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KR20220097139A - 반도체 패키지 검사 유닛 및 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치 - Google Patents

반도체 패키지 검사 유닛 및 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치 Download PDF

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KR20220097139A
KR20220097139A KR1020210083311A KR20210083311A KR20220097139A KR 20220097139 A KR20220097139 A KR 20220097139A KR 1020210083311 A KR1020210083311 A KR 1020210083311A KR 20210083311 A KR20210083311 A KR 20210083311A KR 20220097139 A KR20220097139 A KR 20220097139A
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KR
South Korea
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semiconductor package
inspection
semiconductor
lens assembly
semiconductor packages
Prior art date
Application number
KR1020210083311A
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English (en)
Inventor
박필규
김진수
권덕성
김낙호
최영훈
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

반도체 패키지 검사 유닛과 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치가 개시된다. 상기 반도체 패키지 절단 및 분류 장치는, 반도체 스트립을 절단하여 복수의 반도체 패키지들로 개별화하기 위한 절단 모듈과, 상기 반도체 패키지 검사 유닛을 구비하며 검사 결과에 따라 상기 반도체 패키지들을 분류하기 위한 분류 모듈을 포함한다. 상기 반도체 패키지 검사 유닛은, 반도체 패키지를 촬상하여 상기 반도체 패키지에 대한 이미지를 획득하기 위한 검사 카메라와, 상기 검사 카메라의 하부에 장착되는 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 렌즈 조립체는 상기 반도체 패키지를 확대하기 위한 배율 렌즈 및 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 작업 거리를 조절하기 위한 가변 초점 렌즈를 포함한다.

Description

반도체 패키지 검사 유닛 및 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치{SEMICONDUCTOR PACKAGE INSPECTION UNIT AND SEMICONDUCTOR PACKAGE SAWING AND SORTING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 반도체 패키지 검사 유닛 및 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 스트립을 절단하여 복수의 반도체 패키지들로 개별화하고 상기 반도체 패키지들을 검사하여 분류하는 절단 및 분류 공정에서 상기 반도체 패키지들을 검사하기 위한 검사 유닛과 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 상기와 같이 형성된 반도체 소자들은 다이싱 공정과 다이 본딩 공정 및 몰딩 공정을 통해 다수의 반도체 패키지들로 이루어진 반도체 스트립으로 제조될 수 있다.
상기와 같이 제조된 반도체 스트립은 절단 및 분류(Sawing & Sorting) 공정을 통해 복수의 반도체 패키지들로 개별화되고 이어서 양품 또는 불량품 판정에 따라 분류될 수 있다. 예를 들면, 상기 절단 및 분류 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 반도체 스트립을 척 테이블 상에 로드한 후 절단 블레이드를 이용하여 다수의 반도체 패키지들로 개별화하는 절단 모듈과 상기 개별화된 반도체 패키지들을 검사 카메라를 이용하여 검사한 후 검사 결과에 따라 분류하는 분류 모듈을 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 절단 및 분류 공정에 후속하여 상기 개별화된 반도체 패키지들에 대하여 전자파 차폐를 위한 코팅층을 형성하는 스퍼터링 공정이 수행될 수 있다. 상기 스퍼터링 공정을 수행하기 위한 장치에는 상기 반도체 패키지들이 접착 필름에 부착된 상태로 공급될 수 있으며, 이를 위하여 상기 개별화된 반도체 패키지들을 상기 접착 필름 상에 부착하는 별도의 장치가 요구될 수 있다.
또 한편으로, 상기 검사 카메라를 이용하여 상기 반도체 패키지들을 검사하는 경우 상기 검사 카메라의 작업 거리(Working Distance; WD)에서 상기 반도체 패키지들이 벗어나는 경우 상기 반도체 패키지들의 선명한 이미지를 얻을 수 없게 된다. 예를 들면, 상기 반도체 패키지들의 두께가 두꺼워지거나 얇아지는 경우 상기 검사 카메라의 피사계 심도(Depth of Field: DOF)에서 검사하고자 하는 반도체 패키지가 벗어날 수 있으며, 이를 조절하기 위하여 상기 검사 카메라의 높이를 변경할 필요가 있다. 그러나, 상기 검사 카메라의 높이를 기구적으로 조절하는 경우 구동부의 기계적인 오차에 의해 정확한 조절이 어려울 수 있으며, 또한 상기 구동부를 추가 장착함에 따른 제조 비용 증가 및 구동계의 구조적인 안정성 저하 등의 문제가 발생될 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2146777호 (등록일자 2020년 08월 14일) 대한민국 등록특허공보 제10-2190923호 (등록일자 2020년 12월 08일)
본 발명의 실시예들은 반도체 패키지들의 두께와 상관없이 선명한 검사 이미지를 획득할 수 있는 반도체 패키지 검사 유닛과 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 반도체 패키지 검사 유닛은, 반도체 패키지를 촬상하여 상기 반도체 패키지에 대한 이미지를 획득하기 위한 검사 카메라와, 상기 검사 카메라의 하부에 장착되는 렌즈 조립체를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈 조립체는 상기 반도체 패키지를 확대하기 위한 배율 렌즈 및 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 작업 거리를 조절하기 위한 가변 초점 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 반도체 패키지 검사 유닛은, 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 상기 가변 초점 렌즈의 동작을 제어하고 상기 작업 거리 조절에 의해 변경되는 상기 이미지의 배율 변화를 보정하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 반도체 패키지 검사 유닛은, 상기 렌즈 조립체에 장착되어 상기 반도체 패키지를 향하여 동축 조명을 제공하는 동축 조명부와, 상기 렌즈 조립체의 하부에 배치되며 상기 반도체 패키지를 향하여 경사 조명을 제공하는 경사 조명부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제어부는 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 상기 동축 조명과 상기 경사 조명의 세기를 조절할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 반도체 패키지 절단 및 분류 장치는, 반도체 스트립을 절단하여 복수의 반도체 패키지들로 개별화하기 위한 절단 모듈과, 상기 반도체 패키지들을 검사하기 위한 반도체 패키지 검사 유닛을 구비하고 검사 결과에 따라 상기 반도체 패키지들을 분류하기 위한 분류 모듈을 포함할 수 있다. 특히, 상기 반도체 패키지 검사 유닛은, 반도체 패키지를 촬상하여 상기 반도체 패키지에 대한 이미지를 획득하기 위한 검사 카메라와, 상기 검사 카메라의 하부에 장착되는 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 렌즈 조립체는 상기 반도체 패키지를 확대하기 위한 배율 렌즈 및 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 작업 거리를 조절하기 위한 가변 초점 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 분류 모듈은, 상기 절단 모듈에 의해 개별화된 상기 반도체 패키지들이 놓여지는 반전 테이블과, 상기 반전 테이블 아래에 배치되며 상기 반도체 패키지들을 이송하기 위한 팔레트 테이블을 더 포함하며, 상기 검사 카메라는 상기 반전 테이블 상의 상기 반도체 패키지들의 제1 면에 대한 검사를 수행하고, 상기 반전 테이블은 상기 검사 카메라에 의한 제1 면 검사가 수행된 후 상기 반도체 패키지들을 반전시켜 상기 팔레트 테이블로 전달할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 반도체 패키지 검사 유닛은, 상기 팔레트 테이블 상으로 전달된 상기 반도체 패키지들의 제2 면에 대한 검사를 수행하기 위한 제2 검사 카메라와 상기 제2 검사 카메라의 하부에 장착되는 제2 렌즈 조립체를 더 포함하고, 상기 제2 렌즈 조립체는 상기 렌즈 조립체와 동일하게 구성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 검사 카메라들은 제1 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 제1 및 제2 검사 카메라들은 상기 제1 수평 방향에 대하여 수직하는 제2 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 분류 모듈은, 상기 검사 결과 양품으로 판정된 반도체 패키지들을 부착시키기 위한 접착 필름이 부착된 프레임을 공급하는 제1 트레이 공급 유닛과, 상기 검사 결과 재작업 대상으로 판정된 반도체 패키지들을 수납하기 위한 제덱 트레이를 공급하는 제2 트레이 공급 유닛과, 상기 검사 결과에 따라 상기 반도체 패키지들을 상기 접착 필름 또는 상기 제덱 트레이로 이송하기 위한 복수의 진공 피커들을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 검사 카메라는 작업 거리 조절을 위한 가변 초점 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체를 구비할 수 있으며, 이에 따라 상기 반도체 패키지들의 두께가 변경되는 경우에도 보다 선명한 검사 이미지들을 획득할 수 있다. 따라서, 상기 검사 카메라의 높이를 조절하기 위한 별도의 구동부가 요구되지 않으며, 이에 따라 상기 반도체 패키지 절단 및 분류 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 또한 기구적인 오차에 의해 발생될 수 있는 검사 이미지들의 선명도 저하가 방지될 수 있다.
