(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の傾きを補正し、
前記基板の上に配置された半導体チップの傾きを補正し、
前記基板の上の電極と、前記基板の上に配置された半導体チップ上の電極パッドと、の間に配置されたボンディングワイヤの経路に沿ったローカル座標系を複数の前記ボンディングワイヤについて設定し、
前記ボンディングワイヤの高さを、それぞれの前記ボンディングワイヤに対応した前記ローカル座標系に沿って複数回測定する、
半導体装置の測定方法。
【請求項２】
前記ローカル座標系の基準点は、上方から見たとき、ボンディングワイヤと半導体チップのエッジとの交点に設定する、
請求項１記載の半導体装置の測定方法。
【請求項３】
前記ボンディングワイヤが接続するボールの潰れ径、及び前記ボールの位置を測定し、
前記ボールの潰れ径の測定は、所定の高さでの径を測定することで行う
請求項１または２に記載の半導体装置の測定方法。
【請求項４】
前記半導体チップの上部に配置された半透明膜の上面で高さを測定したのち、前記半透明膜の略半分の膜厚を減ずることで、前記ボンディングワイヤの高さを測定する際の基準点を算出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置の測定方法。
【請求項５】
前記複数回測定した前記ボンディングワイヤの高さから、前記ボンディングワイヤの一番高い高さを算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、半導体装置の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、ボンディングワイヤが用いられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２９１２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２９２６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤの高さを精度よく自動測定する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る半導体装置の測定方法は、基板の傾きを補正し、前記基板の上に配置された半導体チップの傾きを補正し、前記基板の上の電極と、前記基板の上に配置された半導体チップ上の電極パッドと、の間に配置されたボンディングワイヤの経路に沿ったローカル座標系を複数の前記ボンディングワイヤについて設定し、前記ボンディングワイヤの高さをそれぞれの前記ボンディングワイヤに対応した前記ローカル座標系に沿って複数回測定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る測定装置の構成を示す模式的なブロック図。
【図２】実施形態に係る測定の全体の流れを示したフローチャート。
【図３】ワイヤボンディングの座標データファイルの一例を示した図。
【図４】測定プログラムを作成する測定プログラム作成用表計算シートの構成を模式的に示した図。
【図５】実施形態に係る測定方法の流れを示すフローチャート。
【図６】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図７】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図８】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図９】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図１０】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図１１】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図１２】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図１３】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図１４】実施形態に係る測定方法を説明する断面図。
【図１５】実施形態に係る測定方法を説明する平面図。
【図１６】（Ａ）実施形態に係る測定方法を説明する平面図、（Ｂ）実施形態に係る測定方法を説明する模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成要素については、同一符号を付す。なお、各図における、寸法や大きさは参考である。各図は見易さのため、寸法や長さなどは適宜変更や調整がされている。
【０００８】
（実施形態の説明）
図１は、本実施形態に係る測定装置１０を説明する模式的なブロック図である。
【０００９】
測定装置１０は、ヘッド部２０、ステージ５０、コントローラ７０、表示部８０を有する。
【００１０】
