KR20120040406A - 칩 엘이디 표면 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칩 엘이디의 제조공정 중 칩 엘이디의 불량 유무를 검사하는 외관검사 공정시, 칩 엘이디의 표면 검출 해상도를 높여 칩 엘이디의 불량을 고성능 및 고속으로 검사해 낼 수 있도록 한 칩 엘이디 표면 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명은 미세 선폭화 되고, 대면적화 되어가고 있는 칩 엘이디의 불량에 대해 다양한 색상에 대한 명암 정보를 얻을 수 있도록 컬러광을 조사하고, 고해상도의 흑백 카메라로 컬러광에 의해 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 취득하여 제어부를 통해 이 취득된 영상을 합성하여 검사함으로써, 칩 엘이디 표면의 불량검사를 신속하고도 정밀하게 할 수 있어, 검사의 신뢰성 및 칩 엘이디의 생산성을 크게 향상할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Description

칩 엘이디 표면 검사 장치{APPARATUS FOR INSPECTING CHIP LED SURFACE}
본 발명은 칩 엘이디 표면 검사 장치에 관한 것으로, 상세하게는 칩 엘이디의 제조공정 중 칩 엘이디의 불량 유무를 검사하는 외관검사 공정시, 칩 엘이디의 표면 검출 해상도를 높여 칩 엘이디의 불량을 고속고성능으로 검사해 낼 수 있도록 한 칩 엘이디 표면 검사 장치에 관한 것이다.
최근 칩 엘이디가 모든 산업에 급격하게 파급되면서 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 상황이어서, 전 세계 모든 칩 엘이디 제조업체들이 칩을 만들어 공급하여도 칩 엘이디의 부족현상이 지속되고 있다.
그래서 상기 칩 엘이디 제조업체들은 대량 생산을 위해 제조시설 증설과 더불어, 기존 웨이퍼(2")크기를 4", 6" 크기로 확대를 하여 양산을 추진하고 있고, 향후 8" 웨이퍼까지 목표로 양산을 추진하고 있는 상황이다.
이렇게 대량 및 대면적으로 생산되는 칩 엘이디들은 칩 엘이디 제조업체에서 전기적 광학적 특성과 더불어 칩 엘이디의 표면이나 내부의 결함을 영상처리장치에 의해 외관검사를 하여 칩 엘이디의 양품들만을 선별하는 공정이 필수적으로 필요하게 된다.
그러나 웨이퍼의 대면적화 등을 통한 칩 엘이디의 폭발적인 증가에 비하여 현재 칩 엘이디 표면(외관)검사장치는 그 검사성능과 속도능력이 현저하게 뒤 떨어져 있는 상황이다.
그 주된 이유로는 칩 엘이디의 특성상 표면에서 빛을 내어야 하는데, 표면에 형성된 패드를 포함한 패턴들이 빛이 나오는 것을 방지하므로, 현재 조명등에 사용이 되는 고출력 칩 엘이디의 경우, 패드의 선폭이 2.5㎛으로 점점 더 미세화되어 이미세한 선폭의 패턴에 대하여 검사를 하기 위해서는 이를 검사하는 카메라의 분해능이 높아야 된다.
그래서 이러한 분해능 문제를 해소하기 위하여 일부 제조업체에서는 흑백의 4k이상의 분해능을 갖는 라인스캔 카메라를 사용하여 2.5㎛ 미세 패턴을 검사함으로써, 분해능 및 속도 문제를 해결할 수 있었으나, 상기 라인스캔 카메라의 특성상 다채로운 조명원을 사용할 수 없다. 물론 다양한 조명을 사용할 경우에는 모든 조명원에 대하여 모두 스캔을 해야 하는 문제가 발생하여 검사 속도가 저하되는 문제점이 발생하게 되었다.
뿐만 아니라, 흑백 카메라로부터 취득한 흑백 영상으로는 칩 엘이디의 주요 외관불량 요인 중 벗겨짐, 변색, 유기성 오염과 같은 색상 불량을 인식하지 못하는 단점이 발생하는가 하면, 실제 생산라인에서는 컬러 검사기와 대비하여 속도는 2배 이상 빠르나, 검사 성능이 떨어져서, 양산라인에서는 선호를 하지 않는 방식이라, 지금까지는 2M급 3 CCD 컬러 카메라를 사용하여 상기 불량 등을 포함한 외관검사를 수행하여 양산 적용을 하고 있다.
