JP7097778B2 - Inspection system, inspection method, and inspection program - Google Patents
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Description
本発明は、ボンディングワイヤを有する半導体装置の樹脂封止後の状態を検査する検査システム、検査方法、及び検査プログラムに関する。 The present invention relates to an inspection system, an inspection method, and an inspection program for inspecting the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin encapsulation.
半導体装置の製造では、基板上に載置されたダイ（チップ）に設けられたボンディングパッドと、基板に設けられた別のボンディングパッドとをワイヤで連結するワイヤボンディングを行った後、樹脂封止が行われる。樹脂封止を行う前のワイヤ位置と、樹脂封止を行った後のワイヤ位置とでは、樹脂の流入等の影響により異なる場合がある。このため、樹脂封止後の半導体装置において、ワイヤの変形量、ワイヤのチップからの距離、隣合うワイヤ間又は上下方向のワイヤ間の隙間等が正常であるか否かを検査する必要がある。 In the manufacture of semiconductor devices, wire bonding is performed to connect a bonding pad provided on a die (chip) mounted on a substrate and another bonding pad provided on the substrate with a wire, and then resin sealing is performed. Is done. The wire position before resin sealing and the wire position after resin sealing may differ due to the influence of the inflow of resin and the like. Therefore, in the semiconductor device after resin encapsulation, it is necessary to inspect whether the deformation amount of the wire, the distance from the tip of the wire, the gap between the adjacent wires or the gap between the wires in the vertical direction, etc. are normal. ..
樹脂封止後のボンディングワイヤを検査する方法として、特許文献１や特許文献２に記載された方法がある。特許文献１のものは、検査対象となる半導体装置の樹脂封止前後の状態を所定の方向から撮影した２つの２次元画像データを取得して、２つの２次元画像データを利用して、ワイヤごとに２次元変化量を算出する。また、設計上の半導体装置の３次元データと、設計上の半導体装置の２次元データとに基づいて、設計３次元データの変化量と、設計２次元データの変化量との相関関係を算出する。そして、算出した２次元変化量及び設計上の半導体装置に基づいて算出された前記相関関係を利用して、ワイヤごとに３次元的変化量を算出する。これにより、複数のワイヤが互いに接していないか否かなどの判定を行う。
As a method of inspecting the bonding wire after resin encapsulation, there are the methods described in
特許文献２のものは、複数のＸ線写真データまたは複数のカメラ写真データを用いて、樹脂封止前や、樹脂封止後の３次元実測形状データを作成する。これにより、樹脂封止前または樹脂封止後の半導体パッケージの状態、例えば、ワイヤ間の隙間が十分であるか等を検査する。
In
特許文献１のものでは、ワイヤボンディング時のループ形状が設計形状であるとの仮定のもと、３次元形状を予測している。しかしながら、実際にはループ形状はばらつくため、それを考慮しなければ正しい３次元形状は得られない。このため、特許文献１の方法ではワイヤ間の隙間について正しく得られず、信頼性が低いものとなる。また、特許文献２のものでは、異なる方向からの撮影を行うために、複雑な機構が必要となり装置コストが増加するとともに、異なる方向からの画像が複数枚必要であるため、撮影時間が長くなる。また、複数枚の画像を処理するため、演算量が多くなって、検査処理に要する時間が長くなる。
In
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、検査時間を短縮でき、検査の信頼性が高く低コストに樹脂封止後の半導体装置の検査を行うことができる検査システム、検査方法、及び検査プログラムを提供しようとするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention provides an inspection system, an inspection method, and an inspection program capable of shortening the inspection time, reliable inspection, and inspecting the semiconductor device after resin encapsulation at low cost. It is what we are trying to provide.
本発明の検査システムは、３次元検査装置と２次元検査装置とを備え、ボンディングワイヤを有する半導体装置の樹脂封止後の状態を検査する検査システムにおいて、前記３次元検査装置は、樹脂封止前の半導体装置の３次元検査により得られる３次元画像又はボンディングワイヤの計測値の少なくともいずれかである３次元データを作成する３次元データ作成手段と、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送する転送手段とを備え、前記２次元検査装置は、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成する２次元画像作成手段と、前記３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行う閾値調整手段と、前記閾値に基づいて、２次元画像から半導体装置の検査を行う検査手段とを備えたものである。 The inspection system of the present invention includes a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device, and in an inspection system for inspecting the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin sealing, the three-dimensional inspection device is resin-sealed. A 3D data creating means for creating 3D data which is at least one of a 3D image obtained by a 3D inspection of the previous semiconductor device or a measured value of a bonding wire, and the 3D data to the 2D inspection device. The two-dimensional inspection device includes a transfer means for transferring, and the two-dimensional inspection device includes a two-dimensional image creating means for creating a two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation, and a semiconductor device using a two-dimensional image based on the three-dimensional data. It is provided with a threshold adjusting means for adjusting the threshold value when performing the inspection of the above, and an inspection means for inspecting the semiconductor device from the two-dimensional image based on the threshold value.
