KR200176154Y1 - The apparatus for inspecting three dimensional outside of IC and the patterned wafer using a 3D sensor - Google Patents

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    • G01N21/95684Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements

Abstract

본 고안은 빔 스프리터를 이용한 수직광과 환형 광원을 이용한 측광을 조사하는 상태에서 트레이에 탑재된 복수개의 반도체 패키지를 하나씩 촬영하여 촬영 이미지의 그레이(Gray) 레벨값 변화에 따라 3차원적인 외관 검사를 하는 3D 센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 이미지 검사장치에 관한 것이다.The present invention captures a plurality of semiconductor packages mounted on a tray one by one while irradiating vertical light using a beam splitter and metering with an annular light source, and performs three-dimensional visual inspection according to gray level values of the captured image. It relates to a three-dimensional image inspection apparatus for IC and patterned wafer using a 3D sensor.

본 고안 장치는 피검사물에 대해 수직방향으로 설치되어 피검사물의 높이에 따라 각각 다른 양으로 반사되는 빛을 촬영하고 반사되는 빛의 양에 따라 각각 다른 그레이 레벨을 나타내는 촬영 이미지 데이터를 출력하는 3D 센서(15)와, 상기 3D 센서로부터 출력된 이미지 데이터에서 각각의 그레이 레벨에 따른 실물의 높이를 환산하여 모니터(16)와 프린터(17)로 영상 이미지 및 실물 높이를 출력시키는 마이컴(11)과, 상기 마이컴의 제어에 의해 광원(13, 21)을 구동하는 광원 드라이버(12)와, 상기 3D 센서에 의해 촬영될 피검사물을 수직으로 조명하기 위해 3D 센서(15)와 트레이(23)사이에 배치되며 측방의 광원(13)으로부터 조사광을 받아 반투과시키는 빔 스프리터(14)와, 상기 빔 스프리터의 하부에 배치되며 피검사물에 측광조명을 제공하여 정밀한 3차원 이미지 그레이 레벨을 만들어주도록 복수개의 광원이 소정 각도로 하부를 향하는 3단의 환형으로 이루어진 측광조명용 광원(21)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The device of the present invention is installed in a direction perpendicular to the object to be inspected to shoot light reflected in different amounts according to the height of the test object, and a 3D sensor outputting photographed image data representing different gray levels according to the amount of reflected light. (15), and a microcomputer 11 for outputting a video image and a real height to the monitor 16 and the printer 17 by converting the height of the real thing according to each gray level from the image data output from the 3D sensor; Arranged between the 3D sensor 15 and the tray 23 to vertically illuminate the light source driver 12 for driving the light sources 13 and 21 under the control of the microcomputer and the object to be photographed by the 3D sensor. And a beam splitter 14 for transflecting the irradiation light from the side light source 13 and a beam splitter 14 disposed under the beam splitter and providing photometric illumination to the inspected object, thereby providing accurate three-dimensional images. A plurality of light sources to form a gray level is characterized in that consisting of a light source for light metering 21 for the three-stage annular downward facing a predetermined angle.

Description

3디센서를 이용한 아이시 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치{The apparatus for inspecting three dimensional outside of IC and the patterned wafer using a 3D sensor}The apparatus for inspecting three dimensional outside of IC and the patterned wafer using a 3D sensor}

본 고안은 피검사물에 수직으로 조사되는 조명에 의해 피검사물의 높이에 따라 다른 양으로 반사되는 빛을 3D 센서로 촬영하고 촬영된 이미지의 그레이 레벨을 높이로 환산함으로써 3차원적인 외형을 검사하는 3D센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치에 관한 것이다.The present invention is a 3D to examine the three-dimensional appearance by taking a light with a 3D sensor and reflects the light reflected by the amount of the test object in different amounts according to the height of the test object and converting the gray level of the photographed image to the height A three-dimensional appearance inspection apparatus for an IC and a patterned wafer using a sensor.

최근 반도체 제조기술의 발달로 인해 반도체의 패키지가 점점 복잡해지고 리드의 수도 많아지고 있다. 이러한 반도체는 패키지의 경미한 불량에 의해서도 그 특성이 변형되기 때문에 이러한 불량을 검사하기 위한 장비가 절실하게 요구되어 왔다.Recently, due to the development of semiconductor manufacturing technology, the package of semiconductor is becoming more complicated and the number of leads is increasing. Since such a semiconductor is deformed even by a slight defect of a package, equipment for inspecting such a defect is urgently required.

