KR102300562B1 - 검출 방법, 검출 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 저장매체 - Google Patents

검출 방법, 검출 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 저장매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 검출 방법은, 입력 이미지에 대해 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행하는 단계; 이미지 그라디언트를 수행한 결과를 기초로 이미지 이진화를 수행하여 이진 이미지로 변환하는 단계; 상기 이진 이미지에서 닫힌 영역을 채우는 단계; 상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하는 단계; 및 상기 입력 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

검출 방법, 검출 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 저장매체 {DETECTING METHOD, DETECTING APPARATUS AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM}
본 출원은 검출 방법, 검출 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서, 커팅, 탑재 또는 가열 중의 스트레스에 의해 반도체 칩에 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 반도체 칩에 이물질이 부착될 수도 있다.
반도체 칩에서 이러한 크랙 또는 이물질 등을 검출할 필요가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제 중 하나는, 반도체 제조 공정에서 반도체 칩에 발생하는 크랙 또는 반도체 칩에 부착되는 이물질을 검출할 수 있는 검출 방법, 검출 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 저장매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 검출 방법은, 입력 이미지에 대해 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행하는 단계; 이미지 그라디언트를 수행한 결과를 기초로 이미지 이진화를 수행하여 이진 이미지로 변환하는 단계; 상기 이진 이미지에서 닫힌 영역을 채우는 단계; 상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하는 단계; 및 상기 입력 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 검출 장치는, 입력 이미지에 대해서 이미지 프로세싱을 통해 반도체 칩 상의 크랙을 검출하는 이미지 처리부; 및 상기 이미지 처리부에 의한 검출 결과를 출력하는 결과 출력부를 포함하며, 상기 이미지 처리부는, 상기 입력 이미지에 대해 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행하고, 이미지 그라디언트를 수행한 결과를 기초로 이미지 이진화를 수행하여 이진 이미지로 변환하고, 상기 이진 이미지에서 닫힌 영역(closed region)을 채우고, 상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하고, 상기 입력 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하여 상기 크랙을 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 저장매체는, 입력 이미지에 대해 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행하는 단계; 이미지 그라디언트를 수행한 결과를 기초로 이미지 이진화를 수행하여 이진 이미지로 변환하는 단계; 상기 이진 이미지에서 닫힌 영역을 채우는 단계; 상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하는 단계; 및 상기 입력 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하는 단계를 포함하는 검출 방법을 실행하기 위한 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들이 기록될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 제조 공정에서 반도체 칩에 발생하는 크랙 또는 반도체 칩에 부착되는 이물질을 검출할 수 있는 검출 방법, 검출 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 저장매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 S160 단계의 상세 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따라 크랙을 검출하는 과정의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 장치의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 우선, 검출 대상인 반도체 칩을 촬영한 이미지에 대해서 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행할 수 있다(S110).
여기서, 이미지 그라디언트는 이미지에서 색상의 변화 정도를 정량화하는 것을 말한다.
예를 들어, 이미지의 전 영역에 걸쳐서 색상이 변화하는 정도를 수치로 나타낼 수 있으며, 색상이 점진적으로 변화하는 부분은 낮은 수치를 가지고, 색상이 급격하게 변화하는 부분은 높은 수치를 가질 수 있다.
이후, 이미지에 대해서 이미지 그라디언트를 수행한 결과를 기초로 이미지 이진화(Binarization)를 수행할 수 있다(S120).
예를 들어, 이미지에서 색상의 변화 정도를 정량화한 수치를 기 설정된 값과 비교하고, 비교 결과에 따라 이진 이미지(Binary Image)로 변환할 수 있다.
예를 들어, 정량화한 수치가 기 설정된 값 이상이면 흰색으로, 그렇지 않으면 검은색으로 표현된 이진 이미지로 변환할 수 있다.
이와 같이 변환된 이진 이미지에서는 반도체 칩 상의 물체(예를 들어, 솔더 볼), 크랙, 이물질 등의 윤곽이 흰색으로 표현될 수 있다.
이후, 이진 이미지에서 닫힌 영역(closed region)을 채워줄 수 있다(S130).
예를 들어, 이진 이미지에서 나타나는 형상이 닫힌 영역을 이루는 경우 그 내부를 형상의 윤곽을 나타내는 색상(예를 들어, 흰색)과 동일한 색상으로 채워줄 수 있다.
이에 따라, 반도체 칩 상의 물체, 크랙, 이물질 등이 흰색으로 보다 선명하게 표현될 수 있다.
이후, 이진 이미지에서 노이즈를 제거할 수 있다(S140).
