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WO1991012489A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatisierten überwachung von raumformdaten bei der herstellung von halbleiterbauteilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur automatisierten überwachung von raumformdaten bei der herstellung von halbleiterbauteilen Download PDF

Info

Publication number
WO1991012489A1
WO1991012489A1 PCT/EP1991/000056 EP9100056W WO9112489A1 WO 1991012489 A1 WO1991012489 A1 WO 1991012489A1 EP 9100056 W EP9100056 W EP 9100056W WO 9112489 A1 WO9112489 A1 WO 9112489A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image signals
light
image
camera
illuminated
Prior art date
Application number
PCT/EP1991/000056
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Antonius Beckmann
Bernd Sommer
Original Assignee
Abos Automation, Bildverarbeitung Optische Systeme Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abos Automation, Bildverarbeitung Optische Systeme Gmbh filed Critical Abos Automation, Bildverarbeitung Optische Systeme Gmbh
Priority to JP91502441A priority Critical patent/JPH05508702A/ja
Publication of WO1991012489A1 publication Critical patent/WO1991012489A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/859—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving monitoring, e.g. feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]

Definitions

  • the invention relates to a method for the automated monitoring of spatial shape data in the production of semiconductor components and to an apparatus for carrying out the method.
  • a major problem in the semiconductor industry is that the reliability of manufactured components must be guaranteed by the manufacturer. The reliability of the components depends on the quality of the installation of the chip in the housing, provided the chip is correctly manufactured.
  • the invention is based on the object of developing methods and devices of the type mentioned at the outset such that the essential data for detecting defects in the production of semiconductor components can be derived and checked in a simple manner.
  • each semi-conductor to be examined illuminates the component under a first reproducible angle of illumination, a first set of image signals corresponding to de
  • Another essential point of the invention is that only those image signals or image points to which the image signals correspond are observed which are relevant for the check.
  • a frequent cause of the error lies in the incorrect formation of the bond wires.
  • the semiconductor components can be illuminated from a multitude of directions and (with the camera stationary) corresponding sets of image data can be obtained.
  • the illumination takes place from directions that lie essentially in one plane with the courses of the bond wires.
  • the positions of light reflection points, which arise on the bond wires are derived from the image signals. This is possible because the bond wires have an extremely smooth surface.
  • the pitch angle of the bonding wires at the reflection points is calculated from the positions of the light reflection points, the direction of illumination and the camera or its optical axis.
  • the course or the height of the bond wires in a direction which is essentially perpendicular to the surface of the chips is calculated by integrating the pitch angles (over the length of the bond wires starting at a point of known height.
  • the calculated height of each is checked Component is compared with a target area, so that a component can be discarded if the calculated height falls outside the area.
  • the semiconductor component it is also possible (if necessary additionally) to illuminate the semiconductor component to be examined coaxially to the optical axis of the mera, this optical axis being oriented essentially perpendicular to the surface of the chip.
  • the runs of the bond wires in the X-Y plane then appear dark and can be determined using a known tracking algorithm. This is due to the fact that the chip surfaces, when illuminated with unpolarized light, reflect the light very strongly directly back into the camera, while the bonding wires reflect most of the light in other directions.
  • the semiconductor components can be illuminated in one step from a direction which runs through a plane which is essentially perpendicular to a plane running through the bond wires, the direction of illumination being oblique to the chip surface.
  • the bond wires cast a shadow on the layers below (chip, substrate).
  • the course of the bond wires in a direction which is essentially perpendicular to the surface of the chips, ie the height of the bond wires, can be calculated from the courses of the shadow cast by the bond wires and the learning data. This data can be used alternatively or (preferably) in addition to the measurement values described at the beginning with regard to the bond wire height.
  • a perfect chip reflects essentially uniformly over its entire surface.
  • Defects on the chip surfaces can now be defined by looking for the image sections or image signals which correspond to a lower brightness than the surrounding areas. This is due to the fact that both contamination particles and scratches on the chip surface scatter the incident light, so that the amount of light reflected back into the camera is reduced at these points.
  • the image data obtained in this way is now stored and the lighting is carried out in a next step from a different angle, it can be decided from the difference image which type of error it is, since then the different scattering properties of contamination particles and scratches can be seen.
  • the lighting is preferably carried out approximately parallel to the surface of the chip, so that the defects which appear bright in the difference image can be defined as impurities, and the defects which appear dark can be defined as injuries (scratches) on the chip surface.
  • the learning method mentioned at the beginning in which the spatial shape average data of the semiconductor components to be checked are determined, is suitable for separating out defective components, that is to say components whose spatial shape data deviate from the average data by more than a predetermined amount. It is also possible to a certain extent to regulate production machines on the basis of the error data determined. For example, the machine which sticks the chips onto the substrate can be corrected or regulated, since, for example, an oversized adhesive edge around the chip indicates an excessive dosage of adhesive. Control data for the bonding machine can also be obtained from the course of the bonding wires. In any case, the data obtained can be used to separate out incorrectly produced components.
  • a rough check by means of a learning method can be carried out by illuminating and recording at least one correctly manufactured semiconductor component, but better a group of such components, under a defined illumination angle or illumination angle range.
  • Reflex areas can then be determined from the image data, which are to be assigned to the bond wires in the case of correctly manufactured components. If the image data of a semiconductor component to be examined then deviate from this sample image data, there is a high probability that an incorrectly manufactured component is present. For example, if the light reflection area of a bonding wire is smaller than normal, it would be assumed that the bonding wire is excessively curved. So this version of the Method for checking characteristic reflection patterns which are derived from correctly manufactured components.
  • the simplified type of pattern recognition method enables a considerable increase in the speed of the check, while at the same time reducing the necessary computing and storage capacity.
  • the method can also advantageously be combined with the more precise checking method, in which exact statements about the spatial shape data are obtained. So e.g. you can do the more time consuming, accurate
  • Calibration or possibly also calibration can be carried out by subjecting the method to a ball of known size with a reflecting surface in one process step. Since a known surface angle or a certain radius of curvature can be assigned to each point of the sphere, calibration or calibration data can be obtained and stored, on the basis of which the values or image data obtained in the subsequent component examinations can be obtained real values are transferable.
  • Suitable lighting sources are, on the one hand, individual lighting sources, such as light-emitting diodes or the like, or, on the other hand, light guide lights in which the light emerges at one end of the light guide (which are mounted in different positions), and that Light from a single lighting source is introduced into the other ends of the light guide.
  • diaphragm devices are suitable.
