JP3603549B2 - 半導体外観検査装置及び半導体外観検査方法 - Google Patents
半導体外観検査装置及び半導体外観検査方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像処理技術を用いて半導体の外観検査を行う半導体外観検査装置及び半導体外観検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、例えば、特開平５−１２１５１２号公報に開示された従来の半導体検査装置を示す構成図である。図において、１は被検査物である半導体チップ、２は半導体チップ１を斜方から照明するリング照明などを用いた斜方照明、３は半導体チップ１を垂直方向から照明するための落射照明、４は落射照明３の光を集光するレンズ、５は落射照明３からの照明光を半導体チップ１に照射するハーフミラー、６は半導体チップ１を撮像するための撮像手段、７は斜方照明２、落射照明３、撮像手段６で構成された光学ヘッド、８は光学ヘッド７を半導体チップ１に対して位置決めするＸＹＺステージ、９は撮像手段６より取り込まれた撮像画像を解析する画像処理手段、１０は半導体チップ１にボンディングされた金線のワイヤである。
【０００３】
また図１５は、上記図１４における半導体チップ１を示す概略図である。図において、１１はボンディング時に形成されたボール、１２は電極面でアルミなどでできたパッド、１３はステッチ、１４はリードである。
【０００４】
また図１６は、パッド１２にワイヤ１０をボンディングする様子を示す図である。図において、１１ａはチャンファー部、１１ｂはつば部、１５はキャピラリである。キャピラリ１５内には金線であるワイヤ１０が挿入されており、このキャピラリ１５をパッド１２に押しつけることによってボンディングされ、ボール１１が形成される。ボール１１は、さらに、キャピラリ先端内面で形成されたチャンファー部１１ａ、キャピラリ先端平面部で形成されたつば部１１ｂとに分けられる。
【０００５】
また図１７は、上記ボール１１の断面図であり、照明光の反射の様子を示した図である。図において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは照明光である。また図１８は、このボール１１を撮像したときの撮像画像を示す図である。
【０００６】
次に動作について説明する。まず最初に、被検査物である半導体チップ１上のボール１１の撮像をして検査を行う場合について説明する。ＸＹＺステージ８を使用して撮像手段６をボール１１が存在する位置に移動させ、斜方照明２及び落射照明３を用いてボール１１を照明し、焦点を合わせた上でボール１１を撮像する。
【０００７】
このとき、ボール１１に照射した照明光は、上記図１７のように反射する。まず、チャンファー部１１ａに照射された照明光Ａは、チャンファー部１１ａの表面が傾斜を持った鏡面であるため入射方向に反射されない。また、キャピラリ先端平面部によって形成されたつば部１１ｂに照射された照明光Ｂ、Ｃは、つば部１１ｂ表面がフラットであるため入射方向に反射される。パッド１２の表面に照射された照明光Ｅは、照明光Ｂ及びＣと同様に入射方向に反射される。
【０００８】
このため、ボール１１及びパッド１２の撮像画像は、上記図１８に示すように、反射光が返ってくるパッド１２の表面及びつば部１１ｂにおいて明るくなり、反射光が返ってこないチャンファー部１１ａにおいて暗くなる。この画像に対して、画像処理手段９を用いてボール１１の外形寸法、及び中心座標を算出するといった外観検査を行う。
【０００９】
次に、上記図１５におけるステッチ１３の撮像をして検査を行う場合について説明する。図１９は、リード１４にワイヤ１０をボンディングする様子を示す図である。図において、１３ａはステッチ傾斜部、１３ｂはステッチ平坦部である。キャピラリ１５内には金線であるワイヤ１０が挿入されており、このキャピラリ１５をリード１４に押しつけることによってボンディングされ、ステッチ１３が形成される。ステッチ１３は、さらに、キャピラリ先端傾斜部で形成されたステッチ傾斜部１３ａとキャピラリ先端平面部で形成されたステッチ平坦部１３ｂとに分けられる。
【００１０】
また図２０は、このステッチ１３の断面図であり、照明光の反射の様子を示した図である。図において、ａ、ｂ、ｃ、ｄは照明光である。また、図２１は、ステッチ１３を撮像したときの撮像画像を示す図である。
【００１１】
撮像はボール１１の場合と同様のステップで行われる。このとき、ステッチ１３に照射した照明光は、上記図２０のように反射する。ワイヤ１０に照射された照明光ａは、ワイヤ１０が光軸に対して傾斜しているため、入射方向に反射されない。また、ステッチ１３に照射された照明光ｂ及びｃのうち、キャピラリ１５の先端傾斜部で形成されたステッチ傾斜部１３ａに照射された照明光ｂは、傾斜部であるため入射方向に反射されない。しかし、キャピラリ１５の先端平面部で形成されたステッチ平坦部１３ｂに照射された照明光ｃは、平坦部であるため入射方向に反射される。リード１４に照射された照明光ｄも同様に入射方向に反射される。
【００１２】
このため、ステッチ１３及びリード１４の撮像画像は、上記図２１に示すように、反射光の返ってこないワイヤ１０及びステッチ傾斜部１３ａにおいて暗くなり、反射光が返ってくるステッチ平坦部１３ｂ及びリード１４において明るくなる。この画像に対して画像処理手段９を用いて、ステッチ１３の幅、長さ、中心座標を算出するなどの外観検査を行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、上記従来例に示すようなワイヤボンディング状態を検査する装置においては、パッド１２に対するボール１１のずれ量を計測するため、ボール１１全体をパッド１２から分離、識別する必要がある。しかし、上記従来例では、上記図１８に示す撮像画像のように、つば部１１ｂとパッド１２とが共に反射光で明るくなり区別がつきにくく、ボール１１全体を正確に識別、検査するのは困難であった。また、上記図２０におけるステッチ１３の撮像画像においても、ステッチ平坦部１３ｂとリード１４とが共に反射光で明るくなって区別がつきにくく、ステッチ１３全体を正確に識別、検査することが困難であった。
【００１４】
以上のように、従来の半導体検査装置及び検査方法では、抽出したい特定領域を識別することが困難であり、処理の精度や安定性が悪いという問題点があった。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、被検査物の抽出したい特定の領域を、精度良く且つ安定した状態で識別することができる半導体検査装置及び半導体検査方法を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体外観検査装置は、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過するフィルタ手段、撮像手段で得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００１７】
また、フィルタ手段は、光変調素子を用いて透過できる光波長領域を変えられるものである。
【００１８】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像手段、第一の撮像手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第一の撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の撮像手段で撮像した撮像画像と、第二の撮像手段で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００１９】
また、第二の撮像手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第二の撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたものである。
【００２０】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段、第一のフィルタ手段または第二のフィルタ手段のいずれかを選択するフィルタ切り替え手段、このフィルタ切り替え手段で選択された第一のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像とフィルタ切り替え手段で選択された第二のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００２１】
また、落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源である。
【００２２】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する第一の落射照明手段及び第二の落射照明手段、上記第一の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、上記第二の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、第一の落射照明手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像と、第二の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００２３】
また、第二の落射照明手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたものである。
【００２４】
また、第一及び第二の落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源である。
【００２５】
また、この発明に係る半導体外観検査方法は、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する工程、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を撮像する工程、得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する工程を含むものである。
