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