밀 검사가 가능하도록 하는 전자 기판의 엑스레이 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 전자 기판의 검사 방법은 검사 영역을 다수 개의 서브 검사 영역으로 분할하는 단계; 상기 서브 검사 영역에 형성된 범프에 대하여 엑스레이를 조사하여 각각의 범프에 대한 이미지를 획득하는 단계; 상기 획득된 이미지의 상대적인 크기를 결정하는 단계; 및 상기 상대적인 크기로부터 불량 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 불량 여부를 판단하는 단계는 의심 대상 범프를 결정하는 단계 및 상기 의심 대상 범프에 대하여 적어도 하나의 방향 단면 이미지를 얻는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 범프는 메모리 칩 또는 플립 칩에 배치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 방향 단면 이미지는 상기 각각의 범프에 대한 이미지를 획득을 위한 조사 방향과 다른 방향에서 엑스레이가 조사되는 것에 의하여 얻어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 방향 단면 이미지는 상기 의심 대상 범프가 정해진 위치에서 회전에 되는 것에 의하여 얻어진다.
본 발명에 따른 검사 방법은 전자 기판에 형성된 각각의 범프의 정밀 검사가 가능하도록 하면서 요구되는 영역에 형성된 범프 전체의 검사가 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 방법은 플립-칩과 같은 기판 본딩 방법에 적용되는 범프의 검사가 가능하도록 한다는 이점을 가진다.
도 1a는 본 발명에 따른 검사 방법에 적용되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1b는 1a의 검사 과정에 적용될 수 있는 검사 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 검사 과정에서 나타나는 검사 대상에 대한 엑스레이 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 검사 과정에서 나타나는 검사 대상에 대한 엑스레이 이미지의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c는 본 발명에 따른 검사 방법에 따른 검사 결과의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 검사 방법에서 불량 여부가 판단되는 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 1b는 1a의 검사 과정에 적용될 수 있는 검사 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 검사 과정에서 나타나는 검사 대상에 대한 엑스레이 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 검사 과정에서 나타나는 검사 대상에 대한 엑스레이 이미지의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c는 본 발명에 따른 검사 방법에 따른 검사 결과의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 검사 방법에서 불량 여부가 판단되는 과정에 대한 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 1a는 본 발명에 따른 검사 방법에 적용되는 과정의 실시 예를 도시한 것이고, 그리고 도 1b는 1a의 검사 과정에 적용될 수 있는 검사 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 기판의 검사 방법은 검사 영역을 다수 개의 서브 검사 영역으로 분할하는 단계(S11); 상기 서브 검사 영역에 형성된 범프에 대하여 엑스레이를 조사하여(S12) 각각의 범프에 대한 이미지를 획득하는 단계(S13); 상기 획득된 이미지의 상대적인 크기를 결정하는 단계(S141); 및 상기 상대적인 크기로부터 불량 여부를 판단하는 단계를 포함한다. 추가로 본 발명에 따른 검사 방법에서 상기 불량 여부를 판단하는 단계는 의심 대상 범프를 결정하는 단계(S142) 및 상기 의심 대상 범프에 대하여 적어도 하나의 방향 단면 이미지를 얻는 단계(S15)를 포함한다.
본 명세서에서 방향 단면 이미지 또는 회전 이미지는 동일 또는 유사한 의미로 사용된다. 그리고 전체 이미지는 검사 대상에 대한 하나의 방향에서 얻어진 하나의 이미지를 의미한다. 이에 비하여 방향 단면 이미지는 특정 방향에서 본 이미지로 전체 이미지를 얻기 위하여 예를 들어 컴퓨터와 같은 장치에 의하여 특정 방향으로 잘려진 이미지를 의미한다. 적어도 2개의 방향 단면 이미지가 백 프로젝션(Back Projection)에 의하여 전체 이미지로 만들어질 수 있다. 설명에 따라 방향 단면 이미지 또는 회전 이미지는 하나의 단면 이미지를 의미하거나 또는 각각의 방향 단면 이미지가 합성된 전체 이미지를 의미할 수 있다.
