JPH0944678A - 画像認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 検出エラーが発生したとき、最適な対応を速
やかに実施する。 【解決手段】 マッチング率と合否レベルとの比較、及
びマッチング率と警告レベルとの比較を行なう制御装置
２０、制御装置２０による比較結果に基づいてマッチン
グ率を記憶するマッチング率記憶部２４、並びに制御装
置２０による比較結果に基づいて警告を発生する警告表
示部２６を有し、制御装置２０は、マッチング率と合否
レベル及び前記警告レベルとの比較の結果、マッチング
率＜合否レベルであった場合、警告表示部にこの旨の警
告を発生させ、マッチング率と合否レベル及び警告レベ
ルとの比較の結果、合否レベル＜マッチング率≦警告レ
ベルであった場合、マッチング率記憶部にこのときのマ
ッチング率を記憶させるとともに、警告表示部にこの旨
の警告を発生させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
に用いて好適な画像認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置の例えばワイヤボンディ
ング装置には画像認識装置が装備されて、ワイヤボンデ
ィング作業前にこの画像認識装置を用いて半導体ペレッ
ト及びリードフレームの位置検出を行なっている。この
位置検出は、例えば、半導体ペレットの撮像画像を所定
の２値化レベルで２値化し、この２値化画像を基準パタ
ーンと比較し、この比較による２値化画像と基準パター
ンとのマッチング率に基づいて半導体ペレットの基準位
置に対するずれ量を算出することによって行なわれる。
このとき、算出したマッチング率は、エラーレベルと比
較され、基準パターンに対して所定値以上のマッチング
率が得られているか否かの判別が行なわれる。尚、エラ
ーレベルは、エリア１９内の画像の基準パターン１８に
対するマッチング率の合否レベルである。

【０００３】ところが、この比較において、マッチング
率がエラーレベル以下となり、検出エラーが発生するこ
とがある。つまり、この検出エラーは、図５中の符号α
で示すように、マッチング率が低下した状態下における
位置検出動作によって発生する。尚、このマッチング率
の低下は、半導体ペレットのマウント状態、照明角度や
明るさの相違、及び半導体ペレット付リードフレームの
供給単位の変更等に起因する。そして、検出エラーが発
生した場合、作業者は下記の手順にて復旧を試みる。

【０００４】上記復旧作業には主にパス操作、マニュア
ル操作及び再ティーチング操作がある。パス操作は、マ
ッチング率の低下が明らかに半導体ペレットに原因があ
ると作業者がわかる場合、この半導体ペレットを飛ばし
て、次の半導体ペレットについて位置検出作業を進める
操作である。また、マニュアル操作は、マッチング率の
低下がペレットに原因があるとは一見して判別できない
ときに、その半導体ペレットの位置決めをマニュアル操
作で実施するものである。また、再ティーチング操作
は、現状の基準パターンでは高いマッチング率が得られ
ないと判断できたときに、その基準パターンを変更する
操作である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の復旧
作業は、作業者の個々の判断によってなされるため、作
業者が適切な判断を下せないときには、ワイヤボンディ
ング装置の停止時間が長くなり、生産性の低下を招くこ
とになる。

【０００６】また、復旧作業時における再ティーチング
の必要性は、通常、マニュアル作業を複数回繰り返した
後に判断されるので、それまでの復旧作業に要した停止
時間が無駄となり、この場合も生産性が低下してしま
う。

