JP3226712B2 - 半導体ペレット高さ計測装置およびその計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
において使用される半導体ペレット高さ計測装置および
その計測方法に係り、特に平面上に載置されたペレット
の表面高さを撮像カメラによるステレオ視方式により計
測する装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の組み立て工程において、リ
ードフレーム上にダイボンディングされたペレットに対
してワイヤーボンディングなどを実施する前にペレット
の表面高さを計測する際、非接触方式で計測する必要が
ある。

【０００３】従来、物体の表面高さを非接触方式で計測
する方法の１つとしてレーザ光を用いたレーザ変位計を
用いる方法がある。しかし、半導体装置（集積回路装
置）の組み立て装置にはレーザ変位計が標準装備されて
おらず、レーザ変位計は高価であるので容易には導入で
きなかった。さらに、レーザ変位計は、高精度のものほ
ど寸法が大きく、しかも、ワークディスタンスが短くな
るので、組み立て装置への取り付けが困難であった。

【０００４】また、ペレットの表面高さを非接触方式で
計測する従来の方法の他の１つとして、半導体装置の組
み立て装置に標準装備されているパターンマッチング装
置を用い、ＣＣＤカメラによるステレオ視方式により計
測する方法がある。

【０００５】ここで、ＣＣＤカメラによるステレオ視方
式によりペレットの表面高さを計測する従来の方法につ
いて、図５を参照しながら説明する。半導体ペレット１
０の斜め上方でそれぞれペレットに対して一定の角度で
２台のＣＣＤカメラ１１、１２を設置しておく。そし
て、２台のＣＣＤカメラでそれぞれ撮像したペレット表
面の２つの画像Ａ、Ｂをパターンマッチング装置３０の
処理部３１に入力する。

【０００６】そして、この処理部３１で、上記２つの画
像Ａ、Ｂにそれぞれ含まれる前記ペレット表面上の計測
ポイントのパターン画像を、予め登録されている基準パ
ターン画像とのマッチングをとることによりサーチして
ペレット表面上のパターンの位置を検出し、この位置情
報に基づいてペレット表面上の計測ポイント（パターン
位置）での高さを算出する。

【０００７】この場合、上記基準パターンは、あるペレ
ットの表面高さを計測する前に、予め基準となる別のペ
レットの表面を２台のＣＣＤカメラでそれぞれ撮像した
２つの基準パターン画像をパターンマッチング装置３０
内の画像メモリ３２、３３に取り込んでおいた（登録し
た）ものを使用する。

【０００８】しかし、上記したような従来の計測方法
は、２台のＣＣＤカメラでそれぞれ撮像した２つのパタ
ーン画像と基準パターン画像とは相異なるペレットのも
のであるので、ペレット毎の微妙な見え方の違いがその
ままパターンマッチングの処理結果（パターンの位置情
報）にずれとして影響し、算出したペレット表面高さに
誤差が生じることになる。

【０００９】しかも、２台のＣＣＤカメラでそれぞれ撮
像した２つのパターン画像について、互いに関係なく別
々にパターンマッチング処理を行うので、それぞれの画
像の処理結果にずれが生じた場合には、計測誤差がさら
に大きくなってしまう。

【００１０】また、パターンマッチング処理に際して、
ＣＣＤカメラ毎に基準パターンを使用するので、１つの
点のパターンをサーチするのに最低２つの基準パターン
を必要とし、パターンマッチング装置内の画像メモリの
容量が大きくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、ペレ
ット表面をステレオ視方式により撮像して検出したパタ
ーン画像の位置情報に基づいてペレットの表面高さを算
出する従来のペレット高さ計測方法は、算出誤差が生じ
易く、基準パターンの画像を予め登録しておくための画
像メモリの容量が大きくなるという問題があった。

