발명의명칭:볼그리드어레이형반도체칩패키� �의검사방법 기술분야

[1] 본발명은볼그리드어레이형반도체칩패키지의 검사방법에관한것으로서 , 특히비파괴투사영상기법으로볼그리드어레이 형반도체칩의솔더볼을 검사하는방법에관한것이다.

배경기술

[2] 전자,통신기술의발달에힘입어전자기기는소� �화및경량화추세의연구 개발이활발하다.이러한경향으로반도체칩내� �구조의집적도가필수적으로 증가하게되었다.반도체칩은집적회로의핀이� �을경우에반도체크기가 커지는문제를최소화하기위하여볼그리드어레 이 (Ball grid array, BGA)구조의 반도체칩이실용화되었다.볼그리드배열은격� �모양으로핀이한면의 일부나전면에붙어 있는핀그리드배열 (PGA)로부터유래되었다.핀그리드 배열의핀은집적회로에서칩이부착된인쇄회로 기판으로전기적신호를 전달하는데사용된다.볼그리드배열에서,핀은� ��키지의하면에붙어있는솔더 볼 (solder ball) (땜납볼)로대체되었다.즉,볼그리드어레이형� �도체칩은 격자형으로배열된솔더볼이부품의핀역할을하 게된다.핀그리드배열은 집적도가상승됨에따라핀간격이세밀해져서납 땜공정이복잡하고,단락될 위험이존재한다.반면볼그리드배열은정확한� �의땜납을사용하여패키지를 제조하기때문에상기의문제점이없고,열전도� �우수하며낮은핀인덕턴스를 갖는장점이있다.

[3] 하지만,볼그리드어레이형반도체칩은불량의� �사작업이매우어려운

단점이 있다.볼그리드어레이형반도체패키지를인쇄� �로기판에부착하고 나면,납램불량을파악하는것이극히어렵다.솔� ��볼은반도체칩의종류에 따라크기나간격이다양하게구성된다.결국,불� ��검사에서솔더볼은위치, 간격,크기,존재유무,품질등이확인될수있어야 한다.이러한솔더볼의검사 작업은전체기기의오작동을방지하기위하여필 수적으로수행되어야한다.

[4] 액스선장비와특수현미경으로볼그리드배열의 검사문제를극복할수

있지만,현재이를위한비용은매우고가이다.나� ��가, IT디바이스의소형화및 고집적화에따라,최근볼그리드배열의반도체� �은 2D위주의기판에서 3D로 확장된집적반도체구조로등장되고있다.이차� �인 2D반도체칩은볼그리드 어레이가단일층으로이루어지기때문에단순한 2D촬영으로모든솔더볼의 확인이가능하였다.하지만,전술한바와같이반� ��체칩기술의발전으로단일 층이아닌다층으로적층된 3D구조의반도체칩에서일영역에존재하는볼 그리드어레이층만을검사하는것은더욱어렵다 . 3D구조의볼그리드 어레이형반도체칩은솔더볼이다른집적회로의 소자들로인하여가려지게 되거나,다른층의솔더볼과겹치게되어일반적� �촬영으로는솔더볼배열의 검사가불가하다.따라서,광학적검사기술은볼� ��리드어레이형반도체칩의 검사에적합하지않은것으로평가되고있다.또� �, 2D X-ray검사는주변구조의 중첩영상으로인하여원하는검사부위의영상품 질이크게저하되는문제점이 존재한다.

[5] 도 1은종래의볼그리드어레이형반도체칩의검사� �법으로 (a) 2D양품투사 영상과의차이영상으로부터볼그리드어레이영 역을획득한모습과 (b) 라노그라피로재건한 3D영상의단면을나타낸다.도 1의 (a)를참조하면, 2D양품투사영상과의차이영상으로부터획득된� ��심영역인볼그리드어레이 이미지는불량검출을위한 cue를얻기매우어렵다.도 1의 (a)에서양품과 동일하면화살표로표시된부분과같이차이값이 없게나타나며,크기와기공이 있으면차이값을나타내게된다.하지만도시된� �와같이 2D이미징기법은 각각의솔더볼의특성을찾아내기어렵고,대조� �가낮은단점이있다.특히, 오른쪽상단에위

[6] 치한솔더볼은다른층의소자와중첩되어정확한 정보를찾아내기가매우 어렵다.이에따라, 2D대비관심영역의영상을높은품질로얻기위해 라미노그라피기술을적용하여부분적으로 3차원영상을획득하는기술이 제시되었다.도 1의 (b)는라미노그라피로재건한영상의 예시로서, 2D대비높은 대조도를보이나다른층과의확실한구분은여전 히어렵고,깊이방향의 해상도가낮다.또한,라미노그라피의 3D영상검사방법은근본적으로완벽한 3D정보가복원되지않을수있고검색시간이 2D대비비교가불가한수준까지 증가되는문제점이있다.

[7] 또다른종래기술로서 ,한국등록특허제 10- 1293532호는반도체칩의 CT검사 방법 (이하 '선행특허'라약칭함)을제시한다.상기선행특� �는반도체칩을 포함한전자부품내부의비파괴투시를위한 CT검사방법으로,반도체 칩을 180도또는 360도회전하면서다수의 2차원투과영상을획득하여 3차원 단층영상으로재구성한다.상기선행특허는볼� �리드어레이형반도체칩이 X-ray조사방향에대하여검사각도가사선이되도� ��설정되는특징을 개시한다.다만,상기선행특허역시라미노그라� ��와동일하게 2차원투과 영상을획득하여재건하는데다수의시간이소요 되는단점이 있으며,넓은 면적의칩은고배율로촬영하는데어려움이 있다.

[8] 이처럼,볼그리드어레이형반도체칩의불량유� �를검사하기위해서제안된

X-ray의 2D, 3D영상검사기법은각각단점이존재한다.신뢰도 높은

디바이스의생산을위해서는제조공정중의불량 검사가불가피한데고도의 검사를위한 3D이미징검사기술은기존의 2D비파괴검사보다소요시간이 매우크므로생산성저하를가져오며 , 2D이미징으로는고도로집적화된반도체 칩의볼그리드어레이영역을정확하게분석하기 어려운것이다.

[9] 이에본출원인은, 2D와 3D를연계하여볼그리드어레이영역의정확한 검출과검사의소요시간을현저하게감소시킬수 있는반도체칩패키지의검사 방법을고안하게되었다.

발명의상세한설명

기술적과제

[10] 따라서본발명은볼그리드어레이형반도체칩패 키지의관심단면을

선명하게추출하고,관심단면을추출하는영상� �리의시간이현저히단축될수 있는반도체칩의검사방법을제공하고자한다.

[11] 본발명이이루고자하는기술적과제는이상에서 언급한기술적과제로

제한되지않으며,언급되지않은또다른기술적� �제들은아래의기재로부터본 발명이속하는기술분야에서통상의지식을가진 자에게명확하게이해될수 있을것이다.

과제해결수단

[12] 상술한기술적과제를해결하기위해본발명의제 1실시예는,레퍼런스가되는 반도체칩의 3차원영상을획득하고상기 3차원영상으로부터관심영역이 제거된레퍼런스영상을획득하는제 1이미지획득부와,피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득하는제 2이미지획득부,그리고,상기레퍼런스영상및 상기 2차원이미지의차이로부터상기피검체인반도� �칩의관심영역의 이미지를획득하는영상처리부를포함하는반도 체칩패키지의검사장치를 제공한다.

[13] 3차원영상의획득은반도체칩의내부의정보와� �면의정보를확보하여 3D 영상을구현할수있는과정이면특별히한정되지 않고다양한방식이가능하다. 예를들어 X-ray를이용하여반도체칩의복수개의내부및표� ��정보를 입수하고이를 3차원영상으로구현하는것이가능하다.구체적� ��방식으로는 반도체칩을회전시키거나일정간격으로이동시 키면서 X-my등의영상획득 방식을이용하여영상을촬영하여반도체칩의내 부와표면정보를확보하고 이를소프트웨어적으로 3D영상으로구현하는것이다.이경우,반도체칩� � 내부와표면정보는적어도일부분의정보이면가 능하다.

