JPH07335706A - ワイヤの高さ測定装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ボンディングワイヤの高さを高速・高精度に測
定する。 【構成】ボンディングワイヤ１にレーザビーム２を照射
し、レーザビーム２とは異なる方向からボンディングワ
イヤ１にレーザビーム４を照射する光学ヘッドを移動さ
せた時にボンディングワイヤ１で反射されたレーザビー
ム２、４を検出器１０で検出した時の光学ヘッドの位置
からボンディングワイヤ１の高さを算出する。 【効果】様々な方向のボンディングワイヤのループ高さ
を単純な光学系と信号処理系で測定することができる。
定する。 【構成】ボンディングワイヤ１にレーザビーム２を照射
し、レーザビーム２とは異なる方向からボンディングワ
イヤ１にレーザビーム４を照射する光学ヘッドを移動さ
せた時にボンディングワイヤ１で反射されたレーザビー
ム２、４を検出器１０で検出した時の光学ヘッドの位置
からボンディングワイヤ１の高さを算出する。 【効果】様々な方向のボンディングワイヤのループ高さ
を単純な光学系と信号処理系で測定することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤの高さを測定す
るワイヤ高さ測定装置に関し、特に半導体チップに施さ
れたボンディングワイヤのループ高さを測定できるボン
ディングワイヤの高さ測定装置に関する。
るワイヤ高さ測定装置に関し、特に半導体チップに施さ
れたボンディングワイヤのループ高さを測定できるボン
ディングワイヤの高さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体パッケージの多ピン化・薄
型化が進み、それに伴い半導体チップとリードフレーム
を接続するワイヤボンディングにおいても、狭ピッチ化
・低ループ化・長ワイヤ化が進んでいる。このためボン
ディングワイヤのワイヤのループ形状の管理が厳しくな
る傾向にあり、ワイヤボンディング後の外観検査工程が
ますます重要になってきている。
型化が進み、それに伴い半導体チップとリードフレーム
を接続するワイヤボンディングにおいても、狭ピッチ化
・低ループ化・長ワイヤ化が進んでいる。このためボン
ディングワイヤのワイヤのループ形状の管理が厳しくな
る傾向にあり、ワイヤボンディング後の外観検査工程が
ますます重要になってきている。
【０００３】現在、ワイヤボンディング後の外観検査は
作業者の目視に頼っており、自動外観検査装置も開発さ
れつつあるがそれらの多くは二次元画像を用いての検査
であり、ワイヤループ形状を三次元的に検査するもので
はない。
作業者の目視に頼っており、自動外観検査装置も開発さ
れつつあるがそれらの多くは二次元画像を用いての検査
であり、ワイヤループ形状を三次元的に検査するもので
はない。
【０００４】従来のボンディングワイヤの高さを測定で
きる装置として特開平５−１７５３１２に示されている
ようなボンディングワイヤ検査装置がある。
きる装置として特開平５−１７５３１２に示されている
ようなボンディングワイヤ検査装置がある。
【０００５】図１０はこのボンディングワイヤ検査装置
をブロック図である。図１０に示したボンディングワイ
ヤ検査装置は、結像素子３３ａと撮像素子３３ｂから構
成されリードフレーム３６とリードフレーム３６に搭載
されたチップ間に設けられたボンディングワイヤ３４を
観察する撮像装置３３と、撮像装置３３の高さを制御す
るフォーカス制御装置３５と、リードフレーム３６を載
置し水平方向に可動なＸＹステージ３７と、撮像装置３
３で撮像した画像データを処理する画像処理装置３８
と、システム全体の制御を行う中央制御装置３９と、ボ
ンディングワイヤ３４に照明光を照射する照明装置４０
とを備えている。
をブロック図である。図１０に示したボンディングワイ
ヤ検査装置は、結像素子３３ａと撮像素子３３ｂから構
成されリードフレーム３６とリードフレーム３６に搭載
されたチップ間に設けられたボンディングワイヤ３４を
観察する撮像装置３３と、撮像装置３３の高さを制御す
るフォーカス制御装置３５と、リードフレーム３６を載
置し水平方向に可動なＸＹステージ３７と、撮像装置３
３で撮像した画像データを処理する画像処理装置３８
と、システム全体の制御を行う中央制御装置３９と、ボ
ンディングワイヤ３４に照明光を照射する照明装置４０
とを備えている。
【０００６】図１０に示したボンディングワイヤ検査装
置において、撮像装置３３でボンディングワイヤ３４が
撮像された画像の数値化されたフォーカス合致度を画像
処理装置３８で算出する。また、撮像装置３３は高さを
制御するフォーカス制御装置３５に取り付けられてお
り、高さを変えながら撮像し、前記フォーカス合致度を
算出していく。
置において、撮像装置３３でボンディングワイヤ３４が
撮像された画像の数値化されたフォーカス合致度を画像
処理装置３８で算出する。また、撮像装置３３は高さを
制御するフォーカス制御装置３５に取り付けられてお
り、高さを変えながら撮像し、前記フォーカス合致度を
算出していく。
【０００７】図１１はボンディングワイヤ３４と撮像装
置３３との高さ関係を表した側面図で、図１１において
Ｆ１〜Ｆ５は撮像装置３３の結像素子３３ａのフォーカ
ス面を表しており、予め設定された高さのフォーカス面
Ｆ１〜Ｆ５に合うようにフォーカス制御装置３５を用い
て撮像装置３３を移動し、撮像する。図１１に示す撮像
装置３３の位置ではフォーカス面Ｆ２でのフォーカス合
致度が最大となる。
置３３との高さ関係を表した側面図で、図１１において
Ｆ１〜Ｆ５は撮像装置３３の結像素子３３ａのフォーカ
ス面を表しており、予め設定された高さのフォーカス面
Ｆ１〜Ｆ５に合うようにフォーカス制御装置３５を用い
て撮像装置３３を移動し、撮像する。図１１に示す撮像
装置３３の位置ではフォーカス面Ｆ２でのフォーカス合
致度が最大となる。
【０００８】中央制御装置３９では、画像処理装置３８
で算出されたフォーカス合致度と、フォーカス制御装置
３５の位置情報からボンディングワイヤ３４の三次元形
状を計算する。このボンディングワイヤ３４の三次元形
状の計算を、ＸＹステージ３７を移動しながら、全ての
ボンディングワイヤ３４に対して行う。
で算出されたフォーカス合致度と、フォーカス制御装置
３５の位置情報からボンディングワイヤ３４の三次元形
状を計算する。このボンディングワイヤ３４の三次元形
状の計算を、ＸＹステージ３７を移動しながら、全ての
ボンディングワイヤ３４に対して行う。
【０００９】また、ボンディングワイヤの高さ測定が可
能な従来の別な装置として特開平４−２７３００６に示
されているボンディングワイヤ外観検査装置があり、そ
のブロック図を図１２に示す。
能な従来の別な装置として特開平４−２７３００６に示
されているボンディングワイヤ外観検査装置があり、そ
のブロック図を図１２に示す。
【００１０】図１２に示したボンディングワイヤ外観検
査装置はレーザビーム４１、４２を投光するレーザ光源
４３と、レーザ光源４３に対向して配置された光検出器
４４と、レーザビーム４１、４２の相対位置を変化させ
ずにレーザビーム４１、４２を走査させる走査機構４５
とを備えている。ここで、レーザビーム４１、４２は互
いに異なる方向に投光され、被検査物であるボンディン
グワイヤ４６はレーザ光源４３と光検出器４４の間にな
るように配置されている。走査機構４５はレーザビーム
４１、４２をボディングワイヤ４６に対し相対的にレー
ザビーム４１、４２を含む平面内で走査させる。ビーム
位置検出装置４７は走査機構４５の位置を検出してレー
ザビーム４１、４２の走査位置を検出する。ワイヤ位置
検出装置４８はレーザビーム４１、４２の各々について
ボンディングワイヤ４６が遮られたことを光検出器４４
の出力から検出し、この検出点での走査方向位置ｘ１お
よびｘ２を検出する。ワイヤ高さ検出装置４９はボンデ
ィングワイヤ４６を検出した走査方向位置ｘ１、ｘ２を