ヘッド部２０は、第一駆動部３０、カメラ４０を有する。第一駆動部３０は、ヘッド部２０をＺ軸方向（上下方向）に移動させることができる。つまり、第一駆動部３０は、ヘッド部２０をステージ５０の方向に移動させることができ、ヘッド部２０とステージ５０の距離を近づけたり、遠ざけたりすることができる。
【００１１】
カメラ４０は、例えばステージ５０上の半導体チップ１００及び基板１１０を撮影できる。カメラ４０は、例えば、図示しないレンズを有する。カメラ４０は、例えば、コントローラ７０の入力に基づき、レンズの高さを調整することで、焦点を合わせた画像を撮影する。カメラ４０は、撮影した画像データをコントローラ７０へ出力する。
【００１２】
ステージ５０は、第二駆動部６０を有する。ステージ５０はその上部に基板１１０及び半導体チップ１００を保持できる。第二駆動部６０は、ステージ５０をＸＹ方向に移動させる。また、第二駆動部６０は、ステージ５０をＺ軸方向（上下方向）に移動させてもよい。
【００１３】
コントローラ７０は、各部を制御する。
【００１４】
コントローラ７０は、例えば、第一駆動部３０又は第二駆動部６０へ信号を出力し、ヘッド部２０又はステージ５０を移動させることができる。コントローラ７０は、例えばカメラ４０へ信号を出力し、カメラ４０の焦点を合わせる。カメラ４０はその時のレンズ位置をコントローラ７０へ出力する。コントローラ７０は、そのレンズ位置の情報から、被写体までの距離を算出する。コントローラ７０は、２点のそれぞれまでの距離の差から、２点間の高さを測定できる。なお、コントローラ７０は、２点の焦点が合ったレンズ位置から、直接２点間の高さを算出してもよい。
【００１５】
また、コントローラ７０は、ヘッド部２０又はステージ５０を移動させることで、焦点を合わせてもよい。この場合は、コントローラ７０は、そのヘッド部２０又はステージ５０の移動距離から高さを算出できる。
【００１６】
コントローラ７０は、例えばカメラ４０から画像データを受信し、画像データを表示部８０へ出力する。コントローラ７０は、カメラ４０から受信した画像データに対して、画像処理ができる。コントローラ７０は、その画像処理をした画像データを表示部８０へ出力することができる。コントローラ７０は、例えば、取得した全画面の画像データの内、キャリパー（表示部８０の画面上の計測マーク）で指定した範囲の画像データに処理を加える事により、撮影した画像データ内の所定の長さや位置を計測することができる。
【００１７】
表示部８０は、図示しない画面を有する。表示部８０は、コントローラ７０から入力された画像データを表示する。表示部８０は、例えば、ディスプレイ、モニタである。
【００１８】
半導体チップ１００は、基板１１０上に配置される。半導体チップ１００は、後述するボンディングワイヤにより基板１１０に接続される。ボンディングワイヤは、例えば、金ワイヤである。基板１１０は、ガラスエポキシ基板やリードフレーム等、任意の基板である。
【００１９】
以下の説明では、半導体チップ１００から基板１１０へ向かってボンディングするいわゆる「正ボンディング」を例に説明する。基板１１０から半導体チップ１００に向かってボンディングするいわゆる「逆ボンディング」でも構わない。
【００２０】
また、以下の説明では、基板１１０上に、半導体チップ１００が２枚搭載された例を説明する。半導体チップ１００を階段状に積層した多段チップの場合でも構わないし、半導体チップ１００の枚数は任意である。
【００２１】
図２は、測定の全体の流れを示したフローチャートである。
【００２２】
測定者は、半導体チップ１００と基板１１０との間のボンディング時の座標データファイルを準備する（ステップＳ１００）。この座標データファイルは、もともと、ワイヤボンダーにボンディングする際の座標を指示する為のファイルであり、ここではそれを流用する。ボンディングワイヤ測定の為に、新たに作成するファイルでは無いので、測定者の負担には、ほとんどならない。
【００２３】
図３は、座標データファイルの例である。
【００２４】
図３の第一部分２００は、製品名や、パッケージ名称、アライメントの点数、ボンディングワイヤ数等の設定事項が記載される。図３の第二部分２１０は、基板１１０のアライメントを取る際の座標情報が記載される。例えば、測定点は２か所でアライメント座標が（Ｘ，Ｙ）＝（8000, 8500）, (-8000, -8500)の例の場合を示している。図３の第三部分２２０及び第四部分２３０は、半導体チップ１００のアライメント時の座標情報が記載されている。
【００２５】
図３の第五部分２４０は、ボンディングの座標情報が記載される。つまり、例えば１つ目のボンディングワイヤは、半導体チップ１００側のボールボンディングの座標が（-3300, 3200）、基板１１０側のステッチボンディング座標が（-4500, 4500）である。
【００２６】
なお、この場合の座標値の単位はマイクロメートルである。測定装置１０に指示する座標の単位はミリメートルの場合が有るので、図２のステップＳ１１０の「ボンディング座標読み出し」では、必要な場合は、単位をマイクロメートル→ミリメートルに変換する。
【００２７】
図２に戻り、引き続き測定の流れを説明する。
【００２８】
