JPH07288273A - ボンディングワイヤー検査装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 検査対象物の画像を、その表面が湾曲してい
る場合でもぼけることなく正確に取り込む。 【構成】 半導体チップ１のパッドとリードフレーム上
にボンディングされたワイヤーおよびそのボンディング
部を検査および測定をするボンディングワイヤ検査装置
において、半導体チップ表面上の少なくとも４点以上の
座標を測定する手段２，４と、該表面の３次元座標を所
定の立体幾何学面に近似する手段８と、検査および測定
の際、近似した立体幾何学面を基準面として撮像手段２
の合焦面を走査する手段３，６とを設ける。
る場合でもぼけることなく正確に取り込む。 【構成】 半導体チップ１のパッドとリードフレーム上
にボンディングされたワイヤーおよびそのボンディング
部を検査および測定をするボンディングワイヤ検査装置
において、半導体チップ表面上の少なくとも４点以上の
座標を測定する手段２，４と、該表面の３次元座標を所
定の立体幾何学面に近似する手段８と、検査および測定
の際、近似した立体幾何学面を基準面として撮像手段２
の合焦面を走査する手段３，６とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体のボンディング
ワイヤーの形状検査を行う装置に関するものである。
ワイヤーの形状検査を行う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ボンディングワイヤーを検査する
過程で、半導体チップとリードフレームの間に存在する
ペーストの厚さのばらつきのために発生する半導体チッ
プ表面の傾き、および試料の固定部と観察系との傾きに
よる高さ方向のずれを補正する方法として、特開平５−
１６０２３０号に記載されているように、予め入力して
いる半導体チップ上の３点で自動的に焦点合わせを行な
い、その３点の高さのばらつきと半導体チップのサイズ
により検査対象物が存在する位置での合焦点を求めると
いう平面補正が知られている。
過程で、半導体チップとリードフレームの間に存在する
ペーストの厚さのばらつきのために発生する半導体チッ
プ表面の傾き、および試料の固定部と観察系との傾きに
よる高さ方向のずれを補正する方法として、特開平５−
１６０２３０号に記載されているように、予め入力して
いる半導体チップ上の３点で自動的に焦点合わせを行な
い、その３点の高さのばらつきと半導体チップのサイズ
により検査対象物が存在する位置での合焦点を求めると
いう平面補正が知られている。
【０００３】しかしながら、上記従来技術では半導体チ
ップ表面を平面としてとらえ補正を実施しているが、実
際の半導体チップは、近年における半導体チップの薄型
化や、半導体チップ製作段階で繰り返し行なわれる熱処
理および表面処理などによる内部歪の蓄積に起因して、
半導体チップ自体が湾曲することがある。また、半導体
チップとリードフレームの間にペーストが存在すること
が影響して、リードフレームに対して、半導体チップが
傾くだけでなく、湾曲することがある。
ップ表面を平面としてとらえ補正を実施しているが、実
際の半導体チップは、近年における半導体チップの薄型
化や、半導体チップ製作段階で繰り返し行なわれる熱処
理および表面処理などによる内部歪の蓄積に起因して、
半導体チップ自体が湾曲することがある。また、半導体
チップとリードフレームの間にペーストが存在すること
が影響して、リードフレームに対して、半導体チップが
傾くだけでなく、湾曲することがある。
【０００４】この湾曲は半径２ｍ以下の曲面を有する場
合もある。例えば半径２ｍの曲面を有する５ｍｍ×１５
ｍｍサイズの半導体チップの場合、湾曲上部は平面より
およそ１５μｍ位置座標が高くなる。
合もある。例えば半径２ｍの曲面を有する５ｍｍ×１５
ｍｍサイズの半導体チップの場合、湾曲上部は平面より
およそ１５μｍ位置座標が高くなる。
【０００５】従来技術により該半導体チップの検査を実
施すると、ＣＣＤカメラの合焦位置は算出した平面に対
して平行に移動し、検査対象物の画像などを取り込む。
そのため、湾曲上部では検査対象物の画像がぼけてしま
い、正確な画像を取り込めないという問題がある。
施すると、ＣＣＤカメラの合焦位置は算出した平面に対
して平行に移動し、検査対象物の画像などを取り込む。
そのため、湾曲上部では検査対象物の画像がぼけてしま
い、正確な画像を取り込めないという問題がある。
【０００６】仮に、上記問題を回避する手段としてオー
トフォーカス装置等を用い、画面を取り込む度に合焦作
業を行なうことが考えられるが、一般的に合焦作業は、
画像取り込み作業よりも長い時間を必要とするため、結
果として検査時間が倍以上に増加するとともに、画面内
には高さの異なる物体が複数写し出されている可能性が
高いために、画面内のどの点で合焦を行なうかを指定し
なければならない。
トフォーカス装置等を用い、画面を取り込む度に合焦作
業を行なうことが考えられるが、一般的に合焦作業は、
画像取り込み作業よりも長い時間を必要とするため、結
果として検査時間が倍以上に増加するとともに、画面内
には高さの異なる物体が複数写し出されている可能性が
高いために、画面内のどの点で合焦を行なうかを指定し
なければならない。
【０００７】また、例えば、該半導体チップにおいて半
導体チップからワイヤーの高さを測定する場合、平面補
正によって求められる各ワイヤーに対するチップ面上の
基準座標は、現実の値とは大きく異なり、正確なワイヤ
ー高さを測定することが出来ないという問題がある。
導体チップからワイヤーの高さを測定する場合、平面補
正によって求められる各ワイヤーに対するチップ面上の
基準座標は、現実の値とは大きく異なり、正確なワイヤ
ー高さを測定することが出来ないという問題がある。
【０００８】また、湾曲の大きい半導体チップは不良チ
ップとして合否判定をする必要があるが、従来技術の平
