JP3175917B2 - 誤配線検査装置および方法 - Google Patents

誤配線検査装置および方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グ等によって半導体チップとリードフレームとを配線す
る工程において、誤配線の有無を検査する装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図７はワイヤボンディング工程における
半導体装置１３の外観を示す。図８はリードフレーム１
５と半導体チップ１４との接続部分の状態を拡大したも
のである。ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置は、金属製のリ
ードフレーム１５とリードフレーム１５の上ないしは下
に接着固定された半導体チップ１４とを金線ないしはア
ルミニウム線等によって電気的に接続する、いわゆるワ
イヤボンディング作業を行った後に半導体チップ１４の
およびその周辺を樹脂によって封印し、さらにリードフ
レーム１５部を所定の長さに切断することによって製作
される。
【０００３】ワイヤボンディング工程においては半導体
チップ１４上にパターニングされた電極部分６１の位置
座標とリードフレーム１５上に形成された電極部分６３
の位置座標をそれぞれボンディング装置に記憶させた上
で、ボンディング装置内に具備されたＸＹＺ駆動部によ
って配線材料であるワイヤ６１を位置決め・圧着・切断
して配線作業を行うが、半導体チップ上の電極６１とリ
ードフレームの電極６３の配線組み合わせがすべて正し
く行われていなければ半導体装置は正常に動作すること
はできない。
【０００４】配線の組み合わせに誤りのある半導体装置
はワイヤボンディング工程の後に設定されている電気試
験によって不良を発見することも可能である。しかし、
この電気試験によってはどの部分の配線がどのように過
っているのかという詳細検査は困難であるとともに、ワ
イヤボンディング工程では同一品種の半導体チップを数
百〜数万個の単位で連続的に配線作業を行うために、不
良の発見は早い段階で行われなければならない。したが
って、一般にワイヤボンディング工程ではボンディング
用の位置座標の入力が完了した後に、１個ないしは数個
の半導体チップについて誤配線確認用の試しボンディン
グを行い、複数の作業者によって配線状態の確認を行っ
ている。
【０００５】上記の誤配線確認作業は、試しボンディン
グを行った半導体チップおよびリードフレームを顕微鏡
ないしは拡大投影機等を用いて拡大画像を得、この画像
とＣＡＤ図ないしは配線指示書に示された設計上の配線
パターンと目視比較して相違点を見つけるという方法で
行われる。
【０００６】また、近年においては特開平５−１６０２
３０に示されるようにワイヤボンディング後の外観形状
については画像処理装置を用いてボール部の形状やワイ
ヤの有無について自動的に検査を行う装置および方法の
例が報告されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視検
査の例について言えば、ワイヤボンディング工程におけ
る半導体装置の配線作業で半導体チップ１個あたりの配
線本数が数本〜十数本程度の製品であれば上記の目視検
査は比較的に容易な作業であるが、半導体チップ１個あ
たりの配線本数が１００本〜５００本という多ピン型の
半導体装置の場合は、目視検査自体が困難な作業となっ
て検査に人的ミスが発生してしまう。
【０００８】すなわち、半導体チップ１個あたりの配線
本数が１００本〜５００本という多ピン型の半導体装置
の場合にはリードフレーム側の電極部６３および半導体
チップ側の電極部６１は図８に示すように類似した形状
のパターンが並んでいるために、１個の電極を特定して
識別することが困難になってしまう。したがって、例え
ば図３に示すように半導体チップ１４側のある電極６１
ａに対して設計上はリードフレーム１５側の電極６３ａ
が対応しており、この２者間をワイヤで接続しようとし
ているにもかかわらず、過って電極６１ａと電極６３ｂ
とを接続したとしても、検査作業者が見落とす危険性が
高くなっている。
【０００９】また、このような識別困難な検査を数百本
の配線すべてに渡って繰り返すということは、たとえ拡
大投影機を用いた拡大画像上の検査であっても、上記の
ように識別の困難な検査では画面を注視し続けなければ
ならないために検査作業者の眼性疲労も激しく、長時間
の連続作業も難しいのが実状であった。
【００１０】ワイヤボンディング工程における実際の検
査工程においては上記の問題を認識して、誤配線の検査
は複数の作業者による繰り返しチェックを行ってはいる
ものの、検査漏れによる誤配線が次工程以降の電気試験
の段階で発見される事例がなくならないのが現状であ