일반적으로 많이 사용되고 있는 검사 장치로는 예를 들면 레이저를 이용한 IC 외관 검사 장치가 있다. 레이저를 이용한 IC 외관 검사 장치는 복수개의 IC를 트레이(tray)에 탑재하고 상기 IC가 탑재된 트레이 전체를 한꺼번에 스캔하는 방식으로 레이저 빔을 조사하고 반사되는 레이저 빔을 검출하여 IC의 3차원적인 외관을 검사하는 것이다.In general, an inspection apparatus widely used includes an IC appearance inspection apparatus using a laser. The IC exterior inspection apparatus using a laser irradiates a laser beam and detects a reflected laser beam by mounting a plurality of ICs in a tray and scanning the entire tray on which the IC is mounted at a time, thereby detecting the three-dimensional appearance of the IC. To check.

그러나 상기와 같은 종래의 레이저를 이용한 IC 외관 검사 장치는 상기 트레이의 재질이 플라스틱으로 되어 있으므로 조사 과정에서 레이저 빔에 의해 쉽게 용해되어 증기를 발생시키게 되고 이러한 플라스틱의 용해에 의한 증기는 IC 주위를 오염시켜 검사시간을 지연시키는 문제점이 있다.However, in the conventional IC exterior inspection apparatus using the laser, since the material of the tray is made of plastic, it is easily dissolved by the laser beam in the irradiation process to generate steam, and the vapor caused by the dissolution of the plastic contaminates the IC. There is a problem to delay the test time.

또한 레이저를 이용한 IC 외관 검사 장치는 레이저 빔이 일정 간격으로 나뉘어져 조사되므로 3차원 이미지 측정에 있어서 정밀도가 떨어지며, 상기와 같이 일정간격으로 레이저 빔을 조사하기 때문에 트레이에 탑재되어 있는 반도체 패키지들은 일직선상에 위치되어야 한다. 이를 위해 종래의 레이저를 이용한 IC 외관 검사장치는 트레이를 흔들어 위치 정렬을 시키기 위한 별도의 장치가 필요하고 트레이의 반도체 패키지를 위치 정렬시키는 별도의 공정이 필요한 문제점이 있다.In addition, the IC exterior inspection apparatus using a laser has a low accuracy in measuring 3D images because the laser beam is divided and irradiated at regular intervals, and the semiconductor packages mounted on the tray are arranged in a straight line because the laser beam is irradiated at a predetermined interval as described above. Should be located at To this end, the conventional IC exterior inspection apparatus using a laser requires a separate device for position alignment by shaking the tray, and a separate process for aligning the semiconductor package of the tray is required.

상기 레이저를 이용한 IC 외관 검사 장치 이외에 사용되는 것으로는 카메라를 이용한 IC 외관 검사 장치가 있으며 그 일예로 미국특허 제5,828,449호가 있다.In addition to the IC appearance inspection apparatus using the laser, there is an IC appearance inspection apparatus using a camera, for example, US Patent No. 5,828,449.

상기 미국특허 제5,828,449호에서는 링(ring) 조명장치를 구비한 카메라를 이용한 IC 외관 검사 장치를 보여주고 있다.US Patent No. 5,828,449 shows an IC appearance inspection apparatus using a camera having a ring illumination device.

상기 링 조명장치는 소정 각도로 아랫방향을 향하고 있는 복수개의 광원들로 구성되고 조명검출장치의 하부에 배치되어 검사하고자 하는 IC를 전체적으로 조사하도록 이루어져 있다.The ring illumination device is composed of a plurality of light sources facing downward at a predetermined angle and disposed under the illumination detection device so as to irradiate the IC to be inspected as a whole.

그러나, 상기와 같은 링 조명장치를 사용하여 솔더 볼이나 리드를 조사할 경우 솔더 볼의 중앙 및 가장자리 부분과 리드의 경사지지 않은 부분에는 빛이 조사되지 않기 때문에 정확한 이미지 측정이 어렵고, 측정된 솔더 볼 이미지의 넓이 차이에 의해 높이를 추정할 뿐이며 정확한 높이를 측정하는데는 어려움이 있었다.However, when irradiating the solder ball or the lead using the ring illuminator as described above, since the light is not irradiated to the center and the edge of the solder ball and the non-inclined part of the lead, accurate image measurement is difficult, and the measured solder ball The height was estimated only by the difference in the width of the image, and it was difficult to measure the exact height.