面補正では湾曲の程度を測定できず、該不良チップを合
格と誤判定する危険性がある。
ップとして合否判定をする必要があるが、従来技術の平
面補正では湾曲の程度を測定できず、該不良チップを合
格と誤判定する危険性がある。
【０００９】一方、従来、ワイヤーボンディング後のワ
イヤーのボンディング部（以下、第１ボンディング部と
いう）の形状認識は、２値化画像から形状を測定する方
法が一般的であった。
イヤーのボンディング部（以下、第１ボンディング部と
いう）の形状認識は、２値化画像から形状を測定する方
法が一般的であった。
【００１０】また、多値化画像を用いて第１ボンディン
グ部の中心を求める手法としては、特開平５−２０６１
９７号に記載されている方法が知られている。
グ部の中心を求める手法としては、特開平５−２０６１
９７号に記載されている方法が知られている。
【００１１】しかしながら、実際の第１ボンディング部
の形状はキャピラリによりボールが押しつぶされており
複雑な形状をしているので、照明光の反射輝度が一様で
はなく２値化画像により、ボールの形状を抽出するのは
困難である。
の形状はキャピラリによりボールが押しつぶされており
複雑な形状をしているので、照明光の反射輝度が一様で
はなく２値化画像により、ボールの形状を抽出するのは
困難である。
【００１２】例えば、落射照明を用いる場合、第１ボン
ディング部が半球面に近ければほぼ正確にその形状を認
識することが出来るのであるが、実際にはキャピラリに
押しつぶされている部分がドーナツ状に光ってしまい、
２値化画像では形状を認識することが困難である。
ディング部が半球面に近ければほぼ正確にその形状を認
識することが出来るのであるが、実際にはキャピラリに
押しつぶされている部分がドーナツ状に光ってしまい、
２値化画像では形状を認識することが困難である。
【００１３】また、上記特開平５−２０６１９７号に記
載されている方法では、第１ボンディング部が上方から
見ると円であることを仮定してその中心位置を検出して
いるが、実際の形状はつぶれにより複雑な形状をしてい
るため、第１ボンディング部の形状により検出誤差が生
じるといった問題点があった。
載されている方法では、第１ボンディング部が上方から
見ると円であることを仮定してその中心位置を検出して
いるが、実際の形状はつぶれにより複雑な形状をしてい
るため、第１ボンディング部の形状により検出誤差が生
じるといった問題点があった。
【００１４】第１ボンディング部の中心を検出すること
は、ワイヤーボンダー装置のボンディング目標位置との
ズレを算出することができ、目標位置の補正をするため
に必要である。
は、ワイヤーボンダー装置のボンディング目標位置との
ズレを算出することができ、目標位置の補正をするため
に必要である。
【００１５】また、第１ボンディング部の形状を検出す
ることは、第１ボンディング部のつぶれ具合が、圧着強
度に密接な関係があることから、品質管理上重要であ
る。
ることは、第１ボンディング部のつぶれ具合が、圧着強
度に密接な関係があることから、品質管理上重要であ
る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の課題
に鑑みてなされたもので、検査対象物の画像をぼけるこ
となく正確に取り込むことが可能なボンディングワイヤ
ー検査装置を提供することを第１の目的としている。ま
た、検査対象物の湾曲の程度の判定が可能なボンディン
グワイヤー検査装置を提供することを第２の目的として
いる。
に鑑みてなされたもので、検査対象物の画像をぼけるこ
となく正確に取り込むことが可能なボンディングワイヤ
ー検査装置を提供することを第１の目的としている。ま
た、検査対象物の湾曲の程度の判定が可能なボンディン
グワイヤー検査装置を提供することを第２の目的として
いる。
【００１７】さらに、第１ボンディング部の形状および
中心位置のそれぞれについて精度良く測定できるボンデ
ィングワイヤー検査装置を提供することを第３の目的と
している。
中心位置のそれぞれについて精度良く測定できるボンデ
ィングワイヤー検査装置を提供することを第３の目的と
している。
【００１８】
【課題を解決するための手段および作用】上記第１の目
的を達成するため、本発明の第１の局面では、半導体チ
ップのパッドとリードフレーム上にボンディングされた
ワイヤーまたはそのボンディング部を撮像手段を用いて
検査および測定をするボンディングワイヤー検査装置に
おいて、半導体チップ表面上の少なくとも４点以上の３
次元座標を測定する手段と、該半導体チップの表面形状
を所定の立体幾何学面に近似する手段とを具備すること
を特徴としている。そして、ワイヤーの高さを測定する
ときは、この近似された立体幾何学面を半導体チップの
基準面として使用し、半導体チップのパッドやワイヤー
のボンディング部を検査または測定するときは、前記撮
像手段の合焦位置を近似された立体幾何学面に沿って走
査させて、常に該撮像手段が半導体チップ表面および検
査対象物に合焦した状態で検査および測定を行なうよう
にする。これにより、湾曲した半導体チップにおいても
画像が、ぼけることなく良好な検査対象物の画像を取り
込み、検査および測定を実施することができる。また、
上記第２の目的を達成するため、本発明の第２の局面で
は、近似された立体幾何学面と平面の差分を算出し、湾
曲の程度を検査する。これにより、半導体チップの湾曲
による合否判定を行なうことができる。
的を達成するため、本発明の第１の局面では、半導体チ
ップのパッドとリードフレーム上にボンディングされた
ワイヤーまたはそのボンディング部を撮像手段を用いて
検査および測定をするボンディングワイヤー検査装置に
おいて、半導体チップ表面上の少なくとも４点以上の３
次元座標を測定する手段と、該半導体チップの表面形状
を所定の立体幾何学面に近似する手段とを具備すること
を特徴としている。そして、ワイヤーの高さを測定する
