(57)【要約】  ワイヤ形状検査装置は、ワイヤ１１０を上方から撮像するカメラ１４と、ワイヤ１１０を上方から照射するライト１６と、制御部１８と、を有し、制御部１８は、ワイヤ１１０を、焦点距離を変更しながらカメラ１４で複数回撮像させることで、複数の検査画像を取得する検査画像取得処理と、検査画像においてライト１６の光がワイヤ１１０で反射した反射光の像部分である発光部を特定し、発光部の検査画像中での位置と、検査画像を取得した際の焦点距離と、に基づいて発光部の現実での位置である実発光部位置を特定する、第一の形状検出処理と、を行う。
2019124508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと被実装体との間にボンディングされるワイヤの形状を検査するワイヤ形状検査装置であって、
検査対象のワイヤを第一方向から撮像するカメラと、
前記検査対象のワイヤを前記第一方向から照射するライトと、
前記カメラおよび前記ライトの駆動を制御するとともに、前記カメラで撮像して得られた画像に基づいて前記ワイヤの形状を特定する制御部と、
を有し、前記制御部は、
前記検査対象のワイヤを、焦点距離を変更しながら前記カメラで複数回撮像させることで、複数の検査画像を取得する検査画像取得処理と、
前記検査画像において前記ライトの光が前記ワイヤで反射した反射光の像部分である発光部を特定し、前記発光部の前記検査画像中での位置を発光部座標として特定し、前記発光部の現実での位置である実発光部位置を、前記検査画像を取得した際の焦点距離および前記発光部座標に基づいて特定する、第一の形状検出処理と、
を行うことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記ワイヤは、前記カメラで観察可能な横部と、前記カメラからみて前記横部よりも奥側に位置するネック部と、を有しており、
前記制御部は、前記第一の形状検出処理により前記ネック部の形状を検出する、
ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記制御部は、さらに、
検査画像において、前記ワイヤの像が明確となる合焦部の画像中での位置と、前記検査画像を取得した際の焦点距離と、に基づいて、前記合焦部の現実での位置を実合焦部位置として特定する、第二の形状検出処理も行い、
前記制御部は、前記第二の形状検出処理により、前記横部の形状を検出する、
ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記ライトは、
前記カメラと同心の第一円上に配された１以上の第一光源と、
前記カメラと同心かつ前記第一円より大径の第二円上に配された１以上の第二光源と、
を含み、
前記制御部は、前記第一の形状検出処理に用いる検査画像を撮像する際には、前記第一光源を点灯させ、前記第二の形状検出処理に用いる検査画像を撮像する際には前記第二光源を点灯させる、
ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記第一の形状検出処理に用いる複数の検査画像の焦点距離の変更間隔は、前記第二の形状検出処理に用いる複数の検査画像の焦点距離の変更間隔より、細かい、ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項６】
半導体チップと被実装体との間に掛け渡されたワイヤの形状を検査するワイヤ形状検査方法であって、
検査対象のワイヤを第一方向から撮像するべくカメラを配置するとともに前記検査対象のワイヤを前記第一方向から照射するべくライトを配置する配置ステップと、
検査対象のワイヤを、前記ライトで照らしながら、かつ、焦点距離を変更しながら前記カメラで複数回撮像して、複数の検査画像を取得する検査画像取得ステップと、
前記検査画像において前記ライトの光が前記ワイヤで反射した反射光の像部分である発光部を特定し、前記発光部の前記検査画像中での位置を発光部座標として特定し、前記発光部の現実での位置である実発光部位置を、前記検査画像を取得した際の焦点距離と、前記発光部座標と、に基づいて特定し、前記複数の検査画像について特定された複数の実発光部位置に基づいて前記ワイヤの形状を検出する、第一の形状検出ステップと、
