JPS6360432B2 - - Google Patents

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JPS6360432B2
JPS6360432B2 JP55161719A JP16171980A JPS6360432B2 JP S6360432 B2 JPS6360432 B2 JP S6360432B2 JP 55161719 A JP55161719 A JP 55161719A JP 16171980 A JP16171980 A JP 16171980A JP S6360432 B2 JPS6360432 B2 JP S6360432B2
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JP
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chip
pattern
pad
image signal
corner
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JP55161719A
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JPS5785180A (en
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20Image preprocessing
    • G06V10/28Quantising the image, e.g. histogram thresholding for discrimination between background and foreground patterns

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパターン認識に関するものであり、特
に、半導体装置の自動ワイヤボンデイング装置に
応用され、チツプおよびチツプとチツプ上のボン
デイングパツドとの関係位置と回転ずれ角を検知
するための図形(パターン)認識の方法及び装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to pattern recognition, and is particularly applied to automatic wire bonding equipment for semiconductor devices, and detects the relative position and rotational deviation angle between a chip and a bonding pad on the chip. The present invention relates to a method and apparatus for figure (pattern) recognition.

パターン認識法の一つに、対象パターンをマス
タパターンと比較して合致すれば両質を同じと判
断する、いわゆるパターンマツチング法がある。
このパターンマツチング法では対象パターンに角
度ずれがある場合に正しく認識するのが困難であ
つた。
One of the pattern recognition methods is the so-called pattern matching method, in which a target pattern is compared with a master pattern, and if they match, the two patterns are determined to have the same quality.
With this pattern matching method, it is difficult to correctly recognize when there is an angular shift in the target pattern.

この問題を解決する方法として、一致とみなす
範囲のずれ量を大きく設定したり、角度ずれを持
つたマスタパターンを数種類用意することが考え
られているが、前者には認識精度の低下、後者に
は装置の大型化、判定の長時間化という新たな問
題が生ずる。
As a way to solve this problem, it has been considered to set a large amount of deviation in the range that is considered a match, or to prepare several types of master patterns with angular deviations, but the former reduces recognition accuracy, and the latter This creates new problems such as larger equipment and longer determination times.

より高度な解決法の一つは何らかの方法でずれ
角度を検知し、それによつてマスタパターンのデ
ータを修正してやることであるが、この場合に
も、ずれ角度の検出は高精度でしかも簡易なもの
であることが要求される。
One of the more advanced solutions is to detect the angle of deviation by some method and correct the data of the master pattern accordingly, but in this case as well, the detection of the angle of deviation is highly accurate and simple. is required.

本発明の目的は、一般に、半導体チツプの外形
は長方形で、チツプ上の複数のボンデイングパツ
ドは各辺がチツプの各辺に平行な長方形に形成さ
れていることに着目し、このような場合には、チ
ツプの角部とボンデイングパツドの角部は同一図
形となることを利用して、両者の比較によるパタ
ーンマツチングにより、チツプ及びチツプとチツ
プ上の各ボンデイングパツドの関係位置を回転ず
れの影響を受けることなく容易に正確に検知する
ようにし、必要な場合は回転ずれ角を容易に算出
できるようにすることである。
The purpose of the present invention is to focus on the fact that semiconductor chips generally have a rectangular external shape, and that a plurality of bonding pads on the chip are formed in a rectangular shape with each side parallel to each side of the chip. To do this, the corner of the chip and the corner of the bonding pad have the same shape, and by pattern matching by comparing the two, the relative position of the chip and the chip and each bonding pad on the chip can be rotated. To enable easy and accurate detection without being affected by deviation, and to easily calculate a rotational deviation angle if necessary.

