JP2579869B2 - 光学検査装置 - Google Patents

光学検査装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体の平面形状や凹
凸形状に応じて最適の対物レンズの絞りを設定し、最適
な画像を得られるようにした光学検査装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程におけるリードフレーム
とチップをワイヤでボンディングした後のワイヤのボン
ディング位置やワイヤの高さを検査する場合、すなわち
被検体が平面形状のみでなく凹凸形状を有する場合、従
来は図６に示すように、被検体上に該被検体を相対的に
異なる角度から撮像する複数の撮像手段を配置し、これ
らの撮像手段から出力される画像に基づいて上記ワイヤ
２３のボンディング位置や高さを検査していた。ここで
撮像手段とは、例えば、光学像をつくるレンズとその光
学像を電気信号に置き換えるＣＣＤ等の撮像素子を組み
込んだＴＶカメラ等の撮像手段である。図６において、
２０はリードフレーム、２１はリードフレームに形成さ
れたインナーリード、２２はＩＣ等の半導体チップ、２
３は金やアルミ等のワイヤ、ＦとＧは撮像手段である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
では複数の撮像手段が必要であり、しかも、図６に示す
ように２台の撮像手段を用いた場合、撮像手段ＦとＧと
ワイヤ２３が平行なときはワイヤ２３の高さ測定ができ
ないという欠点があった。
【０００４】本発明は、このような従来例における問題
点に鑑みてなされたもので、撮像手段が１台でありなが
ら、ボンディングパッドとインナーリードに対するワイ
ヤの結合位置、およびワイヤの高さを正確に検査できる
光学検査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、ボンディングワイヤの一端がチップ上のボ
ンディングパッドに結合され、他端がリードフレームの
インナーリードに結合されている被検体を光源からの光
で照明し、前記光源からの光で照明された前記被検体を
対物レンズを介して撮像素子で撮像することにより前記
被検体に対する検査を行う光学検査装置において、前記
対物レンズの瞳位置近傍に焦点深度を変更するために設
けられる可変開口絞りと、前記ボンディングパッド及び
前記インナーリードに対する前記ワイヤの結合位置の寸
法関係を前記撮像素子を用いて検査する際に前記焦点深
度を深くし、前記ワイヤの高さを前記撮像素子を用いて
検査する際に前記焦点深度を浅くするように前記可変開
口絞りを駆動する駆動機構を有することを特徴とする。
【０００６】本発明の好ましい実施例においては、前記
焦点深度を変更する際、前記可変開口絞りの駆動により
変化する開口の大きさに応じて前記撮像素子の感度と前
記光源からの照明光の強度の少なくとも一方を調整す
る。また、前記ワイヤの高さは前記対物レンズと前記被
検体の相対的な高さ方向の移動の量と前記撮像素子の出
力に基づいて求められる。
【０００７】
【作用】本発明によれば、対物レンズの瞳近傍に可変開
口絞りを設け、この開口絞りにより、ボンディングパッ
ド及びインナーリードに対するワイヤの結合位置の寸法
関係を検査する際には焦点深度を深くし、また、ワイヤ
の高さを検査する際には焦点深度を浅くするようにした
ため、１つの撮像素子により、ボンディングパッド及び
インナーリードに対するワイヤの結合位置の寸法関係お
よびワイヤの高さの双方が、正確に検査される。
【０００８】なお、従来、写真レンズ等に可変絞りを有
するのは当り前であるが、これは光量調整のためにあ
り、本発明のようにボンディングパッドとインナーリー
ドに対するワイヤの結合位置の寸法関係およびワイヤの
高さの双方を検査するために焦点深度を可変とする目的
で使用されるものではない。すなわち、本発明の可変絞
りは従来の写真レンズ等に用いられる可変絞りとは作用
を異にする。
【０００９】
【実施例】以下、図１〜図５を用いて本発明の実施例を
説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例に係るボンディン
グワイヤ検査装置の全体構成を示す。同図において、１
はボンディングワイヤを有する被検体、２は被検体の上
部に配置された対物レンズ、３は対物レンズ２の瞳近傍
