(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路の基板面に設けられた端子を検査する半導体集積回路の検査装置であって、
３次元計測を行うセンサと、
前記半導体集積回路が搭載されたトレイと、
前記センサと前記半導体集積回路とを相対的に移動させる移動手段と
を具備し、
前記センサは、
前記センサと前記半導体集積回路との相対的な移動に基づいて、前記基板面の第１領域、第２領域及び第３領域に対して順に線状の光を照射する光照射部と、
Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素子を有し、前記光が照射された前記第１領域、前記第２領域及び第３領域の各々を撮像した、前記Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子のみから撮像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像信号に基づいて、前記端子を検査する検査部と
を備え、
前記検査部は、
前記撮像信号に基づいて、前記第１領域における前記基板面の第１の高さと、前記第２領域における前記基板面の第２の高さとを算出する算出部と、
前記第１の高さと、前記第２の高さとに基づいて、前記第３領域を撮像する前記Ｍ個の撮像素子が前記基板面及び前記端子を撮像可能なように、前記光照射部と前記撮像手段との位置関係を保持したまま前記半導体集積回路との距離を制御する、又は、前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記撮像信号を出力する前記Ｍ個の撮像素子を変更する制御部と
を含む
半導体集積回路の検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積回路の検査装置であって、
前記算出部は、前記Ｍ個の撮像素子のうちで、前記端子の高さを表す方向に対して、前記光が照射されている撮像素子の数が最も多い位置を前記基板面の前記第１の高さ又は前記第２の高さとして算出する
半導体集積回路の検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体集積回路の検査装置であって、
前記Ｎ個の撮像素子は、ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整数）のマトリクス状に配置され、
前記Ｍ個の撮像素子は、ｐ−α行、ｑ−β列（αは前記ｐよりも小さい正の整数、βは前記ｑよりも小さい正の整数）の範囲である
半導体集積回路の検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体集積回路の検査装置であって、
前記基板面における前記端子の位置を検出する２次元計測用撮像手段
を更に具備し、
前記移動手段は、前記２次元計測用撮像手段の検出結果に基づいて、前記光が前記端子に照射されていないときには、前記光が前記端子に照射されているときに比べ、前記センサと前記半導体集積回路とを速く移動させる
半導体集積回路の検査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体集積回路の検査装置であって、
前記基板面における前記端子の位置を検出する２次元計測用撮像手段
を更に具備し、
前記撮像手段は、前記２次元計測用撮像手段の検出結果に基づいて、前記ｐ−α行、前記ｑ−β列の範囲を決定し、単一の前記端子を含む前記撮像信号を出力する
半導体集積回路の検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体集積回路の検査装置であって、
前記センサは、前記半導体集積回路に対して相対的に移動させられるとき、前記光照射部と前記撮像手段との位置関係を保持する
半導体集積回路の検査装置。
【請求項７】
半導体集積回路の基板面に設けられた端子を検査する半導体集積回路の検査方法であって、
３次元計測を行うセンサが備える光照射部が、前記基板面の領域に対して線状の光を照射するステップと、
前記センサが備える撮像手段が、前記光が照射された前記領域を撮像した、Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子のみから撮像信号を出力するステップと、
前記センサが備える検査部が、前記撮像信号に基づいて前記端子を検査するステップと、
前記センサと前記半導体集積回路とを相対的に移動させるステップと
を具備し、
前記検査するステップは、
前記移動させるステップに基づいて、前記領域としての第１領域、第２領域及び第３領域に対して順に前記光が照射されるとき、
前記撮像信号に基づいて、前記第１領域における前記基板面の第１の高さを算出するステップと、
前記撮像信号に基づいて、前記第２領域における前記基板面の第２の高さを算出するステップと、
前記第１の高さと、前記第２の高さとに基づいて、前記第３領域を撮像する前記Ｍ個の撮像素子が前記基板面及び前記端子を撮像可能なように制御するステップと
を含み、
前記制御するステップは、
前記光照射部と前記撮像手段との位置関係を保持したまま前記半導体集積回路との距離を制御するステップ、又は、前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記撮像信号を出力する前記Ｍ個の撮像素子を変更するステップ
を含む
半導体集積回路の検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体集積回路の検査方法であって、
前記第１の高さを算出するステップ及び前記第２の高さを算出するステップは、
前記Ｍ個の撮像素子のうちで、前記端子の高さを表す方向に対して、前記光が照射されている撮像素子の数が最も多い位置を前記基板面の前記第１の高さ又は前記第２の高さとして算出するステップ
を含む
半導体集積回路の検査方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の半導体集積回路の検査方法であって、
前記Ｎ個の撮像素子は、ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整数）のマトリクス状に配置され、
前記Ｍ個の撮像素子は、ｐ−α行、ｑ−β列（αは前記ｐよりも小さい正の整数、βは前記ｑよりも小さい正の整数）の範囲である
半導体集積回路の検査方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９の何れか一項に記載の半導体集積回路の検査方法であって、
前記基板面における前記端子の位置を検出するステップ
を更に具備し、
前記移動させるステップは、
前記端子の位置の検出結果に基づいて、前記光が前記端子に照射されていないときには、前記光が前記端子に照射されているときに比べ、前記センサと前記半導体集積回路とを速く移動させるステップ
を含む
半導体集積回路の検査方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の半導体集積回路の検査方法であって、
前記基板面における前記端子の位置を検出するステップ
を更に具備し、
前記撮像信号を出力するステップは、
前記端子の位置の検出結果に基づいて、前記ｐ−α行、前記ｑ−β列の範囲を決定し、単一の前記端子を含む前記撮像信号を出力するステップ
を含む
半導体集積回路の検査方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１の何れか一項に記載の半導体集積回路の検査方法であって、
前記移動させるステップは、
前記センサが備える前記光照射部と前記撮像手段との位置関係を保持するステップ
を含む
半導体集積回路の検査方法。
【請求項１３】
半導体集積回路の基板面に設けられた端子を検査する半導体集積回路の検査方法であって、
（ａ）  Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素子を有する撮像手段を提供するステップと、
（ｂ）  前記基板面における前記端子の位置を検出するステップと、
（ｃ）  前記基板面に対して斜めに線状の光を照射するステップと、
（ｄ）  前記基板面の複数位置のそれぞれに前記光が照射されるように、前記光の照射先と前記基板面とを設定速度にて相対的に移動させるステップと、
（ｅ）  前記撮像手段により前記基板面のうち前記光が照射された領域を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出力するステップと、
（ｆ）  前記撮像信号に基づいて、前記端子を検査するステップと
を備え、
前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子のみから出力され、
前記設定速度は、前記（ｂ）の結果に基づいて、前記光が前記端子に照射されていないときには、前記光が前記端子に照射されていないときに比べて速くなるように設定される
