JPH0119534B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の分野 本発明は、例えば半導体のアルミニウム蒸着膜
へのワイヤのボンデイング性の良否を評価するた
めのボンデイング性評価方法に関する。

(2) 従来の技術 半導体製品の製造において、アルミニウム蒸着
膜の形成は不可欠の工程である。すなわち、個別
デバイスと外部端子との接続のために、アルミニ
ウム又は金の細線が用いられるが、これらの細線
がボンデイングされる薄膜として、アルミニウム
蒸着膜が用いられている。したがつて、アルミニ
ウム蒸着膜は、常に安定したボンデイング性が要
求されるが、一般、アルミニウム蒸着膜のボンデ
イング性は、アルミニウム蒸着膜の表面状態によ
り左右される。ボンデイング性が不良となる程度
のアルミニウム蒸着膜の表面状態を悪化する主因
としては、蒸着時における残留ガスの影響がある
が、この場合、アルミニウム蒸着膜は、平滑性を
失いその外観が白濁するので、従来においてはボ
ンデイング性の良否を外観の白濁の有無により判
別している。

(3) 従来技術の問題点 蒸着膜が結晶成長した場合においても、ボンデ
イング性には問題がないにもかかわらず、やはり
上記残留ガスの影響を受けた場合と同様に表面が
粗れ外観が白濁する。その結果、目視検査におい
て両者をしばしば混同してしまい、ボンデイング
性は「良」であるにもかかわらず「不良」と誤判
別していた。そこで、上記両者を定量的に評価で
きる装置が要望されていた。

(4) 発明の目的 本発明は、アルミニウム蒸着膜へのワイヤボン
デイング性の良否を定量的かつ正確に評価するこ
とのできるボンデイング性評価方法を提供するこ
とにある。

(5) 発明の要点 基体に被着されたアルミニウム蒸着膜へのワイ
ヤのボンデイング性の良否を評価するボンデイン
グ性評価方法において、上記アルミニウム蒸着膜
に対してほぼ直交する方向に平行光線を投射する
第１工程と、上記アルミニウム蒸着膜への上記平
行光線の投射位置を中心とする球面上の大円に沿
つて上記アルミニウム蒸着膜からの反射光を受光
し受光量を示す電気信号に変換する第２工程と、
反射率の異なる複数の校正用試料に上記平行光線
を投射するとともにこのときの反射光を受光し受
光量を示す電気信号に変換する第３工程と、この
第３工程にて得られた電気信号に基づいて上記第
２工程で得られた電気信号が示す電圧値を反射強
度に変換する変換直線を求める第４工程と、上記
変換直線及び上記第２工程にて得られた電気信号
に基づき反射角と反射強度との関係を示し且つ正
反射領域とこの正反射領域の両側にある拡散反射
領域からなる反射分布曲線を得る第５工程と、こ
の第５工程にて得られた反射分布曲線に基づき上
記アルミニウム蒸着膜のボンデイング性の良否を
判定する第６工程とを具備し、上記ボンデイング
性の評価を高精度かつ高能率で行うことができる
ようにしたものである。

