JPH0536794A

JPH0536794A - ワイヤ形状物の測定方法およびその装置

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Publication number: JPH0536794A
Application number: JP3164590A
Authority: JP
Inventors: Moritoshi Ando; 護俊安藤; Hiroyuki Tsukahara; 博之塚原; Yoshitaka Oshima; 美隆大嶋
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体チップとリードフレームとを接続する
ボンディングワイヤの検査に好適なワイヤ形状物の測定
方法およびその装置に関し、ワイヤ形状物の測定を正確
に、且つ、短時間で行うことを目的とする。【構成】略円形状の断面と照射された光を全反射する
全反射面とを有するワイヤ形状物１の測定方法であっ
て、該ワイヤ形状物１の表面に光ビームLBを直線走査す
る光ビーム走査段階と、該ワイヤ形状物１の表面からの
反射光RLを、該ワイヤ形状物１を覆う反射光検出手段２
の内壁2aに配置した複数の光センサセル21で検出する反
射光検出段階と、該複数の光センサセル21の出力信号に
基づいて前記ワイヤ形状物１の三次元形状を測定する三
次元形状測定段階とを具備することを特徴とするワイヤ
形状物の測定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワイヤ形状物の測定方法
およびその装置に関し、特に、半導体チップ（ＩＣチッ
プ）とリードフレーム（パッケージ）とを接続するボン
ディングワイヤ（以下、単にワイヤとも称する）の検査
に好適なワイヤ形状物の測定方法およびその装置に関す
る。

【０００２】近年、ＩＣチップの高密度化および微細化
の傾向に伴って、ＩＣチップとパッケージ間を接続する
ワイヤの本数が増加して来ている。具体的に、例えば、
一つのＩＣチップで 100本を越えるボンディングワイヤ
が使用されるものも珍しくなくなって来ている。このよ
うな、多数のワイヤを使用するＩＣチップでは、ワイヤ
ピッチ（隣接するボンディングワイヤ間の間隔）が0.２
mm程度と極めて狭く、このため隣接するワイヤ同士がシ
ョートしたり基板等に接触したりする製造ミスの発生度
合が高まってきている。そこで、多数のボンディングワ
イヤを有するＩＣチップにおいて、短時間で正確にボン
ディングワイヤの三次元形状の測定を行うことが要望さ
れている。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えば、隣接するワイヤ同士のシ
ョートや、ワイヤと基板との接触等の製造ミスは、ワイ
ヤの接続部付近を顕微鏡で観察することにより、不良箇
所を人的に発見するといった方法が一般的であった。し
かし、このような人的な観察による製造ミスの発見は、
目視であるため検査精度や検査速度の点で限界があるだ
けでなく、ワイヤの接続部付近を平面的に観察している
に過ぎないので、例えば、ワイヤ同士の水平方向（Ｘ,
Ｙ方向）の異常接近（例えば、ピッチが狭すぎる）につ
いてはこれを支障なく判定できるものの、ワイヤとその
下側に位置する基板（或いは、半導体チップ）との上下
方向（Ｚ方向）の異常接近についてはこれを判定できな
かった。

【０００４】図１５は、半導体チップとリードフレーム
を接続するボンディングワイヤの状態を示す図であり、
同図(a) は正常なボンディングワイヤを示し、同図(b)
〜(d) は不良のボンディングワイヤを示している。図１
５(a) 〜(d) において、参照符号401a〜401dはボンディ
ングワイヤ,402および403 はリードフレーム,404は半導
体チップ（基板）を示す。

【０００５】図１５(a) に示す正常なボンディングワイ
ヤ401aに対して、同図(b) 〜(d) に示すボンディングワ
イヤ401b〜401dは、それぞれ『たわみ』, 『張り過
ぎ』, および, 『垂れ下がり』の状態となっていて好ま
しくない。図１６は従来のワイヤ形状物の測定技術にお
ける問題を説明するための図であり、参照符号402 およ
び403 はリードフレーム,404は半導体チップ（基板), 4
11,412はボンディングワイヤを示している。同図に示さ
れるように、人が顕微鏡を使用して目視によりボンディ
ングワイヤの検査を行う場合、例えば、隣接する２本の
ボンディングワイヤ411,412 は、２本の線として観察さ
れ、従って、Ｘ−Ｙ平面上における接触等の二次元的な
検査は行うことができるが、高さ方向（Ｚ軸方向）の検
査は行うことができない。具体的に、例えば、ボンディ
ングワイヤ412 が高さ方向において、半導体チップ404
の角と異常接近している場合、すなわち、間隙ddが極め
て小さい場合、目視による検査では不良を検出すること
ができなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、目視
によるボンディングワイヤの検査は、高さ方向の検査を
行うことができないため、従来、三次元形状の測定が可
能な様々な方法が提案されている。図１７は従来のワイ
ヤ形状物の測定方法の例を示す図であり、同図(a) 〜
(c)はボンディングワイヤの三次元形状を検出するため
の方法を示している。

