JPH07208952A - ワイヤボンディング検査方法及びワイヤボンディング検査装置 - Google Patents

ワイヤボンディング検査方法及びワイヤボンディング検査装置

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JPH07208952A
JPH07208952A JP6014896A JP1489694A JPH07208952A JP H07208952 A JPH07208952 A JP H07208952A JP 6014896 A JP6014896 A JP 6014896A JP 1489694 A JP1489694 A JP 1489694A JP H07208952 A JPH07208952 A JP H07208952A
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wire
capillary
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bonding
semiconductor chip
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Hisashi Nakatsui
久 中津井
Masato Nagura
正人 名倉
Nobumichi Kawahara
信途 川原
Hidetoshi Nishigori
英俊 西郡
Hirofumi Hirashima
浩文 平島
Masaki Kobayashi
正基 小林
Kazuhisa Iizuka
和央 飯塚
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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後のワイヤの形状、位置
ずれを高精度に測定することのできるワイヤボンディン
グ検査方法及びワイヤボンディング検査装置を得るこ
と。 【構成】 搬送装置によりワイヤボンディング後の半導
体チップを所定位置に搬送固定し、該半導体チップを照
明手段からの光束で照明し、該半導体チップの画像情報
を位置調整可能なステージに設けた撮像装置より得、該
撮像装置からのキャピラリ径とワイヤ径の画像情報より
画像処理装置により、最小自乗法を用いて画像処理して
キャピラリの中心位置を求め、これよりワイヤボンディ
ング後のワイヤの形状、位置ずれを検出していること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンディング検査
方法及びワイヤボンディング検査装置に関し、特にワイ
ヤボンディング後のワイヤの形状・位置ずれ等をキャピ
ラリ穴径とワイヤ径より求めたキャピラリの中心位置よ
り、装置の座標設定データを自動修正し、高精度な検出
を可能としたものである。
【０００２】
【従来の技術】最近のＩＣ・ＬＳＩといった半導体素子
の製品は集積化が年々進んでいる。
【０００３】特に、半導体回路自体の製造工程、所謂前
工程においては、自動化技術が大幅に取り入れられ、工
程内での無人化が進んでいる。
【０００４】一方、後工程であるワイヤボンディング工
程にあってもワイヤボンダの自動化が図られている。こ
れに対し、その検査にあっては現在では専ら目視検査に
頼っている。
【０００５】例えば特開平４−２５９８０７号公報では
ボンディングワイヤの３次元的な画像データを得て、こ
れよりボンディングワイヤの外観を目視検査するように
した線状物検査用画像入力装置が提案されている。
【０００６】同公報では一対のカメラで得られた画像デ
ータをオペレータが解析してワイヤボンダの設定値の狂
いを修正しながら製造を続けるという手順を踏んでい
る。
【０００７】図６は従来のワイヤボンディング検査装置
の要部概略図である。同図において１３はリング照明
部、１４は落射照明部であり、各々照明制御装置２２に
より選択的に半導体チップ１を照明している。１５は撮
像装置であり、半導体チップ１を撮像している。各要素
１３，１４，１５は撮像手段１５ａを構成している。１
１はＸＹＺステージであり、ステージ制御装置２４から
の信号に基づいて撮像手段１５ａを駆動している。
【０００８】被測定物である半導体チップ１は搬送制御
装置２１からの信号に基づいて搬送装置１２によって検
査領域に搬送されている。然る後に、撮像装置１５をフ
ァーストボンド部（例えば以下「ボール部」と呼ぶ）の
存在する位置まで移動し、焦点を合わせた上でボール部
の画像を取り込む。
【０００９】このときの画像は例えば図２に示すよう
に、ボール３及び電極パッド４が混在しているが、画像
処理装置２３によりボール部のみの外形寸法及び中心座
標を算出している。
