(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッター刃によって電極面上で切断されたワイヤのボンディング状態を検査するワイヤボンディング検査装置であって、
前記ワイヤのボンディング箇所を撮像する撮像部と、
前記撮像部の光軸と同軸方向から前記ボンディング箇所を照明する同軸落射照明部と、
前記撮像部の光軸に対し斜め方向から前記ボンディング箇所を照明する斜方照明部と、
前記同軸落射照明部を用いて前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の同軸落射照明画像から、前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出する輪郭抽出部と、
前記斜方照明部を用いて前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の斜方照明画像から、前記電極面上のカッター痕を検出するカッター痕検出部とを備え、
前記カッター痕検出部は、前記ボンディング箇所の輪郭データを利用して、前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出することを特徴とするワイヤボンディング検査装置。
【請求項２】
前記カッター痕検出部は、前記ボンディング箇所の輪郭データから前記ワイヤの切断面の端点を検出し、当該端点に対応する前記斜方照明画像の画素を前記カッター痕の探索開始位置とし、前記切断面の延長方向を探索方向として当該探索開始位置から前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出することを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング検査装置。
【請求項３】
前記カッター痕検出部による探索範囲は、前記探索開始位置から前記探索方向に延びる所定幅の第１の探索範囲と、前記第１の探索範囲を挟むように前記探索方向に延びる一対の第２の探索範囲とを含んでおり、
前記カッター痕検出部は、前記斜方照明画像の前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれに対して画素値の平均を探索方向に直交する走査列毎に算出し、前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれの算出結果の差分が所定値以下になるまで探索して、前記カッター痕の終端位置を検出することを特徴とする請求項２に記載のワイヤボンディング検査装置。
【請求項４】
複数のワイヤのボンディング箇所に対する前記カッター痕の終端位置に基づいて、前記カッター刃の使用範囲のバラツキを算出して使用負荷の異常を判定する使用負荷判定部を備えることを特徴とする請求項３に記載のワイヤボンディング検査装置。
【請求項５】
前記輪郭抽出部は、前記同軸落射照明画像から主成分分析を用いて前記ワイヤの主軸を検出し、前記ワイヤの主軸に直交する両方向にそれぞれ探索して所定の画素値以上になる画素と当該画素の隣接画素とから境界閾値を算出し、前記境界閾値を用いて前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のワイヤボンディング検査装置。
【請求項６】
カッター刃によって電極面上で切断されたワイヤのボンディング状態を検査するワイヤボンディング検査方法であって、
同軸落射照明部で前記ワイヤのボンディング箇所を撮像部の光軸と同軸方向から照明して、前記撮像部で前記ボンディング箇所の同軸落射照明画像を撮像するステップと、
前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の同軸落射照明画像から、輪郭抽出部で前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出するステップと、
斜方照明部で前記ワイヤのボンディング箇所を前記撮像部の光軸に対し斜め方向から照明して、前記撮像部で前記ボンディング箇所の斜方照明画像を撮像するステップと、
前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の斜方照明画像から、カッター痕検出部で前記電極面上のカッター痕を検出するステップとを有し、
前記カッター痕を検出するステップでは、前記ボンディング箇所の輪郭データを利用して、前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出することを特徴とするワイヤボンディング検査方法。
【請求項７】
前記カッター痕を検出するステップでは、前記ボンディング箇所の輪郭データから前記ワイヤの切断面の端点を検出し、当該端点に対応する前記斜方照明画像の画素を前記カッター痕の探索開始位置とし、前記切断面の延長方向を探索方向として当該探索開始位置から前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出することを特徴とする請求項６に記載のワイヤボンディング検査方法。
【請求項８】
前記カッター痕検出部による探索範囲が、前記探索開始位置から前記探索方向に延びる所定幅の第１の探索範囲と、前記第１の探索範囲を挟むように前記探索方向に延びる一対の第２の探索範囲とを含んでおり、
前記カッター痕を検出するステップでは、前記斜方照明画像の前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれに対して画素値の平均を探索方向に直交する走査列毎に算出し、前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれの算出結果の差分が所定値以下になるまで探索して、前記カッター痕の終端位置を検出することを特徴とする請求項７に記載のワイヤボンディング検査方法。
【請求項９】
複数のワイヤのボンディング箇所に対する前記カッター痕の終端位置に基づいて、前記カッター刃の使用範囲のバラツキを算出して使用負荷の異常を判定するステップを有することを特徴とする請求項８に記載のワイヤボンディング検査方法。
