(57)【要約】【課題】チップの設計データから計算することにより、位置決め精度を従来手法より上げることを目的とする。【解決手段】繰り返し部分を画像上から探し、その繰り返し部分の配置からチップのどの繰り返し部分に対応するか判断するとともに、画像内のチップからそのチップの基準位置がある方向を判断し、チップの基準位置の座標とを求め、ウェハの水平に対する角度に基づき、ウェハを回転させウェハを水平にし、ウェハの位置のオフセットを求める繰り返し構造を有する物体の位置測定方法を提供する。【選択図】　　　　　　　　　　図１
2004077284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し構造を有する物体の位置を画像検索を用いて測定する繰り返し構造を有する物体の位置測定方法であって、
繰り返し部分を画像上から探し、その繰り返し部分の配置からチップのどの繰り返し部分に対応するか判断するとともに、画像内のチップからそのチップの基準位置がある方向を判断し、チップの基準位置の座標とを求め、前記物体の水平に対する角度に基づき、物体を回転させて水平にし、物体の位置のオフセットを求める繰り返し構造を有する物体の位置測定方法。
【請求項２】
繰り返し構造を有する物体の位置を画像検索を用いて測定する繰り返し構造を有する物体の位置測定方法であって、
設計データから前記繰り返し構造を有する物体の繰り返し部分の画像を生成する工程と、
該画像をリファレンス画像として前記繰り返し構造を有する物体の繰り返し部分の画像を検索する工程と、
検索された前記画像の前記繰り返し部分の配置から前記繰り返し構造を有する物体のチップのどの繰り返し部分に対応をするか判断する工程と、
前画像内の前記チップの数に基づき前記チップの基準位置がある方向を判断し、前記画像を移動する工程と、
前記チップの基準位置の座標を求める工程と、
前記繰り返し構造を有する物体の水平に対する角度を求め、前記繰り返し構造を有する物体を回転させ、前記繰り返し構造を有する物体を水平にする工程と、前記繰り返し構造を有する物体を回転させた角度に基づき前記設計データから前記繰り返し構造を有する物体のオフセットを演算する工程と、を備えることを特徴とする繰り返し構造を有する物体の位置測定方法。
【請求項３】
前記チップの基準位置は前記チップの４隅のいずれかの前記繰り返し部分であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繰り返し構造を有する物体の位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像検索を用いて繰り返し構造を有する物体の位置を測定し、アライメント（位置決め）を行うための繰り返し構造を有する物体の位置測定方法に関する。ここで、繰り返し構造とは、同形状のボール、パッド等の端子が一定方向に配列されている構造であり、アライメントとは、ワークの位置測定（チップの位置、角度）を行うことである。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハレベルＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）や一括モールドパッケージなどの基板に搭載されている半導体の特性を測定するためには、各々の半導体素子の端子であるボールあるいはパッドに電極を接触させなければならず、そのためには半導体の位置を正確に測定しなければならない。
【０００３】
図６は複数の半導体素子で構成された回路を模式的に表した図である。例えば、図６（Ａ）は一括モールドパッケージされたワークであり、複数のデバイス５１が並んで配置されている。
【０００４】
図６（Ｂ）は１個のデバイスを拡大して表示した図であり、この例では各デバイスには端子である複数のボール５１１が規則的に形成されている。このボールに電極を押し当てて、当該デバイスの特性を測定する。
【０００５】
電極をボール５１１に正確に押し当てるためには、ボール５１１の位置、すなわちデバイスの位置が正確にわかっていなければならない。そのために、ティーチング時に１個のデバイス５１、あるいはデバイス５１内の特徴的なボール５１１の配列をリファレンス画像として登録しておく。
【０００６】
リファレンス画像は基準になるデバイスを撮影した画像である。また、デバイスの基準位置を計算するために、ティーチング時にこのリファレンス画像とデバイス上の基準点とのオフセット関係も同時に登録しておく。
【０００７】
次に、測定対象のワーク５０を撮影し、この撮影した画像内に登録しておいたリファレンス画像がないかどうか検索する。リファレンス画像と一致する画像が見つかると、登録してあるリファレンス画像とデバイス上の基準点のオフセット関係から、デバイスの基準位置を計算する。
