JPH0979990A - 半導体装置の検査装置及びその検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体装置の表面欠陥の有無を感度良く確実に
検査し、欠陥のある半導体装置を分別可能な半導体装置
の検査装置及びその検査方法を提供することを目的とし
ている。 【解決手段】照明２Ａ、２Ｂは半導体装置４のパッケー
ジ５の表面に異なる角度で順次光を照射する。カメラ１
は照明２Ａによって照明されている状態でパッケージ５
の表面を撮像し、第１画像信号を出力する。さらに、こ
の第１画像信号はカメラ１は照明２Ｂによって照明され
ている状態でパッケージ５の表面を撮像し、第２画像信
号を出力する。画像処理回路７は第１、第２画像信号を
合成し、この合成された画像信号と所定のしきい値とを
比較することにより、欠陥を弁別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】この発明は、半導体装置の検査装
置及びその検査方法に係り、特に半導体装置を構成する
パッケージの表面に生ずる欠陥の有無を判別する検査装
置及び検査方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の半導体装置の検査装置の例
を示す。カメラ１は被検査半導体装置（以下、半導体装
置と称す）４に対向して設置されている。カメラ１の近
傍には半導体装置４に光を照射するための照明２Ａ、２
Ｂが設置されている。カメラ１の出力信号である画像信
号は外観検査手段３に供給される。前記照明２Ａ、２Ｂ
は、前記半導体装置４を構成するパッケージ５の表面に
生じた欠陥６全体と、その周囲の明るさが異なるように
位置が調整される。通常、その照明は固定され、再調整
されることはない。

【０００３】上記照明のもとで、カメラ１によって画像
信号を取り込み、外観検査手段３において例えばしきい
値による２値化により、欠陥６の有無を弁別していた。
図６（ａ）に示すような一般的な表面欠陥６の大半は、
幅２００μｍ、深さ５０μｍ以上のものである。このた
め、照明を調整すると、図６（ｂ）に示すように、欠陥
６Ａにはあまり光が到達せず、輪郭部分６Ｂを伴った暗
部となる。従って、欠陥６Ａが明確に判別可能となる。

【０００４】一方、図６（ｃ）に示すように、深さ２０
〜５０μｍの浅い欠陥６Ｃの場合、照明を調整しても欠
陥６Ｃとその周囲とのコントラストが大きくならず、欠
陥６Ｃは周囲と区別しにくい。

【０００５】また、半導体装置、照明手段、カメラの相
対位置がずれた場合や、半導体装置の表面欠陥の位置や
形状が異なる場合にも、同一の照明条件で検査されるの
で、判別しやすい場合と判別しにくい場合が生じること
になる。一つ一つの表面欠陥に対して照明を調整する
と、検査時間が長くなり、従ってコストが高くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の半
導体装置の検査装置では、幅の長さに比べて浅い表面欠
陥の場合、照明を調整しても表面欠陥として判別しにく
く、欠陥のある半導体装置の分別不能な場合が生ずると
いう問題があった。

【０００７】この発明の目的は、半導体装置の表面欠陥
の有無を感度良く確実に検査でき、欠陥のある半導体装
置を分別可能な半導体装置の検査装置及びその検査方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、この発明の半導体装置の検査装置にお
いては以下の手段を講じた。請求項１に記載した本発明
の半導体装置の検査装置は、半導体装置に対して複数の
位置から順次光を照射する複数の照明手段と、前記照明
手段から前記半導体装置に光が照射された状態で前記半
導体装置を撮像し画像信号を出力するカメラとを備えて
いる。前記照明手段が第１の位置から前記半導体装置に
対して光を照射した状態で、前記カメラから出力された
第１画像信号と、及び前記照明手段が第２の位置から前
記半導体装置に対して光を照射した状態で、前記カメラ
から出力された第２画像信号とを合成し、この合成され
た画像信号と所定のしきい値とを比較することにより、
前記半導体装置の表面欠陥の有無を判別する画像処理回
路を備えている。

