JP2002296017A - 半導体集積回路の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立体物の測定を迅速に行うことのできる半導
体集積回路の検査装置および検査方法を提供する。 【解決手段】 半導体集積回路３１の実装面３１ａに設
けられた端子３３を検査する半導体集積回路の検査装置
１０であって、前記実装面に対して斜めに線状の光ＬＢ
を照射する光照射部４１と、前記光が照射された前記実
装面を撮像し、撮像信号を出力する撮像手段４２と、前
記撮像信号に基づいて、前記端子を検査する検査部とを
備え、前記撮像手段は、Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素
子を有し、前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうち
のＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子
のみから出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
検査装置および検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体集積回路の検査装置として
は、特公平６−１０３１７１号公報に記載された以下の
技術が知られている。図１３に示すように、レーザ発振
器１により発射されたレーザビーム２は集束レンズ３を
通りスキャナ４に入力される。スキャナ４は集束された
レーザビームをシリンドリカルレンズ等でスリット光に
変換し、かつそのスリット光をガルバノミラー等で偏向
させる機能を有する。従って、複雑かつ高額な装置とな
っている。

【０００３】スキャナ４により出力されたスリット光５
は対象物体６に照射される。この対象物体６をＣＣＤカ
メラ７で撮影する。ＣＣＤカメラ７から出力される映像
信号は、Ａ／Ｄコンバータ８により１ビットのデジタル
画像信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ８から出力さ
れる画像信号は、ＣＰＵ１２の指令により画像メモリ９
に記憶されると同時にアドレス検出回路１１に入力さ
れ、一水平走査ごとに画像情報が最大の時のアドレスを
検知する。

【０００４】図１４は、画像メモリ９の内容を表したも
のである。図１４に示すように、水平ｈ画素、垂直ｖ画
素、各画素１ビットで構成されており、水平方向のアド
レスをｉ（ｉ＝１〜ｈ）、垂直方向のアドレスをｊ（ｊ
＝１〜ｖ）で表す。この画像メモリ９はＣＣＤカメラ７
の視野情報を二次元的に配列しているものであり、ＣＣ
Ｄカメラ７の各ＣＣＤ素子に対応している。

【０００５】上記において、対象物体６は、ＢＧＡ（Ｂ
ａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）またはＣＳＰ（Ｃｈｉ
ｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）であることができる。

【０００６】ここで、ＢＧＡとは、図１５（ａ）および
（ｂ）に示すように、ＩＣチップ５１の実装面５１ａに
接続部（金パッド）を縦横に整列させて設け、各接続部
に半田ボール５２、５３…を搭載して形成されている。
このＢＧＡは、ＩＣチップ５１の実装面５１ａに整列さ
れた半田ボール５２、５３…を基板のランド上に融着さ
せることにより、表面実装されている。

【０００７】また、ＣＳＰとは、ＢＧＡと同様に、ＩＣ
チップの実装面に複数の半田ボールを縦横に整列させて
なるものである。ＣＳＰは、図１６に示すように、ＩＣ
チップ６１とほとんど変わらない大きさに樹脂モールド
６２で封止を行う（リアルチップサイズパッケージ）と
ともに、ＩＣチップ６１の接続部にバンプＢを介し、各
バンプＢに半田ボール６３、６４…を搭載して形成され
ている。このＣＳＰは、ＢＧＡと同様に、ＩＣチップ６
１の実装面６１ａに整列された半田ボール６３、６４…
を基板のランド上に融着させることにより、表面実装さ
れている。

【０００８】上記のように、ＩＣチップの実装面に複数
の半田ボールを搭載して、この半田ボールを用いて表面
実装を行う場合、一般に、ＩＣチップの接続部は１列、
あるいは２以上の複数の列をなしているので、半田ボー
ルも列状に搭載されることになる。

【０００９】次に、半田ボールなどの立体物の測定する
際に用いられる光切断法について説明する。

【００１０】図１７に示すように、ＪＥＤＥＣトレイ１
０１上に、複数のＢＧＡ型ＩＣチップ１０２、１０２が
搭載されている。ＩＣチップ１０２は、その実装面１０
２ａが上向きになるようにセットされている。実装面１
０２ａに縦横に整列された複数の半田ボール１０３、１
０３…が検査される。

【００１１】半田ボール１０３の検査には、バンプの形
状・高さ・半田量（ボールボリューム）・位置・コプラ
ナリティ（ｃｏｐｌａｎａｒｉｔｙ）の検査が含まれ
る。

【００１２】コプラナリティとは、一般に、パッケージ
端子によって形成される接地面からの端子の浮き量を表
す。表面実装パッケージを平坦な面に置いた場合の各端
子と取りつけ面との距離で表す。この距離が大きいと表
面実装する場合、端子と実装基板のフットプリントの間
を半田で十分に充填できずに、半田接合が不完全になる
場合がある。このようにコプラナリティは、表面実装す
るパッケージにおいて、半田接合の歩留りや信頼性を左
右する寸法であり、特に各端子と取りつけ面の距離が最
大になっている値が重要である。

【００１３】エリアアレイパッケージの代表であるＢＧ
Ａでは、パッケージの封止体および基板の反りや端子を
形成している半田ボールの大きさのばらつきがコプラナ
リティに影響を与える。ＩＣチップのコプラナリティを
検査するためには、原則として、そのＩＣチップの全て
の半田ボールの高さを測定する必要がある。

【００１４】線状光照射手段１０４からは、ＩＣチップ
１０２の実装面１０２ａに対して、斜めに線状の光Ｌが
照射される。線状の光Ｌは、半田ボール１０３、１０３
…を列ごとに走査する。線状光照射手段１０４は、線状
光ＬによってＩＣチップ１０２の実装面１０２ａを走査
するために往復動可能に構成されている。これにより、
図１８に示すように、線状光照射手段１０４からＩＣチ
ップ１０２の実装面１０２ａに斜めに照射される線状光
Ｌは、その実装面１０２ａに沿って、図１８中矢印Ｘ方
向に走査される。

【００１５】ここで、線（ライン）状の光Ｌは、例え
ば、レーザ光であることができる。または、線状の光Ｌ
は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源から発
せられる光をシリンドリカルレンズを介して線状の光に
集束させたものであることができる。

【００１６】図１７に示すように、ＩＣチップ１０２の
実装面１０２ａの直上には、実装面１０２ａに相対向す
るように離間して、線状光Ｌの変化画像を撮影する撮像
手段１０５が配置されている。撮像手段１０５は、例え
ばＣＣＤカメラである。撮像手段１０５は、固定されて
いる。

【００１７】撮像手段１０５は、固定されており、線状
光Ｌの走査（図１８の矢印Ｘ）とともに移動するわけで
はない。このことから、撮像手段１０５は、図１８に示
すように、線状光Ｌが実装面１０２ａに沿ってＸ方向に
走査されて複数列の半田ボール１０３、１０３…が照射
されたときに、それら複数列の半田ボール１０３、１０
３…の全てをカバー可能な撮像範囲を有している。

【００１８】撮像手段１０５により撮影された画像情報
が演算処理されることにより、各半田ボール１０３、１
０３…の高さが検出される。ここで、撮像手段１０５の
画像情報に基づいて、各半田ボール１０３、１０３…の
高さを検出するには、例えば以下の方法を用いることが
できる。

【００１９】図１９に示すように、線状光Ｌの歪み量を
Ｉ、線状光照射手段１０４の照明角度をθとした場合
に、各半田ボール１０３の突出高さｈは、ｈ＝Ｉｔａｎ
θ．で表される。線状光Ｌが複数列の半田ボール１０
３、１０３…のそれぞれの列を走査する過程において、
線状光Ｌの歪み量Ｉは、変化する。

【００２０】上記のように、光切断法は、ＩＣチップ１
０２の実装面１０２ａに対して斜め方向から線状の光Ｌ
を照射し、この線状光Ｌを半田ボール１０３の搭載され
た実装面１０２ａ上で走査させることにより、走査中に
線状光Ｌが半田ボール１０３の搭載高さ（突出高さｈ）
に比例して歪むことを利用して、線状光Ｌの変化画像情
報を例えば上記のｈ＝Ｉｔａｎθ．の式を用いて演算処
理することで、各半田ボール１０３の高さを測定するも
のである。

【００２１】したがって、ＩＣチップ１０２の実装面１
０２ａに整列された複数の半田ボール１０３、１０３…
の良否を容易かつ確実に検査することができ、特に半田
ボール１０３の搭載高さｈを精度良く測定することがで
き、コプラナリティの検査に供することができる。

