KR101108672B1 - 반도체소자 비전검사장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 비전검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체소자의 외관에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 그 상태를 검사하는 반도체소자 비전검사장치에 관한 것이다.
본 발명은 반도체소자에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 반도체소자를 비전검사하는 비전검사부를 포함하는 반도체소자 비전검사장치로서, 상기 비전검사부는 하나 이상의 반도체소자의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면에 광을 조사하는 2차원광원과, 상기 2차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원카메라를 포함하는 2차원비전검사부와; 상기 2차원비전검사부가 측정하는 상기 측정면에 광을 조사하는 3차원광원과, 상기 3차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원카메라를 포함하는 3차원비전검사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치를 개시한다.
비전검사, 3차원, 2차원, 카메라

Description

반도체소자 비전검사장치 및 그 방법 {Vision inspection apparatus and vision inspection method therefor}
본 발명은 반도체소자 비전검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체소자의 외관에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 그 상태를 검사하는 반도체소자 비전검사장치에 관한 것이다.
패키지 공정을 마친 반도체소자는 번인테스트 등의 검사를 마친 후에 고객 트레이에 적재되어 출하되며, 출하되는 반도체소자는 그 표면에 레이저 등에 의하여 일련번호, 제조사 로고 등의 표지가 표시되는 마킹공정을 거치게 된다.
반도체소자는 제품에 대한 신뢰성 향상을 위하여 리드(lead)나 볼 그리드(ball grid)의 파손여부, 크랙(crack) 유무, 스크래치(scratch) 유무 등 반도체소자의 외관상태 및 표면상태의 양호여부를 검사하는 비전검사과정을 거치게 된다.
그런데 상기와 같은 반도체소자의 외관상태 및 마킹의 양호여부 등의 표면상태 검사가 추가되면서 그 검사시간에 따라서 전체 공정수행을 위한 시간에 영향을 미치게 된다.
특히 반도체소자의 외관상태 및 표면상태의 비전검사과정이 비효율적으로 이루어지는 경우 전체적으로 작업효율을 저하시켜 반도체소자의 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
한편 반도체소자에 대한 비전검사에 있어서, 반도체소자의 표면상태, 즉 크랙, 스크래치 등의 유무, 마킹상태의 검사는 반도체소자의 상면 또는 저면에 대한 2차원형상에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하는 2차원 비전검사과정에 의하여 수행된다.
그리고 반도체소자의 리드의 이상, 볼의 파손여부, 범프의 이상 등의 검사는 반도체소자의 3차원형상에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하는 3차원 비전검사과정에 의하여 수행된다.
그런데 종래의 반도체소자 비전검사장치는 반도체소자의 2차원비전검사 및 3차원비전검사 중 어느 하나만을 수행하도록 구성되거나, 하나의 장치에서 별도의 모듈들에 의하여 수행하도록 구성된다.
그러나 종래의 반도체소자 비전검사장치가 2차원비전검사 및 3차원비전검사 중 어느 하나만을 수행하도록 구성되는 경우 2차원비전검사 및 3차원비전검사를 위한 장치가 별도로 필요로 하므로 반도체소자의 비전검사를 위한 장치가 이중으로 필요하게 되어 비전검사비용을 증가키는 문제점이 있다.
또한 종래의 반도체소자 비전검사장치가 하나의 장치에서 별도 모듈들에 의하여 수행하도록 구성되는 경우 장치의 구성이 복잡해지고 각 구성의 검사속도에 차이가 있어, 특히 3차원비전검사의 속도가 낮아 전체적으로 비전검사의 검사속도를 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 2차원비전검사 및 3차원비전검사를 위한 구성을 하나의 모듈로 구성하여 반도체소자에 대한 비전검사를 효율적으로 수행함으로써 그 검사속도를 향상시킬 수 있는 반도체소자 비전검사장치 및 그 검사방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치 및 그 방법은 반도체소자에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 반도체소자를 비전검사하는 비전검사부를 포함하는 반도체소자 비전검사장치로서, 상기 비전검사부는 하나 이상의 반도체소자의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면에 광을 조사하는 2차원광원과, 상기 2차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원카메라를 포함하는 2차원비전검사부와; 상기 2차원비전검사부가 측정하는 상기 측정면에 광을 조사하는 3차원광원과, 상기 3차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원카메라를 포함하는 3차원비전검사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도 체소자 비전검사장치를 개시한다.
