KR960005091B1 - 본딩와이어 검사장치 - Google Patents

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겐지 스가하라
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가부시끼가이샤 신가와
아라이 가즈오
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Abstract

내용 없음.

Description

본딩와이어 검사장치
제1도는 본 발명의 한실시예에 의한 본딩와이어 검사장치의 구성을 도시하는 단면도.
제2도는 제1도의 대물렌즈군의 Z방향 구동구조의 사시도.
제3도는 제1도의 링형상 조명수단의 단면도.
제4도는 제3도의 링형상 조명수단의 배치설명도.
제5도는 조명전환회로의 블록도이다.
제6도는 제1도의 본딩와이어 검사장치의 제어회로 블록도.
제7도는 본딩와이어 검사방법의 1실시예를 예시하는 설명도.
제8도는 제7도의 경우에 있어서 적합치 않음을 나타내는 설명도.
제9(a)도, 제9(b)도, 제9(c)도는 제8도 경우의 영상설명도.
제10도는 본딩와이어 검사방법의 다른 실시예를 도시하는 설명도.
제11도는 제10도의 방법에 의해 검출된 볼형상의 설명도.
제12도는 크레센트 검사방법의 설명도.
제13도는 와이어높이의 검사방법으로 반도체칩에 촛점을 맞춘 설명도.
제14도는 와이어높이의 검사방법으로 리이드에 촛점을 맞춘 설명도.
제15도는 와이어본딩된 반도체장치의 평면도.
제16도는 제15도의 정면도.
제17도는 본딩와이어의 확대정면 설명도.
제18도는 제17도의 평면도.
제19도는 종래의 본딩와이어 검사장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 칩 2 : 패드
3 : 리이드 프레임 4 : 리이드
5 : 와이어 6 : 시료(검사대상물)
38 : 수직조명수단 40 : 저배율용 결상렌즈
41 : 저배율용 카메라 42 : 고배율용 결상렌즈
44 : 고배율용 카메라 50 : 전동조리개
[산업상의 이용분야]
본 발명은 반도체칩의 패드와 리이드프레임의 리이드 사이에 와이어가 본딩된 시료의 본딩와이어 검사장치에 관한다.
[종래의 기술]
제15도 내지 제18도에 도시한 바와같이 반도체칩(1)의 패드(2)의 리이드프레임(3)의 리이드(4) 사이에 와이어(5)가 본딩된 시료(6)의 종래 검사장치는 제19도에 도시하는 것과 같은 구조로 되어 있다.
제15도 내지 제18도에 있어서, (7)은 반도체칩(1)을 리이드프레임(3)에 접착한 페이스트가 비어져 나온 부분을 도시한다. 제19도에 도시한 바와같이 검사대(10)에 재치된 시료(6)의 윗쪽에는 수직조명수단(11)이 배치되고 수직조명수단(11)은 광학계(12)밑부분에 부착되어 있다. 또 광학계(12)의 상부에는 조명된 시료(6)의 상이 광학계(12)로 결상된 영상신호를 출력하는 CCD(광전변환소자)와 구동부로 이루어지는 CCD 카메라(13)가 부착되고 CCD 카메라(13)의 영상신호는 화상처리 계산장치(1)로 처리되어 와이어형상의 인식 및 와이어(5)의 본딩위치를 계측하도록 되어 있다. 상기 수직조명수단(11) 및 CCD 카메라(13)가 부착된 광학계(12)는 XY테이블(15)에 부착되어 있다. 또 수직조명수단(11)내에는 CCD카메라(13)의 밑쪽에 하프밀러(16)가 배열설치되고 하프밀러(16)의 옆쪽에는 콘덴서렌즈(17) 및 전구(18)가 배설되어 있다. 또한 이 종류의 본딩와이어 검사장치로서 예를 들면 일본국 특개평 2-129942호 공보, 특개평 3-76137호 공보등을 들 수 있다.
그런데 수직조명수단(11)을 ON으로 하면 수직조명수단(11)의 조명은 전구(18)의 조사광이 콘덴서렌즈(17) 및 하프밀러(16)를 통해서 시료(6)에 수직으로 조사된다. 따라서 XY 테이블(14)을 구동해서 CCD 카메라(13)를 검사대상부분의 윗쪽에 위치시키고 CCD 카메라(13)로 잡은 미소검사 대상부분의 영상신호를 영상처리 계산장치(14)를 사용해서 노이즈제거, 검사부분의 에지강조, 영상의 확대 또는 축소등을 하여 미소검사 대상부분의 영향을 보기 쉽게 하기 위한 개선(복원) 작업을 한후, 검사측정을 행한다. 이와같이 미소검사 대상부분을 광학적으로 결상시켜서 검사하는 경우 광학계(12)의 배율을 높게(2/3인치 CCD 카메라를 사용한 때는 2~3배)하고 있다.
