JPH061163B2 - 物体形状検出装置及び形状検査方法 - Google Patents

物体形状検出装置及び形状検査方法

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JPH061163B2 JP59181907A JP18190784A JPH061163B2 JP H061163 B2 JPH061163 B2 JP H061163B2 JP 59181907 A JP59181907 A JP 59181907A JP 18190784 A JP18190784 A JP 18190784A JP H061163 B2 JPH061163 B2 JP H061163B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は物体形状検出装置及び形状検査方法に係り、特
に線形形状を検出する際に線の高さ方向を検出するよう
にした物体形状検出装置及び形状検査方法に関するもの
である。
〔従来の技術〕
近時、ＩＣ，ＬＳＩ等の需要は急激に増加し、これらＩ
Ｃ，ＬＳＩ等の各種生産設備の自動化の進歩は著しく、
ワイヤボンディング工程での自動化は高速自動化され、
自動化によるコストダウンが大巾にはかられているが、
信頼性不良のうち、ワイヤループ形状の均一性不良等が
高い割合を示している。
第７図は従来のＩＣチップをＩＣパッケージにワイヤボ
ンディングした状態の斜視図を示し、第８図にＩＣチッ
プとＩＣパッケージ間のワイヤボンディングされたワイ
ヤが正常にボンディングされた状態の側断面図を、第９
図(a),(b),(c)はＩＣチップとＩＣパッケージ間でワイ
ヤボンディングされたワイヤが不良状態でボンディング
された状態の側断面図を示す。
第７図乃至第９図(a),(b),(c)において、第７図に示す
ＩＣチップ５の周辺に設けられたパッドとパッケージ１
のリード２と該パッド４間にボンディングされる２０〜
３０μｍ程度のAuワイヤ３は第８図の側断面図に示され
るようにワイヤ３が正しい曲率を画いて凸状にボンディ
ングされればよいが、第９図(a),(b),(c)に示すように
ワイヤ３が垂れ下がってＩＣチップ５のエッジ部に接触
（第９図(a)）したり、ワイヤ３のループが高くなりす
ぎて後工程のパッケージキャップをＩＣパッケージに取
り付けたときにワイヤ３にぶつかって該ワイヤが折れ曲
り隣接ワイヤと接触し、電気的短絡原因となる（第９図
(b)）場合や、ワイヤ３のループの高さが不足してワイ
ヤ３がＩＣチップ５の表面に接触し、ＩＣチップ表面上
に形成された配線パターンと短絡する可能性のある（第
９図(c)）場合等があって、これらを検査する場合には
自動化がなされず、人間が顕微鏡を用いて目でワイヤの
ループ状態を観察していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、このような検査方法ではループ形状を定量的に
把握することができないだけでなく、両眼による上方か
らの観察ではワイヤのループの高さ方向の位置を正しく
見きわめることが困難である欠点を有していた。
本発明は上記欠点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、ＩＣチップ上のパッドとＩＣパッケー
ジのリード間にボンディングされるワイヤのような線状
物体の張り具合を認識してワイヤループ形状の高さ方向
を測定することのできる物体形状検出装置及び形状検査
方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
そして、上記した目的は本発明によれば、被検査物体の
ワイヤループを形状検出するための撮像手段と、該被検
査物体を複数の光線で投射する光線投射手段と、該光線
の投射方向を変化させる光線投射方向制御手段と、前記
撮像手段からの出力に基づいて該被検査物体上の輝点を
検出する輝点位置検出手段と、該輝点位置検出手段の検
出出力と前記光線投射方向制御手段の出力に基づいて物
体上の輝点の３次元アドレスを検出する物体形状検出手
段と、該物体形状検出手段の出力と被検査物体の物体形
状基準データを格納したメモリ手段の出力を比較した出
力に基づいて被検査物体のワイヤループ形状の良否を検
出することを特徴とする物体形状検出装置で達成され
る。