ときは、この近似された立体幾何学面を半導体チップの
基準面として使用し、半導体チップのパッドやワイヤー
のボンディング部を検査または測定するときは、前記撮
像手段の合焦位置を近似された立体幾何学面に沿って走
査させて、常に該撮像手段が半導体チップ表面および検
査対象物に合焦した状態で検査および測定を行なうよう
にする。これにより、湾曲した半導体チップにおいても
画像が、ぼけることなく良好な検査対象物の画像を取り
込み、検査および測定を実施することができる。また、
上記第２の目的を達成するため、本発明の第２の局面で
は、近似された立体幾何学面と平面の差分を算出し、湾
曲の程度を検査する。これにより、半導体チップの湾曲
による合否判定を行なうことができる。
【００１９】上記立体幾何学面としては球面、円筒面、
楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双曲放
物面またはトーリック面などを用いることができる。上
記第３の目的を達成するため本発明の第３の局面に係る
ボンディングワイヤー検査装置は、２値化画像により第
１ボンディング部の中心を算出する手段と、多値化画像
で該中心から放射状にエッジを検出する手段とを備える
ことを特徴とする。これにより、第１ボンディング部が
複雑な形状を有する場合にも、第１ボンディング部の中
心と形状を精度良く算出することができる。
楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双曲放
物面またはトーリック面などを用いることができる。上
記第３の目的を達成するため本発明の第３の局面に係る
ボンディングワイヤー検査装置は、２値化画像により第
１ボンディング部の中心を算出する手段と、多値化画像
で該中心から放射状にエッジを検出する手段とを備える
ことを特徴とする。これにより、第１ボンディング部が
複雑な形状を有する場合にも、第１ボンディング部の中
心と形状を精度良く算出することができる。
【００２０】
【効果】以上のように、本発明の第１の局面によれば、
半導体チップの表面が湾曲している場合においても半導
体チップ表面の３次元座標を、該表面上の少なくとも４
点以上の座標を測定し球面、円筒面、楕円面、一葉双曲
面、二葉双曲面、楕円放物面、双曲放物面またはトーリ
ック面などのいずれかの立体幾何学面に近似し、半導体
チップの基準面として使用する手段とＣＣＤカメラ等の
撮像手段の合焦位置を該立体幾何学面に沿って走査する
手段を設けることにより、画像がぼけることなく良好な
検査対象物の正確な画像を取り込み、検査および測定を
実施することができる。
半導体チップの表面が湾曲している場合においても半導
体チップ表面の３次元座標を、該表面上の少なくとも４
点以上の座標を測定し球面、円筒面、楕円面、一葉双曲
面、二葉双曲面、楕円放物面、双曲放物面またはトーリ
ック面などのいずれかの立体幾何学面に近似し、半導体
チップの基準面として使用する手段とＣＣＤカメラ等の
撮像手段の合焦位置を該立体幾何学面に沿って走査する
手段を設けることにより、画像がぼけることなく良好な
検査対象物の正確な画像を取り込み、検査および測定を
実施することができる。
【００２１】また、本発明の第２の局面によれば、さら
に、該立体幾何学面と平面の差分を算出し、湾曲の程度
を検査する手段を設けることにより、従来の平面補正で
は合格と誤判定していた例えば、湾曲上部が平面よりお
よそ１５μｍ位置座標が高いような不合格半導体チップ
を、不合格と判定するといった合否判定を行なうことが
できる。
に、該立体幾何学面と平面の差分を算出し、湾曲の程度
を検査する手段を設けることにより、従来の平面補正で
は合格と誤判定していた例えば、湾曲上部が平面よりお
よそ１５μｍ位置座標が高いような不合格半導体チップ
を、不合格と判定するといった合否判定を行なうことが
できる。
【００２２】さらに、本発明の第３の局面によれば、複
雑な形状を第１ボンディング部を２値化画像を用いて中
心を算出し、多値化画像を用いて形状を検出することに
より、それぞれについて精度良く算出することができ、
ワイヤーボンダー装置の自動補正やＩＣの品質管理に最
適な装置を提供することができる。
雑な形状を第１ボンディング部を２値化画像を用いて中
心を算出し、多値化画像を用いて形状を検出することに
より、それぞれについて精度良く算出することができ、
ワイヤーボンダー装置の自動補正やＩＣの品質管理に最
適な装置を提供することができる。
【００２３】
【第１実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００２４】図１は、本発明の一実施例に係るボンディ
ングワイヤー検査装置のブロック図である。同図におい
て、１は被検物であるところの半導体チップ、２は光学
顕微鏡等の結像系とＣＣＤカメラ等の撮像系から構成さ
れる撮像装置、３は撮像装置２を水平および垂直方向に
移動するためのＸ，Ｙ，Ｚステージ、４は撮像装置２の
合焦位置を被検物１上に合わせるためのオートフォーカ
ス装置、５は撮像装置２からの画像信号を処理する画像
処理装置、６はシステム全体の制御を行なう中央制御装
置、７は中央制御装置６の結果表示を行なう表示装置、
８は中央制御装置６に対して入力を行なう入力装置であ
る。撮像装置２とオートフォーカス装置４は、Ｘ，Ｙ，
Ｚステージに取り付けられている。
ングワイヤー検査装置のブロック図である。同図におい
て、１は被検物であるところの半導体チップ、２は光学
顕微鏡等の結像系とＣＣＤカメラ等の撮像系から構成さ
れる撮像装置、３は撮像装置２を水平および垂直方向に
移動するためのＸ，Ｙ，Ｚステージ、４は撮像装置２の
合焦位置を被検物１上に合わせるためのオートフォーカ
ス装置、５は撮像装置２からの画像信号を処理する画像
処理装置、６はシステム全体の制御を行なう中央制御装
置、７は中央制御装置６の結果表示を行なう表示装置、
８は中央制御装置６に対して入力を行なう入力装置であ
