JP3074195B2 - 外観検査装置 - Google Patents
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、立体構造を有する被検
査物の立体部分の形状を検査する外観検査装置に関す
る。近年、半導体装置の高密度化、大規模化に伴い、信
号線の取り出しを行うリードの多ピン化、小ピッチ化が
進んでいる。従って、半導体チップとパッケージ・リー
ドとの電気的導通を行うボンディングワイヤの本数が増
加し、ワイヤピッチ間隔が減少することから、正常にボ
ンディングが行われているかの検査の正確性が要求され
る。そのため、目視検査から自動検査に移行させて容易
かつ高精度に検査を行う必要がある。
査物の立体部分の形状を検査する外観検査装置に関す
る。近年、半導体装置の高密度化、大規模化に伴い、信
号線の取り出しを行うリードの多ピン化、小ピッチ化が
進んでいる。従って、半導体チップとパッケージ・リー
ドとの電気的導通を行うボンディングワイヤの本数が増
加し、ワイヤピッチ間隔が減少することから、正常にボ
ンディングが行われているかの検査の正確性が要求され
る。そのため、目視検査から自動検査に移行させて容易
かつ高精度に検査を行う必要がある。
【０００２】
【従来の技術】図４に、被検査物の一例を説明するため
の図を示す。図４は、半導体装置の内部構造の一部分を
示したものである。図５において、ダイパッド５０上に
載置された半導体チップ５１上には複数の電極パッド５
２が形成されており、この電極パッド５２とリードフレ
ーム５３におけるパッケージ内部の内部リード５４と
で、直径２０〜３０μm ，長さ約２mmの金（又はアルミ
ニウム）のワイヤ５５によりワイヤボンディングが行わ
れる。図４は少数のボンディング配線を示しているが、
大規模半導体集積装置（ＬＳＩ）では、例えば半導体チ
ップ５１が１mm角から１０mm角の大きさであり、数百本
のワイヤ５５が間隔１００μm ，半導体チップ面からの
高さ２００〜４００μm でボンディングが行われる。
の図を示す。図４は、半導体装置の内部構造の一部分を
示したものである。図５において、ダイパッド５０上に
載置された半導体チップ５１上には複数の電極パッド５
２が形成されており、この電極パッド５２とリードフレ
ーム５３におけるパッケージ内部の内部リード５４と
で、直径２０〜３０μm ，長さ約２mmの金（又はアルミ
ニウム）のワイヤ５５によりワイヤボンディングが行わ
れる。図４は少数のボンディング配線を示しているが、
大規模半導体集積装置（ＬＳＩ）では、例えば半導体チ
ップ５１が１mm角から１０mm角の大きさであり、数百本
のワイヤ５５が間隔１００μm ，半導体チップ面からの
高さ２００〜４００μm でボンディングが行われる。
【０００３】ここで、図５に、検査対象の状態を説明す
るための図を示す。図５において、図５（Ａ）はワイヤ
５５が正常な状態であり、図５（Ｂ）はワイヤ５５の垂
れ下り、図５（Ｃ）は張り過ぎ、図５（Ｄ）は撓みの状
態を示している。すなわち、ワイヤ５５の垂れ下りは接
地短絡を生じ、張り過ぎはモールド時に切断を生じ、撓
みは他ワイヤとの接触を生じ易いものである。このよう
なワイヤ５５のループ状態を、その高さを検査して図５
（Ｂ）〜（Ｄ）の欠陥を排除する必要がある。
るための図を示す。図５において、図５（Ａ）はワイヤ
５５が正常な状態であり、図５（Ｂ）はワイヤ５５の垂
れ下り、図５（Ｃ）は張り過ぎ、図５（Ｄ）は撓みの状
態を示している。すなわち、ワイヤ５５の垂れ下りは接
地短絡を生じ、張り過ぎはモールド時に切断を生じ、撓
みは他ワイヤとの接触を生じ易いものである。このよう
なワイヤ５５のループ状態を、その高さを検査して図５
（Ｂ）〜（Ｄ）の欠陥を排除する必要がある。
【０００４】ところで、被検査物の外観を自動的に検査
する方法として、光切断法がある。この光切断法を簡単
に説明すると、例えばパターンが形成された基板上に、
斜め方向からスリット状の光束を照射して切断線を形成
すると、表面形状の高さに応じて該切断線が位置ずれを
生じ、この位置ずれにより形状を検査するものである。
この光切断法は、基準面が基板のようにほぼ均一な平面
である場合に利用可能である。
する方法として、光切断法がある。この光切断法を簡単
に説明すると、例えばパターンが形成された基板上に、
斜め方向からスリット状の光束を照射して切断線を形成