もとづいて、ボンディングワイヤ４６のＺ方向の高さを
検出する。
査装置はレーザビーム４１、４２を投光するレーザ光源
４３と、レーザ光源４３に対向して配置された光検出器
４４と、レーザビーム４１、４２の相対位置を変化させ
ずにレーザビーム４１、４２を走査させる走査機構４５
とを備えている。ここで、レーザビーム４１、４２は互
いに異なる方向に投光され、被検査物であるボンディン
グワイヤ４６はレーザ光源４３と光検出器４４の間にな
るように配置されている。走査機構４５はレーザビーム
４１、４２をボディングワイヤ４６に対し相対的にレー
ザビーム４１、４２を含む平面内で走査させる。ビーム
位置検出装置４７は走査機構４５の位置を検出してレー
ザビーム４１、４２の走査位置を検出する。ワイヤ位置
検出装置４８はレーザビーム４１、４２の各々について
ボンディングワイヤ４６が遮られたことを光検出器４４
の出力から検出し、この検出点での走査方向位置ｘ１お
よびｘ２を検出する。ワイヤ高さ検出装置４９はボンデ
ィングワイヤ４６を検出した走査方向位置ｘ１、ｘ２を
もとづいて、ボンディングワイヤ４６のＺ方向の高さを
検出する。
【００１１】このボンディングワイヤ４６の高さの測定
法を以下に示す。
法を以下に示す。
【００１２】図１２において、Ｚ方向基準点におけるレ
ーザビーム４１とレーザビーム４２との間の距離をＣと
する。レーザビーム４２がボンディングワイヤ４６で遮
られて光検出器４４で検出されなかった時のレーザ光源
４３のＸ方向位置ｘ１と、この位置からレーザ光源４３
を図示Ｘ方向へ移動させ、レーザビーム４１がボンディ
ングワイヤ４６で遮られて光検出器４４で検出されなか
った時のレーザ光源４３のＸ方向位置ｘ２との差である
間隔Ｄを求める。この間隔Ｄは、ボンディングワイヤ４
６の高さおよびレーザビーム４１、４２の方向に依存す
る。レーザビーム４１および４２のＺ方向に対する互い
に反対方向の角度を図示のようにθ１、θ２とすると、
ボンディングワイヤ４６の高さＺは、 Ｚ＝（Ｄ−Ｃ）／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） として求まる。
ーザビーム４１とレーザビーム４２との間の距離をＣと
する。レーザビーム４２がボンディングワイヤ４６で遮
られて光検出器４４で検出されなかった時のレーザ光源
４３のＸ方向位置ｘ１と、この位置からレーザ光源４３
を図示Ｘ方向へ移動させ、レーザビーム４１がボンディ
ングワイヤ４６で遮られて光検出器４４で検出されなか
った時のレーザ光源４３のＸ方向位置ｘ２との差である
間隔Ｄを求める。この間隔Ｄは、ボンディングワイヤ４
６の高さおよびレーザビーム４１、４２の方向に依存す
る。レーザビーム４１および４２のＺ方向に対する互い
に反対方向の角度を図示のようにθ１、θ２とすると、
ボンディングワイヤ４６の高さＺは、 Ｚ＝（Ｄ−Ｃ）／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） として求まる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】先に述べた従来のボン
ディングワイヤ検査装置は、ボンディングワイヤの高さ
を求めるために、撮像装置の焦点合わせを用い、同一の
ボンディングワイヤに対してフォーカス位置を変えて複
数の画像を取り込む必要があるため、画像入力に時間が
かかり、検査時間が遅いという欠点があった。また、多
数の画像データを取り扱うために画像処理が複雑にな
り、検査装置が複雑で高価になるという欠点があった。
ディングワイヤ検査装置は、ボンディングワイヤの高さ
を求めるために、撮像装置の焦点合わせを用い、同一の
ボンディングワイヤに対してフォーカス位置を変えて複
数の画像を取り込む必要があるため、画像入力に時間が
かかり、検査時間が遅いという欠点があった。また、多
数の画像データを取り扱うために画像処理が複雑にな
り、検査装置が複雑で高価になるという欠点があった。
【００１４】また、別な従来のボンディングワイヤ検査
装置は、ボンディングワイヤによるレーザビームが遮ら
れる位置よりボンディングワイヤ高さを求めるため、ボ
ンディングワイヤ下部にレーザビームを遮るものがある
と測定できないため、ボンディングワイヤ高さとして最
も必要とされる半導体チップ上の高さが測定できないと
いう欠点があった。
装置は、ボンディングワイヤによるレーザビームが遮ら
れる位置よりボンディングワイヤ高さを求めるため、ボ
ンディングワイヤ下部にレーザビームを遮るものがある
と測定できないため、ボンディングワイヤ高さとして最
も必要とされる半導体チップ上の高さが測定できないと
いう欠点があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のワイヤの高さ測
定装置は、被測定物のワイヤが位置すべき高さに焦点を
結ぶように前記ワイヤの上から第１の方向の第１のレー
ザビームおよびこの第１のレーザビームと成す面が前記
ワイヤと平行となることはない第２の方向の第２のレー
ザビームを照射し、これら第１および第２のレーザビー
ムの前記ワイヤからの反射光を受光する光検出器を設け
た光学ヘッドと、この光学ヘッドを前記第１および第２
のレーザビームの成す面と平行に移動させる走査機構
と、この走査機構による前記光学ヘッドの移動時の前記
光検出器の反射光の検出により前記光学ヘッドの前記第
１のレーザビームが前記ワイヤに照射された時の位置と
前記第２のレーザビームが前記ワイヤに照射された時の
位置との間隔を求め、この間隔から前記ワイヤの高さを
算出する測定回路とを備え、前記光検出器に前記第１お
よび第２のレーザビームが成す面と直角な方向が長手方
向である線状の受光面を用いることもできる。
定装置は、被測定物のワイヤが位置すべき高さに焦点を
結ぶように前記ワイヤの上から第１の方向の第１のレー
ザビームおよびこの第１のレーザビームと成す面が前記
ワイヤと平行となることはない第２の方向の第２のレー
ザビームを照射し、これら第１および第２のレーザビー
ムの前記ワイヤからの反射光を受光する光検出器を設け
た光学ヘッドと、この光学ヘッドを前記第１および第２
のレーザビームの成す面と平行に移動させる走査機構
と、この走査機構による前記光学ヘッドの移動時の前記
光検出器の反射光の検出により前記光学ヘッドの前記第
１のレーザビームが前記ワイヤに照射された時の位置と
前記第２のレーザビームが前記ワイヤに照射された時の
位置との間隔を求め、この間隔から前記ワイヤの高さを
算出する測定回路とを備え、前記光検出器に前記第１お
よび第２のレーザビームが成す面と直角な方向が長手方
向である線状の受光面を用いることもできる。
【００１６】また、第１及び第２のレーザビームのワイ
ヤから反射光をレンズで光検出器に集光するようにして
もよく、第１および第２のレーザビームが焦点を結ぶ集
光スポットで交差するようにし、この集光スポットの位
置が第１焦点の位置となるように配置された楕円反射鏡
の第２焦点に光検出器を配置してもよい。
ヤから反射光をレンズで光検出器に集光するようにして
もよく、第１および第２のレーザビームが焦点を結ぶ集
光スポットで交差するようにし、この集光スポットの位
置が第１焦点の位置となるように配置された楕円反射鏡
の第２焦点に光検出器を配置してもよい。
【００１７】さらに、本発明のワイヤの高さ測定装置
は、第１および第２のレーザビームを交互に照射し、光
検出器が検出した反射光がその検出時に照射されていた
ものに従って第１又は第２のレーザビームのいずれによ
るものか判定するようにもでき、この場合に第１および
第２のレーザビームの１回の照射ごとに走査機構により
光学ヘッドを移動させて前記第１又は第２のレーザビー
ムがワイヤを横切る走査を少くとも一回ずつさせてもよ
いし、走査機構により光学ヘッドが位置分解能程度の距
離だけ移動する微小時間ごとに第１および第２のレーザ
ビームの照射を切換えるようにしてもよい。
は、第１および第２のレーザビームを交互に照射し、光
