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Machine Vision Trend of Semiconductor Backend Process &Future Demand Technology
Principal Eng r Song, Kun Ho
※ Vision System은 반도체 제조에서 품질,신뢰성 향상을 위한 필수요소.
- 과거에는 현장에서는 생산품 불량유무 판별을 사람에게 의존.
- 검사 신뢰성 문제, 사람간 오차문제, 실시간 검사 및 전수검사불가능 또한 공장 자동화 및 미세화로 더 이상 사람으로 검사 한계설비에 의한 실시간 대량 계측, 인식, 제어 등 무인화 및 정확도 필요.
현재는 ?고속 식별, 완벽한 검사, 정보화, Network화, Intelligence 요구.
반도체에서 Machine Vision System
(H/W)Optics/ Electro-optics조명, 광학기기 (Illumination)CCD/CMOS Sensor , CamerasFrame GrabberComputerPrecision Mechanical Scan
- 기계적 Precision Stages - Absolute Encoders
(S/W)Image Processing
- Pixel Count- Correlation/NC- Blob Analysis- Pattern Matching- Decision 알고리즘- Neural Networks- Intelligent logic
200 ㎛ 50 30 10 5 1㎛
100 ms 10 1 100 1㎲
초정밀
초고속
구성 요소 및 방향
Data 정보화
Quality Assurance.Metrology.Flaw Detection
Defect Detection.Foreign Particle.Contamination
Test & Calibration.Sensor Calibration
Real-Time Process Control
Data Collection & Sorting
Machine Monitoring.Operation monitoring
Material Handling
Gauging/Metrology.Non-Contact Measurement
Robotic/Machine Guidance.Recognize, Locate, Guide
ID Tracking. QR, 1,2D Barcode. Image , Text, error Tracking
Counting. Product / Reject counting
Safety Monitoring
Maintenance Monitoring
반도체 Application 분야
Wafer Chip Package
Product / Lot No, Logo Etc,불량
많은 인력장시간 소요판단 오류
(1세대) 사람 육안 검사확대경, Scope
단순/저속 정밀/고속 Text/Image Mining Machine Machine Network, IoTInspection Inspection Intelligent
반도체 Inspection Trend
(2세대) (3세대) (4세대)
2D 2D + 3D 1,2D, QR, 글자정보2D+3D, 초고속Image DB 정보화
Dimension, 미세 불량 PRS, 검사학습, IoT단순Color Discolor,오염 Trend, 자가제어
전략 정보화
Frontend Inspection (Wafer/Pattern)
Wafer Sawing Die Attach Wire Bond Mold / Cure/ Mark
Singulation/ PVI
Solder BallAttach
Back Lap
AutoInspection
Hot / Cold Test
DC Test
Packing MBTMarking Component
Electrical Test
System TestPacking Auto Inspection
Solder Print Reflow
Module
Mount Heat Sink attach (optional)
Heat Sink
Assembly & Test
Module, SSD for Memory
Backend Inspection (Wafer/Chip/PKG)
Chip Stack ↑, Wafer Thickness ↓
’15~’04 ’10~
4 Chips/Package 16 Chips 24/32 Chips8 Chips
Thickness 80um 50um 30um 20um↓
※ 명함 두께 100um, 머리카락 50~80um
BE Inspection Level up
High Performance, High Density and Small Size
EMI
D/A Accuracy
Thin Gap Molding
Thin Gap Molding
35~40um
Fine Pitch W/B
Thermal Dissipation
Fine Pitch Solder Ball
Complex Stack PKG
Die Sorter Flip Chip Bonder Die Bonder Wire Bonder
B/E MV Inspection System
Laser Marking & Inspection
Test & Auto Inspection , Tray, Reel Packing & Inspection
B/E MV Inspection Basic
B/E MV Inspection 필요기술
실물 인식 (글자, ID Code, marking 등) 식별 및 Data 를 정보로 전환Network를 통해 Lot, 제품 , 라인 , 실시간 제어, CBM 지능적 검사기능.
육안으로 검사 가능한 항목 미 선별 문제 해결 필요. (Hairline Crack , Swelling, Scratch, 박리 등 육안으로는 쉽게 보이지만Machine Vision으로 인지 불가)
Scratch 폭 Depth
swelling
brokencrack
Scratch Image
고 정밀 미세 검사 요구 : 0.3 ~ 1um Resolution, 3D 식별
한가지 시스템으로 다양한 검사 필요 : Chip, PKG, 원자재, Wafer 등
CCD/CMOS Sensor 1um Defect , 얼룩 Inspection 고성능 검사기능 필요
CCD Package
3D 실시간 검사 및 분석 요구 : Off line Online 실시간 내부 검사 가능
* SEC Co.
0.1~1um 미세 Delimination 실시간 검사 (현재 Off line 단면 분석): Off line Online 실시간 내부 검사 가능
* SMT KOREA 자료
*TSV : Through Silicon Via
TSV : 2um이하 res 초정밀 조립 시 실시간 검사 필요 (온도,진동 고려 필수)
THz 를 이용한 반도체 소자 Inspection Image (소자 내부 검사, 무해 성) : Off line Online 실시간 검사 , Void, 박리 등 비 파괴 내부 검사 가능
THz
산업용 로봇의 지능화, 공장 자동화 확대 , 고속, 다품종 , 대량, 소량 생산정밀 검사 및 측정 시스템의 요구 확대. Machine Vision system 중요.
2D +3D 정밀 계측 정보 Go-No-Go 판정 + 부품, 공정, 설비, utility Trace 제품+ Process(단위+전체) + 품질 + 수율 + 설비 + 신뢰성 분석
원자재 예측 (품질 + 부품가격) 수율 예측 고객 + Field 예측(수요와 품질)
e-Manufacturing 솔루션 중심 : MVS
생산성분석 , 생산 오더 자동 관리, 프로세스 자동 관리자동 품질 관리, 자동 생산 관리, 자동 감시 시스템, 설비 자가 관리
Vision System Integration
Machine (M/C) Information Control Check M/C Quality Level Real Time Control Trace back to M/C Control Fine Changes
Machine Diagnosis/Evaluation/Analysis/Control
Evaluation Analysis DiagnosisMachine Measure
Control
Statistic Analysis
Real Time Parameter
● Machine Input Parameter Statistical Control
Gathering Analysis FDC(PKG)
Validation
Integrated Control System of MV Machine/Process (FDC/VMS)
NGI (Next Generation Identification) FBI USA *SBS 보도자료
1. Applications of 3D X-Ray Microscopy for Advanced Package DevelopmentK. Fahey and R. Estrada Xradia, 4385 Hopyard Rd, Suite 100 Pleasanton, CA 94588L. Mirkarimi, R. Katkar, D. Buckminster and M. HuynhInvensas Corporation, 3025 Orchard Parkway, San Jose, CA 95134
Reference
2. (주) SEC X-eye X-ray Machine, 6200 , SF160FCT
3. http://www.Datest.com 2D, 3D- Xray Fremont, CA 94539
4. Nondestructive Test Using Terahertz Tomography†Hye-Jin Hong, Jinho Park*, Chan Nam-Gung, Hochong Park, Chang-Beom AhnJournal of Korean Society for Imaging Science & Technology, Vol. 19, No. 3. September. 2013, pp.27-32
5. Introduction to Terahertz Wave Technology and Its Usage forNondestructive Testing Evaluation ; Hak-Sung Kim (E-mail: kima@hanyang.ac.kr)Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 34, No. 1: 68-76, 2014
6. SMT KOREA Co. 기술 자료
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