る。
【００１１】また、特開平５−１６０２３０に示された
ようなワイヤボンディング形状の自動外観検査装置の例
について考えると、一般にこの種の検査装置はボンディ
ングされたワイヤの形状を検査することを目的としてい
るために、あらかじめ配線が行われるべきボンディング
位置の座標をボンディングワイヤの一本一本について記
憶装置に登録してそれぞれの座標位置において検査用ウ
ィンドウを設定して画像処理を行っているために、ワイ
ヤないしはボールがあるべき位置に存在しなかった場合
は不良として判定がなされるが、例えば設計上はボンデ
ィングを行うことなく開けておくべき電極にボンディン
グを行ってしまった場合や電極以外に位置にボンディン
グを行ってしまった場合については、誤配線として検知
することは困難である。
【００１２】本発明の第１の目的は、検査作業者が誤配
線であるか否かを視覚的に容易に認識できる表示機能を
実現するとともに、前記表示機能において、誤配線が発
見された場合において発見された誤配線がどの位置であ
るかを容易に識別するための情報を同時に表示すること
であり、本発明の第２の目的は、前記表示機能において
検査対象の半導体装置と設計上の配線パターンとを共通
した縮尺・位置で同時に画面表示することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】上記第１の目
的を達成するため、本発明の第１の局面では、配線工程
が完了した半導体装置の実画像情報を取り込んで、これ
を設計上の配線パターン情報とを同一画面内に表示する
ようにしている。これにより、検査作業者は画面上で半
導体装置の実画像と設計上の配線パターンとを目視で対
比しながら配線の状態を確認することができ、誤配線で
あるか否かを視覚的に容易に認識できる。誤配線の目視
検査をより容易にするため、前記設計上の配線パターン
情報と前記配線工程が完了した半導体装置の実画像情報
とを重ねて表示することが好ましい。また、前記画面上
に、前記設計上の配線パターン情報として、その疑似画
像情報および電極番号ないしはワイヤ番号等を表示す
る。これにより、検査作業者は誤配線が発見した場合に
おいて発見された誤配線がどの位置であるかを容易に識
別することができる。
【００１４】上記第２の目的を達成するため、本発明の
第２の局面では、前記設計上の配線パターン情報と前記
配線工程が完了した半導体装置の実画像情報の表示倍率
および表示角度を調整する。この調整は、表示装置（誤
配線検査装置）において、自動的に行わせることが好ま
しい。また、この誤配線検査装置は前記実画像情報を拡
大して表示するとともに表示位置をスクロールできるよ
うにし、その際、表示装置側を、実画像情報の表示位置
の移動に追従して、前記設計上の配線パターン情報の表
示箇所が移動すように構成するのが好ましい。
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態に係る
誤配線検査装置は、画像取り込み手段および画像表示装
置を具備しており半導体装置の外観画像を表示装置上に
表示するとともに、ＣＡＤデータ変換手段と表示データ
変更手段および表示データ記憶手段ならびに画像合成手
段を具備していることを特徴としている。該構成におい
てＣＡＤデータ変換手段は、ＣＡＤデータ上に構築され
た情報の中から電極部の位置情報、リード部の位置情報
および半導体チップとリードフレームの相対配置情報を
選択的に抽出して表示装置上に表示可能な形態にデータ
を変換する作用をなし、次いで、表示データ変更手段
は、同様にＣＡＤデータ上ないしは配線指示書上に構築
された、前記電極部とリード部の設計上の配線パターン
を表示装置上に視覚情報として表示可能な形態に変換せ
しめる作用をなし、表示データ記憶手段は、これらのデ
ータを配線パターン情報として保存記憶する。記憶され
た各データは画像合成手段によって前記した半導体装置
の外観画像と合成されて表示装置上に同時に表示するこ
とが可能になる。また、本発明の第１の実施の形態に係
る誤配線検査装置において、表示データ記憶手段はデー
タ入力手段および疑似画像発生手段を具備しており、配
線パターン情報にしたがった配線状態の疑似画像および
電極番号やワイヤ等の文字情報を追加して記憶し、表示
装置上に同時に表示することを可能としている。
【００１７】本発明の第２の実施の形態に係る誤配線検
査装置は、前記第１の実施の形態において画像取り込み
手段内に倍率変更手段を具備するとともにアライメント
手段を具備することを特徴としており、倍率変更手段に
よって半導体装置の取り込み画像の倍率を任意に変更す
ることが可能であり、アライメント手段は半導体装置の
位置ずれおよび回転ずれ情報と画像倍率情報といったい
わゆるアライメント情報を取り込み画像から判断するこ