【００２２】なお、特開平１０−２０９２２７号公報に
は、次の半導体集積回路の検査方法が記載されている。
半導体集積回路の実装面に縦横に整列された複数の半田
ボールを検査する半導体集積回路の検査方法において、
ライン状光照射手段が上記実装面に対して斜めにライン
状の光を照射し、半田ボールを列ごとに走査し、撮像手
段が走査中におけるライン状光の変化画像を撮影し、撮
影した画像情報を画像処理手段が演算処理して各半田ボ
ールの高さを検出する。前記画像処理手段による演算処
理は、ライン状光の歪み量をＩ、照明角度をθとした場
合、突出高さｈ＝Ｉｔａｎθ．で表される式を用いて行
われる。

【００２３】また、特開平１１−７２３１６号公報に
は、次のＩＣリードの平坦度計測装置が記載されてい
る。等間隔で平行に配列された複数本の光透過用の線状
スリットを備えたスリットプレートと、このスリットプ
レートの法線に対して前記線状スリットの配列方向に沿
って反対側に同一角度傾斜した方向から平行光束を当該
スリットプレートに照射する平行光束光源と、前記スリ
ットプレートの光出射側の位置において測定対象のＩＣ
パッケージをそのリードボール形成面が前記スリットプ
レートに平行となるように保持するワークステージと、
前記リードボール形成面に配列されている各リードボー
ルの表面を撮像する撮像手段と、当該撮像手段によって
得られた画像に基づき各リードボールの表面に形成され
た着光点の中心間距離を求め、当該中心間距離に基づき
各リードボールの平坦度を計測する計測手段とを有して
いる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、光切断
法では、各バンプを線状光Ｌが走査する過程において、
線状光Ｌが各バンプの異なる高さに複数回照射されたと
きのそれぞれの線状光Ｌの歪み量Ｉおよび照射角度θに
よって、その各バンプの全体の形状・大きさ（高さ）が
認識される。

【００２５】上記のように、各バンプにおける異なる高
さの複数位置に線状光Ｌを照射して各バンプについての
複数の撮像画像を得るのは、そのバンプ全体の高さを決
定付ける、そのバンプにおける頂部位置が予め分かって
いるわけではないからである。すなわち、各バンプにつ
いての複数の撮像画面のそれぞれから得られる高さの最
高値を、そのバンプ全体の高さとする。

【００２６】このように、各バンプについて複数回の撮
像を行う必要があることから、計測の迅速化のために
は、各回の撮像に要する時間（一つの画像を得るための
時間）が短い方が望ましい。

【００２７】本発明の目的は、立体物の測定を迅速に行
うことのできる半導体集積回路の検査装置および検査方
法を提供することである。本発明の他の目的は、立体物
の撮像画像を得るために要する時間が短く、立体構造が
簡単で、コストの安い測定を迅速に行うことのできる半
導体集積回路の検査装置および検査方法を提供すること
である。本発明の更に他の目的は、立体物の撮像画像を
得るための撮像手段のスキャン時間が短く、立体物の測
定を迅速に行うことのできる半導体集積回路の検査装置
および検査方法を提供することである。

【００２８】本発明の更に他の目的は、立体物の搭載手
段（トレイ）または搬送手段（搬送用トレイ）やパッケ
ージ（包装）手段に反り等の不具合があっても、自動的
にその不具合による悪影響を解消可能な半導体集積回路
の検査装置および検査方法を提供することである。本発
明の更に他の目的は、立体物の搭載手段または搬送手段
やパッケージ手段に反り等の不具合があっても、リアル
タイムにその不具合による悪影響を解消可能な半導体集
積回路の検査装置および検査方法を提供することであ
る。本発明の更に他の目的は、簡単な構成の検査装置を
提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧（）つき、番号、記号等
が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の
技術的事項と実施の複数形態のうちの少なくとも一つの
形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしている
が、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術的
事項に限定されることを示すためのものではない。

【００３０】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）は、半導体集積回路（３１）の実装面（３１ａ）に
設けられた端子（３３）を検査する半導体集積回路の検
査装置（１０）であって、前記実装面（３１ａ）に対し
て斜めに線状の光（ＬＢ）を照射する光照射部（４１）
と、前記光（ＬＢ）が照射された前記実装面（３１ａ）
を撮像し、撮像信号を出力する撮像手段（４２）と、前
記撮像信号に基づいて、前記端子（３３）を検査する検
査部とを備え、前記撮像手段（４２）は、Ｎ個（Ｎは正
の整数）の撮像素子を有し、前記撮像信号は、前記Ｎ個
の撮像素子のうちのＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の
整数）の撮像素子のみから出力される。

【００３１】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記撮像手段（４２）は、前記Ｎ個の撮
像素子のうちの前記Ｍ個の撮像素子に対応する走査線の
みが走査されることにより、前記撮像信号を出力する。

【００３２】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記撮像手段（４２）は、ｎ行×ｌ列＝
Ｎ個（ｎ，ｌは正の整数）の撮像素子を有し、前記撮像
信号は、前記ｎ行×ｌ列の撮像素子のうちｍ×ｌ列＝Ｍ
個（ｍは前記ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子に対
応する走査線のみが走査されることによって、前記撮像
信号を出力する。

【００３３】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記光照射部（４１）および前記撮像手
段（４２）は、センサ部（４０）を構成し、前記実装面
（３１ａ）のうちの前記光（ＬＢ）が照射された領域
（（１）〜（ｎ））が変わるときに、前記Ｍ個の撮像素
子が当該前記光（ＬＢ）が照射された領域を撮像可能な
ように、前記センサ部（４０）と前記半導体集積回路
（３１）のいずれか一方が、前記センサ部（４０）と前
記半導体集積回路（３１）の他方に対して、相対的に移
動する。

【００３４】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、更に、前記撮像信号に基づいて、前記実
装面（３１ａ）の高さを算出する算出部を備えている。

【００３５】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記算出部は、前記Ｍ個の撮像素子によ
って撮像された撮像画像（Ｍ１〜Ｍ３）において、前記
光（ＬＢ）が照射されていることを示すドットの数と、
前記半導体集積回路（３１）の高さ方向の位置との関係
を求め、前記関係に基づいて、前記実装面（３１ａ）の
高さを算出する。

【００３６】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、更に、前記センサ部（４０）と前記半導
体集積回路（３１）との距離を制御する第１制御部を備
え、前記第１制御部は、前記算出された実装面（３１
ａ）の高さに基づいて、前記距離を制御する。

【００３７】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記第１制御部は、前記実装面（３１
ａ）の高さが変わるときに、前記Ｍ個の撮像素子が当該
前記光（ＬＢ）が照射された前記実装面（３１ａ）を撮
像可能なように前記距離を制御する。

【００３８】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、更に、前記Ｎ個の撮像素子のうち前記撮
像信号を出力する前記Ｍ個の撮像素子を変更するように
制御する第２制御部を備え、前記第２制御部は、前記算
出された実装面（３１ａ）の高さに基づいて、前記Ｍ個
の撮像素子を変更するように制御する。

【００３９】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記光（ＬＢ）が照射された前記実装面
（３１ａ）の位置（（１）〜（ｎ））が第１位置
（（１））から第２位置（（２））に変わるとき、前記
第１位置（（１））が撮像されてなる前記撮像信号は、
前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記Ｍ個の撮像素子からな
る第１撮像素子群のみから出力され、前記第２位置
（（２））が撮像されてなる前記撮像信号は、前記Ｎ個
の撮像素子のうちの前記第１撮像素子群とは異なる前記
Ｍ個の撮像素子からなる第２撮像素子群のみから出力さ
れる。

【００４０】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記撮像素子は、ＣＭＯＳ撮像素子又は
ＣＣＤである。

【００４１】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記Ｎ個の前記ＣＭＯＳ撮像素子又はＣ
ＣＤは、ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整
数）のマトリクス状に配置され、前記撮像信号は、（前
記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列（αは前記ｐよりも小さ
い正の整数、βは前記ｑよりも小さい正の整数）の範囲
の前記ＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのみから出力され
る。

【００４２】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記光照射部（４１）の光軸と前記撮像
手段（４２）の軸心線とのなす角度が概ね９０°であ
る。

【００４３】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記撮像手段（４２）の軸心線と、前記
光（ＬＢ）が照射された前記実装面（３１ａ）から反射
した光の光軸とが概ね一致している。

【００４４】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）は、更に、前記実装面（３１ａ）の平面形状を撮像
するための２次元計測用撮像手段（９０）と、前記２次
元計測用撮像手段（９０）および前記センサ部（４０）
を前記半導体集積回路（３１）に対して移動させる移動
手段とを備えたものである。