본 발명에 따른 검사 방법은 예를 들어 전자 기판의 메모리 칩 또는 고밀도 집적 회로(LSI)의 본딩 검사에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않고 임의의 전자 기판의 본딩 검사에 적용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 검사 방법은 플립 칩의 솔더 범프(solder bump)의 검사에 적용될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 검사 방법은 반도체 공정에 적용되는 다양한 솔더링 본딩 검사에 적용될 수 있고 본 발명은 검사 대상에 의하여 제한되지 않는다.
검사 대상이 되는 칩 또는 웨이퍼의 크기에 따라 서브 검사 영역의 수가 결정될 수 있다. 또한 서브 검사 영역의 크기는 엑스레이 튜브 및 디텍터의 조사 능력에 의하여 결정될 수 있지만 이에 제한되지 않고 서브 영역은 다양한 방법으로 설정될 수 있다(S11). 예를 들어 서브 영역은 엑스레이 튜브 및 디텍터의 이동 구조 또는 검사 스테이지의 이동 구조에 따라 설정될 수 있다. 다른 한편으로 서브 영역은 샘플 패턴으로 결정될 수 있다. 예를 들어 검사 대상에 대한 전체 검사가 진행되기 어려운 경우 조사 영역이 일차적으로 분할되고 그리고 분할된 각각의 영역에 대하여 샘플 영역이 설정되어 서브 영역으로 선택될 수 있다. 각각의 서브 영역에 포함되는 범프 또는 본딩의 수는 동일하거나 서로 다를 수 있고 또한 각각의 서브 영역의 기하학적 형태 또는 크기가 동일하거나 서로 다를 수 있다. 이와 같이 본 발명은 서브 영역의 기하학적 구조에 의하여 제한되지 않는다.
영역 분할이 되어 서브 영역이 결정되면(S11) 서브 영역에 포함된 범프 또는 본딩에 대한 엑스레이 검사가 진행될 수 있다. 서브 영역에 대한 엑스레이 검사는 포함된 전체 범프에 대하여 이루어지거나 또는 샘플 검사 형태로 이루어질 수 있다. 범프의 불량 검사를 위하여 먼저 엑스레이 영역 검사가 진행될 수 있다(S12).
본 명세서에서 영역 검사란 서브 영역에서 일련의 순서로 다수 개의 검사 대상 전체를 검사하는 것을 의미한다. 영역 검사에 의하여 불량 범프 또는 의심 검사 대상이 검출될 수 있다. 예를 들어 영역 검사를 위하여 검사 대상이 되는 범프 또는 본딩 기판에 대하여 엑스레이 튜브가 수직으로 위치하고 이로 인하여 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.
도 1b를 참조하면, 평면 표면을 가지는 검사 스테이지(13)에 전자기판 또는 칩에 형성된 검사 대상(B1)이 배치될 수 있고 그리고 검사 스테이지(13)의 위쪽에 엑스레이 튜브(11)가 배치될 수 있다. 그리고 디텍터(12)는 검사 스테이지(13)의 아래쪽에 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에서 엑스레이 튜브(11)로부터 조사되는 엑스레이(X1)에 의하여 디텍터(12)에서 검사 대상(B1)의 평면 이미지(Top view image)가 얻어질 수 있다(S13). 서브 영역에 대한 이미지는 다시 영역 별로 나누어져 얻어질 수 있다. 구체적으로 서브 영역 위에서 엑스레이 튜브(11)와 디텍터(12)가 검사 스테이지(13)에 대하여 평행하게 이동이 되면서 서브 영역 내에 존재하는 각각의 검사 대상(B1)에 대한 1차 이미지가 얻어질 수 있다(S13). 그리고 서브 영역 내의 각각의 검사 대상(B1)에 대하여 고유 식별 번호가 부여되고 디텍터(12)에 의하여 얻어진 이미지로부터 정상 범프, 불량 범프 및 의심 검사 대상이 판별될 수 있다(S141, S142). 검사 대상의 형상 또는 배치 구조에 따라 1차 이미지로부터 불량 여부가 판단되거나 불량 여부가 명확하게 판단되지 않을 수 있다. 예를 들어 메모리 칩의 범프의 경우 1차 이미지로부터 불량 여부가 결정될 수 있다(S141). 이에 비하여 고밀도 집적 회로 또는 플립 칩의 범프의 경우 1차 이미지로부터 정상에 해당되는지 여부를 판단될 수 있지만 불량에 해당되는지 여부가 명확하지 않을 수 있다. 이와 같은 경우 불량 의심 대상으로 분류가 될 수 있고 추가로 검사될 필요가 있다(S142). 다만 고밀도 집적 회로의 범프에 대하여 1차 이미지로부터 불량 여부가 판단되지 않는 것은 아니다. 구체적으로 검사 대상의 형상 또는 배치 구조에 따라 1차 이미지로부터 정상과 불량이 바로 판단될 수 있거나 또는 정상과 불량이 바로 판단이 될 수 있지만 추가로 정상에 해당되는지 또는 불량에 해당되는지 여부가 명확하기 않는 검사 대상이 존재할 수 있다. 이와 같이 불량 의심 대상이 되는 검사 대상에 대하여 추가적인 검사가 진행될 수 있다.