(6) 発明の実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述
する。

第１図は、この実施例のボンデイング性評価方
法に用いられるボンデイング性評価装置を示して
いる。この装置において外光を遮断する暗箱とな
り、かつ、図示せぬ扉により開閉自在な筐体１の
内側の底部に被測定物２（本実施例においてはア
ルミニウムを蒸着したウエハ）を載置する載置台
３が設けられている。上記載置台３の上板中央部
には、貫通孔４が設けられていて、この貫通孔４
を含む筐体１の外側上部には、両端が密閉されて
外光を完全に遮断する円筒状の光路体５が取付け
られている。この光路体５内部の一部には光源６
が設けられ、光路体５の中央部分には、光源６か
らの光を断面が円形をなす平行光線にするための
２個のレンズ７ａ，７ｂが設けられている。上記
光路体５の他端側の筐体１の上部に接触する部分
は、開口していて貫通孔４に連通している。そし
て、光路体５の他端には、レンズ７ａ，７ｂを通
過した平行光線が、貫通孔４からウエハ２表面に
垂直に入射するように、ミラー８が一定角度傾斜
して設けられている。そして、上記光路体５、光
源６、レンズ７ａ，７ｂ、ミラー８は、投光部を
構成している。さらに、筐体１の内側上部には、
ウエハ２上において円形をなす光源６からの平行
光線の中心Ｃに立てた法線Ｐを中心に45゜間隔で
等配され（第２図参照）、かつ、フレーム９ａ，
９ｂ…を介して、中心Ｃを中心とする円弧に形成
された８個の棒状の支持体１０ａ，１０ｂ…が取
付けられている。すなわち、支持体１０ａ，１０
ｂはＸ方向に、支持体１０ｃ，１０ｄはＹ方向
に、支持体１０ｅ，１０ｆはＲ方向に、支持体１
０ｇ，１０ｈはＲ方向になるように配設され、こ
れら支持体１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈは、中心Ｃを中心
とする同一の球面上にのるように配置されてい
る。すなわち、各支持体１０ａ，１０ｂ…は、中
心Ｃを中心とする球の大円の一部をなしている。
上記各支持体１０ａ，１０ｂ…には、上記法線Ｐ
を0゜として10゜おきにフオト・ダイオードや太陽
電池等の受光素子１１−ｉ（ただし、ｉは受光素
子の特定のためのもので、ｉ＝１、２、…、40で
ある。以下同じ。）が、被測定物２からの拡散反
射光を受光するように嵌設されている。したがつ
て、ある受光素子１１を特定することにより、法
線Ｐからの反射角が明らかになるようになつてい
る。そして、筐体１、載置台３、支持体１０ａ，
１０ｂ…、受光素子１１−ｉは受光部１４を構成
している。第３図において、上記受光素子１１−
ｉは、増幅器１２−ｉ（ただし、ｉ＝１、２、…、
40）を介して、例えばマルチプレクサなどのよう
な電気的に切換操作を行う切換スイツチ１３の入
力側に各別に接続されている。上記受光素子１１
−ｉは、受光部１４を構成している。上記切換ス
イツチ１３の出力側は、増幅器１５を介してアナ
ログ−デイジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６に接続さ
れている。このＡ／Ｄ変換器１６は、インターフ
エイス１７を介してCPU（中央処理装置）１８に
電気的に接続されている。このCPU１８は、イ
ンターフエイス１９を介して演算結果を表示する
ために、CRT又はプリンタ等の表示部２０に電
気的に接続されている。また、CPU１８は制御
信号を伝送するための制御バスによりＡ／Ｄ変換
器１６及び切換スイツチ１３の入力側に接続され
ている。さらに、CPU１８は、システムバス２
１を介して、RAM（Random Access Memory）
２２及びROM（Read Only Memory）２３に電
気的に接続されている。ROM２３には、後述す
るように、校正用試料に対する各受光素子１１−
ｉの基準値及び計算プログラムが格納されてい
る。すなわちROM２３には、例えば第４図に示
したようなアルミニウム蒸着膜の表面が鏡面の場
合（）、残留ガスにより白濁した場合（）、お
よび結晶成長により白濁した場合（）の予め測
定された標準的な反射分布曲線を示すデータが、
あらかじめ格納されている。この反射分布曲線
は、横軸が法線Ｐを基準とした反射角、縦軸が反
射強度を示している。しかして、CPU１８から
の反射強度を示すデータはインターフエイス１９
を介して表示部２０へ送られ、必要に応じてデー
タ表示が行なわれる。また、RAM２２には、後
述するように、実際のデータが格納される。上記
RAM２２及びROM２３は記憶装置２４を構成
している。また、インターフエイス１７，１９、
CPU１８、RAM２２、ROM２３はマイクロコ
ンピユータ等の演算制御部２５を構成している。