を含むことを特徴とするワイヤ形状検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、半導体チップと被実装体との間にボンディングされるワイヤの形状を検査するワイヤ形状検査装置およびワイヤ形状検査方法を開示する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップと被実装体（基板や他の半導体チップ）との間にワイヤをボンディングすることで、前記半導体チップを被実装体に実装するワイヤボンディングが従来から広く知られている。特許文献１には、こうしたワイヤボンディングを行った後に、ワイヤループの各部が所与のボンディング位置に正確にワイヤボンディングされたかを検査するボンディング後検査（ｐｏｓｔ  ｂｏｎｄ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ：ＰＢＩ）を実行することが開示されている。かかるボンディング後検査を行うことで、製造される半導体装置の信頼性をより向上できる。【０００３】
ところで、ボンディング後検査を行うためには、当然ながら、ワイヤの形状を検出する必要がある。従来は、このワイヤ形状を、主に、焦点法と呼ばれる手法で検出することが多かった。焦点法は、画像を撮像した際の焦点距離と、当該画像において焦点が合っている部位（合焦部）の画像中での位置（座標）と、に基づいて、当該合焦部の実際の位置を特定する手法である。ワイヤ形状をこの焦点法で検出する際には、焦点距離を変えながら、ワイヤを複数回撮像する。そして、各画像ごとに、ワイヤのうち焦点が合う合焦部の座標を特定し、この座標と、当該画像を撮像した際の焦点距離と、に基づいて、当該合焦部、すなわち、ボンディングワイヤの一部分の実際の位置を特定する。そして、複数の画像それぞれの合焦部の実際の位置をつなぎ合わせることで、ワイヤの形状が特定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６８５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、こうした焦点法は、ワイヤのうち、カメラで観察可能な範囲にしか適用できない。すなわち、一般に、ボンディングワイヤは、カメラで観察可能な横部と、当該横部よりカメラからみて奥側に位置するネック部と、を有していることが多い。この場合、ネック部は、横部で隠れてしまい、カメラで観察できない。そのため、この横部の形状は、焦点法では、検出できないという問題があった。【０００６】
そこで、本明細書では、ワイヤの形状をより確実に検出できるワイヤ形状検査装置およびワイヤ形状検査方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示するワイヤ形状検査装置は、半導体チップと被実装体との間にボンディングされるワイヤの形状を検査するワイヤ形状検査装置であって、検査対象のワイヤを第一方向から撮像するカメラと、前記検査対象のワイヤを前記第一方向から照射するライトと、前記カメラおよび前記ライトの駆動を制御するとともに、前記カメラで撮像して得られた画像に基づいて前記ワイヤの形状を特定する制御部と、を有し、前記制御部は、前記検査対象のワイヤを、焦点距離を変更しながら前記カメラで複数回撮像させることで、複数の検査画像を取得する検査画像取得処理と、前記検査画像において前記ライトの光が前記ワイヤで反射した反射光の像部分である発光部を特定し、前記発光部の前記検査画像中での位置を発光部座標として特定し、前記発光部の現実での位置である実発光部位置を、前記検査画像を取得した際の焦点距離および前記発光部座標に基づいて特定する、第一の形状検出処理と、を行うことを特徴とする。【０００８】
かかる構成とすれば、反射光の像（発光部）を利用して、ワイヤの位置を特定するため、カメラで直接エッジを視認できない部位についても確実に形状検出できる。【０００９】
また、前記ワイヤは、前記カメラで観察可能な横部と、前記カメラからみて前記横部よりも奥側に位置するネック部と、を有しており、前記制御部は、前記第一の形状検出処理により前記ネック部の形状を検出してもよい。【００１０】
かかる構成とすることで、ネック部についても、確実に形状検出できる。【００１１】
この場合、前記制御部は、さらに、検査画像において、前記ワイヤの像が明確となる合焦部の画像中での位置と、前記検査画像を取得した際の焦点距離と、に基づいて、前記合焦部の現実での位置を実合焦部位置として特定する、第二の形状検出処理も行い、前記制御部は、前記第二の形状検出処理により、前記横部の形状を検出してもよい。【００１２】
かかる構成とすることで、横部については、焦点法で形状検出するため、横部については、簡易かつ高精度に形状を検出できる。【００１３】