의심 검사 대상의 검출은 영역 검사 이미지로부터 각각의 검사 대상(B1)에 대하여 결정되고 그리고 의심 검사 대상에 대한 고유 식별 번호가 예를 들어 제어 유닛과 연결된 저장 매체에 저장될 수 있다. 의심 검사 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(B1) 이미지의 크기가 비교될 수 있다. 그리고 이미지의 크기 차이가 5 % 또는 10 % 이상이 되면 의심 검사 대상으로 분류될 수 있다. 대안으로 특정 영역에 대한 밝기로 의심 검사 대상이 결정될 수 있다. 예를 들어 탐지된 이미지가 원형이 되는 경우 외곽 부분의 음영이 기준 이미지와 비교되는 것에 의하여 의심 검사 대상이 검출될 수 있다. 또 다른 대안으로 탐지된 이미지의 기학학적 형상에 의하여 의심 검사 대상이 검출될 수 있다. 다양한 방법으로 의심 검사 대상이 검출될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
의심 검사 대상이 검출되면(S142) 의심 검사 대상에 대하여 방향 단면 이미지 검사가 진행될 수 있다(S15).
방향 단면 이미지 검사는 검사 대상에 대하여 다수 개의 방향에서 얻어진 이미지로부터 불량 여부를 판단하는 것을 말한다. 방향 단면 이미지 검사는 이와 같이 다수 개의 방향 단면 이미지 또는 회전 이미지로부터 전체 이미지를 얻고 그리고 얻어진 전체 이미지로부터 검사 대상의 불량 여부를 정확하게 판단하기 위한 검사 방법을 의미한다. 이와 같은 검사 방법은 컴퓨터 단층 촬영 검사(Computed tomography, CT)와 유사하다.
도 1b를 참조하면, 엑스레이 튜브(11)에 대하여 디텍터(12)가 경사진 방향에 위치될 수 있다. 이에 따라 의심 검사 대상(B2)이 엑스레이 튜브(11)의 측면에 위치될 수 있다. 그리고 디텍터(12)에서 엑스레이 튜브(11)에서 조사되는 엑스레이가 탐지될 수 있고 이와 같은 배치 구조에 얻어지는 이미지는 특정 방향에 따른 단면 이미지가 될 수 있다.
본 명세서에서 엑스레이 튜브(11)와 디텍터(12)가 이와 같이 경사진 방향으로 배치되고 그에 따라 단면 이미지가 얻어지는 검사 과정을 경사 검사로 명한다. 경사 검사를 위하여 프레임 부재(15)에 서로 다른 위치에 2개의 디텍터(12)가 배치되거나 또는 디텍터(12)가 프레임 부재(15)를 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 다른 한편으로 필요에 따라 엑스레이 튜브(11)가 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 그리고 검사 스테이지(13)에서 의심 검사 대상(B2)의 이동 위치는 미리 결정될 수 있다.
