KR20070102014A - 반도체 검사장치 - Google Patents

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KR20070102014A
KR20070102014A KR1020060033605A KR20060033605A KR20070102014A KR 20070102014 A KR20070102014 A KR 20070102014A KR 1020060033605 A KR1020060033605 A KR 1020060033605A KR 20060033605 A KR20060033605 A KR 20060033605A KR 20070102014 A KR20070102014 A KR 20070102014A
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Abstract

본 발명은 반도체 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체를 순차적으로 진입시킨 상태에서 마킹(Marking)과 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 검사하므로 공정 완료 시간의 감소에 따른 공정 수율이 상승하는 반도체 검사장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 검사장치의 구성을, 반도체 검사장치에 있어서, 검사 전의 반도체가 반입되어 적재되는 적재수단; 상기 적재수단에 구비되는 상기 반도체를 순차적으로 일정한 각도만큼 회전시켜 공급하는 회전수단; 상기 회전수단에 의해 공급된 반도체가 이동되면서 상기 반도체에 형성된 마킹(Marking)과 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 비전 검사하는 검사수단; 및 상기 검사수단에 의해 검사 종료된 반도체를 반출하는 반출수단; 을 포함하여 이루어진다.
반도체 검사장치, 마킹(Marking) 검사, 솔더 볼(Shoulder ball) 검사, 회전수단, 회전부, 캠 구동

Description

반도체 검사장치{SEMICONDUCTOR INSPECTION APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 검사장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 상기 반도체 검사장치의 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 로더수단 200: 적재수단
204: 어라인 검사부 300: 회전수단
310: 회전부 312: 진공흡착부
320: 동력 전달부 400: 이동수단
410: 이동수단 베이스 420: 검사 테이블
500: 검사수단 600: 반출수단
630: 피커부(Picker) 632: 흡착부
640: 양/불량 적재부재
본 발명은 반도체 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체를 순차 적으로 진입시킨 상태에서 마킹(Marking)과 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 검사하므로 공정 완료 시간의 감소에 따른 공정 수율이 상승하는 반도체 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼(Wafer) 및 패키지(Package: PKG)(이하 "반도체"라 칭함)중 패키지는 다수 트랜지스터, 저항, 캐패시터가 집적되어 기계를 제어하거나 정보를 기억하는 일을 수행하는 기능을 하며, 리드 프레임을 활용한 칩스케일패키지(chip scale package, CSP)로는 MLF(micro lead frame), BLP(bottom leaded plastic package), BCC(bumped chip carrier)등이 있다. 이러한 제품은 리드 단자를 통하여 외부회로기판과의 전기적 신호를 전달하고 있다.
각각의 개별 유니트로 분리된 반도체는 세정, 건조 과정을 거친 후에 제품의 불량 여부를 검사하게 된다. 예를 들어, 볼 그리드 어레이(ball grid array) 반도체의 경우에는 한쪽 면에 접합된 솔더 볼(solder ball)의 접합 불량 여부와, 다른쪽 면에 형성된 마킹(marking)의 불량 여부를 검사하게 된다.
이러한 종래의 반도체 검사장치는 도면에는 도시하지 않았지만 검사 전의 반도체가 다수 로딩되어 적재되는 적재부와, 상기 적재부에서 공급된 반도체의 상면의 마킹 불량 여부 및 그 저면의 솔더 볼의 접합 불량 여부를 비전 검사하는 검사부 및 상기 적재부와 상기 검사부의 사이에 구비되어 검사 전의 반도체를 검사부로 이동시키고 검사 후의 반도체를 적재부로 원위치되도록 이동시키는 이동수단으로 이루어진다.
그러나 상기 적재부에 검사 전의 반도체를 검사부로 이동시킨 후 검사하고 완료된 상기 반도체를 다시 원위치인 이 적재부에 리턴(Return)시켜 공정 완료 시간이 증가함에 따라 공정 수율 또한 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 반도체를 순차적으로 진입시킨 상태에서 마킹(Marking)과 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 검사하므로 공정 완료 시간의 감소에 따른 공정 수율이 상승할 수 있게 한 반도체 검사장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 검사장치에 있어서, 검사 전의 반도체가 반입되어 적재되는 적재수단; 상기 적재수단에 구비되는 상기 반도체를 순차적으로 일정한 각도만큼 회전시켜 공급하는 회전수단; 상기 회전수단에 의해 공급된 반도체가 이동되면서 상기 반도체에 형성된 마킹(Marking)과 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 비전 검사하는 검사수단; 및 상기 검사수단에 의해 검사 종료된 반도체를 반출하는 반출수단; 을 포함하여 이루어짐으로써, 상기 반도체의 표면에 형성된 마킹과 솔더 볼의 불량 여부 검사시 반도체를 순차적으로 진입하면서 실시하여 검사 시간의 단축으로 인한 공정 수율을 상승시키므로 바람직하다.
