JPH0376137A - ワイヤボンディング検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体チップとリード間にボンディングされ
たワイヤの検査装置に関し、特に検査工程の自動化に好
適なものに関する。

（従来の技術） 半導体チップのバッドとリードとの間にボンディングさ
れたワイヤの検査として、半導体装置としての品質、信
頼性を確保すべく、正規の位置に接合されているか否か
、ワイヤが曲がらずに直線状か否か、さらにはワイヤが
切れていないかどうかなどを調べる必要がある。このよ
うな検査を作業者の目視によって行ったのでは、見逃す
などによる不確実性、作業者による合否基準の差異がも
たらす不統一性、またワイヤボンディング終了後から検
査開始までの時間の経過が長いことによる不具合が出た
場合の時間の浪費といった問題が存在する。このため近
年では、ワイヤボンディングの検査を自動化した装置で
行うに至っている。

このような検査装置は一般に、ワイヤボンディングが行
われた半導体チップを光学的に一画面上に拡大して結像
し、電気的な画像信号に変換して合否基準を表すデータ
と比較照合することによって検査を行っていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし従来の検査装置には、品種によって半導体チップ
のサイズが異なる場合に、十分な対応ができないという
問題があった。これは、撮像＋ｉＪ能な領域は装置によ
って一定であることに起因している。サイズの大きい半
導体チップを対象として設計された装置では、小さなサ
イズの半導体チップを検査する場合に撮像画面に無駄が
生じ、逆に小さな半導体チップの検査を想定した装置で
はサイズが大きい半導体チップの検査すべき領域をカハ
ーシきれず、検査できない場合がある。このことを、小
さい半導体チップの検査を想定して設計された装置を用
いて。サイズの大きいものを検査した場合を例にとって
説明する。

第３図は、バッド１０３とリード１０４との間にワイヤ
ボンディングが行われた半導体チップ１０１及びワイヤ
１０２を光学的に拡大し、一画面上に結像し撮像したも
のを表している。この場合のように、半導体チップ１０
１のサイズが比較的小さい場合には、点線で囲まれた撮
像可能な領域４１は、検査すべきワイヤ１０２や、バッ
ド１０３、リード１０２上のボンディング箇所１０５を
カバーすることができるため、問題はない。

しかし第４図のように、半導体チップ２０１のサイズが
大きい場合には、この撮像領域４１は装置により一定で
あるため、リード２０４のボンディング箇所２０５を収
めきれず、検査できないという問題が生じる。

さらに、装置によって撮像装置の解像度は一定である。

このため、所定のサイズの半導体チップに対して可能な
限り高い分解能を特徴とする特許半導体チップを検査台
に搭載する際の位置ずれに対して、許容度が低くなると
いう問題も存（１ニジた。

第５図は、このような問題を説明するためのものである
。このように高い分解能を得ようとすると、撮像可能な
領域６２の大きさに対して、検査すべき領域６１がわず
かに上回るにとどまるため、片側の許容寸法Ｘは極めて
小さく、位置ずれに対する許容度は極めて小さくなる。

この許容寸法Ｘを大きくするためには撮像領域６１を拡
大しなければならないが、同じ撮像装置では分解能の低
ドを招くことになる。分解能の低下を防ぐには、より高
価な撮像装置を新たに必要とすることはいうまでもなく
、さらにこの場合には撮像時間が長くなり検査速度が低
下するという問題も生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安価で
かつ高速な汎用の撮像装置を用いて、サイズの異なる半
導体チップに対しても十分な対応が可能であり、また半
導体チップの位置ずれに対する許容度が大きく融通性に
富んだ検査装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（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装置は半導体チップと
リードとの間にボンディングされたワイヤについて検査
を行う装置であって、ワイヤボンディングされた半導体
チップ及びリードを搭載する搭載手段と、搭載された半
導体チップ及びリードの間のワイヤを照明する照明手段
と、照明されたワイヤの像を光学的に結像させる光学的
結ｌ＆Ｔ’−段と、光学的結像手段により結像されたも
のを与えられて画像信号に変換して出力する撮像ｆ１段
と、撮像手段が出力した画像信号を与えられてワイヤの
検査としてワイヤの形状の認識及びワイヤのボンディン
グ位置の計測を行う認識及び計測手段と、ワイヤの合否
判断基準を記憶する手段と、認識及び計測手段が認識し
計測した結果を与えられこれを合否判断基準記憶手段が
記憶している合否判断基準と比較照合しワイヤに関して
合否の判断を行いその判断結果を出力する合否判断手段
と、光学的結像手段を移動させる移動手段と、ワイヤの
検査されるべき領域が光学的結像手段によって結像され
るように、移動手段を制御する移動３Ａ御手段とを備え
、光学的結像手段が結像する領域を移動し得るようにし
たことを特徴としている。

