(57)【要約】【課題】ボンディング用位置決めパターンの傾きをより迅速により精度よく識別することである。【解決手段】基準チップの位置決めパターンを撮像してこれを基準画像とし（Ｓ１０−Ｓ１４）基準画像について極座標変換用原点を特定し（Ｓ１６）基準画像を極座標変換する（Ｓ１８）。次にボンディング対象チップを撮像してこれを対象画像とし（Ｓ２０−Ｓ２２）基準画像との間の相対的位置関係を算出する（Ｓ２４）。この位置関係に基づき対象画像の極座標変換用原点を特定し（Ｓ２６）対象画像を極座標変換する（Ｓ２８）。極座標変換された両画像に基づき傾き角度が算出される（Ｓ３０）。極座標変換用原点は、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている比較対象を撮像した比較対象画像と基準画像とのパターンマッチングで検出される比較対象の位置の誤差が最小になるような点として特定される。【選択図】図９
2005116765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別方法において、
位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得工程と、
基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、
特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、
ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得工程と、
基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出工程と、
算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定工程と、
特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、
変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出工程と、
を備え、
基準変換用原点特定工程は、
基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、
基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング工程と、
を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することを特徴とするボンディング用パターン識別方法。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング用パターン識別方法において、
基準変換用原点特定工程は、
パターンマッチングに基づき、基準画像と回転画像との間の相対的移動量から、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとの間の相対位置関係である特定位置関係を算出する特定位置関係算出工程と、
を含み、算出された特定位置関係と所定角度とに基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することを特徴とするボンディング用パターン識別方法。
【請求項３】
ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別方法において、
位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得工程と、
基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、
特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、
ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得工程と、
基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出工程と、
算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定工程と、
特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、
変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出工程と、
を備え、
基準変換用原点特定工程は、
基準画像内の任意の位置に回転中心点を複数設定する回転中心点設定工程と、
各回転中心点のそれぞれについて、基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、
各回転画像のそれぞれについて、その位置決めパターンと基準画像の位置決めパターンとの間の重なり程度を示すパターン一致量を算出する一致量算出手段と、
を含み、パターン一致量が最大値から所定範囲内にある回転中心又はその近傍領域内の点を、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することを特徴とするボンディング用パターン識別方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載のボンディング用パターン識別方法において、
基準画像変換工程は、基準変換用原点を角度展開の原点として、極座標基準画像パターンが含まれない角度範囲を除いて極座標変換を行うことを特徴とするボンディング用パターン識別方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１に記載のボンディング用パターン識別方法において、