【００４５】本発明の半導体集積回路の検査装置（１
０）において、前記半導体集積回路（３１）は、ＢＧＡ
であり、前記端子（３３）は、半田ボールであり、前記
検査部は、前記撮像信号に基づいて、前記半田ボールの
高さを測定する。

【００４６】本発明の半導体集積回路の検査方法は、半
導体集積回路（３１）の実装面（３１ａ）に設けられた
端子（３３）を検査する半導体集積回路の検査方法であ
って、（ａ） Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素子を有す
る撮像手段を提供するステップと、（ｂ） 前記実装面
（３１ａ）における前記端子（３３）の位置を検出する
ステップと、（ｃ） 前記実装面（３１ａ）に対して斜
めに線状の光（ＬＢ）を照射するステップと、（ｄ）
前記実装面（３１ａ）の複数位置のそれぞれに前記光
（ＬＢ）が照射されるように、前記光（ＬＢ）の照射先
と前記実装面（３１ａ）とを設定速度にて相対的に移動
させるステップと、（ｅ） 前記撮像手段により前記実
装面（３１ａ）のうち前記光（ＬＢ）が照射された領域
を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出力するステッ
プと、（ｆ） 前記撮像信号に基づいて、前記端子（３
３）を検査するステップとを備え、前記撮像信号は、前
記Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さ
い正の整数）の撮像素子のみから出力され、前記設定速
度は、前記（ｂ）の結果に基づいて、前記光（ＬＢ）が
前記端子（３３）に照射されているときには、前記光
（ＬＢ）が前記端子（３３）に照射されていないときに
比べて高くなるように設定される。

【００４７】本発明の半導体集積回路の検査方法は、半
導体集積回路（３１）の実装面（３１ａ）に設けられた
端子（３３）を検査する半導体集積回路の検査方法であ
って、（ｇ） ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正
の整数）のマトリクス状に配置されたＮ個（Ｎは正の整
数）のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤを有する撮像手段を
提供するステップと、（ｈ） 前記実装面（３１ａ）に
おける前記端子（３３）の位置を検出するステップと、
（ｉ） 前記実装面（３１ａ）に対して斜めに線状の光
（ＬＢ）を照射するステップと、（ｊ） 前記撮像手段
により前記実装面（３１ａ）のうち前記光（ＬＢ）が照
射された領域を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出
力するステップと、（ｋ） 前記撮像信号に基づいて、
前記端子（３３）を検査するステップとを備え、前記撮
像信号は、前記Ｎ個のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのう
ちの（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列（αは前記ｐよ
りも小さい正の整数、βは前記ｑよりも小さい正の整
数）の範囲のＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）
のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのみから出力され、前記
（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列の範囲は、前記
（ｈ）の結果に基づいて、単一の前記端子（３３）を含
むように設定される。

【００４８】本発明の半導体集積回路の検査方法におい
て、前記（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）の組合
せ、ならびに前記（ｉ）、（ｊ）および（ｋ）の組合せ
のそれぞれは、光切断法を構成する。

【００４９】本発明の半導体集積回路の検査方法は、二
次元計測用カメラ（９０）と三次元計測用カメラ（４
０）とをＸＹステージ上に固定し、試料を測定する。

【００５０】なお、従来、ＡＯ素子やガルバノミラーに
よる走査型レーザ変位計方式の検査装置は、検出幅が数
ｍｍの範囲に留まっていたが、２０００×２０００画素
程度の高速な検出素子の実用化により一度に走査する走
査幅を１０〜２０ｍｍに広げることができ、単位面積当
たりの検出速度の向上を図ることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】添付図面を参照して、本発明の半
導体集積回路の検査装置の一実施形態を説明する。

【００５２】図１に示すように、本実施形態の半導体集
積回路の検査装置１０は、例えば、トレイ９３に搭載さ
れた複数のＢＧＡ型ＩＣチップ３１の半田ボール（バン
プ）３３の検査に用いられる。

【００５３】半導体集積回路の検査装置１０は、３次元
（３Ｄ）計測を行うためのレーザセンサ４０と、２次元
（２Ｄ）計測を行うためのＩＣ外観検査用ＣＣＤカメラ
センサ９０と、レーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセ
ンサ９０を高精度に移動させるためのＸＹテーブル（図
示せず）とを備えている。レーザセンサ４０は、レーザ
光源４１と、ＣＣＤセンサ４２とを有している。

【００５４】本実施形態においては、ＸＹテーブルによ
りレーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０を移
動させ、ＩＣチップ３１が搭載されたトレイ９３を固定
にする構成とする。ここで、この構成に代えて、レーザ
センサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０を固定にし、
トレイ９３をＸＹテーブルにより移動させる構成にする
ことができる。すなわち、レーザセンサ４０およびＣＣ
Ｄカメラセンサ９０と、ＩＣチップ３１を相対的に移動
させればよいため、いずれを移動させてもよい。

【００５５】このレーザ光源４１は、幅が１０〜２０μ
ｍ程度のスリット状のレーザビームＬＢを照射可能なも
のが用いられる。

【００５６】なお、本実施形態において、レーザビーム
ＬＢなどの線状の光を照射するための手段は、レーザ光
源４１に限定されない。線状の光は、例えば、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）等の光源から発せられる光をシリドリ
カルレンズを介して線状の光に集束させたものであるこ
とができる。

【００５７】なお、符号３７はＸＹテーブルのＹステー
ジを示し、符号３８はＸＹテーブルのＸステージを示
し、符号３９はしきりを示している。

【００５８】図２に示すように、レーザ光源４１は、そ
のレーザビームＬＢがＩＣチップ３１の基板面３１ａま
たは半田ボール３３に対して４５°の角度で入射する位
置に配置される。レーザセンサ４０のＣＣＤセンサ４２
は、ＩＣチップ３１の基板面３１ａまたは半田ボール３
３から反射角４５°で反射した光をその真正面から撮像
可能な位置に配置される。この配置状態にすることによ
って、レーザ光源４１の光軸とＣＣＤセンサ４２の軸心
線の角度は、９０°となる。

【００５９】レーザ光源４１の光軸とＣＣＤセンサ４２
の軸心線の角度が９０°であることによって、スリット
光により切断された面の高さ差を最も際立たせることが
でき、ＣＣＤセンサ４２による測定対象物の高さ方向の
分解能が最大となる。

【００６０】また、レーザセンサ４０のＣＣＤセンサ４
２は、ＩＣチップ３１の基板面３１ａまたは半田ボール
３３から反射した光をその真正面から撮像可能な位置に
配置されているため、半田ボール３３の頂点の平らな面
の検出性が向上する。頂点部分の平坦な面の反射光（光
量）が強くなるからである。ＩＣチップ３１の基板面３
１ａまたは半田ボール３３から反射した光の光軸と、Ｃ
ＣＤセンサ４２の軸心線とが一致している。

【００６１】レーザ光源４１とＣＣＤセンサ４２の図２
に示す上記の位置関係（配置状態）は、計測時にＸＹテ
ーブルによってレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２
が移動するときにも、変わることなく保持されたまま移
動する。

【００６２】ＣＣＤセンサ４２は、後述するように、部
分（パーシャル）スキャンを行う。また、このＣＣＤセ
ンサ４２には、電子シャッターが用いられている。これ
により、１フレーム毎にＣＣＤセンサ４２を停止させる
必要がないため、高速でのデータの取得ができ、スルー
プットの向上に寄与している。

【００６３】２Ｄ計測用のＣＣＤカメラセンサ９０に
は、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ ＤｅｌａｙＩｎｔｅｇｒａｔｉ
ｏｎ）方式が採用される。この方式によれば、レーザセ
ンサ４０のＣＣＤセンサ４２と同様に、１フレーム毎に
カメラを停止させる必要がないため、高速でのデータの
取得ができ、スループットの向上に寄与している。斜光
リング照明の併用により精密な画像を取り込み、それを
画像処理することにより、ボール径、ボール位置の測
定、ボールの有無、ボール形状、パッケージの傷を高精
度で検出できる。図１において、符号９１は上方照明で
あり、符号９２は側方照明である。

【００６４】ＸＹテーブルは、ストーンベースの上に組
み上げられ、エアベアリングでフローティングされてい
る。ＸＹテーブルに取り付けられたエンコーダにより、
レーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０の測定
点のＸ，Ｙの値が読み出される。

【００６５】３Ｄ計測用レーザセンサ４０および２Ｄ計
測用ＣＣＤカメラセンサ９０は、同一ステージに搭載さ
れ、そのステージを移動させることで、複数のＩＣチッ
プ３１に対して、３Ｄ計測および２Ｄ計測を一度に行う
ことができる。本装置１０では、後述する工夫によりレ
ーザセンサ４０の検出機構が従来に比べ簡便にできるた
め、ＣＣＤカメラセンサ９０とレーザセンサ４０とを同
一ステージに搭載することができる。これにより、スキ
ャナーが必要なくなり、装置１０の価格が低減される。

