JPH06174441A - 形状検査方法及び装置 - Google Patents

形状検査方法及び装置

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JPH06174441A
JPH06174441A JP32191492A JP32191492A JPH06174441A JP H06174441 A JPH06174441 A JP H06174441A JP 32191492 A JP32191492 A JP 32191492A JP 32191492 A JP32191492 A JP 32191492A JP H06174441 A JPH06174441 A JP H06174441A
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wire
shape
optical system
measurement
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Masato Nagura
正人 名倉
Masaki Kobayashi
正基 小林
Tetsushi Onuma
哲士 大沼
Nobumichi Kawahara
信途 川原
Minokichi Ban
箕吉 伴
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤボンディングの品質管理上、必要かつ
充分な検査を最短時間で実行できるようにすること。 【構成】 リードフレーム面の傾きと、ダイの傾斜と、
ボール部の形状と位置の測定と、クレセント部の形状と
位置の測定をリング照明と落射照明の一方を用いて順に
実行し、この後にボール部の位置とクレセント部の位置
を基準としてワイヤの曲り量と隣接するワイヤ間の間隔
を測定する。また、この後に、落射照明下もしくはスリ
ット照明下でワイヤの高さを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は形状検査方法及び装置、
特に半導体集積回路とリードフレーム間を結合するワイ
ヤボンディング状態の良否を自動検査する方法及びその
ための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ワイヤボンディング状態の良否を
検査する場合、例えばワイヤの曲りや高さ、ワイヤボー
ルの中心位置をそれぞれ単独もしくは組合わせて測定し
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例ではワイヤボンディング状態の一部しか検査されて
おらず、品質管理上不十分であった。また、実際の検査
においては、被検体であるワイヤボンディング済の半導
体集積回路（以下ＩＣと呼ぶ）は形態上すべて良品ばか
りでなく、例えばリードフレームの曲り、ＩＣチップの
傾き、回転など検査に不都合を生じる要因を有するもの
も少なくない。さらに、品質管理上、検査項目を増やす
ほど検査に要する時間が長くなるなどの欠点があった。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、その目的は、ワイヤボンディングの品質管
理上、必要かつ十分な検査を最短時間で実行することが
できるようにした形状検査方法及び装置を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明のワイヤボンディング工程後のボンディン
グの形状を検査する方法は、検査位置に搬送されたリー
ドフレームの結像光学系に対するプリアライメント、オ
ートフォーカス、アライメントをリング照明下で順次行
った後に、リードフレーム面の傾きを前記結像光学系を
介して光学的に測定、計算し記憶する第１工程と、落射
照明に切換えて、ダイ上の所定のパターンに対してプリ
アライメント、オートフォーカスを実行した後、前記パ
ターンのダイパッド面上での位置ずれと回転量を測定
し、ついでダイの傾斜を測定、計算してそれぞれ記憶し
ておく第２工程と、落射照明下、ボール部の形状と位置
を測定する第３工程と、リング照明に切換えてクレセン
ト部の形状と位置を測定する第４工程と、ボール位置と
リング位置を基準としてワイヤの曲り量と隣接するワイ
ヤの間隔を測定する第５工程と、落射照明下もしくはス
リット照明下でワイヤの高さを測定する第６工程とを有