상기 검사 카메라에 의한 검사 결과 양품으로 판정된 반도체 패키지들은 상기 제1 트레이 공급 유닛에 의해 공급되는 접착 필름 상에 부착된 상태로 반출될 수 있으며, 상기 검사 결과 재작업 대상으로 판정된 반도체 패키지들은 상기 제2 트레이 공급 유닛에 의해 공급되는 제덱 트레이에 수납된 상태로 반출될 수 있다. 따라서, 상기 종래 기술에서와 같이 상기 양품 반도체 패키지들을 반출한 후 전자파 차폐를 위한 스퍼터링 공정 투입을 위해 상기 양품 반도체 패키지들을 접착 필름 상에 부착하는 별도의 장치가 요구되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 절단 및 분류 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 패키지 이송 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 검사 카메라를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 진공 피커들을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 진공 피커를 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.
도 6은 기구적인 오차에 의해 발생되는 반도체 패키지의 오정렬을 해결하기 위해 사용되는 테스트 척을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 테스트 척을 설명하기 위한 개략적인 확대 측면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 접착 필름이 부착된 프레임을 설명하기 위한 개략적인 확대 평면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 트레이 이송 로봇의 트레이 피커를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 트레이 피커를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 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.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 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.
본 발명의 실시예들에서 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 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 절단 및 분류 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 패키지 이송 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 절단 및 분류 장치(100)는 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 스트립(10)을 절단하여 복수의 반도체 패키지들(20)로 개별화하고 상기 개별화된 반도체 패키지들(20)을 검사하여 검사 결과에 따라 분류하는 절단 및 분류 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 상기 반도체 패키지 절단 및 분류 장치(100)는 반도체 스트립(10)을 절단하여 복수의 반도체 패키지들(20)로 개별화하기 위한 절단 모듈(200)과, 상기 반도체 패키지들(20)을 검사하고 검사 결과에 따라 분류하기 위한 분류 모듈(300)을 포함할 수 있다.
상기 절단 모듈(200)은 상기 반도체 스트립(10)을 지지하기 위한 척 테이블(210)과, 상기 척 테이블(210) 상의 반도체 스트립(10)을 절단하여 상기 반도체 패키지들(20)로 개별화하기 위한 절단 유닛(220)과, 상기 개별화된 반도체 패키지들(20)을 세정 및 건조하기 위한 세정 및 건조 유닛(230)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 절단 모듈(200)의 일측에는 복수의 반도체 패키지들(10)이 수납된 매거진(30)이 배치될 수 있다. 또한, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 매거진(30)으로부터 상기 반도체 스트립(10)을 인출하기 위한 푸셔(미도시) 및 그리퍼(미도시)가 구비될 수 있으며, 상기 매거진(30)으로부터 인출된 반도체 스트립(10)은 가이드 레일(32)에 의해 안내될 수 있다.
상기 가이드 레일(32) 상으로 인출된 반도체 스트립(10)은 스트립 피커(240)에 의해 픽업된 후 상기 척 테이블(210) 상으로 이송될 수 있으며, 상기 척 테이블(210)은 상기 반도체 스트립(10)의 이송이 완료된 후 상기 절단 유닛(220)의 하부로 이동될 수 있다. 상기 절단 유닛(220)은 상기 반도체 스트립(10)을 절단하기 위한 원형 블레이드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 원형 블레이드는 X축 방향으로 이동될 수 있으며, 상기 척 테이블(210)은 Y축 방향으로 이동될 수 있다.
상기 절단 유닛(220)에 의해 개별화된 반도체 패키지들(20)은 패키지 피커(250)에 의해 픽업되고 이송될 수 있다. 상기 패키지 피커(250)는 수직 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 반도체 패키지들(20)을 픽업하여 상기 세정 및 건조 유닛(230)의 상부로 상기 반도체 패키지들(20)을 이동시킬 수 있다. 상기 세정 및 건조 유닛(230)은 브러시와 세정액을 이용하여 상기 반도체 패키지들(20)로부터 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 반도체 패키지들(20)로 에어를 분사함으로써 상기 반도체 패키지들(20)을 건조시킬 수 있다. 아울러, 상기 패키지 피커(250)는 상기 세정 및 건조가 완료된 반도체 패키지들(20)을 상기 분류 모듈(300)로 이송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분류 모듈(300)은 상기 반도체 패키지들(20)을 검사하기 위한 반도체 패키지 검사 유닛(306)을 포함할 수 있다. 상기 반도체 패키지 검사 유닛(306)은 상기 반도체 패키지들(20)의 제1 면을 검사하기 위한 제1 검사 카메라(310)와 상기 반도체 패키지들(20)의 제2 면을 검사하기 위한 제2 검사 카메라(324)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 패키지 검사 유닛(306)은 상기 제1 검사 카메라(310)와 제2 검사 카메라(324)를 수평 방향, 예를 들면, 상기 X축 방향으로 이동시키기 위한 카메라 구동부(308)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 도시되지는 않았으나, 상기 분류 모듈(300)은 상기 반도체 패키지들(20)이 놓여지는 반전 테이블(미도시)을 구비할 수 있으며, 상기 반전 테이블은 상기 반도체 패키지들(20)을 진공 흡착하기 위한 진공홀들을 구비할 수 있다. 상기 반도체 패키지들(20)은 상기 패키지 피커(250)에 의해 상기 반전 테이블 상으로 이송될 수 있으며, 상기 반전 테이블은 수평 방향, 예를 들면, 상기 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 상기 반전 테이블의 이동 경로 상부에는 상기 반전 테이블 상의 반도체 패키지들(20)을 검사하기 위하여 상기 제1 검사 카메라(310)가 수평 방향, 예를 들면, 상기 카메라 구동부(308)에 의해 상기 X축 방향으로 이동 가능하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 검사 카메라(310)는 상기 반전 테이블 상의 상기 반도체 패키지들(20)의 제1 면, 예를 들면, 접속 패드들 또는 솔더 범프들이 형성된 상기 반도체 패키지들(20)의 제1 면을 촬상하여 검사할 수 있다.
