KR20120100064A

KR20120100064A - 기판 검사방법

Info

Publication number: KR20120100064A
Application number: KR1020110018695A
Authority: KR
Inventors: 유병민
Original assignee: 주식회사 고영테크놀러지
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-12
Also published as: KR101684244B1

Abstract

기판을 검사하기 위하여, 먼저 개구부를 갖는 투명층이 형성되고, 개구부에 측정대상물이 형성된 기판에 광을 조사하여 측정 데이터를 획득한다. 이어서, 측정 데이터에서 측정대상물의 영역을 추출하고, 측정 데이터에서 측정대상물에 대한 베이스 영역을 추출한다. 이어서, 측정대상물의 영역 및 베이스 영역의 측정 데이터를 기초로 측정대상물의 높이를 획득하고, 투명층에 의한 높이측정 오프셋을 획득한다. 이어서, 높이측정 오프셋 및 측정대상물의 높이를 기초로 측정대상물의 높이맵을 획득한다. 이에 따라, 투명층이 형성된 경우에도 측정대상물을 보다 정확하게 측정할 수 있으므로, 기판의 불량여부를 보다 정확히 판단할 수 있다.

Description

기판 검사방법{BOARD INSPECTION METHOD}

본 발명은 기판 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정대상물을 보다 정확하게 측정할 수 있는 기판 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자장치 내에는 적어도 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 구비되며, 이러한 인쇄회로기판 상에는 회로 패턴, 연결 패드부, 상기 연결 패드부와 전기적으로 연결된 구동칩 등 다양한 회로 소자들이 실장되어 있다.

일반적으로, 상기와 같은 다양한 회로 소자들이 상기 인쇄회로기판에 제대로 형성되었는지 혹은 형성될 수 있는지 확인하기 위하여 형상 측정장치가 사용된다. 상기 회로 소자들이 상기 인쇄회로기판에 제대로 형성될 수 있는지 검사하기 위하여, 상기 형상 측정장치를 이용하여 상기 회로 소자들이 상기 인쇄회로기판에 실장되기 이전에 적절한 솔더의 양이 도포되었는지 검사될 수 있다.

따라서, 솔더의 양을 정확히 측정할 수 있는 기판 검사방법이 요청된다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투명층이 형성된 경우에도 측정대상물을 보다 정확하게 측정함으로써 상기 측정대상물이 형성된 기판의 불량여부를 보다 정확히 판단할 수 있는 기판 검사방법을 제공하는 것이다

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따라 기판을 검사하기 위하여, 먼저 개구부를 갖는 투명층이 형성되고, 상기 개구부에 측정대상물이 형성된 기판에 광을 조사하여 측정 데이터를 획득한다. 이어서, 상기 측정 데이터에서 상기 측정대상물의 영역을 추출한다. 다음으로, 상기 측정 데이터에서 상기 측정대상물에 대한 베이스 영역을 추출한다. 이어서, 상기 측정대상물의 영역 및 상기 베이스 영역의 측정 데이터를 기초로 상기 측정대상물의 높이를 획득한다. 다음으로, 상기 투명층에 의한 높이측정 오프셋을 획득한다. 이어서, 상기 높이측정 오프셋 및 상기 측정대상물의 높이를 기초로 상기 측정대상물의 높이맵(height map)을 획득한다.

본 발명에 따르면, 측정대상물 주위에 투명층이 형성된 경우에도 투명층에 의한 오프셋을 측정하여 상기 측정대상물의 높이맵을 획득할 수 있다.

또한, 상기 측정대상물 및 상기 투명층이 동일한 높이에 형성되어 있는 경우에도 측정대상물의 높이맵을 획득할 수 있다.

또한, 기판 상에 솔더가 형성된 솔더 영역은 하나를 추출하고, 상기 솔더 영역에 인접한 베이스 영역은 각 채널별로 추출하며, 상기 추출된 베이스 영역의 기준 높이를 각 채널별로 다르게 적용하는 경우 보다 정확한 영역 구분을 할 수 있으며 보다 정확하게 솔더 영역의 높이맵을 획득할 수 있다.

이에 따라, 솔더의 양을 보다 정확하게 측정할 수 있으므로, 인쇄회로기판의 불량여부를 보다 정확히 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2의 기판 검사방법이 적용되는 측정대상물이 형성된 기판의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 기판의 평면도이다.
도 5는 도 2에서 솔더 영역을 추출하는 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 도 2에서 베이스 영역을 추출하는 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

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 안 된다. 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.