위치가 결정되고 검사 대상(B2)이 이동되면 정해진 위치에서 검사 스테이지(13)가 회전되면서 다수 개의 방향 단면 이미지가 얻어질 수 있다. 그리고 다수 개의 방향 단면 이미지의 백 프로젝션에 의하여 하나의 합성 이미지가 얻어질 수 있다. 그리고 얻어진 합성 이미지로부터 의심 검사 대상에 대한 불량 여부가 판단될 수 있다(S16).
위에서 설명된 것처럼, 각각의 범프에 대하여 고유 식별 번호가 부여되고 그리고 의심 검사 대상(B2)의 고유 식별 번호가 추출될 수 있다. 그리고 의심 검사 대상(B2)이 존재하는 서브 영역 및 서브 영역 내에서 의심 검사 대상(B2)의 위치가 결정될 수 있다. 의심 검사 대상(B2)의 위치가 결정되면 그에 따라 검사 스테이지의 이동 또는 회전 각도가 결정될 수 있다. 그리고 그에 따른 엑스레이 튜브(11)의 이동 또는 회전각이 결정될 수 있다. 또한 디텍터(12)의 엑스레이 튜브(11)에 대한 탐지 위치가 결정될 수 있다. 하나의 의심 검사 대상(B2)에 대하여 다수 개의 경사 검사가 이루어질 수 있고 또한 다수 개의 의심 검사 대상(B2) 또는 의심 검사 대상(B2)을 포함하는 서브 영역이 동시에 또는 연속적으로 검사될 수 있다.
의심 검사 대상에 대하여 다수 개의 방향 단면 이미지가 얻어지고 그리고 다수 개의 방향 단면 이미지로부터 전체 이미지가 얻어지면(S15) 의심 검사 대상에 대하여 불량 여부가 결정될 수 있다(S16). 검사 대상의 불량이란 검사 대상이 정해진 형상을 가지지 않는 것을 의미하고 예를 들어 범프가 적절한 형상으로 전자 기판에 형성되지 않는 것을 의미한다. 검사 대상(B1)에 따라 다양한 형상의 불량 기준이 결정될 수 있다. 이와 같은 정상 또는 불량 여부는 미리 결정된 데이터에 의하여 결정될 수 있다.
아래에서 본 발명에 따른 검사 방법이 적용될 수 있는 검사 대상에 대하여 설명된다.
도 2a는 본 발명에 따른 검사 과정에서 나타나는 검사 대상에 대한 엑스레이 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a의 (가)는 메모리에서 불량으로 판정될 수 있는 범프의 예를 도시한 것이고 그리고 도 2a의 (나)는 메모리에서 정상으로 판정될 수 있는 범프의 예를 도시한 것이다.
도 2a에 도시된 실시 예는 예를 들어 수직 검사와 같은 영역 검사의 결과에 따른 실시 예를 도시한 것이다.
영역 검사의 결과에 따라 정상 범프(BP1)와 의심 범프(BP2)가 결정될 수 있다. 그리고 의심 범프(BP2)에 대하여 경사 검사가 진행될 수 있다.
의심 범프(BP2)는 기판(S)에 대한 접촉 부분(SC2)의 크기가 작고 그리고 정상 범프(BP2)는 기판(S)에 대한 접촉 부분(SC1)의 크기가 크다. 각각의 범프(BP1, BP2)의 디텍터에 의하여 탐지되어 변화된 이미지는 아래쪽에 도시된 것처럼 서로 다른 형상을 가진다. 구체적으로 의심 범프(BP2)는 정상 범프(BP1)에 비하여 이미지 전체의 크기가 작을 수 있다. 구체적으로 정상 범프의 정상 이미지(BI1)은 실제 범프의 단면 크기와 유사한 크기를 가진다. 이에 비하여 불량 범프의 불량 이미지(BI2)는 실제 범프의 단면에 비하여 작은 크기를 가진다. 의심 범프(BP2)로 결정되는 이미지 전체의 크기, 명암 비율 또는 밝기의 차이에 대한 기준은 미리 결정될 수 있다.