すると、表面形状の高さに応じて該切断線が位置ずれを
生じ、この位置ずれにより形状を検査するものである。
この光切断法は、基準面が基板のようにほぼ均一な平面
である場合に利用可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示すよ
うなワイヤボンディング処理後のモールド前の中間製品
の場合には、リード５４とダイパッド５０との間に基板
面がないことから光切断法によるボンディングワイヤ５
５の検査を行うことができないという問題がある。
うなワイヤボンディング処理後のモールド前の中間製品
の場合には、リード５４とダイパッド５０との間に基板
面がないことから光切断法によるボンディングワイヤ５
５の検査を行うことができないという問題がある。
【０００６】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、被検査物の外観形状を自動的に、容易かつ高精
度に検査する外観検査装置を提供することを目的とす
る。
もので、被検査物の外観形状を自動的に、容易かつ高精
度に検査する外観検査装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、立体構造を
有する被検査物の立体部分を撮像し、その映像信号に基
づき輝度分布の特徴量を抽出して該被検査物の外観を検
査する外観検査装置において、検査部に位置する前記被
検査物を撮像する撮像手段と、該撮像手段の撮像面に該
被検査物の映像を結像させる結像手段と、該撮像手段と
該結像手段との間であって該結像手段の焦点位置に、該
撮像手段の撮像面における光学軸方向の深度を制御する
と共に、結像の位置ずれを補正する被写界深度制御手段
と、該撮像手段の撮像面における被検査物の映像の焦点
位置を制御する焦点制御手段と、で構成することにより
解決される。
有する被検査物の立体部分を撮像し、その映像信号に基
づき輝度分布の特徴量を抽出して該被検査物の外観を検
査する外観検査装置において、検査部に位置する前記被
検査物を撮像する撮像手段と、該撮像手段の撮像面に該
被検査物の映像を結像させる結像手段と、該撮像手段と
該結像手段との間であって該結像手段の焦点位置に、該
撮像手段の撮像面における光学軸方向の深度を制御する
と共に、結像の位置ずれを補正する被写界深度制御手段
と、該撮像手段の撮像面における被検査物の映像の焦点
位置を制御する焦点制御手段と、で構成することにより
解決される。
【０００８】この場合、前記被写界深度制御手段は、複
数の異なる径の穴を有する円板で構成し、または、前記
結像手段と前記検査部との間に、所定厚さの光学部材を
介在させる。
数の異なる径の穴を有する円板で構成し、または、前記
結像手段と前記検査部との間に、所定厚さの光学部材を
介在させる。
【０００９】
【作用】上述のように、撮像手段と結像手段との間に被
写界深度制御手段を設けている。この被写界深度制御手
段は絞りの役割をなし、被検査物の検査高さが異なる場
合であって、撮像手段上の撮像面に結像される映像が位
置ずれを生じさせない。この場合、被写界深度制御手段
により絞りを変えることにより撮像面における被写界深
度が制御され、焦点制御手段により焦点位置が制御され
る。焦点位置の制御は、検査部の高さを光学軸方向に移
動させて行い、または、結像手段と検査部の間に光学部
材を介在させて、その屈折率の大きい光学部材の厚みを
変化させて行う。
写界深度制御手段を設けている。この被写界深度制御手
段は絞りの役割をなし、被検査物の検査高さが異なる場
合であって、撮像手段上の撮像面に結像される映像が位
置ずれを生じさせない。この場合、被写界深度制御手段
により絞りを変えることにより撮像面における被写界深
度が制御され、焦点制御手段により焦点位置が制御され
る。焦点位置の制御は、検査部の高さを光学軸方向に移
動させて行い、または、結像手段と検査部の間に光学部
材を介在させて、その屈折率の大きい光学部材の厚みを
変化させて行う。
【００１０】従って、被検査物の検査高さ（焦点面位
置）が異なっても撮像面において像の位置ずれがなく、
像ぼけによる高さ位置関係が正確に評価される。すなわ
ち、被検査物の外観を自動的に、容易かつ高精度に検査
することが可能となる。
置）が異なっても撮像面において像の位置ずれがなく、
像ぼけによる高さ位置関係が正確に評価される。すなわ
ち、被検査物の外観を自動的に、容易かつ高精度に検査
することが可能となる。