  • a cylindrical elliptical mirror is suitable, in one focal axis of which the component to be examined is arranged and in the other focal axis a directionally radiating linear light source (cylindrical light source with coaxial, rotatable slit diaphragm) is arranged. It is therefore essential that reproducible illumination can take place from different angles.
  • an illumination device in which different colors are assigned to the different illumination directions.
  • This can be done by means of suitable color filters which are illuminated by a light source which emits at least the essential spectral components that are let through by the color filter.
  • a color filter can be produced, for example, from a slide positive film with which a standardized color spectrum ( from blue to red) has been photographed. If you want to have a spherical section-shaped lighting space around the component to be examined, all locations on the spherical section-shaped color filter that have the same height ( in the optical axis of the camera) can have the same color to derive the bond wire height profile to have.
  • Figure 1 shows an embodiment of the invention in a schematic representation.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the invention in schematic ⁇ tarraer view similar to that of FIG. 1;
  • FIG. 8 is a partial perspective view along the line VIII-VIII of FIG. 7.
  • FIG. 1 an embodiment of an apparatus for over ⁇ monitoring of three-dimensional shape data in the manufacture of Halbleiter ⁇ components schematically shown.
  • This includes a holding tion 22, to which a plurality of individual light sources 16a to 16n is attached.
  • the individual light sources 16a-16n are preferably arranged at equal angular distances from one another and are directed towards a common center.
  • a holder (not shown ) is provided under the holder 22 with the light sources 16a-16n, on which a semiconductor component to be examined can be positioned.
  • the semiconductor component is indicated in the drawing by the schematic representation of a chip 10, the connection points of which are connected via connection wires 12 to connection contacts 13 of a housing (not shown).
  • a (CCD) camera 14 is held above the semiconductor component in such a way that the optical axis 0 of its objective 25 is essentially perpendicular to the surface 11 of the chip 10.
  • a beam splitter 24 is attached behind the lens 25 of the camera 14 in such a way that a light source 23 arranged next to the camera 14 can illuminate the semiconductor component coaxially to the optical axis 0.
  • All of the illumination sources 16a-16n and 23 are in a controlled connection to a processing device 17, to which the image output signals of the camera 14 are also fed. With this arrangement, it is possible to illuminate the semiconductor component to be examined successively from different directions in accordance with the light sources controlled by the processing device 17 and to record the image signals generated in the camera 14 for further processing.
  • FIG. 2 A suitable arrangement is shown (in principle) in FIG. 2.
  • the ends of the light guides L1-L5 shown there are fastened in a holder (not shown) such that they lie on a circle (section).
  • a light source 21 is provided which emits light towards the ends of the light guides L1-L5.
  • a disk-shaped diaphragm 19 is provided between the light source 21 and the end faces of the light guides and can be rotated by means of a (step) motor 20.
  • the diaphragm there is an opening which is designed such that the light emitted by the light source 21, depending on the position of the diaphragm 19, can only fall onto the end face of one of the light guides L1-L5, depending on the position of the pinhole 19.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a semiconductor component in which a chip 10 is mounted (glued) on a substrate 15. Terminal contacts on the surface 11 of the chip 10 are connected via bonding wires 12 to terminal contacts 13, which are connected to contact pins (not shown) protruding outwards (out of the housing).
  • each bonding wire 12 is guided in an arc between the corresponding connection point on the chip 10 and the contact 13, so that the bonding wire 12 essentially runs in a plane A, which is essentially is perpendicular to the surface 11 of the chip 10.
  • the surface 11 runs in an x-y plane, the bond wires thus extend in a direction Z upward beyond the surface 11 of the chip 10.
  • the angle at which the surface section of the bonding wire 12 that reflects the light into the camera 14 can be determined.
  • FIGS. 6A and 6B show that the areas in which the bond wires reflect light into the camera have different lengths depending on the radius of curvature, from which data can in turn be derived which can be used for the quality check.
  • the bond wires can be illuminated from two different angles, which are preferably arranged symmetrically about the optical axis 0 of the camera.
  • the two resulting images are shown schematically in FIGS. 3A and 3B.
  • an illumination unit consisting of a plurality of white light sources 31 is provided, the light of which is transmitted through a color filter 32 attached in a holder 22 to the chip 10 to be examined.
  • the color filter 32 is designed such that a defined color is assigned to each lighting direction.
  • the color filter 32 in FIGS. 7 and 8 can run through the color spectrum from blue to red from bottom to top. The only thing that matters is that each direction from which the chip 10 is illuminated can be assigned a specific color.
  • the camera 14 is designed as a color camera, so that a signal (analog or digital) can be obtained from its output signal via a color signal converter 30, which assigns a color value to each pixel. This then the processing Color value supplied to the device 17 corresponds to a specific direction of illumination.
  • the arrangement according to FIG. 7 can also be understood as a section through a hollow spherical lighting device (with camera), the color filter then preferably being axially symmetrical to the optical axis O of the camera 14.
  • a simplification can be achieved insofar as there is no longer any need to separately control different light sources.

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Abstract

Bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen müssen die Oberflächenqualität der Halbleiter-Chips sowie deren Lage relativ zu einem Gehäuse und die Verbindungsdrähte zwischen Chip und Gehäuse überwacht werden. Es wird vorgeschlagen, die Halbleiterbauteile mittels einer Beleuchtungseinrichtung (16a-16n, 23) zu beleuchten und über eine Kamera (14) zu beobachten, deren Bild-Ausgangssignale einer Bildsignal-Verarbeitungseinrichtung zum Erkennen von Herstellungsfehlern zuführbar sind. Hierbei werden jedes zu untersuchende Halbleiterbauteil unter einem ersten reproduzierbaren Beleuchtungswinkel beleuchtet, ein erster Satz von Bildsignalen entsprechend dem beleuchteten Halbleiterbauteil gespeichert, das zu untersuchende Halbleiterbauteil unter mindestens einem weiteren reproduzierbaren Beleuchtungswinkel beleuchtet, ein weiterer Satz von Bildsignalen gespeichert, die gespeicherten Sätze von Bildsignalen miteinander verglichen und aus den Unterschieden der beiden Sätze von Bildsignalen die Raumformdaten interessierender Strukturen hergeleitet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Überwachung von Raumformdaten bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Über¬ wachung von Raumformdaten bei der Herstellung von Halbleiter¬ bauteilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah¬ rens.
Ein wesentliches Problem der Halbleiterindustrie liegt darin, daß die Zuverlässigkeit hergestellter Bauteile vom Hersteller garantiert werden muß. Die Zuverlässigkeit der Bauteile hängt - einen korrekt gefertigten Chip vorausgesetzt - in erster Linie von der Qualität des Einbaus des Chips im Gehäuse ab.