상기 3차원광원과 상기 3차원카메라는 상기 측정면의 법선을 중심으로 서로 대칭으로 배치될 수 있으며, 상기 3차원광원과 상기 3차원카메라는 상기 측정면의 법선과 10° 내지 45°의 각도를 이룰 수 있다.
상기 2차원카메라는 상기 측정면의 법선과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 3차원광원과 상기 3차원카메라 중 어느 하나는 상기 측정면의 법선방향과 평행하게 배치되고, 다른 하나는 상기 측정면의 법선방향과 경사를 이루어 배치될 수 있다.
상기 반도체소자는 다수개의 소자수용홈들이 형성된 트레이에 적재될 수 있다.
본 발명에 따는 반도체소자 비전검사장치는 상기 반도체소자의 상기 측정면의 반대면을 흡착하여 이송하기 위한 하나 이상의 이송툴을 추가로 포함하며, 상기 비전검사부는 상기 이송툴에 의하여 이송되는 하나 이상의 반도체소자의 측정면을 측정할 수 있다.
상기 2차원광원은 LED 광원이며, 상기 3차원광원은 레이저광원으로 구성될 수 있다.
상기 2차원광원은 조명색, 조명각도 및 조명세기 중 적어도 어느 하나가 다른 복수개의 조명군들로 구성될 수 있다.
상기 복수개의 조명군들은 상기 반도체소자의 측정면과 이루는 각도가 30°이하의 조명각도를 가지도록 설치되는 제1조명군, 상기 반도체소자의 측정면과 이 루는 각도가 30°보다 크고 90°보다 작은 조명각도를 가지도록 설치되는 제2조명군, 및 상기 반도체소자의 측정면과 이루는 각도가 90°인 조명각도를 가지도록 설치되는 제3조명군을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 반도체소자의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면에 2차원광원으로 광을 조사하고, 상기 2차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 2차원카메라로 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원비전검사단계와; 상기 2차원비전검사단계에서 측정되는 상기 측정면에 3차원광원으로 광을 조사하고, 상기 3차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 3차원카메라로 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원비전검사단계와;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사방법을 개시한다.
상기 2차원비전검사단계 및 상기 3차원비전검사단계는 동시에 수행될 수 있다.
상기 2차원비전검사단계 수행 직후 상기 3차원비전검사단계가 수행될 수 있다.
상기 2차원비전검사단계는 하나 이상의 반도체소자가 정지된 상태에서 수행되며, 상기 3차원비전검사단계는 상기 2차원비전검사단계 후에 2차원비전검사을 수행한 다음 반도체소자로의 상대이동될 때 상기 3차원카메라가 상기 측정면을 스캔하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체소자 비전검사부는 2차원비전검사부 및 3차원비전검사부를 하나의 모듈로 구성함으로써 반도체소자에 대한 검사를 보다 안정적으로 신속하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사부는 2차원비전검사부 및 3차원비전검사부를 하나의 모듈로 구성하고, 2차원비전검사 및 3차원비전검사를 순차적으로 수행함으로써 반도체소자에 대한 검사를 보다 안정적으로 신속하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사부는 반도체소자를 정지시켜 2차원비전검사를 수행하고, 그 직후에 반도체소자를 이동시키면서 3차원비전검사를 수행함으로써 보다 신속하게 비전검사를 수행할 수 있는 이점이 있다.
더 나아가 3차원비전검사의 수행을 위하여 반도체소자를 이동과 동시에 다음으로 검사될 반도체소자를 후속의 2차원비전검사를 수행할 수 있는 위치로 이동이 가능함으로써 보다 신속하게 비전검사를 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사부는 이송툴에 의하여 반도체소자를 이동시키도록 구성하고 비전검사부를 이송툴에 의하여 이송된(되는) 반도체소자의 하측에 설치, OTF(On The Fly)방식을 채택함으로써 보다 정확하게 비전검사를 수행할 수 있는 이점이 있다.
특히 OTF방식을 채택하는 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사부는 트레이에 적재된 상태에서 비전검사를 수행할 때, 트레이의 휨 또는 처짐에 의하여 검사대상이 반도체소자의 측정면이 비전검사부에 대하여 경사를 이루는 등 미세한 왜곡을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사부는 비전검사시에 반도체소자의 두께가 매우 얇은 경우 반도체소자를 수용하는 트레이의 수용홈에 대한 영향이 전혀 없는 이점이 있다.
