(57)【要約】【課題】  同軸照明の他に、リング照明を併用することにより、バンプ形成時の良品範囲内でのばらつきに依存せず安定した検査が可能なスタッドバンプ外観検査装置を提供する。【解決手段】  顕微鏡鏡筒７にカメラ６、明視野対物レンズ８を取り付けたカメラ装置により、半導体素子４及び電極パッド５に形成されたバンプを情報処理装置１７により受像器１９に映し出す。同時に、リング照明９を使用することで、バンプ個々の良品範囲内での形状ばらつきによるバンプ台座１の外径の内側形状の撮像ばらつき、つまり、バンプ形成時の品質ばらつきによる誤った検出を抑える。また、対物レンズ８使用のため被写界深度が数十μｍと浅いため、変位センサ１６によりＸ−Ｙ検査ステージ１３の平面度を計測し、記憶装置１８に記憶し、記憶した平面度によりカメラ６を取り付けてあるＺ軸１５をモータ１４にて上下に移動させ、被写界深度を一定に保たせることにより、Ｘ−Ｙ検査ステージ１３の平面度ばらつき、つまり、装置の機械的精度ばらつきによる画像焦点ズレを抑える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタッドバンプを撮像する撮像手段と、
スタッドバンプに対して、前記撮像手段と同軸の方向から光を照射する第１の照射手段と、
スタッドバンプに対して、前記第１の照射手段とは異なる方向から光を照射する第２の照射手段と、
前記撮像手段で撮像したスタッドバンプを映し出す出力手段と、
前記同軸の方向に対して垂直である、スタッドバンプを設置するためのＸ−Ｙ検査ステージとを有することを特徴とするスタッドバンプ外観検査装置。
【請求項２】
前記Ｘ−Ｙ検査ステージ及びモータ制御が可能なＺ軸を含み構成される検査ステージと、
前記Ｘ−Ｙ検査ステージの検査ステージ平面度を計測する平面度計測手段とを有することを特徴とする請求項１記載のスタッドバンプ外観検査装置。
【請求項３】
前記平面度計測手段は、前記Ｘ−Ｙ検査ステージを、Ｘ方向及びＹ方向に等ピッチずつ移動させ、前記カメラ装置の撮像軸上のＸ−Ｙ検査ステージの平面度を計測する第２の平面度計測手段を有することを特徴とする請求項２記載のスタッドバンプ外観検査装置。
【請求項４】
前記第２の平面度計測手段にて計測した平面度と、前記平面度に対応する前記Ｘ−Ｙ検査ステージのＸ位置及びＹ位置とを記憶する平面度データ記憶手段を有することを特徴とする請求項３に記載のスタッドバンプ外観検査装置。
【請求項５】
前記平面度データ記憶手段に記憶されたデータの組（平面度、Ｘ位置、Ｙ位置）に基づいて、カメラ位置を上下方向に調整するカメラ位置調整手段と、
前記カメラ位置調整手段でカメラの位置を調整した後、被写体を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする請求項４記載のスタッドバンプ外観検査装置。
【請求項６】
前記撮像手段は、顕微鏡鏡筒と、カメラと、明視野対物レンズにより構成されるカメラ装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスタッドバンプ外観検査装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、カメラと、同軸落射レンズにより構成されるカメラ装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスタッドバンプ外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング技術を用いたスタッドバンプ外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スタッドバンプの外観検査は、作業者による全数目視検査にて行っていた。しかしながら、このような検査方法は人手による作業であるため、作業者の経験や習熟度、或いは気分のむらや長時間労働による疲労等の体調変化により、誤選別等が発生し、歩留まりの低下及び次工程への不良品流出等が発生し得るという問題があった。
【０００３】
このような検査における問題を解決するための従来技術として、例えば、スタッドバンプ不着、その他の外乱によるスタッドバンプの大きさの異常、同凸部形状の異常等のスタッドバンプ形成状態を的確に検証することが可能なバンプボンディング装置に関する発明がある。