る。撮像装置２とオートフォーカス装置４は、Ｘ，Ｙ，
Ｚステージに取り付けられている。
【００２５】本発明においては、湾曲したチップ表面の
３次元座標を立体幾何学面に近似する。このような湾曲
したチップの立体幾何学面近似の方法としては、球面や
円筒面、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物
面、双曲放物面、トーリック面を例示することができ
る。しかし、実際はチップの曲率半径がチップサイズに
対して大きいため、どの立体幾何学面で近似しても、そ
の形状の結果に大差はない。そこで、曲面近似で必要な
抽出点が少なく、計算も簡単な球面で近似する方法が現
実的である。以上を踏まえて、ここでは球面補正する実
施例を説明する。
３次元座標を立体幾何学面に近似する。このような湾曲
したチップの立体幾何学面近似の方法としては、球面や
円筒面、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物
面、双曲放物面、トーリック面を例示することができ
る。しかし、実際はチップの曲率半径がチップサイズに
対して大きいため、どの立体幾何学面で近似しても、そ
の形状の結果に大差はない。そこで、曲面近似で必要な
抽出点が少なく、計算も簡単な球面で近似する方法が現
実的である。以上を踏まえて、ここでは球面補正する実
施例を説明する。
【００２６】図２を参照して、Ｘ，Ｙ，Ｚステージ３
を、予め入力しておいた半導体チップ１上の同一直線上
および同一円周上にない４点のオートフォーカス位置Ｐ
１（Ｘ1 ，Ｙ1 ）〜Ｐ４（Ｘ4 ，Ｙ4 ）座標に移動す
る。該Ｐ１（Ｘ1 ，Ｙ1 ）〜Ｐ４（Ｘ4 ，Ｙ4 ）座標で
オートフォーカスをして、それぞれの点におけるＺ座標
を中央制御装置６で算出する。次に、４点の（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）座標から中心座標Ｐ０（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）および
半径ｒの球の方程式を導く。これによって、半導体チッ
プ１上の任意の（Ｘ，Ｙ）座標における高さＺを容易に
逆算することが可能となり、該方程式により算出した球
面をチップ基準面として、ワイヤー高さ測定時の各ワイ
ヤーに対するチップ面上の基準座標に使用したり、各測
定時で画面を取り込むＣＣＤカメラの合焦位置を、該チ
ップ基準面に沿うように撮像装置２を走査させて、取り
込んだ画像を画像処理装置５内で演算処理し、検査およ
び測定の結果を表示装置７に出力することができる。
を、予め入力しておいた半導体チップ１上の同一直線上
および同一円周上にない４点のオートフォーカス位置Ｐ
１（Ｘ1 ，Ｙ1 ）〜Ｐ４（Ｘ4 ，Ｙ4 ）座標に移動す
る。該Ｐ１（Ｘ1 ，Ｙ1 ）〜Ｐ４（Ｘ4 ，Ｙ4 ）座標で
オートフォーカスをして、それぞれの点におけるＺ座標
を中央制御装置６で算出する。次に、４点の（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）座標から中心座標Ｐ０（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）および
半径ｒの球の方程式を導く。これによって、半導体チッ
プ１上の任意の（Ｘ，Ｙ）座標における高さＺを容易に
逆算することが可能となり、該方程式により算出した球
面をチップ基準面として、ワイヤー高さ測定時の各ワイ
ヤーに対するチップ面上の基準座標に使用したり、各測
定時で画面を取り込むＣＣＤカメラの合焦位置を、該チ
ップ基準面に沿うように撮像装置２を走査させて、取り
込んだ画像を画像処理装置５内で演算処理し、検査およ
び測定の結果を表示装置７に出力することができる。
【００２７】次に、本実施例における球面補正の方法に
ついて、詳細に説明する。
ついて、詳細に説明する。
【００２８】例えば、球の方程式を算出する時、同一円
周上付近の４点を位置座標として抽出すると、各点は位
置座標の高低差が少ないため、近似した球面は実際のチ
ップ形状と大きく異なる場合がある。そこで、オートフ
ォーカスを行なう位置は、図２のように３点Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３はチップの隅が、４点目Ｐ４はチップの中心付
近が好ましい。
周上付近の４点を位置座標として抽出すると、各点は位
置座標の高低差が少ないため、近似した球面は実際のチ
ップ形状と大きく異なる場合がある。そこで、オートフ
ォーカスを行なう位置は、図２のように３点Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３はチップの隅が、４点目Ｐ４はチップの中心付
近が好ましい。
【００２９】ここで、球の方程式は、
【００３０】
【数１】 である。
【００３１】この方程式にオートフォーカスにより算出
した４点の位置座標、例えば、Ｐ１（Ｘ1 ，Ｙ1 ，Ｚ
1 ）、Ｐ２（Ｘ2 ，Ｙ2 ，Ｚ2 ）、Ｐ３（Ｘ3 ，Ｙ3 ，
Ｚ3 ）、Ｐ４（Ｘ4 ，Ｙ4 ，Ｚ4 ）を（１）式に代入
し、行列式にまとめると以下の（２）式になる。
した４点の位置座標、例えば、Ｐ１（Ｘ1 ，Ｙ1 ，Ｚ
1 ）、Ｐ２（Ｘ2 ，Ｙ2 ，Ｚ2 ）、Ｐ３（Ｘ3 ，Ｙ3 ，
Ｚ3 ）、Ｐ４（Ｘ4 ，Ｙ4 ，Ｚ4 ）を（１）式に代入
し、行列式にまとめると以下の（２）式になる。
【００３２】
【数２】 この行列式を解くことによって求めるべき球面の中心座
標Ｐ０（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）と半径ｒを決定する。該中
心座標および半径を（１）式に代入して方程式を求め、
これを各検査および測定におけるチップ基準面として使
用する。
標Ｐ０（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）と半径ｒを決定する。該中
