KR20150073512A - 다이 검사 장치 - Google Patents

Abstract

다이 검사 장치에 있어서, 상기 장치는 개별화된 상태로 다이싱 테이프 상에 부착된 복수의 다이들을 검사하기 위하여 상기 다이들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 카메라와, 상기 카메라의 광축과 평행한 동축 조명광을 제공하는 조명 유닛과, 상기 검사 이미지들을 분석하여 상기 다이들 중에서 결함에 의해 상부 표면에서 명암차가 발생되는 다이를 검출하는 이미지 분석 유닛을 포함한다. 상기 이미지 분석 유닛은 상기 다이들 중에서 외부 충격에 의해 부러진 상태로 상기 다이싱 테이프에 부착되어 있는 다이를 검출하며, 상기 검출된 다이의 상부 표면에는 상기 동축 조명광에 의해 명암차가 발생되는 적어도 두 영역이 존재한다.

Description

다이 검사 장치{Apparatus for inspecting dies}

본 발명의 실시예들은 다이 검사 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다이싱 공정에 의해 개별화된 복수의 반도체 다이들을 검사하기 위한 장치에 관한 것이다.

집적 회로 소자들과 같은 반도체 소자들은 일반적으로 실리콘웨이퍼와 같은 기판 상에 일련의 처리 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 상에 막을 형성하는 증착 공정, 상기 막을 전기적 특성들을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 상기 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 상기 패턴들이 형성된 웨이퍼로부터 불순물들을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 반복적으로 수행함으로써 상기 반도체 소자들이 상기 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.

상기 웨이퍼는 백 그라인드 공정 및 다이싱 공정을 통하여 두께가 얇아질 수 있으며 또한 복수의 개별화된 반도체 다이들로 분할될 수 있다. 상기 반도체 다이들은 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임에 장착된 다이싱 테이프에 부착될 수 있으며 다이 본딩 공정과 몰딩 공정 등을 통해 반도체 패키지로 제조될 수 있다.

한편, 복수의 다이들을 적층함으로써 기억 용량을 증가시키는 적층형 반도체 소자의 제조를 위하여 상기 다이들의 두께는 매우 얇게 가공될 수 있다. 예를 들면, 대략 30㎛ 이하의 두께로 상기 다이들이 가공될 수 있으며 이 경우 상기 다이들은 외부 충격 등에 매우 취약한 상태가 될 수 있다.

상기 다이싱 테이프에 부착된 다이들은 검사 장치를 통해 외부 결함 등이 검사될 수 있으며, 상기 검사 결과 양품으로 판정된 다이들에 대하여 선택적으로 다이 본딩 공정 등 후속 공정들이 수행될 수 있다.

상기 다이 검사 장치는 상기 다이들에 대한 검사 이미지들을 획득하기 위한 카메라와 상기 다이들을 조명하기 위한 조명 유닛 등을 포함할 수 있다. 일 예로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0029532호, 제10-2013-0130510호 등에는 카메라와 경사 조명을 구비하는 검사 장치가 개시되어 있다. 그러나, 상기와 같이 경사 조명을 사용하는 경우 상기 웨이퍼 상의 이물질 또는 표면 스크레치 등과 같은 결함이 용이하게 검출될 수 있으나, 상기와 같이 두께가 상대적으로 얇은 다이의 결함에는 취약할 수 있다.

특히, 상기 다이가 외부 충격에 의해 부러진 상태 또는 꺾인 상태로 상기 다이싱 테이프에 부착되어 있는 경우 외관상의 변화가 거의 없기 때문에 광학 현미경으로도 상기와 같은 결함을 검출하기가 매우 어렵다.

