KR20210141595A - Sample Holders, Systems and Methods - Google Patents

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KR20210141595A KR1020217033494A KR20217033494A KR20210141595A KR 20210141595 A KR20210141595 A KR 20210141595A KR 1020217033494 A KR1020217033494 A KR 1020217033494A KR 20217033494 A KR20217033494 A KR 20217033494A KR 20210141595 A KR20210141595 A KR 20210141595A
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수잔 캔델
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제런 우
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칼 짜이스 에스엠티 인크.
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Abstract

X선 이미징 프로세스 중에 샘플을 유지하기 위한 샘플 홀더이며, 샘플 홀더는 샘플 홀더의 깊이 방향으로 샘플을 위치설정하기 위해 샘플이 배치되는 샘플 배치 표면, 샘플 홀더의 폭 방향으로 샘플을 정렬하기 위한 제1 정렬부, 및 샘플 홀더의 높이 방향으로 샘플을 정렬하기 위한 제2 정렬부를 포함한다.A sample holder for holding a sample during the X-ray imaging process, the sample holder being a sample placement surface on which the sample is placed to position the sample in the depth direction of the sample holder, a first for aligning the sample in the width direction of the sample holder an alignment unit, and a second alignment unit for aligning the sample in a height direction of the sample holder.

Description

샘플 홀더, 시스템 및 방법Sample Holders, Systems and Methods

본 개시내용은 X선 이미징 프로세스 중에 샘플을 유지하기 위한 샘플 홀더, 이러한 샘플 홀더를 포함하는 시스템 및 이러한 샘플 홀더를 사용하여 X선 이미징 프로세스를 수행하기 위한 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a sample holder for holding a sample during an X-ray imaging process, a system comprising such a sample holder, and a method for performing an X-ray imaging process using such a sample holder.

본 출원은 2019년 3월 20일자로 출원된 발명의 명칭이 "단층 촬영 X선 현미경을 사용하여 샘플의 관심 영역을 이미징하기 위한 방법, 현미경, 시스템 및 컴퓨터 프로그램(Method for imaging a region of interest of a sample using a tomographic X-ray microscope, microscope, system and computer program)"인 공동 소유의 미국 가특허 출원 제62/821,090호를 그대로 참조로서 합체하고 있다.The present application is entitled "Method for imaging a region of interest of a sample using a tomographic X-ray microscope A sample using a tomographic X-ray microscope, microscope, system and computer program), jointly owned U.S. Provisional Patent Application No. 62/821,090, is incorporated by reference as it is.

X선 현미경법(X-ray microscopy: XRM) 및 microCT와 같은 3D X선 이미징 기술은, 이들이 시험 대상 디바이스를 파괴할 필요 없이 결함의 시각화를 가능하게 하기 때문에, 고장 분리(fault isolation) 및 물리적 고장 분석(physical failure analysis: PFA)을 브리징하기 위한 정립된 고장 분석(FA) 도구가 되어 왔다. 더욱이, 이들 도구는 근본 원인 분석을 위해 PFA를 수행하기 위한 최상의 접근법을 결정하기 위한 더 양호한 정보를 FA 분석가에게 제공한다. 비파괴 고해상도 이미징의 XRM 장점은 이를 트레이스, C4 범프 및 마이크로 범프와 같은 반도체 패키지 피처(features)의 정기 검사를 위한 우수한 옵션이 되게 한다. MicroCT가 또한 가치 있지만, 더 큰 샘플 기하학 형상에 적용될 때의 그 해상도가 XRM으로 달성될 수 있는 해상도보다 더 낮다. XRM과 microCT는 상당한 유사점을 공유하기 때문에, 이들 용어는 본 문서의 나머지에서 상호 교환 가능하게 사용될 것이다.3D X-ray imaging techniques such as X-ray microscopy (XRM) and microCT provide fault isolation and physical failure as they enable visualization of defects without the need to destroy the device under test. It has become an established failure analysis (FA) tool for bridging physical failure analysis (PFA). Moreover, these tools provide FA analysts with better information to determine the best approach to perform PFA for root cause analysis. The XRM advantages of non-destructive high-resolution imaging make it an excellent option for routine inspection of semiconductor package features such as traces, C4 bumps and micro-bumps. Although MicroCT is also valuable, its resolution when applied to larger sample geometries is lower than that achievable with XRM. Because XRM and microCT share significant similarities, these terms will be used interchangeably in the remainder of this document.

XRM 셋업 및 획득 시간은 FA 및 수동 측정 용례를 넘어 그 확산 및 채택을 제한하였다. XRM 워크플로(workflow) 개선은 고해상도, 장소 특정 검사(site-specific inspection) 및 측정 용례에서 생산성을 위한 자동화된 디바이스 처리의 효율 및 처리량 이점을 실현하는 기회를 제공한다.XRM setup and acquisition times have limited its spread and adoption beyond FA and manual measurement applications. XRM workflow improvements provide an opportunity to realize the efficiency and throughput benefits of automated device processing for productivity in high-resolution, site-specific inspection and measurement applications.

XRM을 수행하기 위해, 하나 이상의 샘플, 예를 들어 집적 회로(IC) 패키지를 샘플 홀더에 정확하고 반복 가능하게 고정하여 샘플이 X선 방사선의 존재 하에서 이동 없이 확실하게 유지되어 남아 있게 할 필요가 있다. 샘플 홀더 상의 샘플의 배치는 상이한 샘플 홀더 또는 동일한 샘플 홀더 상의 반복 사용 사이에 모든 3개의 공간 차원에서 상당히 변하지 않는 것이 필수 불가결하다.To perform XRM, it is necessary to accurately and repeatably secure one or more samples, e.g., an integrated circuit (IC) package, to a sample holder so that the sample remains securely held and without movement in the presence of X-ray radiation. . It is essential that the placement of the sample on the sample holder does not change significantly in all three spatial dimensions between different sample holders or repeated uses on the same sample holder.

이 배경으로, 본 개시내용의 일 목적은 개선된 샘플 홀더를 제공하는 것이다.Against this background, one object of the present disclosure is to provide an improved sample holder.

이에 따라, X선 이미징 프로세스 중에 샘플을 유지하기 위한 샘플 홀더가 제공된다. 샘플 홀더는 샘플 홀더의 깊이 방향으로 샘플을 위치설정하기 위해 샘플이 배치되는 샘플 배치 표면, 샘플 홀더의 폭 방향으로 샘플을 정렬하기 위한 제1 정렬부, 및 샘플 홀더의 높이 방향으로 샘플을 정렬하기 위한 제2 정렬부를 포함한다.Accordingly, a sample holder is provided for holding the sample during the X-ray imaging process. The sample holder comprises a sample placement surface on which the sample is placed for positioning the sample in a depth direction of the sample holder, a first alignment portion for aligning the sample in a width direction of the sample holder, and a height direction of the sample holder for aligning the sample. a second alignment unit for

샘플 홀더가 샘플 배치 표면 및 2개의 정렬부를 갖는다는 사실로 인해, 모든 3개의 공간 방향에서 샘플을 정확하고 반복 가능하게 위치설정하는 것이 가능하다. 따라서, 샘플은 X선 방사선의 존재 하에서 이동 없이 확실하게 유지되어 남아 있다. 샘플의 배치는 상이한 샘플 홀더 또는 동일한 샘플 홀더 상의 반복 사용 사이에서 3개의 공간 방향에서 상당히 변하지 않는다.Due to the fact that the sample holder has a sample placement surface and two alignments, it is possible to accurately and repeatably position the sample in all three spatial directions. Thus, the sample remains reliably held without movement in the presence of X-ray radiation. The placement of the sample does not change significantly in the three spatial directions between different sample holders or repeated uses on the same sample holder.

X선 이미징 프로세스는 바람직하게는 XRM이다. 샘플은 전자 디바이스, 특히 IC 패키지일 수 있다. 샘플 배치 표면은 바람직하게는 샘플이 배치될 수 있는 샘플 홀더의 평탄한 표면이다. 정렬부는 바람직하게는 바아형이고 샘플 배치 표면의 2개의 상이한 에지 상에 배열된다. 샘플 배치 표면은 바람직하게는 직사각형이다. 샘플 배치 표면은 샘플의 상이한 크기에 쉽게 적응될 수 있다. 샘플 배치 표면은 특히 폭 방향과 높이 방향에 의해 규정되는 평면이다.The X-ray imaging process is preferably XRM. The sample may be an electronic device, in particular an IC package. The sample placement surface is preferably a flat surface of the sample holder on which the sample can be placed. The alignment portion is preferably bar-shaped and arranged on two different edges of the sample placement surface. The sample placement surface is preferably rectangular. The sample placement surface can be easily adapted to different sizes of samples. The sample placement surface is in particular a plane defined by a width direction and a height direction.