基準画像変換工程は、基準変換用原点を半径の原点とし基準画像を内部に包含する長さの半径で極座標変換し、その際に基準画像の外側の領域をマスクして変換後基準画像を生成し、
傾き角度算出工程は、変換後基準画像のマスクされた領域を除いて両位置決めパターンの間の重なり合いをみることを特徴とするボンディング用パターン識別方法。
【請求項６】
ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別装置において、
位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得手段と、
基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定手段と、
特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換手段と、
ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得手段と、
基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出手段と、
算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定手段と、
特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換手段と、
変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出手段と、
を備え、
基準変換用原点特定手段は、
基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得手段と、
基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング手段と、
を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することを特徴とするボンディング用パターン識別装置。
【請求項７】
ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別装置に実行させるパターン識別プログラムであって、
位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得処理手順と、
基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定処理手順と、
特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換処理手順と、
ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得処理手順と、
基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出処理手順と、
算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定処理手順と、
特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換処理手順と、
変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出処理手順と、
を備え、
基準変換用原点特定処理手順は、
基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得処理手順と、
基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング処理手順と、
を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定する処理を実行させることを特徴とするボンディング用パターン識別プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング用のパターン識別に係り、特にボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別方法、ボンディング用パターン識別装置及びボンディング用パターン識別プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板にチップをダイボンディングするときや、回路基板に配置されたチップのボンディングパッドから回路基板のボンディングリードにワイヤを接続するワイヤボンディングを行うとき等において、位置決めがうまく行かずチップが斜めに配置されることがある。これを防ぐため、チップそのものの外形あるいはチップの表面に設けた位置決めパターンを観察し、その傾きを検出することが行われる。
【０００３】
位置決めパターンを用いてその傾きを検出するには、位置決めパターンのエッジを検出しその傾きを算出する方法、２つの離隔した位置決めパターンを設けその間の線分を定義してその傾きを算出する方法等が用いられる。また、特許文献１には予め用意された基準画像と対象画像との間のパターンマッチングを行うに当たり、回転がある場合には各パターンマッチングごとに基準画像を０から順次３６０°まで回転させ、各角度についてパターンマッチングを繰り返し、これによって最も一致する場所及び角度を判定することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、撮像により得られた対象画像信号から照合すべき方形領域を抽出し、抽出した方形領域に含まれる画像信号について、方形領域の角を原点として極座標の画像信号に変換し、所定角度ごとの径方向パターンと、予め作成されかつ極座標変換された基準画像の基準角度における径方向パターンとを順次照合して、対象画像の照合角度を算出することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、比較対象が回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている場合にも、演算量が膨大となりがちな回転方向のパターンマッチングを行うことなく、高精度の位置検出を行うものとして、耐回転基準点の考えを開示している。