Hierunter sind sowohl der Zustand zu verstehen, in welchem der Chip eingebaut wird, als auch die Lage des Chips im Gehäuse sowie Art und Qualität der elektrischen Verbindungen zwischen dem Chip und den Gehäuse-Anschlußkontakten. Aus diesem Grund erfolgt eine Überprüfung der Chip-Oberflächen auf mechanische Beschädigungen oder Verschmutzung, der Lage des Chips im Ge¬ häuse, der Klebestellen zwischen Chip und Gehäuse sowie der Bonddraht-Verbindungen zwischen dem Chip und den Gehäuse-An- schlußkontakten. Diese Inspektion wird bisher im wesentlichen ausschließlich von menschlichem Personal mit Hilfe von Mikro¬ skopen durchgeführt. Dieser Vorgang ist zum einen für das Personal sehr anstrengend und für den Unternehmer- kosteninte siv, zum anderen sind bei den heute üblichen hohen Fertigungs geschwindigkeiten lediglich stichprobenhafte Überprüfungen de Bauteile möglich.
Aus der DE-OS 24 31 931 ist es bekannt, daß man die Dicke eines Meßobjekts, zum Beispiel eines Halbleiter-Chips, mittel einer automatisierbaren Messung prüfen kann. Dieser Paramete gibt aber keinen sehr weitreichend verwendbaren Aufschluß üb die oben genannten Daten.
Weiterhin ist es an sich bekannt, daß man Objekte dreidimen- sional vermessen kann (EP-0 159 354 B1 ) , so daß diese Daten einer computerisierten Untersuchung zugängig gemacht werden können. Die in der vorgenannten Druckschrift aufgezeigte An¬ ordnung ist jedoch außerordentlich kompliziert aufgebaut und liefert eine so große Fülle von Daten, die verarbeitet werde müssen, daß selbst bei Verwendung eines sehr schnellen Rech¬ ners bei Verwendung einer einzigen Überprüfungsvorrichtung n Stichproben aus der Produktion überprüft werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vor- richtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubil¬ den, daß auf einfache Weise die wesentlichen Daten zur Erken nung von Fehlern bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen herleitbar und überprüfbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann¬ ten Art dadurch gelöst, daß jedes zu untersuchende Halbleite bauteil unter einem ersten reproduzierbaren Beleuchtungswink beleuchtet, ein erster Satz von Bildsignalen entsprechend de Ein weiterer wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß nur diejenigen Bildsignale bzw. Bildpunkte, denen die Bildsignale entsprechen, beobachtet werden, welche für die Überprüfung relevant sind.
Eine häufige Fehlerursache liegt in einer unkorrekten Ausbil¬ dung der Bonddrähte. Insbesondere kann es relativ leicht ge¬ schehen, daß Bonddrähte nicht korrekt gebogen oder' zu lang ausgebildet sind, so daß sie beim späteren Vergießen des Bau- teils über die Vergußmasse hinausragen. Um dies zu überprüfen kann man die Halbleiterbauteile aus einer Vielzahl von Rich¬ tungen beleuchten und (bei feststehender Kamera) entsprechend Sätze von Bilddaten gewinnen. Hierbei erfolgt die Beleuchtung aus Richtungen, die im wesentlichen in einer Ebene mit den Verläufen der Bonddrähte liegt. Aus den Bildsignalen werden die Positionen von Licht-Reflexionsstellen hergeleitet, die auf den Bonddrähten entstehen. Dies ist dadurch möglich, daß die Bonddrähte eine äußerst glatte Oberfläche aufweisen. Aus den Positionen der Licht-Reflexionsstellen, der Beleuchtungs richtung und der Kamera bzw. deren optischer Achse wird der Steigungswinkel der Bonddrähte an den Reflexionsstellen er¬ rechnet. Über eine Integration der Steigungswinkel (über die Länge der Bonddrähte beginnend an einem Punkt bekannter Höhe wird der Verlauf bzw. die Hohe der Bonddrähte in einer Richtung errechnet, die im wesentlichen senkrecht zur Ober¬ fläche der Chips verläuft. Die errechnete Höhe eines jeden s überprüften Bauteils wird mit einem Soll-Bereich verglichen, so daß ein Bauteil dann ausgesondert werden kann, wenn die errechnete Höhe aus dem Bereich herausfällt.
Um Rechenkapazität zu sparen und damit die Arbeitsgeschwindi keit zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn man den Verlauf de Bonddrähte in der Bildebene der Kamera kennt, bevor die zuvo beschriebene dreidimensionale Messung vorgenommen wird. Hier kann man aus zwei Sätzen von Bildsignalen, die bei verschied nen Beleuchtungswinkeln gewonnen wurden, diejenigen Bereiche als Spuren der Verläufe von Bonddrähten in einer X-Y-Ebene (entsprechend der Kamera-Bildebene) definieren, die in beid Sätzen von Bildsignalen aufgrund eines Schattenwurfs der Bo drähte unbeleuchtet erscheinen. Selbstverständlich wird der Winkel zwischen den beiden Beleuchtungswinkeln so groß bzw. klein gewählt, daß die Schatten sich überlappen.
Es ist auch (gegebenenfalls zusätzlich) möglich, das zu unt suchende Halbleiterbauteil koaxial zur optischen' Achse der mera zu beleuchten, wobei diese optische Achse im wesentlic senkrecht zur Oberfläche des Chips ausgerichtet ist. Die Ve läufe der Bonddrähte in der X-Y-Ebene erscheinen dann dunkl und können über einen bekannten Verfolgungsalgorithmus ermi telt werden. Dies rührt daher, daß die Chip-Oberflächen bei Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht ganzflächig das Licht sehr stark direkt in die Kamera zurückreflektieren, während die Bonddrähte den größten Teil des Lichtes in andere Rich¬ tungen reflektieren.
Nach einem solchen Bild-Analyseschritt können somit nur die jenigen Bilddaten als zugehörig zu Licht-Reflexionsstellen eingestuft werden, welche im Bereich der Spuren der Bondver läufe in der X-Y-Ebene liegen und sich hinsichtlich ihrer H ligkeitswerte von der Umgebung hinreichend abheben. Dadurch ist nicht nur die eingangs genannte Reduzierung von Rechner kapazität sondern auch eine Erhöhung der Störsicherheit mög lich.
Nachdem die Reflexionsstellen besonders im Bereich von gro Krümmunmgsradien langgestreckt erscheinen, ist es von Vort wenn die errechneten Steigungswinkel lediglich in Flächen- Schwerpunkten zugerechnet werden, um so eine exakt definie Punkteschar zur Herleitung des Höhenverlaufes gewinnen zu nen.