本発明の検査システムによれば、樹脂封止前の半導体装置の３次元データを２次元検査装置に転送し、３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査の閾値の調整を行うことができる。これにより、樹脂封止前の実際の半導体装置の状態と、樹脂封止後の半導体装置の状態とに基づいて、ワイヤの変化量の情報を得ることができるため、正確なワイヤの変化量の情報を得ることができる。これにより、樹脂封止後の半導体装置の検査において適切な閾値を設定することができる。さらに、そのワイヤの変化量の情報に応じて、個々（ワイヤの夫々又は個片体の夫々）に閾値を設定することができるため、樹脂封止後の半導体装置の検査は２次元検査でありながらも、正確に半導体装置の検査を行うことができる。また、２次元検査であるため、撮影時間が短く、演算処理量が少なくなる。 According to the inspection system of the present invention, the three-dimensional data of the semiconductor device before resin encapsulation is transferred to the two-dimensional inspection device, and the threshold value of the inspection of the semiconductor device by the two-dimensional image is adjusted based on the three-dimensional data. be able to. As a result, information on the amount of change in the wire can be obtained based on the actual state of the semiconductor device before sealing with the resin and the state of the semiconductor device after sealing with the resin, so that the amount of change in the wire is accurate. Information can be obtained. This makes it possible to set an appropriate threshold value in the inspection of the semiconductor device after resin encapsulation. Further, since the threshold value can be set individually (each of the wires or each of the individual pieces) according to the information of the amount of change of the wire, the inspection of the semiconductor device after resin encapsulation is a two-dimensional inspection. However, it is possible to accurately inspect semiconductor devices. Further, since it is a two-dimensional inspection, the shooting time is short and the amount of calculation processing is small.
前記構成において、前記半導体装置はチップを備え、前記閾値は、ボンディングワイヤとチップとの隙間、ボンディングワイヤの最高点高さ、及びボンディングワイヤ間の距離の全部又は一部が所定範囲内となるために許容されるワイヤ流れ量とすることができる。 In the above configuration, the semiconductor device includes a chip, and the threshold value is such that the gap between the bonding wire and the chip, the height of the highest point of the bonding wire, and all or a part of the distance between the bonding wires are within a predetermined range. The amount of wire flow allowed can be set to.
前記構成において、前記検査手段は、３次元画像から樹脂封止前の半導体装置の２次元画像を作成する封止前２次元画像作成手段を備え、樹脂封止前の半導体装置の２次元画像、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像、及びボンディングワイヤの計測値に基づいて半導体装置の検査を行うものとできる。 In the configuration, the inspection means includes a pre-sealing two-dimensional image creating means for creating a two-dimensional image of the semiconductor device before resin encapsulation from the three-dimensional image, and the two-dimensional image of the semiconductor device before resin encapsulation. The semiconductor device can be inspected based on the two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation and the measured value of the bonding wire.
本発明の他の検査システムは、３次元検査装置と２次元検査装置とを備え、ボンディングワイヤを有する半導体装置の樹脂封止後の状態を検査する検査システムにおいて、前記３次元検査装置は、樹脂封止前の半導体装置の３次元検査により得られる３次元画像又はボンディングワイヤの計測値の少なくともいずれかである３次元データを作成する３次元データ作成手段と、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送する転送手段とを備え、前記２次元検査装置は、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成する２次元画像作成手段と、半導体装置の検査を行う検査手段とを備え、前記検査手段は、３次元画像と樹脂封止後の半導体装置の２次元画像とから、樹脂封止後の半導体装置の３次元形状が予測された３次元予測画像を作成する３次元予測画像作成手段を備え、３次元予測画像に基づいて半導体装置の検査を行うものである。 The other inspection system of the present invention includes a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device, and in an inspection system for inspecting the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin encapsulation, the three-dimensional inspection device is a resin. A three-dimensional data creating means for creating three-dimensional data which is at least one of a three-dimensional image obtained by a three-dimensional inspection of a semiconductor device before encapsulation or a measured value of a bonding wire, and the two-dimensional inspection of the three-dimensional data. The two-dimensional inspection device includes a transfer means for transferring to the device, a two-dimensional image creating means for creating a two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation, and an inspection means for inspecting the semiconductor device. The inspection means creates a three-dimensional prediction image in which the three-dimensional shape of the semiconductor device after resin encapsulation is predicted from the three-dimensional image and the two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation. It is equipped with means and inspects a semiconductor device based on a three-dimensional predicted image.
本発明の他の検査システムによれば、樹脂封止前の半導体装置の３次元データを２次元検査装置に転送し、３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査の閾値の調整を行うことができる。これにより、樹脂封止前の実際の半導体装置の状態と、樹脂封止後の半導体装置の状態とに基づいて、ワイヤの変化量の情報を得ることができるため、正確なワイヤの変化量の情報を得ることができる。さらに、そのワイヤの変化量の情報に応じて、個々（ワイヤの夫々又は個片体の夫々）に検査することができるため、樹脂封止後の半導体装置の撮影は２次元撮影でありながらも、正確に半導体装置の検査を行うことができる。また、２次元撮影であるため、撮影時間が短く、演算処理量が少なくなる。 According to another inspection system of the present invention, the three-dimensional data of the semiconductor device before resin encapsulation is transferred to the two-dimensional inspection device, and the threshold value of the inspection of the semiconductor device by the two-dimensional image is adjusted based on the three-dimensional data. It can be performed. As a result, information on the amount of change in the wire can be obtained based on the actual state of the semiconductor device before sealing with the resin and the state of the semiconductor device after sealing with the resin, so that the amount of change in the wire is accurate. Information can be obtained. Furthermore, since it is possible to inspect each wire individually (each wire or individual piece) according to the information on the amount of change in the wire, the imaging of the semiconductor device after resin encapsulation is a two-dimensional imaging. , It is possible to accurately inspect semiconductor devices. Further, since it is a two-dimensional shooting, the shooting time is short and the amount of calculation processing is small.