【００１１】
【実施例】図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図１において、外観検査装置１は、撮像部であるカメラ
２，被写界深度制御手段３，結像手段であるレンズ４，
及び照明手段５により被検査物６を照射する検査部７を
光学軸８上で構成したものである。
図１において、外観検査装置１は、撮像部であるカメラ
２，被写界深度制御手段３，結像手段であるレンズ４，
及び照明手段５により被検査物６を照射する検査部７を
光学軸８上で構成したものである。
【００１２】カメラ２は、撮映を御御部９により制御さ
れ、その映像信号は特徴量抽出部１０で各輝度分布の特
徴量が抽出されて判定部１１で各特徴量を相互に比較し
て被検査物６の高さ欠陥を判定する。被写界深度制御手
段３は、円板１２に径の異なる絞り窓１３ａ，１３ｂが
形成され、制御部９で制御されるモータ１４により回転
して切換えられるもので、光学軸８上におけるレンズ４
の焦点（ｆ）の位置に配置される。
れ、その映像信号は特徴量抽出部１０で各輝度分布の特
徴量が抽出されて判定部１１で各特徴量を相互に比較し
て被検査物６の高さ欠陥を判定する。被写界深度制御手
段３は、円板１２に径の異なる絞り窓１３ａ，１３ｂが
形成され、制御部９で制御されるモータ１４により回転
して切換えられるもので、光学軸８上におけるレンズ４
の焦点（ｆ）の位置に配置される。
【００１３】検査部７は、被検査物６を覆うように照明
手段５が配置され、焦点制御手段である焦点調整部２０
を被検査物６とレンズ４との間に介在させる。この焦点
調節部２０は、円板中心軸を中心として回動自在に支持
される支持枠２１に、厚さの異なる光学部材であるガラ
ス板２２〜２５を順次放射状に配設したもので、制御部
９で制御されるモータ２６により所定の回転角度毎に回
転される。すなわち、制御部９により、被写界深度制御
手段３の所定径の絞り窓と焦点調節部２０の所定厚さの
ガラス板を適宜選択して組合せる。照明手段５は、ラン
プ１６の光を拡散器１７，反射鏡１８を介して被検査物
６を照射する。
手段５が配置され、焦点制御手段である焦点調整部２０
を被検査物６とレンズ４との間に介在させる。この焦点
調節部２０は、円板中心軸を中心として回動自在に支持
される支持枠２１に、厚さの異なる光学部材であるガラ
ス板２２〜２５を順次放射状に配設したもので、制御部
９で制御されるモータ２６により所定の回転角度毎に回
転される。すなわち、制御部９により、被写界深度制御
手段３の所定径の絞り窓と焦点調節部２０の所定厚さの
ガラス板を適宜選択して組合せる。照明手段５は、ラン
プ１６の光を拡散器１７，反射鏡１８を介して被検査物
６を照射する。
【００１４】次に、図２に、図１の光学系を説明するた
めの図を示す。被検査物６の検査部分（立体部分）面Ａ
Ｐの映像は、実線に示すようにレンズ４を介して被写界
深度制御手段３の絞り器１３ａ（１３ｂ）を通ってカメ
ラ２の撮像面Ａ0 に結像する。また、検査部分面ＢＰに
焦点面位置が変わると、破線で示すように、カメラ２の
撮像面の矢印部分Ｂ0 に焦点位置が存在し、撮像面上で
はぼけた映像で結像する。すなわち、レンズ４の焦点位
置ｆに絞り窓１３ａ、１３ｂを配置することによりテレ
セントリックな光学系が構成され、焦点の合った像Ａ0
もぼけた像Ｂ0も同位置に結像させることができる。
めの図を示す。被検査物６の検査部分（立体部分）面Ａ
Ｐの映像は、実線に示すようにレンズ４を介して被写界
深度制御手段３の絞り器１３ａ（１３ｂ）を通ってカメ
ラ２の撮像面Ａ0 に結像する。また、検査部分面ＢＰに
焦点面位置が変わると、破線で示すように、カメラ２の
撮像面の矢印部分Ｂ0 に焦点位置が存在し、撮像面上で
はぼけた映像で結像する。すなわち、レンズ４の焦点位
置ｆに絞り窓１３ａ、１３ｂを配置することによりテレ
セントリックな光学系が構成され、焦点の合った像Ａ0
もぼけた像Ｂ0も同位置に結像させることができる。
【００１５】ここで、図１に戻って説明するに、例えば
被検査物を図４に示すワイヤボンディングが行われた半
導体中間製品とし、そのワイヤ５５の高さ形状の検査を
行うものとする。この場合、例えばガラス材２２により
その厚さによる屈折によって、焦点面位置ＢＰの像は実
線で示すようにカメラ２の撮像面Ｂ 0 に焦点が合って結
像され、焦点面位置ＡＰの像は破線で示すように撮像面