【００６６】また、図１に示すように、レーザセンサ４
０とＣＣＤカメラセンサ９０の間には、遮光性が高いし
きり３９が設けられている。これにより、３Ｄ計測用照
明と２Ｄ計測用照明の互いへの影響をなくすことができ
る。

【００６７】図３および図４を参照して、３Ｄ計測用の
レーザセンサ４０の測定原理について説明する。

【００６８】図３（ａ）に示すように、レーザ光源４１
から発射された微細幅のスリット状のレーザビームＬＢ
は、半田ボール３３の表面に照射され、または、半田ボ
ール３３がない場所ではＩＣチップ３１の基板面３１ａ
に照射される。図３（ａ）において、符号ＤＡは、ＣＣ
Ｄセンサ４２による検出エリアを示している。ＣＣＤセ
ンサ４２の検出エリアＤＡに対応する画像を図４（ａ）
〜（ｃ）に示す。

【００６９】後述するように、ＣＣＤセンサ４２のＣＣ
Ｄ素子が、図５に示すように、その行および列の画素数
が同数（２０００×２０００）となるように配列されて
いるにも関わらず、検出エリアＤＡがレーザビームＬＢ
のスリット形状の長手方向と同じ方向にその長手方向を
有する細長い形状に形成されているのは、ＣＣＤセンサ
４２において部分スキャンが行われるからである。

【００７０】図３（ｂ）の符号（１）に示すように、平
坦な基板面３１ａ（半田ボール３３がない場所）に照射
されたレーザビームＬＢ１は、ＣＣＤセンサ４２では、
図４（ａ）のように直線Ｍ１として映る。その直線Ｍ１
は、レーザビームＬＢ１に照射された基板面３１ａを示
している。

【００７１】次に、図３（ｂ）の符号（２）に示すよう
に、ＸＹテーブルによりレーザ光源４１およびＣＣＤセ
ンサ４２がＸ方向に移動すると、レーザビームＬＢ２
は、半田ボール３３のうちの低い位置に照射され、ＣＣ
Ｄセンサ４２では、図４（ｂ）のようにその高さおよび
幅が小さい曲線状の山と直線からなる線Ｍ２として映
る。線Ｍ２のうち、直線の部分は、レーザビームＬＢ２
に照射された基板面３１ａを示し、その山の部分は、レ
ーザビームＬＢ２に照射された半田ボール３３の表面を
示している。

【００７２】次いで、図３（ｂ）の符号（３）に示すよ
うに、ＸＹテーブルによりレーザ光源４１およびＣＣＤ
センサ４２が更にＸ方向に移動すると、レーザビームＬ
Ｂ３は、半田ボール３３のうちの高い位置に照射され、
ＣＣＤセンサ４２では、図４（ｃ）のようにその高さお
よび幅が大きい曲線状の山と直線からなる線Ｍ３として
映る。線Ｍ３のうち、直線の部分は、レーザビームＬＢ
３に照射された基板面３１ａを示し、その山の部分は、
レーザビームＬＢ３に照射された半田ボール３３の表面
を示している。

【００７３】図３（ｂ）に示すように、１つのＩＣチッ
プ３１の基板面３１ａおよびその複数の半田ボール３
３、３３…については、上記符号（１）〜（３）と同様
に、ＸＹテーブルによりレーザ光源４１およびＣＣＤセ
ンサ４２がＸ方向に移動して、合計ｎ個の各位置にレー
ザビームＬＢが照射され、合計ｎ個の画像が撮像され
る。

【００７４】図３（ａ）から（ｃ）の各測定点でのレー
ザビームＬＢの照射位置のＸ、Ｙの座標位置は、ＸＹテ
ーブルに取り付けられたエンコーダより読み出される。
図３（ａ）から（ｃ）の各測定点での各半田ボール３３
の高さは、図４（ａ）から（ｃ）の各画像（線Ｍ１〜Ｍ
３）において、直線として映る基板面３１ａと、曲線状
の山の最高位置との間の距離によって求められる。

【００７５】本実施形態で採用される光切断法では、図
４（ａ）から（ｃ）に示すように、各半田ボール３３を
異なる高さで複数回スライスしたときのそれぞれの断面
形状によって、その各半田ボール３３の全体形状および
大きさを認識する。

【００７６】この場合、各半田ボール３３自身の高さを
決める頂部位置が予め特定できないため、図３（ｂ）お
よび図４（ａ）から（ｃ）に示すように、各半田ボール
３３の複数位置にレーザビームＬＢの照射を行うととも
に、それら複数位置でのＣＣＤセンサ４２による撮像を
行い、それらの撮像画面（図４（ａ）〜（ｃ））のそれ
ぞれから得られる山の高さの最高値をその半田ボール３
３自身の高さとする。

【００７７】このように、各半田ボール３３について複
数回の撮像を行う必要があることから、各回の撮像に要
するＣＣＤセンサ４２のスキャン時間（一つの画像を得
るための時間）は、短い方が望ましい。

【００７８】上述したように、ＣＣＤセンサ４２では、
部分スキャンが行われる。以下、この部分スキャンにつ
いて説明する。

【００７９】図５に示すように、部分スキャンとは、Ｃ
ＣＤセンサ４２が有する、例えば、２０００（画素）×
２０００（画素）のＣＣＤ素子領域のうち、１００（画
素）×２０００（画素）の素子領域の信号電荷のみを検
出し、それ以外の素子領域の信号電荷は検出しないとい
うものである。

【００８０】この部分スキャンによれば、１００（画
素）×２０００（画素）の領域しか信号電荷検出のため
のスキャンを行わないため、２０００（画素）×２００
０（画素）の全領域をスキャンする場合に比べて、高速
化が図れる。

【００８１】例えば、２０００（画素）×２０００（画
素）の全領域をスキャンして１画像を得るには、４００
ｍＳかかっていたのに対し、１００（画素）×２０００
（画素）の領域をスキャンして１画像を得るには、２０
ｍＳで済む。

【００８２】ＢＧＡ型ＩＣチップ３１は、ＩＣチップ３
１の基板の幅（図３（ｂ）のＹ方向）に比べて半田ボー
ル３３の高さが小さい。このことから、図３（ａ）およ
び（ｂ）に示すように、ＢＧＡ型ＩＣチップ３１の半田
ボール３３が列ごとにＣＣＤセンサ４２で撮像される場
合、その単一の撮像画像は、図５に示すように横長の画
像となる。

【００８３】よって、縦横が同じ画素数からなるＣＣＤ
センサ４２のＣＣＤ素子領域（２０００×２０００）に
おいて、測定上意味を有するのは、上記横長の画像に相
当する部分のみである。

【００８４】また、上記のように、ＣＣＤセンサ４２と
レーザ光源４１の図２に示す位置関係は変わらないま
ま、そのレーザセンサ４０全体がＩＣチップ３１に対し
て相対的に移動する。したがって、そのレーザ光源４１
のレーザビームＬＢによって照射された複数の測定位置
（図３（ｂ）の（１）〜（ｎ））のそれぞれの上記横長
の画像は、そのＣＣＤセンサ４２のＣＣＤ素子領域（２
０００（画素）×２０００（画素））のうちの、常に同
一領域によって撮像される。

【００８５】このことから、本実施形態のＣＣＤセンサ
４２では、全ＣＣＤ素子領域（２０００×２０００）の
うちの、上記横長の画像が常に撮像される領域に相当す
る１００×２０００の領域の信号電荷のみを検出する、
部分スキャンを行うことが可能である。

【００８６】ここで、上記の特公平６−１０３１７１号
公報の技術や特開平１０−２０９２２７号公報の技術に
おいて、ＢＧＡ型ＩＣチップの半田ボールが列ごとにＣ
ＣＤセンサで撮像される場合を考える。

【００８７】上記両公報の技術では、ＣＣＤセンサおよ
びＩＣチップが固定され、線状光Ｌによって照射される
位置がＩＣチップの複数の測定位置を順にずれていく方
法が採られている。

【００８８】このことから、上記両公報の技術では、上
記固定されたＣＣＤセンサの視野領域は、上記ＩＣチッ
プの複数の測定位置（図３（ｂ）の（１）〜（ｎ））の
全てをカバーしなければならない。

