KR101004290B1 - 반도체 소자용 수지 몰딩 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법 - Google Patents

반도체 소자용 수지 몰딩 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 반도체 소자용 수지 몰딩 장치는 한 층 이상의 반도체 칩이 와이어를 통해 구비된 프레임으로 이루어진 반도체 소자에서 상기 반도체 칩과 와이어를 수지로 몰딩하는 장치로, 상기 반도체 소자를 안착하여 고정하는 스테이지, 상기 스테이지 상의 상기 반도체 소자에 대향 되도록 구비되어 상기 반도체 소자의 상기 한 층 이상의 반도체 칩에 대해 라인 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사기, 상기 반도체 칩에 대한 상기 라인 레이저 빔의 영상을 취득하는 카메라, 및 상기 카메라에서 취득한 영상 데이터를 연산 처리하여 상기 반도체 칩의 두께를 산출하는 연산처리부, 를 포함하는 반도체 칩 두께 측정부; 상기 반도체 칩의 두께로부터 상기 반도체 칩과 상기 와이어를 몰딩하기 위한 상기 수지의 양을 계산하는 수지 량 계산부; 및 상기 수지 량 계산부에서 계산된 양의 수지를 공급하는 수지 공급부;를 포함한다.
두께, 측정, 라인 레이저, CCD 카메라, 스캔, 수지, 몰딩, 반도체 소자

Description

반도체 소자용 수지 몰딩 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법{Resin molding system for semiconductor device and method for molding semiconductor device with resin using the same}
본 발명은 반도체 소자용 수지 몰딩 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 한 층 이상의 반도체 칩이 프레임에 구비되어 이루어진 몰딩 대상 반도체 소자에 있어, 반도체 칩의 두께를 측정하고, 측정된 반도체 칩의 두께를 이용하여 해당 반도체 소자를 몰딩하기 위한 정확한 수지 량을 계산하여 공급하는 반도체 소자용 수지 몰딩 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 반도체 소자를 보호하기 위해, 수지로 몰딩하는 공정이 있으며, 이때 사용되는 장치를 수지 몰딩 장치라 한다.　
여기서, 반도체 소자는 반도체 칩이 리드 프레임이나 기판과 같은 프레임에 접착 또는 와이어링 수단으로 한층 이상 구비되어 있는 구조를 의미하며, 수지 몰딩은 프레임에 부착되어 있는 반도체 칩, 및 반도체 칩과 프레임을 연결하는 와이어를 보호하기 위해 이루어진다.
일반적인 수지 몰딩 장치는 몰딩이 이루어지는 공간(cavity)에 반도체 소자를 위치시키고 상기 공간에 용융된 수지를 공급하여 상기 반도체 소자에 구비된 반도체 칩과 와이어를 상기 수지로 몰딩하는 사출 성형 방법을 사용하고 있다.
이러한 사출 성형용 수지 몰딩 장치는 몰딩이 이루어지는 상기 공간까지 수지를 공급해야 하므로 수지 공급을 위한 통로가 필요하게 되며, 그에 따라 상기 통로까지 수지가 충전되어 성형되는 문제가 있다.　 이렇게 통로 모양으로 성형된 수지는 차후 공정을 통해 절단 폐기되어야 하므로, 수지 낭비의 원인이 되고 있다.
뿐만 아니라, 사출 성형용 수지 몰딩 장치는 상기 통로를 이용하여 수지를 공급하여 상기 공간을 수지로 채워야 하므로 상기 수지는 일정 이상의 압력으로 공급되어야 하며, 그에 따라 상기 통로에 도입되는 수지의 속도 내지 압력이 높아야 한다.　 따라서 이렇게 높은 압력으로 공급되는 수지는 상기 반도체 칩 및 상기 반도체 칩에 연결되어 있는 와이어 선에 강한 압력을 가하게 될 수 있다.　 따라서 종래의 사출 성형용 수지 몰딩 장치를 이용할 경우 상기 반도체 칩 및 와이어의 변형을 야기할 수 있게 된다.　 이는 특히 고 집적화되어 내부 회로 구성이 복잡한 반도체 소자를 몰딩하고자 하는 경우 더욱 문제가 된다.
한편, 사출 성형용 수지 몰딩 장치에서 이러한 변형을 방지하기 위해 수지의 도입 압력을 감소시키게 되면 상기 수지는 상기 공간을 충분히 채우지 못하게 될 수 있으며, 그에 따라 상기 공간에 기포 내지 공극을 형성하게 되어 품질 불량을 야기할 수 있다.