座標データファイルから、図３の第五部分２４０に該当するワイヤボンディング座標のデータが読み出される（ステップＳ１１０）。測定者は、基板１１０のアライメントマーク座標の情報、半導体チップのサイズ、半導体チップのオフセット量、等の設計データを準備する（ステップＳ１２０）
そして、ステップＳ１１０で抽出されたワイヤボンディング座標のデータと、ステップＳ１２０で準備した基板１１０のアライメントマーク座標の情報、半導体チップ１００のサイズ、半導体チップ１００のオフセット量等の設計データとをもとに測定プログラムが作成される（ステップＳ１３０）。
【００２９】
測定プログラムは、通常は、測定者が、実際の測定手順を１ステップずつ実行してティーティングする事が多く、作成に時間がかかる。
【００３０】
測定プログラム作成時間を減らす為、例えば、以下のように行う。
【００３１】
測定者は、測定プログラム作成用表計算シート（マクロ付）を準備する。測定プログラム作成用表計算シート（マクロ付）に予め設けた、ボンディング座標値の一覧表に、座標データファイルから抜き出されたワイヤボンディング座標のデータが入力される。設計データから、基板１１０のアライメントマーク座標の情報、半導体チップ１００のサイズ、半導体チップ１００のオフセット量等の設計データが、測定プログラム作成用表計算シート（マクロ付）に入力される。その後、表計算シート内のマクロが実行されることで、自動的に測定プログラムが作成される。
【００３２】
図４は、測定プログラム作成用表計算シート（マクロ付）の構成を示した図である。
【００３３】
測定装置１０で、ボンディングワイヤを測定する場合の手順は、半導体装置の品種によらず一定であり、品種によって変わるボンディングワイヤ位置に応じて、ヘッド部及びステージの移動位置、キャリパーの表示位置等を指示する座標値、測定パラメータ等が変化する。測定プログラム中の、各プログラム行に書かれた座標値、測定パラメータ等を書き替えれば、別品種の半導体装置用の測定プログラムにする事が出来る。図４は、表計算シート内で、各プログラム行に必要な座標値、測定パラメータ等を、半導体装置の品種に応じて書き替える手順を示している。
【００３４】
図４の第一領域３００は、ボンディング座標値の一覧である。ユーザーは、例えば所定の領域にボンディング座標値を入力する。第二領域３１０は、測定プログラムの１行分が例として示されている。測定プログラムの１行分が要素ごとに、別々のセルに分かれ、予め測定コマンド等が記入されているセルと、第一領域３００を参照しているセルを有する。ここで、第二領域３１０の第一領域３００を参照しているセルは、図示しないアライメントマーク座標の情報、半導体チップ１００のサイズ、半導体チップ１００のオフセット量等の設計データに基づいて、第一領域３００の値を変換して、参照していてもよい。
【００３５】
例えば、ワイヤボンダーに指示するボンディング座標値は、通常、半導体装置の中心が原点となる。つまり、ワイヤボンダー用の座標データファイルから抜き出して、図４の第一領域３００に書き込むボンディング座標値も、半導体装置の中心が原点になる。
【００３６】
他方、測定装置１０に指示するボンディング座標値は、測定プログラム作成の都合から、アライメントマーク（B）、半導体チップ１００のコーナー等を原点とする。つまり、第一領域３００に書き込まれたボンディング座標値と、第二領域３１０に書かれるボンディング座標値との間で座標変換が必要になる。第一領域３００と第二領域３１０との間に、座標変換用の計算式を入れれば、測定プログラムで必要な、アライメントマーク（B）、半導体チップ１００のコーナー等を原点とするボンディング座標値に変換できる。
【００３７】
ボンディング座標値だけでは無く、測定者が記入した測定パラメータ等も、実際に測定プログラム行で必要な形に変換する事ができる。
【００３８】
図４の第三領域３２０は、第二領域３１０のセルの値を文字列として結合することにより得られる。図４の第三領域３２０は、一行分の測定コマンドの例が示されているが、実際には１本のボンディングワイヤの測定に必要な複数のプログラム行×測定対象のボンディングワイヤの本数分だけ、第三領域３２０のデータは生成される。
【００３９】
この第三領域３２０のデータがまとめてテキストファイルとして書き出されることで、測定プログラムが作成される。この様子を示したのが第四領域３３０である。
【００４０】
再び、図２に戻り、引き続き測定の流れを説明する。
【００４１】
ステップＳ１３０までに作成された測定プログラムにより、測定装置１０は、ボンディングワイヤの各種のデータを計測する（ステップＳ１４０）。測定装置１０は、測定データを出力する（ステップＳ１５０）。
【００４２】
図５を用いて図２のステップＳ１４０について詳細を説明する。
【００４３】
図５は、測定装置１０の具体的な測定手順を説明したフローチャートである。なお、この測定手順は、前述した測定プログラムに基づいて、自動的に処理がされる。または、測定手順は、エラー発生時等の対応を除いて、自動的に処理される。
【００４４】