【０００７】図１７(a) は、投光法の一例を示すもの
で、光源304a〜304eから順次光を照射してその映像をテ
レビカメラ303で撮影し、それらの映像を総合してボン
ディングワイヤ301 の三次元形状を測定するものであ
る。また、図１７(b) は、立体視法の一例を示すもの
で、照明されたボンディングワイヤ301 を２台のテレビ
カメラ351,352 で撮影し、それらの映像を総合してボン
ディングワイヤ301 の三次元形状を測定するものであ
る。さらに、図１７(c) は、焦点法の一例を示すもの
で、焦点深度の浅いレンズ306 により撮影された像のぼ
け具合を識別してボンディングワイヤ301 の三次元形状
を測定するものである。

【０００８】しかし、これら従来のワイヤ形状物の測定
方法は、例えば、ボンディングワイヤの三次元形状の測
定に長時間を要し、また、測定精度の面でも十分とはい
えないものもあった。本発明は、上述した従来のワイヤ
形状物の測定技術が有する課題に鑑み、ワイヤ形状物の
測定を正確に、且つ、短時間で行うことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態によ
れば、略円形状の断面と照射された光を全反射する全反
射面とを有するワイヤ形状物1,11の測定方法であって、
該ワイヤ形状物1,11の表面に光ビームLBを直線走査する
光ビーム走査段階と、該ワイヤ形状物1,11の表面からの
反射光RLを、該ワイヤ形状物1,11を覆う反射光検出手段
2,20の内壁2aに配置した複数の光センサセル21で検出す
る反射光検出段階と、該複数の光センサセル21の出力信
号に基づいて前記ワイヤ形状物1,11の三次元形状を測定
する三次元形状測定段階とを具備することを特徴とする
ワイヤ形状物の測定方法が提供される。

【００１０】本発明の第２の形態によれば、ワイヤ形状
物1,11の測定装置であって、該ワイヤ形状物1,11の表面
に光ビームLBを直線走査する光ビーム走査手段3,30と、
前記ワイヤ形状物1,11を覆うように設けられた反射光検
出手段２と、受光面が前記反射光検出手段２の内部を臨
むように該反射光検出手段２の内壁2aに取り付けられた
複数の光センサセル21であって、該各光センサセル21に
は該反射光検出手段２の内壁2aにおける位置を示すアド
レスがそれぞれ付与されているものと、前記ワイヤ形状
物2aの表面からの反射光RLを受光した複数の光センサセ
ル21の出力信号および当該光センサセル21のアドレスに
基づいて、該反射光RLにより前記反射光検出手段２の内
壁2aに投影される輝線BLの方向を演算する演算手段5,51
と、該演算手段5,51の演算結果に基づいて前記ワイヤ形
状物1,11の三次元形状を再構成する再構成手段6,52とを
備えたことを特徴とするワイヤ形状の測定装置が提供さ
れる。

【００１１】

【作用】本発明のワイヤ形状物の測定方法によれば、ま
ず、光ビーム走査段階において、ワイヤ形状物1,11の表
面に光ビームLBが直線走査される。次に、反射光検出段
階において、ワイヤ形状物1,11の表面からの反射光RL
が、ワイヤ形状物1,11を覆う反射光検出手段2,20の内壁
2aに配置された複数の光センサセル21で検出される。さ
らに、三次元形状測定段階において、複数の光センサセ
ル21の出力信号に基づいてワイヤ形状物1,11の三次元形
状が測定される。

【００１２】本発明のワイヤ形状物の測定装置によれ
ば、光ビーム走査手段3,30により、ワイヤ形状物1,11の
表面に光ビームLBが直線走査される。反射光検出手段２
は、ワイヤ形状物1,11を覆うように設けられ、その内壁
2aには、受光面が該反射光検出手段２の内部を臨むよう
にして複数の光センサセル21が取り付けられている。こ
れら複数の光センサセル21には、それぞれ反射光検出手
段２の内壁2aにおける位置を示すアドレスが付与されて
いる。また、演算手段5,51は、ワイヤ形状物2aの表面か
らの反射光RLを受光した複数の光センサセル21の出力信
号および当該光センサセル21のアドレスに基づいて、反
射光RLにより反射光検出手段２の内壁2aに投影される輝
線BLの方向を演算する。そして、再構成手段6,52は、演
算手段5,51の演算結果に基づいてワイヤ形状物1,11の三
次元形状を再構成する。

