KR100641709B1 - 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비 - Google Patents

광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비에 관한 것으로, 종래기술에 따른 품질 측정 설비의 경우, 반도체 소자로부터 품질 측정 설비에 수광되는 광의 각도가 작기 때문에, 최종적이고 표준적인 품질 측정 설비인 적분구를 이용한 품질 측정 설비와 비교하여, 현저하게 낮은 경향성을 가지며, 종래 기술에 따른 품질 측정 설비의 반도체 칩으로부터 수광되는 광량과 반도체 패키지로부터 수광되는 광량이 비교적 낮은 상관성을 갖는다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은, 광 확산 장치에 의해 반도체 소자로부터 방사되는 광을 확산시키고, 파장 센서로 광 확산 장치로부터 입사되는 광의 파장을 감지하며, 광량 센서로 광 확산 장치로부터 입사되는 광량을 감지하는 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비를 제공한다. 본 발명에 따르면, 품질 측정 설비가 반도체 소자로부터 방사되는 광을 확산시켜 수광함으로써, 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광되는 광량과 일치하는 광량을 수광할 수 있고, 반도체 칩 및 반도체 패키지로부터 각각 방사되는 광에 대하여 비례하는 광량을 수광할 수 있다.
반도체 소자, 수광, 확산, 광량, 광 배럴

Description

광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비{EQUIPMENT MEASURING QUALITY HAVING APPARATUS DIFFUSING LIGHT}
도 1은 종래기술에 따른 빔 스플리터를 이용한 품질 측정 설비에 수광된 광량과 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광된 광량을 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래기술에 따른 직광 방식의 품질 측정 설비에 반도체 칩으로부터 수광된 광량과 반도체 패키지로부터 수광된 광량을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 품질 측정 설비를 나타내는 분해도이다.
도 4는 본 발명에 따른 품질 측정 설비의 광 확산 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 품질 측정 설비에 수광된 광량과 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광된 광량을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 품질 측정 설비에 반도체 칩으로부터 수광된 광량과 반도체 패키지로부터 수광된 광량을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 소자 10 : 광 확산 장치
12 : 광 배럴 14 : 제 1 확산판
16 : 제 2 확산판 20 : 파장 센서
30 : 광량 센서 40 : 고정 지그
50 : 연결 지그 52 : 제 1 연결부
54 : 제 2 연결부 60 : 베이스 배럴
62 : 제 1 베이스부 64 : 제 2 베이스부
100 : 품질 측정 설비
본 발명은 반도체 소자의 품질 측정 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자로부터 방사되는 광을 수광하여 반도체 소자의 품질을 측정하는 품질 측정 설비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 패키지의 품질은 적분구를 이용한 품질 측정 설비를 이용하여 측정된다. 적분구의 내벽 전체는 반사면으로 되어 있기 때문에, 적분구를 이용한 품질 측정 설비는 적분구 내의 반도체 패키지로부터 반사되는 전체의 광량을 수광하여 감지함으로써, 반도체 패키지의 품질을 측정할 수 있다. 이에 따라, 적분구를 이용한 품질 측정 설비는 반도체 패키지에 대한 최종적이고, 표준적인 품질 측정 설비로 이용되고 있다. 이 때, 반도체 패키지는 광원으로부터 조사되는 광을 집광하여 반사시키는 반면에, 반도체 칩은 광원으로부터 조사되는 광을 360°로 방사시킨다.
그런데, 구조상 적분구를 이용한 품질 측정 설비를 이용하여 반도체 칩의 품 질을 측정하는 것은 어렵다.
따라서, 종래에는, 반도체 소자의 품질을 측정하기 위해서, 직광 방식의 품질 측정 설비 또는 빔 스플리터(beam splitter)를 이용한 품질 측정 설비가 사용되고 있다.
빔 스플리터를 이용한 품질 측정 설비는 반도체 소자로부터 방사되는 광을 빔 스플리터를 통해 쪼개어 수광하여 광량 및 광의 파장을 감지함으로써, 반도체 소자의 품질을 측정한다. 이 때, 반도체 소자로부터 품질 측정 설비에 수광되는 광의 각도는 39.31°이다.
그런데, 이러한 빔 스플리터를 이용한 품질 측정 설비에 수광된 광량은, 도 1에 도시된 바와 같이, 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광된 광량과 비교하여, 약 17.1%의 경향성을 갖는다. 즉, 빔 스플리터를 이용한 품질 측정 설비에 의해 측정된 반도체 소자의 품질은 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 의해 측정된 반도체 소자의 품질과 비교하여 약 17.1% 정도 일치하는 것을 의미한다.
한편, 직광 방식의 품질 측정 설비는 반도체 소자로부터 방사되는 광을 직광 방식으로 수광하여 감지함으로써, 반도체 소자의 품질을 측정한다. 이 때, 반도체 소자로부터 품질 측정 설비에 수광되는 광의 각도는 38.66°이다.