ステップＳ２００において、基板１１０のアライメントマークが測定され、傾きが補正される。具体的な処理を図６を用いて説明する。
【００４５】
図６（Ａ）に示されるように、基板１１０上に半導体チップ１００ａ及び１００ｂが配置される。半導体チップ１００ａは、例えばメモリコントローラであり、半導体チップ１００ｂは、例えばＮＡＮＤメモリである。半導体チップ１００ａは、基板１１０とボンディングワイヤ１５０を介して電気的に接続される。
【００４６】
基板１１０上に、アライメントマーク４００ａ及び４００ｂが配置される。アライメントマーク４００の一例が図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示される。図６（Ｂ）は、ドーナツ形状の例であり、図６（Ｃ）は、円状の例を示している。アライメントマーク４００は、上方からカメラが撮影して、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）のように境界が見えればよい。アライメントマーク４００は、例えば、基板１１０上に形成された導電層等でもよいし、基板１１０を貫通する孔でもよい。また、アライメントマーク４００として専用に配置されたマークで無くとも、基板１１０上の任意のパターンを用いてアライメントされてもよい。
【００４７】
なお、アライメントマーク４００は、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示されたドーナツ、円でなく、十字、Ｌ字などの形状でもよい。ただし、十字、Ｌ字などのアライメントマークの中心を測定するには、多数のプログラム行が必要になる。ドーナツ状、円状であれば、後述する円キャリパー４１０を用い、数行のプログラムで測定できる。アライメントマークに似たパターンが近傍に有り、測定ミスの心配が有る場合を除き、アライメントマークは、ドーナツ状、円状が望ましい。
【００４８】
ここで、円キャリパー４１０とは、画像中に存在する円形の被撮影対象のエッジを検出し、最小二乗法などを用いてそのエッジの近似円の中心座標を推定するプログラムモジュールについての、測定対称位置を画像上で指示するための円形のカーソル画像である。
【００４９】
まず、アライメントマーク４００ａ及び４００ｂの位置を、図６（Ｄ）に示される円キャリパー４１０を用いて測定する。コントローラ７０は、図６（Ｄ）に示される円キャリパー４１０とカメラ４０から入力された画像データとを画像処理することで、例えば、アライメントマークの直径と中心位置を測定することができる。
【００５０】
具体的には、図６（Ｅ）に示されるように、円キャリパー４１０はアライメントマーク４００に重なって配置される。コントローラ７０は、円キャリパー４１０内の画像の明暗を、円キャリパー４１０中心から放射状に計測する。画像の明暗を計測することで、アライメントマーク４００のエッジを検出する。コントローラ７０は、検出された複数のエッジの位置から、アライメントマーク４００の直径と中心位置を計算により求める。なお、アライメントマーク４００が完全な円でない場合は、コントローラ７０はアライメントマーク４００の近接円の直径と中心位置を計算により求める。
【００５１】
コントローラ７０は、計算したアライメントマーク４００ａ及び４００ｂの中心位置を結んだ直線をＸ軸とするローカル座標系５００を、基板１１０に対して設定する。
【００５２】
図６では、例えばアライメントマーク４００ａ上にローカル座標系５００を配置した例が示されている。図６では、アライメントマーク４００ａと４００ｂが、基板１１０の横方向と平行に配置されているので、ここで設定したローカル座標系５００のＸ軸も基板１１０の横方向と平行になる。これ以降の測定プログラムは、ローカル座標系５００に対して、動作位置を指定するので、基板１１０が、測定装置１０のステージに対して傾いてセットされていても、想定した位置で動作させられる。
【００５３】
図７は、別のアライメントマーク４００の配置の例を説明する図である。アライメントマーク４００ａ及び４００ｃが基板１１０に対して、斜めに配置されている。
【００５４】
アライメントマーク４００ａと４００ｃを結んだ直線を、基板１１０の横方向とのなす角度だけ、時計方向に回転した方向に、ローカル座標系５００のＸ軸を設定する。
【００５５】
なお、基板１１０の横方向とのなす角度には、アライメントマーク４００ａと４００ｃの設計値から計算した値を用いる。この様にすれば、アライメントマーク４００ａ及び４００ｃが基板１１０に対して、斜めに配置されていても、ステージに対する基板１１０のセット傾きを補正できる。
【００５６】
続いて、図５のステップＳ２１０において、基板１１０に対する半導体チップ１００ａの搭載位置、傾きが補正される。具体的な処理内容について説明する。
【００５７】
コントローラ７０は、半導体チップのエッジが含まれる画像を撮影できる位置へ、ステージ、ヘッド部を移動させる。移動先は、図６又は図７で設定されたローカル座標系５００に対する座標値として、測定プログラム行で指示される。
【００５８】