[발명이 해결하기 위한 수단]
상기의 종래기술은 수직조명수단(11)의 일정한 조명을 검사대상물인 시료(6)에 조사하고 있다. 그러나 본딩와이어의 검사의 경우에는 반도체페릿(1) 쪽은 경면(鏡面)이나, 리이드(4) 표면에서는 凹凸이 크며, 상기 종래기술에서는 크레센트(56)이외도 어둡게 비쳐 버린다. 이와같이 검사대상부분의 상태가 틀리는 경우 종래와 같이 일정한 조명에서는 검사대상부분에 따라서는 반사량이 크게 다름으로 영상상태가 나쁜 경우가 있으며 고정밀도의 검사가 이루어지지 않는다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 검사대상부분에 의한 영양상태의 불적절함을 해소할 수 있는 본딩와이어 검사장치를 제공함에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 반도체칩의 패드와 리이드프레임의 리이드에 본딩된 와이어를 검사하는 본딩와이어 검사장치에 있어서 검사대상물 윗쪽에서 조명하는 수직조명수단과, 이 수직조명수단에 의한 반사광을 받아서 검사 대상부분을 결상시키는 광학적수단과, 이 광학적수단에 의해 결상된 상을 촬상하는 카메라와 상기 조직조명수단의 밑쪽에 배설해서 개구의 직경을 전기적으로 변화시킬 수 있는 전동조리개를 갖춘 것을 특징으로 한다.
[작용]
전동조리개의 개구의 직경을 크게 하면 수직조사수단의 조명은 어느 각도를 갖고 검사대상물에 조사된다. 또 전동조리개의 개구의 직경을 작게 하면 평행광선으로 되어 검사대상물에 조사된다.
그래서 예를 들면 패드에 본딩된 볼을 검사하는 경우에는 전동조리개를 죄어서(개구의 직경을 작게 해서) 수직조명의 빛을 평행으로 한다.
이것으로서 볼부에서의 반사광이 광학적수단으로 입광하는 량이 적으며 또 볼부주변은 경면으로 광학적수단에 입광되는 량이 많음으로 볼부의 형상이 검게 영상된다. 또 예를 들면 리이드에 본딩된 크레센트를 검사할 경우에는 상기한 평행광선으로 조명한 경우 크레센트는 리이드보다 란반산가 적음으로 어둡게 영상된다. 그러나 리이드에는 凹凸이 있음으로 밝음에 얼룩이 발생한다.
그래서 전동조리개를 열어서(개구의 직경을 크게 해서) 크레센트로의 조사에 각도를 갖도록 하면 상기한 수직조명에 의한 리이드의 밝음의 얼룩이 없어진다.
[실시예]
이하 본 발명의 한실시예를 제1도 내지 제6도에 설명한다. 또한 제15도 내지 제18도와 같은 부재는 동일부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
제1도에 도시된 바와같이 X구동용모우터(20) 및 Y구동용모우터에 의해서 XY방향으로 구동되는 XY테이블(22)에는 옵트(opto)헤드(23)가 고정되어 있다. 옵토헤드(23)는 검사대(10)의 표면에 대향해서 배설된 대물렌즈군(24)을 갖고 있다. 대물렌즈군(24)은 제1도 및 제2도에 도시하는 바와같이 리니어게이지(26)에 상하동이 가능토록 설치되어 있다. 또 대물렌즈군(24)은 로울러지지판(27)에 고정되어 있으며 로울러지지판(27)에는 로울러(28)가 회전이 자유롭게 떠받쳐져 있다.
또 옵토헤드(23)에는 Z구동용모우터(29)가 고정되어 있으며 Z구동용모우터(29)의 출력축에는 캠(30)이 고정되어 있다. 그리고 상기 로울러(28)가 캠(30)에 압접하도록 로울러지지판(27)은 스프링(31)으로 밑쪽에 가입되어 있다.
상기 대물렌즈군(24)의 윗쪽에는 빛을 갈라지도록 하기 위한 하프프리즘(35)이 배설되고 하프프리즘(35) 윗쪽에는 확산판(37)이 배설되고 또다시 확산판(37) 윗쪽에는 수직용조명(38)이 배설되어 있다. 또 상기 하프프리즘(35) 오른쪽에는 하프프리즘(39)이 배설되고, 하프프리즘(39) 윗쪽에는 저배율용 결상렌즈군(40)이 배설되어 있다.