제1 정렬부는 높이 방향을 따라 연장한다. 제2 정렬부는 폭 방향을 따라 연장한다. 제1 정렬부는 수직 레지(ledge)라 명명될 수 있다. 제2 정렬부는 수평 레지라 명명될 수 있다. 샘플 홀더의 사용시에, 샘플의 제1 에지는 제1 정렬부와 맞접하고 샘플의 제2 에지는 제2 정렬부와 맞접한다. 따라서, 샘플은 정렬부에 의해 샘플 홀더의 샘플 수용 섹션의 코너 내로 안내된다. 샘플 배치 표면의 정면도에서, 코너는 샘플 수용 섹션의 우하부 코너이다. 정렬부는 또한 X선 정렬 마크로서, 특히 소위 기준점으로서 역할을 할 수 있다.The first alignment portion extends along the height direction. The second alignment portion extends along the width direction. The first alignment unit may be referred to as a vertical ledge. The second alignment unit may be referred to as a horizontal ledge. In use of the sample holder, a first edge of the sample abuts a first alignment and a second edge of the sample abuts a second alignment. Thus, the sample is guided into the corner of the sample receiving section of the sample holder by the aligner. In the front view of the sample placement surface, the corner is the lower right corner of the sample receiving section. The alignment part can also serve as an X-ray alignment mark, in particular a so-called reference point.

샘플 홀더는 바람직하게는 제1 공간 방향 또는 x-방향, 제2 공간 방향 또는 y-방향 및 제3 공간 방향 또는 z-방향을 갖는 좌표계를 갖는다. 공간 방향은 서로 수직으로 배열된다. z-방향은 깊이 방향으로서 이해되어야 한다. x-방향은 폭 방향으로서 이해되어야 한다. y-방향은 높이 방향으로서 이해되어야 한다.The sample holder preferably has a coordinate system with a first spatial or x-direction, a second spatial or y-direction and a third spatial or z-direction. The spatial directions are arranged perpendicular to each other. The z-direction should be understood as the depth direction. The x-direction is to be understood as the width direction. The y-direction is to be understood as the height direction.

샘플은 이하와 같이 샘플 홀더 상에 위치될 수 있다. 제1 단계에서, 샘플은 샘플 홀더의 깊이 방향으로 샘플을 위치설정하기 위해 샘플 배치 표면 상에 배치된다. 제2 단계에서, 샘플은 샘플 홀더의 폭 방향으로 샘플을 정렬하기 위해 제1 정렬부 상에 맞접한다. 제3 단계에서, 샘플은 샘플 홀더의 높이 방향으로 샘플을 정렬하기 위해 제2 정렬부 상에 맞접한다. 전술된 단계는 동시에 또는 차례로 수행될 수 있다. 제3 단계는 제2 단계 후에 수행될 수 있고 또는 그 반대도 마찬가지이다.The sample can be placed on a sample holder as follows. In a first step, a sample is placed on a sample placement surface to position the sample in the depth direction of the sample holder. In a second step, the sample abuts on the first alignment portion to align the sample in the width direction of the sample holder. In a third step, the sample abuts on the second alignment portion to align the sample in the height direction of the sample holder. The steps described above may be performed simultaneously or sequentially. The third step may be performed after the second step or vice versa.

실시예에 따르면, 제1 정렬부는 샘플 배치 표면에 수직으로 배열되고, 제2 정렬부는 샘플 배치 표면에 수직이고 제1 정렬부에 수직으로 배열된다.According to an embodiment, the first alignment portion is arranged perpendicular to the sample placement surface, and the second alignment portion is perpendicular to the sample placement surface and arranged perpendicular to the first alignment portion.

이 방식으로 샘플 배치 표면, 제1 정렬부 및 제2 정렬부는 모든 3개의 공간 방향으로 샘플을 수용하고 정렬하는 박스형 샘플 수용 섹션을 형성한다. 바람직하게는, 샘플 수용 섹션은 2개의 측면에서 개방되어 있고, 반면 2개의 다른 측면은 샘플 수용 섹션의 측벽으로서 동작하는 정렬부에 의해 폐쇄되어 있다.In this way the sample placement surface, the first alignment portion and the second alignment portion form a box-shaped sample receiving section that receives and aligns the sample in all three spatial directions. Preferably, the sample receiving section is open on two sides, while the other two sides are closed by an alignment part that acts as a sidewall of the sample receiving section.

다른 실시예에 따르면, 절결부는 제1 정렬부와 제2 정렬부의 교차점에 배치된다.According to another embodiment, the cut-out is arranged at the intersection of the first alignment part and the second alignment part.

바람직하게는, 절결부는 원형이다. 절결부는 2개의 정렬부의 교차점에 배치된 보어일 수 있다. 절결부는 샘플의 코너를 수용한다.Preferably, the cut-outs are circular. The cut-out may be a bore disposed at the intersection of the two alignments. The cutouts receive the corners of the sample.

다른 실시예에 따르면, 샘플 홀더는 샘플 배치 표면, 제1 정렬부 및 제2 정렬부에 대해 샘플을 가압하기 위한 고정 요소를 더 포함한다.According to another embodiment, the sample holder further comprises a holding element for pressing the sample against the sample placement surface, the first alignment portion and the second alignment portion.

고정 요소는 사용자가 샘플과 샘플 홀더 사이에 적절한 유지력을 인가할 수 있게 한다. 샘플 홀더를 사용할 때, 고정 요소에 의한 샘플의 신속 조립, 신속 해제에 의해 시간이 절약된다. 샘플을 샘플 홀더에 고정하기 위해 접착제가 사용되지 않기 때문에, 샘플 및/또는 샘플 홀더의 세정이 필요하지 않다. 고정 요소는 다수회 사용될 수 있다.The holding element allows the user to apply an appropriate holding force between the sample and the sample holder. When using the sample holder, time is saved by the fast assembly and quick release of the sample by means of the fastening element. Since no adhesive is used to secure the sample to the sample holder, cleaning of the sample and/or the sample holder is not required. The fastening element can be used multiple times.

다른 실시예에 따르면, 고정 요소는 샘플 배치 표면 위로 대각선으로 연장한다.According to another embodiment, the securing element extends diagonally above the sample placement surface.

"대각선"이라는 것은 고정 요소가 샘플 배치 표면의 2개의 횡방향으로 대향하는 코너 사이에서 연장하는 것을 의미한다. 따라서, 고정 요소는 또한 샘플 위로 대각선으로 연장하여 따라서 이를 샘플 홀더에 확실히 고정한다.By “diagonal” it is meant that the anchoring element extends between two transversely opposed corners of the sample placement surface. Thus, the fastening element also extends diagonally over the sample and thus secures it to the sample holder.

다른 실시예에 따르면, 고정 요소는 가요성 및 방사선-안정성 재료로, 특히 에틸렌 프로필렌 디엔 메틸렌 고무로 제조된다.According to another embodiment, the fastening element is made of a flexible and radiation-stable material, in particular of ethylene propylene diene methylene rubber.

따라서, 고정 요소는 가요성 또는 탄성이다. 달리 말하면, 고정 요소는 신장될 수 있다. 고정 요소는 탄성 고정 요소라 명명될 수 있다. 고정 요소는 O-링일 수 있다.Thus, the fastening element is flexible or resilient. In other words, the fastening element can be stretched. The fastening element may be termed an elastic fastening element. The fastening element may be an O-ring.

다른 실시예에 따르면, 샘플 홀더는 제1 후크부 및 제2 후크부를 더 포함하고, 고정 요소는 제1 후크부 및 제2 후크부 내로 후크 결합된다.According to another embodiment, the sample holder further comprises a first hook portion and a second hook portion, and the securing element is hooked into the first hook portion and the second hook portion.

제1 후크부 및 제2 후크부는 바람직하게는 샘플 배치 표면의 2개의 대향 코너에 배열된다.The first hook portion and the second hook portion are preferably arranged at two opposite corners of the sample placement surface.

다른 실시예에 따르면, 샘플 배치 표면은 제1 후크부와 제2 후크부 사이에 배열된다.According to another embodiment, the sample placement surface is arranged between the first hook portion and the second hook portion.

후크부는 대각선으로 배열되어 고정 요소가 샘플 위로 대각선으로 연장하여 이를 샘플 홀더에 고정하게 된다.The hooks are arranged diagonally such that the holding element extends diagonally over the sample to secure it to the sample holder.

다른 실시예에 따르면, 샘플 홀더는 샘플 배치 표면에 대향하여 배열되는 후방 표면을 더 포함하고, 제1 후크부는 고정 요소를 수용하기 위해 후방 표면에 제공되는 제1 노치를 갖고, 제2 후크부는 고정 요소를 수용하기 위해 후방 표면에 제공되는 제2 노치를 갖는다.According to another embodiment, the sample holder further comprises a rear surface arranged opposite the sample placement surface, the first hook portion having a first notch provided in the rear surface for receiving the securing element, the second hook portion being secured It has a second notch provided in the back surface for receiving the element.

이 방식으로, 고정 요소의 양호한 유지가 보장된다. 따라서 고정 요소가 후크부로부터 미끄러져 탈락하는 것이 방지된다.In this way, good retention of the fastening element is ensured. Thus, the fastening element is prevented from sliding off from the hook portion.

다른 실시예에 따르면, 제1 후크부는 샘플 배치 표면과 동일 높이로 배열되고, 제2 후크부는 깊이 방향에서 샘플 배치 표면으로부터 돌출한다.According to another embodiment, the first hook portion is arranged flush with the sample placement surface, and the second hook portion protrudes from the sample placement surface in the depth direction.

이는 고정 요소가 샘플 배치 표면에 대해 경사지게 연장하는 효과를 갖는다. 이는 샘플이 샘플 배치 표면 뿐만 아니라 정렬부에 확실히 가압되는 것을 보장한다. "동일 높이"라는 것은 제1 후크부가 샘플 배치 표면 위로 돌출하지 않는 것을 의미한다.This has the effect that the fastening element extends obliquely with respect to the sample placement surface. This ensures that the sample is firmly pressed against the alignment as well as the sample placement surface. By "same height" it is meant that the first hook portion does not protrude above the sample placement surface.