Ａ 0 で若干のぼけた像として結像される。また、被写界
深度制御手段３の絞り窓１３ａ，１３ｂを何れかの径の
絞り窓かを選択して被写界深度を制御する。なお、絞り
窓の径が小さくなれば被写界深度が広くなるものであ
る。このようにして順次ワイヤ５５の映像がカメラ２に
より撮像され、これらの映像より特徴量抽出部１０が各
輝度分布の特徴量を抽出する。そして、判定部１１が各
特徴量を相互に比較してワイヤ５５の高さ欠陥を判定
し、図５（Ｂ）〜（Ｄ）のような欠陥を排除するもので
ある。
被検査物を図４に示すワイヤボンディングが行われた半
導体中間製品とし、そのワイヤ５５の高さ形状の検査を
行うものとする。この場合、例えばガラス材２２により
その厚さによる屈折によって、焦点面位置ＢＰの像は実
線で示すようにカメラ２の撮像面Ｂ 0 に焦点が合って結
像され、焦点面位置ＡＰの像は破線で示すように撮像面
Ａ 0 で若干のぼけた像として結像される。また、被写界
深度制御手段３の絞り窓１３ａ，１３ｂを何れかの径の
絞り窓かを選択して被写界深度を制御する。なお、絞り
窓の径が小さくなれば被写界深度が広くなるものであ
る。このようにして順次ワイヤ５５の映像がカメラ２に
より撮像され、これらの映像より特徴量抽出部１０が各
輝度分布の特徴量を抽出する。そして、判定部１１が各
特徴量を相互に比較してワイヤ５５の高さ欠陥を判定
し、図５（Ｂ）〜（Ｄ）のような欠陥を排除するもので
ある。
【００１６】これにより、検査対象のワイヤ５５におけ
る焦点面位置が、図２に示すようにＡＰよりＢＰに変化
してもカメラ２の撮像面での結像位置は変化せず、自動
的に、容易かつ高精度にワイヤ５５の高さ形状を検査す
ることができる。 ここで、図３に、図１における被写界
深度と焦点距離との関係を説明するための図を示す。図
３（Ａ）は、絞り窓１３ａとの組合せを示したもので、
図３（Ｂ）は絞り窓１３ｂとの組合せを示したものであ
る。図中、δは被写界深度、ｆは焦点距離、ｔはガラス
材の厚さを示している。図３（Ａ）では、被写界深度δ
1でガラス材を厚くしていくに従って焦点距離ｆ1 〜ｆ
3 と長くなる。また、図３（Ｂ）では、絞り窓１３ｂが
絞り窓１３ａより径が小さくなってその被写界深度δ2
が広くなったもので、ガラス材の厚さと焦点距離の関係
は図３（Ａ）と同様である。すなわち、図１において、
制御部９がモータ２６を制御して、図３（Ａ），（Ｂ）
の組合せを適宜選択するものである。 なお、上記実施
例では、被写界深度制御手段３の絞り窓を２つ形成した
場合を示したが、径を異ならせて２つ以上設けてもよ
い。この場合、被写界深度を細かく制御することができ
る。
る焦点面位置が、図２に示すようにＡＰよりＢＰに変化
してもカメラ２の撮像面での結像位置は変化せず、自動
的に、容易かつ高精度にワイヤ５５の高さ形状を検査す
ることができる。 ここで、図３に、図１における被写界
深度と焦点距離との関係を説明するための図を示す。図
３（Ａ）は、絞り窓１３ａとの組合せを示したもので、
図３（Ｂ）は絞り窓１３ｂとの組合せを示したものであ
る。図中、δは被写界深度、ｆは焦点距離、ｔはガラス
材の厚さを示している。図３（Ａ）では、被写界深度δ
1でガラス材を厚くしていくに従って焦点距離ｆ1 〜ｆ
3 と長くなる。また、図３（Ｂ）では、絞り窓１３ｂが
絞り窓１３ａより径が小さくなってその被写界深度δ2
が広くなったもので、ガラス材の厚さと焦点距離の関係
は図３（Ａ）と同様である。すなわち、図１において、
制御部９がモータ２６を制御して、図３（Ａ），（Ｂ）
の組合せを適宜選択するものである。 なお、上記実施
例では、被写界深度制御手段３の絞り窓を２つ形成した
場合を示したが、径を異ならせて２つ以上設けてもよ
い。この場合、被写界深度を細かく制御することができ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、結像手段
の焦点位置に被写界深度制御手段を介在させて、該被写
界深度制御手段及び焦点制御手段により被写界深度及び
撮像手段における撮像面の焦点位置を制御することによ
り、被検査物の焦点面位置が変化しても撮像手段の撮像
面における結像位置を同じにすることができ、自動的
に、容易かつ高精度に被検査物の外観を検査することが
できる。
の焦点位置に被写界深度制御手段を介在させて、該被写
界深度制御手段及び焦点制御手段により被写界深度及び
撮像手段における撮像面の焦点位置を制御することによ