また、前記ライトは、前記カメラと同心の第一円上に配された１以上の第一光源と、前記カメラと同心かつ前記第一円より大径の第二円上に配された１以上の第二光源と、を含み、前記制御部は、前記第一の形状検出処理に用いる検査画像を撮像する際には、前記第一光源を点灯させ、前記第二の形状検出処理に用いる検査画像を撮像する際には前記第二光源を点灯させてもよい。【００１４】
かかる構成とすることで、第一の形状検出処理の際には、カメラに近い第一光源が点灯した状態で撮像されるため、ワイヤの周面で反射した光がより確実にカメラに入射する。結果として、第一検査画像に、発光部がより確実に写り、ワイヤの形状をより確実に検出できる。【００１５】
また、前記第一の形状検出処理に用いる複数の検査画像の焦点距離の変更間隔は、前記第二の形状検出処理に用いる複数の検査画像の焦点距離の変更間隔より、細かくしてもよい。【００１６】
かかる構成とすることで、ネック部における第一方向の位置の変化をより確実に検出することができる。【００１７】
本明細書で開示するワイヤ形状検査方法は、半導体チップと被実装体との間に掛け渡されたワイヤの形状を検査するワイヤ形状検査方法であって、検査対象のワイヤを第一方向から撮像するべくカメラを配置するとともに前記検査対象のワイヤを前記第一方向から照射するべくライトを配置する配置ステップと、検査対象のワイヤを、前記ライトで照らしながら、かつ、焦点距離を変更しながら前記カメラで複数回撮像して、複数の検査画像を取得する検査画像取得ステップと、前記検査画像において前記ライトの光が前記ワイヤで反射した反射光の像部分である発光部を特定し、前記発光部の前記検査画像中での位置を発光部座標として特定し、前記発光部の現実での位置である実発光部位置を、前記検査画像を取得した際の焦点距離と、前記発光部座標と、に基づいて特定し、前記複数の検査画像について特定された複数の実発光部位置に基づいて前記ワイヤの形状を検出する、第一の形状検出ステップと、を含むことを特徴とする。【００１８】
かかる構成とすれば、反射光の像（発光部）を利用して、ワイヤの位置を特定するため、カメラで直接エッジを視認できない部位についても確実に形状検出できる。
【発明の効果】
【００１９】
本明細書で開示するワイヤ形状検査装置およびワイヤ形状検査方法によれば、反射光の像（発光部）を利用して、ワイヤの位置を特定するため、カメラで直接エッジを視認できない部位についても確実に形状検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ワイヤ形状検査装置の構成を示す図である。
【図２】ライトおよびカメラの光軸方向視図である。
【図３】制御部の機能ブロック図である。
【図４】ワイヤの形状の一例を示す図である。
【図５】撮像範囲の一例を示す図である。
【図６】ネック部で光が反射する様子を示すイメージ図である。
【図７Ａ】図４のＰａ点に焦点を合わせた際に得られる画像のイメージ図である。
【図７Ｂ】図４のＰｂ点に焦点を合わせた際に得られる画像のイメージ図である。
【図７Ｃ】図４のＰｃ点に焦点を合わせた際に得られる画像のイメージ図である。
【図７Ｄ】図４のＰｄ点に焦点を合わせた際に得られる画像のイメージ図である。
【図７Ｅ】図４のＰｅ点に焦点を合わせた際に得られる画像のイメージ図である。
【図８】発光部の特定の様子を示すイメージ図である。
【図９】検査画像を撮像する際の焦点距離を説明する図である。
【図１０】ワイヤの形状検査の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第一の形状検出処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、ワイヤ形状検査装置１０の構成について図面を参照して説明する。図１は、ワイヤ形状検査装置１０の構成を示す概略図である。このワイヤ形状検査装置１０は、半導体チップ１０４と基板１０２との間に掛け渡されたボンディングワイヤ（以下「ワイヤ１１０」と呼ぶ）の形状の良否を検査する装置である。このワイヤ形状検査装置１０は、単独で設けられてもよいし、ワイヤボンディング装置等、他の装置に組み込まれてもよい。
【００２２】
ワイヤ形状検査装置１０は、検査対象の半導体装置１００が載置されるステージ１２と、当該ステージ１２と対向配置されたカメラ１４と、当該カメラ１４の周囲に配されたライト１６、当該カメラ１４およびライト１６の駆動を制御する制御部１８と、を備えている。検査対象の半導体装置１００は、基板１０２の上に一以上の半導体チップ１０４を、ワイヤ１１０ボンディングにより実装したものである。各半導体チップ１０４には、複数のワイヤ１１０がボンディングされている。
【００２３】
