JPH0894535A - 画像認識装置およびその認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】円板状の基板の外周の被検出物体カメラ４台に
て同時並行して撮像することより高速度に認識処理す
る。 【構成】基板２上に固定のカメラ１５Ａと、テーブルが
積層状に重合され、ボールスクリューを介してＸ，Ｙモ
ータで駆動される直交配置のＸ，Ｙリード体のテーブル
上に搭載され、所定ピッチ間隔で連動して移動するカメ
ラ１５Ｂ，Ｃ，Ｄを配設し、基板の中央部の検査では、
上下左右のカメラ間隔を被検出物体の所定ピッチ間隔の
整数倍の距離離間し基板を所定ピッチ間隔で移動し、基
板の左右外周部の検査では、カメラを左右の外周に移動
し上下へ基板をピッチ駆動後、左右のカメラ距離を増加
（減少）させ、再度基板を所定ピッチ間隔で上下駆動さ
せる動作を検査完了するまで繰り返し、基板の上下外周
部の検査では、カメラを上下の外周に移動し左右へ基板
をピッチ駆動後、上下のカメラ距離を増加（減少）さ
せ、再度所定ピッチ間隔で左右駆動させる動作を繰り返
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像認識装置、特に縦
横のパターン上に配置された、たとえば半導体ウエハー
上の半導体素子などの被検出物体を、複数個のテレビカ
メラを用いて同時並行的に撮像し、高速度で画像処理す
る画像認識装置およびその認識方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種、画像認識装置は被検出物体の表
面画像をテレビカメラで撮像し、撮像した映像信号を予
めメモリ内に記憶した標準パターンと比較することによ
り、被検出物体を画像パターン上で識別して検出するも
のであり、被検出物体がスクリーン上に拡大して視認で
きる上、高速処理が可能、正確である等から、各種物体
の自動組立や自動検査に使用されている。たとえば、図
７はこの種テレビカメラを用いた半導体ウエハーの外観
検査装置である。

【０００３】同図において、１は被検出物体の半導体ウ
エハー２を載置支持するステージ、３はステージ１を
Ｘ，Ｙ方向に駆動するＸＹ駆動部、４はＸＹ駆動部３を
駆動制御するモータコントロール部である。５は半導体
ウエハー２上を照明する光源、６は半導体ウエハー２上
の半導体素子７を１個づつ撮像するテレビカメラ、８は
テレビカメラ６で撮像した半導体素子７の映像信号を所
定の標準パターン信号と比較して撮像した表面画像が所
定のパターンか否かを識別する画像処理部であり、テレ
ビカメラ６の映像信号を増幅する増幅部９、増幅された
映像信号をメモリ１０に記憶した標準パターン信号と比
較する比較部１１、および上記映像信号を表示する表示
部１２などから構成されている。また、１３は画像処理
部８の処理信号により駆動され、不良の場合は半導体素
子７上に所定マークを付与するマーカである。半導体ウ
エハー２は、例えば図８に示すように、円板状の半導体
基板１４上に、拡散法や写真飾刻法を用いて、多数の半
導体素子７を縦横のパターン状に形成したものであり、
各半導体素子７は所定ピッチ間隔の縦横列に形成され
る。各半導体素子７はウエハー状態で上記外観検査装置
にかけられ、次のようにして、その表面状態、例えば電
極形状やバンプ電極（不図示）などが検査される。