그리고 저배율용 결상렌즈군(40) 윗쪽에는 저배율용 카메라(41)가 배설되어 있다. 상기 하프프리즘(39)의 오른쪽에는 고배율용 결상카메라군(42)가 배설되고 고배율용 결상렌즈군(42)의 오른쪽에는 밀러(43)가 배설되고 있다. 그리고 밀러(43) 윗쪽에는 고배율용 카메라(44)가 배설되어 있다.
상기 수직용조명(38) 밑쪽의 하프프리즘(35)과 하프프리즘(39)간, 및 하프프리즘(39)과 고배율용 결상렌즈군(42)간에는 각각 전동조리개(50,51,52)가 배설되어 있으며 이것들의 전동조리개(50,51,52)는 각각 조명조리개 구동부(53), 저배조리개 구동부(54) 고매조리개 구동부(55)에서 구동되며 전동조리개(50,51,52)의 개구의 직경이 변화된다. 여기서 전동조리개(50,51,52)는 예를 들면 카메라의 조리개와 같은 것으로서 전동조리개(50)는 검사대상에 대한 수직조명의 조사각도를 제어하는 것이다. 전동조리개(51)는 대물렌즈군(24)의 개구의 직경을 조정 즉 촛점심도를 조정하는 것이다. 또 전동조리개(52)는 저배율 및 고배율에 의해서 결상된 밝음을 같게 하는 것이다.
상기 대물렌즈군(24) 밑쪽에는 옵토헤드(23)에 부착된 링형상조명수단(60)이 배설되어 있다. 링형상조명수단(60)은 제3도 및 제4도에 도시한 바와 같이 조명유지판(61)의 개구부(61a) 주변에 다수개의 LED(62)가 링형상으로 배열설치되어 부착된 고조사각도 링형상조명기(63)와 이 고조사각도 링형상조명기(63)보다 직경이 큰부분(바깥쪽)에 다수개의 LED(64)가 링형상으로 배설하여 부착된 저조사각도 링형상조명기(64)를 갖고 있다. 고조사각도 링형상조명기(63) 및 저조사각도의 링형상조명기(65)의 각 LED(62, 64)는 각각 CCD 카메라(22)의 광축중심의 방향으로 향하고 있으며, 고조사각도 링형상조명기(63)의 수평면에 대한 경사각은 약 30∼35도, 저조사각도의 링형상조명기(65)의 수평면에 대한 경사각은 약 5∼15도로 되어 있다. 또 상기 조명유지판(61)상에는 지주(66)를 통하여 부착판(67)이 올려 놓아지고 조명유지판(61)는 지주(66)에 끼워진 나사(68)에 의해 부착판(67)에 고정되어 있다. 또 지주(66)에는 스페이서(69)가 끼워져 있으며 스페이서(69)와 부착판(67) 사이에는 차광판(70) 및 커버(71)가 배설되어 있다.
또한 제3도에 있어서 LED(62, 64)는 왼쪽 및 오른쪽만 도시했다. 또 제4도에 있어서, LED(62, 64)를 점선으로 도시하며 일부 생략하여 도시했다.
상기 고조사각도 링형상조명기(63) 및 저조사각도의 링형상조명기(65)의 각 LED(62, 64)는 제5도에 도시하는 조명변환회로에 의해서 점등된다. 각 LED(62, 64)는 한쪽끝이 저항(80)을 개재하여 프로그래멀 정전압회로(81, 82)에 접속되고 다른끝이 트랜지스터(83)의 콜렉터에 접속되어 있다.
트랜지스터(83)의 에미터는 접지되어 트랜지스터(83)의 베이스는 래치용 레지스터군(83)을 통해서 시프트 레지스터군(85)에 접속되고 있다. 상기 래치용 레지스터군(84)에는 로우드신호(86)가 입력되고 상기 스프트 레지스터군(85)에는 하이·로우(H·L)의 입력신호(86)가 입력되고 시프트 레지스터군(85)의 각 시프트 레지스터에는 클로크신호(88)가 입력된다.