이하 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치 및 그 방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 반도체소자(1)에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 그 상태를 검사하는 비전검사장치로서, 2차원비전검사를 수행하는 2차원비전검사부(700) 및 3차원비전검사를 수행하는 3차원비전검사부(800)를 포함하며, 상기 2차원비전검사부(700) 및 3차원비전검사부(800)는 하나의 모듈로서 구성된 비전검사부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저 비전검사의 대상이 되는 반도체소자(1)는 웨이퍼 상태의 소자, 패키징 과정 중의 소자, 패키징이 완료된 소자 등은 물론 태양전지소자, LCD패널용 기판 등 반도체공정이 수행된 기판도 포함할 수 있다.
그리고 상기 반도체소자(1)는 비전검사가 수행될 때 반도체소자(1)를 수용하기 위한 다수개의 소자수용홈(2a)들이 형성된 트레이(2)에 적재되어 이송될 수 있다.
상기 2차원비전검사부(700)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 반도체소자(1)의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면(S)에 광을 조사하는 2차원광원(710)과, 2차원광원(710)에 의하여 조사된 측정면을 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원카메라(720)를 포함하여 구성된다.
상기 2차원광원(710)은 2차원카메라(720)가 반도체소자(1)의 측정면(S)에서 크랙, 스크래치 등을 인식하기 위한 이미지의 촬영이 가능하도록 구성되면 어떠한 구성도 가능하다.
여기서 2차원광원(710)에 의하여 조사되는 광의 조명색, 조명각도 및 조명세기는 반도체소자(1)의 측정면(S)에 형성된 크랙, 스크래치 등 2차원 형상의 종류에 따라 달라진다.
따라서 상기 2차원광원(710)은 조명색, 조명각도 및 조명세기가 하나인 단일의 광원이 사용되는 것보다, 도 1에 도시된 바와 같이, 조명색, 조사각도 및 조명세기 중 적어도 어느 하나가 서로 다른 복수개의 조명군(711, 712, 713, 714)들로 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들면 상기 복수개의 조명군(711, 712, 713, 714)들은 반도체소자(1)의 측정면(S)과 이루는 각도(α1)가 30°이하의 조명각도를 가지도록 설치되는 하나 이상의 제1조명군(711), 반도체소자(1)의 측정면(S)과 이루는 각도(α2, α3)가 30°보다 크고 90°보다 작은 조명각도를 가지도록 설치되는 하나 이상의 제2조명군(712, 713), 및 반도체소자(1)의 측정면(S)과 이루는 각도가 90°인 조명각도를 가지도록 설치되는 제3조명군(714)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 내지 제3조명군(711, 712, 713, 714)들은 LED, 레이저광 등 다양한 광원이 사용될 수 있으며, 도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 복수개의 LED소자(711a, 712a, 713a, 714a)들이 설치된 기판(711b, 712b, 713b, 714b)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 상기 기판(711b, 712b, 713b, 714b)은 다각형, 원형링 등 다양한 형상을 가질 수 있으며, 광의 조명각도에 따라서 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 반도체소자(1)의 측정면(S)에 대하여 소정의 각도를 이룰 수 있다.
한편 상기 제3조명군(714)은 반도체소자(1)의 측정면(S)에 수직, 즉 90°로 조명되는 바, 2차원카메라(720) 또는 3차원카메라(730)의 촬영에 방해되지 않는 적절한 위치에 LED소자(714a)들이 설치된 기판(714b)을 위치되도록 구성될 수 있다.
그리고 반도체소자(1)의 측정면(S)의 직상방에는 LED소자(714a)들에서 조사되는 빛을 반도체소자(1)의 측정면(S)으로 반사시킴과 아울러 반도체소자(1)의 측정면(S)에 대한 이미지를 투과시켜 2차원카메라(720)가 반도체소자(1)의 측정면(S)의 이미지의 획득(촬영)이 가능하도록 반투명거울(half mirror)이 설치될 수 있다.
한편 상기 2차원광원(710)은 후술하는 3차원광원(810)의 조명 및 3차원카메라(820)의 이미지 획득(촬영 또는 스캔)이 방해되지 않도록 구성되어야 한다.
즉, 3차원광원(810)의 조명 및 3차원카메라(820)의 이미지획득 중 적어도 어느 하나는 상기 2차원광원(710)을 구성하는 복수개의 조명군(711, 712, 713, 714)들의 사이에서 이루어지도록 구성하는 것이 바람직하다. 특히 상기 3차원광원(810)은 제2조명군(712, 713) 및 제3조명군(714) 사이로 반도체소자(1)의 측정면(S)에 조사할 수 있다.