【００２７】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第一の照射工程、この第一の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第一の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像工程、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が小さくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第二の照射工程、この第二の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第二の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像工程、第一及び第二の撮像工程で得られた撮像画像の差分をとることにより被検査物の特定の領域を識別する工程を含むものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による半導体検査装置を示す構成図である。図において、１は被検査物である半導体チップ、３は照明手段であり半導体チップ１を垂直方向から照明するための落射照明、４はレンズ、５はハーフミラー、６は半導体チップ１を撮像するためのＣＣＤカメラなどの撮像手段、９は撮像手段６より取り込まれた撮像画像を解析する画像処理手段、１０は半導体チップ１にボンディングされた金線のワイヤ、１６は落射照明３に設けられ照明光の光波長領域を限定するフィルタ手段、１７は半導体チップ１の全領域に落射照明３からの照明光エリア及び撮像エリアを切り替えるための光軸偏向切り替え手段である。
【００２９】
また図２は、被検査物である半導体チップ１を構成する、金、銀、アルミにおける光波長と反射率との関係を示す図である。また図３は、フィルタ手段１６に用いる青色フィルタの透過特性を示す図である。また図４は、本実施の形態１による半導体検査装置でボール１１を撮像した撮像画像、図５は、同じく本実施の形態１による半導体検査装置でステッチ１３を撮像した撮像画像を示す図である。
【００３０】
次に動作について説明する。落射照明３から出射した照明光は、フィルタ手段１６を介しハーフミラー５によって光軸偏向切り替え手段１７に入射する。光軸偏向切り替え手段１７は高速に視野の切り替えを行うことが可能である。半導体チップ１によって反射した反射光は、光軸偏向切り替え手段１７、ハーフミラー５、レンズ４を介して撮像手段６に入射し、撮像手段６は半導体チップ１の撮像を行う。なお、落射照明３及び光軸偏向切り替え手段１７は、図示されない制御手段によって、適宜制御が行われている。
【００３１】
次に、フィルタ手段１６を付加する意味について、上記従来例におけるボール１１の撮像及び検査を例に説明する。ここで、ボール１１は金、パッド１２はアルミを用いたとする。
【００３２】
上記図２に示すように、アルミの反射率と金の反射率を見ると３５０〜５００ｎｍの光波長領域において大きな差が発生していることが分かる。即ち、３５０〜５００ｎｍの光波長領域の照明光を照射すれば、アルミ表面による反射光量は大きく発生するが、金表面による反射光量は少なくなる。そこで、上記図３に示すような、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの光波長領域を透過する青色フィルタをフィルタ手段１６として用いる。アルミで形成されたパッド１２による照明光Ｄ（上記図１７）の反射光は従来通り発生するが、金で形成されたボール１１による照明光Ａ、Ｂ及びＣ（上記図１７）の反射光量は低減される。
【００３３】
従って、上記従来例における図１８に示すような、つば部１１ｂとパッド１２との区別がつかない画像を、図４に示すような、つば部１１ｂを含めたボール１１全体をパッド１２から分離した画像に改善することできる。これにより、画像処理手段９は、ボール１１を容易に識別することができ、精度が高く、安定した処理が可能となる。
【００３４】
次に、上記従来例におけるステッチ１３の撮像及び検査を例に説明する。ここで、ステッチ１３は金、リードは銀を用いたとする。上記図２に示すように、金表面の反射率と銀表面の反射率は、３５０〜５００ｎｍの光波長領域において大きな差が発生していることが分かる。従って、ボール１１の撮像の場合と同様に、上記図３に示すような青色フィルタをフィルタ手段１６として用いることにより、銀で形成されたリード１４による照明光ｄ（上記図２０）の反射光は従来通り発生するが、金で形成されたステッチ１３による照明光ａ、ｂ及びｃ（上記図２０）の反射光量は低減される。
【００３５】
従って、上記従来例における図２１に示すようなステッチ平坦部１３ｂとリード１４との区別がつかない画像を、図５に示すような、ステッチ平坦部１３ｂを含めたステッチ１３全体をリード１４から分離した画像に識別することができ、精度が高く、安定した処理が可能となる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１によれば、複数の異なる物質からなる被検査物において、それぞれの物質の光波長領域による反射率の違いを利用して、それぞれの物質による反射光量の差が、撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域の照射光を照射するので、被検査物の検査したい領域、即ち特定の物質からなる領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査が可能となる。
【００３７】
また、フィルタ手段１６を用いることにより、照射光はほぼ単色光となるので、光学系の色収差による画像のぼけを小さくできる効果もある。
【００３８】
なお、上記実施の形態１では、フィルタ手段１６を落射照明３に設置して、照射光の光波長領域を限定する場合について説明したが、フィルタ手段１６を撮像手段６に設け、照射光の反射光の光波長領域を限定する構成としても、同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００３９】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による半導体検査装置を示す構成図である。図において、３ａは第一の照明手段、３ｂは第二の照明手段であり、上記実施の形態１と異なって照明手段が複数設けられている。また、５１は全反射ミラーである。また図７は、この発明の実施の形態２による半導体検査装置でボール１１を撮像した撮像画像である。
【００４０】
次に動作について説明する。ボール１１の撮像及び検査を例に説明する。まず、フィルタ手段１６（上記実施の形態１と同様青色フィルタ）を備えた第一の照明手段３ａによる照射光でボール１１の撮像を行う。上記実施の形態１と同様に、上記図４に示すような撮像画像が得られ、撮像画像は画像処理手段９内に保存される。
【００４１】
次に、フィルタ手段を備えていない第二の照明手段３ｂによる照射光でボール１１の撮像を行う。第二の照明手段３ｂによる照射光は、光波長領域が限定されていないため、上記従来例における図１８に示すようなチャンファー部１１ａのみの撮像画像を得ることができる。従って、先ほど画像処理手段９に一時保存した青色フィルタ１６による撮像画像（図４）と、光波長領域を限定しない照射光で撮像した撮像画像（図１８）との差分をとることにより、図７に示すような、つば部１１ｂのみの画像を抽出することができる。
【００４２】
ボール１１におけるつば部１１ｂのみの撮像画像を抽出することができれば、ボンディング時のキャピラリ１５のずれ量、ボール１１全体のパッド１２からのはみ出し量、及びボール１１形成時のキャピラリ１５とのずれ量を計測することができるため、これらのずれ量をボンディング装置にフィードバックし、修正を行うことで不良を低減することが可能となる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１のように特定の物質からなる領域を抽出し、且つ上記従来例のように、被検査物の形状の違いによる照射光の反射方向の違いを利用して特定の領域を抽出し、さらにこれらの差分をとるので、検査したい特定の領域を識別することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態２では、照明手段を複数設け、フィルタ手段を照明手段に設けた構成について説明したが、、撮像手段を複数設け、フィルタ手段を撮像手段に設ける構成にしても良い。図８は、この発明の実施の形態２による別の半導体検査装置を示す構成図である。図において、６ａはフィルタ手段１６を備えた第一の撮像手段、６ｂは第二の撮像手段である。
【００４５】
この場合、フィルタ手段１６を備えた第一の撮像手段６ａで撮像した撮像画像と、フィルタ手段１６を備えていない第二の撮像手段６ｂで撮像した撮像画像との差分をとれば、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
実施の形態３．
上記実施の形態２において、光波長領域を限定しない照射光で撮像して図１８に示すような撮像画像を得たが、光波長領域を限定しない照射光即ち通常光は、金とアルミの反射率に差がでる光波長領域の成分も含んでいるため、上記図１８において、金でできたつば部１１ｂとアルミでできたパッド１２とにむらができ、チャンファー部１１ａとのコントラストが悪化して、つば部１１ｂを明瞭に抽出できなくなることも考えられる。そこで、本実施の形態では、第二のフィルタ手段として、それぞれの反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなるようなフィルタを用いて、識別したい領域をさらに明瞭に抽出するものである。
【００４７】
図９は、この発明の実施の形態３による半導体検査装置を示す構成図である。図において、１６ａは第一の照明手段３ａに設けられた第一のフィルタ手段であり、ここでは上記実施の形態１で用いた青色フィルタ、１６ｂは第二の照明手段３ｂに設けられた第二のフィルタ手段であり、ここでは青色フィルタ１６ａとは透過する光波長領域が異なる赤色フィルタである。また図１０は、第二のフィルタ手段１６ｂに用いる赤色フィルタの透過特性を示す図である。