예를 들어, 이진 이미지에서 나타나는 형상의 면적이 기 설정된 면적보다 작은 형상들은 제거할 수 있다.
이후, 노이즈가 제거된 이진 이미지에서 기 설정된 형상, 예를 들어 가늘고 긴 형상을 추출할 수 있다(S150).
이를 위해, 이진 이미지에서 노이즈가 제거되고 남은 형상들 각각에 대해서 길이 및 너비를 구할 수 있다. 여기서, 길이는 형상에서 길이가 가장 긴 방향으로의 길이를 나타내고, 너비는 형상의 길이 방향으로의 평균 너비를 나타낼 수 있다.
이후, 길이/너비가 기 설정된 값 이상인 형상만 추출함으로써, 길이가 너비에 비해 상대적으로 큰 형상을 추출할 수 있다. 또한, 추출된 형상에서 너비가 기 설정된 범위 내에 포함되는 형상들만 추출함으로써, 원하는 형상, 예를 들어 가늘고 긴 형상을 추출할 수 있다.
이후, 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거할 수 있다(S160).
도 2는 도 1에 도시된 S160 단계의 상세 흐름도로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하기 위해서, 이미지의 에지부에 연결된 형상에 형상의 윤곽과 동일한 색상(예를 들어, 흰색)으로 가장자리 선을 추가하고(S161), 상술한 S130 및 S150 단계에서와 동일하게 닫힌 영역을 채운 후(S162), 가늘고 긴 형상을 추출할 수 있다(S163).
상술한 단계를 거친 후의 최종 이미지에는 추출하고자 하는 대상물이 흰색으로 표현될 수 있으며, 이를 통해 반도체 칩 상의 크랙, 이물질 등을 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상술한 각 단계에서 비교의 기준이 되는 설정 값들은 사용자의 입력에 따라 설정될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 입력되는 이미지의 종류, 해상도, 휘도 등을 포함하는 입력 이미지의 조건이나, 검출하고자 하는 대상물의 종류에 따라 기 설정된 값이 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하여 상술한 검출 방법을 통해 크랙을 검출하고자 하는 경우, 크랙은 일반적으로 가늘고 긴 형태를 가지므로, 크랙의 특성에 맞게 상술한 S150 단계에서의 설정 값 및 범위를 조절함으로써 크랙을 보다 정확하게 검출할 수 있다.
이와 같은 설정 값에 대해서는 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 후술하기로 한다.
도 1을 참조하여 상술한 검출 방법은 예를 들어 이미지 프로세싱이 가능한 이미지 프로세서, 이미지 프로세싱 툴 등에 의해 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같은 검출 방법의 각 단계를 실행하기 위한 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체가 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따라 크랙을 검출하는 과정의 예를 도시하는 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법에 의해 솔더 볼 주변부에 발생하는 크랙을 검출하는 과정의 예를 도시한다.
도 3a는 검출 대상인 반도체 칩을 촬영한 입력 이미지를 도시한다.
도 3a에서, 맨 위, 그리고 우측에서 3번째 위치한 솔더 볼의 주변에 크랙이 발생한 것을 확인할 수 있다.
도 3b는 입력 이미지에 대해서 도 1에 도시된 이미지 그라디언트(S110) 및 이미지 이진화(S120)를 수행한 결과, 즉 이진 이미지를 도시한다.
도 3b에서, 반도체 칩 상의 솔더볼과 크랙, 그리고 이물질 등의 윤곽이 흰색으로 표현됨을 알 수 있다.
도 3c는 이진 이미지에 대해서 도 1에 도시된 닫힌 영역 채우기(S130) 및 노이즈 제거(S140)를 수행한 결과를 도시한다.
도 3c에서, 솔더볼과 크랙, 이물질 등은 흰색으로 선명하게 표현됨을 알 수 있다. 다만, 이미지의 에지부에 연결된 솔더볼의 경우, 닫힌 영역을 형성하지 않으므로 솔더볼의 내부가 채워지지 않음을 확인할 수 있다.
도 3d는 노이즈가 제거된 이진 이미지에서 도 1에 도시된 가늘고 긴 형상 추출(S150)을 수행한 결과를 도시한다.
도 3d에서, 솔더 볼의 주변에 발생한 크랙이 흰색으로 표현됨을 알 수 있다. 그러나, 도 3c에 도시된 바와 같이 내부가 채워지지 않은 솔더볼이 함께 추출될 수도 있다.
도 3e는 가늘고 긴 형상을 추출한 결과에서 도 1에 도시된 이미지의 에지부에 연결된 형상 제거(S160)를 수행한 결과를 도시한다.