検出器が検出した反射光がその検出時に照射されていた
ものに従って第１又は第２のレーザビームのいずれによ
るものか判定するようにもでき、この場合に第１および
第２のレーザビームの１回の照射ごとに走査機構により
光学ヘッドを移動させて前記第１又は第２のレーザビー
ムがワイヤを横切る走査を少くとも一回ずつさせてもよ
いし、走査機構により光学ヘッドが位置分解能程度の距
離だけ移動する微小時間ごとに第１および第２のレーザ
ビームの照射を切換えるようにしてもよい。
【００１８】また、このような第１および第２のレーザ
ビームの交互の照射は、例えばシャッターを用いて第１
および第２のレーザビームを交互に遮断することによ
り、第１および第２のレーザビームの光源として２つの
半導体レーザを用い、これら半導体レーザを交互に点灯
することで実施できる。
ビームの交互の照射は、例えばシャッターを用いて第１
および第２のレーザビームを交互に遮断することによ
り、第１および第２のレーザビームの光源として２つの
半導体レーザを用い、これら半導体レーザを交互に点灯
することで実施できる。
【００１９】また、被測定物のワイヤが半導体チップに
施されたボンディングワイヤである場合に本発明のワイ
ヤの高さ測定装置は、第１および第２のレーザビームの
成す面が半導体チップの辺に沿って設けられワイヤがボ
ンディングされるパッド列と平行となるようにすること
が望ましい。
施されたボンディングワイヤである場合に本発明のワイ
ヤの高さ測定装置は、第１および第２のレーザビームの
成す面が半導体チップの辺に沿って設けられワイヤがボ
ンディングされるパッド列と平行となるようにすること
が望ましい。
【００２０】本発明のワイヤの高さ測定装置は、被測定
物の半導体チップの辺に沿って設けられたパッド列に施
されたボンディングワイヤが位置すべき高さに焦点を結
ぶように前記ボディングワイヤの上から第１の方向の第
１のレーザビームおよび前記第１のレーザビームと成す
面が前記半導体チップの対向する２辺に沿って設けられ
たパッド列と平行となる第２の方向の第２のレーザビー
ムを照射し、さらに前記ボンディングワイヤが位置すべ
き高さに焦点を結ぶように前記ボンディングワイヤの上
から第３の方向の第３のレーザビームおよび前記第３の
レーザビームと成す面が前記第１および第２のレーザビ
ームが成す面と直交する第４の方向の第４のレーザビー
ムを照射し、前記第１および第２のレーザビームの前記
ボンディングワイヤからの反射光を受光するための第１
の光検出器と、前記第３および第４のレーザビームの前
記ボンディングワイヤからの反射光を受光するための第
２の光検出器と、前記第１の光検出器を前記ボンディン
グワイヤ上の測定位置と退避位置との間で移動させる第
１のスライダと、前記第２の光検出器を前記ボンディン
グワイヤ上の測定位置と退避位置の間で移動させる第２
のスライダとを設けた光学ヘッドと、この光学ヘッドを
前記半導体チップに平行な平面上で移動させるＸＹステ
ージと、このＸＹステージにより前記光学ヘッドを前記
第１および第２のレーザビームの成す面又は前記第３お
よび第４のレーザビームの成す面に平行に移動させた時
の前記第１又は第２の光検出器の反射光の検出により前
記光学ヘッドの前記第１又は第３のレーザビームが前記
ボンディングワイヤに照射された時の位置と前記第２又
は前記第４のレーザビームがそのボンディングワイヤに
照射された時の位置との間隔を求め、この間隔から前記
ワイヤの高さを算出する測定回路とを備え、さらに被測
定物のボンディングワイヤを照明する照明装置と、前記
ボンディングワイヤを観察する撮像装置とを備えるよう
にしてもよい。
物の半導体チップの辺に沿って設けられたパッド列に施
されたボンディングワイヤが位置すべき高さに焦点を結
ぶように前記ボディングワイヤの上から第１の方向の第
１のレーザビームおよび前記第１のレーザビームと成す
面が前記半導体チップの対向する２辺に沿って設けられ
たパッド列と平行となる第２の方向の第２のレーザビー
ムを照射し、さらに前記ボンディングワイヤが位置すべ
き高さに焦点を結ぶように前記ボンディングワイヤの上
から第３の方向の第３のレーザビームおよび前記第３の
レーザビームと成す面が前記第１および第２のレーザビ
ームが成す面と直交する第４の方向の第４のレーザビー
ムを照射し、前記第１および第２のレーザビームの前記
ボンディングワイヤからの反射光を受光するための第１
の光検出器と、前記第３および第４のレーザビームの前
記ボンディングワイヤからの反射光を受光するための第
２の光検出器と、前記第１の光検出器を前記ボンディン
グワイヤ上の測定位置と退避位置との間で移動させる第
１のスライダと、前記第２の光検出器を前記ボンディン
グワイヤ上の測定位置と退避位置の間で移動させる第２
のスライダとを設けた光学ヘッドと、この光学ヘッドを
前記半導体チップに平行な平面上で移動させるＸＹステ
ージと、このＸＹステージにより前記光学ヘッドを前記
第１および第２のレーザビームの成す面又は前記第３お
よび第４のレーザビームの成す面に平行に移動させた時
の前記第１又は第２の光検出器の反射光の検出により前
記光学ヘッドの前記第１又は第３のレーザビームが前記
ボンディングワイヤに照射された時の位置と前記第２又
は前記第４のレーザビームがそのボンディングワイヤに
照射された時の位置との間隔を求め、この間隔から前記
ワイヤの高さを算出する測定回路とを備え、さらに被測
定物のボンディングワイヤを照明する照明装置と、前記
ボンディングワイヤを観察する撮像装置とを備えるよう
にしてもよい。
【００２１】
【実施例】次に、本発明のボンディングワイヤ外観検査
装置について図面を用いて説明する。
装置について図面を用いて説明する。
【００２２】図１は本発明の第１の実施例を示す斜視図
である。図１に示すボンディングワイヤ外観検査装置
は、被測定物であるボンディングワイヤ１にレーザビー
ム２を照射するレーザ光源３と、レーザビーム２とは異
なる方向からボンディングワイヤ１にレーザビーム４を
照射するレーザ光源５と、レーザビーム２を集光し正常
な形状のボンディングワイヤ１があるべき高さで焦点を
結ぶように配置された集光レンズ６と、レーザビーム４
を集光し集光レンズ６で形成されたレーザビーム２の集
光スポットと同一の位置に焦点を結ぶように配置された
集光レンズ７と、レーザビーム２の光路中に配置された
シャッタ８と、レーザビーム４の光路中に配置されたシ
ャッタ９と、ボンディングワイヤ１の上方近傍に配置さ
れレーザビーム２とレーザビーム４のボンディングワイ
ヤ１からの反射光を検出する線状の受光面を有する光検
出器１０と、レーザ光源３とレーザ光源５と集光レンズ
６と集光レンズ７とシャッタ８とシャッタ９と光検出器
１０とが設けられた光学ヘッド１１をボンディングワイ
ヤ１に対し水平方向に走査せしめる走査機構１２とを備
えている。
である。図１に示すボンディングワイヤ外観検査装置
は、被測定物であるボンディングワイヤ１にレーザビー
ム２を照射するレーザ光源３と、レーザビーム２とは異
なる方向からボンディングワイヤ１にレーザビーム４を
照射するレーザ光源５と、レーザビーム２を集光し正常
な形状のボンディングワイヤ１があるべき高さで焦点を
結ぶように配置された集光レンズ６と、レーザビーム４
を集光し集光レンズ６で形成されたレーザビーム２の集
光スポットと同一の位置に焦点を結ぶように配置された
集光レンズ７と、レーザビーム２の光路中に配置された
シャッタ８と、レーザビーム４の光路中に配置されたシ
ャッタ９と、ボンディングワイヤ１の上方近傍に配置さ
れレーザビーム２とレーザビーム４のボンディングワイ
ヤ１からの反射光を検出する線状の受光面を有する光検
出器１０と、レーザ光源３とレーザ光源５と集光レンズ
６と集光レンズ７とシャッタ８とシャッタ９と光検出器
１０とが設けられた光学ヘッド１１をボンディングワイ
ヤ１に対し水平方向に走査せしめる走査機構１２とを備
えている。