図４は、ワイヤ１１０形状の一例を示す図である。図４に示すとおり、ワイヤ１１０は、半導体チップ１０４の上面から略垂直方向に立ち上がった後、基板１０２側に向かって、略水平または斜め下方向に延びる。以下の説明では、このワイヤ１１０のうち、真上（カメラ１４）から視認可能な部分、すなわち、略水平または斜め下方向に延びる部分を、「横部１１０ａ」と呼ぶ。また、真上（カメラ１４）から見た際に、横部１１０ａに全部または一部が隠れて視認困難な部分、すなわち、略垂直方向に延びる部分を、「ネック部１１０ｂ」と呼ぶ。さらに、ネック部１１０ｂの下端において略円形に広がる部分をボール部１１０ｃと呼ぶ。図４において薄墨部は、横部１１０ａを、濃墨部は、ネック部１１０ｂを示している。
【００２４】
カメラ１４は、例えば、ＣＣＤカメラ等からなり、撮像対象のワイヤ１１０の一部または全部を含む検査画像を取得する。図５は、カメラ１４での撮像範囲の一例を示す図である。図５の例では、カメラ１４は、２つのワイヤ１１０の一部を、同時に撮像できる。このカメラ１４の光軸は、鉛直方向とほぼ平行となっており、各ワイヤ１１０をほぼ真上から撮像できる。カメラ１４の被写深度は、形状検査で求められる寸法精度よりも十分に小さくなっている。また、カメラ１４は、その焦点距離が変更可能となっており、ワイヤ１１０形状検査の際には、検査対象のワイヤ１１０を、焦点距離を変更しながら、複数回、撮像する。
【００２５】
ライト１６は、カメラ１４に固定されている。このライト１６およびカメラ１４は、検査対象のワイヤ１１０のおおよそ真上に位置できるように、ステージ１２に対して移動できる。図２は、カメラ１４およびライト１６を、カメラ１４の光軸方向から見た図である。ライト１６は、第一円Ｃ１上に配された複数の第一光源２０と、第二円Ｃ２上に配された複数の第二光源２２と、を有している。第一円Ｃ１および第二円Ｃ２は、いずれも、カメラ１４と同心の円であり、第二円Ｃ２は、第一円Ｃ１よりも大径となっている。換言すれば、第一光源２０は、第二光源２２よりも、カメラ１４の近くに配されている。第一光源２０および第二光源２２は、例えば、ＬＥＤ等からなる。後述する通り、ネック部１１０ｂの形状検査のための画像（第一検査画像）を撮像する際には第一光源２０が点灯され、横部１１０ａの形状検査のための画像（第二検査画像）を撮像する際には第二光源２２が点灯される。
【００２６】
制御部１８は、カメラ１４およびライト１６の駆動を制御するとともに、カメラ１４で撮像して得られた検査画像に基づいてワイヤ１１０の形状検査を行う。この制御部１８は、例えば、各種演算を行うＣＰＵと、各種データやプログラムを記憶する記憶部３２と、で構成される。
【００２７】
図３は、制御部１８の機能ブロック図である。制御部１８は、機能的には、図３に示すとおり、検査画像取得部３０と、記憶部３２と、第一形状検出部３４と、第二形状検出部３６と、に分けられる。
【００２８】
検査画像取得部３０は、検査対象のワイヤ１１０をカメラ１４で撮像して検査画像を取得する。検査画像取得部３０は、一つのワイヤ１１０を、カメラ１４の焦点距離を調整しながら複数回、撮像する。撮像された画像は、撮像時の焦点距離と関連付けられて、検査画像として記憶部３２に記憶される。
【００２９】
ここで、本例では、ネック部１１０ｂの形状検出に用いる検査画像は、第一検査画像として記憶し、横部１１０ａの形状検出に用いる検査画像は、第二検査画像として記憶する。後に詳説するとおり、第一検査画像は、第二検査画像に比べて、撮像時の焦点距離が遠く、かつ、焦点距離の変更間隔が小さい。また、第一検査画像は、第一光源２０が点灯かつ第二光源２２が消灯された状態で撮像された画像であり、第二検査画像は、撮像時に、第二光源２２が点灯かつ第一光源２０が消灯された状態で撮像された画像である。
【００３０】
記憶部３２には、各種データや、プログラムが記憶される。記憶部３２に記憶されるデータとしては、検査画像を撮像した際の撮像条件（焦点距離、カメラ位置など）や、撮像して得られた検査画像データ、形状検出部３４，３６で検出されたワイヤ１１０の検出形状データ、ワイヤ１１０の検出形状データと比較される参照形状データなどが含まれる。また、記憶されるプログラムとしては、後述する第一の形状検出処理および第二の形状検出処理を実行するためのプログラムなどが含まれる。
【００３１】
第一形状検出部３４は、第一検査画像に基づいて、ネック部１１０ｂの形状を検出する第一の形状検出処理を行う。また、第二形状検出部３６は、第二検査画像に基づいて、横部１１０ａの形状を検出する第二の形状検出処理を行う。この第一形状検出部３４および第二形状検出部３６の具体的な構成を説明する前に、第一の形状検出処理および第二の形状検出処理について説明する。