Da man sinnvollerweise die Überwachung bei einer Vielzahl gleichartiger Halbleiterbauteile durchführt, kann man in e nem Lernschritt (z. B. anhand visuell überprüfter Bauteile die im Durchschnitt zu erwartenden Hintergrund-Bildsignale und Raumformdaten als Lerndaten speichern. Hierbei dreht es sich beispielsweise um die Lage der Chips im Gehäuse, die Verläufe der Klebestellen, deren Ränder rings um die Chips sichtbar sind und die Umgebung der Bonddrähte insbesondere zur Chip-Oberfläche, zu einem darunterliegenden Substrat und zu den Anschlußkontakten der Bonddrähte. Bei Vorliegen der¬ artiger Durchschnittsdaten kann man die Halbleiterbauteile in einem Schritt aus einer Richtung beleuchten, welche- durch eine Ebene verläuft, welche im wesentlichen senkrecht auf ei- ner durch die Bonddrähte verlaufenden Ebene steht, wobei die Beleuchtungsrichtung schräg zur Chip-Oberfläche verläuft. Durch diese Beleuchtung werfen die Bonddrähte einen Schatten auf die darunterliegenden Schichten (Chip, Substrat). Aus den Verläufen des Schattenwurfs der Bonddrähte und den Lern- daten kann der Verlauf der Bonddrähte in einer Richtung er¬ rechnet werden, die im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Chips verläuft, also die Höhe der Bonddrähte. Diese Daten können alternativ oder aber (vorzugsweise) zusätzlich zu den eingangs beschriebenen Meßwerten bezüglich der Bonddrahthöhe verwendet werden.
Wenn man die optische Achse der Kamera im wesentlichen senk¬ recht zur Chip-Oberfäche ausrichtet und eine Beleuchtung im wesentlichen koaxial zur optischen Achse der Kamera mit un- polarisiertem Licht vornimmt, so reflektiert ein einwandfreier Chip im wesentlichen gleichmäßig über seine ganze Oberfläche hinweg. Man kann nun Fehlerstellen auf den Chip-Oberflächen dadurch definieren, daß man die Bildabschnitte bzw. Bildsig¬ nale heraussucht, welche einer geringeren Helligkeit entspre- chen als die umgebenden Bereiche. Dies rührt daher, daß sowohl Kontaminations-Partikel als auch Kratzer auf der Chip-Ober¬ fläche das einfallende Licht streuen, so daß die in die Kamera zurückgeworfene Lichtmenge an diesen Stellen geringer wird. Wenn man nun die so gewonnenen Bilddaten speichert und die Beleuchtung in einem nächstens Schritt aus einem anderen Win¬ kel vornimmt, so kann aus dem Differenzbild beschlossen wer¬ den, um welche Art von Fehler es sich handelt, da dann die unterschiedlichen Streuungseigenschaften von Kontaminations¬ partikeln und Kratzern erkennbar werden. Vorzugsweise erfolgt hierbei die Beleuchtung annähernd parallel zur Oberfläche des Chips, so daß die im Differenzbild hell erscheinenden Fehler- stellen als Verunreinigungen, die dunkel erscheinenden Fehler¬ stellen als Verletzungen (Kratzer) der Chip-Oberfläche defi¬ nierbar sind.
Das eingangs genannte Lernverfahren, bei welchem die Raumform- Durchschnittsdaten der zu überprüfenden Halbleiterbauelemente ermittelt werden, eignet sich zur Aussonderung fehlerhafter Bauteile, also solcher Bauteile, deren Raumformdaten um mehr als einen vorbestimmten Betrag von den Durchschnittsdaten ab¬ weichen. Es ist auch in gewissem Maße eine Regelung von Pro- duktionsmaschinen aufgrund der festgestellten Fehlerdaten mög¬ lich. So zum Beispiel kann die Maschine korrigiert bzw. gere¬ gelt werden, welche die Chips auf das Substrat aufklebt, da zum Beispiel ein übergroßer Kleber-Rand rings um das Chip auf eine zu hohe Kleberdosierung schließen läßt. Auch aus dem Ver- lauf der Bonddrähte können Regeldaten für die Bondmaschine gewonnen werden. In jedem Fall können die gewonnenen Daten zur Aussonderung fehlerhaft produzierter Bauteile verwendet werden.
Eine Grob-Überprüfung mittels eines Lernverfahrens kann dadurch durchgeführt werden, daß mindestens ein korrekt gefertigtes Halbleiterbauteil, besser aber eine Gruppe von solchen, unter einem definierten Beleuchtungswinkel bzw. Beleuchtungswinkel¬ bereich beleuchtet und aufgenommen wird. Aus den Bilddaten las- sen sich dann Reflexbereiche festlegen, welche bei korrekt ge¬ fertigten Bauteilen den Bonddrähten zuzuordnen sind. Weichen dann die Bilddaten eines zu untersuchenden Halbleiterbauteils von diesen Muster-Bilddaten ab, so liegt mit großer Wahrschein¬ lichkeit ein fehlerhaft gefertigtes Bauteil vor. So z.B. wäre dann, wenn der Licht-Reflexionsbereich eines Bonddrahtes klei¬ ner als normal ist, von einer übermäßigen Krümmung des Bond¬ drahtes auszugehen. Es dreht sich also bei dieser Version des Verfahrens um die Überprüfung charakteristischer Reflexionsmu¬ ster, die von korrekt gefertigten Bauteilen hergeleitet werden.
Durch die vereinfachte Art des Mustererkennungsverfahrens läßt sich eine erhebliche Geschwindigkeitssteigerung bei der Über¬ prüfung unter gleichzeitiger Reduktion der notwendigen Rechen- und Speicherkapazität erzielen. Das Verfahren läßt sich auch vorteilhaft mit dem genaueren Überprüfungsverfahren, bei wel¬ chem exakte Aussagen über die Raumformdaten gewonnen werden, kombinieren. So z.B. kann man das zeitraubendere, genauere
Verfahren nur für jedes n-te Bauteil (z.B. jedes zehnte Bau¬ teil) durchführen, während das einfachere Verfahren an jedem Bauteil durchgeführt wird. Dadurch ist eine Mindest-Kontrolle gewährleistet und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit hoch, daß ein systematischer Fehler (durch das genauere Verfahren) erkannt wird, der sich z.B. durch ein fehlerhaftes Arbeiten einer Maschine langsam einschleicht, selbst wenn die Fehler für das einfachere Verfahren innerhalb des zulässigen Berei¬ ches liegen.