본 발명의 목적은 몰딩 대상인 반도체 칩 및 반도체 칩의 와이어에 가하는 영향을 감소시킬 수 있는 반도체 소자용 수지 몰딩 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 칩의 두께를 신속하고 정확하게 측정하고, 그로부터 몰딩 재료인 수지 량을 정확하게 계산하여 몰딩을 수행할 수 있는 반도체 소자용 수지 몰딩 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 반도체 소자용 수지 몰딩 장치는 한 층 이상의 반도체 칩이 와이어를 통해 구비된 프레임으로 이루어진 반도체 소자에서 상기 반도체 칩과 와이어를 수지로 몰딩하는 장치로, 상기 반도체 소자를 안착하여 고정하는 스테이지, 상기 스테이지 상의 상기 반도체 소자에 대향 되도록 구비되어 상기 반도체 소자의 상기 한 층 이상의 반도체 칩에 대해 라인 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사기, 상기 반도체 칩에 대한 상기 라인 레이저 빔의 영상을 취득하는 카메라, 및 상기 카메라에서 취득한 영상 데이터를 연산 처리하여 상기 반도체 칩의 두께를 산출하는 연산처리부, 를 포함하는 반도체 칩 두께 측정부; 상기 반도체 칩의 두께로부터 상기 반도체 칩과 상기 와이어를 몰딩하기 위한 상기 수지의 양을 계산하는 수지 량 계산부; 및 상기 수지 량 계산부에서 계산된 양의 수지를 공급하는 수지 공급부;를 포함한다.
상기 반도체 칩 두께 측정부는 상기 레이저 조사기를 회전시켜 상기 라인 레이저 빔의 방향을 90°전환시키는 회전수단을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 반도체 칩 두께 측정부는 상기 스테이지를 일 방향으로 이송시키는 제1이송수단과, 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라를 상기 스테이지의 이송 방향과 직교되는 방향으로 이송시키는 제2이송수단을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 제1이송수단 및 상기 제2이송수단은 각기 상기 스테이지, 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라를 등속 이동시키거나 일정거리씩 연속하여 스텝 이송시키도록 구성될 수 있다.
상기 반도체 칩 두께 측정부는 상기 라인 레이저 빔이 상기 반도체 소자의 짧은 폭 방향을 향하도록 조사되고, 상기 반도체 소자 또는 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라가 상기 반도체 소자의 긴 폭 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동되면서 연속 스캔하는 직선형 스캔 방법을 이용하도록 구성될 수 있다.
상기 반도체 칩 두께 측정부는 상기 카메라의 노출 시간 동안 상기 카메라에 대한 상기 반도체 칩의 이동 거리가 상기 반도체 칩의 크기 범위 내에서 이루어지도록, 상기 스테이지, 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라의 이동 속도가 조절되도록 구성될 수 있다.
상기 반도체 칩 두께 측정부는 상기 라인 레이저 빔이 상기 반도체 소자의 긴 폭 방향을 향하도록 조사되고, 상기 반도체 소자 또는 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라의 어느 하나가 상기 반도체 소자의 짧은 폭 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동된 다음 상기 라인 레이저 빔의 폭만큼 상기 반도체 소자의 긴 폭 방향으로 이동된 후 다시 상기 반도체 소자 또는 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라의 어느 하나가 상기 반도체 소자의 짧은 폭 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동되는 지그재그형 스캔 방법을 이용하도록 구성될 수 있다.
상기 수지 량 계산부는 상기 반도체 칩의 두께와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 두께 데이터로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 적층 수를 산출하고, 상기 반도체 칩의 적층 수와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 두께 및 크기 데이터로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 부피를 산출하도록 구성될 수 있다.
상기 수지 량 계산부는 상기 산출된 반도체 칩의 부피를 기준 수지 량에 차감 또는 부가하여 상기 반도체 칩과 상기 와이어를 몰딩하기 위한 상기 수지의 양을 계산하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 반도체 소자 수지 몰딩 방법은 한 층 이상의 반도체 칩이 와이어를 통해 구비된 프레임으로 이루어진 반도체 소자에서 상기 반도체 칩과 와이어를 수지로 몰딩하며, 상기 반도체 소자의 폭 길이를 두께 측정용 라인 레이저 빔의 폭 길이와 비교하여 스캔 방법을 선택하는 단계; 선택된 상기 스캔 방법에 따라 상기 반도체 소자 또는 레이저 조사기 및 카메라가 위치 이동되면서 상기 반도체 칩에 대한 라인 레이저 빔의 영상을 취득하는 단계; 취득된 상기 영상 데이터로부터 상기 반도체 칩의 두께를 산출하는 단계; 상기 반도체 칩의 두께로부터 상기 반도체 칩과 와이어를 몰딩하기 위한 수지의 양을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 양의 수지로 상기 반도체 소자를 몰딩하는 단계;를 포함한다.
상기 스캔 방법은 직선형 스캔 방법 또는 지그재그형 스캔 방법일 수 있다.