【００１０】続いて撮像装置１５をセカンドボンド部
（例えば以下「クレセント部」と呼ぶ）の存在する位置
に移動し、ボール部と同様にクレセント部の画像を取り
込んでいる。
【００１１】図５はこのときのクレセント部取り込み画
像の説明図である。図５において２はワイヤ、６はクレ
セント、７はキャピラリ打痕、８はリードである。
【００１２】クレセント部の測定では図５におけるクレ
セント６の幅・長さ及び中心座標を画像処理装置２３を
用いて算出している。更にワイヤ部２の曲がり・間隔・
高さ等の測定を順次、画像処理等の手段を用いて行って
いる。
【００１３】以上によって得られた測定結果と、前もっ
て入力された基準値とを中央処理装置３１によって比較
し、ボンディング状態の良否判定を行っている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】図３はボール部成形時
の要部断面図である。同図においてボール３はキャピラ
リ５によって半導体チップ１上に金ワイヤ末端の球状部
分が押し付けられることによって形成されている。この
とき、キャピラリ５の穴径（例えば３５〜４５μｍ）は
ワイヤ２の径（例えば２５〜３０μｍ）よりも大きい。
このためにキャピラリ５の中心とワイヤ２の中心は数μ
ｍ〜数十μｍのズレを生じている。更にボール３はキャ
ピラリ及びワイヤ２に対して偏心しているために、結果
としてボール３の中心とキャピラリ５の中心では数十μ
ｍのズレを生じてくるという問題点がある。
【００１５】また、クレセント部においても図５に示す
ようにクレセント６の中心座標とキャピラリ打痕７の中
心ではキャピラリ５の外径の半分以上のズレが生じてし
まう。
【００１６】一方、ワイヤボンダにおいてはボンディン
グ座標の制御は、全てキャピラリ５の軌跡を制御するこ
とによって行われている。従って従来のワイヤボンディ
ング検査装置によって算出された位置座標に基づいてワ
イヤボンダの位置座標データの補正を直接且つ精度良く
行うことが大変難しいという問題点があった。
【００１７】本発明は、ボンディング座標の位置制御を
キャピラリとボンディングワイヤのキャピラリ穴径内で
の遊びを最小自乗法で制御することにより、ワイヤボン
ディング後の半導体チップの外観検査を作業者に頼るこ
となく自動的に且つ連続的に高精度に行うことができる
ワイヤボンディング検査方法及びワイヤボンディング検
査装置の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明のワイヤボンディ
ング検査方法は、搬送装置によりワイヤボンディング後
の半導体チップを所定位置に搬送固定し、該半導体チッ
プを照明手段からの光束で照明し、該半導体チップの画
像情報を位置調整可能なステージに設けた撮像装置より
得、該撮像装置からのキャピラリ径とワイヤ径の画像情
報より画像処理装置により、最小自乗法を用いて画像処
理してキャピラリの中心位置を求め、これよりワイヤボ
ンディング後のワイヤの形状、位置ずれを検出している
ことを特徴としている。
【００１９】特に、中央処理装置により前記画像処理装
置によって得たキャピラリとワイヤのずれ量を補正値と
して演算し、該ワイヤボンダに記憶したボンディング座
標を自動修正していることを特徴としている。
【００２０】又、本発明のワイヤボンディング検査装置
は、ワイヤボンディング後の半導体チップを搬送固定す
る搬送装置、該半導体チップを照明する照明装置、該半
導体チップの画像情報を得る為にＸＹＺ方向に移動可能
な撮像装置、該撮像装置で得た画像情報より、キャピラ
リ径とワイヤ径を最小自乗法を用いて画像処理して、該
キャピラリの中心位置を求める画像処理装置、そしてワ
イヤボンドに記憶されたボンディング座標と該画像処理
装置で得られたキャピラリ打痕の中心位置座標とのずれ
量を算出し、該ワイヤボンダに記憶したボンディング座
標を自動修正する中央処理装置とを用いてボンディング
後のワイヤの形状、位置ずれを自動測定していることを
特徴としている。
【００２１】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。
【００２２】同図において１は被検物であるワイヤボン
ディング後の半導体チップである。１３は半導体チップ
１を照明するためのリング照明装置、１４は半導体チッ
プ１を照明するための落射照明装置、１５は半導体チッ
プ１の画像を取り込むための撮像装置、１１はＸＹＺス
テージであり、撮像装置１５を半導体チップ１に対し相
対的に位置決めしている。１２は搬送装置であり、被検
物１を搬送固定している。２３は画像処理装置であり、
撮像装置１５より取り込まれた画像信号を解析してい
る。
【００２３】２１は搬送制御装置であり、搬送装置１２
を駆動制御している。２２は照明制御装置であり、リン