測定プログラム行に記載される移動先の座標値は、測定プログラム作成用表計算シート（マクロ付）内で、半導体チップ１００ａのチップサイズ、基板からのオフセット量等の情報から計算される。カメラ４０で撮影した画像データから、半導体チップのエッジを算出又は測定する。
【００５９】
コントローラ７０は、例えば、半導体チップ１００ａが略長方形形状の場合は、各辺において２か所ずつ測定する。つまり、コントローラ７０は、エッジ位置を例えば８か所測定する。各辺において２か所ずつ測定することで、半導体チップ１００ａの各辺のエッジ位置を算出することができる。さらに、コントローラ７０は、半導体チップ１００ａに対するローカル仮座標系５１０を設定する。
【００６０】
なお、ローカル座標系５００に対する、半導体チップ１００ａのエッジ測定位置は、予め測定プログラム作成時（図２のステップＳ１３０）に含まれている。
【００６１】
図８を用いて、より具体的な処理の内容を説明する。図８は、図６における領域Ａ１の拡大図であって、半導体チップ１００ａの２つの辺に対するエッジ位置を一か所ずつ検出している様子を説明する図である。
【００６２】
なお、図８において、半導体チップ１００ａ上には、金属パッド６０５が配置される。金属パッド６０５上には、金属ボール６００が配置される。金属ボール６００は、ボンディングワイヤ１５０（不図示）の一部である。また、ボンディングワイヤのワイヤ部分は図８〜図１３の図面では図示が省略されている。
【００６３】
コントローラ７０は、カメラ４０を用いて、図８のような半導体チップ１００ａのエッジ（端部）が含まれる画像を撮影する。コントローラ７０は、カメラ４０が撮影した画像データから、長方形キャリパー４２０ａ及び４２０ｂを用いて、半導体チップ１００ａのエッジ位置を算出、又は測定する。ここで、長方形キャリパー４２０とは、画像中に存在する被撮影対象の直線状のエッジを検出し、必要に応じて例えば２点間の長さを測定可能なプログラムモジュールについての、測定対称位置を画像上で指示するための長方形のカーソル画像である。
【００６４】
コントローラ７０は、前述した円キャリパー４１０と同様に、長方形キャリパー４２０ａを用いて以下の通り、エッジを検出する。つまり、コントローラ７０は、長方形キャリパー４２０内の画像の明暗を、長方形キャリパー４２０の任意の一辺からから他辺に向けて、計測する。コントローラ７０は、画像の明暗を計測することで、半導体チップ１００ａのエッジを検出する。
【００６５】
さらに、測定した半導体チップ１００ａのエッジの情報から、半導体チップ１００ａに対して半導体チップ１００ａのコーナーを原点とするローカル仮座標系５１０が設定される。半導体チップ１００ａのエッジは、ダイシング時のダイシンングラインズレ等により、半導体チップ１００ａ内の電極パッド等に対してバラついている場合がある。つまり、ローカル仮座標系５１０は、半導体チップ１００ａ内の電極パッド等に対して、必ずしも正確に設定できているとは限られない。そこで、ローカル仮座標系５１０を、精度よく設定するため、以下の測定を行う。
【００６６】
図９は、ローカル仮座標系５１０をより精度のよい第一ローカル座標系５２０に設定しなおす様子を説明した図である。
【００６７】
図９に示されるように、コントローラ７０は、ローカル仮座標系５１０に対して指定した範囲内で、サーチキャリパー４３０が、あらかじめ記憶させておいた画像データをマッチングによりサーチする。ここで、サーチキャリパー４３０とは、画像中に存在する被撮影対象のエッジを検出し、最小二乗法などを用いて予め保存されたサーチ対象画像（サーチ対象画像を２値化した画像等のサーチ対象画像を加工したデータを含む）を探し、又は近似直線の交点を推定するプログラムモジュールについての、サーチ対称画像を探索するためのカーソル画像である。図９では、一例として、サーチキャリパー４３０が、金属パッド６０５の隅をサーチした状態を示している。サーチキャリパー４３０がサーチした、金属パッド６０５の隅から、半導体チップ１００ａのコーナーまでの距離だけシフトした位置を原点として、ローカル仮座標系５１０を第一ローカル座標系５２０として再設定する。
【００６８】
なお、半導体チップ１００ａのコーナーを第一ローカル座標系５２０の原点とするのは、測定プログラム作成用表計算シート（マクロ付）において、各金属ボール６００の座標値が計算し易い為である。
【００６９】
つまり、半導体チップ１００ａ上に形成されるパターンに対して、第一ローカル座標系５２０を設定することで、ダイシング時のバラツキや、半導体チップ１００ａの基板１１０に対する傾き等によらず、半導体チップ１００ａに配置された金属パッド等に対する精度のよい第一ローカル座標系５２０を設定することが可能である。
【００７０】
しかし、半導体チップ１００ａには、金属パッド６０５が多数、接近して配置されているので、カメラ４０が撮影した範囲内に、複数の金属パッド６０５が有った場合、想定した金属パッド６０５とは異なる金属パッド６０５を間違ってサーチする心配が有る。その場合は、付近に、類似パターンの無い配線パターンをサーチ対象として記憶させる事も出来る。この場合、記憶させた配線パターンから半導体チップ１００ａのコーナーまでの距離が正確には分からないので、第一ローカル座標系５２０の原点も、正しく半導体チップ１００ａのコーナーには来ない。