ここで移動手段は、光学的結像手段を移動させる代わり
に、搭載手段を移動させるものであってもよい。

（作　用） 搭載手段により搭載された半導体チップ及びリードの間
にボンディングされたワイヤを照明手段が照明し、光学
的結像手段が光学的に結像した後、撮像手段が画像信号
に変換する。そしてこの画像信号から、認識及び計測手
段がワイヤの形状を認識しワイヤのボンディング位置を
計測する。この結果と合否判断基準記憶手段が記憶して
いる合否判断基準とを合否判断手段が比較照合し、この
ワイヤに関して合否を判断する。この場合に検査可能な
領域は、光学的結像手段によって結像される領域である
が、この光学的結像手段は移動手段によって移動が可能
である。そして移動制御手段によってこの移動が制御さ
れて、検査すべき領域が結像されることになる。このた
め半導体チップのサイズが大きい場合には、検査すべき
領域を幾つかに分割し、光学的結像手段が結像する領域
を移動させて検査を行うことにより、サイズが異なる半
導体チップに対しても対応が可能となる。また、搭載手
段に搭載された半導体チップの位置が、正規の位置から
ずれていた場合にも、結像する領域が移動できるため容
易に検査を行うことができ、このような位置ずれに対し
ても極めて許容度が大きい。従って、解像度が限られた
安価で汎用の結像手段や撮像手段を用いることが可能と
なる。

（実施例） 本発明の一実施例について、図面を参照して説明する。

第１図は、本実施例の構成を示したブロック図である。

搭載手段に相当する検査台１１上に、ワイヤボンディン
グが行われた半導体チップ１及びリード４が搭載されて
いる。そしてワイヤ２が曲がらずに直線状であるか否か
（ワイヤの形状検査）、半導体チップ１上のパッド３及
びり−ド４のそれぞれの正規の位置にボンディングされ
ているか否か（ボンディング位置の検査）、さらにワイ
ヤ２が切れていないか否かといった検査が行われる。こ
の装置は従来のものと異なり、検査対象を光学的に結像
する手段が、Ｘ−Ｙ平向上を移動することができる。

照明装置１２は、この検査すべき対象を照明するもので
ある。光学鏡筒１３は、照明されたワイヤ２等の検査対
象の像を光学的に結像させる手段であり、結像されたも
のは撮像装置１４に出力される。この撮像装置１４は、
光学的に結像された画像を画像信号に変換して出力する
手段である〇出力された画像信号Ａは、画像記憶・処理
・認識・計測装置２０に出力される。この画像記憶・処
理・認識・計測装置２０は、与えられた画像信号を一旦
記憶し、この信号を二値化するなどの処理や、検査対象
部分の抽出を行う２Ａ識、さらにこれからワイヤの形状
の認識及びボンディング位置の計測等を行い、その結果
をメインコントローラ１７に出力するものである。Ｘ−
Ｙテーブル１５は、光学鏡筒１３及び撮像装置１４と一
体になりＸ−Ｙ平面上を移動し得るもので、光学的結像
手段を移動させる手段に相当する。そしてこのＸ−Ｙテ
ーブル１５の移動を制御することによって、検査すべき
領域が光学的鏡筒１３によって結像されるようにするの
がＸ−Ｙテーブルコントローラ１６であり、画像記憶・
処理・認識・計測装置２０から現時点の位置を示す情報
を得て、次に検査すべき箇所への移動を制御する。合否
判断基準記憶装置１９は、ワイヤ２の形状やボンディン
グ位置に関して合否の判断を下すための基準となるデー
タを記憶する手段であり、例えばワイヤ２の正規の位置
を、Ｘ−Ｙ座標平面上の座標として補らえ、この座標デ
ータを記憶する。メインコントローラ１７は、画像記憶
・処理・認識・計測装置２０が行ったボンディング位置
の計測及びワイヤの形状の認識結果と、合否判断基準記
憶装置１９が記憶している合否判断基準データとを比較
照合して合否を判断し、その判断結果をＣＲＴ？７＝の
表示装置１８に出力するものである。このメインコント
ローラ１７は、合否判断手段と移動制御手段としての機
能を合せ持っている。

