KR20020031567A - Ｃｃｄ 카메라를 이용한 칩 표면 결함 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCD 카메라를 이용한 칩 표면 결함 검출 방법에 관한 것이다. 종래에 이물질에 의한 칩 표면 오염 등에서 기인된 오인식에 의한 과다 불량 검출이 이루어지는 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 CCD 카메라를 통해 칩 표면의 이미지를 얻는 단계와, 칩 표면의 이미지 전체를 복수 개의 영역으로 분할하여 각각의 영역에 대하여 독립적인 검사 판정 기준을 적용하여 결함을 검출하는 단계를 포함한다. 실제 불량 제품의 영상 특성과 외부 영향에 의한 영상 특성을 파악하여 서로 다른 검사 판정 기준을 적용하여 검사함으로써 검사 오류를 최소화하여 과다 및 과소 검출을 줄이고 실제 불량을 효과적으로 검출할 수 있다. 따라서, 과다 및 과소 불량 검출에 의한 설비 저하 및 품질 불량 문제를 해결할 수 있다.

Description

ＣＣＤ 카메라를 이용한 칩 표면 결함 검출 방법{Inspection method of chip surface defaults using CCD camera}

본 발명은 CCD 카메라를 이용한 칩 표면 결함 검출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 칩의 표면 결함 검사 시에 일어날 수 있는 오인식에 의한 과다검출을 줄여 실제 결함이 있는 제품만을 정확히 검출하기 위한 칩 표면 결함 검출 방법에 관한 것이다.

패키지 형태가 점차 경박 단소화 되면서 기존의 플라스틱 패키지와는 전혀 다른 형태의 새로운 구조를 갖는 제품들이 출현하였다. 대표적인 예로 칩 스케일 패키지(CSP; chip scale package)가 알려져 있다. 칩 스케일 패키지는 패키지에 베어 칩(bare chip)과 거의 비슷한 수준의 크기를 갖기 때문에 고밀도 실장 및 전자기기의 소형화와 박형화 및 경량화에 유리하다. 그런데 대부분의 칩 스케일 패키지는 크기의 축소를 위해 칩을 완전히 봉지하지 않고 필요한 부분만 봉지시킨 구조를 갖게 된다. 이와 같은 이유로 칩 스케일 패키지, 예컨대 미국의 테세라(Tessera)사의 마이크로 볼 그리드 어레이 패키지(μBGA; micro ball grid array)는 칩 표면이 외부로 노출된 형태이기 때문에 물리적인 영향에 의한 칩 자체의 손상 우려가 상대적으로 높다.

도 1은 물리적 결함을 포함하는 칩 표면의 평면도이고, 도 2는 CCD 카메라를 이용한 결함 검출의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 물리적인 영향에 의해 발생될 수 있는 대표적인 칩(11) 표면의 결함에는 칩 크랙(chip crack; 31)과 칩핑(chipping; 33) 등이 있다. 칩 크랙(31)은 칩 표면의 일부영역이 금이 간 형태의 불량이며, 칩 전체에서 발생된다. 칩핑(33)은 칩의 일부분이 떨어져 나간 형태의 불량이며, 칩 모서리에서 발생된다. 이와 같은 칩 표면의 결함 존재 여부를 검사하기 위한 방법으로는 CCD 카메라를 이용한 방법이 있다.

도 2를 참조하면, CCD 카메라(21)를 이용한 칩 표면 결합 검사 방법은 CCD 카메라를 이용하여 피검사체인 칩 표면의 이미지를 획득하여 양호/불량을 판정하는 방법이다. 칩(11)에 강한 LED(light emitting diode; 23) 조명을 조사하여 반사되는 이미지를 CCD 카메라로 획득한다. 정상적인 칩의 경우 표면의 이미지가 밝게 나타나고, 물리적인 결함이 있는 경우 결함부분이 상대적으로 어둡게 나타난다.

그러나 이와 같은 CCD 카메라를 이용한 표면 결함 검출 방법은, 실제 불량이 아닌 제품을 불량으로 오인식하여 과다 불량 검출등의 문제점을 갖고 있다. 예를 들어, 조립 공정 중 일어나는 표면 오염인 인캡 오버플로우(Encapsulation overflow; 43)와 지문 및 기타 여러 가지 이물질에 의한 표면 오염(41)의 경우에 제품이 특성이나 외관 측면에서 실제 불량은 아니나 정상적인 웨이퍼 칩 표면과 비교 시, 이미지가 상대적으로 어둡게 나타나기 때문이다. 이는 CCD 카메라를 이용한 기존의 검사 방법이 하나의 영상 이미지의 판정 기준으로 칩 표면 전체의 결함 유무를 판정하기 때문이며, 영상 이미지 판정 기준의 설정에 따라 과소 검출이 존재할 수도 있다.