つぎに、上記構成のボンデイング性評価装置を
用いてこの実施例のボンデイング性評価方法につ
いて説明する。

まず、筐体１中の載置台３の傾斜角並びに光源
１６、ミラー８及びレンズ７，７について、光源
６からの光が、載置台３に載置された被測定物２
に対して完全に垂直に入光するように微調整を行
う。さらに、受光素子１１−ｉが中心Ｃを中心と
する同一球面上にあるように微調整する。そし
て、まず、CPU１８によつてRAM２２の内容を
クリアして、切換スイツチ１３に切換制御信号
CBを送り、支持体１０ａ上の最外側の受光素子
１１−１からの出力をＡ／Ｄ変換器１６を介して
取り込み、これをRAM２２の先頭アドレスの記
憶位置に格納させる。したがつて、この最初のデ
ータは、支持体１０ａ上で法線Ｐから50゜をなす
反射角のデータである。最初のデータが、RAM
２２に格納されると、CPU１８の切換制御信号
CBにより切換スイツチ１３が切換えられて同時
にRAM２２の２番目のアドレスが指定され、素
子１１−２からのデータが２番目の記憶位置に格
納される。以下同様にして受光素子１１−４０ま
でのデータがRAM２２に格納される。素子１１
−１…１１−４０からの各反射角位置における受
光量を示すデータが、RAM２２に格納される
と、CPU１８は、ROM２５から第４図に示した
標準反射分布曲線のデータを読み出して、表示部
２０上に表示させる。つぎに、CPU１８により
RAM２２に格納されたウエハ２に関する測定デ
ータが読み出される。まず、50゜の反射角位置に
あるすべての受光素子１１−１，１１−１０，１
１−１１，１１−２０，１１−２１，１１−３
０，１１−３１，１１−４０の出力電圧値データ
のうち、受光素子１１−１，１１−２０，１１−
２１，１１−３１からの出力電圧値データの算術
平均値が、CPU１８により計算された後、後述
する変換曲線により反射強度データに変換され、
表示部２０上の−50゜の反射角位置にプロツトさ
れる。一方、受光素子１１−１０，１１−１１，
１１−３０，１１−４０からの出力電圧値、デー
タの算術平均値が計算されて、同様にして、反射
強度データが表示部２０上の50゜の反射角位置に
プロツトされる。同様にして、支持体１０ａ，１
０ｄ，１０ｅ，１０ｇ上の40゜〜10゜の各反射角位
置の４個の受光素子出力電圧値の算術平均値が−
40゜、−30゜、−20゜、−10゜の位置にプロツトされる
。
支持体１０ｂ，１０ｃ，１０ｆ，１０ｈ上の各
40゜〜10゜の反射角位置の素子出力電圧値の平均値
もそれぞれ40゜、30゜、20゜、10゜の位置にプロツト
される。第１図及び第２図では、説明の便宜上、
各支持体１０ａ…１０ｈには５個の受光素子１１
−ｉを設けたが、実際には10゜〜90゜の反射角に対
し、９個の受光素子を各支持体に設ければ、第４
図の標準曲線と測定値とをすべての角度について
対応させることができる。しかしながら、第４図
により明らかなように、各曲線〜の特徴的な
部分は、0゜〜50゜の間に含まれており、第１図及
び第２図の場合でも十分な評価はできる。さて、
RAM２２から読み出して表示部２０上にプロツ
トされた測定データの曲線が、曲線に近似して
いたものとすれば、これはウエハ２の表面が光沢
を有するほぼ鏡面状態にあることを示す。ただ
し、第４図の0゜付近のデータは、この実施例で
は、平行光線Ａの通路に対応する位置に受光素子
が設けられていないので、得られないが、曲線
のように中央が非常に高いピークを示すようにな
ることは容易に推測できる。すなわち、曲線の
ようになるときは、アルミニウム蒸着膜が正常で
あり、ボンデイング性が良好なことがわかる。一
方、残留ガスによりアルミニウム蒸着面が荒れて
外観が白濁していると、反射角0゜において最大値
をとり、反射角が大きくなるに従つて反射量が漸
減する曲線に近似する測定曲線となる。この場
合は蒸着面はボンデイング性は不良であると評価
される。また、アルミニウム蒸着面が結晶成長面
であるときは、外観は残留ガスによる場合と同様
に白濁するが、測定曲線は曲線と近似した、反
射角が±30゜前後に極大値を有する曲線となる。
従つて、この場合は外観の白濁にかかわらず、ボ
ンデイング性良好な蒸着面として評価される。上
記の説明では、各角度位置の複数の受光素子１１
−ｉの出力データの平均値を算出し、さらに、反
射強度に変換して、これを表示部２０上にプロツ
トしたが、例えば、第２図のＹ−Ｙ線上の受光素
子１１−３１…１１−４０の出力電圧値、データ
から求められた反射強度データをそのまま表示部
２０上にそれぞれ−50゜から＋50゜までの位置にプ
ロツトするようにしてもほぼ満足できる評価を蒸
着面に付いて与えることができる。ところで、前
記出力電圧値を反射強度に変換するための変換曲
線（第５図参照）は、第６図に示すフローチヤー
トに従つて、次のようにして求める。すなわち、
まず増幅器１２−１，…，１２−４０の増幅率を
調整し均一化する。したがつて、マルチプレクサ
１３に入力される受光素子１１−ｉの出力は、同
一光量に対して同じ出力レベルとなる。この状態
で、載置台３上に、ウエハ２の代りに図示しない
校正用試料を置く（ステツプ（28））。この校正用
試料は、硫酸バリウムの粉末が表面に被着された
外観が白色の拡散反射板である。この反射板の表
面は、便宜上、反射強度が100であるとする。
しかして、この100％拡散反射板の表面に平行光
線Ａを投射すると、入射光は、ほぼ100％拡散反
射され、受光素子１１−ｉに受光される（ステツ
プ（29））。このとき各受光素子１１−ｉからＡ／
Ｄ変換器１６を介して実際に出力される電圧値は
Vi（100）となつている。したがつて、第５図に
示すように、縦軸に反射強度を、横軸に電圧値
Ｖをとると、100％拡散反射板の座標Pi（100）は
（Vi（100）、100）となり、RAM２２中に格納さ
れる（ステツプ（30））。つぎに、100％拡散反射
板を、他の校正用試料である表面が鏡面をなす０
％反射板と交換する（ステツプ（31））。この０％
反射板は、入射した光をすべて正反射し、拡散反
射は生じないので、便宜上、反射強度が０であ
るとする。しかして、この０％反射板の表面に平
行光線Ａを投射すると、入射光は、すべて正反射
する（ステツプ（32））。このとき受光素子１１−
ｉからＡ／Ｄ変換器１６を介して実際に出力され
る電圧値はVi（０）となつている。したがつて、
第５図における０％反射板の座標Pi（０）は（Vi
（０）、０）となり、RAM２２中に格納される
（ステツプ（33））。かくして、第５図において、
座標Pi（０）、Pi（100）を結ぶ直線Liが、当該測定
時点において、受光素子１１−ｉからＡ／Ｄ変換
器１６を介して出力された電圧値Vi（Ｍ）を、反
射強度に変換する変換直線となる。この変換直
線Liは、次式により求められる。

