JP3158351B2 - 微小ワーク片の位置検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像認識による微
小ワーク片の位置検出方法に関し、詳しくは半導体装置
の製造におけるダイボンディング工程等で半導体ウエー
ハを分割した多数のチップを個々に位置決めする際に適
した位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイボンデイング工程におけるチップの
ピックアップの方法について説明する。チップはシート
上に略整列状に間隔をとって配置して供給される。最初
にピックアップされるべきチップを所定のピックアップ
ポジションの近傍に配置して装置をスタートさせると、
ピックアップポジションの上方に配置されたカメラを含
む画像処理装置が位置確認すると共に良否を判定する。
その位置がピックアップポジションからずれていれば、
チップが配置されたシートを載置しているＸＹθテーブ
ルが移動してチップの位置をたとえば視野の中心と一致
させたピックアップポジションにあわせる。そして、再
度画像処理装置により位置確認して位置があっていれ
ば、良品のチップであればコレットが吸着して所定の位
置に搬送してボンデイングを行なう。不良品であれば残
す。次にＸＹθテーブルが所定のピッチ移動して次にピ
ックアップするチップをピックアップポジションの近傍
に移動させ画像処理装置の視野内に位置させ、以後上記
の動作を繰り返して順次ダイボンデイングを行なう。

【０００３】次に従来の位置検出の方法に付いて説明す
る。画像処理装置は映像信号を２値化処理して、チップ
を白、バックを黒として白の部分（即ちチップの部分）
の重心の位置を算出する。尚、図７に示す様に画像処理
装置の視野全体１を対象として処理すると対象とするチ
ップ２ａの他に対象外のチップ２ｂが視野内に入り誤差
となる場合があるので、視野内にソフト的にエリア３を
設定して２個のチップが入り難くしてその内での重心を
算出処理する場合もある。

【０００４】次に回転方向（θ方向）位置検出を行な
う。回転方向の位置検出方法は後述するこの発明におい
ても変更する必要はないので説明を省く。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の位置
検出の方法によれば視野内（または視野内に設定したエ
リア内）で白の領域の重心の位置をチップの中心とする
方法なので、チップに欠けがある場合や特性不良のチッ
プにインクによるマークが付してある場合にはそこが黒
となるので誤差となる。欠けのあるものや不良マークの
あるものはピックアップせずに残すので正確に位置合わ
せができなくてもそのチップに対しては障害はない。し
かしながら次のチップを視野内（または視野内に設定し
たエリア内）に入れるために所定のピッチ送っても完全
に視野に入らなかったり他のチップの一部も入ったりし
て、次のチップの位置検出の障害となる。さらに、画面
（または設定したエリア）全体をサーチして重心を算出
するので時間がかかる、等の問題がある。

