KR102451949B1 - 와이어 형상 검사 장치 및 와이어 형상 검사 방법 - Google Patents

Abstract

와이어 형상 검사 장치는 와이어(110)를 상방으로부터 촬상하는 카메라(14)와, 와이어(110)를 상방으로부터 조사하는 라이트(16)와, 제어부(18)를 갖고, 제어부(18)는 와이어(110)를 초점 거리를 변경하면서 카메라(14)로 복수회 촬상시킴으로써 복수의 검사 화상을 취득하는 검사 화상 취득 처리와, 검사 화상에 있어서 라이트(16)의 광이 와이어(110)에서 반사한 반사광의 이미지 부분인 발광부를 특정하고, 발광부의 검사 화상 중에서의 위치와, 검사 화상을 취득했을 때의 초점 거리에 기초하여 발광부의 현실에서의 위치인 실제 발광부 위치를 특정하는, 제1 형상 검출 처리를 행한다.

Description

와이어 형상 검사 장치 및 와이어 형상 검사 방법

본 명세서에서는, 반도체칩과 피실장체의 사이에 본딩되는 와이어의 형상을 검사하는 와이어 형상 검사 장치 및 와이어 형상 검사 방법을 개시한다.

반도체칩과 피실장체(기판이나 다른 반도체칩)의 사이에 와이어를 본딩함으로써, 상기 반도체칩을 피실장체에 실장하는 와이어 본딩이 종래부터 널리 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 이러한 와이어 본딩을 행한 후에, 와이어 루프의 각 부가 주어진 본딩 위치에 정확하게 와이어 본딩되었는지를 검사하는 본딩 후 검사(post bond inspection: PBI)를 실행하는 것이 개시되어 있다. 이러한 본딩 후 검사를 행함으로써, 제조되는 반도체 장치의 신뢰성을 보다 향상할 수 있다.

그런데, 본딩 후 검사를 행하기 위해서는, 당연하지만, 와이어의 형상을 검출할 필요가 있다. 종래는, 이 와이어 형상을, 주로, 초점법이라 불리는 수법으로 검출하는 경우가 많았다. 초점법은 화상을 촬상했을 때의 초점 거리와, 당해 화상에서 초점이 맞은 부위(합초(合焦)부)의 화상 중에서의 위치(좌표)에 기초하여, 당해 합초부의 실제의 위치를 특정하는 수법이다. 와이어 형상을 이 초점법으로 검출할 때는, 초점 거리를 바꾸면서, 와이어를 복수회 촬상한다. 그리고, 각 화상마다, 와이어 중 초점이 맞는 합초부의 좌표를 특정하고, 이 좌표와, 당해 화상을 촬상했을 때의 초점 거리에 기초하여, 당해 합초부, 즉, 본딩 와이어의 일부분의 실제의 위치를 특정한다. 그리고, 복수의 화상 각각의 합초부의 실제의 위치를 서로 연결시킴으로써 와이어의 형상이 특정된다.

일본 특허 제5685353호 공보

그러나, 이러한 초점법은, 와이어 중, 카메라로 관찰 가능한 범위밖에 적용할 수 없다. 즉, 일반적으로, 본딩 와이어는 카메라로 관찰 가능한 횡측부와, 당해 횡측부보다 카메라에서 보아 안쪽에 위치하는 네크부를 가지고 있는 경우가 많다. 이 경우, 네크부는 횡측부에 숨겨져 버려, 카메라로 관찰할 수 없다. 그 때문에 이 횡측부의 형상은 초점법에서는, 검출할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 명세서에서는, 와이어의 형상을 보다 확실하게 검출할 수 있는 와이어 형상 검사 장치 및 와이어 형상 검사 방법을 개시한다.

본 명세서에서 개시하는 와이어 형상 검사 장치는 반도체칩과 피실장체의 사이에 본딩되는 와이어의 형상을 검사하는 와이어 형상 검사 장치로서, 검사 대상의 와이어를 제1 방향에서 촬상하는 카메라와, 상기 검사 대상의 와이어를 상기 제1 방향에서 조사하는 라이트와, 상기 카메라 및 상기 라이트의 구동을 제어함과 아울러, 상기 카메라로 촬상하여 얻어진 화상에 기초하여 상기 와이어의 형상을 특정하는 제어부를 갖고, 상기 제어부는 상기 검사 대상의 와이어를 초점 거리를 변경하면서 상기 카메라로 복수회 촬상시킴으로써, 복수의 검사 화상을 취득하는 검사 화상 취득 처리와, 상기 검사 화상에서 상기 라이트의 광이 상기 와이어에서 반사한 반사광의 이미지 부분인 발광부를 특정하고, 상기 발광부의 상기 검사 화상 중에서의 위치를 발광부 좌표로서 특정하고, 상기 발광부의 현실에서의 위치인 실제 발광부 위치를, 상기 검사 화상을 취득했을 때의 초점 거리 및 상기 발광부 좌표에 기초하여 특정하는, 제1 형상 검출 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성으로 하면, 반사광의 이미지(발광부)를 이용하여, 와이어의 위치를 특정하기 때문에, 카메라로 직접 에지를 시인(視認)할 수 없는 부위에 대해서도 확실하게 형상 검출할 수 있다.