グ照明装置１３と落射照明装置１４を駆動制御して半導
体チップ１をリング照明又は落射照明している。２４は
ステージ制御装置であり、ＸＹＺステージ１１を駆動制
御している。３２はワイヤボンダであり、接続すべきボ
ンド部とクレセント部の位置座標を外部より入力してい
る。３１は中央処理装置であり、被検物１の良否を判定
し、ワイヤボンダ３２のデータを修正している。３３は
外部入力装置である。
【００２４】一般にボール部はその形成の際に図３に示
すようにキャピラリ５の先端部によって半導体チップ１
の上に押しつけられ、ボール部上面にはリング状の平面
部（又は凹面部）所謂キャピラリ打痕ができる。
【００２５】本実施例によれば、ボール測定時において
は、ボール部の位置・外形寸法を測定した後にボール上
に形成されたキャピラリ打痕を画像処理によって抽出・
解析し、該キャピラリ打痕の中心位置座標を算出するこ
とによってボンディング時のキャピラリの実際の位置を
検出するようにし、更にキャピラリ５の内部を通るワイ
ヤ２の位置を検出している。
【００２６】クレセント部の形成に当たっても図５に示
すようにリード８上にキャピラリ打痕７ができるため、
クレセント部６の測定に際してもクレセント部の位置・
外形寸法を測定した後に、該キャピラリ打痕７の中心位
置座標を画像処理によって抽出・解析して、該キャピラ
リ打痕の中心位置座標をワイヤ２の中心位置の振れを最
小自乗法を用いて算出し、ボンディング時のキャピラリ
の実際の位置を検出するようにしている。
【００２７】位置決めすべきワイヤ２の中心位置とキャ
ピラリ穴内でのワイヤ２の位置ずれ、即ちその時の誤差
を最少にするように誤差パラメータを決定している。こ
こで評価関数として最少自乗誤差をとると誤差Ｅは、
【００２８】
【数１】 更に、ボール部とクレセント部のキャピラリ打痕の中心
位置座標を個別に算出し、ボンディング時のキャピラリ
位置を決定するのではなく、連続してワイヤの中心座標
をも画像処理することによってボンディング時の実際の
キャピラリ位置を検出するようにしている。
【００２９】以上の処理によって得られたキャピラリの
位置座標とワイヤボンディング時の基準値とのずれ量を
補正値としてボンディング装置にフィードバックするよ
うにしている。
【００３０】即ち以上の処理によって得られた座標と、
例えば電極パッド４の中心座標のように本来ボンディン
グがなされているべき基準座標とのずれ量を算出し、こ
のずれ量を補正値として、ワイヤボンダに記憶されてい
るボンディング座標を自動的に補正している。
【００３１】次に本実施例の測定の手順を図１及び図７
のフローチャートをもとに説明する。
【００３２】初めに予め記憶済の測定条件を選択（ステ
ップＳＴ１１）した後で被検物である半導体チップ１の
搭載されたリードフレームを搬送装置１２上にセットす
る（ステップＳＴ１２）。
【００３３】続いて外部入力装置３３からの指令又はワ
イヤボンダ３２から測定開始の信号が中央処理装置３１
に入力されると（ステップＳＴ１３）、被検物であるワ
イヤボンディング後の半導体チップ１は搬送装置１２に
よって検査領域に運ばれ（ステップＳＴ２１）、固定さ
れる。
【００３４】続いて照明装置１３又は１４によって半導
体チップ１１上を照射し（ステップＳＴ２２）、撮像装
置１５を予め設定された位置に移動してフォーカスを合
わせた後に少なくとも２か所以上の「位置決めマーク」
の画像を取り込み、半導体チップ１の回転方向をも含む
位置決めエラーを補正する。
【００３５】更には半導体チップ１上の少なくとも３か
所以上のポイントにおいて、オートフォーカスをかけそ
の時の高さをもとにして３次元方向のチルト成分につい
ても補正を行う（ステップＳＴ２３）。なおここでは半
導体チップ１を固定した後に照明装置を点灯したが、点
灯のタイミングは画像の取り込みの前であればいつでも
良い。
【００３６】次に撮像装置１５を検査対象であるボンデ
ィングワイヤの１本目のボール部の画像が取り込める位
置に移動してフォーカスを合わせる（ステップＳＴ３
１）。このとき撮像装置１５には図２に示されるような
画像が入力される。この画像を画像処理装置２３に取り
込み画像の中からボール部３のみを抽出・計測し、更に
はステージ制御装置２４からステージの位置座標を呼び
出し、該ボール３の位置座標を中央処理装置３１によっ
て算出する（ステップＳＴ３２）。
【００３７】ここでボール部３の形成時の状態について
説明すると、前述したようにボール部３はその形成の際
に図３に示すようにキャピラリ５の先端部によって半導
体チップ１の上に押しつけられ、ボール部３の上面には
リング状の平面部（又は凹面部）ができる。
【００３８】従ってボール部３に対する照明を落射照明
のみとした場合、又は照明光の垂直成分を強くした場合