제6도에 도시한 바와같이 상기 저배율용 카메라(41) 및 고배율용 카메라(44)는 결상된 상을 전기신호로 변환해서 화상처리부(90)에 보내고 화상처리부(90)에서 처리된 화상은 모니터(91)에 표시되는 동시에 메모리(92)를 갖고 있는 메인콘트로울러(93)로 보내진다. 또 메인콘트롤러(93)의 신호에 의해서 화상처리부(90)가 작동한다. 상기 X구동용모우터(20), Y구동용모우터(21) 및 Z구동용모우터(29)는 메인콘트로울러(93)에 의해 제어되는 동시에 X구동용모우터(20), Y구동용모우터(21) 및 Z구동용모우터(29)의 위치신호는 메인콘트로울러(93)로 보내진다. 또 상기 조명조리개 구동부(53), 저배조리개 구동부(54), 고배조리개 구동부(55), 수직용조명(38), 고조사각도의 링형상조명기(63) 및 저조사각도의 링형상조명기(65)는 메인콘트로울러(93)에 의해 제어된다.
다음에 제7도 내지 제18도를 참작하면서 동작에 대해 설명한다. 검사실행으로 들어가기전에 다음 내용의 옵토헤드정보를 사전에 메모리(92)에 입력하여 기억시킨다. 우선 검사대상과 같은 종류의 샘플을 준비하여 패드(2), 리이드(4)의 위치를 산출하기 위한 얼라이먼트점 및 얼라이먼트화상을 메모리(92)에 기억시킨다. 이때 각 전동조리개(50, 51, 52)의 개구의 직경, Z구동용모우터(29)의 위치도 메모리(92)에 기억시켜 검사실행시에 이용한다.
상기 얼라이먼트점은 제15도에 도시하는 바와같이 일반적으로 예를 들면 반도체칩(1)측의 (2a, 2b)의 2점, 라이드(4) 측의 (4a, 4b)의 2점 합계 4점을 사용한다.
우선 검사대상물인 시료(6)의 반도체칩(1) 측의 얼라이먼트점(2a, 2b) 및 리이드(4)측의 얼라이먼트점(4a, 4b)의 위치보정을 고정밀도로 안정화시키기 위해 링형상 조명수단(60)의 조명을 OFF로 하고 수직용조명(38)만을 ON으로 하여 시야를 밝게 한다. 또 고배용 카메라(44)를 사용하여 전동조리개(51)의 개구의 직경을 작게하고 전동조리개(50)의 개구의직경은 약간 작도록 하여 촛점의 심도를 크게 한다.
그래서 검사대(10)에 검사대상물인 시료(6)가 위치결정되면 사전에 메모리(92)에 기억되어 있는 반도체칩(1)측의 얼라이먼트점(2a)의 좌표에 의해 XY테이블(22)이 이동하여 대물렌즈군(24)의 중심이 얼라이먼트점(2a)부근의 윗쪽에 위치해서 시료(6)의 얼라이먼트점(2a)을 찾아낸다. 또 그때 대물렌즈군(24)에 의해 거두어 들여지는 얼라이먼트점(2a)의 상의 촛점이 맞도록 Z구동용모우터(29)를 기억위치까지 구동시켜서 대물렌즈군(24)을 상하동시킨다. 즉 Z구동용모우터(29)를 구동시키면 캠(30)에 의해 로울러(28), 로울러지지판(27)의 개재하여 대물렌즈군(24)이 상하동 시켜진다. 또 수직용조명(38)의 빛은 확산판(37), 전동조리개(50), 조명용렌즈군(36), 하프프리즘(35) 및 대물렌즈(24)을 통하여 얼라이먼트점(2a) 부근에 조사된다.
얼라이먼트점(2a) 부근의 상은 대물렌즈군(24), 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39), 고배율용 결상렌즈군(42) 및 밀러(43)를 통하여 고배율용 카메라(44)로 촬영된 상은 화상처리부(39)에서 처리되며 모니터(91)에 비추어짐과 동시에 메인콘트로울러(93)에 의해 메모리(92)에 기억된다. 다른 얼라이먼트점(2b, 4a, 4b)도 똑같이 검출된다. 그래서 이것들의 검출된 얼라이먼트점(2a, 2b, 4a, 4b)의 위치좌표에 의해 메모리(92)에 기억되어 있는 각 패드(2) 및 각 리이드(4)의 위치좌표는 메인콘트로울러(93)에 의해 수정된다.
또한 얼라이먼트점(2a, 2b) 및 (4a, 4b)의 검사시의 전동조리개(50, 51, 52)의 조건, 수직조명(38)의 강약 Z구동용모우터(29)의 회전위치(대물렌즈군 (24)의 위치) 등은 설정시의 것을 사용한다.