또한, 상기 와이어는 상기 카메라로 관찰 가능한 횡측부와, 상기 카메라에서 보아 상기 횡측부보다도 안쪽에 위치하는 네크부를 가지고 있고, 상기 제어부는 상기 제1 형상 검출 처리에 의해 상기 네크부의 형상을 검출해도 된다.

이러한 구성으로 함으로써, 네크부에 대해서도, 확실하게 형상 검출할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 또한, 검사 화상에 있어서, 상기 와이어의 이미지가 명확하게 되는 합초부의 화상 중에서의 위치와, 상기 검사 화상을 취득했을 때의 초점 거리에 기초하여, 상기 합초부의 현실에서의 위치를 실제 합초부 위치로서 특정하는, 제2 형상 검출 처리도 행하고, 상기 제어부는, 상기 제2 형상 검출 처리에 의해, 상기 횡측부의 형상을 검출해도 된다.

이러한 구성으로 함으로써, 횡측부에 대해서는, 초점법으로 형상 검출하기 때문에, 횡측부에 대해서는, 간이하고 또한 고정밀도로 형상을 검출할 수 있다.

또한, 상기 라이트는 상기 카메라와 동심의 제1원 상에 배치된 하나 이상의 제1 광원과, 상기 카메라와 동심이고 또한 상기 제1원보다 큰 직경의 제2원 상에 배치된 하나 이상의 제2 광원을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 형상 검출 처리에 사용하는 검사 화상을 촬상할 때는, 상기 제1 광원을 점등시키고, 상기 제2 형상 검출 처리에 사용하는 검사 화상을 촬상할 때는 상기 제2 광원을 점등시켜도 된다.

이러한 구성으로 함으로써, 제1 형상 검출 처리 시에는, 카메라에 가까운 제1 광원이 점등한 상태에서 촬상되기 때문에, 와이어의 둘레면에서 반사한 광이 더욱 확실하게 카메라에 입사된다. 결과적으로, 제1 검사 화상에, 발광부가 더욱 확실하게 찍혀, 와이어의 형상을 더욱 확실하게 검출할 수 있다.

또한, 상기 제1 형상 검출 처리에 사용하는 복수의 검사 화상의 초점 거리의 변경 간격은 상기 제2 형상 검출 처리에 사용하는 복수의 검사 화상의 초점 거리의 변경 간격보다, 미세하게 해도 된다.

이러한 구성으로 함으로써, 네크부에서의 제1 방향의 위치의 변화를 더욱 확실하게 검출할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 와이어 형상 검사 방법은 반도체칩과 피실장체와의 사이에 건너 걸쳐진 와이어의 형상을 검사하는 와이어 형상 검사 방법으로서, 검사 대상의 와이어를 제1 방향에서 촬상하기 위해 카메라를 배치함과 아울러 상기 검사 대상의 와이어를 상기 제1 방향에서 조사하기 위해 라이트를 배치하는 배치 스텝과, 검사 대상의 와이어를, 상기 라이트로 비추면서, 또한, 초점 거리를 변경하면서 상기 카메라로 복수회 촬상하고, 복수의 검사 화상을 취득하는 검사 화상 취득 스텝과, 상기 검사 화상에서 상기 라이트의 광이 상기 와이어에서 반사한 반사광의 이미지 부분인 발광부를 특정하고, 상기 발광부의 상기 검사 화상 중에서의 위치를 발광부 좌표로서 특정하고, 상기 발광부의 현실에서의 위치인 실제 발광부 위치를, 상기 검사 화상을 취득했을 때의 초점 거리와, 상기 발광부 좌표에 기초하여 특정하고, 상기 복수의 검사 화상에 대해 특정된 복수의 실제 발광부 위치에 기초하여 상기 와이어의 형상을 검출하는, 제1 형상 검출 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성으로 하면, 반사광의 이미지(발광부)를 이용하여, 와이어의 위치를 특정하기 때문에, 카메라로 직접 에지를 시인할 수 없는 부위에 대해서도 확실하게 형상 검출할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 와이어 형상 검사 장치 및 와이어 형상 검사 방법에 의하면, 반사광의 이미지(발광부)를 이용하여, 와이어의 위치를 특정하기 때문에, 카메라에서 직접 에지를 시인할 수 없는 부위에 대해서도 확실하게 형상 검출할 수 있다.

도 1은 와이어 형상 검사 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 라이트 및 카메라의 광축 방향에서 본 도면이다.
도 3은 제어부의 기능 블록도이다.
도 4는 와이어의 형상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 촬상 범위의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 네크부에서 광이 반사되는 상황을 나타내는 이미지도이다.
도 7a는 도 4의 Pa점에 초점을 맞췄을 때에 얻어지는 화상의 이미지도이다.
도 7b는 도 4의 Pb점에 초점을 맞췄을 때에 얻어지는 화상의 이미지도이다.
도 7c는 도 4의 Pc점에 초점을 맞췄을 때에 얻어지는 화상의 이미지도이다.
도 7d는 도 4의 Pd점에 초점을 맞췄을 때에 얻어지는 화상의 이미지도이다.
도 7e는 도 4의 Pe점에 초점을 맞췄을 때에 얻어지는 화상의 이미지도이다.
도 8은 발광부의 특정한 모습을 나타내는 이미지도이다.
도 9는 검사 화상을 촬상할 때의 초점 거리를 설명하는 도면이다.
도 10은 와이어의 형상 검사의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 11은 제1 형상 검출 처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 와이어 형상 검사 장치(10)의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 와이어 형상 검사 장치(10)의 구성을 도시하는 개략도이다. 이 와이어 형상 검사 장치(10)는 반도체칩(104)과 기판(102)의 사이에 건너 걸쳐진 본딩 와이어(이하 「와이어(110)」라고 부름)의 형상의 양부(良否)를 검사하는 장치이다. 이 와이어 형상 검사 장치(10)는 단독으로 설치되어도 되고, 와이어 본딩 장치 등, 다른 장치에 편입되어도 된다.