[14] "반도체칩"은반도체소자,각종배선,솔더링등� �집적된기판을의미하는 것으로,예컨대 PCB기판등을포함하는개념으로이해하는것이가 능하다.

[15] "관심영역"이라함은분석등을위해관찰또는측� ��하고자하는영역을

의미하는것으로디바이스의하단또는중반에은 폐되어외관검사만으로는그 모양을확인하는것이용이하지않은영역인경우 가효과적일수있다.

[16] 한편,제 1이미지획득부는본반도체칩의검사장치에구� �되어전술한바와 같이레퍼런스영상을획득하는것으로구성하는 것도가능하고,다른방식에 의하면이미획득된레퍼런스영상을전달받아저 장하여사용하는것도 가능하다.실제구현에있어서는후자의경우는� �도로레퍼런스영상을 확보하기위한작업을수행한후해당레퍼런스영 상을본반도체칩의검사 장치에활용하는방식이다.예컨대,반도체칩의� ��사장치가구현되어있는공정 라인에서레퍼런스영상을확보하기위한작업을 먼저수행하여특별히 한정되지않은다양한방식을통해서 3차원영상의획득을하고이를수동또는 자동으로관심영역을제거함으로써레퍼런스영 상을제작한다.그런다음이 레퍼런스영상을공정라인에서활용할수있도록 제 1이미지획득부에

저장하게할수있다.

[17] 본발명의제 1실시예에있어서,상기제 1이미지획득부는,상기레퍼런스가 되는반도체칩의 3차원영상을이용하여상기 3차원영상으로부터하나이상의 관심영역을제거하고레퍼런스영상을획득하는 3차원영상획득모듈과상기 3차원영상획득모듈이획득한상기레퍼런스영� �을특정각도에서의 2차원 이미지로변환한레퍼런스영상을획득하는 2차원영상획득모듈을포함할수 있다.

[18] 본발명의제 1실시예에있어서,상기제 2이미지획득부는,상기특정

각도에서의상기피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득할수있다.

[19] 또한,상술한기술적과제를해결하기위해본발� �의제 2실시예는, (x)

레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을이용하여상기 3차원영상으로부터 관심영역이제거된레퍼런스영상을획득하는단 계와, (y)피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득하는단계,그리고, (z)상기 (X)단계를통해획득한상기 레퍼런스영상및상기 (y)단계를통해획득한상기피검체인반도체칩의 2차원 이미지의차이로부터상기피검체인반도체칩의 관심영역의이미지를 획득하는단계를포함하는반도체칩패키지의검 사방법을제공한다.

[20] 본발명의제 2실시예에있어서,상기 (X)단계는,상기 3차원영상으로부터하나 이상의관심영역을제거하고하나이상의관심영 역이제거된 3차원영상을 특정각도에서의 2차원이미지로변환한레퍼런스영상을획득하� �단계이고, 상기 (y)단계는,상기특정각도에서의피검체인반도� �칩의 2차원이미지를 획득하는단계일수있다.

[21] 또한상술한기술적과제를해결하기위한본발명 의제 3실시예는, (i)

레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상과 2차원이미지를이용하여상기 2차원이미지로부터관심영역이제거된레퍼런� �이미지를획득하는단계와,

(ii)피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득하는단계 ,그리고, (iii)상기 (i)단계를통해획득한레퍼런스이미지및상기 (ii)단계를통해획득한상기 피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터상기피검체인반도� �칩의 관심영역의이미지를획득하는단계를포함하는 반도체칩패키지의검사 방법을제공한다.

[22] 본발명의제 3실시예에있어서,상기 (i)단계는,레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을획득하고,상기 3차원영상에서관심영역을추출하여추출된 영상을소정각도에서의 2차원이미지로변환하는과정과,상기반도체칩� ��사 장치가상기소정각도에서의상기레퍼런스가되 는반도체칩의 2차원 이미지를획득하는과정과,상기반도체칩검사� �치가상기변환된 2차원 이미지와상기레퍼런스가되는반도체칩의 2차원이미지의차이로부터상기 관심영역이제거된레퍼런스이미지를획득하는 과정을포함할수있으며 ,상기 (ii)단계는,상기소정각도에서의피검체인반도� ��칩의 2차원이미지를 획득하는단계일수있다.

[23] 전술한본발명의다양한실시예에있어서,상기� �퍼런스가되는반도체칩및 상기피검체인반도체칩은공통된관심영역을포 함할수있고,상기공통된 관심영역에는기설정된형태의어레이가존재할 수있다.'

[24] 또한,전술한본발명의다양한실시예에있어서,� ��기기설정된형태의

어레이는볼그리드어레이일수있다.

[25] 또한,상술한기술적과제를해결하기위해본발� �에제 4실시예는,레퍼런스가 되는반도체칩과결합하여상기레퍼런스가되는 반도체칩을회전시키는 회전수단과,피검체인반도체칩의특정각도에� �의 2차원이미지를획득하고, 상기회전수단에의해회전되는상기레퍼런스가 되는반도체칩을촬영하여 상기레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을획득하는영상획득장치 , 그리고,상기 3차원영상으로부터관심영역을제거하고상기� �정각도에서의 2차원이미지로변환한레퍼런스영상을획득하� � ,상기레퍼런스영상과상기 피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터상기피검체인반도� �칩의 관심영역의이미지를획득하는영상처리장치를 반도체칩패키지의검사 시스템을제공한다.

발명의효과

[26] 최근 IT디바이스의소형화및고집적화에따라 2D위주의기판에서 3D구조로 확장된집적반도체들이등장하고있다.본발명� �따르면, 3D구조의볼그리드 어레이형반도체패키지를신속하게검사할수있 다.보다상세히설명하면,본 발명은 3차원촬영이레퍼런스이미지의획득을위해서� �회성으로수행되고, 반도체칩의 2차원이미지만으로관심영역을정확하게추출� �수있다.결국,본 발명에따른비파괴검사기법이볼그리드어레이 형반도체칩의신뢰성검사에 사용될경우소요시간이기존 3D이미징기술 (Computed Tomography,

Laminography)에비하여현저히단축될것이다.또한, 3D이미징기술을 연계하여획득한관심단면은중첩된단면없이솔 더볼을명확하게파악할수 있어검사의신뢰성또한향상될수있다.이처럼,� ��발명은생산현장의 in-line 검사에적합한고속비파괴방사선검사기법으로 모바일 IT디바이스, IoT관련 기기,자동차전장제품의제조공정중의불량검� �시스템에적극활용될수 있을것이다.

[27] 본발명의효과는상기한효과로한정되는것은아 니며,본발명의상세한설명 또는특허청구범위에기재된발명의구성으로부 터추론가능한모든효과를 포함하는것으로이해되어야한다. 도면의간단한설명

[28] 도 1은종래의볼그리드어레이형반도체칩의검사� �법을나타낸다.

[29] 도 2는본발명의제 1실시예에따른볼그리드어레이형반도체칩패� �지의 검사방법의흐름도를나타낸다.

[30] 도 3은도 2의검사방법에서 ,레퍼런스영상의획득을위한반도체칩의 3 [31] 차원촬영영상을예시한것이다.

[32] 도 4는도 3의영상에서관심단면을제거한레퍼런스영상� �예시한것이다.

[33] 도 5는도 2의검사방법에서,피검체인반도체칩의 2차원영상과레퍼런스 영상의차이영상으로부터관심단면인볼그리드 어레이영역이획득된 예시이다.

[34] 도 6은본발명의제 2실시예에따른볼그리드어레이형반도체칩패� �지 [35] 의검사방법의흐름도를나타낸다.