통상적으로 반도체칩(1)의 높이방향의 불균형은 반도체칩(1)과 리이드프레임(3)간에 페이스트(7)가 존재하기 때문에 약 20∼30㎛ 정도 있으며 반도체칩(1)의 표면은 수평방향에 대해 근소한 경사를 갖고 있다.
이 높이방향의 어긋남을 검출하기 위해서 미리 입력되어 있는 반도체칩(1)상의 3점 예를 들면(2a, 2c, 2b)에 XY테이블(22)을 구동시켜서 대물렌즈군(24)을 이동시키고 또 Z구동용모우터(29)를 구동시켜서 대물렌즈군(24)을 상하동시켜서 자동적으로 촛점맞춤을 행한다. 그리고 이때의 높이의 수치(Z구동용모우터 (29)의 회전위치)을 메인콘트로울러(93)에 기억시킨다.
상기 자동촛점 맞춤법에 대해서는 각가지 방법이 있으나 본 실시예에 있어서는 패턴매치법과 히스토그램법을 조합해서 행했다. 이것은 전동조리개(51)의 개구의 직경을 크게하여 촛점의 심도를 얕게 하고 미리 기억되어 있는 Z구동용모우터(29)의 회전위치로부터 대물렌즈군(24)을 ±50㎛ 이동시키면서 패턴매칭의 매칭치과 그때의 화상의 히스토그램을 이용해서 그최대치를 합촛점으로 했다.
이와같이 해서 검출된 반도체칩(1) 표면의 3점의 높이의 불균형과 반도체칩(1)의 사이즈로부터 볼(5a)이 존재하는 위치에서의 합초점(Z구동용모우터 (29)의 회전위치)을 알 수 있음으로 이하에 설명하는 볼(5a)의 검사시에는 볼(5a)이 존재하는 위치에 XY테이블(22) 및 Z구동용모우터(29)를 구동해서 대물렌즈군(24)을 위치시켜서 볼(5a)의 검사를 행한다.
다음에 시료(6)의 볼(5a), 크레센트(5b), 와이어(5)가 검사된다. 지금 한예로서 와이어(5A)에 대한 볼(5a), 크레센트(5b) 및 와이어(5A)의 검사에 대해 설명한다.
볼(5a)의 검사시에는 XY테이블(22)을 구동해서 대물렌즈군(24)의 중심을 위치수정한 볼(5a)의 위치에 일치시킨다. 그리고 볼형상 및 그 재질(금경면)으로부터 수직용조명(38)을 사용해서 밝은 시야로 하여 볼(5a)을 어둡게 비춰서 검사를 한다. 즉 수직용조명(38)을 ON으로 하고 링형상의 조명수단(60)을 OFF로 한다. 또 전동조리개(50, 51)는 좀 작게 한다. 전동조리개(50)를 죄어서 작게 하면 수직조명(38)의 빛은 평행으로 되며 시료(6)에 수직으로 조사된다.
또 전동조리개(50)를 벌려서 개구의 직경을 크게 하면, 수직조명(38)의 빛은 시료(6)에 비스듬하게 조사된다. 즉 전동조리개(50)의 개구의 직경을 바꿈으로써 시료(6)의 영상의 정도가 바뀐다. 수직용조명(38)의 빛은 상기한 바와같이 확산판(37), 전동조리개(52), 조명용렌즈(36), 하프프리즘(35), 대물렌즈군(24)을 거쳐서 제7도에 도시하는 바와같이 볼부(5a)에 수직으로 조사된다.
볼부(5a)주변의 패드(2)는 일반적으로 증착알루미늄이며 수직조명(38)을 사용해서 밝은 시야로 검사할 경우에는 그 표면상태로부터의 란반사가 많으며 또 볼부(5a)의 표면은 Au경면상태이며 그 형상으로부터의 란반사가 적다.
이것으로서 볼부(5a)는 그 주변보다 어둡게(검게) 비치고 볼부(5a)의 형상이 대물렌즈군(24), 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39), 전동조리개(52), 고배율용 결상렌즈군(42) 및 밀러(43)를 거쳐서 고배율용 카메라(44)에 선명하게 비춰진다. 볼(5a)형상의 검사에는 일반적으로 사용되고 있는 화상처리기법으로 검은 덩어리를 찾아내어 그 면적, 중심위치의 산출 및 반경의 측정을 한다.