와이어 형상 검사 장치(10)는 검사 대상의 반도체 장치(100)가 재치되는 스테이지(12)와, 당해 스테이지(12)와 대향 배치된 카메라(14)와, 당해 카메라(14)의 주위에 배치된 라이트(16), 당해 카메라(14) 및 라이트(16)의 구동을 제어하는 제어부(18)를 구비하고 있다. 검사 대상의 반도체 장치(100)는 기판(102)의 위에 하나 이상의 반도체칩(104)을 와이어(110) 본딩에 의해 실장한 것이다. 각 반도체칩(104)에는, 복수의 와이어(110)가 본딩되어 있다.

도 4는 와이어(110) 형상의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 와이어(110)는, 반도체칩(104)의 상면으로부터 대략 수직 방향으로 기립한 후, 기판(102)측을 향하여, 대략 수평 또는 비스듬히 하측 방향으로 뻗는다. 이하의 설명에서는, 이 와이어(110) 중, 바로 위(카메라(14))에서 시인 가능한 부분, 즉, 대략 수평 또는 비스듬히 하측 방향으로 뻗는 부분을, 「횡측부(110a)」라고 부른다. 또한, 바로 위(카메라(14))에서 보았을 때, 횡측부(110a)에 전부 또는 일부가 숨겨져 시인 곤란한 부분, 즉, 대략 수직 방향으로 뻗는 부분을, 「네크부(110b)」라고 부른다. 또한, 네크부(110b)의 하단에서 대략 원형으로 퍼지는 부분을 볼부(110c)라고 부른다. 도 4에서 옅은 색 부위는 횡측부(110a)를, 진한 색 부위는 네크부(110b)를 나타내고 있다.

카메라(14)는, 예를 들면, CCD 카메라 등으로 이루어지고, 촬상 대상의 와이어(110)의 일부 또는 전부를 포함하는 검사 화상을 취득한다. 도 5는 카메라(14)에서의 촬상 범위의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5의 예에서는, 카메라(14)는 2개의 와이어(110)의 일부를 동시에 촬상할 수 있다. 이 카메라(14)의 광축은 연직 방향과 거의 평행하게 되어 있고, 각 와이어(110)를 거의 바로 위에서 촬상할 수 있다. 카메라(14)의 피사 심도는 형상 검사에서 요구되는 치수 정밀도보다도 충분히 작게 되어 있다. 또한, 카메라(14)는 그 초점 거리가 변경 가능하게 되어 있고, 와이어(110) 형상 검사 시에는, 검사 대상의 와이어(110)를, 초점 거리를 변경하면서, 복수회 촬상한다.

라이트(16)는 카메라(14)에 고정되어 있다. 이 라이트(16) 및 카메라(14)는 검사 대상의 와이어(110)의 대략 바로 위에 위치할 수 있도록, 스테이지(12)에 대하여 이동할 수 있다. 도 2는 카메라(14) 및 라이트(16)를 카메라(14)의 광축 방향에서 본 도면이다. 라이트(16)는 제1원(C1) 상에 배치된 복수의 제1 광원(20)과, 제2원(C2) 상에 배치된 복수의 제2 광원(22)을 가지고 있다. 제1원(C1) 및 제2원(C2)은 모두 카메라(14)와 동심의 원이며, 제2원(C2)은 제1원(C1)보다도 큰 직경으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 광원(20)은 제2 광원(22)보다도 카메라(14)의 근처에 배치되어 있다. 제1 광원(20) 및 제2 광원(22)은, 예를 들면, LED 등으로 이루어진다. 후술하는 바와 같이, 네크부(110b)의 형상 검사를 위한 화상(제1 검사 화상)을 촬상할 때는 제1 광원(20)이 점등되고, 횡측부(110a)의 형상 검사를 위한 화상(제2 검사 화상)을 촬상할 때는 제2 광원(22)이 점등된다.

제어부(18)는 카메라(14) 및 라이트(16)의 구동을 제어함과 아울러, 카메라(14)로 촬상하여 얻어진 검사 화상에 기초하여 와이어(110)의 형상 검사를 행한다. 이 제어부(18)는, 예를 들면, 각종 연산을 행하는 CPU와, 각종 데이터나 프로그램을 기억하는 기억부(32)로 구성된다.

도 3은 제어부(18)의 기능 블럭도이다. 제어부(18)는, 기능적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 검사 화상 취득부(30)와, 기억부(32)와, 제1 형상 검출부(34)와, 제2 형상 검출부(36)로 나누어진다.