【００１３】ここで、ワイヤ形状物( 例えば、ボンディ
ングワイヤ) は、略円形状の断面と照射された光ビーム
を全反射する全反射面とを有している。以上のように、
本発明に係るワイヤ形状物の測定方法およびその装置に
よれば、ワイヤ形状物の表面に光ビームを直線走査し、
該ワイヤ形状物の表面からの反射光を反射光検出手段の
内壁に配置された複数の光センサセルで検出し、該光セ
ンサセルからの信号に基づいて前記ワイヤの形状を測定
することによって、ワイヤ形状物の測定を正確に、且
つ、短時間で行うことが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明にワイヤ形状物
の測定方法およびその装置の実施例を説明する。図１は
本発明に係るワイヤ形状物の測定装置の一実施例を示す
図であり、同図において、参照符号１はボンディングワ
イヤ（ワイヤ形状物),２は反射光RL或いは輝線BLを検出
するドーム（反射光検出手段),３は光ビーム走査手段,
４は増幅器, ５は演算手段, ６は再構成手段を示してい
る。ここで、ボンディングワイヤ１は、半導体チップ(1
0)とリードフレーム(40)とを接続するためのワイヤで、
一般に、略円形状の断面と照射された光ビームLBを全反
射する全反射面とを有している。

【００１５】図１に示されるように、光ビーム走査手段
３は、ビーム発生源31, ビーム径を拡大するレンズ群3
2, 光ビームを直線走査する振動ミラー33, および, 集
束レンズ34等を備えている。この光ビーム走査手段３に
より光ビームLBはワイヤ（ボンディングワイヤ）１の表
面に直線走査される。すなわち、走査線SLがワイヤ１上
を横切ることになる。

【００１６】ドーム２は、半球形状とされ、ワイヤ１を
覆うように配置されている。このドーム２の内壁2aには
複数の光センサセル21が配置され、該光センサセル21の
受光面はドーム２の内部を臨むようにしてワイヤ１から
の反射光(RL)を検出できるようになっている。また、ド
ーム２の頂点（極点）にはスリット2bが設けられ、光ビ
ーム走査手段３により直線走査される光ビームLBがドー
ム２内へ通過できるようになっている。ここで、各光セ
ンサセル21には、ドーム２の内壁2aにおける位置を示す
アドレスがそれぞれ付与されている。ドーム２の内壁2a
に配置された複数の光センサセル21の出力は、それぞれ
増幅器４を介して演算手段５に供給され、さらに、演算
手段５の出力は再構成手段６に供給されるようになって
いる。

【００１７】演算手段５は、ワイヤ１の表面からの反射
光(RL)を受光した複数の光センサセル21の出力信号およ
び当該光センサセルのアドレスに基づいて、ドーム２の
内壁2aに投影された輝線(BL)の方向を演算するものであ
り、また、再構成手段６は、演算手段５の演算結果に基
づいてワイヤ１の三次元形状を再構成するものである。
すなわち、ワイヤ１の表面からの反射光(RL)によってド
ーム２の内壁2aに形成される輝線（ワイヤ１の高さや傾
斜に応じてその曲率および形成位置が変わる）が多数の
光センサセル21で検出され、その検出結果から輝線(BL)
の位置および輝線の曲がり具合が演算され、これらの演
算結果に基づいてワイヤの三次元形状が再構成される。

【００１８】ここで、反射光検出手段２は、半球形状の
ドームとして構成されているが、他に多面体の半分の形
状として構成することもできる。この場合、多面体の面
数としては、多い方が好ましく、特に、本実施例のよう
に半球形状のドームが最適な形状である。さらに、反射
光検出手段２としては、閉鎖面で構成する必要はなく、
例えば、内部に位置される半導体チップやボンディング
ワイヤ等を外部から観察可能なように網目状に構成する
こともできる。

【００１９】図２は本発明の原理となるワイヤ形状物か
らの反射光の特徴を説明するための図であり、図３は本
発明の原理となるワイヤ形状物からの反射光によりドー
ム内壁に描かれる輝線を説明するための図である。図２
および図３において、参照符号11はワイヤ形状物（ボン
ディングワイヤ１),10はワイヤ形状物の軸方向, 12およ
び13は反射光RLが通る面を示す。