먼저, 본 발명의 이해를 위해서, 모아레 패턴을 이용한 위상천이 방식에 의한 3차원 형상측정방법의 일 예를 간단히 설명한다.

모아레 패턴을 이용한 위상천이 방식에서는 격자패턴 이미지를 측정 대상물에 조사하고, 측정 대상물로부터 반사되는 격자 이미지를 관측하여 3차원 형상을 측정한다.

기판의 표면의 각 위치를 xy평면으로 가정하고, 각 x, y 좌표값에 대응하는 광의 강도(intensity)는 아래의 수학식 1로 표현될 수 있다.

이 식에서, I는 측정광의 강도, D는 DC광 강도(조명 광 강도 및 물체의 반사율의 함수), γ는 가시도(visibility, 물체의 반사율 및 격자주기의 함수)이다. 예를 들면, 4??버킷(bucket) 알고리즘의 경우, 아래 첨자는 1, 2, 3 및 4를 가질 수 있으며, 각각 0도(위상을 변화시키지 않을 때), 90도, 180도 및 270도 변화시킬 때를 나타낸다.

이식으로부터, 수학식 2를 얻을 수 있다.

한편 위상 Φ와 높이 h는 다음의 수학식 3에서와 같이 비례 관계가 성립한다.

여기서, Λ는 모아레 등가파장이다.

이상에서 기술된 수학식을 이용하여 격자패턴광을 물체에 조사한 후, 각 x,y 좌표값에 대응하는 위상값(Φ)을 구하고, 이러한 위상값을 이용하여 x, y좌표값에 대응하는 높이(h)를 구함으로써 측정 대상물의 3차원 형상을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 형상 측정방법에 사용되는 3차원 형상 측정장치는 측정 스테이지부(100), 영상 촬영부(200), 제1 및 제2 조명장치들(300,400)을 포함하는 제1 조명부, 제2 조명부(450), 영상 획득부(500), 모듈 제어부(600) 및 중앙 제어부(700)를 포함할 수 있다.

상기 측정 스테이지부(100)는 측정 대상물(10)을 지지하는 스테이지(110) 및 상기 스테이지(110)를 이송시키는 스테이지 이송유닛(120)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 스테이지(110)에 의해 상기 측정 대상물(10)이 상기 영상 촬영부(200)와 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)에 대하여 이동함에 따라, 상기 측정 대상물(10)에서의 측정위치가 변경될 수 있다.

상기 영상 촬영부(200)는 상기 스테이지(110)의 상부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되어온 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)에 대한 영상을 측정한다. 즉, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 제1 조명장치(300) 및 제2 조명장치(400)에서 출사되어 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 광을 인가받아, 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영한다.

상기 영상 촬영부(200)는 카메라(210), 결상렌즈(220), 필터(230) 및 원형램프(240)를 포함할 수 있다. 상기 카메라(210)는 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되는 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영하며, 일례로 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 상기 결상렌즈(220)는 상기 카메라(210)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 상기 카메라(210)에서 결상시킨다. 상기 필터(230)는 상기 결상렌즈(220)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 여과시켜 상기 결상렌즈(220)로 제공하고, 일례로 주파수 필터, 컬러필터 및 광세기 조절필터 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 원형램프(240)는 상기 필터(230)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)의 2차원 형상과 같은 특이영상을 촬영하기 위해 상기 측정 대상물(10)로 광을 제공할 수 있다.

상기 제1 조명장치(300)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 우측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1 조명장치(300)는 제1 조명유닛(310), 제1 격자유닛(320), 제1 격자 이송유닛(330) 및 제1 집광렌즈(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명유닛(310)은 조명원과 적어도 하나의 렌즈로 구성되어 광을 발생시키고, 상기 제1 격자유닛(320)은 상기 제1 조명유닛(310)의 하부에 배치되어 상기 제1 조명유닛(310)에서 발생된 광을 격자무늬 패턴을 갖는 제1 격자패턴광으로 변경시킨다. 상기 제1 격자 이송유닛(330)은 상기 제1 격자유닛(320)과 연결되어 상기 제1 격자유닛(320)을 이송시키고, 일례로 PZT(Piezoelectric) 이송유닛이나 미세직선 이송유닛 중 어느 하나를 채용할 수 있다. 상기 제1 집광렌즈(340)는 상기 제1 격자유닛(320)의 하부에 배치되어 상기 제1 격자유닛(320)로부터 출사된 상기 제1 격자패턴광을 상기 측정 대상물(10)로 집광시킨다.

