JP2004309460A - 一連の電子部品の検査 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の配置を検査するための方法及び装置を提供する。
【解決手段】本装置は、各電子部品のそれぞれの少なくとも一つの表面のイメージを補足するよう構成された走査装置を備えるためのラインスキャナ９４を備え、これにより前記表面を検査する。検査された電気的特性、光学的特性、及び視覚的性質に基づいてパラメータはコンピュータデータファイル９３へ格納される。このようにして走査装置はライン走査装置とすることができる。
【選択図】図４

Description

この発明は、集積回路（「ＩＣ」）を備えた半導体基板のような電子部品を検査する方法及び装置に関し、特に、走査技術を用いた自動検査装置に関する。そのような電子部品は、限定することなく、半導体ＩＣパッケージのパッケージングに含まれる半導体ダイスパッケージ及び半導体リードフレームパッケージを含む。

Quad Flatpack No-lead（「ＱＦＮ」）パッケージ又はBall-Grid Array（「ＢＧＡ」）パッケージのようなＩＣパッケージの通常のパッケージング工程において、複数の密閉型ＩＣパッケージ（encapsulated IC package）は通常、基板の単一ストリップ上に形成されている。次いでこれら個々のパッケージは、シンギュレーションプロセス（singulation process）で分離される。シンギュレーションの前又は後に、基板上の密閉パッケージは、リード線の共面性（つなげられたパッケージに対する）及びモールドされた化合物の形成における欠陥のような、構造上の欠陥及び他の欠陥を検出するために検査されるべきである。

そのような検査は、パッケージの欠陥を物理的に検査する人間の作業者によって行われてもよいが、理想的ではない。検査速度を増加させ、かつ手動検査に起因する誤りを回避するために、ＩＣパッケージの自動検査に対して光学手段が用いられることもある。一つの例は、特許文献１のＰＣＴ出願“An apparatus and method to transport, inspect and measure objects and surface details at high speeds.”である。該特許文献は、物体、すなわちシンギュレート集積回路パッケージのようなピン付き物体を検査するための装置を開示している。この装置は、上面検査のための上面イメージングセンサと側面検査のための三角形状トラックとを備え、三角形状トラックの基部が逆ピラミッド位置における三角形の頂点を用いてパッケージを支持している。主として該文献に開示された装置は、重力により物体を動かして供給するよう傾斜した細長トラック上に配置された、シンギュレートＩＣパッケージを検査する。ＩＣパッケージを互いに分離するために高速ローラ及びストッパが用いられる。異なる視野からパッケージを検査するために、ＩＣパッケージの搬送経路の下方に反射面もある。

しかしながら、そのような取り組み方には多くの問題がある。ＩＣパッケージは既にシンギュレートされているので、扱うのがより困難である。ＩＣパッケージのサイズが絶えず減少するにつれて、困難の程度が増加する。このことの一つの例は、フリーローラと高速ローラとの精巧な構成が各ＩＣパッケージを分離させるために用いられなければならないということである。ＩＣパッケージがまだ基板の一部である間に、例えばＩＣパッケージがまだシンギュレートされていない基板上にある間に、ＩＣパッケージを検査することができることは好都合だろう。特にＩＣパッケージは日を追ってより小さくなっていき、かつひとたび分離されてしまえばこれらＩＣパッケージを個々に扱うことは困難であるので、この方法は、より効率的かつ費用効果的である。

さらに、各パッケージを正確に測定するためには、反射面と、ストロボスコープと、トラックに対してパッケージに圧力を加えることとの相対的に複雑な組み合わせが要求される。この従来技術が、パッケージの表面全体のイメージを取る領域アレイカメラ（area array camera）を用いることも明らかである。領域アレイカメラの検査解像度はカメラの解像度によって制限され、そのような解像度は、検査すべき構造の幅が大きくなる場合には十分でない可能性がある。リニアカメラ（linear camera）又はラインカメラ（line camera）を用いることで高解像度及び高生産性を得ることができる。付加的な利点は、基地局を完全に向上させる必要なく、速度及び解像度両方における進歩から得られる。
国際公開第００／３３０２７号パンフレット

したがって、この発明の目的は、ＩＣパッケージを有する基板のような電子部品を検査するための改善された装置を導入することによって、従来技術の上述の欠点のいくつかを克服しようと試みることである。パッケージング工程でシンギュレートされずかつなお基板の一部となっている間に、ＩＣパッケージを検査することのできる方法及び装置を開発することは、さらに好都合である。

本発明の第１の側面によれば、一連の電子部品を検査する装置であって、各部品のそれぞれの少なくとも一つの表面のイメージを補足するよう構成された走査装置を備え、これにより前記表面を検査する、一連の電子部品を検査する装置が提供される。

本発明の第２の側面によれば、一連の電子部品を検査する方法であって、各部品のそれぞれの少なくとも一つの表面のイメージを補足し、これにより走査装置を用いて前記表面を検査する段階を備えた、一連の電子部品を検査する方法が提供される。

本発明の一実施例を示した添付の図面を参照することによって以下本発明をより詳細に述べるのが便利であろう。これら図面及び関連する説明の特徴は、特許請求の範囲に規定されたような本発明における広範囲の識別の一般性に取って代わるものと理解されるべきではない。