この目的は、被認識図形が半導体チツプの外形
である長方形と該チツプ上に各辺が該チツプの各
辺に平行に形成された複数のボンデイングパツド
の各長方形とである図形認識において、被認識半
導体チツプの外形の角部を含む領域を走査して得
たパターンをマスタパターンとして用い、該被認
識チツプを走査して得た各ボンデイングパツドの
パターンとを比較して該各ボンデイングパツドの
対応する角部を認識することにより、前記各チツ
プの角部と各ボンデイングパツドの対応する角部
との関係位置を認識するようにしたことを特徴と
する図形認識の方法によつて達成される。
The purpose of this is to recognize a rectangle in which the figure to be recognized is a rectangle that is the outer shape of a semiconductor chip and each rectangle of a plurality of bonding pads formed on the chip with each side parallel to each side of the chip. A pattern obtained by scanning a region including the outer corner of the recognition semiconductor chip is used as a master pattern, and a pattern of each bonding pad obtained by scanning the chip to be recognized is compared with the pattern of each bonding pad. Achieved by a figure recognition method characterized in that the relative position between the corner of each chip and the corresponding corner of each bonding pad is recognized by recognizing the corresponding corner of the chip. be done.

更に本発明は、半導体チツプ(以下、単にチツ
プと記す)上に形成されたボンデイングパツド
(以下、単にパツドと記す)を認識する場合のよ
うに、背景に対しS/N比の良好な信号、即ち、
チツプ外形を表わす信号が存在し、且その信号に
よつて表わされるパターンの形状(チツプの外
形)と被認識パターン、即ちパツドの形状とが部
分的に同じである場合に特に有効である。以下、
図面に従つて本発明を説明する。
Furthermore, the present invention provides a signal with a good S/N ratio against the background, such as when recognizing a bonding pad (hereinafter simply referred to as a pad) formed on a semiconductor chip (hereinafter simply referred to as a chip). , that is,
This is particularly effective when a signal representing the external shape of the chip exists and the shape of the pattern represented by the signal (the external shape of the chip) is partially the same as the pattern to be recognized, that is, the shape of the pad. below,
The present invention will be explained according to the drawings.

第1図は半導体装置のワイヤボンデイングを自
動的に行うシステムを示している。半導体チツプ
1はビデオカメラ2によつて走査的に撮像され、
得られた画像信号は2値化回路3によつて2値化
されたパターン信号に変換される。更に認識処理
および位置検知部4でパターン認識処理が行なわ
れ、パツド位置が検出される。検出されたパツト
位置情報に基いてステージ6が移動調整され、ボ
ンデイングが行なわれる。5は位置情報によりボ
ンダを制御する制御部である。
FIG. 1 shows a system that automatically performs wire bonding of semiconductor devices. The semiconductor chip 1 is scanned and imaged by a video camera 2,
The obtained image signal is converted into a binarized pattern signal by the binarization circuit 3. Furthermore, pattern recognition processing is performed by the recognition processing and position detection section 4, and the pad position is detected. The movement of the stage 6 is adjusted based on the detected part position information, and bonding is performed. 5 is a control unit that controls the bonder based on position information.

パターン認識処理工程ではパターンマツチング
が行なわれるのであるが、本発明ではその時用い
られるマスタパターンを次のようにして得る。
Pattern matching is performed in the pattern recognition processing step, and in the present invention, a master pattern used at that time is obtained as follows.

半導体チツプ及びボンデイングパツドは通常第
2図に示すように正方形或は長方形に形成され、
且つチツプ8の辺とパツド9の辺は平行である。
従つて此等の等価な部分、例えば左上隅同士は同
一の形状を有している。
Semiconductor chips and bonding pads are usually formed into squares or rectangles, as shown in FIG.
Moreover, the sides of the chip 8 and the sides of the pad 9 are parallel.
Therefore, these equivalent parts, for example the upper left corners, have the same shape.