상기 실시예는 수직조명(38)을 사용한 위치로 하여 볼(5as)을 어둡게 비추고 또 전동조리개(51)의 개구의 직경을 크게 하여 촛점의 심도로 검사를 했다. 이 때문에 제8도에 도시하는 바와같이 와이어(5A)가 존재하는 부분 및 패드(2)의 에지가 제9(a)도에 도시하는 바와같이 어둡게 비추어져서 정확한 볼의 직경을 검출할 수 없다. 또 제9(b)도에 도시한 바와같이 와이어의 그림자(95)이 비춰지던가 또는 제9(c)도에 도시하는 바와같이 패드(2)로부터 떨어진 곳의 볼(5a)의 부분결함(96)가 비춰지지 않는다.
다음으로 볼(5a)만을 정확하게 비추어 내는 방법에 대해서 설명한다. 수직조명(38) 및 링형상조명수단(60)의 고조사각도의 링형상조명기(63)를 OFF로 하고 저조사각도의 링형상조명기(65)만을 ON으로 한다. 즉 시야를 어둡게 하여 볼(5a)의 밝게 비춰서 검사한다. 또 전동조리개(51)의 개구의 직경을 크게 하고 낮은 촛점의 심도로 한다.
제10도에 도시하는 바와같이 저조사각도의 링형상조명기(65)로 약 5∼15도의 각도에서 볼(5a)을 조명하면, 반도체칩(1)의 위는 대체로 경면상태임으로 직접 반사광밖에 없으며 반도체칩(1) 표면의 반사광은 대물렌즈군(24)에 입광하지 않으며 어둡게 비친다. 그러나 볼(5a) 부분에서는 직접 반사광은 많으며 대물렌즈군(24)에 들어감으로 볼(5a)부분은 밝게 비친다. 또 전동조리개(51)의 개구의 직경을 크게 하여 낮은 촛점의 심도로 하고 Z구동용모우터(29)를 구동해서 촛점거리를 반도체칩(1) 표면에 맞춤으로써 와이어(5A)로부터의 반사광이 적음으로 제11도에 도시하는 바와같이 와이어(5A)는 결상하지 않으며 볼(5a)만이 밝게 비친다.
즉 볼(5a)에 대해 어두운 시야의 조명을 부여함으로써 반도체칩(1) 표면으로부터 돌출되어 있는 볼(5a) 이외의 패드(2), 패턴등의 모든 것을 어둡게 할 수가 있음으로 볼(5a)만이 밝게 비친다. 또 전동조리개(51)의 개구의 직경을 크게 하여 낮은 촛점의 심도로 하고 결상시킴으로써 볼(5a)위에 있는 와이어(5A)의 그림자를 소거할 수가 있다. 또 저조사각도의 링형상조명기(65)의 LED에 의한 단색의 빛으로 조명하기 때문에 촛점의 심도를 10∼20㎛ 정도까지 낮게 할 수 있다.
이 볼(5a) 형상을 화상처리에 의해서 검사한다. 이것으로서 볼의 직경을 정확하게 검사할 수 있다. 또 볼(5a)의 벗겨짐, 들뜸등의 검사는 종래에는 불가능하다고 되어 있었으나 이와같은 불량상태는 볼(5a)의 에지가 흐려져서 비침으로 간단하게 발견해낼 수가 있다.
다음에 크레센트(5b)의 검사에 대해서 설명한다. 이 경우에는 XY테이블(22)을 구동해서 대물렌즈군(24)의 중심을 위치수정한 크레센트(5b)의 위치에 일치시킨다. 그리고 크레센트(5b)의 검사는 볼(5a)의 검사와 똑같이 밝은 시야, 즉 수직용조명(38)을 ON으로 하여 행하나 반도체칩(1)측에 비하여 리이드(4)의 표면에는 凹凸이 크며 크레센트(5b)이외도 어둡게 비춰버림으로 전동조리개(50)를 크게 해서 제12도에 도시하는 바와같이 수직용조명의 조사각도로 넣는다.
또 필요에 따라서 링형상의 조명수단(60)의 고조사각도의 링형상조명기(63)를 ON으로 하고 저조사각도의 링형상조명기(65)는 OFF로 한다. 수직조명수단(30)의 전구(34)에 의한 수직조명으로 조명한 경우 크레센트(5b)는 리이드(4)보다 란반사가 적음으로 크레센트(5b)는 어둡게 비친다. 그러나 리이드(45)에는 凹凸이 있으므로 수직용조명(38)에서는 리이드(4)의 밝음에 얼룩이 발생한다. 그래서 링형상의 조명수단(60)의 고조사각도의 링형상조명기(63)로 약 30∼55도의 방향에서 크레센트(5b)를 조명하면 상기한 수직조명에 의한 리이드(4)의 밝기의 얼룩이 없어진다.