心座標および半径を（１）式に代入して方程式を求め、
これを各検査および測定におけるチップ基準面として使
用する。
【００３３】また、例えば図２のオートフォーカス位置
の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から求まる平面と該チップ基準
面の最上部との差分を算出し、これをチップの湾曲値と
する。チップの湾曲値と、予め入力装置８によって中央
制御装置６に記憶させておいた判定基準値と比較して、
湾曲しているチップの合否判定を行なう。
の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から求まる平面と該チップ基準
面の最上部との差分を算出し、これをチップの湾曲値と
する。チップの湾曲値と、予め入力装置８によって中央
制御装置６に記憶させておいた判定基準値と比較して、
湾曲しているチップの合否判定を行なう。
【００３４】ここでは、球面の方程式を行列式を使用し
て算出しているが、他の手段で算出しても良いというこ
とは、言うまでもない。
て算出しているが、他の手段で算出しても良いというこ
とは、言うまでもない。
【００３５】
【第２実施例】以下に、図３を用いて円筒面補正につい
て説明する。図３において、１４は長方形の半導体チッ
プ、１５は長手方向の稜線、１６は短手方向の稜線、１
７は円筒の中心軸である。
て説明する。図３において、１４は長方形の半導体チッ
プ、１５は長手方向の稜線、１６は短手方向の稜線、１
７は円筒の中心軸である。
【００３６】例えば、円筒面の形状に湾曲し易い半導体
チップは、図３に示すような長方形の半導体チップ１４
である。また、湾曲する方向は長手方向に湾曲し易い。
チップは、図３に示すような長方形の半導体チップ１４
である。また、湾曲する方向は長手方向に湾曲し易い。
【００３７】オートフォーカスの位置座標は上記実施例
と同様に、３点Ｑ１〜Ｑ３はチップの隅、４点目Ｑ４は
チップの中心付近と予め入力しておき、図１の装置の
Ｘ，Ｙ，Ｚステージ３を用いて撮像装置２を各点Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の上方に移動させて、オートフォーカ
スを実行して、各点におけるＺ座標を中央制御装置６で
算出する。
と同様に、３点Ｑ１〜Ｑ３はチップの隅、４点目Ｑ４は
チップの中心付近と予め入力しておき、図１の装置の
Ｘ，Ｙ，Ｚステージ３を用いて撮像装置２を各点Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の上方に移動させて、オートフォーカ
スを実行して、各点におけるＺ座標を中央制御装置６で
算出する。
【００３８】次に、３点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３間の距離を算
出して、Ｑ２，Ｑ３間の円筒の短手方向を中心軸方向と
決定して、円筒の方程式を算出する。これを各検査およ
び測定におけるチップ基準面として使用する。また、上
記実施例と同様に平面と該チップ基準面の最上部との差
分を算出し、予め入力装置８によって中央制御装置６に
記憶させておいた判定基準値と比較して、湾曲している
チップの合否判定を行なう。
出して、Ｑ２，Ｑ３間の円筒の短手方向を中心軸方向と
決定して、円筒の方程式を算出する。これを各検査およ
び測定におけるチップ基準面として使用する。また、上
記実施例と同様に平面と該チップ基準面の最上部との差
分を算出し、予め入力装置８によって中央制御装置６に
記憶させておいた判定基準値と比較して、湾曲している
チップの合否判定を行なう。
【００３９】また、曲面の補正方法としては、上述の球
面および円筒面の他、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲
面、楕円放物面、双曲放物面、トーリック面のいずれを
使用しても良い。
面および円筒面の他、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲
面、楕円放物面、双曲放物面、トーリック面のいずれを
使用しても良い。
【００４０】また、オートフォーカスの方法や位置、回
数も本発明の主旨に反しない限り、どのように行なって
も良いということは言うまでもない。
数も本発明の主旨に反しない限り、どのように行なって
も良いということは言うまでもない。
【００４１】以上説明したように、上述の第１および第
２実施例によれば、半導体チップの表面が湾曲している
場合においても半導体チップ表面の３次元座標を、該表
面上の少なくとも４点以上の座標を測定し球面や円筒
面、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双
曲放物面、トーリック面のいずれかの立体幾何学面に近
似し、半導体チップの基準面として使用する手段とＣＣ
Ｄカメラの合焦位置を該立体幾何学面に沿って走査する
手段を設けることにより、画像がぼけることなく良好な
検査対象物の正確な画像を取り込み、検査および測定を
実施できるという効果がある。
２実施例によれば、半導体チップの表面が湾曲している
場合においても半導体チップ表面の３次元座標を、該表
面上の少なくとも４点以上の座標を測定し球面や円筒
面、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双
曲放物面、トーリック面のいずれかの立体幾何学面に近
似し、半導体チップの基準面として使用する手段とＣＣ
Ｄカメラの合焦位置を該立体幾何学面に沿って走査する
手段を設けることにより、画像がぼけることなく良好な
検査対象物の正確な画像を取り込み、検査および測定を
実施できるという効果がある。
【００４２】また、該立体幾何学面と平面の差分を算出
し、湾曲の程度を検査する手段を設けることにより、従
来の平面補正では合格と誤判定していた例えば、湾曲上