다른 실시예에 따르면, 샘플 홀더는 복수의 샘플 수용 섹션을 갖는 샘플 리셉터클(receptacle)을 더 포함하고, 각각의 샘플 수용 섹션은 샘플 배치 표면, 제1 정렬부 및 제2 정렬부를 갖는다.According to another embodiment, the sample holder further comprises a sample receptacle having a plurality of sample receiving sections, each sample receiving section having a sample placement surface, a first alignment portion and a second alignment portion.

샘플 수용 섹션의 수는 임의적이다. 예를 들어, 3개의 샘플 수용 섹션이 제공된다. 각각의 샘플 수용 섹션은 하나의 샘플을 수용하는 것이 가능하다. 각각의 샘플 수용 섹션은 고정 요소를 갖는다. 높이 방향을 따라 주시될 때, 샘플 수용 섹션은 일렬로 배열된다.The number of sample receiving sections is arbitrary. For example, three sample receiving sections are provided. Each sample receiving section is capable of receiving one sample. Each sample receiving section has a fixing element. When viewed along the height direction, the sample receiving sections are arranged in a row.

다른 실시예에 따르면, 샘플 리셉터클은 일체로 형성된다.According to another embodiment, the sample receptacle is integrally formed.

구문 "일체로 형성"이라는 것은 단일 연속 프로세스를 사용하여 동일한 재료 또는 재료들로부터 형성된 구조체를 의미한다. 예를 들어, 샘플 리셉터클이 3차원 프린터를 사용하여 형성될 때, 3차원 프린터는 인쇄 프로세스 중에 동일한 재료 또는 재료들을 방출하여 샘플 리셉터클을 단일편으로서 형성할 수 있다. 샘플 리셉터클은 바람직하게는 방사선이 샘플 리셉터클을 즉시 통과할 수 있게 하는 재료로 제조된다. 샘플 리셉터클을 제조하기 위해 사용되는 재료는 알루미늄, 유리질 탄소, 유리 섬유로 충전된 에폭시 또는 다른 저감쇠 및 구조적으로 안정한 재료를 포함할 수 있다.The phrase “formally formed” means a structure formed from the same material or materials using a single continuous process. For example, when a sample receptacle is formed using a three-dimensional printer, the three-dimensional printer may eject the same material or materials during the printing process to form the sample receptacle as a single piece. The sample receptacle is preferably made of a material that allows radiation to pass through the sample receptacle immediately. Materials used to fabricate the sample receptacles may include aluminum, vitreous carbon, glass fiber filled epoxy or other low damping and structurally stable materials.

다른 실시예에 따르면, 샘플 홀더는 샘플 리셉터클이 부착되는 기둥 및 기둥이 부착되는 파지기 디스크를 더 포함하고, 기둥은 키이 연결부에 의해 폼-로킹(form-locking) 방식으로 파지기 디스크에 고정된다.According to another embodiment, the sample holder further comprises a post to which the sample receptacle is attached and a gripper disk to which the post is attached, wherein the post is secured to the gripper disk in a form-locking manner by means of a key connection. .

기둥은 알루미늄 또는 임의의 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다. 기둥은 바람직하게는 원형 단면을 갖는다. 샘플 리셉터클은 나사와 같은 고정 요소에 의해 기둥에 부착될 수 있다. 부가적으로, 샘플 리셉터클과 기둥 사이의 핀 연결부가 제공될 수 있다. 핀 연결부는 정렬 핀 및 정렬 핀을 수용하기 위한 2개의 보어를 포함한다. 하나의 보어는 샘플 리셉터클에 제공되고 하나의 보어는 기둥에 제공된다. 파지기 디스크는 파지기 또는 로봇에 의해 파지되기 위해 적합하다. 파지기 디스크는 기둥의 단부를 수용하는 중앙 보어를 갖는다. 샘플 홀더는 파지기 디스크가 부착되는 베이스 플레이트를 더 포함한다. "폼 로킹" 연결부가 서로 맞물리고 차단하는 2개의 요소에 의해 생성될 수 있다. 기둥은 키이, 특히 우드러프 키이를 수용하기 위한 키홈을 가질 수 있다. 파지기 디스크의 중앙 보어는 키이를 수용하기 위한 노치를 갖는다. 키이 연결은 기둥이 파지기 디스크에 대해 회전하는 것을 확실히 방지한다.The posts may be made of aluminum or any other suitable material. The column preferably has a circular cross-section. The sample receptacle may be attached to the post by a fastening element, such as a screw. Additionally, a pin connection between the sample receptacle and the post may be provided. The pin connection includes an alignment pin and two bores for receiving the alignment pin. One bore is provided in the sample receptacle and one bore is provided in the column. The gripper disc is suitable for being gripped by a gripper or robot. The gripper disk has a central bore that receives the end of the post. The sample holder further includes a base plate to which the gripper disk is attached. A “foam locking” connection can be created by two elements that engage and block each other. The post may have a keyway for receiving a key, particularly a Woodruff key. The central bore of the gripper disk has a notch for receiving the key. The key connection reliably prevents the post from rotating relative to the gripper disc.

더욱이, X선 이미징 프로세스를 수행하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 방사선을 방출하는 방사선 소스, 방사선 소스로부터 방출된 방사선을 수용하는 방사선 검출기, 및 전술된 바와 같은 적어도 하나의 샘플 홀더를 포함하고, 샘플 홀더는 방사선 소스와 방사선 검출기 사이에 배열된다.Furthermore, a system for performing an X-ray imaging process is provided. The system comprises a radiation source emitting radiation, a radiation detector receiving radiation emitted from the radiation source, and at least one sample holder as described above, the sample holder being arranged between the radiation source and the radiation detector.

시스템은 바람직하게는 XRM 시스템이다. 시스템은 복수의 샘플 홀더를 가질 수 있다. 각각의 샘플 홀더는 복수의 샘플을 유지할 수 있다. 샘플 홀더는 적어도 하나의 샘플을 유지한다. 특히, 방사선 검출기는 샘플 및 샘플 홀더를 통과한 방사선을 수용하거나 검출한다.The system is preferably an XRM system. The system may have a plurality of sample holders. Each sample holder can hold a plurality of samples. A sample holder holds at least one sample. In particular, the radiation detector receives or detects radiation that has passed through the sample and the sample holder.

또한, 이러한 샘플 홀더를 사용하여 X선 이미징 프로세스를 수행하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 이하의 방법 단계: a) 샘플 홀더 상에 샘플을 배치하는 단계, b) 방사선 소스에 의해 방사선을 방출하는 단계, 및 c) 방사선 검출기에 의해 샘플을 통과한 방사선을 수용하는 단계를 포함한다.Also provided is a method for performing an X-ray imaging process using such a sample holder. The method comprises the following method steps: a) placing a sample on a sample holder, b) emitting radiation by a radiation source, and c) receiving radiation that has passed through the sample by a radiation detector .

특히, 방사선은 또한 샘플 홀더를 통과한다. 방법 단계 a) 내지 c)는 모두 동시에 또는 차례로 수행될 수 있다. X선 이미징 프로세스를 수행하는 동안, 샘플 또는 샘플들을 갖는 샘플 홀더는 바람직하게는 복수의 위치로 단계적으로 회전된다. 각각의 위치에서, 적어도 하나의 X선 이미지가 촬영된다. 모든 수집된 X선 이미지는 샘플의, 특히 샘플의 관심 영역의 3차원 데이터 세트를 함께 형성한다.In particular, the radiation also passes through the sample holder. Method steps a) to c) may all be performed simultaneously or sequentially. During the X-ray imaging process, the sample or sample holder with the samples is preferably rotated stepwise into a plurality of positions. At each location, at least one X-ray image is taken. All the collected X-ray images together form a three-dimensional data set of the sample, particularly the region of interest in the sample.

샘플 홀더에 대한 개시된 특징은 시스템 뿐만 아니라 방법에 적용 가능하고, 그 반대도 마찬가지이다.The disclosed features for the sample holder are applicable to methods as well as systems, and vice versa.

본 개시내용의 다른 가능한 구현예 또는 대안적인 해결책은 또한 실시예와 관하여 상기 또는 이하에 설명된 특징의 조합 - 본 명세서에 명시적으로 언급되지 않은 - 을 포함한다. 통상의 기술자는 또한 본 개시내용의 가장 기본적인 형태로 개별 또는 분리된 양태 및 특징을 추가할 수도 있다.Other possible implementations or alternative solutions of the present disclosure also include combinations of features described above or below with respect to the embodiments, not explicitly mentioned herein. A person skilled in the art may also add individual or separate aspects and features to the most basic form of the present disclosure.