また、ＩＣチップにワイヤボンディングされたワイヤの
ループ形状を検査するための形状検査方法であって、該
ワイヤとは異なる高さを有する基準面に複数の光線を照
射し、該基準面上で該複数の光線が重なるような該光線
の第１の出射角を測定する工程と、該ワイヤ上で該複数
の光線が重なるような該光線の第２の出射角を測定する
工程と、該ワイヤの平面的な位置を測定する工程と、前
記第１、第２の出射角及び平面的な位置に基づいて、該
ワイヤの基準面からの高さを導出する工程とを含み、導
出した該高さに基づいて、該ワイヤのループ形状の良否
を検査することを特徴とする形状検査方法で達成され
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図乃至第６図について詳
記する。
第１図は本発明の物体形状検出装置及び形状検査方法の
測定原理を示すＩＣチップとＩＣパッケージ間に架橋し
たボンディングワイヤの側面図、第２図(a),(b)は上記
ボンディングワイヤを上から見た場合の撮像図である。
第１図において、ＩＣチップ５上に形成されたパッド４
とパッケージ１のリード間を架橋するように上向きの弓
形に形成されたワイヤ３の高さｈを測定するためには、
２つの波長の異なるたとえばHe−Neレーザ（波長632.8n
m、赤色）の光線投射手段７ｂとＡｒレーザ（波長488n
m、青色）の光線投射手段７ａからレーザ光線をＩＣパ
ッケージ１の底面１ａ上に照射する。このときＩＣパッ
ケージ１の底面１ａ上で異なる２つの光線の重なるとき
の出射角をθ１とする。このときにワイヤ３の真上から
撮像した撮像図は第２図(a)のごとく２つの光線が重な
る点で赤および青のライン７ｃがＩＣパッケージ１の底
面１ａ上に表れる。７ａ′，７ｂはワイヤ３上のレーザ
光線を示す。次に２つの異なる光線投射手段７ａ，７ｂ
からのレーザ光線をボンディングワイヤ３上で重なるよ
うにし、そのときの角度をθ２としたときのワイヤ３の
真上からみた撮像手段による撮像図は第２図(b)のごと
くなり、ワイヤ３上で赤および青のレーザ光線が重なる
輝点７ｄ位置を検出すれば、光線投射手段７ａ，７ｂが
配された位置からＩＣパッケージ１の底面１ａまでの距
離をｈ１とし、同じく光線投射手段７ａ，７ｂが配され
た位置からループ状にボンディングされたワイヤ３の頂
部までの距離をｈ２とし、さらにＩＣパッケージ１の底
面１ａからワイヤ３の頂点までの距離をｈとすれば、求
めるワイヤ３の高さｈは次の式から求めることができ
る。
ｈ＝ｈ１−ｈ２＝ｄ（tanθ1−tanθ2）・・・・・・
(1) ここで、ｄは２つの光線投影手段間の距離の半分の値で
ある。
本発明は上述のごとき原理に基づいて線状物体形状検査
を行う装置及び形状検査方法を得ようとするものであ
る。
第３図は本発明の物体形状検出装置の系統図を、第４図
は第３図の物体形状検出回路と輝点位置検出回路の詳細
を説明する系統図である。
第３図において、６ａはＸＹステージのごとき物体移動
手段であり、該物体移動手段上に被検査物体６ｂである
第７図に示したようなワイヤボンディングされたＩＣパ
ッケージ１を載置する。このような被検査物体６ｂのワ
イヤ３に対して後述する光線投影手段７ａ，７ｂからレ
ーザ光線を斜めに走査する。上記光線投影手段７ａ，７
ｂは光線投射手段駆動装置８ａ，８ｂによって駆動され
る。９は撮像装置であり、被検査物体６ｂの真上に配設
され、光線投射手段７ａ，７ｂでワイヤ３上に上記した
異なる波長のテーザを当てたときにできる輝点を輝点位
置検出回路１０で検出する。輝点位置検出回路１０で検
出された出力は物体形状検出回路１１に加えられ、光線
投射手段駆動回路８ａ，８ｂの後述する角度クロックに
よってループ状に形成されたワイヤ３の３次元アドレス
に基づき物体形状の検出が物体形状検出回路１１で行わ
れる。１２は基準ワイヤループ形状データが格納されて
いる物体形状基準メモリであり、上記物体形状検出回路
１１の検出出力と物体形状基準データメモリ１２の基準
出力が比較検査回路１３に加えられて互いに比較され、
ワイヤループの異常を検出した場合には表示装置または
警報装置等の表示手段１４で異常を表示または報知させ
るようになされている。上記した輝点位置検出回路１０
と物体形状検出回路１１の詳細を第４図で説明すると、
輝点位置検出回路１０は撮像装置ドライバ１０ａとアナ
ログ／ディジタル変換回路１０ｂよりなり、色彩信号撮
