JPH04211874A - 半導体ペレットの検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理方法に関し、
特に、半導体ペレットの位置検出や物品の自動位置決め
装置などに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から半導体ペレットの位置決めに際
して利用するパターン検出には、パターン像をテレビカ
メラで撮像後にＡ／Ｄ変換した二値化信号を二次元局部
メモリに記憶させて演算処理によりパターンのマッチン
グの有無を判定している。あるいは、予め基準パターン
用レジスタに記憶されている基準パターン信号と前記二
値化信号間の一致を検出する方法、前記二値化信号をマ
イクロコンピュータなどで演算処理する方法などが採ら
れていた。

【０００３】しかし、このような撮像出力信号を二値化
信号に変換するのに伴って、撮像出力の直流分のドリフ
ト、雑音成分の変化、シェーディング、輝度の変化に対
応して二値化用スレッショルド値を最適値に設定する必
要がある。しかし、これを自動的に行うのは困難であっ
た。一方、撮像出力信号の振幅は、試料、例えばアルミ
ニウム膜の粒子の粗さによる表面状態に応じた反射率に
より変動するので、安定した二値化処理には試料全体を
均一かつ一定の反射光量が得られるように照明する必要
がある。しかし、このための安定した照明装置を得るの
は極めて困難である。更に、二値化処理用のアナログ信
号のドリフトが大きいために二値化のためのスレッシュ
ホールドレベルを適切に定めることが困難である。更に
また、二値化信号を構成する１または０は、正規化がで
きず、出力データ処理用雑音の余裕度が小さい。

【０００４】このような背景のもとにあって、特開昭５
７−１３７９７８号公報には、パターン検出装置が開示
され、その詳細な説明は、明細書に譲るとしてここでは
その概略を示す。この装置は予め用意された基準データ
と入力データの相関関係を計算する相関係数計算回路と
、この計算回路出力とパターンが最も一致する入力デー
タを判定する判定回路を設置しているのが特徴である。 しかも、このパターン検出装置では、入力データとパタ
ーン基準データを、二次元データとし、入力データの一
部分を切出し処理し、この切出された部分データと予め
用意された部分基準データの相関係数を計算する方式を
採っている。

【０００５】二次元入力データは、縮小してその一部分
を切出し処理し、切出された縮小部分データと予め用意
された縮小部分基準データの相関関係を計算処理し、こ
の結果に対応して入力データと基準データの相関係数計
算に関する制御を行うこともできる。

【０００６】更に、計算結果が最大値となる縮小部分デ
ータに対応する入力データの一部分を相関係数計算開始
位置とし、この計算結果の最大値周辺の値の重心を求め
、計算結果がこの重心値となる縮小部分データに対応す
る入力データの一部分を概略的なパターン検出装置とし
て検出し、この部分を中心とする所定範囲の入力データ
について相関係数計算を行う。

【０００７】入力データを縮小するには、所定の変換に
よっており、この縮小に際しては、データ圧縮により、
更にまた、フィルタリングを利用する。

【０００８】上記のように、特開昭５７−１３７９７８
号公報に開示したパターン検出装置は、アナログあるい
はディジタル入力データと予め用意された基準パターン
を表す基準データ間で相関関係を計算することによって
、パターン像撮像出力の変動あるいは、アナログ波形に
対しても同一・類似のパターンを安定にかつ高い率で検
出できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように従来の半導体ペレットの検出方法では、標準パタ
ーンを一枚しか持っていないために、同一品種でも明る
さが極端に違うことがある場合には、濃淡画像処理であ
ってもこのような明るさのバラツキを吸収して認識処理
するのはなかなか困難である。また、二値化画像処理方
式にあっても、画像入力時にスレッショルドレベルを可
変にして補正する方式も知られているものの、時に応じ
て照明の角度を変えたり照度を変える必要があるために
照明方法が難しく、未だ開発段階に止まっているのが現
状である。