【０００７】本発明は、上述の事情を考慮してなされた
ものであり、検出エラーが発生したときに最適な対応を
速やかに実施できる画像認識装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、対象物の画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段
にて撮像した対象物の撮像画像を処理するとともに、こ
の処理画像内における任意のエリアを予め定めた基準パ
ターンと比較し、この比較による前記エリア内の画像と
基準パターンとのマッチング率に基づいて前記エリアの
位置を算出する画像処理手段とを有し、前記対象物の位
置検出を行なう画像認識装置において、前記マッチング
率の合否レベルと、この合否レベルより高いレベルに設
定された警告レベルとを記憶するとともに、前記マッチ
ング率と前記合否レベルとの比較、及び前記マッチング
率と前記警告レベルとの比較を行なう制御装置と、この
制御装置に接続され前記制御装置による比較結果に基づ
いて前記マッチング率を記憶する記憶手段と、前記制御
装置に接続され前記制御装置による比較結果に基づいて
警告を発生する警告手段とを有し、前記制御装置は、前
記マッチング率と前記合否レベル、及び前記警告レベル
との比較の結果、 マッチング率＜合否レベル であった場合、前記警告手段にこの旨の警告を発生さ
せ、前記マッチング率と前記合否レベル、及び前記警告
レベルとの比較の結果、 合否レベル＜マッチング率≦警告レベル であった場合、前記記憶手段にこのときの前記マッチン
グ率を記憶させるとともに、前記警告手段にこの旨の警
告を発生させるものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、制御装置に接続されたカウント手段を
有し、前記制御装置は前記マッチング率と前記合否レベ
ル、及び前記警告レベルとの比較の結果、 合否レベル＜マッチング率≦警告レベル であった場合、前記カウント手段に前記マッチング率の
発生数をカウントさせるとともに、このカウント手段の
カウント値が所定値となったときに警告手段にこの旨の
警告を発生させるものである。

【００１０】請求項１に記載の発明には、次の作用があ
る。制御装置は、画像処理手段にて算出されたマッチン
グ率と合否レベル、及び警告レベルとを比較し、この比
較の結果、 合否レベル＜マッチング率≦警告レベル であった場合、記憶手段にこのときのマッチング率を記
憶させるとともに、警告手段にこの旨の警告を発生させ
るようにしたので、検出エラーの発生を事前に予知でき
るとともに、検出エラーに対して復旧作業を行なう際
に、前記記憶手段に記憶された前記マッチング率の履歴
を認識することができるので、マッチング率を上昇させ
る復旧作業を迅速且つ適切に実施できる。この結果、検
出エラーが発生したときに最適な対応を速やかに実施で
きる。

【００１１】請求項２に記載の発明には、次の作用があ
る。制御装置は、画像処理手段にて算出されたマッチン
グ率と合否レベル、及び警告レベルとを比較し、この比
較の結果、 合否レベル＜マッチング率≦警告レベル であった場合、前記カウント手段に前記マッチング率の
発生数をカウントさせるとともに、このカウント手段の
カウント値が所定値となったときに警告手段にこの旨の
警告を発生させるようにしたので、マッチング率の低下
に基づく対象物の位置検出精度の低下を招くことがな
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明に係る画像認識装置
の一つの実施の形態が装備されたワイヤボンディング装
置を示すブロック図である。図２は、図１のワイヤボン
ディング装置の稼動状態とマッチング率のとの関係を示
す作動図である。図３は、図１の画像処理装置に取り込
まれた画像の一例を示す図である。図４は、基準パター
ンを示す図である。

【００１３】ワイヤボンディング装置１は、前工程にて
半導体ペレット２がマウントされたリードフレーム３の
搬送を案内する一対の案内レール４を有し、ボンディン
グ領域に対応するこの案内レール４の側方に、案内レー
ル４の搬送方向及びこれと直交する方向に移動自在なＸ
Ｙテーブル５が配置され、このＸＹテーブル５上にボン
ディングヘッド６が載置されて構成される。

【００１４】ボンディングヘッド６にはボンディングア
ーム９及びトーチ電極１０が支持され、ボンディングア
ーム９の先端部に、ワイヤ７を挿通するキャピラリ８が
装着される。このボンディングアーム９は、図示しない
アーム駆動機構により上下動させられる。また、トーチ
電極１０は、その先端をキャピラリ８の直下に移動可能
とされて、キャピラリ８から突出したワイヤ７とトーチ
電極１０との間に放電を生じさせ、ワイヤ７の先端にボ
ール１１を形成する。