【請求項１０】
前記ボンディング箇所の輪郭を抽出するステップでは、前記同軸落射照明画像から主成分分析を用いて前記ワイヤの主軸を検出し、前記ワイヤの主軸に直交する両方向にそれぞれ探索して所定の画素値以上になる画素と当該画素の隣接画素とから境界閾値を算出し、前記境界閾値を用いて前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載のワイヤボンディング検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップ等の集積回路の電極と基板上の電極を接続したワイヤのボンディング状態を検査するワイヤボンディング検査装置及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディングでは、ＩＣチップ上の電極と基板上の電極にワイヤの両端がボンディングされている。ワイヤボンディングの試験方法としてはプルテストが知られている。プルテストは、ＩＣチップ上の電極と基板上の電極にボンディングされたワイヤの中央部を引っ張り治具によって破断するまで引っ張り上げて、ワイヤの破断状態からボンディングの良否を検査する方法である。このようなプルテストは破壊検査であるため、抜き取り検査しか行うことができない。プルテストで全数検査を行うことができないため、検査漏れによって不良品が発生するという問題がある。
【０００３】
プルテストで全数検査する場合には、ワイヤの破断強度よりも小さな引っ張り荷重で、ボンディング箇所からワイヤが剥離したり、ボンディング箇所付近でワイヤが破断したりしないか等によって不良品を選別する。しかしながら、このような全数検査では、ワイヤのボンディング状態が著しく悪い場合にしかボンディング不良を検出することができない。また、ワイヤを引っ張り上げて検査するため、検査時に生じた損傷によって本来良品の製品についてまで出荷後にワイヤの剥離や破断等の不良を引き起こし易くなり、製品の信頼性を低下させるおそれがある。
【０００４】
このため、画像処理を利用して、非接触でワイヤのボンディング状態を全数検査する検査装置が考案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の検査装置では、撮像手段に撮像されたワイヤのボンディング箇所の画像と予め設定された基準画像とが比較されることで製品が良否判定される。特許文献２に記載の検査装置では、撮像手段に撮像されたボンディング箇所の撮像画像が二値化されて、二値化された撮像画像における電極に対するワイヤのボンディング位置及びボンディング形状等によって製品が良否判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−１１１４４５号公報
【特許文献２】特開平０７−０６６２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ワイヤボンディングでは、ボンディング後のワイヤがカッター刃によって切断される。カッター刃は切断の度に摩耗するため、カッター刃に欠けが生じたり、ワイヤの切断箇所に不具合が生じたりするという問題がある。カッター刃による不具合を検査するためには、ボンディング箇所の輪郭を精度よく検出する必要があるが、特許文献１に記載の検査装置では、画像を比較するだけでワイヤの輪郭を検出するものではない。また、特許文献２に記載の検査装置では、電極面の濃淡差が一定ではないため、撮像画像を二値化してもボンディング箇所の輪郭だけを精度よく抽出することが難しい。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、カッター刃による不具合を検査することができるワイヤボンディング検査装置及びワイヤボンディング検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のワイヤボンディング検査装置は、カッター刃によって電極面上で切断されたワイヤのボンディング状態を検査するワイヤボンディング検査装置であって、前記ワイヤのボンディング箇所を撮像する撮像部と、前記撮像部の光軸と同軸方向から前記ボンディング箇所を照明する同軸落射照明部と、前記撮像部の光軸に対し斜め方向から前記ボンディング箇所を照明する斜方照明部と、前記同軸落射照明部を用いて前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の同軸落射照明画像から、前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出する輪郭抽出部と、前記斜方照明部を用いて前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の斜方照明画像から、前記電極面上のカッター痕を検出するカッター痕検出部とを備え、前記カッター痕検出部は、前記ボンディング箇所の輪郭データを利用して、前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出することを特徴とする。
【０００９】
本発明のワイヤボンディング検査方法は、カッター刃によって電極面上で切断されたワイヤのボンディング状態を検査するワイヤボンディング検査方法であって、同軸落射照明部で前記ワイヤのボンディング箇所を撮像部の光軸と同軸方向から照明して、前記撮像部で前記ボンディング箇所の同軸落射照明画像を撮像するステップと、前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の同軸落射照明画像から、輪郭抽出部で前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出するステップと、斜方照明部で前記ワイヤのボンディング箇所を前記撮像部の光軸に対し斜め方向から照明して、前記撮像部で前記ボンディング箇所の斜方照明画像を撮像するステップと、前記撮像部に撮像された前記ボンディング箇所の斜方照明画像から、カッター痕検出部で前記電極面上のカッター痕を検出するステップとを有し、前記カッター痕を検出するステップでは、前記ボンディング箇所の輪郭データを利用して、前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出することを特徴とする。