상기 제2 조명장치(400)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 좌측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제2 조명장치(400)는 제2 조명유닛(410), 제2 격자유닛(420), 제2 격자 이송유닛(430) 및 제2 집광렌즈(440)를 포함할 수 있다. 상기 제2 조명장치(400)는 위에서 설명한 상기 제1 조명장치(300)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

상기 제1 조명장치(300)는 상기 제1 격자 이송유닛(330)이 상기 제1 격자유닛(320)을 N번 순차적으로 이동하면서 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제1 격자패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제1 격자패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제1 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 또한, 상기 제2 조명장치(400)는 상기 제2 격자 이송유닛(430)이 상기 제2 격자유닛(420)을 N번 순차적으로 이동하면서 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제2 격자패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제2 격자패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제2 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 여기서, 상기 N은 자연수로, 일 예로 3 또는 4일 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 격자패턴광들을 발생시키는 조명장치로 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)만을 설명하였으나, 이와 다르게 상기 조명장치의 개수는 3개 이상일 수도 있다. 즉, 상기 측정 대상물(10)로 조사되는 격자패턴광이 다양한 방향에서 조사되어, 다양한 종류의 패턴영상들이 촬영될 수 있다. 예를 들어, 3개의 조명장치들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정삼각형 형태로 배치될 경우, 3개의 격자패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있고, 4개의 조명장치들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정사각형 형태로 배치될 경우, 4개의 격자패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있다. 또한, 상기 제1 조명부는 8개의 조명장치들을 포함할 수 있으며, 이 경우 8개의 방향에서 격자패턴광을 조사하여 영상을 촬영할 수 있다.

상기 제2 조명부(450)는 상기 측정 대상물(10)의 2차원적 영상을 획득하기 위한 광을 상기 측정 대상물(10)에 조사한다. 일 실시예로, 상기 제2 조명부(450)는 적색조명(452), 녹색조명(454) 및 청색조명(456)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적색조명(452), 상기 녹색조명(454) 및 상기 청색조명(456)은 상기 측정 대상물(10)의 상부에서 원형으로 배치되어 상기 측정 대상물(10)에 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 조사할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 각각 높이가 다르도록 형성될 수 있다.

상기 영상 획득부(500)는 상기 영상 촬영부(200)의 카메라(210)와 전기적으로 연결되어, 상기 카메라(210)로부터 상기 제1 조명부에 의한 패턴영상들을 획득하여 저장한다. 또한, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)로부터 상기 제2 조명부(450)에 의한 2차원적 영상들을 획득하여 저장한다. 예를 들어, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)에서 촬영된 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아 저장하는 이미지 시스템을 포함한다.

상기 모듈 제어부(600)는 상기 측정 스테이지부(100), 상기 영상 촬영부(200), 상기 제1 조명장치(300) 및 상기 제2 조명장치(400)와 전기적으로 연결되어 제어한다. 상기 모듈 제어부(600)는 예를 들어, 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 포함한다. 상기 조명 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 조명유닛들(310,410)을 각각 제어하여 광을 발생시키고, 상기 격자 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 격자 이송유닛들(330,430)을 각각 제어하여 상기 제1 및 제2 격자유닛들(320, 420)을 이동시킨다. 상기 스테이지 콘트롤러는 상기 스테이지 이송유닛(120)을 제어하여 상기 스테이지(110)를 상하좌우로 이동시킬 수 있다.

상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500) 및 상기 모듈 제어부(600)와 전기적으로 연결되어 각각을 제어한다. 구체적으로, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500)의 이미지 시스템으로부터 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아, 이를 처리하여 상기 측정 대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있다. 또한, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 모듈 제어부(600)의 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 각각 제어할 수 있다. 이와 같이, 상기 중앙 제어부는 이미지처리 보드, 제어 보드 및 인터페이스 보드를 포함할 수 있다.