검사 화상 취득부(30)는 검사 대상의 와이어(110)를 카메라(14)로 촬상하여 검사 화상을 취득한다. 검사 화상 취득부(30)는 하나의 와이어(110)를 카메라(14)의 초점 거리를 조정하면서 복수회 촬상한다. 촬상된 화상은 촬상시의 초점 거리와 관련지어져, 검사 화상으로서 기억부(32)에 기억된다.

여기에서, 본 예에서는, 네크부(110b)의 형상 검출에 사용하는 검사 화상은 제1 검사 화상으로서 기억하고, 횡측부(110a)의 형상 검출에 사용하는 검사 화상은 제2 검사 화상으로서 기억한다. 뒤에 상세히 설명하는 바와 같이, 제1 검사 화상은, 제2 검사 화상과 비교하여, 촬상시의 초점 거리가 멀고, 또한, 초점 거리의 변경 간격이 작다. 또한, 제1 검사 화상은 제1 광원(20)이 점등 또한 제2 광원(22)이 소등된 상태에서 촬상된 화상이며, 제2 검사 화상은, 촬상 시에, 제2 광원(22)이 점등 또한 제1 광원(20)이 소등된 상태에서 촬상된 화상이다.

기억부(32)에는 각종 데이터나, 프로그램이 기억된다. 기억부(32)에 기억되는 데이터로서는 검사 화상을 촬상했을 때의 촬상 조건(초점 거리, 카메라 위치 등)이나, 촬상하여 얻어진 검사 화상 데이터, 형상 검출부(34, 36)에서 검출된 와이어(110)의 검출 형상 데이터, 와이어(110)의 검출 형상 데이터와 비교되는 참조 형상 데이터 등이 포함된다. 또한, 기억되는 프로그램으로서는 후술하는 제1 형상 검출 처리 및 제2 형상 검출 처리를 실행하기 위한 프로그램 등이 포함된다.

제1 형상 검출부(34)는 제1 검사 화상에 기초하여, 네크부(110b)의 형상을 검출하는 제1 형상 검출 처리를 행한다. 또한, 제2 형상 검출부(36)는 제2 검사 화상에 기초하여, 횡측부(110a)의 형상을 검출하는 제2 형상 검출 처리를 행한다. 이 제1 형상 검출부(34) 및 제2 형상 검출부(36)의 구체적인 구성을 설명하기 전에, 제1 형상 검출 처리 및 제2 형상 검출 처리에 대해 설명한다.

처음으로 제2 형상 검출 처리에 대해 설명한다. 제2 형상 검출 처리는 일반적으로 초점법이라 불리는 수법이며, 와이어(110)의 형상을 검출하는 처리이다. 보다 구체적으로는, 제2 형상 검출 처리에서는, 검사 대상의 와이어(110)를 초점 거리를 조금씩 변화시키면서 촬상하여, 복수의 제2 검사 화상을 취득한다. 이 촬상 시에는, 제2 광원(22)을 점등시킨다. 여기에서, 카메라(14)의 합초 심도는 와이어(110)의 높이 치수에 비해 충분히 작다. 따라서, 와이어(110) 중, 카메라(14)로부터의 거리가 초점 거리와 일치한 개소만이 명확하게 찍히고(초점이 맞음), 그 밖의 개소는, 희미하게 찍힌다(초점이 벗어남). 제2 형상 검출 처리에서는, 제2 검사 화상 중, 와이어(110) 중 초점이 맞은 개소를 합초부로서 특정한다. 그리고, 이 합초부의 화상 중에서의 좌표값과, 화상 촬상시의 초점 거리에 기초하여 당해 합초부의 현실에서의 위치인 실제 합초부 위치를 특정한다. 이러한 실제 합초부 위치를 복수의 제2 검사 화상 각각에 대해 산출하고, 얻어진 복수의 실제 합초부 위치를 서로 연결시킴으로써 와이어(110)의 형상을 검출한다.

또, 합초부를 특정하는 수법으로서는 여러 가지로 생각할 수 있지만, 예를 들면, 화상 중, 인접하는 픽셀과의 휘도차로부터 합초부를 특정해도 된다. 즉, 초점이 맞은 개소에서는, 에지가 명확하게 찍히기 때문에, 인접하는 픽셀과의 휘도차가 커진다. 그래서, 제2 검사 화상의 각 픽셀마다, 인접하는 픽셀과의 휘도차를 산출하고, 이 휘도차의 절대값이 규정의 임계값을 초과하는 개소를 합초부로서 특정해도 된다.

또한, 연산량을 저감하기 위해, 이러한 휘도차의 산출은, 제2 검사 화상 중, 와이어(110)가 존재한다고 상정되는 검사 영역에만 한정하여 행해도 된다. 즉, 와이어(110)의 대략의 위치는 예상할 수 있다. 그래서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 검사 화상 중, 와이어(110)의 경로 주변만을, 검사 영역(E)으로서 추출하고, 이 검사 영역(E)에 대해서만, 휘도차의 산출 등을 행해도 된다.

다음에 제1 형상 검출 처리에 대해 설명한다. 제1 형상 검출 처리는 초점법에서는 형상 검출 곤란한 개소의 형상을 검출한다. 구체적으로는, 제1 형상 검출 처리에서는, 횡측부(110a)에 숨겨져, 카메라(14)로부터 보이지 않는 네크부(110b)의 형상을 검출한다. 이 제1 형상 검출 처리에서는, 제2 형상 검출 처리와 마찬가지로, 검사 대상의 와이어(110)를, 초점 거리를 조금씩 변화시키면서 촬상하여, 복수의 제1 검사 화상을 취득한다. 단, 이 촬상 시에는, 제2 광원(22)이 아니라, 제1 광원(20)을 점등시킨다.

