KR20130084890A - 딤플 검사 시스템 및 이를 이용한 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 딤플 검사 시스템은 스테이지에 장착된 시료에 광을 조사(irradiation)하기 위한 광원부, 상기 광원부를 둘러싸고 상기 시료로부터 반사된 반사광을 수광하여 촬상하는 촬상부, 상기 스테이지, 광원부 및 촬상부에 연결되어 제어를 수행하는 제어부, 및 상기 제어부에 연결되어 상기 시료에 관한 검사 정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.
본 발명에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법은 검사 대상인 시료의 파괴 없이 딤플을 포함한 표면 결함과 이물질 여부를 용이하게 검사할 수 있는 효과가 있다.

Description

딤플 검사 시스템 및 이를 이용한 검사 방법{DIMPLE INSPECTION SYSTEM AND INSPECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 딤플 검사 시스템 및 이를 이용한 검사 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 고성능화, 고기능화 및 고용량화의 경향은 정보통신과 컴퓨터산업의 급속한 발전을 가져왔다. 이에 따라, 전자제품 및 전자기기의 경박단소화, 저전력화의 요구를 충족하며 반도체 디바이스의 성능을 최대로 실현하기 위해서는 초다핀 패키지 및 고밀도의 실장기술이 요구된다.
이러한 요구를 충족시키기 위해서 패키지의 성능을 좌우하는 주요 요소로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)의 다(多) 네트화를 꼽을 수 있다.
즉, 인쇄회로기판(PCB)의 전기적 네트(Net)가 많아질수록 초다핀화와 고성능화가 실현될 수 있다.
이때, 인쇄회로기판(PCB)의 다(多) 네트화에 필수적인 것이 바로 PCB의 다층화인데, 이는 작은 면적에 더욱 많은 전기적 네트 확보를 위해서는 다층화가 효율적이기 때문이다.
이렇게 인쇄회로기판(PCB)이 다층화되어 갈수록 층과 층 사이를 전기적으로 연결해주는 비아(Via)의 신뢰성 확보는 무엇보다도 중요한 요소이다.
그 중에서, 비아 오픈(Via Open) 유형은 인쇄회로기판(PCB), 더 나아가 전자 부품 및 전자 기기의 성능에 치명적인 기능 불량을 발생시키는 불량의 한 유형이다.
이러한 비아의 신뢰성 확보를 위한 홀(hole) 또는 딤플(dimple)을 검사하는 방법으로 국내특허공개공보 제 2008-0100966호(2008년 11월 21일 공개)에 기재된 바와 같이 전기적 특성을 확인하는 전기 검사 방법, 또는 비아가 금속 물질로 채워지기 전에 확인하는 홀(Hole) 자동 광학 검사(Automatic Optical Inspection; AOI) 방법으로 나누어져 있다.
특히, 종래에 사용된 자동 광학 검사(AOI)를 이용한 딤플 검사는 육안 검사를 통해 의심 위치를 찾아내는 제 1 단계와 상기 의심 위치에 크로스섹션(X-section) 방법으로 홀 또는 딤플의 존재 여부를 최종 확인하는 제 2 단계와 같은 두 단계로 진행된다.
이때, 상기 제 1 단계는 솔더 레지스트가 도포된 상태의 인쇄회로기판(PCB)을 X-선 검사기로 확인하는 방법과, Cu 충진이 이루어진 직후 광학 현미경을 통해 의심 위치를 찾아내는 방법이 있다.
상기 제 2 단계는 제 1 단계에서 X-선 검사기 또는 광학 현미경을 통해 검출된 의심 위치를 몰딩(molding) 및 그라인딩(grinding)하여 해당 위치의 단면을 확인하고, 홀 또는 딤플의 불량 여부를 판정한다.