半導体集積回路の検査方法。
【請求項１４】
半導体集積回路の基板面に設けられた端子を検査する半導体集積回路の検査方法であって、
（ｇ）  ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整数）のマトリクス状に配置されたＮ個（Ｎは正の整数）のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤを有する撮像手段を提供するステップと、
（ｈ）  前記基板面における前記端子の位置を検出するステップと、
（ｉ）  前記基板面に対して斜めに線状の光を照射するステップと、
（ｊ）  前記撮像手段により前記基板面のうち前記光が照射された領域を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出力するステップと、
（ｋ）  前記撮像信号に基づいて、前記端子を検査するステップと
を備え、
前記撮像信号は、前記Ｎ個のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのうちのｐ−α行、ｑ−β列（αは前記ｐよりも小さい正の整数、βは前記ｑよりも小さい正の整数）の範囲のＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのみから出力され、
前記ｐ−α行、前記ｑ−β行の範囲は、前記（ｈ）の結果に基づいて、単一の前記端子を含むように設定される
半導体集積回路の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体集積回路の検査装置としては、特公平６−１０３１７１号公報に記載された以下の技術が知られている。図１３に示すように、レーザ発振器１により発射されたレーザビーム２は集束レンズ３を通りスキャナ４に入力される。
スキャナ４は集束されたレーザビームをシリンドリカルレンズ等でスリット光に変換し、かつそのスリット光をガルバノミラー等で偏向させる機能を有する。
従って、複雑かつ高額な装置となっている。
【０００３】
スキャナ４により出力されたスリット光５は対象物体６に照射される。この対象物体６をＣＣＤカメラ７で撮影する。ＣＣＤカメラ７から出力される映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ８により１ビットのデジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ８から出力される画像信号は、ＣＰＵ１２の指令により画像メモリ９に記憶されると同時にアドレス検出回路１１に入力され、一水平走査ごとに画像情報が最大の時のアドレスを検知する。
【０００４】
図１４は、画像メモリ９の内容を表したものである。図１４に示すように、水平ｈ画素、垂直ｖ画素、各画素１ビットで構成されており、水平方向のアドレスをｉ（ｉ＝１〜ｈ）、垂直方向のアドレスをｊ（ｊ＝１〜ｖ）で表す。この画像メモリ９はＣＣＤカメラ７の視野情報を二次元的に配列しているものであり、ＣＣＤカメラ７の各ＣＣＤ素子に対応している。
【０００５】
上記において、対象物体６は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）またはＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）であることができる。
【０００６】
ここで、ＢＧＡとは、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、ＩＣチップ５１の実装面５１ａに接続部（金パッド）を縦横に整列させて設け、各接続部に半田ボール５２、５３…を搭載して形成されている。このＢＧＡは、ＩＣチップ５１の実装面５１ａに整列された半田ボール５２、５３…を基板のランド上に融着させることにより、表面実装されている。
【０００７】
また、ＣＳＰとは、ＢＧＡと同様に、ＩＣチップの実装面に複数の半田ボールを縦横に整列させてなるものである。ＣＳＰは、図１６に示すように、ＩＣチップ６１とほとんど変わらない大きさに樹脂モールド６２で封止を行う（リアルチップサイズパッケージ）とともに、ＩＣチップ６１の接続部にバンプＢを介し、各バンプＢに半田ボール６３、６４…を搭載して形成されている。このＣＳＰは、ＢＧＡと同様に、ＩＣチップ６１の実装面６１ａに整列された半田ボール６３、６４…を基板のランド上に融着させることにより、表面実装されている。
【０００８】
上記のように、ＩＣチップの実装面に複数の半田ボールを搭載して、この半田ボールを用いて表面実装を行う場合、一般に、ＩＣチップの接続部は１列、あるいは２以上の複数の列をなしているので、半田ボールも列状に搭載されることになる。
【０００９】
次に、半田ボールなどの立体物の測定する際に用いられる光切断法について説明する。
【００１０】
図１７に示すように、ＪＥＤＥＣトレイ１０１上に、複数のＢＧＡ型ＩＣチップ１０２、１０２が搭載されている。ＩＣチップ１０２は、その実装面１０２ａが上向きになるようにセットされている。実装面１０２ａに縦横に整列された複数の半田ボール１０３、１０３…が検査される。
【００１１】
半田ボール１０３の検査には、バンプの形状・高さ・半田量（ボールボリューム）・位置・コプラナリティ（ｃｏｐｌａｎａｒｉｔｙ）の検査が含まれる。
【００１２】
コプラナリティとは、一般に、パッケージ端子によって形成される接地面からの端子の浮き量を表す。表面実装パッケージを平坦な面に置いた場合の各端子と取りつけ面との距離で表す。この距離が大きいと表面実装する場合、端子と実装基板のフットプリントの間を半田で十分に充填できずに、半田接合が不完全になる場合がある。このようにコプラナリティは、表面実装するパッケージにおいて、半田接合の歩留りや信頼性を左右する寸法であり、特に各端子と取りつけ面の距離が最大になっている値が重要である。
【００１３】
エリアアレイパッケージの代表であるＢＧＡでは、パッケージの封止体および基板の反りや端子を形成している半田ボールの大きさのばらつきがコプラナリティに影響を与える。ＩＣチップのコプラナリティを検査するためには、原則として、そのＩＣチップの全ての半田ボールの高さを測定する必要がある。
【００１４】
線状光照射手段１０４からは、ＩＣチップ１０２の実装面１０２ａに対して、斜めに線状の光Ｌが照射される。線状の光Ｌは、半田ボール１０３、１０３…を列ごとに走査する。線状光照射手段１０４は、線状光ＬによってＩＣチップ１０２の実装面１０２ａを走査するために往復動可能に構成されている。これにより、図１８に示すように、線状光照射手段１０４からＩＣチップ１０２の実装面１０２ａに斜めに照射される線状光Ｌは、その実装面１０２ａに沿って、図１８中矢印Ｘ方向に走査される。
【００１５】
ここで、線（ライン）状の光Ｌは、例えば、レーザ光であることができる。または、線状の光Ｌは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源から発せられる光をシリンドリカルレンズを介して線状の光に集束させたものであることができる。
【００１６】
図１７に示すように、ＩＣチップ１０２の実装面１０２ａの直上には、実装面１０２ａに相対向するように離間して、線状光Ｌの変化画像を撮影する撮像手段１０５が配置されている。撮像手段１０５は、例えばＣＣＤカメラである。撮像手段１０５は、固定されている。
【００１７】
撮像手段１０５は、固定されており、線状光Ｌの走査（図１８の矢印Ｘ）とともに移動するわけではない。このことから、撮像手段１０５は、図１８に示すように、線状光Ｌが実装面１０２ａに沿ってＸ方向に走査されて複数列の半田ボール１０３、１０３…が照射されたときに、それら複数列の半田ボール１０３、１０３…の全てをカバー可能な撮像範囲を有している。
【００１８】
撮像手段１０５により撮影された画像情報が演算処理されることにより、各半田ボール１０３、１０３…の高さが検出される。ここで、撮像手段１０５の画像情報に基づいて、各半田ボール１０３、１０３…の高さを検出するには、例えば以下の方法を用いることができる。
【００１９】
図１９に示すように、線状光Ｌの歪み量をＩ、線状光照射手段１０４の照明角度をθとした場合に、各半田ボール１０３の突出高さｈは、ｈ＝Ｉｔａｎθ．で表される。線状光Ｌが複数列の半田ボール１０３、１０３…のそれぞれの列を走査する過程において、線状光Ｌの歪み量Ｉは、変化する。
【００２０】
上記のように、光切断法は、ＩＣチップ１０２の実装面１０２ａに対して斜め方向から線状の光Ｌを照射し、この線状光Ｌを半田ボール１０３の搭載された実装面１０２ａ上で走査させることにより、走査中に線状光Ｌが半田ボール１０３の搭載高さ（突出高さｈ）に比例して歪むことを利用して、線状光Ｌの変化画像情報を例えば上記のｈ＝Ｉｔａｎθ．の式を用いて演算処理することで、各半田ボール１０３の高さを測定するものである。
【００２１】