【００１０】
これらの構成によれば、同軸落射照明画像では不鮮明なカッター痕が斜方照明画像に鮮明に表示され、斜方照明画像では不鮮明なワイヤのボンディング箇所の輪郭が同軸落射照明画像に鮮明に表示される。よって、同軸落射照明画像からボンディング箇所の輪郭データが精度よく抽出され、この輪郭データを手掛かりにして、ボンディング箇所の輪郭が不鮮明な斜方照明画像を探索してカッター痕を精度よく検出することができる。これにより、電極面に残されたカッター痕の左右のバラツキやカッター刃の使用負荷等からカッター刃の欠けや摩耗状態等を確認することができ、カッター刃の交換をオペレータに促すことができる。
【００１１】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査装置において、前記カッター痕検出部は、前記ボンディング箇所の輪郭データから前記ワイヤの切断面の端点を検出し、当該端点に対応する前記斜方照明画像の画素を前記カッター痕の探索開始位置とし、前記切断面の延長方向を探索方向として当該探索開始位置から前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出する。
【００１２】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査方法において、前記カッター痕を検出するステップでは、前記ボンディング箇所の輪郭データから前記ワイヤの切断面の端点を検出し、当該端点に対応する前記斜方照明画像の画素を前記カッター痕の探索開始位置とし、前記切断面の延長方向を探索方向として当該探索開始位置から前記斜方照明画像を探索してカッター痕を検出する。
【００１３】
これらの構成によれば、ワイヤの切断面の端点の探索開始位置を基準とした一定方向に探索範囲を設定することができ、電極面上のカッター痕を効率的に検出することができる。
【００１４】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査装置において、前記カッター痕検出部による探索範囲は、前記探索開始位置から前記探索方向に延びる所定幅の第１の探索範囲と、前記第１の探索範囲を挟むように前記探索方向に延びる一対の第２の探索範囲とを含んでおり、前記カッター痕検出部は、前記斜方照明画像の前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれに対して画素値の平均を探索方向に直交する走査列毎に算出し、前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれの算出結果の差分が所定値以下になるまで探索して、前記カッター痕の終端位置を検出する。
【００１５】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査方法において、前記カッター痕検出部による探索範囲が、前記探索開始位置から前記探索方向に延びる所定幅の第１の探索範囲と、前記第１の探索範囲を挟むように前記探索方向に延びる一対の第２の探索範囲とを含んでおり、前記カッター痕を検出するステップでは、前記斜方照明画像の前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれに対して画素値の平均を探索方向に直交する走査列毎に算出し、前記第１の探索範囲及び前記一対の第２の探索範囲のそれぞれの算出結果の差分が所定値以下になるまで探索して、前記カッター痕の終端位置を検出する。
【００１６】
これらの構成によれば、第１の探索範囲と一対の第２の探索範囲の画素値の平均値の差分が所定値よりもより大きい場合には、第１の探索範囲と一対の第２の探索範囲で輝度の差が大きいとして、第１の探索範囲内にカッター痕が存在すると判断される。第１の探索範囲と一対の第２の探索範囲の画素値の平均値の差分が所定値以下の場合には、第１の探索範囲と一対の第２の探索範囲で輝度の差が小さいとして、第１の探索範囲内にカッター痕が存在しないと判断される。このため、探索中に第１、第２の探索範囲の画素値の平均値の差分が所定値以下になったことで、カッター痕の終端位置を検出することができる。
【００１７】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査装置において、複数のワイヤのボンディング箇所に対する前記カッター痕の終端位置に基づいて、前記カッター刃の使用範囲のバラツキを算出して使用負荷の異常を判定する使用負荷判定部を備える。
【００１８】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査方法において、複数のワイヤのボンディング箇所に対する前記カッター痕の終端位置に基づいて、前記カッター刃の使用範囲のバラツキを算出して前記カッター刃の使用負荷の異常を判定するステップを有する。
【００１９】
これらの構成によれば、複数のボンディング箇所におけるカッター痕の左右の終端位置の検出結果を累積して、カッター刃の使用範囲の左右のバラツキを確認することができる。これにより、カッター刃が左右片側に偏って使用されている場合等のようなカッター刃の使用負荷の異常を判定することができる。
【００２０】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査装置において、前記輪郭抽出部は、前記同軸落射照明画像から主成分分析を用いて前記ワイヤの主軸を検出し、前記ワイヤの主軸に直交する両方向にそれぞれ探索して所定の画素値以上になる画素と当該画素の隣接画素とから境界閾値を算出し、前記境界閾値を用いて前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出する。
【００２１】