【００１５】また、ボンディングヘッド６には撮像手段
としてのカメラ１２が固定支持される。このカメラ１２
は、キャピラリ８の上方に位置されて、半導体ペレット
２やリードフレーム３を撮像可能とし、後述の如く、半
導体ペレット２及びリードフレーム３の位置検出に用い
られる。カメラ１２で撮像された画像は、画像処理手段
としての画像処理装置１５へ出力される。

【００１６】画像処理装置１５は、カメラ１２が取り込
んだ半導体ペレット２やリードフレーム３の画像を２値
化処理或いは多値化処理し、この処理された画像をモニ
タ１６に表示させ、不図示の画像メモリに記憶させる。
ここで、モニタ１６は、後述のマッチング率記憶部２４
の内容も表示可能とする。上記画像処理装置１５は、
又、画像メモリ内の処理画像と、画像処理装置１５が有
する基準パターンメモリ（不図示）に予め記憶された基
準パターン１８（図４）とを比較してパターンマッチン
グ処理を実施し、半導体ペレット２及びリードフレーム
３の位置を検出する。

【００１７】つまり、図３に示すように、画像処理装置
１５は、カメラ１２で取り込んだ画像を、例えば所定の
２値化レベルで２値化処理し、この２値化処理された処
理画像１７内において、上記基準パターン１８に対応す
る大きさのエリア１９を（０，０）から（ｘ_m ，ｙ_m ）
まで走査させて、座標毎にエリア１９内の画像と基準パ
ターン１８とを比較してマッチング率を求め、最も高い
マッチング率と、このマッチング率を示すエリア１９を
算出する。そして、この最も高いマッチング率を示すエ
リア１９の位置（位置ずれ）を求めて、このエリア１９
の位置に基づいて半導体ペレット２、又はリードフレー
ム３の位置を検出する。図３においては、処理画像１７
のほぼ中央位置（ｘ_a ，ｙ_a ）にあるエリア１９が、最
も高いマッチング率を示す。

【００１８】制御装置２０は、ＸＹテーブル５、ボンデ
ィングヘッド６及び画像処理装置１５を制御する。つま
り、制御装置２０は、ＸＹテーブル５を制御してカメラ
１２を移動させ、又、画像処理装置１５を制御して、半
導体ペレット２及びリードフレーム３の位置を検出さ
せ、更に、ＸＹテーブル５及びボンディングヘッド６を
制御して、キャピラリ８により、対応する半導体ペレッ
ト２の電極１３とリードフレーム３のリード（不図示）
とをワイヤボンディングする。

【００１９】また、制御装置２０には、操作部２１、エ
ラーレベル記憶部２２、警告レベル記憶部２３、記憶手
段としてのマッチング率記憶部２４、カウント手段とし
てのカウンタ２５、警告手段としての警告表示部２６が
接続される。

【００２０】エラーレベル記憶部２２は、エリア１９内
の画像の基準パターン１８に対するマッチング率の合否
レベルとしてのエラーレベルを記憶するものである。警
告レベル記憶部２３は、マッチング率の警告レベルを記
憶するものである。ここで、警告レベルはエラーレベル
よりも大きな値に設定される。マッチング率記憶部２４
は、エラーレベルより大きく警告レベル以下にあるマッ
チング率を記憶するものである。

【００２１】カウンタ２５は、マッチング率がエラーレ
ベルより大きく警告レベル以下にある場合、その回数を
半導体ペレット２の単位で記憶する。警告表示部２６
は、警報メッセージを表示したり、マッチング率に関す
る統計データを直接又はグラフ等によって表示するもの
である。