したがって、ＩＣチップ１０２の実装面１０２ａに整列された複数の半田ボール１０３、１０３…の良否を容易かつ確実に検査することができ、特に半田ボール１０３の搭載高さｈを精度良く測定することができ、コプラナリティの検査に供することができる。
【００２２】
なお、特開平１０−２０９２２７号公報には、次の半導体集積回路の検査方法が記載されている。半導体集積回路の実装面に縦横に整列された複数の半田ボールを検査する半導体集積回路の検査方法において、ライン状光照射手段が上記実装面に対して斜めにライン状の光を照射し、半田ボールを列ごとに走査し、撮像手段が走査中におけるライン状光の変化画像を撮影し、撮影した画像情報を画像処理手段が演算処理して各半田ボールの高さを検出する。前記画像処理手段による演算処理は、ライン状光の歪み量をＩ、照明角度をθとした場合、突出高さｈ＝Ｉｔａｎθ．で表される式を用いて行われる。
【００２３】
また、特開平１１−７２３１６号公報には、次のＩＣリードの平坦度計測装置が記載されている。等間隔で平行に配列された複数本の光透過用の線状スリットを備えたスリットプレートと、このスリットプレートの法線に対して前記線状スリットの配列方向に沿って反対側に同一角度傾斜した方向から平行光束を当該スリットプレートに照射する平行光束光源と、前記スリットプレートの光出射側の位置において測定対象のＩＣパッケージをそのリードボール形成面が前記スリットプレートに平行となるように保持するワークステージと、前記リードボール形成面に配列されている各リードボールの表面を撮像する撮像手段と、当該撮像手段によって得られた画像に基づき各リードボールの表面に形成された着光点の中心間距離を求め、当該中心間距離に基づき各リードボールの平坦度を計測する計測手段とを有している。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、光切断法では、各バンプを線状光Ｌが走査する過程において、線状光Ｌが各バンプの異なる高さに複数回照射されたときのそれぞれの線状光Ｌの歪み量Ｉおよび照射角度θによって、その各バンプの全体の形状・大きさ（高さ）が認識される。
【００２５】
上記のように、各バンプにおける異なる高さの複数位置に線状光Ｌを照射して各バンプについての複数の撮像画像を得るのは、そのバンプ全体の高さを決定付ける、そのバンプにおける頂部位置が予め分かっているわけではないからである。
すなわち、各バンプについての複数の撮像画面のそれぞれから得られる高さの最高値を、そのバンプ全体の高さとする。
【００２６】
このように、各バンプについて複数回の撮像を行う必要があることから、計測の迅速化のためには、各回の撮像に要する時間（一つの画像を得るための時間）が短い方が望ましい。
【００２７】
本発明の目的は、立体物の測定を迅速に行うことのできる半導体集積回路の検査装置および検査方法を提供することである。
本発明の他の目的は、立体物の撮像画像を得るために要する時間が短く、立体構造が簡単で、コストの安い測定を迅速に行うことのできる半導体集積回路の検査装置および検査方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、立体物の撮像画像を得るための撮像手段のスキャン時間が短く、立体物の測定を迅速に行うことのできる半導体集積回路の検査装置および検査方法を提供することである。
【００２８】
本発明の更に他の目的は、立体物の搭載手段（トレイ）または搬送手段（搬送用トレイ）やパッケージ（包装）手段に反り等の不具合があっても、自動的にその不具合による悪影響を解消可能な半導体集積回路の検査装置および検査方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、立体物の搭載手段または搬送手段やパッケージ手段に反り等の不具合があっても、リアルタイムにその不具合による悪影響を解消可能な半導体集積回路の検査装置および検査方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、簡単な構成の検査装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中の請求項対応の技術的事項には、括弧（）つき、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の技術的事項と実施の複数形態のうちの少なくとも一つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしているが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術的事項に限定されることを示すためのものではない。
【００３０】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）は、半導体集積回路（３１）の実装面（３１ａ）に設けられた端子（３３）を検査する半導体集積回路の検査装置（１０）であって、前記実装面（３１ａ）に対して斜めに線状の光（ＬＢ）を照射する光照射部（４１）と、前記光（ＬＢ）が照射された前記実装面（３１ａ）を撮像し、撮像信号を出力する撮像手段（４２）と、前記撮像信号に基づいて、前記端子（３３）を検査する検査部とを備え、前記撮像手段（４２）は、Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素子を有し、前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子のみから出力される。
【００３１】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記撮像手段（４２）は、前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記Ｍ個の撮像素子に対応する走査線のみが走査されることにより、前記撮像信号を出力する。
【００３２】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記撮像手段（４２）は、ｎ行×ｌ列＝Ｎ個（ｎ，ｌは正の整数）の撮像素子を有し、前記撮像信号は、前記ｎ行×ｌ列の撮像素子のうちｍ×ｌ列＝Ｍ個（ｍは前記ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子に対応する走査線のみが走査されることによって、前記撮像信号を出力する。
【００３３】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記光照射部（４１）および前記撮像手段（４２）は、センサ部（４０）を構成し、前記実装面（３１ａ）のうちの前記光（ＬＢ）が照射された領域（（１）〜（ｎ））が変わるときに、前記Ｍ個の撮像素子が当該前記光（ＬＢ）が照射された領域を撮像可能なように、前記センサ部（４０）と前記半導体集積回路（３１）のいずれか一方が、前記センサ部（４０）と前記半導体集積回路（３１）の他方に対して、相対的に移動する。
【００３４】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、更に、前記撮像信号に基づいて、前記実装面（３１ａ）の高さを算出する算出部を備えている。
【００３５】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記算出部は、前記Ｍ個の撮像素子によって撮像された撮像画像（Ｍ１〜Ｍ３）において、前記光（ＬＢ）が照射されていることを示すドットの数と、前記半導体集積回路（３１）の高さ方向の位置との関係を求め、前記関係に基づいて、前記実装面（３１ａ）の高さを算出する。
【００３６】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、更に、前記センサ部（４０）と前記半導体集積回路（３１）との距離を制御する第１制御部を備え、前記第１制御部は、前記算出された実装面（３１ａ）の高さに基づいて、前記距離を制御する。
【００３７】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記第１制御部は、前記実装面（３１ａ）の高さが変わるときに、前記Ｍ個の撮像素子が当該前記光（ＬＢ）が照射された前記実装面（３１ａ）を撮像可能なように前記距離を制御する。
【００３８】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、更に、前記Ｎ個の撮像素子のうち前記撮像信号を出力する前記Ｍ個の撮像素子を変更するように制御する第２制御部を備え、前記第２制御部は、前記算出された実装面（３１ａ）の高さに基づいて、前記Ｍ個の撮像素子を変更するように制御する。
【００３９】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記光（ＬＢ）が照射された前記実装面（３１ａ）の位置（（１）〜（ｎ））が第１位置（（１））から第２位置（（２））に変わるとき、前記第１位置（（１））が撮像されてなる前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記Ｍ個の撮像素子からなる第１撮像素子群のみから出力され、前記第２位置（（２））が撮像されてなる前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちの前記第１撮像素子群とは異なる前記Ｍ個の撮像素子からなる第２撮像素子群のみから出力される。