본 개시내용의 다른 실시예, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 취한 후속 설명 및 종속항으로부터 명백해질 것이며, 여기서:
도 1은 샘플 홀더의 일 실시예의 개략 사시도를 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 따른 샘플 홀더의 개략 분해도를 도시하고 있다.
도 3은 도 1에 따른 샘플 홀더의 개략 단면도를 도시하고 있다.
도 4는 도 1에 따른 샘플 홀더용 샘플 리셉터클의 일 실시예의 개략 사시도를 도시하고 있다.
도 5는 도 4에 따른 샘플 리셉터클의 개략 정면도를 도시하고 있다.
도 6은 도 4에 따른 샘플 리셉터클의 개략 후면도를 도시하고 있다.
도 7은 도 5의 교차 라인 VII-VII에 따른 샘플 리셉터클의 개략 단면도를 도시하고 있다.
도 8은 도 1에 따른 샘플 홀더를 사용하여 X선 이미징 프로세스를 수행하기 위한 방법의 일 실시예의 개략 블록도를 도시하고 있다.Other embodiments, features and advantages of the present disclosure will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings and the dependent claims, wherein:
1 shows a schematic perspective view of one embodiment of a sample holder.
FIG. 2 shows a schematic exploded view of the sample holder according to FIG. 1 .
3 shows a schematic cross-sectional view of the sample holder according to FIG. 1 .
4 shows a schematic perspective view of an embodiment of a sample receptacle for a sample holder according to FIG. 1 ;
FIG. 5 shows a schematic front view of the sample receptacle according to FIG. 4 .
6 shows a schematic rear view of the sample receptacle according to FIG. 4 .
FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a sample receptacle along the intersecting line VII-VII of FIG. 5 .
FIG. 8 shows a schematic block diagram of one embodiment of a method for performing an X-ray imaging process using the sample holder according to FIG. 1 ;

도면에서, 유사한 도면 부호는 달리 지시되지 않는 한, 유사한 또는 기능적으로 등가의 요소를 나타낸다.In the drawings, like reference numbers indicate similar or functionally equivalent elements, unless otherwise indicated.

도 1은 샘플의 X선 이미징, 특히 X선 CT 이미징 중에 샘플(도시되어 있지 않음)을 유지하기 위한 샘플 홀더(100)의 일 실시예의 개략 사시도를 도시하고 있다. 도 2는 샘플 홀더(100)의 분해도를 도시하고 있다. 도 3은 샘플 홀더(100)의 단면도를 도시하고 있다. 이하, 도 1 내지 도 3이 동시에 참조된다.1 shows a schematic perspective view of one embodiment of a sample holder 100 for holding a sample (not shown) during X-ray imaging of the sample, in particular X-ray CT imaging. 2 shows an exploded view of the sample holder 100 . 3 shows a cross-sectional view of the sample holder 100 . Hereinafter, FIGS. 1 to 3 are referred to simultaneously.

특히, 샘플 홀더(100)는 반도체 패키지 상호 연결부의 고해상도 3D X선 현미경법(XRM)을 위해 사용된다. 샘플 홀더(100)는 베이스 플레이트(102)를 갖는다. 베이스 플레이트(102)는 평탄화된 원통형 형상을 갖고 측면 평탄부(104)를 구비한다. 베이스 플레이트(102)는 상측면(106) 및 하측면(108)을 더 갖는다. 측면(106, 108)은 서로 평행하게 배열된다. 베이스 플레이트(102)는 베이스 플레이트(102)의 중앙에 배열된 단차형 보어(110)를 갖는다. 보어(110)는 베이스 플레이트(102)를 관통한다. 추가의 단차형 보어(112)가 베이스 플레이트(102)에 제공된다. 보어(112)의 수는 임의적이다. 예를 들어, 3개의 보어(112)가 제공된다.In particular, the sample holder 100 is used for high-resolution 3D X-ray microscopy (XRM) of semiconductor package interconnects. The sample holder 100 has a base plate 102 . The base plate 102 has a flattened cylindrical shape and has side flat portions 104 . The base plate 102 further has an upper side 106 and a lower side 108 . The sides 106 and 108 are arranged parallel to each other. The base plate 102 has a stepped bore 110 arranged in the center of the base plate 102 . The bore 110 passes through the base plate 102 . An additional stepped bore 112 is provided in the base plate 102 . The number of bores 112 is arbitrary. For example, three bores 112 are provided.

고정 요소(114, 116)가 보어(110, 112) 내에 포함된다. 고정 요소(114, 116)는 나사일 수 있다. 하측면(108)은 스테이지(도시되어 있지 않음) 상에 배치된다. 스테이지는 제1 공간 방향 또는 x-방향(x), 제2 공간 방향 또는 y-방향(y) 및 제3 공간 방향 또는 z-방향(z)으로 샘플 홀더(100)를 측방향으로 이동할 수 있다. 이하, x-방향(x)은 샘플 홀더(100)의 폭 방향이라 명명되고, y-방향(y)은 샘플 홀더(100)의 높이 방향이라 명명되고, z-방향(z)은 샘플 홀더(100)의 깊이 방향이라 명명된다. 스테이지는 또한 높이 방향(y) 주위로 샘플 홀더(100)를 회전시킬 수 있다. 베이스 플레이트(102)는 바람직하게는 금속으로 제조된다. 베이스 플레이트(102)는 알루미늄, 강 또는 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다.Fastening elements 114 , 116 are included in bores 110 , 112 . The fastening elements 114 , 116 may be screws. The lower side 108 is disposed on a stage (not shown). The stage may laterally move the sample holder 100 in a first spatial direction or x-direction (x), a second spatial direction or y-direction (y) and a third spatial direction or z-direction (z) . Hereinafter, the x-direction (x) is called the width direction of the sample holder 100, the y-direction (y) is called the height direction of the sample holder 100, and the z-direction (z) is the sample holder ( 100) is called the depth direction. The stage may also rotate the sample holder 100 about the height direction y. The base plate 102 is preferably made of metal. The base plate 102 may be made of aluminum, steel, or other suitable material.

샘플 홀더(100)는 파지기 디스크(118)를 더 포함한다. 파지기 디스크(118)는 상측면(120) 및 하측면(122)을 갖는 평탄한 원통형 형상을 갖는다. 측면(120, 122)은 서로 평행하게 배열된다. 하측면(122)은 베이스 플레이트(102)의 상측면(106) 상에 배치된다. 파지기 디스크(118)는 2개의 측면에서 측방향으로 평탄화된다. 측면 중 하나는 노치(124)를 갖고, 반면 다른 측면은 원추형 보어(126)를 갖는다. 노치(124) 및 보어(126)는 파지 로봇(도시되어 있지 않음)에 의해 샘플 홀더(100)를 파지하는 데 사용될 수 있다.The sample holder 100 further includes a gripper disk 118 . The gripper disk 118 has a flat cylindrical shape having an upper side 120 and a lower side 122 . Sides 120 and 122 are arranged parallel to each other. The lower side 122 is disposed on the upper side 106 of the base plate 102 . The gripper disk 118 is laterally flattened on two sides. One of the sides has a notch 124 while the other side has a conical bore 126 . Notches 124 and bores 126 may be used to grip sample holder 100 by a gripping robot (not shown).

파지기 디스크(118)는 베이스 플레이트(102)에 파지기 디스크(118)를 고정하기 위해 고정 요소(116)가 나사 결합되는 다수의 나사산 형성 보어(128)를 갖는다. 보어(128)는 파지기 디스크(118)를 관통할 수 있다. 파지기 디스크(118)는 파지기 디스크(118)를 관통하는 중앙 보어(130)를 포함한다. 보어(130)는 높이 방향(y)으로 연장하는 노치(132)를 구비한다. 파지기 디스크(118)는 금속으로 제조된다. 바람직하게는, 파지기 디스크(118)는 알루미늄으로 제조된다. 파지기 디스크(118)는 또한 강 또는 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다.The gripper disk 118 has a plurality of threaded bores 128 into which the securing element 116 is screwed to secure the gripper disk 118 to the base plate 102 . The bore 128 may pass through the gripper disk 118 . The gripper disk 118 includes a central bore 130 passing through the gripper disk 118 . The bore 130 has a notch 132 extending in the height direction y. The gripper disk 118 is made of metal. Preferably, the gripper disk 118 is made of aluminum. The gripper disk 118 may also be made of steel or other suitable material.

기둥(134)이 보어(130) 내에 수용된다. 기둥(134)은 키이(138)를 수용하는 키홈(136)을 갖는다. 키이(138)는 우드러프 키이다. 키이(138)는 파지기 디스크(118)의 노치(132)와 맞물리고 기둥(134)이 파지기 디스크(118)를 향해 상대적으로 회전하는 것을 방지한다. 기둥(134)은 기둥(134)의 중앙 보어(140) 내에 나사 결합되는 고정 요소(114)에 의해 베이스 플레이트(102)에 고정된다. 우드러프 키이(138) 대신에, 다른 키이가 또한 사용될 수 있다.Post 134 is received within bore 130 . Post 134 has a keyway 136 for receiving a key 138 . The key 138 is a Woodruff key. The key 138 engages the notch 132 of the gripper disk 118 and prevents the post 134 from rotating relative to the gripper disk 118 . Post 134 is secured to base plate 102 by fastening elements 114 screwed into central bore 140 of post 134 . Instead of the Woodruff key 138, other keys may also be used.