【０００８】
この作業を測定対象のワーク５０上のいくつかのデバイス、例えば４隅のデバイスで繰り返すと、ワークの位置を計算することができる。この位置測定方法は、半導体ウェハの位置測定技術を流用したものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェハは、回路パターンを持つため、１チップ内に特有のパターンを持つ領域が存在する。そのため、大きなチップでも小さな領域をリファレンスとして同じパターンがある場所を探すことができる。しかし、ウェハレベルパッケージでは、アライメントする手がかりは端子面の端子配置しかない。端子配置が特有のパターンとなる領域が視野に入れば、アライメントすることはできるが、そのようなユニークな端子配置が常に存在するとは限らない。
【００１０】
また、端子配置がユニークな領域が存在したとしても、その品種を処理するためには、その領域を装置に教える必要がある。この領域を教える際の正確さがそのまま実際の位置決めに影響する。そして、教えた際の誤差が位置決めの系統誤差となる。
【００１１】
さらに、今までのプローバで使用されているチップの画像をリファレンス画像とする方法では、リファレンス画像が画像内にあるか、ないかしか判断できない。そのため、画像内にある場合は、位置を決められる。ない場合は、周辺を順番に探していくしかないので、効率が悪い。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、チップの領域などを教えるのではなく、チップの設計データから計算することにより、位置決め精度を従来手法より上げる、さらにティーチング作業を軽減する、チップの大きさに依存せずに、アライメントを実現する繰り返し構造を有する物体の位置測定方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、繰り返し構造を有する物体の位置を画像検索を用いて測定する繰り返し構造を有する物体の位置測定方法であって、繰り返し部分を画像上から探し、その繰り返し部分の配置からチップのどの繰り返し部分に対応するか判断するとともに、画像内のチップからそのチップの基準位置がある方向を判断し、チップの基準位置の座標とを求め、前記物体の水平に対する角度に基づき、物体を回転させて水平にし、物体の位置のオフセットを求めることを特徴とする。
【００１４】
繰り返し構造を有する物体の位置を画像検索を用いて測定する繰り返し構造を有する物体の位置測定方法であって、設計データから前記繰り返し構造を有する物体の繰り返し部分の画像を生成する工程と、該画像をリファレンス画像として前記繰り返し構造を有する物体の繰り返し部分の画像を検索する工程と、検索された前記画像の前記繰り返し部分の配置から前記繰り返し構造を有する物体のチップのどの繰り返し部分に対応をするか判断する工程と、前画像内の前記チップの数に基づき前記チップの基準位置がある方向を判断し、前記画像を移動する工程と、前記チップの基準位置の座標を求める工程と、前記繰り返し構造を有する物体の水平に対する角度を求め、前記繰り返し構造を有する物体を回転させ、前記繰り返し構造を有する物体を水平にする工程と、前記繰り返し構造を有する物体を回転させた角度に基づき前記設計データから前記繰り返し構造を有する物体のオフセットを演算する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
従って、請求項１及び２に記載の発明によれば、画像内で探す対象を繰り返し部分である接触子（ボール）とし、接触子を画像上から探し、その配置からチップのどの接触子に対応するか判断するとともに、画像内のチップ数からそのチップの基準位置がある方向を判断、移動し、チップの基準位置の座標を求め、繰り返し構造を有する物体の水平に対する角度を求め、その角度分回転させ水平にし、その回転に基づき設計値から繰り返し構造を有する物体の位置のオフセットを求めることが可能になる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１及び２に記載の構成に加え、前記チップの基準位置は前記チップの４隅のいずれかの前記繰り返し部分であることを特徴とする。
【００１７】
従って、請求項３に記載の発明によれば、チップの基準位置はチップの４隅のいずれかの繰り返し部分（ボール）であるため、繰り返し部分の間隔（ボール間隔）を手がかりにオフセットの計算を容易にすることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明である繰り返し構造を有する物体の位置測定方法を実施するための装置概要が示されている。駆動部２上にワーク１が載置されており、ワークの画像を撮像できるようにワーク１の上方にカメラ３が設けられている。