또한, 본 발명에서의 상기 회전부는, 회전시 상기 반도체를 흡착한 최초 위치에서 상승하다 정점인 45°를 기점으로 하강하여 90°에서 원위치에 도달하도록 구비함으로써, 상기 반도체를 흡착한 후 적재수단이 간섭하지 않는 소정 높이까지 이 회전부가 상승한 후 검사 직전에 하강하면서 공급하는 사이클을 반복하므로 상기 적재수단에서 픽업(Pick up)되는 반도체가 마찰에 의해 손상되는 것을 방지하므로 바람직하다.
이하, 본 발명의 반도체 검사장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 반도체 검사장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(1)와, 로더수단(100)과, 적재수단(200)과, 회전수단(300)과, 이동수단(400)과, 검사수단(500) 및 반출수단(600)으로 구성된다.
상기 베이스 플레이트(1)는 판상으로 후술할 상기 로더수단(100)과, 상기 적재수단(200)과, 상기 회전수단(300)과, 상기 이동수단(400)과, 상기 검사수단(500) 및 상기 반출수단(600)이 상부에 설치된다.
상기 로더수단(100)은 안착대(102)상에 웨이퍼 레벨(Wafer level)된 상태이다. 그리고 상기 로더수단(100)의 측 방향에는 상기 안착대(102)에서 검사 전의 반도체가 이탈되어 빈 안착대(102)가 안착되고 운송수단(도면에 미도시)에 의해 외부로 전달된다.
그리고 상기 로더수단(100)의 하측에는 검사할 반도체가 다수 배열된 상태로 다층 형성된 카세트(도면에 미도시)가 구비되어 운송수단에 의해 로더수단(100)에 로딩된다.
상기 적재수단(200)은 상기 로더수단(100)과 근접된 위치에 구비되며 안착대(202)상에 검사 전의 반도체를 적재하면서 적재된 상기 반도체를 후술할 회전수단(300)에 공급하는 기능을 한다.
더욱이, 상기 적재수단(200)은 검사 전 반도체를 어라인(Align)하기 위해 상기 안착대(202)를 X축으로 구동시키는 X축 구동부(도면에 미도시)와, Y축으로 구동시키는 Y축 구동부(도면에 미도시) 및 θ축으로 회전시키는 θ축 구동부(도면에 미도시)가 구비되며 반입될 반도체의 상측에 이 반도체를 어라인(Align)하는 어라인 검사부(204)가 더 구비된다.
즉, 상기 반도체가 선택되어 회전수단(300)에 의해 픽업(Pick up)되기 전, 이 반도체의 어라인 작업을 수행할 수 있게 비전(Vision) 검사하는 상기 어라인 검사부(204)가 구비된다.
상기 회전수단(300)은 상기 적재수단(200)에 구비되는 상기 반도체 중 어라인 과정이 수행된 반도체를 순차적으로 일정한 각도만큼 회전시켜 후술할 이동수단(400)으로 공급하는 기능을 한다.
여기서, 상기 회전수단(300)은 회전부(310)와 동력 전달부(320) 및 구동부(도면에 미도시)로 이루어지며, 상기 회전부(310)는 상기 베이스 플레이트(1)에 구비되는 고정 프레임(314)에 의해 이 베이스 플레이트(1)와 이격되도록 위치되고 상기 고정 프레임(314)의 상면에 구비되는 동력 전달부(320)의 축 상에 고정된다.
상기 회전부(310)는 원판 형상으로 가장자리에 진공 흡착부(312)가 수직 방 향을 향하면서 방사상으로 다수개가 구비되며, 각각이 진공펌프(도면에 미도시)와 연결되고 상기 진공 흡착부(312)의 하단에는 반도체의 흡착시 상기 반도체의 흡착면이 손상될 수 있으므로 연질의 보조구(도면에 미도시)를 부착한다.
그리고 상기 진공 흡착부(312)는 개수의 증감이 가능하며, 본 실시 예에서는 8개가 45°마다 구비되는 것으로 예시한다.
다만, 상기 진공 흡착부(312)의 개수를 증가하여 10개를 구비할 경우 이동수단(400)의 검사 테이블(420)을 적재수단(200)에서 72°위치에 구비되도록 하고, 상기 진공 흡착부(312)를 6개로 할 경우 상기 이동수단(400)의 검사 테이블(420)을 상기 적재수단(200)에서 120°위치에 구비되도록 한다.