【０００６】そこでこの発明は一部欠けたチップやイン
クによる不良マークを付したチップでもより正確に位置
検出ができ、しかも検出のための時間も短い方法を提供
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、画像処
理装置の視野内に配置された矩形な微小ワーク片の位置
検出方法であって、前記視野内の所定位置にそこよりＸ
方向及びＹ方向に前記ワーク片のエッヂをサーチする第
一の起点を設定し、第一の起点を通りＹ方向に伸びる直
線上の所定位置にそこよりＸ方向にワーク片のエッヂを
サーチする起点を複数設定し、第一の起点を通りＸ方向
に伸びる直線上の所定位置にそこよりＹ方向にワーク片
のエッヂをサーチする起点を複数設定し、Ｘ方向、Ｙ方
向のサーチ共に前記第一の起点を最初とし、以後予め定
められた順番に、検出された対向するエッヂ間の間隔が
ワーク片の対向する二辺のエッヂ間のものとして妥当な
ものとなるまで行い、Ｘ方向のサーチにより検出したそ
のエッヂ間の中点のＸ座標値及びＹ方向のサーチにより
検出したそのエッヂ間の中点のＹ座標値を前記ワーク片
の仮中心の座標値として算出することを特徴とする微小
ワーク片の位置検出方法を提供する。上記の方法によれ
ば、仮中心は必ずワーク片のなかに位置し、しかもワー
クの回転方向のズレが大きくないならば、それはワーク
の中心（欠けのないワークの中心。またたとえ欠けがあ
っても、その欠けをなくした状態で見たワークの中心）
に近接する。従って、大まかな位置検出方法としては、
この仮中心をワーク片の中心として使用することがで
き、その際は短時間で検出できるし、ワーク片のエッヂ
を検出する方法なので、不良マークがあったり、部分的
な欠けがあっても誤差とならない。より正確に中心の位
置を検出する必要のある場合はこの仮中心からワークの
幅に比較し小さい適当な間隔位置に両側に改めてエッヂ
検出の為のサーチの起点を設定してエッヂ検出を行なえ
ば、確実にそれらのエッヂは互いに対向する辺のものと
なり、それらの座標から回転方向のズレ、正しい中心の
位置を算出することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下この発明について、図面を参
照して説明する。図１は本発明の一例の画像処理画面を
示し、図２は位置検出作業のフローチャートである。画
像処理装置の画面のＸ，Ｙ方向にチップが位置合わせさ
れる方向を正確に一致させ、図１の様に画像処理装置の
視野内の適当な位置例えば中心を位置合わせすべき点
（ピックアップポジション）に合わせ、その点に第一の
起点Ｐ0 を設定する。そして起点Ｐ0 を通るＸ，Ｙ方向
のカーソル線４ａ，４ｂを考える。カーソル線４ａ，４
ｂは実際に画像処理装置のディスプレーに表示される様
に設定しても良い。そしてＹ方向のカーソル線４ｂ上に
適当な間隔例えばチップの幅の４分の１程度でＸ方向に
エッヂをサーチするための起点Ｐ1 〜Ｐ4 を設定する。
さらにＸ方向のカーソル線４ａ上に同様にＹ方向にサー
チするための起点Ｐ5 〜Ｐ8 を設定する。起点Ｐ0 〜Ｐ
8 はディスプレー上に表示しなくてもよいが、少なくと
も起点Ｐ0 は後述する様に表示しておく方が便利であ
る。

【０００９】次に矩形（方形も含む）の微小ワーク片た
とえば半導体チップ２の位置検出の動作について、図２
に示すフローチャート及び図３も参照して説明する。ま
ずチップ２は起点Ｐ0 に重なる位置に移送され、チップ
２のエッジとカーソル線４ａ，４ｂとの傾きθは例えば
２０度以下のようにあまり大きくない状態で配置される
ものである。

【００１０】ここで、そのチップは正形の良品であり、
画像処理によりチップ２が白、バックが黒であるとする
前提で説明を行なう。図３に拡大して示す様にチップ２
が配置され位置検出動作がスタートすると、起点Ｐ0 が
白か黒かを検出し（図２の１１，１２）白であるので起
点Ｐ0 よりチップのエッヂ（白黒反転する位置）をＸ方
向の正負双方にサーチし、それぞれのＸ座標ｘ1 ，ｘ2
（ｘ1 ＞ｘ2 ）を求める（図２の１３）。ここで、この
例の場合は起点Ｐ0 が白であるが、黒の場合はカーソル
線４ｂ上に複数設けた起点Ｐ1 〜Ｐ4 を順次検出して白
の点を使用する（図２の２０，２１）。次にｘ1 −ｘ2
が妥当な値であるかどうか確認する（図２の１４）。規
格値としてはチップ２の幅に対応する値ａよりほんの少
し小さい値を下限値とすれば良い。そして上限値として
はθの最大値に対応してａ／ｃｏｓθよりほんの少し大
きい値に設定すれば良い。θの最大値は可能ならば小さ
い方が好ましいが例えば２０度とすると。１．０６ａを
上限値とすれば良い。規格にはずれる場合は次の起点で
やりなおしをする（図２の２０、２１）が、この場合は
規格内であるので、起点Ｐ0 よりチップのエッヂ（白黒
反転する位置）をＹ方向双方にサーチし、それぞれのＹ
座標ｙ1 ，ｙ2 （ｙ1 ＞ｙ2 ）を求める（図２の１６，
１７）。この例の場合は起点Ｐ0 が白であるが、黒の場
合はカーソル線４ａ上に複数設けた起点Ｐ5 〜Ｐ8 を順
次検出して白の点を使用する（図２の２２，２３，２
４，２５）。次にｙ1 −ｙ2 が妥当な値であるかどうか
確認する（図２の１８）。規格値としてはチップ２の幅
に対応する値ｂよりほんの少し小さい値を下限値とすれ
ば良い。そして上限値としてはθの最大値に対応してｂ
／ｃｏｓθよりほんの少し大きい値に設定すれば良い。
規格にはずれる場合は次の起点でやりなおしをする（図
２の２２，２３，２４，２５）。次に（ｘ1 ＋ｘ2）／
２，（ｙ1 ＋ｙ2 ）／２を算出して仮中心Ｃ１の座標と
する。