本発明の一実施例においては、まずチツプの特
定の部分、例えば左上の角、の位置を検知する。
チツプのおおよその位置は定められているので、
ビデオカメラの視野内にこの部分を置くことは容
易である。今、チツプ位置に若干の角度ずれが生
じ、第3図aに示すような位置にあるものとす
る。図の範囲を左下から右上に向つて(或はその
反対に)走査し、且走査線を左上から右下に移動
させた場合、そのパターン信号ははじの背景部の
レベル(これを0とする)ばかりであるが、走査
がチツプ左上角にかかるとその部分にチツプのレ
ベル(これを1とする)があらわれ、それ以後の
走査では1レベルを示す部分が広がる。パターン
信号のこのような変化の状況からチツプの左上の
角の位置が特定される。
In one embodiment of the invention, the location of a particular portion of the chip, such as the upper left corner, is first detected.
Since the approximate location of the chip is determined,
It is easy to place this part within the field of view of the video camera. Now, assume that there is a slight angular shift in the chip position and the chip is in the position shown in FIG. 3a. If the range of the figure is scanned from the bottom left to the top right (or vice versa), and the scanning line is moved from the top left to the bottom right, the pattern signal will be at the level of the background part of the edge (this is set to 0). ), but when the scan reaches the upper left corner of the chip, the level of the chip (which is assumed to be 1) appears in that area, and in subsequent scans, the area indicating the 1 level expands. The position of the upper left corner of the chip is determined from the situation of such changes in the pattern signal.

この場合、ビデオカメラの出力に於て、背景部
の信号レベルとチツプ部の信号レベルには大きな
差があり、両者の中間にスライスレベルを設定し
て2値化した信号のS/Nはきわめて良好であ
り、パターン検知の精度は高いものである。
In this case, in the output of the video camera, there is a large difference between the signal level of the background part and the signal level of the chip part, and the S/N of the signal binarized by setting the slice level between the two is extremely high. The results are good, and the accuracy of pattern detection is high.

次に第3図aに示すようにチツプの角を基準に
して点線で示すように特定の区域を画定する。こ
の区域をマスタパターンとして用いるので、その
大きさは大きい方が認識精度は高くなるが、マツ
チング処理に時間がかかるばかりでなく、大き過
ぎるとパツド部に同一パターン区域が画定できな
いようになり、マスタパターンとして用できなく
なるので、認識精度上要求される大きさにとどめ
るのが良い。
Next, as shown in FIG. 3a, a specific area is defined as indicated by the dotted line using the corner of the chip as a reference. Since this area is used as a master pattern, the larger the size, the higher the recognition accuracy, but not only will the matching process take more time, but if it is too large, it will be impossible to define the same pattern area in the pad area, and the master pattern will be larger. Since it cannot be used as a pattern, it is better to limit the size to the size required for recognition accuracy.

第3図bに、このようにして切出したマスタパ
ターンを示す。このマスタパターンは角度ずれに
関しては被認識パターンであるパツドと同じ条件
にあるので、これを用いてマツチング処理を行な
えば角度ずれに起因する問題は全て解決される。
FIG. 3b shows the master pattern cut out in this way. Since this master pattern has the same conditions as the pad, which is the pattern to be recognized, with respect to angular deviation, all problems caused by angular deviation can be solved by performing matching processing using this master pattern.

このようにしてマスタパターンを設定したの
ち、チツプ領域から、これに一致する部分を搜
す。その結果、例えば第4図に示すように一致す
る部分が3ケ所あり、マスタパターンの頂点Cに
対応する点P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3
が検知されたとする。此等の点で各パツドを代表
させると、チツプの角C(xc,yc)に最も近い点
P1がチツプの隅にあるパツドであるから、この
点と他のパツドの角の点、例えばP2、の座標か
らチツプのずれ角度が算出される。
After setting the master pattern in this way, a portion matching this pattern is searched from the chip area. As a result, as shown in FIG. 4, for example, there are three matching parts, namely points P 1 (x 1 , y 1 ), P 2 (x 2 , y 2 ), and P 3 corresponding to vertex C of the master pattern. ( x3 , y3 )
Suppose that is detected. If these points represent each pad, the point closest to the corner C (xc, yc) of the chip
Since P 1 is a pad located at the corner of the chip, the deviation angle of the chip is calculated from the coordinates of this point and another corner point of the pad, for example P 2 .