Wenn man mit einer Farbkamera arbeitet und verschiedenen Be¬ leuchtungsrichtungen verschiedene Farben bzw. verschiedene Spektralverteilungen zuordnet, so können aus dem Farbsignal der Kamera weitere Daten gewonnen werden. Insbesondere kann in diesem Fall eine gleichzeitige Beleuchtung aus mehreren, gegebenenfalls allen interessierenden Richtungen gleichzei¬ tig erfolgen. Jeder Reflexpunkt kann dann nämlich dem Farb¬ signal der entsprechenden Bilddaten entsprechend bestimmten Beleuchtungsrichtungen zugeordnet werden. Hier erfolgt also keine Steuerung der Lichtquellen, vielmehr werden sämtliche Informationen den Bilddaten entnommen. An dieser Stelle sei noch bemerkt, daß unter einem "Satz von Bilddaten" nicht nur eine Vielzahl von Grauwerten oder Farbwerten zu verstehen ist, sondern jedem einzelnen Pixel noch weitere Informationen, z. B. Daten zur (statistischen) Wichtung des einzelnen Pixel usw. hinzugefügt sein können. Eine Kalibrierung oder gegebenenfalls auch Eichung läßt sich dadurch durchführen, daß man in einem Verfahrensschritt eine Kugel bekannter Größe mit reflektierender Oberfläche dem Ver¬ fahren unterwirft. Da jedem Punkt der Kugel ein bekannter Oberflächen-Winkel bzw. ein bestimmter Krümmungsradius zuzu¬ ordnen ist, können Kalibrier- oder Eichdaten gewonnen und ge¬ speichert werden, anhand derer in den darauffolgenden Bautei¬ le-Untersuchungen die gewonnenen Werte oder Bilddaten in Ab¬ solutwerte überführbar sind.
Als Beleuchtungsquellen eignen sich zum einen Einzel-Beleuch¬ tungsquellen, wie Leuchtdioden oder dergleichen, oder zum anderen aber auch Lichtleiter-Beleuchtungen, bei welchen das Licht an den einen Enden der Lichtleiter (die in verschiede- nen Positionen montiert sind) austritt, und das Licht aus einer einzelnen Beleuchtungsquelle in die anderen Enden der Lichtleiter eingeleitet wird. Um dies gesteuert (nacheinander) zu bewerkstelligen, eignen sich Blendenvorrichtungen.
Weiterhin ist es möglich, Spiegelsysteme zur Beleuchtung vor¬ zusehen. Hierzu eignet sich beispielsweise ein Zylinder-Ellip¬ senspiegel, in dessen einen Brennachse das zu untersuchende Bauteil und in dessen anderer Brennachse eine gerichtet strahlende linienförmige Lichtquelle (zylindrische Lichtquel- le mit dazu koaxialer, drehbarer Spaltblende) angeordnet ist. Es kommt also im wesentlichen darauf an, daß eine reproduzier¬ bare Beleuchtung aus verschiedenen Winkeln erfolgen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird, wie anhand des entsprechenden Verfahrens eingangs angedeutet, eine Beleuchtungseinrichtung verwendet, bei welcher den verschie¬ denen Beleuchtungsrichtungen verschiedene Farben zugeordnet sind. Dies kann über geeignete Farbfilter geschehen, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden, welche mindestens die vom Farbfilter durchgelassenen wesentlichen Spektralanteile aus¬ sendet. Ein solches Farbfilter kann zum Beispiel aus einem Dia-Positivfilm hergestellt werden, mit dem ein genormtes Farbspektrum (von Blau bis Rot) abphotographiert wurde. Wenn man einen kugelabschnittsf rmigen Beleuchtungsraum rings um das zu untersuchende Bauteil haben will, so können zur Her¬ leitung des Bonddraht-Höhenverlaufes alle Orte auf dem kugel¬ abschnittsförmigen Farbfilter, welche die gleiche Höhe (in der optischen Achse der Kamera) aufweisen, die gleiche Farbe haben.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzug- ter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Abbildun¬ gen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung in schematisierter Darstellung;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer Lichtleiter-Beleuchtung;
Fig. 3 A-C schematisierte Bildausschnitte zur Bonddraht- Lokalisierung;
Fig. 4 eine perspektivische Teil-Darstellung eines Chips mit Bonddraht;
Fig. 5 eine Schemaskizze zur Erläuterung der Bonddraht-Ver- laufsmessung;
Fig. 6 A, B weitere Abbildungen zur Erläuterung von Bond¬ draht-Verläufen;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in schema¬ tisierter Darstellung ähnlich der nach Fig. 1 ; und
Fig. 8 eine perspektivische Teil-Ansicht entlang der Linie VIII-VIII aus Fig. 7.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Über¬ wachung von Raumformdaten bei der Herstellung von Halbleiter¬ bauteilen schematisiert aufgezeigt. Diese umfaßt eine Halte- rung 22, an welcher eine Vielzahl von Einzel-Lichtquellen 16a bis 16n befestigt ist. Die Einzel-Lichtquellen 16a - 16n sind vorzugsweise in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet und auf ein gemeinsames Zentrum gerichtet. Unter der Halterung 22 mit den Lichtquellen 16a - 16 n ist ein (nicht gezeigter) Halter vorgesehen, auf dem ein zu untersuchendes Halbleiter¬ bauteil positioniert werden kann. Das Halbleiterbauteil ist in der Zeichnung durch die schematisierte Darstellung •eines Chips 10 angedeutet, dessen Anschlußpunkte über Bonddrähte 12 mit Anschlußkontakten 13 eines (nicht gezeigten) Gehäuses ver¬ bunden sind.
Über dem Halbleiterbauteil ist eine (CCD-) Kamera 14 so gehal¬ ten, daß die optische Achse 0 ihres Objektivs 25 im wesent- liehen senkrecht auf der Oberfläche 11 des Chips 10 steht.
Hinter dem Objektiv 25 der Kamera 14 ist ein Strahlteiler 24 so angebracht, daß eine neben der Kamera 14 angeordnete Licht- guelle 23 das Halbleiterbauteil koaxial zur optischen Achse 0 beleuchten kann.
Alle Beleuchtungsquellen 16a - 16n und 23 stehen in einer gesteuerten Verbindung mit einer Verarbeitungseinrichtung 17, welcher außerdem die Bild-Ausgangssignale der Kamera 14 zuge- führt werden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, das zu untersuchende Halbleiterbauteil nacheinander aus verschiedenen Richtungen entsprechend den von der Verarbeitungseinrichtung 17 angesteuerten Lichtquellen zu beleuchten und die in der Kamera 14 erzeugten Bildsignale zur Weiterverarbeitung aufzu- nehmen.