【００４８】
次に動作について説明する。ボール１１の撮像及び検査を例に説明する。まず、上記実施の形態１と同様の手順で、第一のフィルタ手段１６ａを備えた第一の照明手段３ａによる照射光で撮像を行う。第一のフィルタ手段１６ａには青色フィルタが用いられているため、上記図４に示すような撮像画像が得られ、撮像画像は画像処理手段９内に保存される。
【００４９】
次に、第二のフィルタ手段１６ｂを備えた第二の照明手段３ｂによる照射光で撮像を行う。ここで第二のフィルタ手段１６ｂとして赤色フィルタを用いる。赤色フィルタ１６ｂは、図１０に示すように、約６００ｎｍ以上の光波長領域を透過する。上記図２において、金とアルミにおける６００ｎｍ以上の光波長域の反射率を見ると、金及びアルミともに反射率に差はなく、金表面による反射光量もアルミ表面による反射光量もほぼ同量であると言える。このため、赤色フィルタ１６ｂによって光波長領域を限定した照射光による撮像を行えば、アルミで形成されたパッド１２による照明光Ｄ（上記図１７）の反射光と、金で形成されたボール１１による照明光Ｂ及びＣ（上記図１７）の反射光の量はほぼ同量となり、上記図１８に示す撮像画像におけるチャンファー部１１ａを明瞭に浮き上がらせた撮像画像を得ることができる。
【００５０】
従って、上記実施の形態２のように、画像処理手段９に一時保存した青色フィルタ１６ａによる撮像画像と、今撮像した赤色フィルタ１６ｂによる撮像画像との差分をとることにより、つば部１１ｂのみの画像を、上記実施の形態２よりも良好に抽出することができる。
【００５１】
以上のように、この実施の形態３によれば、被検査物を構成する物質のそれぞれの反射光量の差が撮像手段の受光面で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を設けることにより、検査したい特定の領域をさらに明瞭に抽出することができる。
【００５２】
なお、上記実施の形態３では、照明手段を複数設け、それぞれの照明手段にフィルタ手段を設けた構成について説明したが、撮像手段を複数設け、それぞれの撮像手段にフィルタ手段を設ける構成にしても良い。図１１は、この発明の実施の形態３による別の半導体検査装置を示す構成図である。図において、６ａはフィルタ手段１６ａを備えた第一の撮像手段、６ｂはフィルタ手段１６ｂを備えた第二の撮像手段である。
【００５３】
この場合、フィルタ手段１６ａを備えた第一の撮像手段６ａで撮像した撮像画像と、フィルタ手段１６ｂを備えた第二の撮像手段６ｂで撮像した撮像画像との差分をとれば、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、照明手段または撮像手段を複数設け、さらにそれぞれの照明手段または撮像手段にフィルタ手段を設けた構成を説明したが、本実施の形態では、フィルタ切り替え手段を用いて、照明手段または撮像手段を上記実施の形態１と同様に単数にするものである。
【００５５】
図１２は、この発明の実施の形態４による半導体検査装置を示す構成図である。
図において、１８は第一のフィルタ手段１６ａ及び第二のフィルタ手段１６ｂを切り替えるフィルタ切り替え手段である。
【００５６】
フィルタ切り替え手段１８で第一のフィルタ手段１６ａを選択して、第一のフィルタ手段１６ａを介した照明光による撮像画像と、フィルタ切り替え手段１８で第二のフィルタ手段１６ｂを選択して、第二のフィルタ手段１６ｂを介した照明光による撮像画像との差分をとれば、上記実施の形態３と同様の画像を得ることができる。従って、照明手段を複数設けなくても、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態４では、第一のフィルタ手段１６ａ及び第二のフィルタ手段１６ｂ、さらにこれらを切り替えるフィルタ切り替え手段１８を、落射照明３側に設置した場合について説明したが、これらの構成を撮像手段６側に設置しても、上記実施の形態４と同様の効果が得られるのは言うまでもない。
【００５８】
実施の形態５．
上記実施の形態３及び４では、透過する光波長領域がそれぞれ異なる第一のフィルタ手段１６ａ及び第二のフィルタ手段１６ｂを用いて撮像する場合について説明したが、本実施の形態のように、光変調素子を用いて電気的に透過できる光波長領域を切り替えれば、一つのフィルタ手段で、複数のフィルタ手段を用いた上記実施の形態３及び４と同様な効果を得ることができ、装置構成を簡略化できる効果も得られる。
【００５９】
また、電気的に光波長領域の切り替えを行うため、上記実施の形態４に記載の、フィルタ切り替え手段１８を用いる手法と比べて、切り替えの応答性を向上させる効果も得られる。
【００６０】
なお、光変調素子としては、超音波を媒体に印加し、この媒体に光線が入射したとき、媒体中の超音波によって光線の一部が回析するといういわゆる音響光学効果を利用して透過できる光波長領域が変えられる音響光学フィルタなどを用いることが望ましい。
【００６１】
実施の形態６．
上記実施の形態１から４において、落射照明３に用いる光源については述べなかったが、一般的な検査装置の場合、光源にはハロゲンランプが用いられる。ハロゲンランプの分光分布は、図１３（ａ）に示すように、短波長領域では光強度が弱く、長波長領域になるに従って光強度が強くなるという分光分布である。一方、上記実施の形態１から３において用いる青色フィルタは、透過光波長領域が４００〜４８０ｎｍと比較的短波長領域である。従って、青色フィルタを使用する場合に光源としてハロゲンランプを使用すると、照射光の光強度が強くなる波長領域と、フィルタが透過できる光波長領域とが異なるため、被検査物への照明効率が低下するという問題点がある。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、青色フィルタに対する光源としてメタルハライドランプを用いる。メタルハライドランプの分光分布は、図１３（ｂ）に示すように、４００〜６００ｎｍの間で光強度が強くなる。一方、青色フィルタの透過光波長領域は４００〜４８０ｎｍである。従って、照射光の光強度が強くなる波長領域と、フィルタが透過できる光波長領域とがほぼ一致しているため、フィルタ手段を透過する光量を増大させることができ、被検査物に効率良く照明を照射することができる。
【００６３】
なお、赤色フィルタの透過光波長領域は約６００ｎｍ以上であるため、ハロゲンランプで照射すれば良いことが分かる。また、上記実施の形態６では、青色フィルタに対する光源としてメタルハライドランプを用いた例について説明したが、使用するフィルタの透過光波長領域とほぼ一致する光波長領域を持つ光源であればこれに限るものではない。
【００６４】
実施の形態７．
上記実施の形態１から６において、半導体におけるワイヤボンディングの状態検査に、本発明による検査装置及び検査方法を適用した場合について説明してきたが、本発明の検査装置及び検査方法は、ワイヤボンディングの状態検査に限られるものではない。
【００６５】
例えば、半導体チップは、一般にシリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの半導体基板の上に、金蒸着などで電極が形成されている。このような半導体チップの外観検査を行う場合、従来の照明では、照射光がＳｉやＧａＡｓを透過してしまい、金蒸着による電極は検出できても、半導体チップ全体の外観は検出できない。そこで、上記各実施の形態のように、青色フィルタを介した照射光を照射すれば、照射光はＳｉやＧａＡｓで反射し、半導体チップ全体の外観を識別することができる。
【００６６】
また、薄膜の金電極の下に、金電極とは形状が異なるアルミ電極が存在する半導体チップの該アルミ電極を検査したい場合、従来の照明で撮像すると、照明光は金電極表面で反射してしまい、下のアルミ電極を識別することはできない。しかし、上記各実施の形態のように、青色フィルタを介した照明光を照射すれば、金電極表面では反射せずそのまま透過してアルミ電極で反射するため、アルミ電極の形状を識別することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過するフィルタ手段、撮像手段で得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の物質からなる領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００６８】
また、請求項２記載の発明によれば、フィルタ手段は、光変調素子を用いて透過できる光波長領域を変えられるので、装置構成を簡略化できる効果が得られる。
【００６９】
また、請求項３記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像手段、第一の撮像手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第一の撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の撮像手段で撮像した撮像画像と、第二の撮像手段で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７０】
また、請求項４記載の発明によれば、第二の撮像手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第二の撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７１】
また、請求項５記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段、第一のフィルタ手段または第二のフィルタ手段のいずれかを選択するフィルタ切り替え手段、このフィルタ切り替え手段で選択された第一のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像とフィルタ切り替え手段で選択された第二のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７２】
また、請求項６記載の発明によれば、落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源であるので、被検査物に効率よく照明を照射することができる効果が得られる。