前記構成において、前記２次元検査装置は、半導体装置の２次元画像と、その半導体装置の検査箇所における３次元データとを対応させる紐付手段を備えてもよい。これにより、例えば検査対象となる半導体装置が複数ある場合や、検査箇所が多数に及ぶ場合であっても、２次元画像と、その半導体装置の検査箇所における３次元データとを正確に対応させることができ、検査の信頼性がより高いものとなる。 In the configuration, the two-dimensional inspection device may include a linking means for associating a two-dimensional image of the semiconductor device with three-dimensional data at an inspection location of the semiconductor device. As a result, for example, even when there are a plurality of semiconductor devices to be inspected or when there are a large number of inspection points, the two-dimensional image and the three-dimensional data at the inspection points of the semiconductor device can be accurately matched. And the reliability of the inspection becomes higher.
本発明の検査方法は、３次元検査装置と２次元検査装置とを備え、ボンディングワイヤを有する半導体装置の樹脂封止後の状態を検査する検査方法において、前記３次元検査装置にて樹脂封止前の半導体装置の３次元検査による３次元データを作成し、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送し、前記２次元検査装置にて樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成し、前記３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行い、前記閾値に基づいて、２次元画像から半導体装置の検査を行うものである。 The inspection method of the present invention includes a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device, and is an inspection method for inspecting the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin sealing. Create 3D data by 3D inspection of the previous semiconductor device, transfer the 3D data to the 2D inspection device, and create a 2D image of the semiconductor device after resin encapsulation with the 2D inspection device. Then, based on the three-dimensional data, the threshold value for inspecting the semiconductor device using the two-dimensional image is adjusted, and the semiconductor device is inspected from the two-dimensional image based on the threshold value.
本発明の検査プログラムは、３次元検査装置及び２次元検査装置を備えた検査システムにてボンディングワイヤを有する半導体装置の樹脂封止後の状態の検査を実行させる検査プログラムにおいて、前記３次元検査装置に、樹脂封止前の半導体装置の３次元検査による３次元データを作成させるステップと、前記３次元検査装置に、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送させるステップと、前記２次元検査装置に、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成させるステップと、前記２次元検査装置に、前記３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行わせるステップと、前記２次元検査装置に、前記閾値に基づいて、２次元画像から半導体装置の検査を行わせるステップとを備えたものである。 The inspection program of the present invention is an inspection program for inspecting the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin encapsulation in an inspection system including a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device. A step of creating 3D data by a 3D inspection of a semiconductor device before resin encapsulation, a step of causing the 3D inspection device to transfer the 3D data to the 2D inspection device, and the 2D inspection. The step of causing the device to create a two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation, and the adjustment of the threshold value when the two-dimensional inspection device inspects the semiconductor device by the two-dimensional image based on the three-dimensional data. This is provided with a step of causing the two-dimensional inspection device to inspect the semiconductor device from the two-dimensional image based on the threshold value.
本発明の検査システム、検査方法、及び検査プログラムは、樹脂封止後の半導体装置の検査が２次元検査又は２次元撮影でありながらも、正確に半導体装置の検査を行うことができて、検査の信頼性が高いものとなる。また、２次元撮影であるため、撮影時間が短く、演算処理量が少なくなり、低コストなものとなる。 The inspection system, inspection method, and inspection program of the present invention can accurately inspect the semiconductor device even though the inspection of the semiconductor device after resin encapsulation is two-dimensional inspection or two-dimensional imaging. Will be highly reliable. Further, since the two-dimensional shooting is performed, the shooting time is short, the amount of calculation processing is small, and the cost is low.
以下、本発明の実施の形態を図１～図７に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
本発明の検査システムは、回路パターン部分にワイヤ先端部が接合（ボンディング）されているような半導体装置を樹脂封止した後の状態の検査を行うものである。本実施形態における半導体装置しては、例えば図２に示すように、基板本体５０にチップ５１Ａ、５１Ｂ・・が設けられており、このチップ５１Ａ、５１Ｂ上にボンディングパッド５２Ａ、５２Ｂが設けられ、ボンディングワイヤ（以下、ワイヤという）５３Ａ、５３Ｂは、一端部がボンディングパッド５２Ａ、５２Ｂに接合されており、他端部が基板本体上のランド部５４Ａ、５４Ｂに接合されたものである。
The inspection system of the present invention inspects a state after resin-sealing a semiconductor device in which the tip of a wire is bonded to a circuit pattern portion. In the semiconductor device of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2,
本発明の検査システムは、図１に示すように３次元検査装置１と、３次元外査装置１とネットワーク又は電気的に接続された２次元検査装置２とから構成される。ネットワークは、例えば、インターネット、イントラネット、エクストラネット、ＬＡＮ、ＭＡＮ、ＷＡＮ、さらにはこれらの組み合わせ等のものであり、有線か無線かは問わず、複数地点間で情報を伝送できるものである。
As shown in FIG. 1, the inspection system of the present invention includes a three-
３次元検査装置１は、撮像手段３と制御部４とから構成されている。撮像手段１は、ＣＣＤカメラ等からなり、撮像物体である半導体装置の画像データを取得する。
The three-
制御部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータで構成できる。マイクロコンピュータには記憶装置が接続される。記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ－Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等から構成できる。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
The
制御部４は、３次元データ作成手段５と転送手段６とを備えている。３次元データ作成手段５は、撮像手段３により取得されて、制御部４のメモリ（図示省略）に格納されている樹脂封止前の半導体装置の画像データから、樹脂封止前の半導体装置の３次元画像を形成したり、半導体装置の高さ情報に基づくワイヤ５３の計測値を取得したりする。すなわち、本実施形態における３次元データとは、樹脂封止前の半導体装置の３次元画像と、ワイヤ５３の計測値の少なくともいずれかをいう。
The
３次元画像の取得方法の一例としては、撮像手段３はｚ方向に（上下方向に）移動して、半導体装置と相対的に接近及び離間することができるものである場合に、撮像手段３は、半導体装置との距離を変化させて、上下方向に焦点が異なる画像を複数枚取得する（焦点の合った画素位置が夫々異なる画像を取得する）。そして、複数の画像から、例えば特許第６２４６７７５号に記載された方法により、樹脂封止前の半導体装置の３次元画像を取得することができる。 As an example of a method for acquiring a three-dimensional image, when the image pickup means 3 can move in the z direction (up and down direction) and can be relatively close to and separated from the semiconductor device, the image pickup means 3 can be used. , Acquire a plurality of images having different focal points in the vertical direction by changing the distance to the semiconductor device (acquiring images having different focused pixel positions). Then, a three-dimensional image of the semiconductor device before resin encapsulation can be obtained from the plurality of images by, for example, the method described in Japanese Patent No. 6246775.
