(57)【要約】【課題】  アナログ赤外線カメラによる対象物の認識画像を現状よりソフト上で鮮明化する認識画像創出方法。【解決手段】  認識対象物の半導体ウエハ１をアナログ赤外線カメラ１０でｎ回連続的に撮像する。１回目の撮像で得た原画像Ａのヒストグラムとグレイスケール画像に基づいて認識すべき特定領域が強調される上限と下限のグレイ値を設定する。ｎ回の撮像で得られたｎ個の原画像をリカーシブフィルタ処理してリカーシブ画像を得る。このリカーシブ画像を前記グレイ値によりグレイスケール処理して最終的な認識画像Ｄを得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識対象物をアナログ赤外線カメラで撮像した原画像のヒストグラムとグレイスケール画像に基づいて認識すべき特定領域が強調される上限と下限のグレイ値を設定する工程と、
認識対象物をアナログ赤外線カメラで複数回撮像して得られた複数の原画像を重合加算するリカーシブフィルタ処理によりリカーシブ画像を得る工程と、
前記リカーシブ画像を前記グレイ値によりグレイスケール処理して認識画像を創出する工程と、
を有することを特徴とする認識画像創出方法。
【請求項２】
前記認識対象物が、シリコン基板内部に内部パターンを有する半導体ウエハであって、前記内部パターンを認識画像として創出することを特徴とする請求項１に記載の認識画像創出方法。
【請求項３】
リカーシブフィルタ処理で重合加算する原画像の数を、３以上としたことを特徴とする請求項１または２に記載の認識画像創出方法。
【請求項４】
認識対象物を着脱自在に保持する可動式保持体と、
前記認識対象物を赤外線照射して撮像するアナログ赤外線カメラと、
前記認識対象物の同一箇所を前記アナログ赤外線カメラで複数回繰り返し撮像することにより得られた複数の原画像をリカーシブフィルタ処理し、このリカーシブフィルタ処理で得られたリカーシブ画像を認識すべき特定領域が強調される上限と下限のグレイ値によりグレイスケール処理して認識画像を創出する画像処理回路と、
前記画像処理回路で創出された前記認識画像の座標データに基づいて前記保持体を駆動制御して前記認識対象物を位置決めする位置決め駆動系と、
を具備したことを特徴とする認識対象物の位置決め装置。
【請求項５】
前記認識対象物が半導体ウエハであり、前記保持体がＸＹθテーブルであることを特徴とする請求項３に記載の認識対象物の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認識対象物に赤外線照射して撮像した画像を、より認識し易いようにコンピュータで画像処理して認識画像を得る認識画像創出方法と、この認識画像創出方法を利用した認識対象物の位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光で不鮮明に見える認識対象物をカメラで撮像して、認識対象物を位置決めなどするための認識画像を創出する場合、対象物を赤外線カメラで撮像することが多く行われている（例えば、特許文献１参照）。ここでの認識対象物は、半導体ウエハのチップパターンなどの内部パターンや、透明または半透明の膜（フィルム、塗料など）で被覆された文字図形類、金属やガラスなどの鏡面上の微細傷、捺印などである。認識対象物の特定の箇所に作業機で作業（マーキング、外観検査、特性検査など）をするとき、認識対象物の特定箇所とその周辺部を赤外線カメラで撮像して得た認識画像から、対象物の作業を受ける特定箇所の位置座標を算出して、作業機に対して特定箇所が作業される位置に正確に位置決めされるように、認識対象物を位置決めすることが行われている。
【０００３】
例えば、半導体ウエハは、透明または半透明なシリコン基板内にチップパターンやテグマークパターンなどの微細な内部パターンを有する。この半導体ウエハの製造工程には、工程管理や品質管理をするために半導体ウエハ上に内部パターンにマッチングさせてレーザーマーキングをする工程がある。レーザーマーキング工程は、ＸＹθテーブル上に半導体ウエハを固定して、次のように行われる。ＸＹθテーブル上の半導体ウエハの上面（鏡面）から内部パターンを赤外線カメラで撮像して、内部パターンの認識画像を得る。赤外線カメラはアナログカメラで、半導体ウエハの上面に照射された赤外線がシリコン基板を透過して内部パターンで反射することで、内部パターンを撮像する。赤外線カメラで撮像された認識画像から、半導体ウエハの内部パターンのＸＹθ座標データを得る。このＸＹθ座標データに基づいてＸＹθテーブルを駆動させて、レーザーマーキング装置に対して半導体ウエハを位置決めして、半導体ウエハ上に定方向からレーザーを照射して文字などをマーキングする。
【特許文献１】特開２００１−１４８６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アナログ赤外線カメラで得られる認識画像はモノクロ画像であり、半導体ウエハの内部パターンのコントラストを明確に出して、レーザーマーキングの際の内部パターンとレーザーマーキング装置とのマッチングに有効に活用することができる。しかし、半導体ウエハの材質、内部パターン上の鏡面状況の変質などの影響で赤外線照明の透過性が低下し、アナログ赤外線カメラで撮像されて得られた認識画像が全体的に濃淡差の少ない不鮮明なものとなり、この認識画像から内部パターンを明確に認識することが極めて難しくなることがある。実際、このような不鮮明な認識画像となる半導体ウエハが増え、現状のアナログ赤外線カメラでは対応が難しくなり、有効な対応策が要望されている。
【０００５】
また、アナログ赤外線カメラでは不鮮明な認識画像しか得られないような半導体ウエハにおいては、デジタル赤外線カメラで撮像すれば鮮明な認識画像が得られ、レーザーマーキングのマッチングに使用できる。しかし、デジタル赤外線カメラは、アナログ赤外線カメラの数倍以上も高価であり、設備投資的にデジタル赤外線カメラに置き換えることが難しいのが現状である。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、アナログ赤外線カメラによる対象物の認識画像を現状よりソフト上で鮮明にした認識画像創出方法と、この認識画像創出方法を利用した認識対象物の位置決め装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的を達成する方法は、認識対象物をアナログ赤外線カメラで撮像した原画像のヒストグラムとグレイスケール画像に基づいて認識すべき特定領域が強調される上限と下限のグレイ値を設定する工程と、認識対象物をアナログ赤外線カメラで複数回撮像して得られた複数の原画像を重合加算するリカーシブフィルタ処理によりリカーシブ画像を得る工程と、前記リカーシブ画像を前記グレイ値によりグレイスケール処理して認識画像を創出する工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
ここでの認識対象物は、内部パターンをシリコン基板内部に有する半導体ウエハや、微細な電極パターンを有する半導体チップ、微細な文字図形類が捺印された電子部品、機械部品、装飾品などである。認識対象物の同じ箇所を同じ条件下でアナログ赤外線カメラで複数回撮像し、撮像した複数の同じような画像をリカーシブ処理することでノイズが低減されて画像が鮮明化され、リカーシブ処理して得たリカーシブ画像をスケール処理することで画像がさらに鮮明化される。なお、リカーシブフィルタ(recursive filter)処理は複数の画像を加算することによりノイズを低減させる公知の画像処理である。本発明ではリカーシブフィルタ処理で３以上の原画像を重合加算すると良好な認識画像が得られることが確認された。
【０００９】
前記リカーシブフィルタ処理とグレイスケール処理は、先に複数の原画像をグレイスケール処理しておき、これら複数のグレイスケール処理済みの画像をリカーシブフィルタ処理しても同等の認識画像が得られる。
【００１０】
また、本発明の上記目的を達成する位置決め装置は、認識対象物を着脱自在に保持する可動式保持体と、前記認識対象物を赤外線照射して撮像するアナログ赤外線カメラと、前記認識対象物の同一箇所を前記アナログ赤外線カメラで複数回繰り返し撮像することにより得られた複数の原画像をリカーシブフィルタ処理し、このリカーシブフィルタ処理で得られたリカーシブ画像を認識すべき特定領域が強調される上限と下限のグレイ値によりグレイスケール処理して認識画像を創出する画像処理回路と、前記画像処理回路で創出された前記認識画像の座標データに基づいて前記保持体を駆動制御して前記認識対象物を位置決めする位置決め駆動系と、を具備したことをとする。この位置決め装置においては、認識対象物が半導体ウエハで、その保持体がＸＹθテーブルである構造にすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の認識画像創出方法によれば、アナログ赤外線カメラで１回撮像した認識対象物の画像が不鮮明で位置決め用の基準にすることができない場合でも、アナログ赤外線カメラで認識対象物の同じ箇所を同じ条件下で複数回撮像し、複数回の撮像画像をリカーシブ処理およびグレイスケール処理することにより鮮明化されて、認識画像の使用に十分に適合するものとなる。そのため、画像処理回路のソフトを変更するだけで従来のアナログ赤外線カメラがそのまま使用でき、高価なデジタル赤外線カメラを使用しないで済むという設備投資的に有利な効果を奏し得る。また、認識対象物は、アナログ赤外線カメラで撮像しても不鮮明な認識画像しか得られないものにも十分に適用できるようになることから、より広範囲の認識対象物に対して認識画像創出が行え、汎用性に優れた認識画像創出方法が提供できる。
【００１２】
また、本発明の認識画像創出方法を利用した位置決め装置によれば、画像処理回路のソフトを変更するだけで、既存の保持体や保持体の位置決め駆動系がそのまま適用できる設備投資的有利さがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図１〜図６を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の認識画像創出方法を利用した位置決め装置の概要を示す側面図である。この位置決め装置は、認識対象物である半導体ウエハ１をレーザーマーキングに備えて位置決めする。半導体ウエハ１は、略水平な保持体であるＸＹθテーブル２上に着脱自在に保持される。ＸＹθテーブル２は多孔質テーブルで、半導体ウエハ１の下面を負圧で吸着する。半導体ウエハは、シリコン基板の内部にチップパターンやテグマークパターンなどの内部パターンを有する。半導体ウエハ１の上面は透明または半透明なシリコン鏡面で、この鏡面の下方に内部パターンが在る。ＸＹθテーブル２の真上の定位置にアナログ赤外線カメラ１０が設置され、半導体ウエハ１を上面から撮像する。アナログ赤外線カメラ１０で撮像した画像信号が画像処理回路２０で演算処理される。ＸＹθテーブル２は、位置決め駆動系３０に連接されて、水平な直交二方向のＸＹ方向に直線駆動され、ＸＹ面でθ方向に回転駆動される。ＸＹθテーブル２の駆動で、テーブル上の半導体ウエハ１が位置決めされる。この位置決めの前に、半導体ウエハ１の内部パターンがアナログ赤外線カメラ１０で撮像され、画像処理回路２０で図２に示すフローで画像処理されて、最終的に図６で示すような位置決めのための認識画像Ｄが創出される。
【００１５】
原点位置で停止したＸＹθテーブル２上の半導体ウエハ１を上面からアナログ赤外線カメラ１０で複数回繰り返して撮像する。１回目の撮像で、例えば図３に示すような不鮮明な原画像Ａが得られるとする。この原画像Ａはモノクロ画像で、全体が濃淡差の少ない淡白画面で、内部パターンＰ１が不鮮明に現れ、位置決めのための認識画像としては不十分なものとする。原画像Ａにおける内部パターンＰ１は、ウエハ位置決め用途では最も認識要求の高い領域であり、最も鮮明化したい領域である。
【００１６】
本発明においては、１回目の撮像で得た不鮮明な原画像Ａのヒストグラムとグレイスケール画像に基づいて、内部パターンＰ１が最も強調される上限と下限のグレイ値（例えば下限：１１０、上限：１８０）を設定する。この設定は、作業者が図４のヒストグラムと図５のグレイスケール画像を見比べながら、グレイ値を試行錯誤的に変更して最適なグレイスケール画像が得られるまでいわゆる手作業で行うこともできるが、ファジイ推論等の人工知能を応用して自動化することも可能である。なお、グレイ値は必ずしも１回目の撮像で得た原画像Ａから設定する必要はない。後述するリカーシブ画像とはまったく無関係な別の原画像から設定しても構わない。次に、前述した複数回の撮像により得られた複数の原画像を重合加算するいわゆるリカーシブフィルタ処理をしてリカーシブ画像を得る。その後、このリカーシブ画像を前記グレイ値によりグレイスケール処理をして図６に示す認識画像Ｄを得る。
