KR20000031904A

KR20000031904A - 본딩 와이어 검사 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20000031904A
Application number: KR1019980048167A
Authority: KR
Inventors: 변종은
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2000-06-05

Abstract

반도체 소자 제조공정 중 반도체 칩과 리이드를 연결하는 본딩와이어의 양부를 검사하는 방법 및 장치에 관해 개시된다.

개시된 장치는: 검사대상물이 탑재되는 것으로 평면 상의 직교된 좌표 X-Y을 이송하는 X-Y 이송기구와; 상기 X-Y 이송 기구의 상방에 위치하는 것으로 상기 X-Y 직교 좌표에 수직이 Y 방향으로 승하강하는 Y 이송기구와; 상기 Y 이송기구에 장착되는 카메라와; 상기 카메라와 상기 검사대상물의 사이에 위치되어 상기 검사대상물의 본딩 와이어를 전면적으로 조명하는 복수의 광원을 가지는 광원체와; 영상을 표시하는 모니터와; 상기 X-Y 이송기구, Y 이송기구, 상기 카메라 및 모니터를 제어하는 제어장치와; 상기 제어장치에 연결되는 입력장치를; 구비한다. 따라서, 집중적으로 검사되어야 본딩 와이어가 입체적인 구조의 광원체에 의해 골고루 조명되고 그 위치가 자동 조정되므로 작업자가 모니터를 통해 본딩 와이어의 성형상태 및 접속상태를 정확하고 신속하게 파악할 수 있다.

Description

본딩 와이어 검사 방법 및 장치

본 발명은 반도체 소자 제조공정 중 반도체 칩과 리이드를 연결하는 본딩와이어의 양부를 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

반도체 소자에 있어서, 본딩 와이어는 반도체 칩의 내부회로와 칩의 내부회로를 외부로 전기적으로 연결하는 리이드를 접속하는 것으로서, 적절한 형상, 특히 주어진 범위 내의 높이로 형성됨과 아울러 칩과 리이드에 안정되게 접속되어야 한다. 이러한 본딩 와이어는 자동화된 본딩장치에 의해 본딩된 후, 고배율의 현미경을 통한 작업자의 목시 또는 2차원적인 화상처리로 얻어진 모니터상의 화상 관측, 또는 레이저 빔에 의한 본딩와이어의 높이 측정에 의해 그 양부상태가 검사된다.

도 1과 도 2는 소위 포커스/디포커스 방식으로서 종래 2차원적인 본딩 와이어 검사장치를 개략적으로 도시한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 반도체 칩(1)과 리이드(2)에 접속되어 있는 본딩와이어(3)의 상방에 상기 본딩와이어(3)를 촬영하여 전기적 신호를 발생하는 카메라(4)가 위치하고, 카메라(4)는 이로부터 얻어진 화상신호를 처리하는 이미지 프로세싱장치(5)에 연결되고, 이미지 프로세싱 장치(IP, 5)에는 상기 이미지 프로세싱장치(5)로부터 얻어진 화상을 표시하는 모니터(6)가 연결되어 있다.

이러한 구조의 2차원적인 본딩 와이어 검사장치는 도 1과 도 2에 각각 도시된 바와 같이 본딩와이어(3)의 정상부분(3a)과 본딩와이어(3)의 접속부분(3b)에 순차적으로 상기 카메라(4)를 포커스 위치로 이동시켜, 카메라 이동거리 또는 카메라 초점변화 등에 의해 본딩 와이어(3)의 높이를 측정하고, 그리고 접속부분(3b)에 카메라(4)가 포커스 상태에 있을 때, 모니터 상에 나타난 접속부분(3b)의 접속상태의 양부를 검사하게 된다.

이러한 2차원적인 본딩와이어 검사장치는 검사에 소용되는 시간이 길고, 그리고 본딩 와이어의 전체적인 형상의 정밀한 검사가 어려운 단점을 가진다.

도 3은 레이저 빔에 의한 본딩와이어 높이를 측정하는 종래 검사장치를 개략적으로 도시한다.