상기 반전 테이블의 하부에는 상기 반도체 패키지들(20)을 이송하기 위한 팔레트 테이블(302)이 배치될 수 있으며, 상기 반도체 패키지들(20)은 상기 반전 테이블에 의해 반전된 후 상기 팔레트 테이블(302) 상으로 전달될 수 있다. 이때, 상기 반도체 패키지들(20)은 제2 면이 위를 향하도록 상기 팔레트 테이블(302) 상에 놓여질 수 있다. 상기 팔레트 테이블(302)은 수평 방향, 예를 들면, 상기 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 팔레트 테이블(302)의 이동 경로 상부에는 상기 반도체 패키지들(20)의 제2 면을 검사하기 위하여 상기 제2 검사 카메라(324)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2 검사 카메라(324)는 상기 카메라 구동부(308)에 의해 수평 방향, 예를 들면, 상기 X축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
한편, 도시된 바에 의하면, 2개의 팔레트 테이블들(302)이 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 2개의 팔레트 테이블들(302)에 대응하도록 2개의 반전 테이블들이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 팔레트 테이블(302)과 반전 테이블의 개수는 변경 가능한 것이므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 검사 카메라를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 검사 카메라(310)는 검사하고자 하는 반도체 패키지(20)의 이미지를 형성하기 위한 이미지 센서(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 검사 카메라(310)의 하부에는 상기 반도체 패키지(20)를 촬상하기 위한 렌즈 조립체(312)가 장착될 수 있다. 상기 렌즈 조립체(312)는, 상기 반도체 패키지(20)를 기 설정된 배율로 확대하기 위한 배율 렌즈(314)와, 상기 렌즈 조립체(312)와 상기 반도체 패키지(20) 사이의 거리에 따라 작업 거리(Working Distance; WD)를 조절하기 위한 가변 초점 렌즈(316)를 포함할 수 있다.
일 예로서, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 가변 초점 렌즈(316)는 인가되는 전압에 따라 작업 거리와 초점 거리가 변동 가능한 액체 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 가변 초점 렌즈(316)는 투명 전극과 상기 투명 전극 상에 형성된 절연층을 포함할 수 있으며, 상기 액체 렌즈는 상기 절연층 상에 형성될 수 있다. 이때, 상기 투명 전극에 인가되는 전압을 조절함으로써 상기 액체 렌즈의 표면 장력을 변화시킬 수 있으며, 이를 이용하여 상기 액체 렌즈의 작업 거리와 초점 거리를 조절할 수 있다. 그러나, 상기 가변 초점 렌즈(312)의 구성은 다양하게 변경 가능하므로 상기 가변 초점 렌즈(312) 자체의 구성에 따라 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
또한, 상기 제1 검사 카메라(310)의 하부에는 상기 렌즈 조립체(312)의 광축과 동일한 방향으로 상기 반도체 패키지(20)를 향하여 동축 조명을 제공하기 위한 동축 조명부(318)와 상기 반도체 패키지(20)를 향하여 경사 조명을 제공하기 위한 경사 조명부(320)가 배치될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 동축 조명부(318)는 조명광을 제공하기 위한 램프와 상기 조명광이 상기 반도체 패키지(20)를 향하도록 하는 하프 미러를 포함할 수 있으며, 상기 경사 조명부(320)는 상기 반도체 패키지(20)를 향하여 소정의 경사각을 갖도록 조명광을 제공하는 복수의 램프들을 포함할 수 있다.
한편, 도시된 바에 의하면, 상기 동축 조명부(318)가 상기 배율 렌즈(314)와 가변 초점 렌즈(316) 사이에 배치되고 상기 경사 조명부(320)가 상기 렌즈 조립체(312)의 아래에 배치되고 있으나, 상기 동축 조명부(318)와 경사 조명부(320)의 위치는 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다. 또한, 상기 가변 초점 렌즈(316)가 상기 배율 렌즈(314)의 상부에 배치되고 있으나, 이와 다르게 상기 가변 초점 렌즈(316)는 상기 배율 렌즈(314)의 하부에 배치될 수도 있다. 따라서, 상기 가변 초점 렌즈(316)의 위치에 의해 본 발명의 범위가 제한되지도 않을 것이다. 아울러, 도시되지는 않았으나, 상기 렌즈 조립체(312)는 상기 이미지 센서 상에 상기 반도체 패키지(20)의 선명한 이미지를 얻을 수 있도록 포커싱 렌즈를 더 포함할 수도 있다.
또 한편으로, 도시되지는 않았으나, 상기 제2 검사 카메라(324)는 상기 제1 검사 카메라(310)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 검사 카메라(324)의 하부에는 배율 렌즈와 가변 초점 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체가 장착될 수 있으며, 상기 반도체 패키지(20)의 제2 면 검사를 위해 동축 조명부와 경사 조명부가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가변 초점 렌즈(316)의 동작은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어부는 상기 반도체 패키지(20)에 대한 선명한 검사 이미지를 획득하기 위하여 상기 가변 초점 렌즈(316)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 렌즈 조립체(312)와 상기 반도체 패키지(20) 사이의 거리는 상기 반도체 패키지(20)의 두께에 따라 변경될 수 있으며, 상기 반도체 패키지(20)의 두께가 상대적으로 두껍거나 얇은 경우 상기 반도체 패키지(20)의 상부면이 상기 렌즈 조립체(312)의 피사계 심도(Depth of Field; DOF)를 벗어날 수 있다. 이 경우 상기 반도체 패키지(20)에 대한 선명한 이미지를 획득할 수 없으며, 상기 제어부는 상기 반도체 패키지(20)에 대한 선명한 검사 이미지를 획득할 수 있도록 상기 가변 초점 렌즈(316)의 작업 거리를 변경시킬 수 있다.
특히, 상기 가변 초점 렌즈(316)의 작업 거리가 변경되는 경우 이에 의해 상기 획득된 검사 이미지의 배율도 함께 변경될 수 있으므로, 상기 제어부는 상기 획득된 검사 이미지의 배율 변화를 보정할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부는 상기 획득된 검사 이미지의 픽셀당 실제 거리를 상기 작업 거리 변경 정도에 따라 보정할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 검사 카메라들(310, 324)에 의해 획득되는 검사 이미지들을 분석하는 과정에서 상기 보정 정보를 이용하여 상기 반도체 패키지(20)의 크기, 상기 제1 면에 형성된 단자들 또는 범프들의 크기와 배열, 그리고 상기 제2 면에 형성된 표시 마크 등을 검사할 수 있다.