그러나 화살표(A) 방향(검사할 크레센트가 본딩된 리이드(4) 측)으로부터의 고조사 각도의 링형성조명기(63)에 의한 조명은 크레센트(5b)의 일부를 너무 밝게 해버림으로 정확한 크레센트(5b) 형상이 비쳐지지 않는다. 그래서 화살표(A) 방향으로부터의 LED(62) 만을 OFF, 즉 제4도에 도시하는 LED 군(62A)를 OFF하면 이것은 제5도에 도시하는 조명변환회로에 있어서 시프트 레지스터군(85)의 각 시프트레지스터를 클로크신호(88)로 순차적으로 변환하여 그때마다 하이(ON) 또는 로우(OFF)의 입력신호(87)를 넣고 시프트 레지스터군(85)에 입력된 하이입력신호(87)의 시프트 레지스터군(85)을 래치용 레지스터군(84)에 넣어서 로드신호(86)를 입력함으로써 화살표(A)방향의 LED군(62A)을 OFF로 할 수가 있다.
이 조작은 검사측정을 할 검사대상에 의해 어느 LED(62)를 OFF로 하는가는 미리 도시하지 않은 제어회로에 프로그램해둔다. 이것으로서 크레센트(5b)가 상기 볼(5a)검사자와 똑같이 대물렌즈군(24), 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39), 전동조리개(52), 고배율용 결상렌즈군(42), 밀러(43)를 거쳐서 고배율용 카메라(44)에 선명하게 비친다.
최후에 와이어(5A)의 존재직선성 또는 높이검사에 대해서 설명한다. 상기와 같이 볼(5a) 및 크레센트(5b)가 확인된 후에 와이어(5A)의 존재, 직선성의 검사가 이루어진다. 이 검사는 볼(5a)과 크레센트(5b)간에 존재하는 밝은 선을 화상처리부(90)에서 처리해서 행한다. 또 수직용조명(38) 및 링형상의 조명수단(60)의 고조사각도의 링형상조명기(63)를 OFF로 하고 저조사각도의 링형상조명기(65)만을 ON으로 하여 전동조리개(51)를 좀 작게 하여 행한다. 수직용조명(38)을 ONF으로 하면 와이어(5A) 보다도 그 주변(반도체칩(1), 리이드(4), 베이스트(7))의 반사광이 저배율용 카메라(41)에 들어가고 주변이 밝게 되어 와이어(5A)가 밝게 보이지 않게 된다. 이것은 와이어(5)의 표면이 Au 경면상태이기 때문이다. 와이어(5)주변은 밝은곳, 어두운곳 등 가지각색임으로 와이어(5)를 검사할 경우는 이 주변을 전부 어둡게 하고 와이어(5)만을 밝게 하는 것만이 검사의 정밀도를 높이기 위해서도 필요하다. 또 고조사각도의 링형상조명기(63)의 LED(62)의 입사각은 약 45도로 큼으로 역시 와이어(5A)이외의 반사광이 많게 된다. 와이어(5A)만을 밝게 비치기 위해서는 실험의 결과 약 5∼15도의 입사각의 조명이 최적이였다. 이와같이 입사각이 작으면 와이어(5A)이외에서의 직접 반사광은 대단히 적게 된다.
그러나 저각도의 저조사각도의 링형상의 조명기(65)의 LED(64)로 와이어(5A)를 비췄을 경우 베이스트(7)로 와이어(5A)의 일부가 보이지 않게 된다. 그래서 화살표(A) 방향(검사하는 와이어(5A)가 본딩된 리이드(4)측)의 LED군(64A)을 상기한 크레센트(5b)의 검사방법으로 설명한 것과 똑같은 조작에 의해서 소거하면 와이어(5A)가 저배율용 카메라(41)에 의해서 선명하게 비추어진다. 화상처리부(90)에서는 상기와 같이 이미 볼(5A), 크레센트(5b)의 위치는 알고 있음으로 그 위치로부터 밝은선을 추적하여 와이어(5A)의 존재의 직선성을 검사한다.