【００１０】したがって、本発明の目的は、パターン反
射率の異なる半導体ペレットに対しても認識率を大幅に
向上させることのできる半導体ペレットの検出方法を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体ペレ
ットの検出方法は、半導体ペレットの画像を標準画像と
してメモリに記憶するステップと、被検出半導体ペレッ
トの画像を取り込むステップと、この取り込まれた画像
と前記メモリに記憶された標準画像との相関度を求める
ステップと、相関係数が基準値よりも高いときにはその
ときの標準画像を用いて検出を行い、相関係数が低く、
検出が不可能である場合にはそのときの被検出半導体ペ
レットの画像を新たな標準画像として前記メモリの異な
る格納領域に格納するステップとを備えたことを特徴と
するものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、パターン反射率が異なるため
に認識できない半導体ペレットが現われる都度、これを
二枚目以降の標準画像としてメモリに登録しておき、あ
る標準画像で認識できない場合には、順次次の標準画像
を選択して認識処理を行う。また、例えば使用標準画像
の全回数を数え、最も回数の多いものを最初に処理する
ように認識処理する標準画像の処理順序を変えている（
学習機能）。即ち、使用頻度により優先順位を決めるた
め、認識時間の短縮を行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る実施
例を説明する。

【００１４】本発明の方法を使用する半導体ペレット検
出装置は、複数枚の標準画像記録する標準画像メモリを
備えている。図１はこの標準画像を記憶する様子、すな
わち図１はＴＶモニターに写しだされたチップパターン
の画像を示している。まず、Ａで示されるチップパター
ンのうちの左上の部分を標準画像（ＰＡＴ１）として標
準画像メモリ５０の標準画像１領域（図２参照）に記憶
させ、この画像を用いて順次チップパターンの認識処理
を行う。

【００１５】このＰＡＴ１を用いてチップパターンの認
識ができない場合には、そのチップパターンＢの対応部
分の画像を標準画像（ＰＡＴ２）としてメモリの標準画
像２領域に記憶させ、以下同様に認識ができない都度、
そのチップパターンを標準画像として記憶する。

【００１６】チップパターンＡおよびＢは画面上で異な
った位置にあるので、ＰＡＴ２を利用して認識を行う場
合には、図１に示されるようにＰＡＴ１とＰＡＴ２間の
距離ｘ２　、ｙ２　を補正する必要がある。この距離の
測定は、ＰＡＴ１とＰＡＴ２をＴＶモニターの画面上で
カーソルをチップパターンの特定位置（例えばコーナー
）に位置させたときの座標を測定することにより求める
ことができる。

【００１７】図２に示されるように、標準画像メモリ５
０の標準画像格納領域には、パターン認識ができない事
態が発生する都度、記憶された標準画像の数が増加して
いくことになる。

【００１８】図３に本発明における、標準画像の標準画
像メモリ５０への登録処理およびこれを用いた半導体ペ
レットの認識手順を示す。

【００１９】ここでは、半導体ペレットの標準画像がす
でにＮ個登録されているものとする。まず、パターン認
識を行うための標準画像の番号をｎ＝１とする（ステッ
プＳ１０１）。被測定画像の入力を行い（ステップＳ１
０２）、標準画像メモリ５０から標準画像ｎを呼び出す
（ステップＳ１０３）。そして、入力画像が標準画像ｎ
を用いて認識できるものであるかを調べる（ステップＳ
１０４）。認識が可能である場合には認識すべき画像の
位置を正しい位置に補正するためのｘｎ、ｙｎの補正を
行ってパターン認識を行う（ステップＳ１０５）。

【００２０】一方、ステップＳ１０４で現在の画像が標
準画像ｎでは認識できないことがわかったときには、現
在のｎの番号に１を加えて新たなｎとする（ステップＳ
１１１）。このｎとすでに登録された標準画像の数Ｎと
比較し（ステップＳ１１２）、ｎ＜Ｎである場合にはス
テップＳ１０２の前に戻る。

【００２１】ステップ１１２でｎがＮに達したときには
パターン認識が可能な標準画像が存在しないことを意味
しているので、このときの入力画像を標準画像として追
加登録する必要がある。このための手順を以下に説明す
る。