【００１２】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、ペレット表面をステレオ視方式により撮像し
て検出したパターン画像の位置情報に基づいてペレット
の表面高さを算出する際、高精度でパターン画像を検出
してペレットの表面高さを高精度で自動的に算出でき、
基準パターンの画像を登録しておくための画像メモリの
容量が小さくて済む半導体ペレット高さ計測装置および
その計測方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体ペレット
高さ計測装置は、平面上に載置された半導体ペレットの
斜め上方でそれぞれペレットに対して一定の角度で設置
された第１の撮像カメラ装置および第２の撮像カメラ装
置と、画像メモリと、上記第１の撮像カメラ装置で撮像
した画像に含まれるペレット表面上の計測ポイントの画
像を、予め上記画像メモリに登録された基準パターン画
像とのマッチングをとることによりサーチ処理を行って
検出し、この検出されたパターン画像をパターン画像を
新しい基準パターン画像として画像メモリに更新登録す
る第１の処理手段と、前記第２の撮像カメラ装置で撮像
した画像に含まれるペレット表面上の計測ポイントのパ
ターン画像を、上記新しい基準パターン画像とのマッチ
ングをとることによりサーチ処理を行って検出する第２
の処理手段と、これらの処理手段により得られた前記ペ
レット表面上の計測ポイントのパターン画像の位置情報
に基づいて上記ペレット表面上の計測ポイントでの高さ
を算出する第３の処理手段とを具備することを特徴とす
る。

【００１４】また、本発明の半導体ペレット高さ計測方
法は、平面上に載置された半導体ペレットを第１の撮像
カメラにより撮像した画像に含まれるペレット表面上の
計測ポイントのパターン画像を、予め画像メモリに登録
された基準パターン画像とのマッチングをとることによ
りサーチ処理を行って検出し、この検出されたパターン
画像を新しい基準パターン画像として画像メモリに更新
登録する第１のステップと、前記半導体ペレットを第２
の撮像カメラにより撮像した画像に含まれるペレット表
面上の計測ポイントのパターン画像を、前記新しい基準
パターン画像とのマッチングをとることによりサーチ処
理を行って検出する第２のステップと、これらの処理に
より検出されたパターン画像の位置情報に基づいて前記
ペレット表面上の計測ポイントの位置を検出し、この位
置情報に基づいてペレット表面上の計測ポイントでの高
さを算出する第３のステップとを具備することを特徴と
する。

【００１５】

【作用】上記計測装置によれば、第１の撮像カメラによ
り撮像したパターン画像を基準パターン画像として用い
て第２の撮像カメラにより撮像したパターン画像をサー
チする。これにより、画像メモリに予め２つの基準パタ
ーン画像を登録する必要がなくなり、登録する基準パタ
ーン画像が１つで済むので、基準パターンの画像を登録
しておくための画像メモリの容量が少なくて済み、安価
に実現できる。

【００１６】また、上記計測方法によれば、最初（第１
番目）のペレットに対する計測に際して第１のステップ
を実行する際には、予め画像メモリに登録しておいた基
準パターン画像を用いる。そして、第２番目以降のペレ
ットに対して第１のステップを実行する際には、前回の
別のペレットの計測に際して画像メモリに登録した新し
い基準パターン画像を用いるが、前回のペレット計測時
と同じ第１のカメラにより撮像したパターン画像を基準
パターン画像として用いるので、パターン画像の検出ず
れはなくなるものとみなせる。また、第２のステップ
は、同じペレットに対する第１のステップの実行時に得
られたパターン画像を基準パターン画像として用いるの
で、ペレットの違いによるパターンの微妙な影響がなく
なり、パターン画像の検出ずれが小さくなる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の半導体ペレット高さ計測
装置の一実施例を示している。図１において、１０は計
測対象である半導体ペレットであり、リードフレームな
どのような平面上に載置されている。このペレットの表
面高さをステレオ視方式により計測するために、複数台
の撮像カメラ装置、例えば第１のＣＣＤカメラ１１およ
び第２のＣＣＤカメラ１２がペレットの斜め上方でそれ
ぞれペレットに対して一定の角度で設置されている。

【００１８】パターンマッチング装置２０は、コンピュ
ータシステムが用いられており、パターンマッチング処
理部２１と画像メモリ２２とを具備する。上記パターン
マッチング処理部２１は、図２に示すように、第１の処
理手段２１１と、第２の処理手段２１２と、第３の処理
手段２１３とを具備する。

【００１９】上記第１の処理手段２１１は、前記第１の
ＣＣＤカメラ１１による撮像画像に含まれるペレット表
面上の計測ポイントのパターン画像を、予め前記画像メ
モリ２２に登録された基準パターン画像とのマッチング
をとることによりサーチ処理を行い、このサーチ処理に
より検出されたパターン画像を新しい基準パターン画像
として前記画像メモリ２２に更新登録するものである。

【００２０】前記第２の処理手段２１２は、前記第２の
ＣＣＤカメラ１２による撮像画像に含まれるペレット表
面上の計測ポイントのパターン画像を、前記新しい基準
パターン画像とのマッチングをとることによりサーチ処
理を行い、パターン画像を検出するものである。

