KR20150059520A - 액상 수지 도포 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액상 수지 도포 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩이 부착된 기판에 액상 수지를 도포하고 그 도포 상태를 검사하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 기판에 액상 수지가 정상적으로 도포되었는지 여부를 검사할 수 있는 액상 수지 도포 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명에 의한 액상 수지 도포 검사 방법은 기판 위에 액상 수지가 도포된 상태를 효과적으로 검사할 수 있는 효과가 있다.

Description

액상 수지 도포 검사 방법{Liquid Resin Dispensing Test Method}
본 발명은 액상 수지 도포 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩이 부착된 기판에 액상 수지를 도포하고 그 도포 상태를 검사하는 방법에 관한 것이다.
LED 칩에 형광물질이 혼합된 액상 수지를 도포하는 공정, 플립칩(flip chip) 형태의 반도체 칩 가장자리에 액상 수지를 도포하여 언더필(underfill)하는 공정 등에 액사 수지를 정량으로 도포하는 디스펜싱 공정이 널리 사용되고 있다.
이와 같은 디스펜싱 공정에서 액상 수지의 도포량을 정확하게 제어하는 것은 매우 중요하다. 액상 수지의 점성은 온도에 따라 달라지고 액상 수지는 대체로 시간이 경과하면서 경화되는 성질이 있으므로 액상 수지의 도포량을 정확하게 조절하여 디스펜싱하는 것은 매우 어렵다.
이와 같은 액상 수지의 도포량을 조절하기 위하여 액상 수지의 도포량을 저울을 이용하여 검사하는 방법이 있으나, 실제 기판 또는 반도체 칩에 디스펜싱된 액상 수지의 도포량을 저울을 이용하여 측정하는 데에는 어려움이 있으므로 이와 같은 방식의 적용은 제한적이다.
기판에 도포된 액상 수지의 두께를 레이저 센서를 이용하여 측정하고 이를 이용하여 도포된 액상 수지의 양을 검사하는 방법이 시도되었으나, 액상 수지가 대체로 투명 또는 반투명 재질이기 때문에 레이저 센서를 사용하기 어려운 문제점이 있다.
특히 언더필 공정의 경우 정확한 용량의 액상 수지가 도포되었음에도 도포된 액상 수지가 기판 위에서 흐르는 패턴에 따라 언더필 공정의 불량이 발생할 가능성도 존재한다. 즉, 정확한 용량의 액상 수지가 도포되었어도 액상 수지가 반도체 칩의 하면을 모두 채우지 못하는 경우도 발생하고 액상 수지가 인접하는 다른 반도체 칩을 침범하는 경우도 발생한다. 따라서, 언더필 공정의 경우에는 디스펜싱된 액상 수지의 양 뿐만 아니라 액상 수지가 도포된 형상 또는 패턴을 검사하는 것도 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출 된 것으로, 기판에 액상 수지가 정상적으로 도포되었는지 여부를 검사할 수 있는 액상 수지 도포 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액상 수지 도포 검사 방법은, (a) 기판을 촬영하여 기준 이미지를 얻는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 촬영한 기판의 영역 내에 액상 수지를 도포하는 단계; (c) 상기 (b) 단계 후, 상기 (a) 단계에서 촬영한 영역과 동일한 영역의 기판을 촬영하여 검사 이미지를 얻는 단계; (d) 비교 모듈에서 상기 기준 이미지와 검사 이미지를 비교하여 상기 (b) 단계에서 도포된 상기 액상 수지로 인해 상기 기준 이미지와 검사 이미지가 서로 다른 영역을 추출하여 그 면적을 계산하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 계산된 면적을 상기 비교 모듈에 미리 설정된 기준 면적과 비교하여 상기 기준 면적을 벗어나는 경우 상기 (b) 단계에서 수행한 상기 액상 수지의 도포 공정을 불량으로 판단하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 의한 액상 수지 도포 검사 방법은 기판 위에 액상 수지가 도포된 상태를 효과적으로 검사할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 액상 수지 도포 검사 방법의 일례를 도시한 액상 수지 도포 검사 방법의 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 액상 수지 도포 검사 방법에 의해 액상 수지를 도포하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 따른 액상 수지 도포 검사 방법의 일례를 설명한다.