また本発明の上記ワイヤボンディング検査方法において、前記ボンディング箇所の輪郭を抽出するステップでは、前記同軸落射照明画像から主成分分析を用いて前記ワイヤの主軸を検出し、前記ワイヤの主軸に直交する両方向にそれぞれ探索して所定の画素値以上になる画素と当該画素の隣接画素とから境界閾値を算出し、前記境界閾値を用いて前記ボンディング箇所の輪郭データを抽出する。
【００２２】
これらの構成によれば、同軸落射照明画像から境界閾値を算出することで、ボンディング箇所の輪郭データを精度よく抽出することができる。よって、高精度の輪郭データを利用して斜方照明画像を探索してカッター痕を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、同軸落射照明画像からワイヤのボンディング箇所の輪郭データを抽出し、輪郭データを利用して斜方照明画像を探索してカッター痕を検出することができる。これにより、電極面に残されたカッター痕の左右のバラツキやカッター刃の使用負荷等からカッター刃の欠けや摩耗状態等を確認することができ、カッター刃の交換をオペレータに促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係るワイヤボンディング検査装置の模式図である。
【図２】本実施の形態に係るワイヤのボンディング状態を示す模式図である。
【図３】本実施の形態に係る輪郭抽出処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係るワイヤ上面の候補点探索処理の説明図である。
【図５】本実施の形態に係る主軸検出処理の説明図である。
【図６】本実施の形態に係る主成分分析のフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係る境界閾値算出処理の説明図である。
【図８】本実施の形態に係る境界分割処理の説明図である。
【図９】本実施の形態に係る輪郭追跡処理の説明図である。
【図１０】本実施の形態に係る輪郭回転処理の説明図である。
【図１１】本実施の形態に係るカッター痕検出処理及びカッター刃の使用負荷判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本実施の形態に係る端点検出処理の説明図である。
【図１３】本実施の形態に係るカッター痕探索処理の説明図である。
【図１４】本実施の形態に係るカッター痕判定処理の説明図である。
【図１５】本実施の形態に係るカッター痕探索結果の一例を示す図である。
【図１６】本実施の形態に係るカッターの使用負荷判定処理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本実施の形態に係るワイヤボンディング検査装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るワイヤボンディング検査装置の模式図である。図２は、本実施の形態に係るワイヤのボンディング状態を示す模式図である。なお、本発明に係るワイヤボンディング検査装置は、図１に示す構成に限定されない。図１に示すワイヤボンディング検査装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るワイヤボンディング検査装置１は、撮像部１１によって検査対象Ｗのワイヤ３１のボンディング箇所を撮像してボンディング状態を検査するように構成されている。検査対象Ｗは、ＩＣチップ３２が取り付けられた回路基板３３であり、ワイヤボンディングによってＩＣチップ３２と回路基板３３の電極が電気的に接続されている。なお、回路基板３３には、ＩＣチップ３２の他にトランジスタ等の電気部品がワイヤボンディングで接続されていてもよい。また、ワイヤ３１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等で形成されている。
【００２７】
検査対象Ｗは、撮像部１１の下方に位置するＸＹＺステージ１２上に載置されている。ＸＹＺステージ１２は、不図示のＸ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、Ｚ軸テーブルによってＸ軸方向、Ｙ軸方法、Ｚ軸方向に移動することで検査対象Ｗを撮像部１１の真下に位置付けている。なお、各テーブルは、例えば、それぞれボールねじ式の移動機構によって駆動されている。撮像部１１は、例えば、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサであり、検査対象Ｗにおけるワイヤ３１のボンディング箇所を撮像する。撮像部１１は、回路基板３３の電極面３４に対して撮像部１１の光軸が直交するように取り付けられている。
【００２８】
撮像部１１の先端部分の側面には、真上からボンディング箇所を照明する同軸落射照明部１３が取り付けられている。撮像部１１の先端部分にはビームスプリッタ（不図示）が内蔵されており、同軸落射照明部１３から照射された照明光を撮像部１１の光軸と平行方向に反射させている。これにより、同軸落射照明部１３によって撮像部１１の光軸と同軸方向から検査対象Ｗのボンディング箇所が照明される。ワイヤ３１のボンディング箇所が同軸落射照明されることで、光軸に直交する平坦面（水平面）からの反射だけが撮像部１１に撮像されて、ボンディング箇所の輪郭が明確な同軸落射照明画像が生成される。
【００２９】
また、撮像部１１の近傍には、斜めからボンディング箇所を照明する斜方照明部１４が取り付けられている。斜方照明部１４によって撮像部１１の光軸に対して斜め方向からボンディング箇所が照明されることによって電極面３４上のカッター痕３５が撮像される。ワイヤ３１のボンディング箇所が斜方照明されることで、ボンディング箇所が立体的に撮像されて、電極面３４上のカッター痕３５が明確な斜方照明画像が生成される。本実施の形態に係るワイヤボンディング検査装置１では、電極面３４上に残されたカッター痕３５からカッター刃の使用状況を推定するようにしている。
【００３０】