することを特徴としている。
【０００６】また、本発明の形状検査装置は、結像光学
系による撮像を行なう際、リング照明装置、落射照明装
置およびスリット照明装置の夫々を切換手段により切換
えて点灯制御することを特徴としている。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の形状検査方法が適用されたワ
イヤボンディング検査装置の一実施例を示す図、図２は
本実施例の検査シーケンスのフローチャートである。こ
れらの図に従って本発明を以下に具体的に説明する。
【０００８】まず、被検体であるＩＣのワイヤボンディ
ングに関して基準となる形状、寸法、位置の数値及び検
査条件設定用のデータファイルを予め作成しておく。検
査に先立って、このデータファイルを画像処理ユニット
１に読み込み、検査判定の基準値及び検査条件を設定す
る。
【０００９】次に、マガジン２に収容されているワイヤ
ボンディング済のＩＣリードフレーム３をマガジン２か
ら引出し、検査ステージ４上のキャリア５により所定の
検査位置まで搬送する。ここで、ＩＣリードフレーム３
上の検査部位を対物レンズ１５を含む結像光学系７を通
してテレビカメラ９で映像信号に変換し、この映像信号
を画像処理ユニット１に送って処理し、下記の一連の操
作及び測定を行う。すなわち、ＩＣリードフレーム３の
アライメント、リードフレーム３の傾き測定、ダイアラ
イメント、ダイの傾き測定、ボール部の形状及び位置測
定、クレセント部の形状及び位置測定、ワイヤの曲り及
び相互間隔測定及びワイヤ高さ測定を行い、最後に測定
結果の報告を必要に応じて基準と比較して良否判定を行
う。
【００１０】このとき、検査領域がテレビカメラ９の視
野より広い場合はＩＣリードフレーム３をキャリア５に
より視野内で移動させるか、逆に光学系７及びテレビカ
メラ９を平面的に移動させて上記の操作を各視野ごとに
くりかえし、全検査領域の検査を行う。
【００１１】また、落射照明８、スリット照明１０、及
びリング照明１１は、測定対象により、後で詳述するよ
うに適宜切換えて点灯し、検査領域を照明する。オート
フォーカスユニット６は、アライメント及びワイヤ高さ
測定の際、作動させて合焦及び距離測定を行う。
【００１２】以上の一連の操作及び測定は、システムコ
ントローラ１４により制御されて自動的に実行され、測
定結果の集計、統計処理、及び良否判定がなされ、必要
に応じて通信ライン１２を経由してホストコンピュータ
１３へ転送される。
【００１３】このようにして、１個のＩＣの検査が終了
すると次に指定されたＩＣがキャリア５によって新たに
検査位置まで搬送され、上述の操作、測定がくりかえさ
れる。
【００１４】ＩＣリードフレーム３上の指定されたＩＣ
の検査が終了すると、ＩＣリードフレーム３はマガジン
２に回収され、代って新たに指定されたＩＣリードフレ
ーム３がキャリア５によって検査位置に供給されて、同
様に検査がくりかえされる。なお、図１においてはＩＣ
リードフレーム３の供給、回収を同じマガジン２で行っ
ているが、供給と回収を別々のマガジンにより実施する
こともできる。
【００１５】次に、図２により本発明の特徴をさらに詳
細に述べる。検査が開始されると（ステップＳ１０）、
まず、画像処理ユニット１が予め作成されている検査基
準値及び測定条件設定用のデータファイルをシステムコ
ントローラ１４から読み込む（ステップＳ１１）。マガ
ジン２より被検物体であるＩＣリードフレーム３を取り
出し、所定の検査位置まで搬送する（ステップＳ１
２）。リング照明１１のみを点灯させて、リードフレー
ム３上の予め定められた位置に対して結像光学系７のプ
リアライメント操作を行う（ステップＳ１３）。
【００１６】次に、光学系７のオートフォーカス（以下
ＡＦと略記する）を行い、テレビカメラ９の撮像面にリ
ードフレーム像を合焦させた後（ステップＳ１４）、再
度テレビカメラ９からの映像信号に基づいてリードフレ
ームのアライメントを行う（ステップＳ１５）。プリア
ライメント及びＡＦを先に行うことによりリードフレー
ムの変形がある場合でも、より正確なアライメントが可
能になる。この後、リードフレーム３上の所定の３点に
対してＡＦユニット６を利用してＺ方向の偏移、すなわ
ち、キャリア５の基準平面からの垂直方向の偏移を測定
し、画像処理ユニット１でリードフレーム面の傾きを計
算し、記憶しておく（ステップＳ１６）。
【００１７】ついで、落射照明８のみを点灯させて、ダ