この発明によれば、金線の先端に形成した金ボールをＩＣに圧接し、前記金線を引き上げてこれを断裂させ、ＩＣに電極となるスタッドバンプを形成するバンプボンディング装置に、前記スタッドバンプを撮像するカメラ装置と、その撮像軸と同軸の照射光軸を持つ照明装置とを更に加えたものであり、この照明装置より前記スタッドバンプに照射される照射光の反射光を検査することにより、前記スタッドバンプ形成状態を的確に検証することが可能である（特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、スタッドバンプのバンプ台座部とバンプ頭頂部の位置ずれ、形状不良及び寸法不良などの欠陥を確実に検出して、スタッドバンプの良否を正確に判定することが可能なバンプ検査方法に関する発明がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−５５８５４号公報
【特許文献２】特開平１０−２４２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１で示した発明においては、スタッドバンプの台座外径の形状に異常があったものしか検出できないという問題があった。
図７は、スタッドバンプの形状について説明した図である。
例えば、本図に示すように、スタッドバンプ台座１の外径の内側での凸部形状異常とは、バンプボンディング後に引きちぎられた金線３が真っ直ぐ上方向に立つのではなく、うなだれた形になっている状態のことである。
この金線３がセカンドバンプ２よりも外側にはみ出した場合に、凸部形状異常となる。つまり、本図の（ａ）は正常状態で、本図の（ｂ）が凸部形状異常になる。
このようなバンプ凸部形状異常は、作業者による全数目視検査により選別しており、作業者の習熟度或いは体調の変化などにより誤選別等が発生し、歩留まりの低下及び次工程への不良品流出等が発生していた。
【０００６】
また、一般的に存在するバンプ自動検査装置は、同軸照明のみの使用でバンプ全体が黒い画像になり、バンプ以外が白い画像になるように撮影している。そのため、バンプ台座１の外径の形状異常を検査することは可能であるが、バンプ台座１の外径の内側での凸部形状異常は選別困難である。
【０００７】
また、一般的に存在するバンプ自動検査装置は、超高精度のＸ−Ｙ検査ステージを使用することにより被写界深度を一定に保ち、撮像画像の焦点がずれるのを抑える構成になっている。すなわち、Ｘ−Ｙ検査ステージは極限まで平らになっている。そのため非常に高価である。
また、Ｘ−Ｙ検査ステージに多少の傷がついたり、或いは検査環境の変化で、例えば温度の変化で、Ｘ−Ｙ検査ステージに歪みが発生することにより、撮像画像の焦点ズレが発生し、検査の品質が落ちてしまう。したがって、検査装置の取り扱いには十分な注意が必要である。
【０００８】
また、上記特許文献２で示した発明においては、バンプ凸部形状異常までは検出できないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、同軸照明の他にリング照明を併用することにより、バンプ形成時の良品範囲内でのばらつきに左右されずに安定して検査をすることが可能であり、更に、精度の劣る安価なＸ−Ｙ検査ステージでも、検査ステージ平面度のばらつきに左右されずに安定して検査することが可能なスタッドバンプ外観検査装置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】
【００１０】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、スタッドバンプを撮像する撮像手段と、スタッドバンプに対して、前記撮像手段と同軸の方向から光を照射する第１の照射手段と、スタッドバンプに対して、前記第１の照射手段とは異なる方向から光を照射する第２の照射手段と、前記撮像手段で撮像したスタッドバンプを映し出す出力手段と、前記同軸の方向に対して垂直である、スタッドバンプを設置するためのＸ−Ｙ検査ステージとを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記Ｘ−Ｙ検査ステージ及びモータ制御が可能なＺ軸を含み構成される検査ステージと、前記Ｘ−Ｙ検査ステージの検査ステージ平面度を計測する平面度計測手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