【００２０】まず、図２図(a）に示されるように、光ビ
ームLBがワイヤ形状物11の軸10に直角に走査される場
合、すなわち、走査線SLがワイヤ形状物11の軸10に直交
する場合、ワイヤ形状物11の表面で反射される全ての反
射光RLは該軸10に直交する同一の平面12を通り、該平面
12によってドーム２の内壁2aに『走査線SLの方向に沿っ
てほぼ直線』の輝線(BL)が描かれる。一方、同図(b) に
示されるように、光ビームLBがワイヤ形状物11の軸10に
対して任意の角度θで斜めに走査される場合、すなわ
ち、走査線SLがワイヤ形状物11の軸10に斜交する場合、
ワイヤ形状物11の表面で反射される全ての反射光RLは上
記平面12ではなく、角度θによって規定される曲率を有
する所定の同一湾曲面13を通り、該湾曲平面13によって
ドーム２の内壁2aに『角度θに応じた曲がり具合と描画
位置を持つ』輝線(BL)が描かれる（図３参照）。ここ
で、光ビームLBとワイヤ形状物11の軸10との角度θは、
45度よりも大きい角度となっている必要があり、該角度
θが45度よりも小さい場合には、ワイヤ形状物11の表面
で反射した光が上方に位置するドーム２の内壁2aに到達
しないことになる。

【００２１】このようにして、輝線BLを検出した光セン
サセル21の位置（アドレス）から輝線BLの位置が求めら
れ、また、輝線BLを検出した複数の光センサセル21の並
び方から該輝線BLの曲がり具合（すなわち、各反射光の
方向）が求められると共に、さらに、ワイヤの直径が既
知であれば上記輝線L の曲がり具合からワイヤの傾きが
一意に求められる。

【００２２】図４は本発明の原理となる反射光の方向か
らワイヤ形状物の三次元形状を再構成する様子を示す概
念図である。上述したようにして、光ビームBL（走査線
SL)を照射した各部位におけるワイヤ１の傾きが求めら
れるが、図４に示されるように、これらの微小部分の演
算結果をつなぎ合わせてボンディングワイヤ１の全体の
三次元形状を再構成することができる。

【００２３】図５は図１に示すワイヤ形状物の測定装置
の変形例を示す図であり、図６は図５に示すワイヤ形状
物の測定装置におけるドーム内の検査テーブルを示す図
である。図５および図６に示されるように、ドーム２の
下方には、半導体チップ10およびリードフレーム40（ボ
ンディングワイヤ１）が載置されたＸ−Ｙ方向に移動可
能な検査テーブル22が設置されている。ドーム２の頂点
（極点）には、前述したように、光ビームLBの走査方向
に沿ったスリット2bが形成されており、該光ビームLBが
このスリット2bを通ってドーム２内部の試験部位（例え
ば、ボンディングワイヤ１）に照射されるようになって
いる。これにより、複数のボンディングワイヤ１の試験
部位に走査線SLが位置し、この走査線SL（光ビームLB)
が各ボンディングワイヤ１の表面で反射されて、ドーム
２の内壁2aに輝線(BL)を描くようになっている。ここ
で、前述したように、ドーム２の内壁2aには、複数の光
センサセル21が取り付けられており、各光センサセル21
の受光面はドーム２の内部を臨み、且つ、それぞれの光
センサセル21に対してドーム２の内壁2aの取り付け位置
を示すアドレスが付与されている。また、検査テーブル
22は、ＸＹ平面で平行移動できるだけでなく、ＸＹ平面
において（Ｚ軸に対して）回転可能（例えば、90度だけ
回転可能) となっていて、例えば、半導体チップ10の周
囲四方に存在するボンディングワイヤ１を、スリット2b
を介して直線走査される光ビームLBで全て測定できるよ
うに構成してもよい。

【００２４】ところで、ドーム２を地球の北半球に見立
てると、上記アドレスは、赤道方向の経度φ（０〜 360
度）と、極点方向の緯度λ（０〜90度）との交点座標で
与えられる。例えば、１度目盛りの座標平面における総
交点数は 360×90＝32,400点となり、分解能を同じく１
度とすると、光センサセル21は、アドレス (φ0,λ0),
(φ1,λ0), …,(φ360,λ0),(φ360,λ1), …,(φ360,
λ90) の32,400個となる。また、例えば、10度目盛りの
座標平面における総交点数は36×９＝ 324点となり、分
解能を同じく10度とする、光センサセル21は、アドレス
(φ0,λ0),(φ10, λ0), …,(φ360,λ0),(φ360,λ1
0),…,(φ360,λ90) の 324個となる。