部が平面よりおよそ１５μｍ位置座標が高いような不合
格半導体チップを、不合格と判定するといった合否判定
を行なえる効果がある。
し、湾曲の程度を検査する手段を設けることにより、従
来の平面補正では合格と誤判定していた例えば、湾曲上
部が平面よりおよそ１５μｍ位置座標が高いような不合
格半導体チップを、不合格と判定するといった合否判定
を行なえる効果がある。
【００４３】
【第３実施例】図４は、本発明の第３実施例に係るボン
ディングワイヤー検査装置のブロック図である。同図に
おいて、４１は被検物であるところの半導体リードフレ
ーム上のボンディングワイヤー、４３は被検物４１を落
射照明する光源を備える照明装置、４４は照明装置４３
からの光を被検物４１に垂直に入射させるためのハーフ
ミラー、２は光学顕微鏡等の結像系とＣＣＤカメラ等の
撮像系から構成される撮像装置、３は撮像装置２を水平
および垂直方向に移動するためのＸ，Ｙ，Ｚステージ、
５は撮像装置２からの画像信号を処理する画像処理装
置、６はシステム全体の制御を行なう中央制御装置、７
は中央制御装置６の結果表示を行なう表示装置、８は中
央制御装置６に対して入力を行なう入力装置である。
ディングワイヤー検査装置のブロック図である。同図に
おいて、４１は被検物であるところの半導体リードフレ
ーム上のボンディングワイヤー、４３は被検物４１を落
射照明する光源を備える照明装置、４４は照明装置４３
からの光を被検物４１に垂直に入射させるためのハーフ
ミラー、２は光学顕微鏡等の結像系とＣＣＤカメラ等の
撮像系から構成される撮像装置、３は撮像装置２を水平
および垂直方向に移動するためのＸ，Ｙ，Ｚステージ、
５は撮像装置２からの画像信号を処理する画像処理装
置、６はシステム全体の制御を行なう中央制御装置、７
は中央制御装置６の結果表示を行なう表示装置、８は中
央制御装置６に対して入力を行なう入力装置である。
【００４４】ボンディングワイヤー４１は、通常、直径
が数十μｍの金線あるいはアルミ線であり、第１ボンデ
ィング部は、通常、ボールボンディングと呼ばれている
ように、図５に示されるボールを押しつぶしたような形
状をしている。図５において、１は半導体チップ、５１
は第１ボンディング部である。
が数十μｍの金線あるいはアルミ線であり、第１ボンデ
ィング部は、通常、ボールボンディングと呼ばれている
ように、図５に示されるボールを押しつぶしたような形
状をしている。図５において、１は半導体チップ、５１
は第１ボンディング部である。
【００４５】照明装置４３から照射された照明光は、ハ
ーフミラー４４を介して被検物４１に対して垂直に入射
（落射照明）するため、被検物４１の上方に取り付けら
れた撮像装置２では、図６のような映像が撮像される。
撮像装置２で撮像された画像信号は、画像処理装置５で
演算処理される。図６において、６１はパッドである。
ーフミラー４４を介して被検物４１に対して垂直に入射
（落射照明）するため、被検物４１の上方に取り付けら
れた撮像装置２では、図６のような映像が撮像される。
撮像装置２で撮像された画像信号は、画像処理装置５で
演算処理される。図６において、６１はパッドである。
【００４６】一方、撮像装置２はＸ，Ｙ，Ｚステージ３
に取り付けられており、中央制御装置６からの指令によ
り、Ｘ，Ｙ，Ｚステージ３を移動しながら全てのボンデ
ィングワイヤーに対して演算処理を行ない、結果を表示
装置７に出力する。
に取り付けられており、中央制御装置６からの指令によ
り、Ｘ，Ｙ，Ｚステージ３を移動しながら全てのボンデ
ィングワイヤーに対して演算処理を行ない、結果を表示
装置７に出力する。
【００４７】以下に、画像処理装置５での演算処理の方
法について詳細に説明する。
法について詳細に説明する。
【００４８】撮像装置２で撮像された映像は、図６のよ
うに中心部はほぼ円として輝度が低く、その周りにドー
ナツ状に輝度の高い部分が分布し、周辺は複雑な形状を
している。
うに中心部はほぼ円として輝度が低く、その周りにドー
ナツ状に輝度の高い部分が分布し、周辺は複雑な形状を
している。
【００４９】また、ワイヤーはほぼ垂直に立ち上がって
おり一般的にワイヤーのループ高さは１００μｍ〜３０
０μｍ程度であるので、焦点深度が１０μｍ程度の結像
系を用いれば、ワイヤーの影響はほとんど受けず図６の
ような映像が撮像される。
おり一般的にワイヤーのループ高さは１００μｍ〜３０
０μｍ程度であるので、焦点深度が１０μｍ程度の結像
系を用いれば、ワイヤーの影響はほとんど受けず図６の
ような映像が撮像される。
【００５０】この画像を２値化し、４倍近傍あるいは８
倍近傍による収縮・膨張処理を施すことにより、周辺部
の複雑な形状を取り除く。
倍近傍による収縮・膨張処理を施すことにより、周辺部
の複雑な形状を取り除く。
【００５１】このようにして得られた中心部のみの２値
化画像の重心を計算することにより、第１ボンディング
部の中心を算出する。第１ボンディング部は、元々ボー
ル（球）をキャピラリが押しつぶしていることから、該
中心部はほぼ円であり該計算された重心位置はキャピラ
リの中心位置と一致する。また、該中心部のみの２値化
画像から、中心部の円の半径を算出しておく。
化画像の重心を計算することにより、第１ボンディング
部の中心を算出する。第１ボンディング部は、元々ボー
ル（球）をキャピラリが押しつぶしていることから、該
中心部はほぼ円であり該計算された重心位置はキャピラ
リの中心位置と一致する。また、該中心部のみの２値化
画像から、中心部の円の半径を算出しておく。
【００５２】次に、図７に示すように多値化画像によ
り、前記算出された中心から放射状に第１ボンディング
部の周辺部のエッジを検出し中心からエッジまでの距離
を計算する。図７において、７１はエッジ検出ラインで
ある。エッジの検出方法は、例えば図８に示すように放
射状のエッジ検出ラインに沿って輝度変化量を計算し、
ピーク位置をエッジとして検出すれば良い。あるいは、