그러나 향후 칩 엘이디들이 조명등에 사용이 되면서, 패턴이 미세 선폭화되고, 대면적화 되면서 칩 엘이디를 만드는 웨이퍼 자체도 현재 2"웨이퍼에서 4" 및 6", 그리고 향후 8" 웨이퍼까지 확장될 예정이어서, 현재 3 CCD 컬러 카메라로는 미세 선폭 검사와 검사 속도와 같은 2가지 문제를 해결할 수가 없다.
그래서 현재 12M이상의 고해상도의 흑백 에어리어 카메라를 사용하여, 검사분해능과 검사영역을 확대하여서, 미세 선폭 검사와 검사 속도 문제를 개선할 수 있으나, 불량 항목 중 유기성 오염, 벗겨짐, 변색과 같은 색상정보를 갖는 불량에 대하여 흑백 명암만으로는 인식하지 못하는 단점이 있다.
이와 같이 칩 엘이디의 웨이퍼의 크기가 대면적화 되고, 패턴의 선폭이 미세화 되어 가면서 카메라의 해상도가 높아야 미세 선폭 검사 및 검사 속도를 신속정확하게 검사할 수 있으나, 현재의 컬러 카메라의 해상도로는 고성능 검사와 고속 검사를 수행할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 패턴이 미세 선폭화되고, 칩의 크기가 대면적화 되어가고 있는 칩 엘이디에 고해상도 흑백카메라와 컬러광을 이용하여 고성능 검사와 고속 검사를 수행하는데 있다.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은,
미세 선폭화되고, 대면적화 된 칩 엘이디가 재치되는 검사대;
상기 검사대에 재치된 칩 엘이디의 불량에 대해 다양한 색상에 대한 명암 정보를 얻을 수 있도록 광을 조사하는 조명부;
상기 조명부에서 조사된 광에 의해 칩 엘이디의 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 취득하는 촬영부;
상기 촬영부에서 취득된 색상에 대한 명암 정보 영상을 기 설정된 기준 색상에 대한 명암 정보 영상 또는 패턴 중 어느 하나 또는 하나 이상 합성한 불량검사 알고리즘으로 불량 유무를 판단하는 제어부;
상기 제어부에서 출력된 신호를 표시하는 디스플레이를 포함하게 된다.
상기 조명부는 상부, 경사 및 하부 조명부로 구비하되, 상기 상부 조명부는 칩 엘이디의 상면에 적색, 녹색, 청색, 백색광을 조사하는 컬러 직사광을 조사하고, 상기 경사 조명부는 칩 엘이디의 측면에 경사각을 갖고 백색광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
상기 경사 조명부는 칩 엘이디의 불량에 대해 다양한 색상에 대한 명암 정보를 얻을 수 있도록 적색, 녹색, 청색의 컬러광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
상기 촬영부는 미세 선폭을 검사하는 고해상도의 흑백카메라로 구비하게 된다.
따라서 본 발명에 의하면, 미세 선폭화되고, 대면적화 되어가고 있는 칩 엘이디의 불량에 대해 다양한 색상에 대한 명암 정보를 얻을 수 있도록 컬러광을 조사하고, 컬러광에 의해 얻어진 다양한 색상에 대한 명암 정보를 갖는 칩 엘이디를 고해상도의 흑백카메라로 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 취득하여 제어부를 통해 이 취득된 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 합성하여 검사함으로써, 칩 엘이디의 불량 검사를 신속하고도 정밀하게 할 수 있어, 검사의 신뢰성 및 칩 엘이디의 생산성을 크게 향상할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명 칩 엘이디 표면 검사 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명 칩 엘이디 표면 검사 장치의 제어 블록도.
도 3은 본 발명 칩 엘이디 표면 검사 장치의 조명부 상세도.
이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 검사대(10), 조명부(20), 촬영부(30), 제어부(40), 디스플레이(50)로 구성된다.
상기 검사대(10)는 검사하고자 하는 웨이퍼에 실장된 칩 엘이디(1)가 재치되게 되며, 상기 검사대(10)는 투명판으로 구성된다.
상기 조명부(20)는 상기 검사대(10)에 재치된 칩 엘이디(1)의 상면과 하면에 각각 위치하게 되며, 상기 조명부(20)는 칩 엘이디(1)의 상면에 직사광을 조사하는 상부 조명부(21)와, 상기 칩 엘이디(1)의 측면에 경사광을 조사하는 경사 조명부(22)와, 상기 칩 엘이디(1)가 재치된 검사대(10)의 하면에 직사광을 조사하는 하부 조명부(23)로 구성된다.