기둥(134)은 바람직하게는 금속으로 제조된다. 기둥(134)은 알루미늄으로 제조될 수 있다. 키홈(136)에 대향하여, 기둥(134)은 2개의 나사산 형성 보어(144, 146)를 갖는 측면 평탄부(142)를 갖는다. 보어(144, 146)는 고정 요소(148, 150)를 수용한다. 고정 요소(148, 150)는 나사일 수 있다. 보어(144, 146) 사이에는, 다른 보어(152)가 배열된다. 보어(152)는 정렬 맞춤핀(dowel) 또는 정렬 핀(154)을 수용한다. 샘플 홀더(100)는 방사선 소스(500), 특히 X선 소스에 대면하는 소스 측면(156), 및 방사선 검출기(600), 특히 X선 검출기에 대면하는 검출기 측면(158)을 갖는다. 방사선 소스(500)는 방사선(502), 특히 X선을 방출한다. 방사선 검출기(602)는 샘플 홀더(100) 및 샘플 홀더(100) 내에 배치된 샘플을 통과한 방사선(504)을 검출한다. 샘플 홀더(100), 방사선 소스(500) 및 방사선 검출기(600)는 X선 이미징 프로세스, 특히 XRM 프로세스를 수행하기 위한 시스템(1000)의 부분이다. 시스템(1000)은 XRM 시스템 또는 X선 CT 시스템이다.Post 134 is preferably made of metal. The pillar 134 may be made of aluminum. Opposite the keyway 136 , the post 134 has a side flat portion 142 having two threaded bores 144 , 146 . Bores 144 , 146 receive anchoring elements 148 , 150 . The fastening elements 148 , 150 may be screws. Between the bores 144 , 146 another bore 152 is arranged. The bore 152 receives an alignment dowel or alignment pin 154 . The sample holder 100 has a radiation source 500 , in particular a source side 156 facing the X-ray source, and a detector side 158 facing a radiation detector 600 , in particular an X-ray detector. The radiation source 500 emits radiation 502 , in particular X-rays. The radiation detector 602 detects the radiation 504 that has passed through the sample holder 100 and a sample disposed within the sample holder 100 . The sample holder 100 , the radiation source 500 and the radiation detector 600 are part of a system 1000 for performing an X-ray imaging process, in particular an XRM process. System 1000 is an XRM system or an X-ray CT system.

샘플 홀더(100)는 정렬 핀(154) 및 고정 요소(148, 150)에 의해 기둥(134)에 고정되는 샘플 리셉터클(200)을 포함한다. 샘플 리셉터클(200)은 도 4 내지 도 7에 상이한 도면으로 도시되어 있다. 이하, 도 4 내지 도 7이 동시에 참조된다.The sample holder 100 includes a sample receptacle 200 secured to a post 134 by alignment pins 154 and securing elements 148 , 150 . The sample receptacle 200 is shown in different views in FIGS. 4-7 . Hereinafter, FIGS. 4 to 7 are referred to simultaneously.

샘플 리셉터클(200)은 방사선(502)이 샘플 리셉터클(200)을 즉시 통과할 수 있게 하는 재료로 제조된다. 예를 들어, 샘플 리셉터클(200)은 플라스틱과 같은 폴리머 재료로부터 형성될 수도 있다. 이와 관련하여, 샘플 리셉터클(200)은 3차원 인쇄 장치("3D 프린터")를 사용하여 형성될 수도 있어 샘플 리셉터클(200)이 다양한 샘플을 운반하기 위한 다양한 맞춤형 크기 및 형상을 포함하게 한다. "3차원 프린터"는 3차원 구조를 형성하기 위해 폴리머 재료를 방출하는 인쇄 장치를 칭한다.Sample receptacle 200 is made of a material that allows radiation 502 to pass through sample receptacle 200 immediately. For example, the sample receptacle 200 may be formed from a polymer material such as plastic. In this regard, the sample receptacle 200 may be formed using a three-dimensional printing device (“3D printer”), allowing the sample receptacle 200 to include a variety of custom sizes and shapes for carrying a variety of samples. "Three-dimensional printer" refers to a printing device that emits polymeric material to form a three-dimensional structure.

그러나, 샘플 리셉터클(200)은 다른 방법에 의해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 샘플 리셉터클(200)은 샘플 리셉터클(200)의 크기 및 형상을 규정하는 몰드 캐비티 내로 사출 성형되는 폴리머 재료를 포함할 수도 있다. 또한, 샘플 리셉터클(200)은 재료 제거 프로세스를 경험하는 폴리머 또는 금속 재료의 블록으로부터 형성될 수도 있다. 샘플 리셉터클(200)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 알루미늄, 유리질 탄소, 유리 섬유로 충전된 에폭시 또는 다른 저감쇠 및 구조적으로 안정한 재료를 포함할 수 있다.However, the sample receptacle 200 may be formed by other methods. For example, the sample receptacle 200 may include a polymeric material that is injection molded into a mold cavity that defines the size and shape of the sample receptacle 200 . In addition, the sample receptacle 200 may be formed from a block of polymeric or metallic material that undergoes a material removal process. The material used to make the sample receptacle 200 may include aluminum, vitreous carbon, glass fiber filled epoxy or other low damping and structurally stable material.

샘플 리셉터클(200)은 바람직하게는 일체로 형성된다. 샘플 리셉터클(200)은 바아형이고 기둥(134)에 고정되는 베이스 부분(202)을 갖는다. 베이스 부분(202)은 고정 요소(148, 150)를 수용하기 위한 2개의 단차형 보어(204, 206) 및 정렬 핀(154)을 수용하기 위한 하나의 보어(208)를 갖는다. 정렬 핀(154)은 기둥(134)에 샘플 리셉터클(200)을 정확하게 위치설정하기 위해 사용된다. 고정 요소(148, 150)는 샘플 리셉터클(200)을 기둥(134)에 부착하기 위해 사용된다.The sample receptacle 200 is preferably integrally formed. The sample receptacle 200 is bar-shaped and has a base portion 202 secured to a post 134 . Base portion 202 has two stepped bores 204 , 206 for receiving anchoring elements 148 , 150 and one bore 208 for receiving alignment pins 154 . Alignment pins 154 are used to accurately position sample receptacle 200 to post 134 . The anchoring elements 148 , 150 are used to attach the sample receptacle 200 to the post 134 .

샘플 리셉터클(200)은 다수의 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)을 포함한다. 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)의 수는 임의적이다. 예를 들어, 3개의 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)이 제공된다. 샘플 리셉터클(200)은 시스템(1000)의 스캐닝 범위에 따라, 더 많거나 더 적은 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)을 수용할 수도 있다. 각각의 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)은 하나의 샘플(300)을 수용하는 것이 가능하다(도 5 참조). 샘플(300)은 집적 회로와 같은 전자 디바이스일 수 있다. 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)은 높이 방향(y)에서 볼 때 일렬로 배열된다. 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)은 서로 부착된다. 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)은 일체로 형성된다. 모든 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)은 동일한 기술적 특징을 갖는다. 이 이유로, 이하에서는 단지 샘플 수용 섹션(214)만을 참조한다.The sample receptacle 200 includes a plurality of sample receiving sections 210 , 212 , 214 . The number of sample receiving sections 210 , 212 , 214 is arbitrary. For example, three sample receiving sections 210 , 212 , 214 are provided. The sample receptacle 200 may receive more or fewer sample receiving sections 210 , 212 , 214 depending on the scanning range of the system 1000 . Each sample receiving section 210 , 212 , 214 is capable of receiving one sample 300 (see FIG. 5 ). Sample 300 may be an electronic device, such as an integrated circuit. The sample receiving sections 210 , 212 , 214 are arranged in a row when viewed in the height direction y. The sample receiving sections 210 , 212 , 214 are attached to each other. The sample receiving sections 210 , 212 , 214 are integrally formed. All sample receiving sections 210 , 212 , 214 have the same technical characteristics. For this reason, only reference is made to the sample receiving section 214 hereinafter.

샘플 수용 섹션(214)은 일반적으로 플레이트 형상이고 샘플 배치 표면(216) 및 후방 표면(218)을 갖는다. 샘플 홀더(100)의 사용시, 샘플 배치 표면(216)은 방사선 검출기(600)를 향해 배향되고, 후방 표면(218)은 방사선 소스(500)를 향해 배향된다. 샘플(300)은 샘플 배치 표면(216) 상에 배치된다. 샘플 수용 섹션(214)은 제1 정렬부(220) 및 제2 정렬부(222)를 갖는다. 샘플 배치 표면(216) 상에 샘플(300)을 배치할 때, 샘플(300)은 깊이 방향(z)으로 위치될 수 있다. 그러나, 샘플 홀더(100)는 샘플 배치 표면(216)이 방사선 소스(500)에 대면하고 후방 표면(218)이 방사선 검출기(600)에 대면하도록 배치될 수 있다. 따라서, 샘플(300)은 방사선 검출기(600)에 대면하도록 또는 방사선 소스(500)에 대면하도록 위치될 수 있다.The sample receiving section 214 is generally plate-shaped and has a sample placement surface 216 and a back surface 218 . In use of the sample holder 100 , the sample placement surface 216 is oriented towards the radiation detector 600 and the back surface 218 is oriented towards the radiation source 500 . The sample 300 is placed on the sample placement surface 216 . The sample receiving section 214 has a first alignment portion 220 and a second alignment portion 222 . When placing the sample 300 on the sample placement surface 216 , the sample 300 may be positioned in the depth direction z. However, the sample holder 100 may be positioned such that the sample placement surface 216 faces the radiation source 500 and the back surface 218 faces the radiation detector 600 . Accordingly, the sample 300 may be positioned to face the radiation detector 600 or to face the radiation source 500 .

