KR20090094652A

KR20090094652A - 기판 표면 검사 장치

Info

Publication number: KR20090094652A
Application number: KR1020080019729A
Authority: KR
Inventors: 정일권; 이관수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-08

Abstract

기판 표면 검사 장치가 개시된다. 기판의 표면을 검사하는 장치로서, 프리즘과, 기판의 표면에서 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이 발생하도록 프리즘에 레이저를 조사하는 발광부와, 프리즘을 통과한 레이저의 광량을 측정하는 수광부와, 프리즘의 일면과 대향하도록 기판을 지지하는 지그 및 프리즘과 기판 사이의 에어 갭(air gap)이 조절 가능하도록 지그를 프리즘 측으로 가압하는 구동부를 포함하는 기판 표면 검사 장치는, 기판을 훼손하지 않으면서도 기판 표면의 이물질 유무를 확인할 수 있다.

표면 플라즈몬 공명, 기판, 구동부, 접착제

Description

기판 표면 검사 장치 {Apparatus for inspecting substrate surface}

본 발명은 기판 표면 검사 장치에 관한 것이다.

전자제품 및 전기기기의 전기회로를 구성하기 위하여 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 사용한다. PCB 기판은 절연체 위에 전기가 잘 통하는 도체로 회로를 구성하고 절연체 상에 도체의 재질로 회로를 구성하기 위하여 절연층과 도체층 사이에 접착층을 사용한다.

이 도체층은 보통 금속을 사용하는데 그 두께가 매우 얇은 층이기 때문에 도체층과 절연층 사이의 접착층의 물질이 도체층의 위로 스며 나와 외부로 노출되는 현상이 발생한다. 그러나, 외부로 노출된 도체 표면은 전자부품들과 접촉되는 면으로서 접착층이 새어 나오는 것은 제품의 불량을 야기 시킨다.

또한, 이러한 불량 시 외부로 노출되는 접착층의 양은 매우 적기 때문에 불량을 육안으로 구분하기가 쉽지 않다. 도체층의 표면으로 스며 나와 외부로 노출되는 접착층 물질의 유무를 판별하기 위해서는 측정을 하고자 하는 부분의 기판을 절 단하여 구성층의 상태와 성분을 분석하는 방법이 있으나, 이렇게 되면 측정시료는 절단을 함으로 제품으로서의 가치가 없어 지게 된다.

따라서 이러한 테스트를 모든 제품에 대하여 모두 실시할 수 없어, 샘플링을 통하여 테스트를 수행하고 있으나, 이 또한 출하되는 제품에 불량이 포함될 가능성을 항상 내포하고 있다.

본 발명은 기판 표면의 이물질 유무를 검사할 수 있는 기판 표면 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 표면을 검사하는 장치로서, 프리즘과, 기판의 표면에서 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이 발생하도록 프리즘에 레이저를 조사하는 발광부와, 프리즘을 통과한 레이저의 광량을 측정하는 수광부와, 프리즘의 일면과 대향하도록 기판을 지지하는 지그 및 프리즘과 기판 사이의 에어 갭(air gap)이 조절 가능하도록 지그를 프리즘 측으로 가압하는 구동부를 포함하는 기판 표면 검사 장치가 제공된다.

여기서, 구동부는 에어 갭이 0.5 마이크로미터 이상 1마이크로미터 이하가 되도록 지그를 프리즘 측으로 가압하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 발광부는 레이저 다이오드(laser diode)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 기판을 훼손하지 않으면서도 기판 표면의 이물질 유무를 확인할 수 있다.

본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 기판 표면 검사 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 표면 검사 장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 표면 플라즈몬 공명각을 나타낸 그래프이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 표면의 이물질의 두께에 따른 표면 플라즈몬 공명각을 나타낸 그래프이다. 도 1을 참고하면, 에어 갭(air gap, 2), 금(Au)층(4), 니켈(Ni)층(6), 유전층(8), 기판(10), 기판 표면 검사 장치(100), 발광부(102), 수광부(104), 프리즘(106), 지그(jig, 108), 구동부(110)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 기판 표면 검사 장치(100)는, 기판(10)의 표면을 검사하는 장치로서, 프리즘(106)과, 기판(10)의 표면에서 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이 발생하도록 프리즘(106)에 레이저를 조사하는 발광부(102)와, 프리즘(106)을 통과한 레이저의 광량을 측정하는 수광부(104)와, 프리즘(106)의 일면과 대향하도록 기판(10)을 지지하는 지그(108) 및 프리즘(106)과 기판(10) 사이의 에어 갭(2)이 조절 가능하도록 지그(108)를 프리즘(106) 측으로 가압하는 구동부(110)를 포함함으로써, 기판(10)을 훼손하지 않으면서도 기판(10) 표면의 이물질 유무를 확인할 수 있다.