도 1은 본 발명의 액상 수지 도포 검사 방법의 일례를 도시한 액상 수지 도포 검사 방법의 순서도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 액상 수지 도포 검사 방법에 의해 액상 수지를 도포하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 액상 수지 도포 검사 방법은 액상 수지(200)를 정해진 용량 도포하고 그 도포된 상태를 검사하는 여러 공정에 사용될 수 있다. 예를 들어, 액상 수지(200)에 형광체 분말이 혼합된 형광액을 LED 소자에 도포하는 공정에 사용될 수도 있고, 기판(100)에 실장된 반도체 칩(110)과 기판(100) 사이에 액상 수지(200)를 도포하여 경화시키는 언더필(under fill) 공정에 사용되는 것도 가능하다. 이하에서는 언더필 공정에 본 발명에 따른 액상 수지 도포 검사 방법을 적용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
먼저 도 2에 도시한 것과 같이 기판(100) 위에 반도체 칩(110)이 플립칩(flip chip) 방식 또는 BGA(Ball Grid Array) 방식으로 실장된 상태의 기판(100)을 카메라로 촬영하여 기준 이미지(410)를 얻는 단계를 실시한다((a) 단계; S100). 즉, 기판(100)에 액상 수지(200)를 도포하기 전에 기판(100)과 그 기판(100) 위에 실장된 반도체 칩(110)을 촬영하여 액상 수지(200) 도포 후에 촬영한 이미지와 비교하기 위한 기준이 되는 기준 이미지(410)를 확보하는 것이다. 이와 같이 반도체 칩(110)을 중심으로 이미지를 비교하기 위해서 반도체 칩(110)과 그 주위의 기판(100)이 프레임 내부에 위치하도록 기판(100)을 촬영하게 된다.
이와 같이 기준 이미지(410)를 얻는 단계를 완료한 후에는 (a) 단계(S100)에서 촬영한 기판(100)의 영역 내에 도 3에 도시한 것과 같이 액상 수지(200)를 도포한다((b) 단계; S300). 액상 수지(200)는 디스펜서를 이용하여 기판(100)에 도포하게 된다. 상술한 바와 같이 (b) 단계(S300)는 LED 칩 위에 형광액(형광체 분말과 액상 수지의 혼합액) 행태의 액상 수지를 도포하는 공정일 수도 있고, 언더필 공정일 수도 있다. 본 실시예에서는 언더필 공정에 의해 (b) 단계(S300)를 실시하며, 반도체 칩(110)의 외주를 따라 액상 수지(200)를 도포하게 된다. 반도체 칩(110)의 외주에 도포된 액상 수지(200)는 모세관 현상에 의해 반도체 칩(110)과 기판(100) 사이의 공간으로 스며들게 된다. 이와 같이 반도체 칩(110)과 기판(100) 사이의 공간으로 흐른 액상 수지(200)는 반도체 칩(110)과 기판(100) 사이의 공간을 채우게 되고, 반도체 칩(110)과 기판(100)을 연결하는 볼들(ball) 사이의 공간을 채우게 된다. 이와 같이 반도체 칩(110)과 기판(100) 사이에 언더필된 액상 수지(200)는 시간이 흐르면서 경화가 진행됨으로써, 기판(100)에 대한 반도체 칩(110)의 접착력을 강화시킨다. 이와 같이 반도체 칩(110)과 기판(100) 사이에 언더필된 액상 수지(200)는, 반도체 칩(110)의 기판(100)에 대한 접착력이 강화시키는 역할 뿐만 아니라, 외부 충격으로부터 반도체 칩(110)을 보호하고 반도체 칩(110)에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 수행한다.
이와 같이 기판(100)에 액상 수지(200)를 도포하는 공정은 액상 수지(200)의 용량을 정확하게 제어하는 것이 매우 중요하다. (b) 단계에서 도포하는 액상 수지(200)의 양이 미리 정해진 양보다 적으면 반도체 칩(110)의 하면에 충분이 액상 수지(200)가 언더필되지 않는 문제가 발생한다. (b) 단계에서 도포하는 액상 수지(200)의 양이 미리 정해진 양보다 많으면 액상 수지(200)가 기판(100) 위의 주변 칩으로 흘러서(침범하여) 불량을 초래하게 된다.