【００２１】前記第３の処理手段２１３は、上記第１の
処理手段２１１および第２の処理手段２１２によりそれ
ぞれ得られたペレット表面上の計測ポイントのパターン
画像の位置情報に基づいてペレット表面上の計測ポイン
トでの高さを算出するものである。

【００２２】図３は、図１の半導体ペレット高さ計測装
置を使用して半導体ペレットの表面高さを計測する方法
の一例を示すフローチャートである。この計測方法にお
いて、第１のステップでは、リードフレームなどの平面
上に載置された半導体ペレット１０を第１のＣＣＤカメ
ラ１１により撮像した画像に含まれるペレット表面上の
計測ポイントのパターン画像を、予め画像メモリ２２に
登録しておいた基準パターン画像とのマッチングをとる
ことによりサーチ処理し、このサーチ処理により得られ
たパターン画像を新しい基準パターン画像として画像メ
モリ２２に更新登録する。

【００２３】第２のステップでは、前記ペレット１０を
第２のＣＣＤカメラ１２により撮像した画像に含まれる
ペレット表面上の計測ポイントのパターン画像を前記新
しい基準パターン画像とのマッチングをとることにより
サーチ処理する。

【００２４】第３のステップでは、これらのサーチ処理
により得られたパターン画像に基づいて前記ペレット表
面上の計測ポイントの位置を検出し、この位置情報に基
づいてペレット表面上の計測ポイントでの高さを算出す
る。

【００２５】そして、計測対象である複数のペレットを
順次置き換えて上記第１のステップ乃至第３のステップ
を実行する。この場合、最初（第１番目）のペレットに
対する計測に際して第１のステップを実行する際には、
予め画像メモリ２２に登録しておいた基準パターン画像
を用いるが、第２番目以降のペレットに対して第１のス
テップを実行する際には、前回の別のペレットの計測に
際して画像メモリ２２に更新登録した新しい基準パター
ン画像を用いる。

【００２６】ここで、前記したようなステレオ視方式に
よりペレットの表面高さを計測する際、得られたペレッ
ト表面上のパターンの位置情報に基づいて第３の処理手
段２１３によりペレット表面上の計測ポイント（パター
ン位置）での高さを算出する動作原理について、図４を
参照して簡単に説明しておく。

【００２７】計測対象点Ｐを左右のカメラにより撮像し
た場合、左カメラ（例えば第１のＣＣＤカメラ１１）の
撮象面１１ａ上のどの位置に見えるか、計測対象点Ｐが
右カメラ（例えば第２のＣＣＤカメラ１２）の撮象面１
２ａ上のどの位置に見えるかによって、カメラ位置から
計測対象点Ｐまでの距離を計算することができる。

【００２８】即ち、左カメラの撮象面１１ａ上の計測点
像Ｐの位置は、左カメラ位置から計測対象点Ｐまでの距
離が近付くほど右方向に寄るが、右カメラの撮象面上の
計測点像Ｐの位置は、右カメラ位置から計測対象点Ｐま
での距離が近付くほど左方向に寄る。

【００２９】そこで、これらの撮象面上の計測点像Ｐの
位置のそれぞれの移動量と実際の計測対象点Ｐの移動量
との関係を予め求めた校正データを用意しておけば、撮
象面上の計測点像Ｐの位置が判明すれば、上記校正デー
タを参照することにより計測対象点Ｐの位置を算出し、
これに基づいてペレット表面上の計測点Ｐの高さを算出
することができる。

【００３０】上記実施例の計測装置によれば、第１のＣ
ＣＤカメラ１１により撮像したパターン画像を基準パタ
ーン画像として用いて第２のＣＣＤカメラ１２により撮
像したパターン画像をサーチする。この場合に使用され
るパターンマッチング装置２０は、半導体装置の組み立
て装置に標準装備されている既存の安価なパターンマッ
チング装置と比べて、画像メモリ２２に予め２つの基準
パターン画像を登録する必要がなくなり、登録する基準
パターン画像が１つで済むので、基準パターンの画像を
登録しておくための画像メモリ２２の容量が少なくて済
み、一層安価に実現できる。