ここで耐回転基準点とは、特許文献３によれば、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている比較対象を撮像した比較対象画像と基準画像とのパターンマッチングで検出される比較対象の位置の誤差が最小になるような点である。なお、特許文献３ではパターンマッチングの方法の１つとして正規化相関演算を用いることが記載されている。そして、耐回転基準点を算出する方法として以下の実施形態が示されている。
【０００６】
第１の実施形態は次のようにして耐回転基準点を算出する。すなわち、基準画像の１つの角を中心として＋Ｑ°回転させた回転画像を生成し、その回転画像と基準画像との間のパターンマッチングにより最も一致する点の座標（Ｘ1，Ｙ1）を求める。同様にして−Ｑ°回転させた回転画像を生成し、その回転画像と基準画像との間のパターンマッチングにより最も一致する点の座標（Ｘ2，Ｙ2）を求める。この２つの点の座標（Ｘ1，Ｙ1），（Ｘ2，Ｙ2）と角度Ｑ°と、回転の中心とした角の点の座標（ＸＣ１，ＹＣ１）を用いて、耐回転基準点の座標（ＡＸ１，ＡＹ１）は、次の式（１）−（４）で表される。
ＡＸ１＝ＸＣ１＋ｒ・ｃｏｓα    （１）
ＡＹ１＝ＹＣ１＋ｒ・ｓｉｎα    （２）
ここで、α＝ｔａｎ-1｛（Ｘ2−Ｘ1）／（Ｙ1−Ｙ2）｝    （３）
ｒ＝√｛（Ｘ2−Ｘ1）2＋（Ｙ1−Ｙ2）2｝／２ｓｉｎＱ    （４）
である。この方法で求められる耐回転基準点は、用いられるパターンが対象形のときはその対象中心となる。例えば、円の場合は円の中心点が耐回転基準点となり、正方形のときはその中心点が耐回転基準点となる。
【０００７】
第２の実施形態は、より簡便な耐回転基準点の算出方法である。すなわち、基準画像内に複数の回転中心点を設定する。そして、各回転中心点を中心として基準画像を＋Ｑ°回転させる。回転して得られる各回転画像と基準画像との間の一致量をそれぞれ算出する。そして、複数の回転中心点の中で一致量が比較的大きい回転中心点を耐回転基準点とするものである。この場合、用いられるパターンの中心付近に設定された回転中心点が耐回転基準点となる。
【０００８】
このようにして耐回転基準点の座標を算出し、これをボンディングのアライメント点、すなわちボンディング位置決め点とすることで、回転方向のパターンマッチングを行うことなく、ボンディングに用いる点の座標を高精度に求めることができることが述べられている。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−５６７６４号公報
【特許文献２】特許第２８６４７３５号公報
【特許文献３】特開２００２−２０８０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ボンディング装置あるいはボンディング技術においては、より高精度の位置決め、より高速のボンディングのためのより迅速な位置決めが求められている。上記従来技術は、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを迅速に精度よく検出するにはそれぞれ次のような課題がある。
【００１１】
エッジ検出により傾きを求める方法は、パターンに適当なエッジが含まれない場合に適用できず、エッジの性状により精度が左右される。離隔した位置決めパターン間の線分の傾きを求める方法は、１度に双方の位置決めパターンを観察しようとすると視野倍率が低下し精度がよくなく、別視野でそれぞれの位置決めパターンを観察するには時間を要する。
【００１２】
パターンマッチングを行うに当たり、基準画像を０から順次３６０°まで回転させ、各角度についてパターンマッチングを繰り返す方法は、処理時間が長くなる。また、予め０から順次３６０°まで回転させた基準画像群を用意し、これらを用いてパターンマッチングを行うこともできるが、データ量が膨大なものになり、処理時間も長くなる。
【００１３】
極座標変換を用いる方法は、その原点のとり方で大きく精度が左右される。例えば、位置決めパターンが円形のときは、その円形の中心を極座標展開の原点とすれば再現よく極座標展開を行うことができるが、展開パターンの角度依存性がなく、事実上角度検出ができない。位置決めパターンが非対象形のときは、極座標展開の原点をどこにするかによって展開パターンの様子が異なり、それにより角度検出精度が左右される。特許文献２で開示される方法は、方形領域の４つの角についてそれぞれ極座標変換し、それに基づき傾き角度を求めることを提案しているが、処理時間が長くなる。
【００１４】
耐回転基準点を算出し、これをもってボンディングの位置決め点とする方法は、その位置を高精度で求めることができるが、位置決めパターンの傾き角度を求めることができない。しかし、ダイボンディングにおいてはチップのボンディング位置のみならず傾き角度も重要であり、ワイヤボンディングにおいて位置決めパターンの情報から各ボンディングパッドの位置を推定するには、位置決めパターンの位置のみならずその傾き角度も重要である。
【００１５】
このように、従来技術においては、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを迅速に精度よく識別することについて課題が残されている。