記平面度計測手段は、前記Ｘ−Ｙ検査ステージを、Ｘ方向及びＹ方向に等ピッチずつ移動させ、前記カメラ装置の撮像軸上のＸ−Ｙ検査ステージの平面度を計測する第２の平面度計測手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記第２の平面度計測手段にて計測した平面度と、前記平面度に対応する前記Ｘ−Ｙ検査ステージのＸ位置及びＹ位置とを記憶する平面度データ記憶手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記平面度データ記憶手段に記憶されたデータの組（平面度、Ｘ位置、Ｙ位置）に基づいて、カメラ位置を上下方向に調整するカメラ位置調整手段と、前記カメラ位置調整手段でカメラの位置を調整した後、被写体を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記撮像手段は、顕微鏡鏡筒と、カメラと、明視野対物レンズにより構成されるカメラ装置であることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、前記撮像手段は、カメラと、同軸落射レンズにより構成されるカメラ装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スタッドバンプを撮像する撮像手段と、スタッドバンプに対して、前記撮像手段と同軸の方向から光を照射する第１の照射手段と、スタッドバンプに対して、前記第１の照射手段とは異なる方向から光を照射する第２の照射手段と、前記撮像手段で撮像したスタッドバンプを映し出す出力手段と、前記同軸の方向に対して垂直である、スタッドバンプを設置するためのＸ−Ｙ検査ステージとを有することにより、自動検査でのバンプ台座の外径の内側でのバンプ凸部形状異常検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、撮像において良品のばらつきによる検査品質の低下と、Ｘ−Ｙ検査ステージが、一般的に非常に高価であるという２つの問題を解決している。そのため、これらの２つの問題を同時に解決することが可能なスタッドバンプ検査装置が、最良の実施形態である。
【実施例１】
【００１９】
次に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
（実施例１の構成）
図１は、第１の実施例におけるスタッドバンプ外観検査装置の構成を示す図である。
スタッドバンプ外観検査装置は、顕微鏡鏡筒７、カメラ６、及び明視野対物レンズ８により構成されるカメラ装置と、同軸照明用光源１１からの光がハーフミラー１０にてカメラと同軸になる同軸照明及びリング照明９、リング照明用光源１２により構成される照明装置と、Ｘ−Ｙ検査ステージ１３及びモータ１４で制御可能なＺ軸１５による検査ステージと、検査ステージ平面度を計測する変位センサ１６から構成されている。
更に、前記カメラ装置により、半導体素子４及び電極パッド５に形成されたバンプを映し出すための、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置１７、及び受像器１９を有する。
【００２１】
（実施例１の動作）
変位センサ１６をＺ軸１５に固定し、Ｘ−Ｙ検査ステージ１３をＸ方向およびＹ方向に等ピッチずつ動かしたときのカメラ６の軸上のＸ−Ｙ検査ステージ１３の平面度を計測する。
平面度計測を行う際、Ｚ軸１５は上下動作させずに停止したままで行う。Ｘ−Ｙ検査ステージ１３のＸ位置およびＹ位置情報と計測した平面度を記憶装置１８に記憶させる。Ｚ軸１５をモータ１４にて上下移動させてカメラ装置の位置を調整し、バンプの金線３の根元、つまりセカンドバンプ２の上面に焦点を合わせた位置を基準位置として、Ｘ−Ｙ検査ステージ１３を移動させたときの位置と、基準位置でのＸ−Ｙ検査ステージ１３平面度との差分だけＺ軸１５を上下させることにより、Ｘ−Ｙ検査ステージ１３移動位置でのセカンドバンプ２の上面の焦点を合わせることができる。
【００２２】
セカンドバンプ２の上面に焦点が合った状態でバンプを撮像する。図２に示すように、バンプ台座１の外側およびセカンドバンプ２の外側、及び金線３の傾斜が急な箇所では、カメラ６と同軸に射出した光が図２の（ｂ）で示す光路のように、正反射せずカメラ６に戻ってくる光の本数が少なくなる。