【００２３】レーザビーム２とレーザビーム４は共にボ
ンディングワイヤ１の斜め上方から照射され、両者が成
す平面がボンディングワイヤ１が施されている半導体チ
ップ１３のパッド列１４に平行で、かつ、両者が垂直方
向の軸に対して対称となるように配置されている。ま
た、このとき走査機構１２はパッド列１４に平行な方向
に光学ヘッド１１を走査する。
ンディングワイヤ１の斜め上方から照射され、両者が成
す平面がボンディングワイヤ１が施されている半導体チ
ップ１３のパッド列１４に平行で、かつ、両者が垂直方
向の軸に対して対称となるように配置されている。ま
た、このとき走査機構１２はパッド列１４に平行な方向
に光学ヘッド１１を走査する。
【００２４】光検出器１０は線状の受光面を有し外形も
十分に細長いものを使用し、レーザビーム２およびレー
ザビーム４を遮らない程度のボンディングワイヤ１の上
方近傍で光検出器１０の受光面の長手方向がレーザビー
ム２とレーザビーム４が成す平面と直角となるように配
置される。このように配置することにより、レーザビー
ム２および４の半導体チップ１３などで正反射した光は
光検出器１０に入射されず、レーザビーム２および４の
断面が円形のボンディングワイヤ１で反射した光だけが
光検出器１０で検出される。また、ボンディングワイヤ
１のループ形状は様々であり、そのためレーザビーム２
および４の反射光の方向はループ形状により大きく変化
するが、レーザビーム２および４が成す平面と直角な方
向の線状の受光面を有する光検出器１０をボンディング
ワイヤ１の近傍に配置することにより、パッド列１４の
方向に直角な様々な方向の反射光を光検出器１０で捉え
ることができる。
十分に細長いものを使用し、レーザビーム２およびレー
ザビーム４を遮らない程度のボンディングワイヤ１の上
方近傍で光検出器１０の受光面の長手方向がレーザビー
ム２とレーザビーム４が成す平面と直角となるように配
置される。このように配置することにより、レーザビー
ム２および４の半導体チップ１３などで正反射した光は
光検出器１０に入射されず、レーザビーム２および４の
断面が円形のボンディングワイヤ１で反射した光だけが
光検出器１０で検出される。また、ボンディングワイヤ
１のループ形状は様々であり、そのためレーザビーム２
および４の反射光の方向はループ形状により大きく変化
するが、レーザビーム２および４が成す平面と直角な方
向の線状の受光面を有する光検出器１０をボンディング
ワイヤ１の近傍に配置することにより、パッド列１４の
方向に直角な様々な方向の反射光を光検出器１０で捉え
ることができる。
【００２５】次に本発明の測定原理について図面を用い
て詳細に説明する。図２は図１に示す実施例におけるボ
ンディングワイヤ１の高さの測定原理を示す原理図であ
る。なお、図２において正常な形状のボンディングワイ
ヤが位置すべき高さでレーザビーム２および４を交差さ
せている。図２でΔｚ１，Δｚ２はボンディングワイヤ
の高さの基準からのずれを示す。
て詳細に説明する。図２は図１に示す実施例におけるボ
ンディングワイヤ１の高さの測定原理を示す原理図であ
る。なお、図２において正常な形状のボンディングワイ
ヤが位置すべき高さでレーザビーム２および４を交差さ
せている。図２でΔｚ１，Δｚ２はボンディングワイヤ
の高さの基準からのずれを示す。
【００２６】パッド列上に施されたボンディングワイヤ
１を走査するように光学ヘッド１１を移動させると、レ
ーザビーム２とレーザビーム４の光路がボンディングワ
イヤ１と交差したときに光検出器１０で反射光が検出さ
れる。図２において走査機構１２の走査方向は集光レン
ズ６から集光レンズ７に向かう方向である。ここで垂直
軸に対するレーザビーム２およびレーザビーム４の角度
をそれぞれθ１およびθ２とすると、光検出器１０でレ
ーザビーム２および４の反射光が検出されるときの光学
ヘッド１１の位置の差である間隔Δｘより、レーザビー
ム２および４が交差する位置からのボンディングワイヤ
１の高さΔｚは、 Δｚ＝Δｘ／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） で表される。したがって、レーザビーム２およびレーザ
ビーム４の反射光を各々独立に検出することにより、反
射光が検出された位置の差を求め、ボンディングワイヤ
１の高さを測定することができる。
１を走査するように光学ヘッド１１を移動させると、レ
ーザビーム２とレーザビーム４の光路がボンディングワ
イヤ１と交差したときに光検出器１０で反射光が検出さ
れる。図２において走査機構１２の走査方向は集光レン
ズ６から集光レンズ７に向かう方向である。ここで垂直
軸に対するレーザビーム２およびレーザビーム４の角度
をそれぞれθ１およびθ２とすると、光検出器１０でレ
ーザビーム２および４の反射光が検出されるときの光学
ヘッド１１の位置の差である間隔Δｘより、レーザビー
ム２および４が交差する位置からのボンディングワイヤ
１の高さΔｚは、 Δｚ＝Δｘ／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） で表される。したがって、レーザビーム２およびレーザ
ビーム４の反射光を各々独立に検出することにより、反
射光が検出された位置の差を求め、ボンディングワイヤ
１の高さを測定することができる。
【００２７】図３は図２に示したボンディングワイヤ１
からのレーザビーム２および４の反射光を検出した光検
出器１０の出力を示すグラフである。図３（ａ）はボン
ディングワイヤ１が図２に示すΔｚ１の高さにある場合
の反射光信号であり、図３（ｂ）はボンディングワイヤ
１が図２に示すΔｚ２の高さにある場合の反射光信号で
ある。それぞれグラフ縦軸は検出された反射光強度、横
軸はボンディングワイヤ１に対する光学ヘッド１１の走
査方向の位置を示している。また、図中破線はレーザビ
ーム２の反射光信号、実線はレーザビーム４の反射光信
号である。レーザビーム２の反射光が検出される位置と
レーザビーム４の反射光が検出される位置の間隔は図３
（ａ）および（ｂ）それぞれにおいてΔｘ１およびΔｘ
２であり、Δｚ１およびΔｚ２はそれぞれ、 Δｚｉ＝Δｘｉ／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） （ｉ＝１、２） で表される。
からのレーザビーム２および４の反射光を検出した光検
出器１０の出力を示すグラフである。図３（ａ）はボン
ディングワイヤ１が図２に示すΔｚ１の高さにある場合
の反射光信号であり、図３（ｂ）はボンディングワイヤ
１が図２に示すΔｚ２の高さにある場合の反射光信号で
ある。それぞれグラフ縦軸は検出された反射光強度、横
軸はボンディングワイヤ１に対する光学ヘッド１１の走
査方向の位置を示している。また、図中破線はレーザビ
ーム２の反射光信号、実線はレーザビーム４の反射光信
号である。レーザビーム２の反射光が検出される位置と
レーザビーム４の反射光が検出される位置の間隔は図３
（ａ）および（ｂ）それぞれにおいてΔｘ１およびΔｘ
２であり、Δｚ１およびΔｚ２はそれぞれ、 Δｚｉ＝Δｘｉ／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） （ｉ＝１、２） で表される。
【００２８】なお、図２の説明ではレーザビーム２およ
び４が交差する位置を正常なボンディングワイヤが位置
すべき高さと一致させ、その位置にレーザビームの焦点
を合わせたが、正常なボンディングワイヤが位置すべき
高さをレーザビーム２および４が交差する位置からずら
しても、そのボンディングワイヤが位置すべき高さにレ
ーザビームの焦点を合わせるようにして本発明は実施で
きる。
び４が交差する位置を正常なボンディングワイヤが位置
すべき高さと一致させ、その位置にレーザビームの焦点
を合わせたが、正常なボンディングワイヤが位置すべき
高さをレーザビーム２および４が交差する位置からずら
しても、そのボンディングワイヤが位置すべき高さにレ
ーザビームの焦点を合わせるようにして本発明は実施で
