(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に接着材を介してボンディングされた回路パターンが形成されていない調整用のダイのボンディング状態を検査するボンディング状態の検査方法であって、前記基板に接着材を介してボンディングされたダイを撮像して画像を取り込む工程と、前記画像の前記ダイのコーナ以外において接着材とダイの境界に現れる直線状のエッジを少なくともダイの直交する２辺について検出する工程と、前記２つの直線状のエッジの延長線が交わる交点の座標を求める工程と、前記エッジの角度を検出する工程と、前記交点の座標、エッジの角度およびダイの寸法に基づいてダイの位置ずれ状態を判定する工程とを含むことを特徴とするボンディング状態の検査方法。
【請求項２】
基板に接着材を介してボンディングされた回路パターンが形成されていない調整用のダイのボンディング状態を検査するボンディング状態の検査方法であって、前記基板に接着材を介してボンディングされたダイを撮像して画像を取り込む工程と、前記画像の前記ダイのコーナ以外において接着材とダイの境界に現れる直線状のエッジをダイの４辺について検出する工程と、前記２つの直線状のエッジの延長線が交わる交点の座標を少なくとも２点について求める工程と、前記交点の位置に基づいてダイの位置ずれ状態を判定する工程とを含むことを特徴とするボンディング状態の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に接着剤を介してボンディングされた半導体チップのボンディング状態を検査するボンディング状態の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造のダイボンディング工程では、リードフレームなどの基板にエポキシ樹脂などの接着材を介して半導体チップがボンディングされる。この作業を行うダイボンディング装置は一般に外観検査機能を備えており、半導体チップのボンディング状態、すなわち半導体チップが正しい位置に正しい状態でボンディングされているか否かが、画像認識によって検査される。このボンディング状態の検査において、半導体チップの位置検出は、従来は一般に半導体チップに作り込まれた回路パターンをパターンマッチングにより認識することによって行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのボンディング状態の検査は種々の目的で行われ、例えば実生産に先立って行われる実装調整作業においては、ボンディング装置による搭載位置精度などの確認が、正規の半導体チップ以外の調整用ダイを用いて行われる。ところが調整用ダイには回路パターンが形成されていないため、従来のパターンマッチングを用いる手法が適用できない。また実生産用の半導体チップにおいても回路パターンの認識が困難なものがあり、このような場合においても従来はボンディング検査における半導体チップの位置検出が困難であった。
【０００４】
そこで本発明は、回路パターンを認識することなく半導体チップの位置を検出することができるボンディング状態の検査方法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】
請求項１記載のボンディング状態の検査方法は、基板に接着材を介してボンディングされた回路パターンが形成されていない調整用のダイのボンディング状態を検査するボンディング状態の検査方法であって、前記基板に接着材を介してボンディングされたダイを撮像して画像を取り込む工程と、前記画像の前記ダイのコーナ以外において接着材とダイの境界に現れる直線状のエッジを少なくともダイの直交する２辺について検出する工程と、前記２つの直線状のエッジの延長線が交わる交点の座標を求める工程と、前記エッジの角度を検出する工程と、前記交点の座標、エッジの角度およびダイの寸法に基づいてダイの位置ずれ状態を判定する工程とを含む。
【０００６】
請求項２記載のボンディング状態の検査方法は、基板に接着材を介してボンディングされた回路パターンが形成されていない調整用のダイのボンディング状態を検査するボンディング状態の検査方法であって、前記基板に接着材を介してボンディングされたダイを撮像して画像を取り込む工程と、前記画像の前記ダイのコーナ以外において接着材とダイの境界に現れる直線状のエッジをダイの４辺について検出する工程と、前記２つの直線状のエッジの延長線が交わる交点の座標を少なくとも２点について求める工程と、前記交点の位置に基づいてダイの位置ずれ状態を判定する工程とを含む。