り、被検査物の焦点面位置が変化しても撮像手段の撮像
面における結像位置を同じにすることができ、自動的
に、容易かつ高精度に被検査物の外観を検査することが
できる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１の光学系を説明するための図である。
【図３】図１における被写界深度と焦点距離との関係を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図４】被検査物の一例を説明するための図である。
【図５】検査対象の状態を説明するための図である。
１ 外観検査装置 ２ カメラ ３ 被写界深度制御手段 ４ レンズ ５ 照明手段 ６ 被検査物 ７ 検査部 ８ 光学軸 １３ａ，１３ｂ 絞り窓 ２０ 焦点調節部 ２２〜２５ ガラス板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/66 (56)参考文献 特開 平１−274283（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−203433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−10709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−4133（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G02B 7/28 G03B 3/04 G03B 9/04 G03B 13/32 H01L 21/66
Claims (2)
- 【請求項１】 立体構造を有する被検査物（６）の立体
部分を撮像し、その映像信号に基づき輝度分布の特徴量
を抽出して該被検査物（６）の外観を検査する外観検査
装置において、 検査部（７）に位置する前記被検査物（６）を撮像する
撮像手段（２）と、 該撮像手段（２）の撮像面に該被検査物（６）の映像を
結像させる結像手段（４）と、 該撮像手段（２）と該結像手段（４）との間であって該
結像手段（４）の焦点位置に、該撮像手段（２）の撮像
面における光学軸（８）方向の深度を制御すると共に、
結像の位置ずれを補正する被写界深度制御手段（３）
と、 該撮像手段（２）の撮像面における被検査物（６）の映
像の焦点位置を制御する焦点制御手段（２０）とを有
し、 該焦点制御手段（２０）は、該結像手段（４）と該検査
部（７）との間に、所定厚さの光学部材（２２〜２５）
を介在させることを特徴とする外観検査装置。 - 【請求項２】 前記被写界深度制御手段（３）は複数の
異なる径の穴（１３ａ，１３ｂ）を有する円板（１２）
から構成されていることを特徴とする請求項１記載の外
観検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8371691A JP3074195B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 外観検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8371691A JP3074195B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 外観検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315906A JPH04315906A (ja) | 1992-11-06 |
| JP3074195B2 true JP3074195B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=13810237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8371691A Expired - Fee Related JP3074195B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 外観検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074195B2 (ja) |
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