그러나, 이러한 종래의 딤플 검사 장치 및 방법에 따른 딤플 검사는 인쇄회로기판과 같은 검사 대상의 파괴 없이는 불가능할 뿐만 아니라, 육안을 통해서 불량 위치를 확인하기 때문에 장시간의 검사 시간이 소요되며, 딤플 유형의 검사 신뢰성 또한 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해소하기 위해 검사 대상을 파괴하지 않고 홀 또는 딤플의 불량 여부를 판정할 수 있는 딤플 검사 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성할 수 있도록 딤플 검사 시스템를 이용한 검사 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 딤플 검사 시스템은 스테이지에 장착된 시료에 광을 조사(irradiation)하기 위한 광원부; 상기 광원부를 둘러싸고 상기 시료로부터 반사된 반사광을 수광하여 촬상하는 촬상부; 상기 스테이지, 광원부 및 촬상부에 연결되어 제어를 수행하는 제어부; 및 상기 제어부에 연결되어 상기 시료에 관한 검사 정보를 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함한다.
본 발명의 딤플 검사 시스템에서 상기 광원부는 각도가 조절될 수 있게 장착되어 상기 시료에 레이저광을 조사한다.
본 발명의 딤플 검사 시스템에서 상기 촬상부는 다수의 CCD(charge-coupled device)로 구성되고, 상기 광원부를 둘러싸는 원반형 구조로 형성한다.
본 발명의 딤플 검사 시스템에서 상기 제어부는 상기 광원부의 광을 상기 시료에 X축 또는 Y축을 기준으로 스캔 조사하도록 제어한다.
또한, 본 발명의 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법은 시료를 스테이지에 장착하는 단계; 제어부가 상기 스테이지로부터 이격된 광원부에서 조사되는 광을 이용하여 상기 시료에 대한 광 스캔닝을 다수 수행하는 단계; 상기 제어부는 상기 광 스캔닝의 결과를 분석한 결과 정보를 디스플레이부를 통해 사용자에게 디스플레이하는 단계; 및 상기 제어부는 상기 스캔닝 결과 정보에 따라 상기 시료에 발생한 딤플을 포함한 표면 결함을 상기 디스플레이 이미지에 표시하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법에서 상기 광 스캔닝을 다수 수행하는 단계는 상기 광원부의 장착 각도를 조절하여 설정하는 단계; 상기 광원부로부터 상기 장착 각도에 따른 입사각으로 레이저광을 상기 시료에 조사하는 단계; 상기 광원부를 둘러싸는 촬상부를 이용하여 상기 레이저광의 의한 반사광을 검출하는 단계; 상기 반사광이 검출되는 상기 입사각의 각도 범위를 광 스캔닝 결과 정보로 처리하는 단계;를 더 포함하고, 상기 장착 각도에 따른 입사각마다 반복적으로 수행한다.
본 발명의 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법에서 상기 디스플레이하는 단계는 상기 광 스캔닝의 결과를 분석한 결과 정보를 통합 처리하여, 상기 시료의 표면 상태를 3D(3 Dimensions)로 입체 디스플레이한다.
본 발명의 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법에서 상기 표면 결함을 상기 디스플레이 이미지에 표시하는 단계는 상기 제어부가 상기 스캔닝 결과 정보를 처리하여 상기 딤플이 발생한 영역은 "―"로 표시하고, 상기 시료에 이물질이 발견된 영역에는 "＋"로 표시한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법은 검사 대상인 시료의 파괴 없이 딤플을 포함한 표면 결함과 이물질 여부를 용이하게 검사할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법을 설명하기 위한 예시도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템은 스테이지에 장착된 시료(200)에 광을 조사하기 위한 광원부(110), 광원부(110)를 둘러싸고 시료(200)로부터 반사된 반사광을 수광하여 촬상하는 촬상부(130), 스테이지, 광원부(110) 및 촬상부(130)에 연결되어 검사 시스템에 관한 제어를 수행하는 제어부(120), 및 제어부(120)에 연결되어 시료(200)에 관한 검사 이미지 정보를 디스플레이하는 디스플레이부(125)를 포함한다.