또한, 상기의 IC 외관 검사 장치는 링 조명장치가 측면에서 조사하므로 트레이에 탑재된 IC가 트레이의 그림자에 가려지게 된다. 이러한 트레이 그림자의 영향을 피하기 위해 트레이에 탑재되어 있는 IC를 하나씩 검사 장치로 옮겨 놓고 촬영하게 되는데, 검사를 위해 IC를 트레이에서 검사 장치로 옮기고 검사 후 다시 트레이로 옮기는 조작 과정에서 IC의 파손이 발생될 수 있고, 상기 과정에 의해 검사 시간이 지연되는 문제점이 있었다.In addition, since the ring illuminator irradiates from the side of the IC appearance inspection apparatus, the IC mounted on the tray is covered by the shadow of the tray. In order to avoid the effect of the shadow of the tray, the ICs mounted on the trays are transferred to the inspection device one by one, and the camera is taken.In the process of moving the IC from the tray to the inspection device for inspection, and then back to the tray, damage to the IC occurs. There is a problem that the test time is delayed by the above process.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 3D 센서의 하부에 배치된 빔 스프리터에 의해 그 측방의 광원으로부터의 조사광을 검사하고자 하는 반도체 패키지의 솔더 볼 또는 리드에 수직으로 조사하고, 상기 빔 스프리터의 하부에 배치된 환형 광원에 의해 상기 빔 스프리터에 의한 조사광 영역과 겹쳐지도록 측광으로 조사하여 높이에 따라 다른 양으로 반사되는 빛을 3D 센서가 촬영하여 촬영된 이미지의 그레이 레벨로부터 높이를 환산함으로써, 3차원적인 외관 검사를 할 수 있는 3D센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치를 제공하는데 있다.Disclosure of Invention An object of the present invention for solving the above problems is to vertically irradiate the solder ball or lead of a semiconductor package to inspect the irradiation light from the light source on the side by a beam splitter disposed under the 3D sensor, and The 3D sensor converts the height from the gray level of the photographed image by radiating light reflected by a different amount depending on the height by irradiating with metering light so as to overlap with the irradiation light area by the beam splitter by an annular light source disposed below the splitter. The present invention provides a three-dimensional appearance inspection apparatus for an IC and a patterned wafer using a 3D sensor capable of three-dimensional appearance inspection.

도 1은 본 고안에 의한 3D 센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치의 구성도,1 is a configuration diagram of a three-dimensional appearance inspection apparatus of an IC and a patterned wafer using a 3D sensor according to the present invention,

도 2a는 솔더 볼에 빛이 조사된 경우의 빛의 경로를 나타내는 도면,2A is a view showing a path of light when light is irradiated onto a solder ball;

도 2b는 리드에 빛이 조사된 경우의 빛의 경로를 나타내는 도면,2B is a view showing a path of light when light is irradiated to the lead;

도 3a는 그레이 레벨 변화에 따른 솔더 볼의 높이를 나타내는 도면,Figure 3a is a view showing the height of the solder ball according to the gray level change,

도 3b는 서로 다른 그레이 레벨을 갖는 솔더 볼들간의 높이차를 나타내는 도면,3b is a view showing a height difference between solder balls having different gray levels;

도 4a 내지 도 4c는 솔더 볼의 이미지 형태에 따른 외관 모양을 각각 나타내는 도면,4A to 4C are views each showing an external appearance according to an image form of a solder ball,

도 5는 서로 다른 그레이 레벨을 갖는 리드들간의 높이차를 나타내는 도면,5 is a view showing a height difference between leads having different gray levels;

도 6은 본 고안 장치에 의한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 과정을 나타내는 흐름도.6 is a flow chart showing a three-dimensional appearance inspection process of the IC and the patterned wafer by the device of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