計測値としては、ワイヤ５３とチップ５１との隙間、ワイヤ５３の最高点の高さ、隣合うワイヤ５３、５３同士の距離等がある。これらは、半導体装置の撮像と同時に、画素ごとに最大の合焦度評価値を検出した時点における相対距離情報を記憶し、ワイヤ５３の高さ情報を得ることで、制御部４の３次元データ作成手段５は、前記のような計測値を作成する。
The measured values include the gap between the
転送手段６は、３次元データ作成手段５により作成された３次元データ（樹脂封止前の３次元画像とワイヤ５３の計測値とのいずれか又は両方）を、後述する２次元検査装置２の制御部８へ転送（送信処理）するものである。
The transfer means 6 transfers the three-dimensional data (either or both of the three-dimensional image before resin encapsulation and the measured value of the wire 53) created by the three-dimensional data creating means 5 to the two-
２次元検査装置２は、Ｘ線撮像部７と制御部８とから構成されている。Ｘ線撮像部７は、Ｘ線発生装置（図示省略）によって発せられたＸ線がＸ線照射部（図示省略）から半導体装置へ照射し、半導体装置を透過したＸ線をＸ線センサによって撮像することで画像データを取得する。
The two-
制御部８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータで構成できる。マイクロコンピュータには記憶装置が接続される。記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ－Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等から構成できる。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
The
制御部８は、２次元画像作成手段９と、紐付手段１０と、閾値調整手段１１と、検査手段１２とを備えている。２次元画像作成手段９は、Ｘ線撮影部７により取得され、制御部８のメモリ（図示省略）に格納されている半導体装置の画像データから、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像（図２に示すように、上方から見た画像）を作成する。
The
紐付手段１０は、半導体装置の２次元画像と、その半導体装置の検査箇所における３次元データとを紐付（対応）させるものである。例えば、基板本体５０に夫々固有のＱＲコード（登録商標）５５が存在する場合に、２次元画像のＱＲコードを読み取れば、いずれの半導体装置についての２次元画像であるかが特定できる。検査箇所（検査ユニット）がチップ毎である場合、図２においてチップ５１Ａの場所での３次元データを対応させ、チップ５１Ｂの場所での３次元データを対応させる。このようにして、夫々の検査箇所における３次元データを対応させる。
The associating means 10 associates (corresponds) the two-dimensional image of the semiconductor device with the three-dimensional data at the inspection point of the semiconductor device. For example, when a QR code (registered trademark) 55 unique to each of the substrate
閾値調整手段１１は、３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行うものである。すなわち、閾値調整手段１１は、３次元データ（樹脂封止前の実際の半導体装置の状態）と２次元画像（樹脂封止後の半導体装置の状態）とからワイヤ５３の変化量の情報を得て、そのワイヤ５３の変化量の情報に応じて、個々（ワイヤ５３の夫々又は個片体（半導体装置又はチップ５１）の夫々）に閾値を設定する。つまり、３次元検査において樹脂封止前のワイヤ５３の状態を基準として、基準からどの程度ワイヤ５３が変化しているかによって、２次元検査での合否判定基準を厳しくするような閾値を設定したり、２次元検査での合否判定基準を緩くしたりするようにして、検査箇所の個々に夫々異なる閾値を設定する。
The threshold value adjusting means 11 adjusts the threshold value when inspecting the semiconductor device using a two-dimensional image based on the three-dimensional data. That is, the threshold adjusting means 11 obtains information on the amount of change in the
本実施形態における閾値とは、ワイヤ５３とチップ５１との隙間、ワイヤ５３の最高点高さ、及びワイヤ５３間の距離の全部又は一部が所定範囲内となるために許容されるワイヤ流れ量（変形量）である。また、前記所定範囲とは、予め設定された任意の範囲であり、ワイヤ５３とチップ５１との隙間、ワイヤ５３の最高点高さ、及びワイヤ５３間の距離の寸法範囲である。例えば、ワイヤ５３毎に閾値を設定する場合、ワイヤ５３とチップ５１との隙間、ワイヤ５３の最高点高さ、及びワイヤ５３間の距離の全部又は一部が所定範囲内となるためには、ワイヤ１番は、右方向３０μｍまで、左方向１０μｍまで許容され、ワイヤ２番は、右方向１５μｍまで、左方向４０μｍまで許容される。このようにして、閾値の設定を行う。
The threshold value in the present embodiment is the amount of wire flow allowed so that the gap between the
検査手段１２は、図３に示すように、３次元画像から樹脂封止前の半導体装置の２次元画像を作成する封止前２次元画像作成手段１３と、樹脂封止前の半導体装置の２次元画像、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像、及びワイヤ５３の計測値に基づいて半導体装置の外観検査を行う解析手段１４とを備える。
As shown in FIG. 3, the inspection means 12 includes a pre-sealing two-dimensional image creating means 13 for creating a two-dimensional image of a semiconductor device before resin encapsulation from a three-dimensional image, and a semiconductor device before resin encapsulation. It is provided with a three-dimensional image, a two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation, and an analysis means 14 for inspecting the appearance of the semiconductor device based on the measured value of the