【００２２】制御装置２０は、画像処理装置１５にて算
出された最も良好なマッチング率と、エラーレベル記憶
部２２内のエラーレベルとを比較し、マッチング率の良
否を判定する。その結果、図２に示すように、 マッチング率＞エラーレベル ならば、マッチング率「良」と判定し、画像処理装置１
５による半導体ペレット２又はリードフレーム３の位置
検出を継続させる。また、 マッチング率≦エラーレベル ならば、マッチング率「不良」と判定し、画像処理装置
１５による半導体ペレット２又はリードフレーム３の位
置検出を停止させて、警報表示部２６に警告メッセージ
を表示させる。

【００２３】制御装置１５は、上述の比較の結果、マッ
チング率「良」と判定された場合のみ、マッチング率と
警告レベル記憶部２３内の警告レベルとを比較し、マッ
チング率が警告レベル以下であるか否かを判定する。そ
の結果、 マッチング率≦警告レベル ならば、画像処理装置１５による半導体ペレット２又は
リードフレーム３の位置検出を継続させつつ、このマッ
チング率をマッチング率記憶部２４に記憶させ、且つ、
警告表示部２６にてその旨の警告を表示させて作業者に
検出エラーが発生する可能性があることを予告する。更
に、このとき、警告レベル以下であると判定されたマッ
チング率を半導体ペレットの単位でカウンタ２５にてカ
ウントさせる。制御装置２０は、カウンタ２５のカウン
ト値が、例えば連続して10回以上となったときに、ワイ
ヤボンディング装置１における画像処理装置１５の位置
検出動作を停止させ、警告表示部２６に警告メッセージ
を表示させる。

【００２４】次に、ワイヤボンディング装置１の作用を
説明する。ワイヤボンディング動作を行う前に、カメラ
１２にて半導体ペレット２及びリードフレーム３の画像
を取り込み、画像処理装置１５にて、これらの半導体ペ
レット２及びリードフレーム３のそれぞれの位置を検出
する。

【００２５】半導体ペレット２の位置検出は、半導体ペ
レット２上に設定された所定の２点を検出することによ
って実施する。まず、第１点目の画像をカメラ１２で取
り込み、画像処理装置１５にて２値化処理した後、この
画像処理装置１５にて、処理画像１７（図３）中のエリ
ア１９と基準パターン１８とを比較してパターンマッチ
ング処理を実行し、マッチング率の最も良好なエリア１
９の位置（位置ずれ）を求めて半導体ペレット２の位置
を検出する。次に、制御装置２０は、画像処理装置１５
にて算出した最も高いマッチング率とエラーレベル記憶
部２２内のエラーレベルとを比較し、マッチング率の良
否を判定するその結果、図２に示すように、 マッチング率＞エラーレベル ならば、マッチング率「良」と判定し、カメラ１２及び
画像処理装置１５による半導体ペレット２の第２点目の
検出を実行させ、 マッチング率≦エラーレベル ならば、マッチング率「不良」と判定し、カメラ１２及
び画像処理装置１５の位置検出動作を停止させ、警告表
示部２６にて警告メッセージを表示させて、作業者に復
旧作業を促す。

【００２６】次に、カメラ１２及び画像処理装置１５
は、半導体ペレット２上の第２点目の位置検出を上述し
た動作と同様にして行ない、その後、算出されたマッチ
ング率とエラーレベルとを比較し、マッチング率の良否
を判定する。上述の結果、第１点目、及び第２点目のマ
ッチング率が「良」と判定された場合、制御装置２０
は、マッチング率と警告レベルとを比較し、算出された
マッチング率が警告レベル以下であるか否かを判別す
る。その結果、 マッチング率＞警告レベル のときに、カメラ１２及び画像処理装置１５にてリード
フレーム３の位置を検出する。

【００２７】尚リードフレーム３の位置検出は、画像の
変化が生じにくいため、画像処理装置１５にて、最も良
好なマッチング率を算出しリードフレーム３の位置を検
出した後、制御装置２０において、マッチング率とエラ
ーレベルとの比較のみを実行し、半導体ペレット２によ
る位置検出で実施された警告レベルとの比較は実施する
必要はない。