このような構成要素を有した本実施例の検査動作につい
て、説明する。検査台１１上にワイヤボンディングされ
た半導体チップ１及びリード４が搭載されており、検査
すべき領域が光学ｆｉｇ？ｉ１３によって光学的に結像
され、撮像装置１４がこれを画像信号に変換して画像記
憶・処理・認識・計測装置２０に出力する。画像記憶・
処理・認識・計測装置２０はメインコントローラ１７か
ら検査開始指令を与えられて動作を開始し、この両像信
号に対して二値化したり、フィルタをかけて雑音を消去
するなどの処理を行い、−旦記憶しておく。

さらにこのデータから、ワイヤ２やボンディング位置等
の検査対象となる部分を抽出し、ワイヤ２の形状の認識
や、ボンディング位置のＸ−Ｙ平面上の座標の計測を行
う。この認識、計測した結果はメインコントローラ１７
に出力される。メインコントローラ１７は、この認識、
計測した結果と、合否判断基準記憶装置１９の合否ｔ４
断基準データとの比較を行う。ここで、画像記憶・処理
・認識・計測装置１２０が出力したボンディング位置に
関する座標データは、光学１１１Ｒ１３が結像した画像
上の相対的なものである。このためメインコントローラ
１７は、Ｘ−Ｙテーブルコントローラ１６から、光学鏡
筒１３が検査台１１に対して現在位置している絶対座標
上の位置データを与えられ、このデータを用いて絶対座
標上のボンディング位置を示すデータを算出する。そし
て得られたボンディング位置や、ワイヤ２の形状を基準
データと比較照合し、合否を判断し、ワイヤが曲がらず
に、また切れずに直線状にボンディングされているか否
か、また正規の位置にボンディングされているか否かを
判断した結果を表示装置１８に出力する。

次に、半導体チップ１を上方から光学鏡筒１３が結像し
た像を、第２図に示す。ここで半導体チップ２のサイズ
が大きいと、検査すべきワイヤ２やパッド３、及びリー
ド２のボンディング位２を一画面で捕らえるのは、上述
したように困難である。ところがこの検査装置は、光学
鏡筒１３がＸ−Ｙ平面上を移動し得るので、点線で囲ま
れた撮像領域３１ａ〜３１ｈのように、検査すべき領域
を幾つかに分割し、順次検査していくことができる。先
ず撮像領域３１ａの部分を光学鏡筒１３が捕らえ、変換
された画像信号から画像記憶・処理・認識・計測装置２
０が認識、計測を行い、その結果と合否判断基準データ
とを照合してメインコントローラ１７が判断する。この
領域３１ａの検査を終えると、光学鏡筒１３が領域３１
ｂを結像することができるように、メインコントローラ
１７がＸ−Ｙテーブルコントローラ１６にχ、ｔして移
動を制御する。これにより、Ｘ−Ｙテーブル１５が移動
し、領域３１ｂの画像データが光学鏡筒１３、撮像装置
１４を経て画像記憶・処理・認識・計測装置２０に与え
られ、同様な検査が行われる。・以上の動作を、領域３
１ｇから３１ｂ。

３１Ｃ１・コ　３１ｈまで順次繰り返していく。

このように本実施例の検査装置では、半導体チップのサ
イズが大きいときは、検査すべき領域を幾つかに分割し
、光学鏡筒１３を移動させて順次検査していくことがで
きるため、サイズの異なるいずれのチップに対しても対
応が可能である。これにより本実施例では、光学鏡筒１
３及び撮像装置Ｅ１４として、安価で汎用性のあるＣＣ
Ｄカメラを用いることができる。このＣＣＤカメラから
の一画面分の画像信号を、画像記憶・処理・認識・計測
袋Ｗ１２０は約１７６０秒で記憶することがｉ１１能で
ある。またこの画像記憶・処理・認識・計測装置２０は
、−旦画像情報を記憶した後認識、計測等を行うため、
記憶に必要な時間のみＣＣＤカメラが停止すれば、これ
らの動作は並行して行うことができ、検査を高速な動作
で行うことが可能である。また撮像領域の設定は、半導
体チップ１の品種に応じて予め設定しておけばよい。

また本実施例において、半導体チップ１を検査台１１に
搭載した場合に位置ずれが存６Ｅ　した場合には、画像
記憶・処理・認識・計測装置２０において、与えられた
画像信号から位置ずれ量を険出し、この量に応じた制御
を、メインコントローラ１７がｘ−Ｙテーブルコントロ
ーラに対して行えばよい。これにより、位置ずれに対し
ても十分な許容性を得ることができる。

