반도체 제조의 ID 판독 및 추적성
저대비 및 표면 편차를 극복하여 ID 판독 정확도 극대화
반도체 제조에서 추적 관리는 매우 중요합니다. Basler의 솔루션은 웨이퍼 엣지 OCR부터 FOUP 바코드, 레티클 ID, 기판 코드, 캐리어 링 마킹까지 정확한 ID 판독을 가능하게 하여 모든 공정 단계에서 신뢰성 있는 추적 관리를 보장합니다.
웨이퍼부터 최종 패키지까지 정밀한 추적 관리
반도체 제조 전 공정에 걸쳐 완벽한 추적 관리를 위해 ID 마킹은 신뢰성 있게 판독되어야 합니다. 이러한 마킹에는 바코드, OCR 코드, DataMatrix 코드, QR 코드가 포함되며, 레이저 각인, 도트 피닝, 인쇄 등 다양한 방식으로 다양한 광학 특성을 가진 표면에 적용됩니다.
웨이퍼 및 레티클 ID 판독
웨이퍼 엣지 OCR은 실리콘 웨이퍼 외곽 가장자리에 레이저로 마킹된 소형 영숫자 문자를 판독하는 작업입니다. 이러한 고유 ID는 일반적으로 SEMI M12 또는 T7과 같은 산업 표준을 따르며, 제조 전 공정에 걸친 추적 관리를 위해 필수적입니다.
레티클(포토마스크)은 각 칩 레이어의 회로 패턴을 포함하고 있으며, 유리 또는 크롬 가장자리에 레이저로 각인된 ID는 리소그래피 공정 중 올바른 사용과 이력 추적을 보장합니다.
도전 과제
반사율이 높은 표면의 저대비 실리콘 웨이퍼나 크롬 레티클에 레이저로 각인된 ID는 특히 연마된 표면에서는 대비가 낮아 문자의 판독이 어렵고, 오판독 또는 판독 누락이 자주 발생합니다. 이를 해결하기 위해서는 최적화된 조명과 이미지 개선이 필요합니다.
글레어(눈부심) 및 정반사 반사율이 높은 웨이퍼 엣지와 레티클 유리는 일반 조명 하에서 강한 글레어(눈부심)을 유발할 수 있습니다. 이로 인해 이미지가 포화되어 ID 세부 정보가 잘 보이지 않게 됩니다. 이를 해결하기 위해서는 동축 조명이나 편광 조명과 같은 특수 조명 기술이 필요합니다.
곡면 또는 좁은 마킹 영역 곡면 가장자리에 마킹된 문자는 왜곡되거나 초점이 맞지 않는 경우가 많습니다. 특히 고속 검사 환경에서는 일반 렌즈로 정확한 판독이 어렵습니다. ID는 웨이퍼의 베벨 엣지나 포토마스크의 좁은 영역에 위치하는 경우가 많으며, 이러한 위치는 초점과 형상이 왜곡되기 쉬워 고해상도 이미징과 정밀한 광학 정렬이 필요합니다.
캐리어 링 및 칩 트레이 판독
다이싱 후 웨이퍼는 캐리어 링 또는 기판으로 이송되어 다이 어태치, 와이어 본딩, 패키징 등의 후속 공정이 진행됩니다.
이 구성품에는 개별 다이 또는 배치 단위의 추적을 가능하게 하는 공정별 ID가 마킹되어 있습니다. 그러나 후공정 특유의 재질, 표면 마모, 환경 변화로 인해 정확한 ID 판독을 위한 비전 기술의 정밀도가 요구됩니다.
도전 과제
표면 불균일 및 조명 변동성:
캐리어 링은 곡면이거나 표면이 고르지 않은 경우가 많아 빛이 예측 불가능하게 산란됩니다. 여기에 클린룸 환경의 조명 변동성까지 더해지면 그림자나 글레어(눈부심)가 발생하여 ID 판독의 일관성이 떨어질 수 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 정밀하고 방향성 있는 조명이 필요합니다.시간에 따른 마킹 열화: 열 사이클, 화학 물질 노출, 기계적 마모 등으로 인해 ID 마킹이 점차 열화되면서 OCR 오류율이 증가할 수 있습니다. 이를 극복하기 위해서는 강력한 디코딩 알고리즘과 정교한 이미지 전처리 기술이 필요합니다.
폴리카보네이트 표면의 저대비:
폴리카보네이트 소재는 각인 또는 음각된 ID에 시각적 대비가 낮아 강화된 조명이나 이미지 처리 없이 신뢰성 있는 코드 판독이 어렵습니다.