【００２５】各光センサセル21は、ボンディングワイヤ
１の測定部位からの反射光(RL)を光ビームの走査に伴っ
て、例えば、１度刻みの分解能で検出し、これを電気信
号に変換して出力する。電気信号は、光センサセル21の
各アドレス毎に設けられた増幅器41〜4nによって増幅さ
れた後、逐次、方向判別手段（方向判別回路：演算手
段）５に入力される。方向判別手段５は、入力された信
号のアドレス変化に基づき、反射光(RL)によってドーム
２の内壁2aに形成された輝線(BL)の中央位置（輝線の長
さをＬとするとＬ／２のアドレスで示される位置）およ
び輝線の方向並びに輝線の曲がり具合（曲率）を判別す
る。具体的に、例えば、アドレスのφ（経度）だけが変
化するときは、極点を通る所定の経度線の方向に輝線が
描かれたものと判別し、また、λ（緯度）だけが変化す
るものであるときは、赤道もしくは赤道に平行する所定
の緯度線の方向に輝線が描かれたものと判別する。さら
に、φ（経度）およびλ（緯度）の双方が変化するとき
は、経度線および緯度線のいずれとも平行とならない任
意曲線の輝線が描かれたものと判別し、且つ、その曲率
をアドレス変化の大きさから判別する。

【００２６】再構成手段６（再構成回路）は上記の判別
結果、すなわち、輝線(BL)の中央位置やその方向および
曲率に基づいて、当該輝線に関わるワイヤ形状物（測定
物体：例えば、ボンディングワイヤ１）の三次元形状を
再構成する。欠陥判定手段（欠陥判別回路）７は、予め
記憶している基準の三次元データ（上記測定対象部位の
基準データ）を参照し、送られてきた再構成データの良
否を判定してその判定結果を表示装置やプリンタ等の出
力手段９に出力する。ここで、参照符号８は制御手段で
あり、該制御手段９は検査テーブル22のＸ−Ｙ移動をコ
ントロールしたり、方向判別手段５, 再構成手段６およ
び欠陥判定回路７の動作をコントロールしたりする各種
信号を出力するものである。

【００２７】図７は本発明において、光ビームに対して
ワイヤ形状物を直角に配置した場合の反射光を示す図で
あり、図８は本発明において、光ビームに対してワイヤ
形状物を斜めに配置した場合の反射光を示す図である。
断面形状がほぼ円形(101a)の筒体表面に光ビームを線走
査して照射すると、その表面からの全ての反射光は筒体
軸に直交する同一平面を通ることは既に述べた。このこ
とをさらに詳細に示したのが図７であり、また、該筒体
を傾けた場合を示したのが図８である。

【００２８】図７において、仮想線で囲った立体モデル
100 は三次元空間を表し、対向するふたつの面100a,100
b の中央部に両端面が当接する筒体101 は、例えばボン
ディングワイヤの一部を表している。まず、図７に示さ
れるように、筒体101 の軸に直交する平面PL₁に沿って
図中上方向から光ビーム(LB)を走査すると、筒体101の
表面には走査線SL₁ が形成される。走査線SL₁ からの反
射光（図中、矢印で示す）は筒体101 の表面曲率に応じ
て多方向に反射されるが、全ての反射光は筒体101 の軸
に直交する同一平面、すなわち、平面PL₁ を通ることに
なる。従って、かかる反射光が到達するドームの内壁(2
a)には、該ドームの内壁の曲面に沿って破線で示す輝線
BL₁ が描かれる。ここで、輝線BL₁ は、走査線SL₁ の方
向（光ビームの走査方向）、すなわち、平面PL₁ に一致
し、且つドームの極点を通ることになる。

【００２９】一方、図８に示されるように、傾いた筒体
201 に対して、上述した平面PL₁に対応する平面PL₂か
ら光ビーム(LB)を走査すると、筒体201 の表面には、筒
体201 の端面201a（楕円）と同一の形状の走査線SL₂が
描かれることになる。この走査線SL₂ からの反射光（図
中、矢印で示す）は、平面PL₂ を通らず、筒体201 の傾
きに応じた傾斜角の湾曲面を通ることになる。従って、
多数の反射光によってドームの内壁に描かれる輝線BL₂
は、湾曲面の曲がり具合とドームの内壁の曲率で規定さ
れる所定の曲線となり、且つ、その描画位置は筒体201
と平面PL₂ のなす角度に応じてドームの極点からずれる
ことになる。