【００８９】さらに、線状光Ｌによって照射された複数
の測定位置のそれぞれの上記横長の画像は、上記固定の
ＣＣＤセンサの全ＣＣＤ素子領域のうちの、常に同一領
域に撮像されるわけではない。上記固定のＣＣＤセンサ
の全ＣＣＤ素子領域のうちの、その測定位置に応じた常
に異なる領域で撮像される。

【００９０】したがって、上記両公報の技術では、部分
スキャンを行うことは極めて困難である。上記両公報の
技術において部分スキャンを行うには、例えば、上記横
長の画像が撮像される領域が、その測定位置に応じて異
なることに対応・同期させるように、全ＣＣＤ素子領域
のうちで部分スキャンを行う領域を変化させる必要があ
る。

【００９１】本実施形態において、部分スキャンされる
例えば１００×２０００の領域（図５の符号Ｗ）に、当
該測定対象物の半田ボール３３等の高さを整合させるに
は、その半田ボール３３等の基板面３１ａからの標準的
な高さを考慮して行う。この場合、必要に応じて、ＣＣ
Ｄセンサ４２の前段にレンズ（図示せず）を設けて視野
範囲を調整することができる。

【００９２】ここで、例えば１００（画素）×２０００
（画素）の素子領域Ｗの信号電荷のみを検出する部分ス
キャン用のＣＣＤセンサ４２は、市販品を用いることが
できる。なお、その全ＣＣＤ素子領域が例えば１００
（画素）×２０００（画素）であるＣＣＤセンサは、市
販されていない。

【００９３】また、部分スキャンを行うＣＣＤセンサ４
２は、その全ＣＣＤ素子領域（２０００×２０００）の
うちスキャンされる１００×２０００の領域Ｗ以外の領
域のスキャンをしないという動作を行わせる以外は、通
常一般の（部分スキャン方式ではない）ＣＣＤセンサと
同じ構成であることができる。

【００９４】次に、本装置１０の一使用方法について説
明する。

【００９５】まず、部分スキャンされる例えば１００
（画素）×２０００（画素）の領域Ｗに、当該測定対象
物の半田ボール３３等の高さを整合させる。前述のよう
に、その半田ボール３３等の基板面３１ａからの標準的
な高さを考慮するとともに、必要に応じて、ＣＣＤセン
サ４２の前段にレンズを設けることができる。

【００９６】ＩＣチップ３１の複数の半田ボール３３、
３３…の高さを測定する場合、その中で最も高い半田ボ
ール３３が撮像されているときであっても、その半田ボ
ール３３の頂点位置とＩＣチップ３１の基板面３１ａの
双方が、その部分スキャンされる範囲Ｗにて撮像されて
いなければならない。その半田ボール３３の頂点位置と
ＩＣチップ３１の基板面３１ａのいずれもが撮像されて
いなければ、その半田ボール３３の高さを測定できない
からである。

【００９７】さらに、その最も高い半田ボール３３が部
分スキャンされる範囲Ｗにて撮像されているときに、そ
の半田ボール３３の頂点位置とＩＣチップ３１の基板面
３１ａが、その部分スキャンされる範囲Ｗの輪郭ＷＬに
対して、必要なマージンは確保した上で、なるべく接近
した状態で収まるように設定する。より高い分解能を確
保するためである。

【００９８】このように、本装置１０では、部分スキャ
ンされる範囲Ｗの輪郭ＷＬに、予想される最も高い半田
ボール３３の頂点位置とＩＣチップ３１の基板面３１ａ
が、なるべく接近した状態となるように設定される。こ
のことに起因して、以下の問題が生じる。

【００９９】ＩＣチップ３１を搭載しているトレイ（イ
ントレイやＪＥＤＥＣトレイが含まれる）９３が反って
いる場合や、ＩＣチップ３１のパッケージ不良の場合に
は、レーザセンサ４０（レーザ光源４１およびＣＣＤセ
ンサ４２）と、ＩＣチップ３１とのＺ方向（高さ方向）
の位置関係（距離）が変動することがある。その結果、
半田ボール３３の頂点位置またはＩＣチップ３１の基板
面３１ａが、部分スキャンされる範囲Ｗから外れ、半田
ボール３３の高さ測定が不可能になることがある。

【０１００】部分スキャン方式においてより顕著に発生
し易い、上記問題の発生を未然に防止すべく、本装置１
０では以下の対策が採られる。

【０１０１】図４（ａ）から（ｃ）に示すように、部分
スキャンされる範囲Ｗの画像が撮像されたら、それぞれ
の撮像画像において、光が照射されていることを示す１
ビットの値が検出されたドットの数の高さ方向（Ｚ方
向）の分布を計測する。

【０１０２】例えば、図６（ｂ）に示す撮像画像では、
図６（ａ）に示される分布となる。図６（ａ）に示すよ
うに、図６（ｂ）の撮像画像のうち基板面３１ａに対応
する高さのドット数が最大となる。図６（ａ）の高さＺ
０が、図６（ｂ）の画像を撮像した瞬間の基板面３１ａ
の高さに対応する。

【０１０３】図４（ａ）から（ｃ）に示すように、いか
なる撮像画像Ｍ１〜Ｍ３であっても、基板面３１ａに対
応する高さのドット数が最大となる。したがって、ＣＣ
Ｄセンサ４２によって撮像される複数の撮像画像のそれ
ぞれについての上記分布（図６（ａ））を計測し、それ
らの計測結果に基づいて、最大ドット数に対応する高さ
（Ｚ）の変動を測定すれば、トレイ９３の反り等による
基板面３１ａとレーザセンサ４０との間の距離の変化を
検出することができる。ここで、トレイ９３の反りは、
例えば６００μｍ程度であり、半田ボール３３の高さも
例えば６００μｍ程度である。

【０１０４】図７は、図６（ａ）の分布に基づいて検出
された複数の撮像画像のそれぞれについての基板面３１
ａの高さＺを示している。図７において、縦軸は基板面
３１ａの高さＺを示し、横軸は何回目の撮像であるか
（測定ライン）を示している。

【０１０５】図７の横軸の（１）、（２）、（３）…
（ｎ）は、それぞれ、図３（ｂ）に示される（１）、
（２）、（３）…（ｎ）に対応している。図７の横軸に
おいて、２回目の（１）以降は、次のＩＣチップ３１の
各測定ラインを示している。

【０１０６】すなわち、図７の横軸の（１）は、図３
（ｂ）の（１）の位置にレーザビームＬＢ１が照射され
たときの撮像結果（図４（ａ）参照）に対応し、図７の
横軸（１）に対応する縦軸Ｚの値は、撮像時の図３
（ｂ）の（１）の位置の基板面３１ａの高さを示してい
る。図７の縦軸に示される基板面の高さＺは、絶対的な
高さ（例えば、本装置１０が設置された床面からの高
さ）を示している。

【０１０７】図７は、１つのＩＣチップ３１内の各測定
ライン（１）、（２）、（３）…の基板面３１ａの高さ
が、図３（ｂ）の矢印Ｘ方向に向けて漸次低くなってい
ることを示している。この原因としては、例えば、その
ＩＣチップ３１を搭載しているトレイ９３が反っている
ことが考えられる。

【０１０８】本装置１０では、トレイ９３の反り等によ
り半田ボール３３の頂点位置またはＩＣチップ３１の基
板面３１ａが部分スキャンされる範囲Ｗから外れ、半田
ボール３３の高さ測定が不可能になるという上記問題の
発生を未然に防止すべく、図７の縦軸の各値Ｚに応じ
て、リアルタイムで、レーザ光源４１およびＣＣＤセン
サ４２を、それらの図２に示す位置関係を保持したまま
で、Ｚ（高さ）方向に移動させる。

【０１０９】図３（ｂ）の測定ライン（１）および
（２）を撮像して、図４（ａ）および（ｂ）に示す画像
を得た時点で、図７に示すように、測定ライン（１）を
撮像したときから測定ライン（２）を撮像したときで
は、基板面３１ａの高さが低くなっていることを検出し
た場合には、リアルタイムで、その高さ変動分を補うよ
うに、レーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを
低くする。

【０１１０】このときに行われるレーザ光源４１および
ＣＣＤセンサ４２の高さの制御は、次の測定ライン
（３）または（３）以降の測定ラインを撮像するとき
に、基板面３１ａの高さが、部分スキャンする範囲Ｗ内
の予め設定された高さになるように、レーザ光源４１お
よびＣＣＤセンサ４２の高さを低くする。

【０１１１】上記のように、リアルタイムでレーザ光源
４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを制御する方法に代
えて、測定対象が次のＩＣチップ３１に移るタイミング
で、レーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを制
御することができる。