도 3e에서, 에지부에 연결된 형상을 제거함으로써, 솔더 볼의 주변에 발생한 크랙만 흰색으로 표현됨을 확인할 수 있다.
도 3a 내지 도 3e에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 솔더 볼 주변부에 발생하는 크랙을 검출하는 예를 설명하였으나, 본 발명의 적용 범위가 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법은 반도체 제조 공정에서 크랙이 발생 가능한 모든 공정의 결과물에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법은 반도체 칩에 발생한 크랙 뿐만 아니라 반도체 칩에 부착되는 이물질을 검출하기 위해 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 장치(400)는 입력 인터페이스(410), 이미지 처리부(420), 결과 출력부(430)를 포함할 수 있다.
입력 인터페이스(410)는 후술하는 이미지 처리부(420)에서 이미지 프로세싱을 위해 필요한 설정값을 입력받을 수 있다.
예를 들어, 입력 인터페이스(410)를 통해 이미지 이진화를 위한 설정 값, 노이즈 제거를 위한 면적, 가늘고 긴 형상의 추출을 위한 설정 값 및 설정 범위 등을 입력받을 수 있다.
여기서, 이미지 이진화를 위한 설정 값은, 이미지에서 색상의 변화 정도를 정량화한 수치를 기초로 이진 이미지로 변환하기 위해 사용되는 문턱값으로, 예를 들어, 0과 1 사이의 값을 갖도록 설정될 수 있다. 설정 값이 1에 가까울수록 색상이 급격하게 변하는 부분만 이진 이미지 상에 표현될 수 있다. 이와 반대로, 설정 값이 0에 가까울수록 색상이 점진적으로 변하는 부분까지 이진 이미지 상에 표현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이미지 이진화를 위한 설정 값은 디폴트로 0.1로 설정될 수 있으며, 입력 인터페이스(410)를 통한 입력에 따라 조절될 수 있다.
또한, 노이즈 제거를 위한 면적값은, 이진 이미지 상에 표현된 의미없는 부분, 예를 들어 작은 형상들을 제거하기 위해 사용되는 값으로, 면적값은 임의의 형상을 구성하는 픽셀의 개수를 나타낼 수 있다. 이 경우, 이진 이미지 상에 표현된 형상이 차지하는 영역, 즉 픽셀의 개수가 설정된 픽셀의 개수보다 작은 경우 해당 형상들은 노이즈로 간주되어 제거될 수 있다.
또한, 가늘고 긴 형상의 추출을 위한 설정 값은, 이진 이미지에서 남은 형상의 길이/너비를 이용하여 너비에 비해 길이가 상대적으로 긴 형상을 추출하기 위해 사용되는 값으로, 해당 값이 클수록 너비에 비해 길이가 상대적으로 더 긴 형상만을 추출할 수 있다. 또한, 설정 범위는 이진 이미지에서 남은 형상의 너비의 상한값 및 하한값을 나타내는 것으로, 상한값 및 하한값은 픽셀 단위로 설정될 수 있다.
상술한 설정 값 중에서 픽셀 단위를 갖는 노이즈 제거를 위한 면적값 및 가늘고 긴 형상의 추출의 위한 설정 범위(즉, 너비 범위)는 이미지 상에서의 크랙 또는 이물질의 크기를 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 객체들을 확대한 이미지에 대해서는 면적값 및 설정 범위를 크게 설정하고, 반대로 객체들을 축소한 이미지에 대해서는 면적값 및 설정 범위를 작게 설정할 수 있다.
이미지 처리부(420)는 이미지 DB(440)에 저장된 적어도 하나의 이미지에 대해서 이미지 프로세싱을 통해 반도체 칩 상의 크랙, 이물질 등을 검출할 수 있다.
이미지 처리부(420)가 반도체 칩 상의 크랙 등을 검출하는 방법은 도 1을 참조하여 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 도 4에서는 이미지 처리부(420)가 이미지 DB(440)에 저장된 이미지를 입력받는 것으로 도시하였으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 이미지 처리부(420)는 검출 대상인 반도체 칩을 촬영하기 위한 영상 획득 수단(미도시)으로부터 실시간으로 획득된 이미지를 입력받아서 이미지 프로세싱을 통해 반도체 칩 상의 크랙, 이물질 등을 검출할 수도 있다.