[36] 도 7은본발명의제 3실시예에따른반도체칩패키지의검사장치의� �성을 도시한블록도이다.

[37] 도 8은본발명의제 4실시예에따른반도체칩패키지의검사시스템� �구성을 개략적으로도시한도면이다.

[38] 도 9는본발명의제 4실시예에따른반도체칩패키지의검사시스템� � 3차원 영상을획득하는방법을설명하기위해도시한도 면이다.

[39] 도 10은 CT를이용하여레퍼런스가되는반도체칩의 3차원레퍼런스영상을 획득하는방법을설명하기위해도시한도면이다 .

[40] 도 11은본발명의다양한실시예에따라관심영역이� ��수개인경우의

레퍼런스가되는반도체칩의영상및관심영역이 제거된레퍼런스영상을 도시한것이다.

[41] 도 12는레퍼런스가되는반도체칩의관심영역만을� ��팅하여레퍼런스

영상을획득하는방법을설명하기위해도시한도 면이다.

발명의실시를위한최선의형태

[42] 이하에서는첨부한도면을참조하여본발명을상 세히설명하기로한다. 그러나본발명은여러가지상이한형태로구현될 수있으며 ,따라서여기에서 설명하는실시예로한정되는것은아니다.또한,� ��부된도면은본명세서에 개시된실시예를쉽게이해할수있도록하기위한 것일뿐,첨부된도면에의해 본명세서에개시된기술적사상이제한되지않으 며,본발명의사상및기술 범위에포함되는모든변경물,균등물내지대체� �을포함하는것으로 이해되어야한다.그리고도면에서본발명을명� �하게설명하기위해서설명과 관계없는부분은생략하였으며,도면에나타난� �구성요소의크기,형태, 형상은다양하게변형될수있고,명세서전체에� �하여동일 /유사한부분에 대해서는동일 /유사한도면부호를붙였다.

[43] 이하의설명에서사용되는구성요소에대한접미 사 "모듈"및 "부"는명세서 작성의용이함만이고려되어부여되거나흔용되 는것으로서,그자체로서로 구별되는의미또는역할을갖는것은아니다.또� �,본명세서에개시된 실시예를설명함에있어서관련된공지기술에대 한구체적인설명이본 명세서에개시된실시 예의요지를흐릴수있다고판단되는경우그상세 한 설명을생략하였다.

[44] 명세서전체에서,어떤부분이다른부분과 "연결 (접속,접촉또는결합) "되어 있다고할때,이는 "직접적으로연결 (접속,접촉또는결합) "되어 있는경우뿐만 아니라,그중간에다른부재를사이에두고 "간접적으로연결 (접속,접촉또는 결합) "되어 있는경우도포함한다.또한어떤부분이어떤구� �요소를

"포함 (구비또는마련)"한다고할때,이는특별히반대� �는기재가없는한다른 구성요소를제외하는것이아니라다른구성요소 를더 "포함 (구비또는마련) "할 수있다는것을의미한다.

[45] 본명세서에서사용한용어는단지특정한실시예 를설명하기위해사용된 것으로,본발명을한정하려는의도가아니다.단� ��의표현은문맥상명백하게 다르게뜻하지않는한,복수의표현을포함하며,� ��산되어실시되는

구성요소들은특별한제한이 있지않는한결합된형태로실시될수도있다.본 명세서에서, "포함하다"또는 "가지다"등의용어는명세서상에기재된특징, 숫자,단계 ,동작,구성요소,부품또는이들을조합한것이존 재함을지정하려는 것이지,하나또는그이상의다른특징들이나숫� �,단계,동작,구성요소,부품 또는이들을조합한것들의존재또는부가가능성 을미리배제하지않는것으로 이해되어야한다.

[46] 또한,본명세서에서사용되는제 1,제 2등과같이서수를포함하는용어는 다양한구성요소들을설명하는데사용될수있지 만,상기구성요소들은상기 용어들에의해한정되어서는안된다.상기용어� �은하나의구성요소를다른 구성요소로부터구별하는목적으로만사용된다 .예를들어,본발명의권리 범위를벗어나지않으면서제 1구성요소는제 2구성요소로명명될수있고, 유사하게제 2구성요소도제 1구성요소로명명될수있다.

[47] 이하에서설명되는본발명의다양한실시예에따 른반도체칩패키지의검사 방법과검사장치는다양한형태를지닌반도체칩 패키지에적용이가능하다.

[48] 먼저,본발명의일실시형태를개념적으로설명� �면 , (x)레퍼런스가되는 반도체칩의 3차원영상을이용하여상기 3차원영상으로부터관심영역이 제거된레퍼런스영상을획득하는단계 , (y)피검체인반도체칩의 2차원 이미지를획득하는단계 ,그리고, (z)상기 (X)단계를통해획득한상기레퍼런스 영상및상기 (y)단계를통해획득한상기피검체인반도체칩의 2차원이미지의 차이로부터상기관심영역의이미지를획득하는 단계로표현될수있다.

[49] 레퍼런스가되는반도체칩과피검체인반도체칩 은공통된관심영역을

포함할수있고,이러한관심영역은기설정될수� �으며 , (z)단계를통해 결과적으로획득되는관심영역의이미지는상기 피검체인반도체칩의관심 영역의이미지이다.

[50] 특히 ,상기 (X)단계는,상기 3차원영상으로부터하나이상의관심영역을

제거하고하나이상의관심영역이제거된 3차원영상을특정각도에서의 2차원 이미지로변환한레퍼런스영상을획득하는단계 일수있고,상기 (y)단계는, 상기특정각도에서의피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득하는단계일 수있다.

[51] 다음으로,상술한개념적설명을제 1실시예로상세히설명한다.편의상볼

그리드어레이형반도체칩패키지에적용되는것 으로설명한다.

[52] 도 2는본발명의제 1실시예에따른볼그리드어레이형반도체칩패� �지의 검사방법의흐름도를나타낸다.

[53] 도 2를참조하면,볼그리드어레이형반도체칩패키� ��의검사방법은

레퍼런스가되는반도체칩을촬영하는 (a)단계 (S101),레퍼런스영상을 획득하는 (b)단계 (S103),피검체인반도체칩을촬영하는 (c)단계 (S105)및볼 그리드어레이단면의이미지를획득하는 (d)단계 (S107)를포함할수있다.

[54] (a)단계 (S101)는레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을획득한다.

(a)단계 (S101)는기준영상의제작을위해일회성으로수행 될수도있고실제 공정시복수회수행하는것도가능하다.

[55] (a)단계 (S 101)는 X-ray CT를이용하여,레퍼런스가되는어느일반도체칩 의

3D영상을촬영한다.도 3은도 2의검사방법에서 ,레퍼런스영상의획득을위한 반도체칩 (1)의 3차원촬영영상을예시한것이다.도 3의 (a)는 (a)단계 (S101)의 수행결과,레퍼런스가되는볼그리드어레이형� �도체칩의포워드

프로젝션 (forward projection)이고,도 3의 (b)는포워드프로젝션의측면도를 나타낸다.

[56] 도 3에서와같이, (a)단계 (S101)와하기에서설명하게될 (c)단계 (S105)는, 촬영되는반도체칩 (1)의볼그리드어레이에구성된솔더볼 (10)이단일층으로 제공되지않아솔더볼의상부또는하부에칩소자 (30)가집적되어중첩된볼 그리드어레이의투사영상을획득한다.즉,본발� ��의실시예는 3D구조의볼 그리드어레이형반도체칩검사에특히적합하다 .