本実施形態の検査システムは、検査プログラムを、３次元検査装置及び２次元検査装置にインストールすることで実現することができる。その検査プログラムは、３次元検査装置１に、樹脂封止前の半導体装置の３次元検査による３次元データを作成させるステップと、前記３次元検査装置１に、前記３次元データを前記２次元検査装置２に転送させるステップと、前記２次元検査装置２に、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成させるステップと、前記２次元検査装置２に、前記３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行わせるステップと、前記２次元検査装置２に、前記閾値に基づいて、２次元画像から半導体装置の検査を行わせるステップとを備えている。
The inspection system of the present embodiment can be realized by installing an inspection program in a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device. The inspection program includes a step of causing the three-
前記検査プログラムがインストールされた本実施形態の検査システムを使用してボンディングワイヤを有する半導体装置の樹脂封止後の状態を検査する検査方法を図４及び図５を用いて説明する。半導体装置は、図４に示すように、ウェハのダイシング２１、ダイボンディング２２、ワイヤボンディング２３、３次元検査２４、樹脂封止２５、２次元検査２６、仕上げ（捺印）２７、通電検査２８を順に実行することにより製造されて出荷される。
An inspection method for inspecting the state of the semiconductor device having the bonding wire after resin encapsulation using the inspection system of the present embodiment in which the inspection program is installed will be described with reference to FIGS. 4 and 5. As shown in FIG. 4, the semiconductor device includes wafer dicing 21, die
ダイシング２１では、半導体ウェハをチップ領域毎にダイシングして個々に分割することによりチップに分割する。ダイボンディング２２では、基板本体（リードフレーム）５０の上面に良品のチップ５１をボンディング（接着）する。ワイヤボンディング２３では、ボンディングされたチップ５１の表面の各電極部（ボンディングパッド５２）と、基板本体５０の各リード端子とをワイヤ５３により電気的に接続する。このようにして、基板本体５０にチップ５１が装着された樹脂封止前の半導体装置を製造する。
In the
この樹脂封止前の半導体装置において３次元検査２４を行い、半導体装置の３次元検査による３次元データを作成する（ステップＳ１）。本実施形態では、３次元データとは３次元画像及びワイヤ５３の計測値である。３次元データの作成方法の一例として、本実施形態では、撮像手段３が、撮像物体である半導体装置の画像データを取得する。この場合、撮像手段３は、半導体装置との距離を変化させて、上下方向に焦点が異なる画像を複数枚取得する（焦点の合った画素位置が夫々異なる画像を取得する）。そして、３次元データ作成手段５は、複数の画像から、例えば特許第６２４６７７５号に記載された方法により、樹脂封止前の半導体装置の３次元画像を取得する。また、３次元データ作成手段５は、半導体装置の撮像と同時に、画素ごとに最大の合焦度評価値を検出した時点における相対距離情報から、半導体装置の高さ情報を得て、ワイヤ５３とチップ５１との隙間、ワイヤ５３の最高点の高さ、隣合うワイヤ５３、５３同士の距離等からなる計測値を作成する。
A three-
転送手段６は、３次元データ作成手段５により作成された３次元データ（樹脂封止前の３次元画像とワイヤ５３の計測値との両方）を、２次元検査装置２の制御部８へ転送（送信処理）する（ステップＳ２）。
The transfer means 6 transfers the three-dimensional data (both the three-dimensional image before resin encapsulation and the measured value of the wire 53) created by the three-dimensional data creation means 5 to the
その後、図４に示すように、半導体装置の樹脂封止２５を行う。すなわち、半導体装置が成形型（キャビティ）内にセットされ、キャビティ内に例えばエポキシ樹脂が注入されて硬化されることにより、チップ５１、ボンディングパッド５２、ワイヤ５３等を一体にモールドしたパッケージが形成される。成形型から離型すれば、樹脂封止後の半導体装置を製造することができる。
After that, as shown in FIG. 4, the resin sealing 25 of the semiconductor device is performed. That is, the semiconductor device is set in the molding die (cavity), and for example, an epoxy resin is injected into the cavity and cured to form a package in which the
この樹脂封止後の半導体装置において２次元検査２６を行い、半導体装置の２次元画像を作成する（ステップＳ３）。すなわち、Ｘ線撮像部７は、上方から半導体装置を撮像し、画像データを取得して、２次元画像作成手段９は、半導体装置の撮像データから、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像（図２に示すように、上方から見た画像）を作成する。
A two-
紐付手段１０は、半導体装置の２次元画像と、その半導体装置の検査箇所における３次元データとを紐付（対応）させる（ステップＳ４）。例えば、基板本体５０に夫々固有のＱＲコード５５が存在する場合に、２次元画像のＱＲコードを読み取れば、いずれの半導体装置についての２次元画像であるかが特定できる。検査箇所（検査ユニット）がチップ毎である場合、図２においてチップ５１Ａの場所での３次元データを対応させ、チップ５１Ｂの場所での３次元データを対応させる。
The associating means 10 associates (corresponds) the two-dimensional image of the semiconductor device with the three-dimensional data at the inspection point of the semiconductor device (step S4). For example, when a
閾値調整手段１１は、３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行う（ステップＳ５）。すなわち、閾値調整手段１１は、３次元データ（樹脂封止前の実際の半導体装置の状態）と２次元画像（樹脂封止後の半導体装置の状態）とからワイヤ５３の変化量の情報を得て、そのワイヤ５３の変化量の情報に応じて、個々（ワイヤ５３の夫々又は個片体（半導体装置又はチップ５１）の夫々であり、本実施形態ではチップ５１）に閾値を設定する。つまり、３次元検査において樹脂封止前のワイヤ５３の状態を基準として、基準からどの程度ワイヤ５３が変化しているかによって、２次元検査での合否判定基準を厳しくするような閾値を設定したり、２次元検査での合否判定基準を緩くしたりするようにして、検査箇所の個々（チップ５１ごと）に夫々異なる閾値を設定する。