이하, 상기와 같은 3차원 형상 측정장치를 이용하여 상기 측정 대상물(10)로 채용된 인쇄회로기판 상의 소정의 소자를 검사하는 방법을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 검사방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2의 기판 검사방법이 적용되는 측정대상물이 형성된 기판의 일 예를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3의 기판의 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 정확한 측정대상물의 검사를 위하여, 먼저 측정대상물이 형성된 기판의 소정 검사영역(IA)에 광을 조사하고 상기 기판에 의해 반사된 광을 촬상하여 측정 데이터를 획득한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 측정대상물은 솔더(950)일 수 있으며, 상기 기판은 인쇄회로기판(PCB)(900)일 수 있다.

일 실시예로, M개의 방향에 대응하는 M개의 채널(channel)들에 대하여 각각 격자패턴광을 상기 기판에 조사하고 상기 기판(900)으로부터 반사된 격자패턴광을 수신하여 측정 데이터를 획득할 수 있다(S110). 이때 M은 2이상의 자연수이다.

이와는 다르게, 도 1에 도시된 상기 제2 조명부(450)를 이용하여 상기 기판에 광을 조사하고 상기 기판으로부터 반사된 광을 수신하여 측정 데이터를 획득할 수도 있다. 이때, 상기 제2 조명부(450)의 컬러와 각도를 다르게 조사하여 광을 조사할 수도 있다.

일 실시예로, 상기 인쇄회로기판(900)은 베이스 기판(910), 도전층(920), 솔더 레지스트(solder resist)(930) 및 투명층(940)을 포함한다. 상기 도전층(920), 상기 솔더 레지스트(930) 및 상기 투명층(940)은 상기 베이스 기판(910) 위에 차례로 적층된다. 상기 솔더 레지스트(930) 및 상기 투명층(940)은 상기 도전층(920)의 적어도 일부를 노출시키도록 개구된다. 상기 개구된 공간에는 솔더(950)가 형성된다. 상기 투명층(940)은, 예를 들면, 상기 솔더(950)를 도포하기 위한 마스크(mask)일 수 있다.

일 실시예로, 상기 측정 데이터는 상기 각 채널별로 N번의 격자패턴광을 조사하여 획득될 수 있다. 이때, N은 2이상의 자연수이며, 일 예로 N은 4일 수 있다. 이에 따라, 상기 획득된 측정 데이터를 가지고 예를 들면 N??버켓 알고리즘을 이용함으로써, 상기 검사영역 내의 높이 데이터 및 3차원 형상을 상기 각 채널별로 획득할 수 있다. 상기 측정 데이터는, 예를 들면, 상기 검사영역(IA)을 촬영한 이미지일 수 있다.

이어서, 상기 측정 데이터로부터 상기 측정대상물에 대응하는 상기 솔더(950)가 형성된 솔더 영역을 추출한다(S120).

상기 솔더 영역은 상기 측정 데이터로부터 다양한 방법에 의하여 추출될 수 있다. 예를 들면, 2차원 이미지, 3차원 이미지 및 측정높이 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 솔더 영역을 추출할 수 있다.

도 5는 도 2에서 솔더 영역을 추출하는 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 상기 솔더(950)가 형성된 솔더 영역을 추출하기 위해서, 상기 검사영역(IA)을 측정한 이미지를 이용한다.

먼저 상기 각 채널에 대해서 획득된 상기 N번의 격자패턴광에 따른 N개의 측정 데이터 중 상기 채널별로 최대값을 각각 추출한다(S122).

상기 N번의 격자패턴광이 상기 검사영역(IA)에 반사되어 카메라에 수신될 때, 상기 수신된 광의 강도는 상기 격자패턴광을 형성한 격자가 N번 이송됨에 따라 다르게 나타난다. 상기 광의 강도의 최대값을 이용하는 경우, 측정된 이미지에서 판독 가능한 모든 데이터를 활용 할 수 있다.. 즉, N개의 측정데이터를 이용하여 격자패턴이 제거된 이미지를 생성할 때, 예를 들면 N개의 측정데이터를 평균화하여 2차원 평면 이미지를 생성할 때, 활용 가능한 유효 계조 범위를 벗어나는 영역이 발생할 수 있다. 그러나, 상기 광의 강도의 최대값을 이용하는 경우, 상기와 같은 유효 계조 범위를 벗어나는 영역에 대해서도 유효 계조 범위 내의 데이터로 활용할 수 있다.

이어서, 상기 각 채널별 최대값 중에서 최소값을 추출한다(S124).