【０００９】上記本発明の半導体装置の検査装置におい
ては、異なる位置の前記照明手段によるそれぞれの画像
信号を合成するので、前記表面欠陥の少なくとも一部分
による影と周囲とのコントラストが大きくなる。従っ
て、容易に表面欠陥の有無を判別することが可能であ
る。また、照明条件が複数になるので、欠陥のある半導
体装置が分別不能になる場合が生じず、検査の感度が向
上し、比較的小さな表面欠陥でも判別される。

【００１０】請求項２に示すように、前記画像処理回路
は、前記第１画像信号を記憶する記憶手段と、この記憶
手段に記憶された第１画像信号と前記第２画像信号とを
合成する合成手段と、所定のしきい値が設定され、この
しきい値と前記合成手段によって合成された画像信号と
を比較し、前記半導体装置の欠陥の有無を判別する判別
手段とを有する。

【００１１】上記本発明の半導体装置の検査装置におい
ては、前記記憶手段及び合成手段によって、異なる位置
の照明手段による画像が容易に合成される。その合成画
像における前記表面欠陥の影とその周囲とのコントラス
トは大きくなるので、しきい値による判別手段によって
容易に表面欠陥の有無が判別される。また、検査の感度
が向上し、比較的小さいな表面欠陥でも判別される。

【００１２】請求項３に記載した本発明の半導体装置の
検査装置は、半導体装置に対して光を照射する１つの照
明手段と、前記照明手段から半導体装置に光が照射され
た状態で前記半導体装置を撮像し画像信号を出力するカ
メラとを備えている。前記半導体装置に対して異なる位
置から光を照射させるべく、前記照明手段を前記半導体
装置に対して移動させる駆動手段を備えている。前記照
明手段が第１の位置から前記半導体装置に対して光を照
射した状態で、前記カメラから出力された第１画像信号
と、前記照明手段が駆動手段により第２の位置に移動さ
れ、この第２の位置から前記半導体装置に対して光を照
射した状態で、前記カメラから出力された第２画像信号
とを合成し、この合成された画像信号と所定のしきい値
とを比較することにより、前記半導体装置の表面欠陥の
有無を判別する画像処理回路を備えている。

【００１３】上記本発明の半導体装置の検査装置におい
ては、照明手段の数が一つであっても、異なる照明位置
の画像の合成画像が容易に得られる。その照明の位置は
容易に変更できるので、多種類の半導体装置の検査に容
易に対応可能である。また、前記照明手段の点灯消灯を
繰り返す必要がないので、前記照明手段の寿命が短くな
らず、また、検査時間が長くならない。さらに、自動検
査が可能となり、画像処理による検査の感度が向上す
る。

【００１４】請求項４に示すように、前記照明手段は前
記カメラの光軸に対し前記半導体装置を中心に２０°以
上９０°未満の範囲で設置される。上記本発明の半導体
装置の検査装置においては、前記照明手段の位置が適切
な範囲に設置されるので、前記表面欠陥のコントラスト
が大きくなり、画像処理による検査の感度が向上する。

【００１５】請求項５に記載した本発明の半導体装置の
検査方法は、第１の位置から照明手段によって半導体装
置に対して光を照射した状態で、カメラにより半導体装
置を撮像し、第１画像信号を得る工程と、第２の位置か
ら前記照明手段によって前記半導体装置に対して光を照
射した状態で、前記カメラにより半導体装置を撮像し、
第２画像信号を得る工程と、前記第１、第２画像信号を
合成し、この合成された画像信号と所定のしきい値とを
比較することにより、前記半導体装置の表面欠陥の有無
を判別する工程とを具備している。

【００１６】上記半導体装置の検査方法においては、異
なる位置の照明手段による撮像を順に行うので、大きく
異なる複数の照明条件の画像が得られ、欠陥のある半導
体装置が分別不能になる場合が生じない。また、前記合
成画像における前記表面欠陥の影とその周囲とのコント
ラストは大きいので、前記表面欠陥の形状が明確にな
り、前記画像処理による前記表面欠陥の検査の感度が向
上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。尚、図５と同一部分には同
一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。 （第１の実施の形態）図１及び図２は、本発明の第１の
実施の形態について説明するための図である。