예를 들어, 표 1의 판정 기준 1에 준하여 실제 불량인 칩 크랙의 불량 인식이 가능하도록 정상 제품과의 명암 차를 설정하면, 인캡 오버플로우(43)가 존재하는 제품은 칩 크랙(31)의 이미지보다 더 어둡게 나타나 불량으로 간주된다. 인캡 오버플로우에 의한 과다 검출을 줄이기 위해 정상 제품과의 명암 차를 상향조정한 판정 기준 2에 의하면, 인캡 오버플로우에 의한 과다 검출은 없으나 역으로 실제 불량인 칩 크랙(31)을 선별해내지 못하는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명의 목적은 원하지 않는 과다 과소 불량 검출을 방지하는 칩 표면 결함 검출 방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 물리적 결함을 포함하는 칩 표면의 평면도,

도 2는 CCD 카메라를 이용한 결함 검출의 개략도,

도 3은 검사 영역을 나타내는 칩 표면의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

11: 칩12: 전체 검사 영역

13: 솔더 볼21: CCD 카메라

23: 공급 조명31: 칩 크랙(chip crack)

33: 칩핑(chipping)41: 이물질에 의한 오염

43: 인캡 오버플로우(encapsulation overflow)

61a, 61b, 61c, 61d: 제 1분할 검사 영역

62: 제 2분할 검사영역

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 표면 결함 검출 방법은, CCD 카메라를 이용한 칩 표면 결함 검출 방법에 있어서, CCD 카메라를 통해 칩 표면의 이미지를 얻는 단계와, 칩 표면의 이미지 전체를 복수 개의 영역으로 분할하여 각각의 영역에 대하여 독립적인 검사 판정 기준을 적용하여 결함을 검출하는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다. 전체 검사 영역을 표면 결함이 나타나는 부분에 따라 몇 개의 부분 검사 영역으로 분할하고, 각각의 영역에서 실제 불량과 과다 검출 요인 사이의 특성, 예컨대 명암 특성을 구분 할 수 있는 검사 판정 기준에 따라 검사를 진행하여 과다 검출 요인을 표면 결함 요인으로부터 배제시킴으로써 과다 검출을 최소화하면서 실제 불량을 정확하게 검출해낸다.

바람직하게는 독립적인 검사 판정 기준을 정상 칩 이미지와의 명암 차이로한다. 그리고, 칩 이미지가 분할되는 영역을 칩 중앙 부분과 칩 가장자리 부분으로 분할한다.

예를 든다면, CCD 카메라로 얻어지는 이미지의 명암을 0~255등급의 그레이 레벨(grey level)로 구분하여, 칩 중앙 부분의 영역에 소정의 검사 판정 기준을 50-80사이에서 설정하고 칩 가장자리 부분의 검사 판정 기준을 140이상에서 설정한다. CCD 카메라가 획득한 칩 표면 영상 이미지를 각 화소 단위로 명도에 따라 0~255등급의 그레이 레벨로 표시하고, 밝게 나타나는 정상적인 표면 상태(255 등급에 근사한 값)의 평균값과 상대적으로 어둡게 나타나는 영역(상대적으로 그레이 레벨이 작은 값)과의 차이 값을 결함 존재 여부를 판정할 수 있는 기준 값으로 설정한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다. 도면을 통틀어 동일한 도면의 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

표 2는 실제 불량과 과다 검출 요인의 발생 위치 특성을 나타내고 있다. 표2에서와 같이 물리적 결함은 그 유형에 따라 칩 상에 발생하는 위치가 서로 다르며, 정상 칩 이미지와 명함 차이가 서로 다르다. 칩 크랙의 경우에 칩 표면 내부 영역에서 일어나며 칩핑의 경우에 모서리나 가장자리에서 일어난다. 그리고, CCD 카메라가 획득한 칩 표면 영상 이미지를 각 화소 단위로 명도에 따라 0~255등급의 그레이 레벨로 표시할 경우에 칩 크랙은 80~90의 명암 차를 나타내는 반면, 칩핑은 160이상의 명암 차를 나타낸다.

한편, 과다 검출 원인인 인캡 오버플로우는 모서리나 가장자리에서 발생되며 123~130의 명암 차를 나타내는 반면, 지문등의 오염에 의한 불량은 칩 표면 전체에 형성되어 40~50의 명암 차를 나타낸다.