像装置であれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色信号が撮像装置ド
ライバ１０ａよりアナログ／ディジタル変換回路１０ｂ
に与えられるが、上記した光線投射手段７ａ，７ｂを用
いる場合にはＲ，Ｂの２色の信号が撮像装置ドライバ１
０ａからアナログ／ディジタル変換回路１０ｂに与えら
れる。このような２色の異なるＲ，Ｂの信号は物体形状
検査回路１１内の３次元位置検出回路１１ａに加えられ
る。撮像装置ドライバ１０ａからの出力は物体形状検出
回路１１内のＸ軸アドレスカウンタ１１ｂ、Ｙ軸アドレ
スカウンタ１１ｃに加えられて３次元位置検出回路１１
ａのＸ軸およびＹ軸方向の平面的なワイヤループ位置を
カウントする。さらに光線投射手段駆動装置８ａ，８ｂ
からの出力で駆動される同じく物体形状検査回路１１内
の角度カウンタ１１ｄ，１１ｅをカウントさせて第１図
で説明した角度θ１，θ２カウントさせて第１図で説明
した角度θ１，θ２に対応するカウンタ値に基づいてワ
イヤループ形状の高さｈ方向のアドレスを検出する。３
次元位置検出回路１１ａで検出された３次元位置はメモ
リ１１ｆに格納されて比較検査回路１３に与えられる。
上記第３図に示した光学系の模式図の一実施例を第５図
に示す。
光線投射手段７ａ，７ｂの構成としてはレーザ等の第１
および第２の光源１５ａ，１５ｂを具備し、該光源は赤
色のHe-Neレーザと青色のArのレーザを用いることがで
きる。光源１５ａ，１５ｂを出射したレーザ光は第１お
よび第２のレンズ１６ａ，１６ｂ、第１の反射鏡１７
ａ，１７ｂと回転走査駆動手段１９ａ，１９ｂに固定さ
れた第２の反射鏡１８ａ，１８ｂ並びにシリンドリカル
レンズ２０ａ，２０ｂを通して被検査物体６ｂ上のワイ
ヤを軸方向に沿って走査して光源１５ａ，１５ｂからの
赤および青色レーザ光線の重なった輝点位置の角度
θ１．θ２を撮像装置９並びに角度カウンタに基づいて
検出し、３次元位置検出回路１１ａでｄ（tanθ1-tanθ
2）を求めて比較検出回路１３に入力すればよい。
第６図は本発明の光学系の他の実施例を示すもので、第
５図と同一部分には同一符号を付して重復説明を省略す
るが光源１５ａ，１５ｂからのレーザ波長は上記したよ
うに異ならなくてもよく、放出されたレーザはレンズ１
６ａ，１６ｂを通過した後に半分が透明で半分が不透明
か、半分がレーザを通過させ、他の半分がレーザを通過
させない円盤２１を通して一方のレーザのみ第１の反射
鏡１７ａを介して回転走査駆動手段系に投影するように
なし、次に他方のレーザのみを第１の反射鏡１７ｂを介
して第２の反射鏡１８ｂ側に投射させる。なお、２１は
円盤回転駆動手段である。このような構成によれば、第
５図に示すように異なった波長の光源を用いる必要がな
くなる。さらに同様の効果を得ようとする場合には、円
盤２１の配された位置に光変調素子を設けてレーザ波長
を変調して異なる周波数ｆ１，ｆ２とするようにしても
よい。
〔発明の効果〕
本発明は上述のごとく構成したので、ボンディングされ
たワイヤのループ形状を自動的に検出することができる
ためにＩＣ，ＬＳＩ等のワイヤボンディング後のワイヤ
ループに基づく信頼性の低下を大幅に向上させることが
可能となり、特に顕微鏡を用いての人間による目視検査
と異なり、自動化、定量化が容易である特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の物体形状検出装置及び形状検査方法の
検出原理を説明するための説明図、第２図(a)は第１図
の光線投射手段よりの光線の出射角がθ１のときのワイ
ヤの平面図、第２図(b)は第１図の光線投射手段よりの
光線の出射角がθ２のときのワイヤの平面図、第３図は
本発明の物体形状検出装置の系統図、第４図は第３図の
輝点位置検出回路と物体形状検出回路の詳細を示す系統
図、第５図は本発明の物体形状検出回路の光学系の一実
施例を示す模式図、第６図は本発明の物体形状検出回路
の光学系の他の実施例を示す模式図、第７図はＩＣパッ
ケージのワイヤボンディング状態を示す斜視図、第８図
と第９図(a),(b),(c)はワイヤボンディングのワイヤ状
態を示す側断面図である。 １・・・ＩＣパッケージ、 ２・・・リード、
３・・・ワイヤ、 ４・・・パッド、 ５・・・Ｉ
Ｃチップ、 ６ａ・・・物体移動手段、 ６ｂ・・