【００７３】
また、請求項７記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する第一の落射照明手段及び第二の落射照明手段、上記第一の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、上記第二の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、第一の落射照明手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像と、第二の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７４】
また、請求項８記載の発明によれば、第二の落射照明手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７５】
また、請求項９記載の発明によれば、第一及び第二の落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源であるので、被検査物に効率よく照明を照射することができる効果が得られる。
【００７６】
また、請求項１０記載の発明によれば、この発明に係る半導体外観検査方法は、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する工程、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を撮像する工程、得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する工程を含むので、被検査物の特定の物質からなる領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７８】
また、請求項１１記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第一の照射工程、この第一の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第一の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像工程、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が小さくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第二の照射工程、この第二の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第二の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像工程、第一及び第二の撮像工程で得られた撮像画像の差分をとることにより被検査物の特定の領域を識別する工程を含むので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による半導体検査装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による半導体検査装置を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１による半導体検査装置で使用するフィルタ手段の特性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による半導体検査装置で撮像した撮像画像を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による半導体検査装置で撮像した撮像画像を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２による半導体検査装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２による半導体検査装置で撮像した撮像画像を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２による別の半導体検査装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３による半導体検査装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による半導体検査装置で使用するフィルタ手段の特性を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による別の半導体検査装置を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による半導体検査装置を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による半導体検査装置に用いる光源の特性図である。
【図１４】従来の半導体検査装置を示す構成図である。
【図１５】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図１６】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図１７】従来の半導体検査装置で撮像した撮像画像である。
【図１８】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図１９】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図２０】従来の半導体検査装置で撮像した撮像画像である。
【図２１】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ、２ 斜方照明、３ 落射照明、４ レンズ、５ ハーフミラー、６ 撮像手段、７ 光学ヘッド、８ ＸＹＺステージ、９ 画像処理手段、１０ ワイヤ、１１ ボール、１２ パッド、１３ ステッチ、１４ リード、１５ キャピラリ、１６ フィルタ手段、１７ 光軸偏向切り替え手段、１８ フィルタ切り替え手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像処理技術を用いて半導体の外観検査を行う半導体外観検査装置及び半導体外観検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、例えば、特開平５−１２１５１２号公報に開示された従来の半導体検査装置を示す構成図である。図において、１は被検査物である半導体チップ、２は半導体チップ１を斜方から照明するリング照明などを用いた斜方照明、３は半導体チップ１を垂直方向から照明するための落射照明、４は落射照明３の光を集光するレンズ、５は落射照明３からの照明光を半導体チップ１に照射するハーフミラー、６は半導体チップ１を撮像するための撮像手段、７は斜方照明２、落射照明３、撮像手段６で構成された光学ヘッド、８は光学ヘッド７を半導体チップ１に対して位置決めするＸＹＺステージ、９は撮像手段６より取り込まれた撮像画像を解析する画像処理手段、１０は半導体チップ１にボンディングされた金線のワイヤである。
【０００３】
また図１５は、上記図１４における半導体チップ１を示す概略図である。図において、１１はボンディング時に形成されたボール、１２は電極面でアルミなどでできたパッド、１３はステッチ、１４はリードである。
【０００４】
また図１６は、パッド１２にワイヤ１０をボンディングする様子を示す図である。図において、１１ａはチャンファー部、１１ｂはつば部、１５はキャピラリである。キャピラリ１５内には金線であるワイヤ１０が挿入されており、このキャピラリ１５をパッド１２に押しつけることによってボンディングされ、ボール１１が形成される。ボール１１は、さらに、キャピラリ先端内面で形成されたチャンファー部１１ａ、キャピラリ先端平面部で形成されたつば部１１ｂとに分けられる。
【０００５】
また図１７は、上記ボール１１の断面図であり、照明光の反射の様子を示した図である。図において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは照明光である。また図１８は、このボール１１を撮像したときの撮像画像を示す図である。
【０００６】
次に動作について説明する。まず最初に、被検査物である半導体チップ１上のボール１１の撮像をして検査を行う場合について説明する。ＸＹＺステージ８を使用して撮像手段６をボール１１が存在する位置に移動させ、斜方照明２及び落射照明３を用いてボール１１を照明し、焦点を合わせた上でボール１１を撮像する。
【０００７】
このとき、ボール１１に照射した照明光は、上記図１７のように反射する。まず、チャンファー部１１ａに照射された照明光Ａは、チャンファー部１１ａの表面が傾斜を持った鏡面であるため入射方向に反射されない。また、キャピラリ先端平面部によって形成されたつば部１１ｂに照射された照明光Ｂ、Ｃは、つば部１１ｂ表面がフラットであるため入射方向に反射される。パッド１２の表面に照射された照明光Ｅは、照明光Ｂ及びＣと同様に入射方向に反射される。
【０００８】
このため、ボール１１及びパッド１２の撮像画像は、上記図１８に示すように、反射光が返ってくるパッド１２の表面及びつば部１１ｂにおいて明るくなり、反射光が返ってこないチャンファー部１１ａにおいて暗くなる。この画像に対して、画像処理手段９を用いてボール１１の外形寸法、及び中心座標を算出するといった外観検査を行う。
【０００９】
次に、上記図１５におけるステッチ１３の撮像をして検査を行う場合について説明する。図１９は、リード１４にワイヤ１０をボンディングする様子を示す図である。図において、１３ａはステッチ傾斜部、１３ｂはステッチ平坦部である。キャピラリ１５内には金線であるワイヤ１０が挿入されており、このキャピラリ１５をリード１４に押しつけることによってボンディングされ、ステッチ１３が形成される。ステッチ１３は、さらに、キャピラリ先端傾斜部で形成されたステッチ傾斜部１３ａとキャピラリ先端平面部で形成されたステッチ平坦部１３ｂとに分けられる。
【００１０】
また図２０は、このステッチ１３の断面図であり、照明光の反射の様子を示した図である。図において、ａ、ｂ、ｃ、ｄは照明光である。また、図２１は、ステッチ１３を撮像したときの撮像画像を示す図である。