제1 광원(20)은 제2 광원(22)에 비해 카메라(14)에 가깝다. 그 때문에 네크부(110b)의 둘레면에서 반사한 제1 광원(20)의 광이 카메라(14)에 입사되기 쉬워진다. 즉, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 광원(20)으로부터의 광은 비교적 급기울기이며, 네크부(110b) 근방의 반도체칩(104)의 상면에 부딪힌다. 반도체칩(104)의 상면에 부딪힌 광은 반사되어, 네크부(110b)의 둘레면에 부딪혀 다시 반사되고, 비교적, 급기울기로 상방을 향한다. 즉, 카메라(14)의 근처에 배치된 제1 광원(20)에서 와이어(110)를 조사함으로써, 네크부(110b)의 둘레면에서 반사한 반사광이 상방에 위치하는 카메라(14)에 입사되기 쉬워진다. 그 결과, 카메라(14)로 촬상하여 얻어지는 제1 검사 화상에는, 와이어(110), 특히 네크부(110b)에서 반사한 광의 이미지인 발광부가 찍힌다. 여기에서, 제1 광원(20)의 광은 네크부(110b)의 여러 높이 위치에서 반사되지만, 제1 검사 화상에 찍히는 것은 초점 거리가 일치한 높이 위치에서의 반사광이다. 따라서, 제1 검사 화상에 비친 발광부(50)의 화상 중에서의 위치와, 촬영시의 초점 거리를 알면, 실제의 발광부의 위치, 즉, 네크부(110b)의 둘레면의 위치를 특정할 수 있다.

도 7은 발광부(50)의 형상의 일례를 도시하는 도면이다. 도 7a는 도 4에서의 점(Pa)에 있어서의 발광부(50)를 나타내고 있다. 즉, 초점을 점(Pa)에 맞추어 촬상한 화상에 찍히는 발광부(50)를 나타내고 있다. 마찬가지로, 도 7b∼도 7e는 도 4에서의 점(Pb∼Pe)에 있어서의 발광부(50)를 나타내고 있다.

도 7a∼도 7e로부터 명확한 바와 같이, 횡측부(110a)에서는 와이어(110)의 에지 주변만이 밝게 반사된다. 그 결과, 화상에는, 완전히 분리된 혹은 부분적으로 연결된 2개의 광의 덩어리(발광부(50))가 찍힌다. 이와 같이, 2개의 발광부(50)가 찍히는 개소는 초점법에서의 형상 검출(제2 형상 검출 처리)이 가능하다. 또한, 볼부(110c) 주변에서는, 반사된 광은 수평 방향으로 향하기 쉽기 때문에, 카메라(14)에 입사되기 어렵다. 결과적으로, 점(Pe)에 초점을 맞춘 경우, 도 7e에 도시하는 바와 같이, 발광부(50)가 없는, 전체적으로 어두운 화상이 얻어진다.

한편, 횡측부(110a)로 숨겨져 보이기 어려운 네크부(110b)에서는 와이어(110)의 둘레면이 밝게 발광하듯이 찍힌다. 그 결과, 화상에는, 도 7c, 도 7d에 도시하는 바와 같이, 대략 C자 형상, 또는, 대략 원 형상의 하나의 광의 덩어리(발광부(50))가 찍힌다. 제1 형상 검출 처리에서는, 와이어(110)의 존재가 예상되는 개소에, 이러한 하나의 발광부(50)가 존재하면, 당해 발광부(50)에 와이어(110)가 존재한다고 판단한다. 그리고, 이 발광부(50)의 화상 중에서의 좌표(발광부 좌표)와, 화상 촬상시의 초점 거리에 기초하여 발광부(50)의 현실에서의 위치(실제 발광부 위치)를 특정한다.

이 제1 형상 처리부에 대해, 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 8에 있어서, 제1단은 제1 검사 화상으로부터 검사 영역(E)만을 추출한 이미지 화상이다. 제2단은 A-A선에서의 휘도값(L)을, 제3단은 옆에 인접하는 픽셀과의 휘도값의 차(ΔL)를, 제4단은 휘도차의 절대값(|ΔL|)을 각각 나타내고 있다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 검사 화상에서는, 제1 광원(20)의 광이 네크부(110b)에서 반사한 개소만이 밝게 찍히고, 그 밖의 개소는 조금 어둡게 찍힌다. 그 결과, 발광부(50)와, 발광부(50) 이외의 개소에서, 휘도값(L)이 크게 변화된다. 제1 형상 검출 처리에서는, 이 제1 검사 화상의 각 픽셀마다의 휘도값(L)을 취득하고, 또한, 인접하는 픽셀과의 휘도차의 절대값(|ΔL|)을 산출한다. 그리고, 이 휘도차의 절대값(|ΔL|)이 규정의 임계값(La) 이상이 되는 픽셀 부분을 발광부(50)의 경계로서 추출한다. 또한, 발광부(50)의 경계를 각 열마다 추출해 감으로써, 발광부(50)의 형상을 특정할 수 있다. 또한, 여기에서는, 휘도차의 절대값(|ΔL|)에 기초하여 발광부(50)의 형상을 특정하고 있지만, 다른 수법으로 발광부(50)의 형상을 특정해도 된다. 예를 들면, 얻어진 제1 검사 화상을 휘도값(L)에 기초하여 2치화하여, 발광부(50)를 추출해도 된다.