더욱이, 상기 적재수단(200)에 적재된 반도체마다 각각의 좌표값이 설정되며, 상기 진공흡착부(312) 중 검사할 반도체를 흡착하는 진공흡착부(312)의 최초 위치를 감지하는 센서(도면에 미도시)가 더 구비되어 흡착하는 진공흡착부(312)의 위치와 검사할 반도체의 좌표를 수직선상에 위치되도록 제어할 수 있다.
상기 동력 전달부(320)는 상기 회전부(310)가 회전과 승강을 동시에 수행할 수 있도록 동력을 전달하되, 구동모터인 상기 구동부의 회전력으로 연동되어 결국 상기 진공 흡착부(312)에 흡착된 반도체를 이동수단(400)으로 이동시키면서 승강되게 하여 상기 적재수단(200)의 안착대(202)와의 접촉에 의해 손상되는 것을 방지한다.
즉, 상기 동력 전달부(320)는 상기 회전부(310)를 회전시킴과 동시에 내부에 구비되는 캠 구동에 의해 주기적으로 승강하게 하므로 최초 적재수단(200)의 안착 대(202) 상에 위치된 반도체 중 검사할 상기 반도체를 흡착한 후 수평 방향으로 회전부(310)가 회전되면 이 반도체가 상기 안착대(202) 상에 접촉한 상태로 손상될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 상기 회전부(310)를 반도체의 픽업시 상승시킨 후 이동수단(400)에 안착시킬 때 원래의 높이로 하강한다.
여기서, 상기 동력 전달부(320)는 검사할 상기 반도체를 흡착한 최초 위치에서 캠(Cam) 면을 따라 상승시키다 정점인 45°회전을 기점으로 하강시켜 90°회전에서 이동수단(400)에 공급될 수 있게 하는 것이다.
결국, 상기 동력 전달부(320)의 내부에 구비되는 파형 형상의 캠 선도 중 최상점이 상기 회전부(310)가 점차 상승하다 정점에 도달했을 때이고 최하점이 적재수단(200)에서 반도체를 흡착하거나 이동수단(400)에서 상기 반도체를 분리시킨 상태이다.
상기 구동부는 상기 동력 전달부(320)에 동력을 제공하는 기능을 하며, 벨트와 풀리 방식에 의해 동력을 전달한다.
상기 이동수단(400)은 상기 회전부(410)에 의해 공급된 반도체를 검사하기 위해 후술할 검사수단(500)으로 이동시키는 기능을 하며, 이동수단 베이스(410) 및 검사 테이블(420)로 구성된다.
상기 이동수단 베이스(410)는 적재수단(200)에서 어느 한 반도체를 흡착하여 시계 방향으로 상기 회전부(410)가 90°회전된 위치 하측인 베이스 플레이트(1) 상에 구비되며, 리니어 모터(linear motor) 기능을 한다.
상기 검사 테이블(420)은 상기 이동수단 베이스(410)를 따라 X축 방향으로 이동하는 기능을 하며, 그 상면에 일정한 개수만큼 반도체가 안착된다. 결국, 상기 검사 테이블(420) 상에 설정된 개수의 반도체가 안착되기 전까지 이 검사 테이블(420)이 이동하지 않는다.
그리고 상기 검사 테이블(420)은 상기 이동수단 베이스(410)의 상면 전후에 각각 구비될 수 있으며, 전후에 구비될 경우 각각이 상측에 위치되는 진공흡착부(312)와 동일수직선상에 위치될 수 있도록 상기 이동수단 베이스(410)와 검사 테이블(420)의 사이에 Y축 방향으로 구동되는 Y축 구동부(도면에 미도시)가 더 구비될 수 있다.
즉, 상기 검사 테이블(420)은 상기 이동수단 베이스(410)의 상면 전후에 각각 구비될 경우 Y축 구동부의 구동에 의해 진공흡착부(312)와 동일수직선상에 위치될 수 있도록 이동된다.
상기 검사수단(500)은 상기 이동수단(400)에 의해 일률적으로 다수개의 반도체가 이동하는 과정에서 상기 반도체 상면의 마킹(Marking) 불량 여부를 검사하는 제1 카메라부(510)와, 마킹 검사가 완료된 반도체의 상면을 후술할 반출수단(600)에 의해 흡착한 상태에서 저면의 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 검사하는 제2 카메라부(520)로 구성된다.