【００１６】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きをより迅速により精度よく識別することを可能にするボンディング用パターン識別方法、ボンディング用パターン識別装置及びボンディング用パターン識別プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
１．本発明の原理
本発明は、極座標変換を用いて角度検出するに当たり、原点をどこにとれば精度がよくなるか、を検討した結果に基づくものである。従来技術で述べたように、極座標変換するに当たっては原点の取り方で精度が左右される。そこで、回転があっても左右されにくい点を検討したところ、特許文献３の耐回転基準点に思いが至った。同文献の耐回転基準点は、角度を求めるために用いられていないが、上記のように、「回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている比較対象を撮像した比較対象画像と基準画像とのパターンマッチングで検出される比較対象の位置の誤差が最小になるような点」である。
【００１８】
したがって、回転があっても左右されにくい点と考えることができ、この点を極座標変換の原点に用いることで、非対称パターンについても安定した極座標変換ができるのではないかと考えたものである。その検討結果、耐回転基準点を極座標変換の原点とすることで、演算量を少なくしながら、精度良く傾き角度を検出できることがわかった。以下に図面を用いて詳しく説明する。
【００１９】
最初に、通常のパターンマッチングで求められる位置基準点を極座標変換の原点としても、十分な精度で傾き角度を求めることが困難であることを図１から図４を用いて説明し、次に耐回転基準点を極座標変換の原点とすると、傾き角度が精度よく求められることを図５から図７を用いて説明する。
【００２０】
図１は、位置決めパターンＰ0を含んで撮像した基準画像１０の様子を示す図である。例えば、位置決めの基準として用いられる基準チップを基準の位置においてその位置決めパターンＰ0を撮像したものが基準画像１０として用いられる。図１の例では、位置決めパターンＰ0は基準画像の縦方向の軸、横方向の軸に平行な正方形パターンとして撮像されている。位置決めパターンＰ0の位置を示すものとして、例えば基準画像１０の中心位置２０をとることができる。なお、ここで「位置決めパターンＰ0」といっているのは、画像そのものを位置決めするための位置決めパターンではなく、画像の中における撮像された位置決めパターンの部分のことであるが、これを省略して、単に位置決めパターンと呼ぶことにしたものである。したがって、以下において「位置決めパターン」と記載されているときは、撮像前におけるチップの表面の位置決めパターンを示す場合と、これを撮像した後の画像内における撮像された位置決めパターンの部分をさす場合とがある。
【００２１】
図２（ａ）は、比較対象である傾いて配置された位置決めパターンＰ2を撮像した様子を示す図である。カメラで撮像すると、傾いて配置された位置決めパターンＰ2をのみが得られるが、図２（ａ）において図１に対応する画像領域を画像領域１２として示し、その画像領域１２の中心位置を２２として示した。画像領域１２、中心位置２２は位置決めパターンの傾きに連動して変化するので、図２（ａ）の中心位置２２は、傾いて配置された位置決めパターンＰ2の真の位置を表していることになる。
【００２２】
図２（ｂ）は、比較対象の位置決めパターンＰ2の位置をパターンマッチングで求めるとどうなるかを説明する図である。パターンマッチングでは、基準画像１０をその縦方向軸及び横方向軸に平行に移動させ、その位置決めパターンＰ0と、傾いて配置された位置決めパターンＰ2とが重なり合うようにする。相互に傾いているので、位置決めパターン同士は完全に重ならないが、最も重なったところで移動を止める。図２（ｂ）では、そのときの移動後の位置決めパターンＰ4と基準画像１４と中心位置２４が示されている。パターンマッチングでは、このときの中心位置２４を、比較対象の位置決めパターンＰ2の位置を示すものとされる。すなわち、位置決めの基準とされる中心位置２０と、このようにしてパターンマッチングにより得られる中心位置２４との差が、基準画像の位置決めパターンＰ0と比較対象の位置決めパターンＰ2との位置ずれを示すものとされる。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、パターンマッチングで比較対象の位置決めパターンＰ2の位置とされる中心位置２４は、比較対象の位置決めパターンＰ2の真の位置である中心位置２２とは異なる。仮に、比較対象の位置決めパターンが傾いていなければ、このような相違は生じないが、比較対象の位置決めパターンが傾いて配置されると、このようにパターンマッチングで求められる比較対象の位置は、真の位置と相違が生ずる。
【００２４】
図３と図４に、位置決めパターンＰ0，Ｐ2の極座標変換を行った様子を示す。図３（ａ）、図４（ａ）は極座標変換前の位置決めパターンＰ0，Ｐ2を示し、図３（ｂ）、図４（ｂ）は極座標変換後の位置決めパターンＰ6、Ｐ8を、半径ｒ方向軸と角度θ方向軸で示したものである。図３（ａ），（ｂ）は、基準画像１０の位置決めパターンＰ0を極座標変換する様子を示す。極座標変換の原点は、図１で説明した中心位置２０を用いている。図４（ａ），（ｂ）は、傾いて配置される位置決めパターンＰ2を極座標変換する様子を示し、このときの極座標変換の原点は、図２で説明したパターンマッチングで得られる中心位置２４を用いた。
【００２５】