Anstelle der Vielzahl von einzelnen Beleuchtungsquellen 16a - 16n ist es möglich, Lichtleiter mit ersten Enden in dem Hal¬ ter 22 zu befestigen, in deren anderen Enden Licht ein- gestrahlt wird. Eine geeignete Anordnung ist (in prinzipiel¬ ler Darstellung) in Fig. 2 gezeigt. Die Enden der dort gezeig¬ ten Lichtleiter L1 - L5 sind in einem (nicht gezeigten) Halter so befestigt, daß sie auf einem Kreis (-Abschnitt) liegen. Eine Lichtquelle 21 ist vorgesehen, welche Licht in Richtung auf die Enden der Lichtleiter L1 - L5 aussendet. Zwischen der Lichtquelle 21 und den Endflächen der Lichtleiter ist eine scheibenförmige Blende 19 vorgesehen, die mittels eines (Schritt-) Motors 20 drehbar ist. In der Blende findet sich eine Öffnung, die so ausgebildet ist, daß das von der Licht¬ quelle 21 ausgesandte Licht je nach Stellung der Blende 19 immer nur auf die Endfläche eines der Lichtleiter L1 — L5 fal¬ len kann, je nach Position der Lochblende 19. Der Kreis- (Abschnitt), auf welchem die Enden der Lichtleiter positio¬ niert sind, entspricht selbstverständlich der Bewegungsbahn des Lochs in der Blende 19.
Zur Erläuterung der eingangs vorgenommenen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die beiliegende Fig. 4 die¬ nen. Diese zeigt in schematisierter Darstellung ein Halblei¬ terbauteil, bei welchem ein Chip 10 auf einem Substrat 15 montiert (aufgeklebt) ist. Anschlußkontakte auf der Oberfläche 11 des Chips 10 sind über Bonddrähte 12 mit Anschlußkontakten 13 verbunden, die mit nach außen (aus dem Gehäuse heraus) ragenden Kontaktstiften (nicht gezeigt) verbunden sind. Je¬ der Bonddraht 12 wird, resultierend aus den an sich bekannten Bondverfahren, bogenförmig zwischen der entsprechenden An¬ schlußstelle auf dem Chip 10 und dem Kontakt 13 geführt, so daß der Bonddraht 12 im wesentlichen in einer Ebene A ver¬ läuft, die im wesentlichen senkrecht auf der Oberfläche 11 des Chips 10 steht. Die Oberfläche 11 verläuft in einer x-y-Ebene, die Bonddrähte erstrecken sich somit in einer Richtung Z nach oben über die Oberfläche 11 des Chips 10 hinaus.
Beleuchtet man nun einen solchen Bonddraht 12 aus einem be¬ stimmten, in Fig. 5 mit etwa 10° zur Oberfläche 11 des Chips 10 angenommenen Winkel, so wird, wie in Fig. 5 gezeigt, auf¬ grund der Krümmung des Bonddrahtes 12 nur ein geringer, einem kleinen Oberflächenabschnitt des Bonddrahtes 12 entsprechender Anteil des eingestrahlten Lichtes in (das Objektiv der) Kamera 14 reflektiert, die übrigen Lichtanteile werden in andere Richtungen abgestrahlt. Da die Rauhigkeit der Bonddrahtober- fläche gering ist, gelangen nur geringe Streulichtanteile von anderen Bonddrahtabschnitten in die Kamera. Da der Einfalls¬ winkel gleich dem Ausfallswinkel der Lichtstrahlen ist und die Relativpositionen der jeweils leuchtenden Lichtquelle zur Kamera 14 bekannt sind, kann der Winkel bestimmt werden, in welchem der Oberflächenabschnitt des Bonddrahtes 12 verläuft, der das Licht in die Kamera 14 reflektiert. Läßt man nun eine Lichtquelle 16a - 16n nach der anderen die Bonddrähte '12 be¬ leuchten, so können nacheinander verschiedene Punkte auf den Bonddrähten 12 hinsichtlich ihres Winkels zur Oberfläche 11 des Chips 10 bestimmt werden, wodurch man über eine Integra¬ tion der Winkel bzw. der dazugehörigen Orte auf den Bonddräh¬ ten 12 deren Verlauf in Z-Richtung errechnen kann.
Dieser Sachverhalt ist nochmals in den Fig. 6A und 6B erläu¬ tert, wobei die Fig. 6A einen korrekten Boήddraht-Verlauf und Fig. 6B einen fehlerhaften Bonddraht-Verlauf zeigen. Aus die¬ sen Abbildungen geht auch hervor, daß die Bereiche, in wel¬ chen die Bonddrähte Licht in die Kamera reflektieren, unterschiedliche Längenausdehnung je nach Krümmungsradius aufweisen, woraus wiederum Daten herleitbar sind, welche für die Qualitätsüberprüfung genutzt werden können. Insbesondere ist es möglich, unter Anwendung eines Lernverfahrens an kor¬ rekt gefertigten Halbleiterbauteilen über die Beurteilung der Reflexzonen an verschiedenen Stellen der Bonddrähte hinrei¬ chend sichere Daten darüber zu gewinnen, ob die Bonddrähte einen korrekten Verlauf (Fig. 6A) oder einen fehlerhaften Ver¬ lauf (Fig. 6B) aufweisen.
Um die Reflexstellen auf den Bonddrähten leichter aus den
Bilddaten herausfinden zu können, ist es von Vorteil, wenn die Verläufe der Bonddrähte in der x-y-Ebene bekannt sind. Um die¬ se Verläufe herauszufinden, kann man die Bonddrähte aus zwei verschiedenen Winkeln, die vorzugsweise symmetrisch um die op- tische Achse 0 der Kamera angeordnet sind, beleuchten. Die zwei sich ergebenden Bilder sind schematisiert in Fig. 3A bzw. 3B gezeigt. Es ergeben sich dann für jedes der Bilder ein Hel¬ ligkeitsmuster 26 für den Untergrund, ein Helligkeitsbild 28 für den Bereich, in welchem der jeweilige Bonddraht 12 reflek¬ tiert, und ein Helligkeitsmuster 27, welches einem Schatten entspricht, den der jeweilige Bonddraht auf den Untergrund wirft. Bildet man eine Differenz zwischen den Bildern nach Fig. 3A und Fig. 3B, so ergibt sich das Bild nach Fig. 3C, bei welchem der (dunkle) Schattenbereich 27, der bei den bei¬ den Bildern nach Fig. 3A und 3B an derselben Stelle (in der x-y-Ebene) liegt, kontrastreich gegenüber dem (helleren) Hin¬ tergrund hervortritt. Im Bereich dieser "Schattenspur" der Bonddrähte müssen dann die Reflexionszonen (in der x-y-Ebene) liegen, die zur Höhenbestimmung (siehe Fig. 5 und 6) heran¬ gezogen werden. Es läßt sich somit eine Datenreduktion zur Vereinfachung und Beschleunigung der Informationsverarbeitung erzielen. Selbstverständlich ist es auch möglich, dann, wenn die Bonddraht-Verläufe in der x-y-Ebene sehr weit von einem Soll-Verlauf abweichen, die dazugehörigen Halbleiterbauteile als fehlerhaft auszusondern.