【００２８】マッチング率≦警告レベル のとき、制御装置２０は、カメラ１２及び画像処理装置
１５によるリードフレーム３の位置検出動作を実行させ
つつ、画像処理装置１５にて算出されたマッチング率を
マッチング率記憶部２４に記憶させ、その旨を警告表示
部２６に表示させて、作業者に検出エラーが発生する可
能性があることを予告する。このとき、ワイヤボンディ
ング装置１は、カメラ１２及び画像処理装置１５による
位置検出動作、及びボンディング動作を実行させつつ、
警告表示部２６の警告メッセージに対する作業者の対応
を待機する待機状態とされる。更に、第１点目検出或い
は第２点目検出でのマッチング率の少なくとも一方が、
上述の如く警告レベル以下と判定されたとき、その数を
半導体ペレットの単位でカウンタ２５にカウントさせ
る。制御装置２０は、カウンタ２５が、マッチング率の
警告レベル以下を例えば連続して10回カウントしたとき
に、警告表示部２６にカウンタ２５のカウント値が10回
に到達した旨を表示させるとともに、画像処理装置１５
における位置検出動作を停止させ、ワイヤボンディング
装置１の動作を停止させる。

【００２９】上述の半導体ペレット２及びリードフレー
ム３の位置検出終了後、制御装置２０は、検出された半
導体ペレット２及びリードフレーム３の位置に基づい
て、ＸＹテーブル５及びボンディングアーム９を作動さ
せ、半導体ペレット２の電極１３とリードフレーム３の
リード間をワイヤボンディングする。

【００３０】ワイヤボンディング終了後、制御装置２０
は、案内レール４を作動させてリードフレーム３を１ピ
ッチ搬送し、次の半導体ペレット２をボンディング位置
に位置付ける。

【００３１】この後、制御装置２０は、上述と同様にし
て、半導体ペレット２の位置検出、マッチング率とエラ
ーレベル及び警告レベルとの比較、及びリードフレーム
３の位置検出を実行した後、ワイヤボンディング作業を
実施する。

【００３２】上記実施の形態によれば、制御装置２０
は、画像処理装置１５にて算出された半導体ペレット２
の位置検出に関する最も良好なマッチング率が エラーレベル＜マッチング率≦警告レベル であるときに、次のリードフレーム３の位置検出を実行
させつつ、そのマッチング率をマッチング率記憶部２４
に記憶させ、警報表示部２６にてその旨の警告表示をす
ることから、作業者は、復旧作業において、マッチング
率記憶部２６に記憶されたマッチング率の履歴を認識す
ることによって、マッチング率を上昇させるための復旧
作業を迅速且つ適切に実施できる。例えば、警告表示部
２６に記憶されたマッチング率が漸次低下している場合
には、復旧作業として基準パターンの再ティーチング操
作を実行し、又、マッチング率が急激に低下した場合に
は、その半導体ペレット２に固有の原因であると判断し
て、復旧作業としてパス操作或いはマニュアル操作を実
施する。以上の結果、パターンマッチング処理による位
置検出に際し、検出エラーが発生したときに最適な対応
を速やかに実施でき、ワイヤボンディング装置１の停止
時間を最小限として生産性を向上させることができる。

【００３３】また、制御装置２０は、画像処理装置１５
にて算出された最も良好なマッチング率が、警告レベル
以下であると判定されたとき、その数を半導体ペレット
の単位でカウンタ２５にてカウントさせ、そのカウント
値が例えば連続して10回に到ったときに、その後のリー
ドフレーム３の位置検出を停止させて、作業者によるマ
ッチング率上昇のための復旧作業を待機することから、
マッチング率の低下した状態で位置検出が行なわれるこ
とによって生じる位置検出精度の低下を招くことを防止
できる。

【００３４】尚、上記実施の形態では、ワイヤボンディ
ング装置において、半導体ペレット付リードフレームに
おける半導体ペレットの位置検出に際し、マッチング率
と警告レベルとを比較する場合を述べたが、リードフレ
ームの位置検出に適用してもよい。また、ペレットボン
ディング装置におけるリードフレームの位置検出に本発
明を適用してもよい。更に、上述の半導体製造装置以外
の不良品判定装置に本発明を適用してもよい。