ずれ角度は又、此等3点の座標から算出するこ
ともできる。特に、パツドが行列状に配列されて
いて、P1,P2,P3の3点を結んだ三角形が直角
三角形となる場合は、直角の頂点が、第4図の場
合P1がチツプの隅に形成されたパツドの頂点で
あると判定され、前述の手段でずれ角度が算出さ
れる。
The deviation angle can also be calculated from the coordinates of these three points. In particular, if the pads are arranged in a matrix and the triangle connecting the three points P 1 , P 2 , and P 3 is a right triangle, the apex of the right angle is It is determined that it is the apex of the pad formed at the corner, and the deviation angle is calculated by the above-mentioned means.

以上述べたように本発明の方法によれば、マス
タパターンを対象パターンから抽出してマツチン
グ処理を行なうので、この過程での回転ずれによ
る角度ずれの影響は皆無であり、チツプの角部と
各パツドの角部との関係位置の検出を容易に行う
ことが可能となり、又、必要な場合は回転ずれ角
も算出することが出来るので、検知された各位置
によりワイヤホルダを制御してワイヤボンデイン
グを実施することができる。
As described above, according to the method of the present invention, since the master pattern is extracted from the target pattern and the matching process is performed, there is no influence of angular deviation due to rotational deviation in this process, and the corners of the chip The position relative to the corner of the pad can be easily detected, and if necessary, the rotational deviation angle can also be calculated, so the wire holder can be controlled based on each detected position to perform wire bonding. It can be implemented.

本発明の方法は、S/Nの良好な状態で検出で
きるパターンが存在し、その一部が被認識パター
ンの一部と同じ形状であれば、上記の要領で実施
することができる。
The method of the present invention can be carried out as described above if there is a pattern that can be detected with a good S/N ratio and a part of the pattern has the same shape as a part of the pattern to be recognized.

次に本発明の方法を実施する為の装置について
説明する。
Next, an apparatus for carrying out the method of the present invention will be explained.

第5図に示すように、一本の走査100に対応
するパターン信号101は通常の3つのレベルを
有する。即ち、背景のレベル102、チツプのレ
ベル103及びパツドのレベル104である。此
等のレベルの中間に第5図に示すように、2つの
スライスレベルC及びPを設定する。
As shown in FIG. 5, a pattern signal 101 corresponding to one scan 100 has three normal levels. That is, a background level 102, a chip level 103, and a pad level 104. As shown in FIG. 5, two slice levels C and P are set between these levels.

パターン認識装置の構成は第6図に示す如きも
ので、これは第1図の3及び4の部分に相当す
る。画像信号はスライスレベルCによつて2値化
されそれによつてチツプの外形を検出し、所定の
作業によつてマスタパターンが設定される。一
方、この処理と並行して、スライスレベルPによ
つて2値化されたパターン信号はシフトレジスタ
マトリツクスに蓄えられ、上記の方法によつて作
成されたマスタパターンの信号と比較される。一
致する部分が検出されると、一致アドレスが送出
される。
The configuration of the pattern recognition device is as shown in FIG. 6, which corresponds to parts 3 and 4 in FIG. The image signal is binarized using the slice level C, and the external shape of the chip is detected, and a master pattern is set by a predetermined operation. On the other hand, in parallel with this processing, the pattern signal binarized by the slice level P is stored in a shift register matrix and compared with the master pattern signal created by the above method. When a match is found, a matching address is sent out.

このようにして求められた位置情報に基き、ス
テージ制御部(第1図の5に相当)は位置ずれを
修正するようにステージを移動させ、正しい位置
にボンデイングさせるのである。
Based on the positional information obtained in this way, the stage control section (corresponding to 5 in FIG. 1) moves the stage so as to correct the positional deviation and performs bonding at the correct position.