도 3을 참조하면, 반도체 칩(1)과 리이드(2)에 접속되어 있는 본딩와이어(3)의 상방에 레이저 장치(Laser Device, 7)를 위치시켜, 상기 본딩와이어(3)의 정상부분(3a)과 접속부분(3b)에 레이저 빔(7a)을 접속부분(3b)으로부터 정상부분(3a)까지의 조사한 후 이로부터 반사된 레이저 빔(7b)에 의해 본딩와이어(3)의 높이를 측정하는 레이저 장치(Laser Device, 7)가 위치한다. 이와 같이 레이저빔을 본딩와이어 몸체부분을 추종하면서 본딩 와이어의 높이를 측정하는 방식 역시 소요시간이 길고, 뿐 만 아니라 검사장비가 고가인 단점이 있다.

본 발명은 본딩 와이어의 형상을 3차원적으로 처리하여 본딩와이어의 형상 및 접속상태의 양부를 효과적으로 검사할 수 있는 본딩 와이어 검사방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 신속하고 정확하게 본딩 와이어의 양부를 판단할 수 있는 본딩 와이어 검사방법 및 장치를 제공함에 그 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 가격이 저렴한 본딩 와이어 검사장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1과 도 2는 종래 2차원적인 본딩 와이어 검사장치의 개략적 구성도,

도 3은 레이저 빔에 의한 종래 본딩 와이어 검사장치의 개략적 구성도,

도 4는 본 발명의 본딩 와이어 검사장치의 한 실시예의 개략적 구성도,

도 5는 본 발명의 본딩 와이어 검사방법에서 카메라의 자동초점조절 플로우 챠트,

도 6은 본 발명에 따른 검사대상인 반제품 상태의 리이드 프레임의 일례를 보인 평면도,

도 7은 본 발명의 본딩 와이어 검사방법에 있어서, 검사대상인 반제품 상태의 리이드 프레임에 대한 검사영역을 다수분할하여 이를 기억시키는 플로우 챠트,

도 8은 본 발명의 본딩 와이어 검사방법에 있어서, 본딩 와이어 검사 단계의 플로우 챠트.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 반도체 칩과 리이드 및 반도체 칩과 리이드에 연결되어 있는 본딩 와이어를 구비하는 단위 반제품이 복수개 마련되어 있는 리이드 프레임에 대한 카메라의 촬영영역을 다수 분할하는 이를 기억시키는 위치기억단계; 기억된 위치중 주어진 위치가 상기 촬영영역내로 위치시키는 위치이동단계; 상기 다수 분할된 촬영영역에 복수의 광원에 의해 상기 촬영영역 내의 본딩 와이어에 조명하는 조명단계; 집중조명되는 본딩 와이어 부분에 대한 카메라의 초점을 카메라의 위치를 변경하면서 조절하는 초점조절단계; 상기 카메라에 의해 본딩 와이어를 촬영하여 전기적 영상신호를 얻는 영상신호 취득단계; 상기 전기적 영상신호를 모니터에 표시한 상태에서 본딩 와이어의 양부를 판단하는 입력하는 양부판단단계;를 구비하며, 다수 분할된 영역이 모두 검사되지 않았을 때 상기 리이드 프레임을 상기 카메라의 이동방향의 수직인 평면상의 직교 좌표상을 이동시켜 상기 초점조절단계로부터 상기 양부판단단계를 수행하도록 된 와이어 본딩 검사 방법이 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 유형에 따르면, 본딩와이어가 본딩되어 있는 검사대상물이 탑재되는 것으로 평면 상의 직교된 좌표 X-Y을 이송하는 X-Y 이송기구와; 상기 X-Y 이송 기구의 상방에 위치하는 것으로 상기 X-Y 직교 좌표에 수직이 Y 방향으로 승하강하는 Y 이송기구와; 상기 검사대상물을 촬영하여 전기적 신호를 발생하는 것으로 상기 Y 이송기구에 장착되는 카메라와; 상기 카메라와 상기 검사대상물의 사이에 위치되며, 상기 검사대상물의 본딩 와이어를 전면적으로 조명하는 복수의 광원을 가지는 광원체와; 상기 카메라로부터 얻어진 영상을 표시하는 모니터와; 상기 X-Y 이송기구, Y 이송기구, 상기 카메라 및 모니터를 제어하는 제어장치와; 상기 제어장치에 연결되는 입력장치를; 구비하는 본딩 와이어 검사장치가 제공된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 본딩와이어 검사장치에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예는 크게 개의 요소를 포함한다.