に設けられた可変開口絞り、４は対物レンズ２との協働
により被検体１の光学像を形成する結像レンズである。
５は被検体１の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ等の
撮像素子、６は被検体１を斜めから照明する光源であ
る。光源６は、例えば複数のＬＥＤを四方八方に配置し
たものである。７は被検体１の載物台（ステージ）で紙
面（ｘ−ｚ面）に平行方向および垂直（ｙ軸）方向に３
次元に移動できるようになっている。
【００１１】８はＬＥＤやハロゲン電球等のランプで、
対物レンズ２を通り被検体１を照明する落射照明、別名
同軸照明用の光源である。９はランプ８の光束を集光す
るコンデンサレンズ、１０はランプ８の像を対物レンズ
２の瞳近傍に結像させる照明レンズ、１１はハーフミラ
ー、１２は可変開口絞りを変化させるためのアクチュエ
ータ、１３はアクチュエータ１２を駆動する回路、１４
は光源６やランプ８を点灯したり消灯するランプ電源回
路、１５は撮像素子５を駆動しかつ光学像を電気信号に
変換し、所定の電気信号すなわち画像信号を出力する撮
像素子駆動回路、１６は画像信号から位置とか輝度と
か、ボケ等を算出する画像処理装置、１７は載物台（ス
テージ）をｘ，ｙ，ｚの各方向に駆動するステージ駆動
回路、１８はコントローラ、１９はＣＲＴや磁気ディス
クやキーボード等のである。コントローラ１８は、上記
の各回路１３〜１７を制御しかつ入出力装置１９に検査
結果を表示および記憶させたり、さらには条件を入力さ
せるためのものである。
【００１２】次に被検体１として図６のようなリードフ
レーム２０のインナーリード２１とチップ２２の間をワ
イヤ２３でボンディングされたものを想定し、かつ図２
および図３を用いて、図１の装置の作用をより具体的か
つ詳細に説明する。図２は図１の装置の検査対象（被検
体１）の一例である半導体素子の外観と透視図である。
被検体１が図２のようになるには、樹脂封止工程と、リ
ードフレーム切断および折り曲げ工程を経る必要があ
る。図３は被検体１の製造工程および検査項目を詳しく
示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。図
３において、ダイパッド２４上に接着されたチップ２２
のボンディングパッド２５の中央にワイヤの一端を結合
させ、次にそのワイヤの他方をインナーリード２１の所
定の位置に結合させ、結合部分の外側で切断する。従っ
て、ボンディングワイヤ２３により、所定の高さｈをも
ってチップ２２とインナーリードが電気的に接続され
る。
【００１３】ここで平面形状としてのワイヤの結合位置
すなわちワイヤ２３とチップ２２上のボンディングパッ
ド２５との寸法関係Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 ，Ｌ4 およびワイ
ヤ２３とインナーリード２１との寸法関係Ｌ5 ，Ｌ6 、
そして凹凸形状としてのワイヤ２３の高さｈを検査する
場合について再度図１を使って説明する。
【００１４】まず、最初に平面形状としてワイヤの結合
位置を検査するため、焦点深度が深くなるように可変開
口絞り３を小さくする。図４に可変開口絞り３の具体例
を示した。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。可
変開口絞り３を図４のように構成した場合、小さな開口
を有する遮光板２６の小さな開口が対物レンズ２の上部
に位置するようアクチュエータ１２で遮光板２６を回転
させる。さらに図１のランプ８を点灯し、被検体１を照
明すると、撮像素子５からの画像は図５（ａ）のように
ワイヤもボンディングパッドもインナーリードもはっき
りと見える。従ってこの状態で画像処理装置１６でＬ1
〜Ｌ6 を計測し、検査結果を出力する。この時絞りを小
さくしたため、撮像素子５への入射光量が小さくなるの
で、撮像素子５の感度を上げるかランプ８の出力を大き
くさせる。これは、予め予測してコントローラ１０で制
御することも、または画像出力値から制御することもど
ちらも可能である。
【００１５】次に凹凸形状としてボンディングワイヤ２
３の高さｈを検査するために焦点深度が浅くなるように
可変開口絞り３を大きくする。すなわち図４（ａ）の遮
光板２６を点線の位置に回転させる。さらに図１の載物
台７のｚ軸をｈ′（不図示）だけ下げる。ランプ８を点
灯し、被検体１を照明すると、撮像素子５からの画像は