Ii＝100／Vi（100）−Vi（０）（Vi−Vi（０）） … この式もRAM２２中に格納される（ステツ
プ（33a））。上記座標Pi（０）、Pi（100）及び交換
直線Liは、各光電変換素子１１−ｉごとに求めら
れRAM２２に格納される。しかして、実際の測
定においては、まずウエハ２を載置台３上にセツ
トする（ステツプ（34））。しかして、このウエハ
２に光を投射し、そのときの反射光を各受光素子
１１−ｉにて受光する（ステツプ（35））。このと
き各受光素子１１−ｉからＡ／Ｄ変換器１６を介
して出力された電圧値Vi（Ｍ）をいつたんRAM
２２に格納する（ステツプ（36））。ついで、式
を用いて得られた電圧値Vi（Ｍ）を反射強度ｉ
（Ｍ）に変換する（ステツプ（37））。これら変換
された反射強度ｉ（Ｍ）データは表示部２０に
て第４図に示すように表示される（ステツプ
（38））。ついで、表示部２０にて表示された表示
曲線は、第４図の標準曲線〜と比較され、ウ
エハ２上に蒸着されたアルミニウム蒸着膜のボン
デイング性の良否が比較される。なお、上記変換
直線Liは、例えば、光源６のランプの光量変化、
増幅器１５のゲイン変化、載置台３の傾き等に基
因して経時的に変化する。したがつて、変換直線
は、時間の経過とともに第５図、Li′，Li″，Li
…というように異なるものとなる。それゆえ、こ
の変換直線は、たとえば、ウエハ２を100回測定
するごとに、逐時更新し、新たに格納された変換
直線により、出力電圧値Vi（Ｍ）を反射強度ｉ
に変換する。その結果、前述の経時的変動の影響
を受けない、反射分布曲線を得ることができる。