イをテレビカメラ９による検査視野にとらえ、ダイ上の
少なくとも２カ所の基準マーク（不図示）に対してプリ
アライメントを行い（ステップＳ１７）、オートフォー
カス後（ステップＳ１８）、ダイの水平面（ＸＹ面）内
での位置ずれと回転を測定し（ステップＳ１９）、さら
にダイ上の所定の３点に対してＡＦユニット６を利用し
てＺ方向の偏移を測定し、画像処理ユニット１でダイ面
の傾きを計算し、記憶しておく（ステップＳ２０）。
【００１８】次に、落射照明８のみを点灯させて、ワイ
ヤボール部２１（図３参照）をテレビカメラ９による検
査視野にとらえ、その映像信号を利用してボール寸法、
真円からの変形率、重心位置、パッド領域からのはみ出
し量を測定する（ステップＳ２１）。同一ダイ上のすべ
てのボール２１を同様にして測定する。同一検査視野内
に複数のボール像が捕らえられる場合、それらは同時に
測定される。この後、検査視野をクレセント部２２（図
３参照）に移動させ、リング照明１１のうち特定の分画
のみを点灯させて、クレセント部２２の寸法、インナー
リードに対する相対偏移、重心位置を同様に測定する
（ステップＳ２２）。ボール部２１と同様に同一視野に
複数のクレセント像をとらえて測定し、同一フレーム上
のすべてのクレセント部２２について測定を行う。
【００１９】上述したステップＳ２１、ステップＳ２２
の測定により、各ワイヤのボール部２１及びクレセント
部２２の各重心位置が求められるので、それらを利用し
て、図３のように、ワイヤの曲り、すなわちボール部２
１とクレセント部２２の２つの重心を結んだ直線を基準
としてそこからのワイヤ上の指定した中心点２３からの
距離２４を測定する。さらに、各ワイヤ上の指定点間の
相互距離２５をワイヤ間隔として求める（ステップＳ２
３）。このようにワイヤ曲り量の測定は、ボール部２１
とクレセント部２２の各重心位置が求められた後に実行
される。なお、このステップＳ２３でも前述のステップ
と同様に同一ダイ上のすべてのワイヤの曲りと間隔を測
定する。
【００２０】ワイヤの高さは特願平３−３４５０５３号
に記載されているスリット照明１０からの複数のスリッ
ト光束を用いる方法、もしくは特願平３−３４５０６３
号に記載されている落射照明下のワイヤ最高点付近の輝
点強度が光学系７のフォーカス程度により変化すること
を利用して求めることができる（ステップＳ２４）。こ
こでも、前述した各ステップと同様に同一ダイ上のすべ
てのワイヤの高さを測定する。
【００２１】これらの測定結果は集計し、必要に応じて
統計処理、基準値との比較による良否判定などを行うこ
とができる（ステップＳ２５）。
【００２２】以上のようにリードフレーム上の１つのＩ
Ｃについて測定を終えると、最終チップか否かの判定を
行ない（ステップＳ２６）、そうでなければ、次のＩＣ
を検査位置まで搬送し（ステップＳ２７）、ステップＳ
１３に戻って同様に測定を行う。所定数のＩＣについて
測定が終了し、ステップＳ２６で最終チップと判定され
たら、ＩＣリードフレームをマガジンに回収し（ステッ
プＳ２８）、次の測定に備えるために、最終のＩＣリー
ドフレームか否かを判定する。そうでなければ、ステッ
プＳ１２に戻り、次のＩＣリードフレーム３をマガジン
２より引き出し、上述の各ステップを繰り返す。
【００２３】ステップＳ２９で最終のＩＣリードフレー
ムと判定された際には、検査終了となる（ステップＳ３
０）。
【００２４】（他の実施例）前述の実施例では、リード
フレームの変形、特に高さ方向（Ｚ方向）への曲り、ダ
イのリードフレームに対する傾きが存在する被検体で
は、光学系７のフォーカスが被検体上の測定位置によっ
て合焦しなくなる場合があり、ボール部２１、クレセン
ト部２２、ワイヤの測定に誤差を生じることになる。こ
の場合、先の実施例で述べたリードフレーム及びダイの
傾き測定（ステップＳ１６、ステップＳ２０）の結果を
基に各測定位置に移動するごとに光学系７のフォーカス
を再調整して常に合焦状態で測定することにより、正確
な測定結果を得ることができる。
【００２５】また、前述の実施例において、リードフレ
ーム上のダイが正規の位置よりずれている場合は、位置
基準マークを用いて求められるずれ量をもとに、目標と
なる測定部位が正しく結像光学系７にとらえられるよう
キャリア５または光学系７及びテレビカメラ９を水平面
（ＸＹ面）で移動させて、ずれ量分の位置補正を行う。
【００２６】前述の実施例に於いて、ＡＦ操作およびワ