[57] 3D구조의반도체칩 (1)은하부기판 (C)및기타소자나기판층 (A)사이에볼 그리드어레이영역 (B)이형성될수있고,이에따라일반적인광학촬� �이나 2D X-ray로는솔더볼영역 (B)만을명확하게파악하기어렵다.본실시예에� �하면,

(b)단계 (S103)에서솔더볼영역 (B)을제외한백그라운드영상을레퍼런스 영상으로제작한다.이는,추후피검체인반도체� ��의 2D영상과고속으로 비교될수있는기준이미지로이용된다.

[58] (b)단계 (S103)는 (a)단계 (S101)에서획득된 3차원영상에서볼그리드어레이 영역 (B)을제거한레퍼런스영상을획득한다.도 4는도 3의영상에서관심 단면을제거한레퍼런스영상을예시한것이다.� � 4의 (a)는관심단면인볼 그리드어레이영역 (B)이제거된포워드프로젝션이고,도 4의 (b)는포워드 프로젝션의측면도를나타낸다.

[59] 도 4를참조하면, (b)단계 (S103)는집적된반도체칩의적층된층중솔더

볼 (10)이존재하는층을관심단면으로설정하여제� �할수있다.본실시예로, 관심단면은 1개이상일수있다.소자의집적화에따라솔더볼 (10)어레이가한 층이상으로형성될수있으며,솔더볼 (10)어레이이외에신뢰성검사가필요한 소자 (30)층을관심단면으로설정해도무방하다. (a)단계 (S101)에서레퍼런스가 되는반도체칩의 3D영상이획득되면,사용자는필요에따라∑축(� �이) 레이어에서관심단면을설정한다. (b)단계 (S103)는솔더볼 (10)어레이

영역 (B)을관심단면으로설정할경우,볼그리드층 (B)의레이어를삭제하여 관심단면이외의백그라운드영상을획득한다.� �후,백그라운드로구성된 레퍼런스영상은 3D이므로,추후피검체의 2D영상과호환되기위해선변환 과정이요구된다.

[60] (b)단계 (S103)는 (a)단계 (S101)에서획득된 3차원영상에서반도체칩 (1)의볼 그리드어레이영역 (B)이제거된영상을고정된특정각도에서의 2차원 이미지로변환하여레퍼런스영상을획득할수있 다.본명세서에서지칭하는 특정각도란사용자가기설정한각도를의미한다 . 3D영상은투사각도를 고정하여 2D이미지로변환될수있으며,도 4의 (a)와같이반도체칩 (1)을 위에서바라본평면도 (Plane view)형태로레퍼런스이미지를 2D변환할수있다.

[61] (c)단계 (S105)는피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득한다.

(c)단계 (S 105)는피검체인반도체칩을상기특정각도에서� � 2차원이미지로 획득할수있다. (c)단계 (S105)는레퍼런스이미지변환과정에서전술한특 정 각도와동일한각도에서 2D X-ray촬영됨에주의한다.도 3내지도 5의평면도는 모두반도체칩 (1)을위에서바라본포워드프로젝션으로특정각 도가설정된 ^-λ\이미지를예시한다.

[62] (d)단계 (S107)는레퍼런스영상과 (c)단계 (S105)에서획득된 2차원이미지의 차이로부터피검체인반도체칩 (1)의볼그리드어레이영역 (B)에해당하는 2차원이미지를획득한다. (d)단계 (S 107)는피검체인 2D반도체칩이미지에서 2D레퍼런스이미지를감하여중복된백그라운드� ��상을제거하고,관심단면만 획득하는영상처리과정을수행한다.피검체는 2D x-ray로촬영되며, 2D 이미지는빠른영상처리가가능한점을고려하면 ,본실시예에의한검사 방법은볼그리드어레이형반도체칩의신뢰성검 사시간을현저히저감시킬수 있을것이다.

[63] 도 5는 (d)단계 (S107)의수행결과,피검체인반도체칩의 2차원영상과

레퍼런스영상의차이영상으로부터관심단면인 볼그리드어레이영역이 획득된예시이다.도 5를참조하면, (d)단계 (S107)의수행으로 3D구조의반도체 칩에서볼그리드어레이영역 (B)을명확한영상으로획득할수있다.

[64] 여기서,상기 (X)단계는전술한 (a)단계 (S101)및 (b)단계 (S103)와상웅하고, 상기 (y)단계는전술한 (c)단계 (S105)와상웅하며,상기 (z)단계는전술한 (d)단계와상웅하며 ,상웅하는각단계들은표현은다르나동일한의� �일수 있다.

[65] 다음으로제 2실시형태를설명한다.제 2실시예는개념적으로 (i)레퍼런스가 되는반도체칩의 3차원영상과 2차원이미지를이용하여상기 2차원

이미지로부터관심영역이제거된레퍼런스이미 지를획득하는단계와, (ii)상기 반도체칩검사장치가피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득하는단계 , 그리고, (iii)상기 (i)단계를통해획득한레퍼런스이미지및상기 (ii)단계를통해 획득한상기피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터상기관심 영역의이미지를획득하는단계로표현될수있다 .

[66] 레퍼런스가되는반도체칩과피검체인반도체칩 은공통된관심영역을

포함할수있고,이러한관심영역은기설정될수� �으며 , (iii)단계를통해 결과적으로획득되는관심영역의이미지는상기 피검체인반도체칩의관심 영역의이미지이다.

[67] 특히 ,상기 (i)단계는,레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을획득하고, 상기 3차원영상에서관심영역을추출하여추출된영� �을소정각도에서의 2차원이미지로변환하는과정과,상기반도체칩� ��사장치가상기소정 각도에서의상기레퍼런스가되는반도체칩의 2차원이미지를획득하는 과정과,상기반도체칩검사장치가상기변환된 2차원이미지와상기

레퍼런스가되는반도체칩의 2차원이미지의차이로부터상기관심영역이 제거된레퍼런스이미지를획득하는과정을포함 할수있으며 ,상기 (ii)단계는, 상기소정각도에서의피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득하는단계일 수있다.

[68] 다음으로,상술한개념적설명을제 2실시예로상세히설명한다.편의상볼 그리드어레이형반도체칩패키지에적용되는것 으로설명한다.

[69] 도 6은본발명의제 2실시예에따른볼그리드어레이형반도체칩패� �지의 검사방법의흐름도를나타낸다.

[70] 도 6을참조하면,본발명의제 2실시예에따른볼그리드어레이형반도체칩 패키지의검사방법은레퍼런스가되는반도체칩 을 3D촬영하는 (1)단계 (S201), 볼그리드어레이영역의영상을추출하는 (2)단계 (S203),레퍼런스가되는 반도체칩을 2D촬영하는 (3)단계 (S205),레퍼런스이미지를획득하는

(4)단계 (S207),피럼체인반도체칩을촬영하는 (5)단계 (S208)및볼그리드 어레이단면의이미지를획득하는 (6)단계 (S209)를포함할수있다.

[71] (1)단계 (S201)는레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을획득할수있다.

(1)단계 (S201)는 X-ray CT를이용하여,레퍼런스가되는어느일반도체칩 의 3D 영상을촬영한다. (1)단계 (S201)는전술한 (a)단계 (S101)와대웅되며도 3의 영상을획득할수있다.

[72] (2)단계 (S203)는 (1)단계 (S201)에서획득된 3차원영상에서볼그리드어레이 영역 (B)에해당하는영상을추출할수있다. (2)단계 (S203)는하기의 (3)단계및 (4)단계 (S205)와함께레퍼런스이미지를획득하는단계이 다.본실시예는,관심 영역을제거했던도 2의실시예와다르게 , 3D영상에서관심영역인볼그리드 어레이영역 (B)만을추출한다.

[73] (3)단계 (S205)는레퍼런스가되는반도체칩의 2차원이미지를획득할수있다. 즉,본실시예는도 2의실시예와다르게,레퍼런스가되는반도체칩� �� 3D, 2D로 각각촬영하여레퍼런스영상을획득한다.