본딩와이어가 본딩되어 있는 검사대상물, 즉 반제품 상태로 리이드(2)가 마련되고 반도체칩(1)이 탑재된 한편 상기 반도체 칩(10)과 리이드(20)를 연결하는 본딩 와이어(3)가 마련된 리드프레임(100)이 X-Y 이송기구(10)에 탑재된다. 상기 X-Y 이송기구(10)는 수평방향의 평면 상의 직교된 좌표 X-Y 축의 일정거리를 왕복 이송한다. 상기 X-Y 이송 기구(10)의 상방에는 상기 X-Y 직교 좌표에 수직이 Y 방향으로 승하강하는 Y 이송기구(20)가 마련된다. 상기 Y 이송기구(20)에는 상기 검사대상물을 촬영하여 전기적 신호를 발생하는 것으로 카메라(30)가 탑재된다. 상기 카메라(30)와 상기 리이드프레임100)의 사이에는 상기 리이드 프레임(100)의 일정영역을 조명하는 복수의 광원(41)을 가지는 광원체(40)가 위치한다. 이 광원체(40)는 본 발명의 특징지우는 한 요소로서, 상기 광원은, 상기 촬영영역 내의 본딩 와이어를 포괄하는 형태를 가지도록 3차원적으로 배치되어 있고, 특히 바람직하게는 LED(Light Emitting Diode)가 적용된다. 따라서, 카메라(30)에 의한 촬영영역 내에 있는 본딩 와이어(3)를 집중적으로 조명하고 특히 광조사방향이 입체적으로 이루어 지도록 되어 있어서 본딩 와이어(3)의 전체를 골고루 조명한다. 따라서, 카메라(30)에 의해 본딩 와이어(3)가 촬영되었을때에 본딩 와이어(3)부분이 집중적으로 조명되고, 상대적으로 그 외의 부분은 적게 조명되므로 후술하는 모니터(30)상에 본딩 와이어(3)가 큰 콘트라스트 차에 의해 뚜렷히 나타나게 되고, 따라서, 작업자가 본딩 와이어(3)를 보다 정확하게 관찰할 수 있게 된다. 상기 X-Y 이송기구(10), Y 이송기구(20), 상기 카메라(30)는 제어장치(50)에 연결되어 제어된다. 상기 제어장치(50)에는 상기 카메라(30)로부터 얻어진 영상정보를 표시하는 모니터(60)가 연결되고, 그리고 외부정보를 입력하는 입력장치(70)가 연결된다. 상기 제어장치(50)는 상기 X-Y 이송기구(10), Y 이송기구(20)를 제어하여 이들을 주어진 방향으로 이송시키며, 또한 상기 카메라(30)로부터 영상정보 및 제어 정보를 취득하여 모니터(60)에 표시함과 아울러 카메라(30)의 초점을 조절한다.

도 5는 카메라(30)의 초점자동 조절을 위한 플로우 챠트가 도시되어 있다.

먼저, Y 이송기구(20)에 의해 카메라를 초기위치로 이동시킨다(501). 초기위치에서 카메라(300)로부터 얻어지 영상정보를 디지털 처리하여 초기 미분값을 얻는다(502). Y 이송기구(20)를 주어진 높이로 한 단계 낮춘다(503). 다시 카메라(30)로부터 얻어진 영상정보로부터 미분값을 계산한다(504). 504 단계에서 얻어진 미분값과 그 전단계에서 얻어진 미분값을 비교하여 503 단계에서 얻어진 미분값이 감소했는지를 판단하여(505), 미분값이 감소하지 않았으면, 503 단계로부터 505단계를 재수행시키며, 감소했으면, 그 전단계의 위치가 초점이 맞추어진 것으로 판단하여 직전의 위치로 Y-이송기구를 한 단계 높여 정상적인 촬영이 가능한 상태로 카메라(30)를 위치시킨다.(506)

한편, 상기 입력장치(70)는 모니터(60)에 나타난 영상에 따라, 제품의 양부판단에 따른 정보 및 기타 제어 정보를 사용자에 의해 입력받아 이를 상기 제어장치(50)로 전송한다. 도 4에 의하면, 상기 입력장치(70)의 상기 X-Y 이송기구(10)의 전후좌우로 이송시키는 위치이송키(71)와 그 위치를 기억시키는 기억버튼(72) 및 모니터(60)상에 나타난 본딩 와이어의 영상 정보에 따라 본딩와이어의 양부 상태를 입력하는 불량버튼(73) 및 합격버튼(74) 및 기타 불량상태를 기입하기 위하여 일반적인 컴퓨터 키보드에서와 같이 문자 입력버튼(미도시)을 구비한다.