極座標変換後の位置決めパターンＰ6，Ｐ8の比較から位置決めパターンＰ0，Ｐ2の間の相対的な傾き角度が求められる。すなわち、角度方向軸に沿って両位置決めパターンＰ6，Ｐ8を相対的に移動させ、その位置決めパターンが最も重なりあう位置で止め、その移動角度に基づいて傾き角度を求めることができる。しかし、図３（ｂ）の位置決めパターンＰ6と図４（ｂ）の位置決めパターンＰ8とは、そのパターンの様子がかなり異なり、角度軸上においてパターンマッチングを行っても十分な精度で傾き角度を求めることができない。仮に、図４（ａ）において、極座標変換の原点を図２で説明した真の位置を示す中心位置２２としたとすれば、その極座標変換した後の位置決めパターンの様子は図３（ｂ）に近いものとなり、傾き角度をある程度の精度で求められることが予想できる。しかしながら、図２で説明した中心位置２２の算出には、位置決めパターンＰ2の傾きが必要となるので、問題が循環して解決が困難である。
【００２６】
このように、極座標変換の原点をどこにするかにより、極座標変換したパターンが大きく変化し、角度検出精度がこれにより左右される。そして、上記のように、比較対象の位置決めパターンが傾いて配置される場合には、通常のパターンマッチングで求められる位置をそのまま極座標変換の原点に用いても、傾き角度を満足な精度で求めることができない。
【００２７】
次に、耐回転基準点を極座標変換の原点とする場合を説明する。比較しやすいように、位置決めパターンは、図３、図４で説明したものと同じとする。この場合、位置決めパターンは正方形であるので、特許文献３の２つの実施形態のいずれを用いても、その耐回転基準点は正方形パターンの中心点となる。なお、位置決めパターンが非対称形であっても、特許文献３の２つの実施形態に従って耐回転基準点を求め、これを極座標変換の原点とすれば、以下と同様の結果が得られる。
【００２８】
図５、図６に、位置決めパターンＰ0，Ｐ2について、その耐回転基準点を原点２６として極座標変換を行った様子を示す。図５（ａ）、図６（ａ）は極座標変換前の位置決めパターンＰ0，Ｐ2を示し、図５（ｂ）、図６（ｂ）は極座標変換後の位置決めパターンＰ10、Ｐ12を半径ｒ方向軸と角度θ方向軸で示したものである。図５（ａ），（ｂ）は、基準画像１０の位置決めパターンＰ0を極座標変換する様子を示し、図６（ａ），（ｂ）は、傾いて配置される位置決めパターンＰ2を極座標変換する様子を示す。これらの極座標変換の原点２６，２８は、上記のように、共に位置決めパターンＰ0，Ｐ2の正方形の中心である。
【００２９】
図７は、このようにして得られた基準画像１０に対する極座標変換後の画像と、比較対象の極座標変換後の画像とを、同じ角度軸上に並べて示したものである。このように、極座標変換後の位置決めパターンＰ10とＰ12とは比較しやすい形状をしており、その対比から角度軸方向の偏差Δθが求まり、これが位置決めパターンＰ0に対する位置決めパターンＰ2の傾き角度となる。
【００３０】
なお、比較対象についての極座標変換は３６０°にわたって行うが、基準画像１０については、図７から理解できるように、傾き角度Δθに対し十分大きい角度範囲について極座標変換を行えば足り、必ずしも３６０°にわたって行う必要がない。例えば、傾き角度をΔθ0以内で検出しようとするときは、（３６０°−２Δθ0）の角度範囲で座標変換を行うものとすることができる。また、極座標変換の半径ｒは任意でよいが、あまり小さい値に設定すると、位置決めパターンＰ0，Ｐ2からの情報量が少なくなり、傾き角度の検出精度に影響が出る場合がある。好ましくは、位置決めパターンＰ0，Ｐ2がすべて収まる最小の半径に設定することがよい。このように極座標変換する角度範囲、半径を最小に抑えることで、極座標変換後の画像についてのパターンマッチングの処理時間を短縮することができる。
【００３１】
以上説明したように、耐回転基準点を極座標変換の原点とすることで、演算量を少なくしながら、精度良く傾き角度を検出できることがわかった。本発明に係るボンディング用パターン識別は、この結果に基づいて考案されたものである。
【００３２】
２．課題解決手段
本発明に係るボンディング用パターン識別方法は、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別方法において、位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得工程と、基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得工程と、基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出工程と、算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定工程と、特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出工程と、を備え、基準変換用原点特定工程は、基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング工程と、を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することを特徴とする。
【００３３】
また、基準変換用原点特定工程は、パターンマッチングに基づき、基準画像と回転画像との間の相対的移動量から、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとの間の相対位置関係である特定位置関係を算出する特定位置関係算出工程と、を含み、算出された特定位置関係と所定角度とに基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することが好ましい。
【００３４】