とが可能であり、ここで得られたアライメント情報にし
たがって表示データ記憶手段内に収納された配線パター
ン情報を、表示データ変更手段によって取り込み画像に
合った形に変換して再度記憶し、実画像の取り込み倍率
が変更された場合においても画像合成手段によって、半
導体装置の外観画像と配線パターン情報を表示装置上に
同時に表示することができる。
【００１８】本発明の第３の実施の形態に係る誤配線検
査装置は、前記第１の実施の形態において、画像取り込
み手段を半導体装置に対して相対的に移動することを可
能とするステージを具備しており、ステージの移動に対
応して表示装置上に表示される前記配線パターンの表示
位置を変更することを可能としている。
【００１９】
【００２０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 （第１の実施例）図１は、本発明の一実施例に係る誤配
線検査装置の構成を示す。同図において、１は本装置全
体の動作を制御する中央処理装置、２は撮像系２０の照
明を制御する照明制御手段、３は撮像系２０を移動せし
めるステージ制御装置、４は検査対象を観察領域へ搬送
する搬送装置１１を制御する搬送制御装置、１３は検査
対象である半導体装置、３１は画像を表示する表示装
置、４１は設計情報を収納したＣＡＤ装置を示す。本実
施例では撮像系２０の構成として、画像を取り込むＣＣ
Ｄカメラ２３を結像光学系２２上に設置し、照明手段２
１によって観察領域を照明された半導体装置１３を撮像
できるようにしている。撮像系２０全体は移動ステージ
１２によって半導体装置１３に対して相対的に移動可能
となっている。５は画像処理装置、４２はキーボードで
ある。
【００２１】図２は、本実施例の誤配線検査装置を用い
ての誤配線検査の流れを示すフローチャートである。以
下、図１および図２にしたがって検査の流れを説明す
る。
【００２２】検査を開始するには、まず『品種選択（Ｓ
Ｔ１１）』を行う。この段階ではボンダーや自動外観検
査装置におけるティーチング作業と同様に前もって検査
用のデータが作成されている場合においては品種名を指
定することによって半導体装置の外形寸法、画像取り込
み位置、撮像倍率や照明条件といった検査に必要とされ
る周辺装置の設定条件を中央処理装置１に接続された図
示しない記憶装置から呼び出す作業が行われ、作業者は
記憶装置に収納された品種リストの中から該当する品種
名を選択することによってなされるが、ここで新規にデ
ータを作成する場合や選択した品種についてのデータを
変更したい場合には『データ修正』の段階へと進む。前
記品種名の選択は、キーボード４２または図示しないマ
ウス等の入力装置を用いて行う。
【００２３】『データ修正』の段階では初めに『ＣＡＤ
データの読み込み（ＳＴ２１）』が行われる。ＣＡＤデ
ータは検査対象となる半導体装置に関するチップ上の電
極部の位置情報およびリード部の位置情報によって構成
されるが、一般にＣＡＤデータの座標系は前記したステ
ージ１２の座標系とは異なった基準を持っていると共に
電極部やリード部の座標以外の情報をも含んでいるので
本実施例における誤配線検査装置では、中央処理装置１
内に図示しないＣＡＤデータ変換装置を具備していて、
必要な位置データを選択的に抽出して、かつ、ステージ
１２の座標系に適合した書式に変換して図示しない記憶
装置内に記憶する。また同時に、検査に際して半導体装
置１３が結像光学系２２に対し、ずれた位置に固定され
ている場合に、これを補正して検査するために少なくと
も一点以上のポイントでアライメント基準を設定するも
のとする。
【００２４】ＣＡＤデータを用いてステージを制御する
手法に関しては、特開平５−３１５３８９においてボン
ダーのティーチングの場合について規定しているので同
様の手法を用いることができる。
【００２５】特開平５−３１５３８９においてはステー
ジ移動と実画像の取り込みを繰り返して座標系の補正を
行っており、図２に示したＳＴ３１〜ＳＴ４６の段階は
この作業に当たる工程の一例を示したものであるが、補
正の手順については特に規定するものではなく、入れ換
えが可能であることは言うまでもない。
【００２６】以上の段階によって半導体装置内の電極部
およびリード部の座標入力が終了するのであるが、実際
のボンディングではすべての電極とすべてのリードとが
必ずしも一対一で対応しているわけではないので、どの
電極とどのリードを配線するかを指示する必要がある。
ここで電極とリード間の配線データについてもＣＡＤデ
ータとして収納されている場合は位置座標と共に読み込
めば良いが、配線指示書等の形式で指示が出されている
場合にはキーボード４２または図示しない他の入力装置
を用いてデータを入力するものとする。
【００２７】ここで中央制御装置１内の図示しない疑似