[74] (4)단계 (S20 ⁷ )는 (3)단계 (S205)에서획득된 2차원이미지와상기

(2)단계 (S203)에서추출된영상의차이로부터볼그리드어 레이영역이제거된 레퍼런스이미지를획득할수있다.이과정에서, (3)단계 (S205)에서획득된 이미지는 2D이고, (2)단계 (S203)에서추출된영상은 3D이므로,양자의영상 처리를위해서는영상의변환과정이요구된다.

[75] (4)단계 (S207)는 (2)단계 (S203)에서추출된볼그리드어레이영역의 3차원

영상을고정된특정각도에서의 2차원이미지로변환한후,변환된 2차원 이미지를 (3)단계 (S205)에서획득된 2차원이미지에서제거할수있다.

[76] 즉,도 6의실시예는도 2의레퍼런스영상을획득하는 (b)단계 (S103)의다른 실시형태로이해될수있다.도 6의실시예에서는관심영역을추출하여 레퍼런스이미지를획득한다.도 2및도 6의실시예에서 (b)단계 (S103)와

(2)단계 (S203)의영상처리작업 (관심단면의제거또는관심단면의추출)은 사용자로하여금직접적인영상처리과정을요구 할수있다.사용자는 3D 영상에서관심영역의추출이용이한경우또는관 심영역의제거가용이한 경우에따라도 2또는도 6의실시예를선택적으로수행할수있다.

[77] (5)단계 (S208)는피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득할수있다.

(5)단계 (S208)는피검체인반도체칩을상기특정각도에서 의 2차원이미지로 획득할수있다. (5)단계 (S208)는전술한 (c)단계 (S105)와대웅되며중복되는 설명은생략한다.

[78] (6)단계 (S209)는레퍼런스이미지와 (5)단계 (S208)에서획득된 2차원이미지의 차이로부터피검체인반도체칩의볼그리드어레 이영역의단면에해당하는 2차원이미지를획득할수있다. (6)단계 (S209)는전술한 (d)단계 (S107)와 대웅되며,중복되는설명은생략한다.

[79] 여기서,상기 (i)단계는전술한 (1)단계 (S201)내지 (4)단계 (S207)와상웅하고, 상기 (ii)단계는전술한 (5)단계 (s208)와상웅하며,상기 (iii)단계는전술한

(6)단계 (S209)와상웅할수있다.상웅하는각단계는서로� �른표현으로 설명되더라도동일한의미를지닐수있다.

[80] 도 7은본발명의제 3실시예에따른반도체칩패키지의검사장치 (100)의

구성을도시한블록도로서 ,반도체칩패키지검사장치 (100)는제 1이미지 획득부 (110),제 2이미지획득부 (120)및영상처리부 (130)를포함한다.

[81] 제 1이미지획득부 (110)는레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을

이용하여상기 3차원영상으로부터관심영역이제거된레퍼런� �영상을 획득한다.

[82] 제 2이미지획득부 (120)는피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득한다.

[83] 영상처리부 (130)는상기레퍼런스영상및상기 2차원이미지의차이로부터 상기관심영역의이미지를획득한다.

[84] 레퍼런스가되는반도체칩과피검체인반도체칩 은공통된관심영역을

포함할수있고,이러한관심영역은기설정될수� �으며 ,영상처리부 (130)가 결과적으로획득하는관심영역의이미지는상기 피검체인반도체칩의관심 영역의이미지일수있다.

[85] 레퍼런스가되는반도체칩및피겁체인반도체칩 은기설정된형태의

어레이 (예컨대,볼그리드어레이)를포함할수있고,상� �공통된관심영역은 상술한기설정된형태의어레이가형성된영역일 수있다.

[86] 구체적으로,제 1이미지획득부 (110)는레퍼런스가되는반도체칩의 3차원 영상을획득하고 3차원영상으로부터하나이상의관심영역 (또는관심단면)을 제거하여레퍼런스영상을획득하는 3차원영상획득모듈 (111)과, 3차원영상 획득모듈 (111)이획득한레퍼런스영상을특정각도에서의 2차원이미지로 변환한레퍼런스영상을획득하는 2차원영상획득모듈 (112)을포함할수있다.

[87] 2차원영상획득모듈 (112)이레퍼런스영상을특정각도에서의 2차원

이미지로변환한레퍼런스영상을획득하는경우 ,제 2이미지획득부 (120)는 상술한특정각도와동일한각도에서의상기피검 체인반도체칩의 2차원 이미지를획득할수있다.

[88] 이에따라,영상처리부 (130)는특정각도에서의 2차원이미지로변환된

레퍼런스영상및상술한특정각도와동일한각도 에서의피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터피검체인반도체칩� �관심영역의이미지를획득할 수있다.

[89] 상술한설명과달리제 1이미지획득부 (110)는레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상과 2차원이미지를획득하고레퍼런스가되는반도� �칩의 3차원 영상과 2차원이미지로부터관심영역이제거된레퍼런� �이미지를획득할수도 있다.이경우,제 2이미지획득부 (120)는피검체인반도체칩의 2차원이미지를 획득할수있으며 ,영상처리부 (130)는레퍼런스이미지및피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터피검체인반도체칩� �관심영역의이미지를획득할 수있다.

[90] 또한,상술한 3차원영상획득모듈 (111)은레퍼런스가되는반도체칩의 3차원 영상과 2차원이미지를획득하고 3차원영상으로부터관심영역영상을추출및 획득할수있으며,상술한 2차원영상획득모듈 (112)은관심영역영상을소정 각도에서의 2차원이미지로변환하고,변환된 2차원이미지와상술한소정 각도와동일한각도에서의레퍼런스가되는반도 체칩의 2차원이미지의 차이로부터관심영역이제거된레퍼런스이미지 를획득할수있다.

[91] 이에따라,영상처리부 (130)는소정각도에서의 2차원이미지로변환된 레퍼런스영상및상술한소정각도와동일한각도 에서의피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터피검체인반도체칩� �관심영역의이미지를획득할 수있다.

[92] 도 7을참조하여설명한,반도체칩패키지의검사장� �� (100)의구성요소중, 제 1이미지획득부 (110),제 2이미지획득부 (120)및영상처리부 (130)는각각 별도의장치로이루어지거나결합된단일의장치 로이루어질수있다.

[93] 이상,도 7을참조하여설명한반도체칩패키지의검사장� � (100)는도 2및도 6에도시된반도체칩패키지의검사방법에이용� �수있다.즉반도체칩 패키지의검사장치 (100)를이용하여도 2및도 6에도시된본발명의제 1실시예 또는제 2실시예에따른반도체칩패키지의검사방법을� �행할수있다.

[94] 구체적으로앞서도 2를참조하여설명한 (a)단계 (S101), (b)단계 (S103)및

(X)단계,도 6을참조하여설명한 (1)단계 (S201)내지 (4)단계 (S207)와 (i)단계는 반도체칩패키지의검사장치 (100)가구비한제 1이미지획득부 (110)를 이용하여수행될수있다.

[95] 또한,상술한 (c)단계, (y)단계, (5)단계,및 (ii)단계는제 2이미지획득부 (120)에 의해수행될수있으며,상술한 (d)단계, (z)단계, (6)단계및 (iii)단계는영상 처리부 (130)에의해수행될수있다.

[96] 본명세서상에서설명하는레퍼런스가되는반도 체칩과피검체인반도체 칩은동일또는유사한제조공정을통해제조된반 도체칩일수있다.또한,앞서 설명하였듯이,레퍼런스가되는반도체칩및피� �체인반도체칩은공통된관심 영역을포함할수있고,공통된관심영역에는기� �정된형태의어레이가 존재할수있다.또한,기설정된형태의어레이는� ��나이상의솔더볼을갖는볼 그리드어레이일수있으나,반드시볼그리드어� �이어야하는것은아니다.

[97] 도 8은본발명의제 4실시예에따른반도체칩패키지의검사시스템� �

개략적인구성을도시한도면이다.