상기 수지 양 계산 단계는, 상기 반도체 칩의 두께와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 두께로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 적층 수를 산출하는 단계; 상기 반도체 칩의 적층 수와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 부피로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 부피를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 반도체 칩의 부피를 기준 수지 량에 차감 또는 부가하여 상기 반도체 칩과 상기 와이어를 몰딩하기 위한 상기 수지의 양을 계산하는 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 반도체 소자용 수지 몰딩 장치의 반도체 칩 두께 측정부에서, 라인 레이저 빔을 이용하여 검출되는 데이터는 1차원적 데이터로서 고속의 연산 처리가 가능하므로 반도체 칩의 두께를 빠르게 연산하여 측정할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 반도체 칩 두께 측정부는 라인 레이저 및 고해상도 카메라를 이용함에 따라 고분해능의 검출이 가능함으로써, 반도체 칩의 두께를 정확하게 측정할 수 있으며, 그로부터 반도체 칩의 부피를 정확하게 계산할 수 있으므로, 해당 반도체 소자를 몰딩하기 위해 필요한 수지의 양을 정확하게 제공할 수 있게 된다. 그에 따라 반도체 소자의 몰딩 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 칩 두께 측정부는 반도체 칩의 두께를 측정하기 위해 한 대의 카메라만을 이용하므로, 그 각도 세팅 및 캘리브레이션이 정확하게 실시될 수 있어, 반도체 칩의 두께 측정값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 반도체 칩이 구비되는 프레임의 크기에 따라 두 가지 스캔 방법을 선택하여 이용함으로써 불필요한 영역은 가능한 한 측정하지 않을 수 있어 작업 효율성의 향상으로 생산성을 제고시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 반도체 소자용 수지 몰딩 장치에서는 피성형품인 반도체 소자에 적합한 양의 수지만을 사용함으로써, 수지의 낭비를 개선할 수 있으며, 적합한 양의 수지만을 사용하므로 성형시 반도체 소자 및 와이어에 가해지는 압력이 지나치지 않게 되어 반도체 소자 및 와이어의 변형이 방지되고, 몰딩 후 내외부에 보이드(void)를 방지할 수 있어, 반도체 소자의 불량률을 크게 감소시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자용 수지 몰딩 장치는 한 층 이상의 반도체 칩이 와이어를 통해 구비된 프레임으로 이루어진 반도체 소자에서 상기 반도체 칩과 와이어를 수지로 몰딩하는 장치로서, 자재 공급 블록(도시 하지 않음), 몰딩 블록(도시 하지 않음) 및 검사/배출 블록(도시 하지 않음) 등 크게 3 블록으로 구성된다.
자재 공급 블록은 몰딩 대상품인 반도체 칩이 장착된 프레임(이하, 간단히 반도체 소자라고도 한다)이 도입되면, 상기 프레임에 장착된 반도체 칩의 두께를 측정하고, 그로부터 상기 반도체 칩이 장착된 프레임의 몰딩을 위해 필요한 수지의 양을 계산한 후, 상기 계산된 양의 수지와 함께 몰딩 블록에 공급한다.　 본 발명에서, 반도체 칩이 장착된 프레임은 프레임에 반도체 칩을 한 층 이상으로 안착한 후, 반도체 칩과 프레임 사이를 와이어 본딩으로 배선하여 제조된 것을 의미한다.
몰딩 블록은 상기 반도체 칩이 장착된 프레임과 상기 수지를 금형에 공급하고, 압력을 가하여 상기 반도체 칩이 장착된 프레임을 상기 수지로 몰딩한다.
상기 검사/배출 블록은 상기 몰딩 블록에서 수지로 몰딩된 반도체 칩이 장착된 프레임을 검사하고 적합하게 몰딩된 경우, 후속 공정으로 배출한다.
이와 같은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자용 수지 몰딩 장치의 자재 공급 블록은 프레임에 장착된 반도체 칩의 두께를 측정하는 반도체 칩 두께 측정부, 상기 측정된 반도체 칩의 두께로부터 반도체 칩 및 와이어를 몰딩하기 위해 필요한 정확한 수지 량을 계산하는 수지 량 계산부, 및 상기 수지 량 계산부에서 계산된 수지 량에 맞도록 수지를 공급하는 수지 공급부를 포함하도록 구성된다.