ワイヤボンディング時には、電極面３４にボンディングされたワイヤ３１がテール３６を残してカッター刃（不図示）で切断される。カッター刃は水平に設置されているが、電極面３４には多少の傾きが生じているため、カッター刃の片側の使用負荷が大きくなって、カッター刃の欠けや編摩耗が生じるという問題がある。このため、電極面３４上に残されたカッター痕３５からカッター刃の使用状況を推定することで、カッター刃の交換等をオペレータに促すことが可能になっている。このように、同軸落射照明画像では明確に表示されないカッター痕３５を、斜方照明にて撮像することで斜方照明画像に明確に表示させている。
【００３１】
しかしながら、斜方照明画像だけでは、ワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭が不鮮明であり、カッター痕３５の正確な位置までは特定することが難しい。そこで、本実施の形態に係るワイヤボンディング検査装置１では、同軸落射照明画像と斜方照明画像の両画像を用いて、電極面３４上のカッター痕３５の検出するようにしている。この場合、同軸落射照明画像からワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭データを抽出して、このボンディング箇所の輪郭データに基づいて斜方照明画像を探索してカッター痕３５を検出している。
【００３２】
また、ワイヤボンディング検査装置１には、同軸落射照明画像に対するワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭抽出処理と斜方照明画像に対するカッター痕検出処理とを施す外観検査処理部１５が設けられている。外観検査処理部１５は、上記の外観検査処理だけではなく、装置各部を統括制御する制御部としても機能している。外観検査処理部１５は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。
【００３３】
外観検査処理部１５には、ＸＹＺステージ１２を駆動制御する駆動制御部１６と、同軸落射照明部１３及び斜方照明部１４を切換制御する照明制御部１７とが接続されている。また、外観検査処理部１５には、装置各部への指示を受け付ける操作部１８と、各種設定条件や撮像画像等を表示する表示モニタ１９とが接続されている。さらに、外観検査処理部１５には、同軸落射照明画像に対してワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭抽出処理を実施する輪郭抽出部２１と、斜方照明画像に対してカッター痕検出処理を実施するカッター痕検出部２２と、カッター刃の使用負荷の異常を判定する使用負荷判定部２３とが設けられている。
【００３４】
なお、図面上には記載していないが、輪郭抽出部２１には、後述する同軸落射照明画像生成処理、候補点探索処理、主軸検出処理、境界閾値算出処理、境界分割処理、輪郭追跡処理、輪郭回転処理をそれぞれ実施する同軸落射照明画像生成部、候補点探索処理部、主軸検出部、境界閾値算出部、境界分割処理部、輪郭追跡処理部、輪郭回転処理部が設けられている。また、カッター痕検出部２２には、後述する斜方照明画像生成処理、画像回転処理、端点検出処理、カッター痕探索処理、カッター痕判定処理をそれぞれ実施する斜方照明画像生成部、画像回転処理部、端点検出処理部、カッター痕探索処理部、カッター痕判定処理部が設けられている。
【００３５】
以下、輪郭抽出部による輪郭抽出処理、カッター痕検出部によるカッター痕検出処理、使用負荷判定部によるカッター刃の使用負荷判定処理について詳細に説明する。なお、以下に示す各種処理はあくまでも一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００３６】
先ず、図３から図１０を参照して、輪郭抽出部による輪郭抽出処理の全体的な流れについて説明する。図３は、本実施の形態に係る輪郭抽出処理の流れを示すフローチャートである。図４は、本実施の形態に係るワイヤ上面の候補点探索処理の説明図である。図５は、本実施の形態に係る主軸検出処理の説明図である。図６は、本実施の形態に係る主成分分析のフローチャートである。図７は、本実施の形態に係る境界閾値算出処理の説明図である。図８は、本実施の形態に係る境界分割処理の説明図である。図９は、本実施の形態に係る輪郭追跡処理の説明図である。図１０は、本実施の形態に係る輪郭回転処理の説明図である。
【００３７】
図３に示すように、同軸落射照明にてワイヤ３１のボンディング箇所の同軸落射照明画像を生成する同軸落射照明画像生成処理が実施される（ステップＳ０１）。同軸落射照明にて撮像する場合には、撮像部１１（図１参照）の光軸方向に直交する平面から撮像部１１に照明光の反射が返り、その他の面からは撮像部１１に照明光の反射が返らない。このため、図４Ａに示すように、同軸落射照明画像は、ワイヤ３１の上面部４１や電極面３４における輝度（画素値）が高くなり（図４で白色箇所）、その他のワイヤ３１の潰れた部分の輝度が低くなっている（図４で黒色箇所）。
【００３８】
次に、同軸落射照明画像に対してワイヤ３１の上面部４１の候補点を探索する候補点探索処理が実施される（ステップＳ０２）。候補点探索処理では、ワイヤ３１の上面部４１の候補点として、左右間隔ｓｔｅｐ、上面判定閾値Ｔｈ１、両端判定閾値Ｔｈ２としたときに、条件式（１）の条件を満たす対象画素Ｐ（ｘ、ｙ）が探索される。
【数１】
0006390254.tif 000002
【００３９】
上面判定閾値Ｔｈ１は、ワイヤ３１の上面判定用の閾値であり、図４における白色箇所（例えば、画素値１５０以上）か否かが判定される。両端判定閾値Ｔｈ２はワイヤ３１の両端判定用の閾値であり、図４における黒色箇所（例えば、画素値４５以下）か否かが判定される。左右間隔ｓｔｅｐは、対象画素ＰからＸ軸方向に数画素だけ離れた画素を指定するものであり、例えば、対象画素Ｐ（ｘ、ｙ）がワイヤ３１の上面部４１（白色箇所）にあるときには、画素Ｐ（ｘ±ｓｔｅｐ、ｙ）がワイヤ３１の潰れ箇所（黒色箇所）にあるように設定される。すなわち、条件式（１）では、Ｘ軸方向で一対の黒色箇所で白色箇所が挟まれるような候補点が探索される。
【００４０】