그런데, 이러한 직광 방식의 품질 측정 설비는, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 칩으로부터 방사되어 품질 측정 설비에 수광된 광량과 반도체 패키지로부터 반사되어 품질 측정 설비에 수광된 광량이 74.4%의 상관성을 갖는다. 즉, 반도체 칩으로부터 수광된 광량과 반도체 패키지로부터 수광된 광량이 서로 비례하지 않고 역전되는 현상이 발생되어, 약 74.4% 정도 일치하는 것을 의미한다.
이와 같이, 반도체 소자로부터 방사되는 광이 종래기술에 따른 품질 측정 설비에 수광되는 각도가 작기 때문에, 품질 측정 설비에서 감지되는 광량이 반도체 소자로부터 방사되는 전체의 광량을 대신하지 못하여, 종래기술에 따른 품질 측정 설비에 수광되는 광량이 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광되는 광량과 일치하지 않고, 반도체 칩으로부터 수광되는 광량과 반도체 패키질부터 수광되는 광량이 비례하지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 소자로부터 방사되어 수광되는 광의 각도를 확대시킬 수 있는 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 반도체 소자로부터 방사되는 광을 수광하여 반도체 소자의 품질을 측정하는 품질 측정 설비에 있어서, 반도체 소자로부터 방사되는 광을 확산시켜 일 방향으로 통과시키는 광 확산 장치와, 광 확산 장치를 통과하여 입사되는 광의 파장을 감지하여 제어부로 전송하는 파장 센서와, 광 확산 장치를 통과하여 입사되는 광량을 감지하는 광량 센서와, 파장 센서와 광량 센서를 광 확산 장치의 단부에 고정하는 고정 지그와, 고정 지그에 체결되어 광량 센서에서 감지된 광량이 제어부로 전송되도록 광량 센서와 연결되는 연결 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비를 제공한다.
본 발명에 따른 품질 측정 설비에 있어서, 광 확산 장치는, 광의 통로가 되 는 원통형의 광 배럴과, 광 배럴의 일단부에 위치하여 반도체 소자로부터 방사되는 광을 광 배럴의 내부로 확산시키는 제 1 확산판을 포함한다.
본 발명에 따른 품질 측정 설비에 있어서, 광 확산 장치는, 광 배럴의 내벽에 위치하여 제 1 확산판으로부터 확산된 광 중 광 배럴의 내벽을 향하는 광을 반사시켜 재차 확산시키는 제 2 확산판을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 품질 측정 설비를 나타내는 분해도이다. 도 4는 본 발명에 따른 품질 측정 설비의 광 확산 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 품질 측정 설비(100)는 반도체 소자(1)로부터 방사되는 광을 수광하여 확산시킨 다음, 확산된 광량 및 광의 파장을 감지하여 반도체 소자(1)의 품질을 측정한다. 이러한 품질 측정 설비(100)는 광 확산 장치(10), 파장 센서(20), 광량 센서(30), 고정 지그(40) 및 연결 지그(50)를 포함한다.
광 확산 장치(10)는 광원(도시되지 않음)으로부터 반도체 소자(1)에 조사되어 반도체 소자(1)로부터 방사되는 광을 확산시켜 일 방향으로 통과시킨다. 이러한 광 확산 장치(10)는 광 배럴(12) 및 제 1 확산판(14)을 포함하며, 제 2 확산판(16)을 더 포함할 수 있다.
광 배럴(12)은 광의 통로이다. 광 배럴(12)은 원통형이며, 광이 입사되는 하부면과 광이 출사되는 상부면은 개방된 구조를 갖는다.
제 1 확산판(14)은 반도체 소자(1)로부터 방사되는 광을 광 배럴(12)의 내부로 확산시킨다. 제 1 확산판(14)은 광 배럴(12)의 일단부, 즉 개방된 하부면에 위치한다. 이러한 제 1 확산판(14)은 반도체 소자(1)로부터 방사되는 광을 광 배럴(12)의 내부로 입사시키며, 입사되는 광을 광 배럴(12)의 내부로 고르게 확산시킨다.
이 때, 제 1 확산판(14)에 의해 확산된 광 중 일부는 광 배럴(12)의 타단부, 즉 개방된 상부면을 통해 출사되며, 제 1 확산판(14)에 의해 확산된 광 중 나머지는 광 배럴(12)의 내벽을 향한다.
제 2 확산판(16)은 제 1 확산판(14)으로부터 확산된 광 중 광 배럴(12)의 내벽을 향하는 광을 광 배럴(12)의 내부로 재차 확산시킨다. 제 2 확산판(16)은 광 배럴(12) 내부의 둘레 부분에 위치한다. 즉, 제 2 확산판(16)은 원통형으로서, 광 배럴(12)의 내벽에 부착된다. 이러한 제 2 확산판(16)은 제 1 확산판(14)으로부터 확산된 광 중 광 배럴(12)의 내벽을 향하는 광을 반사시키는 동시에 광 배럴(12)의 내부로 고르게 확산시킨다.