한편 상기 2차원카메라(720)는 반도체소자(1)의 측정면(S)에 대한 이미지를 획득하기 위한 장치로서, 디지털카메라 등이 사용될 수 있으며, 측정면(S)의 법선(LN)과 평행하게 배치됨이 바람직하다.
여기서 상기 2차원카메라(720)는 2차원광원(710)이 복수개의 조명군(711, 712, 713, 714)들로 구성된 경우 촬영시 각 조명광의 간섭을 고려하여, 각각의 조명군(711, 712, 713, 714)들을 점등시키면서 각각의 조명군(711, 712, 713, 714)들에 의하여 조명된 반도체소자(1)의 측정면(S)을 촬영하도록 구성됨이 바람직하다.
상기 3차원비전검사부(800)는 2차원비전검사부(700)가 측정하는 측정면(S)에 광을 조사하는 3차원광원(810)과, 3차원광원(810)에 의하여 조사된 측정면(S)을 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원카메라(820)를 포함하여 구성된다.
상기 3차원광원(810)은 LED광원 등이 사용되는 2차원광원(710)과는 달리 단색광이 바람직하며, 레이저 광원이 사용될 수 있다.
그리고 상기 3차원카메라(820)는 디지털카메라와 같이 소정의 촬영영역을 가지는 카메라, 측정대상의 상대이동에 의하여 이미지를 획득하는 라인스캐너 등이 사용될 수 있다.
한편 3차원비전검사부(800)는 2차원비전검사부(700)와 함께 다양한 배치가 가능하다.
상기 2차원카메라(720)는 반도체소자(1)의 측정면(S) 전체에 대한 이미지를 한번에 촬영함을 고려하여, 반도체소자(1)의 측정면(S) 전체가 촬영영역에 포함되도록 측정면(S)의 중심의 직상방에 위치된다.
그리고, 상기 3차원카메라(820)는 반도체소자(1)의 측정면(S) 전체를 촬영하는 경우 2차원카메라(720)와 같이 반도체소자(1)의 측정면(S) 전체가 촬영영역에 포함되도록 측정면(S)의 중심의 직상방에 위치될 수 있으나, 라인스캐너가 3차원카메라(820)로 사용되는 경우, 상기 3차원카메라(820)는 3차원광원(810)과 함께 반도체소자(1)의 측정면(S)을 기준으로 다양하게 배치될 수 있다.
이때 라인스캐너가 3차원카메라(820)로 사용되는 경우, 3차원광원(810)은 2차원비전검사부(700)에 의하여 이미지가 획득된 직후 측정면(S)의 가장자리를 조사하고 3차원카메라(820)는 측정면(S)의 가장자리에 대한 이미지를 획득하도록 배치되며, 3차원측정부(800)는 측정면(S)의 가장자리로부터 측정면(S)의 상대이동에 의하여 측정면(S)에 대한 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다.
즉, 3차원비전검사부(800) 및 2차원비전검사부(700)의 배치의 제1실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 3차원광원(810)과 3차원카메라(820)는 측정면(S)의 법선(LN)을 중심으로 서로 대칭으로 배치될 수 있다
이때 상기 3차원광원(810)과 3차원카메라(820)는 측정면(S)의 법선(LN)과 10° 내지 45°의 각도(θ1, θ2)를 이룰 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20° 내지 25°의 각도로 세팅하여 난반사 및 그림자 영역에 의한 검출불량을 최소화할 수 있다.
한편 3차원비전검사부(800) 및 2차원비전검사부(700)의 배치의 제2실시예로 서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 3차원광원(810)은 측정면(S)의 법선방향(LN)과 평행하게 광을 조사하도록 배치되고, 3차원카메라(820)는 측정면(S)의 법선방향(LN)과 경사를 이루어 측정면(S)에 대한 이미지를 획득하도록 배치될 수 있다.
또한 3차원비전검사부(800) 및 2차원비전검사부(700)의 배치의 제2실시예와는 반대로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 3차원광원(810)은 측정면(S)의 법선방향(LN)과 경사를 이루어 광을 조사하도록 배치되고, 3차원카메라(820)는 측정면(S)의 법선방향(LN)과 평행하게 측정면(S)에 대한 이미지를 획득하도록 배치될 수 있다.
상기 비전검사부(50)는 2차원비전검사부(700) 및 3차원비전검사부(800)에 의하여 획득된 반도체소자(1)의 외관, 특히 하측방향에 대한 2차원형상 및 3차원형상의 이미지들을 분석하기 위한 이미지분석장치(미도시)를 포함할 수 있다
상기 이미지분석장치는 2차원비전검사부(700) 및 3차원비전검사부(800)와 함께 하나의 모듈로 구성되거나 장치의 제어부의 일부로서 구성될 수 있다.