발광부(50)의 형상을 특정할 수 있으면, 계속해서, 발광부(50)의 화상 중에서의 위치를 나타내는 대표적인 좌표를 발광부 좌표로서 구한다. 발광부 좌표로서는, 예를 들면, 발광부(50)의 중심점(도심점)이나, 발광부(50)의 외접원의 중심점 등을 사용할 수 있다. 발광부 좌표를 산출할 수 있으면, 계속해서, 이 발광부 좌표와, 화상 촬상시의 초점 거리에 기초하여 당해 발광부(50)의 실제의 위치를 실제 발광부 위치로서 산출한다. 즉, 초점 거리에 기초하면, 카메라(14)로부터 발광부(50)까지의 거리, 나아가서는, 발광부(50)의 연직 방향 위치를 특정할 수 있다. 또한, 발광부 좌표 및 카메라(14)의 실제의 위치에 기초하면, 발광부(50)의 실제의 수평 방향위치를 특정할 수 있다. 그리고, 이 발광부(50)의 연직 방향 위치 및 수평 방향 위치를 조합하면, 발광부(50)의 실제의 위치, 즉, 실제 발광부 위치를 특정할 수 있다. 이 실제 발광부 위치는 실제로 와이어(110)의 네크부(110b)의 일부가 존재하는 위치로 간주할 수 있다. 따라서, 복수의 제1 검사 화상 각각마다 얻어지는 실제 발광부 위치를 서로 연결시키면, 와이어(110)의 네크부(110b)의 형상을 얻을 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 제1 형상 검출 처리에 사용하는 복수의 제1 검사 화상의 초점 거리의 변경 간격은 제2 형상 검출 처리에 사용하는 복수의 제2 검사 화상의 초점 거리의 변경 간격보다 미세하다. 도 9는 검사 화상을 촬상할 때의 초점 거리의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에서 흑색 동그라미는 제1 검사 화상을 촬상할 때의 초점 거리를, 흑색 사각형은 제2 검사 화상을 촬상할 때의 초점 거리를 나타내고 있다. 도 9로부터 명확한 바와 같이, 제1 검사 화상을 촬상할 때는, 초점 거리를, 제1 거리(F1)와 제3 거리(F3)의 사이, 간격(fa)마다 변경하면서 촬상한다. 제1 거리(F1)는 네크부(110b)의 하단보다도 하측에서 합초할 수 있는 초점 거리이다. 제3 거리(F3)는 제1 거리(F1)보다도 작고(가깝고), 네크부(110b)의 상단보다도 상측에서 합초할 수 있는 초점 거리이다. 간격(fa)은 네크부(110b)의 형상 검출에 있어서 요구되는 해상도 이하의 값이다.

제2 검사 화상을 촬상할 때는, 초점 거리를 제2 거리(F2)와 제4 거리(F4)의 사이, 간격(fb)마다 변경하면서 촬상한다. 제2 거리(F2)는 네크부(110b)의 상단보다도 하측에서 합초할 수 있는 초점 거리이며, F1>F2>F3을 충족시키는 초점 거리이다. 제4 거리(F4)는 횡측부(110a)의 상단보다도 상측에서 합초할 수 있는 초점 거리이며, F3>F4를 충족시키는 초점 거리이다. 간격(fb)은 간격(fa)보다도 큰 값으로 되어 있다. 이것은 횡측부(110a)는, 네크부(110b)에 비해, 높이 방향의 변화가 작기 때문이다.

도 3으로 되돌아와, 제1 형상 검출부(34)에 대해 설명한다. 제1 형상 검출부(34)는 상기한 제1 형상 검출 처리를 실행하는 부위이다. 제1 형상 검출부(34)는 발광부 특정부(38), 실제 발광 위치 특정부(40), 합성부(42)로 대별된다. 발광부 특정부(38)는, 제1 검사 화상에 있어서, 발광부(50)를 특정하고, 또한, 이 특정된 발광부(50)의 화상 중에서의 좌표, 즉, 발광부 좌표를 특정한다. 실제 발광 위치 특정부(40)는 발광부 좌표와, 당해 발광부 좌표가 얻어진 화상의 초점 거리에 기초하여 실제 발광 위치를 특정한다. 합성부(42)는 복수의 제1 검출 화상마다 얻어진 실제 발광 위치를 서로 연결시켜, 와이어(110)의 형상을 검출한다.

다음에 이러한 와이어 형상 검사 장치(10)에서의 와이어 형상 검사의 흐름에 대해 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 와이어 형상 검사의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 와이어 형상 검사를 행하는 경우에는, 우선, 카메라(14) 및 라이트(16)를 검사 대상의 와이어(110)의 상방에 배치한다(S10). 계속해서, N개의 제1 검사 화상을 취득한다(S12). 구체적으로는, 제1 광원(20)을 점등한 상태에서, 초점 거리를 제1 거리(F1)와 제3 거리(F3)의 사이에서 간격(fa)으로 변경하면서, 검사 대상의 와이어(110)를 촬상한다. 촬상에 의해 얻어진 화상 데이터는, 제1 검사 화상으로서, 촬상시의 초점 거리와 관련지어져 기억부(32)에 기억된다.