図１は、ＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）素子及びＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）素子のような微小電子部品のための、典型的な最終パッケージング工程のフローを示す。述べられる工程フローは例であって、したがっていくつかの段階が省略又は付加されるか、又は他の実施例と結合又は分離されてもよい。実際の実施例はまた、以下の基板、ダイス、及びパッケージの種類の特性に依存してフローから逸脱してもよい：
ａ．電子パッケージで用いられるべき半導体ダイスは通常、ウエハ３０の形態で搬送される。
ｂ．ダイスボンディング工程３１で基板に半導体ダイスを取り付ける前に、ダイスは、分類及び等級整列のために電気的に、光学的に、及び視覚的に検査することができ、ダイスソーティング工程３９ａでの等級分類に従って異なるコンテナへ搬送することができる。次いで、ダイスが同一等級を有するコンテナは、ダイスボンディング工程３１のためにダイスボンディング装置へ入力される。ダイスソーティング工程３９ａは、類似した特性を有する装置のみが同一の電子組立体で用いられることを保証する。
ｃ．ダイスソーティング工程３９ａと同様、ウエハ３０上のダイスは、分類及び等級整列のために電気的、光学的、及び視覚的にテストされるが、異なる等級に対して異なるコンテナへ搬送される代わりに、等級情報は、ウエハマッピング工程３９ｂでコンピュータファイルに保存される。次いで、ウエハ３０と等級情報を含むコンピュータファイルとは、ダイスボンディング工程３１でダイスボンディング装置へ入力される。ダイスボンディング装置は、必要に従ってダイスの所望の等級を選んで結合（ボンディング）する。
ｄ．フリップチップのようないくつかのパッケージ型に対しては、電気的接触を形成するためのバンピングマシンによってウエハ上のダイスの入／出力パッド上にバンプが形成されるスタブバンピング工程３９ｅとすることができる。
ｅ．ダイスボンディング工程３１では、ダイスはウエハ３０から搬送され、接着材によって基板（例えばリードフレーム）へ結合される。
ｆ．ダイスボンディング工程３１の後、接着剤は硬化工程３２でオーブンによって硬化される。
ｇ．次いでワイヤボンディング工程３３で電気的接続を形成するようにワイヤがダイス上の入／出力パッドと基板上の接点（例えばリード線）との間で結合（ボンディング）される。
ｈ．基板は、密閉工程３４で密閉ケーシング形成するために材料を成型することによって保護される。
ｉ．ボールグリッド配置（Ball-Grid-Array：「ＢＧＡ」）のようないくつかのパッケージ型に対しては、密閉工程３４の後、はんだボールは、ボール配置工程３９ｃで電気的接触を形成するように基板上の素子の上に接着剤を用いて配置され、次いで硬化工程３９ｄでオーブンによって硬化される。
ｊ．次いでマーク（例えば部品番号及び意匠文字）は、マーキング工程３５で識別のために電子デバイスの表面に印刷又はレーザマークされてもよい。
ｋ．あるパッケージ型に対しては、次いで基板は、トリム及び成形・工程３６で、基板からリードチップを分離するために、かつガル・ウィング形状のようなある形態に形成するために、トリム及び成形される。
ｌ．基板上の素子（デバイス）は、ストリップ試験工程３７で電気的に試験され、機能的に試験され、光学的に試験され（ＬＥＤに対して）、視覚的に検査される。
ｍ．次いで基板上の電子デバイスは、シンギュレーション工程（Singulation Process）３８で分割される。
ｎ．電子デバイスは、最終試験工程３９におけるシンギュレーションの後、個々に試験されてもよい。

図２は、半導体ダイスの形態の複数の電子部品と、ライン走査ステーション（line scanning station）の形態のライン走査装置、すなわちウエハ４１を走査するための本発明の一実施例に係るラインスキャナ５５（単一のラインで示される）と、を備えたウエハ４１の平面図を示す。ウエハ４１の頂部表面が走査される。図２は、「墨入りダイス（inked die）」５１、「不完全ダイス」５２、「細断ダイス（chipped die）」５３、及び「高品質ダイス」５４を有するウエハを示す。ウエハ４１は、ウエハ４１とラインスキャナ５５との間に相対運動を生成することによって走査される。運動は、走査の視界がウエハを覆うほど十分に長い場合には１次元とすることができ、あるいはウエハ全体を覆うほど十分ではない場合には２次元（図２のように）とすることができる。任意に、位置エンコーダからの位置信号は、ウエハ４１とラインスキャナ５５との間の相対運動を制御するための運動制御器へフィードバックされる。ウエハの光学イメージは、ラインスキャナ５５で形成され、自動整列、視覚検査、分類、及び測定のためのコンピュータイメージを形成するために、フレームグラブ装置（frame-grabbing device）へ伝達される。そのような走査は、自動位置及び配向整列、ウエハにおける（汚染検出のような）視覚検査、（高品質ダイス、墨入りダイス、細断ダイスのような）分類、及び（ダイスサイズのような）ダイスの測定を処理するために用いることができる。

図３は、ダイスソーティング工程３９ａで使用可能な単純化されたダイスソーティング装置の平面図を示す。ダイスソーティング装置は、分類及び等級分けのためにＬＥＤのようなダイスの電気的特性及び／又は光学的特性及び／又は視覚的特性を特徴づけるために用いられる。ダイスソーティング装置は、ウエハサブシステム８１と、ピックアームアセンブリ（pick arm assembly）８２と、電気及び光学・試験プローブアーム（electrical and optical test probe arm）８３と、等級分けされたダイス（graded die）のためのコンテナ８４と、ラインスキャナ８５と、からなることができる。ウエハサブシステム８１は、自動視覚検査のためのラインスキャナ８５によって走査される。次いで各個々のダイスはプローブアーム８３によって電気的かつ光学的に試験される。各ダイスは、電気的特性、光学的特性、及び視覚的特性に基づいて分類及び等級分けされる。次いで、各ダイスは、ピックアームアセンブリ８２によって拾い上げられ、異なる分類又は等級に対して複数の受取コンテナ８４（例えばマイラー紙を有するリング）のうちの一つへ置かれる。