【００２０】
カメラ３は、カメラ３からの画像を取り込む画像取り込み部４に接続されている。その画像取り込み部４はその画像取り込み部４に取り込んだ画像を処理する演算制御部５に接続されている。そして、演算制御部５は、演算制御部５の指令に基づいてワークの位置を移動させるモータ制御部６に接続されており、さらにモータ制御部６は、モータ制御部６からの信号を受け付け、対象となるワーク１の位置決めを行う駆動部２に接続されている。
【００２１】
駆動部２は、ＸＹ方向の移動、Ｚ方向の高さ移動、ワーク１を回転させるθの４軸を駆動できる。ＸＹ軸はワーク１を水平方向に移動させる。Ｚ軸は、ワーク１をカメラレンズの焦点面高さに合わせる。θ軸は、ワーク１をＸＹ軸と平行になるように回転させる。
【００２２】
本発明である繰り返し構造を有する物体の位置測定方法では、まず、中心付近のチップの左上隅位置を求める。そこから、数チップ分水平に移動し、チップ位置を求める。２点間の角度からワーク１の傾きを補正する。略水平が出たので、最外周付近のチップに移動し、再度角度補正を行う。この結果から、ワーク１が所定の位置にあった場合との位置オフセットが計算できる。図２に全体の概略フローを、図３に位置を求めるチップの位置関係を示す。概略フローの段階では、従来のプローバのアライメントと同様である。
【００２３】
図２から図５を用いて本発明である繰り返し構造を有する物体の位置測定方法を詳細に説明する。
【００２４】
はじめに１点目の処理は以下のように行われる。１点目は、ワーク１中央のチップ左上隅の位置の計算に基づいて（図２中のステップＳ１）、ワークの中央のチップが選ばれる。チップサイズが小さい場合は、視野に複数のチップが写る。そのままでは、混乱するので、チップサイズ＋αの領域を作業対象領域とする。チップが大きい場合は画像全体が作業領域となる。以下の説明は、この作業領域内での処理である。
【００２５】
その画像を取り込み、幾何学的に定義した接触部分の形状をリファレンス画像として、画像内にある接触部分（ボール）を正規化相関法などの検索手法を用いて探す。ボール間隔を手がかりにチップごとに分類する。
【００２６】
作業領域内には、チップが１個、２個、４個写っている場合に分類できる。１個の場合（図４−▲１▼）、左上にチップ内のボール間隔以上の空間が存在するのでチップの左上隅の位置を特定できる。図４−▲２▼の場合、チップ内のボール間隔でボールが存在するので、左上が存在する左上の方向が写るように移動する（図２中のステップＳ２）。図４−▲３▼の場合、上下に２つのチップが写っているので、図４−▲２▼の状態になるよう上が写るように移動する（図２中のステップＳ２）。図４−▲４▼の場合、左右に２つのチップが写っているので、図４−▲２▼の状態になるよう左が写るように移動する（図２中のステップＳ２）。図４−▲５▼の場合、４チップ写っているので図４−▲２▼の状態になるよう左上が写るように移動する（図２中のステップＳ２）。
【００２７】
移動を繰り返し、図４−▲１▼のように写るようにする。そして、カメラ３から図４−▲１▼のように写った画像を取り込み（図２中のステップＳ３）、その画像を処理し隅を検索する（図２中のステップＳ４）。検索の結果、図４−▲１▼のように写る画像が見つかるか否か判別し（図２中のステップＳ５）、見つからなければワーク１を移動し、左上隅を検索することになる（図２中のステップＳ６）。再度、図４−▲１▼のように写る画像が見つかるか否か判別し（図２中のステップＳ７）、見つからなければエラーとして処理する（図２中のステップＳ８）。
【００２８】
図４−▲１▼になれば（図４−▲１▼が見つかれば）、左上隅のボールの位置を出すことができる。ここでは左上隅をターゲットにしたが、複数チップが写っている場合、チップ内のボールの数を考慮して、他の隅をターゲットとして移動させることもできる。
【００２９】
つぎの２点目の処理は以下のように行われる。はじめに、ラフにワーク１の水平を出すために、少し離れたチップを探す。チップサイズと同一行のチップが必ず画像内に入るように次に検索するチップを計算する（図２中のステップＳ９）。２点目の位置は、図５のような移載によるばらつきが画像（視野）内に収まる距離となる。この範囲内であれば、別の行のチップの位置を求めてしまう可能性はない。２点目のチップの検索は１点目の図４と同様に行う。
【００３０】