図４Ｂに示すように、ラスタスキャンで対称画素Ｐ（ｘ、ｙ）をＸ軸方向に繰返し探索して、同軸落射照明画像から上記条件式（１）を満たす全ての候補点が探索される。これにより、図４Ｃに示すように、白く表示されるワイヤ３１の上面部４１と電極面３４を区別することができ、主にワイヤ３１の上面部４１だけが候補点として検出される。なお、ラスタスキャンでは、一方向（Ｘ軸方向）に候補点探索を行うため、方向別（Ｙ軸方向）に設定パラメータ（左右間隔ｓｔｅｐ、上面判定閾値Ｔｈ１、両端判定閾値Ｔｈ２）を変更する必要がない。
【００４１】
次に、候補点に基づいてワイヤ３１の主軸を検出する主軸検出処理が実施される（ステップＳ０３）。主軸検出処理では、主成分分析を用いて候補点群の分布の特徴ベクトルを最も良く近似するベクトルが求められる。図５Ａに示すように、候補点算出処理で求められた候補点には、電極面３４の表面状態に起因したワイヤ上面の候補点群５４以外の外れ値５５も含まれている。このため、候補点に対して主成分分析が２回繰り返されてワイヤ３１の主軸が求められる。
【００４２】
図５Ｂに示すように、１回目の主成分分析では、先ず候補点群のＸ座標、Ｙ座標の中央値が算出される。ワイヤ上面の候補点群はワイヤ径の内側に密集するので、ワイヤ径Ｌを用いて中央値を中心座標Ｃ１とした半径Ｌ／２の円形の算出範囲Ｒ１が設定される。そして、円形の算出範囲Ｒ１内の候補点群で主成分分析が実施されて主軸Ａ１が算出される。なお、撮像範囲内には単一のワイヤ３１だけが表示されるとは限らず、複数のワイヤ３１が撮像範囲内に表示される場合がある。このため、候補点群のＸ座標、Ｙ座標の中央値を中心座標Ｃ１として算出範囲Ｒ１内を設定することで、複数のワイヤ３１のいずれかの主軸Ａ１を算出している。
【００４３】
図５Ｃに示すように、２回目の主成分分析では、１回目の主成分分析時の候補点の座標の平均値を中心座標Ｃ２として、１回目の主成分分析の主軸方向に±２Ｌ、主軸に対する直交方向に±Ｌ／４の長方形の算出範囲Ｒ２が設定される。そして、長方形の算出範囲Ｒ２内の候補点群で再び主成分分析が実施されて主軸Ａ２が算出される。このように、ワイヤ３１の上面にだけ主成分分析の算出範囲を設定して、主成分分析の候補点群からワイヤ上面以外の候補点を排除するようにしている。ワイヤ３１の主軸Ａ２が算出されると、主軸Ａ２の角度θが算出される。
【００４４】
ここで、主成分分析処理について簡単に説明すると、図６に示すように、先ず算出範囲内の候補点群の座標の平均値が算出される（ステップＳ１１）。次に、候補点群の座標と平均値の座標とから共分散行列が作成される（ステップＳ１２）。次に、共分散行列から固有値が算出され（ステップＳ１３）、主軸として固有ベクトルが算出される（ステップＳ１４）。そして、固有ベクトルの角度が算出され、主軸の方向が算出される（ステップＳ１５）。なお、本実施の形態では、主成分分析で主軸を算出する構成としたが、他の統計解析を用いて候補点から主軸を算出してもよい。
【００４５】
次に、ワイヤ３１のボンディング箇所と電極面３４の境界閾値を算出する境界閾値算出処理が実施される（ステップＳ０４）。図７に示すように、境界閾値算出処理では、上記中心座標Ｃ２において主軸Ａ２に対して直交する両方向（プラス方向、マイナス方向）に探索され、画素値とフィルタの積和結果が探索閾値Ｔｈ３以上となる対象画素Ｐ（ｘ、ｙ）が求められる。この場合、探索範囲Ｒ３からワイヤ上面の除外するように、主軸Ａ２から直交方向に±Ｌ／４だけ離して探索開始位置が設定され、主軸Ａ２から直交方向に±Ｌだけ離して探索終了位置が設定される。これにより、輝度の高いワイヤ３１の上面部４１が探索されることが防止される。なお、探索閾値Ｔｈ３は、ワイヤ３１の境界を判定できる値に設定される。
【００４６】
この場合、主軸Ａ２からプラス方向に対象画素Ｐ（ｘ、ｙ）を探索して、画素値とフィルタの積和結果が探索閾値Ｔｈ３以上となる最初の画素がＰ（ｘＡ、ｙＡ）として設定される。また、主軸Ａ２からマイナス方向に対象画素Ｐ（ｘ、ｙ）を探索して、画素値とフィルタの積和結果が境界閾値Ｔｈ３以上となる最初の画素がＰ（ｘＢ、ｙＢ）として設定される。そして、ワイヤ３１の境界付近のＰ（ｘＡ、ｙＡ−１）、Ｐ（ｘＡ、ｙＡ）、Ｐ（ｘＡ、ｙＡ＋１）、Ｐ（ｘＢ、ｙＢ−１）、Ｐ（ｘＢ、ｙＢ）、Ｐ（ｘＢ、ｙＢ＋１）の画素値の中央値が境界閾値Ｔｈ４として算出される。中央値を境界閾値Ｔｈ４にしたことで、平均値とは異なり一部の画素が極端に大きな（小さな）画素値であっても、影響を受けることがない。
【００４７】
次に、ワイヤ３１のボンディング箇所と非ボンディング箇所の境界を分割する境界分割処理が実施される（ステップＳ０５）。図８Ａに示すように、境界分割処理では、主軸Ａ２に対して直交する両方向（プラス方向、マイナス方向）に探索され、画素値が境界閾値Ｔｈ４以上となる対象画素Ｐ（ｘ、ｙ）が探索の終了点Ａ、Ｂとして求められる。この場合、孤立点による誤判定を防ぐため、Ｎ回以上連続して境界閾値以上のときに終了点として判断される。そして、プラス方向及びマイナス方向の終了点Ａ、Ｂの距離が算出され、終了点Ａ、Ｂの距離がワイヤ径Ｌに一致するまで主軸方向にズレながら探索が繰り返される。
【００４８】
この場合、主軸Ａ２に対する直交方向の探索範囲Ｒ４は、ワイヤ上面の除外するように主軸から直交方向に±Ｌ／４だけ離して探索開始位置が設定され、主軸Ａ２から直交方向に±Ｌだけ離して探索終了位置が設定される。また、主軸方向の探索範囲Ｒ４は、上記した中心座標Ｃ２から最大で２Ｌの範囲に設定される。探索範囲Ｒ４内でワイヤ径Ｌに相当する位置が求められると、分割線Ｄとして当該位置に主軸Ａ２に直交する白線（例えば、画素値２５５）が引かれる。これにより、図８Ｂに示すように、ワイヤ直径Ｌ以上のボンディング箇所がワイヤ直径Ｌの非ボンディング箇所から完全に切り離される。
【００４９】
次に、境界分割後の同軸落射照明画像からワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭を追跡する輪郭追跡処理が実施される（ステップＳ０６）。図９Ａに示すように、輪郭追跡処理では、境界閾値Ｔｈ４以下を境界として検出しながら、８連結でボンディング箇所の境界が追跡される。この場合、分割線Ｄと主軸Ａ２（図８Ａ参照）の交点が追跡開始位置Ｐｓとして設定されている。分割線Ｄは画素値２５５の白線であるため、ボンディング箇所と非ボンディング箇所の連続箇所を画像上で完全に分断することができる。したがって、ボンディング箇所の輪郭だけを認識させることが可能になっている。