이하, 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 칩 두께 측정부(100)를 구체적으로 살펴본다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 칩 두께 측정부(100)는 라인 레이저 스캔(line-laser scan) 방식을 이용하는 것으로서, 측정 대상의 반도체 소자(10)를 안착하여 고정하는 스테이지(110)와, 스캔을 위해 스테이지(110)를 일 방향으로 수평 이동시키는 제1이송수단(미도시)과, 스테이지(110)에 대향되도록 구비 되어 안착 고정된 반도체 소자(10)의 상기 한 층 이상의 반도체 칩(14)에 대해 두께 측정용 라인 레이저 빔(beam)(LB)을 조사하는 레이저 조사기(120)와, 레이저 조사기(120)에서 조사되어 반도체 칩(14)으로부터 되돌아오는 라인 레이저 빔(LB)을 수광하여 그에 대한 영상 데이터 신호를 후술하는 연산처리부(미도시)로 출력하도록 레이저 조사기(120)와 함께 구비되는 카메라(130)와, 스캔을 위해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)를 일 방향으로 수평 이동시키는 제2이송수단(미도시)과, 라인 레이저 빔(LB)의 방향을 90° 전환시키기 위해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)를 회전시키는 회전수단(미도시) 및 카메라(130)로부터 출력되는 영상 데이터 신호를 연산 처리하여 반도체 칩(14)의 두께를 측정하는 연산처리부(미도시)를 포함한다.
스테이지(110)는 도입되는 반도체 소자(10)를 고정하며, 그 고정에는 진공 흡착이나 클램프 수단을 이용할 수 있고, 바람직하게 해당 스테이지(110)는 도시된 바와 같이 상부 측에 수평방향으로 구비되어 반도체 소자(10)가 그 하면에 대해 안착되어 고정될 수 있다.
제1이송수단은 반도체 소자(10)가 안착 고정되는 스테이지(110)를 일 방향으로 수평 이동시키며, 바람직하게는 도시된 바와 같이 X축 방향으로 이동시키고, 따라서 일측의 로딩 위치에서 반도체 소자(10)를 전달받아 고정하고, 측정 과정에서는 반도체 소자(10)를 X축 방향으로 수평 이동시키며, 측정이 완료되어 타측의 언로딩 위치에 위치한 반도체 소자(10)를 이탈시킨다.
상기 제1이송수단은 스테이지(110)를 등속 이동시키거나 일정거리씩 순차적 으로 스텝 이동시킬 수 있으며, 바람직하게는 리니어 모터와 같은 이송구동력 발생수단의 구동을 통해 스테이지(110)를 슬라이딩 등속 이동 시키도록 구현된다.
레이저 조사기(120)는 스테이지(110) 상에 안착 고정된 반도체 소자(10)에 대향되는 하부 측에 구비되어, 반도체 칩(14)의 표면에 대해 라인 레이저 빔(LB)을 조사한다.
이와 같은 레이저 조사기(120)는 한 장의 슬릿을 통해 직선 광을 반도체 칩(14)에 조사하도록 구성된다. 일반적으로 레이저 조사기를 통해 대상의 두께를 측정하기 위한 경우 여러 장의 슬릿을 통해 직선 광을 조사하나, 본 발명에서와 같이 측정 대상이 육면체의 모양인 반도체 칩인 경우, 한 장의 슬릿을 이용하더라도 충분한 두께 측정이 가능할 뿐더러 데이터 처리가 효율적이므로, 본 발명에서는 한 장의 슬릿을 통해 조사하도록 구성된 레이저 조사기(120)를 이용한다.
카메라(130)는 스테이지(110) 상에 안착 고정된 반도체 칩(14)에 대향되는 하부 측에 레이저 조사기(120)와 인접되도록 구비되며, 반도체 칩(14)의 이동 속도에 따라 노출 시간을 제어할 수 있도록 구성된다. 이러한 카메라(130)는 레이저 조사기(120)에서 조사되어 반도체 칩(14)으로부터 되돌아오는 라인 레이저 빔(LB)을 수광하여 이를 전기적 출력으로 변환하여 연산처리부로 송출한다.
상기 카메라(130)로는 광학적인 영상을 수광하여 전기적인 출력으로 변환시킬 수 있고 고해상도를 제공할 수 있는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 카메라를 이용할 수 있다.
바람직하게, 한 개의 레이저 조사기(120)에 대해 한 개의 고해상도 카메 라(130)를 사용하나, 한 개의 고해상도 카메라(120)를 여러 개의 저해상도 카메라를 병렬 배치하는 것으로 대체할 수 있다.
제2이송수단은 스캔을 위해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)를 반도체 소자(10)의 이동 방향과 직교되는 방향으로 수평 이동시키며, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 소자(10)의 X축 이동 방향과 직교되는 Y축 방향으로 이동시킨다.
상기 제2이송수단은 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)를 등속 이동시키거나 일정거리씩 순차적으로 스텝 이동시킬 수 있으며, 바람직하게는 리니어 모터와 같은 이송구동력 발생수단의 구동을 통해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)의 어셈블리가 안내되면서 슬라이딩 등속 이동되도록 구현될 수 있다.
본 발명에서 등속 이동되는 반도체 소자(10)에서 반도체 칩(14) 두께 측정의 신뢰성은 촬상하는 카메라(130)의 노출 시간과 노출 시간 동안 카메라(130)에 대한 반도체 칩(14)의 이동 거리에 의존하게 된다.