기판(100)에 정확한 용량의 액상 수지(200)가 도포되었다 하더라도, 기판(100)이 형상, 경사, 온도 등의 인자와 도포된 액상 수지(200)의 점성, 온도 등의 인자에 의해 기판(100)에 도포된 액상 수지(200)가 흐르는 패턴은 달라질 수 있다. 즉, 정확한 용량의 액상 수지(200)를 도포한 경우에도 불량이 발생할 수 있으므로, 액상 수지(200)가 도포된 기판(100)을 사후적으로 검사하는 것이 중요하다.
다음으로 이와 같이 기판(100)에 액상 수지(200)가 도포된 상태에서 (a) 단계(S100)에서 촬영한 영역과 동일한 영역의 기판(100)을 카메라로 촬영하여 검사 이미지(420)를 얻는 단계를 실시한다((c) 단계; S500).
(a) 단계와 (c) 단계에서는 기판(100) 위의 동일한 영역을 촬영하지만 (b) 단계에서 기판(100)에 도포한 액상 수지(200)로 인해 액상 수지(200)가 도포된 영역은 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)가 서로 달라지게 된다.
이와 같이 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 얻은 후에는 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교하여 도 4와 같이 액상 수지(200)로 인해 상기 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)가 서로 다른 영역(430)을 추출하고 그 면적을 계산한다((d) 단계; S700). 이와 같이 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 서로 비교하고 액상 수지(200)가 도포된 면적(430)을 계산하는 과정은 비교 모듈에서 수행한다. 비교 모듈은 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교하고 서로 다른 영역(430)의 면적을 계산하는 컴퓨터이다. 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 서로 비교하여 서로 다른 영역을 추출하면 도 4에 도시한 것과 같이 액상 수지(200)가 도포된 영역(430)이 추출된다. 흑백 카메라를 사용하는 경우 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)는 각각 그레이 스케일 이미지로 얻어진다. 액상 수지(200)가 도포된 영역(430)에는 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420) 사이에 명도에 차이가 발생한다. 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)의 화소(pixel)마다 명도를 비교하는 방법으로 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)에 차이가 나는 영역(430)을 추출하고 그 면적을 계산하게 된다.
이와 같이 액상 수지(200)가 도포된 영역의 면적이 얻어지면 미리 설정된 기준 면적과 비교하여 기준 면적을 벗어나는 경우 (b) 단계에서 수행한 액상 수지(200)의 도포 공정을 불량으로 판단한다((e) 단계; S900). 이와 같은 기준 면적은 특정한 값으로 설정될 수도 있고 범위로 설정될 수도 있다. 즉, 액상 수지(200)가 도포된 면적이 특정한 값으로 설정된 기준 면적보다 넓으면 액상 수지(200)가 과다하게 도포된 것으로 판단하고 기준 면적보다 좁으면 정상으로 판단할 수 있다. 또한, 기준 면적이 상한과 하한을 가진 범위로 설정되면, 액상 수지(200)가 도포된 면적이 기준 면적의 하한보다 작으면 액상 수지(200)의 도포량이 부족한 것으로 판단하고, 액상 수지(200)가 도포된 면적이 기준 면적의 상한보다 크면 상기 액상 수지(200)의 도포량이 과도한 것으로 판단할 수도 있다. 기준 면적은 도 1에 도시한 것과 같이 (e) 단계를 수행하기에 앞서서 비교 모듈이 입력 받을 수도 있고(S620), 미리 비교 모듈에 설정되어 저장될 수도 있다.
기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교하는 과정은 검사 이미지(420)의 전체 화소에 대해 수행할 수도 있으나, 다음과 같이 비교 영역(310, 320)을 미리 설정하여 비교 영역(310, 320) 내부에서만 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교하는 것도 가능하다.
이 경우 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교하는 (d) 단계를 수행하기에 앞서서, 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교할 비교 영역(310, 320)을 비교 모듈이 수신하는 과정을 먼저 수행한다((f) 단계; S610).
도 3에 점선으로 표시된 것과 같은 비교 영역(310, 320)을 먼저 사용자로부터 설정 받아 비교 모듈이 저장하고, 그 비교 영역(310, 320) 내부에서만 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교하고 면적을 계산하는 (d) 단계를 수행하게 된다. 이와 같이 비교 영역(310, 320)을 별도로 설정하여 그 비교 영역(310, 320) 내부에 액상 수지(200)가 도포된 면적에 대해서만 기준 면적과 비교하도록 함으로써, 기판(100)에 액상 수지(200)를 도포하는 (b) 공정의 품질에 중요한 영향을 미치는 영역에 대해서만 집중하여 품질을 검사할 수 있는 장점이 있다.