검사 대상의 범프의 형상 또는 배치 구조에 따라 정상 범프(BP1)와 불량 범프(BP2)가 1차 이미지로부터 결정될 수 있거나 또는 결정되지 않을 수 있다. 예를 들어 메모리 칩의 범프의 경우 1차 이미지로부터 정상 범프(BP1)와 불량 범프(BP2)가 결정될 수 있지만 고밀도 집적 회로의 범프의 경우 1차 이미지로부터 불량 여부가 결정되지 않을 수 있다. 불량 여부가 결정되지 않는 검사 대상은 의심 검사 대상이 될 수 있다.
도 2b는 본 발명에 따른 검사 과정에서 나타나는 검사 대상에 대한 엑스레이 이미지의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b의 (가) 및 (나)는 각각 플립 칩에서 발생될 수 있는 불량 유형을 나타낸 것이다. 플립 칩은 서로 마주보는 2개의 기판(S1, S2)에 각각 예비 범프가 형성되고 그리고 2개의 예비 범프가 접합되어 플립 칩의 범프(BP1, BP2)로 형성될 수 있다. 이와 같은 유형의 범프(BP1, BP2)에 대하여 엑스레이의 밀도에 따른 투과도의 차이에 의하여 중앙 부분과 둘레 부분 사이에 명암 비율의 차이가 발생될 수 있다. 그리고 영역 검사에 의하여 의심 검사 대상이 되는 범프(BP2)가 검출될 수 있다. 그리고 의심 검사 대상이 되는 범프(BP2)에 대하여 경사 검사가 행해질 수 있다.
플립 칩에서 형성되는 범프(BP1, BP2)에 대하여 영역 검사를 위하여 수직 검사가 되지 않고 경사(tilt) 검사가 행해질 수 있다. 도 1b의 (나)에 도시된 것처럼, 경사 검사는 다수 개의 방향 단면 측면 이미지를 얻고 그리고 전체 이미지(BP)를 얻는 방법으로 진행될 수 있다. 구체적으로 적어도 하나의 방향 단면 이미지가 얻어질 수 있고 그리고 적어도 하나의 방향 단면 이미지로부터 전체 이미지(BP)가 얻어질 수 있다. 적어도 하나의 측면 이미지는 단면 영상을 의미하고 그리고 다수 개의 측면 이미지를 이용하여 예비 합성 영상(sinogram)이 형성될 수 있다. 그리고 예비 합성 영상(sinogram)를 조합하여(back projection) 전체 이미지(BP)가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 플립 칩의 범프(BP1, BP2)의 영역 검사를 위하여 수직 검사가 행해지거나 경사 검사(tilt)가 행해질 수 있다. 그리고 경사 검사는 적어도 하나의 단면 이미지를 얻는 것에 의하여 이루어질 수 있다. 그리고 경사 검사를 위하여 다수 개의 회전 이미지가 얻어질 수 있다. 회전 이미지는 서로 다른 각도에서 얻어진 단면 이미지를 의미하고 그리고 수직 방향에서 얻어진 단면 이미지를 포함할 수 있다.
회전 이미지 또는 단면 이미지는 범프(BP)의 높이에 따라 다수 개의 단면으로 나누어질 수 있다. 그리고 위에서 설명이 된 검사 스테이지의 회전에 따라 각각의 단면에 대한 단면 이미지가 얻어질 수 있다. 그리고 각각의 단면 이미지는 얻어진 각도에 따라 배치가 되고 그리고 백 프로젝션(back projection)에 의하여 전체 이미지가 얻어질 수 있다. 단면 이미지의 개수는 특별히 제한되지 않으며 불량 여부를 판단할 수 있는 적절한 수로 선택될 수 있다.
도 2c는 본 발명에 따른 검사 방법에 따른 검사 결과의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c의 (가)는 메모리의 범프 검사에 따른 1차 이미지를 나타낸 것이고, (나)는 고밀도 집적 회로 칩의 범프 검사에 따른 불량 범프 이미지를 나타낸 것이고 그리고 (다)는 정상 범프 이미지를 나타낸 것이다.