먼저, 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR)현상에 대해 살펴보면 다음과 같다. 표면 플라즈몬 공명 (SPR)은 소산파 (evanescent wave)에 의해 금속과 유전체 사이의 계면을 따라 진행하는 전자 밀도 진동을 생성시키는 전자기적 현상이다.

표면 플라즈몬 (surface plasmon)은 표면 플라즈몬-폴라리톤(surface plasmon-polariton) 이라고도 불리며 금속/유전체의 계면을 따라 진행하고, 표면 플라즈몬파는 금속 표면에서 최대 세기를 가지다가 계면에서 수직으로 멀어질수록 지수함수적으로 감소하는 특징을 가지고 있다. 특히 금속 표면에서의 굴절률 변화가 표면 플라즈몬을 생성하는 공명 조건에 매우 큰 영향을 미치게 된다.

이러한 표면 플라즈몬 공명 현상의 특성을 이용하여 기판(10)의 도체층 상의 이 물질의 유무를 측정할 수 있다. 표면 플라즈몬 공명 현상을 관찰할 수 있는 금속에는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등이 있다.

본 실시예의 기판 표면 검사 장치(100)의 검사 대상이 되는 기판(10)은 유전층(8), 금층(4), 니켈층(6)을 포함할 수 있다. 금층(4)은 기판(10)의 회로패턴 또 는 패드(pad) 등을 구성할 수 있다. 니켈층(6)은 접착층으로써 유전층(8)과 금층(4) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 금층(4)의 두께는 0.1 마이크로미터 이하일 수 있다. 니켈층(6)의 두께는 5 마이크로미터 정도일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프리즘(106)은 발광부(102)로부터 조사되는 레이저를 기판(10)과 대향하고 있는 프리즘(106)의 일면 쪽으로, 그 경로를 변경시킬 수 있다. 프리즘(106)의 일면은 기판(10)과 대향하고 있으며,

레이저는 프리즘(106)의 다른 일면으로 입사될 수 있다. 또한, 기판(10)의 표면에서 반사된 레이저는 프리즘(106)의 또 다른 일면으로 출사될 수 있다. 프리즘(106)의 굴절률은 조절될 수 있으며, 예를 들어 1.5일 수 있다.

발광부(102)는 기판(10)의 표면에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있도록 프리즘(106)에 레이저를 조사할 수 있다. 발광부(102)는, 예를 들어 레이저 다이오드(laser diode)를 포함하여 기판 표면 검사 장치(100)를 간단하게 구현할 수 있다.

발광부(102)는 프리즘(106)과의 위치관계를 변화시켜, 프리즘(106)의 다른 일면으로 입사되는 레이저의 입사각(θ)을 변화시킬 수 있다. 레이저의 파장은 조절될 수 있으며, 예를 들어 633나노미터일 수 있다.

수광부(104)는 프리즘(106)의 또 다른 일면과 대향하며, 프리즘(106)의 또 다른 일면을 통해 출사되는 레이저의 광량을 측정할 수 있다. 수광부(104)는 포토디텍터(photo detector)를 포함하여, 출사되는 레이저의 광량을 측정할 수 있다. 기판 표면 검사 장치(100)는 출사되는 레이저의 광량을 측정함으로써, 표면 플라즈 몬 공명 현상을 관측할 수 있게 한다.

지그(108)(jig)는 기판(10)이 놓여질 수 있는 받침대로써, 기판(10)을 프리즘(106)의 일면과 대향하도록 기판(10)을 지지할 수 있다.