【００４０】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記撮像素子は、ＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤである。
【００４１】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記Ｎ個の前記ＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤは、ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整数）のマトリクス状に配置され、前記撮像信号は、（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列（αは前記ｐよりも小さい正の整数、βは前記ｑよりも小さい正の整数）の範囲の前記ＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのみから出力される。
【００４２】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記光照射部（４１）の光軸と前記撮像手段（４２）の軸心線とのなす角度が概ね９０°である。
【００４３】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記撮像手段（４２）の軸心線と、前記光（ＬＢ）が照射された前記実装面（３１ａ）から反射した光の光軸とが概ね一致している。
【００４４】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）は、更に、前記実装面（３１ａ）の平面形状を撮像するための２次元計測用撮像手段（９０）と、前記２次元計測用撮像手段（９０）および前記センサ部（４０）を前記半導体集積回路（３１）に対して移動させる移動手段とを備えたものである。
【００４５】
本発明の半導体集積回路の検査装置（１０）において、前記半導体集積回路（３１）は、ＢＧＡであり、前記端子（３３）は、半田ボールであり、前記検査部は、前記撮像信号に基づいて、前記半田ボールの高さを測定する。
【００４６】
本発明の半導体集積回路の検査方法は、半導体集積回路（３１）の実装面（３１ａ）に設けられた端子（３３）を検査する半導体集積回路の検査方法であって、（ａ）  Ｎ個（Ｎは正の整数）の撮像素子を有する撮像手段を提供するステップと、（ｂ）  前記実装面（３１ａ）における前記端子（３３）の位置を検出するステップと、（ｃ）  前記実装面（３１ａ）に対して斜めに線状の光（ＬＢ）を照射するステップと、（ｄ）  前記実装面（３１ａ）の複数位置のそれぞれに前記光（ＬＢ）が照射されるように、前記光（ＬＢ）の照射先と前記実装面（３１ａ）とを設定速度にて相対的に移動させるステップと、（ｅ）  前記撮像手段により前記実装面（３１ａ）のうち前記光（ＬＢ）が照射された領域を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出力するステップと、（ｆ）  前記撮像信号に基づいて、前記端子（３３）を検査するステップとを備え、前記撮像信号は、前記Ｎ個の撮像素子のうちのＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）の撮像素子のみから出力され、前記設定速度は、前記（ｂ）の結果に基づいて、前記光（ＬＢ）が前記端子（３３）に照射されているときには、前記光（ＬＢ）が前記端子（３３）に照射されていないときに比べて高くなるように設定される。
【００４７】
本発明の半導体集積回路の検査方法は、半導体集積回路（３１）の実装面（３１ａ）に設けられた端子（３３）を検査する半導体集積回路の検査方法であって、（ｇ）  ｐ行ｑ列（ｐおよびｑのそれぞれは、正の整数）のマトリクス状に配置されたＮ個（Ｎは正の整数）のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤを有する撮像手段を提供するステップと、（ｈ）  前記実装面（３１ａ）における前記端子（３３）の位置を検出するステップと、（ｉ）  前記実装面（３１ａ）に対して斜めに線状の光（ＬＢ）を照射するステップと、（ｊ）  前記撮像手段により前記実装面（３１ａ）のうち前記光（ＬＢ）が照射された領域を撮像し、前記撮像手段から撮像信号を出力するステップと、（ｋ）  前記撮像信号に基づいて、前記端子（３３）を検査するステップとを備え、前記撮像信号は、前記Ｎ個のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのうちの（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列（αは前記ｐよりも小さい正の整数、βは前記ｑよりも小さい正の整数）の範囲のＭ個（Ｍは前記Ｎよりも小さい正の整数）のＣＭＯＳ撮像素子又はＣＣＤのみから出力され、前記（前記ｐ−α）行（前記ｑ−β）列の範囲は、前記（ｈ）の結果に基づいて、単一の前記端子（３３）を含むように設定される。
【００４８】
本発明の半導体集積回路の検査方法において、前記（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）の組合せ、ならびに前記（ｉ）、（ｊ）および（ｋ）の組合せのそれぞれは、光切断法を構成する。
【００４９】
本発明の半導体集積回路の検査方法は、二次元計測用カメラ（９０）と三次元計測用カメラ（４０）とをＸＹステージ上に固定し、試料を測定する。
【００５０】
なお、従来、ＡＯ素子やガルバノミラーによる走査型レーザ変位計方式の検査装置は、検出幅が数ｍｍの範囲に留まっていたが、２０００×２０００画素程度の高速な検出素子の実用化により一度に走査する走査幅を１０〜２０ｍｍに広げることができ、単位面積当たりの検出速度の向上を図ることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態を説明する。
【００５２】
図１に示すように、本実施形態の半導体集積回路の検査装置１０は、例えば、トレイ９３に搭載された複数のＢＧＡ型ＩＣチップ３１の半田ボール（バンプ）３３の検査に用いられる。
【００５３】
半導体集積回路の検査装置１０は、３次元（３Ｄ）計測を行うためのレーザセンサ４０と、２次元（２Ｄ）計測を行うためのＩＣ外観検査用ＣＣＤカメラセンサ９０と、レーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０を高精度に移動させるためのＸＹテーブル（図示せず）とを備えている。レーザセンサ４０は、レーザ光源４１と、ＣＣＤセンサ４２とを有している。
【００５４】
本実施形態においては、ＸＹテーブルによりレーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０を移動させ、ＩＣチップ３１が搭載されたトレイ９３を固定にする構成とする。ここで、この構成に代えて、レーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０を固定にし、トレイ９３をＸＹテーブルにより移動させる構成にすることができる。すなわち、レーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０と、ＩＣチップ３１を相対的に移動させればよいため、いずれを移動させてもよい。
【００５５】
このレーザ光源４１は、幅が１０〜２０μｍ程度のスリット状のレーザビームＬＢを照射可能なものが用いられる。
【００５６】
なお、本実施形態において、レーザビームＬＢなどの線状の光を照射するための手段は、レーザ光源４１に限定されない。線状の光は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源から発せられる光をシリドリカルレンズを介して線状の光に集束させたものであることができる。
【００５７】
なお、符号３７はＸＹテーブルのＹステージを示し、符号３８はＸＹテーブルのＸステージを示し、符号３９はしきりを示している。
【００５８】
図２に示すように、レーザ光源４１は、そのレーザビームＬＢがＩＣチップ３１の基板面３１ａまたは半田ボール３３に対して４５°の角度で入射する位置に配置される。レーザセンサ４０のＣＣＤセンサ４２は、ＩＣチップ３１の基板面３１ａまたは半田ボール３３から反射角４５°で反射した光をその真正面から撮像可能な位置に配置される。この配置状態にすることによって、レーザ光源４１の光軸とＣＣＤセンサ４２の軸心線の角度は、９０°となる。