그리고 상기 검사부(500)의 제1, 2 카메라부(510, 520)는 상기 반도체의 상하면을 촬상하는 카메라로 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 등이 적용되며, 상기 제1, 2 카메라부(510, 520)와 연결되어 검사 값과 설정 값을 상호 비교하여 불량 여부를 판단하는 제어부(도면에 미도시)와, 검사하는 상기 반도체의 영상과 상 기 제어부에서의 출력 값을 출력하여 영상으로 표시하는 표시부(도면에 미도시)가 더 구비된다.
여기서, 상기 반도체의 마킹 불량 검사와 솔더 볼의 불량 검사는 특별 화상 처리 알고리즘으로 실시하며 반도체의 마킹 및 솔더 볼의 촬상 영상에서 윤곽과 파손에 따른 명암 등을 분리하여 인식하는 방법이다.
간단한 예를 들면, 포토샵 같은 프로그램에서 필터를 사용하여 필터링 된 영상을 분리하는 방법으로 다수개의 반도체를 연속적으로 검사하기 위해선 실시간으로 연속처리를 요구하므로 이미지 그래버(Image Grabber)와 같은 화상처리 보드가 필요하다.
여기서, 상기 제1 검사부(510)는 상기 이동수단 베이스(410)의 도중에서 검사할 수 있도록 이 이동수단 베이스(410)의 상측에 프레임에 의해 위치 고정되고, 상기 제2 검사부(520)는 상기 반출수단(600)의 피커부(630)의 이동에 간섭하지 않도록 상기 이동수단 베이스(410)와 이격된 위치에 구비된다.
그리고 상기 제1 검사부(510) 및 제2 검사부(520)는 상기 검사 테이블(420)이 상하 각각 구비될 경우 Y축 방향으로 이동 가능하며 이동 간격은 상하 검사 테이블(420)에 안착되는 반도체의 간격만큼 이동된다.
상기 반출수단(600)은 마킹 불량 검사가 종료된 반도체의 상면을 흡착한 상태에서 상기 제2 검사부(520)의 검사 영역으로 이동하여 솔더 볼의 불량 검사를 실시하고 마킹의 불량 검사와 솔더 볼의 불량 검사 결과에 따라 후술할 양/불량 적재부재(640)로 반출하는 기능을 한다.
즉, 상기 반도체의 마킹의 불량 검사와 솔더 볼의 불량 검사시 모든 검사 값을 만족하면 양/불량 적재부재(640) 중 정상에 해당되는 양/불량 적재부재(640)에 반출되고, 어느 하나만 만족하면 상기 양/불량 적재부재(640) 중 불량에 해당되는 양/불량 적재부재(640)에 반출되는 것이다.
여기서, 상기 반출수단(600)은 이동수단 베이스(410)와 이격된 상태에서 Y축 방향으로 연장되도록 베이스 플레이트(1) 상에 위치되는 베이스(610)와, 상기 베이스(610)의 상부에서 Y축 방향으로 이동되는 Y축 방향 구동부(620)와, 상기 Y축 방향 구동부(620)의 일측면에 구비되어 X축과 Z축 방향으로 이동되며 검사 종료된 반도체를 진공 흡착하여 이송시키는 피커부(Picker: 630)로 이루어진다.
상기 피커부(630)는 소정 개수씩 그룹을 지어 검사하는 반도체의 개수만큼 흡착할 수 있는 흡착부(632)가 구비되며, 상기 흡착부(632)는 그 상단이 진공펌프와 각각 연결된다.
더욱이, 상기 피커부(630)의 흡착부(632)는 다수개가 배열된 반도체 중 어느 한 반도체가 불량일 경우 그 반도체의 위치를 인지한 다음 불량에 해당되는 양/불량 적재부재(640)에 반출되며 불량 반도체를 흡착한 흡착부(632)만 작동하여 대기압 상태로 변경된다.
이때, 정상 반도체를 흡착하는 흡착부(632)는 정상에 해당되는 양/불량 적재부재(640)에 반출할 수 있도록 진공 상태를 유지한다.
여기서, 상기 양/불량 적재부재(640)는 가이드(642)를 따라 이동한다.
그러므로 본 발명의 반도체 검사장치는 먼저, 검사할 반도체를 적재수단(200)의 어라인 검사부(204)에 의해 촬영하고 설정된 위치와의 차이 값만큼 X, Y, θ축 구동부의 구동에 의해 이동하여 정렬한다.
다음으로, 상기 회전부(310)의 진공흡착부(312) 중 반도체를 흡착할 진공흡착부(312)에 검사할 반도체를 동일수직선상에 위치될 수 있도록 상기 적재수단(200)을 X, Y, θ축 구동부에 의해 이동한다.