구동부(110)는 프리즘(106)과 기판(10) 사이에 에어 갭(2)이 조절 가능하도록 지그(108)를 프리즘(106) 측으로 가압할 수 있다. 구동부(110)는 엑츄에이터(actuator)를 포함할 수 있으며, 엑츄에이터를 이용하여 지그(108)를 프리즘(106) 측으로 가압할 수 있다. 결국, 엑츄에이터는 기판(10)과 프리즘(106) 사이의 에어 갭(2)을 조절할 수 있다.

기판 표면 검사 장치(100)가 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하여 기판(10) 표면의 이물질 유무를 판별하기 위해서, 프리즘(106)과 기판(10) 사이에 공기층으로 이루어지는 간격, 즉 에어 갭(2)(air gap)이 필요할 수 있다.

이 때, 기판(10)과 프리즘(106) 사이의 간격이 너무 작거나 너무 커서, 적정한 에어 갭(2)이 형성되지 않는 경우, 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하지 못 할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 기판 표면 검사 장치(100)는 구동부(110)를 이용하여 에어 갭(2)을 일정하게 유지하여, 기판(10) 표면의 이물질 유무를 검사할 수 이다.

예를 들어, 기판(10) 표면의 금층(4)의 이물질 유무를 검사하는 경우, 구동부(110)는 에어 갭(2)이 0.5마이크로미터 이상 1마이크로미터 이하가 되도록 지그(108)를 프리즘(106) 측으로 가압할 수 있다.

구동부(110)는 에어 갭(2)이 0.5마이크로미터 이상 1마이크로미터 이하가 되 도록 일정한 힘으로 지그(108)를 프리즘(106) 측으로 가압함으로써, 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하여 기판 표면에 이물질을 검사할 수 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 프리즘(106)에 입사되는 레이저의 입사각을 변화시키게 되면, 특정한 입사각(θ)에서 반사되는 레이저의 광량이 급격하게 줄어드는 것을 관찰할 수 있다. 이 때의 입사각을 표면 플라즈몬 공명 현상으로 인한 공명각이라 할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10) 표면의 금층(4)에 이물질이 없는 경우에 공명각이 θ1이라 하면, 기판(10) 표면에 접착층으로 사용되는 니켈과 같은 이물질이 있는 경우에는 공명각이 θ2로 변화(shift)할 수 있다.

이와 같이, 공명각의 변화를 통해, 기판(10)을 훼손하지 않고, 기판(10) 표면의 니켈과 같은 이물질의 유무를 확인할 수 있다. 또한, 공명각의 차이를 측정하면, 기판(10) 표면에 존재하는 이물질의 양을 측정할 수도 있다.

한편, 기판(10) 표면에 많은 양의 이물질이 존재하는 경우, 도 3의 점선으로 도시된 바와 같이, 표면 플라즈몬 공명 현상을 관측하지 못 할 수도 있다. 따라서, 이 때는 기판(10)의 불량여부를 쉽게 판별할 수 있을 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 표면 검사 장치를 나타낸 구성도.

도 2는 표면 플라즈몬 공명각을 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 표면의 이물질의 두께에 따른 표면 플라즈몬 공명각을 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 에어 갭 10: 기판

100: 기판 표면 검사 장치 102: 발광부

104: 수광부 106: 프리즘

108: 지그 110: 구동부

Claims

기판의 표면을 검사하는 장치로서,

프리즘과;

상기 기판의 표면에서 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이 발생하도록 상기 프리즘에 레이저를 조사하는 발광부와;

상기 프리즘을 통과한 상기 레이저의 광량을 측정하는 수광부와;

상기 프리즘의 일면과 대향하도록 상기 기판을 지지하는 지그; 및

상기 프리즘과 상기 기판 사이의 에어 갭(air gap)이 조절 가능하도록 상기 지그를 상기 프리즘 측으로 가압하는 구동부를 포함하는 기판 표면 검사 장치.
제1항에 있어서,

상기 구동부는

상기 에어 갭이 0.5 마이크로미터 이상 1마이크로미터 이하가 되도록 상기 지그를 상기 프리즘 측으로 가압하는 것을 특징으로 하는 기판 표면 검사 장치.
제1항에 있어서,

상기 발광부는

레이저 다이오드(laser diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면 검사 장치.