아울러, 상기 제어부는 상기 렌즈 조립체(312)와 상기 반도체 패키지(20) 사이의 거리에 따라 상기 동축 조명과 상기 경사 조명의 세기를 조절할 수 있다. 특히, 상기 반도체 패키지(20)의 두께에 따라 상기 경사 조명에 의한 상기 반도체 패키지(20)의 상부면 밝기가 변경될 수 있으므로, 상기 동축 조명과 상기 경사 조명의 세기를 적절하게 조절하여 상기 반도체 패키지들(20)의 검사 이미지들의 밝기를 기 설정된 범위 이내로 조절할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 및 제2 검사 카메라들(310, 324)에 의한 검사가 완료된 후 상기 팔레트 테이블(302)은 상기 반도체 패키지들(20)의 분류를 위한 영역으로 이동될 수 있다. 상기 분류 모듈(300)은 상기 검사 결과에 따라 상기 반도체 패키지들(20)을 분류하여 이송하기 위한 반도체 패키지 이송 유닛(330)을 구비할 수 있다. 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)은 상기 반도체 패키지들(20)을 픽업하기 위한 진공 피커들(332)과, 상기 진공 피커들(332)을 수평 방향으로 이동시키고 상기 진공 피커들(332)을 각각 수직 방향으로 이동시키기 위한 피커 구동부(340)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 피커 구동부(340)는 상기 X축 방향으로 이동 가능하게 구성되는 가동 블록(342)을 포함할 수 있으며, 상기 진공 피커들(332)은 상기 가동 블록(342)에 장착될 수 있다. 한편, 도시된 바에 의하면 한 쌍의 반도체 패키지 이송 유닛들(330)이 상기 X축 방향으로 배치되고 있으나, 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)의 개수는 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
한편, 상기 검사 결과 양품으로 판정된 반도체 패키지들(22)에 대하여는 전자파 차폐를 위한 코팅층을 형성하는 스퍼터링 공정이 후속하여 수행될 수 있다. 상기 양품 반도체 패키지들(22)은 접착 필름(350)에 부착된 상태로 상기 스퍼터링 공정을 수행하기 위한 장치로 투입될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분류 모듈(300)은 상기 접착 필름(350)을 공급하기 위한 제1 트레이 공급 유닛(360)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 접착 필름(350)은 사각 링 형태의 프레임(352) 하부에 부착될 수 있으며, 상기 접착 필름(350)이 부착된 프레임(352)은 보트 트레이(354) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 트레이 공급 유닛(360)은 상기 프레임(352)이 탑재된 상기 보트 트레이(354)를 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)의 아래로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 트레이 공급 유닛(360)은 상기 보트 트레이(354)가 놓여지는 제1 이송 테이블(362)과 상기 제1 이송 테이블(362)을 수평 방향, 예를 들면, 상기 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 트레이 이송부(364)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 검사 결과 재작업(Rework) 대상으로 판정된 반도체 패키지들(24)은 복수의 포켓들(미도시)을 구비하는 제덱(JEDEC) 트레이(370)에 수납되어 반출될 수 있다. 상기 분류 모듈(300)은 상기 제덱 트레이(370)를 공급하기 위한 제2 트레이 공급 유닛(380)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 트레이 공급 유닛(380)은 상기 제덱 트레이(370)를 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)의 아래로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 트레이 공급 유닛(380)은 상기 제덱 트레이(370)가 놓여지는 제2 이송 테이블(382)과 상기 제2 이송 테이블(382)을 수평 방향, 예를 들면, 상기 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 트레이 이송부(384)를 포함할 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 트레이 공급 유닛들(360, 380)은 상기 Y축 방향으로 서로 나란하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 분류 모듈(300)은 상기 접착 필름(350)이 부착된 프레임(352)이 탑재된 상기 보트 트레이들(354)이 적재된 제1 스태커(390), 빈 제덱 트레이들(370)이 적재된 제2 스태커(392), 상기 양품 반도체 패키지들(22)이 상기 접착 필름(350)에 부착된 후 상기 프레임(352)과 상기 보트 트레이(354)를 적재하기 위한 제3 스태커(394), 및 상기 재작업 대상 반도체 패키지들(24)이 수납된 제덱 트레이(370)를 적재하기 위한 제4 스태커(396)를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 분류 모듈(300)은 상기 제1 및 제2 트레이 공급 유닛들(360, 380)과 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 스태커들(390, 392, 394, 396) 사이에서 상기 보트 트레이(354)와 상기 제덱 트레이(370)의 이송을 위한 트레이 이송 로봇(400)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이 상기 트레이 이송 로봇(400)은 직교 좌표 로봇 형태를 가질 수 있으며, 상기 보트 트레이(354)와 상기 제덱 트레이(370)를 픽업하기 위한 트레이 피커(402)를 구비할 수 있다. 아울러, 상기 분류 모듈(300)은 상기 검사 결과 불량으로 판정된 반도체 패키지들(20)을 회수하기 위한 회수 용기(410)를 구비할 수 있으며, 도시된 바와 같이 상기 회수 용기(410)는 상기 진공 피커들(332)의 이동 경로 일측 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)은 상기 진공 피커들(332)의 수평 이동 경로 하부에 배치되어 상기 진공 피커들(332)에 의해 픽업된 반도체 패키지들(20)의 위치 정보를 획득하기 위한 하부 카메라(420)를 포함할 수 있다. 상기 하부 카메라(420)는 상기 진공 피커들(332)의 수평 이동 경로에 대하여 수직하는 방향 즉 상기 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)은 상기 하부 카메라(420)를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 카메라 구동부(422)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)은 상기 팔레트 테이블(302)에 수납된 반도체 패키지들(20)의 위치 정보, 상기 양품 반도체 패키지들(22)이 상기 접착 필름(350) 상에 부착될 부위들의 위치 정보, 상기 재작업 대상 반도체 패키지들(24)이 수납될 상기 제덱 트레이(370)의 포켓들의 위치 정보, 등을 획득하기 위한 상부 카메라(430)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 상부 카메라(430)는 상기 피커 구동부(340)의 가동 블록(342)에 장착될 수 있으며, 상기 진공 피커들(332)과 함께 이동될 수 있다.
또한, 상기 상부 카메라(430)의 이동 경로 아래 그리고 상기 하부 카메라(420)의 이동 경로 상부에는 상기 하부 카메라(420)와 상기 상부 카메라(430)의 영점 조정을 위한 영점 타깃(440)이 배치될 수 있다. 상기 하부 카메라(420)와 상기 상부 카메라(430)는 상기 영점 타깃(440)을 이용하여 좌표계를 동기화하고 상호 위치를 정렬할 수 있다. 즉, 상기 영점 타깃(440)을 촬상하여 상기 하부 카메라(420)의 영점과 상기 상부 카메라(430)의 영점을 동일한 위치 좌표로 설정할 수 있다. 일 예로서, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 영점 타깃(440)은 투명 기판과 상기 투명 기판의 상부면 또는 하부면 상에 형성된 영점 조정을 위한 금속 도금 패턴, 예를 들면, 크롬 도금 패턴을 포함할 수 있다.