【０１１２】図７において、符号Ｎ１は、最初のＩＣチ
ップ３１を測定しているときのレーザ光源４１およびＣ
ＣＤセンサ４２の高さを示し、符号Ｎ２は、次のＩＣチ
ップ３１を測定しているときのレーザ光源４１およびＣ
ＣＤセンサ４２の高さを示している。

【０１１３】また、図７に示すように、連続する複数の
ＩＣチップ３１、３１…に亘って、概ね同一の傾きで各
測定ラインの基板面３１ａの高さＺが変化しているとき
には、トレイ９３のその部分が全体的に概ね同一の傾き
で傾いていると推察される。したがって、その推察等に
基づいて、未測定の測定ラインまたは未測定のＩＣチッ
プ３１の基板面３１ａの高さＺについても、ある程度予
想することができ、その予想結果に基づいて、予めレー
ザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを制御するこ
とができる。

【０１１４】次に、図８を参照して、本実施形態の変形
例について説明する。

【０１１５】上記実施形態では、ＣＣＤセンサ４２によ
る部分スキャンは、図５に示す１００（画素）×２００
０（画素）の範囲Ｗがノンインターレース方式で走査さ
れていた。これに対し、本変形例によるＣＣＤセンサ４
２による部分スキャンは、図８に示す２００（画素）×
２０００（画素）の範囲Ｗａが、インターレース方式で
走査される。

【０１１６】すなわち、図３（ｂ）の測定ライン（１）
の撮像時には、図８の上記範囲Ｗａのうちの奇数行の１
００行分の画素に信号が書き込まれる。次いで、図３
（ｂ）の測定ライン（２）の撮像時には、図８の上記範
囲Ｗａのうちの偶数行の１００行分の画素に信号が書き
込まれる。次に、図３（ｂ）の測定ライン（３）の撮像
時には、図８の上記範囲Ｗａのうちの奇数行の１００行
分の画素に信号が書き込まれる。

【０１１７】上記のインターレース方式による走査は、
以下に説明するように、ＣＣＤセンサ４２において部分
スキャンが行われるからこそ意味を有する。

【０１１８】仮にＣＣＤセンサにおいて、部分スキャン
ではなく、全てのＣＣＤ素子領域（２０００×２００
０）がスキャンされる場合、従来一般のインターレース
方式では、１回目の走査で奇数行の１０００行分の画素
に信号が書き込まれ、２回目の走査で偶数行の１０００
行分の画素に信号が書き込まれ、これら２回の走査で１
つの画像（２０００×２０００）が作成される。

【０１１９】これに対し、上記のＣＣＤセンサ４２にお
いて部分スキャンが行われるときのインターレース走査
では、奇数または偶数行の１回の走査で、１つの測定ラ
インについての画像の作成が完了する。よって、部分ス
キャンにインターレース走査を組合わせることで、部分
スキャンを行わないときと比べて、より短時間で画像を
得ることができる。

【０１２０】さらに、部分スキャンを行うＣＣＤセンサ
４２において、上記インターレース走査が行われるとき
には、以下の効果を奏することができる。

【０１２１】ここでは、上記と同様に、まず、図３
（ｂ）の測定ライン（１）が撮像されるときに、図８の
上記範囲Ｗａのうちの奇数行の１００行分の画素に信号
が書き込まれ、次に、図３（ｂ）の測定ライン（２）の
撮像時に、図８の上記範囲Ｗａのうちの偶数行の１００
行分の画素に信号が書き込まれ、次に、図３（ｂ）の測
定ライン（３）の撮像時には、図８の上記範囲Ｗａのう
ちの奇数行の１００行分の画素に信号が書き込まれると
して説明する。

【０１２２】ノンインターレース走査が行われる上記実
施形態では、各測定ラインの撮像時に、常に、図５の１
００（画素）×２０００（画素）の上記範囲Ｗに信号が
書き込まれる。したがって、その上記範囲ＷのＣＣＤ素
子は、そのリセットから信号検出が行われるまでの１サ
イクルを、ある測定ラインの撮像時からその次の測定ラ
インの撮像時までの時間内に行わなければならなかっ
た。

【０１２３】これに対し、インターレース走査が行われ
る本変形例では、図８の上記範囲Ｗａの奇数行の１００
行分の画素は、図３（ｂ）の測定ライン（１）の撮像に
用いられた後は、測定ライン（３）の撮像時まで使用さ
れない。したがって、上記範囲ＷａのＣＣＤ素子は、そ
のリセットから信号検出が行われるまでの１サイクル
を、ある測定ラインの撮像時からその２つ先の測定ライ
ンの撮像時までの時間内に行えば足りる。

【０１２４】このように、インターレース走査が行われ
る本変形例では、１サイクルの時間をより長く確保でき
ることから、リセット動作および信号検出動作をより確
実に行うことができ、感度および検出能力の向上を実現
することができる。

【０１２５】部分スキャンを行うことで、全ＣＣＤ素子
領域の全画素（２０００×２０００）は、当該撮像時の
信号検出に用いられる画素と、その当該撮像時の信号検
出には用いられない画素とに分けられる。その当該撮像
時の信号検出には用いられない画素を、その当該撮像時
の次の撮像時の信号検出に用いれば、各画素のリセット
から信号検出までの１サイクル時間を長く確保すること
ができる。

【０１２６】次に、図１０を参照して、上記実施形態の
第２変形例について説明する。

【０１２７】本変形例のＣＣＤセンサ４２は、その部分
スキャンする範囲Ｗｃを変更可能なものが用いられる。

【０１２８】上記実施形態では、図３（ｂ）の測定ライ
ン（１）および（２）を撮像して、図４（ａ）および
（ｂ）に示す画像を得た時点で、図７に示す結果に基づ
いて、測定ライン（１）を撮像したときから測定ライン
（２）を撮像したときでは、基板面３１ａの高さが変わ
っていることを検出した場合には、リアルタイムにまた
は測定対象のＩＣチップ３１が変わる毎に、その高さ変
動分を補うように、レーザセンサ４０の高さを調整し
た。

【０１２９】本変形例では、上記のレーザセンサ４０の
高さ調整に代えて、ＣＣＤセンサ４２の部分スキャンす
る範囲Ｗｃを変更する（符号Ｗｃ１、Ｗｃ２参照）。こ
の場合、基板面３１ａの高さが変動しても、部分スキャ
ンされる範囲Ｗｃ内の予め定められた位置に、常に、基
板面３１ａの位置が対応するように、部分スキャンする
範囲Ｗｃを調整することができる。

【０１３０】これにより、トレイ９３の反り等の影響を
受けて、半田ボール３３の頂点位置またはＩＣチップ３
１の基板面３１ａが、部分スキャンされる範囲Ｗｃから
外れることがなくなり、半田ボール３３の高さ測定が不
可能になるという事態を未然に防ぐことができる。

【０１３１】次に、上記実施形態の第３変形例について
説明する。

【０１３２】本変形例では、３Ｄ計測用のＣＣＤセンサ
４２に代えて、ＣＭＯＳセンサを用いる。以下、その利
点について説明する。

【０１３３】ＣＣＤセンサは、その特性上、全ＣＣＤ素
子（例えば２０００×２０００）のうちの走査本数を減
らしてなる領域（一辺側の画素数を減らしてなる領域、
例えば１００×２０００の範囲Ｗ）を部分スキャンする
ことで、信号検出の高速化を図ることができるに過ぎな
い。

【０１３４】これに対し、ＣＭＯＳセンサでは、全ＣＭ
ＯＳ素子（例えば２０００×２０００）のうち所望の領
域（一辺側のみならず他辺側の画素数を減らしてなる領
域、例えば１００×１００の範囲）からのみ信号を検出
することも可能である。すなわち、ＣＭＯＳセンサで
は、信号を取り出す範囲の設定の自由度がＣＣＤセンサ
よりも高い。

【０１３５】なお、ＣＣＤカメラおよびＣＭＯＳセンサ
は、いずれも、その装置の構造上、ＰＳＤ（フォトセン
シングダイオード）を用いた測定系よりも安価である。

【０１３６】図３（ｂ）のＹ方向において、半田ボール
３３が配置されている位置は、予め概ね分かっている。
そのため、本変形例のＣＭＯＳセンサでは、その信号を
取り出す範囲を、図９の破線で示す範囲Ｗｂに設定する
ことができる。

【０１３７】また、２Ｄ計測用ＣＣＤカメラセンサ９０
による撮像結果に基づいて、ＩＣチップ３１における半
田ボール３３の位置および大きさが判明した後に、その
半田ボール３３を撮像可能なスポット的範囲を、３Ｄ計
測用ＣＭＯＳセンサの信号取り出し範囲Ｗｂとして設定
することで、信号検出の高速化を図ることができる。