다음으로, 상기 회전수단(300)이 구동되어 상기 회전부(310)의 진공흡착부(312)가 검사할 반도체를 진공 흡착하고 후속으로 다른 반도체가 진공흡착부(312)에 의해 흡착된다.
이때, 상기 회전부(310)를 회전시킴과 동시에 승강시키는 동력 전달부(320)에 의해 검사할 반도체를 흡착할 때에는 진공흡착부(312)의 저면 위치가 상기 반도체와 근접하고 흡착이 완료된 후 캠 구동에 의해 점차 상승하여 45°회전되면 정점이 되고 이 이후부터 90°회전시까지 하강하여 이동수단(400)의 검사 테이블(420) 상에 안착된다.
결국, 상기 적재수단(200)에 배치되는 반도체의 검사시 상기 반도체를 높이의 변화없이 검사 테이블(420)로 이동시키면 이 적재수단(200)의 안착대(202)에 접촉된 상태로 이동되어 반도체가 손상될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 선택된 반도체가 적재수단(200)을 이탈할 때까지 점차 상승하여 접촉되는 것을 방지하고 이탈 후에는 상기 검사 테이블(420)에 안착될 때까지 점차 하강하여 회전부(310)가 90°회전되면 포물선 형태의 궤적을 따라 반도체가 이동한다.
그 후, 상기 반도체가 적정 개수씩 검사 테이블(420)에 안착된 상태에서 제1 카메라부(510)의 검사 영역을 통과하면서 상면의 마킹의 불량 검사를 실시하고 검사가 완료된 반도체를 반출수단(600)의 피커부(630)에 의해 반도체의 상면을 흡착한 다음 제2 카메라부(520)의 검사 영역을 통과하면서 저면의 솔더 볼의 불량 검사를 실시한다.
그리고 검사 결과에 따라 두 가지 검사를 만족하면 정상에 해당되는 양/불량 적재부재(640)로 상기 피커부(630)가 이동시키고 둘 중 하나를 만족하면 불량에 해당되는 양/불량 적재부재(640)로 상기 피커부(630)가 이동시킨다.
이와 같은 본 발명의 반도체 검사장치는 반도체를 순차적으로 진입시킨 상태에서 마킹(Marking)과 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 검사하므로 공정 완료 시간의 감소에 따른 공정 수율이 상승하는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 반도체 검사장치에 있어서,
    검사 전의 반도체가 반입되어 적재되는 적재수단;
    상기 적재수단에 구비되는 상기 반도체를 순차적으로 일정한 각도만큼 회전시켜 공급하는 회전수단;
    상기 회전수단에 의해 공급된 반도체가 이동되면서 상기 반도체에 형성된 마킹(Marking)과 솔더 볼(Shoulder ball)의 불량 여부를 비전 검사하는 검사수단; 및
    상기 검사수단에 의해 검사 종료된 반도체를 반출하는 반출수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회전수단은,
    진공 흡착부가 외곽에 방사상으로 구비되는 회전부;
    상기 회전부의 상단에 구비되어 구동력을 전달하는 동력 전달부; 및
    상기 동력 전달부와 연계되어 동력을 제공하는 구동부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 동력 전달부는,
    상기 회전부의 회전과, 캠 구동에 의한 승강을 동시에 실시하도록 동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 동력 전달부는,
    상기 회전부의 회전시 상기 반도체를 흡착한 최초 위치에서 상승하다 정점인 45°를 기점으로 하강하여 90°에서 원위치에 도달하도록 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 적재수단은,
    X축과 Y축 및 θ축으로 이동하며, 흡착하는 반도체 상측에 상기 반도체를 어라인(Align)하는 어라인 검사부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 검사수단은,
    상기 반도체를 촬상하는 카메라부;
    상기 카메라부를 통한 검사 값과 설정 값을 상호 비교하여 불량 여부를 판단하는 제어부; 및
    검사하는 상기 반도체의 영상과 상기 제어부에서의 출력 값을 출력하여 영상으로 표시하는 표시부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 반출수단은,
    Y축 방향으로 연장되도록 구비되는 베이스;
    상기 베이스의 상부에서 Y축 방향으로 이동되는 Y축 방향 구동부; 및
    상기 Y축 방향 구동부의 일측면에 구비되어 X축과 Z축 방향으로 이동되며 검사 종료된 반도체를 진공 흡착하여 이송시키는 피커부(Picker); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 반출수단에는,
    상기 반도체의 검사 양/불량에 따라 분별하여 적재하는 각각의 양/불량 적재부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
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