Wavelet Transform Based Doconvolution of Ultrasonic Pulse-Echo Signal

웨이브렛 변환을 이용한 초음파 펄스 에코 신호의 디컨볼루션

Ultrasonic pulse echo method comes to be difficult to apply to the multi-layered structure with very thin layer, because the echoes from the top and the bottom of the layer are superimposed. We can easily meet this problem when the silicon chip layer in the semiconductor is inspected by a SAM equipment using fairly low frequency lower than 20MHz by which severe attenuation in the epoxy mold compound of packaging material can be overcome. Conventionally, deconvolution technique has been used for the decomposition of superimposed UT signals, however it has disabilities when the waveform of the transmitted signal is distorted according to the propagation. In this paper, the wavelet transform based deconvolution(WTBD) technique is proposed as a new signal processing method that can decompose the superimposed echo signals with superior performances compared to the conventional deconvolution technique. WTBD method uses the wavelet transform in the pre-stage of deconvolution to extract out the common waveform from the transmitted and received signal with distortion. Performances of the proposed method we shown by through computer simulations using model signal with noise and we demonstrated by through experiments for the fabricated semiconductor sample with partial delamination at the top of silicon chip layer.

초음파 펄스-에코법을 매우 얇은 층을 갖는 다층구조물에 적용할 때 그 얇은 층의 상하면에서의 반사파가 중첩되게 되면 검사가 곤란하게 된다. 이런 문제는 반도체 내부에서의 심한 감쇠를 피하기 위해 20MHz 이하의 비교적 저주파수를 사용하는 초음파 현미경으로 반도체의 얇은 실리콘 칩을 검사하는 경우에 쉽게 볼 수 있다. 기존에 이런 초음파 신호의 중첩을 분리하기 위해 디컨볼루션 기법이 사용되어 왔으나, 송신파의 파형이 전파하면서 왜곡되어 수신되는 경우에는 적절치 못하다. 본 논문에서는 기존의 디컨볼루션 기법에 비하여 우수한 성능으로 중첩 신호를 분리해 낼 수 있는 새로운 신호처리 기법으로서 웨이브렛 변환 기반 디컨볼루션 (WTBD) 기법을 제안하였다. 여기서 웨이브렛 변환은 송신파와 왜곡된 수신 신호의 공통 파형을 추출하기 위해 사용되고 추출된 공통 파형에 대해 디컨볼루션 처리한다. 제안하는 방법의 성능은 모형신호에 대한 컴퓨터 시뮬레이션과 인위적으로 실리콘 칩 상면에 들뜸 결함을 만든 반도체 시편에 대한 실험을 통해 검증되었다.