JP4823996B2 - 輪郭検出方法及び輪郭検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、目的物の輪郭を検出する輪郭検出方法及び輪郭検出装置に関する。

従来、半導体等のチップをリードフレームにボンディングする際には、ボンディング装置が用いられており（例えば、特許文献１）、該ボンディング装置では、ピックアップしたチップをボンディングポイントに移送してボンディングするように構成されている。

このボンディング装置には、ウェーハリングがセットされるように構成されており、該ウェーハリングには、ウェーハシートが張設されている。該ウェーハシート上には、ウェーハが貼着されており、該ウェーハは、ダイシングされている。これにより、前記ウェーハには、ダイシングされてなるストリートが縦横に形成されており、各ストリートによってチップが分離されている。

このウェーハリングがセットされた前記ボンディング装置では、ウェーハの画像を取得するとともに、このウェーハ画像を画像処理することによって、チップの輪郭と位置を認識している。

この認識方法としては、パターンマッチングが知られており、取得したウェーハ画像内のチップ画像と予め登録されたテンプレートとを比較することによって、目的物としてのチップの輪郭と位置を認識していた。
特開２００６−１２８２３１号公報

しかしながら、このような従来にあっては、チップの画像を入力してテンプレートとして登録するティーチング作業を事前に行わなければならず、苦労を要した。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、目的物の輪郭を検出することができる輪郭検出方法及び輪郭検出装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の請求項１の輪郭検出方法にあっては、目的物を撮像した取得画像から目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出方法において、前記取得画像の構成画素を輝度値毎に分類して各輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラムを形成するヒストグラム形成段階と、前記輝度値に応じた前記画素数の変化を前記ヒストグラムから求めたベジェ曲線で近似し、該ベジェ曲線で谷を示す極小値のうち最も低輝度側に検出された極小値での輝度値に基づいて閾値を設定する閾値設定段階と、前記取得画像の各構成画素を前記閾値で二値化して二値化データを形成する二値化データ形成段階と、前記二値化データから前記目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出段階と、を備えたことを特徴とする輪郭検出方法。

すなわち、目的物を撮像した取得画像から目的物画像の輪郭を検出する際には、前記取得画像の構成画素を輝度値毎に分類して各輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラムを形成する。次に、前記輝度値に応じた前記画素数の変化を、前記ヒストグラムから求めたベジェ曲線で近似するとともに、このベジェ曲線において谷を示す極小値のうち、最も低輝度側に検出された極小値での輝度値に基づいて閾値を設定する。

このとき、この閾値に設定された極小値が示す谷部より低輝度側、すなわち最も低輝度側にて画素数が多い領域は、前記目的物の外周部であるの背景を示しており、前記閾値に設定された極小値が示す谷部より高輝度側にて画素数が多い領域は、前記目的物の部位を示している。

そして、この閾値を用いることによって前記取得画像の各構成画素を、前記閾値より低輝度側の構成画素と、前記閾値より高輝度側の構成画素とに二値化して二値化データを形成し、この二値化データから前記目的物画像の輪郭を検出する。

このとき、前記閾値より低輝度側の構成画素は、前記目的物の背景を示し、前記閾値より高輝度側の前記構成画素は、前記目的物の部位を示している。このため、隣接した構成画素の二値化値が異なる箇所を抽出することによって、前記輪郭が検出される。

また、請求項２の輪郭検出方法においては、前記目的物は、ウェーハシート上に設けられたチップであり、前記輪郭検出段階では、前記チップと該チップを包囲するストリートとの境界を前記輪郭として検出する。

すなわち、前記目的物は、ウェーハシート上に設けられたチップであり、このチップと該チップを包囲するストリートとの境界が輪郭として検出される。

これにより、ウェーハの画像を取得して処理することによって、チップの輪郭が検出され、この輪郭に基づいてチップ位置が検出される。

また、本発明の請求項３の輪郭検出装置にあっては、目的物を撮像した取得画像から目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出装置において、前記取得画像の構成画素を輝度値毎に分類して各輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラムを形成するヒストグラム形成手段と、前記輝度値に応じた前記画素数の変化を前記ヒストグラムから求めたベジェ曲線で近似し、該ベジェ曲線で谷を示す極小値のうち最も低輝度側に検出された極小値での輝度値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、前記取得画像の各構成画素を前記閾値で二値化して二値化データを形成する二値化データ形成手段と、前記二値化データから前記目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出手段と、を備えている。