11 : 마이컴 12 : 광원 드라이버11: micom 12: light source driver

13, 21 : 광원 14 : 빔 스프리터13, 21: light source 14: beam splitter

15 : 3D 센서 16 : 모니터15: 3D sensor 16: monitor

17 : 프린터 18 : 메모리17: printer 18: memory

19 : 인터페이스 장치 20 : 제어컴퓨터19: interface device 20: control computer

23 : 트레이 30 : 반도체 패키지23 tray 30 semiconductor package

31 : 솔더 볼31: solder ball

상기 목적을 이루기 위해, 본 고안의 3D센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치는 트레이상에 배치된 반도체 패키지에 대해 수직방향으로 설치되어 상기 반도체 패키지의 솔더 볼 높이에 따라 각각 다른 양으로 반사되는 빛을 촬영하고 반사되는 빛의 양에 따라 각각 다른 그레이 레벨을 나타내는 촬영 이미지를 소정 바이트 프레임 형태로 출력하는 3D 센서와, 상기 3D 센서로부터 출력된 반도체 패키지의 이미지 데이터를 입력하고 각각의 그레이 레벨에 따른 실물의 높이를 환산하여 모니터와 프린터로 영상 이미지 및 실물 높이를 출력시키는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어에 의해 광원을 구동하는 광원 드라이버와, 상기 3D 센서에 의해 촬영될 반도체 패키지를 수직으로 조명하기 위해 3D 센서와 트레이 사이에 배치되며 측방의 광원으로부터 조사광을 받아 반투과시키는 빔 스프리터와, 상기 빔 스프리터의 하부에 배치되며 상기 트레이 상의 반도체 패키지에 측광조명을 제공하여 정밀한 3차원 이미지 그레이 레벨을 만들어주도록 복수개의 광원이 소정 각도로 하부를 향하는 3단의 환형으로 이루어진 측광조명용 광원을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the three-dimensional appearance inspection apparatus of the IC and the patterned wafer using the 3D sensor of the present invention is installed in a vertical direction with respect to the semiconductor package disposed on the tray, each different according to the solder ball height of the semiconductor package 3D sensor for photographing the light reflected by the amount and outputting a photographed image representing different gray levels in the form of a predetermined byte frame according to the amount of reflected light, and input image data of the semiconductor package output from the 3D sensor A microcomputer for outputting an image image and a real height to a monitor and a printer by converting the height of the object according to the gray level of the light source, a light source driver for driving a light source under the control of the microcomputer, and a semiconductor package to be photographed by the 3D sensor Light source on the side, placed between the 3D sensor and the tray for vertical illumination A beam splitter for receiving light from the semi-transmissive beam and a plurality of light sources disposed below the beam splitter and provided with a plurality of light sources at a predetermined angle so as to provide photometric illumination to the semiconductor package on the tray to create a precise three-dimensional image gray level. Characterized in that it comprises a three-stage annular light source for illumination.

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안에 의한 3D 센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a three-dimensional appearance inspection apparatus of an IC and a patterned wafer using a 3D sensor according to the present invention.

도면과 같이 3D 센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치는 트레이 또는 릴 테이프(Reel Tape)상에 배치된 반도체 패키지에 대해 수직방향으로 설치되어 조명에 의해 반도체 패키지의 솔더 볼 높이에 따라 다른 양으로 반사되는 빛을 촬영하는 3D 센서(15)와, 상기 3D 센서에 의해 촬영된 솔더 볼 높이에 따라 다른 그레이 레벨을 갖는 반도체 패키지의 이미지 데이터를 입력하고 상기 그레이 레벨에 따른 실물의 높이를 환산하여 모니터(16)와 프린터(17)로 영상 이미지 및 실물 높이를 출력하는 마이컴(11)과, 상기 마이컴의 제어에 의해 광원(13, 21)을 구동하는 광원 드라이버(12)와, 상기 3D 센서에 의해 촬영될 반도체 패키지를 수직으로 조명하기 위해 3D 센서(15)와 트레이(23)사이에 배치되며 그 측방의 광원(13)으로부터 조사광을 받아 반투과시키는 빔 스프리터(Beam splitter)(14)와, 상기 트레이 상의 반도체 패키지에 측광조명을 제공하여 정밀한 3차원 이미지 그레이 레벨을 만들어주도록 상기 광원 드라이버(12)에 의해 제어되는 측광조명용 광원(21)을 포함하여 구성된다.As shown in the drawing, a three-dimensional appearance inspection apparatus for IC and patterned wafer using a 3D sensor is installed perpendicularly to a semiconductor package disposed on a tray or a reel tape, and is illuminated on the solder ball height of the semiconductor package by illumination. 3D sensor 15 for photographing light reflected by a different amount and the image data of the semiconductor package having a different gray level according to the solder ball height photographed by the 3D sensor is input and the actual height according to the gray level A microcomputer 11 for outputting a video image and an actual height to the monitor 16 and the printer 17 by converting the?, A light source driver 12 for driving the light sources 13 and 21 under the control of the microcomputer, and It is disposed between the 3D sensor 15 and the tray 23 to vertically illuminate the semiconductor package to be photographed by the 3D sensor, and receives the irradiated light from the light source 13 on the side thereof to make it transflective. Includes a beam splitter 14 and a light source 21 for metering illumination controlled by the light source driver 12 to provide metering illumination to the semiconductor package on the tray to produce a precise three-dimensional image gray level. It is configured by.

여기에서, 상기 측광조명용 광원(21)은 빔 스프리터(14)의 하부에 배치되며 복수개의 광원이 일정 각도로 내측을 향하여 경사진 모양의 3단 환형으로 형성되어 있다.Here, the photometric illumination light source 21 is disposed below the beam splitter 14, and a plurality of light sources are formed in a three-stage annular shape inclined inward at a predetermined angle.