도 2c의 (가)를 참조하면, 메모리의 범프의 경우 1차 이미지로부터 불량 여부가 결정될 수 있다. 중앙 부분에 위치하는 작은 형상의 이미지는 불량 범프를 나타내고 그리고 나머지는 정상 범프를 나타낸다. 이와 같이 메모리 범프의 경우 수직 검사로부터 불량 여부가 결정될 수 있다.
도 2c의 (나) 및 (다)를 참조하면, 고밀도 집적 회로의 경우 수직 검사에 의하여 의심 범프가 결정되고 다시 회전 이미지에 의한 전체 이미지의 합성에 의하여 불량 여부가 결정될 수 있다. 도 2c의 (나) 및 (다)는 각각 다수 개의 회전 이미지가 합성된 결과를 나타낸 것이다.
불량 여부를 결정하기 위한 단면 이미지 또는 회전 이미지의 수는 범프 사이의 간격, 범프 자체의 크기, 범프의 형상 또는 범프와 기판의 상대적인 위치에 의하여 결정될 수 있다. 다른 한편으로 다수 개의 단면 이미지는 하나의 범프에 대하여 얻어지는 것이 아니라 일정한 영역에 걸쳐서 얻어지고 그리고 일정한 영역 전체에 대한 전체 이미지가 얻어진다.
제시된 실시 예에서 메모리 범프의 경우 단위 면적당 범프의 수가 작고 범프 자체의 크기가 상대적으로 크다. 이로 인하여 하나의 경사 이미지로 불량 여부가 결정될 수 있다. 이에 비하여 고밀도 집적 회로의 범프의 경우 단위 면적당 범프의 수가 많으며 범프 자체의 크기 상대적으로 작다. 그러므로 다수 개의 단면 이미지의 합성에 의하여 전체 이미지가 만들어지고 그에 기초하여 불량 여부가 결정될 수 있다.
다양한 형태의 전자 기판에 형성되는 범프가 본 발명에 따른 방법에 의하여 검사될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 검사 방법에서 불량 여부가 판단되는 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 검사 방법에 의하여 전자 기판에 형성된 범프 또는 다른 형태의 전기 접점 부위의 검사를 위하여 검사 영역이 분할되어 서브 영역이 결정될 수 있다(P31). 다만 검사 영역의 크기에 따라 하나의 서브 영역이 만들어질 수 있다. 서브 영역이 반드시 모든 검사 영역을 포함하여야 하는 것은 아니다. 서브 영역은 샘플 형태로 결정될 수 있다. 그리고 검사 대상이 되는 서브 영역이 결정되면 각각의 서브 영역에 대한 수직 검사가 진행될 수 있다(P32). 그리고 영역 검사에 의하여 의심 검사 대상이 검출되었는지 여부가 판단된다(P321). 의심 검사 대상이 검출되지 않았다면(NO) 다른 영역에 대한 검사가 계속적으로 진행될 수 있다. 이에 비하여 의심 검사 대상이 검출되었다면(YES) 위치 영역에 대한 식별 부호가 저장될 수 있다(P33). 식별 부호는 2가지 방법으로 부여될 수 있다. 식별 부호는 예를 들어 각각의 검사 대상에 대하여 부여될 수 있거나 또는 하나의 이미지로 만들어지는 영역에 따라 부여될 수 있다. 그리고 식별 부호는 기판 상에 위치에 대응될 수 있다. 이후 검사가 계속적으로 진행될 수 있고 그리고 영역 검사가 완료되면 저장된 식별 부호에 따라 경사 검사 방법이 결정될 수 있다(P34). 경사 검사 방법은 검사 대상의 구조에 따라 선택될 수 있고 위에서 설명된 것처럼, 하나의 단면 이미지에 의하여 검사되거나 또는 다수 개의 위치에서 얻어진 단면 이미지에 의한 전체 이미지에 의하여 검사될 수 있다. 그리고 대상에 대한 검사 방법이 결정되면 회전 위치가 결정될 수 있다(P35). 회전 위치의 결정은 불량 판정을 위한 이미지를 얻을 수 있는 회전 이미지를 얻을 수 있는 위치를 의미한다. 하나의 단면 이미지가 얻어지는 경우 하나의 회전 위치가 결정될 수 있고 다수 개의 회전 이미지가 얻어져야 할 경우 하나의 경사 위치에서 회전 각도가 결정될 수 있다. 이와 같은 회전 위치는 검사 대상의 구조에 의하여 미리 결정될 수 있고 그리고 저장된 식별 부호에 대응되는 기판의 위치에 따라 결정될 수 있다. 그리고 회전 위치에서 회전 이미지가 얻어지고 그에 따라 단면 이미지가 만들어질 수 있다(P36). 그리고 단면 이미지에 기초하여 불량 여부가 결정될 수 있다(P361). 만약 불량이 아니라면(NO) 다른 의심 검사 대상에 대한 검사를 위한 적절한 회전 위치가 결정될 수 있다(P35). 이에 비하여 불량으로 결정되면(YES) 다시 식별 부호가 저장되고 최종적으로 불량을 가진 것으로 판정된다.