すなわち、目的物を撮像した取得画像から目的物画像の輪郭を検出する際には、前記取得画像の構成画素を輝度値毎に分類して各輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラムを形成する。次に、前記輝度値に応じた前記画素数の変化を、前記ヒストグラムから求めたベジェ曲線で近似するとともに、このベジェ曲線において谷を示す極小値のうち、最も低輝度側に検出された極小値での輝度値に基づいて閾値を設定する。

このとき、この閾値に設定された極小値が示す谷部より低輝度側、すなわち最も低輝度側にて画素数が多い領域は、前記目的物の外周部であるの背景を示しており、前記閾値に設定された極小値が示す谷部より高輝度側にて画素数が多い領域は、前記目的物の部位を示している。

そして、この閾値を用いることによって前記取得画像の各構成画素を、前記閾値より低輝度側の構成画素と、前記閾値より高輝度側の構成画素とに二値化して二値化データを形成し、この二値化データから前記目的物画像の輪郭を検出する。

このとき、前記閾値より低輝度側の構成画素は、前記目的物の背景を示し、前記閾値より高輝度側の前記構成画素は、前記目的物の部位を示している。このため、隣接した構成画素の二値化値が異なる箇所を抽出することによって、前記輪郭が検出される。

また、請求項４の輪郭検出装置においては、前記目的物は、ウェーハシート上に設けられたチップであり、前記輪郭検出手段は、前記チップと該チップを包囲するストリートとの境界を前記輪郭として検出する。

すなわち、前記目的物は、ウェーハシート上に設けられたチップであり、このチップと該チップを包囲するストリートとの境界が輪郭として検出される。

これにより、ウェーハの画像を取得して処理することによって、チップの輪郭が検出され、この輪郭に基づいてチップ位置が検出される。

以上説明したように本発明の請求項１の輪郭検出方法及び請求項３の輪郭検出装置にあっては、ベジェ曲線から求めた閾値を用いることによって取得画像の各構成画素を、目的物の背景を示す構成画素と、前記目的物の部位を示す構成画素とに二値化して分けることができ、この二値化データから前記目的物画像の輪郭を検出することができる。

したがって、従来のように目的物の画像を入力してテンプレートとして登録するティーチング作業を行うこと無く目的物の輪郭を検出することができ、装置を用いることによって輪郭の自動検出が可能となる。また、この輪郭を利用することで、目的物の位置も抽出することが可能となる。

そして、請求項２の輪郭検出方法及び請求項３の輪郭検出装置においては、ウェーハシート上に設けられたチップと該チップを包囲するストリートとの境界を輪郭として検出することができ、この輪郭に基づいてチップ位置を検出することができる。

このため、ボンディング装置において、ウェーハシートからチップをピックアップする際に、ピックアップ位置でのチップの有無や、チップの状態を検出することができるとともに、チップの中心位置を正確にピックアップすることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる輪郭検出装置１を示すブロック図であり、該輪郭検出装置１は、目的物の輪郭を検出する輪郭検出方法を実現する装置である。

この図１には、前記輪郭検出装置１をボンディング装置１１に応用した構成が、その一例として示されており、該ボンディング装置１１は、ウエーハリング１２に張設されたウエーハシート１３上のチップ１４をピックアップして図外のリードフレーム上へ移送してボンディングする装置である。

前記ウェーハシート１３上には、ウェーハ２１が貼着固定されており、該ウェーハ２１は、ダイシングされている。このウェーハ２１には、ダイシングされてなるストリート２２，・・・が縦横に形成されており、各ストリート２２，・・・によって複数のチップ１４，・・・が形成されている。

これにより、前記ウェーハシート１３上には、目的物としてのチップ１４，・・・が複数形成されるとともに、各チップ１４，・・・は背景としてのウェーハシート１３で構成された前記ストリート２２，・・・に包囲されており、前記チップ１４と該チップ１４を包囲する前記ストリート２２，・・・との境界が当該チップ１４の輪郭を形成している。