또, 상기 마이컴(11)에는 3D 센서에 의해 촬영된 반도체 패키지의 영상 이미지를 출력하기 위한 모니터(16) 및 프린터(17)와, 상기 마이컴(11)의 자체 프로그램이 저장되어 있는 메모리(18)가 연결된다.In addition, the microcomputer 11 includes a monitor 16 and a printer 17 for outputting a video image of a semiconductor package photographed by a 3D sensor, and a memory 18 in which an own program of the microcomputer 11 is stored. Is connected.

또한, 상기 마이컴(11)에는 사용자에 의해 검사 장치의 전체적인 제어를 위한 제어컴퓨터(20)가 인터페이스 장치(19)를 통하여 연결되어 있다.In addition, the microcomputer 11 is connected to the control computer 20 for the overall control of the inspection apparatus by the user through the interface device 19.

상기 빔 스프리터의 하부에는 검사하기 위한 복수개의 반도체 패키지가 탑재된 트레이(23)를 올려놓는 선반(22)이 설치되어 있다.Under the beam splitter, a shelf 22 on which a tray 23 on which a plurality of semiconductor packages for inspection are mounted is placed.

상기와 같이 구성된 3D 센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 이미지 검사 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the 3D image inspection apparatus of the IC and the patterned wafer using the 3D sensor configured as described above is as follows.

먼저, 사용자가 제어컴퓨터(20)를 통해 검사장치에 3차원 이미지 촬영동작을 수행하도록 제어신호를 출력하면 상기 제어신호가 인터페이스 장치(19)를 통하여 마이컴(11)으로 입력된다.First, when a user outputs a control signal to the inspection apparatus through the control computer 20 to perform the 3D image photographing operation, the control signal is input to the microcomputer 11 through the interface device 19.

마이컴(11)은 상기 제어컴퓨터(20)의 제어신호 입력에 따라 광원 드라이버(12) 및 3D 센서(15)로 소정 제어신호를 출력한다. 광원 드라이버(12)는 상기 마이컴의 제어신호에 의해 광원(13, 21)을 구동시킨다.The microcomputer 11 outputs a predetermined control signal to the light source driver 12 and the 3D sensor 15 according to the control signal input of the control computer 20. The light source driver 12 drives the light sources 13 and 21 by the control signal of the microcomputer.

상기 광원 드라이버(12)에 의해 구동된 광원(13)은 조사광을 빔 스프리터(14)를 통해 반도체 패키지(30)에 수직으로 조사하고, 광원(21)은 상기 광원(13)에 의해 조사된 반도체 패키지의 영역과 겹치도록 측광으로 조사한다.The light source 13 driven by the light source driver 12 irradiates the irradiation light perpendicularly to the semiconductor package 30 through the beam splitter 14, and the light source 21 is irradiated by the light source 13. Irradiation is performed by photometry so as to overlap the area of the semiconductor package.

상기와 같이 반도체 패키지에 조사광이 조사되는 상태에서 상기 마이컴(11)에 의해 온 제어된 3D 센서(15)는 반도체 패키지상의 솔더 볼이나 또는 리드의 높이에 따라 각각 다른 양으로 반사되는 빛을 촬영하여 얻어진 이미지를 소정 바이트의 프레임 형태로 마이컴(11)에 전송한다.As described above, the controlled 3D sensor 15 turned on by the microcomputer 11 in a state in which irradiation light is irradiated onto the semiconductor package photographs light reflected by different amounts according to the height of solder balls or leads on the semiconductor package. The obtained image is transferred to the microcomputer 11 in the form of a frame of a predetermined byte.

상기에서 3D 센서(15)는 상하좌우 이동수단(도시되지 않음)에 의해 이동되어 트레이 또는 릴 테이프에 탑재된 복수개의 반도체 패키지를 하나씩 면적 단위로 3차원 이미지 측정하게 된다. 상기에서 상하좌우 이동수단은 트레이에 설치될 수도 있다.The 3D sensor 15 is moved by up, down, left, and right moving means (not shown) to measure three-dimensional images of a plurality of semiconductor packages mounted on a tray or a reel tape, one by one, in area units. The vertical movement means may be installed in the tray.

그 후, 마이컴(11)에서는 상기 3D 센서에 의해 촬영된 반도체 패키지의 이미지 데이터를 입력하고 입력된 이미지 데이터의 그레이 레벨을 실물 높이로 환산하여 그의 불량여부를 사용자가 관찰할 수 있도록 촬영된 이미지 및 실물 높이를 모니터(16) 및 프린터(17)로 출력시킨다.Thereafter, the microcomputer 11 inputs the image data of the semiconductor package photographed by the 3D sensor, converts the gray level of the input image data into the real height, and photographs the image so that the user can observe whether there is a defect. The actual height is output to the monitor 16 and the printer 17.

