JP2003004660A - ボンディング状態の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着材の濡れ広がり状態を高速かつ安定して
検出することができるボンディング状態の検査方法を提
供することを目的とする。 【解決手段】 基板に接着材を介してボンディングされ
た半導体チップのボンディング状態の検査において、基
板に接着材を介してボンディングされた半導体チップを
撮像した画像において半導体チップのエッジＥから１〜
２画素に相当する所定距離Ｄだけ隔てた位置に半導体チ
ップの周囲を取り囲む検査ラインＩＬを設定する。そし
て検査ラインＩＬ上の輝度分布を検出し、この輝度分布
より、接着材の広がり具合の良否を判定する。これによ
り、輝度検出対象の画素が画面上での明暗境界線上に位
置することによる輝度検出値のばらつきを防止して、高
速かつ安定して接着材の広がり具合を判定することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に接着剤を介
してボンディングされた半導体チップのボンディング状
態を検査するボンディング状態の検査方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置製造のダイボンディング工程
では、リードフレームなどの基板にエポキシ樹脂などの
接着材を介して半導体チップがボンディングされる。こ
の作業を行うダイボンディング装置は一般に外観検査機
能を備えており、半導体チップのボンディング状態、す
なわち半導体チップが正しい位置に正しい状態でボンデ
ィングされているか否かが、画像認識によって検査され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このボンディング状態
の検査において、接着材の濡れ広がり状態、すなわち予
め基板上に塗布された接着材が半導体チップによって押
し広げられ、半導体チップの各辺から外側に適切な範囲
で広がっているか否かが検査される。この検査は、ボン
ディング後の画像において接着材に相当する部分の面積
を算出するなどの方法で行われていた。しかしながら、
この濡れ広がり状態の検査については、従来より高い信
頼性の検査結果を効率よく得ることが困難であった。

【０００４】そこで本発明は、接着材の濡れ広がり状態
を高速かつ安定して検出することができるボンディング
状態の検査方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のボンディ
ング状態の検査方法は、基板に接着材を介してボンディ
ングされた半導体チップのボンディング状態を検査する
ボンディング状態の検査方法であって、前記基板に接着
材を介してボンディングされた半導体チップを撮像して
画像を取り込む工程と、前記画像において半導体チップ
のエッジから所定距離隔てた位置に半導体チップの周囲
を取り囲む検査ラインを設定する工程と、前記検査ライ
ン上の輝度分布を検出する工程と、検出した輝度分布よ
り接着材の広がり具合の良否を判定する工程とを含む。

【０００６】請求項２記載のボンディング状態の検査方
法は、請求項１記載のボンディング状態の検査方法であ
って、前記画像において半導体チップのエッジを検出
し、このエッジに基づいて検査ラインを設定する。

【０００７】請求項３記載のボンディング状態の検査方
法は、請求項１記載のボンディング状態の検査方法であ
って、前記画像において半導体チップのコーナを検出
し、このコーナに基づいて検査ラインを設定する。

【０００８】本発明によれば、ボンディングされた半導
体チップを撮像した画像において半導体チップのエッジ
から所定距離隔てた位置で半導体チップの周囲を取り囲
む検査ラインを設定し、この検査ライン上での輝度分布
から接着材を検出することにより、高速かつ安定して接
着材の広がり具合を判定することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイ
ボンディング装置の機能ブロック図、図２は本発明の一
実施の形態のダイボンディング装置のボンディング状態
検査ユニットの構成を示すブロック図、図３は本発明の
一実施の形態のダイボンディング装置のボンディング状
態検査ユニットの機能ブロック図、図４は本発明の一実
施の形態のボンディング状態検査の画像図、図５は本発
明の一実施の形態のボンディング状態検査における位置
ずれ判定処理のフロー図、図６は本発明の一実施の形態
のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理方法
の説明図、図７は本発明の一実施の形態のボンディング
状態検査における濡れ性検査処理のフロー図、図８は本
発明の一実施の形態の濡れ性検査の画像図、図９は本発
明の一実施の形態の濡れ性検査の拡大画像図である。

