JPH05508702A - 半導体装置の製造における３次元形状データの自動モニタリング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ｂ２）　その付加的なビデオ信号群が記憶される、工程が挿入されること、 によって特徴付けられる、 請求項１に記載の方法。

５、前記半導体装置が複数の方向から照明され、かつそれと対応する影像データ 群が設置カメラから出力され、 前記照明方向がボンディングワイヤ（１２）の平面（Ａ）上に実質的に存在し前 記ボンディングワイヤ（１２）の光反射領域の位置が前記ビデオ信号から得前記 光反射領域の位置と照明方向及びカメラ軸方向とから反射点におけるボンディン グワイヤの傾斜を演算し、傾斜角で積分することによって、チップの表面と実質 的に直角な方向（２方向）におけるボンディングワイヤの高さ変化を演算するこ と、 によって特徴付けられる、 った照明角度で得られた２群のビデオ信号において暗部が現れたときに、前記２ 群のビデオ信号に基づきボンディングワイヤ（１２）の形跡パターンとしてＸ− ｙ平面上の領域を決定すること、 によって特徴付けられる、 請求項４または５に記載の方法。

７、前記検査対象の半導体装置が、チップ（１０）の表面（１１）に対して実質 的に直交するカメラ（１４）の軸（０）と同心の方向から゛晶程におい′ソ照明 □され、ビデオ信号を線形で発生させる暗部輪郭トレースアルゴリズムを使用し て、ｘ−ｙ平面上のボンディングワイヤ（１２）のパターンを決定すること、に よって特徴付けられる、 請求項４または５に記載の方法。

８．ｘ−ｙ平面上のボンディングワイヤパターンのｗｌ域に存在しかつその輝度 に基づいて周囲と充分に対照をなす、前記光反射領域に属する影像データのみが 分類されること、 によって特徴付けられる、 請求項６または７に記載の方法。

９、表面の重心が、類似の輝度の互いに関連するビデオ信号によって発生させら れた前記光反射領域の表面のために演算され、また前記演算された傾斜角がそれ らの重心に割り当てられること、 によって特徴付けられる、 請求項５に記載の方法。

１０、平均値であると見なされる背景ビデオ信号により、かつ多数の類似輝度軸 回をモニタリングしながら１回の学習工程で学習されたデータとして記憶された ３次元形状データにより特徴付けられ、それらのデータがボンディングワイヤ（ １２）の周辺に属しており、特にチップの表面（１）と下方の基板とボンディン グワイヤ（１２）の接続点（１３）とに属している、請求項１〜９のいずれかに 記載の方法。

１１、半導体装置がボンディングワイヤ（１２）の平面（Ａ）に対して直交する 平面（Ｂ）上の方向から１工程で照明されることと、前記照明方向がチップの表 面（ｌ　ｌ）に対して傾いていることと、ボンディングワイヤ（１２）の影のパ ターンと記憶された学習データとから、前記チップ（ｌＯ）の前記表面（１１） に対して実質的に直交する方向（２方向）において前記ボンディングワイヤのパ ターンが演算されることと、 によって特徴付けられる、 請求項ＩＯに記載の方法。

１２、カメラ（１４）の光軸（０）が前記チップの表面（１１）に対して実質的 に直交しかつ非偏向光に対して同軸であることと、前記チップの前記表面上の点 が、それらに関するビデオ信号が周囲の領−よりも低い輝度を示したときに欠陥 であると決定されることと、によって特徴付けられる、 請求項ｔ＋、：記載の方法。

１３、前記チップ（１０）の前記表面（１１）に対してほぼ平行な鋭角である方 向に前記照明が後続の工程で方向付けられることと、前回得られた彫像データと 今回の影像データ七から相違イメージが得られることと、前記桁運イメージ中に おいて明るい点として表れた欠陥が汚染であり暗い点の欠陥がチップの表面（ｌ ｌ）上の傷であると決定されることと、によって特徴付けられる、 請求項Ｉ２に記載の方法。

１４、前記ケースに対する前記チップ（ｌＯ）の相対位置及び／またはチップ（ １０）の縁のＮ４囲の接着剤によって覆われた領域のパターンに担当するビデオ 信号の平均値を学習工程によって得ることと、その後に、所定値（許容範囲）以 上に前記ビデオ信号の平均値から異なったビデオ信号が得られた時点で、エラー 信号を発生させることと、 によって特徴付けられる、 前記各請求項のいずれ力４つに記載の方法。

１５、照明光のスペクトルが照明角に従って設定されており、前記カメラの色信 号、特にクロミナンス信号から分離ビデオ信号に従って前記照明角を得ること、 によって特徴付けられる、 前記各請求項のいずれかに記載の方法。

１６、前記照明は種々の照明角度において同時に実行されること、によって特徴 付けられる、 請求項１５に記載の方法。

１７、前記ビデオ信号からキャリブレーン謬ン用標準値を得かつ記憶する際に、 所定サイズの球が使用される工程、 によって特徴付けられる、 前記各請求項のいずれか１つに記載の方法。