【００１１】次に回転方向のズレθの検出動作に付いて
説明する。仮中心Ｃ１から例えばＹ方向に適当な間隔例
えばチップ２の幅ｂの１／４だけＹ方向にプラスした点
およびマイナスした点よりＸ方向にサーチしてチップ２
のエッヂＱ，Ｒ，Ｓ，Ｔを求める。次に、同じ側のエッ
ヂ点Ｒ，ＴのＸ座標ｘ3 、ｘ4 から回転方向のズレθが
求まる。 ｔａｎθ＝２（ｘ3 −ｘ4 ）／ｂ この図の場合は、 仮中心Ｃ１点は真の中心点にかなり近
いので、それからあまりはなれていない点よりサーチし
たこれらの点は対向する辺上にほぼ確実にある。この際
同じ起点よりサーチした両エッジ間の間隔が前記した規
格以下の場合は不良マークが付されているか欠けがある
不良品として回転方向のズレの確認を省略する。ただ
し、不良品に付いても回転方向のズレを確認する必要が
ある場合はＣ１点の座標に近いもの（例えばチップ２の
幅ａの１／３より近いもの）は無視してその先の白から
黒へ変る点を見付けてそれを採用する様にしてもよい。

【００１２】この実施例は、欠けのないチップの中心を
算出せずに仮中心Ｃ１を用いて以後の処理を行なうもの
であるが、必要ならば正しい中心を求めて以後の処理を
行なうこともできる。そこで次に欠けのないチップ２の
中心を算出する動作について説明する。図３において平
行４辺形ＱＲＴＳの辺ＱＲの中点と辺ＳＴの中点とを結
ぶ直線上にチップ２の中心があることは明らかである。
そこで、同様に仮中心Ｃ１からＸ方向に適当な間隔例え
ばチップ２の幅ａの１／４だけＸ方向にプラスした点お
よびマイナスした点よりＹ方向にサーチしてチップ２の
エッヂを求め、その点のなす平行４辺形の辺の中点間を
結ぶ直線上にチップ２の中心がある。従ってこれら２つ
の直線の交点を計算により求めて欠けのないチップ２の
中心とする。

【００１３】ここで、ピックアップポジションは起点Ｐ
0に合わせられている。従って、以上の様に確認したチ
ップ２の仮中心（または中心）の起点Ｐ0 からのズレ量
（ＸＹ方向）が規格以内で、しかも回転方向のズレθも
所定の規格内であれば、位置合わせ済みとしてピックア
ップを行なう。ズレが規格を外れて大きい場合は位置デ
ータに基づきＸＹθテーブルを動かして位置合わせを行
なう。そして、再度上述の位置検出動作を行い、まだズ
レが残っていれば位置合わせと位置検出動作を所定回数
以内で繰り返す。この際（２回目以後）の回転方向のズ
レθの確認動作における、仮中心Ｃ１から所定距離はな
れた位置に設定するエッヂサーチの起点を初回より遠い
点（たとえばチップ幅の４０％）として算出した値の精
度を高めるのが好ましい。

【００１４】上記のように、正しい中心を求めず仮中心
の検出と、それを用いた位置合わせとを繰り返すこと
で、実用上十分な位置合わせができる。

【００１５】上記の動作説明はチップ２が正形で良品の
場合に付いて説明したが、次に欠けのあるチップやイン
クによる不良マークを付されたチップの場合の動作に付
いて説明する。図４に於いてチップ２ｃは欠け部５を有
し、不良マーク６が付されそこは黒のレベルとなってい
る。このようなチップ２ｃが図４のようにいくつかの起
点に重なる様に配置されるとこの場合は起点Ｐ₀ の位置
は白であるので、そこを起点としてＸ方向の両側にチッ
プ２ｃのエッヂをサーチする（図２の１１，１２，１
３）。しかしながら、不良マーク６の部分が黒なのでエ
ッヂと判断するので、両エッヂ間の間隔は小さく規格に
入らない。したがって、次の起点Ｐ₁ に移って同様な動
作をおこなう（図２の１４，２０，２１，１２，１
３，）。