また、バンプ台座１の上面部、及びセカンドバンプ２の上面部、電極パッド５、半導体素子４の表面は、傾斜が緩いため、カメラ６と同軸に射出した光が図２の（ａ）で示す光路のように、正反射しやすいため、カメラ６に戻ってくる光の本数が多くなる。
【００２３】
つまり、図３−（ａ）で示すように、受像器１９には、バンプ台座１の輪郭部およびセカンドバンプ２の輪郭部が暗くなり、その他は明るい画像が表示される。この撮像した画像を２値化処理すると、バンプはきれいな二重丸画像となる。しかし、バンプ凸部形状が異常な場合には、図３−（ｂ）で示すように、２値化処理後の画像はきれいな二重丸にはならない。
この差により、バンプ凸部形状異常を検出する。
ただし、照明が同軸照明のみの場合、図４のに示すように、バンプ良品範囲内のばらつきでバンプ台座１の上面に細かな凹凸があった場合、細かな凹凸部分でカメラ６と同軸に射出した光とが乱反射するため、カメラ６に戻ってくる光の本数が少なくなる。このため、バンプ台座１の上面の細かな凹凸部分が暗くなってしまい、２値化処理後の画像はきれいな二重丸にならなくなり、あたかもバンプ凸部形状異常と誤判定してしまう。
【００２４】
そこで、リング照明９を同軸照明と併用すると、図５に示すように、リング照明９の光がバンプ台座１の上面の細かな凹凸部で反射することで、カメラと同軸の反射光としてカメラに戻ってくる光の本数が多くなり、細かな凹凸部が明るく撮像される。
よって、２値化処理後もきれいな二重丸の画像となり、誤判定しなくなる。
【実施例２】
【００２５】
図６は、第２の実施例におけるスタッドバンプ外観検査装置の構成を示す図である。
図６に示すように、カメラ装置が顕微鏡および対物レンズの組み合わせでなく、同軸落射レンズ２０によるカメラ装置でも可能である。
また、検査対象として、半導体素子の傷、クラック等の半導体素子外観状態、および半導体素子が前工程で不良と判定された際に半導体素子に塗布される不良素子マークの有無も検出可能である。また、バンプ台座１の輪郭とセカンドバンプ２の輪郭の抽出が可能なためバンプ台座１の位置とセカンドバンプ２の位置の位置ズレ検出も可能である。
【００２６】
（効果）
以上の説明から明らかなように、本発明に係るスタッドバンプ外観検査装置は、以下に記する効果を有する。
第１の効果は、自動検査でのバンプ台座１の外径の内側でのバンプ凸部形状異常検出が可能となる。
つまり、人手による全数目視検査から開放される効果を有する。
【００２７】
第２の効果は、被写界深度が数十μｍと非常に浅い対物レンズ８の使用でも、Ｘ−Ｙ検査ステージ１３の平面度計測により、Ｘ−Ｙ検査ステージ１３内の被写界深度を確保することが可能となる。
つまり、超高精度で高価なＸ−Ｙステージを使用しなくとも、安価なＸ−Ｙステージの使用が可能なことである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】スタッドバンプ外観検査装置の構成を示す図である（実施例１）。
【図２】スタッドバンプへの同軸光の入射及び反射について説明した図である。
【図３】スタッドバンプの撮像及び２値化について説明した図である。
【図４】ばらつきのあるスタッドバンプでの同軸光の乱反射について説明した図である。
【図５】ばらつきのあるスタッドバンプでのリング光の反射について説明した図である。
【図６】スタッドバンプ外観検査装置の構成を示す図である（実施例２）。
【図７】スタッドバンプの形状について説明した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    スタッドバンプ台座
２    セカンドバンプ
３    金線
４    半導体素子
５    電極パッド
６    カメラ
７    顕微鏡鏡筒
８    明視野対物レンズ
９    リング照明
１０    ハーフミラー
１１    同軸照明用光源
１２    リング照明用光源
１３    Ｘ−Ｙ検査ステージ
１４    モータ
１５    Ｚ軸
１６    変位センサ
１７    情報処理装置
１８    記憶装置
１９    受像器
２０    同軸落射レンズ
【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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