예를 들어, 언더필 공정에 있어서 반도체 칩(110)의 상면에 액상 수지(200)가 도포되는 경우 불량으로 판단하는 것이 일반적이다. 이 경우 도 3에 부재번호 310으로 도시한 것과 같이 반도체 칩(110)의 상면을 비교 영역(310)으로 설정하고 기준 면적은 0으로 설정함으로써, 불량을 추출할 수 있다. 반도체 칩(110)의 상면에 액상 수지(200)가 도포된 면적이 0보다 큰 값을 가지면 반도체 칩(110)의 상면에 액상 수지(200)가 도포된 것이므로 불량으로 판단하는 것이다.
한편, 도 3에 도시하지는 않았으나 (f) 단계에서 비교 영역을 반도체 칩(110)의 외주와 인접한 영역으로 설정하는 경우, 액상 수지(200)의 도포량이 적절한지 여부를 판단할 수 있다. 반도체 칩(110)의 외주로 흘러나와 비교 영역 내부에 위치하는 액상 수지(200)의 면적이 기준 면적의 상한 보다 작으면 액상 수지(200)의 도포량이 부족한 것으로 판단하고, 비교 영역에 액상 수지(200)가 도포된 면적이 기준 면적의 상한보다 크면 액상 수지(200)의 도포량이 과도한 것으로 판단하는 것이다.
경우에 따라서는 (f) 단계에서 도 3에 부재번호 320으로 도시한 것과 같이 비교 영역(320)을 반도체 칩(110)과 소정 거리 이격된 영역으로 설정함으로써, 액상 수지(200)가 반도체 칩(110) 주위의 다른 소자에 침범하였는지 여부를 검사할 수도 있다. 액상 수지(200)가 침범해서는 안될 다른 소자의 주변을 (f) 단계에서 비교 영역(320)으로 설정하고, (e) 단계에서 계산된 비교 영역(310, 320) 내부의 액상 수지(200) 도포 면적이 기준 면적보다 크면 액상 수지(200)가 반도체 칩(110) 주위의 다른 소자에 침범한 것으로 판단하는 것이 가능하다.
한편, 기준 이미지(410)를 촬영하는 (a) 단계는 기판(100) 위의 반도체 칩(110)에 대해 각각 수행할 수도 있고, 대표가 되는 반도체 칩(110) 하나에 대해서만 (a) 단계를 실시하여 기준 이미지(410)를 획득한 후 다른 반도체 칩(110)에 대해서는 기준 이미지(410)를 촬영하지 않고 검사 이미지(420)만 촬영하는 방법으로 본 발명의 액상 수지 도포 검사 방법을 실시하는 것도 가능하다. 특히, 하나의 기판(100)에 동일한 반도체 칩(110)이 복수 실장된 상태로 공급되어 각 반도체 칩(110)에 대해 언더필 작업을 수행하는 경우, 모든 반도체 칩(110)에 대해 기준 이미지(410)를 촬영하지 않고 하나의 반도체 칩(110)에 대해서만 기준 이미지(410)를 촬영하여 다른 반도체 칩(110)에 대해서도 검사 이미지(420)와 비교하는 기준으로 사용할 수 있다.
이상 본 발명에 대하 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 앞에서 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 비교하는 방법은 각 화소마다 명도를 비교하는 방법을 사용하는 것으로 설명하였으나 다른 방법을 사용하는 것도 가능하다. (a) 단계와 (c) 단계에서 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)를 각각 컬러로 촬영하고 각 화소마다 색상의 동일 여부를 비교하는 방법으로 기준 이미지(410)와 검사 이미지(420)가 서로 다른 영역을 추출하는 방법을 사용할 수도 있다.