【０００４】即ち、まずステージ１状に半導体ウエハー
２が載置され、例えば図８に示すように、その左側上端
位置の半導体素子７ｅがテレビカメラ６下方の所定位置
に設定され、テレビカメラ６で表面画像が撮像されて画
像処理部８でその表面画像が識別される。そして、不良
の場合は、マーカ１３により該半導体素子７ｅ上がマー
キングされる。次いで、ステージ１が半導体素子７のピ
ッチ間隔で上方に移動され、次の半導体素子７ｆの外観
検査が同様になされ、順次隣接する半導体素子７の外観
検査が進められ、半導体ウエハー２上の全半導体素子７
が画像認識しながら自動検査される。尚、上記ウエハー
の外観検査装置は各半導体素子７が半導体基板１４上に
所定ピッチの縦横のパターンで形成されているから、ス
テージ１の移動が所定ピッチ間隔でよく、駆動機構が簡
単で、高速駆動に適する。また、メモリ１０に半導体素
子７の画像パターンが記憶されており、このパターン信
号によりテレビカメラ６で撮像した半導体素子７の位置
ずれ量が補正できるなど、高精度の画像認識処理がなさ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、テレビカ
メラを用いた半導体素子の外観検査装置は各半導体ウエ
ハーをステージ上に装着するのみで、半導体素子が自動
的に外観検査がなされる。しかしながら、近時半導体ウ
エハーは大口径化される一方、半導体素子のチップサイ
ズが小型化され、１枚の半導体ウエハー内に形成される
半導体素子数が極めて多くなる傾向にある。このため、
半導体ウエハーの外観検査に処理時間がかかるといった
問題が生じてきた。このため、半導体ウエハー上に複数
個のテレビカメラを配置させ、ウエハー上に縦横のパタ
ーン状に形成された半導体素子複数個を同時並行的に撮
像して高速度で認識処理することが考えられた。

【０００６】しかしながら、このように複数個のテレビ
カメラを配置させようとすると、半導体素子が品種によ
ってチップサイズが異なるために、これを撮像するテレ
ビカメラの設置位置を、検査対象の半導体素子の品種毎
に変更する必要があり、品種切り替え時のテレビカメラ
の設置位置の調整が大変であった。また、テレビカメラ
を位置変更させる駆動系も設置するテレビカメラ数と同
数必要となり、装置が高価になり、かつ、カメラ間の位
置調整が複雑となるものであった。

【０００７】この問題を解決するために、特願平５−２
７１９６５号には、テレビカメラが基板と対峙して配置
された固定のテレビカメラと、この固定のテレビカメラ
と所定距離離間し所定ピッチ間隔で連動して移動する複
数個の移動のテレビカメラとで構成され、複数個の移動
のテレビカメラはテーブルが積層状に重合された直交配
置のＸ，Ｙリード体のテーブル上および重合部上に搭載
され、Ｘ，Ｙリード体はそれぞれ各テーブルのボールス
クリューがＸ，Ｙモータで駆動されることを特徴とする
画像認識のための機構が提案されている。この機構を用
いて、図３に示すようにテレビカメラ１５Ａ，１５Ｂ，
１５Ｃ，１５Ｄの間隔を一定に保ったままで半導体ウエ
ハー全面を検査すると、半導体ウエハーの内部エリアは
テレビカメラ４台による同時並行処理が可能であるが、
半導体ウエハーの外周部の検査においては、同時並行的
な処理ができず、高速処理の妨げとなっていた。