【００３５】また、上記実施の形態において、カウンタ
２５によるカウント値が10以上となったときに、位置検
出動作を停止させる例で説明したが、カウンタ２５によ
るカウント値とは関係なく、警告表示部２６の表示に基
づいて作業者が任意に位置検出動作を停止させるように
してもよい。また、半導体ペレット２の単位でカウンタ
２５にカウントする例で説明したが、警告レベル以下と
判定されたマッチング率毎にカウンタ２５にカウントす
るようにしてもよい。

【００３６】また、警告表示部２６にて警告メッセージ
を表示させるようにしたが、警告手段は、ブザー、スピ
ーカ等を用いて、警告音を発生させたり、警告メッセー
ジを放送させたりするものでもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る画像認識装
置によれば、検出エラーが発生したときに最適な対応を
速やかに実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る画像認識装置の一つの実
施の形態が装備されたワイヤボンディング装置を示すブ
ロック図である。

【図２】図２は、図１のワイヤボンディング装置の稼動
状態とマッチング率のとの関係を示す作動図である。

【図３】図３は、図１の画像処理装置に取り込まれた画
像の一例を示す図である。

【図４】図４は、基準パターンを示す図である。

【図５】図５は、従来のワイヤボンディング装置の稼動
状態とマッチング率との関係を示す作動図である。

【符号の説明】

１ ワイヤボンディング装置 ２ 半導体ペレット １２ カメラ（撮像手段） １５ 画像処理装置（画像処理手段） １７ 処理画像 １８ 基準パターン １９ エリア ２０ 制御装置 ２２ エラーレベル記憶部 ２３ 警告レベル記憶部 ２４ マッチング率記憶部（記憶手段） ２５ カウンタ（カウント手段） ２６ 警告表示部（警告手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の画像を撮像する撮像手段と、こ
   の撮像手段にて撮像した対象物の撮像画像を処理すると
   ともに、この処理画像内における任意のエリアを予め定
   めた基準パターンと比較し、この比較による前記エリア
   内の画像と基準パターンとのマッチング率に基づいて前
   記エリアの位置を算出する画像処理手段とを有し、前記
   対象物の位置検出を行なう画像認識装置において、前記
   マッチング率の合否レベルと、この合否レベルより高い
   レベルに設定された警告レベルとを記憶するとともに、
   前記マッチング率と前記合否レベルとの比較、及び前記
   マッチング率と前記警告レベルとの比較を行なう制御装
   置と、この制御装置に接続され前記制御装置による比較
   結果に基づいて前記マッチング率を記憶する記憶手段
   と、前記制御装置に接続され前記制御装置による比較結
   果に基づいて警告を発生する警告手段とを有し、前記制
   御装置は、前記マッチング率と前記合否レベル、及び前
   記警告レベルとの比較の結果、 マッチング率＜合否レベル であった場合、前記警告手段にこの旨の警告を発生さ
   せ、前記マッチング率と前記合否レベル、及び前記警告
   レベルとの比較の結果、 合否レベル＜マッチング率≦警告レベル であった場合、前記記憶手段にこのときの前記マッチン
   グ率を記憶させるとともに、前記警告手段にこの旨の警
   告を発生させることを特徴とする画像認識装置。
2. 【請求項２】 制御装置に接続されたカウント手段を有
   し、前記制御装置は前記マッチング率と前記合否レベ
   ル、及び前記警告レベルとの比較の結果、 合否レベル＜マッチング率≦警告レベル であった場合、前記カウント手段に前記マッチング率の
   発生数をカウントさせるとともに、このカウント手段の
   カウント値が所定値となったときに警告手段にこの旨の
   警告を発生させることを特徴とする請求項１に記載の画
   像認識装置。