【００２２】メモリ５０における登録領域には限度があ
るので、現在の登録数がＮｍａｘ　に達しているかどう
かをまず調べ（ステップＳ１１３）、Ｎｍａｘ　に達し
ているときは終了し、まだ余裕があるときには画像の入
力を再度行い（ステップＳ１１４）、Ｎの数に１を加え
て新たなＮとした（ステップＳ１１５）上で入力画像を
標準画像Ｎとして登録を行う（ステップＳ１１６）。こ
のような画像登録を行ったときには、新たな画像登録を
行った場合のパターン認識はオペレータの目視により行
われる。

【００２３】次に具体的な動作について説明する。

【００２４】図４は、本発明方法を実施する際使用する
システムの基本構成を示しており、パターン入力データ
Ｐ（ｘ）｛アナログまたはディジタル｝信号、標準画像
メモリ５０から読出されたパターン基準信号となる基準
データＲ（ｘ）が相関係数計算回路１０に導かれ、次式
（１）に基く相関係数ｆ（ｘ）の計算によりパターンの
類似度が求められる。

【００２５】

【数１】 但しｋ：積分範囲。

【００２６】なお、上記係数ｆ（ｘ）は、＋１〜０〜−
１の値をとり、［１］で最大の一致度を示す。ここでこ
の計算回路１０の詳細を図５を参照して説明する。第１
回路１１では、Ｐ（ｘ）・Ｒ（ｘ）の積分計算により式
（１）の分子第１項を求め、第２回路１２によりＰ（ｘ
）の積分を計算し、第３回路１３によりＲ（ｘ）｛Ｒ（
ｘ）は固定値であるために一度計算すれば良い｝の積分
を計算する。更に、第４回路１４では、定数１／ｋと第
３回路１３の出力との積を求め、第５回路１５では、第
２回路１２の出力の積を求めることにより式（１）の分
子第２項が得られる。更に、第６回路１６にあっては、
第１回路１１の出力と第５回路１５の出力の差を求める
ことにより式（１）の分子が計算される。

【００２７】第７回路１７では、Ｐ（ｘ）２　の積分計
算をし、第８回路１８により定数１／ｋと第２回路１２
の出力との積を求め、第９回路１９においては、第８回
路１８の出力と第２回路１２の出力との積を求め、第１
０回路２０にあっては、第７回路１７の出力と第９回路
１９の出力との積を求め、第１１回路２１で、第１０回
路２０の出力１／２乗を求めて式（１）の分母の一部が
得られる。

【００２８】更に、第１２回路２２では、Ｒ（ｘ）２　
の積分計算を行い、第１３図２３にあっては、第３回路
１３の出力と第４回路１４の出力との積を求め、第１４
回路２４においては、第１２回路２２の出力と第１３回
路２３の出力との差を求め、更に、第１５回路２５では
、第１４回路２４の出力の１／２乗を求めることにより
式（１）の分母の残部が計算される。

【００２９】第１６回路２６では、第６回路１６の出力
（式（１）の分子）を第１５回路２５の出力で割算し更
にまた、第１７回路２７においては、第１６回路２６の
出力を第１１回路２１の出力で割ることにより式（１）
の計算を終え、相関係数ｆ（ｘ）が求められる。

【００３０】式（１）の計算式は、図５に示した回路に
よる計算順序に限定されるものでなく、以下に示す例え
ばａまたはｂの計算式を用いても良い。

【００３１】

【数２】 入力データを縮小する際、各種変換例えばフーリエ変換
、アダマール変換、テンプレート処理（ラプシアン、グ
ラディエント、その他フィルター）、データの圧縮、フ
ィルタリングなどを用いて圧縮し、これを基準パターン
との相関係数を求め、これより入力データのパターン検
出を行っても良い。

【００３２】このように、本発明に係わる半導体ペレッ
トの検出方法においては、入力データを正規化している
ため、パターン像の輝度に対応する信号振幅の変化や、
明るさに対する直流成分の変化にも十分な余裕を持った
パターン検出処理が行なえる。また、二値化処理は行う
必要がない。相関係数に対する雑音の影響を考えると雑
音指数は検出面積に反比例するため、原理的に雑音に対
して余裕がある。このため、パターン検出率の向上、検
出の安定化が可能である。更に、アナログ信号波形につ
いてもパターン検出が可能なので、雑音認識や印字文字
認識にも適用できる。