１８、半導体装置の製造における３次元形状データ、特に、半導体チップ（１０ ）の表面（ｌ　ｌ）　、ケース内の位置、接続部（１３）に対するボンディング ワイヤ（夏２）の接続等の自動モニタリング装置であって、前記半導体装置が照 明装Ｍ　（Ｊ　６）によって照明され、ＴＶカメラ（Ｉ４）によって観測され、 それからの出力がビデオ信号ユニｙ）（１７）に製造欠陥の同定のために供給さ れる、自動モニタリング装置において、 前記照明ｖＩＭ（＋６）は、検査対象の半導体装置ｊこ対して設計されかつ形成 され、それによって少なくとも２つの異なった照明角度で前記半導体装置が照明 され得ること、 に′よつて特徴付けられる、 自動モニタリング装置。

１９、前記照明装置Ｉ　（１６）が、複数の個別照明ｊ［（ｌｅａ　〜ｔａｎ） を有していること、 によって特徴付けられる、 請求項１８に記載の装置。

２０、すべての前記個別照明ｊ［（１６ａ〜１６ｎ）が、前記測定対象の半導体 装置が配置される点から実質的に等距離であること、によって特徴付けられる、 請求項１９に記載の装置。

２１．１１１１記個別照明ｊｌｉ（１６ａ〜１６ｎ）が発光ダイオード（ＬＥＤ ）を有していること、 によって特徴付けられる、 請求項１９または２０に記載の装置。

２２、ＩＩＩ＆！個別照明ｊｌ［（１６ａ　〜１６ｎ）が、出力端と入力端とを 存する先ファイバーケーブル（１８）を有しており、その出力端には孔開き部材 （１９）を介して単一光ｊｌ（２１）から光が逐次照明されること、によって１ ＃黴付けられる、 請求項Ｉ９または２０に記載の装置。

２３、前記照明装置（１６）が、円筒状あるいは球分状の光出射面（２９）を有 しており、前記光出射面の棲々の点がそれらＩこ割り当てられた橿〜の光スペク トルを有し、かつカメラ（Ｉ４）が色信号を含むビデオ信号を発生するように設 計されていること、 によって特徴付けられる、 請求項！８に記載の装置。

２４、ＴＶカラーカメラからの色信号を、前記光出射面（２９）上の種々の点あ るいは種々の照明角度に対応している種々の増幅あるいはディジタル値の信号に 変換するユニット（３０）、 によって特徴付けられる、 請求項２３に記載の＊Ｗ。

２５、広バンド（白）光源と、表面に沿って変化する色及び光通過特性の領域を 有するカラーフィルタ（３２）とをＩＩ、ｔている照明装置（Ｉ６）、によって 特徴付けられる、 請求項２３または２４のいずれかに！ａＩｍの装置。

明細書 半導体装置の１２！における３次元形状データの自動モニタリング方法及び装置 本発明は、半導体装置の製造における３次元形状データの自動モニタリング方法 と、その自動モニタリング装置とｊこ関する。

製造された半導体装置の信頼性を補償しなければならないということが、半導体 ｍ菓の基本的な問題である。装Ｍ（例えば完萱に製造されたとみなされるチ。

ブ）の信頼性は、ケースにチップを搭載する際の熟練度に第１に依存する。この ことに関して、搭載されたチップの状態が判断され、またチップのケース中にお ける配置及びチップとケースの接続点との間の電気的接続の形状及び品質が判断 される。このため、チップ表面の機械的ダメージや汚れがチェックされる。ケー スに対するチップの相対的な位置、ケースに対するチップのボンディング位置、 及びケースの接続点に対するチップのボンディングワイヤーによる接続も、同様 に全てチェックされる。

基本的に、かかる検査は、現在までほぼ、ｍｌ鏡を用い作業員のみが行っている 。この検査は、作業員にとって大変困難な作業となっており、また製造業者にと うて大変コストのかかるものとなっている。同時に、現在の高速の製造過程にお いては、製造されたＳＲＭに対して無作為抽出型の品質管理が行えるのみである ＤＥ−Ｏ８２４３１９３１では、検査対＊Ｃ＊えば半導体チップ）の厚みを、自 動化された測定装置を用いて決定することが示されている。しかしながら、上述 のデータに関しては、このパラメータは十分な有用性を有していない。

さらに、検査対象の３次元測定が可能であることが既に知られている（ＥＰ−０ １５９３５４８１）。そこでは、得られたデータがコンピユータ化された分析に 利用可能となっている。しかし、前記公報に記載された装置では、極めて構造が 鳴雑であり、また実大な鳳の処理データが発生し、Ｉｌｇの検査装５のみを司る 非常に高速のコンピュータを使用したとしても篇作為抽出による検査のみが可能 である。

本発明の目的は、前述した方法及び装置を発展させ、もって半導体装置の製造に おける欠陥の識別のために使用される基本的なデータを、簡単な方法で分析する ことを可能にすることにある。この目的は、請求項１に係る方法によって達成さ れる。