（ステップＳＴ３３）、該平面部からの反射光によって
図４に示すようにリング状の明部９が現れる。この画像
を再び画像処理装置２３内に取り込んでリング部９のみ
をボールと同様にして抽出・計測し中心座標を算出する
（ステップＳＴ３４）。
【００３９】更に撮像装置１５を検査対象であるボンデ
ィングワイヤの画像が取り込める位置に移動してフォー
カスを合わせる（ステップＳＴ３５）。このワイヤ画像
を画像処理装置２３に取り込み、ワイヤの中心位置を計
測し、更にはステージ制御装置２４からのステージの位
置座標を呼び出し、該ワイヤの中心位置を多数の計測結
果から中央演算処理装置３１によって最小自乗法に基づ
き算出する（ステップＳＴ３６）。
【００４０】更に撮像装置１５を検査対象であるボンデ
ィングワイヤの１本目のクレセント部６の画像が取り込
める位置に移動してフォーカスを合わせる（ステップＳ
Ｔ３７）。
【００４１】図５はクレセント部６の取り込み画像の概
略図である。同図に示すようにクレセント部６において
も前記のボール部３と同様に、キャピラリ打痕７が形成
されている。クレセント部６に対する照明を落射照明の
みとした場合、リング状の明部が画像内に現れる。この
画像を取り込んだ上でリング部のみをボールと同様にし
て抽出・計測し、その中心座標を算出する（ステップＳ
Ｔ３８）。
【００４２】更にワイヤ部２の測定位置に撮像装置１５
を移動して（ステップＳＴ３９）画像を取り込み、ワイ
ヤ部２の測定を行う（ステップＳＴ４０）。なおワイヤ
部２の測定については例えば特開平５−１８７２２号公
報で提案されている測定方法が適用可能である。
【００４３】以上に説明したステップＳＴ３１〜ＳＴ４
０は半導体チップ１のすべての検査対象ワイヤについて
自動的に繰り返され、得られた測定結果は予め中央処理
装置３１内に設定されている基準値と比較されて良否判
定が行われる（ステップＳＴ４１）。
【００４４】一般的に１枚のリードフレーム上には複数
の半導体チップが搭載されているので、次に半導体チッ
プを測定する必要がある場合はステップＳＴ２１〜ＳＴ
４１までの一連の処理を繰り返すこととなる。
【００４５】然る後に中央処理装置３１は該半導体チッ
プ１のワイヤボンディング加工を行ったワイヤボンダ３
２から該ワイヤボンダ３２に記憶されているボンディン
グ座標を、通信手段３４を介して入力する。このボンデ
ィング座標に対しステップＳＴ４１において計算された
キャピラリとワイヤのずれ量を補正量として演算し、こ
の補正後の値を新しいボンディング座標として、ワイヤ
ボンダ３２に通信手段３４を介して転送し、記憶させ
（ステップＳＴ５１）、次回のワイヤボンディングに備
える。
【００４６】最後に検査を終了したリードフレームを搬
送装置１２によって検査領域から排出し（ステップＳＴ
５２）、全ての処理を終了する。
【００４７】尚、本実施例においては次のような手順の
一部変更が可能である。
【００４８】（２−１）ボール部の計測とクレセント部
及びワイヤの計測を個々に行い、ボール部の計測結果と
クレセント部とワイヤの計測結果を各々画像処理装置の
記録部にメモリした後に、一度にキャピラリ５とワイヤ
２の中心座標をソフトウエアを用いて算出するようにし
ても良い。
【００４９】（２−２）実施例１では、撮像装置１５に
よって得られた画像には検査対象であるボール，クレセ
ント及びワイヤは１本のみが存在している場合について
説明したが、一般的には隣接するボール，クレセントが
同一画面内に捕らえられる場合が多い。
【００５０】従って図７のステップＳＴ３１において撮
像装置１５の位置を決定する場合、検査対象であるボー
ル，クレセントの座標を中央処理装置３１内で全て確認
した上で同一画面内に捕らえられるボール，クレセント
数が最大になるような座標を算出し、撮像装置１５の位
置を決定する。
【００５１】このときワイヤのキャピラリ出口での位置
座標はボール，クレセントの場合と異なり、別個又は平
行して画像処理装置２３で処理しても良く、これによれ
ば更に高速化及び効率化が図れる。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、ワイヤボンディング後の半導体チッ
プの外観検査を作業者に頼ることなく自動的に且つ連続
的に高精度に行うことができるワイヤボンディング検査
方法及びワイヤボンディング検査装置を達成することが
できる。
【００５３】特に、本発明によればワイヤボンディング
後の半導体チップの外観検査を自動的且つ連続的に行う
ことができ、目視検査に見られるような個人差が発生し
ないと共にボール及びクレセントの位置もキャピラリセ
ンタ座標とワイヤセンタ座標によって管理されるために
基準値からのずれ量がそのままワイヤボンダのボンディ
ング座標の補正値として使用できるという効果がある。