【００１１】
撮像はボール１１の場合と同様のステップで行われる。このとき、ステッチ１３に照射した照明光は、上記図２０のように反射する。ワイヤ１０に照射された照明光ａは、ワイヤ１０が光軸に対して傾斜しているため、入射方向に反射されない。また、ステッチ１３に照射された照明光ｂ及びｃのうち、キャピラリ１５の先端傾斜部で形成されたステッチ傾斜部１３ａに照射された照明光ｂは、傾斜部であるため入射方向に反射されない。しかし、キャピラリ１５の先端平面部で形成されたステッチ平坦部１３ｂに照射された照明光ｃは、平坦部であるため入射方向に反射される。リード１４に照射された照明光ｄも同様に入射方向に反射される。
【００１２】
このため、ステッチ１３及びリード１４の撮像画像は、上記図２１に示すように、反射光の返ってこないワイヤ１０及びステッチ傾斜部１３ａにおいて暗くなり、反射光が返ってくるステッチ平坦部１３ｂ及びリード１４において明るくなる。この画像に対して画像処理手段９を用いて、ステッチ１３の幅、長さ、中心座標を算出するなどの外観検査を行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、上記従来例に示すようなワイヤボンディング状態を検査する装置においては、パッド１２に対するボール１１のずれ量を計測するため、ボール１１全体をパッド１２から分離、識別する必要がある。しかし、上記従来例では、上記図１８に示す撮像画像のように、つば部１１ｂとパッド１２とが共に反射光で明るくなり区別がつきにくく、ボール１１全体を正確に識別、検査するのは困難であった。また、上記図２０におけるステッチ１３の撮像画像においても、ステッチ平坦部１３ｂとリード１４とが共に反射光で明るくなって区別がつきにくく、ステッチ１３全体を正確に識別、検査することが困難であった。
【００１４】
以上のように、従来の半導体検査装置及び検査方法では、抽出したい特定領域を識別することが困難であり、処理の精度や安定性が悪いという問題点があった。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、被検査物の抽出したい特定の領域を、精度良く且つ安定した状態で識別することができる半導体検査装置及び半導体検査方法を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体外観検査装置は、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過するフィルタ手段、撮像手段で得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００１７】
また、フィルタ手段は、光変調素子を用いて透過できる光波長領域を変えられるものである。
【００１８】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像手段、第一の撮像手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第一の撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の撮像手段で撮像した撮像画像と、第二の撮像手段で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００１９】
また、第二の撮像手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第二の撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたものである。
【００２０】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段、第一のフィルタ手段または第二のフィルタ手段のいずれかを選択するフィルタ切り替え手段、このフィルタ切り替え手段で選択された第一のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像とフィルタ切り替え手段で選択された第二のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００２１】
また、落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源である。
【００２２】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する第一の落射照明手段及び第二の落射照明手段、上記第一の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、上記第二の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、第一の落射照明手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像と、第二の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたものである。
【００２３】
また、第二の落射照明手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたものである。
【００２４】
また、第一及び第二の落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源である。
【００２５】
また、この発明に係る半導体外観検査方法は、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する工程、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を撮像する工程、得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する工程を含むものである。
【００２７】
また、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第一の照射工程、この第一の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第一の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像工程、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が小さくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第二の照射工程、この第二の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第二の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像工程、第一及び第二の撮像工程で得られた撮像画像の差分をとることにより被検査物の特定の領域を識別する工程を含むものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による半導体検査装置を示す構成図である。図において、１は被検査物である半導体チップ、３は照明手段であり半導体チップ１を垂直方向から照明するための落射照明、４はレンズ、５はハーフミラー、６は半導体チップ１を撮像するためのＣＣＤカメラなどの撮像手段、９は撮像手段６より取り込まれた撮像画像を解析する画像処理手段、１０は半導体チップ１にボンディングされた金線のワイヤ、１６は落射照明３に設けられ照明光の光波長領域を限定するフィルタ手段、１７は半導体チップ１の全領域に落射照明３からの照明光エリア及び撮像エリアを切り替えるための光軸偏向切り替え手段である。
【００２９】
また図２は、被検査物である半導体チップ１を構成する、金、銀、アルミにおける光波長と反射率との関係を示す図である。また図３は、フィルタ手段１６に用いる青色フィルタの透過特性を示す図である。また図４は、本実施の形態１による半導体検査装置でボール１１を撮像した撮像画像、図５は、同じく本実施の形態１による半導体検査装置でステッチ１３を撮像した撮像画像を示す図である。
【００３０】
次に動作について説明する。落射照明３から出射した照明光は、フィルタ手段１６を介しハーフミラー５によって光軸偏向切り替え手段１７に入射する。光軸偏向切り替え手段１７は高速に視野の切り替えを行うことが可能である。半導体チップ１によって反射した反射光は、光軸偏向切り替え手段１７、ハーフミラー５、レンズ４を介して撮像手段６に入射し、撮像手段６は半導体チップ１の撮像を行う。なお、落射照明３及び光軸偏向切り替え手段１７は、図示されない制御手段によって、適宜制御が行われている。
【００３１】
次に、フィルタ手段１６を付加する意味について、上記従来例におけるボール１１の撮像及び検査を例に説明する。ここで、ボール１１は金、パッド１２はアルミを用いたとする。
【００３２】
上記図２に示すように、アルミの反射率と金の反射率を見ると３５０〜５００ｎｍの光波長領域において大きな差が発生していることが分かる。即ち、３５０〜５００ｎｍの光波長領域の照明光を照射すれば、アルミ表面による反射光量は大きく発生するが、金表面による反射光量は少なくなる。そこで、上記図３に示すような、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの光波長領域を透過する青色フィルタをフィルタ手段１６として用いる。アルミで形成されたパッド１２による照明光Ｄ（上記図１７）の反射光は従来通り発生するが、金で形成されたボール１１による照明光Ａ、Ｂ及びＣ（上記図１７）の反射光量は低減される。
【００３３】
従って、上記従来例における図１８に示すような、つば部１１ｂとパッド１２との区別がつかない画像を、図４に示すような、つば部１１ｂを含めたボール１１全体をパッド１２から分離した画像に改善することできる。これにより、画像処理手段９は、ボール１１を容易に識別することができ、精度が高く、安定した処理が可能となる。
【００３４】