【００３２】
はじめに第二の形状検出処理について説明する。第二の形状検出処理は、一般に焦点法と呼ばれる手法で、ワイヤ１１０の形状を検出する処理である。より具体的には、第二の形状検出処理では、検査対象のワイヤ１１０を、焦点距離を少しずつ変化させながら撮像して、複数の第二検査画像を取得する。この撮像の際には、第二光源２２を点灯させる。ここで、カメラ１４の合焦深度は、ワイヤ１１０の高さ寸法に比べて十分に小さい。したがって、ワイヤ１１０のうち、カメラ１４からの距離が焦点距離と一致した箇所のみが明確に写り（ピントが合い）、その他の箇所は、ぼやけて写る（ピントが外れる）。第二の形状検出処理では、第二検査画像のうち、ワイヤ１１０のうちピントが合っている箇所を合焦部として特定する。そして、この合焦部の画像中での座標値と、画像撮像時の焦点距離と、に基づいて、当該合焦部の現実での位置である実合焦部位置を特定する。こうした実合焦部位置を、複数の第二検査画像それぞれについて算出し、得られた複数の実合焦部位置をつなぎ合わせることで、ワイヤ１１０の形状を検出する。
【００３３】
なお、合焦部を特定する手法としては、種々、考えられるが、例えば、画像中、隣接するピクセルとの輝度差から合焦部を特定してもよい。すなわち、ピントが合っている箇所では、エッジが明確に写るため、隣接するピクセルとの輝度差が大きくなる。そこで、第二検査画像の各ピクセルごとに、隣接するピクセルとの輝度差を算出し、この輝度差の絶対値が、規定の閾値を超える箇所を、合焦部として特定してもよい。
【００３４】
また、演算量を低減するため、こうした輝度差の算出は、第二検査画像のうち、ワイヤ１１０が存在すると想定される検査領域にだけ限定して行ってもよい。すなわち、ワイヤ１１０のおおよその位置は、予想できる。そこで、図５に示すように、検査画像のうち、ワイヤ１１０の経路周辺だけを、検査領域Ｅとして抽出し、この検査領域Ｅについてだけ、輝度差の算出等を行ってもよい。
【００３５】
次に、第一の形状検出処理について説明する。第一の形状検出処理は、焦点法では形状検出困難な箇所の形状を検出する。具体的には、第一の形状検出処理では、横部１１０ａに隠れて、カメラ１４から見えないネック部１１０ｂの形状を検出する。この第一の形状検出処理では、第二の形状検出処理と同様に、検査対象のワイヤ１１０を、焦点距離を少しずつ変化させながら撮像して、複数の第一検査画像を取得する。ただし、この撮像の際には、第二光源２２ではなく、第一光源２０を点灯させる。
【００３６】
第一光源２０は、第二光源２２に比べてカメラ１４に近い。そのため、ネック部１１０ｂの周面で反射した第一光源２０の光が、カメラ１４に入射しやすくなる。すなわち、図６に示すように、第一光源２０からの光は、比較的急勾配で、ネック部１１０ｂ近傍の半導体チップ１０４の上面に当たる。半導体チップ１０４の上面に当たった光は、反射して、ネック部１１０ｂの周面に当たって再度、反射し、比較的、急勾配で上方に向かう。つまり、カメラ１４の近くに配された第一光源２０でワイヤ１１０を照射することで、ネック部１１０ｂの周面で反射した反射光が、上方に位置するカメラ１４に入射しやすくなる。その結果、カメラ１４で撮像して得られる第一検査画像には、ワイヤ１１０、特にネック部１１０ｂで反射した光の像である発光部が写る。ここで、第一光源２０の光は、ネック部１１０ｂの様々な高さ位置で反射するが、第一検査画像に写るのは、焦点距離が一致した高さ位置における反射光である。したがって、第一検査画像に写った発光部５０の画像中での位置と、撮影時の焦点距離が分かれば、実際の発光部の位置、すなわち、ネック部１１０ｂの周面の位置が特定できる。
【００３７】
図７は、発光部５０の形状の一例を示す図である。図７Ａは、図４における点Ｐａにおける発光部５０を示している。すなわち、ピントを点Ｐａに合わせて撮像した画像に写る発光部５０を示している。同様に、図７Ｂ〜図７Ｅは、図４における点Ｐｂ〜Ｐｅにおける発光部５０を示している。
【００３８】
図７Ａ〜図７Ｅから明らかなとおり、横部１１０ａでは、ワイヤ１１０のエッジ周辺のみが明るく反射する。その結果、画像には、完全に分離した、あるいは、部分的に連結された二つの光の塊（発光部５０）が写る。このように、二つの発光部５０が写る箇所は、焦点法での形状検出（第二の形状検出処理）が可能である。また、ボール部１１０ｃ周辺では、反射した光は、水平方向に向きやすいため、カメラ１４に入射しにくい。結果として、点Ｐｅにピントを合わせた場合、図７Ｅに示すとおり、発光部５０がない、全体的に暗い画像が得られる。
【００３９】