また、本発明に係るボンディング用パターン識別方法は、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別方法において、位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得工程と、基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得工程と、基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出工程と、算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定工程と、特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出工程と、を備え、基準変換用原点特定工程は、基準画像内の任意の位置に回転中心点を複数設定する回転中心点設定工程と、各回転中心点のそれぞれについて、基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、各回転画像のそれぞれについて、その位置決めパターンと基準画像の位置決めパターンとの間の重なり程度を示すパターン一致量を算出する一致量算出手段と、を含み、パターン一致量が最大値から所定範囲内にある回転中心又はその近傍領域内の点を、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することを特徴とする。
【００３５】
また、基準画像変換工程は、基準変換用原点を角度展開の原点として、極座標基準画像パターンが含まれない角度範囲を除いて極座標変換を行うことが好ましい。
【００３６】
また、基準画像変換工程は、基準変換用原点を半径の原点とし基準画像を内部に包含する長さの半径で極座標変換し、その際に基準画像の外側の領域をマスクして変換後基準画像を生成し、傾き角度算出工程は、変換後基準画像のマスクされた領域を除いて両位置決めパターンの間の重なり合いをみることが好ましい。
【００３７】
また、本発明に係るボンディング用パターン識別装置は、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別装置において、位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得手段と、基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定手段と、特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換手段と、ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得手段と、基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出手段と、算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定手段と、特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換手段と、変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出手段と、を備え、基準変換用原点特定手段は、基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得手段と、基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング手段と、を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明に係るボンディング用パターン識別プログラムは、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別するボンディング用パターン識別装置に実行させるパターン識別プログラムであって、位置決めパターンの傾き識別の基準とする基準チップについて、その位置決めパターンを撮像し、これを基準画像として取得する基準画像取得処理手順と、基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定処理手順と、特定された基準変換用原点を用いて基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換処理手順と、ボンディング対象のチップについてその位置決めパターンを撮像し、これを対象画像として取得する対象画像取得処理手順と、基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対位置関係を算出する位置関係算出処理手順と、算出された相対位置関係に基づき、基準画像における位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換原点特定処理手順と、特定された対象変換用原点を用いて対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換処理手順と、変換後対象画像における極座標展開された位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する傾き角度算出処理手順と、を備え、基準変換用原点特定処理手順は、基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得処理手順と、基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング処理手順と、を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような基準変換用原点を特定する処理を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように、本発明に係るボンディング用パターン識別においては、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている比較対象を撮像した比較対象画像と基準画像とのパターンマッチングで検出される比較対象の位置の誤差が最小になるような点を、極座標変換の原点として用いるので、ボンディング用位置決めパターンの傾きがより迅速により精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、本発明に係るボンディング用パターン識別方法が適用される装置として、ワイヤボンディング装置を用いて説明するが、位置決めパターンを用いてボンディングを行うボンディング装置であれば、これ以外の装置であってもよい。