【０１３８】次に、上記実施形態の第４変形例について
説明する。

【０１３９】２Ｄ計測用ＣＣＤカメラセンサ９０による
撮像結果に基づいて、ＩＣチップ３１における半田ボー
ル３３の位置および大きさが図１１に示すように判明し
た後に、半田ボール３３が存在する測定位置（測定ライ
ン）をレーザビームＬＢが照射するときは、半田ボール
３３が存在しない測定位置（基板面３１ａ）を照射する
場合に比べて、ＸＹセンサによるレーザセンサ４０のＸ
方向への移動速度を遅くする。

【０１４０】上記のように移動速度を制御して、半田ボ
ール３３が存在する位置では、より短ピッチで数多くの
撮像を行う。これにより、本測定においてより重要であ
る、半田ボール３３の高さ測定をより正確に行うことが
できる。それとともに、重要性の比較的低い、基板面３
１ａのみについての撮像回数を減らすことで、高速な測
定を実現できる。

【０１４１】次に、上記実施形態の第５変形例について
説明する。

【０１４２】３Ｄ計測に用いる光と２Ｄ計測に用いる光
の波長を変え、ＣＣＤセンサ４２およびＣＣＤカメラセ
ンサ９０では、所望の波長の光のみを受光するためのフ
ィルタを備えることができる。これにより、互いの光の
影響がなくなる。

【０１４３】さらに、３Ｄ計測用のＣＣＤセンサと２Ｄ
計測用のＣＣＤカメラセンサとを１台のカメラで兼用
し、交互に２Ｄと３Ｄの計測を行うこともできる。

【０１４４】なお、上記実施形態においては、光切断法
により３Ｄ計測を行う方法を採用したが、以下の方法を
採用することも可能である。その測定原理について、図
１２を参照して説明する。

【０１４５】レーザ光源４１から発射されたレーザビー
ムＬＢは、基板面３１ａまたは半田ボール３３の表面で
反射し、レンズＬＳを通してディテクタＤＴＲに到着す
る。ここで、ボール３３の表面ｈａで反射した光はディ
テクタ上にＤａの像を結ぶ。ボール３３が無い場合に
は、ビームは基板面ｈ０で反射し同じくレンズＬＳを通
してディテクタＤＴＲ上にＤ０の像を結ぶ。

【０１４６】このＤａ、Ｄ０２点間の差に角度補正をし
たものが、ボール３３の表面ｈａの高さ（Ｚ）となる。
このときの各測定点のＸ、Ｙの値は、ＸＹテーブルに取
り付けられているエンコーダから読み出される。測定点
は基板上に所定ピッチのドットマトリクス状に取得さ
れ、すべての測定点についてＸ、Ｙ、Ｚの測定値が求め
られ、演算部に送られる。演算部では、所定のアルゴリ
ズムにより３Ｄのデータに変換される。

【０１４７】以上に説明したように、本実施形態の半導
体集積回路の検査装置によれば、半田ボール３３などの
立体物の測定を迅速に行うことができる。立体物の撮像
画像を得るために要する時間を短くすることができる。
立体物の撮像画像を得るための撮像手段のスキャン時間
を短くすることができる。スキャン幅を狭くすることが
できるので、従来と比べてデータ量を小さく抑えること
ができる。従って、計算時間も短くできる。

【０１４８】また、本実施形態の半導体集積回路の検査
装置によれば、半田ボール３３などの立体物を搭載する
トレイ９３などの搭載手段またはトレイ９３を移動させ
る場合にはその移動手段ないしトレイ９３を搬送する搬
送手段やＩＣチップ３１のパッケージ手段に反り等の不
具合があっても、自動的にその不具合による悪影響を解
消することができる。リアルタイムにその不具合による
悪影響を解消することができる。

【０１４９】なお、上記において、上記実施形態の記載
内容、上記変形例などの記載内容は、適宜組合わせるこ
とが可能である。

【０１５０】

【発明の効果】本発明の半導体集積回路の検査装置によ
れば、半田ボールなどの立体物の測定をコストを安くか
つ迅速に行うことができる。レーザセンサの検出機構
（スキャナ）を使用せずに簡単な装置構成とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体集積回路の検査装置の
一実施形態の全体構成を模式的に示す側面図である。

【図２】図２は、本発明の半導体集積回路の検査装置の
一実施形態における、レーザ光源とＣＣＤセンサと実装
面との位置関係を示す側面図である。

【図３】図３（ａ）は、本発明の半導体集積回路の検査
装置の一実施形態において、レーザビームが照射された
半田ボールをＣＣＤセンサで撮像するときの状態を模式
的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は、実装面上の半田
ボールがレーザビームによって走査されることを説明す
るための平面図である。

【図４】図４（ａ）は、本発明の半導体集積回路の検査
装置の一実施形態において、レーザビームが実装面のみ
を照射したときの撮像画像であり、図４（ｂ）は、レー
ザビームが半田ボールのうち高さが低い位置を照射した
ときの撮像画像であり、図４（ｃ）は、レーザビームが
半田ボールのうち高さが高い位置を照射したときの撮像
画像である。

【図５】図５は、本発明の半導体集積回路の検査装置の
一実施形態において、ＣＣＤセンサにて行われる部分ス
キャンを説明するための図である。

【図６】図６（ａ）は、本発明の半導体集積回路の検査
装置の一実施形態において、図６（ｂ）の撮像画像に対
応する、光が照射されたことを示すドット数と撮像画像
の高さ方向との関係を示す分布図である。

【図７】図７は、本発明の半導体集積回路の検査装置の
一実施形態において、各測定ラインにおける実装面の高
さを示すグラフ図である。

【図８】図８は、本発明の半導体集積回路の検査装置の
一実施形態の変形例において採用される、部分スキャン
とインターレース方式を説明するための図である。

【図９】図９は、本発明の半導体集積回路の検査装置の
一実施形態の第３変形例において、ＣＭＯＳセンサが使
用されたときの部分スキャンを説明するための図であ
る。

【図１０】図１０は、本発明の半導体集積回路の検査装
置の一実施形態の第２変形例において採用される部分ス
キャンを説明するための図である。

【図１１】図１１は、本発明の半導体集積回路の検査装
置の一実施形態の第４変形例において採用されるレーザ
センサの移動速度を説明するための図である。

【図１２】図１２は、本発明の半導体集積回路の検査装
置の一実施形態において採用可能な光切断法の測定原理
を説明するための図である。

【図１３】図１３は、従来の半導体集積回路の検査装置
の構成を示すブロック図である。

【図１４】図１４は、従来の半導体集積回路の検査装置
に用いられる画像メモリを示す図である。

【図１５】図１５（ａ）は、従来一般のＢＧＡを示す平
面図であり、図１５（ｂ）は、その側面図である。

【図１６】図１６は、従来一般のＣＳＰを示す側面図で
ある。

【図１７】図１７は、従来の他の半導体集積回路の検査
装置の構成を示す斜視図である。

【図１８】図１８は、従来の他の半導体集積回路の検査
装置において、線状光が実装面を走査するときの走査方
向を示す平面図である。

【図１９】図１９は、従来の他の半導体集積回路の検査
装置において、半田ボールに照射された線状光に基づい
て半田ボールの高さを求める方法を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ レーザビーム ３ 集束レンズ ４ スキャナ ５ スリット光 ６ 対象物体 ７ ＣＣＤカメラ ８ Ａ／Ｄコンバータ ９ 画像メモリ １０ 半導体集積回路の検査装置 １１ アドレス検出回路 １２ ＣＰＵ ３１ ＢＧＡ型ＩＣチップ ３１ａ 基板面 ３３ 半田ボール ３７ Ｙステージ ３８ Ｘステージ ３９ しきり ４０ レーザセンサ４ ４１ レーザ光源 ４２ ＣＣＤセンサ ５１ ＩＣチップ ５１ａ 実装面 ５２ 半田ボール ５３ 半田ボール ６１ ＩＣチップ ６１ａ 実装面 ６２ 樹脂モールド ６３ 半田ボール ６４ 半田ボール ９０ ＣＣＤカメラセンサ ９１ 上方照明 ９２ 側方照明 ９３ トレイ １０１ ＪＥＤＥＣトレイ １０２ ＢＧＡ型ＩＣチップ １０２ａ 実装面 １０３ 半田ボール １０４ 線状光照射手段 １０５ 撮像手段 Ｂ バンプ ＤＡ 検出エリア ｈ 半田ボールの突出高さ Ｉ 線状光の歪み量 Ｌ 線状の光 ＬＢ レーザビーム ＬＢ１ レーザビーム ＬＢ２ レーザビーム ＬＢ３ レーザビーム Ｍ１ 画像 Ｍ２ 画像 Ｍ３ 画像 Ｗ 部分スキャンされる領域 Ｗａ インターレース方式で部分スキャンされる領域 Ｗｃ 部分スキャンされる領域 ＷＬ 輪郭 θ 線状光照射手段の照明角度 （１） 第１の測定ライン （２） 第２の測定ライン （３） 第３の測定ライン （ｎ） 第ｎの測定ライン