一方、横部１１０ａで隠れて見えづらいネック部１１０ｂでは、ワイヤ１１０の周面が明るく発光したように写る。その結果、画像には、図７Ｃ、図７Ｄに示すように、略Ｃ字状、あるいは、略円状の一つの光の塊（発光部５０）が写る。第一の形状検出処理では、ワイヤ１１０の存在が予想される箇所に、こうした一つの発光部５０が存在すれば、当該発光部５０にワイヤ１１０が存在すると判断する。そして、この発光部５０の画像中での座標（発光部座標）と、画像撮像時の焦点距離と、に基づいて、発光部５０の現実での位置（実発光部位置）を特定する。
【００４０】
この第一の形状処理部について、図８を参照して具体的に説明する。図８において、一段目は、第一検査画像から検査領域Ｅだけを抽出したイメージ画像である。二段目は、Ａ−Ａ線での輝度値Ｌを、三段目は、横に隣接するピクセルとの輝度値の差ΔＬを、四段目は、輝度差の絶対値｜ΔＬ｜を、それぞれ示している。
【００４１】
図８に示すとおり、第一検査画像では、第一光源２０の光がネック部１１０ｂで反射した箇所のみが明るく写り、その他の箇所は、薄暗く写る。その結果、発光部５０と、発光部５０以外の箇所で、輝度値Ｌが大きく変化する。第一の形状検出処理では、この第一検査画像の各ピクセルごとの輝度値Ｌを取得し、さらに、隣接するピクセルとの輝度差の絶対値｜ΔＬ｜を算出する。そして、この輝度差の絶対値｜ΔＬ｜が、規定の閾値Ｌａ以上となるピクセル部分を、発光部５０の境界として抽出する。さらに、発光部５０の境界を、各列ごとに抽出していくことで、発光部５０の形状を特定できる。なお、ここでは、輝度差の絶対値｜ΔＬ｜に基づいて発光部５０の形状を特定しているが、他の手法で発光部５０の形状を特定してもよい。例えば、得られた第一検査画像を輝度値Ｌに基づいて二値化して、発光部５０を抽出してもよい。
【００４２】
発光部５０の形状が特定できれば、続いて、発光部５０の画像中での位置を示す代表的な座標を発光部座標として求める。発光部座標としては、例えば、発光部５０の重心点（図心点）や、発光部５０の外接円の中心点などを用いることができる。発光部座標が算出できれば、続いて、この発光部座標と、画像撮像時の焦点距離とに基づいて、当該発光部５０の実際の位置を実発光部位置として算出する。すなわち、焦点距離に基づけば、カメラ１４から発光部５０までの距離、ひいては、発光部５０の鉛直方向位置が特定できる。また、発光部座標およびカメラ１４の実際の位置に基づけば、発光部５０の実際の水平方向位置が特定できる。そして、この発光部５０の鉛直方向位置および水平方向位置を組み合わせれば、発光部５０の実際の位置、すなわち、実発光部位置が特定できる。この実発光部位置は、実際にワイヤ１１０のネック部１１０ｂの一部が存在する位置とみなすことができる。したがって、複数の第一検査画像それぞれごとに得られる実発光部位置をつなぎ合わせると、ワイヤ１１０のネック部１１０ｂの形状を得ることができる。
【００４３】
なお、上述したとおり、第一の形状検出処理に用いる複数の第一検査画像の焦点距離の変更間隔は、第二の形状検出処理に用いる複数の第二検査画像の焦点距離の変更間隔より、細かい。図９は、検査画像を撮像する際の焦点距離の一例を示す図である。図９において黒丸は第一検査画像を撮像する際の焦点距離を、黒四角は、第二検査画像を撮像する際の焦点距離を示している。図９から明らかなとおり、第一検査画像を撮像する際は、焦点距離を、第一距離Ｆ１と第三距離Ｆ３との間、間隔ｆａごとに変更しながら撮像する。第一距離Ｆ１は、ネック部１１０ｂの下端よりも下側で合焦し得る焦点距離である。第三距離Ｆ３は、第一距離Ｆ１よりも小さく（近く）、ネック部１１０ｂの上端よりも上側で合焦し得る焦点距離である。間隔ｆａは、ネック部１１０ｂの形状検出において求められる解像度以下の値である。
【００４４】
第二検査画像を撮像する際は、焦点距離を第二距離Ｆ２と第四距離Ｆ４との間、間隔ｆｂごとに変更しながら撮像する。第二距離Ｆ２は、ネック部１１０ｂの上端よりも下側で合焦し得る焦点距離であり、Ｆ１＞Ｆ２＞Ｆ３を満たす焦点距離である。第四距離Ｆ４は、横部１１０ａの上端よりも上側で合焦し得る焦点距離であり、Ｆ３＞Ｆ４を満たす焦点距離である。間隔ｆｂは、間隔ｆａよりも大きい値となっている。これは、横部１１０ａは、ネック部１１０ｂに比べて、高さ方向の変化が小さいためである。
【００４５】
