고속 2µm RDL(재배포 레이어) 검사

생산 속도에서 2µm 이하 패턴 해상도 구현

나이퀴스트 샘플링 2/2µm RDL 패턴 내 인접한 구리 라인을 명확히 구분할 수 있도록 약 0.87µm/pixel의 해상도가 필요합니다. 이는 이상적인 이미지 품질을 제공하지만, 고배율 사용으로 인해 시야각이 좁아지고 스캔 시간은 증가하게 됩니다.

보다 현실적인 접근법은 단일 픽셀 기반의 검출 기법입니다. 최소 패턴 크기를 단일 픽셀이 커버하도록 설정하고, 픽셀의 그레이스케일 변화량(ΔDN)을 기준으로 결함을 식별합니다. 예를 들어, 3.5µm × 3.5µm 픽셀과 1.75배 배율 조합으로 물체 측 해상도를 2.0µm/pixel로 맞추면, 2µm 크기의 RDL 피처를 직접적으로 검사할 수 있습니다. 피처 크기와 그레이스케일 차이의 상관관계를 수치화하고, 이에 기반한 적절한 임계값을 설정함으로써, 배경과 결함을 명확히 구분할 수 있습니다.

라인 그래프에서 볼 수 있듯이, f/3.2 조리개 값에서 블랙 도트 결함(핀홀)은 최소 1.2µm까지, 화이트 도트 결함(아일랜드)은 최소 2.0µm까지 검출 가능합니다.

레이어 간 일관성 유지

다층 RDL 검사에서는 각 레이어의 광학 특성 차이, 기판 워핑이나 변형으로 인한 정렬 오차, 상부층 구리 결정의 간섭 등이 누적되어 검사 일관성을 크게 떨어뜨릴 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 시스템은 안정적인 광학 및 조명 구조를 유지합니다. 동축 브라이트필드와 다크필드 전환, 편광 또는 다파장 조명, 그리고 이미지 획득 단계에서의 초점 심도(DOF) 및 해상도 정밀 제어가 적용됩니다. 알고리즘 측면에서는 피처 분리 필터링, 다지점 비선형 왜곡 보정, 그리고 온라인 전처리를 통해 각 레이어 간 노이즈 플로어와 콘트라스트의 일관성을 유지합니다.

하드웨어 가속 기반 실시간 전처리

고속 검사는 대용량 데이터 스트림을 생성하기 때문에, 주요 전처리 작업을 하드웨어에서 처리하여 호스트 CPU의 부하를 줄이는 것이 필요합니다. FPGA 프로세싱이 내장된 프레임그래버는 데이터가 CPU에 도달하기 전에 노이즈 필터링, 콘트라스트 향상, 형태학적 연산 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 특히 구리 결정 억제를 위한 경우, 하드웨어 필터는 텍스처를 부드럽게 처리하면서 엣지 디테일을 유지하여 고속 검사 중에도 안정성과 일관성을 확보할 수 있습니다.

전처리를 통해 2D 상에서의 검출 안정성은 향상되지만, 기판이 사용 가능한 초점 심도(Depth of Field)를 초과하여 뒤틀리는 경우에는 또 다른 한계가 발생합니다. 이러한 상황에서는 전혀 다른 전략이 필요합니다.