【００３３】更にまた、入力データの縮小を行ったり計
算方法の工夫を行うことにより、計算回数を減少させ、
パターン検出処理時間を短縮することができる。

【００３４】図６は本発明の方法を実現するのに用いら
れる半導体ペレット検出装置のハードウェア構成を示し
ている。

【００３５】二次元入力データ３０が入力データ切出し
処理回路３１により切出され、その切出し出力は相関係
数計算回路３２に入力されている。一方、ＣＰＵ７０か
ら指示された標準画像メモリ５０の格納領域から読出さ
れた標準画像は部分基準データ切出し処理回路３３によ
り切出され、同様に相関係数計算回路３２に入力されて
いる。この相関係数計算回路３２の出力は判定回路３４
に与えられて判定が行われ、その結果は制御用のＣＰＵ
７０に入力されている。

【００３６】基準画像メモリ５０のどの格納領域からデ
ータ読出しが行われたかはカウンタ６０により計数され
ており、その計数結果はＣＰＵ７０に報告される。ＣＰ
Ｕ７０はこの計数結果に基づいて使用頻度の高い標準画
像を優先的に読み出すように標準画像メモリ５０に対し
て指令する。

【００３７】前述したように、判定回路３４の出力はＣ
ＰＵ７０に入力されており、パターン検出が不能と判断
されたときには、ＣＰＵ７０は次の格納領域に存在する
標準画像を読出すように指令する。

【００３８】また、カウンタ６０による計数結果に基づ
き、ＣＰＵ７０は標準画像メモリ５０中の画像の取り出
し優先順位の変更を判定の都度行い、常に使用頻度の高
い順に比較判定を行うようにしている。

【００３９】次に、縮小画像による半導体ペレット検出
の手順をさらに詳細に説明する。

【００４０】次に具体的な計算例について図６を参照し
て説明する。即ち、ｘ方向にＭ個、ｙ方向にＮ個のデー
タを持った二次元入力データ３０の一部分、例えば点Ｐ
（ｘ，ｙ）のデータＤ（ｘ＋０、ｙ＋０）から点Ｐ（ｘ
＋ｍ、ｙ＋０）のデータＤ（ｘ＋ｍ、ｙ＋０）までｍ個
のデータ、点（ｘ＋０、ｙ＋１）から点Ｐ（ｘ＋ｍ、ｙ
＋１）までのｍ個のデータ、以下同様に点Ｐ（ｘ＋０、
ｙ＋ｉ）から点Ｐ（ｘ＋ｍ、ｙ＋ｉ）（ただしｉ＝３、
…ｎ）までの夫々ｍ個のデータよりなるｍ×ｎ個のデー
タ群Ｈ（ｘ、ｙ）が、部分入力データとして入力切出し
処理回路３１によりｘ方向に切出されて相関係数計算回
路３３の一方入力となる。そして、部分入力データＨ（
ｘ、ｙ）の範囲に対応する部分の基準データは標準画像
メモリ５０から読出された標準画像を部分基準データ切
出し回路３３で切出すことにより得られ、これは計算回
路３２の他方入力となる。

【００４１】計算回路３２では、次式（２）により計算
して、点Ｐ（Ｘ、Ｙ）の相関係数Ｏ（Ｘ、Ｙ）を得る。

【００４２】

【数３】 また、計算回路３２は、点Ｐ（ｘ、ｙ）の座標を（１≦
×≦Ｍ−ｍ＋１）、（１≦ｙ≦Ｎ−ｎ＋１）の範囲にわ
たって計算することにより、（Ｍ−ｍ＋１）（Ｎ−ｎ＋
１）の結果を得る。この場合、係数Ｏ（ｘ、ｙ）が最大
値Ｏ＝（ｘ１、ｙ１　）を示す時の座標（ｘ１　、ｙ１
　）が検出パターンの座標である。なお、Ｏ＝（ｘ１　
、ｙ１　）＜ＤＣ　　ただしＤＣ：別に指定した基準値
である定数（例えば０．５、０．７）の条件を満たした
場合は、パターン検出不能が検出パターンが存在しない
と判断する。