한편 상기 비전검사부(50)를 포함하는 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치는 설계 및 디자인에 따라서 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 배치 및 추가 구성들을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치는 일례로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 비전검사부(50)과 함께 비전검사될 복수개의 반도체소자(1)들이 적재된 트레이(2)를 로딩하는 로딩부(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 상기 비전검사부는 앞서 설명한 바와 같이, 상기와 같은 2차원비전검사부(700) 및 3차원 비전검사부(800)를 포함한다.
상기 로딩부(100)는 검사대상인 반도체소자(1)를 비전검사부(50)로 공급하기 위한 구성으로서, 트레이(2)에 형성된 안착홈(2a)에 안착된 상태로 다수개의 반도체소자(1)들을 이송하여 비전검사부(50)가 검사할 수 있도록 구성된다.
상기 로딩부(100)는 다양한 구성이 가능하며, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 다수개의 반도체소자(1)들이 적재되는 트레이(2)의 이동을 안내하는 가이드부(110)와, 트레이(2)가 가이드부(110)를 따라서 이동시키기 위한 구동부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때 상기 비전검사부(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드부(110)의 일측에 설치되거나, 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드부(110)의 상측에 설치될 수 있다. 여기서 상기 비전검사부(50)는 검사속도를 고려하여 복수 개로도 설치가 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치는 일예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체소자(1)의 이송경로, 즉 로딩부(100) 상의 상측에 설치되어 반도체소자(1)를 진공압에 의하여 흡착하여 이송하기 위한 하나 이상의 이송툴(600)을 추가로 포함하며, 비전검사부(50)는 반도체소자(1)의 이송경로 상의 하측에 설치되어 이송툴(600)에 의하여 이송되는 하나 이상의 반도체소자(1)의 측정면(S)을 측정하도록 구성될 수 있다.
이때 상기 비전검사부(50)가 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드부(110)의 일측에 설치된 경우 상기 로딩부(100)의 가이드부(110)를 따라서 이송되는 트레이(2) 에 적재된 반도체소자(1)들은 이송툴(600)에 의하여 비전검사부(50)로 이송된 후에 비전검사부(50)가 이미지획득을 마친 후에 다시 트레이(2)로 안착된다.
상기 이송툴(600)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 다수개의 반도체소자(1)를 픽업하는 다수개의 픽커(610)들이 복렬로 배치되어 구성되며, 상기 비전검사부(50)는 이송툴(600)에 의하여 이송된 반도체소자(1)들의 하측방향 이미지를 획득하여 비전검사를 수행한다.
즉, 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치는 복렬로 배치된 픽커(610)들에 의하여 검사위치, 즉 비전검사부(50)의 상측으로 이송되면 비전검사부(50)가 반도체소자(1)들 하측방향에 대한 외관들을 촬영하여 반도체소자(1)들에 대한 이미지를 획득하여 획득된 이미지를 분석하여 그 분석결과에 따라서 반도체소자(1)들을 검사하는 방식, 소위 오티에프(OTF; On The Fly) 방식을 가진다.
상기 이송툴(600)은 다수개의 픽커(610)들이 복수개의 열로 배치된 것을 특징으로 하며, 가로방향(X축 방향) 및 세로방향(Y축 방향)으로 m×n (m 및 n은 각각 2 이상의 자연수이다) 배열로 배치될 수 있다. 도 7에서는 10×2 배열의 이송툴(600)을 도시하였다. 이때 픽커(610)들의 배치는 트레이(2) 등에 형성된 반도체소자(1)들이 안착되는 안착홈들의 배치형태에 따라서 달라질 수 있다.
상기 이송툴(600)은 지지브라켓(630)에 설치되는 다수개의 픽커(610)들로 구성되며, 지지브라켓(630)는 본체(10)에 설치된 이송툴가이드(601)를 따라서 이동가능하게 설치된다.
상기 픽커(610)들은 반도체소자(1)를 픽업하여 이송하기 위한 장치로서 다양 한 구성이 가능하며, 상하이동(Z방향 이동)과 함께 진공압을 발생시켜 반도체소자(1)를 흡착하여 픽업하는 흡착헤드(612)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상기 흡착헤드(612) 각각은 독립적으로 상하로 이동될 수 있도록 구성될 수 있다.