한편, 상기 하부 카메라(420)와 상부 카메라(430)는 상기 반도체 패키지들(20)의 두께 변경에 대응하기 위하여 즉 상기 반도체 패키지들(20)의 두께가 변경되더라도 이와 상관없이 상기 반도체 패키지들(20)에 대한 보다 선명한 이미지들을 얻을 수 있도록 가변 초점 렌즈를 이용하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 하부 카메라(420)와 상부 카메라(430)의 경우에도 상기 제1 및 제2 검사 카메라들(310, 324)과 동일하게 도 3을 참조하여 기 설명된 바와 같은 배율 렌즈와 가변 초점 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체가 장착될 수 있으며, 아울러 동축 조명과 경사 조명이 사용될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 진공 피커들을 설명하기 위한 개략적인 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 진공 피커를 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 진공 피커들(332)은 상기 팔레트 테이블(302)로부터 반도체 패키지들(20)을 픽업한 후 검사 결과에 따라 상기 반도체 패키지들(20)을 상기 접착 필름(350) 또는 상기 제덱 트레이(370) 상으로 이송할 수 있다. 특히, 상기 반도체 패키지들(20)을 픽업하여 이송하는 동안 상기 진공 피커들(332)에 의해 픽업된 상기 반도체 패키지들(20)의 위치 정보는 상기 하부 카메라(420)에 의해 획득될 수 있다. 즉, 상기 하부 카메라(420)는 상기 진공 피커들(332)에 의해 픽업된 상태의 상기 반도체 패키지들(20)을 촬상하여 정렬용 이미지를 획득할 수 있으며, 상기 정렬용 이미지를 분석하여 상기 진공 피커들(332)에 대한 상기 반도체 패키지들(20)의 상대적인 위치 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)은 상기 진공 피커들(332)의 주위를 각각 감싸도록 구성된 정렬 부재들(334)을 포함할 수 있으며, 상기 하부 카메라(420)는 상기 진공 피커(332)에 의해 픽업된 반도체 패키지(20)와 상기 진공 피커(332)에 장착된 정렬 부재(334)를 촬상할 수 있다. 예를 들면, 상기 정렬 부재(334)는 플레이트 형태를 갖고 상기 진공 피커(332)의 하부를 감싸도록 장착될 수 있다. 즉, 상기 진공 피커(332)가 상기 정렬 부재(334)를 관통하는 형태를 갖도록 상기 정렬 부재(334)가 상기 진공 피커(332)에 장착될 수 있다.
특히, 상기 정렬 부재(334)의 하부면에는 상기 반도체 패키지(20)의 정렬을 위한 복수의 피두셜 마크들(336; fiducial marks)이 구비될 수 있다. 일 예로서, 상기 피두셜 마크들(336)은 상기 정렬 부재(334)의 하부면 양측 부위들을 따라 나란하게 배치될 수 있으며, 상기 진공 피커(332)는 상기 정렬 부재(334)의 중앙 부위를 관통하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)은 상기 하부 카메라(420)에 의해 획득된 이미지를 분석하여 상기 반도체 패키지(20)의 위치 정보를 획득하기 위한 제어부를 구비할 수 있다. 상기 제어부는 상기 이미지 내의 피두셜 마크들(336)을 이용하여 상기 진공 피커(332)의 중심을 검출할 수 있으며, 아울러 상기 진공 피커(332)에 의해 픽업된 반도체 패키지(20)의 중심을 검출할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 진공 피커(332)의 중심 좌표와 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 중심 좌표를 산출하고, 이로부터 상기 진공 피커(332)의 위치 정보와 상기 반도체 패키지(20)의 위치 정보를 획득할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 하부 카메라(420)는 상술한 바와 같이 배율 렌즈와 가변 초점 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체를 구비할 수 있다. 이 경우 상기 하부 카메라(420)는 상기 렌즈 조립체의 작업 거리를 조절하여 상기 정렬 부재(334)에 대한 제1 이미지와 상기 픽업된 반도체 패키지(20)에 대한 제2 이미지를 각각 획득할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 제1 이미지와 제2 이미지를 병합하여 정렬용 이미지를 새로이 생성할 수 있다. 특히, 상기 제1 이미지와 제2 이미지의 배율이 서로 다를 수 있으므로, 상기 제어부는 상기 제1 이미지의 배율과 제2 이미지의 배율이 동일해지도록 상기 제1 이미지 또는 제2 이미지의 배율을 보정한 후 상기 제1 이미지와 제2 이미지를 병합할 수 있다.
상기 제어부는 상기 진공 피커(332)와 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 위치 정보들로부터 상기 진공 피커(332)에 대한 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 상대적인 위치 정보를 획득할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 측면들 또는 모서리 부위들을 검출할 수 있으며, 상기 검출된 측면들 또는 모서리 부위들의 위치 정보를 이용하여 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 각도 정보를 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 진공 피커(332)의 위치 정보와 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 위치 정보 및 각도 정보에 기초하여 상기 피커 구동부(340)의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 상기 피커 구동부(340)는 상기 반도체 패키지(20)의 각도 정렬을 위하여 상기 진공 피커들(332)을 각각 회전시킬 수 있으며, 상기 제어부는 상기 픽업된 반도체 패키지(20)가 상기 접착 필름(350) 상의 기 설정된 부위 또는 상기 제덱 트레이(370)의 기 설정된 포켓과 수직 방향으로 정렬되도록 그리고 상기 반도체 패키지(20)의 측면들이 상기 X축 방향 및 Y축 방향으로 정렬되도록 상기 피커 구동부(340)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부는 상기 진공 피커(332)와 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 위치 정보들에 기초하여 상기 반도체 패키지(20)의 이송을 위한 목표 좌표를 보정할 수 있으며, 상기 진공 피커(332)가 상기 보정된 위치 좌표 상으로 이동하도록 상기 피커 구동부(340)의 동작을 제어할 수 있으며, 상기 반도체 패키지(20)의 각도 정보에 기초하여 상기 반도체 패키지(20)가 기 설정된 방향, 예를 들면, 상기 X축 방향 또는 Y축 방향으로 정렬되도록 상기 진공 피커(332)의 회전 각도를 조절할 수 있다. 상기와 같이 진공 피커(332)가 상기 보정된 위치 좌표로 이동되고 상기 진공 피커(332)의 각도가 조절된 후 상기 피커 구동부(340)는 상기 진공 피커(332)를 하강시켜 상기 접착 필름(350)의 기 설정된 부위 상에 상기 반도체 패키지(20)를 부착시키거나 상기 제덱 트레이(370)의 기 설정된 포켓 내에 상기 반도체 패키지(20)를 수납할 수 있다.