[98] 도 8을참조하면,반도체칩패키지의검사시스템은� ��검체인반도체

칩 (801)이이동수단 (802)상에서이동될때,이동수단 (802)상부에서

이동수단 (802)또는피검체인반도체칩 (801)을바라보도록형성된영상획득 장치 (810),영상획득장치 (810)가레퍼런스가되는반도체칩 (800)의 3차원 레퍼런스영상을획득하도록레퍼런스가되는반 도체칩을회전시키는 회전수단 (820)을포함하는형태로구현될수있다.

[99] 이외에도,반도체칩패키지의검사시스템은영� �획득장치 (810)가획득한 영상을전송받아피검체인반도체칩의관심영역 의이미지를생성하는영상 처리장치 (830)등을더포함하는형태로구현될수있다.

[100] 영상처리장치 (830)는노트북등의 PC형태로구현될수있으나,반드시

독립적인형태로구현될필요는없으며,영상획� �장치 (810)또는

회전수단 (820)에종속된형태로구현될수있다.

[101] 영상획득장치 (810)는이동수단 (802)상에서이동되는피검체인반도체칩의 2차원이미지 (단면또는단층이미지)를획득할수있다.

[102] 또한,회전수단 (820)은이동수단 (801)상에서이동중인피검체인반도체

칩 (801)들중특정반도체칩 (801)과결합되어레퍼런스가되는반도체칩을 형성할수있으며,별도의레퍼런스가되는반도� �칩 (800)과결합될수도있다.

[103] 예컨대,회전수단 (820)이이동수단 (801)상에서이동중인피검체인반도체

칩 (801)들중특정반도체칩 (801)과결합된경우,이를대상으로반도체칩 패키지의검사시스템은레퍼런스영상을획득할 수있다.

[104] 또한,회전수단 (820)은모터등을구비하여레퍼런스가되는반도� ��칩 (800)을 상하또는좌우로회전시킬수있다.

[105] 회전수단 (820)이레퍼런스가되는반도체칩 (800)을회전시킬때영상획득

장치 (810)는레퍼런스가되는반도체칩 (800)의 2차원이미지를다수개획득할 수있고,획득된다수의 2차원이미지로부터레퍼런스가되는반도체칩 (800)의 3차원영상을획득할수있다.

[106] 회전수단 (820)이레퍼런스가되는반도체칩 (800)을회전시키는각도,회전

시간,영상획득장치 (810)가레퍼런스가되는반도체칩 (800)을촬영하는시간, 횟수,각도등은다양하게변형되어실시될수있� �.

[107] 도 7에도시된반도체칩패키지의검사장치 (100)와마찬가지로도 8에도시된 반도체칩패키지의검사시스템을이용하여도 2및도 6에도시된본발명의 제 1실시예와제 2실시예에따른반도체칩패키지의검사방법을� �행할수있다.

[108] 예컨대,도 8에도시된반도체칩패키지의검사시스템은영� �획득

장치 (810)와회전수단 (820)을이용하여레퍼런스가되는반도체칩의 3차원 영상과피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득할수있다.또한,반도체칩 패키지의검사시스템은영상처리장치 (830)를이용하여 3차원영상으로부터 관심영역을제거한후특정각도에서의 2차원이미지로변환할수있고,변환된 2차원레퍼런스영상과피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터 피검체인반도체칩의관심영역의이미지를획득 할수있다.

[109] 기존의일반적인반도체칩패키지검사시스템은 검사대상반도체칩이

이동되는이동수단과,이동수단의상부에마련� �어이동중인검사대상 반도체칩의이미지 (단면또는단층이미지)를촬영하는촬영장치 (예컨대, X-ray 촬영장치)로이루어진다.

[110] 따라서도 8에도시된회전수단 (820)만을기존의일반적인반도체칩패키지 검사시스템에적용하면반도체칩패키지의검사 시스템을구현할수있다.즉, 기존의반도체칩패키지검사시스템을그대로이 용하여반도체칩패키지의 검사시스템을구현할수있게된다.

[111] 도 9는도 8에도시된본발명의제 4실시예에따른반도체칩패키지의검사 시스템이레퍼런스가되는반도체칩 (901)의 3차원영상을획득하는방법을 설명하기위해도시한도면이다.

[112] 앞서도 8을참조한설명에서는,반도체칩패키지의검사� ��스템이 회전수단 (820)과영상획득장치 (810)를이용하여레퍼런스가되는반도체 칩 (800)의 3차원영상을획득하는방법을설명하였다.

[113] 이와달리,반도체칩패키지의검사시스템은회� �수단 (820)없이영상획득 장치 (810)만으로도레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을획득할수있다.

[114] 도 9를참조하면,이동수단상에서이동중인레퍼런� ��가되는반도체

칩 (901)이영상획득장치 (810)의촬영가능영역에도달하면,영상획득 장치 (810)는일정간격으로이동중인레퍼런스가되는� ��도체칩 (901)을 연속적으로촬영할수있고,다양한각도에서촬� �된레퍼런스가되는반도체 칩 (901)의 2차원이미지들을획득할수있다.

[115] 따라서,다양한각도에서촬영된레퍼런스가되� �반도체칩 (901)의 2차원 이미지들을이용하여레퍼런스가되는반도체칩 (901)의 3차원영상을확보할수 있으며,이경우,레퍼런스가되는반도체칩 (901)을회전시키지않고도 레퍼런스가되는반도체칩 (901)의 3차원영상을획득할수있다.

[116] 도 10은 CT를이용하여레퍼런스가되는반도체칩의 3차원레퍼런스영상을 획득하는방법을설명하기위해도시한도면이다 .

[117] 앞서도 8을참조하여설명한반도체칩패키지의검사시� �템은

회전수단 (820)을구비하여영상획득장치 (810)이레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을획득하도록하였으나,이와달리본� ��시예에서는컴퓨터 단층촬영 (Computed Tomography)장치를이용하여레퍼런스가되는반도� �� 칩 (1001)의 3차원레퍼런스영상을확보할수있다.

[118] 즉,본발명의또다른실시예에따른반도체칩패� �지의검사시스템은도 8의 영상획득장치 (810)와영상처리장치 (830),그리고 CT장치로형성될수있다. 이러한반도체칩패키지의검사시스템은도 10에도시된 CT장치를이용하여 레퍼런스가되는반도체칩 (1001)의 3차원영상을획득할수있으며 ,획득한 3차원영상은별도로구비한데이터베이스 (도시하지않음)에저장할수있다. 이외의절차는전술하였으므로생략하도록한다 .

[119] 도 11은본발명의다양한실시예에따라관심영역이� ��수개인경우의

레퍼런스가되는반도체칩의영상및관심영역이 제거된레퍼런스영상을 도시한것이다.

[120] 얻고자하는관심영역 (관심단면)의이미지가복수개인경우에도도 1내지도 10를참조하여설명한본발명의다양한실시예에� ��른반도체칩패키지의검사 방법,장치및시스템을이용하여관심영역의이� �지를얻을수있다.

[121] 예컨대,전술한 (X)단계, (i)단계또는제 1이미지획득부 (110)를통해획득한 레퍼런스가되는반도체칩의관심영역이제거된 레퍼런스영상에서관심 영역은도 11의 (a)및 (b)에도시된 1101및 1103와같이복수개일수있다.도 11에서는편의상관심영역을 11이과 1103두영역으로표현하였으나,관심 영역은두영역이상일수도있다.

[122] 도 11의 (a)는전술한 (X)단계, (i)단계또는제 1이미지획득부 (110)를통해 획득한레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상의포워드프로젝션이고, (b)는 포워드프로젝션의측면도를도시한것이다.

[123] 도 11의 (c)는전술한 (X)단계, (i)단계또는제 1이미지획득부 (110)를통해

획득한두개의관심영역중 1103이제거된 3차원레퍼런스영상의포워드 프로젝션이고, (d)는포워드프로젝션의측면이다.