次に、上記従来例におけるステッチ１３の撮像及び検査を例に説明する。ここで、ステッチ１３は金、リードは銀を用いたとする。上記図２に示すように、金表面の反射率と銀表面の反射率は、３５０〜５００ｎｍの光波長領域において大きな差が発生していることが分かる。従って、ボール１１の撮像の場合と同様に、上記図３に示すような青色フィルタをフィルタ手段１６として用いることにより、銀で形成されたリード１４による照明光ｄ（上記図２０）の反射光は従来通り発生するが、金で形成されたステッチ１３による照明光ａ、ｂ及びｃ（上記図２０）の反射光量は低減される。
【００３５】
従って、上記従来例における図２１に示すようなステッチ平坦部１３ｂとリード１４との区別がつかない画像を、図５に示すような、ステッチ平坦部１３ｂを含めたステッチ１３全体をリード１４から分離した画像に識別することができ、精度が高く、安定した処理が可能となる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１によれば、複数の異なる物質からなる被検査物において、それぞれの物質の光波長領域による反射率の違いを利用して、それぞれの物質による反射光量の差が、撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域の照射光を照射するので、被検査物の検査したい領域、即ち特定の物質からなる領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査が可能となる。
【００３７】
また、フィルタ手段１６を用いることにより、照射光はほぼ単色光となるので、光学系の色収差による画像のぼけを小さくできる効果もある。
【００３８】
なお、上記実施の形態１では、フィルタ手段１６を落射照明３に設置して、照射光の光波長領域を限定する場合について説明したが、フィルタ手段１６を撮像手段６に設け、照射光の反射光の光波長領域を限定する構成としても、同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００３９】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による半導体検査装置を示す構成図である。図において、３ａは第一の照明手段、３ｂは第二の照明手段であり、上記実施の形態１と異なって照明手段が複数設けられている。また、５１は全反射ミラーである。また図７は、この発明の実施の形態２による半導体検査装置でボール１１を撮像した撮像画像である。
【００４０】
次に動作について説明する。ボール１１の撮像及び検査を例に説明する。まず、フィルタ手段１６（上記実施の形態１と同様青色フィルタ）を備えた第一の照明手段３ａによる照射光でボール１１の撮像を行う。上記実施の形態１と同様に、上記図４に示すような撮像画像が得られ、撮像画像は画像処理手段９内に保存される。
【００４１】
次に、フィルタ手段を備えていない第二の照明手段３ｂによる照射光でボール１１の撮像を行う。第二の照明手段３ｂによる照射光は、光波長領域が限定されていないため、上記従来例における図１８に示すようなチャンファー部１１ａのみの撮像画像を得ることができる。従って、先ほど画像処理手段９に一時保存した青色フィルタ１６による撮像画像（図４）と、光波長領域を限定しない照射光で撮像した撮像画像（図１８）との差分をとることにより、図７に示すような、つば部１１ｂのみの画像を抽出することができる。
【００４２】
ボール１１におけるつば部１１ｂのみの撮像画像を抽出することができれば、ボンディング時のキャピラリ１５のずれ量、ボール１１全体のパッド１２からのはみ出し量、及びボール１１形成時のキャピラリ１５とのずれ量を計測することができるため、これらのずれ量をボンディング装置にフィードバックし、修正を行うことで不良を低減することが可能となる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１のように特定の物質からなる領域を抽出し、且つ上記従来例のように、被検査物の形状の違いによる照射光の反射方向の違いを利用して特定の領域を抽出し、さらにこれらの差分をとるので、検査したい特定の領域を識別することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態２では、照明手段を複数設け、フィルタ手段を照明手段に設けた構成について説明したが、、撮像手段を複数設け、フィルタ手段を撮像手段に設ける構成にしても良い。図８は、この発明の実施の形態２による別の半導体検査装置を示す構成図である。図において、６ａはフィルタ手段１６を備えた第一の撮像手段、６ｂは第二の撮像手段である。
【００４５】
この場合、フィルタ手段１６を備えた第一の撮像手段６ａで撮像した撮像画像と、フィルタ手段１６を備えていない第二の撮像手段６ｂで撮像した撮像画像との差分をとれば、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
実施の形態３．
上記実施の形態２において、光波長領域を限定しない照射光で撮像して図１８に示すような撮像画像を得たが、光波長領域を限定しない照射光即ち通常光は、金とアルミの反射率に差がでる光波長領域の成分も含んでいるため、上記図１８において、金でできたつば部１１ｂとアルミでできたパッド１２とにむらができ、チャンファー部１１ａとのコントラストが悪化して、つば部１１ｂを明瞭に抽出できなくなることも考えられる。そこで、本実施の形態では、第二のフィルタ手段として、それぞれの反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなるようなフィルタを用いて、識別したい領域をさらに明瞭に抽出するものである。
【００４７】
図９は、この発明の実施の形態３による半導体検査装置を示す構成図である。図において、１６ａは第一の照明手段３ａに設けられた第一のフィルタ手段であり、ここでは上記実施の形態１で用いた青色フィルタ、１６ｂは第二の照明手段３ｂに設けられた第二のフィルタ手段であり、ここでは青色フィルタ１６ａとは透過する光波長領域が異なる赤色フィルタである。また図１０は、第二のフィルタ手段１６ｂに用いる赤色フィルタの透過特性を示す図である。
【００４８】
次に動作について説明する。ボール１１の撮像及び検査を例に説明する。まず、上記実施の形態１と同様の手順で、第一のフィルタ手段１６ａを備えた第一の照明手段３ａによる照射光で撮像を行う。第一のフィルタ手段１６ａには青色フィルタが用いられているため、上記図４に示すような撮像画像が得られ、撮像画像は画像処理手段９内に保存される。
【００４９】
次に、第二のフィルタ手段１６ｂを備えた第二の照明手段３ｂによる照射光で撮像を行う。ここで第二のフィルタ手段１６ｂとして赤色フィルタを用いる。赤色フィルタ１６ｂは、図１０に示すように、約６００ｎｍ以上の光波長領域を透過する。上記図２において、金とアルミにおける６００ｎｍ以上の光波長域の反射率を見ると、金及びアルミともに反射率に差はなく、金表面による反射光量もアルミ表面による反射光量もほぼ同量であると言える。このため、赤色フィルタ１６ｂによって光波長領域を限定した照射光による撮像を行えば、アルミで形成されたパッド１２による照明光Ｄ（上記図１７）の反射光と、金で形成されたボール１１による照明光Ｂ及びＣ（上記図１７）の反射光の量はほぼ同量となり、上記図１８に示す撮像画像におけるチャンファー部１１ａを明瞭に浮き上がらせた撮像画像を得ることができる。
【００５０】
従って、上記実施の形態２のように、画像処理手段９に一時保存した青色フィルタ１６ａによる撮像画像と、今撮像した赤色フィルタ１６ｂによる撮像画像との差分をとることにより、つば部１１ｂのみの画像を、上記実施の形態２よりも良好に抽出することができる。
【００５１】
以上のように、この実施の形態３によれば、被検査物を構成する物質のそれぞれの反射光量の差が撮像手段の受光面で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を設けることにより、検査したい特定の領域をさらに明瞭に抽出することができる。
【００５２】
なお、上記実施の形態３では、照明手段を複数設け、それぞれの照明手段にフィルタ手段を設けた構成について説明したが、撮像手段を複数設け、それぞれの撮像手段にフィルタ手段を設ける構成にしても良い。図１１は、この発明の実施の形態３による別の半導体検査装置を示す構成図である。図において、６ａはフィルタ手段１６ａを備えた第一の撮像手段、６ｂはフィルタ手段１６ｂを備えた第二の撮像手段である。
【００５３】
この場合、フィルタ手段１６ａを備えた第一の撮像手段６ａで撮像した撮像画像と、フィルタ手段１６ｂを備えた第二の撮像手段６ｂで撮像した撮像画像との差分をとれば、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、照明手段または撮像手段を複数設け、さらにそれぞれの照明手段または撮像手段にフィルタ手段を設けた構成を説明したが、本実施の形態では、フィルタ切り替え手段を用いて、照明手段または撮像手段を上記実施の形態１と同様に単数にするものである。
【００５５】
図１２は、この発明の実施の形態４による半導体検査装置を示す構成図である。
図において、１８は第一のフィルタ手段１６ａ及び第二のフィルタ手段１６ｂを切り替えるフィルタ切り替え手段である。
【００５６】
フィルタ切り替え手段１８で第一のフィルタ手段１６ａを選択して、第一のフィルタ手段１６ａを介した照明光による撮像画像と、フィルタ切り替え手段１８で第二のフィルタ手段１６ｂを選択して、第二のフィルタ手段１６ｂを介した照明光による撮像画像との差分をとれば、上記実施の形態３と同様の画像を得ることができる。従って、照明手段を複数設けなくても、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態４では、第一のフィルタ手段１６ａ及び第二のフィルタ手段１６ｂ、さらにこれらを切り替えるフィルタ切り替え手段１８を、落射照明３側に設置した場合について説明したが、これらの構成を撮像手段６側に設置しても、上記実施の形態４と同様の効果が得られるのは言うまでもない。
【００５８】
実施の形態５．
上記実施の形態３及び４では、透過する光波長領域がそれぞれ異なる第一のフィルタ手段１６ａ及び第二のフィルタ手段１６ｂを用いて撮像する場合について説明したが、本実施の形態のように、光変調素子を用いて電気的に透過できる光波長領域を切り替えれば、一つのフィルタ手段で、複数のフィルタ手段を用いた上記実施の形態３及び４と同様な効果を得ることができ、装置構成を簡略化できる効果も得られる。