きる。
【００２９】図４は本実施例の信号処理部を示すブロッ
ク図である。走査機構１２のエンコーダから発生される
パルス列に同期して光検出器１０から出力される反射光
信号はＡ／Ｄ変換器１５でデジタル信号に変換され、後
に説明するように信号切り換え器１６によってレーザビ
ーム２の反射光信号とレーザビーム４の反射光信号とに
分けられ、レーザビーム２の反射光信号は反射光信号メ
モリ１７に記憶され、レーザビーム４の反射光信号は反
射光信号メモリ１８に記憶され、ピーク検出回路１９は
反射光信号メモリ１７、１８に記憶された反射光信号か
らそれぞれ各ボディングワイヤ１に対応する反射光量の
ピーク位置を検出し、レーザビーム２の反射光のピーク
位置とレーザビーム４の反射光のピーク位置の差よりワ
イヤ高さ算出回路２０でボンディングワイヤ１の高さを
求める。
ク図である。走査機構１２のエンコーダから発生される
パルス列に同期して光検出器１０から出力される反射光
信号はＡ／Ｄ変換器１５でデジタル信号に変換され、後
に説明するように信号切り換え器１６によってレーザビ
ーム２の反射光信号とレーザビーム４の反射光信号とに
分けられ、レーザビーム２の反射光信号は反射光信号メ
モリ１７に記憶され、レーザビーム４の反射光信号は反
射光信号メモリ１８に記憶され、ピーク検出回路１９は
反射光信号メモリ１７、１８に記憶された反射光信号か
らそれぞれ各ボディングワイヤ１に対応する反射光量の
ピーク位置を検出し、レーザビーム２の反射光のピーク
位置とレーザビーム４の反射光のピーク位置の差よりワ
イヤ高さ算出回路２０でボンディングワイヤ１の高さを
求める。
【００３０】本実施例において、レーザビーム２の反射
光とレーザビーム４の反射光を独立に検出しそれぞれ別
の反射信号メモリ１７、１８に記憶するために、シャッ
タ８とシャッタ９を用いてレーザビーム２とレーザビー
ム４を交互に照射するように制御を行う。例えば、シャ
ッタ８を開きシャッタ９を閉じて走査機構１２の１回の
走査を行いレーザビーム２の反射光を検出し、逆にシャ
ッタ９を開きシャッタ８を閉じて走査機構１２のもう１
回の走査を行いレーザビーム４の反射光を検出すること
により、両者の反射光を独立に検出することができる。
この場合、シャッタ８、９の開閉を制御するシャッタ制
御回路２１のシャッタ制御信号をもとに信号切り換え器
１６はレーザビーム２の反射光信号とレーザビーム４の
反射光信号を切り換える。
光とレーザビーム４の反射光を独立に検出しそれぞれ別
の反射信号メモリ１７、１８に記憶するために、シャッ
タ８とシャッタ９を用いてレーザビーム２とレーザビー
ム４を交互に照射するように制御を行う。例えば、シャ
ッタ８を開きシャッタ９を閉じて走査機構１２の１回の
走査を行いレーザビーム２の反射光を検出し、逆にシャ
ッタ９を開きシャッタ８を閉じて走査機構１２のもう１
回の走査を行いレーザビーム４の反射光を検出すること
により、両者の反射光を独立に検出することができる。
この場合、シャッタ８、９の開閉を制御するシャッタ制
御回路２１のシャッタ制御信号をもとに信号切り換え器
１６はレーザビーム２の反射光信号とレーザビーム４の
反射光信号を切り換える。
【００３１】なお、レーザビーム２又は４の１回の照射
中に走査機構１２によるボンディングワイヤ１の走査を
２回以上行って、例えば光検出器１０による反射光検出
の信頼度を高めることも考えられる。
中に走査機構１２によるボンディングワイヤ１の走査を
２回以上行って、例えば光検出器１０による反射光検出
の信頼度を高めることも考えられる。
【００３２】また、別な実施例として、シャッタ８、９
に音響光学素子（ＡＯＭ）等の高速変調が可能な素子を
用いたり、レーザ光源３、５に半導体レーザを用いて高
速変調を可能にすることによって、レーザビーム２、４
が時分割でボンディングワイヤ１に照射されるように制
御し、光検出器１０がレーザビーム２の反射光とレーザ
ビーム４の反射光を独立に検出するようにし、レーザビ
ーム２、４の時分割照射に同期して信号切換え器１６が
Ａ／Ｄ変換器１５からの信号をレーザビーム２の反射光
信号とレーザビーム４の反射光信号とに切換ることによ
り、走査機構１２の１回の走査で測定する事ができ、測
定の高速化が図れる。
に音響光学素子（ＡＯＭ）等の高速変調が可能な素子を
用いたり、レーザ光源３、５に半導体レーザを用いて高
速変調を可能にすることによって、レーザビーム２、４
が時分割でボンディングワイヤ１に照射されるように制
御し、光検出器１０がレーザビーム２の反射光とレーザ
ビーム４の反射光を独立に検出するようにし、レーザビ
ーム２、４の時分割照射に同期して信号切換え器１６が
Ａ／Ｄ変換器１５からの信号をレーザビーム２の反射光
信号とレーザビーム４の反射光信号とに切換ることによ
り、走査機構１２の１回の走査で測定する事ができ、測
定の高速化が図れる。
【００３３】例えば、図５はレーザ光源３および５に半
導体レーザを用いた場合の信号処理部のブロック図であ
る。この場合、位置分解能１μｍ、走査速度１００ｍｍ
／秒の走査機構１２を用いた場合、走査機構１２により
光学ヘッド１１の１μｍ移動毎にパルス（１００／０．
００１＝１００ｋＨｚ）がＡ／Ｄ変換器１５および信号
切り換え器１６およびレーザ駆動回路２２に出力され、
レーザ駆動回路２２はこのパルス列に同期した１８０°
位相のずれた５０ｋＨｚの矩形波でレーザ光源３、５を
駆動し、Ａ／Ｄ変換器１５は同様にこのパルス列に同期
して１００ｋＨｚの周期で光検出器１０で検出される反
射光信号をサンプリングし、信号切り換え器１６も同様
にこのパルス列に同期して反射光信号を切り換えて反射
光信号メモリ１７と反射光信号メモリ１８に交互に記憶
させる。走査機構１２の最大走査速度により検査時間が
制限されるような場合、このように時分割でレーザビー
ム２とレーザビーム４を照射し、それらの反射光を検出
することにより検査時間を短縮することができる。
導体レーザを用いた場合の信号処理部のブロック図であ
る。この場合、位置分解能１μｍ、走査速度１００ｍｍ
／秒の走査機構１２を用いた場合、走査機構１２により
光学ヘッド１１の１μｍ移動毎にパルス（１００／０．
００１＝１００ｋＨｚ）がＡ／Ｄ変換器１５および信号
切り換え器１６およびレーザ駆動回路２２に出力され、
レーザ駆動回路２２はこのパルス列に同期した１８０°
位相のずれた５０ｋＨｚの矩形波でレーザ光源３、５を
駆動し、Ａ／Ｄ変換器１５は同様にこのパルス列に同期
して１００ｋＨｚの周期で光検出器１０で検出される反
射光信号をサンプリングし、信号切り換え器１６も同様
にこのパルス列に同期して反射光信号を切り換えて反射
光信号メモリ１７と反射光信号メモリ１８に交互に記憶
させる。走査機構１２の最大走査速度により検査時間が
制限されるような場合、このように時分割でレーザビー
ム２とレーザビーム４を照射し、それらの反射光を検出
することにより検査時間を短縮することができる。
【００３４】本実施例では、線状の受光面を有する光検
出器１０をボンディングワイヤ１の近傍に配置すること
によりレーザビーム２、４の様々な方向の反射光を検出
しているが、図６に示す本発明の第２の実施例ではレン
ズを用いて様々な方向の反射光を検出している。図６に
示す実施例は、ボンディングワイヤ１の上方に配置され
た受光角の広い受光レンズ２３を含み、受光レンズ２３
の結像位置に光検出器１０を配置していることを特徴と
している。なお、他の部分は図１の実施例と同様であ
る。以下に述べる本発明の他の実施例においても特に説
明しない部分は図１の実施例と同様である。この実施例
においては、様々な方向のレーザビーム２、４の反射光
を受光レンズ２３で集光するため、光検出器１０の受光
面積は小さくて良い。受光レンズ２３は受光角を広くす
るために非球面レンズにするのも有効である。
出器１０をボンディングワイヤ１の近傍に配置すること
によりレーザビーム２、４の様々な方向の反射光を検出
しているが、図６に示す本発明の第２の実施例ではレン