이와 같은 카메라(130)의 노출 시간과 반도체 칩(14)의 이동 거리의 관계는 반도체 칩(14) 두께의 반복측정 결과를 나타낸 하기 표 1에 도시된 바와 같다.
카메라 노출 시간(sec) 반도체 칩 이동 거리(mm) 측정 값(mm)
0.001 0.1 실측값: 0.302
평균값: 0.298
표준편차: 0.003
0.002 0.2 실측값: 0.302
평균값: 0.299
표준편차: 0.001
0.01 1 실측값: 0.302
평균값: 0.300
표준편차: 0.0008
0.014 1.4 실측값: 0.302
평균값: 0.299
표준편차: 0.006
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 카메라(130)의 노출 시간이 일정 시간 범위(0.01 sec) 내에서는 길어짐에 따라 반복 측정값의 평균값이 실측값에 근접하며, 그 표준 편차도 작아짐을 알 수 있다. 그러나, 카메라(130)의 노출 시간이 일정 시간 범위(0.01 sec)를 초과하면, 오히려 반복 측정값의 평균값이 실측값에서 멀어지며, 그 표준 편차도 다시 커짐을 알 수 있다. 이는, 카메라(130)의 노출 시간이 일정 시간 범위(0.01 sec)를 초과하면, 반도체 칩의 이동 거리가 반도체 칩의 길이(1mm)를 초과하여 반도체 칩(14)의 높이 측정이 일정하게 측정되지 않기 때문인 것으로 판단된다.
따라서, 최선의 반도체 칩(14)의 두께 측정을 위해서는 카메라(130)의 노출 시간 동안 반도체 칩(140)의 크기 범위 내에서 상기 카메라에 대하여 반도체 칩의 이동이 최대한 이루어지도록 카메라(130)의 노출 시간 및 반도체 칩(140)의 이동 속도를 조절하는 것이 바람직하다.
그에 따라, 제1이송수단과 제2이송수단이 각각 반도체 소자(10)와, 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)를 각각 등속 이동시킬 때, 이러한 제1이송수단과 제2이송수단의 등속 이동 속도는 반도체 칩(14)의 신뢰성 있는 두께 측정을 위해 카메라(130)의 노출 시간 동안 반도체 칩의 크기 범위 내에서 최대한 수평 이동 되도록 조절된다. 구체적으로, 반도체 소자의 크기보다 작은 범위에서 카메라(130)의 노출 시간 동안 반도체 칩(14)의 수평 이동 거리가 증가될수록 반도체 칩의 두께 측정 값의 신뢰도가 향상된다.
회전수단은 라인 레이저 빔(LB)의 방향을 90°전환시키기 위해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)의 어셈블리를 회전시키며, 해당 회전수단은 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)가 고정되는 테이블(140)을 회전시키도록 구현될 수 있고, 회전 모터를 이용할 수 있다.
해당 회전수단은 그 구동에 따라 도 1에 나타낸 바와 같은 레이저 조사기(120)의 방향을 도 2에 나타낸 바와 같이 변경하여 조사되는 라인 레이저 빔(LB)의 방향을 선택적으로 가변시킨다.
연산처리부는 카메라(130)로부터 영상 데이터 신호를 수신받아 연산 처리함으로써 반도체 칩(14)의 두께를 측정하며, 예컨대 검출된 라인 레이저 빔(LB)의 선을 이루는 픽셀 수를 계산하여 반도체 칩(14)의 두께를 구할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 칩 두께 측정부(100)는 스캔 방법으로 도 3에 나타낸 직선형 스캔 방법과 도 4에 나타낸 지그재그형 스캔 방법을 선택하여 이용할 수 있다.
도 3의 직선형 스캔 방법은 반도체 소자(10)의 프레임(12)의 세로 방향 폭이 라인 레이저 빔(LB)의 폭보다 작은 경우에 선택하여 이용하는 것으로, 라인 레이저 빔(LB)이 세로 방향을 향하도록 조사되고, 제1이송수단의 구동에 의해 반도체 소자(10)가 등속 이동하면서 등시간 간격으로 카메라(130)가 촬영하거나 제1이송수단의 구동에 의해 반도체 소자(10)의 반도체 칩(14)이 순차적으로 스텝 이동할 때마다 카메라(130)가 촬영하면서 연속적인 스캔이 이루어진다.
도 4의 지그재그형 스캔 방법은 반도체 소자(10)의 프레임(12)의 세로 방향 폭이 라인 레이저 빔(LB)의 폭보다 큰 경우에 선택하여 이용하는 것으로, 라인 레이저 빔(LB)이 가로 방향을 향하도록 조사되고, 제2이송수단에 의해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)가 세로 방향으로 등속 또는 스텝 이동하면서 반복적인 촬영이 이루어진 다음 제2이송수단에 의해 반도체 소자(10)의 반도체 칩(14)이 라인 레이저 빔(LB)의 폭 만큼 가로 방향 이동되고 이어서 다시 제2이송수단에 의해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)가 세로 방향으로 등속 또는 스텝 이동하면서 반복적인 촬영이 이루어지는 방식으로 연속적인 스캔이 이루어진다.