한편 검사대상인 반도체소자(1)는 트레이(2)에 형성된 안착홈(2a)에 적재되어 이송되는데, 반도체소자(1)가 적재된 트레이(2)의 가로방향(X축방향)의 간격 및 세로방향(Y축방향)의 간격이 반도체소자(1)의 종류 및 그 제조회사에 따라서 다른 경우가 있다.
따라서 상기 이송툴(600)은 픽커(610)들의 가로방향 및 세로방향의 간격(Ph, Pv)들은 모두 고정되는 것은 물론, 적어도 일방향으로 조절 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 이송툴(600)은 가로방향 및 세로방향 중 적어도 일방향으로는 각 픽커(610)들 간의 간격이 고정되고 나머지 방향으로는 각 픽커(610)들 간의 간격이 조절 가능하도록 구성되거나, 가로방향 및 세로방향 중 적어도 일방향으로 각 픽커(610)들 간의 간격이 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
이때 상기 픽커(610)들 간의 가로방향 또는 세로방향의 간격을 조절하기 위한 피치조절장치(미도시)는 링크장치 또는 선형이동장치 등 다양한 모듈로서 구성이 가능하다.
그리고, 상기 피치조절장치는 수동으로 제어되거나 반도체소자(1)의 위치 또는 트레이(2)에 형성된 안착홈(2a)들 간의 간격을 인식하여 픽커(610)들 간의 간격을 자동으로 조절하도록 제어될 수 있다. 또한 상기 각 픽커(610)들 간의 간격은 서로 동일하거나 다르게 설정될 수도 있음은 물론이다.
한편 상기 이송툴(600)이 비전검사부(50)로 반도체소자(1)들을 이송하였을 때 반도체소자(1)들만의 이미지가 획득될 수 있도록 각 반도체소자(1)들 간의 간격을 줄일 필요가 있는바, 상기 이송툴(600)은 복렬로 배열된 상기 픽커(610)들간의 가로방향 및 세로방향의 간격 중 적어도 일방향의 간격을 감소시킨 후에 비전검사부(50)가 다수개의 반도체소자(1)의 하측방향의 이미지를 획득하도록 할 수 있다.
상기 반도체소자(1)들은 m×n의 복렬로 배치된 픽커(610)들에 의하여 이송되므로, 비전검사부(50)의 상측으로 이송되며 비전검사부(50)는 m×n의 복렬로 배치된 반도체소자(1)들에 대한 하측방향의 이미지를 획득할 수 있도록 적정한 거리를 유지하여 설치된다.
한편 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 비전검사부(50)는 카메라로 구성되는바 카메라의 시야, 즉 FOV(Field of View)에 따라서 한번에 촬영할 수 있는 반도체소자(1)의 갯수가 1개, 2개, 4개 등으로 한정된다.
상기 비전검사부(50)는 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 이송툴(600)에 의하여 반도체소자(1)들을 복렬로 픽업한 후에 일방향으로 일정한 속도로 이동시키거나 단계를 두어 이동시키면서 카메라의 시야(FOV)에 위치되는 반도체소자(1)들의 이미지를 획득하게 된다.
상기와 같이 반도체소자(1)들을 복렬로 픽업하여 비전검사부(50)의 상측으로 이동시켜 반도체소자(1)들에 대한 하측방향의 이미지를 획득하도록 함으로써 그 검사속도를 현저히 높일 수 있게 된다.
한편 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 비전검사부(50)가 가이드부(110)의 상측에 설치된 경우, 상기 비전검사부(50)는 트레이(2)가 이송되는 이동경로 즉, 로딩부(100)의 상측에서 가로방향 및 세로방향, 즉 X축방향 및 Y축방향으로 이동이 가능하도록 설치된다.
그리고 상기 비전검사부(50)는 트레이(2), 즉 반도체소자(1)와의 상대이동, 즉 X축방향이동, Y축방향이동, X-Y방향이동, 회전이동 등에 의하여 상기 비전검사부(50)는 비전검사를 수행하게 되므로, 모듈화된 2차원비전검사부(700) 및 3차원비전검사부(800)의 X축방향 및 Y축방향의 이동을 가이드하기 위한 가이드부(510, 540)가 본체(10)에 설치될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 반도체소자 검사장치는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 비전검사부(50), 즉 2차원비전검사부(700) 및 3차원비전검사부(800)의 검사결과에 따라서 반도체소자(1)들을 분류하는 소팅부(300)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
상기 소팅부(300)는 로딩부(100)와 유사한 구성을 가지며, 반도체소자(1)의 검사결과의 수에 따라서 양품(G), 불량1 또는 이상1(R1), 불량2 또는 이상2(R2) 등의 분류등급이 부여되도록 복수개로도 구성이 가능하다.