【００７１】
この様にして設定した第一ローカル座標系５２０に対して、金属ボール６００を測定する円キャリパー４１０の測定位置を指示した場合、金属ボール６００と円キャリパー４１０の位置ズレが生ずるが、現物合せで、円キャリパー４１０の位置を微調整後、測定プログラムを保存し直せば回避できる。
【００７２】
もしも、全ての金属ボールを、第一ローカル座標系５２０に対して指定した場合、全ての円キャリパーで、位置の微調整が必要になってしまうので、図５のステップＳ２２０において、１個目の金属ボール６００に対する第二ローカル座標系５３０が設定される。
【００７３】
図１０は、第二ローカル座標系５３０の設定を説明する図である。
【００７４】
測定プログラムを、金属ボール６００に対して、円キャリパー４１０を表示する所まで、部分的に実行すると、図１０に示されるように、コントローラ７０は、第一ローカル座標系５２０に基づいて、円キャリパー４４０を表示する。
【００７５】
金属ボール６００と円キャリパー４１０とは位置ズレする場合があるが、第一ローカル座標系は、半導体チップ１００ａ上の回路パターンに対して設定されるので、ダイシングラインズレ等が有っても、常に、位置ズレ方向、位置ズレ量は同レベルになる。第一ローカル座標系に対する円キャリパー４４０の表示位置を微調整して、金属ボール６００上に、円キャリパー４４０が来る様に測定プログラムを修正すれば、それ以降、ダイシングラインズレ等によらず、常に、正しい位置に円キャリパー４４０が表示される。
【００７６】
もしも、全ての金属ボール６００に対する円キャリパー４４０の表示位置が、第一ローカル座標系５２０に対して指定されていた場合は、全ての金属ボール６００に対して円キャリパー４４０の表示位置を微調整する必要があるので、微調整作業が膨大になる。
【００７７】
半導体チップ１００ａ上の、金属パッド同士の位置関係は、チップ設計によって決まっており、ボンディングの位置やチップの位置に比べてほとんどバラつかないので、１個目の金属ボールの中心に第二ローカル座標系５３０を設定し、２個目以降の金属ボールに対する円キャリパーの表示位置を、１個目の金属ボールとの距離で指示すれば、２個目以降の金属ボールに対する円キャリパーの位置調整は不要になる。測定プログラムの調整作業が大幅に軽減される。
【００７８】
図１０に説明した第二ローカル座標系５３０の設定は、半導体チップ１００ａの各辺に対して行うことが望ましい。つまり、各辺毎に異なった方向へ金属ボール６００と第一ローカル座標系５２０のずれが生ずる可能性は小さいが、第一のチップ辺上の１個目の金属ボール上に第二ローカル座標系５３０を設定した場合、第二〜第四のチップ辺上の金属ボールの座標値は、金属ボールごとに、Ｘ座標値、Ｙ座標値の両方が変化する。各チップ辺上の１個目の金属ボール上に、それぞれ第二ローカル座標系を設定すれば、Ｘ座標値、Ｙ座標値のうち、どちらかは常にゼロになる為、座標値の指定がやり易くなる。第二ローカル座標系からの距離が、比較的近いので、円キャリパー表示の誤差も生じにくい。
【００７９】
そのため、各辺毎に金属ボール６００に対する第二ローカル座標系５３０の設定を行うほうが望ましい。
【００８０】
また、この第二ローカル座標系５３０の設定は、測定プログラムにより、各チップ辺の１個目の金属ボールの測定結果（金属ボール位置）に基づき、自動的に設定される。
【００８１】
各チップ辺の１個目の金属ボールを測定する円キャリパーを表示させる所まで、部分的に測定プログラムを実行した後、円キャリパーの位置を金属ボール上に微調整し、微調整後に測定プログラムを保存し直す。この作業は、実測定に入る前に、１度行うだけで良く、半導体装置（同品種）のボンディングワイヤ測定を多数回行っても、円キャリパーは、金属ボール上に正しく表示される。
【００８２】
続いて、図５のステップＳ２３０において、ボール潰れ径、ワイヤループ高さ測定の基準点が設定される。
【００８３】
図１１に示されるように、金属ボール６００が配置されていない金属パッド６０５上の点に対して高さが測定され、基準点として設定される。図１１では、具体例として、カーソル４６０の点でレーザーを用いて焦点を合わせ、その高さが測定される。
【００８４】
また、図１２に示されるように、金属ボール６００と金属パッド６０５が、およそ重なっている場合がある。この場合は、金属パッド６０５の周辺で、半導体チップ１００ａの表面における高さが測定される。半導体チップ１００ａの表面は、回路パターン保護のポリイミド膜（不図示）で覆われている。そして、ポリイミド膜は、半透明である。ここで、測定値は、実験的に実際の高さよりも半透明膜の厚さのおよそ１／２程度高い値が得られる場合がある。つまり、測定された高さの値から半透明膜の厚さの１／２の高さを引けばおおよそ正しい高さが得られる。
【００８５】
ここで、測定値がポリイミド膜の厚さのおよそ１／２程度高い値が得られる理由は例えば次のとおりである。
【００８６】