ズを用いて様々な方向の反射光を検出している。図６に
示す実施例は、ボンディングワイヤ１の上方に配置され
た受光角の広い受光レンズ２３を含み、受光レンズ２３
の結像位置に光検出器１０を配置していることを特徴と
している。なお、他の部分は図１の実施例と同様であ
る。以下に述べる本発明の他の実施例においても特に説
明しない部分は図１の実施例と同様である。この実施例
においては、様々な方向のレーザビーム２、４の反射光
を受光レンズ２３で集光するため、光検出器１０の受光
面積は小さくて良い。受光レンズ２３は受光角を広くす
るために非球面レンズにするのも有効である。
【００３５】図７は図６に示した実施例における集光レ
ンズ６、７を省き、受光レンズ２３でレーザビーム２、
４を集光させるようにした本発明の第３の実施例であ
る。図７に示したボンディングワイヤ外観検査装置は、
ボンディングワイヤ１が焦点位置となるように配置され
た受光レンズ２３と、レーザ光源３から出射されたレー
ザビーム２を受光レンズ２３に導入する反射鏡２４と、
レーザ光源５から出射されたレーザビーム４を前記受光
レンズ２３に導入する反射鏡２５と、受光レンズ２３で
平行光にされたボンディングワイヤ１での反射光を結像
さしめる結像レンズ２６と、結像レンズ２６の結像面に
配置された光検出器１０とを含んで構成される。図７に
示した実施例によれば、集光レンズ６、７を省略するこ
とができるので、集光レンズ６、７に干渉されること無
く受光レンズ２３をボンディングワイヤ１に接近させる
ように配置できるので、受光レンズ２３の受光角を広く
しやすい。
ンズ６、７を省き、受光レンズ２３でレーザビーム２、
４を集光させるようにした本発明の第３の実施例であ
る。図７に示したボンディングワイヤ外観検査装置は、
ボンディングワイヤ１が焦点位置となるように配置され
た受光レンズ２３と、レーザ光源３から出射されたレー
ザビーム２を受光レンズ２３に導入する反射鏡２４と、
レーザ光源５から出射されたレーザビーム４を前記受光
レンズ２３に導入する反射鏡２５と、受光レンズ２３で
平行光にされたボンディングワイヤ１での反射光を結像
さしめる結像レンズ２６と、結像レンズ２６の結像面に
配置された光検出器１０とを含んで構成される。図７に
示した実施例によれば、集光レンズ６、７を省略するこ
とができるので、集光レンズ６、７に干渉されること無
く受光レンズ２３をボンディングワイヤ１に接近させる
ように配置できるので、受光レンズ２３の受光角を広く
しやすい。
【００３６】また、本発明の第４の実施例の図８に示
す。図８に示す実施例は、レーザビーム２および４が交
差する点でしかもレーザビーム２の焦点およびレーザビ
ーム４の焦点に一致しているボンディングワイヤ１の位
置が第１焦点の位置となるように配置された楕円反射鏡
２７を含み、楕円反射鏡２７の第２焦点の位置に光検出
器１０を配置することを特徴としている。この実施例に
おいても、レーザビーム２、４の反射光は楕円反射鏡２
７で集光されるため、光検出器１０の受光面を小さくす
ることができる。また、本実施例のように配置された場
合、楕円反射鏡２７には球面収差が無いため、レンズ系
に比較して受光角を広くすることが容易となり、様々な
方向に反射したレーザビーム２、４を効率よく検出する
ことができる。
す。図８に示す実施例は、レーザビーム２および４が交
差する点でしかもレーザビーム２の焦点およびレーザビ
ーム４の焦点に一致しているボンディングワイヤ１の位
置が第１焦点の位置となるように配置された楕円反射鏡
２７を含み、楕円反射鏡２７の第２焦点の位置に光検出
器１０を配置することを特徴としている。この実施例に
おいても、レーザビーム２、４の反射光は楕円反射鏡２
７で集光されるため、光検出器１０の受光面を小さくす
ることができる。また、本実施例のように配置された場
合、楕円反射鏡２７には球面収差が無いため、レンズ系
に比較して受光角を広くすることが容易となり、様々な
方向に反射したレーザビーム２、４を効率よく検出する
ことができる。
【００３７】なお、以上の実施例で被測定物がボンディ
ングワイヤである場合を説明してきたが本発明は、被測
定物がリード端子，線材，パイプ，配管のようなワイヤ
状のものである場合にも適用できる。
ングワイヤである場合を説明してきたが本発明は、被測
定物がリード端子，線材，パイプ，配管のようなワイヤ
状のものである場合にも適用できる。
【００３８】さらに本発明の第５の実施例を図９に示
す。図９に示した実施例は、レーザ光源３とレーザ光源
５と集光レンズ６と集光レンズ７と光検出器１０とで構
成される光学系が互いに直交するように２組組み合わさ
れ、半導体チップ１３の４辺に施されたボンディングワ
イヤ１のループ高さを光学系の向きを変えることなく測
定できるようにしたものである。すなわち、レーザ光源
３ａ、５ａの出射するレーザビームが成す平面が半導体
チップ１３の対向する２辺に沿って設けられたパッド列
に平行となるようにされ、レーザ光源３ａ、５ａのレー
ザビームを集光レンズ６ａ、７ａでボンディングワイヤ
１のあるべき高さに集光する。一方、レーザ光源３ｂ、
５ｂの出射するレーザビームが成す平面がレーザ光源３
ａ、５ａのレーザビームガ成す平面と直交するようにさ
れ、レーザ光源３ｂ、５ｂのレーザビームを集光レンズ
６ｂ、７ｂでボンディングワイヤ１のあるべき高さに集
光する。レーザ光源３ａ、５ａのレーザビームのボンデ
ィングワイヤ１からの反射光を光検出器１０ａで検出
し、レーザ光源３ｂ、５ｂのレーザビームのボンディン
グワイヤ１からの反射光を光検出器１０ｂで検出する。
す。図９に示した実施例は、レーザ光源３とレーザ光源
５と集光レンズ６と集光レンズ７と光検出器１０とで構
成される光学系が互いに直交するように２組組み合わさ
れ、半導体チップ１３の４辺に施されたボンディングワ
イヤ１のループ高さを光学系の向きを変えることなく測
定できるようにしたものである。すなわち、レーザ光源
３ａ、５ａの出射するレーザビームが成す平面が半導体
チップ１３の対向する２辺に沿って設けられたパッド列
に平行となるようにされ、レーザ光源３ａ、５ａのレー
ザビームを集光レンズ６ａ、７ａでボンディングワイヤ
１のあるべき高さに集光する。一方、レーザ光源３ｂ、
５ｂの出射するレーザビームが成す平面がレーザ光源３
ａ、５ａのレーザビームガ成す平面と直交するようにさ
れ、レーザ光源３ｂ、５ｂのレーザビームを集光レンズ
６ｂ、７ｂでボンディングワイヤ１のあるべき高さに集
光する。レーザ光源３ａ、５ａのレーザビームのボンデ
ィングワイヤ１からの反射光を光検出器１０ａで検出
し、レーザ光源３ｂ、５ｂのレーザビームのボンディン
グワイヤ１からの反射光を光検出器１０ｂで検出する。
【００３９】図９に示した実施例においては、光検出器
１０ａおよび１０ｂはそれぞれ線状の受光面を有し、ボ
ンディングワイヤ１の上方近傍に互いに直交するように
配置され（光検出器１０ａはレーザ光源３ａ、５ａのレ
ーザビームが成す平面に直交する方向、光検出器１０ｂ
はレーザ光源３ｂ、５ｂのレーザビームが成す平面に直
交する方向）、それぞれスライダ２８ａ、２８ｂに搭載
されている。レーザ光源３ａ、５ａを有する光学系とレ
ーザ光源３ｂ、５ｂを有する光学系は交代して測定に使
用され、スライダ２８ａ、ｂは測定を行う方の光検出器
だけを測定位置に移動させ、他方の光検出器は干渉しな
いようにボンディングワイヤ１上から退避させる。さら
に、ボンディングワイヤ１の上方に撮像装置２９が配置
され、ボンディングワイヤ１に照明光を投光する照明装
置３０がレーザビーム２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを遮らな
い位置に配置され、撮像装置２９により得られた画像よ
りボンディングワイヤ１の水平面内の位置ずれ検査も行
うことができる。このとき光検出器１０ａ、１０ｂはそ
れぞれスライダ２８ａ、２８ｂにより撮像装置２９の撮
像範囲外に退避させる。
１０ａおよび１０ｂはそれぞれ線状の受光面を有し、ボ