또한, M개의 제2 검사 화상도 취득한다(S14). 구체적으로는, 제2 광원(22)을 점등한 상태에서, 초점 거리를 제2 거리(F2)와 제4 거리(F4)의 사이에서 간격(fb)으로 변경하면서, 검사 대상의 와이어(110)를 촬상한다. 촬상에 의해 얻어진 화상 데이터는, 제2 검사 화상으로서, 촬상시의 초점 거리와 관련지어져 기억부(32)에 기억된다.

검사 화상을 취득할 수 있으면, 계속해서, 제1 형상 검출 처리를 실행한다(S16). 도 11은 제1 형상 검출 처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 제1 형상 검출 처리에서는, 우선, n=1로 세팅한 후(S30), n장째의 제1 검사 화상을 읽어 들인다(S32). 계속해서, 제1 검사 화상으로부터 검사 영역(E)만을 추출한다(S34). 이 검사 영역(E)을 확정하는 좌표는, 미리, 결정되어 있고, 기억부(32)에 기억되어 있다. 그리고, 이와 같이, 검사 영역(E)만을 추출함으로써 연산량을 대폭 저감할 수 있다.

다음에 검사 영역(E)에서 발광부(50)를 특정한다(S36). 구체적으로는, 검사 영역(E)에 포함되는 복수의 픽셀 각각에 대해 인접하는 픽셀과의 휘도차의 절대값(|ΔL|)을 산출한다. 그리고, 얻어진 휘도차의 절대값(|ΔL|)에 기초하여 고휘도의 광의 덩어리 부분, 즉, 발광부(50)를 특정한다.

계속해서, 제어부(18)는 발광부(50)의 개수가 1개인지 아닌지를 판단한다(S38). 발광부(50)가 2개 이상, 또는, 0개인 경우, 당해 n장째의 제1 검사 화상은 제1 형상 검출 처리에는 부적합하다고 판단할 수 있다. 따라서, 이 경우, 발광부 좌표, 실제 발광부 위치를 특정(S40, S42)하지 않고, 스텝 S44로 진행한다. 한편, 하나의 검사 영역(E)에 포함되는 발광부(50)가 하나인 경우, 제어부(18)는 당해 발광부(50)의 대표적인 좌표, 즉, 발광부 좌표를 특정한다(S40). 발광부 좌표를 특정할 수 있으면, 계속해서, 제어부(18)는 이 발광부 좌표값과, 화상 촬상시의 초점 거리에 기초하여 발광부(50)의 실제의 위치, 실제 발광 위치를 특정한다(S42).

실제 발광 위치를 특정할 수 있으면, n≥N을 만족시키는지 아닌지를 판정한다(S44). 판정의 결과, n<N이면, 값 n을 인크리먼트한 다음(S48), 스텝 S32∼S44를 반복한다. 한편, n≥N이 되면, 즉, N장의 제1 검사 화상 모두에 대해 실제 발광 위치를 특정할 수 있으면, 제어부(18)는 얻어진 복수의 실제 발광 위치를 서로 연결시켜, 네크부(110b)의 형상으로 한다(S46).

다시, 도 10으로 되돌아와 설명하면, 제1 형상 검출 처리(S16)가 완료되면, 계속해서, 제어부(18)는 제2 형상 검출 처리를 행한다(S18). 이것은, 종래부터 알려져 있는 초점법에 의한 처리이기 때문에, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다. 어떻든 간에, 제2 형상 검출 처리를 행함으로써, 횡측부(110a)의 형상이 검출된다. 네크부(110b) 및 횡측부(110a)의 형상을 검출할 수 있으면, 제어부(18)는, 기억부(32)에 기억되어 있는 참조 형상과, 검출된 와이어(110) 형상을 대조하여, 와이어(110) 형상의 양부를 판단한다(S20).

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 명세서에서 개시된 와이어 형상 검사 장치(10)에 의하면, 카메라(14)로부터 시인 곤란한 네크부(110b)에 대해서도 형상을 검출할 수 있다. 또한, 여기에서 설명한 구성은 일례이며, 적어도, 제1 검사 화상 중에서의 발광부 좌표와, 촬상시의 초점 거리에 기초하여 실제 발광부 위치를 특정하고, 이 실제 발광부 위치로부터 와이어(110)의 형상을 특정하는 것이라면, 그 밖의 구성은 적당히 변경되어도 된다.