【００５０】
図９Ｂに示すように、ワイヤ３１のボンディング箇所に沿って１周して追跡開始位置Ｐｓに到達すると、ボンディング箇所の輪郭データが全周に亘って抽出される。なお、８連結とは、注目画素に対して上下左右斜めの８方向の隣接画素に応じて画素同士の連結を判断する方法である。また、注目画素に対して上下左右の４方向の隣接画素に応じて画素同士の連結を判断する４連結でボンディング箇所の輪郭を追跡してもよい。
【００５１】
最後に、輪郭追跡処理で求められたワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭点群を回転する輪郭回転処理が実施される（ステップＳ０７）。図１０Ａに示すように、輪郭回転処理では、ボンディング箇所の輪郭中心を原点として、輪郭回転式（２）により輪郭点（ｘ、ｙ）、回転後の輪郭点（ｘ’、ｙ’）として角度θだけ回転される。角度θとしては、主成分分析で求められた主軸の角度が使用される（図５Ｃ参照）。これにより、図１０Ｂに示すように、ボンディング箇所の輪郭点群が回転されて、回転後のボンディング箇所の輪郭が求められる。
【数２】
0006390254.tif 000003
以上の処理により、同軸落射照明画像からワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭データが精度よく抽出される。
【００５２】
続いて、カッター痕検出部によるカッター痕検出処理、使用負荷判定部によるカッター刃の使用負荷判定処理の全体的な流れについて説明する。図１１は、本実施の形態に係るカッター痕検出処理及びカッター刃の使用負荷判定処理の流れを示すフローチャートである。図１２は、本実施の形態に係る端点検出処理の説明図である。図１３は、本実施の形態に係るカッター痕探索処理の説明図である。図１４は、本実施の形態に係るカッター痕判定処理の説明図である。図１５は、本実施の形態に係るカッター痕探索結果の一例を示す図である。図１６は、本実施の形態に係るカッター刃の使用負荷判定処理の説明図である。
【００５３】
先ず、図１１に示すように、斜方照明にてワイヤ３１のボンディング箇所の斜方照明画像を生成する斜方照明画像生成処理が実施される（ステップＳ２１）。斜方照明画像生成処理では、同軸落射照明から斜方照明に切換えられ、同軸落射照明画像と同じ位置でボンディング箇所が撮像される。この場合、電極面３４上のカッター痕３５から撮像部１１（図１参照）に照明光の反射が返り、他の電極面３４からは撮像部１１に照明光の反射が返り難くなっている。このため、斜方照明画像は、カッター痕３５における輝度（画素値）が高くなり（図１３で白色箇所）、電極面３４における輝度が低くなっている（図１３で黒色箇所）。
【００５４】
次に、斜方照明画像を回転する画像回転処理が実施される（ステップＳ２２）。画像回転処理では、斜方照明画像について逆変換回転式（３）により画素（ｘ、ｙ）、回転後の画素（ｘ‘、ｙ’）として、回転後の座標が回転前の画像のどの座標を示しているのかを考慮しながら角度θだけ回転される。角度θとしては、主成分分析で求められた主軸Ａ２の角度が使用される（図５Ｃ参照）。これにより、図１３に示すような斜方照明画像が検出され、ボンディング箇所の輪郭データと向きが揃えられる。
【数３】
0006390254.tif 000004
【００５５】
次に、ワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭データから切断面の端点を検出する端点検出処理が実施される（ステップＳ２３）。図１２に示すように、端点検出処理では、同軸落射照明画像から抽出されたワイヤ３１のボンディング箇所の輪郭データからワイヤ３１の切断面４２が検出される。また、ワイヤ３１の切断面４２の左右の端点Ｐｅが検出される。例えば、座標原点Ｏから切断面４２の輪郭データまでの距離が測定され、この距離が最も長くなる２点が切断面４２の左右の端点Ｐｅとして検出される。
【００５６】
次に、斜方照明画像からカッター痕３５を探索するカッター痕探索処理が実施される（ステップＳ２４）。図１３に示すように、カッター痕探索処理では、切断面４２の端点のデータ情報を用いて、斜方照明画像に対してカッター痕３５が探索される。切断面４２の端点のデータ情報から、この切断面４２の端点に対応する斜方照明画像の画素が探索開始位置Ｐｓとして設定される。カッター痕３５は、電極面３４において切断面４２の延長上に存在しているため、切断面４２の延長方向を探索方向として斜方照明画像における探索開始位置Ｐｓから探索が開始される。
【００５７】
この場合、図１４に示すように、カッター痕３５の探索範囲は、探索開始位置Ｐｓから探索方向に延びる所定幅の第１の探索範囲５１と、第１の探索範囲５１を挟むように探索方向に延びる一対の第２の探索範囲５２とで構成される。具体的には、探索範囲の探索方向に直交する走査列のうち、中央の連続した９画素が第１の探索範囲５１に設定され、第１の探索範囲５１の両外側の連続した５画素が第２の探索範囲５２に設定される。そして、第１、第２の探索範囲５１、５２のそれぞれに対して画素値の平均が走査列毎に算出され、第１、第２の探索範囲５１、５２の算出結果の差分からカッター痕判定処理が実施される。
【００５８】
カッター痕判定処理では、第１、第２の探索範囲５１、５２のそれぞれの算出結果の差分が所定値以下になるまで、左右方向（探索方向）にズレながら判定処理が繰り返される。第１、第２の探索範囲５１、５２の画素値の平均値の差分が所定値よりもより大きい場合には、第１、第２の探索範囲５１、５２で輝度の差が大きいとして、第１の探索範囲５１内にカッター痕３５が存在すると判定される。一方で、第１、第２の探索範囲５１、５２の画素値の平均値の差分が所定値以下の場合には、第１、第２の探索範囲５１、５２で輝度の差が小さいとして、第１の探索範囲５１内にカッター痕３５が存在しないと判定される。
【００５９】