【０００８】従って、本発明はかかるテレビカメラを用
いた半導体ウエハーの外観検査における処理時間上の問
題点に鑑みなされたものであり、テレビカメラを位置変
更する駆動系として安価で、位置調整が容易な機構であ
る特願平５−２７１９６５号のものをそのまま用いて、
短時間に外観検査がなされるテレビカメラを用いた半導
体ウエハーの外観検査装置を得ることを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の画像
認識装置は、所定ピッチ間隔で多数の被検出物体が配設
された円板状の基板上をテレビカメラより撮像して得ら
れた映像信号とメモリに記憶された標準パターンとを比
較して前記基板上に配設された被検出物体を識別する画
像認識装置において、前記テレビカメラは前記基板と対
峙して配置された固定のテレビカメラと、この固定のテ
レビカメラと所定距離離間し所定ピッチ間隔で連動して
移動する複数個の移動のテレビカメラとで構成され、前
記複数個の移動のテレビカメラをテーブルが積層状に重
合された直交配置のＸ，Ｙリード体のテーブル上および
重合部上に搭載し、前記Ｘ，Ｙリード体をそれぞれ各テ
ーブルのボールスクリューによりＸ，Ｙモータで駆動す
る駆動系を有し、前記駆動系を制御するに際し、前記基
板の中央部の検査においては、前記テレビカメラの上下
左右のカメラ間隔を被検出物体の所定ピッチ間隔の整数
倍の距離離間し前記基板を所定ピッチ間隔で移動し、前
記基板の左右外周部の検査においては、前記テレビカメ
ラを左右の外周にそれぞれ移動し上下へ前記基板を所定
ピッチ間隔で移動後、前記テレビカメラの左右のカメラ
間隔を所定ピッチ間隔だけ増加あるいは減少させ、再
度、前記基板を所定ピッチ間隔で上下移動させる動作を
左右の被検出物体が検査完了するまで繰り返し、前記基
板の上下外周部の検査においては、前記テレビカメラを
上下の外周にそれぞれ移動し左右へ前記基板を所定ピッ
チ間隔で移動後、前記テレビカメラの上下のカメラ間隔
を所定ピッチ間隔だけ増加あるいは減少させ、再度、前
記基板を所定ピッチ間隔で左右移動させる動作を上下の
被検出物体が検査完了するまで繰り返すように制御する
制御手段を有したことを特徴とする。

【００１０】また、本発明の画像認識方法は、所定ピッ
チ間隔で多数の被検出物体が配設された円板状の基板上
をテレビカメラより撮像して得られた映像信号とメモリ
に記憶された標準パターンとを比較して前記基板上に配
設された被検出物体を識別する画像認識方法において、
前記テレビカメラとして前記基板と対峙して配置された
固定のテレビカメラと、この固定のテレビカメラと所定
距離離間し所定ピッチ間隔で連動して移動する複数個の
移動のテレビカメラで構成され、前記複数個の移動のテ
レビカメラはテーブルが積層状に重合された直交配置の
Ｘ，Ｙリード体のテーブル上および重合部上に搭載さ
れ、前記Ｘ，Ｙリード体はそれぞれ各テーブルのボール
スクリューがＸ，Ｙモータで駆動されるテレビカメラを
用いて、前記基板の中央部の検査においては、前記テレ
ビカメラの上下左右のカメラ間隔を被検出物体の所定ピ
ッチ間隔の整数倍の距離離間し前記基板を所定ピッチ間
隔で移動し、前記基板の左右外周部の検査においては、
前記テレビカメラを左右の外周にそれぞれ移動し上下へ
前記基板を所定ピッチ間隔で移動後、前記テレビカメラ
の左右のカメラ間隔を所定ピッチ間隔だけ増加あるいは
減少させ、再度、前記基板を所定ピッチ間隔で上下移動
させる動作を左右の被検出物体が検査完了するまで繰り
返し、前記基板の上下外周部の検査においては、前記テ
レビカメラを上下の外周にそれぞれ移動し左右へ前記基
板を所定ピッチ間隔で移動後、前記テレビカメラの上下
のカメラ間隔を所定ピッチ間隔だけ増加あるいは減少さ
せ、再度、前記基板を所定ピッチ間隔で左右移動させる
動作を上下の被検出物体が検査完了するまで繰り返すこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】固定のテレビカメラと移動のテレビカメラによ
り基板上の複数個の被検出物体が同時並行的に撮像され
る。この状態でウエハーを搭載したＸＹテーブルをピッ
チ駆動することにより基板上の複数個の被検出物体が同
時並行的に画像処理できる。また、ウエハー外周部の検
査に対しても、テレビカメラがウエハーに線対称で配置
されるようテレビカメラを外周部に移動することで基板
上の複数個の被検出物体が同時並行的に撮像される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明のテレビカメラを用いた
半導体ウエハーの外観検査装置である。この半導体ウエ
ハーの外観検査装置において、テレビカメラの駆動系の
詳細を示したのが図２である。図７の半導体ウエハーの
外観検査装置と異なる点は、半導体ウエハー２上の半導
体素子７を撮像するテレビカメラ６を連設した４個のテ
レビカメラ１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）に
置き換えたものであり、これらの連設された４個のテレ
ビカメラ１５の内、１個のテレビカメラ１５Ａは固定の
テレビカメラ、その他のテレビカメラ１５Ｂ，１５Ｃ，
１５Ｄは駆動系１６を制御手段１７で制御することによ
り駆動され、所定ピッチ間隔で連動して移動する移動の
テレビカメラで構成したものである。そして、その他の
構成は前記図７の外観検査装置と同一であり、同じ構成
物は同一参照符号を付し、その説明は省略する。