本発明の付加的な主要見地は、検査に関連しているビデオ信号（又はビデオ信号 で表される像点）のみが観察されるということである。

頻繁な欠陥の発生源は、ボンディングワイヤーの不正値な形成にある。ボンディ ングワイヤーは、不正確に湾曲させられたり、長過ぎる状態で切断されたり、ま た後に収納される際に収納Ｍ４４から突出するということが容易に発生し得る。

この場合にテストを行うため、半導体装置はＩｌ！数の角度から照明され、据え 付けられたカメラによってそれぞれ対応する影像が得られる。この場合に、照明 方向は、基本的にボンディングワイヤーの表面と同一平面上にある。ボンディン グワイヤー上の光反射領域の位置は、ビデオ信号から導き出される。これは、ボ ンディングワイヤーの表面が非常に平滑であるという理由から可能となる。反射 点におけるボンディングワイヤーの傾き角度は、それらの位置と反射方向とカメ ラの光軸の方向とから計算される。所定高さの点から始まるボンディングワイヤ ーの長さ方向に沿って傾き角を積分することぷこより、ボンディングワイヤーの 形状、又はチップの表面に対して実質的に直角であるある方向における高さが得 られる。このように検査された各装置の計算上の高さは、所定の許容範囲と比較 され、許容範囲から出ている場合には排除される。

演算能力の無駄を省き、処理スピードを向上させるために、前記３次元測定の前 にカメライメージ平面上のボンディングワイヤーのレイアウトを知ることは効果 的である。２つの照明角度で得られた２群のビデオ信号を用い、ｘ−ｙ平面（カ メライメージ平面）上のボンディングワイヤーの形跡として成る領域を決定する ことが可能である。これらの領域は、ボンディングワイヤーの影によって、両ビ デオ信号において暗として表れる。２つの照明方向間の角度は、２つの影のパタ ーンが互いに重なり合うまで調整される。

上述の方法に代えて、あるいは必要な場合にはそれに加えて、カメラの光軸と同 一方向に半導体装置が照明され得る。但し、カメラの光軸は基本的にチップ表面 に対して直角である。ここでは、ｘ−ｙ平面上におけるボンディングワイヤーの 形跡はより暗く現れ、周知の形跡アルゴリズムを用いて決定され１早る。このこ とは、チップ表面がカメラ方向に非偏向光を全体的かつ強力に反射するのに対し 、ボンディングワイヤーが種々の方向に光の大部分を分散させるという事実から もたらされる。

この影像分析工程にしたがい、ｘ−ｙ平面上のボンディングワイヤー形跡の範囲 内に位置しており、かつそれらの輝度にしたがって周囲とは充分なフントラスト をもって現れるイメージデータのみが、先反射点に属しているものとして分類さ れる。この結果、上述の演算必要能力を減少させ得る可能性ばかりではなく、干 渉防止能力を向上させる可能性も生じる。

反射領域が長い場合（特に大半径の曲Ｉｌｌ領域にある場合）には、高さめ変化 を正確に決定付ける点群を得るのに、演算される傾斜角を重心領域に配置するこ とが有利であろう。

自明の理由により、モニタリングは同一種の多数の半導体装置に対して実施され るので、学習の手法（たとえば目視でテストされた装Ｍ）を使用し、学習によっ てｍ１ｌｌされたデータとして、平均背景ビデオ信号及び３次元形状データを記 憶することができる。具体的には、特に、チップ表面、下方の基板及びボンディ ングワイヤの接触点に関連して、”たとえば、ケース内でのチップの配置と、ボ ンディングポイントの配置（そのエツジはチップの全周囲でＵ察される）と、ボ ンディングワイヤの近傍の領域とである。この種の平均データが利用可能になれ ば、半導体装置が一工程において一方向（この方向は、ボンディングワイヤが配 置される平面に対し実質的に直交する）から、かつチップの表面に対して傾斜す る方向から照明され得る。かように照明された場合には、ボンディングワイヤは １層（チプ゛プ及び基板）上に影を落とす。ボンディングワイヤの影のパターン 及び獲得されたデータから、チップ表面と直行する方向におけるボンディングワ イヤの形状、すなわちボンディングワイヤの高さが演算され得る。これらのデー タは、ボンディングワイヤの高さに関する前述の捌定値に代えて、あるいは好ま １シ（はそれに加えて使用され得る。

カメラの光軸が、実質的にチップの表面と直交しており、非偏向光による照明が それと同一方向に設定されている場合には、良好なチップに関しては、光はすべ ての表面から一様に反射する。したがって、チップの表面上の欠陥は、周囲の領 域と比較して輝度が減少しでいることによってマークされる影ｉｔ領域の配置あ るいはビデオ信号によって同定され得る。このことは、汚染粒子及びチップ表面 の引っ逼き傷が光を分散させ、その結果カメラにそれらのスポツトから反射して くる光が弱まるという事実に基づいている。かようにして得られたデータを記憶 し、別の異なった角度から照明を行えば、互いに興なりた影像に基づいて欠陥の 種類を決定できる。これは、汚染粒子や引っ掻き傷の種々の光分散特性が認識可 能であるからである。照明方向は、チップの表面とほぼ平行であることが好まし い。これは、異なった影像における明るい欠陥領域が汚れを表し、また暗い領域 が傷領域（引っ掻き傷）を表すからである。