이와 같이, 반도체 칩 두께 측정부(100)에 의해서 측정된 반도체 칩(14)의 두께는 수지 량 계산부(미도시)에 전달되며, 수지 량 계산부는 상기 반도체 칩(14)의 두께 측정 결과로부터 상기 반도체 소자(10)에 적합한 수지의 양을 계산하게 된다.
구체적으로, 수지 량 계산부는 상기 반도체 칩(14)의 두께 측정 결과로부터 상기 반도체 칩(14)의 부피를 계산하게 되며, 이렇게 계산된 반도체 칩(14)의 부피를 이용하여 상기 반도체 소자(10)에 적합한 수지의 양을 계산한다.
이러한 반도체 칩(14)의 두께는 프레임에 구비되는 그 적층 수에 의해 달라질 수 있으므로, 측정된 반도체 칩(14)의 두께와 기 입력되어 저장되어 있는 적층별 반도체 칩의 두께 데이터를 이용하여, 프레임에 구비되어 있는 반도체 칩의 실제 적층 수를 산출할 수 있다. 그리고, 산출된 적층수와 기 입력되어 저장되어 있는 적층별 반도체 칩의 크기 데이터를 이용하여 프레임에 적층된 반도체 칩(14)의 부피를 산출할 수 있다. 이를 위해, 수지 량 계산부에는 적층별 반도체 칩의 크기와 두께 데이터가 필수 입력 데이터로 입력되어 저장되어 있다.
이 경우, 수지 량 계산부는 프레임에 구비된 반도체 칩(14)의 부피를 정확히 산출할 수 있게 된다.
이와 같은 수지 량 계산부는 프레임에 반도체 칩이 전혀 구비되어 있지 않은 경우, 사용되는 수지 량으로부터, 위에서 계산된 반도체 칩(14)의 부피를 차감하여 상기 반도체 소자에 적합한 수지 량을 계산하게 된다.
한편, 수지 량 계산부는 프레임에 소정의 개수의 반도체 칩이 구비되어 있는 경우 필요한 수지 량을 기준으로 하여, 몰딩 대상 반도체 소자 내 반도체 칩의 개수 또는 부피가 변경되는 경우, 그 차이 값만을 기 계산된 수지 량에서 가감하여 상기 반도체 소자에 적합한 수지 량을 계산하도록 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 칩 두께 측정부(100), 수지 량 계산부, 및 이를 구비하는 수지 몰딩 장치를 이용하여 반도체 소자를 몰딩하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 수지 몰딩 장치에는 작업될 반도체 소자(10)에 대한 기본 정보가 입력 설정되며, 해당 기본 정보로는 기준 반도체 칩 적층수, 반도체 칩의 두께, 반도체 칩의 크기, 프레임(12)의 가로 길이, 세로 길이 및 두께 등이 포함된다.
이어서, 반도체 칩 두께 측정부(100)는 입력된 프레임(12)의 세로 길이를 두께 측정에 이용될 라인 레이저 빔(LB)의 폭 길이와 비교하여 직선형 스캔 방법을 이용할지 아니면 지그재그형 스캔 방법을 이용할지 선택한다.
즉, 프레임(12)의 세로 길이에 비해 라인 레이저 빔(LB)의 폭 길이가 큰 경우에는 직선형 스캔 방법을 선택하고, 반대인 경우에는 지그재그형 스캔 방법을 선택한다.
이어서, 몰딩 대상의 반도체 소자(10)가 공급되어 반도체 칩 두께 측정부(100)의 스테이지(110)에 안착 고정되면, 레이저 조사기(120)가 라인 레이저 빔(LB)을 반도체 소자(10) 상의 복수 개 반도체 칩(14)에 걸쳐지도록 조사하고, 조사된 부분을 카메라(130)가 촬영하여 그에 따른 영상 데이터 신호를 연산처리부로 송출한다.
그에 대해, 연산처리부는 영상 데이터 신호를 수신하여 각 반도체 칩(14)의 두께를 산출한다. 즉 각 반도체 칩(14)의 적층 수를 산출한다.
보다 상세하게, 반도체 칩(14) 부분에 대해 라인 레이저 빔(LB)이 조사되면 라인 레이저 빔(LB)은 반도체 칩(14)과 프레임(12) 간의 높이 차에 의해 굴곡되고, 그 굴곡에 따라 변형된 라인 레이저 빔(LB)의 픽셀 수로부터 두께를 산출할 수 있다.