반도체 ID 판독을 위한 Basler의 통합 비전 솔루션
Basler는 검사, 다이싱, 이송 시스템에 손쉽게 통합할 수 있도록 설계된 반도체 ID 판독 전용 비전 솔루션을 제공합니다. 고성능 카메라, 최적화된 광학계, 유연한 조명, 지능형 소프트웨어 툴 등 4가지 핵심 요소를 하나의 시스템으로 통합하여 웨이퍼 엣지 OCR, 캐리어 링 코드, 기판 ID를 유연하고 신뢰성 있게 판독할 수 있도록 지원합니다. 이 통합형 접근 방식은 다양한 재질, 조명 조건, 공정 환경에서도 일관된 성능을 보장합니다.
이미지 획득 | 고감도 센서가 탑재된 고해상도 카메라는 명저대비 또는 마모된 마킹에서도 미세한 디테일까지 정확하게 포착합니다. 고정밀 HDR(High Dynamic Range) 이미징은 실리콘 및 크롬 표면처럼 반사율이 높고 조명이 고르지 않은 환경에서도 안정적인 이미지 획득을 가능하게 합니다. |
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조명 옵션 | 동축(브라이트 필드) 조명: 웨이퍼 엣지나 포토마스크처럼 평탄하고 반사율이 높은 표면에서 ID 판독에 최적화된 직광 조명 방식입니다. 저각도 링(다크 필드) 조명: 폴리머 기반 캐리어 링이나 텍스처가 있는 기판의 표면 질감을 강조하는 데 효과적입니다. 표면 특징을 더욱 잘 드러내기 위해 수평면에서 특정 각도로 조명을 배치하는 것이 권장됩니다. 프로그래밍 가능한 조명 제어: 동일 검사 라인에서 다양한 재질이나 마킹 타입에 대응할 수 있도록 조명 모드를 유연하게 전환할 수 있습니다. |
광학 | 텔레센트릭 렌즈(0.5배 이상): 왜곡이나 원근 오차를 최소화하여 정밀한 판독이 필요한 소형 ID 마킹에 적합한 렌즈입니다. 표준 렌즈: 서브픽셀급 정밀도보다는 피사계 심도나 유연한 작업 거리 확보가 더 중요한 환경에서 사용됩니다. 오토 포커스 기능: 이동 중 검사나 기판 두께가 다양한 상황에서도 자동으로 초점을 맞춰 안정적인 판독 성능을 제공합니다. |
소프트웨어 | AI 기반 OCR 이미지 분석 소프트웨어: 딥러닝 기반 알고리즘을 통해 왜곡되거나 마모된 곡면 마킹도 정확하게 판독합니다. 코드 판독 이미지 처리 소프트웨어: 웨이퍼, 캐리어 링, 기판 등 다양한 공정 요소에 걸쳐 OCR, DataMatrix, QR 코드 판독을 모두 지원합니다. |
최근 많은 고객들이 포토메트릭 기법을 기반으로 한 고급 다각도 이미징 전략을 도입하고 있지만, 시스템 설계와 소프트웨어 통합, 구현 방식의 차이는 여전히 검사 신뢰도와 생산성에 영향을 미치고 있습니다.
반도체 이력 관리를 위한 유연한 고성능 ID 판독 솔루션
실제 생산 환경에서 신뢰할 수 있는 ID 판독을 구현하려면 유연한 시스템 수준의 접근 방식이 필요한 경우가 많습니다. 고객사 평가 과정에서도 동일한 ID 타입을 테스트하더라도 환경 조건과 검사 요구가 크게 다르기 때문에 기업마다 서로 다른 비전 시스템 구성이 적용되는 경우가 많습니다. Basler 솔루션은 이러한 복잡한 반도체 ID 판독 요구에 맞춰 설계되어, 다양한 재질, 표면 상태, 공정 단계에서도 안정적인 ID 판독 성능을 보장합니다.
곡면 웨이퍼 엣지, 저대비 폴리머 표면, 열화된 코드 등 어떤 조건에서도 Basler는 다음과 같은 주요 이점을 제공합니다:
일반 ID 리더로는 판독이 어려운 표면에서도 신뢰성 높은 판독 성능 제공
선명도 향상 및 왜곡 보정을 위한 고급 이미지 처리 기능 탑재
마킹 마모와 변동성에 적응하는 딥러닝 기반 알고리즘
검사 공정 또는 시스템 통합에 맞춘 유연한 구성 옵션 제공
시스템 제조사와 통합 파트너는 Basler 솔루션을 기반으로, 웨이퍼 이송부터 패키징 이후까지 공정 전반의 이력 추적을 가능하게 하는 확장형 플랫폼을 손쉽게 구축할 수 있습니다.