図３に戻り、第一形状検出部３４について説明する。第一形状検出部３４は、上述した第一の形状検出処理を実行する部位である。第一形状検出部３４は、発光部特定部３８、実発光位置特定部４０、合成部４２に大別される。発光部特定部３８は、第一検査画像において、発光部５０を特定し、さらに、この特定された発光部５０の画像中での座標、すなわち、発光部座標を特定する。実発光位置特定部４０は、発光部座標と、当該発光部座標が得られた画像の焦点距離と、に基づいて実発光位置を特定する。合成部４２は、複数の第一検出画像ごとに得られた実発光位置をつなぎ合わせて、ワイヤ１１０の形状を検出する。
【００４６】
次に、こうしたワイヤ形状検査装置１０でのワイヤ形状検査の流れについて図１０を参照して説明する。図１０は、ワイヤ形状検査の流れを示すフローチャートである。ワイヤ形状検査を行う場合は、まず、カメラ１４およびライト１６を、検査対象のワイヤ１１０の上方に配置する（Ｓ１０）。続いて、Ｎ個の第一検査画像を取得する（Ｓ１２）。具体的には、第一光源２０を点灯した状態で、焦点距離を第一距離Ｆ１と第三距離Ｆ３との間で間隔ｆａで変更しながら、検査対象のワイヤ１１０を撮像する。撮像により得られた画像データは、第一検査画像として、撮像時の焦点距離と関連付けられて記憶部３２に記憶される。
【００４７】
また、Ｍ個の第二検査画像も取得する（Ｓ１４）。具体的には、第二光源２２を点灯した状態で、焦点距離を第二距離Ｆ２と第四距離Ｆ４との間で間隔ｆｂで変更しながら、検査対象のワイヤ１１０を撮像する。撮像により得られた画像データは、第二検査画像として、撮像時の焦点距離と関連付けられて記憶部３２に記憶される。
【００４８】
検査画像が取得できれば、続いて、第一の形状検出処理を実行する（Ｓ１６）。図１１は、第一の形状検出処理の流れを示すフローチャートである。第一の形状検出処理では、まず、ｎ＝１にセットした後（Ｓ３０）、ｎ枚目の第一検査画像を読み込む（Ｓ３２）。続いて、第一検査画像から検査領域Ｅのみを抽出する（Ｓ３４）。この検査領域Ｅを確定する座標は、予め、決定されており、記憶部３２に記憶されている。そして、このように、検査領域Ｅのみを抽出することで、演算量を大幅に低減できる。
【００４９】
次に、検査領域Ｅにおいて発光部５０を特定する（Ｓ３６）。具体的には、検査領域Ｅに含まれる複数のピクセルそれぞれについて隣接するピクセルとの輝度差の絶対値｜ΔＬ｜を算出する。そして、得られた輝度差の絶対値｜ΔＬ｜に基づいて、高輝度な光の塊部分、すなわち、発光部５０を特定する。
【００５０】
続いて、制御部１８は、発光部５０の個数が１つか否かを判断する（Ｓ３８）。発光部５０が２つ以上、あるいは、０個である場合、当該ｎ枚目の第一検査画像は、第一の形状検出処理には、不適であると判断できる。したがって、この場合、発光部座標、実発光部位置を特定（Ｓ４０、Ｓ４２）することなく、ステップＳ４４に進む。一方、一つの検査領域Ｅに含まれる発光部５０が一つである場合、制御部１８は、当該発光部５０の代表的な座標、すなわち、発光部座標を特定する（Ｓ４０）。発光部座標が特定できれば、続いて、制御部１８は、この発光部座標値と、画像撮像時の焦点距離と、に基づいて、発光部５０の実際の位置、実発光位置を特定する（Ｓ４２）。
【００５１】
実発光位置が特定できれば、ｎ≧Ｎを満たすか否かを判定する（Ｓ４４）。判定の結果、ｎ＜Ｎであれば、値ｎをインクリメントしたうえで（Ｓ４８）、ステップＳ３２〜Ｓ４４を繰り返す。一方、ｎ≧Ｎとなれば、すなわち、Ｎ枚の第一検査画像全てについて実発光位置が特定できれば、制御部１８は、得られた複数の実発光位置をつなぎ合わせて、ネック部１１０ｂの形状とする（Ｓ４６）。
【００５２】
再び、図１０に戻って説明すると、第一の形状検出処理（Ｓ１６）が完了すれば、続いて、制御部１８は、第二の形状検出処理を行う（Ｓ１８）。これは、従来から知られている焦点法による処理であるため、ここでの詳説は、省略する。いずれにしても、第二の形状検出処理を行うことで、横部１１０ａの形状が検出される。ネック部１１０ｂおよび横部１１０ａの形状が検出できれば、制御部１８は、記憶部３２に記憶されている参照形状と、検出されたワイヤ１１０形状と、を照合し、ワイヤ１１０形状の良否を判断する（Ｓ２０）。
【００５３】