본 발명의 실시예들은 다이싱 테이프에 부착된 다이들 중에서 외부 충격에 의해 부러진 상태 또는 꺾인 상태의 불량 다이를 용이하게 검출할 수 있는 다이 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 다이 검사 장치는, 개별화된 상태로 다이싱 테이프 상에 부착된 복수의 다이들을 검사하기 위하여 상기 다이들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 카메라와, 상기 카메라의 광축과 평행한 동축 조명광을 제공하는 조명 유닛과, 상기 검사 이미지들을 분석하여 상기 다이들 중에서 결함에 의해 상부 표면에서 명암차가 발생되는 다이를 검출하는 이미지 분석 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 이미지 분석 유닛은 상기 다이들 중에서 외부 충격에 의해 부러진 상태로 상기 다이싱 테이프에 부착되어 있는 다이를 검출하기 위하여 상기 검사 이미지들을 분석할 수 있으며, 상기 검출된 다이의 상부 표면에는 상기 동축 조명광에 의해 명암차가 발생되는 적어도 두 영역이 존재할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 조명 유닛은, 조명광을 제공하는 광원과, 상기 조명광을 평행광으로 형성하기 위한 콜리메이터 렌즈와, 상기 평행광의 경로를 변경시켜 상기 카메라의 광축과 평행한 상기 동축 조명광을 형성하는 하프 미러를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광원으로는 하나의 발광 다이오드가 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 카메라로는 라인 스캔 카메라가 사용될 수 있으며, 상기 하프 미러는 상기 평행광의 일부를 반사시켜 상기 동축 조명광이 슬릿 형태의 단면 형상을 갖도록 수평 방향으로 길게 연장하는 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이들을 지지하기 위한 척이 더 구비될 수 있으며, 상기 척은 상기 다이들을 지지하는 제1 서포트 영역과, 상기 다이싱 테이프가 장착된 링 형태의 마운트 프레임을 지지하는 제2 서포트 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서포트 영역은 상기 제2 서포트 영역보다 높게 구성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 서포트 영역들에는 상기 다이싱 테이프 및 상기 마운트 프레임을 흡착하기 위한 진공홀들이 구비될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 다이들을 검사하는 장치에 있어서, 검사 이미지 획득을 위한 카메라의 광축과 평행한 동축 조명광을 상기 다이들에 제공하고, 상기 다이들로부터 반사된 광을 이용하여 상기 다이들에 대한 검사 이미지를 획득할 수 있다.

특히, 부러지거나 꺾인 상태의 손상된 다이의 경우 상부 표면의 적어도 두 영역들에서 상기 동축 조명광에 의해 명암차가 발생될 수 있으며, 상기 명암차에 의해 상기 손상된 다이의 검출이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 하나의 발광 다이오드를 이용하여 상기 동축 조명광을 생성함으로써 상기 동축 조명광의 광 경로를 보다 균일하게 할 수 있으며 이에 따라 상기 손상된 다이의 검출이 더욱 용이해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 외부 충격에 의해 부러지거나 또는 꺾인 상태의 다이를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 손상된 다이로부터 획득되는 검사 이미지를 설명하기 위한 개략도이다.

이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 검사 장치(100)는 백 그라인드 공정 및 다이싱 공정에 의해 두께가 얇아지고 개별화된 복수의 다이들(10)에 대한 검사를 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 특히 상기 다이들(10)은 다이싱 테이프(20)에 부착된 상태이며 상기 다이싱 테이프(20)는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(30)에 장착될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 검사 장치(100)는 대략 30㎛ 이하의 두께를 갖는 얇은 다이들(10)에 대하여 외부 충격에 의해 손상된 다이(10A; 도 2 참조)를 검출하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다이 검사 장치(10)는 상기 다이싱 테이프(20)에 부착된 다이들(10)에 대한 검사 이미지들을 획득하기 위한 카메라(110)와, 상기 다이들(10)을 조명하기 위한 조명 유닛(120) 및 상기 검사 이미지들을 분석하여 상기 다이들(10) 중에서 결함이 있는 다이를 검출하기 위한 이미지 분석 유닛(130)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 조명 유닛(120)은 상기 카메라(110)의 광축과 평행한 동축 조명광을 제공할 수 있다.

또한, 상기 다이 검사 장치(100)는 상기 다이들(10)을 지지하기 위한 척(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 척(140)은 상기 다이들(10)을 지지하기 위한 제1 서포트 영역(142)과, 상기 제1 서포트 영역(142)의 외측에 구비되며 상기 다이싱 테이프(20)가 장착된 상기 마운트 프레임(130)을 지지하기 위한 제2 서포트 영역(144)을 포함할 수 있다.