상기 각 채널에서의 측정 데이터는 상기 각 채널에 대응하는 조명부의 촬영 각도와 방향에 따라 일부에 그림자 영역(shadow area)이나 포화 영역(밝게 빛나는 영역)(saturation area)과 같은 노이즈가 발생할 수 있다. 상기와 같이 N개의 측정 데이터 중 상기 채널별로 최대값을 각각 추출하는 경우, 각각의 채널에서 포화된 영역은 채널별로 서로 다르게 나타날 수 있다. 따라서, 상기 각 채널별 최대값 중에서 최소값을 추출하는 경우, 상기 각 채널에서 다르게 존재하는 포화 영역을 노이즈로 제거할 수 있다.

구체적으로, 상기와 같이 N개의 측정 데이터 중 상기 채널별로 최대값을 각각 추출하는 경우, 최대값의 선택으로 인하여 포화영역이 노이즈로 많이 포함될 수 있다. 포화영역은 각 채널마다 다르게 형성될 수 있으므로, 상기 각 채널별 최대값 중에서 최소값을 추출하는 경우 이와 같은 포화영역을 효과적으로 제거할 수 있다.

이와는 다르게, 상기 각 채널 이미지에서 포화영역을 노이즈로 먼저 제거하고, 채널별 평균 또는 최대값을 선택하여 이미지를 합성할 수도 있다. 이 경우, 앞서 단계 S122에서 설명한 바와 같이, 유효 계조 범위를 벗어나는 일부 영역들의 데이터가 노이즈로 버려지지 않도록 할 수 있다. 이때, 상기 각 채널 이미지에서 포화영역을 노이즈로 제거하는 과정은, 예를 들면, 앞선 최대값을 추출하는 단계(S122) 또는 채널별 평균화 이미지 생성 단계에서 실시 할 수 있다.

다음으로, 상기 최소값을 이용하여 상기 검사영역에서 상기 솔더 영역을 최종적으로 추출한다(S126).

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 다음으로, 상기 측정 데이터에서 상기 솔더(950)에 대한 베이스(base) 영역을 추출한다(S130).

상기 베이스 영역은 상기 솔더(950)의 주위에 위치하는 영역으로서, 상기 솔더 영역과 구분되는 영역을 의미한다.

상기 베이스 영역은 다양한 방법으로 추출될 수 있으며, 예를 들면, 상기 검사 영역(IA) 중에서 상기 솔더 영역을 제외한 나머지 영역으로 추출될 수 있다.

이와는 다르게, 상기 베이스 영역은 정확한 높이 측정을 위하여 노이즈를 제거하여 추출될 수 있다.

일 실시예로, 상기 베이스 영역은 상기 각 채널별로 다르게 추출될 수 있으며, 상기 베이스 영역의 높이는 상기 각 채널별로 획득될 수 있다. 이에 따라, 후술되는 과정에서 상기 베이스 영역의 각 채널별 높이를 이용하여 상기 솔더 영역의 상대적인 높이를 보다 정확하게 획득할 수 있다.

도 6은 도 2에서 베이스 영역을 추출하는 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저 상기 각 채널별로 상기 측정 데이터로부터 상기 솔더 영역을 제외시킨다(S132).

상기 솔더 영역은 앞선 솔더 영역을 추출하는 단계(S120)에서 추출된 솔더 영역과 동일하다.

본 실시예에서, 상기 측정 데이터로부터 상기 솔더 영역을 제외시키는 작업은 상기 각 채널별로 독립적으로 수행된다.

이어서, 상기 각 채널별로 상기 측정 데이터로부터 노이즈 영역을 제외시킨다(S134).

상기 베이스 영역의 정확한 높이 획득의 전제가 되는 상기 베이스 영역의 추출을 위하여 상기 각 채널별로 솔더 영역 이외의 노이즈 영역을 제외할 수 있다. 또한, 상기 노이즈 영역은 상기 측정 데이터 중에서 비정상적인 것으로 인정되는, 예를 들면, 주위보다 밝게 촬영된 영역을 포함할 수도 있다.

상기 측정 데이터로부터 상기 노이즈 영역을 제외시키는 작업은 상기 각 채널별로 독립적으로 수행된다.

이와 같이 상기 노이즈 영역을 제외시키는 작업(S134)은 앞선 상기 측정 데이터로부터 상기 솔더 영역을 제외시킨 작업(S132) 후에 수행될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 측정 데이터로부터 상기 노이즈 영역을 먼저 제외시킨 후 상기 솔더 영역을 나중에 제외시킬 수도 있다.