그리고 각 소팅부(300)는 로딩부(100)의 일측에 평행하게 설치되는 가이드부(310)와, 트레이(2)가 가이드부(310)를 따라서 이동시키기 위한 구동부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편 트레이(2)는 로딩부(100) 및 소팅부(300)들 사이에서 서로 트레이이송 장치(미도시)에 의하여 이송이 가능하며, 소팅부(300)에 반도체소자(1)가 적재되지 않은 빈 트레이(2)를 공급하는 빈트레이부(200)를 추가적으로 포함할 수 있다.
이때 빈트레이부(200)는 로딩부(100)의 일측에 평행하게 설치되는 가이드부(210)와, 트레이(2)가 가이드부(210)를 따라서 이동시키기 위한 구동부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 소팅부(300)에는 각 소팅부(300) 사이에서 각 소팅부(300)의 분류등급에 따라서 반도체소자(1)를 이송하기 위한 이송툴(620)이 별도로 설치될 수 있다.
상기 이송툴(620)은 앞서 설명한 이송툴(600)과 동일한 구성을 가지며 복렬구조 또는 일렬구조를 가진다.
한편 상기 반도체소자(1)의 상측방향 및 하측방향에 대한 외관을 검사하는 공정은 반도체소자(1)의 최종공정으로서 검사 후 바로 트레이(2)에 적재된 상태 또는 릴테이프에 삽입되어 출하될 수 있는바 트레이(2)에 반도체소자(1)의 안착여부를 확인할 필요가 있다.
따라서 본 발명에 따른 반도체소자 검사장치는 트레이(2)가 안착되는 안착부와 인접하여 설치되어 트레이(2)에 형성된 안착홈(2a)에의 안착상태를 검사하는 안착상태검사부를 포함하여 구성될 수 있다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 반도체소자 비전검사장치는 다음과 같은 단계를 통하여 반도체소자에 대한 비전검사가 수행된다.
즉 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사방법은 하나 이상의 반도체소자(1)의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면(S)에 2차원광원(710)으로 광을 조사하고, 상기 2차원광원(710)에 의하여 조사된 상기 측정면(S)을 2차원카메라(720)로 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원형상측정단계와; 상기 2차원형상측정단계에서 측정되는 상기 측정면(S)에 3차원광원(810)으로 광을 조사하고, 상기 3차원광원(810)에 의하여 조사된 상기 측정면(S)을 3차원카메라(820)로 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원비전검사단계와; 를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 2차원형상측정단계 및 상기 3차원비전검사단계는 동시에 수행되거나, 상기 2차원형상측정단계 수행 직후 상기 3차원비전검사단계가 수행될 수 있다.
상기 2차원형상측정단계는 도 9a에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 반도체소자(1)가 이동 또는 정지된 상태에서 수행되며, 상기 3차원비전검사단계는 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 2차원형상측정단계 후에 2차원형상측정을 수행한 다음 반도체소자(1)로의 상대이동될 때 상기 3차원카메라(820)가 상기 측정면을 스캔하여 수행될 수 있다. 도 9a에서 FOV는 2차원카메라(720)의 촬영영역을, PA는 3차원카메라(820)의 촬영영역을 가리킨다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치의 비전검사부를 보여주는 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에서 2차원비전검사부의 조명군의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에서 비전검사부를 구성하는 2차원비전검사부 및 3차원비전검사부의 배치를 보여주는 개념도들이다.
도 5는 도 1에 도시된 비전검사부를 가지는 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치의 일례의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 6은 도 1에 도시된 비전검사부를 가지는 본 발명에 따른 반도체소자 비전검사장치의 다른례의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 7은 도 5의 반도체소자 비전검사장치의 이송툴의 저면을 보여주는 개념도이다.