例えば、位置決めパターンを用いてダイボンディングを行うダイボンディング装置、フェースダウンボンディング装置、あるいは、チップの上にさらに別のチップを積層するスタックドＩＣにおけるワイヤボンディング装置等であってもよい。また、半導体チップ以外の電子部品の回路基板等へのボンディングを行う電子部品ボンディング装置でもよい。
【００４１】
また、ボンディングに用いる位置決めパターンとして、チップの表面に設けられたボンディングパッドを用いて説明するが、位置決め専用のパターンであってもよい。また、チップの外形である矩形形状そのものを１つの位置決めパターンとして本発明を実施することもできる。
【実施例１】
【００４２】
図８は、本発明に係るボンディング用パターン識別方法が適用されるワイヤボンディング装置１００のブロック図である。なお、ワイヤボンディング装置１００の構成要素ではないが、位置決めパターンの識別に用いる基準チップ９０又はボンディング対象のチップ９２も図示してある。
【００４３】
ワイヤボンディング装置１００は、装置本体部１０２と制御部１２０とを備える。装置本体部は、ヘッド部１０４と、ヘッド部１０４を図８に示すＸＹ平面内で移動させるテーブル１０６と、チップ９０，９２を保持するステージ１０８とを含み、ヘッド部１０４には、ワイヤをチップにボンディングするツール１１０と、チップ９０，９２の位置を検出するカメラ１１２が取り付けられる。ヘッド部１０４は、信号線により制御部１２０のヘッド部Ｉ／Ｆ１３０に接続される。同様に、カメラ１１２はカメラＩ／Ｆ１３２に、テーブル１０６はテーブルＩ／Ｆ１３４に、それぞれ信号線を介して接続される。
【００４４】
制御部１２０は、装置本体部１０２を構成する要素の動作を全体として制御する機能を有し、特に、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別し、その結果に基づいてワイヤボンディングを実行する機能を有する。かかる制御部１２０は、一般的なコンピュータあるいはボンディング装置専用コンピュータ等により構成することができる。
【００４５】
制御部１２０は、ＣＰＵ１２２と、キーボードや入力スイッチ等の入力部１２４と、ディスプレイ等の出力部１２６と、画像データ等を記憶するメモリ１２８と、上記のヘッド部Ｉ／Ｆ１３０、カメラＩ／Ｆ１３２、テーブルＩ／Ｆ１３４を含み、これらは内部バスで相互に接続される。
【００４６】
ＣＰＵ１２２は、ボンディングに用いる位置決めパターンの傾きを識別する処理を行う機能を有するパターン識別処理部１３６と、傾きが識別された位置決めパターンに基づいてワイヤボンディング条件を定めてワイヤボンディング処理を行う機能を有するボンディング処理部１３８とを含む。これらの処理を行うには、ソフトウエアを用いることができ、対応するボンディング用パターン識別プログラム及びボンディングプログラムを実行することで所定の処理を行うことができる。なお、処理の一部をハードウエアで実行させることもできる。
【００４７】
パターン識別処理部１３６の基準画像取得モジュール１４０から傾き角度算出モジュール１５４までの機能については、図９のフローチャートを用いて説明する。符号は図１−８に示すものを用いる。なお、必要に応じ、各工程に対応する画像の様子について図１−７で該当するものを示す。
【００４８】
最初に基準チップ９０をセットする（Ｓ１０）。具体的には、位置決めパターンの傾き識別の基準とするチップを基準チップ９０として、これをステージ１０８に保持する。次にカメラ１１２を移動させ、撮像視野が基準チップ９０の位置決めパターンＰ0を捉えるような位置にもって来る（Ｓ１２）。
【００４９】
そして、位置決めパターンＰ0を含んで撮像し、これを基準画像として記憶する（Ｓ１４）。具体的には、基準画像取得モジュール１４０がカメラＩ／Ｆ１３２を介してカメラ１１２に指示を与え、基準チップ９０の位置決めパターンＰ0を撮像させ、そのデータをメモリ１２８に記憶させる。撮像された画像は、図１の基準画像１０に対応する。カメラ１１２には撮像範囲の基準を示すために十字線を画像に重ね合わす機能が設けられており、この十字線の交点が撮像範囲の中心位置２０となる。以後の画像に関する処理においては、この十字線を基準座標軸とし、その交点である中心位置２０が座標原点とされる。
【００５０】
次にこの基準画像１０について、極座標変換するための原点である基準変換用原点を特定する（Ｓ１６）。具体的には基準変換用原点特定モジュール１４２が、メモリ１２８に記憶された基準画像１０のデータに基づき、本発明の原理で説明した耐回転基準点を算出し、その座標を基準変換用原点と特定する。なお、基準変換用原点の座標は上記のように、中心位置２０を基準として特定される。この工程のより詳細な内容は、実施例１、実施例２において後述する。特定された基準変換用原点は、図５の原点２６に対応する。
【００５１】
特定された基準変換用原点を用いて、基準画像１０を極座標変換し（Ｓ１８）、これを変換後基準画像としてメモリ１２８に記憶する。具体的には、基準画像変換モジュール１４４が、メモリ１２８から基準画像１０を読み出し、その中心位置２０を基準として、特定された基準変換用原点の座標を定め、そこを極座標変換の原点とする。そして例えば時計回りに角度θを変化させ、各角度θごとに基準画像の輝度データを半径ｒの関数として変換する演算を実行する。したがって、変換後の基準画像は、横軸を角度θとし、縦軸を半径ｒとして輝度データが配置される。かかる変換後基準画像は、図５（ｂ）に示す画像に対応する。