제1 정렬부(220)는 높이 방향(y)을 따라 연장하고 폭 방향(x)으로 샘플(300)을 위치설정하는 것이 가능하다. 제1 정렬부(220)는 수직 레지이거나 수직 레지라 명명될 수 있다. 제2 정렬부(222)는 폭 방향(x)을 따라 연장하고 높이 방향(y)으로 샘플(300)을 위치설정하는 것이 가능하다. 제2 정렬부(222)는 수평 레지이거나 수평 레지라 명명될 수 있다. 정렬부(220, 222)는 서로 수직으로 배열된다. 정렬부(220, 222)는 또한 X선 정렬 마크로서, 특히 소위 기준점으로서 역할을 할 수 있다.The first alignment unit 220 extends along the height direction (y) and it is possible to position the sample 300 in the width direction (x). The first alignment unit 220 may be a vertical ledge or may be referred to as a vertical ledge. The second alignment part 222 extends along the width direction (x) and it is possible to position the sample 300 in the height direction (y). The second alignment unit 222 may be a horizontal ledge or may be referred to as a horizontal ledge. The alignment units 220 and 222 are arranged perpendicular to each other. The alignment parts 220 , 222 can also serve as X-ray alignment marks, in particular as so-called reference points.

샘플(300)은 4개의 측면 에지(302, 304, 306, 308)를 가질 수 있다. 샘플 배치 표면(216) 상에 샘플(300)를 배치할 때, 샘플(300)의 2개의 에지(306, 308)는 샘플(300)이 샘플 수용 섹션(214)의 우하부 코너(도 5 참조) 내에 위치될 때까지 제1 정렬부(220) 및 제2 정렬부(222)를 따라 안내된다. 따라서, 샘플 배치 표면(216) 및 2개의 정렬부(220, 222)에 의해, 샘플 수용 섹션(214)은 모든 3개의 공간 방향(x, y, z)으로 샘플(300)을 위치설정하는 것이 가능하다. 샘플(300)의 원점이 샘플 수용 섹션(214)의 우하부 코너가 아닌 다른 곳에 있도록 다른 정렬부가 사용될 수 있다.Sample 300 may have four lateral edges 302 , 304 , 306 , 308 . When placing the sample 300 on the sample placement surface 216 , the two edges 306 , 308 of the sample 300 ensure that the sample 300 is in the lower right corner of the sample receiving section 214 (see FIG. 5 ). ) is guided along the first alignment portion 220 and the second alignment portion 222 until positioned in the. Thus, with the sample placement surface 216 and the two alignments 220 , 222 , the sample receiving section 214 helps to position the sample 300 in all three spatial directions (x, y, z). possible. Other alignments may be used so that the origin of the sample 300 is other than the lower right corner of the sample receiving section 214 .

정렬부(220, 222)가 교차하는 곳에 원형 절결부(224)가 배열된다. 절결부(224)는 샘플(300)의 코너를 수용한다. 샘플 배치 표면(216)은 상부 에지(226)에 의해 경계를 이룰 수 있다. 샘플 수용 섹션(210)은 이러한 상부 에지(226)를 갖지 않는다. 상부 에지(226)와 제1 정렬부(220)가 서로 교차하는 곳에 원형 절결부(228)가 제공된다.A circular cutout 224 is arranged where the alignment portions 220 and 222 intersect. Cut-outs 224 receive the corners of sample 300 . The sample placement surface 216 may be bounded by an upper edge 226 . The sample receiving section 210 does not have such an upper edge 226 . A circular cutout 228 is provided where the upper edge 226 and the first alignment portion 220 intersect each other.

샘플 수용 섹션(214)은 대각선으로 배열되는 제1 후크부(230) 및 제2 후크부(232)를 더 포함한다. 후방 표면(218)에서, 각각의 후크부(230, 232)는 노치(234, 236)를 갖는다. 제1 후크부(230)는 제1 노치(234)를 갖는다. 제2 후크부(232)는 제2 노치(236)를 갖는다. 후크부(230, 232)는 탄성 고정 요소(400)를 수용하는 것이 가능하다(도 5 참조). 제2 후크부(232)는 정렬부(220, 222)를 관통하는 2개의 노치(238, 240) 사이에 배열된다. 고정 요소(400)는 노치(238, 240)를 통해 연장한다. 고정 요소(400)에 의해, 샘플(300)은 샘플 배치 표면(216) 및 정렬부(220, 222)에 대해 가압될 수 있다.The sample receiving section 214 further includes a first hook portion 230 and a second hook portion 232 arranged diagonally. In the back surface 218 , each hook portion 230 , 232 has a notch 234 , 236 . The first hook portion 230 has a first notch 234 . The second hook portion 232 has a second notch 236 . The hook portions 230 , 232 are capable of receiving the elastic fastening element 400 (see FIG. 5 ). The second hook portion 232 is arranged between the two notches 238 , 240 passing through the alignment portions 220 , 222 . Fastening element 400 extends through notches 238 , 240 . The fixation element 400 allows the sample 300 to be pressed against the sample placement surface 216 and the alignments 220 , 222 .

후방 표면(218)에서, 고정 요소(400)는 노치(234, 236)를 통해 연장한다. 고정 요소(400)는 O-링일 수 있다. 고정 요소(400)는 가요성 및 방사선-안정성 재료로 제조된다. 예를 들어, 고정 요소(400)는 에틸렌 프로필렌 디엔 메틸렌 고무(EPDM)로 제조될 수 있다. 고정 요소(400)에 의해, 샘플(300)은 샘플 홀더(100)에 비영구적 방식으로 쉽게 고정될 수 있다. 고정 요소(400)는 샘플 배치 표면(216) 및 정렬부(220, 222)에 대해 샘플(300)을 정합시키기 위한 고정력을 부여한다.At the rear surface 218 , the securing element 400 extends through the notches 234 , 236 . The fastening element 400 may be an O-ring. The anchoring element 400 is made of a flexible and radiation-stable material. For example, the anchoring element 400 may be made of ethylene propylene diene methylene rubber (EPDM). By means of the fixing element 400 , the sample 300 can be easily fixed to the sample holder 100 in a non-permanent manner. The fixation element 400 imparts a clamping force for mating the sample 300 against the sample placement surface 216 and the alignments 220 , 222 .

샘플 홀더(100)의 기능은 이하와 같다. 제1 단계에서, 샘플(300)은 샘플 홀더(100)의 깊이 방향(z)으로 샘플(300)을 위치설정하기 위해 샘플 배치 표면(216) 상에 배치된다. 제2 단계에서, 샘플(300)은 샘플 홀더(100)의 폭 방향(x)으로 샘플(300)을 정렬하기 위해 제1 정렬부(220) 상에 맞접한다. 제3 단계에서, 샘플(300)은 샘플 홀더(100)의 높이 방향(y)으로 샘플(300)을 정렬하기 위해 제2 정렬부(222) 상에 맞접한다. 제3 단계는 제2 단계 후에 수행될 수 있고 또는 그 반대도 마찬가지이다. 전술된 단계는 동시에 또는 차례로 수행될 수 있다. 특히, 마지막 2개의 단계는 고정 요소(400)를 적용함으로써 수행될 수 있다. 달리 말하면, 고정 요소(400)는 정렬부(200, 222)에 대해 샘플(300)을 가압한다. 대안적으로, 고정 요소(400)는 샘플(300)을 정렬하는 것을 수행한 후에 적용될 수 있다.The function of the sample holder 100 is as follows. In a first step, the sample 300 is placed on the sample placement surface 216 to position the sample 300 in the depth direction z of the sample holder 100 . In the second step, the sample 300 is abutted on the first alignment unit 220 to align the sample 300 in the width direction (x) of the sample holder 100 . In the third step, the sample 300 is abutted on the second alignment part 222 to align the sample 300 in the height direction y of the sample holder 100 . The third step may be performed after the second step or vice versa. The steps described above may be performed simultaneously or sequentially. In particular, the last two steps can be performed by applying the fastening element 400 . In other words, the fixation element 400 presses the sample 300 against the alignments 200 , 222 . Alternatively, the fixation element 400 may be applied after aligning the sample 300 has been performed.

각각의 샘플 수용 섹션(210, 212, 214) 상에는 샘플(300)이 배치된다. 샘플(300)은 정렬부(220, 222)에 의해 각각의 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)의 샘플 배치 표면(216) 상에 정렬된다. 샘플(300)을 정렬하기 전 또는 후에, 고정 요소(400)는 각각의 샘플 수용 섹션(210, 212, 214)의 후크부(230, 232) 내에 후크 결합된다. 고정 요소(400)는 샘플 배치 표면(216) 및 정렬부(220, 222)에 대해 샘플(300)을 가압한다. 따라서, 샘플(300)의 확실하고 재현 가능한 위치설정이 보장된다. 샘플(300)을 고정한 후, X선 스캐닝 절차가 행해진다. 바람직하게는, 다수의, 예를 들어 14개의 샘플 홀더(100)가 샘플(300)을 갖추고 있다. 이들 샘플 홀더(100)는 시스템(1000) 내에서 차례로 테스트될 수 있다. 이에 의해, 작업자 셋업 시간이 상당히 감소된다.A sample 300 is disposed on each sample receiving section 210 , 212 , 214 . Sample 300 is aligned on sample placement surface 216 of each sample receiving section 210 , 212 , 214 by alignments 220 , 222 . Before or after aligning the sample 300 , the securing element 400 is hooked into the hook portions 230 , 232 of each sample receiving section 210 , 212 , 214 . The fixation element 400 presses the sample 300 against the sample placement surface 216 and the alignments 220 , 222 . Thus, a reliable and reproducible positioning of the sample 300 is ensured. After fixing the sample 300, an X-ray scanning procedure is performed. Preferably, a number of, for example 14, sample holders 100 are equipped with samples 300 . These sample holders 100 can be tested in turn within the system 1000 . Thereby, operator set-up time is significantly reduced.