【００１３】即ち、上記４個のテレビカメラ１５（１５
Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）は半導体ウエハー２と対
峙して配設され、半導体ウエハー２上に隣接して形成さ
れた一連の半導体素子７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）に
それぞれその口径を対向させ、各半導体素子７（７Ａ，
７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）毎の表面画像を撮像すべく互いに離
間して配置されている。図２は本発明の実施例の駆動系
１６ｄであり、直交方向に移動するＸ，Ｙリード体２
４、２５を用いて各テレビカメラ１５Ａ，１５Ｂ，１５
Ｃ，１５ＤをＸＹ方向に平面的に搭載する構成である。
即ち、Ｘ，Ｙリード体２４，２５はそのボールスクリュ
ー２４ｂ、２５ｂがそれぞれＸ，Ｙパルスモータ２０
ａ，２０ｂに接続されてＸ，Ｙ方向に駆動される。そし
て、Ｘ，Ｙリード体２４，２５のテーブル２４ａ，２５
ａは積層状に重合して配置され、両テーブル２４ａ，２
５ａ上および積層された重合部上に移動のテレビカメラ
１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが固定のテレビカメラ１５Ａに
連設して配置されている。

【００１４】かかる駆動系１６ｄは各移動のテレビカメ
ラ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが配置され、半導体
ウエハー２上の半導体素子７を４個平面的に覆った形で
検査することができる。図４は上記構成の外観検査装置
により半導体ウエハーの周縁に内接する略正方形の内部
エリア３０を検査していることを説明するもので、半導
体ウエハー２上に形成された一連の半導体素子の内、隣
接する２行２列の４個の半導体素子７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，
７Ｄにそれぞれテレビカメラ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，
１５Ｄの口径を対向させて配置させ、各半導体素子７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ上の表面画像をそれぞれ撮像し、
撮像した半導体素子７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの映像信号
を画像処理部８で同時並行的に認識処理させることで、
半導体ウエハー２は４個のテレビカメラ１５で２行２列
単位に半導体素子７が順次所定ピッチ間隔で同時並行的
に検査され、内部エリア３０内の全ての半導体素子の検
査が完了するまで繰り返し行う。

【００１５】図５は図４に示す半導体ウエハーの内部エ
リア３０の検査では同時並行的に検査できなかった部分
の中で半導体ウエハーの左右外周部３１Ｌ，３１Ｒを４
台のカメラにて同時並行して撮像するようテレビカメラ
１５Ａ，１５Ｃを左外周部３１Ｌに、テレビカメラ１５
Ｂ，１５Ｄを右外周部３１Ｒにそれぞれ移動させた所を
示している。この後は図４の半導体ウエハー中央部の検
査同様に上下へウエハーテーブルをピッチ駆動後、左右
のカメラ間隔を増加あるいは減少させ、再度ウエハーテ
ーブルを所定ピッチ間隔で上下に駆動させる動作を左右
の半導体素子が検査完了するまで繰り返し行う。