レーザー光を用いて焦点を合わせる場合、レーザー光は、ポリイミド膜の表面で反射される場合と、ポリイミド膜の途中で反射される場合と、ポリイミド膜の下層の回路パターンの上面で反射される場合と、が考えられる。ここで、回路パターンの上面は、金属パッド６０５の表面と、ほぼ同じ高さに有る。また、上記の３つの場合は、ほぼ同じ確率で起きると想定される。そこで、測定値は、平均するとポリイミド膜の厚さの１／２程度、実際の金属パッド６０５よりも高い値を示す。
【００８７】
なお、ここでは、ポリイミド膜は、数ｕｍと回路パターンよりも数倍厚く、回路パターン自体の厚さは無視できる場合を想定した。３次元メモリ等、回路パターンが厚い場合などは、測定値が必ずポリイミド膜の１／２程度厚くなるわけではない。
【００８８】
続いて、図５のステップＳ２４０において、金属ボール６００に対して、ボール潰れ径、ボール位置が測定される。
【００８９】
図１３及び図１４を用いて、ボール潰れ径、ボール位置の測定方法について説明する。図１４は、被測定対象の金属ボール６００の模式的な断面図である。まず、図１４に示されるように、金属ボール６００のＺ方向の長さ、つまりｈ１を、金属ボール６００の潰れ厚さｈ１と称する。ボール潰れ厚さの１／２の長さ、つまりｈ２を、金属ボール６００のボール潰れ径測定高さｈ２と称する。そして、ボール潰れ径高さｈ２での金属ボール６００の径をボール潰れ径ｗ１と称する。
【００９０】
ボール潰れ厚さｈ１は、レーザー光で実測してもよいし、予め測定プログラム内に所定の値として設定されていてもよい。そして、ボール潰れ厚さｈ１からボール潰れ径測定高さｈ２は算出される。
【００９１】
図１３に示されるように、ボール潰れ径高さｈ２にカメラ４０の焦点を合わせたのち、円キャリパー４７０を用いて、ボール潰れ径ｗ１の長さが測定される。
【００９２】
また、図１３でボール潰れ径ｗ１が測定されるとともに、金属ボール６００の位置が測定される。
【００９３】
続いて、図５のステップＳ２５０において、ボンディングワイヤ１５０のワイヤ部分６１０に対して、第三ローカル座標系５４０が設定される。
【００９４】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ図６の領域Ａ２及びＡ３の拡大図である。つまり、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれワイヤ部分６１０に対する、金属ボール６００、及びボンディング位置６３０の近傍の拡大図である。なお、ボンディング位置６３０は、例えば、ワイヤ部分６１０が基板１１０上の電極６２０に対してステッチボンディングされたボンディング位置である。ボンディング位置６３０は、例えば、ワイヤボンディングの座標データファイルから抽出された値、またはその値を用いて計算した値を用いることで、求めることができる。
【００９５】
そして、被測定対象のワイヤ部分６１０に接続された金属ボール６００及びボンディング位置６３０を結ぶ直線にそって、第三ローカル座標系５４０が設定される。第三ローカル座標系５４０は、半導体チップ１００ａのエッジとワイヤ部分６１０の重なる位置に配置される。
【００９６】
続いて、図５のステップＳ２６０において、ワイヤ部分６１０に対して、第三ローカル座標系５４０に沿って、ワイヤ部分６１０の高さが測定される。
【００９７】
図１６（Ａ）に示されるように、第三ローカル座標系５４０の原点において、コントローラ７０は、高さ測定キャリパー４８０ａを用いて、ボンディングワイヤ高さを測定する。ここで、測定キャリパー４８０ａとは、画像中に存在する被測定対象のエッジを検出し、最小二乗法などを用いて予め保存された測定対象画像（ここでは２本の略並行な直線を有する測定対象）について、合焦高さを測定するプログラムモジュールについての、測定対称画像を探索するためのカーソル画像である。つまり、コントローラ７０は、半導体チップ１００ａのエッジ部におけるワイヤ部分６１０の高さを測定する。なお、このワイヤ部分６１０の高さをループエッジ高さとも読む。
【００９８】
図１６（Ａ）に示されるように、コントローラ７０は、第三ローカル座標系５４０に沿って、ボンディングワイヤが最高値を取ると想定される点を中心に、金属ボール方向、ボンディング位置６３０方向に、複数個所ずつ測定し、その内の最大値をループ高さとする。
【００９９】
図１６では、一例として、ボンディングワイヤの高さを４点で測定する例が示されている。もちろんであるが、ボンディングワイヤの高さを４点より多く測定してもよいし、少なく測定しても構わない。
【０１００】
なお、ボンディングワイヤが最高値を取る点は、正ボンディング／逆ボンディング、ワイヤボンダーのボンディングループモード等から、おおよそ推定する事が出来る。
【０１０１】
コントローラ７０は、例えば以下の通りにして、被対象物、すなわちワイヤ部分６１０の高さを測定する。つまり、コントローラ７０は、カメラ４０のレンズを上下に移動させ、高さキャリパー４８０ａ〜４８０ｄの内部で被対象物、すなわちワイヤ部分６１０に焦点が合うようにする。  コントローラ７０は、図１１等で求めた金属パッドの高さと、高さキャリパーで求めたボンディングワイヤ高さの差を計算する。
【０１０２】