다음으로, 상기 각 채널별로 상기 솔더 영역 및 상기 노이즈 영역이 제외된 영역을 채널별 베이스 영역으로 설정한다(S136).

이에 따라, 상기 베이스 영역의 높이를 상기 각 채널별로 비교적 정확하게 획득할 수 있다.

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 이어서, 상기 솔더 영역 및 상기 베이스 영역의 측정 데이터를 기초로 상기 솔더의 높이를 획득한다(S140).

상기 솔더 영역과 상기 베이스 영역이 추출된 후, 상기 베이스 영역에 대하여 상대적인 상기 솔더 영역의 높이를 획득할 수 있다.

일 실시예로, 상기 솔더의 높이는 다음과 같이 획득될 수 있다.

먼저 상기 솔더 영역의 측정 데이터로부터 상기 솔더 영역의 높이를 산출하고, 상기 베이스 영역의 측정 데이터로부터 상기 베이스 영역의 높이를 산출한다.

이때, 상기 베이스 영역은 상기 각 채널별로 추출될 수 있다.

일 실시예로, 먼저 상기 각 채널별로 추출된 상기 베이스 영역에 대응하는 상기 각 채널별 측정 데이터로부터 상기 베이스 영역의 높이를 채널별로 산출한다.

상기 베이스 영역이 상기 각 채널별로 독립적으로 획득되므로, 상기 각 채널별 베이스 영역에 대한 측정 데이터를 이용하여 상기 베이스 영역의 높이를 구할 수 있다. 상기와 같이 베이스 영역을 각 채널별로 독립적으로 설정하여 상기 각 채널별로 상기 베이스 영역의 높이를 산출하는 경우, 상기 베이스 영역의 높이는 비교적 일정하고 정확하게 나타날 수 있다.

다음으로, 상기 채널별로 산출된 베이스 영역의 높이를 각각 상기 베이스 영역의 각 채널별 기준 높이로 설정한다.

상기 베이스 영역의 높이를 산출한 후에는, 상기 베이스 영역의 높이에 대한 상기 측정대상물의 상대적인 높이를 획득한다.

상기 측정 데이터로부터 획득되는 채널별 높이를 일정한 기준, 일 예로 상기 솔더 레지스트(930)의 상면을 기준으로 나타내기 위하여, 상기 측정 데이터로부터 획득되는 솔더 영역의 채널별 높이에서 상기 베이스 영역의 채널별 높이를 차감한다. 이에 따라, 상기 베이스 영역을 기준으로 한 상대적인 솔더의 높이를 나타낼 수 있다.

이어서, 상기 획득된 솔더의 각 채널별 상대적인 높이를 병합(merging)한다.

상기 각 채널별 높이는 상기 채널의 개수만큼 획득되므로, 상기 채널별 높이를 병합한 높이를 산출한다. 일 실시예로, 상기 채널의 개수가 4개일 때, 상기 병합된 높이는 상기 4개의 채널별 높이의 평균일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 4개의 채널별 높이 중 최대값과 최소값을 제외한 2개의 채널에 대한 높이를 평균하여 상기 병합된 높이를 획득할 수도 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 다음으로, 상기 투명층에 의한 높이측정 오프셋을 획득한다(S150).

상기 측정 데이터로부터 추출된 높이는 상기 투명층(940)의 특성에 따라 일정한 값만큼 시프트되어 나타날 수 있다. 상기 투명층(940)은 소정의 투명도를 갖는 투명물질로 이루어지며, 상기 투명물질의 반사특성에 따라 측정높이가 달라질 수 있다. 즉 광이 투명도를 가진 투명층(940)을 투과하는 정도에 따라 측정높이가 달라질 수 있다. 따라서, 상기 높이측정 오프셋을 획득하고 앞선 과정에서 측정된 높이로부터 상기 높이측정 오프셋만큼 차감하여, 후술되는 상기 솔더의 높이맵을 획득할 수 있다. 도 3에서, 일 예로 상기 높이측정 오프셋은 'OS'로 나타난다.이어서, 상기 높이측정 오프셋 및 상기 솔더(950)의 높이를 기초로 상기 솔더(950)의 높이맵(height map)을 획득한다(S160).