図９に示すように輝度変化量の微分を計算し、ゼロクロ
ス位置をエッジとして検出しても良い。また、エッジ検
出に際しては、中心部の半径は既知であるので、これを
用いることにより計算時間の短縮を図ることもできる。
り、前記算出された中心から放射状に第１ボンディング
部の周辺部のエッジを検出し中心からエッジまでの距離
を計算する。図７において、７１はエッジ検出ラインで
ある。エッジの検出方法は、例えば図８に示すように放
射状のエッジ検出ラインに沿って輝度変化量を計算し、
ピーク位置をエッジとして検出すれば良い。あるいは、
図９に示すように輝度変化量の微分を計算し、ゼロクロ
ス位置をエッジとして検出しても良い。また、エッジ検
出に際しては、中心部の半径は既知であるので、これを
用いることにより計算時間の短縮を図ることもできる。
【００５３】また、図７では説明のため放射状のエッジ
検出ラインは８方向としているが、より正確に形状認識
する場合は１６方向、３２方向と細分化すればよいこと
は言うまでもない。
検出ラインは８方向としているが、より正確に形状認識
する場合は１６方向、３２方向と細分化すればよいこと
は言うまでもない。
【００５４】いずれにせよ、２値化画像では困難であっ
た第１ボンディング部の形状を、多値化画像を用いるこ
とにより精度良く測定することができる。
た第１ボンディング部の形状を、多値化画像を用いるこ
とにより精度良く測定することができる。
【００５５】上記処理をフローチャートにしたものを図
１０に示す。
１０に示す。
【００５６】本実施例においては、仮に１本のボンディ
ングワイヤーについて説明したが、同一画像上に複数本
のワイヤーが存在すれば、複数本同時に処理可能である
ことは言うまでもない。
ングワイヤーについて説明したが、同一画像上に複数本
のワイヤーが存在すれば、複数本同時に処理可能である
ことは言うまでもない。
【００５７】
【第４実施例】上記第３実施例では、第１ボンディング
部の形状を中心位置と各エッジまでの距離で認識した
が、エッジ検出を細分化すればするほどデータ量が多く
なるので、該中心位置と各エッジまでの距離から等価楕
円を計算し、主軸長さ・副軸長さ・主軸角度で形状を代
表させても良い。
部の形状を中心位置と各エッジまでの距離で認識した
が、エッジ検出を細分化すればするほどデータ量が多く
なるので、該中心位置と各エッジまでの距離から等価楕
円を計算し、主軸長さ・副軸長さ・主軸角度で形状を代
表させても良い。
【００５８】また、上記計算された数値を、予め入力さ
れている基準値と比較することにより良品・不良品の判
定を行なっても良い。
れている基準値と比較することにより良品・不良品の判
定を行なっても良い。
【００５９】さらに、これらのデータを用いて、ワイヤ
ーボンディング装置の自動補正を行なっても良い。
ーボンディング装置の自動補正を行なっても良い。
【００６０】以上説明したように、第３および第４実施
例によれば、複雑な形状を第１ボンディング部を２値化
画像を用いて中心を算出し、多値化画像を用いて形状を
検出することにより、それぞれについて精度良く算出す
ることができ、ワイヤーボンダー装置の自動補正やＩＣ
の品質管理に最適な装置を提供することができる効果が
ある。
例によれば、複雑な形状を第１ボンディング部を２値化
画像を用いて中心を算出し、多値化画像を用いて形状を
検出することにより、それぞれについて精度良く算出す
ることができ、ワイヤーボンダー装置の自動補正やＩＣ
の品質管理に最適な装置を提供することができる効果が
ある。
【図１】 本発明の一実施例に係るボンディングワイヤ
ー検査装置の装置ブロック図である。
ー検査装置の装置ブロック図である。
【図２】 湾曲した半導体チップを示す説明図である。
【図３】 円筒に湾曲した長方形の半導体チップを示す
説明図である。
説明図である。
【図４】 本発明の他の実施例に係るボンディングワイ
ヤー検査装置の装置ブロック図である。
ヤー検査装置の装置ブロック図である。
【図５】 ボンディングワイヤーの詳細を示す説明図で
ある。
ある。
【図６】 図４の装置の撮像装置で撮像された画像を示
す説明図である。
す説明図である。
【図７】 図４の装置におけるエッジ検出の方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図８】 図４の装置におけるエッジ検出の方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図９】 図４の装置におけるエッジ検出の方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図１０】 図４の装置における処理手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
１：半導体チップ、２：撮像装置、３：Ｘ，Ｙ，Ｚステ
ージ、４：オートフォーカス装置、５：画像処理装置、
６：中央制御装置、７：表示装置、８：入力装置、Ｐ
１：半導体チップ１のオートフォーカス１点目、Ｐ２：
半導体チップ１のオートフォーカス２点目、Ｐ３：半導
体チップ１のオートフォーカス３点目、Ｐ４：半導体チ
ップ１のオートフォーカス４点目、Ｐ０：球の中心、１
４：長方形の半導体チップ、１５：長手方向の稜線、１
６：短手方向の稜線、１７：円筒の中心軸、Ｑ１：長方
形の半導体チップ１４のオートフォーカス１点目、Ｑ
２：長方形の半導体チップ１４のオートフォーカス２点
目、Ｑ３：長方形の半導体チップ１４のオートフォーカ
ス３点目、Ｑ４：長方形の半導体チップ１４のオートフ
ォーカス４点目、４１：被検物である半導体リードフレ
ーム上のボンディングワイヤー、４３：照明装置、４
４：ハーフミラー、５１：第１ボンディング部、６１：
パッド、７１：エッジ検出ライン。
ージ、４：オートフォーカス装置、５：画像処理装置、
６：中央制御装置、７：表示装置、８：入力装置、Ｐ
１：半導体チップ１のオートフォーカス１点目、Ｐ２：