【０００７】
本発明によれば、ボンディングされたチップを撮像した画像において接着材とチップの境界に現れる直線状のエッジを検出し、エッジの交点や角度に基づいてチップの位置を求めることにより、回路パターンを認識することなくチップの位置を検出してボンディング状態を検査することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のダイボンディング装置の機能ブロック図、図２は本発明の実施の形態１のダイボンディング装置のボンディング状態検査ユニットの構成を示すブロック図、図３は本発明の実施の形態１のダイボンディング装置のボンディング状態検査ユニットの機能ブロック図、図４は本発明の実施の形態１のボンディング状態検査の画像図、図５は本発明の実施の形態１のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理のフロー図、図６は本発明の実施の形態１のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理方法の説明図、図７は本発明の実施の形態１のボンディング状態検査における濡れ性検査処理のフロー図、図８は本発明の実施の形態１の濡れ性検査の画像図である。
【０００９】
まず図１を参照してダイボンディング装置の機能について説明する。図１において、１はコンベアなどの基板搬送機構であり、基板搬送機構１はワークである基板２を以下に説明するペースト塗布部４およびボンディング部５に搬送する。ペースト塗布部４には、ディスペンサ６を備えたペースト塗布機構７が配設されており、ペースト塗布機構７を駆動することにより、ディスペンサ６によって接着材であるペースト３が基板２に塗布される。基板２に塗布された状態のペースト３は第１のカメラ８によって撮像され、この撮像によって得られた画像データを第１の検査ユニット９によって検査処理することにより塗布状態の検査が行われる。
【００１０】
ペースト塗布後の基板２は、ボンディング部５に搬送される。ボンディング部５は搭載ヘッド１１を備えたチップ搭載機構１２が配設されており、チップ搭載機構１２を駆動することにより、搭載ヘッド１１により半導体チップ１０（以下、単に「チップ１０」と略称する。ここでは、チップ１０には実装調整用として使用される調整用ダイを含むものとする）が、基板２のペースト３上に搭載されボンディングされる。基板２にボンディングされたチップ１０は、第２のカメラ１３によって撮像され、この撮像で得られた画像データを第２の検査ユニット１４（ボンディング状態検査ユニット）によって検査処理することにより、ボンディング状態の検査が行われる。
【００１１】
次に制御系について説明する。基板搬送機構１、ペースト塗布機構７、第１の検査ユニット９、チップ搭載機構１２および第２の検査ユニット１４は、制御部１５によって制御される。制御部１５は検査結果記憶部１６を内蔵しており、第１の検査ユニット９および第２の検査ユニット１４による検査結果は、検査結果記憶部１６に記憶される。報知部１７は、ブザーやシグナルタワーなどの報知装置であり、異常警報などの各種の報知を行う。表示部１８はディスプレイ装置であり、操作入力時の画面や検査結果の画面表示を行う。外部データ読み・書き装置１９は、外部ディスクドライブであり、フレキシブルディスクなどに記憶されたデータの読み取りおよびデータの書き込みを行う。操作・入力部２０は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、制御コマンドの入力やデータ入力を行う。
【００１２】
次に図２、図３を参照して、ボンディング部５において行われるボンディング状態検査の処理機能について説明する。図２において、第２のカメラ１３の下方には、照明ユニット２１が設けられており、照明ユニット２１は光源部２１ａおよびハーフミラー２１ｂを備えている。光源部２１ａを点灯することにより照射された照明光は、ハーフミラー２１ｂによって下方に反射され、基板２のペースト３上に搭載されたチップ１０を上方から照射する。そしてこの反射光が、ハーフミラー２１ｂを透過して第２のカメラ１３に入射することにより、同軸落射照明によるチップ１０やペースト３の撮像が行われる。
【００１３】