・被検査物体、 ７ａ，７ｂ・・・光線投影手段、
７ｃ・・・赤と青の光線の重なったライン、 ７ｄ
・・・赤と青の光線の重なったスポット、 ８ａ，８
ｂ・・・光線投射手段駆動装置、 ９・・・撮像装
置、 １０・・・輝点位置検出回路、 １０ａ・・
・撮像装置ドライバ、 １１・・・物体形状検出回
路、 １１ａ・・・３次元元位置検出回路、 １１
ｂ，１１ｃ・・・Ｘ，Ｙアドレスカウンタ、 １１
ｄ，１１ｅ・・・角度カウンタ、 １１ｆ・・・メモ
リ、 １２・・・物体形状基準データメモリ、 １
３・・・比較回路、 １４・・・表示手段、 １５
ａ，１５ｂ・・・光源、 １６ａ，１６ｂ・・・レン
ズ、 １７ａ，１７ｂ・・・第１の反射鏡、 １８
ａ，１８ｂ・・・第２の反射鏡、 １９ａ，１９ｂ・
・・回転走査駆動手段、 ２０ａ，２０ｂ・・・シリ
ンドリカル、 ２１・・・円盤、 ２２・・・回転
駆動手段。
フロントページの続き (72)発明者 中島 雅人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−150433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−115314（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被検査物体のワイヤループを形状検出する
    ための撮像手段と、該被検査物体を複数の光線で投射す
    る光線投射手段と、該光線の投射方向を変化させる光線
    投射方向制御手段と、前記撮像手段からの出力に基づい
    て該被検査物体上の輝点を検出する輝点位置検出手段
    と、該輝点位置検出手段の検出出力と前記光線投射方向
    制御手段の出力に基づいて物体上の輝点の３次元アドレ
    スを検出する物体形状検出手段と、該物体形状検出手段
    の出力と被検査物体の物体形状基準データを格納したメ
    モリ手段の出力を比較した出力に基づいて被検査物体の
    ワイヤループ形状の良否を検出することを特徴とする物
    体形状検出装置。
  2. 【請求項２】前記物体形状検出手段は複数の光線投射手
    段の角度クロックと撮像手段のＸ軸およびＹ軸アドレス
    から輝点の３次元アドレスを検出するようになされてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の物体形
    状検出装置。
  3. 【請求項３】前記複数の光線投射手段の複数の投射光が
    被検査物体上で重なったときのＸ軸およびＹ軸アドレス
    カウンタ値と前記光線投射手段の角度クロックカウンタ
    値から被検査物体上の輝点の３次元アドレスを検出する
    ことにより物体の高さ方向の形状を検出することを特徴
    とする特許請求の範囲第２項記載の物体形状検出装置。
  4. 【請求項４】前記光線投射手段の光源の光線波長を異な
    らしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の物
    体形状検出装置。
  5. 【請求項５】前記光線投射手段の光源の波長を周波数変
    調して異なる周波数としてなることを特徴とする特許請
    求の範囲第２項記載の物体形状検出装置。
  6. 【請求項６】前記光線投射手段の複数光源を互いにオ
    ン、オフさせる装置を設けてなることを特徴とする特許
    請求の範囲第２項記載の物体形状検出装置。
  7. 【請求項７】ＩＣチップにワイヤボンディングされたワ
    イヤのループ形状を検査するための形状検査方法であっ
    て、 該ワイヤとは異なる高さを有する基準面に複数の光線を
    照射し、該基準面上で該複数の光線が重なるような該光
    線の第１の出射角を測定する工程と、 該ワイヤ上で該複数の光線が重なるような該光線の第２
    の出射角を測定する工程と、 該ワイヤの平面的な位置を測定する工程と、 前記第１、第２の出射角及び平面的な位置に基づいて、
    該ワイヤの基準面からの高さを導出する工程とを含み、 導出した該高さに基づいて、該ワイヤのループ形状の良
    否を検査することを特徴とする形状検査方法。
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