図４は、ウエハマッピング工程３９ｂで使用可能な単純化されたウエハマッピング装置の平面図を示す。該ウエハマッピング装置の機能は、ダイスがいかなるコンテナにも搬送されないということを除いて、ダイスソーティング装置と同様である。むしろ、分類及び等級分けのために各電子部品の特性を検査した後、検査された特性及びダイスの識別パラメータ（例えばアレイにおける位置）は、コンピュータデータファイルへ格納される。このデータは、後の電子部品の識別のために、他の下流のパッケージング工程で用いられる。ウエハマッピング装置は、ウエハサブシステム９１と、電気及び光学・試験プローブアーム９２と、ファイル格納装置９３と、ラインスキャナ９４と、からなることができる。ウエハサブシステム９１は、自動視覚検査のためにラインスキャナ９４によって走査される。次いで各個々のダイスは、プローブアーム９２によって電気的かつ光学的に試験される。各ダイスは、電気的特性、光学的特性、及び視覚的性質に基づいて分類及び等級分けされる。次いで、情報はファイル格納装置９３に保存される。

図５は、スタブバンピング工程３９ｅで使用可能な単純化されたスタブバンピング装置の平面図を示す。スタブバンピング装置の機能は、特にフリップチップ及び他の同様のパッケージ型に対して、電気接点としてウエハのダイスの入／出力パッドにスタブバンプを形成することである。スタブバンピング装置は、ウエハサブシステム１５１と、スタブバンピングサブシステム１５２と、ラインスキャナ１５３と、からなることができる。スタブバンプは、スタブバンピングサブシステム１５２によってウエハサブシステム１５１における各ダイス上に形成される。バンピングの後、ウエハはラインスキャナ１５３によって走査され、ラインスキャナ１５３によって捕らえられたイメージは、ダイス上のあらゆる視覚欠陥、及びバンピング工程によって生成された欠陥を検出するために分析される。

図６は、ダイスボンディング工程３１の前の予備結合走査に対する基板６１とラインスキャナ６２との平面図を示す。予備結合走査は、入ってくる基板（ダイスボンディングのためのリードフレームのような）の自動視覚検査（汚染検出、リード曲げ検出（lead bending detection）のような）、分類（クロスユニット（crossed unit）、貧弱プレートユニット（poor plated unit）、高品質ユニット（good unit）のような）、及び測定（ダイスパッドのサイズ、リード幅のような）を処理するために、かつ基板上に施されたエポキシ樹脂の自動視覚検査（形状のような）及び測定（領域及び長さのような）を処理するために、用いることができる。基板６１は検査のためにスキャナ６２の下を移動する。各装置上には、視覚検査、分類、及び測定のために、ダイスパッド６３、リード線６４、及び分配されたエポキシ樹脂６５がある。

図７は、ダイスボンディング工程３１で使用可能な単純化されたダイスボンディング装置の平面図を示す。この装置は、ダイスを拾い上げ（通常ウエハから）、結合（取り付け）のためにリードフレームのような基板上にダイスを配置する。ダイスボンディング装置は、ウエハサブシステム４１と、予備結合サブシステム（pre-bond sub-system）４２と、結合サブシステム４３と、エポキシ樹脂・分配又は粉砕・サブシステム（epoxy dispensing or stamping sub system）４４と、結合アーム４５と、３つのラインスキャナ４６ａ，４６ｂ，４６ｃと、からなることができる。エポキシ樹脂は、予備結合サブシステム４２で、エポキシ樹脂・分配又は粉砕・サブシステム４４によって基板上に分配又は粉砕される。次いで基板は、予備結合走査のためにラインスキャナ４６ｂの下に置かれる。その後、基板は、結合のために結合サブシステム４３へ搬送される。高品質ダイスは、結合アーム４５によってウエハサブシステム４１から拾い上げられ、結合のための結合サブシステム４３で優れた装置上に配置される。結合の後、基板は、予備結合走査のためのラインスキャナ４６ｃの下に移動される。ウエハはラインスキャナ４６ａによって走査される。ラインスキャナ４６ａ，４６ｂ，４６ｃによって捕らえられたイメージは、視覚整列、検査、分類、及び測定のための視覚装置によって分析される。

図８は、後結合走査（post-bond scanning）のためにスキャナ７２の下で基板７１が移動する、基板７１及びスキャナ７２の平面図を示す。後結合走査の目的は、ダイス結合基板の自動視覚検査（汚染検出、リード曲げ検出、結合品質検査のような）、分類（貧弱に結合したユニット、汚染されたユニット、又は高品質ユニットを識別することのような）、及び測定（結合の位置オフセットを測定することのような）を処理することである。基板７１上には、視覚検査、分類、及び測定のために、結合されたダイス７３、リード線７４、及びダイスパッド７５がある。基板７１の光学的イメージ（optical image）は、ラインスキャナ７２で形成され、処理のためのコンピュータイメージを形成するためにフレーム補足装置（frame-grabbing device）へ伝送される。

図９は、ワイヤボンディング工程３３で使用可能な単純化されたワイヤボンディング装置の平面図を示す。ワイヤボンディング装置は、既に基板に取り付けられているダイス上の入／出力パッドと、電気的接続を形成するための基板上の接点（リード線のような）と、の間にワイヤを結合するために用いられる。結合の前に、ダイスの視覚特性（例えばダイスの欠陥）、ダイス取り付け工程（例えばダイスパッドに対するダイスの位置オフセット）、及び基板（例えばリード線の曲げ）は、「予備結合」検査されてよい。ワイヤボンディング工程の後、結合されたワイヤの特性は、ダイスボンディングに関して上で述べたものと同様の工程で「後結合」検査（例えばワイヤボンディングの位置、結合の形状）されてよい。本装置は、オン・ローダ（on-loader）１０１、ワーク・ホルダ（work-holder）１０２、結合組立体１０３、オフ・ローダ（off-loader）１０４、予備結合ラインスキャナ１０５、及び後結合ラインスキャナ１０６からなることができる。オン・ローダ１０１の基板は、ワーク・ホルダ１０２へ向けて予備結合ラインスキャナ１０５の下に置かれる。予備結合ラインスキャナ１０５によって捕らえられたイメージは、ダイス、ダイス取り付け工程、及び基板の視覚特性を検査するために視覚装置によって分析される。基板が高品質である場合には、ワイヤボンディングが結合組立体１０３によってワーク・ホルダ１０２の基板に実施される。ワイヤボンディングの後、ワーク・ホルダ１０２の基板は、オフ・ローダ１０４へ向けて後結合ラインスキャナ１０６の下に置かれる。後結合ラインスキャナ１０６によって捕らえられたイメージは、ワイヤボンディング特性の視覚特性を検査するために分析される。