上述したように、検査対象としての半導体装置の３次元形状データを決定するた めの学習方法は、欠陥のある装置（すなわち平均の３次元形状データから特定量 以上離れたデータを有する装置）を排除するのに好適である。また、さらに、測 定されたエラーデータを用いてｗａａｒａをｍｌすることも可能である。たとえ ば、基板にチップを接着するための機械が、チップの外周縁からはみ出る程に、 ｆ１着剤を過剰に供給し、それによつて接Ｗ１ｓの供給率が湯、１４であること が示されている場合には、それが補正され得る。同様に、接着機のｌｌ贅用に１ ．も、ボング、イングワイヤパタ５−ンのデータが使用され得る。いずれの場合 においても、得られたデータは、製造時に欠陥を生じた装置を排除するのに使用 され得る。

前記学習工程を使用したラフなテストが、少なくとも１個、好ましくはグループ の異常な半導体装置を、所定角度あるいは所定角度範囲で照明しかつ撮像するこ とによって実施され得る。得られた影像データから、正し、（製、造された装置 のボンディングワイヤと同じ反射領域が決定され得る。検査対象となる半導体装 置に係る影像データが、それらの標準影像データからとは真なっている場合には 、その装置はおそらく異常にｌｆ造されたものである。たとえば、ボンディング ワイヤの通常の反射領域よりも小さい反射領域は、ボンディングワイヤが過剰に 湾曲させられることによって引き起こされたものであると考えられる。結局、こ の方法の実施例は、正しくａ造された装置から得られた標準反射パターンをモニ タすることを含んでいる。

簡素化されたパターン認識工程によって、検査スピードが非常に早くなり、また 同時に、演算及び記憶の必要量が減少し得る。またこの工程は、３次元形状デー タに関する正確な情報を得るために、より精密な検査工程と有利に結合され得る 。各ｎ番目の装置（たとえば各１０番目の装置ｔ）に対してのみ、たとえばより 長時間かつより精密な工程を適用すれば、残りの装置については簡易な検査工程 に付すことができる。このことは、ＩＩ緘が異常に操作された結束体々に発生す るような／ステム的な欠陥が、たとえ簡易な方法によってでは許容範囲内にある と見なされてしまうような欠陥であったとしても、残っていないという高い確実 性と、最小限型の制御とを共に保証する。

カラーカメラを使用し、櫂々の色あるいはスペクトルの分布が種々の照明方向に 関係付けられる場合には、カメラの色信号から付加的なデータが得られる。特に この場合には、数方同から、また必要な場合には全ての所望方向から同時に照明 を行うことが可能である。そして、反射した全てのポイントが、特定の照明方向 に関連する影像に属する特定の色信号に関連付けられ得る。したがって、この場 合には光源の制御が不要であり、しかも影像データの群から全ての情報が得られ る。この点に関しては、［彫像データのセット」なる認は、多数のグレー及び色 の値のみならず、各分離された画素がそれ自身に関連する付加的情報（たとえば 画素の統計的重み付けに関するデータ）を含み得るという意味をも有していると いうことが重要である。

キャリプレーシーン及び必要な場合にはゲージングが、前記工程を既知の体積の 球及び反射面に適用することによってなされ得る。球の表面の各ポイントが、接 面の既知の角度及びカーブの既知の半径とに関連しているので、キャリプレーシ ーン及びゲージングのデータは、得られ、記憶され、そしてざらに８Ｍ検査にお いて得られた値あるいは影像データを絶対値で決定するために使用される。

発光ダイオード（ＬＥＤ）等の単一光源や種々の位置にｌｆ戟され得る出力端か ら光を出射しかつ入力端から申−光源の光が入射する光ファイバーがこの目的に 好適である。これは、孔を有する装置を使用して制御され得る。

さらに、照明用としてミラーシステムを使用することも可能である。たとえば、 テストされる装置が成る焦点軸上に配置され、かつ同心の回転するスリ７トを有 する直線かつ方向性のある光源が池の焦点軸上に配置されている場合には、楕円 柱ミラーが好適である。ここで重要なことは、再現可能な種々の照明角度が確実 に利用可能であることである。

工程に関して上に述べたように、本発明の他の実施例では、各照明方向がそれぞ れ特定の色に関連する照明装置が使用される。これは、少なくともフィルタを通 過したスペクトル要素を出射する光源によって照射されるカラーフィルタを好適 に使用することによって達成され得る。この種のフィルタは、標準のスペクトル 色（青から赤）の写真を得るための透明陽画から製造され得る。ポンディングワ イヤー高さ方向のパターンを得るために、テストされる装置の周囲に断面円形の 照明スペースをＭ（ｌすることが要求される場合には、カメラの光軸方向におい て同一高さの断面球状のカラーフィルタ上での全ての点は同一色に関連するもの となり得る。