上述した実施例は、−例であって本発明を限定するもの
ではない。例えば、本実施例では半導体チップの搭載位
置を固定し、画像を結像させる手段を移動させているが
、これとは逆に画像結像手段を固定させておいて、半導
体チップやリードを搭載する手段を移動させても同様の
効果が１４られる。またこの場合に照明手段は、検査す
べき箇所に必要な照度が得られるように、必要に応じて
固定あるいは移動するものであればよい。さらに第１図
に示された各構成要素とは異なっていてもよく、例えば
画像結像手段を移動させるのに、Ｘ−Ｙテーブル以外の
手段を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のワイヤボンディング検査装
置は、光学的結像手段が結像する領域を移動させること
ができるため、サイズが大きい半導体チップに対しては
検査すべき領域を幾つかに分割して検査することができ
、サイズの異なる゛「導体チップに対しても十分な対応
が可能である。

また半導体チップの搭載位置が正規の位置からずれた場
合にも、結像する領域を移動させることにより検査すべ
き領域を捕らえることができ、極めて融通性に富んでい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるワイヤボンディング検
査装置の構成を示すブロック図、第２図は同装置によっ
て得られる撮像領域を示した平面図、ｆｆ１３図は従来
のワイヤボンディング検査装置がサイズの小さい半導体
チップに対して検査した場合の撮像領域を示した平面図
、第４図は同装置がサイズの大きい半導体チップに対し
て検査した場合の撮像領域を示した平面図、第５図はＩ
Ｅｉｆ装置における半導体チップの位置ずれに対する許
容度を示した平面図である。 １・・・半導体チップ、２・・・ワイヤ、３・・・パッ
ド、４・・・リード、１１・・・検査台、１２・・・照
明装置、１３・・・光学鏡筒、１４・・・撮像装置、１
５・・・Ｘ−Ｙテーブル、１６・・・Ｘ−Ｙテーブルコ
ントローラ、１７・・・メインコントローラ、１８・・
・表示装置、１９・・・合否判断基準記憶装置、２０・
・・両１象記憶・処理・認識・計測装置、３１ａ〜３１
ｆ・・・撮像領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体チップとリードとの間にボンディングされた
   ワイヤについて検査を行うワイヤボンディング装置にお
   いて、 ワイヤボンディングされた前記半導体チップ及び前記リ
   ードを搭載する搭載手段と、 搭載された前記半導体チップ及び前記リードの間の前記
   ワイヤを照明する照明手段と、 照明された前記ワイヤの像を光学的に結像させる光学的
   結像手段と、 前記光学的結像手段により結像されたものを与えられて
   、画像信号に変換して出力する撮像手段と、 前記撮像手段が出力した前記画像信号を与えられて、前
   記ワイヤの検査として前記ワイヤの形状の認識及び前記
   ワイヤのボンディング位置の計測を行う認識及び計測手
   段と、 前記ワイヤの合否判断基準を記憶する手段と、前記認識
   及び計測手段が認識し計測した結果を与えられ、これを
   前記合否判断基準記憶手段が記憶している前記合否判断
   基準と比較照合し、前記ワイヤに関して合否の判断を行
   い、その判断結果を出力する合否判断手段と、 前記光学的結像手段を移動させる移動手段と、前記ワイ
   ヤの検査されるべき領域が前記光学的結像手段によって
   結像されるように、前記移動手段を制御する移動制御手
   段とを備え、前記光学的結像手段が結像する領域を移動
   し得るようにしたことを特徴とするワイヤボンディング
   検査装置。 ２、半導体チップとリードとの間にボンディングされた
   ワイヤについて検査を行うワイヤボンディング装置にお
   いて、 ワイヤボンディングされた前記半導体チップ及び前記リ
   ードを搭載する搭載手段と、 搭載された前記半導体チップ及び前記リードの間の前記
   ワイヤを照明する照明手段と、 照明された前記ワイヤの像を光学的に結像させる光学的
   結像手段と、 前記光学的結像手段により結像されたものを与えられて
   、画像信号に変換して出力する撮像手段と、 前記撮像手段が出力した前記画像信号を与えられて、前
   記ワイヤの検査として前記ワイヤの形状の認識及び前記
   ワイヤのボンディング位置の計測を行う認識及び計測手
   段と、 前記ワイヤの合否判断基準を記憶する手段と、前記認識
   及び計測手段が認識し計測した結果を与えられ、これを
   前記合否判断基準記憶手段が記憶している前記合否判断
   基準と比較照合し、前記ワイヤに関して合否の判断を行
   い、その判断結果を出力する合否判断手段と、 前記搭載手段を移動させる移動手段と、 前記ワイヤの検査されるべき領域が前記光学的結像手段
   によって結像されるように、前記移動手段を制御する移
   動制御手段とを備え、前記光学的結像手段が結像する領
   域を移動し得るようにしたことを特徴とするワイヤボン
   ディング検査装置。