이 때, 제 2 확산판(16)에 의해 확산된 광 중 일부는 광 배럴(12)의 타단부를 통해 출사되며, 제 2 확산판(16)에 의해 확산된 광 중 나머지는 광 배럴(12)의 타단부를 통해 출사될 때까지 제 2 확산판(16)에 의해 계속적으로 반사 및 확산된다.
이와 같이, 반도체 소자(1)로부터 방사되는 광이 광 확산 장치(10)에 의해 확산됨으로써, 반도체 소자(1)로부터 품질 측정 설비(100)에 수광되는 광의 각도( θ)가 반도체 소자(1)로부터 품질 측정 설비(100)에 입사되는 광의 각도보다 증가하며, 이러한 반도체 소자(1)로부터 품질 측정 설비(100)에 수광되는 광의 각도(θ)는 약 133.52°의 크기를 갖는다.
파장 센서(20)는 광 확산 장치(10)를 통과하여 입사되는 광의 파장을 감지한다. 파장 센서(20)는 광 확산 장치(10)로부터 출사되는 광이 입사되도록 광 배럴(12)의 타단부에 위치한다. 이러한 파장 센서(20)는 제어부(도시되지 않음)와 연결되며, 반도체 소자(1)의 품질이 측정되도록 감지된 광의 파장을 제어부로 전송한다.
광량 센서(30)는 광 확산 장치(10)를 통과하여 입사되는 광량을 감지한다. 광량 센서(30)는 광 확산 장치(10)로부터 출사되는 광이 입사되도록 광 배럴(12)의 타단부에 위치한다. 이러한 광량 센서(30)는 반도체 소자(1)로부터 방사되는 광이 광 확산 장치(10)를 통과하면서 확산되기 때문에, 반도체 소자(1)로부터 방사되어 광 확산 장치(10)에 입사할 때의 광보다 더 넓은 범위의 광량을 감지한다.
고정 지그(40)는 파장 센서(20)와 광량 센서(30)가 광 배럴(12)의 타단부에 위치하도록, 광 확산 장치(10)에 체결되어 파장 센서(20)와 광량 센서(30)를 고정한다.
연결 지그(50)는 광량 센서(30)에서 감지된 광량을 제어부(도시되지 않음)로 전송한다. 연결 지그(50)는 고정 지그(40)를 경계로 광량 센서(30)의 맞은편에서 고정 지그(40)에 체결되며, 광량 센서(30)와 연결된다. 이러한 연결 지그(50)는 제 1 연결부(52) 및 제 2 연결부(54)를 포함한다. 제 1 연결부(52)는 광량 센서(30)와 접속하고, 제 2 연결부(54)는 제어부에 연결된 케이블(도시되지 않음)과 접속한다. 이러한 제 1 연결부(52)와 제 2 연결부(54)는 서로 연결된다.
이와 같은 광 확산 장치(10), 파장 센서(20), 광량 센서(30), 고정 지그(40) 및 연결 지그(50)는 결합되어 베이스 배럴(60)에 의해 일체가 된다. 베이스 배럴(60)은 고정 지그(40)에 의해 광 확산 장치(10)에 고정되며, 고정 지그(40)를 경계로 광 확산 장치(10)의 맞은편에 노출된 파장 센서(20)와 연결 지그(50)를 외부로부터 보호한다. 이러한 베이스 배럴(60)은 제 1 베이스부(62) 및 제 2 베이스부(64)를 포함한다. 제 1 베이스부(62)는 원통형이며, 광 확산 장치(10)의 맞은편에서 고정 지그(40)에 체결되는 하부면과 그에 대응하는 상부면이 개방된 구조를 갖는다. 제 2 베이스부(64)는 제 1 베이스부(62)의 개방된 상부면에 체결되며, 파장 센서(20) 또는 광량 센서(30)를 제어부에 연결하는 광 파이버(도시되지 않음) 또는 케이블을 노출시키는 구조를 갖는다.
이상 설명한 품질 측정 설비(100)는 반도체 소자(1)로부터 방사되는 광을 확산시켜 수광하여, 반도체 소자(1)로부터 방사되어 광 확산 장치(10)에 입사할 때의 광보다 더 넓은 범위의 광량을 감지할 수 있다. 이로 인하여, 반도체 소자(1)로부터 방사되는 전체 광량에 가까운 광량을 감지하여 반도체 소자(1)의 품질을 측정함으로써, 적분구를 이용한 품질 측정 장치에 의해 측정된 반도체 소자(1)의 품질과 유사한 결과를 얻을 수 있다.