광원부(110)는 스테이지(도시하지 않음)에 장착된 시료(200)에 광을 조사(irradiation)하기 위한 부분으로, 각도가 조절될 수 있게 장착되어 레이저광을 조사할 수 있다. 즉, 광원부(110)는 제어부(120)와 연결되어 제어부(120)의 제어정보에 따라 X-Y-Z 축의 3차원 공간에서 각도가 조절될 수 있도록 장착되고, 시료(200)의 표면에 발생한 딤플 등을 조사하기 위한 조사광으로 레이저광을 이용한다.
촬상부(130)는 광원부(110)를 둘러싸는 구조로 장착되므로 광원부(110)와 함께 연동하여 움직이고, 광원부(110)에서 시료(200)로 조사된 레이저광이 시료(200)에서 반사되어 돌아오는 반사광을 수광하여 촬상할 수 있다.
특히, 촬상부(130)는 다수의 CCD(charge-coupled device)로 구성되어 광원부(110)를 둘러싸는 원반형 구조로 형성된다.
제어부(120)는 딤플 검사 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 부분으로 작용할 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 시료(200)가 장착된 스테이지, 광원부(110) 및 촬상부(130)에 연결되어 검사 시스템에 관한 제어를 수행하여, 광원부(110)의 광 조사 각도를 조절할 수 있다.
임의의 광 조사 각도로 조절된 광원부(110)에 대해, 제어부(120)는 도 1에 도시된 시료(200)의 표면에 대해 Y 축을 기준으로 스캔하는 "A"와 같은 경로를 따라 레이저광을 조사하도록 제어할 수 있다. 즉, 임의의 각도로 고정된 광원부(110)가 시료(200)의 표면에 대해 "A"와 같은 경로를 따라 레이저광을 조사할 수 있다.
이러한 레이저광에 의해 시료(200)에서 반사되는 반사광은 레이저광의 입사각과 동일한 반사각으로 반사된다. 하지만, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 시료(200) 표면에 생성된 딤플 내에서 레이저광은 딤플면에 수직으로 입사될 수 있고, 이때 입사 경로를 따라 반사광이 되돌아와 광원부(110) 부근의 촬상부(130)에서 검출될 수 있다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이 딤플이 도 3에 도시된 딤플보다 더 깊이 형성된 경우, 광원부(110)로부터 레이저광이 도 4에 도시된 딤플에 대해 점차 큰 입사각으로 입사함에 따라 되돌아오는 반사광이 촬상부(130)에서 검출될 수 있다.
이러한 검출에 대해 제어부(120)는 해당 영역에 대해 딤플이 발생한 영역으로 판단하여, 도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이부(125)에 이미지 형태로 딤플 발생 영역을 디스플레이할 수 있다.
여기서, 제어부(120)는 광원부(110)의 각도를 점진적으로 증가 설정하여, 각각의 각도값에 따라 시료(200)의 표면에 "A"와 같은 경로를 따라 반복적으로 레이저광을 조사할 수 있다.
이에 따라 촬상부(130)는 각각의 광원부(110)의 각도값에 따른 반사광을 검출하고, 제어부(120)는 촬상부(130)의 반사광 검출 각도 범위를 이용하여 딤플 또는 이물질을 나타내는 "B"와 같은 결함 영역을 표시할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 "B"와 같은 결함 영역에 대해 딤플의 깊이 또는 딤플이 아닌 이물질이 붙어있는지를 판단할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 딤플에 대해 광원부(110)의 레이저광이 입사각을 점진적으로 증가되어 조사됨에 따라, 제어부(120)는 촬상부(130)에서 검출되는 반사광의 각도 범위를 이용하여 딤플인지 또는 시료(200)의 표면에 붙은 이물질인지를 판단할 수 있다.