한편, 상기 카메라(30)에 의한 촬영영역은 한 단위 반제품에 대해 전면적이거나 분할된 영역 중 한 영역이 될 수 있다. 도 6는 반제품 상태의 리드 프레임( 100)의 일례를 보인다.

도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 리이드 프레임(100)에는 다수(도 6에서는 3개)의 단위 반제품(101)이 마련된다. 각 단위 반제품(101)의 중앙에는 반도체 칩(1)이 마련되고, 그 주위에 리이드(2)가 마련된다. 그리고, 반도체 칩(1)가 각 리이드(2)는 본딩 와이어(3)에 의해 연결된다. 도 5에서 110 은 카메라(30)에 의한 분할된 한 촬영영역을 표시한다. 따라서, 하나의 단위 반제품(101)를 전체적으로 검사하기 위해서는 분할된 횟수 만큼 촬영영역(110)을 바꾸어 준다. 도 5에 도시된 경우에는 한 촬영영역이 단위 반제품의 1/4에 해당하므로 한 단위 반제품에 대해서 4회의 검사가 이루어 지고, 한 리이드 프레임(100)에 3개의 단위 반제품(101)이 마련되어 있으므로 전체 12회의 검사가 이루어 짐으로써, 한 리이드 프레임(100)에 대한 검사가 종료된다.

이상과 같이 촬영영역을 바꾸어 가면서 부위 별로 본딩 와이어를 검사하기 위해서 X-Y 이송기구가 X-Y 좌표상을 이송하여 목적하는 부위가 카메라(30)의 촬영영역 내에 위치되도록 한다.

X-Y 이송기구에 의한 촬영부위의 변경은 작업자에 의해 입력장치의 위치 이송 키(71)를 조작함으로서 그 위치를 임의적으로 변경가능하다. 그리고, 자동화된 상태로 촬영부위를 조절하기 위해서는 반제품 상태의 표본 리이드 프레임을 X-Y 이송 기구상에 위치시킨 후, 촬영영역의 임의 수로 분할한 상태에서 각 단계별 촬영위치를 미리 입력시킬 수 있다. 이를 위하여, 먼저 표본 리이드 프레임을 X-Y 이송 기구에 탑재한 후, 각 단위 반제품의 촬영부위로 위치 이송 키(71)의 조작에 의해 위치시킨 후 기억버튼(71)을 눌러 상기 제어장치(50)에 기억시키는 과정을 각 표본 리이드 프레임의 전체 걸쳐 수행한다. 도 7은 상기와 같은 분할된 촬영영역별 위치 기억을 위한 플로우 챠트이다.

이상과 같이 표본에 의해 촬영위치가 프리셋팅된 후, 정식으로 각 반제품 상태의 리이드 프레임을 검사하기 위해서는 도 8에 도시된 바와 같은 플로우 챠트에 따른다.

먼저, 전술한 표본 리이드 프레임과 같은 규격의 검사 대상의 리이드 프레임(100)을 X-Y 이송기구(10)에 탑재한다(801).

기억된 위치정보에 따라 첫 번째 기억된 위치의 분할영역이 촬영영역 내에 위치하도록 X-Y 이송기구(10)를 이동한다. 이때에 사용자가 임의 이송 키를 눌렸을 때, 눌려진 횟수 만큼 카운트하여 기억된 차수의 분할영역이 촬영영역으로 이송되게 된다(802).