ンディングワイヤ１の上方近傍に互いに直交するように
配置され（光検出器１０ａはレーザ光源３ａ、５ａのレ
ーザビームが成す平面に直交する方向、光検出器１０ｂ
はレーザ光源３ｂ、５ｂのレーザビームが成す平面に直
交する方向）、それぞれスライダ２８ａ、２８ｂに搭載
されている。レーザ光源３ａ、５ａを有する光学系とレ
ーザ光源３ｂ、５ｂを有する光学系は交代して測定に使
用され、スライダ２８ａ、ｂは測定を行う方の光検出器
だけを測定位置に移動させ、他方の光検出器は干渉しな
いようにボンディングワイヤ１上から退避させる。さら
に、ボンディングワイヤ１の上方に撮像装置２９が配置
され、ボンディングワイヤ１に照明光を投光する照明装
置３０がレーザビーム２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを遮らな
い位置に配置され、撮像装置２９により得られた画像よ
りボンディングワイヤ１の水平面内の位置ずれ検査も行
うことができる。このとき光検出器１０ａ、１０ｂはそ
れぞれスライダ２８ａ、２８ｂにより撮像装置２９の撮
像範囲外に退避させる。
【００４０】これらレーザ光源３ａ、３ｂ、５ａ、５
ｂ、集光レンズ６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、光検出器１０
ａ、１０ｂ、スライダ２８ａ、２８ｂ、撮像装置２９お
よび照明装置３０を有する光学系３１はＸＹステージ３
２に搭載され、ボンディングワイヤ１の高さ測定の場合
にはＸＹ方向への走査を行い、ボンディングワイヤ１の
撮像の場合にはボンディングエリア内のステップ・アン
ド・リピート動作を行う。本実施例により、ボンディン
グワイヤ１の高さだけでなく位置ずれも検査することに
より、ボンディングワイヤ１の三次元的なループ形状の
検査が可能となる。
ｂ、集光レンズ６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、光検出器１０
ａ、１０ｂ、スライダ２８ａ、２８ｂ、撮像装置２９お
よび照明装置３０を有する光学系３１はＸＹステージ３
２に搭載され、ボンディングワイヤ１の高さ測定の場合
にはＸＹ方向への走査を行い、ボンディングワイヤ１の
撮像の場合にはボンディングエリア内のステップ・アン
ド・リピート動作を行う。本実施例により、ボンディン
グワイヤ１の高さだけでなく位置ずれも検査することに
より、ボンディングワイヤ１の三次元的なループ形状の
検査が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】本発明のワイヤの高さ測定装置は、２方
向からレーザビームを照射し、これらのレーザビームで
ワイヤを走査してワイヤからの反射光を検出することに
よりワイヤの高さを測定するので、多数のワイヤの高さ
を短時間に測定することができ、検査速度を速くなると
いう効果がある。
向からレーザビームを照射し、これらのレーザビームで
ワイヤを走査してワイヤからの反射光を検出することに
よりワイヤの高さを測定するので、多数のワイヤの高さ
を短時間に測定することができ、検査速度を速くなると
いう効果がある。
【００４２】また、取り扱うデータは２種類の一次元反
射光量データだけなので、信号処理が簡単であり、測定
装置が安価に構成できるという効果がある。
射光量データだけなので、信号処理が簡単であり、測定
装置が安価に構成できるという効果がある。
【００４３】また、ボンディングエリア等の被測定ワイ
ヤが存在する範囲を透過するレーザビームを検出するの
ではなく、ボンディングワイヤ等で反射されたレーザビ
ームを光検出器で検出するので、下部に半導体チップを
ような遮光物があるボンディングワイヤ等の高さも測定
することができるという効果がある。
ヤが存在する範囲を透過するレーザビームを検出するの
ではなく、ボンディングワイヤ等で反射されたレーザビ
ームを光検出器で検出するので、下部に半導体チップを
ような遮光物があるボンディングワイヤ等の高さも測定
することができるという効果がある。
【００４４】また、ワイヤ近傍に線状の受光面を有する
光検出器を設けてボンディングワイヤからの反射光を検
出することにより、ボンディングワイヤの傾きが大きく
ても安定した反射光量が得られるので、高精度な高さ測
定ができるという効果がある。
光検出器を設けてボンディングワイヤからの反射光を検
出することにより、ボンディングワイヤの傾きが大きく
ても安定した反射光量が得られるので、高精度な高さ測
定ができるという効果がある。
【００４５】また、４方向からのレーザビームと２個の
光検出器を切り換えて使用することにより、矩形の半導
体チップの各辺に沿って設けられたパッド列に施された
ボンディングワイヤを高速に検査できるという効果があ
る。さらに、光学系の構成が簡単なため、光学ヘッドの
小型化が可能なため、測定装置が小型化できるという効
果がある。
光検出器を切り換えて使用することにより、矩形の半導
体チップの各辺に沿って設けられたパッド列に施された
ボンディングワイヤを高速に検査できるという効果があ
る。さらに、光学系の構成が簡単なため、光学ヘッドの
小型化が可能なため、測定装置が小型化できるという効
果がある。
【００４６】また、撮像装置と照明装置を組み合わせる
ことにより、ボンディングワイヤの高さのほかに平面形
状も含めた三次元形状検査が可能となり、小型な高機能
の測定装置が実現できるという効果がある。
ことにより、ボンディングワイヤの高さのほかに平面形
状も含めた三次元形状検査が可能となり、小型な高機能
の測定装置が実現できるという効果がある。
【００４７】また、受光角の大きい受光レンズでワイヤ
からの反射光を集光して光検出器で検出することにより
ワイヤの傾きが大きくても安定した反射光量が得られる
ので、高精度な高さ測定ができるという効果がある。
からの反射光を集光して光検出器で検出することにより
ワイヤの傾きが大きくても安定した反射光量が得られる
ので、高精度な高さ測定ができるという効果がある。
【００４８】また、楕円反射鏡を用いてワイヤからの反
射光を集光することにより、受光角が大きくかつ球面収
差のない光学系が容易に構成でき、ワイヤの傾きが大き
くても安定した反射光量が得られるので、高精度な高さ
測定ができるという効果がある。
射光を集光することにより、受光角が大きくかつ球面収
差のない光学系が容易に構成でき、ワイヤの傾きが大き
くても安定した反射光量が得られるので、高精度な高さ
測定ができるという効果がある。
【００４９】また、光学ヘッドを移動させてワイヤが存
在する被測定範囲を走査するときに２方向からのレーザ
ビームを時系列的に交互に照射することにより、１回の
走査でワイヤの高さ測定ができるため、検査の高速化が
図れるという効果がある。
在する被測定範囲を走査するときに２方向からのレーザ
ビームを時系列的に交互に照射することにより、１回の
走査でワイヤの高さ測定ができるため、検査の高速化が
図れるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施例の測定原理を示す原理図であ
る。
る。
【図３】図２で示した光検出器１０で検出される反射光
量を示すグラフである。
量を示すグラフである。
【図４】図１で示した実施例の信号処理系の一例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】図１で示した実施例の信号処理系の他の例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施例の主要部を示す正面図で
ある。
ある。
【図７】本発明の第３の実施例の主要部を示す正面図で
ある。
ある。
【図８】本発明の第４の実施例の主要部を示す正面図で
ある。
ある。
【図９】本発明の第５の実施例を示す斜視図である。
【図１０】従来のボンディングワイヤ検査装置を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１１】図１０で示した従来のボンディングワイヤ検