本発明のさらなる基本的な特徴は、従ｌｉｔ！ＩＩ求項と、以下の図面によって 詳細に開示された本発明の好ましい実施阿の記載とから明らかとなる。

図１　本発明の一実施例の概略図 図２　光フアイバー型光源装置の一例 図３　（Ａ−Ｃ’）ボンディングワイヤーの配置を示す概略イメージ断面図４　 ボンディングワイヤーを含むチップ断面の斜視図図５　ボンディングワイヤーパ ターンの測定方法を示す概略図図６　（Ａ及びＢ）ボンディングワイヤーのパタ ーンを示す付加的な記載図７　図１に示されたものと類似する本発明の付加的な 一実施例の概略図図８　図７のＶｌｌｌ−Ｖｌ１１断面斜視部分図図１は、半導 体装置の製造における３次元形状データのモニタリングを行うための装置の概略 図である。この装置は搭載枠２２を備えており、搭載枠には多数の個別光Ｊ１１ ６　ａ〜１６ｎが搭載されている。この個別光源は、好ましくは等角度間隔で配 置されており、共通の中心に向けられている。光源１６ｍ−１６ｎを備えた搭載 枠２２の下方には、別の搭載支持部（図示せず）が設けられており、その搭載支 持部にはテストされる半導体装置が載置され得るようになっている。

この半導体装置は、図では、チップＩＯの概略によって示されており、その端子 はケース（図示せず）の接続Ｍ１３にボンディングワイヤー１２を介して接続さ れている。

ＣＣＤカメラ１４が、半導体装置の上方に配置されており、そのレンズ２５の光 軸０がチップ１０の表面ＩＩに対して直交している。

カメラ１４のレンズ２５の後方にはビーム屈曲ミラー２４が配置されており、こ れによってカメラ１４の近くに配置された光ｊ！［２３が光軸０と同心に半導体 装置を照明し得るようになっている。

全ての光ｊｉ１６ａ〜１６ｎ、２３は、信号処理ユニット１７によって制御され る。また、信号処理ユニットｘ７には、カメラ１４からのビデオ出力信号が供給 される。この装置は、処理対象の半導体装置に対し、信号処理ユニット１７によ って制御された光源により種々の角度から連続的に照明を行い、またカメラ１４ で発生したビデオ信号をさらに処理するようになっている。

多数の個別光源１６１〜１６ｎに代えて、搭載枠２２に光フアイバーケーブルの 出力端部を搭載し、光フアイバーケーブルの入力端に光を入射させる檎成とする ことも可能である１図２は、その好適な１ｌｆｆｉの原理を示している。光フア イバーケーブルＬｌ−Ｌ５の出力端は、Ｆｌ環状に枠（ｒ！！ｉ示せず）上に搭 載されている。光ｊ１２１が設けられており、光フアイバーケーブルし１〜Ｌ５ の入力端に向けて光を出射するようになっている。円孔を有するディスク１９が 、光＠２１と光フアイバーケーブルの入力端との間に配置されている。ディスク １９は、ステ１ピングモータ２Ｇによって回転駆動され得る。前記孔は、ディス ク１９の配置にしたがって光フアイバーケーブルの入力端の１つに必ず正確に光 ８２１から出射された光が照明するように、ディスク１９に設けられている。光 フアイバーケーブルの出力端が配置された円環は、ディスク１９の孔の軌跡に対 応していることは明白である。

図４は、本発明に基づく工程を明瞭に記載するために添付されている。図４は、 チップ１０を纏えかつ１ｉＮ１５上に接曹された半導体装置を概念的に示してい る。チップｌＯの表面１１の接点は、ボンディングワイヤー１２を介して接続部 １３に接続されており、接続部！３は１方でケースから突出した接続ビン（図示 せず）に接続されている。各ボンディングワイヤー１２は、一般的なボンディン グ工程にしたがって、チップ！０の接点を対応する接続部１３に接続しなから円 弧を描いていると見なされる。前記円弧は、チップｌＯの表面１１に対して実質 的に直交する平面Ａ上に延びている。表面１１がｘ−ｙ平面上に延びているのて 、ボンディングワイヤーは２方向にチップｌＯの表面１１から上方に突出してい る。