도 2a는 솔더 볼에 빛이 조사된 경우의 빛의 경로를 나타내는 도면으로서, 상기 광원(13)에 의한 조사광이 빔 스프리터를 통하여 솔더 볼의 상부면과 수직으로 입사되며, 상기 광원(21)에 의한 조사광이 솔더볼의 측면으로 입사되는 것을 나타내고 있다.FIG. 2A is a view illustrating a path of light when light is irradiated onto a solder ball, in which irradiation light by the light source 13 is incident perpendicularly to an upper surface of the solder ball through a beam splitter, and the light source 21 Indicates that the incident light is incident on the side surface of the solder ball.

도 2b는 리드에 빛이 조사된 경우의 빛의 경로를 나타내는 도면으로서, 상기 광원(13)에 의한 조사광이 빔 스프리터를 통하여 리드의 상부면과 수직으로 입사되며, 상기 광원(21)에 의한 조사광이 리드의 측면으로 입사되는 것을 보여주고 있다.2B is a view showing a path of light when light is irradiated to the lead, and the light emitted by the light source 13 is incident perpendicularly to the upper surface of the lead through the beam splitter, It shows that the irradiation light is incident on the side of the lead.

도 3a는 그레이 레벨 변화에 따른 솔더 볼의 높이를 나타내는 도면이다.3A is a view illustrating the height of solder balls according to gray level changes.

도면에서와 같이 중앙의 흰부분은 그레이 레벨이 256레벨로서 반사되는 빛의 양이 가장 많은 부분, 즉, 높이가 가장 높은 부분을 나타내고 가장자리의 검은부분은 그레이 레벨이 1레벨로서 반사되는 빛의 양이 가장 적은 부분, 즉, 높이가 가장 낮은 부분을 나타낸다.As shown in the figure, the white part in the center represents the highest amount of light reflected by the gray level at 256 levels, that is, the highest part, and the black part at the edge shows the amount of light reflected by the gray level as 1 level. This shows the smallest part, that is, the part with the lowest height.

상기에서 알 수 있듯이 3D 센서에 의해 측정된 이미지가 반사되는 빛의 양에 따라 각각 다른 그레이 레벨로 나타나기 때문에 각각의 그레이 레벨에 따른 높이를 환산함으로써, 피검사물의 정확한 높이 및 외관 측정이 가능하게 된다.As can be seen from the above, since the image measured by the 3D sensor appears in different gray levels according to the amount of reflected light, it is possible to accurately measure the height and appearance of the inspected object by converting the height according to each gray level. .

도 3b는 서로 다른 그레이 레벨을 갖는 솔더 볼들간의 높이차를 나타내는 도면으로서, 도면의 좌측과 같이 높이가 더 높은 솔더 볼의 이미지는 도면 우측의 높이가 더 낮은 솔더 볼의 이미지에 비해 중앙의 흰부분이 더 넓게 나타나게 된다. 따라서, 서로 다른 높이를 갖는 솔더 볼의 이미지는 도면과 같이 서로 다른 그레이 레벨을 갖는 것을 알 수 있다.3b is a view showing the difference in height between solder balls having different gray levels, in which an image of a solder ball having a higher height as shown in the left side of the drawing is shown in the center of white compared to an image of a solder ball having a lower height on the right side of the drawing. The part appears wider. Therefore, it can be seen that the images of the solder balls having different heights have different gray levels as shown in the drawing.

도 4a 내지 도 4c는 솔더 볼의 이미지 형태에 따른 외관 모양을 각각 나타내는 도면이다.4A to 4C are diagrams each illustrating an external appearance according to the image form of the solder ball.

먼저, 도 4a는 정상적인 솔더 볼인 경우의 이미지를 나타내는 것으로서, 중앙의 흰부분이 전체적으로 균일한 형태를 이루고 있으며 가장자리로 갈수록 점점 짙은 색을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.First, FIG. 4A shows an image in the case of a normal solder ball, and it can be seen that the white part in the center has a uniform shape as a whole, and shows a darker color toward the edge.

도 4b는 상부가 고르지 못한 솔더 볼인 경우의 이미지를 나타내는 것으로서, 중앙의 흰부분이 불균일한 형태를 이루고 있는 것을 알 수 있다.FIG. 4B shows an image in the case where the upper part is an uneven solder ball, and it can be seen that the white part in the center has an uneven shape.