Im folgenden wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform an- hand der Fig. 7 und 8 näher beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist anstelle einer Vielzahl von Lichtquellen 16a - 16n eine aus mehreren weißen Lichtquellen 31 bestehende Beleuchtungseinheit vorgesehen, deren Licht durch ein, in einer Halterung 22 angebrachtes Farbfilter 32 auf den zu untersuchenden Chip 10 gesendet wird. Das Farb¬ filter 32 ist so ausgestaltet, daß jeder Beleuchtungsrichtung eine definierte Farbe zugeordnet ist. Beispielsweise kann das Farbfilter 32 in den Fig. 7 und 8 von unten nach oben das Farbspektrum von Blau nach Rot durchlaufen. Es kommt ledig¬ lich darauf an, daß jeder Richtung, aus welcher der Chip 10 beleuchtet wird, eine bestimmte Farbe zugeordnet werden kann.
Die Kamera 14 ist als Farbkamera ausgebildet, so daß aus ihrem Ausgangssignal über einen Farbsignalumsetzer 30 ein Signal (analog oder digital) gewonnen werden kann, welches jedem Bildpunkt einen Farbwert zuordnet. Dieser dann der Verarbei- tungseinrichtung 17 zugeführte Farbwert entspricht einer be¬ stimmten Beleuchtungsrichtung.
Die Anordnung nach Fig. 7 kann auch als Schnitt durch eine hohlkugelförmige Beleuchtungseinrichtung (mit Kamera) ver¬ standen werden, wobei dann das Farbfilter vorzugsweise achsen¬ symmetrisch zur optischen Achse O der Kamera 14 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine -Ver¬ einfachung insofern erzielbar, als keine gesonderte Ansteue- rung verschiedener Lichtquellen mehr erfolgen muß.
Bezugszeichenliste
10 Chip 11 Oberfläche
12 Bonddraht
13 Anschlußkontakt
14 Kamera
15 Substrat 16 a - n Lichtquelle
17 Verarbeitungseinrichtung
18 Lichtleiter
19 Blende
20 Motor 21 Lichtquelle
22 Halterung
23 Lichtquelle
24 Strahlteiler
25 Objektiv 26 Untergrund
27 Schatten
28 Reflex
29 Lichtaussendefläche
30 Farbsignalumsetzer 31 weiße Lichtquelle
32 Farbfilter

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur automatischen Überwachung von Raumformdaten bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen, insbesondere zum Überwachen der Oberflächen (11) von Halbleiter-Chips (10), deren Position im Gehäuse, deren (Bond-) Drahtver- bindungen (12) mit Anschlußkontakten (13) oder dergleichen, wobei die Halbleiterbauteile mittels einer Beleuchtungsein¬ richtung (16) beleuchtet und über eine (TV-) Kamera (14) beobachtet werden, deren Bild-Ausgangssignale einer Bild¬ signal-Verarbeitungseinrichtung (17) zum Erkennen von Her- Stellungsfehlern zuführbar sind, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Schritte: (a) das zu untersuchende Halbleiterbauteil wird unter min¬ destens einem ersten reproduzierbaren Beleuchtungswin¬ kel-Bereich beleuchtet;
(b) ein erster Satz von Bildsignalen entsprechend dem be¬ leuchteten Halbleiter wird gespeichert;
(c) der gespeicherte Satz von Bildsignalen wird mit einem weiteren gespeicherten Satz von Bildsignalen vergli- chen;
(d) aus den Unterschieden der beiden Sätze von Bildsigna¬ len werden Raumformdaten interessierender Strukturen hergeleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der weitere gespeicherte Satz von Bildsignalen einem Satz von Muster-Bildsignalen entspricht, die von einem oder einer gemittelten Vielzahl von korrekt angefertigten Halbleiterbauteil(en) gewonnen wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das zu untersuchende Halbleiterbauteil dann verworfen wird, wenn der erste Satz von Bildsignalen um einen vorbe¬ stimmten Betrag (Streubereich) von dem Satz von Muster- Bildsignalen abweicht, insbesondere dann, wenn Lage und/ oder Größe von Licht-Reflexionsstellen im ersten Satz von Bildsignalen von denjenigen im Satz der Muster-Bildsigna¬ le um vorbestimmte Beträge abweicht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Schritt (b) folgende Schritte eingefügt wer¬ den:
(bl) das zu untersuchende Halbleiterbauteil wird unter min-
Figure imgf000019_0001
17 destens einem weiteren reproduzierbaren Beleuchtungs¬ winkel beleuchtet;
(b2) der weitere Satz von Bildsignalen wird gespeichert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbauteile aus einer Vielzahl von Richtun¬ gen beleuchtet und bei feststehender Kamera entsprechende Sätze von Bilddaten gewonnen werden, daß die Beleuchtung aus Richtungen erfolgt, die im wesent¬ lichen in einer Ebene (A) mit den Verläufen des Bonddrahtes (12) liegt, daß die Positionen von auf den Bonddrähten (12) entstehen¬ den Licht-Reflexionsstellen aus den Bildsignalen hergeleitet werden, daß aus den Positionen der Licht-Reflexionsstellen, der Beleuchtungsrichtung und der Kamera Steigungswinkel der Bonddrähte an den Reflexiönsstellen errechnet werden; und daß über eine Integration der Steigungswinkel der Verlauf
(Höhe) der Bonddrähte in einer Richtung (Z) errechnet wird, die im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Chips ver¬ läuft.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, daß aus zwei Sätzen von Bildsignalen, die bei verschiedenen Beleuchtungswinkeln gewonnen werden, diejenigen Bereiche als Spuren der Verläufe v'on Bonddrähten (12) in einer x-y- Ebene definiert werden, die in beiden Sätzen von Bildsig¬ nalen aufgrund eines Schattenwurfes der Bonddrähte (12) unbeleuchtet erscheinen.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schritt das zu untersuchende Halbleiterbauteil koaxial zur optischen Achse (0) der Kamera (14) beleuchtet wird, die im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche (11 ) der Chips (10) ausgerichtet ist und die Verläufe von Bonddräh¬ ten (12) in eine x-y-Ebene mittels eines Kantenverfolgungs¬ algorithmus dunkler linienförmig verlaufender Bildsignale ermittelt werden.