図１０は、密閉工程３４で使用可能な単純化された成型又は密閉・装置の平面図を示す。密閉装置は、機械的保護を与えるためにモールド材料を用いて基板を保護するために用いられる。密閉装置は、モールドサブシステム１１１、ラインスキャナ１１２、及びオフ・ローダ１１３からなることができる。モールドサブシステム１１１でモールドされた後、基板はオフ・ローダ１１３へラインスキャナ１１２の下で搬送される。次いでラインスキャナ１１２によって捕らえられたイメージは、あらゆるモールド工程欠陥を検出するために分析される。

図１１は、ボール配置工程３９ｃで使用可能な単純化されたボール配置装置の平面図を示す。この装置は、ボールグリッド配置（「ＢＧＡ」）又は同様のパッケージ型に対して電気接点を形成するために装置上に接着剤を用いてボールを配置するために用いられる。この装置は、オン・ローダ１４１、予備配置ラインスキャナ１４２、ボール配置サブシステム１４３、後配置ラインスキャナ１４４、及びオフ・ローダ１４５からなることができる。オン・ローダ１４１の基板は、ボール配置サブシステム１４３へ予備配置ラインスキャナ１４２の下で搬送される。次いで予備配置ラインスキャナ１４２によって捕らえられたイメージは、あらゆる視覚基板欠陥を検出するために分析され、欠陥がある場合には、装置はスキップされる。ボール及び接着剤は、ボール配置サブシステム１４３で基板に取り付けられる。ボール配置の後、基板は、オフ・ローダ１４５へ後配置ラインスキャナ１４４の下で搬送される。後配置ラインスキャナ１４４によって捕らえられたイメージは、あらゆるボール配置欠陥を検出するために分析されてよい。

図１２は、マーキング工程３５で使用可能な単純化されたマーキング装置の平面図を示す。この装置は、装置の表面にある装置の部品番号及び／又は会社の意匠文字のような、識別マークを置く。この装置は、マーキングサブシステム１２１、ラインスキャナ１２２、及びオフ・ローダ１２３からなることができる。マーキングサブシステム１２１でマーキングした後、基板はオフ・ローダ１２３へ向けてラインスキャナ１２２の下に置かれる。次いでラインスキャナ１２２によって捕らえられたイメージは、マーキング品質を検査し、かつあらゆるマーキング工程欠陥を検出するために分析される。

図１３は、トリム及び成形・工程３６で使用可能な単純かされたトリム及び形成・装置の平面図を示す。この装置は、基板からリードチップを分離し、リードチップをガル・ウィング形状のようなある形状に形成するために、あるパッケージ型に対して基板をトリム及び成形するために用いられる。この装置は、トリム及び成形・サブシステム１６１、ラインスキャナ１６２、及びオフ・ローダ１６３からなることができる。トリム及び成形・サブシステム１６１でトリム及び成形された後、基板はオフ・ローダ１６３へ向けてラインスキャナ１６２の下に置かれる。次いでラインスキャナ１６２によって捕らえられたイメージは、トリム及び成形・工程３６に起因するあらゆる欠陥を検出するために分析される。

図１４は、ストリップ試験工程３７で使用可能な単純化されたストリップ試験装置の平面図を示す。この装置の機能は、基板上の装置の電気的検査、機能的検査、光学的検査（ＬＥＤに対して）、及び自動視覚的検査を実施することである。この装置は、電気的、機能的、及び光学的・試験サブシステム１３１、ラインスキャナ１３２、及びオフ・ローダ１３３からなる。電気的、機能的、及び光学的・試験サブシステム１３１で試験した後、基板はオフ・ローダ１３３へ向けてラインスキャナ１３２の下に置かれる。次いでラインスキャナ１３２によって捕らえられたイメージは、あらゆる視覚的欠陥を検出するために分析される。

シンギュレーション工程３８及び最終試験工程３９に関係する検査装置を使用することは、上で略述された構造と同様であり、さらに詳述しない。

図１５は、一連の電子部品を検査するための、本発明の好ましい実施例に係る装置の検査ステーション２１０の等角図である。既述の実施例では、装置は、密閉工程３４で保護を経た基板の形態で一連の電子部品を検査するために用いられる。同様に、基板は、ウエハの形態で一連の半導体ダイスを含むことができる。好ましくは、搬送手段は、一連の電子部品とライン走査装置との間で相対運動をするべきである。通常、一連の電子部品又はライン走査装置、又はこれら両方を動かすことができる。既述の実施例では一連の電子部品のみが搬送手段によって動かされる。