【００１０】まず図１を参照してダイボンディング装置
の機能について説明する。図１において、１はコンベア
などの基板搬送機構であり、基板搬送機構１はワークで
ある基板２を以下に説明するペースト塗布部４およびボ
ンディング部５に搬送する。ペースト塗布部４には、デ
ィスペンサ６を備えたペースト塗布機構７が配設されて
おり、ペースト塗布機構７を駆動することにより、ディ
スペンサ６によって接着材であるペースト３が基板２に
塗布される。基板２に塗布された状態のペースト３は第
１のカメラ８によって撮像され、この撮像によって得ら
れた画像データを第１の検査ユニット９によって検査処
理することにより塗布状態の検査が行われる。

【００１１】ペースト塗布後の基板２は、ボンディング
部５に搬送される。ボンディング部５は搭載ヘッド１１
を備えたチップ搭載機構１２が配設されており、チップ
搭載機構１２を駆動することにより、搭載ヘッド１１に
より半導体チップ１０（以下、単に「チップ１０」と略
称する。ここでは、チップ１０には実装調整用として使
用される調整用ダイを含むものとする）が、基板２のペ
ースト３上に搭載されボンディングされる。基板２にボ
ンディングされたチップ１０は、第２のカメラ１３によ
って撮像され、この撮像で得られた画像データを第２の
検査ユニット１４（ボンディング状態検査ユニット）に
よって検査処理することにより、ボンディング状態の検
査が行われる。

【００１２】次に制御系について説明する。基板搬送機
構１、ペースト塗布機構７、第１の検査ユニット９、チ
ップ搭載機構１２および第２の検査ユニット１４は、制
御部１５によって制御される。制御部１５は検査結果記
憶部１６を内蔵しており、第１の検査ユニット９および
第２の検査ユニット１４による検査結果は、検査結果記
憶部１６に記憶される。報知部１７は、ブザーやシグナ
ルタワーなどの報知装置であり、異常警報などの各種の
報知を行う。表示部１８はディスプレイ装置であり、操
作入力時の画面や検査結果の画面表示を行う。外部デー
タ読み・書き装置１９は、外部ディスクドライブであ
り、フレキシブルディスクなどに記憶されたデータの読
み取りおよびデータの書き込みを行う。操作・入力部２
０は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、制御
コマンドの入力やデータ入力を行う。

【００１３】次に図２、図３を参照して、ボンディング
部５において行われるボンディング状態検査の処理機能
について説明する。図２において、第２のカメラ１３の
下方には、照明ユニット２１が設けられており、照明ユ
ニット２１は光源部２１ａおよびハーフミラー２１ｂを
備えている。光源部２１ａを点灯することにより照射さ
れた照明光は、ハーフミラー２１ｂによって下方に反射
され、基板２のペースト３上に搭載されたチップ１０を
上方から照射する。そしてこの反射光が、ハーフミラー
２１ｂを透過して第２のカメラ１３に入射することによ
り、同軸落射照明によるチップ１０やペースト３の撮像
が行われる。

【００１４】そしてこの撮像により、図４（ａ）、
（ｂ）に示すような画像が得られる。図４（ａ）に示す
実生産のチップ１０を撮像した画像においては、外部接
続用の電極１０ａや回路パターン１０ｂが形成された正
方形状のチップ１０の各辺から外側に向かってペースト
３がはみ出している。これに対し、図４（ｂ）は装置調
整用に用いられる調整用ダイ１０’を撮像した画像を示
している。この画像においては、前述の電極１０ａや回
路パターン１０ｂが存在しないため、画像には正方形上
の調整用ダイ１０’本体と、調整用ダイ１０’の各辺か
ら外側に向かってはみ出したペースト３のみが現れる。
このようにして得られた画像データは、第２の検査ユニ
ット１４に送られる。