일 회의 라인 레이저 빔(LB)의 조사에 따라 해당하는 반도체 칩들(14)의 두께가 산출되면, 이어서 제1이송수단 또는 제2이송수단이 구동되어 반도체 소자(10) 또는 레이저 조사기(120)/카메라(130)를 등속 이동 또는 일정거리 스텝 이동시키며, 이 과정에서 반복적인 라인 레이저 빔(LB)의 조사로 프레임(12) 상의 모든 반도체 칩(14)에 대해 두께를 측정한다.
이때, 직선형 스캔 방법을 선택한 경우에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 라인 레이저 빔(LB)이 세로 방향으로 조사되되, 제1이송수단의 구동에 의해 반도체 소자(10)가 등속 이동 또는 스텝 이동되면서 연속적인 스캔이 이루어진다.
그리고, 지그재그형 스캔 방법을 선택한 경우에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 라인 레이저 빔(LB)이 가로 방향을 향하도록 조사되되, 제2이송수단에 의해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)가 세로 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동된 다음 이어서 제2이송수단에 의해 반도체 소자(10)가 라인 레이저 빔(LB)의 폭만큼 이동되고 이어서 다시 제2이송수단에 의해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)가 세로 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동되는 방식으로 연속적인 스캔이 이루어진다.
물론, 직선형 스캔 방법과 지그재그형 스캔 방법 간의 전환 시에는 회전수단의 구동에 의해 레이저 조사기(120) 및 카메라(130)의 방향이 90°전환되어 라인 레이저 빔(LB)의 방향이 변환된다.
이와 같은 연속적인 스캔 과정을 통해 측정된 반도체 칩(14)의 두께와 기 입력되어 있는 해당 반도체 칩의 두께 데이터로부터 반도체 칩의 실제 적층 수를 계산한다. 그리고, 기 입력되어 있는 적층별 반도체 칩의 두께와 크기 데이터와 계산된 반도체 칩의 적층 수로부터, 수지 량 계산부는 프레임에 한층 이상으로 구비된 반도체 칩(14)의 부피를 계산하게 된다.
이와 같이, 프레임에 구비된 반도체 칩(14)의 부피가 계산되면, 수지 량 계산부는 기 설정되어 있는 수지량을 이용하여, 해당 반도체 소자를 몰딩하기 위한 정확한 수지 량을 계산하게 된다. 구체적으로, 수지 량 계산부는 프레임에 반도체 칩이 전혀 구비되어 있지 않은 경우 사용되는 수지 량에서 위에서 계산된 반도체 칩(14)의 부피를 차감하여 상기 반도체 소자에 적합한 수지 량을 계산한다.
또는, 수지 량 계산부는 프레임에 소정의 개수의 반도체 칩이 구비되어 있는 경우 필요한 수지 량을 기준으로 하여, 해당 반도체 소자 내 반도체 칩의 개수 또는 부피의 차이 값만을 가감하여 상기 반도체 소자에 적합한 수지 량을 계산한다.
이어서, 반도체 칩 두께 측정이 완료된 반도체 소자(10)는 이후 상기 반도체 소자(10)를 몰딩하기 위한 양의 수지와 함께, 몰딩 블록으로 이송되어 몰딩되게 된다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 라인 레이저 빔(LB)을 이용하여 검출되는 데이터는 선에 대응되는 1차원적 데이터이므로 그에 대한 연산 처리가 매우 고속으로 이루어질 수 있어, 빠른 처리가 가능함에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 라인 레이저 및 고해상도 카메라를 이용하면 고분해능의 검출이 가능하여 두께를 매우 정확하게 측정할 수 있음으로써, 그에 따른 적정 수지 량의 공급으로 몰드품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래의 스테레오 비젼 스캔 방식을 통한 반도체 칩의 두께 측정은 두 대의 카메라를 사용하였으나, 본 발명의 반도체 칩의 두께 측정은 한 대의 카메라(130) 만으로 이루어지므로, 그 각도 세팅 및 캘리브레이션이 간단하면서 정확하게 실시될 수 있어, 이 점에서도 생산성을 향상시키고, 측정값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 직선형 스캔 방법과 지그재그형 스캔 방법의 두가지 방법을 선택적으로 이용하여 반도체 칩(14)이 없는 영역은 최대한 측정하지 않을 수 있음으로써, 작업 효율성의 향상으로 생산성을 제고시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 칩 두께 측정부를 보여주는 개략도이고,
도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 칩 두께 측정부의 두 가지 스캔 방법을 설명하는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10 : 반도체 소자 12 : 프레임
14 : 반도체 칩 PA : 촬영 영역
100 : 두께 측정부 110 : 스테이지
120 : 레이저 조사기 130 : 카메라
140 : 테이블 LB : 라인 레이저 빔

Claims (12)

  1. 한 층 이상의 반도체 칩이 와이어를 통해 구비된 프레임으로 이루어진 반도체 소자에서 상기 반도체 칩과 와이어를 수지로 몰딩하는 수지 몰딩 장치에 있어서,
    상기 반도체 소자를 안착하여 고정하는 스테이지, 상기 스테이지 상의 상기 반도체 소자에 대향 되도록 구비되어 상기 반도체 소자의 상기 한 층 이상의 반도체 칩에 대해 라인 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사기, 상기 반도체 칩에 대한 상기 라인 레이저 빔의 영상을 취득하는 카메라, 및 상기 카메라에서 취득한 영상 데이터를 연산 처리하여 상기 반도체 칩의 두께를 산출하는 연산처리부를 포함하는 반도체 칩 두께 측정부;
    상기 반도체 칩의 두께로부터 상기 반도체 칩과 상기 와이어를 몰딩하기 위한 상기 수지의 양을 계산하는 수지 량 계산부; 및
    상기 수지 량 계산부에서 계산된 양의 수지를 공급하는 수지 공급부;를 포함하되,
    상기 반도체 칩 두께 측정부는 상기 스테이지를 일 방향으로 이송시키는 제1이송수단과, 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라를 상기 스테이지의 이송 방향과 직교되는 방향으로 이송시키는 제2이송수단을 더 포함하며,