10 와이어 형상 검사 장치 12 스테이지
14 카메라 16 라이트
18 제어부 20 제1 광원
22 제2 광원 30 검사 화상 취득부
32 기억부 34 제1 형상 검출부
36 제2 형상 검출부 38 발광부 특정부
40 실제 발광 위치 특정부 42 합성부
50 발광부 100 반도체 장치
102 기판 104 반도체칩
110 와이어 110a 횡측부
110b 네크부 110c 볼부

Claims (6)

1. 반도체칩과 피실장체의 사이에 본딩되는 와이어의 형상을 검사하는 와이어 형상 검사 장치로서,
   검사 대상의 와이어를 제1 방향에서 촬상하는 카메라와,
   상기 검사 대상의 와이어를 상기 제1 방향에서 조사(照射)하는 라이트와,
   상기 카메라 및 상기 라이트의 구동을 제어함과 아울러, 상기 카메라로 촬상하여 얻어진 화상에 기초하여 상기 와이어의 형상을 특정하는 제어부
   를 갖고,
   상기 와이어는 상기 카메라로 관찰 가능한 횡측부와, 상기 카메라에서 보아 상기 횡측부보다도 안쪽에 위치하는 네크부를 가지고 있고,
   상기 제어부는
   상기 검사 대상의 와이어를, 초점 거리를 변경하면서 상기 카메라로 복수회 촬상시킴으로써, 복수의 검사 화상을 취득하는 검사 화상 취득 처리와,
   상기 라이트의 광이 상기 와이어의 네크부에서 반사한 반사광의 이미지 부분인 발광부를 특정하고, 상기 하나의 검사 화상 내에 비친 발광부의 광의 덩어리가 1개인 경우에만 상기 발광부의 하나의 검사 화상 내에서의 좌표를 특정하고, 상기 좌표에 기초하여, 당해 하나의 검사 화상을 취득했을 때의 초점 거리에 있어서의 상기 발광부의 현실에서의 위치를 실제 발광부 위치로서 특정하는 것을 상기 복수의 검사 화상 각각에 대해 행하고, 복수의 초점 거리 각각에서의 실제 발광부 위치를 서로 연결하여 상기 네크부의 형상을 검출하는 제1 형상 검출 처리
   를 행하고,
   상기 제어부는 상기 하나의 검사 화상 내에 비친 발광부의 광의 덩어리의 개수에 기초하여, 상기 광의 덩어리가 상기 와이어의 네크부에서 반사한 반사광의 이미지 부분인지 아닌지를 판단하는 것을 특징으로 하는 와이어 형상 검사 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 또한,
   검사 화상에서, 상기 와이어의 이미지가 명확하게 되는 합초(合焦)부의 화상 중에서의 위치와, 상기 검사 화상을 취득했을 때의 초점 거리에 기초하여, 상기 합초부의 현실에서의 위치를 실제 합초부 위치로서 특정하는, 제2 형상 검출 처리도 행하고,
   상기 제어부는, 상기 제2 형상 검출 처리에 의해, 상기 횡측부의 형상을 검출하는 것을 특징으로 하는 와이어 형상 검사 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 라이트는
   상기 카메라와 동심의 제1원 상에 배치된 하나 이상의 제1 광원과,
   상기 카메라와 동심이고 또한 상기 제1원보다 큰 직경의 제2원 상에 배치된 하나 이상의 제2 광원
   을 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 제1 형상 검출 처리에 사용하는 검사 화상을 촬상할 때는, 상기 제1 광원을 점등시키고, 상기 제2 형상 검출 처리에 사용하는 검사 화상을 촬상할 때는 상기 제2 광원을 점등시키는 것을 특징으로 하는 와이어 형상 검사 장치.
4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 제1 형상 검출 처리에 사용하는 복수의 검사 화상 초점 거리의 변경 간격은 상기 제2 형상 검출 처리에 사용하는 복수의 검사 화상의 초점 거리의 변경 간격보다 미세한 것을 특징으로 하는 와이어 형상 검사 장치.
5. 반도체칩과 피실장체의 사이에 건너 걸쳐진 와이어의 형상을 검사하는 와이어 형상 검사 방법으로서,
   상기 와이어는 카메라로 관찰 가능한 횡측부와, 상기 카메라에서 보아 상기 횡측부보다도 안쪽에 위치하는 네크부를 가지고 있고,
   검사 대상의 와이어를 제1 방향에서 촬상하기 위해 카메라를 배치함과 아울러 상기 검사 대상의 와이어를 상기 제1 방향에서 조사하기 위해 라이트를 배치하는 배치 스텝과,
   검사 대상의 와이어를 상기 라이트로 비추면서, 또한 초점 거리를 변경하면서 상기 카메라로 복수회 촬상하고, 복수의 검사 화상을 취득하는 검사 화상 취득 스텝과,
   상기 라이트의 광이 상기 와이어의 네크부에서 반사한 반사광의 이미지 부분인 발광부를 특정하고, 상기 하나의 검사 화상 내에 비친 발광부의 광의 덩어리가 1개인 경우에만 상기 발광부의 하나의 검사 화상 내에서의 좌표를 특정하고, 상기 좌표에 기초하여, 당해 하나의 검사 화상을 취득했을 때의 초점 거리에 있어서의 상기 발광부의 현실에서의 위치를 실제 발광부 위치로서 특정하는 것을 상기 복수의 검사 화상 각각에 대해 행하고, 복수의 초점 거리 각각에서의 실제 발광부 위치를 서로 연결하여 상기 네크부의 형상을 검출하는 제1 형상 검출 스텝
   을 포함하고,
   상기 제1 형상 검출 스텝에서, 상기 하나의 검사 화상 내에 비친 발광부의 광의 덩어리의 개수에 기초하여, 상기 광의 덩어리가 상기 와이어의 네크부에서 반사한 반사광의 이미지 부분인지 아닌지를 판단하는 것을 특징으로 하는 와이어 형상 검사 방법.
6. 삭제

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