전술된 샘플 홀더(100)에 의해, 샘플(300) 또는 샘플들(300)이 방사선(502)의 존재 하에 이동 없이 확실히 유지되어 남아 있도록 X선 이미징을 위해, 하나 이상의 샘플(300), 특히 IC 패키지를 정확하고 반복 가능하게 고정하는 것이 가능하다. 샘플(300) 또는 샘플들(300)의 배치는 상이한 샘플 홀더(100) 또는 동일한 샘플 홀더(100) 상의 반복 사용 사이에서 3개의 공간 방향(x, y, z)에서 상당히 변하지 않는다.For X-ray imaging, one or more samples 300 , in particular IC It is possible to fix the package accurately and repeatably. The sample 300 or the placement of the samples 300 does not change significantly in the three spatial directions (x, y, z) between different sample holder 100 or repeated uses on the same sample holder 100 .

샘플 홀더(100)는 물리적 샘플(300)을 변경하지 않고 최대 처리량, 사용의 용이성을 위해 최적화된 샘플(300)의 반복적인 X선 CT 이미징의 효율을 허용한다. 따라서, 샘플 홀더(100)는 X선 CT 이미징 워크플로의 자동화를 가능하게 한다. 샘플 홀더(100)는 3D 단층 촬영의 기간 동안, 방사선(502), 특히 X선에 노출 중에 고해상도 이미징을 지원한다. 샘플 홀더(100) 및 고정 요소(400)에 대해 사용된 재료로 인해, 시간 경과에 따른 샘플 홀더(100) 및 그 구성요소의 경미한 열화가 예상된다. 샘플 홀더(100)는 유리하게는 샘플(300)을 수직으로 유지하기 위해 적합하다. 고정 요소(400)는 사용자가 샘플(300)과 샘플 리셉터클(200) 사이에 적절한 유지력을 인가할 수 있게 한다.The sample holder 100 allows the efficiency of iterative X-ray CT imaging of the sample 300 optimized for maximum throughput, ease of use, without altering the physical sample 300 . Thus, the sample holder 100 enables automation of the X-ray CT imaging workflow. The sample holder 100 supports high-resolution imaging during exposure to radiation 502 , particularly X-rays, during the duration of 3D tomography. Due to the materials used for the sample holder 100 and the securing element 400 , a slight deterioration of the sample holder 100 and its components over time is expected. The sample holder 100 is advantageously suitable for holding the sample 300 vertically. The fixation element 400 allows a user to apply an appropriate holding force between the sample 300 and the sample receptacle 200 .

고정 요소(400)를 위해 사용되는 방사선-저항 재료는 고해상도 X선 이미징을 수용하기 위한 긴 수명 및 안정성을 가능하게 한다. 전술된 바와 같이, EPDM 고무는 고정 요소(400)를 위한 적합한 재료이다. 샘플 홀더(100)는 샘플 홀더(100) 상의 샘플(300)의 정확하고 반복 가능한 위치설정을 가능하게 하고, 위치설정은 정렬부(220, 222)에 의해 행해진다. 샘플 홀더(100)에 의해, 샘플 홀더(100)당 하나 이상의 샘플(300)을 수용하는 것이 가능하다. 샘플 홀더(100)는 특히 샘플-대-샘플, 홀더-대-홀더 및 홀더-대-시스템에 대해, 샘플 홀더(100)에 대한 반복 가능한 샘플 장착 정확도를 위해 설계된다.The radiation-resistant material used for the fixation element 400 allows for long life and stability to accommodate high resolution X-ray imaging. As mentioned above, EPDM rubber is a suitable material for the fastening element 400 . The sample holder 100 enables accurate and repeatable positioning of the sample 300 on the sample holder 100 , the positioning being done by means of the aligners 220 , 222 . With the sample holder 100 , it is possible to receive more than one sample 300 per sample holder 100 . The sample holder 100 is designed for repeatable sample loading accuracy on the sample holder 100 , especially for sample-to-sample, holder-to-holder and holder-to-system.

샘플(300)을 고정하기 위한 도구는 필요하지 않다. 이는 설치를 용이하게 한다. 샘플 홀더(100)는 최대 X선 이미징 처리량에 대해 최적화된다. 이는 저감쇠 재료 및 샘플 리셉터클(200)의 최소 깊이 프로파일을 사용하여 행해진다. 샘플 홀더(100)는 유지 및 스캔될 샘플(300)을 손상시키거나 변형시키지 않는다. 샘플 홀더(100)는 바람직하게는 완전히 비자성 재료로 제조된다. 따라서, 샘플 홀더(100)는 X선에 영향을 미치지 않는다.No tools are required to hold the sample 300 . This facilitates installation. The sample holder 100 is optimized for maximum X-ray imaging throughput. This is done using a low attenuation material and a minimum depth profile of the sample receptacle 200 . The sample holder 100 does not damage or deform the sample 300 to be held and scanned. The sample holder 100 is preferably made entirely of non-magnetic material. Therefore, the sample holder 100 does not affect X-rays.

열적으로 안정한 재료가 샘플 홀더(100)에 사용된다. 재료의 열 팽창 계수는 최고 해상도의 스캔을 수용한다. 키이(138)는 샘플 홀더(100)의 정확하고 반복 가능한 조립을 가능하게 한다. 키이(138)는 샘플(300)이 X선 빔 경로에서 반복 가능한 각도 배향을 유지하는 것을 보장한다. 샘플 홀더(100)는 X선 투과를 최적화하도록 형상 최적화될 수 있다. 이는 절결부를 사용하여 행해질 수 있다. 정합 특징부, 소위 기준점이 그 정렬을 위해 샘플 홀더(100)에 추가될 수도 있다. 고유 식별자, 예를 들어 바코드가 샘플 홀더(100) 및 샘플(300)의 자동 인식을 위해 추가될 수도 있다. 또한, 레이저-각인된 식별자가 사용될 수 있다.A thermally stable material is used for the sample holder 100 . The material's coefficient of thermal expansion accommodates the highest resolution scans. The key 138 allows for accurate and repeatable assembly of the sample holder 100 . The key 138 ensures that the sample 300 maintains a repeatable angular orientation in the X-ray beam path. The sample holder 100 may be shape optimized to optimize X-ray transmission. This can be done using cut-outs. A registration feature, a so-called fiducial point, may be added to the sample holder 100 for its alignment. A unique identifier, for example a barcode, may be added for automatic recognition of the sample holder 100 and the sample 300 . Also, laser-engraved identifiers may be used.

샘플 홀더(100)는 각각의 새로운 샘플 기하학 형상에 대해 쉽게 맞춤화될 수 있는 확장 가능한 디자인을 갖는다. 샘플 홀더(100)의 CAD 모델은 기기에 대한 충돌 회피 안내를 위한 입력으로서 사용될 수도 있다. 샘플 홀더(100)는 3D 프린터 및 디자인 템플릿 라이브러리와 함께 패키징될 수 있다. 확장 가능한 디자인은 약간 상이한 기하학 형상을 갖는 샘플(300)의 고속 X선 이미징을 최적화하기 위해 최소한의 노력으로 새로운 디자인을 신속하게 생성할 수 있게 한다.The sample holder 100 has an expandable design that can be easily customized for each new sample geometry. The CAD model of the sample holder 100 may be used as input for collision avoidance guidance for the instrument. The sample holder 100 may be packaged together with a 3D printer and a design template library. The scalable design enables rapid creation of new designs with minimal effort to optimize high-speed X-ray imaging of samples 300 with slightly different geometries.

샘플 홀더(100)를 사용할 때, 샘플(300)의 신속 조립, 신속 해제에 의해 시간이 절약된다. 접착제가 사용되지 않기 때문에 샘플(300) 및/또는 샘플 홀더(100)의 세정이 필요하지 않다. 샘플(300)은 샘플 홀더(100) 상에 반복 가능한 위치에 배치되기 때문에, X선 이미징을 위해 샘플(300) 상의 관심 영역을 위치지정하는 것이 더 쉽다. 이 위치는 샘플 리셉터클(200)의 디자인에 의해 규정된다. 샘플(300)의 수동 정렬 단계는 자동화로 대체될 수 있다. 샘플(300)의 정확한 위치설정으로 인해, 실패한 스캔 및 리이미징의 필요성을 가질 가능성이 적기 때문에, 이미징에서 더 높은 수율이 달성될 수 있다. 정렬부(220)와 같은 샘플 홀더(100)의 내장 특징부(222)가 자동화 레시피에서 정렬을 위한 기준 마크로서 사용될 수도 있다. 이는 모든 샘플(300)에 대한 X선 스캔 위치 정확도를 개선하여, 수동 기준 마크의 재스캔 또는 배치의 시간과 노동력을 절약한다.When using the sample holder 100 , time is saved by the quick assembly and quick release of the sample 300 . Since no adhesive is used, cleaning of the sample 300 and/or the sample holder 100 is not required. Because the sample 300 is placed in a repeatable position on the sample holder 100 , it is easier to position the region of interest on the sample 300 for X-ray imaging. This position is defined by the design of the sample receptacle 200 . The manual alignment step of the sample 300 may be replaced by automation. Due to the precise positioning of the sample 300, higher yields in imaging can be achieved, as it is less likely to have a failed scan and the need for re-imaging. Built-in features 222 of the sample holder 100, such as alignments 220, may be used as fiducial marks for alignment in automated recipes. This improves the X-ray scan position accuracy for all samples 300, saving time and labor in rescanning or placing manual fiducial marks.