画像発生手段は、上記によって入力された配線情報に基
づいて図３の６５ａ〜ｃに示すごとく配線状態を模式的
に示す疑似配線画像を作成して記憶装置内に配線パター
ン情報として再記憶する。ここで記憶される配線パター
ン情報は半導体装置全体の配線状態について記憶される
ものであるが、半導体装置を撮像して得られる実画像の
表示範囲または撮像範囲は、撮像装置の光学系の撮像倍
率によって規定されており、表示装置上に写し出される
像は半導体装置１３の全体像とは限らない。そこで本発
明による誤配線検査装置では、結像光学系２２を撮像位
置まで移動（ＳＴ５１）後に半導体装置１３の画像を取
り込み（ＳＴ５２）、この時の撮像倍率と撮像時のステ
ージ１２の座標から図３における撮像範囲５１を中央処
理装置１によって計算すると共に、その撮像範囲に合わ
せて、配線パターン情報から表示範囲５２を設定する。
続いて画像処理装置５に備えられた図示しない画像合成
手段によって、前記撮像範囲５１と表示範囲５２とを合
成して検査画像５３を形成する（ＳＴ５３）。合成され
た検査画像５３は表示装置３１上に表示される（ＳＴ５
４）。図３において、６１，６４は電極部ボンディング
点、６２，６５はワイヤ、６３，６６はリード部ボンデ
ィング点を示す。
【００２８】上記説明においてはＣＡＤデータ上に構築
された設計データに基づいて疑似配線パターンを形成し
て配線パターン情報として記憶しているが、本実施例で
は、さらに図６に示すように電極番号８０や図示しない
ワイヤ番号といった情報も文字情報として画像情報内に
追加して記憶することによって同時表示を可能とする。
【００２９】以上の工程によって表示された合成画像を
作業者が目視観察することによって、設計上の配線パタ
ーンと実際の半導体装置上の配線パターンとの違いを確
認する（ＳＴ５５）が、半導体装置上の位置によっては
配線が込み合っていたり、ワイヤの長さが異なっていた
りするために、単一の撮像倍率だけでは検査が困難な場
合が発生するので、結像光学系２２は図示しない撮像倍
率変更手段を具備し、撮像倍率を変更可能にしている。
【００３０】撮像倍率を変更した場合は当然、撮像範囲
５１に対応する表示範囲５２も変更が必要であり、また
ステージを移動して撮像位置を変更した場合においても
撮像範囲５１に対応する表示範囲５２を再設定する必要
が発生するので本実施例による誤配線検査装置では、中
央処理装置１によって撮像倍率の変更信号が発せられる
度およびステージの移動信号が発せられる度に表示範囲
５２の再計算を実行し、常に撮像範囲５１に対応した表
示範囲５２が合成画像として表示できるように構成され
ている（ＳＴ５１〜５５）。
【００３１】図２に示すように本実施例による誤配線検
査装置では、上記の画像取り込み位置の移動と撮像倍率
の変更を繰り返し行って、半導体装置全面の観察を行っ
て検査を終了する。
【００３２】ここで、本実施例においては設計上の配線
パターンを示す疑似画像と実際の半導体装置上の画像と
を合成して表示装置上に表示する時点までを説明してい
るが、さらに次の段階（ＳＴ５５）で前記の合成画像か
ら誤配線があるかどうかを判断するのは、検査を担当す
る作業者による目視検査に限定するものではなく、画像
処理装置等を用いて画像の合致度を判定することによっ
て誤配線の有無を自動的に判定することが望ましい。
【００３３】また、半導体装置１３の位置ずれには少な
くとも一点以上のアライメントポイントを設定して座標
系の補正を行うことは前述したが、実際の半導体装置は
図５に示すごとく回転方向にもずれを生じていると考え
られる。したがって、アライメントを行う場合には、図
４のようにアライメントポイントを２点以上設定して回
転ずれを検知し、表示範囲５２の回転補正を行うことが
望ましい。図４および図５において、７１，７４は半導
体チップ、７２，７５は第一アライメント点、７３，７
６は第二アライメント点である。
【００３４】（第２の実施例）本発明に係る第１の実施
例においては表示装置に表示を行う以前に設計上の配線
パターン像と、半導体装置の取り込み画像との２画像の
合成画像を形成しているが、例えば透過型の液晶基板を
表示装置３１の全面に設置し、前記２画像を別々に表示
しながら、同時に観察できるように変更することができ
る。
【００３５】（第３の実施例）また、半導体装置１３の
位置ずれにはアライメントマークの検出によって処理画
像に回転成分の補正を行うこととしているが、画像の処
理によって回転補正を行うと処理時間の増大を招くた
め、イメージローテータ等の光学補正手段を結像光学系
２２内に構成することによって取り込み画像自体を強制
的に回転させて補正を行ってもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による誤配