【００１６】ところが、ここでも不良マーク６に当たる
ので両エッヂ間の間隔が小さく規格に入らないので次の
起点Ｐ₂ に移る（図２の１４，２０，２１）。ところが
起点Ｐ₂ の位置は黒なので次の起点Ｐ₃ に移る（図２の
１２，２０，２１）。起点Ｐ₃ の位置は白であるので、
そこを起点としてＸ方向の両側にチップ２ｃのエッヂを
サーチする（図２の１１，１２，１３）。両エッヂ間の
間隔は規格に入るのでここで検出したエッヂＡ，Ｂの座
標値を採用する（図２の１４）。

【００１７】次に起点Ｐ₀ の位置は白であるので、そこ
を起点としてＹ方向の両側にチップ２ｃのエッヂをサー
チする（図２の１５，１６，１７）。しかしながら、欠
け部５の部分にあたるので、両エッヂ間の間隔は小さく
規格に入らない。したがって、次の起点Ｐ₅ に移って同
様な動作を行なう（図２の１８，２２，２３，１６，１
７，）。この場合は両エッヂ間の間隔は規格に入るので
ここで検出したエッヂＤ，Ｅの座標値を採用する（図２
の１８）。このようになにか障害があれば次々にエッヂ
検出のためのサーチの起点をかえて、妥当な値が得られ
た最初のデータを採用する。

【００１８】次に点Ａ，Ｂの中点のＸ座標値、点Ｄ，Ｅ
の中点のＹ座標値を算出してそれをチップ２ｃの仮の中
心位置とする（図２の１９）。以下回転方向のズレの求
め方、正しい中心の求め方は前記した良品チップの場合
とおなじで良い。

【００１９】しかしながら、不良チップの場合は前述の
様に仮中心から所定距離離れた点を起点にエッヂを再度
サーチする際にエラーとなる確率が高いので、本実施例
においては回転方向のズレθは求めず、Ｘ，Ｙ方向のみ
仮中心の位置をピックアップポジションに一致させた起
点Ｐ0 に移動させ、チップ２ｃはピックアップすること
なく残し、ＸＹθテーブルを所定ピッチ移動させ、次の
チップを起点Ｐ0 に重なる位置に移送する。チップ間の
間隔にバラツキがあると起点Ｐ0 に重なる位置に移送で
きず、したがって位置検出が不能となる。その際は目視
確認しながら位置検出可能な所まで移送する必要がある
が、その際起点Ｐ0 を表示しておくと便利である。

【００２０】以上の様に本発明によれば、チップのエッ
ヂの位置を検出してそれにより仮中心位置を算出してそ
れに基づき位置合わせの諸処理を行なうので、インクに
よる不良マークがあったり、欠けがあったりしても、正
確に位置合わせができるものである。

【００２１】上記の実施例に於いてはチップのエッヂを
サーチする起点をチップが正確な位置合わせ後に占める
領域内に限って誤って近接する対象外のチップを位置合
わせする（列とび）ことが無いようにしたが、チップの
間隔が充分あればチップサイズを越えて配置して検出不
能となる頻度を少なくしても良い。しかしながら、図５
に示す例の様に中心の起点Ｐ₀ からの距離がチップ２の
幅内の起点Ｐ_N は有効であるが、それをこえる位置に設
けた起点Ｐ_M はＹ方向のサーチの起点がなくなるので役
に立たない。

【００２２】上記の実施例においては、チップの移送が
完了した時点で、チップの一部分が起点Ｐ0 に重なる位
置に置かれないと、検出不能になりやすく、チップサイ
ズが小さい場合はその様に高精度で移送することが難し
い。そこでそのような場合に対応する実施例について説
明する。図６において、チップのサイズに対して相対的
には前記の実施例と同様に設定した起点Ｐ0 を含む起点
群に向けチップ２が移送されるがチップ２が起点Ｐ0 に
重ならない場合がしばしば生ずる。そこで、近接するチ
ップ２ｂに対してあやまって位置確認を行なわない範囲
で起点の配列をそのままにして場所を移動させてそれぞ
れの場所で上記のような動作をおこない。ズレの大きい
場合も位置確認を可能にするものである。チップサイズ
の小さい場合はチップサイズに比較してチップ間の間隔
は大きくなるので、このような方法も可能となる。この
実施例の場合は図の様な位置にチップが移送されると、
Ｐ0 を中心とする起点群ではエッヂ検出が不能なので、
例えばチップ２が正しく位置合わせされた際の各コーナ
位置に中心の起点Ｐ0-1 ，Ｐ0-2 ，Ｐ0-3 ，Ｐ0-4が配
置され、起点の配列はＰ0 を中心とするものと同じもの
として設定され、順次位置検出動作を行なう。図６の様
にずれて移送された場合は起点Ｐ0-2 を中心とする起点
群により位置検出ができる。