상기 측정된 솔더(950)의 높이에서 상기 높이측정 오프셋을 차감한 높이를 상기 솔더 영역의 각 지점에 대하여 나타내면 상기 솔더(950)의 높이맵을 획득할 수 있다

앞서 설명한 바와 같이, 상기 투명층(940)은 소정의 투명도를 가지므로, 투명도에 의해 상기 투명층(940)의 실제 높이가 아닌 상기 투명층(940)의 실제 높이보다 작은 값이 측정되며, 물리적으로 100% 투과하지는 않으므로 0보다는 큰 값이 측정된다. 따라서, 상기 투명층(940)이 없을 때의 높이를 산출하기 위하여, 상기 투명층(940)의 투명도에 따라 측정되는 높이값을 오프셋으로 차감하여 투명층(940)에 의한 높이 변화량을 보상할 수 있다.상기 높이측정 오프셋은 본 단계에서 측정에 의하여 획득될 수도 있지만, 이와는 다르게, 실험, 계산 등에 의하여 미리 설정할 수도 있다.

예를 들어, 상기 솔더 레지스트(930) 및 상기 투명층(940)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 솔더 레지스트(930)의 일부가 노출되도록 단차부가 형성될 수 있다. 즉, 상기 솔더 레지스트(930)에 형성된 개구부와 상기 투명층(940)에 형성된 개구부는 서로 일치하지 않고 상기 솔더 레지스트(930)의 일정부분이 노출될 수 있다. 따라서, 상기 단차부에 대응하는 상기 솔더 레지스트(930)와 상기 투명층(940)의 상대적인 높이를 측정하여 상기 높이측정 오프셋을 결정 할 수 있다. 한편, 상기 높이측정 오프셋을 보다 정확하게 결정하도록, 상기 투명층(940)은 상기 검사영역(IA) 내에서 균일한 두께를 가질 수 있다.

상기 높이측정 오프셋은 오프셋 결정자에 의하여 결정될 수 있으며, 상기 오프셋 결정자는, 예를 들면, 상기 투명층(940)의 재질 및 두께 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 투명층(940)의 재질 및 두께에 따라 상기 높이측정 오프셋이 달라질 수 있으므로, 상기 투명층(940)이 도포된 영역인 상기 베이스 영역의 높이는, 노이즈가 제거된 신뢰도 높은 측정 데이터를 이용하여 측정하는 경우, 보다 정확한 솔더(950)의 높이를 구할 수 있다.

또한, 사전에 영역을 구분하여 상기 솔더 영역의 높이와 상기 베이스 영역의 높이를 구하므로, 측정된 베이스 영역의 높이와 측정된 솔더 영역의 높이가 서로 차이가 없더라도 상기 투명층(940)으로 인한 상기 높이측정 오프셋을 적용하여 상기 솔더 영역의 높이를 알 수 있다. 즉, 영역 구분 및 높이측정 오프셋을 설정하지 않고 측정하는 경우, 측정된 베이스 영역의 높이와 솔더 영역 사이의 높이차가 없어 솔더의 높이를 측정 할 수 없으나, 상기 높이측정 오프셋을 적용하는 경우 상기 솔더 영역의 높이를 측정 할 수 있다. 이때, 상기 솔더 영역의 높이는 상기 높이측정 오프셋의 높이와 동일하다.

이와 같이 솔더 영역의 높이맵이 획득되면 솔더의 양을 산출할 수 있으며, 상기 솔더의 양이 허용범위 내에 있는지를 확인하여 상기 인쇄회로기판(900)의 불량여부를 판단할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 측정대상물 주위에 투명층이 형성된 경우에도 투명층에 의한 오프셋을 측정하여 상기 측정대상물의 높이맵을 획득할 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 있을 것이다.　 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 측정 스테이지부 200 : 영상 촬영부
210 : 카메라 300 : 제1 조명장치
400 : 제2 조명장치 450 : 제2 조명부
500 : 영상 획득부 600 : 모듈 제어부
700 : 중앙 제어부 900 : 인쇄회로기판
910 : 베이스 기판 920: 도전층
930 : 솔더 레지스트 940 : 투명층
IA : 검사영역