【００１８】まず、検査装置の構成を説明する。ＣＣＤ
カメラ１は半導体装置４に対向して配置されている。前
記カメラ１の出力の画像信号は画像処理回路７に供給さ
れる。この画像処理回路７は供給された画像信号を記憶
するメモリ７ａ、このメモリ７ａに記憶された画像信号
とカメラ１から供給された画像信号とを合成する合成回
路７ｂ、この合成回路７ｂから出力される信号のレベル
を例えば所定のしきい値により弁別し、欠陥を検出する
弁別回路７ｃ等を有している。前記カメラ１の近傍には
半導体装置４に光を照射する照明２Ａ、２Ｂが配置され
ている。これら照明２Ａ、２Ｂは前記カメラ１の光軸８
と例えば半導体装置４とが交わる部分を中心として角度
θの位置９に設置されている。

【００１９】次に、上記検査装置の動作及びその検査方
法を説明する。まず、図１に示すように、照明２Ａを点
灯する。照明２Ａの明るさが十分に明るくなった後、画
像処理回路７は第１画像信号をメモリ７ａに記憶する。
このメモリ７ａに記憶された第１画像信号は、例えば図
２（ａ）に示すように、凹状の欠陥６の左縁の内側に影
１０Ａができている。

【００２０】次に、照明２Ａを消灯し、照明２Ｂを点灯
させる。照明２Ａの明るさが十分に暗くなり、照明２Ｂ
の明るさが十分に明るくなった後、画像処理回路７は第
２画像信号を取り込み、この第２画像信号は合成回路７
ｂによって前記メモリ７ａに記憶された第１画像信号と
合成される。前記第２画像信号は、例えば図２（ｂ）に
示すように、凹状の欠陥６の右縁の内側に影１０Ｂがで
きている。従って、上記二つの画像信号を合成した合成
画像は、図２（ｃ）に示すように、影１０Ａ及び影１０
Ｂが合成された影１０Ｃとなり、欠陥６の形状が明確に
なる。その後、弁別回路７ｃによって所定のしきい値に
よりレベルが弁別され、欠陥６の有無が判別される。
尚、前記合成画像を目視して検査を行ってもよい。

【００２１】実験によると上記角度は２０°≦θ＜９０
°の範囲が適当であり、７０°程度が最も望ましい。こ
の時、欠陥６の影１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとその周囲の
コントラストが最大になる。

【００２２】第１の実施の形態において、複数の照明は
カメラ１の光軸８から最適の角度θ＝７０°の位置に設
定され、各照明が点灯された状態で撮像された画像が合
成されるため、幅の長さに比べて浅い欠陥であっても、
合成画像における欠陥の影１０Ｃと周囲とのコントラス
トが大きくなる。また、欠陥の形状が明確になるので、
欠陥の検査感度が向上する。さらに、照明条件が複数な
ので、欠陥のある半導体装置が分別不能になる場合が生
じない。

【００２３】尚、照明の数は２つに限定されるものでは
なく、３つ以上としてもよい。この場合、複数の照明を
順次点灯し、各照明によって照射された欠陥に対応する
画像信号をメモリ７ａに記憶する。これらメモリ７ａに
記憶された画像信号を合成して所定のしきい値と比較す
ることにより、一層欠陥の検出感度を向上できる。 （第２の実施の形態）図３は、本発明の第２の実施の形
態を説明するための図である。構成及び動作は基本的に
第１の実施の形態と同じであるため、同一部分には同一
符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

【００２４】制御回路１１は前記照明２Ａ、２Ｂの点灯
及び消灯を制御するとともに、前記画像処理回路７にお
ける画像信号の取り込みタイミングを制御する。すなわ
ち、制御手段１１は、先ず照明２Ａを点灯させた状態
で、画像処理回路７へカメラ１からの画像信号を取り込
む制御信号を供給する。この制御信号に応じて画像処理
回路７は第１画像信号をメモリ７ａに記憶する。メモリ
７ａに第１画像信号が記憶されると、制御回路１１は照
明２Ａを消灯し、照明２Ｂを点灯してカメラ１から出力
される第２画像信号を画像処理回路７に取り込むための
制御信号を画像処理回路７に供給する。画像処理回路７
はこの取り込まれた第２画像信号と前記メモリ７ａに記
憶されている第１画像信号を合成し、所定のしきい値に
より弁別し、欠陥を検出する。