本発明によれば処理装置を大型化することな
く、迅速確実にボンデイングパツドを検出する装
置が得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain a device that quickly and reliably detects bonding pads without increasing the size of the processing device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は半導体装置のワイヤボンデイングを自
動的に行なうシステムを示す図、第2図は半導体
チツプとボンデイングパツドの形状を示す図、第
3図は本発明の要件であるマスタパターンの画定
を示す図、第4図はマスタと一致する部分を示す
図、第5図はパターン信号とスライスレベルとの
関係を示す図、第6図は本発明を方式的に示す図
であつて、1は半導体チツプ、2はビデオカメ
ラ、3は2値化回路、4はパターン認識処理及び
位置検知を行なう装置、5はボンダ制御部、6は
可動ステージ、7はボンダ、8は半導体チツプ、
9はボンデイングパツド、100は走査線、10
1はパターン信号、102,103,104は
夫々背景部、チツプ部、パツド部の信号レベル、
Pcはチツプの角の点、P1,P2,P3はパツドの角
の点である。
Fig. 1 shows a system for automatically wire bonding semiconductor devices, Fig. 2 shows the shapes of a semiconductor chip and bonding pads, and Fig. 3 shows the definition of a master pattern, which is a requirement of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the portion that matches the master, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the pattern signal and the slice level, and FIG. 6 is a diagram schematically showing the present invention. 2 is a video camera; 3 is a binarization circuit; 4 is a device for pattern recognition processing and position detection; 5 is a bonder control unit; 6 is a movable stage; 7 is a bonder; 8 is a semiconductor chip;
9 is the bonding pad, 100 is the scanning line, 10
1 is the pattern signal; 102, 103, and 104 are the signal levels of the background, chip, and pad areas, respectively;
Pc is the corner point of the chip, and P 1 , P 2 , and P 3 are the corner points of the pad.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被認識図形が半導体チツプの外形である長方
形と該チツプ上に各辺が該チツプの各辺に平行に
形成された複数のボンデイングパツドの各長方形
とである図形認識において、 被認識半導体チツプの外形の角部を含む領域を
走査して得たパターンをマスクパターンとして用
い、該被認識チツプを走査して得た各ボンデイン
グパツドのパターンとを比較して該各ボンデイン
グパツドの対応する角部を認識することを特徴と
する図形認識の方法。 2 長方形のチツプ上に該チツプの辺と平行な辺
を持つ複数の長方形のボンデイングパツドを有す
る半導体チツプを走査して画像信号を得る走査装
置と、該画像信号から該半導体チツプの部分のみ
を表すチツプ2値画像信号と、該半導体チツプ上
のボンデイングパツドの部分のみを表すパツド2
値画像信号とを出力する2値化回路と、該チツプ
2値画像信号から該チツプの角部を抽出してマス
タパターン信号を作成し、該マスタパターン信号
と前記各パツド2値画像信号とを比較することに
より前記各ボンデイングパツドの対応する角部を
検出する装置とを備えることを特徴とする図形認
識の装置。
[Claims] 1. Figure recognition in which the figure to be recognized is a rectangle that is the outer shape of a semiconductor chip, and each rectangle of a plurality of bonding pads formed on the chip, each side of which is parallel to each side of the chip. In this step, a pattern obtained by scanning a region including the outer corner of the semiconductor chip to be recognized is used as a mask pattern, and a pattern of each bonding pad obtained by scanning the semiconductor chip to be recognized is compared with the pattern of each bonding pad. A figure recognition method characterized by recognizing corresponding corners of a bonding pad. 2. A scanning device for obtaining an image signal by scanning a semiconductor chip having a plurality of rectangular bonding pads having sides parallel to the sides of the chip on the rectangular chip, and a scanning device for obtaining an image signal from the image signal. A binary image signal representing a chip and a pad 2 representing only a portion of a bonding pad on the semiconductor chip.
a binarization circuit that outputs a value image signal; a binarization circuit that extracts a corner of the chip from the chip binary image signal to create a master pattern signal; A device for detecting corresponding corners of each of the bonding pads by comparison.
JP55161719A 1980-11-17 1980-11-17 Graphic form recognizing method and its device Granted JPS5785180A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5566068A (en) * 1978-11-10 1980-05-19 Hajime Sangyo Kk Pattern discrimination method

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