【００３０】図９は本発明において、ワイヤ形状物から
の反射光によりドームの内壁に描かれる輝線の例を示す
図であり、ドームの内壁(2a)を平面に置き換えた図であ
る。同図において、周囲を囲む円SSは赤道, 中心PPは極
点を示し、破線は光ビーム(LB)の走査方向を示す。光ビ
ームは、図中の上方から下方に向けて走査されている。
複数の矢印の連続で示す４つの線AA,BB,CC,DD は、それ
ぞれ輝線(BL)を表している。すなわち、輝線AAは光ビー
ムに対して筒体（ワイヤ形状物）を直角に配置した場合
のものであり、また、輝線BBおよびCCは光ビームに対し
て筒体を斜めに配置した場合のものである。さらに、輝
線DDは、光ビームに対して筒体を直角に配置すると共
に、筒体を光ビームの軸回りに所定量だけ旋回させた場
合である。尚、図９において、例えば、１つの矢印は１
つの光センサセル(21)で検出された情報に対応してい
る。

【００３１】ここで、光ビームの走査に伴って別の光セ
ンサセルで新たな検出がなされると、これら新旧ふたつ
の光センサセルのアドレス変化から、矢印の向き、すな
わち、反射光(RL)の方向が判別される。そして、方向が
判別された多数の矢印を連結することにより、輝線(BL)
の曲がり具合やその輝線の中央の位置情報等が得られる
ことになる。

【００３２】以上のことから、ドームの内壁に描画され
た輝線の位置およびその曲がり具合を知ることにより、
筒体の三次元空間における形状を測定することができ、
その測定データと基準データとを照合して筒体の良否、
具体的に、ボンディングワイヤのピッチ判定およびワイ
ヤとチップ間の異常接近等を判定することができる。従
って、ワイヤ形状物の測定精度を向上させることができ
ると共に、高速に測定を実行することができる。その結
果、近年の多数のボンディングワイヤを有する半導体装
置におけるボンディングワイヤのピッチ判定やワイヤと
チップ間の異常接近等を短時間で正確に、しかも自動的
に検査することが可能となる。

【００３３】図１０は本発明に係るワイヤ形状物の測定
装置の他の実施例を示す図である。前述した図５に示す
ワイヤ形状物の測定装置と、図１０に示す装置とを比較
すると、本実施例における光ビーム走査手段30, ドーム
20の極点部分(20b),および,処理手段51〜54, 70〜90の
構成が図５のものと異なっている。まず、図１０に示さ
れるように、本実施例における光ビーム走査手段30に
は、光ビームを走査する振動ミラーが２つ設けられてい
る。すなわち、光ビーム走査手段30は、レンズ群32を介
して供給されるビーム発生源31からの光ビームをＸ軸方
向に走査する第１の振動ミラー331 と、該光ビームをＹ
軸方向に走査する第２の振動ミラー332 とを備えてい
る。これにより、光ビーム走査手段30から出力される光
ビームLBをＸＹ平面上の任意の方向に走査できるように
なっている。ここで、この光ビーム走査手段30から出力
される光ビームLBの走査方向（ＸおよびＹ方向）に応じ
て、ドーム20の極点には、円形状の穴部20b が設けられ
ている。

【００３４】ドーム20の内壁に配置された複数の光セン
サセル21の出力は、それぞれ対応する増幅器41〜4nを介
してニューラル・ネット51に供給され、該ニューラル・
ネット51の出力は角度算出手段52に供給される。走査位
置制御手段54は、制御手段８からの出力信号に応じて光
ビーム走査手段30を制御する。また、走査位置制御手段
54および制御手段80の出力は比較手段70に供給され、該
比較手段70において、角度算出手段52の出力と辞書53に
予め記憶されている位置・方向データ（基準データ）と
の比較処理に使用される。そして、比較手段70の出力
は、表示装置やプリンタ等の欠陥出力手段90に供給され
ることになる。

【００３５】図１１は図１０のワイヤ形状物の測定装置
におけるニューラル・ネットを説明するための図であ
る。図１１(a) に示されるように、ニューラル・ネット
51は、入力層S1, 中間層S2, および, 出力層S3から構成
され、各層はそれぞれ複数のユニット（図示しない）を
有している。中間層S2の各ユニットは、入力層S1および
出力層S3の全てのユニットと接続され、各ユニット間の
重みによりワイヤ（ボンディングワイヤ）から反射した
光を検出する光センサセルの出力が学習されるようにな
っている。

【００３６】ニューラル・ネット51の学習方法として
は、具体的に、図１１(b) に示されるワイヤ１の回転角
αおよび傾きβを変化させながら、その都度各光センサ
セル21の出力を計測し、ニューラル・ネット51に入力し
て、出力として対応する回転角αおよび傾きβが得られ
るようにネットの結合状態（ユニット間の重み）を教育
する。これにより、実際の測定時において、ワイヤ1 か
らの反射光が入力したときに、対応する回転角αおよび
傾きβが得られるようになる。ここで、ワイヤ１の傾き
β (90°−θ)は、45度よりも小さい角度となっている
必要があり、該角度βが45度よりも大きい場合には、ワ
イヤの表面で反射した光がドーム（北半球）に到達せ
ず、南半球に向かうことになるため好ましくない。