【００１６】また、図６は図４および図５に示す半導体
ウエハーの検査では同時並行的に検査できなかった半導
体ウエハーの上下外周部３１Ｕ，３１Ｄを４台のカメラ
にて同時並行して撮像するようテレビカメラ１５Ａ，１
５Ｂを上外周部３１Ｕに、テレビカメラ３１Ｃ，３１Ｄ
を下外周部３１Ｄにそれぞれ移動させた所を示してい
る。この後は図４の半導体ウエハー中央部の検査同様に
左右へウエハーテーブルをピッチ駆動後、上下のカメラ
間隔を増加あるいは減少させ、再度ウエハーテーブルを
所定ピッチ間隔で左右に駆動させる動作を上下の半導体
素子が検査完了するまで繰り返し行う。

【００１７】そして、チップサイズの異なる半導体ウエ
ハー２への品種切り替えは、駆動系１６のＸ，Ｙパルス
モータ２０ａ，２０ｂを駆動することで、各テレビカメ
ラ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの間隔が同時に所定
量移動され、切り替えた品種の半導体ウエハー上に隣接
して形成された一連の半導体素子にそれぞれ対向配置さ
すことができる。以上の実施例は、半導体ウェハーの内
部エリアにおいては、４台のテレビカメラの間隔を一定
に保ったままで検査し、外周部において、４台のテレビ
カメラの間隔を左右あるいは上下に増加あるいは減少さ
せて検査するようにしているが、他の実施例として、詳
細な説明は省略するが、上記の実施例で説明した外周部
の検査と同様に半導体ウェハー全面を４台のテレビカメ
ラの間隔を左右あるいは上下に増加あるいは減少させて
検査するようにしてもよい。尚、本発明は４台のテレビ
カメラに限定されることなく、テレビカメラがより多数
となっても同様に同時並行した検査に適用できるのは勿
論である。また、本発明は被検出物体として半導体ウエ
ハー上の半導体素子を例示したが、本発明はこれに限定
されることなく、縦横のパターン状に配置して構成する
被検出物体であれば、同様に適用できるものである。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固定のテレビカメラと移動のテレビカメラを用い、基板
上の被検出物体複数個を同時並行的に撮像して画像処理
するような構成において半導体ウエハー外周においても
同時並行的に撮像して画像処理することより、処理速度
の速い画像認識装置が得られる。また、移動のテレビカ
メラを所定ピッチ間隔で連動して移動するように構成し
たことより、被検出物体の品種切り替え時、各テレビカ
メラの配置位置を容易に位置調整することができる。ま
た、テレビカメラを搭載する各リード体は共通のモータ
で駆動するよう構成したから、駆動系が簡単で安価に構
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体ウエハーの外観検査装置の要
部構成を示す概略図