The threshold value adjusting means 11 adjusts the threshold value when inspecting the semiconductor device using a two-dimensional image based on the three-dimensional data (step S5). That is, the threshold adjusting means 11 obtains information on the amount of change in the
例えば、チップ５１Ａにおいて、３次元データによりワイヤ５３Ａが通常より低めである場合に、２次元画像においてワイヤ５３Ａの変化が僅かであっても、ワイヤ５３Ａはチップ５１Ａに接触している可能性が高いと予測される。このため、３次元検査においてワイヤ５３Ａが通常より低めである場合には、チップ５１Ａの２次元検査でのワイヤ５３Ａとチップ５１Ａとの接触についての合否判定基準を厳しくするような閾値を設定する。また、チップ５１Ｂにおいて、３次元データによりワイヤ５３Ｂが通常より高めである場合に、２次元画像においてワイヤ５３Ｂの変化が僅かであれば、ワイヤ５３Ｂはチップ５１Ｂに接触していない可能性が高いと予測される。このため、３次元検査においてワイヤ５３Ｂが通常より高めである場合には、チップ５１Ｂの２次元検査でのワイヤ５３Ａとチップ５１Ａとの接触についての合否判定基準を緩くするような閾値を設定する。
For example, in the
閾値の設定方法の他の例として、チップ５１Ａにおいて、３次元データにより隣合うワイヤ５３Ａ同士が接近している箇所がある場合に、２次元画像においてワイヤ５３Ａの変化が僅かであっても、その場所において隣合うワイヤ５３Ａ同士が接触していたり、隙間が正常ではなかったりする可能性が高いと予測される。このため、３次元検査において隣合うワイヤ５３Ａ同士が接近している場合には、チップ５１Ａの２次元検査での隣合うワイヤ５３Ａ同士の接触や隙間が正常であるか否かについての合否判定基準を厳しくするような閾値を設定する。また、チップ５１Ｂにおいて、３次元データにより隣合うワイヤ５３Ｂ同士が接近している箇所がない場合に、２次元画像においてワイヤ５３Ｂの変化が僅かであれば、隣合うワイヤ５３Ｂ同士が接触しておらず、隙間が正常である可能性が高いと予測される。このため、３次元検査において隣合うワイヤ５３Ｂ同士が接近している箇所がない場合には、チップ５１Ｂの２次元検査での隣合うワイヤ５３Ｂ同士の接触や隙間が正常であるか否かについての合否判定基準を緩くするような閾値を設定する。
As another example of the method of setting the threshold value, when there is a place where
検査手段１２は、２次元画像により半導体装置の検査を行う（ステップＳ６）。本実施形態では、封止前２次元画像作成手段１３が、３次元画像を加工して樹脂封止前の半導体装置の２次元画像（樹脂封止後の半導体装置の２次元画像と比較可能であり、ワイヤ５３の変化量がわかる２次元画像）を作成する。そして、解析手段１４が樹脂封止前の半導体装置の２次元画像と樹脂封止後の半導体装置の２次元画像とを対比させて、ワイヤ５３の２次元的（平面視）な変化量を求めるとともに、ワイヤ５３の計測値（ワイヤ５３の高さ情報であり、ワイヤ５３とチップ５１との隙間、ワイヤ５３の最高点の高さ、ワイヤ５３、５３同士の距離）に基づいて、半導体装置の検査を行う。
The inspection means 12 inspects the semiconductor device using a two-dimensional image (step S6). In the present embodiment, the pre-sealing two-dimensional image creating means 13 can process a three-dimensional image and compare it with a two-dimensional image of the semiconductor device before resin encapsulation (comparable with the two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation). Yes, a two-dimensional image showing the amount of change in the wire 53) is created. Then, the analysis means 14 compares the two-dimensional image of the semiconductor device before resin encapsulation with the two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation to obtain a two-dimensional (planar view) change amount of the
この場合、半導体装置の検査としては、ワイヤ５３のチップ５１との接触があるか否か、隣合うワイヤ５３同士の接触があるか否か、隣合うワイヤ５３同士の隙間が十分であるか否か等を判別し、合否判定を行う。この場合、チップ５１Ａとチップ５１Ｂとでは、ワイヤ５３のチップ５１との接触があるか否かを判別する場合の閾値が異なり、また、隣合うワイヤ５３同士の接触があるか否かを判別する場合の閾値が異なり、隣合うワイヤ５３同士の隙間が十分であるか否かを判別する場合の閾値が異なる。
In this case, as an inspection of the semiconductor device, whether or not the
その後、仕上げ（捺印）２７にて、樹脂封止後の半導体装置（パッケージ）に製品の品番、ロッド番号等、その製品を識別するための捺印を行い、通電検査２８にて、半導体装置を電気的に検査する。
After that, in the finishing (seal) 27, the semiconductor device (package) after resin encapsulation is stamped to identify the product such as the product number, rod number, etc., and the semiconductor device is electrically operated in the
本発明の検査システム、検査方法、及び検査プログラムは、樹脂封止前の半導体装置の３次元データを２次元検査装置２に転送し、３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査の閾値の調整を行うことができる。すなわち、樹脂封止前の実際の半導体装置の状態と、樹脂封止後の半導体装置の状態とに基づいて、ワイヤ５３の変化量の情報を得ることができるため、正確なワイヤ５３の変化量の情報を得ることができる。これにより、樹脂封止後の半導体装置の検査において適切な閾値を設定することができる。さらに、そのワイヤ５３の変化量の情報に応じて、チップ５１ごとに閾値を設定することができるため、樹脂封止後の半導体装置の検査は２次元検査でありながらも、正確に半導体装置の検査を行うことができて、検査の信頼性が高いものとなる。また、２次元検査であるため、撮影時間が短く、演算処理量が少なくなり、低コストなものとなる。