일반적으로 자동 제조 공정 과정에서 불량은 일시적인 작동 오류 또는 공정 과정 자체의 오류에 기인할 수 있다. 계속적인 불량 검사에 대한 자료가 축적되면 그에 따른 불량 형태가 분석될 수 있다(P37). 그리고 불량이 일시적인 것인지 또는 공정 과정 자체의 오류에 기인한 것인지 여부가 판단될 수 있다(P38). 이와 같은 불량 분석 및 그에 따른 공정 분석에 의하여 공정 개선의 효과 및 생산성 향상의 효과가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 검사 방법은 다양한 방법으로 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 검사 방법은 전자 기판에 형성된 각각의 범프의 정밀 검사가 가능하도록 하면서 요구되는 영역에 형성된 범프 전체의 검사가 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 방법은 플립-칩과 같은 기판 본딩 방법에 적용되는 범프의 검사가 가능하도록 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.
11: 엑스레이 튜브 12: 디텍터
13: 검사 스테이지 15: 프레임 부재
13: 검사 스테이지 15: 프레임 부재
Claims (3)
- 전자기판의 메모리 칩 또는 고밀도 집적 회로(LSI)에 형성된 범프의 검사 방법에 있어서,
검사 스테이지(13)에 위치하는 검사 대상(B1, B2)의 검사 영역을 다수 개의 서브 검사 영역으로 분할하는 단계;
상기 각각의 서브 검사 영역에 형성된 범프에 대하여 검사 스테이지(13)에 수직이 되는 방향으로 엑스레이를 조사하여 각각의 범프에 대한 1차 평면 이미지를 획득하는 단계;
상기 평면 이미지의 상대적인 크기에 따라 범프를 불량 범프, 정상 범프 또는 의심 검사 대상으로 분류하는 단계;
상기 의심 검사 대상의 검사를 위하여 검사 스테이지(13)에서 의심 검사 대상이 이동되는 단계;
상기 의심 검사 대상의 검사를 위하여 경사진 위치로 이동된 디텍터(12) 또는 경사진 위치에 배치된 디텍터(12)로 엑스레이가 조사되는 단계; 및
상기 의심 검사 대상이 정해진 위치로 이동되면 검사 스테이지(13)의 회전에 따라 상기 의심 검사 대상이 회전이 되면서 획득된 다수 개의 방향 단면 이미지의 백 프로젝션에 의해 하나의 합성 이미지가 얻어지는 단계를 포함하고,
상기 서브 검사 영역에 대한 1차 평면 이미지가 얻어지면서 상기 의심 검사 대상의 검출 여부가 판단되고, 상기 의심 검사 대상의 위치에 따라 부여된 식별 부호에 기초하여 상기 의심 검사 대상에 대한 검사가 이루어지고,
상기 범프는 서로 마주보는 전자 기판에 형성된 플립 칩의 범프가 되고,
상기 의심 검사 대상은 상기 범프의 기준 이미지에 대한 크기 차이, 중앙 부분과 둘레 부분 사이의 명암 비율의 차이 또는 탐지된 이미지의 기하학적 형상에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전자기판의 메모리 칩 또는 고밀도 집적 회로(LSI)에 형성된 범프의 검사 방법. - 삭제
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