そしてこの撮像により、図４（ａ）、（ｂ）に示すような画像が得られる。図４（ａ）に示す実生産のチップ１０を撮像した画像においては、外部接続用の電極１０ａや回路パターン１０ｂが形成された正方形状のチップ１０の各辺から外側に向かってペースト３がはみ出している。これに対し、図４（ｂ）は装置調整用に用いられる調整用ダイ１０’を撮像した画像を示している。この画像においては、前述の電極１０ａや回路パターン１０ｂが存在しないため、画像には正方形上の調整用ダイ１０’本体と、調整用ダイ１０’の各辺から外側に向かってはみ出したペースト３のみが現れる。このようにして得られた画像データは、第２の検査ユニット１４に送られる。
【００１４】
次に第２の検査ユニット１４について説明する。第２の検査ユニット１４は、Ａ／Ｄ変換部１４ａ、画像記憶部１４ｂ、演算部１４ｃ、データ記憶部１４ｄ、プログラム記憶部１４ｅ、インターフェイス１４ｆを備えており、画像記憶部１４ｂ、演算部１４ｃ、データ記憶部１４ｄ、プログラム記憶部１４ｅ、インターフェイス１４ｆは相互に接続され各部間での信号授受が可能となっている。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換部１４ａは第２のカメラ１３によって取得された画像データをＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換されたデジタルの画像データは、画像記憶部１４ｂに記憶される。演算部１４ｃは、取得された画像データを画像処理することにより、チップ１０の位置ずれ判定処理や濡れ性検査処理などの演算処理を行う。データ記憶部１４ｄは、チップ１０のサイズデータ、基板２における搭載点の位置を示す位置データ、位置ずれ判定や濡れ性検査に用いられるしきい値データなどの各種データを記憶する。プログラム記憶部１４ｅは、画像処理、位置ずれ判定処理、濡れ性検査処理などの各種処理を行うために必要なプログラムを記憶する。インターフェイス１４ｆは、制御部１５との間でのデータ授受を行う。
【００１６】
図３は、第２の検査ユニット１４によって行われる処理機能を示している。図３に示す各部の処理機能は、データ記憶部１４ｄに記憶されたデータを用い、プログラム記憶部１４ｅに記憶された処理プログラムを演算部１４ｃによって実行することにより実現される。まず画像記憶部１４ｂに記憶された画像データは、前処理部２２によって二値化、多値化などの画像処理が行われ、これによりペースト３を撮像した範囲のみが抽出される。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示す画像を画像処理することにより、図４（ｃ）に示すように、チップ１０の各辺からはみ出したペースト３が抽出された前処理画像が作成される。
【００１７】
エッジ検出処理部２３は、前処理画像において図４（ｃ）に示すようにペースト３とチップ１０の境界に現れる直線状のエッジＥを検出する。図４（ｃ）に示すように、このエッジＥはチップ１０のコーナー以外に現れる。位置ずれ判定処理部２４は、検出されたエッジＥに基づき、チップ１０が正しい位置に正しい姿勢でボンディングされているか否かを判定する位置ずれ判定処理を行う。濡れ性検査処理部２５は、前処理画像に基づき、ペースト３のはみ出し度合いが適正であるか否かを判定する濡れ性検査を行う。
【００１８】
次に図５、図６を参照して、位置ずれ判定処理について説明する。先ず、ペースト３のみが抽出された前処理画像において、図６（ａ）に示すように、直交する２辺のエッジＥ１，Ｅ２を抽出する（ＳＴ１）。そしてそれぞれのエッジの延長線Ｌ１，Ｌ２の交点Ａの位置座標（ＡＸ，ＡＹ）を求める計算を行い（ＳＴ２）、次いで１つのエッジ（ここではＥ１）の角度を検出する。ここでは、エッジＥ１がＸ軸に平行な直線となす角度を求め、この角度を角度ずれ量Δθとして検出する（ＳＴ３）。
【００１９】
そして、交点Ａの位置座標（ＡＸ，ＡＹ）および角度ずれ量Δθより、チップ中心点Ｃの位置を示すチップ中心座標（ＣＸ，ＣＹ）を算出する（ＳＴ４）。この計算には、（数１）に示す計算式が用いられる（図６（ｂ）参照）。ここで、Ｗは正方形状のチップ１０の辺寸法である。
【００２０】
【数１】
0003644414.tif 000002
【００２１】