【００１５】次に第２の検査ユニット１４について説明
する。第２の検査ユニット１４は、Ａ／Ｄ変換部１４
ａ、画像記憶部１４ｂ、演算部１４ｃ、データ記憶部１
４ｄ、プログラム記憶部１４ｅ、インターフェース１４
ｆを備えており、画像記憶部１４ｂ、演算部１４ｃ、デ
ータ記憶部１４ｄ、プログラム記憶部１４ｅ、インター
フェース１４ｆは相互に接続され各部間での信号授受が
可能となっている。

【００１６】Ａ／Ｄ変換部１４ａは第２のカメラ１３に
よって取得された画像データをＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ
変換されたデジタルの画像データは、画像記憶部１４ｂ
に記憶される。演算部１４ｃは、取得された画像データ
を画像処理することにより、チップ１０の位置ずれ判定
処理や濡れ性検査処理などの演算処理を行う。データ記
憶部１４ｄは、チップ１０のサイズデータ、基板２にお
ける搭載点の位置を示す位置データ、位置ずれ判定や濡
れ性検査に用いられるしきい値データなどの各種データ
を記憶する。プログラム記憶部１４ｅは、画像処理、位
置ずれ判定処理、濡れ性検査処理などの各種処理を行う
ために必要なプログラムを記憶する。インターフェース
１４ｆは、制御部１５との間でのデータ授受を行う。

【００１７】図３は、第２の検査ユニット１４によって
行われる処理機能を示している。図３に示す各部の処理
機能は、データ記憶部１４ｄに記憶されたデータを用
い、プログラム記憶部１４ｅに記憶された処理プログラ
ムを演算部１４ｃによって実行することにより実現され
る。まず画像記憶部１４ｂに記憶された画像データは、
前処理部２２によって二値化、多値化などの画像処理が
行われ、これによりペースト３を撮像した範囲のみが抽
出される。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示す画像を
画像処理することにより、図４（ｃ）に示すように、チ
ップ１０の各辺からはみ出したペースト３が抽出された
前処理画像が作成される。

【００１８】エッジ検出処理部２３は、前処理画像にお
いて図４（ｃ）に示すようにペースト３とチップ１０の
境界に現れる直線状のエッジＥを検出する。位置ずれ判
定処理部２４は、検出されたエッジＥに基づき、チップ
１０が正しい位置に正しい姿勢でボンディングされてい
るか否かを判定する位置ずれ判定処理を行う。濡れ性検
査処理部２５は、前処理画像に基づき、ペースト３のは
み出し度合いが適正であるか否かを判定する濡れ性検査
を行う。

【００１９】次に図５、図６を参照して、位置ずれ判定
処理について説明する。先ず、ペースト３のみが抽出さ
れた前処理画像において、図６（ａ）に示すように、直
交する２辺のエッジＥ１，Ｅ２を抽出する（ＳＴ１）。
そしてそれぞれのエッジの延長線Ｌ１，Ｌ２の交点Ａの
位置座標（ＡＸ，ＡＹ）を求める計算を行い（ＳＴ
２）、次いで１つのエッジ（ここではＥ１）の角度を検
出する。ここでは、エッジＥ１がＸ軸に平行な直線とな
す角度を求め、この角度を角度ずれ量Δθとして検出す
る（ＳＴ３）。

【００２０】そして、交点Ａの位置座標（ＡＸ，ＡＹ）
および角度ずれ量Δθより、チップ中心点Ｃの位置を示
すチップ中心座標（ＣＸ，ＣＹ）を算出する（ＳＴ
４）。この計算には、（数１）に示す計算式が用いられ
る（図６（ｂ）参照）。ここで、Ｗは正方形状のチップ
１０の辺寸法である。