以上の説明から明らかなとおり、本明細書で開示のワイヤ形状検査装置１０によれば、カメラ１４から視認困難なネック部１１０ｂについても形状を検出することができる。なお、ここで説明した構成は一例であり、少なくとも、第一検査画像中における発光部座標と、撮像時の焦点距離と、に基づいて実発光部位置を特定し、この実発光部位置からワイヤ１１０の形状を特定するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ワイヤ形状検査装置、１２  ステージ、１４  カメラ、１６  ライト、１８  制御部、２０  第一光源、２２  第二光源、３０  検査画像取得部、３２  記憶部、３４  第一形状検出部、３６  第二形状検出部、３８  発光部特定部、４０  実発光位置特定部、４２  合成部、５０  発光部、１００  半導体装置、１０２  基板、１０４  半導体チップ、１１０  ワイヤ、１１０ａ  横部、１１０ｂ  ネック部、１１０ｃ  ボール部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月15日(2019.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと被実装体との間にボンディングされるワイヤの形状を検査するワイヤ形状検査装置であって、
検査対象のワイヤを第一方向から撮像するカメラと、
前記検査対象のワイヤを前記第一方向から照射するライトと、
前記カメラおよび前記ライトの駆動を制御するとともに、前記カメラで撮像して得られた画像に基づいて前記ワイヤの形状を特定する制御部と、
を有し、
前記ワイヤは、前記カメラで観察可能な横部と、前記カメラからみて前記横部よりも奥側に位置するネック部と、を有しており、
前記制御部は、
前記検査対象のワイヤを、焦点距離を変更しながら前記カメラで複数回撮像させることで、複数の検査画像を取得する検査画像取得処理と、
前記ライトの光が前記ワイヤのネック部で反射した反射光の像部分である発光部の一つの検査画像内での座標を特定し、前記座標に基づいて、当該一つの検査画像を取得した際の焦点距離における前記発光部の現実での位置を実発光部位置として特定する、ことを前記複数の検査画像それぞれについて行い、複数の焦点距離それぞれでの実発光部位置を繋ぎ合わせて前記ネック部の形状を検出する第一の形状検出処理と、
を行うことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記制御部は、前記一つの検査画像内に映った光の塊の個数に基づいて、前記光の塊が前記ワイヤのネック部で反射した反射光の像部分であるか否かを判断する、ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記制御部は、さらに、
検査画像において、前記ワイヤの像が明確となる合焦部の画像中での位置と、前記検査画像を取得した際の焦点距離と、に基づいて、前記合焦部の現実での位置を実合焦部位置として特定する、第二の形状検出処理も行い、
前記制御部は、前記第二の形状検出処理により、前記横部の形状を検出する、
ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記ライトは、
前記カメラと同心の第一円上に配された１以上の第一光源と、
前記カメラと同心かつ前記第一円より大径の第二円上に配された１以上の第二光源と、
を含み、
前記制御部は、前記第一の形状検出処理に用いる検査画像を撮像する際には、前記第一光源を点灯させ、前記第二の形状検出処理に用いる検査画像を撮像する際には前記第二光源を点灯させる、
ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のワイヤ形状検査装置であって、
前記第一の形状検出処理に用いる複数の検査画像の焦点距離の変更間隔は、前記第二の形状検出処理に用いる複数の検査画像の焦点距離の変更間隔より、細かい、ことを特徴とするワイヤ形状検査装置。
【請求項６】
半導体チップと被実装体との間に掛け渡されたワイヤの形状を検査するワイヤ形状検査方法であって、
前記ワイヤは、前記カメラで観察可能な横部と、前記カメラからみて前記横部よりも奥側に位置するネック部と、を有しており、
検査対象のワイヤを第一方向から撮像するべくカメラを配置するとともに前記検査対象のワイヤを前記第一方向から照射するべくライトを配置する配置ステップと、
検査対象のワイヤを、前記ライトで照らしながら、かつ、焦点距離を変更しながら前記カメラで複数回撮像して、複数の検査画像を取得する検査画像取得ステップと、
前記ライトの光が前記ワイヤのネック部で反射した反射光の像部分である発光部の一つの検査画像内での座標を特定し、前記座標に基づいて、当該一つの検査画像を取得した際の焦点距離における前記発光部の現実での位置を実発光部位置として特定する、ことを前記複数の検査画像それぞれについて行い、複数の焦点距離それぞれでの実発光部位置を繋ぎ合わせて前記ネック部の形状を検出する第一の形状検出ステップと、
を含むことを特徴とするワイヤ形状検査方法。
【国際調査報告】
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