도 8은 샘플 홀더(100)를 사용하여 X선 이미징 프로세스를 수행하기 위한 방법의 일 실시예의 블록도를 도시하고 있다. X선 이미징 프로세스는 반복적인 3D 이미징 및/또는 측정 프로세스이다. 방법 단계 S1에서, 샘플(300)은 전술된 바와 같이 샘플 홀더(100) 상에 배치된다. 복수의 샘플(300)이 복수의 고정 요소(400)에 의해 샘플 홀더(100)에 부착될 수 있다. 방법 단계 S2에서, 방사선(502)은 방사선 소스(500)에 의해 방출된다. 방법 단계 S3에서, 샘플(300)을 통과한 방사선(504)은 방사선 검출기(600)에 의해 수용된다.8 shows a block diagram of one embodiment of a method for performing an X-ray imaging process using a sample holder 100 . The X-ray imaging process is an iterative 3D imaging and/or measurement process. In method step S1 , the sample 300 is placed on the sample holder 100 as described above. A plurality of samples 300 may be attached to the sample holder 100 by a plurality of securing elements 400 . In method step S2 , radiation 502 is emitted by a radiation source 500 . In method step S3 , radiation 504 that has passed through sample 300 is received by radiation detector 600 .

방법 단계 S1 내지 S3은 모두 동시에 또는 차례로 수행될 수 있다. X선 이미징 프로세스를 수행하는 동안, 샘플(300) 또는 샘플들(300)을 갖는 샘플 홀더(100)는 복수의 위치로 단계적으로 회전된다. 각각의 위치에서, 적어도 하나의 X선 이미지가 촬영된다. 모든 수집된 X선 이미지는 샘플(300)의, 특히 샘플(300)의 관심 영역의 3차원 데이터 세트를 함께 형성한다.Method steps S1 to S3 may all be performed simultaneously or sequentially. During the X-ray imaging process, the sample 300 or sample holder 100 with the samples 300 is rotated stepwise into a plurality of positions. At each location, at least one X-ray image is taken. All the collected X-ray images together form a three-dimensional data set of the sample 300 , in particular the region of interest of the sample 300 .

본 개시내용이 바람직한 실시예에 따라 설명되었지만, 수정이 모든 실시예에서 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백하다.Although the present disclosure has been described in accordance with preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that modifications are possible in all embodiments.

Claims (15)

X선 이미징 프로세스 중에 샘플을 유지하기 위한 샘플 홀더이며,
샘플 홀더의 깊이 방향으로 샘플을 위치설정하기 위해 샘플이 배치되는 샘플 배치 표면,
샘플 홀더의 폭 방향으로 샘플을 정렬하기 위한 제1 정렬부, 및
샘플 홀더의 높이 방향으로 샘플을 정렬하기 위한 제2 정렬부를 포함하는, 샘플 홀더.A sample holder for holding a sample during the X-ray imaging process,
a sample placement surface on which the sample is placed for positioning the sample in the depth direction of the sample holder;
a first alignment unit for aligning the sample in the width direction of the sample holder, and
and a second alignment portion for aligning the sample in a height direction of the sample holder. 제1항에 있어서, 제1 정렬부는 샘플 배치 표면에 수직으로 배열되고, 제2 정렬부는 샘플 배치 표면에 수직이고 제1 정렬부에 수직으로 배열되는, 샘플 홀더.The sample holder of claim 1 , wherein the first alignment portion is arranged perpendicular to the sample placement surface and the second alignment portion is perpendicular to the sample placement surface and arranged perpendicular to the first alignment portion. 제1항에 있어서, 절결부가 제1 정렬부와 제2 정렬부의 교차점에 배치되는, 샘플 홀더.The sample holder of claim 1 , wherein the cut-out is disposed at the intersection of the first alignment portion and the second alignment portion. 제1항에 있어서, 샘플 배치 표면, 제1 정렬부 및 제2 정렬부에 대해 샘플을 가압하기 위한 고정 요소를 더 포함하는, 샘플 홀더.The sample holder of claim 1 , further comprising a securing element for urging the sample against the sample placement surface, the first alignment portion and the second alignment portion. 제4항에 있어서, 고정 요소는 샘플 배치 표면 위로 대각선으로 연장하는, 샘플 홀더.5. The sample holder of claim 4, wherein the securing element extends diagonally above the sample placement surface. 제4항에 있어서, 고정 요소는 가요성 및 방사선-안정성 재료로, 특히 에틸렌 프로필렌 디엔 메틸렌 고무로 제조되는, 샘플 홀더.The sample holder according to claim 4, wherein the fastening element is made of a flexible and radiation-stable material, in particular of ethylene propylene diene methylene rubber. 제4항에 있어서, 제1 후크부 및 제2 후크부를 더 포함하고, 고정 요소는 제1 후크부 및 제2 후크부 내로 후크 결합되는, 샘플 홀더.5. The sample holder of claim 4, further comprising a first hook portion and a second hook portion, wherein the securing element is hooked into the first hook portion and the second hook portion. 제7항에 있어서, 샘플 배치 표면은 제1 후크부와 제2 후크부 사이에 배열되는, 샘플 홀더.The sample holder of claim 7 , wherein the sample placement surface is arranged between the first hook portion and the second hook portion. 제7항에 있어서, 샘플 배치 표면에 대향하여 배열되는 후방 표면을 더 포함하고, 제1 후크부는 고정 요소를 수용하기 위해 후방 표면에 제공되는 제1 노치를 갖고, 제2 후크부는 고정 요소를 수용하기 위해 후방 표면에 제공되는 제2 노치를 갖는, 샘플 홀더.8. The method of claim 7, further comprising a rear surface arranged opposite the sample placement surface, wherein the first hook portion has a first notch provided in the rear surface for receiving the anchoring element, and the second hook portion receiving the anchoring element. A sample holder having a second notch provided in the back surface for doing so. 제7항에 있어서, 제1 후크부는 샘플 배치 표면과 동일 높이로 배열되고, 제2 후크부는 깊이 방향에서 샘플 배치 표면으로부터 돌출하는, 샘플 홀더.The sample holder of claim 7 , wherein the first hook portion is arranged flush with the sample placement surface, and the second hook portion projects from the sample placement surface in the depth direction. 제1항에 있어서, 복수의 샘플 수용 섹션을 갖는 샘플 리셉터클을 더 포함하고, 각각의 샘플 수용 섹션은 샘플 배치 표면, 제1 정렬부 및 제2 정렬부를 갖는, 샘플 홀더.The sample holder of claim 1 , further comprising a sample receptacle having a plurality of sample receiving sections, each sample receiving section having a sample placement surface, a first alignment portion, and a second alignment portion. 제11항에 있어서, 샘플 리셉터클은 일체로 형성되는, 샘플 홀더.The sample holder of claim 11 , wherein the sample receptacle is integrally formed. 제11항에 있어서, 샘플 리셉터클이 부착되는 기둥 및 기둥이 부착되는 파지기 디스크를 더 포함하고, 기둥은 키이 연결부에 의해 폼-로킹 방식으로 파지기 디스크에 고정되는, 샘플 홀더.12. The sample holder of claim 11, further comprising a post to which the sample receptacle is attached and a gripper disk to which the post is attached, wherein the post is secured to the gripper disk by a key connection in a form-locking manner. X선 이미징 프로세스를 수행하기 위한 시스템이며,
방사선을 방출하는 방사선 소스,
방사선 소스로부터 방출된 방사선을 수용하는 방사선 검출기, 및
제1항에 따른 적어도 하나의 샘플 홀더를 포함하고,
샘플 홀더는 방사선 소스와 방사선 검출기 사이에 배열되는, 시스템.A system for performing an X-ray imaging process,
a radiation source that emits radiation,
a radiation detector that receives radiation emitted from the radiation source, and
at least one sample holder according to claim 1,
A sample holder is arranged between the radiation source and the radiation detector. 제1항에 따른 샘플 홀더를 사용하여 X선 이미징 프로세스를 수행하기 위한 방법이며, 이하의 방법 단계:
a) 샘플 홀더 상에 샘플을 배치하는 단계,
b) 방사선 소스에 의해 방사선을 방출하는 단계, 및
c) 방사선 검출기에 의해 샘플을 통과한 방사선을 수용하는 단계를 포함하는, 방법.A method for performing an X-ray imaging process using the sample holder according to claim 1 , comprising the following method steps:
a) placing the sample on a sample holder;
b) emitting radiation by a radiation source, and
c) receiving radiation that has passed through the sample by a radiation detector.
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