100: 기판 110: 반도체 칩
200: 액상 수지 310, 320: 비교 영역
410: 기준 이미지 420: 검사 이미지
430: 추출 이미지

Claims (11)

  1. (a) 기판을 촬영하여 기준 이미지를 얻는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 촬영한 기판의 영역 내에 액상 수지를 도포하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계 후, 상기 (a) 단계에서 촬영한 영역과 동일한 영역의 기판을 촬영하여 검사 이미지를 얻는 단계;
    (d) 비교 모듈에서 상기 기준 이미지와 검사 이미지를 비교하여 상기 (b) 단계에서 도포된 상기 액상 수지로 인해 상기 기준 이미지와 검사 이미지가 서로 다른 영역을 추출하여 그 면적을 계산하는 단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계에서 계산된 면적을 상기 비교 모듈에 미리 설정된 기준 면적과 비교하여 상기 기준 면적을 벗어나는 경우 상기 (b) 단계에서 수행한 상기 액상 수지의 도포 공정을 불량으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (f) 상기 (d) 단계에서 상기 기준 이미지와 검사 이미지를 비교할 비교 영역을 상기 비교 모듈이 수신하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 (d) 단계는, 상기 비교 영역 내에서 상기 기준 이미지와 검사 이미지를 비교하여 상기 기준 이미지와 검사 이미지가 서로 다른 영역의 면적을 계산하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 기판 위에 실장된 반도체 칩의 외주를 따라 상기 액상 수지를 도포하는 언더필(underfill) 공정이고,
    상기 (a) 단계의 기준 이미지는 상기 기판 위의 상기 반도체 칩과 그 주위를 촬영한 이미지이며,
    상기 (c) 단계의 검사 이미지는 상기 기준 이미지와 동일 영역을 촬영한 이미지이고,
    상기 (e) 단계는, 상기 비교 영역 내에 상기 액상 수지가 도포된 면적을 상기 기준 면적과 비교하여 상기 (b) 단계에서 수행한 언더필 공정의 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 비교 영역은 상기 반도체 칩의 상면으로 설정되고,
    상기 (e) 단계에서 상기 기준 면적은 0으로 설정되어, 상기 반도체 칩의 상면에 상기 액상 수지가 도포되어 그 면적이 0보다 큰 경우 불량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 비교 영역은 상기 반도체 칩의 외주와 인접한 영역으로 설정되고,
    상기 (e) 단계에서 상기 비교 영역에 상기 액상 수지가 도포된 면적이 상기 기준 면적보다 작으면 상기 액상 수지의 도포량이 부족한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 비교 영역은 상기 반도체 칩의 외주와 인접한 영역으로 설정되고,
    상기 (e) 단계에서 상기 비교 영역에 상기 액상 수지가 도포된 면적이 상기 기준 면적보다 크면 상기 액상 수지의 도포량이 과도한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 비교 영역은 상기 반도체 칩의 외주와 인접한 영역으로 설정되고,
    상기 (e) 단계에서 상기 기준 면적은 상한과 하한을 가진 범위로 설정되어, 상기 비교 영역에 상기 액상 수지가 도포된 면적이 상기 기준 면적의 하한보다 작으면 상기 액상 수지의 도포량이 부족한 것으로 판단하고, 상기 비교 영역에 상기 액상 수지가 도포된 면적이 상기 기준 면적의 상한보다 크면 상기 액상 수지의 도포량이 과도한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 비교 영역은 상기 반도체 칩과 이격된 영역으로 설정되고,
    상기 (e) 단계에서 상기 비교 영역에 상기 액상 수지가 도포된 면적이 상기 기준 면적보다 크면 상기 액상 수지가 상기 반도체 칩 주위의 다른 소자에 침범한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기준 이미지와 검사 이미지는 각각 그레이 스케일 이미지이고,
    상기 (d) 단계는, 상기 기준 이미지와 검사 이미지의 서로 대응하는 픽셀의 명도의 동일 여부를 비교하는 방법으로 상기 기준 이미지와 검사 이미지가 서로 다른 영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기준 이미지와 검사 이미지는 각각 컬러 이미지이고,
    상기 (d) 단계는, 상기 기준 이미지와 검사 이미지의 서로 대응하는 픽셀의 색상의 동일 여부를 비교하는 방법으로 상기 기준 이미지와 검사 이미지가 서로 다른 영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 기판에는 동일한 상기 반도체 칩이 복수개 실장되어 있고,
    상기 (a) 단계는 상기 반도체 중 어느 하나에 대해서만 수행하고,
    상기 (b), (c), (d) 및 (e) 단계는 상기 기판에 실장된 상기 복수의 반도체 칩들에 대해 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 액상 수지 도포 검사 방법.
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