図５から明らかなように、ボンディングワイヤー１２の湾曲に基づいて、チップ １０の表面１１に対して約ＩＯ″の角度でボンディングワイヤー１２が照明され たときには、ボンディングワイヤー１２の比較的制限された領域から反射した入 射光の一部のみがカメラ１４のレンズに入る。ボンディングワイヤー１２の表面 の平滑性によって、カメラにはボンディングワイヤーの他の領域から分散した光 は無視し得る程度の置しか到達しない。入射光の角度は反射光の角度と等しく、 またカメラ１４に対する各光源の帽対位置が知られているので、カメラ１４１こ 向けて光を反射したボンディングワイヤー１２のある特定の表面領域の角度が決 定可能である。各光ｇ１６ａ〜１６ｎを用いてボンディングワイヤー１２を照明 することにより、チップＩＧの表面１１に対するボンディングワイヤー表面の一 連の点の角度をそれぞれ決定可能である。また、その結果、それらの角度（ある いはボンディングワイヤー１２の表面の各点）を積分することにより、２方向に おけるボンディングワイヤー１２の形状を演算し得る。

これらの事実を、図６＾及び図６Ｂを用いて再び明らかにする。なお、図６＾は ボンディングワイヤーの正しい形状を、ｇ６Ｂはその欠陥形状を示している。

これらの図面は、また、湾曲半径（これからデータが導き出されかつ品質管理に 使石される）に従って翼なった長さを示し、かつカメラに対して光を反射するボ ンディングワイヤーの領域を示している。特に、半導体装置を正確に製造するた めの学習工程に適用し、かつボンディングワイヤーの種々の点における反射領域 を分析することによって、ボンディングワイヤーが正しい形状（図６Ａ）である かまたは欠陥形状（ＩＩ６Ｂ）であるかを決定するための充分に信頼できるデー タを得ることが可能になる。

影像データからボンディングワイヤーの反射領域を決定することを８易にするた め、ｘ−ｙ平面上におｌするボンディングワイヤーのパターンを知ることが有利 である。これらのパターンを知るため１こ、ボンディングワイヤーは２つの角度 から照明され得る。照明方向は、好ましくは、カメラの光軸に関して対称に配置 される。得られた２つの影像を図３＾、３Ｂに概念的に示す。これらの影像にお いて、背景の輝度パターン２６と、対象ボンディングワイヤー１２の反Ｉｔｌｉ 域の輝度パターン２８と、そして背景上に対象ボンディングワイヤーが形成する 彰に対応するｒｇ度パターンとがそれぞれ噂られる。図３Ａと図３Ｂとの影像間 に生じる相違は、図３０に示された影像となる。この影像における暗い影の領域 ２７は、ｘ−ｙ平面上の同一位置において図３Ａ、３Ｂの画像中に配置されてお り、明るい背景に対して明確なコントラストを示す。ｘ−ｙ平面上の反射領域は 、高さの決定に使用されるものであるが（図５．６参照）、ボンディングワイヤ ーのこの影の形跡内に存在しなければならない。この方法は、データ容量を減少 させ、また結果として情報処理のｍ素化及び高速化をもたらすａＸ−ｙ平面上に おいて正しい位置からボンディングワイヤーが大きく離れた場合には、欠陥のあ る半導体装置として拒絶することが明らかに可能である。

付加的な好ましい実施例を、図７．８を参照して以下に説明する。

この実ｍ例では、一群の光ｊｉ１１６ａ〜１６ｎに代えて、多数の白色光源を含 む照明ユニットが用いられる。この光源は、搭載枠２２に設けられたカラーフィ ルタ３２を介して検査対象のチップ１０に向けられている。カラーフィルタ３２ は、各照明方向が割り当てられた特定の色を有するように設計されている。たと えば、図７．８におけるカラーフィルタ３２は、上方向に青から赤へ変化する色 スペクトルの透光性を有している。すなわち、チップｌＯが照明される各方向に それぞれ特定の色が割り当てられていることだけが単に必要である。

カメラ１４はカラーカメラであり、その出力信号が信号変換器３０を通過するこ とによって、すべての像点に対して特定の色を割り当てるアナログまたはディジ タルの信号が得られる。この色値は、最終的に信号処理ユニット１７に供給され るものであり、特定の照明方向に対応している。

図７に示された装置は、カメラ１４とカメラの光軸０に対して対象に配置される ことが好ましいカラーフィルタとを有する痛んだ球面型の照明装置であるとも考 えられる。本発明のこの実施列では、光源の特別な制御が不要であるという点で 簡素化され得る。

１鼠ｌ且ユ１上 ｌＯチップ １１　表面 １２　ボンディングワイヤ １３　接触部 １４　カメラ １５　基板 １６　光源ａ　”−ｎ １７　信号処理ユニット １Ｂ　光フアイバーケーブル １９　孔部材 ２０　モータ ２１　光源 ２２　搭載枠 ２３　光源 ２４　ビーム屈曲ミラー ２５　レンズ ２６　背量 ２７　計部 ２８　反射部 ２９　光出射面 ３０　色信号変換器 ３１　白色光源 ３２　カラーフィルタ ＦＪ［３，２ ＦＪ６．３Ａ　Ｆｌ（３，３８Ｆｌ（３，３Ｃ半導体装置の！２造における３次 元形状データの自動モニタリング方法及び装置要約１ 半導体装置の！！選において、半導体チップの表面品質と、ケースに対するその 配置と、チップ及びケースの間の接続ワイヤとはモニタされなければならない。