【００３７】そして、図１１(c) に示されるように、光
ビームを順次走査して、ニューラル・ネット51で得られ
た結果（ボンディングワイヤの回転角αおよび傾きβの
角度データ）が記憶手段MRに格納される。この記憶手段
MRに格納されたデータは、結合されてボンディングワイ
ヤの三次元形状が測定される。すなわち、光ビームを走
査しながら測定対象となるボンディングワイヤの各位置
での角度を計測し、その角度成分を読み出しながら角度
成分を足し合わせることによって、ワイヤのプロファイ
ルを計算することができる。ここで、ニューラル・ネッ
トを使用すると、回転角αおよび傾きβを得るための演
算が高速に行えるだけでなく、例えば、光ビーム(LB)が
半導体チップ(40)の表面等から反射するノイズ光の影響
を抑えて、正確な測定を行う面についても有利なものと
なる。

【００３８】図１２〜図１４は図１０のワイヤ形状物の
測定装置における光ビームのスキャン動作の例を説明す
るための図であり、参照符号1a〜1dはボンディングワイ
ヤ,ＳＬ(SLa〜SLd 等) は走査線を示している。まず、
光ビームのスキャン動作の一例において、図１２に示さ
れるように、光ビーム(LB)は、チップ10の周囲に沿って
方形状に走査され、順次、走査線SLa,SLb,SLc,SLd に沿
うように光ビームが走査される。そして、ボンディング
ワイヤ1a,1b,1c,1d の中央位置の角度（高さが）検出さ
れ、正常状態のボンディングワイヤ（例えば、図１５
(a))と不良状態のボンディングワイヤ（例えば、図１５
(b)〜(d))とのワイヤ中央位置の高さの違いにより不良
状態のワイヤを検出するようになっている。このよう
に、光ビームの走査は、各ボンディングワイヤの中央位
置だけを照射するように行ってもよい。しかし、この場
合は、複雑な計算をする必要がないので、ニューラル・
ネットを使用しなくてもワイヤの検査を極めて高速に実
行することができる。しかし、ワイヤ全体の不良を十分
に検出するという面では難がある。

【００３９】次に、光ビームのスキャン動作の他の例に
おいて、図１３に示されるように、光ビーム(LB)は、チ
ップ10の周囲に沿って方形状に複数回走査され、順次、
走査線SLa₁,SLb₁,SLc₁,SLd₁,SLa₂,SLb₂,SLc₂,SLd₂,…に
沿うように光ビームが走査される。そして、ボンディン
グワイヤ1a,1b,1c,1d の複数の位置の（角度）高さが検
出され、ワイヤの不良（欠陥）が検査される。

【００４０】また、光ビームのスキャン動作のさらに他
の例において、図１４に示されるように、光ビーム(LB)
は、チップ10の各辺に対して往復するように複数回走査
され、順次、走査線SLaa,SLab,SLac;SLba,SLbb,SLbc,…
に沿うように光ビームが走査される。そして、ボンディ
ングワイヤ1a,1b,1c,1d の複数の位置の高さが検出さ
れ、ワイヤの不良が検査される。ここで、光ビームの走
査間隔（例えば、走査線SLaaとSLbbとの間、或いは、SL
a₁とSLa₂との間の長さ）を短くすると共に、欠陥が生じ
易い個所を綿密に走査することによって、ワイヤ全体の
不良検出を十分に行うことが可能となる。このことは、
先の図１３に示した光ビームのスキャン動作においても
同様である。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のワイヤ
形状物の測定方法およびその装置によれば、ワイヤ形状
物の表面に光ビームを直線走査し、該ワイヤ形状物の表
面からの反射光を反射光検出手段の内壁に配置された複
数の光センサセルで検出し、該光センサセルからの信号
に基づいて前記ワイヤの形状を測定することによって、
ワイヤ形状物の測定を正確に、且つ、短時間で行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワイヤ形状物の測定装置の一実施
例を示す図である。