In the inspection system, inspection method, and inspection program of the present invention, the three-dimensional data of the semiconductor device before resin encapsulation is transferred to the two-
第２の実施形態の検査システムとして、図６に示すように、閾値調整手段を備えておらず、また、検査手段１２が前記第１実施形態の検査システムと相違する。第２実施形態の検査システムの検査手段１２は、図７に示すように、３次元画像と樹脂封止後の半導体装置の２次元画像とから、樹脂封止後の半導体装置の３次元形状が予測された３次元予測画像を作成する３次元予測画像作成手段１５と、解析手段１６とを備えている。 As shown in FIG. 6, the inspection system of the second embodiment does not include the threshold value adjusting means, and the inspection means 12 is different from the inspection system of the first embodiment. As shown in FIG. 7, in the inspection means 12 of the inspection system of the second embodiment, the three-dimensional shape of the semiconductor device after resin encapsulation is obtained from the three-dimensional image and the two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation. It includes a three-dimensional prediction image creating means 15 for creating a predicted three-dimensional prediction image, and an analysis means 16.
第２実施形態の検査システムの検査手段１２の検査方法としては、３次元予測画像作成手段１５が、３次元画像と、樹脂封止後の２次元画像を組み合わせて、樹脂封止後の半導体装置の３次元形状が予測された３次元予測画像を作成する。そして、解析手段１６は、３次元予測画像に基づいて、ワイヤ５３のチップ５１との接触があるか否か、隣合うワイヤ５３同士の接触があるか否か、隣合うワイヤ５３同士の隙間が十分であるか否か等を判別し、合否判定を行う。この場合は、閾値の調整は行わずに、予め与えられた閾値で合否判定を行う。
As an inspection method of the inspection means 12 of the inspection system of the second embodiment, the three-dimensional prediction image creating means 15 combines a three-dimensional image and a two-dimensional image after resin encapsulation to form a semiconductor device after resin encapsulation. Create a 3D predicted image in which the 3D shape of is predicted. Then, based on the three-dimensional prediction image, the analysis means 16 determines whether or not the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、撮像手段は、ＣＣＤカメラに限られず、ＣＭＯＳカメラ、３Ｄカメラ等種々のものを採用することができる。３次元検査の方法としては、例えば、ステレオ方式、共焦点法、光切断等の方法により行ってもよく、３次元画像を作成する方法や、計測値を測定する方法としては、公知公用の種々の手段を用いることができ、半導体装置の高さ情報を得るためのセンサを備えていてもよい。２次元検査の方法も実施形態におけるＸ線検査は一例であり、検査する光線がＸ線以外であったり、他の方法により２次元検査するものであったりしてもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways. For example, the imaging means is not limited to the CCD camera, but the CMOS camera and the 3D camera. Various things such as can be adopted. As a method of three-dimensional inspection, for example, a stereo method, a cofocal method, a method of optical cutoff, or the like may be used, and various publicly known and publicly available methods may be used for creating a three-dimensional image and measuring measured values. The above means can be used, and a sensor for obtaining height information of the semiconductor device may be provided. The method of the two-dimensional inspection is also an example of the X-ray inspection in the embodiment, and the light beam to be inspected may be other than the X-ray, or the two-dimensional inspection may be performed by another method.
ワイヤ５３の計測値は、ワイヤ５３とチップ５１との隙間、ワイヤ５３の最高点の高さ、隣合うワイヤ５３同士の距離のいずれか１つ又は２つであってもよい。３次元検査装置から２次元検査装置に転送する３次元データは、３次元画像と計測値のいずれか一方であってもよく、両方でもよい。２次元検査を行う際、合否判定の閾値を設定するユニットは、実施形態のようにチップ５１ごとであってもよいし、半導体装置ごとであってもよいし、ワイヤ５３ごとであってもよい。
The measured value of the
紐付手段１０により半導体装置を識別するものとしては、ＱＲコード以外にバーコードや２次元コード（データマトリックスコード）であってもよい。 In addition to the QR code, a bar code or a two-dimensional code (data matrix code) may be used to identify the semiconductor device by the linking means 10.