다음에 와이어(5A)의 높이를 검사한다. 전동조리개(51)를 벌려 저배율용 카메라(41)로 검사한다. 전동조리개(51)를 벌리면 촛점의 심도가 낮아짐으로 대물렌즈군(24)의 촛점이 반도체칩(1)에 맞아 있을 경우에는 대물렌즈군(24)에서 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39) 및 저배율용 결상렌즈군(40)을 거쳐서 저배율용 카메라(41)로 도입되서 화상처리부(90)에서 화상처리된 와이어(5A)의 화상은 제13도와 같이 된다. 또 대물렌즈군(24)의 촛점을 리이드(4)에 맞추면 와이어(5A)의 화상은 제14도와 같이 된다. 즉 와이어(5A)는 흐려져서 폭이 변화한다. 그래서 상기한 검사에 의해서 확인한 볼(5a)과 크레센트(5b)를 연결하는 선(5c)(와이어의 존재)에 직각인 폭 즉 흐려진 폭(B1, B2, B3…)를 메인 콘트로울러(93)로 측정한다. 실험의 결과, 흐려진 폭과 와이어(5A)의 높이 사이에는 수 1에서 도시하는 바와같은 일정한 관계가 있다.
[수 1] 구하는 높이=K×(높이를 구하는 점의 흐린폭-와이어폭)
여기서 구하는 높이란 현재의 Z구동용모우터(29)의 회전위치로부터 산출되는 대물렌즈군(24)의 촛점위치로부터의 것이다. 또 수 1에서 K는 비례정수이다.
그래서 흐려진 폭을 메인콘트로울러(93)로 측정함으로써 용이하게 와이어(5A)의 임의의 점의 높이가 측정된다. 그러나 흐려진 폭이 크게 되면 흐려진 화상과 그 주변과의 명암의 차가 작게 되어 인식하기가 곤란하게 되는 수가 있다. 이때는 Z구동용모우터(29)를 구동해서 대물렌즈군(24)의 위치를 현재의 반도체칩(1)측으로부터 리이드(4)측으로 촛점의 위치를 이동시킴으로서 리이드(4)측 촛점위치를 중심으로 한 흐려진 화상을 도입한다. 이 조합에 의해서 인식의 정밀도가 높게 된다라고 하는 것은 촛점부근의 화상은 콘트라스트가 크며, 주위와의 차(흐려진 화상의 에지)를 찾기 쉽기 때문이다.
이와같이 전동조리개(50)의 개구의 직경을 크게 하면 수직조명수단(38)의 조명은 어느 각도를 갖고 시료(6)에 조사된다. 또 전동조리개(50)의 개구의 직경을 작게 하면 평행광선으로 되어 시료(6)에 조사된다. 그래서 예를 들면 패드(2)에 본딩된 볼(5a)를 검사하는 경우에는 전동조리개(50)를 조르어(개구의 직경을 작게 해서) 수직조명의 빛을 평행으로 한다.
이것으로서 볼(5a)부에서의 반사광이 대물렌즈군(24)에 입광하는 량이 적으며 또 볼(5a)부 주변은 경면임으로 대물랜즈군(24)에 입광하는 량이 많음으로 볼(5a)부의 형상이 검게 비친다. 또 예를 들면 리이드(4)에 본딩된 크레센트(5b)를 검사할 경우에는 상기한 평행광선으로 조명한 경우, 크레센트(5b)는 리이드(4)로부터 란반사가 적음으로 어둡게 비친다. 그러나 리이드(4)에는 凹凸이 있음으로 밝기에 얼룩이 발생한다. 그래서 전동조리개(50)를 벌려서(개구의 직경을 크게 해서) 크레센트(5b)에 조사각도를 갖게 하면 상기한 수직조명에 의한 리이드(4)의 밝기의 얼룩이 없어진다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면 수직조명수단의 조명각도를 어느 정도 변화시킬 수 있는 전등조리개를 갖고 이루어진 있음으로 검사대상부분에 따른 영상의 상태를 향상시킬 수 있으며, 검사정밀도를 향상시킨다.

Claims (1)

  1. 반도체칩의 패드와 리이드프레임의 리이드에 본딩된 와이어를 검사하는 본딩 와이어 검사장치에 있어서 검사대상물의 위쪽에서 조명하는 수직조명수단과, 이 수직조명수단에 의한 반사광을 받아서 검사대상으로부분을 결상시키는 광학적수단과 이 광학적수단에 의해서 결성된 상을 촬영하는 카메라와 상기 수직조명수단의 밑쪽에 배설되어 개구의 직경을 전기적으로 변화시킬 수 있는 전동조리개를 갖춘 것을 특징으로 하는 본딩와이어 검사장치.
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