このように、第１、第２の探索範囲５１、５２の算出結果の差分が所定値以下になるまで探索することで、図１５に示すように、探索中にカッター痕３５の終端位置Ｐｔが検出される。なお、カッター痕判定処理の所定値は輝度の差が出ない程度、すなわち電極面３４における表面形状の差が生じない程度に設定される。なお、第１の探索範囲５１の所定幅は、カッター刃の厚みに応じて適宜変更されており、カッター刃が厚い場合には大きく設定され、カッター刃が薄い場合には小さく設定される。
【００６０】
次に、カッター痕３５の終端位置からカッター刃の使用負荷の異常を判定する使用負荷判定処理が実施される（ステップＳ２５）。図１６Ａに示すように、使用負荷判定処理では、ワイヤ３１のボンディング箇所に対するカッター痕３５の左右の終端位置に基づいてカッター刃の使用範囲が求められる。このカッター刃の使用範囲は、複数のワイヤ３１のボンディング箇所に対するカッター痕３５の左右の終端位置毎に求められて累積される。図１６Ｂに示すように、カッター刃は切断回数の増加に伴って摩耗するため、カッター刃の使用範囲にバラツキが生じてカッター刃の使用頻度に高底差が表れる。
【００６１】
このカッター刃の使用頻度の高低差に応じてカッター刃の使用負荷の異常が判定される。例えば、図１６Ｃに示すように、縦軸をカッター刃の使用状況（使用回数）、横軸をカッター刃の左右位置としたときに凸状の分布が得られる。そして、この分布の８０％点が所定範囲Ｒ５内か否かに応じてカッター刃の使用負荷の異常が判定される。図１６Ｃに示すように、分布の８０％点が所定範囲Ｒ５内であれば、カッター刃の使用負荷に左右の偏りがないと判定される。一方、図１６Ｄに示すように、分布の８０％点が所定範囲Ｒ５外に外れると、カッター刃の使用負荷が左右片側に偏っていると判定される。
【００６２】
図１６Ｄの例では、カッター刃の中心よりも左側の負荷が多いと判定される。カッター刃の使用負荷が偏っている場合には、表示モニタ１９（図１参照）等によってオペレータに報知されてカッター刃の交換が促される。なお、本実施の形態では、凸状の分布の８０％点が所定範囲Ｒ５内か否かで使用負荷の異常を判定する構成にしたが、この構成に限定されない。分布のピーク値がカッター刃の中心からどれくらい離れているかによって、カッター刃の使用負荷の異常を判定することも可能である。
【００６３】
以上のように、本実施の形態に係るワイヤボンディング検査装置１は、同軸落射照明画像では不鮮明なカッター痕３５が斜方照明画像に鮮明に表示され、斜方照明画像では不鮮明なワイヤのボンディング箇所の輪郭が同軸落射照明画像に鮮明に表示される。よって、同軸落射照明画像からボンディング箇所の輪郭データが精度よく抽出され、この輪郭データを手掛かりにして、ボンディング箇所の輪郭が不鮮明な斜方照明画像を探索してカッター痕３５を精度よく検出することができる。これにより、電極面３４に残されたカッター痕３５の左右のバラツキやカッター刃の使用負荷等からカッター刃の欠けや摩耗状態等を確認することができ、カッター刃の交換をオペレータに促すことができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００６５】
例えば、本実施の形態において、輪郭抽出部２１が、同軸落射照明画像生成処理、候補点探索処理、主軸検出処理、境界閾値算出処理、境界分割処理、輪郭追跡処理、輪郭回転処理を実施する構成にしたが、この構成に限定されない。輪郭抽出部２１は、同軸落射照明画像からボンディング箇所の輪郭データを抽出可能であれば、どのような処理を実施してもよい。
【００６６】
また、本実施の形態において、カッター痕検出部２２が、斜方照明画像生成処理、画像回転処理、端点検出処理、カッター痕探索処理、カッター痕判定処理を実施する構成にしたが、この構成に限定されない。カッター痕検出部２２は、ボンディング箇所の輪郭データを利用して斜方照明画像を探索してカッター痕を検出する構成であれば、どのような処理を実施してもよい。
【００６７】
また、本実施の形態において、使用負荷判定部２３が、カッター刃の使用範囲のバラツキの分布から、カッター刃の使用負荷の異常を判定する構成にしたが、この構成に限定されない。使用負荷判定部２３は、カッター刃の使用範囲のバラツキから使用負荷の異常を判定可能であればよく、分布を使用せずに判定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明は、カッター刃による不具合を検査することができるという効果を有し、特に、ＩＣチップ等の集積回路の電極と基板上の電極を接続したワイヤのボンディング状態を検査するワイヤボンディング検査装置及びその検査方法に有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ワイヤボンディング検査装置
１１  撮像部
１３  同軸落射照明部
１４  斜方照明部
１５  外観検査処理部
１６  駆動制御部
１７  照明制御部
２１  輪郭抽出部
２２  カッター痕検出部
２３  使用負荷判定部
３１  ワイヤ
３４  電極面
３５  カッター痕
４１  上面部
４２  切断面
５１  第１の探索範囲
５２  第２の探索範囲
Ｗ  検査対象
【図１】
0006390254.tif 000005
【図２】
0006390254.tif 000006
【図３】
0006390254.tif 000007
【図４】
0006390254.tif 000008
【図５】
0006390254.tif 000009
【図６】
0006390254.tif 000010
【図７】
0006390254.tif 000011
【図８】
0006390254.tif 000012
【図９】
0006390254.tif 000013
【図１０】
0006390254.tif 000014
【図１１】
0006390254.tif 000015
【図１２】
0006390254.tif 000016
【図１３】
0006390254.tif 000017
【図１４】
0006390254.tif 000018
【図１５】
0006390254.tif 000019
【図１６】
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