検査対象となる半導体装置としては、種々のものであってよく、例えばチップ５１が階段状に積層されており、夫々のチップ５１にボンディングパッド５２が設けられて、ワイヤ５３が上下方向に隙間を有した状態で存在するようなものであってもよい。
The semiconductor device to be inspected may be various, for example, chips 51 are stacked in a stepped manner,
半導体装置の２次元検査の検査内容としては、実施形態のように、隣合うワイヤ５３同士の接近、隣合うワイヤ５３の接触が疑われる箇所を検出したり、ワイヤ５３のチップ５１との接触箇所を検出したりする他、ワイヤ５３の曲り、高さ、ループ形状等を検査したり等、種々の検査内容とすることができる。
As the inspection contents of the two-dimensional inspection of the semiconductor device, as in the embodiment, the approaching points between the
１ ３次元検査装置
２ ２次元検査装置
５ ３次元データ作成手段
６ 転送手段
９ ２次元画像作成手段
１０ 紐付手段
１１ 閾値調整手段
１２ 検査手段
５３ ワイヤ
1
Claims (7)
前記３次元検査装置は、樹脂封止前の半導体装置の３次元検査により得られる３次元画像又はボンディングワイヤの計測値の少なくともいずれかである３次元データを作成する３次元データ作成手段と、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送する転送手段とを備え、
前記２次元検査装置は、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成する２次元画像作成手段と、前記３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行う閾値調整手段と、前記閾値に基づいて、２次元画像から半導体装置の検査を行う検査手段とを備えたことを特徴とする検査システム。 In an inspection system equipped with a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device, which inspects the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin encapsulation.
The three-dimensional inspection device includes a three-dimensional data creating means for creating three-dimensional data which is at least one of a three-dimensional image obtained by a three-dimensional inspection of a semiconductor device before resin encapsulation and a measured value of a bonding wire, and the above-mentioned three-dimensional inspection device. A transfer means for transferring 3D data to the 2D inspection device is provided.
The two-dimensional inspection device is a two-dimensional image creating means for creating a two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation, and a threshold value for inspecting the semiconductor device with a two-dimensional image based on the three-dimensional data. An inspection system including a threshold adjusting means for adjusting and an inspection means for inspecting a semiconductor device from a two-dimensional image based on the threshold.
前記３次元検査装置は、樹脂封止前の半導体装置の３次元検査により得られる３次元画像又はボンディングワイヤの計測値の少なくともいずれかである３次元データを作成する３次元データ作成手段と、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送する転送手段とを備え、
前記２次元検査装置は、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成する２次元画像作成手段と、半導体装置の検査を行う検査手段とを備え、
前記検査手段は、３次元画像と樹脂封止後の半導体装置の２次元画像とから、樹脂封止後の半導体装置の３次元形状が予測された３次元予測画像を作成する３次元予測画像作成手段を備え、３次元予測画像に基づいて半導体装置の検査を行うことを特徴とする検査システム。 In an inspection system equipped with a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device, which inspects the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin encapsulation.
The three-dimensional inspection device includes a three-dimensional data creating means for creating three-dimensional data which is at least one of a three-dimensional image obtained by a three-dimensional inspection of a semiconductor device before resin encapsulation and a measured value of a bonding wire, and the above-mentioned three-dimensional inspection device. A transfer means for transferring 3D data to the 2D inspection device is provided.
The two-dimensional inspection device includes a two-dimensional image creating means for creating a two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation, and an inspection means for inspecting the semiconductor device.
The inspection means creates a three-dimensional prediction image in which the three-dimensional shape of the semiconductor device after resin encapsulation is predicted from the three-dimensional image and the two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation. An inspection system including means for inspecting a semiconductor device based on a three-dimensional predicted image.
前記３次元検査装置にて樹脂封止前の半導体装置の３次元検査による３次元データを作成し、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送し、
前記２次元検査装置にて樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成し、前記３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行い、前記閾値に基づいて、２次元画像から半導体装置の検査を行うことを特徴とする検査方法。 In an inspection method that includes a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device and inspects the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin sealing.
The three-dimensional inspection device creates three-dimensional data by three-dimensional inspection of the semiconductor device before resin encapsulation, and the three-dimensional data is transferred to the two-dimensional inspection device.
A two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation is created by the two-dimensional inspection device, and the threshold value for inspecting the semiconductor device with the two-dimensional image is adjusted based on the three-dimensional data. An inspection method characterized by inspecting a semiconductor device from a two-dimensional image based on the above.
前記３次元検査装置に、樹脂封止前の半導体装置の３次元検査による３次元データを作成させるステップと、前記３次元検査装置に、前記３次元データを前記２次元検査装置に転送させるステップと、
前記２次元検査装置に、樹脂封止後の半導体装置の２次元画像を作成させるステップと、前記２次元検査装置に、前記３次元データに基づいて、２次元画像による半導体装置の検査を行う際の閾値の調整を行わせるステップと、前記２次元検査装置に、前記閾値に基づいて、２次元画像から半導体装置の検査を行わせるステップとを備えたことを特徴とする検査プログラム。 In an inspection program that inspects the state of a semiconductor device having a bonding wire after resin encapsulation in an inspection system equipped with a three-dimensional inspection device and a two-dimensional inspection device.
A step of causing the three-dimensional inspection device to create three-dimensional data by three-dimensional inspection of the semiconductor device before resin encapsulation, and a step of causing the three-dimensional inspection device to transfer the three-dimensional data to the two-dimensional inspection device. ,
When the two-dimensional inspection device is made to create a two-dimensional image of the semiconductor device after resin encapsulation, and the two-dimensional inspection device is inspected by the two-dimensional image based on the three-dimensional data. An inspection program comprising: a step of adjusting the threshold value of the above, and a step of causing the two-dimensional inspection device to inspect the semiconductor device from a two-dimensional image based on the threshold value.
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