【００２５】尚、また、照明が十分に明るくなる時間、
または暗くなる時間、画像信号を取り込む時間は用いる
電球やＩＣ等によって決まる一定値であるので、一定の
時間間隔で制御信号を発生させてもよい。時間の経過
は、一定周波数のクロックをカウントする等の周知の方
法によって容易に実現される。通常は、画像信号の１フ
レ−ムの走査時間よりも照明が十分に明るくなる時間、
または暗くなる時間の方がはるかに長い。

【００２６】第２の実施の形態によっても、第１の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。しかも、この
実施の形態の場合、制御回路１１によって照明の点灯、
消灯及びカメラ１から画像処理回路７への画像信号の取
り込みタイミングを制御しているため、欠陥検出を自動
化できる利点を有している。 （第３の実施の形態）図４は、本発明の第３の実施の形
態について説明するための図であり、基本的な構成また
は動作は第２の実施の形態と同じである。第３の実施の
形態において、第２の実施の形態と異なるのは、照明１
２が１つであり、その照明１２を駆動回路１３Ａによっ
て回転させる点である。すなわち、照明１２は支持部材
１３Ｂによって駆動回路１３Ａに取着されるとともに、
カメラ１の光軸８と所定の角度θに設定されている。照
明１２は駆動回路１３Ａを介して制御回路１１により点
灯及び消灯が制御され、駆動回路１３Ａによって欠陥６
及びカメラ１との相対位置が制御される。

【００２７】上記構成において、動作について説明す
る。照明１２は初期状態において、図４に実線で示す位
置に配置されている。この状態において、制御回路１１
は駆動回路１３Ａを介して照明１２を点灯し、カメラ１
によってパッケージ表面を撮像する。カメラ１から出力
される第１画像信号は、制御回路１１によって制御され
る画像処理回路７のメモリ７ａに記憶される。この後、
照明１２を例えば点灯したままの状態で、駆動回路１３
Ａによって照明１２をカメラ１の光軸８と直交する面内
を１８０°回動し、図４に破線で示す位置に移動させ
る。この位置で再度カメラ１によってパッケージ表面を
撮像する。カメラ１から出力される第２画像信号は、制
御回路１１によって制御される画像処理回路７に取り込
まれ、メモリ７ａに記憶された第１画像信号と合成され
る。この合成された画像信号は所定のしきい値と比較さ
れ、欠陥６が検出される。この後、照明１２は駆動回路
１２により回動され、実線で示す位置に移動される。

【００２８】支持手段１３Ｂは回転経路を形成する金属
のリングでもよい。この場合、このリングにそって照明
が回転することになる。また、動力回路１３Ａは照明１
２と一体化してもよい。尚、照明１２への電源供給は上
記構成に限定されない。

【００２９】尚、照明が回転している間の画像信号のす
べてのフレームを合成して合成画像を作成してもよい。
上記第３の実施の形態によれば、照明１２を回転してパ
ッケージの照明位置を変えているため、照明１２が１つ
でよく、かつ、取り込む画像のフレーム数、その画像を
取り込む位置を自由に設定することが可能となる。さら
に、照明１２は点灯したまま回動されるため、照明１２
の点灯消灯を繰り返す必要がない。したがって、照明の
寿命を延ばすことができ、検査時間も短縮できる利点を
有している。

【００３０】上記第２、第３の実施の形態を組み合わせ
てもよい。この場合、照明を回転させた場合に得られる
画像に加え、照明位置の角度θが大きく違う照明、また
は、被検査半導体装置から照明までの距離が大きく違う
照明による画像を含めた合成画像が作成可能となる。し
かも、制御が容易で、より柔軟な照明条件を設定でき、
かつ合成画像の元の画像のフレーム数を増やすことも容
易である。尚、上記照明の位置は、光軸８と直交する面
内で光軸８の周囲を等分するような３箇所以上の位置が
望ましい。つまり、１つの方向に偏っていなければよ
い。