【００４３】このような係数Ｏ（ｘ、ｙ）の最大値Ｏ＝
（ｘ１　、ｙ１　）とＤＣの比較判定は、計算回路３２
の後段の判定回路３４により行われる。

【００４４】前述したように、判定回路３４の出力はＣ
ＰＵ７０に入力されており、パターン検出が不能と判断
されたときには、ＣＰＵ７０は次の格納領域に存在する
標準画像を読出すように指令する。

【００４５】また、カウンタ６０による計数結果に基づ
き、ＣＰＵ７０は標準画像メモリ５０中の画像の取り出
し優先順位の変更を判定の都度行い、常に使用頻度の高
い順に比較判定を行うようにしている。

【００４６】図７に本発明の方法を実現する他の構成を
示す。この実施例では図６と同一の部分には同一の参照
番号を付け、その詳細な説明は省略する。

【００４７】この実施例ではデータ圧縮を行っている点
が図６とは異なる。すなわち、入力画像３０をデータ縮
小部４１で縮小した縮小画像４２が縮小標準画像として
縮小標準画像メモリ５１に格納されるようになっている
。この格納された縮小標準画像はパターン検出時に読み
出され、縮小画像４２の切出しに対応して縮小基準デー
タ切出処理回路４５で切出され、部分データ相関係数計
算回路４４で相関係数が求められ、判定回路４６で判定
が行われるようになっている。

【００４８】この構成では縮小前の画像での判定も可能
なように図６の構成をそのまま有している他、カウンタ
６０、６１による読出し回数計数結果に基づいて使用頻
度の高い標準画像を優先的に読み出すように標準画像メ
モリ５０および５１に対して指令する点、標準画像メモ
リ５０、５１の使用頻度に応じて、優先的に読出す格納
領域を逐次変化させる学習機能も有している。

【００４９】次に、縮小画像による半導体ペレット検出
の手順をさらに詳細に説明する。

【００５０】二次元入力データ３０のＭ×Ｎ個のデータ
群は、Ｘ方向が１／Ｉ、Ｙ方向が１／Ｊ、全体として１
／ＩＪになるようにデータ縮小回路４１により縮小され
る。ここで例えばＩ＝４、Ｊ＝４の場合、図７に明らか
なように二次元入力データ３０の中の１６個の点（ｋ，
ｌ）の各データを一個のデータＱ（ｋ，ｌ）に縮小する
ものである。例えばＰ（１、１）の縮小データは次式に
あるようにｋ＝１〜Ｉ、ｌ＝１〜Ｉの各点データの平均
値を求めている。

【００５１】

【数４】 なお、図５に示す縮小データ群のうち、点Ｐ（ｋ、ｌ）
の縮小データＱ（ｋ、ｌ）は、

【００５２】

【数５】 で示される。

【００５３】このようにして得られる縮小データ４２の
一部分が縮小部分データ切出し処理回路４３により切出
されて部分データ相関係数計算回路４４の一方入力とな
り、縮小標準画像メモリ５１から読出され、縮小基準デ
ータ切出処理回路４５により切出された縮小部分基準デ
ータが計算回路４４の他方入力となる。この計算回路４
４は、図７を参照した計算と同様な計算を行い相関係数
行列を発生し、この計算結果が判定回路４６に導かれて
入力データのパターン座標の概略位置が分る。従って、
入力データ切出処理回路３１を制御し、入力データ３０
からパターン座標を中心とする所定範囲内の部分データ
を切出処理するようにしている。このような処理により
検出パターンの位置検出可能なことは実験的に確認ずみ
である。

【００５４】従って、この他の例によれば、計算回路４
４、３２の計算回数が第１の実施例に比べて大幅に減少
するので、高速検出処理が可能になる。これを詳述する
と、入力データ（Ｍ×Ｎ）のうち（ｍ×ｎ）のデータ群
を切出して検出基準データとの相関係数のすべての組合
わせを求める前の例では、積の計算回数は、ｍ×ｎ×（
Ｍ−ｍ＋１）×（Ｎ−ｎ＋１）、二乗の計算回数はｍ×
ｎ×（Ｍ−ｍ＋１）×（Ｎ−ｎ＋１）、和の計算回数は
２×ｍ×ｎ×（Ｍ−ｍ＋１）×（Ｎ−ｎ＋１）となる。