    상기 제1이송수단 및 상기 제2이송수단은 각기 상기 스테이지, 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라를 등속 이동시키거나 일정거리씩 연속하여 스텝 이송시키는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자용 수지 몰딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 칩 두께 측정부는
    상기 레이저 조사기를 회전시켜 상기 라인 레이저 빔의 방향을 90°전환시키는 회전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자용 수지 몰딩 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카메라의 노출 시간 동안 상기 카메라에 대한 상기 반도체 칩의 이동 거리가 상기 반도체 칩의 크기 범위 내에서 이루어지도록, 상기 스테이지, 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라의 이동 속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자용 수지 몰딩 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 라인 레이저 빔이 상기 반도체 소자의 짧은 폭 방향을 향하도록 조사되고,
    상기 반도체 소자 또는 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라가 상기 반도체 소자의 긴 폭 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동되면서 연속 스캔하는 직선형 스캔 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자용 수지 몰딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 라인 레이저 빔이 상기 반도체 소자의 긴 폭 방향을 향하도록 조사되고,
    상기 반도체 소자 또는 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라의 어느 하나가 상기 반도체 소자의 짧은 폭 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동된 다음 상기 라인 레이저 빔의 폭만큼 상기 반도체 소자의 긴 폭 방향으로 이동된 후 다시 상기 반도체 소자 또는 상기 레이저 조사기 및 상기 카메라의 어느 하나가 상기 반도체 소자의 짧은 폭 방향으로 등속 이동 또는 스텝 이동되는 지그재그형 스캔 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자용 수지 몰딩 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 량 계산부는 상기 반도체 칩의 두께와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 두께 데이터로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 적층 수를 산출하고,
    상기 반도체 칩의 적층 수와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 두께 및 크기 데이터로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 부피를 산출하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자용 수지 몰딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수지 량 계산부는 상기 산출된 반도체 칩의 부피를 기준 수지 량에 차감 또는 부가하여 상기 반도체 칩과 상기 와이어를 몰딩하기 위한 상기 수지의 양을 계산하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자용 수지 몰딩 장치.
  10. 한 층 이상의 반도체 칩이 와이어를 통해 구비된 프레임으로 이루어진 반도체 소자에서 상기 반도체 칩과 와이어를 수지로 몰딩하는 수지 몰딩 방법에 있어서,
    상기 반도체 소자의 폭 길이를 두께 측정용 라인 레이저 빔의 폭 길이와 비교하여 스캔 방법을 선택하는 단계;
    선택된 상기 스캔 방법에 따라 상기 반도체 소자 또는 레이저 조사기 및 카메라가 위치 이동되면서 상기 반도체 칩에 대한 라인 레이저 빔의 영상을 취득하는 단계;
    취득된 상기 영상 데이터로부터 상기 반도체 칩의 두께를 산출하는 단계;
    상기 반도체 칩의 두께로부터 상기 반도체 칩과 와이어를 몰딩하기 위한 수지의 양을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 양의 수지로 상기 반도체 소자를 몰딩하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 수지 몰딩 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스캔 방법은,
    직선형 스캔 방법 또는 지그재그형 스캔 방법인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자 수지 몰딩 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 수지 양 계산 단계는,
    상기 반도체 칩의 두께와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 두께로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 적층 수를 산출하는 단계;
    상기 반도체 칩의 적층 수와 기 설정되어 있는 반도체 칩의 부피로부터 상기 프레임에 구비된 반도체 칩의 부피를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 반도체 칩의 부피를 기준 수지 량에 차감 또는 부가하여 상기 반도체 칩과 상기 와이어를 몰딩하기 위한 상기 수지의 양을 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 소자 수지 몰딩 방법.
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