[124] 도 11의 (e)는 (X)단계, (i)단계또는제 1이미지획득부 (110)를통해획득한두 개의관심영역중 11이이제거된 3차원레퍼런스영상의포워드프로젝션이고,

(f)는포워드프로젝션의측면이다.

[125] 도 11의 (g)는 (X)단계, (i)단계또는제 1이미지획득부 (110)를통해획득한두 개의관심영역중 11이및 1103이모두제거된 3차원레퍼런스영상의포워드 프로젝션이고, (h)는포워드프로젝션의측면이다.

[126] 이처럼 ,앞서도 1내지도 10를참조하여설명한본발명의다양한실시예에 따른반도체칩패키지의검사방법,장치및시스� �의절차,기능,구성요소등을 이용하여피검체인반도체칩의복수개의관심영 역 (관심단면)도획득할수 있다.

[127] 예컨대,도 2를참조하여설명한본발명의제 1실시예에따른반도체칩

패키지의검사방법의 (X)단계는레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상을 획득하고상기 3차원영상으로부터제 1관심영역및제 2관심영역중적어도 어느하나의관심영역을제거한후특정각도에서 의 2차원이미지로변환한 레퍼런스영상을획득하는단계일수있다.

[128] 이때 (y)단계는상술한특정각도와동일한각도에서의 피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득하는단계일수있으며, (z)단계는 (X)단계를통해획득한 레퍼런스영상및 (y)단계를통해획득한피검체인반도체칩의 2차원이미지의 차이로부터피검체인반도체칩의제 1관심영역및제 2관심영역중적어도어느 하나의이미지를획득하는단계일수있다.

[129] 마찬가지로,도 7에도시된본발명의제 3실시예에따른반도체칩패키지의 검사장치 (100)의제 1이미지획득부 (110)는레퍼런스가되는반도체칩의 3차원 영상을이용 (또는획득)하여 3차원영상으로부터적어도하나이상의관심 영역을제거한후특정각도에서의 2차원이미지로변환한레퍼런스영상을 형성할수있다.

[130] 또한,이때,제 2이미지획득부 (120)는상기특정각도와동일한각도에서의 피검체인반도체칩의 2차원이미지를획득할수있고,영상처리부 (130)는 레퍼런스영상및피검체인반도체칩의 2차원이미지의차이로부터피검체인 반도체칩의적어도하나이상의관심영역의이미 지를획득할수있다.

[131] 도 11에도시된바와같이,본발명의다양한실시예에 따른반도체칩패키지의 검사방법,검사장치및검사시스템을이용하면,� ��정형태의어레이가다수개 적층된구조의반도체칩에서원하는층의어레이 형태만을검사하는데탁월한 효과를발휘할수있다. [132] 도 12는레퍼런스가되는반도체칩의관심영역만을� ��팅하여레퍼런스 영상을획득하는방법을설명하기위해도시한도 면이다.

[133] 도 8및도 10을참조하여설명한실시예에서는,레퍼런스가 되는반도체칩 전체에대한 3차원영상또는 3차원레퍼런스영상을획득하는방법이 사용되었으나,이와달리 ,이하에서설명되는실시예에서는레퍼런스가� �는 반도체칩중관심영역에대한 3차원영상또는 3차원레퍼런스영상만을 획득할수있다.

[134] 도 12를참조하면,레퍼런스가되는반도체칩 (1200)에는관심영역에해당하는 부분 (1201)과관심영역에해당하지않는부분 (1202)이존재한다.따라서

레퍼런스가되는반도체칩 (1200)중관심영역에해당하는부분 (1201)을 컷팅하여 ,이를대상으로 3차원영상또는 3차원레퍼런스영상을획득할수 있다.

[135] 이러한방법은레퍼런스가되는반도체칩전체를 회전시키지않고,관심

영역에해당하는부분만을회전시킬수있어도 8및도 10을참조하여설명한 3차원영상획득방법보다공간적인측면에서보� �효율적일수있다.

[136] 앞서설명한바와같이,도 12에도시된관심영역에해당하는부분 (1201)은기 설정된형태의어레이가형성된영역일수있고,� �설정된형태의어레이는 하나이상의솔더볼을갖는볼그레이어레이형태 일수있으나,다른형태의 어레이일수도있다.

[137] 본명세서상에서설명되는내용중,레퍼런스가� �는반도체칩의 3차원

영상으로부터관심영역을제거하는방법으로는 레퍼런스가되는반도체칩의 3차원영상으로부터관심영역을설정하고,관심� ��역의픽셀 (pixel)값을 0으로 설정하는방법이있으나,이외에도다양한방법� �이용될수있다.

[138] 또한,본명세서상에서설명되는내용중,피검체� ��반도체칩의특정

각도에서의 2차원이미지에서상술한특정각도와동일한각� �에서의 2차원 이미지로변환된레퍼런스영상을제거하는기법 으로는,단순사칙연산을 이용하여하나의영상을기준으로다른영상을빼 서차이를구하는방법이 사용될수있으나,이외에도다양한방법이사용� �수있다.

[139] 기설정된알고리즘또는소프트웨어를이용하여 자동으로관심영역을설정한 후관심영역의픽셀값을 0으로설정하거나,수동적인방법으로관심영역� �� 설정한후관심영역의픽셀값을 0으로설정할수도있다.

[140] 이하에서는,전술한본발명의다양한실시예에� �른레퍼런스가되는반도체 칩의 3차원레퍼런스영상을변환한 2차원레퍼런스영상 (이하 "2차원레퍼런스 영상")과피검체인반도체칩의 2차원이미지 (이하 "피검 2차원이미지")를 비교하는방법의예에대해설명한다.

[141] 본발명의다양한실시예에따라피검체인반도체 칩의관심영역 (관심단면)을 확인하는경우,주변환경의영향으로 3차원레퍼런스영상을특정각도에서의 2차원이미지로변환한 2차원레퍼런스영상과다른위치에서의 2차원이미지를 얻는경우가발생할수있다.

[142] 이경우에는피검 2차원이미지에존재하는검사대상의위치가 2차원

레퍼런스영상의관심영역에존재하는검사대상 의위치와다르게된다.결국, 2차원레퍼런스영상과피검 2차원이미지의차이로부터관심영역의이미지� � 정확히획득할수없게된다.

[143] 따라서 ,본발명의다양한실시예에서는피검 2차원이미지와 2차원레퍼런스 영상을같은각도또는방향에서획득한것인지확 인하기위해유사도 (Mutual information, normalized correlation coefficient)를비교하여상술한문제를보완할 수있다.

[144] 만약,유사도비교결과값이일정값이상이면전� �한본발명의다양한

실시예에따라 2차원레퍼런스영상과피검 2차원이미지의차이로부터관심 영역의이미지를획득하는과정을그대로수행하 고,그렇지않은경우,본 발명의다양한실시예는 3차원레퍼런스영상의다른각도 (방향)에서 2차원 레퍼런스영상을재차획득하는과정을거칠수있 다.

[145] 영상들간의유사도를측정하기위해상호정보량 (mutual information),

NCQNormalized Correlation Coefficient)등을사용할수있다.

[146] 상호정보량은두영상을구성하는픽셀에저장된 값들을비교하여두영상이 얼마나공통된정보를가지고있는지비교하는방 법이다.상호정보량을 계산하기위한두개의영상 X와 Y가주어졌을때,상호정보량 I는아래의수식 (1)을이용하여구할수있다.

[147] τ식 ⁽¹ )

[148] 수식 (1)에서 p(x,y)는영상 X와 Y의픽셀값에대한 joint probability이고 , p(x), p(y)는각각영상에서의픽셀값에대한 marginal probability이다.수식 (1)을 아래의수식 (2)에정의된 entropy를이용하면아래의수식 (3)과같이나타낼수 있다.