상기 상부 조명부(21)는 칩 엘이디(10)의 불량 항목 중 색상 정보를 갖는 불량에 대해, 색상에 대한 명암 정보를 얻을 수 있도록 컬러 직사광을 조사하게 되며, 상기 컬러 직사광은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 백색(W)의 컬러광으로 구성된다.
상기 상부 조명부(21)는 측방으로부터 조사하는 동축광원(211)과, 상기 동축광원(211)으로부터 조사되는 컬러광을 직각 변환하여 칩 엘이디(1)의 표면에 조사하는 미러(212)로 구성된다.
상기 경사 조명부(22)는 상부 조명부(21)의 하단을 경사지게 연장 구비하여 상기 칩 엘이디(1)의 불량에 대하여 경사면에서 백색광을 조사하게 되며, 상기 경사 조명부(22)는 상방에서 하방으로 가면서 고,중,저의 3단 경사각을 갖도록 구성된다.
상기 3단 경사각은 60ㅀ~ 30ㅀ범위로 구성한다.
또한 경사 조명부(22)는 칩 엘이디(1)의 불량에 대해 색상 명암 정보를 얻을 수 있도록 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러광으로 구성할 수 있다.
상기 하부 조명부(23)는 상기 칩 엘이디(1)가 재치된 검사대(10)의 하부에 설치하게 되며, 백색 직사광을 조사하도록 구성된다.
상기 촬영부(30)는 상부 조명부(21)의 위에 위치하게 되며, 상기 상부 조명부(21), 경사 조명부(22) 및 하부 조명부(23)에서 조사된 광에 의해 다양한 색상에 대한 명암 정보를 갖는 칩 엘이디(1)의 색상에 대한 명암 정보 영상을 취득하게 되며, 상기 촬영부(30)는 칩 엘이디(1)의 미세 선폭 검사가 가능한 분해능을 가진 고해상도의 흑백 카메라로 구비하게 된다.
상기 촬영부(30)는 상부 조명부(21)의 컬러(R,G,B,W)직사광의 4 프레임 영상, 경사 조명부(22)의 백색 또는 컬러(RGB)경사광의 1 또는 3 프레임 영상, 및 하부 조명부(23)의 백색 직사광 1 프레임 영상을 취득하게 된다.
상기 제어부(40)는 상부 조명부(21)의 컬러직사광 및 경사 조명부(22)의 백색 또는 컬러경사광, 및 하부 조명부(22)의 백색직사광을 선택적으로 각각 구동 제어하는 조명 구동부(41)와, 상기 조명 구동부(41)의 선택된 광에 따라 촬영부(30)에서 취득된 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 기 설정된 불량검사 알고리즘으로 비교하여 불량을 판단하는 마이크로프로세서(42), 상기 마이크로프로세서(42)의 동작에 필요한 알고리즘 및 불량 검사 알고리즘이 저장된 메모리(43)로 구성된다.
상기 불량검사 알고리즘은 기준 색상에 대한 명암 정보 영상 또는 패턴을 기준으로 불량을 검사하게 된다.
상기 디스플레이(50)는 LCD모니터로 구성되어 제어부(40)에서 판단 제어된 신호를 표시하게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 양질의 칩 엘이디(1)를 공급하려면, 제조공정에서 발생될 수 있는 불량(오염, 스크래치, 깨짐, 더블칩, 마킹, 메탈잔류, 코팅벗겨짐, 프로브 자국 등)을 사전에 검사하여야 하고, 검사 또한 고성능 및 고속으로 이루어져야 대면적화 되어가는 칩 엘이디의 생산성을 크게 향상할 수 있게 된다.
따라서 도 3에 도시한 바와 같이, 불량 검사를 하고자 하는 칩 엘이디(1)를 검사대(10)에 올려놓고, 제어부(40)의 마이크로프로세서(42)에 작업신호를 입력하게 되면, 상기 마이크로프로세서(42)에서는 조명구동부(41)를 구동하여 조명부(20)의 상부 조명부(21), 경사 조명부(22) 및 하부 조명부(23)를 순차적 또는 선택적으로 구동하여 상기 칩 엘이디(1)에 광을 조사하게 된다.
여기서, 상부 조명부(21)는 측방에 구비된 동축광원(211)으로부터 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 백색(W)광을 순차적 또는 선택적으로 구동하여 미러(212)를 통해 직각 반사하여 컬러 직사광을 상기 검사대(10)에 재치된 칩 엘이디(1)의 상면에 조사하게 된다.
그리고 경사 조명부(22)는 3단 경사각을 갖고 구비된 백색 또는 컬러 경사광을 상기 검사대(10)에 재치된 칩 엘이디(1)에 경사광을 조사하게 되며, 상기 하부 조명부(23)는 상기 검사대(10)의 하부에서 칩 엘이디(1)의 하면에 백색 직사광을 조사하게 된다.