具体的には、カメラから２点目のチップの図４−▲１▼のように写った画像を取り込み（図２中のステップＳ１０）、画像を処理し同一の隅を検索する（図２中のステップＳ１１）。取り込めない場合は一点目と同様の処理でワークを移動して検索する。そして、検索の結果、同一の隅が見つかるか否か判別し（図２中のステップＳ１２）、見つからなければエラーとして処理する（図２中のステップＳ１３）。求めた角度分補正してワークを水平にする。つまり、１点目と２点面の角度を計算し、ワーク１が水平になるようにθ分だけ回転させる（図２中のステップＳ１４）。
【００３１】
最後の最外周付近の処理は以下のように行われる。角度の精度を上げるには、なるべく離れた点間の角度を測定することである。具体的には、水平に移動し、最外周のチップの同一の隅がカメラ視野に入るように移動する（図２中のステップＳ１５）。ワーク１の最外周付近のチップ位置を求め、チップ位置を求める。この際、１点目と同様の検索法を用いてもよい。また、ある程度水平が出ているので、最初の位置で隅が見つかるはずである。
【００３２】
隅を見つけるためには、１点目及び２点目の検索と同様に、カメラから画像を取り込み（図２中のステップＳ１６）、画像を処理し同一の隅を検索する（図２中のステップＳ１７）。検索の結果、同一の隅が見つかるか否か判別し（図２中のステップＳ１８）、見つからなければエラーとして処理する（図２中のステップＳ１９）。見つかった場合には、ワークが水平になるようにθ分回転させる（図２中のステップＳ２０）。そして、チップ位置の計算値と実測値とのオフセットを求める（図２中のステップＳ２１）。
【００３３】
本発明の他の実施の形態として、ウェハと同様に、実際のチップの特徴ある部分画像をリファレンス画像として使用することもできる。その場合、現在見ている視野に関する情報が少ないので、最初の視野の周囲を順次リファレンス画像と同一の部分画像がないか検索していく。そのため、処理効率は低下する。
【００３４】
また、ここでは、カメラを１台で構成したが、高倍率のレンズを有するカメラを付加することにより、位置決め精度を向上できる。その場合、図２のフローの後に、高倍カメラで再度チップ位置を測定し、角度、オフセットを計算する処理を追加する。
【００３５】
ウェハレベルのＣＳＰだけではなく、外形が四角形であるストリップ（一括モールド）などにも応用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、画像内のチップ情報も使えるので、効率的にチップ位置を探すことができる。特に、従来のようにチップの画像をリファレンス画像とする方法ではないため、リファレンス画像が画像内にない場合にも周辺を順番に探していく必要がなくなり作業効率の向上を図ることができる。
【００３７】
また、本発明によれば、チップの設計情報から幾何学的にボールのリファレンス画像を生成するので画像をティーチングする必要がなくなる。特に、従来の方法で必要とされた、実際の画像をシステムに教える際にチップのどのような部分を教えれば間違えずにチップを検出できるかといった経験が不要になる。
【００３８】
また、ティーチングの目的の一つにティーチングしたリファレンス画像とチップの位置を関係づけることがある。ユーザがチップの隅を指定し、その隅からリファレンス画像の原点のオフセットを計算する。ユーザが教えたチップの隅の位置がずれているとそのままワークの位置ずれに直結する。本発明では、ボールの中心位置とチップの位置の関係は設計値としてわかっているので、ここからは誤差が発生することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である繰り返し構造を有する物体の位置測定方法を実施するための装置の概要図である。
【図２】本発明である繰り返し構造を有する物体の位置測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】アライメントで位置を求めるチップの位置関係を示す説明図である。
【図４】画像として写っているチップと移動方向との関係を示す説明図である。
【図５】２点目の位置の決め方を示す説明図である。
【図６】従来の位置測定方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１　ワーク
２　駆動部
３　カメラ
４　画像取り込み部
５　演算制御部
６　モータ制御部
【図１】
2004077284.tif 000003
【図２】
2004077284.tif 000004
【図３】
2004077284.tif 000005
【図４】
2004077284.tif 000006
【図５】
2004077284.tif 000007
【図６】
2004077284.tif 000008