【００２３】起点および起点群の数や、配置場所は上記
例に限定されるものではなくチップサイズに追従させた
りチップの間隔に応じて変更できる。

【００２４】上記の各実施例ではチップのエッヂを確認
する為の各起点へ移る順番を中央を最初とし、次にそれ
に近い両側としたが、一方向終わって他方向に移るよう
にしても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、チッ
プのエッヂを検出してそれに基づいて位置の検出を行な
うのでインクによる不良マークが付いていたり、欠けが
あっても正確に位置合わせができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例の画像処理の画面図で
ある。

【図２】 この発明の第１実施例の要部フロー図であ
る。

【図３】 この発明の第１実施例の画像処理の拡大した
画面図である。

【図４】 この発明の第１実施例の画像処理の拡大した
画面図である。

【図５】 この発明の第１実施例の変形例の画像処理の
拡大した画面図である。

【図６】 この発明の第２実施例の画像処理の拡大した
画面図である。

【図７】 従来の方法における画像処理の画面図であ
る。

【符号の説明】

１ 画像処理装置の視野内 ２，２ｃ チップ（微小ワーク片） Ｐ₀ ，Ｐ_0-1 ，Ｐ_0-2 ，Ｐ_0-3 ，Ｐ_0-4 第一の起点 Ｐ₁ 〜Ｐ₈ ，Ｐ_N 起点 ４ｂ Ｙ方向に伸びる直線上 ４ａ Ｘ方向に伸びる直線上 Ｃ１ 仮中心

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像処理装置の視野内に配置された矩形な
   微小ワーク片の位置検出方法であって、 前記視野内の所定位置にそこよりＸ方向及びＹ方向に前
   記ワーク片のエッヂをサーチする第一の起点を設定し、
   第一の起点を通りＹ方向に伸びる直線上の所定位置にそ
   こよりＸ方向にワーク片のエッヂをサーチする起点を複
   数設定し、第一の起点を通りＸ方向に伸びる直線上の所
   定位置にそこよりＹ方向にワーク片のエッヂをサーチす
   る起点を複数設定し、 Ｘ方向、Ｙ方向のサーチ共に前記第一の起点を最初と
   し、以後予め定められた順番に、検出された対向するエ
   ッヂ間の間隔がワーク片の対向する二辺のエッヂ間のも
   のとして妥当なものとなるまで行い、 Ｘ方向のサーチにより検出したそのエッヂ間の中点のＸ
   座標値及びＹ方向のサーチにより検出したそのエッヂ間
   の中点のＹ座標値を前記ワーク片の仮中心の座標値とし
   て算出し、 その仮中心をワーク片の中心とみなす ことを特徴とする
   微小ワーク片の位置検出方法。
2. 【請求項２】前記仮中心からＹ方向（またはＸ方向）の
   プラス側マイナス側双方に所定の間隔をもって新たな起
   点を設定し、 それらの起点よりＸ方向（Ｙ方向）にあらためてワーク
   片のエッヂをサーチし同じ側の２つのエッヂのＸ座標値
   （Ｙ座標値）の差と２つの起点のＹ座標値（Ｘ座標値）
   の差とからワーク片の回転方向のズレを算出することを
   特徴とする請求項１に記載の微小ワーク片の位置検出方
   法。
3. 【請求項３】請求項１に記載した方法で算出した前記仮
   中心からＹ方向のプラス側マイナス側双方に所定の間隔
   をもって新たな起点を設定し、それらの起点よりＸ方向
   にあらためてワーク片のエッヂをサーチし同じ起点によ
   る２つのエッヂの中点間を結ぶ第一の直線を規定し、 前記仮中心からＸ方向のプラス側マイナス側双方に所定
   の間隔をもって新たな起点を設定し、それらの起点より
   Ｙ方向にあらためてワーク片のエッヂをサーチし同じ起
   点による２つのエッヂの中点間を結ぶ第二の直線を規定
   し、 これら第一、第二の直線の交点をワーク片の中心として
   算出することを特徴とする微小ワーク片の位置検出方
   法。