그러나, 상기와 같이 하부 카메라(420)를 이용하여 반도체 패키지(20)의 정렬 단계를 수행하는 경우에도 상기 피커 구동부(340)와 상기 제1 트레이 이송부(364)의 기구적인 오차에 의해 상기 접착 필름(350) 상에 부착되는 반도체 패키지(20)의 위치 및 각도가 미세하게 어긋나는 문제가 발생될 수 있다. 즉 상기 피커 구동부(340)와 상기 제1 트레이 이송부(364)의 수평 진직도와 수직 진직도에 따라 상기 반도체 패키지(20)의 오정렬이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 패키지 이송 유닛(330)은 상기와 같은 기구적인 오차에 의해 발생되는 오정렬 문제를 해결하기 위하여 상기 반도체 패키지(20)의 안착 위치 테스트를 위한 테스트 척(450; 도 6 참조)을 구비할 수 있다.
도 6은 기구적인 오차에 의해 발생되는 반도체 패키지의 오정렬을 해결하기 위해 사용되는 테스트 척을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 테스트 척을 설명하기 위한 개략적인 확대 측면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제1 이송 테이블(362)의 일측에는 기구적인 오차에 의해 발생될 수 있는 상기 반도체 패키지(20)의 오정렬 상태를 검출하기 위한 테스트 척(450)이 장착될 수 있다. 상기 테스트 척(450)은 사각 블록 형태를 가질 수 있으며 상기 테스트 척(450)의 상부면에는 상기 반도체 패키지(20)를 진공 흡착하기 위한 진공홀(452)이 구비될 수 있다.
상기 피커 구동부(340)는 상기 반도체 패키지(20)를 상기 테스트 척(450) 상에 로드하기 위하여 상기 진공 피커(332)를 수평 및 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부는 상기 진공 피커들(332) 중 하나가 상기 팔레트 테이블(302)로부터 상기 반도체 패키지들(20) 중 하나를 픽업하여 상기 테스트 척(450) 상으로 이송하도록 상기 피커 구동부(340)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 하부 카메라(420)를 이용하여 획득된 상기 진공 피커(332)의 위치 정보와 상기 픽업된 반도체 패키지(20)의 위치 정보를 이용하여 상기 반도체 패키지(20)의 이송을 위한 목표 좌표를 보정할 수 있다. 이때 보정 대상이 되는 상기 목표 좌표는 상기 테스트 척(450)의 중심 좌표일 수 있다. 구체적으로, 상기 피커 구동부(340)는 상기 X축 방향으로 보정된 좌표를 이용하여 상기 진공 피커(332)를 이동시킬 수 있으며, 상기 제1 트레이 이송부(364)는 상기 Y축 방향으로 보정된 좌표를 이용하여 상기 제1 이송 테이블(362)의 위치를 조절할 수 있다.
상기와 같이 상기 반도체 패키지(20)가 상기 테스트 척(450) 상에 놓여질 위치에 대한 1차 정렬이 상기 하부 카메라(420)에 의해 수행된 후 상기 반도체 패키지(20)는 상기 진공 피커(332)와 상기 피커 구동부(340)에 의해 상기 테스트 척(450) 상에 놓여질 수 있다. 이어서, 상기 상부 카메라(430)를 이용하여 상기 테스트 척(450) 상에 놓여진 상기 반도체 패키지(20)를 촬상하여 상기 테스트 척(450)과 상기 반도체 패키지(20)를 포함하는 제2 정렬용 이미지를 획득할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 정렬용 이미지로부터 상기 테스트 척(450)의 중심 및 상기 반도체 패키지(20)의 중심을 검출할 수 있으며, 상기 테스트 척(450)에 대한 상기 반도체 패키지(20)의 상대적인 위치를 검출할 수 있다. 특히, 상기 피커 구동부(340)와 상기 제1 트레이 이송부(364)의 기구적인 오차가 없는 경우라면 상기 테스트 척(450)의 중심과 상기 반도체 패키지(20)의 중심이 정확히 일치할 수 있으나, 상기 피커 구동부(340)와 상기 제1 트레이 이송부(364)의 기구적인 오차가 존재하는 경우 이에 의해 상기 반도체 패키지(20)의 중심이 상기 테스트 척(450)의 중심으로부터 이격될 수 있으며 상기 이격된 거리만큼 2차 정렬이 요구될 수 있다.
한편, 상기 상부 카메라(430)는 상술한 바와 같이 배율 렌즈와 가변 초점 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체를 구비할 수 있다. 특히, 상기 반도체 패키지(20)의 두께가 상대적으로 두꺼운 경우 즉 상기 테스트 척(450) 상에 놓여진 상기 반도체 패키지(20)의 상부면이 상기 상부 카메라(430)에 장착된 렌즈 조립체의 작업 거리 및 피사계 심도를 벗어나는 경우, 상기 상부 카메라(430)는 상기 렌즈 조립체의 작업 거리를 조절하여 상기 테스트 척(450)에 대한 제3 이미지와 상기 반도체 패키지(20)에 대한 제4 이미지를 각각 획득할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 제3 이미지와 제4 이미지를 병합하여 제2 정렬용 이미지를 새로이 생성할 수 있다. 특히, 상기 제3 이미지와 제4 이미지의 배율이 서로 다를 수 있으므로, 상기 제어부는 상기 제3 이미지의 배율과 제4 이미지의 배율이 동일해지도록 상기 제3 이미지 또는 제4 이미지의 배율을 보정한 후 상기 제3 이미지와 제4 이미지를 병합할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 정렬용 이미지로부터 상기 테스트 척(450)의 중심 좌표 및 상기 반도체 패키지(20)의 중심 좌표를 검출할 수 있으며, 아울러 상기 테스트 척(450) 상에 놓여진 상기 반도체 패키지(20)의 각도를 산출할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기와 같이 획득된 상기 테스트 척(450)의 위치 정보와 상기 반도체 패키지(20)의 위치 정보를 이용하여 상기 반도체 패키지(20)의 2차 정렬을 위한 X축 방향 보정값 및 Y축 방향 보정값을 산출할 수 있으며, 상기 보정값들을 이용하여 상기 반도체 패키지(20)를 2차 정렬할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는 상기 진공 피커(332)를 이용하여 상기 테스트 척(450)으로부터 상기 반도체 패키지(20)를 픽업한 후 상기 보정값들을 이용하여 수평 방향 즉 상기 X축 방향 및 Y축 방향으로 상기 반도체 패키지(20)의 위치를 2차 정렬할 수 있으며 이어서 상기 반도체 패키지(20)를 상기 테스트 척(450) 상에 다시 내려놓을 수 있다. 이때, 상기 반도체 패키지(20)의 X축 방향 2차 정렬은 상기 피커 구동부(340)에 의해 수행될 수 있으며, 상기 반도체 패키지(20)의 Y축 방향 2차 정렬은 상기 제1 트레이 이송부(364)에 의해 수행될 수 있다. 추가적으로, 상기 제어부는 상기 반도체 패키지(20)의 각도 정보를 이용하여 상기 2차 정렬 단계에서 상기 반도체 패키지(20)의 각도를 정렬할 수 있다.