특히, 상기 제1 서포트 영역(142)은 상기 제2 서포트 영역(144)보다 높게 구성될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이싱 테이프(20)가 충분히 긴장된 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 서포트 영역(142, 144)에는 상기 다이싱 테이프(20) 및 상기 마운트 프레임(30)을 진공 흡착하기 위한 진공홀들(미도시)이 구비될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 상기 카메라(110)는 별도의 구동부(미도시)에 의해 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 조명 유닛(120)은 상기 카메라(110)와 함께 이동될 수 있다.

상기 조명 유닛(120)은 도시된 바와 같이 조명광을 제공하는 광원(122)과, 상기 조명광을 평행광으로 형성하기 위한 콜리메이터 렌즈(124) 및 상기 평행광의 경로를 변경시켜 상기 카메라(110)의 광축과 평행한 동축 조명광을 형성하기 위한 하프 미러(126)를 포함할 수 있다.

상기 카메라(110)로는 라인 스캔 카메라가 사용될 수 있으며, 상기 하프 미러(126)는 상기 평행광의 일부를 반사시켜 상기 동축 조명광이 슬릿 형태의 단면을 갖도록 수평 방향으로 길게 연장하는 형태를 가질 수 있다.

상기 하프 미러(126)는 상기 카메라(110)의 광축과 교차하도록 배치될 수 있으며, 상기 평행광의 일부를 투과시키고 일부를 반사시켜 상기 다이(10) 상으로 제공할 수 있다. 또한, 상기 하프 미러(126)는 상기 다이(10)로부터 반사된 광을 투과시켜 상기 카메라(110)로 제공할 수 있다.

도 2는 외부 충격에 의해 부러지거나 또는 꺾인 상태의 다이를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 도 2에 도시된 손상된 다이로부터 획득되는 검사 이미지를 설명하기 위한 개략도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기와 같이 상대적으로 얇은 두께를 갖는 다이들(10)은 외부 충격에 매우 취약할 수 있으며, 도시된 바와 같이 상기 다이들(10)의 핸들링 과정에서 부러지거나 꺾이는 다이(10A)가 발생될 수 있다.

그러나, 상기와 같이 일부 다이(10A)가 부러지거나 꺾이는 사고가 발생되는 경우라도 상기 파손된 다이(10A)가 상기 다이싱 테이프(20)에 부착된 상태이므로 외관상 거의 변화가 발생되지 않을 수 있다. 특히, 부러지거나 꺾인 부위가 육안으로는 식별할 수 없으며, 아울러 광학 현미경을 사용하는 경우에도 쉽게 검출되지 않을 수 있다.

일 예로서, 도시된 바와 같이 외부 충격에 의해 부러지거나 꺾인 다이(10A)의 경우 적어도 두 영역으로 구분될 수 있으며, 상기 두 영역에 평행광을 조사하는 경우 상기 두 영역으로부터 각각 반사되는 광들의 경로가 도 2에 도시된 바와 같이 상이하게 나타날 수 있다. 상기와 같이 손상된 다이(10A)의 두 영역들로부터 반사되는 광들의 경로가 다른 경우 상기 카메라(110)에 의해 획득되는 검사 이미지(40)에서 도 3에 도시된 바와 같이 두 영역들의 명암차가 발생될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기와 같이 외부 충격에 의해 부러지거나 꺾인 상태의 다이(10A) 상으로 상기 카메라(110)의 광축과 평행한 동축 조명광을 조사함으로써 상기 손상된 다이(10A)의 두 영역에서 발생되는 명암차에 의해 상기 손상된 다이(10A)를 검출할 수 있다.

한편, 상기 광원(122)으로는 하나의 발광 다이오드가 사용되는 것이 바람직하다. 이는 상기 콜리메이터 렌즈(124)를 이용하여 상기 조명광의 광축과 평행하지 않은 광 성분들을 제거하기가 용이하기 때문이다.