前記ボンディング装置１１は、ウェーハテーブル３１にセットされた前記ウェーハシート１３上のウェーハ２１の画像を取得するカメラ３２を備えており、該カメラ３２は、前記ウェーハシート１３上のウェーハ２１を撮影して取得した取得画像３３（図２参照）を画像処理部３４へ出力するように構成されている。このボンディング装置１１に設けられた前記カメラ３２と前記画像処理部３４とを利用することによって、本実施の形態の輪郭検出装置１が構成されている。

前記画像処理部３４は、マイコンを中心に構成されており、前記カメラ３２からの前記取得画像３３を処理することによって、該取得画像３３を構成する各構成画素を、図２に示すように、「０」〜「２５５」の輝度値毎に分類して各輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラム４１を形成するように構成されている。

また、前記輝度値に応じた前記画素数の変化を、図３に示すように、前記ヒストグラム４１から求めたベジェ曲線５１で近似するとともに、このベジェ曲線５１で谷を示す極小値６１，６２のうち、最も低輝度側に検出された極小値６１での輝度値に基づいて閾値を設定するように構成されており、図４に示したように、この閾値を用いて前記取得画像３３を二値化して二値化データとしての二値化データ画像７１を形成し、この二値化データ画像７１からチップ画像７２とストリート画像７３，・・・間に形成された輪郭７４，・・・を検出するように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態にかかる輪郭検出装置１の動作を、図５に示すフローチャートに従って説明する。

すなわち、前記画像処理部３４のマイコンがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作し、このマイコンが輪郭検出処理を実行すると、ウェーハ２１の画像を撮像したカメラ３２から取得画像３３を入力し、この取得画像３３を構成する各構成画素を、図２に示したように、「０」〜「２５５」の輝度値毎に分類し、各輝度値「０」〜「２５５」毎の画素数の分布を示すヒストグラム４１を形成する（Ｓ１）。

そして、前記輝度値に応じた前記画素数の変化を、図３に示したように、前記ヒストグラム４１から求めたベジェ曲線５１で近似し（Ｓ２）、このベジェ曲線５１において谷を示す極小値６１，６２のうち、最も低輝度側に検出された極小値６１を抽出するとともに（Ｓ３）、この極小値６１での輝度値に基づいて閾値を設定する（Ｓ４）。

具体的に説明すると、前記ベジェ曲線５１は、多項式からなる関数として示すことができ、この関数をマイコンで演算することにより前記各極小値６１，６２を求める。そして、求められた各極小値６１，６２から、輝度値が最も低いものを選択して、この極小値６１での輝度値「１４３」を前記閾値とする。

なお、この輝度値「１４３」は、前記ヒストグラム４１において最も低輝度側に現れた谷位置での輝度値とほぼ一致する値である。また、本実施の形態では、前記極小値６１での輝度値「１４３」を前記閾値としたが、これに限定されるものではなく、前記輝度値「１４３」に基づいて演算した値を前記閾値に設定しても良い。

前記閾値「１４３」に設定された前記極小値６１が示す谷部より低輝度側の領域、すなわち最も低輝度側にて画素数が多い山部分は、前記チップ１４外周部のウェーハシート１３で構成されたストリート２２，・・・を示しており、前記チップ１４の背景を表している。一方、前記閾値「１４３」に設定された前記極小値６１が示す谷部より高輝度側の領域は、前記チップ１４のいずれかの部位を示している。このとき、このチップ１４は、シリコンによって形成されたウェハ部分と、該ウェハ上に形成されたパターンとが形成されており、前記極小値６１より高輝度側に現れた二つの山部は、前記ウェハ部分と前記パターン部分とを示していると想定される。

次に、この閾値「１４３」を用いることによって、前記取得画像３３の各構成画素を、図４に示したように、前記閾値「１４３」より低輝度側の構成画素と、前記閾値「１４３」より高輝度側の構成画素とに二値化して二値化データとしての二値化データ画像７１を形成し（Ｓ５）、この二値化データ画像７１から前記チップ画像７２の輪郭７４を検出する（Ｓ６）。