【００５９】
レーザ光源４１の光軸とＣＣＤセンサ４２の軸心線の角度が９０°であることによって、スリット光により切断された面の高さ差を最も際立たせることができ、ＣＣＤセンサ４２による測定対象物の高さ方向の分解能が最大となる。
【００６０】
また、レーザセンサ４０のＣＣＤセンサ４２は、ＩＣチップ３１の基板面３１ａまたは半田ボール３３から反射した光をその真正面から撮像可能な位置に配置されているため、半田ボール３３の頂点の平らな面の検出性が向上する。頂点部分の平坦な面の反射光（光量）が強くなるからである。ＩＣチップ３１の基板面３１ａまたは半田ボール３３から反射した光の光軸と、ＣＣＤセンサ４２の軸心線とが一致している。
【００６１】
レーザ光源４１とＣＣＤセンサ４２の図２に示す上記の位置関係（配置状態）は、計測時にＸＹテーブルによってレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２が移動するときにも、変わることなく保持されたまま移動する。
【００６２】
ＣＣＤセンサ４２は、後述するように、部分（パーシャル）スキャンを行う。また、このＣＣＤセンサ４２には、電子シャッターが用いられている。これにより、１フレーム毎にＣＣＤセンサ４２を停止させる必要がないため、高速でのデータの取得ができ、スループットの向上に寄与している。
【００６３】
２Ｄ計測用のＣＣＤカメラセンサ９０には、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）方式が採用される。この方式によれば、レーザセンサ４０のＣＣＤセンサ４２と同様に、１フレーム毎にカメラを停止させる必要がないため、高速でのデータの取得ができ、スループットの向上に寄与している。斜光リング照明の併用により精密な画像を取り込み、それを画像処理することにより、ボール径、ボール位置の測定、ボールの有無、ボール形状、パッケージの傷を高精度で検出できる。図１において、符号９１は上方照明であり、符号９２は側方照明である。
【００６４】
ＸＹテーブルは、ストーンベースの上に組み上げられ、エアベアリングでフローティングされている。ＸＹテーブルに取り付けられたエンコーダにより、レーザセンサ４０およびＣＣＤカメラセンサ９０の測定点のＸ，Ｙの値が読み出される。
【００６５】
３Ｄ計測用レーザセンサ４０および２Ｄ計測用ＣＣＤカメラセンサ９０は、同一ステージに搭載され、そのステージを移動させることで、複数のＩＣチップ３１に対して、３Ｄ計測および２Ｄ計測を一度に行うことができる。
本装置１０では、後述する工夫によりレーザセンサ４０の検出機構が従来に比べ簡便にできるため、ＣＣＤカメラセンサ９０とレーザセンサ４０とを同一ステージに搭載することができる。これにより、スキャナーが必要なくなり、装置１０の価格が低減される。
【００６６】
また、図１に示すように、レーザセンサ４０とＣＣＤカメラセンサ９０の間には、遮光性が高いしきり３９が設けられている。これにより、３Ｄ計測用照明と２Ｄ計測用照明の互いへの影響をなくすことができる。
【００６７】
図３および図４を参照して、３Ｄ計測用のレーザセンサ４０の測定原理について説明する。
【００６８】
図３（ａ）に示すように、レーザ光源４１から発射された微細幅のスリット状のレーザビームＬＢは、半田ボール３３の表面に照射され、または、半田ボール３３がない場所ではＩＣチップ３１の基板面３１ａに照射される。図３（ａ）において、符号ＤＡは、ＣＣＤセンサ４２による検出エリアを示している。ＣＣＤセンサ４２の検出エリアＤＡに対応する画像を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００６９】
後述するように、ＣＣＤセンサ４２のＣＣＤ素子が、図５に示すように、その行および列の画素数が同数（２０００×２０００）となるように配列されているにも関わらず、検出エリアＤＡがレーザビームＬＢのスリット形状の長手方向と同じ方向にその長手方向を有する細長い形状に形成されているのは、ＣＣＤセンサ４２において部分スキャンが行われるからである。
【００７０】
図３（ｂ）の符号（１）に示すように、平坦な基板面３１ａ（半田ボール３３がない場所）に照射されたレーザビームＬＢ１は、ＣＣＤセンサ４２では、図４（ａ）のように直線Ｍ１として映る。その直線Ｍ１は、レーザビームＬＢ１に照射された基板面３１ａを示している。
【００７１】
次に、図３（ｂ）の符号（２）に示すように、ＸＹテーブルによりレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２がＸ方向に移動すると、レーザビームＬＢ２は、半田ボール３３のうちの低い位置に照射され、ＣＣＤセンサ４２では、図４（ｂ）のようにその高さおよび幅が小さい曲線状の山と直線からなる線Ｍ２として映る。線Ｍ２のうち、直線の部分は、レーザビームＬＢ２に照射された基板面３１ａを示し、その山の部分は、レーザビームＬＢ２に照射された半田ボール３３の表面を示している。
【００７２】
次いで、図３（ｂ）の符号（３）に示すように、ＸＹテーブルによりレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２が更にＸ方向に移動すると、レーザビームＬＢ３は、半田ボール３３のうちの高い位置に照射され、ＣＣＤセンサ４２では、図４（ｃ）のようにその高さおよび幅が大きい曲線状の山と直線からなる線Ｍ３として映る。線Ｍ３のうち、直線の部分は、レーザビームＬＢ３に照射された基板面３１ａを示し、その山の部分は、レーザビームＬＢ３に照射された半田ボール３３の表面を示している。
【００７３】
図３（ｂ）に示すように、１つのＩＣチップ３１の基板面３１ａおよびその複数の半田ボール３３、３３…については、上記符号（１）〜（３）と同様に、ＸＹテーブルによりレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２がＸ方向に移動して、合計ｎ個の各位置にレーザビームＬＢが照射され、合計ｎ個の画像が撮像される。
【００７４】
図３（ａ）から（ｃ）の各測定点でのレーザビームＬＢの照射位置のＸ、Ｙの座標位置は、ＸＹテーブルに取り付けられたエンコーダより読み出される。図３（ａ）から（ｃ）の各測定点での各半田ボール３３の高さは、図４（ａ）から（ｃ）の各画像（線Ｍ１〜Ｍ３）において、直線として映る基板面３１ａと、曲線状の山の最高位置との間の距離によって求められる。
【００７５】
本実施形態で採用される光切断法では、図４（ａ）から（ｃ）に示すように、各半田ボール３３を異なる高さで複数回スライスしたときのそれぞれの断面形状によって、その各半田ボール３３の全体形状および大きさを認識する。
【００７６】
この場合、各半田ボール３３自身の高さを決める頂部位置が予め特定できないため、図３（ｂ）および図４（ａ）から（ｃ）に示すように、各半田ボール３３の複数位置にレーザビームＬＢの照射を行うとともに、それら複数位置でのＣＣＤセンサ４２による撮像を行い、それらの撮像画面（図４（ａ）〜（ｃ））のそれぞれから得られる山の高さの最高値をその半田ボール３３自身の高さとする。
【００７７】
このように、各半田ボール３３について複数回の撮像を行う必要があることから、各回の撮像に要するＣＣＤセンサ４２のスキャン時間（一つの画像を得るための時間）は、短い方が望ましい。
【００７８】
上述したように、ＣＣＤセンサ４２では、部分スキャンが行われる。
以下、この部分スキャンについて説明する。
【００７９】
図５に示すように、部分スキャンとは、ＣＣＤセンサ４２が有する、例えば、２０００（画素）×２０００（画素）のＣＣＤ素子領域のうち、１００（画素）×２０００（画素）の素子領域の信号電荷のみを検出し、それ以外の素子領域の信号電荷は検出しないというものである。
【００８０】
この部分スキャンによれば、１００（画素）×２０００（画素）の領域しか信号電荷検出のためのスキャンを行わないため、２０００（画素）×２０００（画素）の全領域をスキャンする場合に比べて、高速化が図れる。
【００８１】
例えば、２０００（画素）×２０００（画素）の全領域をスキャンして１画像を得るには、４００ｍＳかかっていたのに対し、１００（画素）×２０００（画素）の領域をスキャンして１画像を得るには、２０ｍＳで済む。
【００８２】
ＢＧＡ型ＩＣチップ３１は、ＩＣチップ３１の基板の幅（図３（ｂ）のＹ方向）に比べて半田ボール３３の高さが小さい。このことから、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ＢＧＡ型ＩＣチップ３１の半田ボール３３が列ごとにＣＣＤセンサ４２で撮像される場合、その単一の撮像画像は、図５に示すように横長の画像となる。
【００８３】
よって、縦横が同じ画素数からなるＣＣＤセンサ４２のＣＣＤ素子領域（２０００×２０００）において、測定上意味を有するのは、上記横長の画像に相当する部分のみである。
【００８４】