(7) 発明の変形例 上記実施例においては、反射率が０％及び100
％の校正用試料を用いたが、これに限ることなく
例えば反射率が20％及び80％の校正用試料を用い
てもよい。また、反射率の異なる三個以上の校正
用試料を用いて補正直線を最小二乗法により求め
得られた実際の受光量を補正するようにしてもよ
い。さらに、上記実施例においては、アルミニウ
ム蒸着膜のボンデイング性に対する適否の判定は
表示部２０にて表示された反射分布曲線を検査員
が見て行つているが、これに限ることなく、判定
用のプログラムをROM２３にあらかじめ格納し
てCPU１８にて判定のための演算処理を行うよ
うにしてもよい。この場合において、判定基準と
なる理想的条件下で測定された反射分布曲線を
ROM２３に記憶させ、一定期間経過後測定され
た反射分布曲線と上記ROM２３に記憶された反
射分布曲線とを比較する場合でも、本発明におい
ては、経時的変動の影響が解消された反射分布曲
線と判定基準となる反射分布曲線の比較であるの
で、判定精度が顕著に向上する。また、受光素子
１１−ｉは、各受光体１０ａ，１０ｂ…上に設け
ているが、光フアイバーを用いることにより受光
素子１１−ｉを筐体１外に設けることもできる。
さらに、各受光体１０ａ，１０ｂ…上に複数の受
光素子１１−ｉを固定することなく、１個の受光
素子１１で各支持体１０ａ，１０ｂ…上を走査す
るようにしてもよい。また、受光素子１１−ｉを
10゜おきに配置したが、拡散反射分布形状さえわ
かるのであれば何度おきの配置でも良い。

(8) 発明の効果 本発明によれば、半導体ウエハのアルミニウム
蒸着膜へのワイヤのボンデイング性の良否の評価
を、長期間にわたる光源の光量変化、増幅部にお
ける増幅率の変化、筐体の傾き等の経時的変動の
影響を受けることなく、高精度かつ高能率に行う
ことができる。とくに、目視検査では一様に白濁
してみえるために混同してしまう、アルミニウム
蒸着膜が異常に結晶成長しているにもかかわらず
良品となる場合と、アルミニウム蒸着膜が残留ガ
スによつて表面荒れしているために不良品となる
場合とを正確に峻別することができる格別の効果
を奏することができ、誤判定による損失が低減し
製品歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボンデイング性評価方法に用
いられるボンデイング性評価装置の要部断面図、
第２図は第１図の受光部の受光素子の配列を示す
図、第３図は第１図の電気回路系統図、第４図は
各種の反射分布曲線を示す図、第５図は出力電圧
値を反射強度に変換するための変換直線を示す
図、第６図は本発明の一実施例のボンデイング性
評価方法を説明するためのフローチヤートであ
る。 １：筐体（遮光手段）、２：被測定物、６：光
源（投光手段）、１１−ｉ：受光素子（受光手
段）、１４：受光部（−手段）、１６：アナログ−
デイジタル（Ａ／Ｄ）変換器（−手段）、１８：
中央処理装置（演算手段）、２４：記憶装置、２
５：演算制御部（演算手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基体に被着されたアルミニウム蒸着膜へのワ
   イヤのボンデイング性の良否を評価するボンデイ
   ング性評価方法において、上記アルミニウム蒸着
   膜に対してほぼ直交する方向に平行光線を投射す
   る第１工程と、上記アルミニウム蒸着膜への上記
   平行光線の投射位置を中心とする球面上の大円に
   沿つて上記アルミニウム蒸着膜からの反射光を受
   光し受光量を示す電気信号に変換する第２工程
   と、反射率の異なる複数の校正用試料に上記平行
   光線を投射するとともにこのときの反射光を受光
   し受光量を示す電気信号に変換する第３工程と、
   この第３工程にて得られた電気信号に基づいて上
   記第２工程で得られた電気信号が示す電圧値を反
   射強度に変換する変換直線を求める第４工程と、
   上記変換直線及び上記第２工程にて得られた電気
   信号に基づき反射角と反射強度との関係を示し且
   つ正反射領域とこの正反射領域の両側にある拡散
   反射領域からなる反射分布曲線を得る第５工程
   と、この第５工程にて得られた反射分布曲線に基
   づき上記アルミニウム蒸着膜のボンデイング性の
   良否を判定する第６工程とを具備し、上記第６工
   程におけるボンデイング性の良否の判定は、上記
   ボンデイング性が不良なアルミニウム蒸着膜が上
   記ボンデイング性が良好なアルミニウム蒸着膜よ
   りも上記反射分布曲線の拡散反射領域の受光量が
   大きく且つ上記正反射領域の両側にて極大値を有
   さない特性に従つて行うことを特徴とするボンデ
   イング性評価方法。