결과 출력부(430)는 이미지 처리부(420)에 의한 검출 결과를 출력하기 위한 것으로, 예를 들어 디스플레이 장치를 통해 검출 결과를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결과 출력부(430)는 이미지 처리부(420)에 의해 처리된 결과 이미지, 예를 들어 크랙 부분만 흰색으로 표현된 결과 이미지를 출력할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 결과 출력부(430)는 입력 이미지별로 검출 결과, 즉 크랙 유무를 출력하거나, 크랙이 검출된 경우 크랙의 검출 위치를 함께 출력할 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
400: 검출 장치
410: 입력 인터페이스
420: 이미지 처리부
430: 결과 출력부
440: 이미지 DB

Claims (20)

  1. 입력 이미지에 대해서 이미지 프로세싱을 통해 반도체 칩 상의 크랙을 검출하는 이미지 처리부; 및
    상기 이미지 처리부에 의한 검출 결과를 출력하는 결과 출력부를 포함하며,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 입력 이미지에 대해 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행하고,
    이미지 그라디언트를 수행한 결과를 기초로 이미지 이진화를 수행하여 이진 이미지로 변환하고,
    상기 이진 이미지에서 닫힌 영역(closed region)을 채우고,
    상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하고,
    상기 입력 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하여 상기 크랙을 검출하는 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 이진 이미지에서 노이즈를 제거하는 과정을 더 수행하는 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는 상기 입력 이미지의 조건 또는 검출 대상물에 따라 기 설정된 값을 이용하여 상기 이미지 프로세싱을 수행하는 검출 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 프로세싱을 위해 필요한 설정값을 입력받는 입력 인터페이스를 더 포함하는 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입력 인터페이스를 통해 상기 이미지 이진화를 위한 설정값, 상기 노이즈 제거를 위한 면적값, 상기 기 설정된 형상을 추출하기 위한 설정값 및 설정 범위 중 적어도 하나를 입력받는 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는 반도체 칩의 이미지를 저장하는 이미지 DB 또는 상기 반도체 칩을 촬영하는 영상 획득 수단으로부터 상기 입력 이미지를 입력받는 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결과 출력부는 상기 입력 이미지에서 크랙 부분만 표현된 결과 이미지를 출력하는 검출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결과 출력부는 입력 이미지별 크랙 유무 및 크랙 위치 중 적어도 하나를 출력하는 검출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기 설정된 형상은 형상의 너비에 비해 형상의 길이가 상대적으로 긴 형상인 검출 장치.
  10. 이미지 프로세서에 의해 수행되는 검출 방법에 있어서,
    입력 이미지에 대해 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행하는 단계;
    이미지 그라디언트를 수행한 결과를 기초로 이미지 이진화를 수행하여 이진 이미지로 변환하는 단계;
    상기 이진 이미지에서 닫힌 영역(closed region)을 채우는 단계;
    상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하는 단계; 및
    상기 입력 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하는 단계를 포함하는 검출 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 이미지 그라디언트(Image Gradient)를 수행하는 단계는,
    상기 입력 이미지에서 색상의 변화 정도를 정량화한 수치로 나타내는 검출 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 이진 이미지로 변환하는 단계는,
    상기 정량화한 수치를 기 설정된 값과 비교한 결과에 따라 상기 이진 이미지로 변환하는 검출 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 이진 이미지로 변환하는 단계는,
    상기 정량화한 수치가 상기 기 설정된 값 이상이면 흰색으로, 상기 기 설정된 값 미만이면 검은색으로 표현하는 검출 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 기 설정된 값은 0과 1 사이의 값으로 설정되는 검출 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 이진 이미지에서 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는 검출 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 노이즈를 제거하는 단계는,
    상기 이진 이미지에서 나타나는 형상의 면적이 기 설정된 면적보다 작은 형상을 제거하는 검출 방법.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하는 단계는,
    형상의 너비에 비해 형상의 길이가 상대적으로 긴 형상을 추출하는 검출 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 이진 이미지에서 기 설정된 형상을 추출하는 단계는,
    상기 이진 이미지 상에 나타나는 형상 각각에 대해서 길이 및 너비를 구하고, 길이/너비가 기 설정된 값 이상이며, 상기 너비가 기 설정된 범위 내에 포함되는 형상을 추출하는 검출 방법.
  19. 제 10 항에 있어서, 상기 입력 이미지의 에지부에 연결된 형상을 제거하는 단계는,
    상기 이미지의 에지부에 연결된 형상에 가장자리 선을 추가하는 단계;
    상기 이진 이미지에서 닫힌 영역(closed region)을 채우는 단계; 및
    상기 이진 이미지에서 상기 기 설정된 형상을 추출하는 단계를 포함하는 검출 방법.
  20. 제 10 항에 따른 검출 방법을 실행하기 위한 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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