ここでは、照明装置を利用して半導体装置を照明し、カメラを利用してそれらを 観測し、製造物の欠陥の同定のためにビデオ信号処理ユニットにその出力信号を 供給することを提案する。検査対象の各半導体装置は再現可能な照明角度で照明 され、得られた第１ビデオ信号群が記憶される。当該半導体装置は、少なくとも さらに１回、再現可能な照明角度で照明され、得られた第２ビデオ信号群が記憶 される。記憶されたビデオ信号群は互いに比較され、その相違から、検査構造の ３次元形状データが引き出される。

国際調査報告 ｍ−ｍ−―ｋ　ＰＣＴ／ＥＰ９１１０００５６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．半導体装置の製造における３次元形状データ、特に、半導体チップ（１０） の表面（１１）、ケース内の位置、接続部（１３）に対するポンディングワイヤ （１２）の接続等の自動モニタリング方法であって、前記半導体装置が照明装置 （１６）によって照明され、ＴＶカメラ（１４）によって設計され、それからの 出力信号がビデオ信号処理ユニット（１７）に製造欠陥の同定のために供結され る、自動モニタリング方法において、 （ａ）検査対象の半導体装置が再現可能な第１照明角度範囲で少なくとも照明さ れ、 （ｂ）照明された半導体装置に対応する第１ビデオ信号群が記憶され、（ｃ）前 記記憶されたビデオ信号群がさらに配憶されたビデオ信号群と比較され、 （ｄ）前記２つのビデオ信号群間の相違から、検査対象の構造の３次元形状デー タが導き出される、 工程によって特徴付けられる自動モニタリング方法。 ２．欠陥を有さずに製造された１個の半導体装置あるいは複数個の半導体装置の 平均から予め導き出された、標準ビデオ信号群としてのきらなるビデオ信号群、 によって特徴付けられる、 請求項１に記載の方法。 ３．前記第１ビデオ信号群が前記標準ビデオ信号群から所定値（許容範囲）だけ 異なっている場合、特に、前記第１ビデオ群において光反射領域の位置及び／ま たは大きさが前記標準ビデオ信号群から所定値以上異なっている場合に、前記検 査対象の半導体装置を排除すること、 によって特徴付けられる、 請求項２に記載の方法。 ４．前記工程（ｂ）に、 （ｂ１）前記検査対象の半導体装置が再現可能なさらなる照明角度で少なくとも 照明され、 （ｂ２）その付加的なビデオ信号群が記憶される、工程が挿入されること、 によって特徴付けられる、 請求項１に記載の方法。 ５．前記半導体装置が複数の方向から照明され、かつそれと対応する影像データ 群が設置カメラから出力され、 前記照明方向がボンディングワイヤ（１２）の平面（Ａ）上に実質的に存在し前 記ボンディングワイヤ（１２）の光反射領域の位置が前足ビデオ信号から得ら札 、 前記光反射領域の位置と照明方向及びカメラ軸方向とから反射点におけるボンデ ィングワイヤの傾斜を演算し、傾斜角で積分することによって、チップの表面と 実質的に直角な方向（ｚ方向）におけるボディングワイャの高さ変化を演算する こと、 によって特徴付けられる、 請求項４に記載の方法。 ６．ボンディングワイヤ（１２）により形成される影から演繹することで、異な っな照明角度で得られた２群のビデオ信号において暗部が現れたときに、前記２ 群のビデオ信号に基づきボンディングワイヤ（１２）の形跡パターンとしてｘ− ｙ平面上の領域を決定すること、 によって特徴付けられろ、 請求項４または５に記載の方法。 ７．前記検査対象の半導体装置が、チップ（１０）の表面（１１）に対して実質 的に直交するカメラ（１４）の軸（０）と同心の方向から１行程において照明さ れ、ビデオ信号を線形で発生させる暗部輪郭トレースアルゴリズムを使用して、 ｘ−ｙ平面上のボンディングワイヤ（１２）のパターンを決定すること、によっ て特徴付けられる、 請求項４または５に記載の方法。 ８．ｘ−ｙ平面上のボンディングワイヤパターンの領域に存在しかつその輝度に 基づいて周囲と充分に対照をなす、前記光反射領域に属する影像データのみが分 類されること、 によって特徴付けられる、 請求項６または７に記載の方法。 ９．表面の重心が、類似の輝度の互いに関連するビデオ信号によって発生させら れた前記光反射領域の表面のために演算され、また前記演算された傾斜角がそれ らの重心に割り当てられること、 によって特徴付けられる、 請求項５に記載の方法。 １０．平均値であると見なされる背長ビデオ信号により、かつ多数の類似輝度範 囲をモニタリングしながら１回の学習工程で学習されたデータとして記憶された ３次元形状データにより特徴付けられ、それらのデータがボンディングワイヤ（ １２）の周辺に属しており、特にチップの表面（１）と下方の基板とボンディン グワイヤ（１２）の接続点（１３）とに属している、請求項１〜９のいずれかに 記載の方法。 １１．半導体装置がボンディングワイヤ（１２）の平面（Ａ）に対して直交する 平面（Ｂ）上の方向から１工程で照明きれ６ことと、前記照明方向がチップの表 面（１１）に対して傾いていることと、ボンディングワイヤ（１２）の影のパタ ーンと記憶された学習データとから、前記チップ（１０）の前記表面（１１）に 対して実質的に直交する方向（ｚ方向）において前記ボンディングワイヤのパタ ーンが演算されることと、 によって特徴付けられる、 請求項１０に記載の方法。 １２．カメラ（１４）の光軸（０）が前記チップの表面（１１）に対して実質的 に直交しかつ非偏向光に対して同軸であることと、前記チップの前記表面上の点 が、それらに関するビデオ信号が周囲の領域よりも低い輝度を示したときに欠陥 であると決定されることと、によって特徴付けられる、 請求項１に記載の方法。 １３．前記チップ（１０）の前記表面（１１）に対してほぼ平行な鋭角である方 向に前記照明が後続の工程で方向付けられることと、前回得られた影像データと 今回の影像データとから相連イメージが得られることと、前記相連イメージ中に おいて明るい点として表れた欠陥が汚染であり暗い点の欠陥がチップの表面（１ １）上の傷であると決定されることと、によって特徴付けられる、 請求項１２に記載の方法。 １４．前記ケースに対する前記チップ（１０）の相対位置及び／またはチップ（ １０）の緑の周囲の接着剤によって覆われた領域のパターンに相当するビデオ信 号の平身値を学習工程によって得ることと、その後に、所定値（許容範囲）以上 に前記ビデオ信号の平均値から異なったビデオ信号が得られた時点で、エラー信 号を発生きせることと、 によって特徴付けられる、 前記各請求項のいずれか１つに記載の方法。 １５．照明光のスペクトルが照明角に従って設定きれており、前記カメラの色信 号、特にクロミナンス信号から分離ビデオ信号に従って前記照明角を得ること、 によって特徴付けられる、 前記各請求項のいずれかに記載の方法。 １６．前記照明は種々の照明角度において同時に実行されること、によって特徴 付けられる、 請求項１５に記載の方法。 １７．前記ビデオ信号からキャリブレーション用標準値を得かつ記憶する際に、 所定サイズの球が使用される工程、 によって特徴付けられる、 前記各請求項のいずれか１つに記載の方法。 １８．半導体装置の製造における３次元形状データ、特に、半導体チップ（１０ ）の表面（１１）、ケース内の位置、接続部（１３）に対するボンディングワイ ヤ（１２）の接続等の自動モニタリング装置であって、前記半導体装置が照明装 置（１６）によって照明され、ＴＶカメラ（１４）によって観測き４、それから の出力がビデオ信号ユニット（１７）に製造欠陥の同定のために供給される、自 動モニタリング装置において、 前記照明装置（１６）は、検査対象の半導体装置に対して設計されかつ形成きれ 、それによって少なくとも２つの異なった照明角皮で前記半導体装置が照明され 得ること、 によって特徴付けられる、 自動モニタリング装置。 １９．前記照明装置（１６）が、複数の個別照明源（１６ａ〜１６ｎ）を有して いること、 によって特徴付けられる、 請求項１８に記載の装置。 ２０．すべての前記個別照明源（１６ａ〜１６ｎ）が、前記測定対象の半導体装 値が配置きれる点から質質的に等距離であること、によって特徴付けられる、 請求項１９に記載の装置。 ２１．前記個別照明源（１６ａ〜１６ｎ）が発光ダイオード（ＬＥＤ）を有して いること、 によって特徴付けられる、 請求項１９または２０に記載の装置。 ２２．前記個別照明源（１６ａ〜１６ｎ）が、出力端と入力端とを存する光ファ イバーケーブル（１８）を有しており、その出力端には孔開き部材（１９）を介 して単一光源（２１）から光が逐次照明されること、によって特徴付けられる、 請求項１９または２０に記載の装置。 ２３．前記照明装置（１６）が、円筒状あるいは球分状の光出射面（２９）を有 しており、前記光出射面の種々の点がそれらに割り当てられた種々の光スペクト ルを有し、かつカメラ（１４）が色信号を含むビデオ信号を発生するように設計 されていること、 によって特徴付けられる、 請求項１８に記載の装置。 ２４．ＴＶカラーカメラからの色信号を、前記光出射面（２９）上の種々の点あ るいは種々の照明角度に対応している種々の増幅あるいはディジタル値の信号に 変換するユニット（３０）、 によって特徴付けられる、 請求項２３に記載の装置。 ２５．広パンド（白）光源と、表面に沿って変化する色及び光通過特性の領域を 有するカラーフィルタ（３２）とを備えている照明装置（１６）、によって特徴 付けられる、 請求項２３または２４のいずれかに記載の装置。