상기와 다르게, 복수의 광원들, 예를 들면, 복수의 발광 다이오드들을 사용하는 경우 별도의 콜리메이터 렌즈를 사용하는 경우에도 상기 별도의 콜리메이터 렌즈를 통과한 조명광에는 상기 조명광의 광축과 평행하지 않은 광 성분들이 포함될 수 있으며, 이 경우 상기 다이들(10)로 제공되는 조명광에 상기 카메라(110)의 광축과 평행하지 않은 광 성분들이 포함될 수 있다.

상기와 같이 균일하지 않은 경로를 갖는 조명광이 상기 손상된 다이(10A)에 조사되는 경우 상기 손상된 다이(10A)의 두 영역으로부터 반사된 광들의 경로가 일정하지 않을 수 있다. 결과적으로, 상기 카메라(110)에 의해 획득된 검사 이미지에는 상기 두 영역들이 충분히 구분되지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 발광 다이오드를 이용하여 상기 조명광의 광 성분들이 충분히 평행하게 되도록 할 수 있으며, 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 상기 손상된 다이(10A)의 검사 이미지에서 상기 명암차에 의해 상대적으로 밝은 영역과 어두운 영역이 확연히 구분될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 다이들(10)을 검사하는 장치에 있어서, 검사 이미지 획득을 위한 카메라(110)의 광축과 평행한 동축 조명광을 상기 다이들(10)에 제공하고, 상기 다이들(10)로부터 반사된 광을 이용하여 상기 다이들(10)에 대한 검사 이미지를 획득할 수 있다.

특히, 부러지거나 꺾인 상태의 손상된 다이(10A)의 경우 상부 표면의 적어도 두 영역들에서 상기 동축 조명광에 의해 명암차가 발생될 수 있으며, 상기 명암차에 의해 상기 손상된 다이(10A)의 검출이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 하나의 발광 다이오드를 이용하여 상기 동축 조명광을 생성함으로써 상기 동축 조명광의 광 경로를 보다 균일하게 할 수 있으며 이에 따라 상기 손상된 다이(10A)의 검출이 더욱 용이해질 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 다이 10A : 손상된 다이
20 : 다이싱 테이프 30 : 마운팅 프레임
100 : 다이 검사 장치 110 : 카메라
120 : 조명 유닛 122 : 광원
124 : 콜리메이터 렌즈 126 : 하프 미러
130 : 이미지 분석 유닛 140 : 척

Claims (8)

1. 개별화된 상태로 다이싱 테이프 상에 부착된 복수의 다이들을 검사하기 위하여 상기 다이들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 카메라;
   상기 카메라의 광축과 평행한 동축 조명광을 제공하는 조명 유닛; 및
   상기 검사 이미지들을 분석하여 상기 다이들 중에서 결함에 의해 상부 표면에서 명암차가 발생되는 다이를 검출하는 이미지 분석 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이미지 분석 유닛은 상기 다이들 중에서 외부 충격에 의해 부러진 상태로 상기 다이싱 테이프에 부착되어 있는 다이를 검출하기 위하여 상기 검사 이미지들을 분석하며, 상기 검출된 다이의 상부 표면에는 상기 동축 조명광에 의해 명암차가 발생되는 적어도 두 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 조명 유닛은,
   조명광을 제공하는 광원;
   상기 조명광을 평행광으로 형성하기 위한 콜리메이터 렌즈; 및
   상기 평행광의 경로를 변경시켜 상기 카메라의 광축과 평행한 상기 동축 조명광을 형성하는 하프 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 광원으로 하나의 발광 다이오드가 사용되는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 카메라는 라인 스캔 카메라이며, 상기 하프 미러는 상기 평행광의 일부를 반사시켜 상기 동축 조명광이 슬릿 형태의 단면 형상을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 다이들을 지지하기 위한 척을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 척은,
   상기 다이들을 지지하는 제1 서포트 영역과,
   상기 다이싱 테이프가 장착된 링 형태의 마운트 프레임을 지지하는 제2 서포트 영역을 포함하되,
   상기 제1 서포트 영역이 상기 제2 서포트 영역보다 높게 구성되는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.
8. 제7항에 있어서, 제1 및 제2 서포트 영역들에는 상기 다이싱 테이프 및 상기 마운트 프레임을 흡착하기 위한 진공홀들이 구비되는 것을 특징으로 하는 다이 검사 장치.

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