【００５５】これに対して入力データ（Ｍ×Ｎ）を縮小
して部分データを切出し、これを縮小部分基準データと
の間で相関関係を計算し、この結果に基いて入力データ
の数箇所の部分データについて部分基準データとの間で
相関関係を計算する他の例では、縮小した場合の積及び
二乗の計算回数は、夫々ｍ／Ｉ×ｍ／Ｊ×（Ｍ−ｍ＋１
）／Ｉ×（Ｎ−ｍ＋１）／Ｊとなり、縮小した場合の和
の計算回数は２×ｍ／Ｉ×ｍ／Ｊ×（Ｍ−ｍ＋１）／Ｉ
×（Ｎ−ｍ＋１）／Ｊとなり、結局第１実施例における
計算回数に比べて１／（Ｉ２　Ｊ２　）に減少する。こ
の場合の計算回数は、式（２）の分子第２項中のＢ、分
母中のＤだけを計算し、その他の項Ｃ、Ｅは基準データ
（パターン）の格納（登録）時に計算しておいてその結
果を用いるものとするが、この計算は前記計算回数に入
れていない。

【００５６】なお、縮小部分のデータについての相関係
数計算結果が最大値となる縮小部分データに対応する入
力データの一部分を、基準データとの間の相関関係計算
の開始位置とするように制御しても良い。あるいは、計
算結果の最大値周辺の値の重心を求め、計算結果がこの
重心値となる縮小部分データに対応する入力データの一
部分を基準データとの相関係数計算の開始位置とするよ
うに制御しても良い。

【００５７】

【発明の効果】このように本発明では、複数枚の標準画
像を備えているので本発明方法では、大幅に認識率が向
上でき、生産性の向上と歩留り向上が達成された。また
、照明方法が簡単で安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体ペレットをＩＴＶカメラで撮らえたモニ
ター画面を表わす図。

【図２】複数の標準画像をメモリに記憶した時の状態を
描いた図。

【図３】処理手順を説明するフローチャート。

【図４】本発明方法に使用する検出装置の基本構成を説
明する図。

【図５】図４を詳細に示すブロック図。

【図６】本発明で使用される検出装置の具体例のブロッ
ク図。

【図７】本発明で使用される検出装置の具体例のブロッ
ク図。

【図８】動作を説明するための図。

【符号の説明】

３０　　二次元入力データ ３１　　入力データ切出し処理回路 ３２　　相関関係計算回路 ３３　　部分基準データ切出し処理回路３４　　判定回
路 ５０　　標準画像メモリ ６０　　カウンタ ７０　　ＣＰＵ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ペレットの画像を標準画像としてメ
   モリに記憶するステップと、被検出半導体ペレットの画
   像を取り込むステップと、この取り込まれた画像と前記
   メモリに記憶された標準画像との相関度を求めるステッ
   プと、相関係数が基準値よりも高いときには記憶された
   標準画像を用いて検出を行い、相関係数が低く、検出が
   不可能である場合にはそのときの被検出半導体ペレット
   の画像を新たな標準画像として前記メモリの異なる格納
   領域に格納するステップとを備えた半導体ペレットの検
   出方法。
2. 【請求項２】相関係数を求めるステップが前記メモリに
   記憶された標準画像を登録した順に読出して最も相関係
   数の高いものを求めるものである請求項１に記載の半導
   体ペレットの検出方法。
3. 【請求項３】メモリに格納された複数の標準画像の読出
   し頻度を求めるステップと、この読出し頻度に応じて前
   記複数の標準画像の読出し順を変化させるように制御す
   るステップとをさらに備えた請求項１に記載の半導体ペ
   レットの検出方法。
4. 【請求項４】読出し頻度がカウンタにより計数されるも
   のである請求項３に記載の半導体ペレットの検出方法。
5. 【請求項５】相関度を求めるステップが被測定半導体ペ
   レットの画像と標準画像の基準位置を一致させた後に行
   われる請求項１に記載の半導体ペレットの検出方法。