次に、位置ずれ計算を行う（ＳＴ５）。すなわち、チップ正規位置Ｒの位置座標Ｒ（ＲＸ，ＲＹ）と、求められたチップ中心座標（ＣＸ，ＣＹ）との差を、ΔＸ＝ＲＸ−ＣＸ、ΔＹ＝ＲＹ−ＣＹの計算式によって求める。そして、求められた位置ずれ量ΔＸ、ΔＹおよび角度ずれ量Δθが、それぞれ許容範囲として設定されたしきい値よりも小さいか否かを判定する位置ずれおよび角度ずれ判定を行う（ＳＴ６）。この判定結果を検査結果記憶部１６に記憶して（ＳＴ７）、位置ずれ判定処理を終了する。
【００２２】
すなわち、上記位置ずれ検出処理においては、基板２にペーストを介してボンディングされたチップ１０を撮像して画像を取り込み、この画像においてペースト３とチップ１０の境界に現れる直線状のエッジを少なくとも直交する２辺について検出する。そして検出された２つのエッジＥ１，Ｅ２の延長線が交わる交点Ａの座標を求めるとともに１つのエッジＥ１の角度を検出する。そして求められた交点Ａの座標、エッジＥ１の角度およびチップ１０の寸法Ｗに基づいて、チップ１０の位置ずれ状態を判定するようにしている。
【００２３】
この位置ずれ検出処理は、チップ１０の上面の回路パターンの有無に関係なく行われることから、回路パターンが存在しない調整用ダイを用いる場合にあっても、位置ずれを検出することができる。また実生産において、回路パターンの認識が良好に行えないような種類のチップを対象とする場合にあっても、同様に位置ずれ検出を良好に行うことができる。
【００２４】
次に図７、図８を参照して、濡れ性検査処理について説明する。この濡れ性検査は、チップ１０を基板２に搭載した状態で、予め塗布されたペースト３がチップ１０によって適正な範囲で押し広げられているか否かを検査するものである。図７において、先ず検出したエッジに基づいて検査ラインを設定する（ＳＴ１１）。すなわち、図８（ａ）に示すように、各エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４から所定距離隔Ｄだけ外側に隔てた位置に、チップ１０を取り囲む検査ラインＩＬを設定する（ＳＴ１２）。ここで、所定距離Ｄは撮像画面を構成する画素の大きさに基づいて決定され、１〜２画素分程度の距離が所定距離として用いられる。
【００２５】
なおこのとき、図８（ｂ）に示すように、各エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の延長線が互いに交わる４つの交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを求めることによりチップ１０のコーナを検出し、このコーナに基づいて検査ラインＩＬを設定するようにしてもよい。この場合には、交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって決定される四辺形の各辺から所定距離Ｄだけ外側に隔てた位置に検査ラインＩＬが設定される。
【００２６】
次に設定された検査ラインＩＬ上に沿って輝度分布を検出する（ＳＴ１２）。そして輝度分布に基づき、検査ラインＩＬのうちペースト３に相当する輝度を有する部分をペースト部分として抽出する。そして、ペースト部分が検査ラインＩＬの７０％以上であるか否かを判定する（ＳＴ１３）。ここで、７０％以上で有れば、ペースト３がチップ１０の各辺から十分にはみ出しており、濡れ性良好であると判定する（ＳＴ１４）。これに対し、７０％に満たない場合には、濡れ性不良と判定する（ＳＴ１５）。そしてこの判定結果を検査結果記憶部１６に記憶して（ＳＴ１６）、濡れ性検査処理を終了する。
【００２７】
（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理のフロー図、図１０は本発明の実施の形態２のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理方法の説明図である。
【００２８】
本実施の形態２は、位置ずれ判定処理において、ついて説明する。先ず、前処理画像において、図１０（ａ）に示すように、４辺のエッジＥ１，Ｅ２、Ｅ３，Ｅ４を抽出する（ＳＴ２１）。そしてエッジＥ１，Ｅ２の延長線Ｌ１，Ｌ２の交点Ａの位置座標（ＡＸ，ＡＹ）およびエッジＥ３，Ｅ４の延長線Ｌ３，Ｌ４の交点Ｂの位置座標（ＢＸ，ＢＹ）を求める計算を行う（ＳＴ２２）。次いで交点Ａ，Ｂを結ぶ直線の傾きより角度ずれ量Δθを算出する（ＳＴ２３）。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、交点Ａ，Ｂを結ぶ直線がＸ軸に平行な直線となす角度θを（数２）に示す計算式によって求める。そしてこの角度θからπ／４を差し引いた角度が角度ずれ量Δθとなる。