ここで、ワイヤ部分６１０の高さの測定の際に、カメラ４０が撮影したボンディングワイヤ上端の画像データのコントラストが大きいほうが望ましい。つまり、コントラストが小さいと、カメラ４０がボンディングワイヤ上端で焦点を合わせることが難しく、ワイヤ部分６１０の高さ測定の誤差の原因となりうる。
【０１０３】
このコントラストをより強調することが可能な構成を次に説明する。図１６（Ｂ）は、ヘッド部２０のカメラ４０の一部を模式的に示した断面図である。カメラ４０に含まれるレンズ７２０の周囲にはリングライト７００が配置される。
【０１０４】
そして、ワイヤ部分６１０の高さの測定の際には、リングライト７００はその一部のみが点灯する。例えば、リングライト７００はリング状の光源であって、その半分が点灯する。すると、ワイヤ部分６１０に対して、一方向から光が当てられるため、ワイヤ部分６１０の明暗が強調される。つまり、コントローラ７０は容易にカメラ４０の焦点をワイヤ部分６１０に合わせることが可能である。
【０１０５】
また、ワイヤ部分６１０の向きや材質によっては、リングライト７００よりもレンズ７２０の上方に配置された電球照明７１０のほうがワイヤ部分６１０の明暗が強調される場合がある。この場合は、リングライト７００を用いずに電球照明７１０を用いて、ボンディングワイヤを照らしてもよい。
【０１０６】
ワイヤ部分６１０の太さが十分にある場合は、レーザー変位計（レーザー測距計）などを用い、直接ワイヤ部分６１０の高さを測定してもよい。
【０１０７】
続いて、図５のステップＳ２６０にある通り、コントローラ７０は、以上の測定データをテキストファイルなどに出力する。
【０１０８】
さらに、図５のフローにある通り、測定する必要のあるワイヤ部分６１０の本数分だけ、ステップＳ２３０〜ステップＳ２７０の処理を行うことによって、必要なだけのワイヤ部分６１０の高さが測定され、測定結果が出力される。
【０１０９】
なお、１個の半導体チップ１００ａに対する測定手順を例に説明したが、半導体チップ１００ａが、多段積層されていてもよい。つまり、基板１１０上に、複数の半導体チップ１００が配置されている場合は、それぞれの半導体チップ１００に対して、上記の手順を繰り返すことで、複数の半導体チップ１００のワイヤ部分６１０の高さを測定することが可能である。
【０１１０】
本実施形態によれば、金属ボール６００とボンディング位置６３０に基づき、前記ワイヤ部分６１０に第三ローカル座標系５４０が設定される。そして、第三ローカル座標系５４０に基づいて、ワイヤ部分６１０の高さが測定される。
【０１１１】
ワイヤ部分６１０は、様々な傾きをもって配置される場合がある。第三ローカル座標系５４０は、金属ボール６００及びボンディング位置６３０に基づいて配置されるため、図１６に示される高さ測定キャリパー４８０を容易に配置することが可能である。
【０１１２】
また、本実施形態によれば、測定プログラム作成マクロを用いることで、作成に大変な手間のかかる測定プログラムを簡単に作成する事が出来る。さらに、その測定プログラムを、測定装置１０に読み込ませることで、自動でワイヤ部分６１０の高さを測定する事が可能である。
【０１１３】
すなわち、測定装置１０に基板１１０をセットした後、多数のサンプルに対して、人手を殆どかける事なく、自動で測定が可能である。さらには、測定作業が省力化され、測定サンプル数を増やすことがかのうなことにより、不良品の検出をより効率的に行うことが可能となる。
【０１１４】
本発明の実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…測定装置
２０…ヘッド部
３０…第一駆動部
４０…カメラ
５０…ステージ
６０…第二駆動部
７０…コントローラ
８０…表示部
１００…半導体チップ
１１０…基板
１２０…ステップ
１５０…ボンディングワイヤ
４００…アライメントマーク
４１０…円キャリパー
４２０…長方形キャリパー
４３０…サーチキャリパー
４４０…円キャリパー
４６０…カーソル
４７０…円キャリパー
４８０…測定キャリパー
５００…ローカル座標系
５１０…ローカル仮座標系
５２０…第一ローカル座標系
５３０…第二ローカル座標系
５４０…第三ローカル座標系
６００…金属ボール
６０５…金属パッド
６１０…ワイヤ部分
６２０…電極
６３０…ボンディング位置
７００…リングライト
７１０…電球照明
７２０…レンズ
【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】
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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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【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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