半導体チップ１のオートフォーカス２点目、Ｐ３：半導
体チップ１のオートフォーカス３点目、Ｐ４：半導体チ
ップ１のオートフォーカス４点目、Ｐ０：球の中心、１
４：長方形の半導体チップ、１５：長手方向の稜線、１
６：短手方向の稜線、１７：円筒の中心軸、Ｑ１：長方
形の半導体チップ１４のオートフォーカス１点目、Ｑ
２：長方形の半導体チップ１４のオートフォーカス２点
目、Ｑ３：長方形の半導体チップ１４のオートフォーカ
ス３点目、Ｑ４：長方形の半導体チップ１４のオートフ
ォーカス４点目、４１：被検物である半導体リードフレ
ーム上のボンディングワイヤー、４３：照明装置、４
４：ハーフミラー、５１：第１ボンディング部、６１：
パッド、７１：エッジ検出ライン。
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体チップのパッドとリードフレーム
上にボンディングされたワイヤーまたはそのボンディン
グ部を撮像手段を用いて検査および測定をするボンディ
ングワイヤー検査装置において、半導体チップ表面上の
少なくとも４点以上の３次元座標を測定する手段と、該
半導体チップの表面形状を所定の立体幾何学面に近似す
る手段とを具備することを特徴とするボンディングワイ
ヤー検査装置。 - 【請求項２】 前記半導体チップのパッドまたはワイヤ
ーのボンディング部を検査または測定する際、前記近似
した立体幾何学面を前記半導体チップの基準面として前
記撮像手段の合焦位置を走査する手段をさらに具備する
請求項１記載のボンディングワイヤー検査装置。 - 【請求項３】 前記近似した立体幾何学面を半導体チッ
プ基準面として前記ワイヤーの高さを測定する手段をさ
らに具備する請求項１記載のボンディングワイヤー検査
装置。 - 【請求項４】 前記近似した立体幾何学面と平面との差
分により半導体チップの変形に関する合否判定を行なう
手段をさらに具備する請求項１記載のボンディングワイ
ヤー検査装置。 - 【請求項５】 前記所定の立体幾何学面が、球面、円筒
面、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双
曲放物面およびトーリック面のいずれかである請求項１
〜４のいずれかに記載のボンディングワイヤー検査装
置。 - 【請求項６】 半導体リードフレーム上のボンディング
されたワイヤーを上方から落射照明する照明手段と、該
照明手段により照明されたワイヤーを上方から撮像し画
像信号を得る撮像手段と、該撮像手段により得た画像信
号を処理する画像処理手段とを具備し、前記画像処理手
段でワイヤーの形状検査をする手段を有するボンディン
グワイヤー検査装置において、２値化画像により第１ボ
ンディング部の中心を求める手段と、多値化画像により
該第１ボンディング部の中心から放射状にエッジを計測
することにより第１ボンディング部の形状を測定する手
段とを有することを特徴とするボンディングワイヤー検
査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103294A JPH07288273A (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | ボンディングワイヤー検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103294A JPH07288273A (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | ボンディングワイヤー検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288273A true JPH07288273A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14350264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6103294A Pending JPH07288273A (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | ボンディングワイヤー検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07288273A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104183518A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-03 | 东京毅力科创株式会社 | 能旋转状态检测装置和方法、以及使用该装置的基板处理装置和使用该方法的基板处理方法 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP6103294A patent/JPH07288273A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104183518A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-03 | 东京毅力科创株式会社 | 能旋转状态检测装置和方法、以及使用该装置的基板处理装置和使用该方法的基板处理方法 |
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Legal Events
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050201 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Effective date: 20050607 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |