KR100478568B1 - 화상처리방법, 동장치, 및 본딩장치 - Google Patents

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Abstract

검출대상이 회전방향의 위치 어긋남을 포함한 자세로 배치되어 있는 경우에도, 회전방향의 패턴매칭을 행하지않고, 고정밀도의 위치검출을 한다. 마스크 패턴의 생성을 능률적으로 실행한다.
검출대상 화상과, 레티클마크(42)로 정의되는 템플레이트 화상과의 사이에서 화상간 감산을 행하고, 그 결과(해칭으로 표시한 영역)를 이용하여 마스크 패턴 화상을 생성·기억한다. 런타임에서는, 마스크 패턴 화상에 대응하는 영역을 패턴매칭의 대상에서 제외한다.

Description

화상처리방법, 동 장치, 및 본딩장치{IMAGE PROCESSING METHOD AND APPARATUS, AND BONDING APPARATUS}
본 발명은 화상처리방법, 동 장치, 및 동 장치를 포함하여 구성되는 본딩장치에 관한 것으로, 특히 검출대상과 기준화상의 패턴매칭을 행함으로써 검출대상의 위치를 검출하는 것에 관한 것이다.
화상처리 기술에 있어서는, 검출대상의 화상 중에 포함되는 기지의 화상의 위치를 검출함으로써, 검출대상의 위치를 검출하기 때문에, 기지의 화상으로서의 기준 화상의 일부를 템플레이트 화상으로서 이용하는 패턴매칭이 널리 사용되고 있다.
이 패턴매칭을 이용한 위치검출방법을 예를 들면 반도체 조립장치인 와이어본딩장치를 예로서 설명한다. 와이어 본딩장치에서는 반도체 칩 위의 알루미늄 등으로 이루어지는 본딩패드와, 반도체 칩을 둘러싸듯이 형성된 도체로 이루어지는 리드를 연결하도록, 금선 등으로 이루어지는 와이어를 본딩하는데, 이 본딩동작에 앞서서, 본딩을 실행하는 점인　본딩점을, 패턴매칭을 이용하여 산출한다.
우선, 도 8에 나타낸 바와 같이, 위치맞춤용의 기준점인 각 얼라이먼트점(32a)을 등록한다. 이 등록은, XY 테이블의 동작에 의해 이것에 본딩헤드 및 카메라 아암을 통하여 고정된 카메라를 반도체 칩에 대하여 상대적으로 수평방향으로 이동 가능하게 한 구조, 예를 들면 도 1에 나타내는 것과 동일한 구조의 와이어 본딩장치에 있어서, 반도체 칩(14a)을 촬상하고 있는 카메라(7)로부터의 화상을 모니터(39)의 표시화면에 표시시키면서, 본딩헤드(2) 및 카메라 아암(6)을 통하여 카메라(7)를 고정하고 있는 XY 테이블(1)을 이동시킴으로써 시야를 이동시키고, 모니터(39)의 표시화면에 표시되어 있는 시야의 중심을 나타내는 크로스 마크(32)의 중심점(32a)을, 반도체 칩(14a) 위의 임의의 점에 맞추어, 수동 입력수단(33)의 입력 스위치를 누르는 등의 입력동작을 행하고, 그 때의 중심점(32a)을 중심으로 하는 직사각형의 레티클 마크(42)에 둘러싸인 영역의 화상을, 템플레이트 화상으로서 기억함과 동시에, 그 때의 XY 테이블(1) 위의 좌표를, 얼라이먼트점으로서 데이터 메모리(36)에 기억한다.
얼라이먼트점은, 검출오차를 최소로 하기 위해서, 일반적으로는 반도체 칩(14a) 상의 네모퉁이 부근의 대각선상으로부터, 패드측에 관하여 (Pa1x,Pa1y), (Pa2x,Pa2y)의 2개소, 리드측에 관하여 (La1x,La1y), (La2x,La2y)의 2개소를 선택한다.
다음에, 개개의 패드(P)나 리드(L)에 있어서의 적절한 위치, 전형적으로는 각 패드(P)나 리드(L)의 대략 중앙의 점에, 크로스 마크(32)의 중심점(32a)을 맞추어 입력 스위치를 누르거나 하여, 각 본딩점의 좌표를 데이터 메모리(36)에 기억한다.
그리고 런타임(즉, 제품의 생산시)의 처리로서는, 검출대상이 되는 새로운 반도체 디바이스(14)를 배치하고, XY 테이블(1)을 연산장치의 제어에 의해서 이동시켜서, 등록되어 있는 얼라이먼트점(A0)의 근방이 카메라(7)의 시야가 되도록 하고(도 9), 카메라(7)로 반도체 디바이스(14)의 화상을 포착하고, 등록되어 있는 기준화상을 사용하여, 패턴매칭 검출에 의해, 검출대상의 화상과 기준화상의 일치량이 최대가 되고 동시에 소정의 임계값을 넘은 경우에 검출양호로 판정하고, 그 상대위치에서 기준화상을 검출대상의 화상과 중첩하여, 그 자세에 있어서의 중심점(32a)의 XY 테이블(1)상의 위치좌표와, 앞서 템플레이트 화상을 등록했을 때의 중심점(32a)의 위치인　얼라이먼트점(A0)의 XY 테이블(1)상의 위치좌표, 예를 들면(Pa1x, Pa1y)의 사이의 위치 어긋남량(△X,△Y)을 구한다. 마찬가지로 하여 나머지 얼라이먼트점(32a)에 관한 위치 어긋남을 산출하고, 산출한 위치 어긋남량(△X,△Y)을, 앞서 템플레이트 화상을 등록했을 때의 얼라이먼트점의 위치좌표에, 예를 들면(Pa1x＋△X, Pa1y＋△Y)와 같이 가산하여, 얻어진 값을 새로운 얼라이먼트점(Am)이라고 한다. 또한, 이「Am」은 부호이고, 여기서 말하는「m」은 범위를 갖는 수치가 아니다.
다음에, 등록시의 각 패드, 리드의 얼라이먼트점(A0)에 대한 상대위치를 지킨 형태로, 새로운 얼라이먼트점(Am)의 위치로부터 각 패드, 리드위치를 계산으로 구해내어(이하, 위치보정이라고 한다), 실(實)본딩점을 구한다. 그리고, 이 실본딩점에 대하여 본딩동작을 실행한다.
그런데, 검출대상이 되는 반도체 디바이스(14)가, 회전방향의 위치 어긋남을 포함한 자세로 배치되어 있는 경우에는, 검출대상의 화상 중 기준화상과 일치하지 않는 부분이 증대하기때문에, 기준화상을 사용한 패턴매칭 검출에 있어서 최대가 되는 일치량이 임계값을 넘지않고, 검출불능으로 판정되는 경우가 많아진다. 이 때문에 통상, 검출대상의 회전방향의 위치 어긋남은 ±5°가 한계로 되어 있다.
이 검출대상의 회전방향의 위치 어긋남의 한계를 확장하기 위한 방법으로서, 기준화상을 여러가지 각도로 회전시킨 복수 종류의 회전화상을, 템플레이트 화상으로서 미리 준비하고, 이들 복수의 템플레이트 화상과 검출대상의 화상의 패턴매칭을 행하는 방법도 각종　제안되고 있는데(예를 들면, 일본 특개평 9-102039호 공보), 회전방향으로 여러번 새긴 패턴매칭을 시야내의 대부분의 포인트에 관하여 실행하지 않으면 안되어, 연산량이 방대해지기 때문에 인식 스피드가 느려서, 실용적이지않다.
또, 검출대상의 회전방향의 위치 어긋남은 검출 정밀도를 저하시켜 버린다. 이것은 본래대로라면, 기준이 되는 패턴(도 9에서의 패드 P)에 관하여 일치량이 최대가 되도록 검출대상의 화상과 기준화상을 겹치면, 기준이 되는 패턴에 대한 상대 위치에서 규정되는 새로운 얼라이먼트점(Am)의 위치는, 동 기준화상에 있어서의 패드(P)와의 상대 위치에서 규정되는 원래의 얼라이먼트점(A0)의 위치와 일치해야되지만, 도 10에 나타낸 바와 같이, 검출대상인　반도체 디바이스(14)가 회전방향의 위치 어긋남을 포함한 자세로 배치되어 있는 경우에는, 기준이 되는 패턴(도 10에서의 패드 P)에 관하여 일치량이 최대가 되도록 검출대상의 화상과 기준화상을 겹쳐도, 원래의 얼라이먼트점(A0)과, 새로운 얼라이먼트점(Am)이 일치하지 않기 때문이다.
이 검출대상의 회전방향의 위치 어긋남에 기인하는 오차는, 패드(P)간 또는 리드(L)간의 피치가 충분히 크면 문제가 되지 않지만, 근래의 파인 피치화, 즉 패드(P)나 리드(L)간의 피치의 정세화에 대응하는데 있어서는, 큰 문제가 된다.
또, 통상의 크기의 템플레이트 화상외에, 화상의 영역을 협소화한 소템플레이트 화상을 다수 준비하여, 통상 크기의 템플레이트 화상으로 대략적인 위치를 산출해 내고, 그 후에 소템플레이트 화상으로 정확한 위치를 검출하는 방법도 있는데, 다수의 소템플레이트 화상을 사용하여 패턴매칭을 행하기 때문에, 역시 인식 스피드가 느리다는 결점이 있다.
한편, 마스크 패턴을 이용하여, 패턴매칭시에 검출대상의 화상에 있어서의 불필요한 부분 특히 검출대상의 회전에 의해서 검출 정밀도가 저하되는 부분을 마스크 하는 방법도 각종　제안되고 있는데 (예를 들면 일본 특개평 7-21377호 공보, 일본 특개평 2-148180호 공보), 이 마스크 패턴의 생성은 인력에 의해 행해지고 있어, 이것을 효율화하는 수단이 요청된다. 이 점, 검출대상의 화상에 있어서의 기준이 되는 패턴의 에지(윤곽)부분을 씌우도록, 일정폭의 마스크 패턴을 자동적으로 생성하는 구성도 있지만, 이 방법에서는 회전방향의 위치 어긋남을 포함하지 않는 경우에 검출 정밀도를 저하시켜 버리는 결점이 있다.
그래서 본 발명의 목적은, 검출대상이 회전방향의 위치 어긋남을 포함한 자세로 배치되어 있는 경우에도, 연산량이 방대해지기 쉬운 회전방향의 패턴매칭을 행하는 일없이, 고정밀도의 위치검출을 실현할 수 있고, 또 검출 정밀도를 저하시키는 일없이 마스크 패턴의 생성을 능률적으로 실행할 수 있는 수단을 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기위한 수단)
제1의 본 발명은, 미리 입력되어 있는 기준화상을 회전시킨 회전화상과 상기 기준화상의 차분치를, 상기 기준화상 내의 복수의 기준점에 관하여 각각 산출하는 차분치 산출공정과, 상기 복수의 점에 관한 상기 차분치에 의거하여 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성공정과, 검출대상을 촬상한 검출대상 화상, 상기 기준화상 및 상기 마스크 패턴을 이용하여, 패턴매칭에 의해 상기 검출대상의 위치를 검출하는 위치검출공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법이다.
제1의 본 발명에서는, 미리 회전화상과 기준화상의 차분치를 산출하고, 이 차분치에 의거하여 마스크 패턴을 생성한다. 그리고 런타임에서는, 검출대상 화상, 기준화상 및 마스크 패턴을 이용하여, 패턴매칭에 의해 검출대상의 위치를 검출한다. 따라서 검출대상이 회전방향의 위치 어긋남을 포함한 자세로 배치되어 있는 경우에도, 그 회전에 의한 영향을 받기 쉬운 부분인　마스크 패턴의 부분을 패턴매칭의 대상으로부터 제외하거나, 또는 그 부분의 평가치를 낮게 가중시킴으로써, 연산량이 방대해지기 쉬운 회전방향의 패턴매칭을 행하지않고, 고정밀도의 위치검출을 실현할 수 있다.
또, 마스크 패턴이 회전화상과 기준화상의 차분치에 의거하여 생성되므로, 마스크 패턴의 영역이 검출대상의 회전에 기인한 부분으로 한정되고, 이것에 의해, 일정폭의 마스크 패턴을 이용하는 경우에 비해서, 검출대상이 회전방향의 위치 어긋남을 포함하지 않는 경우에 있어서의 검출 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
제2의 본 발명은, 제1의 본 발명의 화상처리 방법으로서, 상기 차분치 산출 공정이, 상기 회전화상과 상기 기준화상의 일치량이 최대가 되는 양자의 상대위치로부터 소정 범위내에 있는 상기 회전화상과 상기 기준화상의 상대위치에 있어서 실행되는 것을 특징으로 하는 화상처리방법이다.
제2의 본 발명에서는, 차분치 산출공정이, 회전화상과 기준화상의 일치량이 최대가 되는 양자의 상대위치로부터의 소정범위내에 있어서 실행되는 것으로 했으므로, 검출대상의 회전이 패턴매칭에 주는 영향을 잘 추출할 수 있다.
제3의 본 발명은, 제1 또는 제2의 본 발명의 화상처리 방법으로서, 상기 차분치 산출공정이, 서로 다른 복수의 회전각도에 관하여 실행되고, 상기 마스크 패턴 생성공정이, 상기 복수의 회전각도에 관하여 산출된 상기 기준점에 관한 상기 차분치의 절대치 중 최대치로부터 소정범위내에 있는 차분치의 절대치를 당해 기준점에 관한 평가치로서 포함한 최대치 화상을 생성하는 최대치 화상 생성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법이다.
제3의 본 발명에서는, 차분치 산출공정이, 서로 다른 복수의 회전각도에 관하여 실행됨과 동시에, 마스크 패턴 생성공정에서는, 상기 복수의 회전각도에 관하여 산출된 상기 기준점에 관한 차분치의 절대치 중 최대치로부터 소정범위내에 있는 차분치의 절대치를 당해 기준점에 관한 평가치로서 포함한 최대치 화상을 생성하는 것으로 하였으므로, 어느 위치에 관하여 어느 회전각도에서 차분치가 크면 그 위치를 마스크 패턴에 포함할 수가 있다. 따라서 제3의 본 발명에서는, 복수의 회전각도에 걸친 차분치를 반영한 공통의 마스크 패턴을 생성할 수 있어, 위치검출 공정을 단순화하여 작업효율을 향상할 수 있다.
제4의 본 발명은, 제3의 본 발명의 화상처리 방법으로서, 상기 마스크 패턴 생성공정이, 상기 최대치 화상에 있어서의 각 평가치를 소정의 임계값과 비교하는 비교공정과, 상기　임계값을 상회한 기준점을 선택하는 선택공정을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리 방법이다.
제4의 본 발명에서는, 최대치 화상에 있어서의 각 평가치를 소정의 임계값과 비교하여, 임계값을 상회한 기준점을 선택함으로써 마스크 패턴을 생성하는 것으로 했으므로, 간이한 방법에 의해 마스크 패턴을 얻을 수 있다.
제5의 본 발명은, 제1 내지 제4 중 어느 한 본 발명의 화상처리 방법으로서, 상기 위치검출공정이, 상기 검출대상 화상에 있어서 상기 마스크 패턴에 대응하는 영역을, 상기 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 제외처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리 방법이다.
제5의 본 발명에서는, 검출대상 화상에 있어서 마스크 패턴에 대응하는 영역을, 위치검출 공정에 있어서의 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 것으로 했으므로, 마스크 패턴을 이용한 연산을 간결하게 실행할 수 있다.
제6의 본 발명은, 미리 입력되어 있는 기준화상을 회전시킨 회전화상과 상기 기준화상의 차분치를, 상기 기준화상 내의 복수의 기준점에 관하여 각각 산출하는 차분치 산출수단과, 상기 복수의 점에 관한 차분치에 의거하여 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성수단과, 검출대상을 촬상한 검출대상 화상, 상기 기준화상 및 상기 마스크 패턴을 이용하여, 패턴매칭에 의해 상기 검출대상의 위치를 검출하는 위치검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리 장치이다.
또 제7의 본 발명은, 제6의 본 발명의 화상처리 장치를 포함하여 구성되는 본딩장치이다. 제6 및 제7의 본 발명에서는, 제1의 본 발명과 동일한　효과를 얻을 수가 있다.
본 발명의 실시형태를 이하에 도면에 따라서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 와이어본더의 개략구성을 나타낸다. 도 1에 있어서, XY 테이블(1)에 탑재된 본딩헤드(2)에는, 본딩아암(3)이 설치되고, 본딩아암(3)의 선단부에는 툴(4)이 부착되어 있다. 본딩아암(3)은 Z축 모터(도시생략)에 의해 연직방향 상하로 구동된다. 본딩아암(3)의 상방에는, 와이어(W)를 유지하는 클램퍼(5)가 설치되어 있고, 와이어(W)의 하단은 툴(4)에 삽입통과되고 있다. 본 실시형태에 있어서의 툴(4)은 캐피러리이다.
본딩헤드(2)에는 카메라 아암(6)이 고정되어 있고, 카메라 아암(6)에는 카메라(7)가 고정되어 있다. 카메라(7)는, 반도체 칩(14a) 등이 탑재된 반도체 디바이스(14)를 촬상하는 것이다. XY 테이블(1)은, 그 근방에 설치되어 2개의 펄스모터 등으로 이루어지는 XY 테이블용 모터(도시생략)에 의해, 수평방향의 서로 직교하는 좌표축방향인　X방향 및 Y방향으로, 정확하게 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 이상은 주지의 구조이다.
XY 테이블(1)은, 마이크로 프로세서 등으로 이루어지는 제어부(34)의 지령에 의해, 모터 구동부(30) 및 XY 테이블용 모터를 통하여 구동된다. 카메라(7)에 의해 촬상된 화상은, 변환되어 전기 신호인 화상 데이터가 되어, 화상 처리부(38)에 의해 처리되고, 제어부(34)를 경유하여 연산 처리부(37)에 입력된다. 연산 처리부(37)에서는, 후술하는 위치검출에 관한 연산을 포함하는 각종의 연산이 실행되고, 제어 메모리(35)에서는, 그러한 연산을 위한 프로그램이나 데이터가 일시적으로 유지된다. 제어부(34)에는, 수동 입력수단(33) 및 모니터(39)가 접속되어 있다. 수동 입력수단(33)은, 적어도 XY방향의 방향 지시기능과 입력 버튼에 의한 세트신호 입력기능을 구비한 마우스 입력장치 등의 포인팅 디바이스, 및 문자입력기능을 구비한 주지의 키보드가 적합하다.
모니터(39)는, CRT 또는 액정표시장치 등으로 이루어지고, 그 표시화면에는, 카메라(7)에 의해 촬상된 화상이나, 관련된 좌표값·배율 등의 수치, 후술하는 각종의 문자 메세지 등이, 제어부(34)의 출력에 의거하여 표시된다. 위치검출공정에 있어서는, 표시화면에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 시야의 중심을 나타내는 크로스 마크(32)와, 이 크로스 마크(32)를 둘러싸는 시야내의 영역을 나타내는 것으로서 표시·기억되는 직사각형의 레티클 마크(42)가 표시된다. 크로스 마크(32)에 있어서의 종선과 횡선의 교점은 중심점(32a)이다.
데이터 메모리(36)는, 데이터 판독·기록가능한 주지의 메모리나 하드 디스크 장치 등으로 구성된다. 데이터 메모리(36)의 기억영역에는 데이터 라이브러리(36a)가 격납되어 있고, 이 데이터 라이브러리(36a)에는, 후술하는 템플레이트 화상, 상관치, 상이화상, 최대치 화상 등의 과거의 값이나 이들의 초기 상태인　디폴트값, 및 본 장치의 다른 동작에 사용되는 각종 설정치가 기억되어 있고, 또 제어부(34)로부터의 신호에 의해 각종 설정치가 후술과 같이 기억된다.
본 실시형태에서는, 우선 신규의 반도체 디바이스(14)에 관한 등록의 처리로서, 얼라이먼트점의 등록과, 각 본딩점의 등록이 행하여지고, 다음에, 런타임에 있어서의 처리로서, 패턴매칭을 이용한 위치검출이 행하여진다.
도 2는, 신규의 반도체 디바이스(14)에 관한 등록의 처리를 나타내는 플로우도이다. 우선, 제어부(34)의 출력에 의해 XY 테이블(1)이 구동되고, 카메라(7)가 1st 얼라이먼트점이 될만한 점의 근방으로 이동된다(S102). 이 이동후에 카메라(7)에 의해 취득되는 화상은 도 4에 나타내는 바와 같다.
다음에, 이동한 자세에 있어서의 크로스 마크(32)의 중심점(32a)의 위치좌표(Xp1,Yp1)가, 제어부(34)의 출력에 의해 데이터 메모리(36)에 기억된다(S104). 또한, 본 실시형태에서는 1st 얼라이먼트점(A1)으로서, 패드(P)의 중심점을 이용하는데, 시야의 중심점인　중심점(32a)에 일치하는 점을 얼라이먼트점으로 하여도 좋다.
또, 이 위치에서 반도체 디바이스(14)가 카메라(7)에 의해서 촬상되고, 전기 신호로 변환된 화상 데이터는, 화상 처리부(38)에서 처리되어, 기준화상으로서 데이터 메모리(36)의 데이터 라이브러리(36a)에 기억된다(S106). 기준화상 중, 레티클 마크(42)로 둘러싸이는 영역은, 후술하는 위치검출의 공정에 있어서 템플레이트 화상으로서 사용된다. 도 4에 있어서 실선으로, 또 도 5 및 도 6에 있어서 일점쇄선으로 표시되는 정립(正立)자세의 화상이 기준화상에 상당한다. 또한, 본 실시형태에서는 이해의 용이를 위해, 정립자세의 반도체 디바이스(14)를 촬상한 화상을 기준화상 및 템플레이트 화상으로서 사용하는데, 본 발명에 있어서의 기준화상이나 템플레이트 화상에 있어서의 반도체 디바이스(14)의 자세는 임의로 좋다.
다음에, 연산 처리부(37)에 있어서, 기준화상을 +Q°(도)만큼 회전시키는 처리가 행하여진다(S108). 이 회전은 임의의 점을 중심점으로 하여도 좋고, 예를 들면 기준화상에 있어서의 좌측 윗모퉁이의 점(도시생략) 이와 같은 회전처리의 실행의 결과로서 얻어진 화상을, 이하「회전화상」이라고 한다. 도 5 및 도 6에 있어서, 실선으로 그려진 경사진 자세의 화상이, 회전화상이다.
다음에, 회전화상과 기준화상의 패턴매칭의 처리로서, 회전화상에 있어서의 기준화상과의 최일치점이, 정규화 상관연산을 이용하여 검색된다(S110). 구체적으로는, 다음의 식 1에 있어서 산출되는 회전화상과 기준화상의 상관치(R)가, 회전화상의 영역내의 각 화소에 관하여, 또는 회전화상의 영역내에서 이산적으로 설치된 각 기준점에 관하여 연산되고, 상관치(R)가 최대가 되는 점이 검색되어 상기 최일치점으로서 구해진다.
...식 1
여기서, R：상관치, N：회전화상 내의 화소수, I：회전화상 내의 각 위치의 휘도치, M：회전화상의 휘도치이다.
다음에, 이와 같이 하여 구해진 최일치점의 좌표(X1, Y1)에 관하여, 검출대상 화상과 템플레이트 화상의 차분치(절대치)가 산출되고, 상이화상N1(x,y)으로서, 데이터 메모리(36)에 기억된다. 구체적으로는, 검출대상 화상과 템플레이트 화상의 사이에서 화상간 감산이 행하여지고, 그 결과에 절대치 처리(즉, 화상간 감산의 결과가 음이었던 경우에 그 부호를 역전하는 처리)가 실시된다. 그리고, 차분치의 절대치를 각 좌표에 맵핑한 1조의 상이화상 N1(x,y)이 작성된다. 도 5에 있어서 해칭으로 표시된 영역이, 그 위치(X1,Y1)에 관한 상이화상N1(x, y)에 있어서 값을 갖게 된다.
다음에, 현재의 회전각이, 미리 정해져 있는 최대 회전각(M)의 범위내인지가 판정되고(S114), 긍정의 경우에는, 스텝(S108) 내지 (S112)의 처리가 반복하여 실행된다. 이와 같이 하여, 예를 들면 회전각 0, ＋Ｑ, ＋2Ｑ의 경우의 각각에 관하여, 상이화상Nn(x, y)이 데이터 메모리(36)에 기억된다.
현재의 회전각이 최대 회전각(M)에 도달한 경우에는, 다음에 회전각이 0°로 리세트되고(S116), 스텝(S118) 내지 (S124)에 있어서, 기준화상을 -Ｑ°씩 회전(도 6)시키면서 동일한 처리가 행하여지고, 예를 들면 회전각 -Ｑ, -2Ｑ의 경우의 각각에 관하여, 상이화상Nn(x, y)가 데이터 메모리(36)에 기억된다. 현재의 회전각이 미리 정해져 있는 최대 회전각(-M)을 하외한 경우에는, 스텝(S126)으로 이행한다.
스텝(S126)에서는, 취득된 모든 상이화상을, 각 좌표에 관하여 OR처리함으로써, 최대치 화상A(x, y)이 생성된다. 즉, 회전각도 -2Ｑ∼＋2Ｑ에 관하여 산출된 상이화상Nn(x, y)에 있어서, 각 좌표에 관한 차분치의 절대치 중 최대치가 선택되고, 그 최대치를 모든 좌표에 관하여 모아서 이루어지는 새로운 1조의 최대치 화상A(x, y)이 생성된다. 도 7에 있어서 해칭으로 표시된 영역이, 그 위치(X1, Y1)에 관한 최대치 화상A(x, y)에 있어서 값을 갖게 된다.
다음에, 이와 같이 하여 생성된 최대치 화상A(x, y)에 관하여, 소정의 임계값을 이용하여 이진화 처리(즉, 예를 들면　임계값을 상회하는 점의 값을 1, 하회하는 점의 값을 0으로 변환하는 처리)가 실시되고, 이것에 의해 최대치 화상A(x, y)이, 이진화 화상Ｂ(x, y)으로 변환된다(S128).
그리고, 이와 같이 하여 얻어진 이진화 화상이, 마스크 패턴 화상으로서 채용되고, 데이터 메모리(36)에 기억된다(S130).
다음에, 1st 얼라이먼트점(A1)에 관한 처리(S102 내지 S130)와 마찬가지로 하여, 2nd 얼라이먼트점(A2)(도시생략)에 관하여 이진화 화상이 생성되고, 마스크 패턴 화상으로서 데이터 메모리(36)에 기억된다(S132).
다음에, 각 본딩점의 좌표가 등록된다(S134). 이 각 본딩점의 좌표의 등록은, 1st 얼라이먼트점(A1)·2nd 얼라이먼트점(A2)으로서 선택된 패드(P)이외의, 개개의 패드(P)나 리드(L)에 관하여, 그들의 적절한 위치, 전형적으로는 각 패드(P)나 리드(L)의 대략 중앙의 점에 시야를 이동시키고, 크로스 마크(32)의 중심점(32a)을 맞추어 수동 입력수단(33)의 입력 스위치를 누르거나 하여, 각 본딩점의 좌표를 데이터 메모리(36)에 기억시킴으로써 행하여진다. 또한, 이와 같은 매뉴얼적인 입력 방법 대신에, 각 패드(P)나 리드(L)의 대략 중앙의 점을 화상처리에 의해 구하고, 이들의 좌표값을 데이터 메모리(36)에 기억하는 것으로 하여도 좋다. 이상이, 신규의 반도체 디바이스(14)에 관한 등록시의 처리이다.
런타임의 처리는, 도 3에 나타내는 바와 같다. 우선, 검출대상이 되는 새로운 반도체 디바이스(14)를 배치하고, XY 테이블(1)을 제어부(34)의 출력에 의해서 동작시켜서, 카메라(7)의 시야의 중심점이 1st 얼라이먼트점을 등록했을 때의 촬상점의 위치(X1, Y1)와 일치하도록, 카메라(7)를 이동시킨다(S202). 그리고, 이 위치에서, 검출대상인　반도체 디바이스(14)를 카메라(7)로 촬상함으로써, 검출대상 화상이 취득된다.
다음에, 검출대상 화상에 있어서 마스크 패턴 화상에 대응하는 영역을 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 제외처리로서, 템플레이트 화상에 대한 마스킹처리가 행하여진다(S204). 이 마스킹공정은, 구체적으로는, 1st 얼라이먼트점(A1)의 템플레이트 화상에 대하여, 이진화 화상에 있어서 값이 1을 취하는 영역의 데이터를 무효로 함으로써 행하여진다.
다음에, 검출대상 화상과, 마스킹처리가 실시된 템플레이트 화상의 패턴매칭 처리로서, 검출대상에 있어서의 템플레이트 화상과의 최일치점이, 정규화 상관 연산을 이용하여 검색된다(S206). 이 연산은, 상기 수식 1과 동일한 정규화 상관의 식에 의해서 행해지고, 검출대상 화상과 템플레이트 화상의 상관치(R)가, 검출대상 화상의 영역내의 각 화소에 관하여, 또는 검출대상 화상의 영역내에서 이산적으로 설치된 각 기준점에 관하여 연산되어, 상관치(R)이 최대가 되는 점이 검색된다.
다음에, 요구된 최일치점, 즉 검출대상 화상과 기준화상의 일치량이 최대가 되는 상대위치에서, 템플레이트 화상을 검출대상 화상과 중첩시켜서, 그 자세에 있어서의 크로스 마크(32)의 중심점(32a)의 위치좌표와, 앞서 기준화상을 등록했을 때의 크로스 마크(32)의 중심점의 위치인　촬상점의 좌표(X1, Y1) 사이의 위치어긋남량을 구하고, 데이터 메모리(36)에 기억한다(S208).
다음에, 2nd 얼라이먼트점(A2)에 관해서도, 스텝(S202) 내지 (S208)에서 1st얼라이먼트점(A1)에 관하여 행한 것과 동일한 처리를 실행하고(S212∼S216), 얻어진위치 어긋남량을, 촬상시의 반도체 칩(14a)에 있어서의 얼라이먼트점에 대한, 새로운 반도체 디바이스(14)에 있어서의 얼라이먼트점(A2)의 위치 어긋남량으로서, 데이터 메모리(36)에 기억한다.
다음에, 앞서 스텝(S126)에서 등록되어 있는 각 본딩점의 좌표에 의거하여, 1st 얼라이먼트점(A1) 및 2nd 얼라이먼트점(A2)에 대한 상대위치를 지킨 형태로, 새로운 반도체 디바이스(14)에 있어서의 1st 얼라이먼트점(A1) 및 2nd 얼라이먼트점(A2)의 위치로부터 각 패드(P), 리드(L)의 위치를 계산에 의해 구해내어(위치보정), 실본딩점을 구한다(S218).
그리고, 이 실본딩점에 대하여 본딩동작을 실행한다(S220). 구체적으로는, 제어부(34)의 출력에 의해 XY 테이블(1)을 구동하여 툴(4)을 각 실본딩점으로 이동하여 본딩을 행한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 미리 회전화상과 기준화상의 차분치를 산출하고(S112, S122), 이 차분치에 의거하여 마스크 패턴 화상을 생성한다(S130). 그리고 런타임에서는, 검출대상 화상, 기준화상 및 마스크 패턴 화상을 이용하여, 패턴매칭에 의해 검출대상의 위치를 검출한다(S206, S214). 따라서 검출대상이 회전방향의 위치 어긋남을 포함한 자세로 배치되어 있는 경우에도, 그 회전에 의한 영향을 받기 쉬운 부분인　마스크 패턴 화상의 부분을 패턴매칭의 대상으로부터 제외함으로써, 연산량이 방대해지기 쉬운 회전방향의 패턴매칭을 행하지않고, 고정밀도의 위치검출을 실현할 수 있다.
또, 마스크 패턴 화상의 사용에 의해, 일치량으로서의 상관치의 저하를 억제할 수 있으므로, 상관치가 소정의 임계값을 하회하는 것에 의한 검출 불능이 생기는 빈도를 감소시키고, 검출대상의 회전방향의 위치 어긋남의 한계를, 종래의 ±5°를 초과하여 확장하는 것도 가능해진다.
또 본 실시형태에서는, 마스크 패턴 화상이 회전화상과 기준화상의 차분치에 의거하여 생성되므로, 마스크 패턴 화상의 영역이 검출대상의 회전에 기인한 부분으로 한정되고, 이것에 의해, 일정폭의 마스크 패턴을 이용하는 경우에 비하여, 검출대상이 회전방향의 위치 어긋남을 포함하지 않는 경우에 있어서의 검출 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 회전화상과 기준화상의 일치량이 최대가 되는 양자의 상대위치에 있어서(S110, S120), 차분치의 산출(S112, S122)이 실행되는 것으로 하였으므로, 검출대상의 회전이 패턴매칭에 주는 영향을 잘 추출할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 스텝(S112·S122)에 있어서의 차분치의 산출이, 서로 다른 복수의 회전각도에 관하여(S108·S114, S118·S124) 실행됨과 동시에, 마스크 패턴의 생성에서는, 상기 복수의 회전각도에 관하여 산출된 상기 기준점에 관한 차분치의 절대치 중 최대치를 당해 기준점에 관한 평가치로서 포함한 최대치 화상A(x, y)를 생성하는 것으로 하였으므로(S126), 어느 위치에 관하여 어느 회전각도에서 차분치가 크면 그 위치를 마스크 패턴에 포함할 수가 있다. 따라서 복수의 회전각도에 걸친 차분치를 반영한 공통의 마스크 패턴을 생성할 수 있어, 위치검출 공정을 단순화하여 작업효율을 향상할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 최대치 화상A(x, y)에 있어서의 각 차분치를 소정의 임계값과 비교하여, 임계값을 상회한 값을 선택함으로써 마스크 패턴 화상을 생성하는 것으로 했으므로(S128), 간이한 방법에 의해 마스크 패턴 화상을 얻을 수가 있다.
또 본 실시형태에서는, 템플레이트 화상에 대한 마스킹 처리를 행함으로써(S204, S212), 검출대상 화상에 있어서 마스크 패턴 화상에 대응하는 영역을 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 것으로 했으므로, 마스크 패턴을 이용한 연산을 간결하게 실행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크 패턴 화상에 대응하는 영역을, 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 것으로 하였는데, 이러한 구성 대신에, 일치량(본 실시형태에 있어서의 상관치에 상당)의 산출에 있어서, 마스크 패턴 화상에 대응하는 영역을, 차분치의 크기나 최대치의 크기에 따라서 낮게 가중시키는 구성으로 하여도 좋다. 이것은 예를 들면, 마스크 패턴 화상에 대응하는 화소에 관하여, 패턴매칭시의 상관치로부터 차분치(절대치)에 따른 값을 감하거나, 상관치를 차분치(절대치)에 따른 값으로 나누거나 하여, 상관치를 다단계적 또는 무단계적으로, 작게 가중시킴으로써 실행할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 회전화상과 기준화상의 일치량이 최대가 되는 양자의 상대위치에 있어서(S110, S120), 차분치의 산출(S112, S122)이 실행되는 구성으로 했는데, 이러한　구성 대신에, 회전화상과 기준화상의 일치량이 최대가 되는 양자의 상대 위치로부터의 소정범위내의 상대위치 관계에 있어서, 차분치의 산출이 실행되는 구성으로 하여도 좋아, 본 발명에 의한 효과를 상당 정도로 얻을 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 복수의 회전각도에 관하여 산출된 차분치의 절대치 중 최대치를, 당해 기준점(위치 좌표)에 관한 평가치로서 포함한 최대치 화상A(x, y)를 생성하는 것으로 했는데(S126), 이러한 구성 대신에, 차분치의 절대치의 최대치로부터 소정범위내에 있는 값을 채용하고, 이것에 의해 마스크 패턴 화상을 생성하는 것으로 하여도 좋아, 본 발명에 의한 효과를 상당 정도로 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기준화상과 회전화상의 일치량, 또는 기준화상과 입력된 화상의 일치량을 평가하는 지표로서, 상관치를 이용했는데, 이러한 구성은 예시에 지나지 않으며, 본 발명에 있어서의 일치량으로서는, 일치하는 정도를 평가하기 위한 다른 각종 공지의 방법을 채용할 수 있고, 예를 들면 잔여차를 이용하는 방법이라도 좋다. 또, 이진 화상끼리의 일치량을 평가하는 경우에는, 값이 일치하는 픽셀을 1, 일치하지 않는 픽셀을 0으로 카운트하는 방법에 의한 카운트값을, 일치량으로서 이용할 수가 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 패드(P)를 이용하여 얼라이먼트점을 산출하는 것으로 했는데, 얼라이먼트점이 패드(P)를 이용하여 정해지는 것은 필수가 아니고, 반도체 디바이스(14)에 나타나는 검출가능한 유니크한 형상이면 다른 패턴, 특히 반도체 칩(14a)의 일부의 형상이나, 복수의 패턴의 유니크한 배열, 또는 그들의 조합을 이용하는 것도 가능하다. 또, 상기 각 실시형태에서는, 주로 패드(P)에 있어서의 본딩점을 산출하는 공정에 관하여 설명했는데, 동일한 공정을 리드(L)나 그 밖의 부재에 있어서의 본딩점의 산출에 있어서 실행하는 것도, 물론 가능하다. 또, 상기 각 실시형태에서는 얼라이먼트점의 개수를 2개로 했는데, 3개 이상의 얼라이먼트점을 이용하는 구성의 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