제어장치(50)에 의해 카메라(30)을 초점을 촬영부위에 맞춘다. 여기에서 초점조절은 전술한 바와 같은 과정을 통해 카메라(30)의 자동포커스 조절이 이루어 진다.(803)

상기 803 단계를 거치면, 모니터(30) 상에 나타난 화면을 통해 작업자가 본딩 와이어의 양부 상태를 관찰하여(804), 본딩 와이어가 양호하면(805), 입력장치(70)의 합격버튼(74)을 누른 후(806), 한 리이드 프레임(100)에 대한 검사가 완료되었으면(807), 검사를 종료(808)하고 완료되지 않았으면 상기 802단계로 이동하여 다음 번 기억된 부분을 카메라(30)의 촬영영역내로 이동시켜 상기와 같은 과정을 통해 검사한다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 검사장치에 의하면, 집중적으로 검사되어야 본딩 와이어가 입체적인 구조의 광원체에 의해 골고루 조명되므로 모니터를 통해 작업자가 본딩 와이어의 성형상태 및 접속상태를 정확하고 신속하게 파악할 수 있다. 또한, 검사 대상이 반제품 상태의 리이드 프레임에 대해 초기 설정된 위치정보에 따라 검사위치를 자동적으로 변경할 수 있으므로 본딩 와이어의 검사가 극히 용이하고 신속하게 이루어 진다. 그리고, 본 발명의 검사장치는 종래와 같이 고가의 장비에 의존하지 않고, 비교적 저가의 구성체에 의해 구성되므로 전체 제작단가가 저렴하다.

Claims

반도체 칩과 리이드 및 반도체 칩과 리이드에 연결되어 있는 본딩 와이어를 구비하는 단위 반제품이 복수개 마련되어 있는 리이드 프레임에 대한 카메라의 촬영영역을 다수 분할하는 이를 기억시키는 위치기억단계;

기억된 위치중 주어진 위치가 상기 촬영영역내로 위치시키는 위치이동단계; 상기 다수 분할된 촬영영역에 복수의 광원에 의해 상기 촬영영역 내의 본딩 와이어에 조명하는 조명단계;

집중조명되는 본딩 와이어 부분에 대한 카메라의 초점을 카메라의 위치를 변경하면서 조절하는 초점조절단계;

상기 카메라에 의해 본딩 와이어를 촬영하여 전기적 영상신호를 얻는 영상신호 취득단계;

상기 전기적 영상신호를 모니터에 표시한 상태에서 본딩 와이어의 양부를 판단하는 입력하는 양부판단단계;를 구비하며,

다수 분할된 상기 영역이 모두 검사되지 않았을 때 상기 리이드 프레임을 상기 카메라의 이동방향의 수직인 평면상의 직교 좌표상을 이동시켜 상기 초점조절단계로부터 상기 양부판단단계를 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 광원을 상기 촬영영역 내의 본딩 와이어를 포괄하는 형태를 가지도록 3차원적으로 배치하는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사 방법.
본딩와이어가 본딩되어 있는 검사대상물이 탑재되는 것으로 평면 상의 직교된 좌표 X-Y을 이송하는 X-Y 이송기구와;

상기 X-Y 이송 기구의 상방에 위치하는 것으로 상기 X-Y 직교 좌표에 수직이 Y 방향으로 승하강하는 Y 이송기구와;

상기 검사대상물을 촬영하여 전기적 신호를 발생하는 것으로 상기 Y 이송기구에 장착되는 카메라와;

상기 카메라와 상기 검사대상물의 사이에 위치되며, 상기 검사대상물의 본딩 와이어를 전면적으로 조명하는 복수의 광원을 가지는 광원체와;

상기 카메라로부터 얻어진 영상을 표시하는 모니터와;

상기 X-Y 이송기구, Y 이송기구, 상기 카메라 및 모니터를 제어하는 제어장치와;

상기 제어장치에 연결되는 입력장치를; 구비하는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사장치.
제3항에 있어서,

상기 광원은, 상기 촬영영역 내의 본딩 와이어를 포괄하는 형태를 가지도록 3차원적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사 장치.
제4항에 있어서,

상기 광원은 LED 인 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사 장치.
제3항에 있어서,

상기 카메라는 상기 반제품 상태의 리이드 프레임의 주어진 일부 영역을 촬영할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사장치.
제3항에 있어서,

상기 입력장치는 상기 X-Y 이송장치의 이동 위치 정보를 입력하는 위치 이동 키를 구비하는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사장치.