이때, 제어부(120)는 반사광의 각도 범위를 이용하여 "B"와 같은 결함 영역이 딤플인 것으로 판단하면 디스플레이부(125)에 "―"로 표시하고, 이물질인 것으로 판단하면 디스플레이부(125)에 "＋"로 표시할 수 있다.
물론, 제어부(120)는 광원부(110)의 레이저광을 "A"의 경로와 별도로, 시료(200)의 X 축을 따라 스캔하는 다른 경로를 설정하여 추가로 광 검사를 수행할 수 있다.
이때, 제어부(120)는 "A"의 경로에 따른 시료(200)의 표면 이미지 정보와 X 축을 따라 스캔하는 다른 경로에 따른 시료(200)의 표면 이미지 정보를 통합하여, 시료(200)의 표면 상태를 3D(3 Dimensions)로 입체 구현하고 디스플레이부(125)에 디스플레이할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템은 스테이지에 장착된 시료(200)에 대해 레이저광을 스캔닝 조사하여, 시료(200)의 표면 상태를 검사하고 딤플 등의 결함을 디스플레이부(125)를 통해 사용자에게 디스플레이할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법은 먼저 검사의 대상이 되는 시료(200)를 스테이지에 장착한다(S210).
이때, 스테이지는 제어부(120)에 연결되어 연동하도록 구비되므로, 제어부(120)는 스테이지에 시료(200)가 장착됨을 인식할 수 있다.
시료(200)를 스테이지에 장착한 후, 제어부(120)는 스테이지로부터 이격된 광원부(110)를 이용하여 시료(200)에 대한 광 스캔닝을 수행한다(S220).
구체적으로, 제어부(120)는 광원부(110)의 각도를 조절하여, 시료(200)에 입사되는 레이저광의 입사각을 설정하고, 이렇게 설정된 입사각으로 레이저광이 도 1에 도시된 "A"의 경로를 따라 시료(200)에 조사된다.
이와 동시에 제어부(120)는 광원부(110)와 일체로 둘러싸는 촬상부(130)를 이용하여, 조사된 레이저광에 의한 시료(200)로부터의 반사광을 검출한다. 이러한 반사광의 검출은 광원부(110)의 각도를 점차 증가함에 따라, 각각의 각도에 따라 레이저광을 조사하여 반복적으로 수행될 수 있다.
또한, 제어부(120)는 광원부(110)의 레이저광을 "A"의 경로와 별도로, 시료(200)의 X 축을 따라 스캔하는 다른 경로를 설정하여 레이저광을 조사할 수 있다.
이에 따라 촬상부(130)는 레이저광의 입사각 각각에 따른 반사광을 검출한다. 제어부(120)는 촬상부(130)로부터 반사광이 검출된 입사각의 각도 범위에 관한 정보를 수신하고, 수신된 반사광이 검출된 입사각의 각도 범위에 관한 정보를 처리하여 딤플인지 또는 딤플이 아닌 이물질이 붙어있는지를 판단한다.
시료(200)에 대한 광 스캔닝을 수행한 후, 제어부(120)는 스캔닝의 결과를 분석한 결과 정보를 디스플레이부(125)를 통해 사용자에게 디스플레이한다(S230).
특히, 제어부(120)는 "A"의 경로에 따른 시료(200)의 스캔닝 결과 정보와 X 축을 따라 스캔하는 다른 경로에 따른 시료(200)의 스캔닝 결과 정보를 통합하여, 시료(200)의 표면 상태를 3D(3 Dimensions)로 입체 구현하고 디스플레이부(125)에 디스플레이할 수도 있다.
디스플레이부(125)를 통해 사용자에게 스캔닝 결과 정보를 디스플레이하면서, 제어부(120)는 스캔닝 결과 정보에 따라 시료(200)에 발생한 딤플 불량을 포함한 표면 결함을 디스플레이부(125)에 디스플레이 이미지에 표시한다(S240).