【００１７】
前記グレイ値の設定は、詳しくは、まず１回目の撮像で得た不鮮明な原画像Ａから、図４に示すようにそのヒストグラムＢを求める。このヒストグラムＢは、横軸を０（黒）〜２５５（白）までのグレイ値の軸とし、縦軸に原画像Ａの特定領域内に存在する各画素のグレイ値毎の個数をプロットしたものである。この作業はコンピュータ内のプログラムにより自動的に行われることは勿論である。このヒストグラムＢから、原画像Ａにおける内部パターンＰ１のグレイ値が１１０〜１８０の領域に集中していることが分かる。そこでグレイ値の１１０を下限値、１８０を上限値として設定することとする。図３の原画像Ａをグレイスケール処理したものが図５である。コントラストが際だって内部パターンＰ２が鮮明になることが分かる。
【００１８】
次に、１回目の撮像と同様にして同じ半導体ウエハ１の同じ箇所を同じアナログ赤外線カメラ１０で１回目と同一条件下で２回目の撮像を行う。２回目の撮像で得た原画像Ａは図３とほぼ同様であるが、希にノイズが発生するなどして１００％同一ではない。２回目の撮像による画像処理と同様にして３回目、４回目と撮像し、それぞれの画像を重合加算するいわゆるリカーシブフィルタ処理を行い、リカーシブ画像を得る。このリカーシブ画像では各ピクセルでのグレイ値の平均化が行われ、ノイズが低減されて画像が鮮明化される。
【００１９】
次に、前記リカーシブ画像に対してグレイ値１１０〜１８０の領域でグレイスケール処理をする。このグレイスケール処理によって図６の認識画像Ｄを創出する。この認識画像Ｄは一つの原画像を単にグレイスケール処理して得られた画像よりもさらに鮮明な画像となることが確認された。すなわち、図６に示すように、内部パターンＰ３が細い線部分まで鮮明化され、位置決めのための認識画像として十分鮮明になっていることが分かる。このような位置決めのための認識画像として鮮明となる撮像回数、ヒストグラムスケール処理数のｎは、認識対象物の半導体ウエハ１の品種変更により適宜に決められる。実験ではｎ＝３〜１０の範囲が適切であることが分かっている。
【００２０】
図１装置の画像処理回路２０によって上記のリカーシブフィルタ処理、グレイスケール処理を行って位置決めのための認識画像Ｄが得られると、この認識画像Ｄの内部パターンＰの座標データに基づいて位置決め駆動系３０にＸＹθテーブル２の駆動制御信号が出力される。このＸＹθテーブル２の駆動で、半導体ウエハ１の図示しないレーザーマーキング装置に対する位置決めが行われ、レーザーマーキング装置で半導体ウエハ１にマーキングが行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る認識画像創出方法を採用した位置決め装置の概要を示す側面図である。
【図２】本発明に係る認識画像創出方法を説明するための動作フロー図である。
【図３】図１装置のアナログ赤外線カメラで撮像した半導体ウエハ上での画像図である。
【図４】図３の画像のヒストグラム図である。
【図５】図３の画像をグレイスケール処理した図である。
【図６】リカーシブ画像をグレイスケール処理した認識画像図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    認識対象物、半導体ウエハ
２    ＸＹθテーブル
１０    アナログ赤外線カメラ
２０    画像処理回路
３０    位置決め駆動系
Ａ    原画像
Ｂ    ヒストグラム
Ｄ    認識画像
Ｐ１〜Ｐ３    内部パターン
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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