図５（ｂ）のようにワイヤのｈ′の高さ部分の（Ａ）の
位置だけシャープな像となり他はボケる。従って載物台
７のｚ移動量ｈ′と像のシャープさから高さｈを計測
し、検査結果を出力する。
【００１６】ランプ８と光源６は画像の「見え」に応じ
て適当に使い分ける。
【００１７】
【他の実施例】上述の実施例においては可変開口絞りと
して簡単な遮光板を使用した例を示したが、写真レンズ
に使用している連続可変絞りも使用可能である。このよ
うな連続可変絞りを使用した場合、より適切な絞りの設
定が可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対物レンズの瞳近傍に可変開口絞りを設け、この開口絞
りにより、ボンディングパッド及びインナーリードに対
するワイヤの結合位置の寸法関係を検査する際には焦点
深度を深くし、また、ワイヤの高さを検査する際には焦
点深度を浅くするようにしたため、１つの撮像手段によ
り、ボンディングパッドとインナーリードに対するワイ
ヤの結合位置の寸法関係およびワイヤの高さの双方を正
確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るボンディングワイヤ
検査装置の全体構成図である。
【図２】 被検体をわかり易く説明するための図であ
る。
【図３】 被検体の検査内容の詳細を示す説明図であ
る。
【図４】 可変開口絞りの一例を示す図である。
【図５】 可変開口絞りを使用した画像を示す説明図で
ある。
【図６】 従来に高額検査装置の一例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
１：被検体、２：対物レンズ、３：可変開口絞り、５：
撮像素子、７：載物台、８：ランプ、１６：画像処理装
置、１８：コントローラ、２１：インナーリード、２
２：チップ、２３：ボンディングワイヤ、２５：ボンデ
ィングパッド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−171603（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−261807（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232033（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディングワイヤの一端がチップ上の
    ボンディングパッドに結合され、他端がリードフレーム
    のインナーリードに結合されている被検体を光源からの
    光で照明し、前記光源からの光で照明された前記被検体
    を対物レンズを介して撮像素子で撮像することにより前
    記被検体に対する検査を行う光学検査装置において、前
    記対物レンズの瞳位置近傍に焦点深度を変更するために
    設けられる可変開口絞りと、前記ボンディングパッド及
    び前記インナーリードに対する前記ワイヤの結合位置の
    寸法関係を前記撮像素子を用いて検査する際に前記焦点
    深度を深くし、前記ワイヤの高さを前記撮像素子を用い
    て検査する際に前記焦点深度を浅くするように前記可変
    開口絞りを駆動する駆動機構を有することを特徴とする
    光学検査装置。
  2. 【請求項２】 前記焦点深度を変更する際、前記可変開
    口絞りの駆動により変化する開口の大きさに応じて前記
    撮像素子の感度と前記光源からの照明光の強度の少なく
    とも一方を調整することを特徴とする請求項１記載の光
    学検査装置。
  3. 【請求項３】 前記ワイヤの高さは前記対物レンズと前
    記被検体の相対的な高さ方向の移動の量と前記撮像素子
    の出力に基づいて求められることを特徴とする請求項１
    記載の光学検査装置。
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JPH02171603A (ja) * 1988-12-24 1990-07-03 Fujitsu Ltd 線状物体の高さ形状検査装置
JP2878763B2 (ja) * 1990-03-12 1999-04-05 富士通株式会社 外観検査装置

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