【００５９】
また、電気的に光波長領域の切り替えを行うため、上記実施の形態４に記載の、フィルタ切り替え手段１８を用いる手法と比べて、切り替えの応答性を向上させる効果も得られる。
【００６０】
なお、光変調素子としては、超音波を媒体に印加し、この媒体に光線が入射したとき、媒体中の超音波によって光線の一部が回析するといういわゆる音響光学効果を利用して透過できる光波長領域が変えられる音響光学フィルタなどを用いることが望ましい。
【００６１】
実施の形態６．
上記実施の形態１から４において、落射照明３に用いる光源については述べなかったが、一般的な検査装置の場合、光源にはハロゲンランプが用いられる。ハロゲンランプの分光分布は、図１３（ａ）に示すように、短波長領域では光強度が弱く、長波長領域になるに従って光強度が強くなるという分光分布である。一方、上記実施の形態１から３において用いる青色フィルタは、透過光波長領域が４００〜４８０ｎｍと比較的短波長領域である。従って、青色フィルタを使用する場合に光源としてハロゲンランプを使用すると、照射光の光強度が強くなる波長領域と、フィルタが透過できる光波長領域とが異なるため、被検査物への照明効率が低下するという問題点がある。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、青色フィルタに対する光源としてメタルハライドランプを用いる。メタルハライドランプの分光分布は、図１３（ｂ）に示すように、４００〜６００ｎｍの間で光強度が強くなる。一方、青色フィルタの透過光波長領域は４００〜４８０ｎｍである。従って、照射光の光強度が強くなる波長領域と、フィルタが透過できる光波長領域とがほぼ一致しているため、フィルタ手段を透過する光量を増大させることができ、被検査物に効率良く照明を照射することができる。
【００６３】
なお、赤色フィルタの透過光波長領域は約６００ｎｍ以上であるため、ハロゲンランプで照射すれば良いことが分かる。また、上記実施の形態６では、青色フィルタに対する光源としてメタルハライドランプを用いた例について説明したが、使用するフィルタの透過光波長領域とほぼ一致する光波長領域を持つ光源であればこれに限るものではない。
【００６４】
実施の形態７．
上記実施の形態１から６において、半導体におけるワイヤボンディングの状態検査に、本発明による検査装置及び検査方法を適用した場合について説明してきたが、本発明の検査装置及び検査方法は、ワイヤボンディングの状態検査に限られるものではない。
【００６５】
例えば、半導体チップは、一般にシリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの半導体基板の上に、金蒸着などで電極が形成されている。このような半導体チップの外観検査を行う場合、従来の照明では、照射光がＳｉやＧａＡｓを透過してしまい、金蒸着による電極は検出できても、半導体チップ全体の外観は検出できない。そこで、上記各実施の形態のように、青色フィルタを介した照射光を照射すれば、照射光はＳｉやＧａＡｓで反射し、半導体チップ全体の外観を識別することができる。
【００６６】
また、薄膜の金電極の下に、金電極とは形状が異なるアルミ電極が存在する半導体チップの該アルミ電極を検査したい場合、従来の照明で撮像すると、照明光は金電極表面で反射してしまい、下のアルミ電極を識別することはできない。しかし、上記各実施の形態のように、青色フィルタを介した照明光を照射すれば、金電極表面では反射せずそのまま透過してアルミ電極で反射するため、アルミ電極の形状を識別することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過するフィルタ手段、撮像手段で得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の物質からなる領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００６８】
また、請求項２記載の発明によれば、フィルタ手段は、光変調素子を用いて透過できる光波長領域を変えられるので、装置構成を簡略化できる効果が得られる。
【００６９】
また、請求項３記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像手段、第一の撮像手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第一の撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の撮像手段で撮像した撮像画像と、第二の撮像手段で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７０】
また、請求項４記載の発明によれば、第二の撮像手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が第二の撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７１】
また、請求項５記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、落射照明手段または撮像手段のいずれか一方に設けられ、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段、第一のフィルタ手段または第二のフィルタ手段のいずれかを選択するフィルタ切り替え手段、このフィルタ切り替え手段で選択された第一のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像とフィルタ切り替え手段で選択された第二のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７２】
また、請求項６記載の発明によれば、落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源であるので、被検査物に効率よく照明を照射することができる効果が得られる。
【００７３】
また、請求項７記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する第一の落射照明手段及び第二の落射照明手段、上記第一の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、上記第二の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、第一の落射照明手段に設けられ被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、第一の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像と、第二の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像との差分から被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７４】
また、請求項８記載の発明によれば、第二の落射照明手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７５】
また、請求項９記載の発明によれば、第一及び第二の落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源であるので、被検査物に効率よく照明を照射することができる効果が得られる。
【００７６】
また、請求項１０記載の発明によれば、この発明に係る半導体外観検査方法は、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する工程、上記照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を撮像する工程、得られた撮像画像から被検査物における異なる物質間の境界を識別する工程を含むので、被検査物の特定の物質からなる領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【００７８】
また、請求項１１記載の発明によれば、平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第一の照射工程、この第一の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第一の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像工程、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が小さくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第二の照射工程、この第二の照射工程による照明光が被検査物に反射して得られる反射光の内第二の照射工程による照明光と同軸の成分により被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像工程、第一及び第二の撮像工程で得られた撮像画像の差分をとることにより被検査物の特定の領域を識別する工程を含むので、被検査物の特定の領域を容易に識別することができ、精度が高く、安定した検査ができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による半導体検査装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による半導体検査装置を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１による半導体検査装置で使用するフィルタ手段の特性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による半導体検査装置で撮像した撮像画像を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による半導体検査装置で撮像した撮像画像を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２による半導体検査装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２による半導体検査装置で撮像した撮像画像を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２による別の半導体検査装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３による半導体検査装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による半導体検査装置で使用するフィルタ手段の特性を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による別の半導体検査装置を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による半導体検査装置を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による半導体検査装置に用いる光源の特性図である。