Claims

개구부를 갖는 투명층이 형성되고, 상기 개구부에 측정대상물이 형성된 기판에 광을 조사하여 측정 데이터를 획득하는 단계;
상기 측정 데이터에서 상기 측정대상물의 영역을 추출하는 단계;
상기 측정 데이터에서 상기 측정대상물에 대한 베이스 영역을 추출하는 단계;
상기 측정대상물의 영역 및 상기 베이스 영역의 측정 데이터를 기초로 상기 측정대상물의 높이를 획득하는 단계;
상기 투명층에 의한 높이측정 오프셋을 획득하는 단계; 및
상기 높이측정 오프셋 및 상기 측정대상물의 높이를 기초로 상기 측정대상물의 높이맵(height map)을 획득하는 단계를 포함하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서,
상기 높이측정 오프셋은 상기 투명층의 재질 및 두께 중 적어도 하나를 포함하는 오프셋 결정자에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 기판에 광을 조사하여 측정 데이터를 획득하는 단계는,
상기 기판에 M개의 방향에 대응하는 M개의 채널(channel)들에 대하여 각각 격자패턴광을 조사하는 단계; 및
상기 기판으로부터 반사된 격자패턴광을 수신하여 상기 측정 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제3항에 있어서,
상기 M개의 방향에 대응하는 M개의 채널들에 대하여 각각 격자패턴광을 조사하고 상기 인쇄회로기판으로부터 반사된 격자패턴광을 수신하여 측정 데이터를 획득하는 단계에서, 상기 측정 데이터는 상기 각 채널별로 N번의 격자패턴광을 조사하여 획득되고,
상기 측정 데이터로부터 상기 솔더가 형성된 솔더 영역을 추출하는 단계는,
상기 각 채널에 대해서 획득된 상기 N번의 격자패턴광에 따른 N개의 측정 데이터 중 상기 채널별로 최대값을 각각 추출하는 단계(N은 2이상의 자연수);
상기 각 채널별 최대값 중에서 최소값을 추출하는 단계; 및
상기 최소값을 이용하여 상기 검사영역에서 상기 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제3항에 있어서,
상기 측정 데이터로부터 상기 솔더의 주위에 인접하여 위치하는 베이스(base) 영역을 상기 각 채널별로 추출하는 단계는,
상기 각 채널별로 상기 측정 데이터로부터 상기 솔더 영역을 제외시키는 단계;
상기 각 채널별로 상기 측정 데이터로부터 노이즈 영역을 제외시키는 단계;
상기 각 채널별로 상기 솔더 영역 및 상기 노이즈 영역이 제외된 영역을 채널별 베이스 영역으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제3항에 있어서,
상기 측정대상물의 영역 및 상기 베이스 영역의 측정 데이터를 기초로 상기 측정대상물의 높이를 획득하는 단계는,
상기 측정대상물의 영역의 측정 데이터로부터 상기 측정대상물의 영역의 높이를 산출하는 단계;
상기 베이스 영역의 측정 데이터로부터 상기 베이스 영역의 높이를 산출하는 단계; 및
상기 베이스 영역의 높이에 대한 상기 측정대상물의 상대적인 높이를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제6항에 있어서,
상기 베이스 영역은 상기 각 채널별로 추출되고,
상기 베이스 영역의 측정 데이터로부터 상기 베이스 영역의 높이를 산출하는 단계는,
상기 각 채널별로 추출된 상기 베이스 영역에 대응하는 상기 각 채널별 측정 데이터로부터 상기 베이스 영역의 높이를 채널별로 산출하는 단계; 및
상기 채널별로 산출된 베이스 영역의 높이를 각각 상기 베이스 영역의 각 채널별 기준 높이로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제7항에 있어서,
상기 베이스 영역의 높이를 기준으로 상기 측정대상물의 상대적인 높이를 획득하는 단계는,
상기 각 채널별 설정된 상기 베이스 영역의 각 채널별 높이를 기준으로 상기 측정대상물의 각 채널별 상대적인 높이를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 상기 측정대상물의 각 채널별 상대적인 높이를 병합(merging)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제1항에 있어서,
상기 기판 상에는 도전층, 솔더 레지스트(solder resist) 및 투명층이 차례로 적층되고,
상기 개구부는 상기 솔더 레지스트 및 상기 투명층이 상기 도전층의 적어도 일부를 노출시키도록 형성되며,
상기 개구부에 솔더가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제9항에 있어서,
상기 솔더 레지스트 및 상기 투명층은 상기 솔더 레지스트의 일부가 노출되도록 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.
제9항에 있어서,
상기 솔더 레지스트는 상기 검사영역 내에서 균일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 검사방법.