이러한 효과를 확인하기 위하여 본 발명에 따른 품질 측정 설비를 이용하여 반도체 패키지로부터 방사된 광량을 측정하여 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광된 광량과 비교하였다. 그 결과에 따른 것으로, 도 5는 본 발명에 따른 품질 측정 설비에 수광된 광량과 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광괸 광량을 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 품질 측정 설비에 수광된 광량은 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 수광된 광량과 비교하여, 약 56.6%의 경향성을 갖는다. 즉, 본 발명에 따른 품질 측정 설비에 의해 측정된 반도체 소자의 품질은 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 의해 측정된 반도체 소자의 품질과 비교하여 약 56.6% 정도 일치하는 것을 의미한다. 이러한 결과는 종래의 품질 측정 설비와 비교하면, 본 발명에 따른 품질 측정 설비는 적분구를 이용한 품질 측정 설비와의 사이에 약 40%만큼 현저하게 향상된 경향성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 품질 측정 설비는 반도체 칩 및 반도체 패키지로부터 각각 방사되는 광에 대하여 서로 비례하는 광량을 수광할 수 있다.
이러한 효과를 확인하기 위하여 본 발명에 따른 품질 측정 설비를 이용하여 반도체 칩으로부터 방사되어 수광된 광량과 반도체 패키지로부터 방사되어 수광된 광량을 각각 측정하여 비교하였다. 그 결과에 따른 것으로, 도 6은 본 발명에 따른 품질 측정 설비에 반도체 칩으로부터 수광된 광량과 반도체 패키지로부터 수광된 광량을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 품질 측정 방식의 반도체 칩으로부터 방사되어 수광된 광량은 반도체 패키지로부터 방사되어 품질 측정 설비에 수광된 광량과 비교하여 91.1%의 상관성을 갖는다. 즉, 반도체 칩으로부터 수광된 광량과 반도 체 패키지로부터 수광된 광량이 서로 비례하여, 약 91.1% 정도 일치하는 것을 의미한다. 이러한 결과를 종래의 품질 측정 설비와 비교하면, 본 발명에 따른 품질 측정 설비에 의해 측정된 반도체 칩의 품질은 반도체 패키지의 품질과의 사이에 약 17% 만큼 향상된 상관성을 갖는다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면, 본 발명에 따른 품질 측정 설비는 반도체 소자로부터 방사되는 광을 확산시켜 수광하여, 반도체 소자로부터 품질 측정 설비에 수광되는 광의 각도가 확대됨으로써, 반도체 소자로부터 방사되어 광 확산 장치에 입사할 때의 광보다 더 넓은 범위의 광량을 감지할 수 있다.
이에 따라, 반도체 소자로부터 방사되는 전체 광량에 가까운 광량을 감지하여 반도체 소자의 품질을 측정함으로써, 최종적이고 표준적인 품질 측정 설비인 적분구를 이용한 품질 측정 설비에 의해 측정된 반도체 소자의 품질과 유사한 결과를 얻을 수 있으며, 반도체 칩 및 반도체 패키지로부터 각각 방사되는 광에 대하여 비례하는 광량을 수광할 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 소자로부터 방사되는 광을 수광하여 상기 반도체 소자의 품질을 측정하는 품질 측정 설비에 있어서,
    상기 반도체 소자로부터 방사되는 광을 확산(擴散)시켜 일 방향으로 통과시키는 광 확산 장치;
    상기 광 확산 장치를 통과하여 입사되는 광의 파장을 감지하여 제어부로 전송하는 파장 센서(sensor);
    상기 광 확산 장치를 통과하여 입사되는 광량을 감지하는 광량 센서;
    상기 파장 센서와 상기 광량 센서를 상기 광 확산 장치의 단부에 고정하는 고정 지그(jig); 및
    상기 고정 지그에 체결되어 상기 광량 센서에서 감지된 광량이 상기 제어부로 전송되도록 상기 광량 센서와 연결되는 연결 지그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광 확산 장치는,
    광의 통로가 되는 원통형의 광 배럴(barrel); 및
    상기 광 배럴의 일단부에 위치하여 상기 반도체 소자로부터 방사되는 광을 상기 광 배럴의 내부로 확산시키는 제 1 확산판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 광 확산 장치는,
    상기 광 배럴의 내벽에 위치하여 상기 제 1 확산판으로부터 확산된 광 중 상기 광 배럴의 내벽을 향하는 광을 반사시켜 재차 확산시키는 제 2 확산판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 확산 장치를 갖는 품질 측정 설비.
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JPH11145233A (ja) 1997-11-13 1999-05-28 Matsushita Electron Corp 半導体素子の評価方法
KR20050079322A (ko) * 2004-02-05 2005-08-10 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 디펙트 검사 장비

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