基板が検査される、装置の検査ステーション２１０は、シャトルユニット２１２のＹ軸線方向の移動を可能にする空気軸受を備えたガイドレール２１４に取り付けられたシャトルユニット２１２のような搬送装置を含む。成型されたＩＣパッケージを有する、成型されているがシンギュレートされていない（unsingulated）基板２１６は、シャトルユニット２１２上に配置され、基板２１６が方向Ａで検査ステーション２１０へ搬送され、方向Ｂで検査ステーション２１０から離れるように、オン・ローダ２１８からオフ・ローダ２２０へ搬送される。従来技術と比較して、空気軸受シャトルユニット２１２を有することの利点は、従来型のコンベヤ又は重力を用いることと比較して、滑らかで一定の速度制御及び防振が保証されることである。空気軸受は、安定した縦揺れ（pitch）、偏揺れ（yaw）、及び横揺れ（roll）・特性、及び軸受の剛性を提供する。この実施例では、一つの軸線に沿った動きで十分であるが、本装置は、特に図２で述べられたような特定の用途に対しては、前記軸線に垂直な他の軸線に沿って移動するよう構成することができる。

基板２１６の上部表面及び底部表面それぞれのイメージを捕らえるために、高分解能トップライナＣＣＤカメラ（high-resolution top linear CCD camera）２２２の形態とすることができる走査装置は基板２１６の上部に配置され、高分解能ボトムライナＣＣＤカメラ（high-resolution bottom linear CCD camera）２２４は基板２１６の下部に配置される。本装置はライン走査技術を用いる。ＬＥＤ光の形態又は他の形態の照明の照射手段が、基板の表面に光を投影するために用いられる。頂部ＬＥＤ光２２６，２２８は、明視野−暗視野・光ビームを基板２１６頂部表面に投影し、底部ＬＥＤ光２３０，２３２（図１６参照）は、明視野−暗視野・光ビームを基板２１６の底部表面に投影する。基板２１６の両表面はまた、コントラストを増大させるために明視野−暗視野・光ビームと連係して頂部及び底部・シルエット照明又はバック照明２２７，２３１によって背後から照明され得る。装置の頂部における一組の照明及び装置の底部における一組の照明の位置にオフセットがあることが望ましい。あるいは、一組の頂部照明と一組の底部照明との位置の間にオフセットがない場合には、バック照明は照明バー（illumination bar）２２６ａ〜２２６ｅ，２３０ａ〜２３０ｅ（図１６参照）によって与えることができる。技術的には、暗視野照明と結び付けられた明視野照明は、表面構造のノイズを減少させると同時に主要コントラスト（feature contrast）を最適化する。バック照明はさらに、物体のシルエットを与えるために付加することができ、正確な寸法測定及び輪郭（境界）検査のために物体の境界のハイコントラストイメージ（high-contrast image）を与えることができる。

シャトルユニット２１２は、基板２１６の運動を制御するのを助ける位置情報を提供するために、位置エンコーダ、好ましくはリニアエンコーダ２４０を含む。かくしてシャトルユニット２１２の位置は、リニアエンコーダ２４０によって監視することができる。リニアエンコーダ２４０はまた、カメラ２２２，２２４のイメージ補足作動（image-capturing activity）を同期させるために役立つこともある。検査ステーション２１０は、基板２１６がシャトルユニット２１２によってオン・ローダ２１８からオフ・ローダ２２０へ制御されるように搬送されるとき、密閉された基板２１６の連続的な頂部及び底部・検査を与える。

イメージ処理装置は、各電子部品の検査された特性（例えば特定の欠陥、部品の種類、整列、及び寸法、等）を、部品の識別パラメータ（例えばアレイにおける位置）と一緒に受け取るために、走査装置によって補足されたイメージを処理する。そのような情報は、部品を後に識別するために格納される。したがって、欠陥部品が置かれた場合には、欠陥部品のアレイにおける位置が認識され、加工資源を最大限に活用するよう欠陥部品はアレイのさらなる処理の間にスキップすることもできる。

図１６は、本発明の好ましい実施例を用いて使用可能な複数の照明源の概略図である。照明源は、複数の一連の照明バー２２６ａ〜２２６ｅ，２２８ａ〜２２８ｂ，２３０ａ〜２３０ｅ，２３２ａ〜２３２ｂを含むことができる。これらバーは、異なる効果から達成可能な異なる機能を用いて、明視野、暗視野、及びこれらの組み合わせのような、異なる組み合わせを有する照明さえ与えることができる。例えば、明視野照明は、リードフレームのような磨いた表面に対して明るいイメージを、粗い表面（汚れの詰まった表面のような）に対して灰色のイメージを提供する。対して暗視野照明は、磨いた表面に対して暗いイメージを、粗い表面に対して灰色のイメージを提供する。表面に依存して、明視野照明又は暗視野照明が、イメージにおける特徴の最適なコントラストを与えるために選択される。照明バー２２６ａ〜２２６ｅは、基板２１６の上部表面に対する明視野照明のために用いることができる。照明バー２３０ａ〜２３０ｅは、基板２１６の底部表面に対する明視野照明のために用いることができる。照明バー２２８ａ〜２２８ｂは、基板２１６の上部表面の暗視野照明のために用いることができる。対して照明バー２３２ａ〜２３２ｂは、基板２１６の底部表面の暗視野照明のために用いることができる。照明バー２２６ａ〜２２６ｅ，２２８ａ〜２２８ｂ，２３０ａ〜２３０ｅ，及び２３２ａ〜２３２ｂからの照明は、システム、すなわち光ファイバ／光導波管・システム、又は他の同様のシステムをフォーカスする円柱レンズを用いて、光のストリップとして基板２１６の表面にフォーカスすることができる。

２つの光ファイバ２２７，２３１は、上述のように、基板２１６のシルエットイメージを生み出すために、それぞれ基板２１６の底部表面及び上部表面に対するバック照明さえ提供する。２つの特殊な照明散光器（lighting diffuser device）２２９ａ，２２９ｂは、一つ又は複数の光ビームを楕円パターンのような非対称パターンへ拡散させることができる。この場合、散光器２２９ａ，２２９ｂは、照明バー２２６ａ〜２２６ｅ，２３０ａ〜２３０ｅからの照明を、反対の方向ではなく、照明をならすために一つの方向に、拡散させることができる。そうでなければ、照明効率が非常に減少する。本発明で使用可能な適切な照明散光器は、Physical Optics CorporationのＬＳＤ４０°×０．２°散光器である。