【図２】本発明の原理となるワイヤ形状物からの反射光
の特徴を説明するための図である。

【図３】本発明の原理となるワイヤ形状物からの反射光
によりドーム内壁に描かれる輝線を説明するための図で
ある。

【図４】本発明の原理となる反射光の方向からワイヤ形
状物の三次元形状を再構成する様子を示す概念図であ
る。

【図５】図１に示すワイヤ形状物の測定装置の変形例を
示す図である。

【図６】図５に示すワイヤ形状物の測定装置におけるド
ーム内の検査テーブルを示す図である。

【図７】本発明において、光ビームに対してワイヤ形状
物を直角に配置した場合の反射光を示す図である。

【図８】本発明において、光ビームに対してワイヤ形状
物を斜めに配置した場合の反射光を示す図である。

【図９】本発明において、ワイヤ形状物からの反射光に
よりドームの内壁に描かれる輝線の例を示す図である。

【図１０】本発明に係るワイヤ形状物の測定装置の他の
実施例を示す図である。

【図１１】図１０のワイヤ形状物の測定装置におけるニ
ューラル・ネットを説明するための図である。

【図１２】図１０のワイヤ形状物の測定装置における光
ビームのスキャン動作の一例を説明するための図であ
る。

【図１３】図１０のワイヤ形状物の測定装置における光
ビームのスキャン動作の他の例を説明するための図であ
る。

【図１４】図１０のワイヤ形状物の測定装置における光
ビームのスキャン動作のさらに他の例を説明するための
図である。

【図１５】半導体チップとリードフレームを接続するボ
ンディングワイヤンの状態を示す図である。

【図１６】従来のワイヤ形状物の測定技術における問題
を説明するための図である。

【図１７】従来のワイヤ形状物の測定方法の例を示す図
である。

【符号の説明】

１,11 …ワイヤ形状物（ボンディングワイヤ）２,20 …反射光検出手段（ドーム）３,30 …光ビーム走査手段４, 41〜4n…増幅器５…演算手段６…再構成手段７…欠陥判別手段８,80 …制御手段９…出力手段 10…半導体チップ（ＩＣチップ） 40…リードフレーム（パッケージ） 51…ニューラル・ネット（演算手段） 52…角度算出手段 53…辞書 54…走査位置制御手段 70…比較手段 90…欠陥出力手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円形状の断面と照射された光を全反射
する全反射面とを有するワイヤ形状物(1,11)の測定方法
であって、該ワイヤ形状物の表面に光ビーム(LB)を直線走査する光
ビーム走査段階と、該ワイヤ形状物の表面からの反射光(RL)を、該ワイヤ形
状物を覆う反射光検出手段(2,20)の内壁(2a)に配置した
複数の光センサセル(21)で検出する反射光検出段階と、該複数の光センサセルの出力信号に基づいて前記ワイヤ
形状物の三次元形状を測定する三次元形状測定段階とを
具備することを特徴とするワイヤ形状物の測定方法。
【請求項２】前記三次元形状測定段階は、前記反射光
を検出した複数の光センサセルの前記反射光検出手段の
内壁における位置を認識する段階と、該認識された複数
の光センサセルの位置に基づいて前記ワイヤ形状物の三
次元形状を測定する段階とを具備することを特徴とする
請求項１のワイヤ形状物の測定方法。
【請求項３】ワイヤ形状物(1,11)の測定装置であっ
て、該ワイヤ形状物の表面に光ビーム(LB)を直線走査する光
ビーム走査手段(3,30)と、前記ワイヤ形状物を覆うように設けられた反射光検出手
段(2) と、受光面が前記反射光検出手段の内部を臨むように該反射
光検出手段の内壁(2a)に取り付けられた複数の光センサ
セル(21)であって、該各光センサセルには該反射光検出
手段の内壁における位置を示すアドレスがそれぞれ付与
されているものと、前記ワイヤ形状物の表面からの反射光(RL)を受光した複
数の光センサセルの出力信号および当該光センサセルの
アドレスに基づいて、該反射光により前記反射光検出手
段の内壁に投影される輝線(BL)の方向を演算する演算手
段(5,51)と、該演算手段の演算結果に基づいて前記ワイヤ形状物の三
次元形状を再構成する再構成手段(6,52)とを備えたこと
を特徴とするワイヤ形状の測定装置。
【請求項４】前記ワイヤ形状物は、略円形状の断面
と、照射された光ビームを全反射する全反射面とを有
し、半導体チップ(10)とリードフレーム(40)との接続を
行うボンディングワイヤであることを特徴とする請求項
３のワイヤ形状物の測定装置。
【請求項５】前記反射光検出手段(2) は、半球状のド
ームとして形成されていることを特徴とする請求項３の
ワイヤ形状物の測定装置。
【請求項６】前記演算手段はニューラル・ネット(51)
で構成され、前記再構成手段は角度算出手段で構成され
ていることを特徴とする請求項３のワイヤ形状物の測定
装置。