また、上記のように、ＣＣＤセンサ４２とレーザ光源４１の図２に示す位置関係は変わらないまま、そのレーザセンサ４０全体がＩＣチップ３１に対して相対的に移動する。したがって、そのレーザ光源４１のレーザビームＬＢによって照射された複数の測定位置（図３（ｂ）の（１）〜（ｎ））のそれぞれの上記横長の画像は、そのＣＣＤセンサ４２のＣＣＤ素子領域（２０００（画素）×２０００（画素））のうちの、常に同一領域によって撮像される。
【００８５】
このことから、本実施形態のＣＣＤセンサ４２では、全ＣＣＤ素子領域（２０００×２０００）のうちの、上記横長の画像が常に撮像される領域に相当する１００×２０００の領域の信号電荷のみを検出する、部分スキャンを行うことが可能である。
【００８６】
ここで、上記の特公平６−１０３１７１号公報の技術や特開平１０−２０９２２７号公報の技術において、ＢＧＡ型ＩＣチップの半田ボールが列ごとにＣＣＤセンサで撮像される場合を考える。
【００８７】
上記両公報の技術では、ＣＣＤセンサおよびＩＣチップが固定され、線状光Ｌによって照射される位置がＩＣチップの複数の測定位置を順にずれていく方法が採られている。
【００８８】
このことから、上記両公報の技術では、上記固定されたＣＣＤセンサの視野領域は、上記ＩＣチップの複数の測定位置（図３（ｂ）の（１）〜（ｎ））の全てをカバーしなければならない。
【００８９】
さらに、線状光Ｌによって照射された複数の測定位置のそれぞれの上記横長の画像は、上記固定のＣＣＤセンサの全ＣＣＤ素子領域のうちの、常に同一領域に撮像されるわけではない。上記固定のＣＣＤセンサの全ＣＣＤ素子領域のうちの、その測定位置に応じた常に異なる領域で撮像される。
【００９０】
したがって、上記両公報の技術では、部分スキャンを行うことは極めて困難である。上記両公報の技術において部分スキャンを行うには、例えば、上記横長の画像が撮像される領域が、その測定位置に応じて異なることに対応・同期させるように、全ＣＣＤ素子領域のうちで部分スキャンを行う領域を変化させる必要がある。
【００９１】
本実施形態において、部分スキャンされる例えば１００×２０００の領域（図５の符号Ｗ）に、当該測定対象物の半田ボール３３等の高さを整合させるには、その半田ボール３３等の基板面３１ａからの標準的な高さを考慮して行う。この場合、必要に応じて、ＣＣＤセンサ４２の前段にレンズ（図示せず）を設けて視野範囲を調整することができる。
【００９２】
ここで、例えば１００（画素）×２０００（画素）の素子領域Ｗの信号電荷のみを検出する部分スキャン用のＣＣＤセンサ４２は、市販品を用いることができる。なお、その全ＣＣＤ素子領域が例えば１００（画素）×２０００（画素）であるＣＣＤセンサは、市販されていない。
【００９３】
また、部分スキャンを行うＣＣＤセンサ４２は、その全ＣＣＤ素子領域（２０００×２０００）のうちスキャンされる１００×２０００の領域Ｗ以外の領域のスキャンをしないという動作を行わせる以外は、通常一般の（部分スキャン方式ではない）ＣＣＤセンサと同じ構成であることができる。
【００９４】
次に、本装置１０の一使用方法について説明する。
【００９５】
まず、部分スキャンされる例えば１００（画素）×２０００（画素）の領域Ｗに、当該測定対象物の半田ボール３３等の高さを整合させる。前述のように、その半田ボール３３等の基板面３１ａからの標準的な高さを考慮するとともに、必要に応じて、ＣＣＤセンサ４２の前段にレンズを設けることができる。
【００９６】
ＩＣチップ３１の複数の半田ボール３３、３３…の高さを測定する場合、その中で最も高い半田ボール３３が撮像されているときであっても、その半田ボール３３の頂点位置とＩＣチップ３１の基板面３１ａの双方が、その部分スキャンされる範囲Ｗにて撮像されていなければならない。その半田ボール３３の頂点位置とＩＣチップ３１の基板面３１ａのいずれもが撮像されていなければ、その半田ボール３３の高さを測定できないからである。
【００９７】
さらに、その最も高い半田ボール３３が部分スキャンされる範囲Ｗにて撮像されているときに、その半田ボール３３の頂点位置とＩＣチップ３１の基板面３１ａが、その部分スキャンされる範囲Ｗの輪郭ＷＬに対して、必要なマージンは確保した上で、なるべく接近した状態で収まるように設定する。より高い分解能を確保するためである。
【００９８】
このように、本装置１０では、部分スキャンされる範囲Ｗの輪郭ＷＬに、予想される最も高い半田ボール３３の頂点位置とＩＣチップ３１の基板面３１ａが、なるべく接近した状態となるように設定される。このことに起因して、以下の問題が生じる。
【００９９】
ＩＣチップ３１を搭載しているトレイ（イントレイやＪＥＤＥＣトレイが含まれる）９３が反っている場合や、ＩＣチップ３１のパッケージ不良の場合には、レーザセンサ４０（レーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２）と、ＩＣチップ３１とのＺ方向（高さ方向）の位置関係（距離）が変動することがある。その結果、半田ボール３３の頂点位置またはＩＣチップ３１の基板面３１ａが、部分スキャンされる範囲Ｗから外れ、半田ボール３３の高さ測定が不可能になることがある。
【０１００】
部分スキャン方式においてより顕著に発生し易い、上記問題の発生を未然に防止すべく、本装置１０では以下の対策が採られる。
【０１０１】
図４（ａ）から（ｃ）に示すように、部分スキャンされる範囲Ｗの画像が撮像されたら、それぞれの撮像画像において、光が照射されていることを示す１ビットの値が検出されたドットの数の高さ方向（Ｚ方向）の分布を計測する。
【０１０２】
例えば、図６（ｂ）に示す撮像画像では、図６（ａ）に示される分布となる。図６（ａ）に示すように、図６（ｂ）の撮像画像のうち基板面３１ａに対応する高さのドット数が最大となる。図６（ａ）の高さＺ０が、図６（ｂ）の画像を撮像した瞬間の基板面３１ａの高さに対応する。
【０１０３】
図４（ａ）から（ｃ）に示すように、いかなる撮像画像Ｍ１〜Ｍ３であっても、基板面３１ａに対応する高さのドット数が最大となる。したがって、ＣＣＤセンサ４２によって撮像される複数の撮像画像のそれぞれについての上記分布（図６（ａ））を計測し、それらの計測結果に基づいて、最大ドット数に対応する高さ（Ｚ）の変動を測定すれば、トレイ９３の反り等による基板面３１ａとレーザセンサ４０との間の距離の変化を検出することができる。ここで、トレイ９３の反りは、例えば６００μｍ程度であり、半田ボール３３の高さも例えば６００μｍ程度である。
【０１０４】
図７は、図６（ａ）の分布に基づいて検出された複数の撮像画像のそれぞれについての基板面３１ａの高さＺを示している。図７において、縦軸は基板面３１ａの高さＺを示し、横軸は何回目の撮像であるか（測定ライン）を示している。
【０１０５】
図７の横軸の（１）、（２）、（３）…（ｎ）は、それぞれ、図３（ｂ）に示される（１）、（２）、（３）…（ｎ）に対応している。図７の横軸において、２回目の（１）以降は、次のＩＣチップ３１の各測定ラインを示している。
【０１０６】
すなわち、図７の横軸の（１）は、図３（ｂ）の（１）の位置にレーザビームＬＢ１が照射されたときの撮像結果（図４（ａ）参照）に対応し、図７の横軸（１）に対応する縦軸Ｚの値は、撮像時の図３（ｂ）の（１）の位置の基板面３１ａの高さを示している。図７の縦軸に示される基板面の高さＺは、絶対的な高さ（例えば、本装置１０が設置された床面からの高さ）を示している。
【０１０７】
図７は、１つのＩＣチップ３１内の各測定ライン（１）、（２）、（３）…の基板面３１ａの高さが、図３（ｂ）の矢印Ｘ方向に向けて漸次低くなっていることを示している。この原因としては、例えば、そのＩＣチップ３１を搭載しているトレイ９３が反っていることが考えられる。
【０１０８】
本装置１０では、トレイ９３の反り等により半田ボール３３の頂点位置またはＩＣチップ３１の基板面３１ａが部分スキャンされる範囲Ｗから外れ、半田ボール３３の高さ測定が不可能になるという上記問題の発生を未然に防止すべく、図７の縦軸の各値Ｚに応じて、リアルタイムで、レーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２を、それらの図２に示す位置関係を保持したままで、Ｚ（高さ）方向に移動させる。
【０１０９】
図３（ｂ）の測定ライン（１）および（２）を撮像して、図４（ａ）および（ｂ）に示す画像を得た時点で、図７に示すように、測定ライン（１）を撮像したときから測定ライン（２）を撮像したときでは、基板面３１ａの高さが低くなっていることを検出した場合には、リアルタイムで、その高さ変動分を補うように、レーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを低くする。
【０１１０】
このときに行われるレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さの制御は、次の測定ライン（３）または（３）以降の測定ラインを撮像するときに、基板面３１ａの高さが、部分スキャンする範囲Ｗ内の予め設定された高さになるように、レーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを低くする。