図１７は、検査のための装置に含まれる主な構成要素の概略図である。基板２１６は、検査ステーション２１０のオン・ローダ２１８へ搬送される。オン・ローダ２１８は、基板２１６をシャトルユニット２１２に積み込む。頂部ＬＥＤ光２２６，２２８及び底部ＬＥＤ光２３０，２３２は、基板２１６の頂部表面の狭いストリップと底部表面の狭いストリップとをそれぞれ照明する。頂部バック照明２２７及び底部バック照明２３１は、基板２１６のそれぞれの表面のシルエットを形成する。カメラ電源２２３，２２５によって作動された頂部カメラ２２２及び底部カメラ２２４は、基板２１６の頂部表面及び底部表面の照明されたストリップのイメージを、一回に１ストリップ捕らえる。したがって検査領域は、光のストリップにフォーカスされた、制御された照明構造を用いて一様に照射されるよう構成されている。照明構造は、高角光２２６ａ〜２２６ｅ，２３０ａ〜２３０ｅ（明視野照明）、低角光２２８ａ〜２２８ｂ，２３２ａ〜２３２ｂ（暗視野照明）、及びシルエット照明又はバック照明２２７，２３１から選択された照明効果の一つ又は組み合わせから構成されている。

シャトルユニット２１２は、リニアエンコーダ２４０によって与えられた位置基準を用いてリニアモータ２４２によって増加するよう移動される。任意に、基板とカメラ２２２，２２４と照明との間に本質的に相対な運動がある限りは、カメラ２２２，２２４及び照明は、単独で、又はシャトルユニット２１２の対応する動きと一緒に、増加するよう移動することもできる。リニアエンコーダ２４０からのデータは通常ＲＳ−４２２フォーマットであり、信号変換ボード２５２によってＴＴＬフォーマットへ変換される。しかし、他のフォーマットも利用可能である。リニアモータ２４２は、ＨｉＰＥＣ（「High Performance External Virtual Memory Caching」）モーションコントローラのような、モーションコントローラ２４４によって制御することができる。

頂部カメラ２２２及び底部カメラ２２４は同期せねばならず、同期は、電源２５４によって作動されるカメラ同期ボードモジュール２４６によって達成することができる。Matrox’s Meteor 2 Digのようなフレームグラバ（frame grabber）２４８は、フレームグラバ２４８に接続された視覚装置（不図示）を用いて処理するためのイメージを補足する。光制御ボード２５０は、ＬＥＤ光２２６〜２２８，２３０〜２３２の照明を制御する。

本発明の好ましい実施例で表現されたライン走査技術を用いた典型的な走査方法の記述を以下に略述する。検査装置２１０は、検査イベントを開始するホストコンピュータ（不図示）から信号を受け取る。ホストコンピュータからのこの信号は、ＨｉＰＥＣモーションコントローラ２４４に、基板２１６がシャトルユニット２１２に積み込まれたときに運動を開始するよう合図をする。すると運動が開始される。エンコーダの信号は、複数の「Ｘ」パルス（装置で予め決定された）が計数されるまで、信号変換ボードによって計数される。ある位置で、フレームグラバ２４８及び照明制御ボード２５０が作動される。フレームグラバ２４８は、第１カメラ２２２及び第２カメラ２２４にイメージを補足するよう合図し、同時に照明制御ボード２５０に補足のために連続光又はストロボを照射するよう合図する。フレームグラビング（frame grabbing）と照明とを同期させるために組み込まれたソフトウェアディレイ（software delay）があってもよい。各サンプリング期間の間、すなわち２０μｍ毎に、各カメラは、各ストリップに対して異なる照明の組み合わせを用いて複数のイメージのストリップを捕らえることができる。かくして、各カメラ２２２，２２４は、一連の電子部品の選択された一部の複数のイメージを捕らえ、これにより各イメージは異なる照明効果で補足される。例えば、明視野照明を有するストリップ１、バック照明を有するストリップ２に引き続き、ストリップ３、などなど。結果として、単一走査経路では、基板の複数のイメージを異なる照明効果を用いて得ることができる。各イメージの間には小さいが位置オフセットが存在するので、適切なアルゴリズムは、そのようなオフセットを考慮に入れてイメージを正すことができる。

取られるイメージの数はプログラム可能である。これにより、複数のイメージ（頂面イメージ及び底面イメージの両方）が２０μｍ毎の動きに対して捕らえられることが保証される。異なる照明効果を各イメージに対して生成することができ、かくして様々な特徴を検査するために異なる照明効果を用いて複数のイメージが達成される。カメラ２２２，２２４は交互にイメージを補足するようプログラムすることができるが、好ましくはフレームグラバ２４８は、第１カメラ２２２及び第２カメラ２２４の両方に同時にイメージを補足するよう合図する。加えて、既述の実施例では、第１カメラ２２の視野位置は好ましくは、第２カメラ２２４の視野位置から垂直方向にオフセットされており、その結果２つのカメラの視野位置は、頂部表面及び底部表面に沿って隔離され、これにより頂部表面及び底部表面からの照明効果は互いに干渉しない。さらに、基板２１６の表面が単一経路で完全に走査された後、特定の照明効果を用いて様々な位置で取られた光のストリップの複数のイメージは、処理の間にまとめられ、かつ組み合わされ、基板２１６の表面領域全体を含んだ単一の表現（representation）を形成する。