도 8은 도 7의 이송툴에 의하여 반도체소자가 이송되는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 7 및 도 8의 이송툴에 의하여 반도체소자를 이송하여 반도체소자를 측정하는 모습을 보여주는 개념도들이다.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****
50 : 비전검사부
700 : 2차원비전검사부 800 : 3차원비전검사부
710 : 2차원광원 720 : 2차원카메라
810 : 3차원광원 820 : 3차원카메라
711, 712, 713, 714 : 2차원광원의 조명군들

Claims (14)

  1. 반도체소자에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 반도체소자를 비전검사하는 비전검사부를 포함하는 반도체소자 비전검사장치로서,
    상기 비전검사부는 하나 이상의 반도체소자의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면에 광을 조사하는 2차원광원과, 상기 2차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원카메라를 포함하는 2차원비전검사부와; 상기 2차원비전검사부가 측정하는 상기 측정면에 광을 조사하는 3차원광원과, 상기 3차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원카메라를 포함하는 3차원비전검사부를 포함하며,
    상기 2차원비전검사부는 하나 이상의 반도체소자가 정지된 상태에서 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하며, 상기 3차원비전검사부는 상기 2차원비전검사부의 작동 후 2차원비전검사을 위한 다음 반도체소자로의 상대이동될 때 상기 3차원검사부의 상기 3차원카메라가 상기 측정면을 스캔하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  2. 반도체소자에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 반도체소자를 비전검사하는 비전검사부를 포함하는 반도체소자 비전검사장치로서,
    상기 비전검사부는 하나 이상의 반도체소자의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면에 광을 조사하는 2차원광원과, 상기 2차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원카메라를 포함하는 2차원비전검사부와; 상기 2차원비전검사부가 측정하는 상기 측정면에 광을 조사하는 3차원광원과, 상기 3차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원카메라를 포함하는 3차원비전검사부를 포함하며,
    상기 3차원광원과 상기 3차원카메라는 상기 측정면의 법선을 중심으로 서로 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  3. 반도체소자에 대한 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 분석하여 반도체소자를 비전검사하는 비전검사부를 포함하는 반도체소자 비전검사장치로서,
    상기 비전검사부는 하나 이상의 반도체소자의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면에 광을 조사하는 2차원광원과, 상기 2차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원카메라를 포함하는 2차원비전검사부와; 상기 2차원비전검사부가 측정하는 상기 측정면에 광을 조사하는 3차원광원과, 상기 3차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원카메라를 포함하는 3차원비전검사부를 포함하며,
    상기 3차원광원과 상기 3차원카메라는 상기 측정면의 법선과 10° 내지 45°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2차원카메라는 상기 측정면의 법선과 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원광원과 상기 3차원카메라 중 어느 하나는 상기 측정면의 법선방향과 평행하게 배치되고, 다른 하나는 상기 측정면의 법선방향과 경사를 이루어 배치된 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반도체소자는 다수개의 소자수용홈들이 형성된 트레이에 적재된 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반도체소자의 상기 측정면의 반대면을 흡착하여 이송하기 위한 하나 이상의 이송툴을 추가로 포함하며,
    상기 비전검사부는 상기 이송툴에 의하여 이송되는 하나 이상의 반도체소자의 측정면을 측정하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2차원광원은 LED 광원이며, 상기 3차원광원은 레이저광원인 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2차원광원은 조명색, 조명각도 및 조명세기 중 적어도 어느 하나가 다른 복수개의 조명군들로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수개의 조명군들은 상기 반도체소자의 측정면과 이루는 각도가 30°이하의 조명각도를 가지도록 설치되는 제1조명군, 상기 반도체소자의 측정면과 이루는 각도가 30°보다 크고 90°보다 작은 조명각도를 가지도록 설치되는 제2조명군, 및 상기 반도체소자의 측정면과 이루는 각도가 90°인 조명각도를 가지도록 설치되는 제3조명군을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사장치.
  11. 하나 이상의 반도체소자의 상면 및 하면 중 어느 하나인 측정면에 2차원광원으로 광을 조사하고, 상기 2차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 2차원카메라로 촬영하여 2차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 2차원비전검사단계와;
    상기 2차원비전검사단계에서 측정되는 상기 측정면에 3차원광원으로 광을 조사하고, 상기 3차원광원에 의하여 조사된 상기 측정면을 3차원카메라로 촬영하여 3차원 형상을 측정하기 위한 이미지를 획득하는 3차원비전검사단계와;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 2차원비전검사단계 및 상기 3차원비전검사단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 2차원비전검사단계 수행 직후 상기 3차원비전검사단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 2차원비전검사단계는 하나 이상의 반도체소자가 정지된 상태에서 수행되며, 상기 3차원비전검사단계는 상기 2차원비전검사단계 후에 2차원비전검사을 수행한 다음 반도체소자로의 상대이동될 때 상기 3차원카메라가 상기 측정면을 스캔하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 비전검사방법.
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