또, 도 4c는 솔더 볼의 유무에 따른 이미지의 차이를 나타내는 것으로서, 좌측의 중앙에 흰부분이 있는 이미지는 솔더 볼이 존재하는 것이고, 우측과 같이 흰부분이 없고 전체적으로 회색을 띄는 것은 솔더 볼이 존재하지 않는 것을 의미한다.In addition, Figure 4c shows the difference in the image according to the presence or absence of the solder ball, the image with a white part in the center of the left side is the presence of the solder ball, as shown in the right side there is no white part and the overall gray is the solder ball It does not exist.

도 5는 서로 다른 그레이 레벨을 갖는 리드들간의 높이차를 나타내는 도면으로서, 도면의 좌측과 같이 높이가 더 높은 리드의 이미지는 도면 우측의 높이가 더 낮은 리드의 이미지에 비해 흰부분이 더 넓게 나타나고 그레이 레벨이 더 넓게 분포되어 있다. 따라서, 서로 다른 높이를 갖는 리드의 이미지는 도면과 같이 서로 다른 그레이 레벨을 갖는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a view illustrating height differences between leads having different gray levels. As shown in the left side of the drawing, an image of a lead having a higher height appears wider in white than an image of a lead having a lower height on the right side of the drawing. Gray levels are more widely distributed. Accordingly, it can be seen that the images of the leads having different heights have different gray levels as shown in the drawing.

도 6은 본 고안 장치에 의한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 과정을 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart showing a three-dimensional appearance inspection process of the IC and the patterned wafer by the device of the present invention.

도면에서 참조되는 바와 같이, 단계(101)에서 최초 촬영 개시영역(n)이 설정되었는가의 여부를 판단하여 최초 촬영 개시영역(n)이 설정된 경우 단계(102)를 실행하여 촬영 개시 신호가 입력되었는가의 여부를 판단한다.As shown in the figure, in step 101, it is determined whether or not the initial shooting start area n is set, and if the initial shooting start area n is set, step 102 is executed to input a shooting start signal. Determine whether or not.

상기 단계(102)에서 촬영 개시 신호가 입력되면, 단계(103)에서 설정된 영역(n)을 3D 센서로 촬영한다.When the photographing start signal is input in step 102, the area n set in step 103 is photographed by the 3D sensor.

그 후, 단계(104)에서 촬영된 영역(n)이 촬영 종료 영역(m)인가의 여부를 판단하여 촬영 종료 영역(m)이 아닌 경우 단계(105)를 실행하고, 촬영 종료 영역(m)인 것으로 판단된 경우 단계(106)를 실행한다.Thereafter, it is determined whether the photographed area n in step 104 is the shooting end area m, and if it is not the shooting end area m, step 105 is executed and the shooting end area m If it is determined to be, step 106 is executed.

단계(105)에서는 3D 센서를 n(=n+1)영역으로 이동시킨 후 상기 단계(103)로 리턴하여 이동된 영역을 촬영한다.In step 105, the 3D sensor is moved to the n (= n + 1) area, and then the process returns to step 103 to photograph the moved area.

단계(106)에서는 3D 센서의 촬영동작을 중지한다.In step 106, the photographing operation of the 3D sensor is stopped.

다음으로, 단계(107)에서는 상기 m개의 영역에 대한 촬영 이미지의 그레이 레벨로부터 실물 높이를 환산하게 되고, 최종적으로 단계(108)에서 사용자가 반도체 패키지 솔더 볼의 불량여부를 관찰할 수 있도록 상기 단계(107)에서 환산된 m개의 이미지에 대한 실물의 높이와 m개의 촬영 이미지를 모니터 및 프린터로 출력시키게 된다.Next, in step 107, the actual height is converted from the gray level of the photographed image for the m areas, and finally, in step 108, the user can observe whether the semiconductor package solder ball is defective. The height and m photographed images of the m images converted at 107 are output to the monitor and the printer.

상기 단계(107)에서, 환산 높이는 미리 입력되어 있는 각각의 그레이 레벨에 따른 높이값에 의해 결정된다.In the step 107, the converted height is determined by the height value corresponding to each gray level input in advance.

예컨대, 도 4a에서 참조되는 바와 같이 조사광은 솔더 볼의 높이에 따라 각각 다른 양으로 반사되므로 촬영된 이미지는 반사되는 빛의 양에 따라 각각 다른 그레이 레벨을 갖게 된다. 여기서, 촬영된 이미지 중앙의 흰부분은 반사된 빛의 양이 가장 많은 부분으로서 그레이 레벨은 256레벨이고, 중앙에서 밖으로 갈수록 반사되는 빛의 양이 점점 적어지며 이미지의 가장자리 부분은 반사된 빛의 양이 가장 적은 부분으로서 그레이 레벨은 1레벨이다. 상기와 같이, 촬영된 이미지의 각각의 그레이 레벨에 의해 실물의 높이를 정확히 측정할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4A, the irradiation light is reflected in different amounts depending on the height of the solder ball, and thus the photographed image has different gray levels according to the amount of reflected light. Here, the white part in the center of the image is the most reflected light amount, the gray level is 256 levels, and the amount of reflected light decreases gradually from the center to the outside, and the edge of the image is the amount of reflected light. As the smallest part, the gray level is one level. As described above, the height of the real object can be accurately measured by each gray level of the photographed image.