【図２】 図１のテレビカメラの駆動系の一例を示す構
成図

【図３】 各テレビカメラの間隔を一定に保ち半導体ウ
エハー外周を検査し同時並行の認識処理できない部分が
発生している状態の説明図

【図４】 各テレビカメラの間隔を一定に保ち半導体ウ
エハー内部を検査し同時並行の認識処理を実行している
状態の説明図

【図５】 半導体ウエハー左右外周を同時並行による認
識処理を実行している状態の説明図

【図６】 半導体ウエハー上下外周を同時並行による認
識処理を実行している状態の説明図

【図７】 従来の半導体ウエハーの外観検査装置の要部
構成を示す概略図

【図８】 半導体ウエハーのパターン例を示す正面図

【符号の説明】

１５ 複数個のテレビカメラ １５Ａ 固定のテレビカメラ １５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ 移動のテレビカメラ ２０ａ，２０ｂ Ｘ，Ｙパルスモータ ２４ｂ，２５ｂ ボールスクリュー ２４，２５ 直交配置のリード体 ２４ａ，２５ａ テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ 7735−4Ｍ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定ピッチ間隔で多数の被検出物体が配設
   された円板状の基板上をテレビカメラより撮像して得ら
   れた映像信号とメモリに記憶された標準パターンとを比
   較して前記基板上に配設された被検出物体を識別する画
   像認識装置において、前記テレビカメラは前記基板と対
   峙して配置された固定のテレビカメラと、この固定のテ
   レビカメラと所定距離離間し所定ピッチ間隔で連動して
   移動する複数個の移動のテレビカメラとで構成され、前
   記複数個の移動のテレビカメラをテーブルが積層状に重
   合された直交配置のＸ，Ｙリード体のテーブル上および
   重合部上に搭載し、前記Ｘ，Ｙリード体をそれぞれ各テ
   ーブルのボールスクリューによりＸ，Ｙモータで駆動す
   る駆動系を有し、前記駆動系を制御するに際し、前記基
   板の中央部の検査においては、前記テレビカメラの上下
   左右のカメラ間隔を被検出物体の所定ピッチ間隔の整数
   倍の距離離間し前記基板を所定ピッチ間隔で移動し、前
   記基板の左右外周部の検査においては、前記テレビカメ
   ラを左右の外周にそれぞれ移動し上下へ前記基板を所定
   ピッチ間隔で移動後、前記テレビカメラの左右のカメラ
   間隔を所定ピッチ間隔だけ増加あるいは減少させ、再
   度、前記基板を所定ピッチ間隔で上下移動させる動作を
   左右の被検出物体が検査完了するまで繰り返し、前記基
   板の上下外周部の検査においては、前記テレビカメラを
   上下の外周にそれぞれ移動し左右へ前記基板を所定ピッ
   チ間隔で移動後、前記テレビカメラの上下のカメラ間隔
   を所定ピッチ間隔だけ増加あるいは減少させ、再度、前
   記基板を所定ピッチ間隔で左右移動させる動作を上下の
   被検出物体が検査完了するまで繰り返すように制御する
   制御手段を有したことを特徴とする画像認識装置。
2. 【請求項２】所定ピッチ間隔で多数の被検出物体が配設
   された円板状の基板上をテレビカメラより撮像して得ら
   れた映像信号とメモリに記憶された標準パターンとを比
   較して前記基板上に配設された被検出物体を識別する画
   像認識方法において、前記テレビカメラとして前記基板
   と対峙して配置された固定のテレビカメラと、この固定
   のテレビカメラと所定距離離間し所定ピッチ間隔で連動
   して移動する複数個の移動のテレビカメラで構成され、
   前記複数個の移動のテレビカメラはテーブルが積層状に
   重合された直交配置のＸ，Ｙリード体のテーブル上およ
   び重合部上に搭載され、前記Ｘ，Ｙリード体はそれぞれ
   各テーブルのボールスクリューがＸ，Ｙモータで駆動さ
   れるテレビカメラを用いて、前記基板の中央部の検査に
   おいては、前記テレビカメラの上下左右のカメラ間隔を
   被検出物体の所定ピッチ間隔の整数倍の距離離間し前記
   基板を所定ピッチ間隔で移動し、前記基板の左右外周部
   の検査においては、前記テレビカメラを左右の外周にそ
   れぞれ移動し上下へ前記基板を所定ピッチ間隔で移動
   後、前記テレビカメラの左右のカメラ間隔を所定ピッチ
   間隔だけ増加あるいは減少させ、再度、前記基板を所定
   ピッチ間隔で上下移動させる動作を左右の被検出物体が
   検査完了するまで繰り返し、前記基板の上下外周部の検
   査においては、前記テレビカメラを上下の外周にそれぞ
   れ移動し左右へ前記基板を所定ピッチ間隔で移動後、前
   記テレビカメラの上下のカメラ間隔を所定ピッチ間隔だ
   け増加あるいは減少させ、再度、前記基板を所定ピッチ
   間隔で左右移動させる動作を上下の被検出物体が検査完
   了するまで繰り返すことを特徴とする画像認識方法。