【００５４】特に従来に比べて数μｍから数１０μｍ程
度の精度の向上を可能としている。
【００５５】更にワイヤボンダの座標補正も自動的に行
われることから作業者の手に頼ることなく常に良好な状
態でボンディングを続行することが可能となる等の効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のワイヤボンディング検査装置の実
施例１の要部概略図
【図２】 従来の測定におけるボール部取り込み画像
の説明図
【図３】 ボール部形成時の断面図
【図４】 本発明におけるボール部取り込み画像の説
明図
【図５】 クレセント部測定時の取り込み画像の説明
図
【図６】 従来例のワイヤボンディング検査装置の要
部概略図
【図７】 本発明に係る測定手順フローチャート
【符号の説明】
１ 半導体チップ ２ ワイヤ ３ ボール ４ 電極パッド ５ キャピラリ ６ クレセント ７ キャピラリ打痕 ８ リード ９ リング状明部 １１ ＸＹＺステージ １２ 搬送装置 １３ リング照明 １４ 落射照明 １５ 撮像装置 ２１ 搬送制御装置 ２２ 照明制御装置 ２３ 画像処理装置 ２４ ステージ制御装置 ３１ 中央処理装置 ３２ ワイヤボンダ ３３ 外部入力装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/60 ３２１ Ｙ 21/66 Ｒ 7630−4Ｍ (72)発明者 西郡 英俊 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 平島 浩文 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小林 正基 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 飯塚 和央 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 搬送装置によりワイヤボンディング後の
    半導体チップを所定位置に搬送固定し、該半導体チップ
    を照明手段からの光束で照明し、該半導体チップの画像
    情報を位置調整可能なステージに設けた撮像装置より
    得、該撮像装置からのキャピラリ径とワイヤ径の画像情
    報より画像処理装置により、最小自乗法を用いて画像処
    理してキャピラリの中心位置を求め、これよりワイヤボ
    ンディング後のワイヤの形状、位置ずれを検出している
    ことを特徴とするワイヤボンディング検査方法。
  2. 【請求項２】 中央処理装置により前記画像処理装置に
    よって得たキャピラリとワイヤのずれ量を補正値として
    演算し、該ワイヤボンダに記憶したボンディング座標を
    自動修正していることを特徴とする請求項１のワイヤボ
    ンディング検査方法。
  3. 【請求項３】 ワイヤボンディング後の半導体チップを
    搬送固定する搬送装置、該半導体チップを照明する照明
    装置、該半導体チップの画像情報を得る為にＸＹＺ方向
    に移動可能な撮像装置、該撮像装置で得た画像情報よ
    り、キャピラリ径とワイヤ径を最小自乗法を用いて画像
    処理して、該キャピラリの中心位置を求める画像処理装
    置、そしてワイヤボンダに記憶されたボンディング座標
    と該画像処理装置で得られたキャピラリ打痕の中心位置
    座標とのずれ量を算出し、該ワイヤボンダに記憶したボ
    ンディング座標を自動修正する中央処理装置とを用いて
    ボンディング後のワイヤの形状、位置ずれを自動測定し
    ていることを特徴とするワイヤボンディング検査装置。
JP6014896A 1994-01-13 1994-01-13 ワイヤボンディング検査方法及びワイヤボンディング検査装置 Pending JPH07208952A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005201736A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Yamaha Motor Co Ltd 偏心誤差測定方法、部品搬送方法、部品搬送装置、表面実装機および部品試験装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005201736A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Yamaha Motor Co Ltd 偏心誤差測定方法、部品搬送方法、部品搬送装置、表面実装機および部品試験装置

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