【０１１１】
上記のように、リアルタイムでレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを制御する方法に代えて、測定対象が次のＩＣチップ３１に移るタイミングで、レーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを制御することができる。
【０１１２】
図７において、符号Ｎ１は、最初のＩＣチップ３１を測定しているときのレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを示し、符号Ｎ２は、次のＩＣチップ３１を測定しているときのレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを示している。
【０１１３】
また、図７に示すように、連続する複数のＩＣチップ３１、３１…に亘って、概ね同一の傾きで各測定ラインの基板面３１ａの高さＺが変化しているときには、トレイ９３のその部分が全体的に概ね同一の傾きで傾いていると推察される。したがって、その推察等に基づいて、未測定の測定ラインまたは未測定のＩＣチップ３１の基板面３１ａの高さＺについても、ある程度予想することができ、その予想結果に基づいて、予めレーザ光源４１およびＣＣＤセンサ４２の高さを制御することができる。
【０１１４】
次に、図８を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
【０１１５】
上記実施形態では、ＣＣＤセンサ４２による部分スキャンは、図５に示す１００（画素）×２０００（画素）の範囲Ｗがノンインターレース方式で走査されていた。これに対し、本変形例によるＣＣＤセンサ４２による部分スキャンは、図８に示す２００（画素）×２０００（画素）の範囲Ｗａが、インターレース方式で走査される。
【０１１６】
すなわち、図３（ｂ）の測定ライン（１）の撮像時には、図８の上記範囲Ｗａのうちの奇数行の１００行分の画素に信号が書き込まれる。
次いで、図３（ｂ）の測定ライン（２）の撮像時には、図８の上記範囲Ｗａのうちの偶数行の１００行分の画素に信号が書き込まれる。
次に、図３（ｂ）の測定ライン（３）の撮像時には、図８の上記範囲Ｗａのうちの奇数行の１００行分の画素に信号が書き込まれる。
【０１１７】
上記のインターレース方式による走査は、以下に説明するように、ＣＣＤセンサ４２において部分スキャンが行われるからこそ意味を有する。
【０１１８】
仮にＣＣＤセンサにおいて、部分スキャンではなく、全てのＣＣＤ素子領域（２０００×２０００）がスキャンされる場合、従来一般のインターレース方式では、１回目の走査で奇数行の１０００行分の画素に信号が書き込まれ、２回目の走査で偶数行の１０００行分の画素に信号が書き込まれ、これら２回の走査で１つの画像（２０００×２０００）が作成される。
【０１１９】
これに対し、上記のＣＣＤセンサ４２において部分スキャンが行われるときのインターレース走査では、奇数または偶数行の１回の走査で、１つの測定ラインについての画像の作成が完了する。よって、部分スキャンにインターレース走査を組合わせることで、部分スキャンを行わないときと比べて、より短時間で画像を得ることができる。
【０１２０】
さらに、部分スキャンを行うＣＣＤセンサ４２において、上記インターレース走査が行われるときには、以下の効果を奏することができる。
【０１２１】
ここでは、上記と同様に、まず、図３（ｂ）の測定ライン（１）が撮像されるときに、図８の上記範囲Ｗａのうちの奇数行の１００行分の画素に信号が書き込まれ、次に、図３（ｂ）の測定ライン（２）の撮像時に、図８の上記範囲Ｗａのうちの偶数行の１００行分の画素に信号が書き込まれ、次に、図３（ｂ）の測定ライン（３）の撮像時には、図８の上記範囲Ｗａのうちの奇数行の１００行分の画素に信号が書き込まれるとして説明する。
【０１２２】
ノンインターレース走査が行われる上記実施形態では、各測定ラインの撮像時に、常に、図５の１００（画素）×２０００（画素）の上記範囲Ｗに信号が書き込まれる。したがって、その上記範囲ＷのＣＣＤ素子は、そのリセットから信号検出が行われるまでの１サイクルを、ある測定ラインの撮像時からその次の測定ラインの撮像時までの時間内に行わなければならなかった。
【０１２３】
これに対し、インターレース走査が行われる本変形例では、図８の上記範囲Ｗａの奇数行の１００行分の画素は、図３（ｂ）の測定ライン（１）の撮像に用いられた後は、測定ライン（３）の撮像時まで使用されない。したがって、上記範囲ＷａのＣＣＤ素子は、そのリセットから信号検出が行われるまでの１サイクルを、ある測定ラインの撮像時からその２つ先の測定ラインの撮像時までの時間内に行えば足りる。
【０１２４】
このように、インターレース走査が行われる本変形例では、１サイクルの時間をより長く確保できることから、リセット動作および信号検出動作をより確実に行うことができ、感度および検出能力の向上を実現することができる。
【０１２５】
部分スキャンを行うことで、全ＣＣＤ素子領域の全画素（２０００×２０００）は、当該撮像時の信号検出に用いられる画素と、その当該撮像時の信号検出には用いられない画素とに分けられる。その当該撮像時の信号検出には用いられない画素を、その当該撮像時の次の撮像時の信号検出に用いれば、各画素のリセットから信号検出までの１サイクル時間を長く確保することができる。
【０１２６】
次に、図１０を参照して、上記実施形態の第２変形例について説明する。
【０１２７】
本変形例のＣＣＤセンサ４２は、その部分スキャンする範囲Ｗｃを変更可能なものが用いられる。
【０１２８】
上記実施形態では、図３（ｂ）の測定ライン（１）および（２）を撮像して、図４（ａ）および（ｂ）に示す画像を得た時点で、図７に示す結果に基づいて、測定ライン（１）を撮像したときから測定ライン（２）を撮像したときでは、基板面３１ａの高さが変わっていることを検出した場合には、リアルタイムにまたは測定対象のＩＣチップ３１が変わる毎に、その高さ変動分を補うように、レーザセンサ４０の高さを調整した。
【０１２９】
本変形例では、上記のレーザセンサ４０の高さ調整に代えて、ＣＣＤセンサ４２の部分スキャンする範囲Ｗｃを変更する（符号Ｗｃ１、Ｗｃ２参照）。この場合、基板面３１ａの高さが変動しても、部分スキャンされる範囲Ｗｃ内の予め定められた位置に、常に、基板面３１ａの位置が対応するように、部分スキャンする範囲Ｗｃを調整することができる。
【０１３０】
これにより、トレイ９３の反り等の影響を受けて、半田ボール３３の頂点位置またはＩＣチップ３１の基板面３１ａが、部分スキャンされる範囲Ｗｃから外れることがなくなり、半田ボール３３の高さ測定が不可能になるという事態を未然に防ぐことができる。
【０１３１】
次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。
【０１３２】
本変形例では、３Ｄ計測用のＣＣＤセンサ４２に代えて、ＣＭＯＳセンサを用いる。以下、その利点について説明する。
【０１３３】
ＣＣＤセンサは、その特性上、全ＣＣＤ素子（例えば２０００×２０００）のうちの走査本数を減らしてなる領域（一辺側の画素数を減らしてなる領域、例えば１００×２０００の範囲Ｗ）を部分スキャンすることで、信号検出の高速化を図ることができるに過ぎない。
【０１３４】
これに対し、ＣＭＯＳセンサでは、全ＣＭＯＳ素子（例えば２０００×２０００）のうち所望の領域（一辺側のみならず他辺側の画素数を減らしてなる領域、例えば１００×１００の範囲）からのみ信号を検出することも可能である。すなわち、ＣＭＯＳセンサでは、信号を取り出す範囲の設定の自由度がＣＣＤセンサよりも高い。
【０１３５】
なお、ＣＣＤカメラおよびＣＭＯＳセンサは、いずれも、その装置の構造上、ＰＳＤ（フォトセンシングダイオード）を用いた測定系よりも安価である。
【０１３６】
図３（ｂ）のＹ方向において、半田ボール３３が配置されている位置は、予め概ね分かっている。そのため、本変形例のＣＭＯＳセンサでは、その信号を取り出す範囲を、図９の破線で示す範囲Ｗｂに設定することができる。
【０１３７】
また、２Ｄ計測用ＣＣＤカメラセンサ９０による撮像結果に基づいて、ＩＣチップ３１における半田ボール３３の位置および大きさが判明した後に、その半田ボール３３を撮像可能なスポット的範囲を、３Ｄ計測用ＣＭＯＳセンサの信号取り出し範囲Ｗｂとして設定することで、信号検出の高速化を図ることができる。
【０１３８】
次に、上記実施形態の第４変形例について説明する。
【０１３９】
２Ｄ計測用ＣＣＤカメラセンサ９０による撮像結果に基づいて、ＩＣチップ３１における半田ボール３３の位置および大きさが図１１に示すように判明した後に、半田ボール３３が存在する測定位置（測定ライン）をレーザビームＬＢが照射するときは、半田ボール３３が存在しない測定位置（基板面３１ａ）を照射する場合に比べて、ＸＹセンサによるレーザセンサ４０のＸ方向への移動速度を遅くする。
【０１４０】