즉, 제어부(120)는 수신된 반사광 검출 각도 범위에 관한 정보를 처리하여 "B"와 같은 결함 영역을 디스플레이부(125)에 디스플레이할 수 있고, 이러한 "B"와 같은 결함 영역이 딤플인 것으로 판단하면 디스플레이부(125)에 "―"로 표시하고, 이물질인 것으로 판단하면 디스플레이부(125)에 "＋"로 표시할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법은 검사 대상인 시료(200)의 파괴 없이 딤플을 포함한 표면 결함과 이물질 여부를 용이하게 검사할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법은 시료(200)에 대해 다수의 광 조사 경로를 따라 스캔닝하여 획득한 반사광 결과 정보를 3D로 입체 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110: 광원부 120: 제어부
125: 디스플레이부 130: 촬상부
200: 시료

Claims (9)

  1. 스테이지에 장착된 시료에 광을 조사(irradiation)하기 위한 광원부;
    상기 광원부를 둘러싸고 상기 시료로부터 반사된 반사광을 수광하여 촬상하는 촬상부;
    상기 스테이지, 광원부 및 촬상부에 연결되어 제어를 수행하는 제어부; 및
    상기 제어부에 연결되어 상기 시료에 관한 검사 정보를 디스플레이하는 디스플레이부;
    를 포함하는 딤플 검사 시스템.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 광원부는 각도가 조절될 수 있게 장착되어 상기 시료에 레이저광을 조사하는 딤플 검사 시스템.
  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 촬상부는 다수의 CCD(charge-coupled device)로 구성되고, 상기 광원부를 둘러싸는 원반형 구조로 형성되는 딤플 검사 시스템.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광원부의 광을 상기 시료에 X축 또는 Y축을 기준으로 스캔 조사하도록 제어하는 딤플 검사 시스템.
  5. 시료를 스테이지에 장착하는 단계;
    제어부가 상기 스테이지로부터 이격된 광원부에서 조사되는 광을 이용하여 상기 시료에 대한 광 스캔닝을 다수 수행하는 단계;
    상기 제어부는 상기 광 스캔닝의 결과를 분석한 결과 정보를 디스플레이부를 통해 사용자에게 디스플레이하는 단계; 및
    상기 제어부는 상기 스캔닝 결과 정보에 따라 상기 시료에 발생한 딤플을 포함한 표면 결함을 상기 디스플레이 이미지에 표시하는 단계;
    를 포함하는 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 광 스캔닝을 다수 수행하는 단계는
    상기 광원부의 장착 각도를 조절하여 설정하는 단계;
    상기 광원부로부터 상기 장착 각도에 따른 입사각으로 레이저광을 상기 시료에 조사하는 단계;
    상기 광원부를 둘러싸는 촬상부를 이용하여 상기 레이저광의 의한 반사광을 검출하는 단계;
    상기 반사광이 검출되는 상기 입사각의 각도 범위를 광 스캔닝 결과 정보로 처리하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 장착 각도에 따른 입사각마다 반복적으로 수행하는 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법.
  7. 청구항 6 에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 상기 레이저광을 상기 시료에 대해 X축 또는 Y축을 기준으로 스캔하도록 조사하는 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법.
  8. 청구항 5 에 있어서,
    상기 디스플레이하는 단계는
    상기 광 스캔닝의 결과를 분석한 결과 정보를 통합 처리하여, 상기 시료의 표면 상태를 3D(3 Dimensions)로 입체 디스플레이하는 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법.
  9. 청구항 5 에 있어서,
    상기 표면 결함을 상기 디스플레이 이미지에 표시하는 단계는
    상기 제어부가 상기 스캔닝 결과 정보를 처리하여 상기 딤플이 발생한 영역은 "―"로 표시하고, 상기 시료에 이물질이 발견된 영역에는 "＋"로 표시하는 딤플 검사 시스템을 이용한 검사 방법.
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