基板２１６の表面を検査するために必要とされるのは一つのカメラのみであるが、２つのカメラ２２２，２２４を用いて基板の頂部と底部とを同時に検査すると、装置のスループットが増加し、かつ装置の操作が減少することを評価されたい。リードフレームのリード線上のフラッシュのような基板２１６上の材料を検査するためのこの方法及び装置を用いれば、各ＩＣパッケージを密閉するモールド表面の検査ができるだけでなく、十分な焦点深さがある。あるいは、フレームグラバ２４８は、第１カメラ２２２及び第２カメラ２２４両方に、同時にイメージを補足するよう合図することができる。しかしながら、既述の実施例では、第１カメラ２２２は好ましくは、第２カメラ２２４の位置から垂直方向にオフセットされており、その結果頂部表面及び底部表面からの照明効果は互いに干渉しない。

その上、明視野、暗視野、及びバック照明によって達成される柔軟に構成された光は、照明角度及び強度を調整することによって、より素早い特定の特徴欠陥の検出及び整列、及び測定を与えることができる。空気軸受搬送ユニットを備えたシャトルユニット２１２は、基板検査に対して最も安定した構造を与える。

ここで述べられた本発明は、ここで明確に述べられた以外に変形、修正、及び／又は付加が可能であり、本発明は、上述の精神及び範囲内であらゆるそのような変形、修正、及び／又は付加を含むと理解されたい。

ＩＣ（集積回路）素子及びＬＥＤ（発光ダイオード）素子のような微小電子部品に対する典型的な最終パッケージング工程のフローである。 ウエハを走査するために複数のダイスとスキャナとを備えたウエハを示す平面図である。 ダイスソーティング工程で使用可能な単純化されたダイスソーティング装置を示す平面図である。 ウエハマッピング工程で使用可能な単純化されたウエハマッピング装置を示す平面図である。 スタブバンピング工程で使用可能な単純化されたスタブバンピング装置を示す平面図である。 ダイスボンディング工程の前にプレボンディング走査するための基板及びスキャナを示す平面図である。 ダイスボンディング工程で使用可能な単純化されたダイスボンディング装置を示す平面図である。 後結合走査のためにスキャナの下で基板が移動する、基板及びスキャナの平面図である。 ワイヤボンディング工程で使用可能な単純化されたワイヤボンディング装置を示す平面図である。 密閉工程で使用可能な単純化されたモールド装置又は密閉装置を示す平面図である。 ボール配置工程で使用可能な単純化されたボール配置装置を示す平面図である。 マーキング工程で使用可能な単純化されたマーキング装置を示す平面図である。 トリム及び成形・工程で使用可能な単純化されたトリム及び成形・装置を示す平面図である。 ストリップ試験工程で使用可能な単純化されたストリップ試験装置を示す平面図である。 本発明の好ましい実施例に係る装置の検査ステーションの等角投影図である。 本発明の好ましい実施例で使用可能な複合照明源の概略図である。 検査のための装置に備えられた主な構成要素の概略図である。

符号の説明

３０，４１ ウエハ
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，５５，６２，８５，９４，１１２，１２２，１３２，１５３ ラインスキャナ

Claims (43)