【００２１】

【数１】

【００２２】次に、位置ずれ計算を行う（ＳＴ５）。す
なわち、チップ正規位置Ｒの位置座標Ｒ（ＲＸ，ＲＹ）
と、求められたチップ中心座標（ＣＸ，ＣＹ）との差
を、ΔＸ＝ＲＸ−ＣＸ、ΔＹ＝ＲＹ−ＣＹの計算式によ
って求める。そして、求められた位置ずれ量ΔＸ、ΔＹ
および角度ずれ量Δθが、それぞれ許容範囲として設定
されたしきい値よりも小さいか否かを判定する位置ずれ
および角度ずれ判定を行う（ＳＴ６）。この判定結果を
検査結果記憶部１６に記憶して（ＳＴ７）、位置ずれ判
定処理を終了する。

【００２３】すなわち、上記位置ずれ検出処理において
は、基板２にペーストを介してボンディングされたチッ
プ１０を撮像して画像を取り込み、この画像においてペ
ースト３とチップ１０の境界に現れる直線状のエッジを
少なくとも直交する２辺について検出する。そして検出
された２つのエッジＥ１，Ｅ２の延長線が交わる交点Ａ
の座標を求めるとともに１つのエッジＥ１の角度を検出
する。そして求められた交点Ａの座標、エッジＥ１の角
度およびチップ１０の寸法Ｗに基づいて、チップ１０の
位置ずれ状態を判定するようにしている。

【００２４】この位置ずれ検出処理は、チップ１０の上
面の回路パターンの有無に関係なく行われることから、
回路パターンが存在しない調整用ダイを用いる場合にあ
っても、位置ずれを検出することができる。また実生産
において、回路パターンの認識が良好に行えないような
種類のチップを対象とする場合にあっても、同様に位置
ずれ検出を良好に行うことができる。

【００２５】次に図７〜図９を参照して、濡れ性検査処
理について説明する。この濡れ性検査は、チップ１０を
基板２に搭載した状態で、予め塗布されたペースト３が
チップ１０によって適正な範囲で押し広げられているか
否かを検査するものである。図７において、先ず検出し
たエッジに基づいて検査ラインを設定する（ＳＴ１
１）。すなわち、図８（ａ）に示すように、各エッジＥ
１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４から所定距離隔Ｄだけ外側に隔て
た位置に、チップ１０を取り囲む検査ラインＩＬを設定
する（ＳＴ１２）。ここで、所定距離Ｄは撮像画面を構
成する画素の大きさに基づいて決定され、１〜２画素分
程度の距離が所定距離Ｄとして用いられる。

【００２６】なおこのとき、図８（ｂ）に示すように、
各エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の延長線が互いに交わ
る４つの交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを求めることによりチップ
１０のコーナを検出し、このコーナに基づいて検査ライ
ンＩＬを設定するようにしてもよい。この場合には、交
点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって決定される四辺形の各辺から
所定距離Ｄだけ外側に隔てた位置に検査ラインＩＬが設
定される。

【００２７】次に設定された検査ラインＩＬ上に沿って
輝度分布を検出する（ＳＴ１２）。この輝度分布検出に
おいては、図９において太線枠を施した階段状の画素列
の輝度が、検査ラインＩＬ上に沿った輝度分布として検
出される。上述のように、検査ラインＩＬは、画像上で
の明部（ペースト３以外の部分）と暗部（ペースト３の
部分）とを区分する明暗境界線であるエッジＥから所定
距離Ｄだけ隔てた位置にあるため、輝度検出対象の画素
が明暗境界線上に位置することがない。したがって検出
対象の個々の画素は明部か暗部のいずれかに位置し、輝
度検出値のばらつきを生じることなく、検査ラインＩＬ
に沿った輝度分布を検出することができる。

【００２８】そしてこのようにして検出された輝度分布
に基づき、検査ラインＩＬのうちペースト３に相当する
輝度を有する部分（図９に示す範囲Ａ参照）をペースト
部分として抽出する。そして、ペースト部分が検査ライ
ンの７０％以上であるか否かを判定する（ＳＴ１３）。
ここで、７０％以上で有れば、ペースト３がチップ１０
の各辺から十分にはみ出しており、濡れ性良好であると
判定する（ＳＴ１４）。これに対し、７０％に満たない
場合には、濡れ性不良と判定する（ＳＴ１５）。そして
この判定結果を検査結果記憶部１６に記憶して（ＳＴ１
６）、濡れ性検査処理を終了する。