イヤ高さの測定では、光学系７の焦点深度が浅い方がよ
り正確な測定が出来る。一方、リードフレーム、ダイの
アライメント、ボール、クレセント、ワイヤ曲り、ワイ
ヤ間隔の測定では、各測定点の高さの位置が若干ずれて
いても測定ができるよう光学系７の焦点深度は深い方が
望ましい。
【００２７】このような相異る焦点深度特性を同一の光
学系７で実現するために、図１に示したように対物レン
ズ１５の上部に可変開口機構１６、具体的には例えば特
願平４−２１０６６６号に記載されている可変開口絞
り、または矩形開口板、可変瞳絞り、楔形開口板などを
光束中に挿入したり、光束外へ退避させたりする機構を
設ける。
【００２８】ＡＦ操作およびワイヤ高さの測定では、上
述したような遮光板を光束外に退避させ、リードフレー
ム、ダイのアライメント、ボール、クレセント、ワイヤ
曲り、ワイヤ間隔の測定では遮光板を光束中に挿入して
焦点深度を深くするよう作用させる。
【００２９】更に、前述の実施例において、クレセント
部２２の測定では、図４に示すように、ワイヤ３１の先
端部に形成されるクレセント表面３２からの反射光が、
正しく対物レンズ１５を通して光学系７に導かれるよう
リング照明１１を構成している分画照明３３のうち特定
方向を照明するもののみを選択し、適切な光量で点灯す
るよう制御する。一方、インナーリード上のクレセント
位置を測定するには、クレセント自体の映像に加えてイ
ンナーリードの映像もとりこむためにリング照明１１の
分画照明３３すべてを点灯させる必要がある。
【００３０】従って、クレセント部の測定では、リング
照明１１を上述のように測定手順に沿って順次点灯制御
する必要があるが、この制御シーケンスは測定操作に先
立って行われる、いわゆるティーチング操作により最適
の点灯条件としてファイル化されシステムコントローラ
１４に記憶させておき、実際の測定では自動的に点灯制
御を行うことができる。
【００３１】また、前述の実施例においては、ワイヤの
曲り量を測定する際、図３に示したように予めボール部
２１及びクレセント部２２の夫々の重心を測定してお
き、ボール部２１から一定の距離にあるワイヤ上の中心
点２３の位置を測定し、前記の両重心を結ぶ直線から中
心点２３までの距離２４、すなわちワイヤ曲り量を求め
ていた。
【００３２】しかし、ボール部２１及びクレセント部２
２がワイヤボンディングの際に予め定められた設計上の
位置にほぼ正確に形成されていることが別の手段により
確認されている場合、もしくは予め位置のティーチング
操作により既知である場合には、ボール部２１及びクレ
セント部２２の重心位置は、実測しなくても計算により
求めることができる。この場合にはワイヤの中心点位置
が求まれば直ちにワイヤ曲り量を計算により求めること
ができる。
【００３３】更に、前述の実施例においては、ボンディ
ングされたワイヤの形状、状態を検査するために一連の
測定をすべて実施していた。しかし、現実には測定の一
項目でも不合格となれば、そのＩＣは不良品と判定され
て、通常は製品とはされずに廃棄される。従って、一連
の測定の途中で不合格判定が出された場合は、それ以降
の測定は無駄となる。
【００３４】図２では、測定結果の判定及び報告（ステ
ップＳ２５）を測定シーケンスの最後の段階で行なって
いるが、各測定の一項目終了するごとに結果の判定を行
い、合格ならば次の測定項目に移り、不合格ならば不良
品のメッセージを表示、記録して、そのＩＣの検査を中
断し、次のＩＣの検査に移行する測定シーケンスを併せ
もたせてもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、ＩＣのワイヤボン
ディングの状態を本発明に従って検査すれば、ボンディ
ング状態の良否をボール、クレセント、ワイヤ各部のす
べてにわたって判定するので、より厳密な品質管理、不
良解析が可能となると共に、相互に関連をもつ各々の測
定及び手順を最短の所要時間で効率よく実施させること
ができる。
【００３６】また、従来測定が困難であった不良状態の
著しい被検物の検査も可能となると共に、不要な検査を
省略すれば、検査時間を短縮することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたワイヤボンディング装置の
一実施例を示す図。
【図２】本実施例の検査シーケンスを示すフローチャー
ト。
【図３】ワイヤ曲り量と間隔の測定方法を説明する図。