1. 一連の電子部品を検査する装置であって、
   各部品のそれぞれの少なくとも一つの表面のイメージを補足するよう構成された走査装置を備え、これにより前記表面を検査することを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記走査装置は、ライン走査装置であることを特徴とする装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記部品の識別パラメータと一緒に各部品の検査された特性を受け取り、前記部品を後に識別するために該特性を格納するための、イメージ処理装置を含むことを特徴とする装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記ライン走査装置と前記一連の電子部品との間に相対運動を発生させるための搬送手段を含むことを特徴とする装置。
5. 請求項４記載の装置において、
   前記搬送手段は、前記電子部品のイメージを補足するために前記ライン走査装置が配置された領域を通る軸線に沿って前記一連の電子部品を搬送するよう構成された搬送装置であることを特徴とする装置。
6. 請求項５記載の装置において、
   前記搬送装置は、前記軸線と垂直な他の軸線に沿って前記一連の電子部品を付加的に搬送するよう構成されていることを特徴とする装置。
7. 請求項５記載の装置において、
   前記搬送装置は、前記軸線に沿った運動のためのガイド上の空気軸受に取り付けられていることを特徴とする装置。
8. 請求項４記載の装置において、
   前記ライン走査装置及び前記一連の電子部品の相対位置を制御するように、運動制御装置に位置情報を与えるよう構成された、搬送手段に結合された位置エンコーダを含むことを特徴とする装置。
9. 請求項４記載の装置において、
   前記ライン走査装置のイメージ補足作動を同期させるよう構成された、前記搬送手段に結合された位置エンコーダを含むことを特徴とする装置。
10. 請求項２記載の装置において、
    制御可能な照明手段を含み、これにより前記照明手段からの照明は、前記一連の電子部品の表面上に光のストリップとしてフォーカスされ得ることを特徴とする装置。
11. 請求項１０記載の装置において、
    前記照明手段を前記光のストリップにフォーカスするための、円柱レンズ装置及び光ファイバ装置から選択された装置を含むことを特徴とする装置。
12. 請求項１０記載の装置において、
    前記照明を非対称パターンへ拡散させるための照明拡散装置を含むことを特徴とする装置。
13. 請求項１０記載の装置において、
    前記照明手段は、異なる照明効果を前記電子部品の表面へ投影することができるよう構成された複数の照明源を含むことを特徴とする装置。
14. 請求項１３記載の装置において、
    前記照明効果は、明視野照明、暗視野照明、バック照明、及びシルエット照明からなる群より選択された照明効果を含むことを特徴とする装置。
15. 請求項１３記載の装置において、
    前記走査装置は、検査される前記一連の電子部品の選択された部分の複数のイメージを補足するよう構成されていることを特徴とする装置。
16. 請求項１５記載の装置において、
    前記走査装置及び照明手段は、前記一連の電子部品に投影可能な異なる照明効果を用いて前記複数のイメージの各イメージを補足するよう構成されていることを特徴とする装置。
17. 請求項１記載の装置において、
    前記イメージは、物体の単一走査経路で補足されることを特徴とする装置。
18. 請求項１記載の装置において、
    前記走査装置は、検査すべき前記一連の電子部品の反対表面の近傍にそれぞれが配置され、かつ前記反対表面に視野位置を有する、２つのカメラを備えることを特徴とする装置。
19. 請求項１８記載の装置において、
    前記２つのカメラの視野位置は、前記一連の電子部品の表面に沿って間隔を置いて配置されていることを特徴とする装置。
20. 請求項１記載の装置において、
    前記装置は、半導体組立工程において一つ又は複数の機能を果たす装置に結合又は統合されるよう構成され、これにより前記装置によって処理される前及び／又は処理された後に前記一連の電子部品を自動的に検査することを特徴とする装置。
21. 請求項２０記載の装置において、
    前記一連の電子部品は、欠陥を識別すること、整列を決定すること、種類を分類すること、寸法を測定すること、部品を識別すること、部品の質及び工程の質を検査することからなる群より選択された目的のために検査されることを特徴とする装置。
22. 請求項２０記載の装置において、
    前記装置は、ウエハマッピング装置、ダイスボンディング装置、ダイスソーティング装置、ワイヤボンディング装置、マーキング装置、密閉装置、トリム及び成形・装置、ボール配置装置、スタブバンピング装置、及びストリップ試験装置からなる群より選択された装置と結合又は統合されるよう構成されていることを特徴とする装置。
23. 一連の電子部品を検査する方法であって、
    各部品のそれぞれの少なくとも一つの表面のイメージを補足し、これにより走査装置を用いて前記表面を検査する段階を備えることを特徴とする方法。
24. 請求項２３記載の方法において、
    ライン走査装置を用いて前記少なくとも一つの表面を検査する段階を備えることを特徴とする装置。
25. 請求項２３記載の方法において、
    前記部品の識別パラメータと一緒に各部品の検査された特性を受け取る段階と、前記部品を後に識別するために該特性を格納する段階と、を含むことを特徴とする方法。
26. 請求項２３記載の方法において、
    前記ライン走査装置と前記一連の電子部品との間に相対運動を発生させる段階を含むことを特徴とする方法。
27. 請求項２６記載の方法において、
    前記ライン走査装置が前記電子部品のイメージを補足するために配置される領域を通る軸線に沿って前記一連の電子部品を搬送する段階を備えることを特徴とする方法。
28. 請求項２７記載の方法において、
    前記軸線と垂直な他の軸線に沿って前記一連の電子部品を搬送する段階を含むことを特徴とする方法。
29. 請求項２６記載の方法において、
    搬送手段に結合された位置エンコーダを用いて前記搬送手段の位置情報を得る段階と、前記ライン走査装置と前記一連の電子部品との相対位置を制御するよう運動制御装置へ情報を与える段階と、を含むことを特徴とする方法。
30. 請求項２９記載の方法において、
    前記位置エンコーダを用いて前記ライン走査装置のイメージ補足作動を同期させる段階を含むことを特徴とする方法。
31. 請求項２４記載の方法において、制御可能な照明手段を提供する段階を含むことを特徴とする方法。
32. 請求項３１記載の方法において、
    前記一連の電子部品の表面上に光のストリップとして前記照明手段からの光をフォーカスする段階を含むことを特徴とする方法。
33. 請求項３１記載の方法において、
    前記照明を非対称パターンに拡散させるための照明拡散装置を提供する段階を含むことを特徴とする方法。
34. 請求項３１記載の方法において、
    前記照明手段を提供する段階は、異なる照明効果を前記電子部品の表面に投影する複数の照明源を提供する段階を含むことを特徴とする方法。
35. 請求項３４記載の方法において、
    前記照明効果を提供する段階は、明視野照明、暗視野照明、バック照明、及びシルエット照明からなる群より照明効果を選択する段階を含むことを特徴とする方法。
36. 請求項３４記載の方法において、
    検査される前記一連の電子部品の選択された部分の複数のイメージを補足する段階を含むことを特徴とする方法。
37. 請求項３６記載の方法において、
    前記複数のイメージの各イメージは、前記一連の電子部品に投影される異なる照明効果を用いて補足されることを特徴とする方法。
38. 請求項２４記載の方法において、
    前記複数のイメージは、物体の単一走査経路で補足されることを特徴とする方法。
39. 請求項２４記載の方法において、
    前記走査装置は、検査すべき前記一連の電子部品の反対表面の近傍にそれぞれが配置され、かつ前記反対表面に視野位置を有する、２つのカメラを備え、これにより前記電子部品の両表面が同時に検査され得ることを特徴とする方法。
40. 請求項３９記載の方法において、
    前記２つのカメラの視野位置は、前記一連の表面に沿って間隔を置いて配置されていることを特徴とする方法。
41. 請求項２４記載の方法において、
    前記一連の電子部品は、半導体組立工程において一つ又は複数の機能を果たす装置によって処理される前及び／又は処理された後に自動的に検査されることを特徴とする方法。
42. 請求項４１記載の方法において、
    前記一連の電子部品は、欠陥を識別すること、整列を決定すること、種類を分類すること、寸法を測定すること、部品を識別すること、部品の質及び工程の質を検査することからなる群より選択された目的のために検査されることを特徴とする方法。
43. 請求項４１記載の方法において、
    前記装置は、ウエハマッピング装置、ダイスボンディング装置、ダイスソーティング装置、ワイヤボンディング装置、マーキング装置、密閉装置、トリム及び成形・装置、ボール配置装置、スタブバンピング装置、及びストリップ試験装置からなる群より選択されていることを特徴とする方法。

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