【００３１】尚、第１〜第３の実施の形態の照明２Ａ、
２Ｂ、１２は単一発光源に限らず、面状発光源（例えば
複数のＬＥＤを並べたもの）でもよい。尚、第１、第
２、第３の発明の実施の形態の表面欠陥６は凹状であっ
たが、凸状であっても同様に検査可能である。また、こ
の装置を製造ラインに組み込むことも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体装置の表面欠陥の有無を感度良く、しかも確
実に検査でき、欠陥のある半導体装置を分別可能な半導
体装置の検査装置及びその検査方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を
示す構成図。

【図２】図１の動作を説明するために示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を
示す構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を
示す構成図。

【図５】従来の半導体装置の検査装置の一例を説明する
図。

【図６】従来及び本発明の被検査半導体装置における欠
陥を説明する図。

【符号の説明】

１…カメラ、２Ａ、２Ｂ、１２…照明、７…画像処理回
路、１１…制御回路、１３…駆動手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体装置に対して複数の位置から順次光
   を照射する複数の照明手段と、 前記照明手段から前記半導体装置に光が照射された状態
   で前記半導体装置を撮像し画像信号を出力するカメラ
   と、 前記照明手段が第１の位置から前記半導体装置に対して
   光を照射した状態で、前記カメラから出力された第１画
   像信号と、及び前記照明手段が第２の位置から前記半導
   体装置に対して光を照射した状態で、前記カメラから出
   力された第２画像信号とを合成し、この合成された画像
   信号と所定のしきい値とを比較することにより、前記半
   導体装置の表面欠陥の有無を判別する画像処理回路とを
   備えたことを特徴とする半導体装置の検査装置。
2. 【請求項２】前記画像処理回路は、前記第１画像信号を
   記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された第１画
   像信号と前記第２画像信号とを合成する合成手段と、所
   定のしきい値が設定され、このしきい値と前記合成手段
   によって合成された画像信号とを比較し、前記半導体装
   置の欠陥の有無を判別する判別手段とを有することを特
   徴とする請求項１記載の半導体装置の検査装置。
3. 【請求項３】半導体装置に対して光を照射する１つの照
   明手段と、 前記照明手段から半導体装置に光が照射された状態で前
   記半導体装置を撮像し画像信号を出力するカメラと、 前記半導体装置に対して異なる位置から光を照射させる
   べく、前記照明手段を前記半導体装置に対して移動させ
   る駆動手段と、 前記照明手段が第１の位置から前記半導体装置に対して
   光を照射した状態で、前記カメラから出力された第１画
   像信号と、前記照明手段が駆動手段により第２の位置に
   移動され、この第２の位置から前記半導体装置に対して
   光を照射した状態で、前記カメラから出力された第２画
   像信号とを合成し、この合成された画像信号と所定のし
   きい値とを比較することにより、前記半導体装置の表面
   欠陥の有無を判別する画像処理回路とを備えたことを特
   徴とする半導体装置の検査装置。
4. 【請求項４】前記照明手段は前記カメラの光軸に対し前
   記半導体装置を中心に２０°以上９０°未満の範囲で設
   置されることを特徴とする請求項１又は３記載の半導体
   装置の検査装置。
5. 【請求項５】第１の位置から照明手段によって半導体装
   置に対して光を照射した状態で、カメラにより半導体装
   置を撮像し、第１画像信号を得る工程と、 第２の位置から前記照明手段によって前記半導体装置に
   対して光を照射した状態で、前記カメラにより半導体装
   置を撮像し、第２画像信号を得る工程と、 前記第１、第２画像信号を合成し、この合成された画像
   信号と所定のしきい値とを比較することにより、前記半
   導体装置の表面欠陥の有無を判別する工程とを具備する
   ことを特徴とする半導体装置の検査方法。