上記のように移動速度を制御して、半田ボール３３が存在する位置では、より短ピッチで数多くの撮像を行う。これにより、本測定においてより重要である、半田ボール３３の高さ測定をより正確に行うことができる。それとともに、重要性の比較的低い、基板面３１ａのみについての撮像回数を減らすことで、高速な測定を実現できる。
【０１４１】
次に、上記実施形態の第５変形例について説明する。
【０１４２】
３Ｄ計測に用いる光と２Ｄ計測に用いる光の波長を変え、ＣＣＤセンサ４２およびＣＣＤカメラセンサ９０では、所望の波長の光のみを受光するためのフィルタを備えることができる。これにより、互いの光の影響がなくなる。
【０１４３】
さらに、３Ｄ計測用のＣＣＤセンサと２Ｄ計測用のＣＣＤカメラセンサとを１台のカメラで兼用し、交互に２Ｄと３Ｄの計測を行うこともできる。
【０１４４】
なお、上記実施形態においては、光切断法により３Ｄ計測を行う方法を採用したが、以下の方法を採用することも可能である。その測定原理について、図１２を参照して説明する。
【０１４５】
レーザ光源４１から発射されたレーザビームＬＢは、基板面３１ａまたは半田ボール３３の表面で反射し、レンズＬＳを通してディテクタＤＴＲに到着する。ここで、ボール３３の表面ｈａで反射した光はディテクタ上にＤａの像を結ぶ。ボール３３が無い場合には、ビームは基板面ｈ０で反射し同じくレンズＬＳを通してディテクタＤＴＲ上にＤ０の像を結ぶ。
【０１４６】
このＤａ、Ｄ０２点間の差に角度補正をしたものが、ボール３３の表面ｈａの高さ（Ｚ）となる。このときの各測定点のＸ、Ｙの値は、ＸＹテーブルに取り付けられているエンコーダから読み出される。測定点は基板上に所定ピッチのドットマトリクス状に取得され、すべての測定点についてＸ、Ｙ、Ｚの測定値が求められ、演算部に送られる。演算部では、所定のアルゴリズムにより３Ｄのデータに変換される。
【０１４７】
以上に説明したように、本実施形態の半導体集積回路の検査装置によれば、半田ボール３３などの立体物の測定を迅速に行うことができる。立体物の撮像画像を得るために要する時間を短くすることができる。立体物の撮像画像を得るための撮像手段のスキャン時間を短くすることができる。スキャン幅を狭くすることができるので、従来と比べてデータ量を小さく抑えることができる。従って、計算時間も短くできる。
【０１４８】
また、本実施形態の半導体集積回路の検査装置によれば、半田ボール３３などの立体物を搭載するトレイ９３などの搭載手段またはトレイ９３を移動させる場合にはその移動手段ないしトレイ９３を搬送する搬送手段やＩＣチップ３１のパッケージ手段に反り等の不具合があっても、自動的にその不具合による悪影響を解消することができる。リアルタイムにその不具合による悪影響を解消することができる。
【０１４９】
なお、上記において、上記実施形態の記載内容、上記変形例などの記載内容は、適宜組合わせることが可能である。
【０１５０】
【発明の効果】
本発明の半導体集積回路の検査装置によれば、半田ボールなどの立体物の測定をコストを安くかつ迅速に行うことができる。レーザセンサの検出機構（スキャナ）を使用せずに簡単な装置構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態の全体構成を模式的に示す側面図である。
【図２】図２は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態における、レーザ光源とＣＣＤセンサと実装面との位置関係を示す側面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態において、レーザビームが照射された半田ボールをＣＣＤセンサで撮像するときの状態を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は、実装面上の半田ボールがレーザビームによって走査されることを説明するための平面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態において、レーザビームが実装面のみを照射したときの撮像画像であり、図４（ｂ）は、レーザビームが半田ボールのうち高さが低い位置を照射したときの撮像画像であり、図４（ｃ）は、レーザビームが半田ボールのうち高さが高い位置を照射したときの撮像画像である。
【図５】図５は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態において、ＣＣＤセンサにて行われる部分スキャンを説明するための図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態において、図６（ｂ）の撮像画像に対応する、光が照射されたことを示すドット数と撮像画像の高さ方向との関係を示す分布図である。
【図７】図７は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態において、各測定ラインにおける実装面の高さを示すグラフ図である。
【図８】図８は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態の変形例において採用される、部分スキャンとインターレース方式を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態の第３変形例において、ＣＭＯＳセンサが使用されたときの部分スキャンを説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態の第２変形例において採用される部分スキャンを説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態の第４変形例において採用されるレーザセンサの移動速度を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の半導体集積回路の検査装置の一実施形態において採用可能な光切断法の測定原理を説明するための図である。
【図１３】図１３は、従来の半導体集積回路の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、従来の半導体集積回路の検査装置に用いられる画像メモリを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、従来一般のＢＧＡを示す平面図であり、図１５（ｂ）は、その側面図である。
【図１６】図１６は、従来一般のＣＳＰを示す側面図である。
【図１７】図１７は、従来の他の半導体集積回路の検査装置の構成を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、従来の他の半導体集積回路の検査装置において、線状光が実装面を走査するときの走査方向を示す平面図である。
【図１９】図１９は、従来の他の半導体集積回路の検査装置において、半田ボールに照射された線状光に基づいて半田ボールの高さを求める方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  レーザ発振器
２  レーザビーム
３  集束レンズ
４  スキャナ
５  スリット光
６  対象物体
７  ＣＣＤカメラ
８  Ａ／Ｄコンバータ
９  画像メモリ
１０  半導体集積回路の検査装置
１１  アドレス検出回路
１２  ＣＰＵ
３１  ＢＧＡ型ＩＣチップ
３１ａ  基板面
３３  半田ボール
３７  Ｙステージ
３８  Ｘステージ
３９  しきり
４０  レーザセンサ４
４１  レーザ光源
４２  ＣＣＤセンサ
５１  ＩＣチップ
５１ａ  実装面
５２  半田ボール
５３  半田ボール
６１  ＩＣチップ
６１ａ  実装面
６２  樹脂モールド
６３  半田ボール
６４  半田ボール
９０  ＣＣＤカメラセンサ
９１  上方照明
９２  側方照明
９３  トレイ
１０１  ＪＥＤＥＣトレイ
１０２  ＢＧＡ型ＩＣチップ
１０２ａ  実装面
１０３  半田ボール
１０４  線状光照射手段
１０５  撮像手段
Ｂ  バンプ
ＤＡ  検出エリア
ｈ  半田ボールの突出高さ
Ｉ  線状光の歪み量
Ｌ  線状の光
ＬＢ  レーザビーム
ＬＢ１  レーザビーム
ＬＢ２  レーザビーム
ＬＢ３  レーザビーム
Ｍ１  画像
Ｍ２  画像
Ｍ３  画像
Ｗ  部分スキャンされる領域
Ｗａ  インターレース方式で部分スキャンされる領域
Ｗｃ  部分スキャンされる領域
ＷＬ  輪郭
θ  線状光照射手段の照明角度
（１）  第１の測定ライン
（２）  第２の測定ライン
（３）  第３の測定ライン
（ｎ）  第ｎの測定ライン
【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７】
0004803568.tif 000008
【図８】
0004803568.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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