【００３１】また、上記実施例の計測方法によれば、従
来のステレオ視方式による計測方法と同様に、ペレット
の表面高さを簡易に計測することができる。しかも、第
２番目以降のペレットに対する計測に際して、第１のス
テップは、前回の別のペレットの計測に際して画像メモ
リに登録した新しい基準パターン画像を用いるが、前回
のペレット計測時と同じ第１のＣＣＤカメラ１１により
撮像したパターン画像を基準パターン画像として用いる
ので、パターン画像の検出ずれはなくなるものとみなせ
る。また、第２のステップは、同じペレットに対する第
１のステップの実行時に得られたパターン画像を基準パ
ターン画像として用いるので、ペレットの違いによるパ
ターンの微妙な影響がなくなり、パターン画像の検出ず
れが小さくなる。

【００３２】このように実際に撮像しているペレットの
パターンを基準パターンとして２台のＣＣＤカメラ１
１、１２により撮像したパターン画像をサーチするの
で、サーチしようとするパターンと基準パターンとの違
いの影響を受けず、さらに、検出ずれが生じるとして
も、第２のＣＣＤカメラ１２により撮像したパターン画
像をサーチする時だけであり、従来と比べても、パター
ン位置をかなり高精度に検出することが可能になり、こ
のパターン位置情報に基づいて算出されるペレットの表
面高さも誤差も小さくなる。

【００３３】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、ペレッ
トの表面高さをステレオ視方式により計測する際、計測
値を高精度で自動的に算出でき、基準パターンの画像を
登録しておくための画像メモリの容量が小さくて済む半
導体ペレット高さ計測装置およびその計測方法を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体ペレット高さ計測装置の第１実
施例を示すブロック図。

【図２】図１中のパターンマッチング処理部の一例を示
すブロック図。

【図３】図１の計測装置を使用した半導体ペレット高さ
計測方法の一例を示すフローチャート。

【図４】図１中の第３の処理手段によりペレット表面上
の計測ポイント（パターン位置）での高さを算出する動
作原理を説明するために示す図。

【図５】従来の半導体ペレット高さ計測装置を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１０…半導体ペレット、１１…第１のＣＣＤカメラ、１
２…第２のＣＣＤカメラ、２０…パターンマッチング装
置、２１…パターンマッチング処理部、２１１…第１の
処理手段、２１２…第２の処理手段、２１３…第３の処
理手段、２２…画像メモリ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面上に載置された半導体ペレットの斜
   め上方でそれぞれペレットに対して一定の角度で設置さ
   れた第１の撮像カメラ装置および第２の撮像カメラ装置
   と、画像メモリと、前記第１の撮像カメラ装置で撮像し
   た画像に含まれるペレット表面上の計測ポイントのパタ
   ーン画像を、予め上記画像メモリに登録された基準パタ
   ーン画像とのマッチングをとることによりサーチ処理を
   行って検出し、この検出されたパターン画像を新しい基
   準パターン画像として上記画像メモリに更新登録する第
   １の処理手段と、前記第２の撮像カメラ装置で撮像した
   画像に含まれるペレット表面上の計測ポイントのパター
   ン画像を、上記新しい基準パターン画像とのマッチング
   をとることによりサーチ処理を行って検出する第２の処
   理手段と、これらの処理手段により検出された得られた
   パターン画像の位置情報に基づいて前記ペレット表面上
   の計測ポイントの位置を検出し、この位置情報に基づい
   てペレット表面上の計測ポイントでの高さを算出する第
   ３の処理手段とを具備することを特徴とする半導体ペレ
   ット高さ計測装置。
2. 【請求項２】 平面上に載置された半導体ペレットを第
   １の撮像カメラにより撮像した画像に含まれるペレット
   表面上の計測ポイントのパターン画像を、予め画像メモ
   リに登録された基準パターン画像とのマッチングをとる
   ことによりサーチ処理を行って検出し、この検出された
   パターン画像を新しい基準パターン画像として画像メモ
   リに更新登録する第１のステップと、前記半導体ペレッ
   トを第２の撮像カメラにより撮像した画像に含まれるペ
   レット表面上の計測ポイントのパターン画像を、前記新
   しい基準パターン画像とのマッチングをとることにより
   サーチ処理を行って検出する第２のステップと、これら
   の処理により検出されたパターン画像の位置情報に基づ
   いて前記ペレット表面上の計測ポイントの位置を検出
   し、この位置情報に基づいてペレット表面上の計測ポイ
   ントでの高さを算出する第３のステップとを具備するこ
   とを特徴とする半導体ペレット高さ計測方法。