따라서 칩 엘이디(1)의 표면에 발생되는 불량 항목 중 유기성 오염, 벗겨짐, 변색과 같은 색상정보를 갖는 불량들은 칩 엘이디(1)의 상면, 측면과 하면에 조사되는 상부 조명부(21)의 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 백색(W)의 컬러직사광과, 경사 조명부(22)의 백색 또는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 하향경사광, 및 하부 조명부(23)의 백색직사광이 갖는 고유의 색 파장에 따라 흡수 및 반사에 의해 다양한 색상에 대한 명암 정보를 갖게 된다.
이렇게 색 파장에 따른 다양한 색상에 대한 명암 정보를 갖는 상기 칩 엘이디(1)의 불량들에 대해 상부에 위치한 촬영부(30)의 고해상도 흑백카메라에서는 조명부(20)에서 선택적으로 조사되는 상부의 컬러(R,G,B,W)직사광에 대한 4프레임 영상, 경사의 백색 또는 컬러(RGB)경사광에 대한 1 또는 3프레임 영상, 및 하부 백색 직사광에 대한 1프레임 투과 영상의 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 취득하게 된다.
그리고 상기 취득된 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상들은 제어부(40)의 마이크로프로세서(42)에 입력되고 이 입력된 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상은 메모리(43)로부터 기 저장된 불량 검사 알고리즘의 기준 색상에 대한 명암 정보 영상과 대비하여 불량 유무 상태를 판단하게 되며, 상기 판단된 불량 유무 상태는 디스플레이(50)로 출력되어 표시함으로써, 칩 엘이디(1)를 검사하게 된다.
이와 같이 본 발명은 칩 엘이디의 외관 불량 항목 중, 고해상도의 흑백카메라로 검사하지 못하는 유기성 오염, 벗겨짐, 변색과 같은 불량에 대해 컬러광을 조사하여 색상에 대한 명암 정보를 갖도록 함으로써, 고해상도의 흑백카메라에서는 색상에 대한 명암 정보 영상을 통해 고성능 및 고속 검사로 불량을 검사할 수 있게 되는 것이다.
1; 칩 엘이디 10; 검사대
20; 조명부 21; 상부 조명부
211; 동축광원 212; 미러
22; 경사 조명부 23; 하부 조명부
30; 촬영부 40; 제어부
41; 조명구동부 42; 마이크로프로세서
43; 메모리 50; 디스플레이

Claims (6)

  1. 미세 선폭화되고, 대면적화 된 칩 엘이디가 재치되는 검사대;
    상기 검사대에 재치된 칩 엘이디 불량에 대해 다양한 색상에 대한 명암 정보를 얻을 수 있도록 광을 조사하는 조명부;
    상기 조명부에서 조사된 광에 의해 칩 엘이디의 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 취득하는 촬영부;
    상기 촬영부에서 취득된 다양한 색상에 대한 명암 정보 영상을 기 설정된 기준 색상에 대한 명암 정보 영상 또는 패턴 중 어느 하나 또는 하나 이상 합성한 불량검사 알고리즘으로 불량 유무를 판단하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 출력된 신호를 표시하는 디스플레이를 포함하는 칩 엘이디 표면 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부는 상부, 경사 및 하부 조명부로 구비하되, 상기 상부 조명부는 칩 엘이디의 상면에 적색, 녹색, 청색, 백색광을 조사하는 컬러 직사광을 조사하고, 상기 경사 조명부는 칩 엘이디에 경사 백색광을 조사하며, 상기 하부 조명부는 칩 엘이디의 하면에 백색광을 조사하는 것을 특징으로 하는 칩 엘이디 표면 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경사 조명부는 상부 조명부의 하단을 경사지게 연장하여 고,중,저의 3단 경사각을 갖고 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 칩엘이디 표면 검사장치
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 경사 조명부는 칩 엘이디 불량 색상에 대한 명암정보를 얻을 수 있도록 적색, 녹색, 청색의 컬러 광을 조사하는 것을 더 포함하는 칩 엘이디 표면 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서.
    상기 촬영부는 고해상도의 흑백카메라를 구비하는 것을 특징으로 하는 칩 엘이디 표면 검사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬영부는 상부 조명부의 컬러 직사광 4 프레임 영상, 백색 경사광 3 프레임 영상 및 하부 조명부의 백색 직사광 1 프레임 영상의 8 프레임 영상을 취득하는 칩 엘이디 표면 검사 장치.


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