도 3은 검사 영역이 표시된 칩 표면 영상 이미지를 나타낸 평면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, CCD 카메라(21)에 의해 영상 이미지가 얻어지면 획득된 칩의 전체 검사 영역(12)을 제 1분할 검사 영역(61a, 61b, 61c, 61d)과 제 2 분할 검사 영역(62)로 분할하여 각각의 영역에 대하여 독립적인 검사 판정 기준을 적용하여 결함을 검출한다. 제 1분할 검사 영역(61a, 61b, 61c, 61d)은 칩 가장자리 영역이고 제 2분할 검사 영역(62)은 칩 내부 영역이다. 따라서, 제 1분할 검사 영역(61a, 61b, 61c, 61d)과 제 2분할 검사 영역(62)의 합은 칩의 전체 영역(12)을 포함하게 된다. 이때 제 1분할 검사 영역(61a, 61b, 61c, 61d)은 칩의 가장자리에서의 검사영역이 탐색될 수 있도록 칩의 네 가장자리에 대하여 각각 검사가 진행된다. 제 1분할 검사 영역(61a, 61b, 61c, 61d)과 제 2분할 검사 영역(62)의 경계는 결함의 유형별 발생 위치 통계에 의해 설정될 수 있다. 여기서는 칩 크랙과 칩핑등의 결함이 발생되는 위치 통계에 의해 설정되었다.

설정된 모서리와 가장 자리 부분의 제 1분할 검사 영역(61a, 61b, 61c, 61d)에는 140 이상의 명암 차를 적용하고, 내부 영역의 제 2분할 검사 영역(62)에는 50-80중 어느 하나의 명암 차를 적용하여 칩 표면 결함을 검출한다.

본 발명에서는 제 1분할 검사 영역에는 140의 명암차를 적용하고, 제 2분할 검사 영역에는 70의 명암차를 적용하였다. 그 결과 제 1분할 검사 영역에는 140이상의 명암 차에서 형성되는 칩핑 불량이 인지되는 반면, 그 명암차 이하의 값을 갖는 인캡 오버플로우나 지문 등의 이물질에 의한 검출은 일어나지 않고, 제 2분할 검사 영역에서는 70 이상의 명암 차를 갖는 칩 크랙 불량은 인지되는 반면, 지문 등의 이물질에 의한 검출은 일어나지 않는다.

이상 도면을 중심으로 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 설명하였지만, 이것은 예시에 불과하고 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고서도 앞에서 설명한 구현예를 쉽게 변형하고 수정할 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 칩 표면의 결함 검출 방법은, 실제 불량과 과다 검출 요인의 유형별 발생 위치 및 이미지 특성을 고려하여 전체 검사 영역을 복수 개의 분할 검사 영역으로 분할하여 각 영역별 특성에 맞도록 독립적인 판정 기준이 설정되어 검사가 진행된다. 따라서, 종래의 단일화된 기준 값 적용으로 인한 과다 및 과소 검출 발생의 방지하여 불량 검출에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 육안검사를 통한 1차 불량 선별 제품의 재확인 과정을 생략할 수 있어서 양산과정에서의 설비 효율 저하를 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. CCD 카메라를 이용한 칩 표면 결함 검출 방법에 있어서,

   CCD 카메라를 통해 칩 표면의 이미지를 얻는 단계와,

   칩 표면의 이미지 전체를 복수 개의 영역으로 분할하여 각각의 영역에 대하여 독립적인 검사 판정 기준을 적용하여 결함을 검출하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 칩 표면 결함 검출 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 독립적인 검사 판정 기준은 정상 칩 이미지와의 명암 차이인 것을 특징으로 하는 칩 표면 결함 검출 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 칩 이미지가 분할되는 영역을 칩 중앙 부분과 칩 가장자리 부분으로 분할하는 것을 특징으로 하는 칩 표면 결함 검출 방법.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 CCD 카메라로 얻어지는 칩 표면의 이미지의 명암을 0~255등급의 그레이 레벨로 구분하고, 칩 중앙 부분의 영역에 검사 판정 기준을 50-80중 어느 하나의 값으로 설정하고 칩 가장자리 부분의 검사 판정 기준을 140이상의 어느 하나의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 칩 표면 결함 검출 방법.
5. 제 4항에 있어서, 칩 중앙 부분의 영역에 검사 판정 기준을 약 70으로 설정하고 칩 가장자리 부분의 검사 판정 기준을 약 140으로 설정하는 것을 특징으로 하는 칩 표면 결함 검출 방법.