또, 상기 각 실시형태에서는 본 발명을 와이어 본딩장치에 적용한 예에 관하여 설명했는데, 본 발명은 다른 종류의 반도체 제조장치나, 패턴매칭을 이용한 다른 장치에 있어서의 위치검출에 관하여 널리 적용할 수 있고, 이러한 구성도 본 발명의 범주에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 본딩장치의 개략구성을 나타내는 블록도,
도 2는 신규 반도체 디바이스의 등록처리의 일례를 나타내는 플로우도,
도 3은 런타임의 처리의 일례를 나타내는 플로우도,
도 4는 기준화상을 나타내는 설명도,
도 5는 회전화상(정방향)에 대한 패턴매칭의 공정을 나타내는 설명도,
도 6은 회전화상(역방향)에 대한 패턴매칭의 공정을 나타내는 설명도,
도 7은 최대치 화상을 나타내는 주요부 확대도,
도 8은 종래에 있어서의 얼라이먼트점의 설정공정을 나타내는 설명도,
도 9는 종래에 있어서의 검출대상 화상과 기준화상의 패턴매칭의 공정을 나타내는 설명도,
도 10은 종래의 방법에 있어서의 위치검출 오차의 발생원인을 나타내는 설명도.
(부호의 설명)
1 XY 테이블
2 본딩헤드
4 툴
5 클램퍼
7 카메라
14 반도체 디바이스
14a 반도체 칩
32 크로스 마크
32a 중심점
33 수동 입력수단
34 제어부
36 데이터 메모리
36a 데이터 라이브러리
37 연산 처리부
38 화상 처리부
39 모니터
42 레티클 마크
A(x,y) 최대치 화상
A0,A1,A2,Am 얼라이먼트점
L 패드
P 패드
W 와이어

Claims (9)

  1. 미리 입력되어 있는 기준화상을 회전시킨 회전화상과 상기 기준화상의 차분치를 상기 기준화상 내의 복수의 기준점에 관하여 각각 산출하는 차분치 산출공정과,
    상기 복수의 점에 관한 상기 차분치에 의거하여 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성공정과,
    검출대상을 촬상한 검출대상 화상, 상기 기준화상 및 상기 마스크 패턴을 이용하여, 패턴매칭에 의해 상기 검출대상의 위치를 검출하는 위치검출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차분치 산출공정이 상기 회전화상과 상기 기준화상의 일치량이 최대가 되는 양자의 상대 위치로부터 소정 범위내에 있는 상기 회전화상과 상기 기준화상의 상대 위치에 있어서 실행되는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차분치 산출공정이 서로 다른 복수의 회전각도에 관하여 실행되고,
    상기 마스크 패턴 생성공정이 상기 복수의 회전각도에 관하여 산출된 상기 기준점에 관한 상기 차분치의 절대치 중 최대치로부터 소정 범위내에 있는 차분치의 절대치를 당해 기준점에 관한 평가치로서 포함한 최대치 화상을 생성하는 최대치 화상 생성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴 생성공정이 상기 최대치 화상에 있어서의 각 평가치를 소정의 임계값과 비교하는 비교공정과,
    상기　임계값을 상회한 기준점을 선택하는 선택공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
  5. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 위치검출공정이 상기 검출대상 화상에 있어서 상기 마스크 패턴에 대응하는 영역을, 상기 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 제외처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
  6. 미리 입력되어 있는 기준화상을 회전시킨 회전화상과 상기 기준화상의 차분치를, 상기 기준화상 내의 복수의 기준점에 관하여 각각 산출하는 차분치 산출수단과,
    상기 복수의 점에 관한 차분치에 의거하여 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성수단과,
    검출대상을 촬상한 검출대상 화상, 상기 기준화상 및 상기 마스크 패턴을 이용하여, 패턴매칭에 의해 상기 검출대상의 위치를 검출하는 위치검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
  7. 제 6 항에 기재된 화상처리장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  8. 제3 항에 있어서, 상기 위치검출공정이 상기 검출대상 화상에 있어서 상기 마스크 패턴에 대응하는 영역을, 상기 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 제외처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
  9. 제4 항에 있어서, 상기 위치검출공정이 상기 검출대상 화상에 있어서 상기 마스크 패턴에 대응하는 영역을, 상기 패턴매칭의 대상으로부터 제외하는 제외처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상처리방법.
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