線検査装置によれば、設計上の配線パターンと実際に配
線作業を終了した半導体装置の実画像を重ねて表示する
ことが可能なために、図３の５３に示すごとく、類似し
たパターンが連続的に表示されている場合であっても設
計上の配線パターンと実際に配線作業を終了した半導体
装置の実画像との違いを視覚的に容易に比較検査するこ
とができ、それによって、検査作業者が検査対象である
半導体装置の画像を長時間に渡って注視し続ける必要性
も減少する。また、前記画面上に、前記設計上の配線パ
ターン情報として、その疑似画像情報および電極番号な
いしはワイヤ番号等を表示することにより、検査作業者
は誤配線が発見した場合において発見された誤配線がど
の位置であるかを容易に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る誤配線検査装置の構
成を示す構成図である。
【図２】 図１の誤配線検査装置の検査フローを示すフ
ローチャートである。
【図３】 図１の画像処理装置における画像合成の説明
図である。
【図４】 図１の装置におけるアライメントポイントの
設定に関する説明図である。
【図５】 図１の装置におけるアライメントポイントの
設定に関する説明図である。
【図６】 本発明の第１の実施例に係る誤配線検査装置
の表示画像の説明図である。
【図７】 半導体装置を説明する模式図である。
【図８】 図７の模式図の部分拡大図である。
【符号の説明】
１：中央処理装置、２：照明制御装置、３：ステージ制
御装置、４：搬送制御装置、５：画像処理装置、１１：
搬送装置、１２：ステージ、１３：半導体装置、１４：
半導体チップ、１５：リードフレーム、２０：撮像系、
２１：照明装置、２２：結像光学系、２３：ＣＣＤカメ
ラ、３１：表示装置、４１：ＣＡＤ装置、５１：表示枠
（撮像範囲）、５２：表示枠（表示範囲）、５３：表示
枠（検査画像）、６１，６４：電極部ボンディング点、
６２，６５：ワイヤ、６３，６６：リード部ボンディン
グ点、７１，７４：半導体チップ、７２，７５：第１ア
ライメント点、７３，７６：第２アライメント点。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 G01B 11/24

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配線工程が完了した半導体装置の実画像
    情報を取り込む画像取り込み手段と、該実画像と設計上
    の配線パターン情報とを同一画面内に表示する画像表示
    手段とを具備し、前記画面上に表示された前記設計上の
    配線パターンは、疑似画像情報および電極番号ないしは
    ワイヤ番号を含むことを特徴とする誤配線検査装置。
  2. 【請求項２】 前記設計上の配線パターン情報と前記配
    線工程が完了した半導体装置の実画像情報とを重ねて表
    示することを特徴とする請求項１記載の誤配線検査装
    置。
  3. 【請求項３】 前記設計上の配線パターン情報と前記配
    線工程が完了した半導体装置の実画像情報の表示倍率お
    よび表示角度を自動的に調整する手段を具備することを
    特徴とする請求項１記載の誤配線検査装置。
  4. 【請求項４】 前記実画像情報の表示位置の移動に追従
    して、前記設計上の配線パターン情報の表示箇所を移動
    させる手段を具備することを特徴とする請求項１記載の
    誤配線検査装置。
  5. 【請求項５】 配線工程が完了した半導体装置の実画像
    情報を取り込む工程と、該実画像と設計上の配線パター
    ン情報とを同一画面内に表示する工程とを具備し、前記
    画面上に表示された前記設計上の配線パターンは、疑似
    画像情報および電極番号ないしはワイヤ番号を含むこと
    を特徴とする誤配線検査方法。
  6. 【請求項６】 前記表示する工程においては、前記設計
    上の配線パターン情報と前記配線工程が完了した半導体
    装置の実画像情報とを重ねて表示することを特徴とする
    請求項５記載の誤配線検査方法。
  7. 【請求項７】 前記同一画面内に表示された設計上の配
    線パターン情報と前記配線工程が完了した半導体装置の
    実画像情報の表示倍率および表示角度を調整する工程を
    さらに備えることを特徴とする請求項５記載の誤配線検
    査方法。
  8. 【請求項８】 前記実画像情報の表示位置の移動に追従
    して、前記設計上の配線パターン情報の表示箇所を移動
    させる工程を具備することを特徴とする請求項５記載の
    誤配線検査方法。
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