【００２９】すなわち、上記濡れ性検査処理において
は、基板２にペースト３を介してボンディングされたチ
ップ１０を撮像して画像を取り込み、この画像において
ペースト３とチップ１０の境界に現れる直線状のエッジ
から所定距離隔てた位置にチップ１０の周囲を取り囲む
検査ラインＩＬを設定する。そしてこの検査ラインＩＬ
上の輝度分布を検出し、検出した輝度分布より接着材の
広がり具合の良否を判定するようにしている。

【００３０】この濡れ性検査処理において、チップ１０
の周囲を取り囲んで設定される検査ラインＩＬに沿った
輝度分布を検出するのみでよいことから、高速で検査処
理が行える。しかも輝度分布検出の対象となる検査ライ
ンＩＬは、ペースト３とチップ１０の境界から１〜２画
素分だけ外側に隔てた位置に設定されていることから、
輝度分布を安定して検出することができる。したがっ
て、濡れ性検査処理を高速かつ安定した検出精度で行う
ことができ、ボンディング状態検査の効率化を図ること
ができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ボンディングされた半
導体チップを撮像した画像において半導体チップのエッ
ジから所定距離隔てた位置で半導体チップの周囲を取り
囲む検査ラインを設定し、この検査ライン上での輝度分
布から接着材を検出するようにしたので、高速かつ安定
して接着材の広がり具合を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
の機能ブロック図

【図２】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
のボンディング状態検査ユニットの構成を示すブロック
図

【図３】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
のボンディング状態検査ユニットの機能ブロック図

【図４】本発明の一実施の形態のボンディング状態検査
の画像図

【図５】本発明の一実施の形態のボンディング状態検査
における位置ずれ判定処理のフロー図

【図６】本発明の一実施の形態のボンディング状態検査
における位置ずれ判定処理方法の説明図

【図７】本発明の一実施の形態のボンディング状態検査
における濡れ性検査処理のフロー図

【図８】本発明の一実施の形態の濡れ性検査の画像図

【図９】本発明の一実施の形態の濡れ性検査の拡大画像
図

【符号の説明】

２ 基板 ３ ペースト ４ ペースト塗布部 ５ ボンディング部 ７ ペースト塗布機構 ８ 第１のカメラ ９ 第１の検査ユニット １０ 半導体チップ（チップ） １３ 第２のカメラ １４ 第２の検査ユニット １５ 制御部 Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ エッジ ＩＬ 検査ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA12 AA17 AA20 AA32 AA49 CC26 CC31 DD06 FF42 HH13 JJ03 JJ09 LL00 QQ03 QQ23 QQ24 QQ25 QQ36 RR06 SS09 2G051 AA61 AA65 AB14 BB03 CA04 CA07 DA01 EA11 EA12 EA14 EB01 FA01 FA10 5F047 BA21 BB11 BB13 BB16 FA73 FA77 FA83

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に接着材を介してボンディングされた
   半導体チップのボンディング状態を検査するボンディン
   グ状態の検査方法であって、前記基板に接着材を介して
   ボンディングされた半導体チップを撮像して画像を取り
   込む工程と、前記画像において半導体チップのエッジか
   ら所定距離隔てた位置に半導体チップの周囲を取り囲む
   検査ラインを設定する工程と、前記検査ライン上の輝度
   分布を検出する工程と、検出した輝度分布より接着材の
   広がり具合の良否を判定する工程とを含むことを特徴と
   するボンディング状態の検査方法。
2. 【請求項２】前記画像において半導体チップのエッジを
   検出し、このエッジに基づいて検査ラインを設定するこ
   とを特徴とする請求項１記載のボンディング状態の検査
   装置。
3. 【請求項３】前記画像において半導体チップのコーナを
   検出し、このコーナに基づいて検査ラインを設定するこ
   とを特徴とする請求項１記載のボンディング状態の検査
   装置。