査装置における撮像の様子を示す側面図である。
査装置における撮像の様子を示す側面図である。
【図１２】従来の他のボンディングワイヤ外観検査装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
１，３０，４６ ボンディングワイヤ ２，４，４１，４２ レーザビーム ３，５，４４ レーザ光源 ６，７ 集光レンズ ８，９ シャッタ １０，４４ 光検出器 １１ 光学ヘッド １２ 走査機構 １５ Ａ／Ｄ変換器 １６ 信号切り換え器 １７，１８ 反射光量メモリ １９ ピーク検出回路 ２０ ワイヤ高さ算出回路 ２１ シャッタ制御回路 ２２ レーザ駆動回路 ２３ 受光レンズ ２６ 結像レンズ ２７ 楕円反射鏡 ２８ａ，２８ｂ スライダ ２９，３３ 撮像装置 ３０ 照明装置 ３２ ＸＹステージ ３５ フォーカス制御装置 ３８ 画像処理装置
Claims (10)
- 【請求項１】 被測定物のワイヤが位置すべき高さに焦
点を結ぶように前記ワイヤの上から第１の方向の第１の
レーザビームおよびこの第１のレーザビームと成す面が
前記ワイヤと平行となることはない第２の方向の第２の
レーザビームを照射し、これら第１および第２のレーザ
ビームの前記ワイヤからの反射光を受光する光検出器を
設けた光学ヘッドと、この光学ヘッドを前記第１および
第２のレーザビームの成す面と平行に移動させる走査機
構と、この走査機構による前記光学ヘッドの移動時の前
記光検出器の反射光の検出により前記光学ヘッドの前記
第１のレーザビームが前記ワイヤに照射された時の位置
と前記第２のレーザビームが前記ワイヤに照射された時
の位置との間隔を求め、この間隔から前記ワイヤの高さ
を算出する測定回路とを含むことを特徴とするワイヤの
高さ測定装置。 - 【請求項２】 光検出器は第１および第２のレーザビー
ムが成す面と直角な方向が長手方向である線状の受光面
を有するものであることを特徴とする請求項１記載のワ
イヤの高さ測定装置。 - 【請求項３】 第１及び第２のレーザビームのワイヤか
ら反射光をレンズで光検出器に集光することを特徴とす
る請求項１又は２記載のワイヤの高さ測定装置。 - 【請求項４】 第１および第２のレーザビームが焦点を
結ぶ集光スポットで交差し、この集光スポットの位置が
第１焦点の位置となるように配置された楕円反射鏡の第
２焦点に光検出器を配置した請求項１又は２記載のワイ
ヤの高さ測定装置。 - 【請求項５】 第１および第２のレーザビームを交互に
照射し、光検出器が検出した反射光がその検出時に照射
されていたものに従って第１又は第２のレーザビームの
いずれによるものか判定することを特徴とする請求項
１，２，３又は４記載のワイヤの高さ測定装置。 - 【請求項６】 第１および第２のレーザビームの１回の
照射ごとに走査機構により光学ヘッドを移動させて前記
第１又は第２のレーザビームがワイヤを横切る走査を少
くとも一回ずつさせることを特徴とする請求項５記載の
ワイヤの高さ測定装置。 - 【請求項７】 走査機構により光学ヘッドが位置分解能
程度の距離だけ移動する微小時間ごとに第１および第２
のレーザビームの照射を切換えることを特徴とする請求
項５記載のワイヤの高さ測定装置。 - 【請求項８】 ワイヤは半導体チップに施されるボンデ
ィングワイヤであり、第１および第２のレーザビームの
成す面が半導体チップの辺に沿って設けられワイヤがボ
ンディングされるパッド列と平行となるようにしたこと
を特徴とする請求項１ないし７記載のボンディングワイ
ヤの高さ測定装置。 - 【請求項９】 被測定物の半導体チップの辺に沿って設
けられたパッド列に施されたボンディングワイヤが位置
すべき高さに焦点を結ぶように前記ボンディングワイヤ
の上から第１の方向の第１のレーザビームおよび前記第
１のレーザビームと成す面が前記半導体チップの対向す
る２辺に沿って設けられたパッド列と平行となる第２の
方向の第２のレーザビームを照射し、さらに前記ボンデ
ィングワイヤが位置すべき高さに焦点を結ぶように前記
ボンディングワイヤの上から第３の方向の第３のレーザ
ビームおよび前記第３のレーザビームと成す面が前記第
１および第２のレーザビームが成す面と直交する第４の
方向の第４のレーザビームを照射し、前記第１および第
２のレーザビームの前記ボンディングワイヤからの反射
光を受光するための第１の光検出器と、前記第３および
第４のレーザビームの前記ボンディングワイヤからの反
射光を受光するための第２の光検出器と、前記第１の光
検出器を前記ボンディングワイヤ上の測定位置と退避位
置との間で移動させる第１のスライダと、前記第２の光
検出器を前記ボンディングワイヤ上の測定位置と退避位
置の間で移動させる第２のスライダとを設けた光学ヘッ
ドと、この光学ヘッドを前記半導体チップに平行な平面
上で移動させるＸＹステージと、このＸＹステージによ
り前記光学ヘッドを前記第１および第２のレーザビーム
の成す面又は前記第３および第４のレーザビームの成す
面に平行に移動させた時の前記第１又は第２の光検出器
の反射光の検出により前記光学ヘッドの前記第１又は第
３のレーザビームが前記ボンディングワイヤに照射させ
た時の位置と前記第２又は前記第４のレーザビームがそ
のボンディングワイヤに照射された時の位置との間隔を
求め、この間隔から前記ワイヤの高さを算出する測定回
路とを含むことを特徴とするボンディングワイヤの高さ
測定装置。 - 【請求項１０】 被測定物のボンディングワイヤを照明
する照明装置と、前記ボンディングワイヤを観察する撮
像装置とを備えたことを特徴とする請求項９記載のボン
ディングワイヤの高さ測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122575A JPH07335706A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | ワイヤの高さ測定装置 |
| US08/463,743 US5621218A (en) | 1994-06-03 | 1995-06-05 | Method and apparatus inspecting bonding-wire status using a plurality of light sources |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122575A JPH07335706A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | ワイヤの高さ測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335706A true JPH07335706A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14839307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6122575A Pending JPH07335706A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | ワイヤの高さ測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5621218A (ja) |
| JP (1) | JPH07335706A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150725A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査装置 |
Families Citing this family (20)
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