【図４】クレセント部の測定状態を説明する図。
【符号の説明】
１ 画像処理ユニット ２ マガジン ３ＩＣリードフレーム ４ 検査ステージ ５ キャリア ６ オートフォーカスユニット ７ 結像光学系 ８ 落射照明 ９ テレビカメラ １０ スリット照明 １１ リング照明 １２ 通信ライン １３ ホストコンピュータ １４ システムコントローラ １５ 対物レンズ １６ 可変開口機構 ２１ ボール重心位置 ２２ クレセント重心位置 ２３ ワイヤ上の中心位置 ２４ ワイヤ曲り量 ２５ ワイヤ相互間隔 ３１ ワイヤ ３２ クレセント ３３ 分画照明
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 信途 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内 (72)発明者 伴 箕吉 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤボンディング工程後のボンディン
    グの形状を検査する方法において、検査位置に搬送され
    たリードフレームの結像光学系に対するプリアライメン
    ト、オートフォーカス、アライメントをリング照明下で
    順次行った後に、リードフレーム面の傾きを前記結像光
    学系を介して光学的に測定、計算し記憶する第１工程
    と、落射照明に切換えて、ダイ上の所定のパターンに対
    してプリアライメント、オートフォーカスを実行した
    後、前記パターンのダイパッド面上での位置ずれと回転
    量を測定し、ついでダイの傾斜を測定、計算してそれぞ
    れ記憶しておく第２工程と、落射照明下、ボール部の形
    状と位置を測定する第３工程と、リング照明に切換えて
    クレセント部の形状と位置を測定する第４工程と、ボー
    ル位置とリング位置を基準としてワイヤの曲り量と隣接
    するワイヤの間隔を測定する第５工程と、落射照明下も
    しくはスリット照明下でワイヤの高さを測定する第６工
    程とを有することを特徴とする形状検査方法。
  2. 【請求項２】 前記第６工程の終了後に、予め設定した
    基準値と比較して合否判定を行う第７工程を有すること
    を特徴とする請求項１の形状検査方法。
  3. 【請求項３】 リードフレーム及びダイの傾き測定値に
    基づいてボール、ワイヤ、クレセントの形状と位置を測
    定する際に、前記結像光学系のフォーカス位置を測定点
    ごとに補正することを特徴とする請求項１の形状検査方
    法。
  4. 【請求項４】 ダイの位置が基準位置よりずれている場
    合、記憶されたずれ量をもとに前記結像光学系の位置を
    補正することを特徴とする請求項１の形状検査方法。
  5. 【請求項５】 クレセント部の測定の際、リング照明の
    点灯状態をクレセントの位置により制御することを特徴
    とする請求項１の形状検査方法。
  6. 【請求項６】 ボールおよびクレセントの重心位置を設
    計値もしくはティーチングによる既知の値から求め、両
    重心点を結ぶ直線を基準としてワイヤの曲り量を算出す
    ることを特徴とする請求項１の形状検査方法。
  7. 【請求項７】 各測定工程後に合否判定を行ない、各合
    否判定において不合格と判定された場合、次の測定工程
    に移行しないで測定シーケンスを中断することを特徴と
    する請求項１の形状検査方法。
  8. 【請求項８】 結像光学系による撮像を行なう際、リン
    グ照明装置、落射照明装置およびスリット照明装置の夫
    々を切換手段により切換えて点灯制御することを特徴と
    する形状検査装置。
  9. 【請求項９】 前記結像光学系の焦点深度を可変にする
    ための可変開口機構を設けたことを特徴とする請求項８
    の形状検査装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2012165030A1 (ja) * 2011-05-31 2015-02-23 株式会社村田製作所 バンプ位置の導出方法およびバンプ形成位置の補正方法、バンプボンダー並びにバンプの外観検査装置
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