[149] 수식 (2)

H(x) = ^ p (xi) log _b νί ^χ ύ

[150] Ϊ(Χ; Υ) = Η(Χ) + Η(Υ) - Η(Χ, Υ) 수식 (3) [151] 수식 (2)에서 p(xi)는영상 X에서픽셀의값이 xi일확률로영상의히스토그램을 이용하면구할수있다.또한,수식 (2)에서 log에사용하는지수 b는사용자의 선택으로바뀔수있지만일반적으로는 2나 10을이용한다.

[152] 수식 (1)에서수식 (3)으로의계산과정은아래의증명 (1)과같이나타낼수 있다.

- -ΗίΥ\Χ) + H(Y)

= H(Y)― H(yjx).

증명 (1)

[154] 이외에도 NCQNormalized Correlation Coefficient)를이용하여두영상의

유사도를측정할수있다. NCC값 R은아래의수식 (4)를이용하여구할수있다.

[155] 수식 (4)

[156] 수식 (4)에서 X와 γ는유사도를구하기위한영상이고, χ', y'은영상에존재하는 픽셀의인텍스이다.

[157] 앞서설명한유사도결과를바탕으로 2차원레퍼런스영상과피검 2차원

이미지가같은위치에정렬되어있는지또는같은 각도에서바라본영상인지 확인할수있고,해당영상들을정렬할수있다.영� ��을정렬하기위해서는 영상을변환할변환매개변수 (transformation parameter)를구해야한다.

[158] 영상을정렬하기위한 transformation parameter를구하기위해사용하는방법중 대표적인방법으로는유사도측정값의미분을이 용하여최적화하는방법과 미분을사용하지않고최적화를하는선형방법이 있다.

[159] 먼저미분을이용한최적화방법에는대표적으로 SGD(Stochastic Gradient Descent)방법이 있다.이방법을이용하기위해서는먼저측정한� �사도의 미분값을구해야한다.유사도를구하는수식을� �접미분할수도있지만 transformation을적용한경우에픽셀의값이달라질� ��도있기때문에아래의 수식 (5)와같이유한차분법 (finite difference)을이용하여미분을구하는것이 바람직할수있다.

[160] 수시 (5)

dl(X, Y(T(u)); U) l{X, Y( (u)); Ui + h) - l{X, Y{T(u)); _t )

5u _£ h [161] 수식 (5)에서 i{x, Y{T{u y,u ^:영상 Y를 transformation parameter u를 이용해서변환한후에영상 X와의유사도값을나타낸것이고, ui는영상을 변환하는 parameter중에하나이다.일반적으로 2D영상의변환을위해서는 3개의 parameter를이용하고, 3D영상의변환을위해서는 6개의 parameter를 이용한다.

[162] 각각의 parameter에대해서미분을구한후에아래의수식 (6)을이용하여

transformation parameter를업데이트한다.이때 «는업데이트를얼마나할지 정하는값으로일반적으로 step size혹은 learning rate라고부른다.

^{[ 163]} dl(X, Y(T(u)); u) τ식 ⁽⁶⁾

Uj = Uj + a *

dUi

[164] 이방법을이용하여업데이트를수행하면 , Χ와 Y영상의유사도가최고가되는 지점에서는유사도의미분값이 0에가까워질것이므로,최적의유사도를갖는 영상변환 parameter를구할수있다.

[165] 하지만유사도측정법에따라서유사도가높아질 수록유사도의기을기가

작아지지않고커지는구간이존재하여미분을이 용한방법을이용하는 경우에는최적의 parameter를정확하게찾지못할수도있다.이러한� �상을막기 위해서는미분을이용하지않는선형최적화방법 을이용하여야한다.선형 최적화방법중에하나인 Powell's method는아래의①내지④의절차들로 이루어질수있다.

[166] ① n개의 parameter에대해서 n개의서로다른방향을초기화하고,② n개의 서로다른방향에대해서각각 parameter를이동하며최고의유사도를가지는 위치를찾아 parameter업데이트를수행한다.③ n개의서로다른방향에대해서 업데이트가끝난후 parameter와상기②과정에서입력된 parameter의 vector를 구해서새로운방향을추가한뒤,④유사도가층� �히높아 parameter가더이상 업데이트되지않을때까지②〜③과정을반복한 다.

[167] 또한, 3차원레퍼런스영상으로부터 2차원레퍼런스영상을다른방향 (또는 각도)에서획득하기위해서는피검체인반도체� �이레퍼런스가되는반도체 칩과얼마나차이를가지고있는지를확인해야한 다.이를위해서본발명의 다양한실시예에서는영상정합에사용되는방법 을이용한다.

[168] 먼저 , 3차원레퍼런스영상을회전시키면서 2차원레퍼런스영상을획득하고, 이렇게획득한 2차원레퍼런스영상과피검체인반도체칩의 2차원이미지의 유사도를계산한다.이유사도가최대값이되도� �계속해서 3차원레퍼런스 영상을회전시키거나이동시켜최적의변수를찾 는다.

[169] 그런데,초기조건없이 3차원레퍼런스영상을계속회전시켜최적의변� �를 찾는경우변수를계산하는시간이오래걸릴수있 다.따라서계산시간을 줄이기위해다음과같은방법을사용할수있다. [170] 먼저,피검체인반도체칩이회전할수있는범위� �의 3차원레퍼런스영상을 미리획득하고,이를별도의데이터베이스에보� �한다.이후피검 2차원 이미지에존재하는검사대상의위치가 2차원레퍼런스영상의관심영역에 존재하는검사대상의위치와다른것이판정되면 ,피검체 2차원이미지를 데이터베이스에저장된레퍼런스영상들과비교 하여가장유사한 3차원 레퍼런스영상의위치를찾고,이를초기조건으� �하여 3차원레퍼런스영상의 위치를최적화한다.이때,최적화를위해 gradient를이용한방법 (gradient descent), linear optimization(po well's method)을수행하는방법등을사용할수 있다.

[171] 한편,볼그리드어레이형반도체칩을검사하는� �제공정에서는공정

라인별로서로같은볼그리드어레이형반도체칩 유형을검사하는경우도 있지만서로다른볼그리드어레이형반도체칩유 형을검사하는경우도있다. 후자의경우서로다른볼그리드어레이형반도체 칩에서의각레퍼런스영상을 저장하여두고이를이용하여공정진행시진행되 는반도체칩의유형에따라 레퍼런스영상을달리이용하도록구현하는것도 가능하다.

[172] 한편,본발명은반도체칩이외에도자동차부품,� ��도체부품,전자제품등에 적용가능한데외관상으로확인이용이하지않는 모양확인,오픈,브릿지,쇼트, 고납,미스얼라인,넁납,각종솔더링불량등의각 종불량이발생가능한영역을 관심영역으로하고이를확인하는것이가능하다 .

[173] 상술한본발명의설명은예시를위한것이며,본� �명이속하는기술분야의 통상의지식을가진자는본발명의기술적사상이 나필수적인특징을변경하지 않고서다른구체적인형태로쉽게변형이가능하 다는것을이해할수있을 것이다.그러므로이상에서기술한실시예들은� �든면에서예시적인것이며 한정적이아닌것으로이해해야만한다.본발명� �범위는후술하는

특허청구범위에의하여나타내어지며,특허청� �범위의의미및범위그리고그 균등개념으로부터도출되는모든변경또는변형 된형태가본발명의범위에 포함되는것으로해석되어야한다.

발명의실시를위한형태

[174] 발명의실시를위한형태는위의발명의실시를위 한최선의형태에서함께 기술되었다.

산업상이용가능성

[175] 본발명은반도체칩패키지의검사방법에관한것 으로,반도체칩패키지의 검사장치,방법및시스템에적용가능하고,반복� ��능성이 있어산업상 이용가능성이존재한다.