상기와 같이 본 고안의 3D 센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 이미지 검사 장치에 의하면 빔 스프리터를 이용한 그 측방의 광원과, 상기 빔 스프리터의 하부에 배치된 측광조명용 광원에 의한 조사광으로 수직 및 측면방향에서 피검사물에 조사하고, 피검사물의 높이에 따라 각각 다른 양으로 반사되는 빛을 3D 센서로 촬영하여 촬영된 이미지의 그레이 레벨을 실물 높이로 환산함으로써, 정확한 높이 측정을 할 수 있는 효과가 있다.According to the three-dimensional image inspection device of the IC and the patterned wafer using the 3D sensor of the present invention as described above, it is perpendicular to the irradiation light by the light source on the side using the beam splitter and the photometric illumination light source disposed below the beam splitter. And by irradiating the inspected object in the lateral direction, and converting the gray level of the photographed image to the real height by capturing light reflected by a different amount depending on the height of the inspected object with the 3D sensor, thereby enabling accurate height measurement. There is.

또한, 광원에 의한 조사광을 빔 스프리터에 의해 피검사물에 수직으로 조사하므로 트레이의 그림자에 의한 영향을 받지 않고, 3D 센서가 트레이에 탑재된 복수개의 반도체 패키지를 하나씩 면적 단위로 측정하므로 반도체 패키지의 파손 및 검사 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the irradiation light from the light source is irradiated perpendicularly to the inspected object by the beam splitter, the 3D sensor measures the semiconductor packages mounted on the tray in area units one by one without being affected by the shadow of the tray. There is an effect that can reduce breakage and inspection time.

Claims (1)

트레이상에 배치된 반도체 패키지에 대해 수직방향으로 설치되어 상기 반도체 패키지의 솔더 볼 높이에 따라 각각 다른 양으로 반사되는 빛을 촬영하고 반사되는 빛의 양에 따라 각각 다른 그레이 레벨을 나타내는 촬영 이미지를 소정 바이트 프레임 형태로 출력하는 3D 센서(15)와, 상기 3D 센서로부터 출력된 반도체 패키지의 이미지 데이터를 입력하고 각각의 그레이 레벨에 따른 실물의 높이를 환산하여 모니터(16)와 프린터(17)로 영상 이미지 및 실물 높이를 출력시키는 마이컴(11)과, 상기 마이컴의 제어에 의해 광원(13, 21)을 구동하는 광원 드라이버(12)와, 상기 3D 센서에 의해 촬영될 반도체 패키지를 수직으로 조명하기 위해 3D 센서(15)와 트레이(23)사이에 배치되며 측방의 광원(13)으로부터 조사광을 받아 반투과시키는 빔 스프리터(14)와, 상기 빔 스프리터의 하부에 배치되며 상기 트레이 상의 반도체 패키지에 측광조명을 제공하여 정밀한 3차원 이미지 그레이 레벨을 만들어주도록 복수개의 광원이 소정 각도로 하부를 향하는 3단의 환형으로 이루어진 측광조명용 광원(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 센서를 이용한 IC 및 패턴드 웨이퍼의 3차원 외관 검사 장치.It is installed in a vertical direction with respect to the semiconductor package disposed on the tray to take light reflected in different amounts according to the solder ball height of the semiconductor package, and take a photographed image representing different gray levels according to the amount of reflected light. 3D sensor 15 for outputting in the form of a byte frame and the image data of the semiconductor package output from the 3D sensor is input and the height of the real according to each gray level is converted into an image to the monitor 16 and the printer 17 In order to vertically illuminate a microcomputer 11 for outputting an image and a real height, a light source driver 12 for driving light sources 13 and 21 under the control of the microcomputer, and a semiconductor package to be photographed by the 3D sensor. A beam splitter 14 disposed between the 3D sensor 15 and the tray 23 and transflecting the irradiation light from the light source 13 on the side; And a light source 21 for metering illumination disposed in a three-stage annular shape in which a plurality of light sources are directed downwards at a predetermined angle so as to provide metering illumination to the semiconductor package on the tray to create a precise three-dimensional image gray level. Three-dimensional appearance inspection apparatus of the IC and patterned wafer using a 3D sensor, characterized in that.
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