이어서, 상기 제어부는 상기 상부 카메라(430)를 이용하여 상기 2차 정렬된 반도체 패키지(20)와 상기 테스트 척(450)을 촬상할 수 있으며 상기 2차 정렬이 성공적으로 이루어졌는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 반도체 패키지(20)의 2차 정렬이 성공적으로 수행된 경우 상기 제어부는 상기 제2 정렬용 이미지로부터 획득된 상기 반도체 패키지(20)의 2차 정렬을 위한 보정값들을 상기 반도체 패키지(20)의 정렬 데이터로서 별도의 메모리 유닛(미도시)에 저장하고, 후속하여 상기 반도체 패키지들(20)을 상기 접착 필름(350) 상의 기 설정된 부위들에 부착시키는 경우 상기 저장된 보정값들을 이용하여 상기 반도체 패키지들(20)의 2차 정렬을 수행할 수 있다.
한편, 상기 반도체 패키지들(20)의 2차 정렬을 위한 상기 보정값들을 보다 정확하게 획득하기 위하여 상기 테스트 척(450)의 상부면 높이는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 접착 필름(350)의 상부면 높이와 동일한 것이 바람직하다.
도 8은 도 6에 도시된 접착 필름이 부착된 프레임을 설명하기 위한 개략적인 확대 평면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 접착 필름(350)은 상기 프레임(352)의 하부면에 부착될 수 있다. 상기 프레임(352)의 일측에는 상기 보트 트레이(354) 상에서 상기 프레임(352)의 위치를 고정시키기 위한 고정홀(356A)이 구비될 수 있으며, 타측에는 상기 프레임(352)의 위치를 고정시키기 위한 고정홈(356B)이 구비될 수 있다.
특히, 상기 프레임(352)의 양측 부위들에는 상기 양품 반도체 패키지들(22)의 부착 위치를 설정하기 위한 정렬 마크들이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 프레임(352)의 양측 부위들에는 상기 정렬 마크들로서 기능하는 정렬홀들(358)이 구비될 수 있다. 특히, 도시되지는 않았으나, 상기 정렬홀들(358)의 상부 모서리 부위는 모따기 처리될 수 있으며, 이에 의해 상기 상부 카메라(430)에 의한 상기 정렬홀들(358)의 검출이 보다 용이해질 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 카메라(430)에 의해 상기 정렬홀들(358)의 모따기면이 검출될 수 있으며, 상기 모따기면은 상기 프레임(352)의 상부면보다 어둡게 표시될 수 있으므로 검출이 보다 용이해질 수 있다.
상기 제어부는 상기 상부 카메라(430)에 의해 획득된 상기 프레임(352)의 이미지로부터 상기 접착 필름(350)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는 상기 상부 카메라(430)에 의해 획득된 상기 프레임(352)의 이미지로부터 상기 정렬홀들(358)의 위치 좌표들을 산출할 수 있으며, 아울러 상기 정렬홀들(358)의 위치 좌표들에 기초하여 상기 양품 반도체 패키지들(22)이 부착될 부위들에 대한 상대적인 위치 좌표들을 산출할 수 있다.
아울러, 상기 제어부는 상기와 같이 획득된 상기 접착 필름(350)의 위치 정보와 상기 테스트 척(450)을 이용하여 획득된 상기 반도체 패키지들(20)의 2차 정렬을 위한 보정값들을 이용하여 상기 양품 반도체 패키지들(22)을 상기 접착 필름(350) 상으로 이송할 수 있다. 특히, 상기 양품 반도체 패키지들(22)이 상기 접착 필름(350) 상으로 이송된 후 상기 상부 카메라(430)는 상기 접착 필름(350) 상에 부착된 상기 양품 반도체 패키지들(22)을 촬상할 수 있으며 이를 통해 상기 접착 필름(350) 상의 기 설정된 부위들 상에 상기 양품 반도체 패키지들(22)이 정상적으로 부착되었는지 여부를 검사할 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 카메라(430)는 상기 접착 필름(350) 상에 부착된 상기 양품 반도체 패키지들(22)을 순차적으로 또는 선택적으로 촬상할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 상부 카메라(430)에 의해 획득된 상기 양품 반도체 패키지들(22)의 이미지들로부터 상기 양품 반도체 패키지들(22)이 부착된 위치를 검출할 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 트레이 이송 로봇의 트레이 피커를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 트레이 피커를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 트레이 이송 로봇(400)은 상기 접착 필름(350)이 부착된 프레임(352)이 탑재된 보트 트레이(354) 및 상기 제덱 트레이(370)를 이동시키기 위하여 상기 트레이 피커(402)를 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 트레이 피커(402)는 사각 플레이트 형태의 피커 본체(404)와, 상기 보트 트레이(354) 및 상기 제덱 트레이(370)의 측면 부위들을 파지하기 위한 그리퍼들(406)과, 상기 그리퍼들(406)을 구동하기 위한 그리퍼 구동부(408)를 포함할 수 있다. 상기 그리퍼 구동부(408)는 상기 그리퍼들(406)을 서로 멀어지는 방향 및 서로 가까워지는 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 보트 트레이(354)와 상기 제덱 트레이(370)의 측면 부위들에는 상기 그리퍼들(406)에 대응하는 파지홈들이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피커 본체(404) 상에는 상기 접착 필름(350)을 검출하기 위한 제1 센서(460)가 장착될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 센서(460)로는 컬러 센서가 사용될 수 있으며, 상기 피커 본체(404)에는 상기 접착 필름(350)의 검출을 위한 검출공(462)이 구비될 수 있다. 상기 접착 필름(350)은 상기 보트 트레이(354)와는 다른 컬러, 예를 들면, 옐로우 컬러를 가질 수 있으며, 상기 제1 센서(460)는 상기 검출공(462)을 통해 상기 접착 필름(350)의 컬러를 검출함으로써 상기 보트 트레이(354) 상에 상기 접착 필름(350)이 정상적으로 탑재되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.
아울러, 상기 피커 본체(404)에는 상기 보트 트레이(354)를 검출하기 위한 제2 센서(464)가 장착될 수 있다. 상기 제2 센서(464)로는 발광부와 수광부를 포함하는 광 센서가 사용될 수 있으며, 상기 제2 센서(464)는 상기 피커 본체(404)의 측면 부위에 장착될 수 있다. 도시된 바에 의하면 두 개의 제2 센서(464)가 사용되고 있으나, 상기 제2 센서(464)의 개수는 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다. 아울러, 상기 트레이 이송 로봇(400)이 상기 제덱 트레이(370)를 이송하는 경우 상기 제2 센서(464)는 상기 제덱 트레이(370)를 검출하기 위해 사용될 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 검사 카메라들(310, 320)에 의한 검사 결과 양품으로 판정된 반도체 패키지들(22)은 상기 제1 트레이 공급 유닛(360)에 의해 공급되는 접착 필름(350) 상에 부착된 상태로 반출될 수 있으며, 상기 검사 결과 재작업 대상으로 판정된 반도체 패키지들(24)은 상기 제2 트레이 공급 유닛(380)에 의해 공급되는 제덱 트레이(370)에 수납된 상태로 반출될 수 있다. 따라서, 상기 종래 기술에서와 같이 상기 양품 반도체 패키지들(22)을 반출한 후 전자파 차폐를 위한 스퍼터링 공정 투입을 위해 상기 양품 반도체 패키지들(22)을 접착 필름 상에 부착하는 별도의 장치가 요구되지 않는다.