【００２９】
【数２】
0003644414.tif 000003
【００３０】
そして、交点Ａ，Ｂの中点（チップ中心点Ｃ）の座標を算出する（ＳＴ２４）。この計算には、（数３）に示す計算式が用いられる（図１０（ｂ）参照）。
【００３１】
【数３】
0003644414.tif 000004
【００３２】
次に、位置ずれ計算を行う（ＳＴ２５）。すなわち、図６（ｂ）に示す例と同様に、チップ正規位置Ｒの位置座標Ｒ（ＲＸ、ＲＹ）と、求められたチップ中心座標（ＣＸ，ＣＹ）との差を、ΔＸ＝ＲＸ−ＣＸ、ΔＹ＝ＲＹ−ＣＹの計算式によって求める。そして、求められた位置ずれ量ΔＸ、ΔＹおよび角度ずれ量Δθが、それぞれ許容範囲として設定されたしきい値よりも小さいか否かを判定する位置ずれおよび角度ずれ判定を行う（ＳＴ２６）。この判定結果を検査結果記憶部１６に記憶して（ＳＴ２７）、位置ずれ判定処理を終了する。
【００３３】
すなわち、上記位置ずれ検出処理においては、基板２にペーストを介してボンディングされたチップ１０を撮像して画像を取り込み、この画像においてペースト３とチップ１０の境界に現れる直線状のエッジをチップ１０の４辺について検出する。そして検出された４つのエッジの延長線が交わる交点Ａ、Ｂを求め、そして求められた２つの交点Ａ，Ｂの位置に基づいて、チップ１０の位置ずれ状態を判定するようにしている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ボンディングされたチップを撮像した画像において接着材とチップの境界に現れる直線状のエッジを検出し、エッジの交点や角度に基づいてチップの位置を求めるようにしたので、回路パターンを認識することなくチップの位置を検出してボンディング状態を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のダイボンディング装置の機能ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１のダイボンディング装置のボンディング状態検査ユニットの構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１のダイボンディング装置のボンディング状態検査ユニットの機能ブロック図
【図４】本発明の実施の形態１のボンディング状態検査の画像図
【図５】本発明の実施の形態１のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理のフロー図
【図６】本発明の実施の形態１のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理方法の説明図
【図７】本発明の実施の形態１のボンディング状態検査における濡れ性検査処理のフロー図
【図８】本発明の実施の形態１の濡れ性検査の画像図
【図９】本発明の実施の形態２のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理のフロー図
【図１０】本発明の実施の形態２のボンディング状態検査における位置ずれ判定処理方法の説明図
【符号の説明】
２  基板
３  ペースト
４  ペースト塗布部
５  ボンディング部
７  ペースト塗布機構
８  第１のカメラ
９  第１の検査ユニット
１０  半導体チップ（チップ）
１３  第２のカメラ
１４  第２の検査ユニット
１５  制御部
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４  エッジ
ＩＬ  検査ライン
【図１】
0003644414.tif 000005
【図２】
0003644414.tif 000006
【図３】
0003644414.tif 000007
【図４】
0003644414.tif 000008
【図５】
0003644414.tif 000009
【図６】
0003644414.tif 000010
【図７】
0003644414.tif 000011
【図８】
0003644414.tif 000012
【図９】
0003644414.tif 000013
【図１０】
0003644414.tif 000014