このとき、前記閾値「１４３」より低輝度側の構成画素は、前記チップ１４の背景であるストリート２２，・・・を示し、前記閾値「１４３」より高輝度側の前記構成画素は、前記チップ１４のいずれかの部位を示している。このため、前記チップ１４を示すチップ画像７２が白色で示されるとともに、前記ストリート２２，・・・を示すストリート画像７３，・・・が黒色で示され、隣接した構成画素の二値化値が白色と黒色とで異なる箇所を抽出して、前記チップ１４と該チップ１４を包囲する前記ストリート２２，・・・との境界を前記輪郭７４，・・・として検出することができる。

このとき、この二値化データ画像７１には、ノイズ等によって黒点部７５，・・・が表示されているが、四方が黒線で包囲された部位をチップ画像７２と認識するように構成されている。

このように、前記ベジェ曲線５１から求めた前記閾値「１４３」を用いることによって前記取得画像３３の各構成画素を、チップ１４の背景であるストリート２２，・・・を示す構成画素と、前記チップ１４の部位を示す構成画素とに二値化して分別することができる。これにより、マイコンの演算処理では、グレースケールの取得画像３３から検出することが困難であったチップ１４の輪郭７４，・・・を、前記二値化データ画像７１を用いることによって容易に検出することができる。

したがって、従来のようにチップの画像を入力してテンプレートとして登録するティーチング作業を行うこと無く、チップ１４の輪郭７４を検出することができ、当該輪郭検出装置１を用いることによって、前記輪郭７４，・・・の自動検出が可能となる。

また、前記輪郭７４，・・・を利用することで、この輪郭７４，・・・に基づいて前記チップ１４位置を検出することができる。

このため、前記ボンディング装置１１において、前記ウェーハシート１３からチップ１４をピックアップする際に、ピックアップ位置でのチップ１４の有無や、チップ１４の欠け等の状態を検出することができるとともに、チップ１４の中心を正確にピックアップすることができる。

そして、前記チップ１４の位置を把握できるため、この輪郭検出処理の後処理において、把握したチップ位置における輪郭７４，・・・内の画像を取得しテンプレートとして自動登録することもできる。

本発明の一実施の形態の示すブロック図である。 同実施の形態の取得画像とヒストグラムとを示す図である。 同実施の形態の取得画像とヒストグラムとベジェ曲線とを示す図である。 本実施の形態の取得画像と二値化データ画像とを示す図である。 同実施の形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 輪郭検出装置
１３ ウェーハシート
１４ チップ
２２ ストリート
３３ 取得画像
３４ 画像処理部
４１ ヒストグラム
５１ ベジェ曲線
６１ 極小値
７１ 二値化データ画像
７２ チップ画像
７３ ストリート
７４ 輪郭

Claims (4)

1. 目的物を撮像した取得画像から目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出方法において、
   前記取得画像の構成画素を輝度値毎に分類して各輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラムを形成するヒストグラム形成段階と、
   前記輝度値に応じた前記画素数の変化を前記ヒストグラムから求めたベジェ曲線で近似し、該ベジェ曲線で谷を示す極小値のうち最も低輝度側に検出された極小値での輝度値に基づいて閾値を設定する閾値設定段階と、
   前記取得画像の各構成画素を前記閾値で二値化して二値化データを形成する二値化データ形成段階と、
   前記二値化データから前記目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出段階と、
   を備えたことを特徴とする輪郭検出方法。
2. 前記目的物は、ウェーハシート上に設けられたチップであり、
   前記輪郭検出段階では、前記チップと該チップを包囲するストリートとの境界を前記輪郭として検出することを特徴とした請求項１記載の輪郭検出方法。
3. 目的物を撮像した取得画像から目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出装置において、
   前記取得画像の構成画素を輝度値毎に分類して各輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラムを形成するヒストグラム形成手段と、
   前記輝度値に応じた前記画素数の変化を前記ヒストグラムから求めたベジェ曲線で近似し、該ベジェ曲線で谷を示す極小値のうち最も低輝度側に検出された極小値での輝度値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記取得画像の各構成画素を前記閾値で二値化して二値化データを形成する二値化データ形成手段と、
   前記二値化データから前記目的物画像の輪郭を検出する輪郭検出手段と、
   を備えたことを特徴とする輪郭検出装置。
4. 前記目的物は、ウェーハシート上に設けられたチップであり、
   前記輪郭検出手段は、前記チップと該チップを包囲するストリートとの境界を前記輪郭として検出することを特徴とした請求項１記載の輪郭検出装置。

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