특히, 상기 검사 카메라들(310, 324)은 작업 거리 조절을 위한 가변 초점 렌즈(316)를 포함하는 렌즈 조립체(312)를 구비할 수 있으며, 이에 따라 상기 반도체 패키지들(20)의 두께가 변경되는 경우에도 보다 선명한 검사 이미지들을 획득할 수 있다. 따라서, 상기 검사 카메라들(310, 324)의 높이를 조절하기 위한 별도의 구동부들이 요구되지 않으며, 이에 따라 상기 반도체 패키지 절단 및 분류 장치(100)의 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 또한 기구적인 오차에 의해 발생될 수 있는 검사 이미지들의 선명도 저하가 방지될 수 있다.
추가적으로, 상기 반도체 패키지들(20)의 분류를 위해 사용되는 상기 하부 및 상부 카메라들(420, 430)에도 동일하게 가변 초점 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체가 적용될 수 있으며, 이에 따라 상기 양품 반도체 패키지들(22)을 상기 접착 필름(350) 상의 기 설정된 부위들에 보다 정확하게 부착시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 반도체 스트립 20 : 반도체 패키지
30 : 매거진 32 : 가이드 레일
100 : 반도체 패키지 절단 및 분류 장치
200 : 절단 모듈 210 : 척 테이블
220 : 절단 유닛 230 : 세정 및 건조 유닛
240 : 스트립 피커 250 : 패키지 피커
300 : 분류 모듈 302 : 팔레트 테이블
306 : 반도체 패키지 검사 유닛 308 : 카메라 구동부
310 : 제1 검사 카메라 312 : 렌즈 조립체
314 : 배율 렌즈 316 : 가변 초점 렌즈
318 : 동축 조명 320 : 경사 조명
320 : 제2 검사 카메라 330 : 반도체 패키지 이송 유닛
332 : 진공 피커 334 : 정렬 부재
336 : 피두셜 마크 340 : 피커 구동부
342 : 가동 블록 350 : 접착 필름
352 : 프레임 354 : 보트 트레이
356A : 고정홀 356B : 고정홈
358 : 정렬홀 360 : 제1 트레이 공급 유닛
370 : 제덱 트레이 380 : 제2 트레이 공급 유닛
390 : 제1 스태커 392 : 제2 스태커
394 : 제3 스태커 396 : 제4 스태커
400 : 트레이 이송 로봇 402 : 트레이 피커
404 : 피커 본체 406 : 그리퍼
410 : 회수 용기 420 : 하부 카메라
422 : 카메라 구동부 430 : 상부 카메라
440 : 영점 타깃 450 : 테스트 척
452 : 진공홀 460 : 제1 센서
462 : 검출공 464 : 제2 센서

Claims (9)

  1. 반도체 패키지를 촬상하여 상기 반도체 패키지에 대한 이미지를 획득하기 위한 검사 카메라; 및
    상기 검사 카메라의 하부에 장착되는 렌즈 조립체를 포함하며,
    상기 렌즈 조립체는 상기 반도체 패키지를 확대하기 위한 배율 렌즈 및 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 작업 거리를 조절하기 위한 가변 초점 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 검사 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 상기 가변 초점 렌즈의 동작을 제어하고 상기 작업 거리 조절에 의해 변경되는 상기 이미지의 배율 변화를 보정하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 검사 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 조립체에 장착되어 상기 반도체 패키지를 향하여 동축 조명을 제공하는 동축 조명부와,
    상기 렌즈 조립체의 하부에 배치되며 상기 반도체 패키지를 향하여 경사 조명을 제공하는 경사 조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 검사 유닛.
  4. 제3항에 있어서, 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 상기 동축 조명과 상기 경사 조명의 세기를 조절하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 검사 유닛.
  5. 반도체 스트립을 절단하여 복수의 반도체 패키지들로 개별화하기 위한 절단 모듈; 및
    상기 반도체 패키지들을 검사하기 위한 반도체 패키지 검사 유닛을 구비하고 검사 결과에 따라 상기 반도체 패키지들을 분류하기 위한 분류 모듈을 포함하고,
    상기 반도체 패키지 검사 유닛은,
    반도체 패키지를 촬상하여 상기 반도체 패키지에 대한 이미지를 획득하기 위한 검사 카메라와, 상기 검사 카메라의 하부에 장착되는 렌즈 조립체를 포함하며,
    상기 렌즈 조립체는 상기 반도체 패키지를 확대하기 위한 배율 렌즈 및 상기 렌즈 조립체와 상기 반도체 패키지 사이의 거리에 따라 작업 거리를 조절하기 위한 가변 초점 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분류 모듈은,
    상기 절단 모듈에 의해 개별화된 상기 반도체 패키지들이 놓여지는 반전 테이블과,
    상기 반전 테이블 아래에 배치되며 상기 반도체 패키지들을 이송하기 위한 팔레트 테이블을 더 포함하며,
    상기 검사 카메라는 상기 반전 테이블 상의 상기 반도체 패키지들의 제1 면에 대한 검사를 수행하고,
    상기 반전 테이블은 상기 검사 카메라에 의한 제1 면 검사가 수행된 후 상기 반도체 패키지들을 반전시켜 상기 팔레트 테이블로 전달하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반도체 패키지 검사 유닛은,
    상기 팔레트 테이블 상으로 전달된 상기 반도체 패키지들의 제2 면에 대한 검사를 수행하기 위한 제2 검사 카메라와 상기 제2 검사 카메라의 하부에 장착되는 제2 렌즈 조립체를 더 포함하고,
    상기 제2 렌즈 조립체는 상기 렌즈 조립체와 동일한 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 검사 카메라들은 제1 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되며,
    상기 제1 및 제2 검사 카메라들은 상기 제1 수평 방향에 대하여 수직하는 제2 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 분류 모듈은,
    상기 검사 결과 양품으로 판정된 반도체 패키지들을 부착시키기 위한 접착 필름이 부착된 프레임을 공급하는 제1 트레이 공급 유닛과,
    상기 검사 결과 재작업 대상으로 판정된 반도체 패키지들을 수납하기 위한 제덱 트레이를 공급하는 제2 트레이 공급 유닛과,
    상기 검사 결과에 따라 상기 반도체 패키지들을 상기 접착 필름 또는 상기 제덱 트레이로 이송하기 위한 복수의 진공 피커들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치.
KR1020210083311A 2020-12-31 2021-06-25 반도체 패키지 검사 유닛 및 이를 포함하는 반도체 패키지 절단 및 분류 장치 KR20220097139A (ko)

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