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA24 AA49 CC26 DD06 FF01 FF02 FF04 FF15 FF67 GG04 GG07 HH05 HH12 HH13 HH14 JJ02 JJ03 JJ08 JJ25 JJ26 LL08 LL30 MM03 MM07 MM22 NN20 PP03 PP12 QQ31 2G051 AA61 AA73 AB07 AB14 BA10 BA20 BB01 BB09 BB20 CA03 CB01 CD01 DA07 EA11 EA12

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体集積回路の実装面に設けられた端
   子を検査する半導体集積回路の検査装置であって、 前記実装面に対して斜めに線状の光を照射する光照射部
   と、 前記光が照射された前記実装面を撮像し、撮像信号を出
   力する撮像手段と、 前記撮像信号に基づいて、前記端子を検査する検査部と
   を備え、 前記撮像手段は、Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素子を有
   し、 前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍ
   は前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子のみから出
   力される半導体集積回路の検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体集積回路の検査装
   置において、 前記撮像手段は、前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記Ｍ個
   の撮像素子に対応する走査線のみが走査されることによ
   り、前記撮像信号を出力する半導体集積回路の検査装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体集積回
   路の検査装置において、 前記撮像手段は、ｎ行×ｌ列＝Ｎ個（ｎ，ｌは正の整
   数）の撮像素子を有し、 前記撮像信号は、前記ｎ行×ｌ列の撮像素子のうちｍ×
   ｌ列＝Ｍ個（ｍは前記ｎよりも小さい正の整数）の撮像
   素子に対応する走査線のみが走査されることによって、
   前記撮像信号を出力する半導体集積回路の検査装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   半導体集積回路の検査装置において、 前記光照射部および前記撮像手段は、センサ部を構成
   し、 前記実装面のうちの前記光が照射された領域が変わると
   きに、前記Ｍ個の撮像素子が当該前記光が照射された領
   域を撮像可能なように、前記センサ部と前記半導体集積
   回路のいずれか一方が、前記センサ部と前記半導体集積
   回路の他方に対して、相対的に移動する半導体集積回路
   の検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
   半導体集積回路の検査装置において、 更に、 前記撮像信号に基づいて、前記実装面の高さを算出する
   算出部を備えた半導体集積回路の検査装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体集積回路の検査装
   置において、 前記算出部は、前記Ｍ個の撮像素子によって撮像された
   撮像画像において、前記光が照射されていることを示す
   ドットの数と、前記半導体集積回路の高さ方向の位置と
   の関係を求め、前記関係に基づいて、前記実装面の高さ
   を算出する半導体集積回路の検査装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の半導体集積回
   路の検査装置において、 更に、 前記センサ部と前記半導体集積回路との距離を制御する
   第１制御部を備え、 前記第１制御部は、前記算出された実装面の高さに基づ
   いて、前記距離を制御する半導体集積回路の検査装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体集積回路の検査装
   置において、 前記第１制御部は、前記実装面の高さが変わるときに、
   前記Ｍ個の撮像素子が当該前記光が照射された前記実装
   面を撮像可能なように前記距離を制御する半導体集積回
   路の検査装置。
9. 【請求項９】 請求項５または６に記載の半導体集積回
   路の検査装置において、 更に、 前記Ｎ個の撮像素子のうち前記撮像信号を出力する前記
   Ｍ個の撮像素子を変更するように制御する第２制御部を
   備え、 前記第２制御部は、前記算出された実装面の高さに基づ
   いて、前記Ｍ個の撮像素子を変更するように制御する半
   導体集積回路の検査装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項に記載
    の半導体集積回路の検査装置において、 前記光が照射された前記実装面の位置が第１位置から第
    ２位置に変わるとき、前記第１位置が撮像されてなる前
    記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記Ｍ個の
    撮像素子からなる第１撮像素子群のみから出力され、前
    記第２位置が撮像されてなる前記撮像信号は、前記Ｎ個
    の撮像素子のうちの前記第１撮像素子群とは異なる前記
    Ｍ個の撮像素子からなる第２撮像素子群のみから出力さ
    れる半導体集積回路の検査装置。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか１項に記
    載の半導体集積回路の検査装置において、 前記撮像素子は、ＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤである半
    導体集積回路の検査装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の半導体集積回路の検
    査装置において、 前記Ｎ個の前記ＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤは、ｐ行ｑ
    列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整数）のマトリクス
    状に配置され、 前記撮像信号は、（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列
    （αは前記ｐよりも小さい正の整数、βは前記ｑよりも
    小さい正の整数）の範囲の前記ＣＭＯＳ撮像素子又はＣ
    ＣＤのみから出力される半導体集積回路の検査装置。
13. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれか１項に記
    載の半導体集積回路の検査装置において、 前記光照射部の光軸と前記撮像手段の軸心線とのなす角
    度が概ね９０°である半導体集積回路の検査装置。
14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれか１項に記
    載の半導体集積回路の検査装置において、 前記撮像手段の軸心線と、前記光が照射された前記実装
    面から反射した光の光軸とが概ね一致している半導体集
    積回路の検査装置。
15. 【請求項１５】 請求項４記載の半導体集積回路の検査
    装置において、 更に、 前記実装面の平面形状を撮像するための２次元計測用撮
    像手段と、 前記２次元計測用撮像手段および前記センサ部を前記半
    導体集積回路に対して移動させる移動手段とを備えた半
    導体集積回路の検査装置。
16. 【請求項１６】 請求項１から１５のいずれか１項に記
    載の半導体集積回路の検査装置において、 前記半導体集積回路は、ＢＧＡであり、 前記端子は、半田ボールであり、 前記検査部は、前記撮像信号に基づいて、前記半田ボー
    ルの高さを測定する半導体集積回路の検査装置。
17. 【請求項１７】 半導体集積回路の実装面に設けられた
    端子を検査する半導体集積回路の検査方法であって、
    （ａ） Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素子を有する撮像
    手段を提供するステップと、（ｂ） 前記実装面におけ
    る前記端子の位置を検出するステップと、（ｃ） 前記
    実装面に対して斜めに線状の光を照射するステップと、
    （ｄ） 前記実装面の複数位置のそれぞれに前記光が照
    射されるように、前記光の照射先と前記実装面とを設定
    速度にて相対的に移動させるステップと、（ｅ） 前記
    撮像手段により前記実装面のうち前記光が照射された領
    域を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出力するステ
    ップと、（ｆ） 前記撮像信号に基づいて、前記端子を
    検査するステップとを備え、 前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍ
    は前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子のみから出
    力され、 前記設定速度は、前記（ｂ）の結果に基づいて、前記光
    が前記端子に照射されているときには、前記光が前記端
    子に照射されていないときに比べて高くなるように設定
    される半導体集積回路の検査方法。
18. 【請求項１８】 半導体集積回路の実装面に設けられた
    端子を検査する半導体集積回路の検査方法であって、
    （ｇ） ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整
    数）のマトリクス状に配置されたＮ個（Ｎは正の整数）
    のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤを有する撮像手段を提供
    するステップと、（ｈ） 前記実装面における前記端子
    の位置を検出するステップと、（ｉ） 前記実装面に対
    して斜めに線状の光を照射するステップと、（ｊ） 前
    記撮像手段により前記実装面のうち前記光が照射された
    領域を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出力するス
    テップと、（ｋ） 前記撮像信号に基づいて、前記端子
    を検査するステップとを備え、 前記撮像信号は、前記Ｎ個のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣ
    Ｄのうちの（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列（αは前
    記ｐよりも小さい正の整数、βは前記ｑよりも小さい正
    の整数）の範囲のＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整
    数）のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのみから出力され、 前記（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列の範囲は、前記
    （ｈ）の結果に基づいて、単一の前記端子を含むように
    設定される半導体集積回路の検査方法。
19. 【請求項１９】 請求項１７または１８に記載の半導体
    集積回路の検査方法において、 前記（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）の組合せ、な
    らびに前記（ｉ）、（ｊ）および（ｋ）の組合せのそれ
    ぞれは、光切断法を構成する半導体集積回路の検査方
    法。
20. 【請求項２０】 二次元計測用カメラと三次元計測用カ
    メラとをＸＹステージ上に固定し、試料を測定する半導
    体集積回路の検査方法。