8. Verf hren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Bilddaten als zugehörig zu Licht-Refle¬ xionsstellen eingestuft werden, welche im Bereich der Spu¬ ren der Bonddraht-Verläufe in der x-y-Ebene liegen und sich hinsichtlich ihrer Helligkeitswerte von der Umgebung hin¬ reichend abheben.
9. Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß zu den aus zusammenhängenden Bildsignalen im wesent¬ lichen gleicher Helligkeit entstehenden Flächen der Licht- Reflexionsstellen Flächenschwerpunkte errechnet und die errechneten Steigungswinkel diesen Punkten zugeordnet wer¬ den.
10.Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Überwachung einer Vielzahl gleichartiger Helligkeitsbereiche in einem Lernschritt die im Durch¬ schnitt zu erwartenden Hintergrunds-Bildsignale und Raurn- formdaten als Lerndaten gespeichert werden, welche zur Umgebung von Bonddrähten (12), insbesondere zur Chip- Oberfläche (11), zu einem- darunterliegenden Substrat und zu den Anschlußkontakten (13) der Bonddrähte (12) gehören
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbauteile in einem Schritt aus einer Richtung beleuchtet werden, die durch eine Ebene (B) ver¬ läuft, welche senkrecht auf einer durch die Bonddrähte (12) verlaufenden Ebene (A) steht, wobei die Beleuch¬ tungsrichtung schräg zur Chip-Oberfläche (11 ) verläuft, und daß aus Verläufen eines Schattenwurfes der Bonddrähte (12) und den Lerndaten der Verlauf der Bonddrähte (12) in eine Richtung (Z) errechnet wird, die im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche (11 ) der Chips (10) verläuft.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (0) der Kamera (14) im wesentlichen senkrecht zur Chip-Ober läche (11 ) koaxial zur optischer. Achse (0) der Kamera (14) mit unpoiarisierteπ- Licht er¬ folgt und daß in einem Schritt diejenigen Steilen auf der Oberfläche (11) eines Chips (10) als Fehlerstellen definiert werden, deren zugehörige Bildsignale eine geringere Helligkeit repräsentieren als umgebende Bereiche.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung in einem nächsten Schritt in einem spitzen Winkel annähernd parallel zur Oberfläche (11 ) des
Chips (10) erfolgt, ein Differenzbild aus dem zuvor gewon¬ nenen Satz von Bilddaten und den momentanen Bilddaten er¬ zeugt wird und die im Differenzbild hell erscheinenden Fehlerstellen als Verunreinigungen, die dunkel erscheinen- den Fehlerstellen als Verletzungen der Chip-Oberfläche (11) definiert werden.
14. Verfahren nach einem der. vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lernverfahren der Mittelwert der Bildsignale entsprechend der Relativposition der Chips (10) zum Gehäu¬ se und/oder der Verläufe von mit Kleber bedeckten Bereichs um die Ränder der Chips (10) ermittelt werden und dann ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn die momentan gewonnenen Bildsignale um vorbestimmte (Streu)- Werte von den Mittel¬ werten der Bildsignale abweichen.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrum des beleuchtenden Lichtes in Abhängigkeit vom Beleuchtungswinkel eingestellt ist, und daß aus einem Farbsignal der Kamera, insbesondere aus einem Chrominanz¬
10 signal zu einzelnen Bildsignalen gehörende Beleuchtungs¬ winkel hergeleitet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
- ° daß die Beleuchtung gleichzeitig unter verschiedenen Be¬ leuchtungswinkeln durchgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
20 daß in einem Kalibrierschritt eine Kugel bekannter Größe dem Verfahren unterworfen und aus den Bildsignalen Kali¬ brierwerte gewonnen und gespeichert werden.
25 18. Vorrichtung zur automatischen Überwachung von Raumform¬ daten bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen, insbe¬ sondere zum Überwachen der Oberflächen (11) von Halblei¬ ter-Chips (10), deren Position im Gehäuse, deren (Bond-) Drahtverbindungen (12) mit Anschlußkontakten (13) oder
30 dergleichen, wobei die Halbleiterbauteile mittels einer Beleuchtungseinrichtung (16) beleuchtet und über eine (TV-) Kamera (14) beobachtet werden, deren Bild-Ausgangs¬ signale einer Bildsignal-Verarbeitungseinrichtung (17) zum Erkennen von Herstellungsfehlern zuführbar sind,
35 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beleuchtungseinrichtung (16) derart ausgebildet und zu einem zu untersuchenden Halbleiterbauteil an¬ geordnet ist, daß dieses unter mindestens zwei vonein- ander verschiedenen reproduzierbaren Winkeln beleuchtbar ist.
9- Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (16) eine Vielzahl von Einzel-Beleuchtungsquellen (16a - 16n) umfaßt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einzel-Beleuchtungsquellen (16a - 16n) im wesent¬ lichen gleich weit von einem Punkt entfernt sind, zu wel¬ chem das zu untersuchende Halbleiterbauteil positionierbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Beleuchtungsquellen (16a - 16n) Leucht¬ dioden umfassen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Beleuchtungsquellen (16a - 16n) erste Enden von Lichtleitern (18) umfassen, in deren zweite Enden zeitlich nacheinander durch Blendeneinrichtungen (19)- Licht aus einer Einzel-Lichtquelle (21) einführbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (16) eine zylinderring¬ förmige oder kugelabschnittsförmige Lichtaussendefläche (29) umfaßt, die derart ausgebildet ist, daß verschiede¬ nen Stellen der Lichtaussendefläche verschiedene Licht¬ spektren zugeordnet sind, und daß die Kamera (14) zur Erzeugung von Bildsignalen ausgebildet ist, die Farbsig¬ nale umfassen.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23 , gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30), die ein Chrominanzsignal aus einer TV-Farbkamera in ein Signal umwandelt, dessen verschiede¬ ne (Pegel- oder Digital-) Werte den verschiedenen Stellen der Lichtaussendefläche (29) bzw. verschiedenen Beleuch¬ tungswinkeln entsprechen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (16) eine breitbandige (weiße) Lichtquelle (31) und ein Farbfilter (32) mit über die Fläche sich ändernden Farben oder Lichtdurchlaß- bεreiche umfaßt.
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