【図１４】従来の半導体検査装置を示す構成図である。
【図１５】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図１６】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図１７】従来の半導体検査装置で撮像した撮像画像である。
【図１８】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図１９】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【図２０】従来の半導体検査装置で撮像した撮像画像である。
【図２１】従来の半導体検査装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ、２ 斜方照明、３ 落射照明、４ レンズ、５ ハーフミラー、６ 撮像手段、７ 光学ヘッド、８ ＸＹＺステージ、９ 画像処理手段、１０ ワイヤ、１１ ボール、１２ パッド、１３ ステッチ、１４ リード、１５ キャピラリ、１６ フィルタ手段、１７ 光軸偏向切り替え手段、１８ フィルタ切り替え手段
Claims (11)
- 平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を得る撮像手段、上記落射照明手段または上記撮像手段のいずれか一方に設けられ、上記被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が上記撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過するフィルタ手段、上記撮像手段で得られた撮像画像から上記被検査物における異なる物質間の境界を識別する画像処理手段を備えたことを特徴とする半導体外観検査装置。
- フィルタ手段は、光変調素子を用いて透過できる光波長領域を変えられることを特徴とする請求項１記載の半導体外観検査装置。
- 平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像手段、上記第一の撮像手段に設けられ上記被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が上記第一の撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、上記第一の撮像手段で撮像した撮像画像と、上記第二の撮像手段で撮像した撮像画像との差分から上記被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたことを特徴とする半導体外観検査装置。
- 第二の撮像手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が上記第二の撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の半導体外観検査装置。
- 平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する落射照明手段、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、上記落射照明手段または上記撮像手段のいずれか一方に設けられ、上記被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が上記撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、上記被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が上記撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段、上記第一のフィルタ手段または上記第二のフィルタ手段のいずれかを選択するフィルタ切り替え手段、このフィルタ切り替え手段で選択された上記第一のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像と上記フィルタ切り替え手段で選択された上記第二のフィルタ手段を介して撮像した撮像画像との差分から上記被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたことを特徴とする半導体外観検査装置。
- 上記落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体外観検査装置。
- 平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して垂直方向から照明光を照射する第一の落射照明手段及び第二の落射照明手段、上記第一の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得るとともに、上記第二の落射照明手段からの照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る撮像手段、上記第一の落射照明手段に設けられ上記被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が上記撮像手段の受光面上で大きくなる光波長領域を透過する第一のフィルタ手段、上記第一の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像と、上記第二の落射照明手段による照明光で撮像した撮像画像との差分から上記被検査物の特定の領域を識別する画像処理手段を備えたことを特徴とする半導体外観検査装置。
- 第二の落射照明手段は、被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が撮像手段の受光面上で小さくなる光波長領域を透過する第二のフィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の半導体外観検査装置。
- 第一及び第二の落射照明手段は、フィルタ手段の透過光波長領域に分光分布が集中している光源であることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体外観検査装置。
- 平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域を有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する工程、上記照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内上記照明光と同軸の成分により上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離され、同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とは分離されない撮像画像を撮像する工程、得られた撮像画像から上記被検査物における異なる物質間の境界を識別する工程を含むことを特徴とする半導体外観検査方法。
- 平面領域からなる部材と垂直方向に対し傾斜した領域および上記傾斜した領域に連なり垂直方向からの照明光を垂直方向へ反射する平坦領域を有し上記平面領域からなる部材の上に配置された部材とで構成され、それぞれの部材は表面による反射光量の差が大きい光波長領域と表面による反射光量の差が小さい光波長領域とを有する互いに異なる物質からなる被検査物に対して、この被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が大きくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第一の照射工程、この第一の照射工程による照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内第一の照射工程による照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して上記被検査物の異なる物質表面による反射光量の違いによって異なる物質の領域が分離された撮像画像を得る第一の撮像工程、上記被検査物のうち検査したい物質とその他の物質との照明光と同軸の成分の表面の反射光量の差が小さくなる光波長領域の照明光を垂直方向から照射する第二の照射工程、この第二の照射工程による照明光が上記被検査物に反射して得られる反射光の内第二の照射工程による照明光と同軸の成分により上記被検査物を撮像して同じ物質からなる照明光の入射方向に対し傾斜した領域と上記傾斜した領域に連なる平坦領域とが分離された撮像画像を得る第二の撮像工程、上記第一及び第二の撮像工程で得られた撮像画像の差分をとることにより上記被検査物の特定の領域を識別する工程を含むことを特徴とする半導体外観検査方法。
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