【００５２】
ここまでの工程が、基準チップ９０を用いたトレーニング工程になり、次にボンディング対象チップ９２を用いたランニング工程になる。
【００５３】
ランニング工程では、まずボンディング対象チップ９２をセットする（Ｓ２０）。すなわち、基準チップ９０をステージ１０８から取り外し、ボンディング作業の対象となるチップ９２をステージ１０８にセットする。そして、基準画像１０を撮像したのと同じ視野位置で撮像し、これを対象画像としてメモリ１２８に記憶する（Ｓ２２）。具体的には、対象画像取得モジュール１４６がカメラＩ／Ｆ１３２を介してカメラ１１２に指示を与え、ボンディング対象チップ９２の位置決めパターンＰ2を撮像させ、そのデータをメモリ１２８に記憶させる。撮像された対象画像は、図２（ａ）もしくは図６（ａ）に対応する。
【００５４】
次に、基準画像１０と対象画像との間でパターンマッチングを行い、基準チップ９０の位置決めパターンＰ0とボンディング対象チップの位置決めパターンＰ2との間の相対的な位置関係を算出する（Ｓ２４）。具体的には、位置関係算出モジュール１４８がメモリ１２８から基準画像１０と対象画像を読み出し、撮像視野の原点を合わせて対象画像と基準画像を配置したうえで両画像を相互に平行移動し、基準画像の位置決めパターンと対象画像の位置決めパターンとの重なりが最大になるようにする。パターンマッチングの手法としては、例えば正規化相関演算を用いることができる。このパターンマッチングの結果、基準画像の中心位置は、もともとの中心位置２０から中心位置２４に移動するが、この移動量（ΔＸ，ΔＹ）を求める。この移動量（ΔＸ，ΔＹ）は、基準画像１０の中心位置２０を基準とした対象画像の位置決めパターンの相対位置を示すものである。パターンマッチングの様子は、図２（ｂ）に対応する。
【００５５】
次に、対象画像を極座標変換するための原点である対象変換用原点を特定する（Ｓ２６）。具体的には、対象変換用原点特定モジュール１５０が、次の演算を行う。すなわち、中心位置２０を基準とした基準変換用の原点２６の座標を（Ｘ26，Ｙ26）とし、対象変換用原点の座標を（Ｘ28，Ｙ28）とすれば、（Ｘ28＝Ｘ26＋ΔＸ，Ｙ28＝Ｙ26＋ΔＹ）である。対象変換用原点は、図６（ａ）の原点２８に対応する。
【００５６】
このようにして特定された対象変換用原点を用いて、対象画像を極座標変換し（Ｓ２８）、これを変換後対象画像としてメモリ１２８に記憶する。具体的には、対象画像変換モジュール１５２が、メモリ１２８から対象画像を読み出し、特定された基準変換用原点の座標を定め、そこを極座標変換の原点とし、例えば時計回りに角度θを変化させ、各角度θごとに基準画像の輝度データを半径ｒの関数として変換する演算を実行する。かかる変換後基準画像は、図６（ｂ）に示す画像に対応する。
【００５７】
こうして求められた変換後基準画像と変換後対象画像についてパターンマッチングが行われ、傾き角度が算出される（Ｓ３０）。具体的には、傾き角度算出モジュール１５４が、メモリ１２８から変換後基準画像と変換後対象画像を読み出し、角度軸の原点を合わせて両画像を配置したうえで両画像を角度軸に沿って相互に平行移動し、変換後基準画像の位置決めパターンと変換後対象画像の位置決めパターンとの重なりが最大になるような移動量Δθを求める。この移動量Δθは、基準チップ９０の位置決めパターンＰ0を基準としたボンディング対象チップ９２の位置決めパターンＰ2の相対的傾き角度を示すものである。傾き角度Δθを求める様子は図７に対応する。
【００５８】
このようにして、ランニング工程において位置決めパターンの傾き角度が求まると、ボンディング処理部１３８の機能により、ワイヤボンディングに必要な処理が行われる。例えば、予め標準位置として登録されている各ボンディングパッドの位置が、求められた傾き角度を用いて補正される。そして、テーブルＩ／Ｆ１３４を介してテーブル１０６に補正後のボンディングパッドの位置へツール１１０を移動させるよう指示が与えられ、その位置にツール１１０が移動すると、ヘッド部Ｉ／Ｆ１３０を介してヘッド部１０４に指示が与えられ、ワイヤボンディングに必要なツールの運動が実行され、ワイヤボンディングが行われる。
【実施例２】
【００５９】
基準変換用原点特定工程につき、より詳細な内容を説明する。実施例２は、上記特許文献３における第１の実施形態を、ボンディング用位置決めパターンに適用したものに対応する。この基準変換用原点特定工程の詳細な内容を図１０に示す内部フローチャートと、図１１−１６を用いて説明する。これらの図において、図１−２で説明した要素と同様の要素については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、図１０の内部フローチャートの手順は、図８で説明したＣＰＵ１２２における基準変換用原点特定モジュール１４２の内部モジュールにおいて実行される。
【００６０】
基準変換用原点の特定には、図９で説明した工程Ｓ１０−Ｓ１４により取得された基準画像１０を用いる。図１１は、改めて基準画像１０についてその位置決めパターンＰ0と、基準チップ９０の外形との関係を示した図である。図１と同様な図であるが、位置決めパターンＰ0は、基準チップ９０のコーナー付近に配置されている正方形形状のボンディングパターンを用いている様子が示されている。そして基準画像１０の範囲は、基準チップ９０の外形線のノイズが入らないようにその内側に設定される。位置決めパターンＰ0の配置は十字線と交差してもかまわないことを示すため、図１とやや異なる位置決めパターンの配置とした。以後の処理においては、基準画像１０の十字線を基準座標軸とし、その交点である中心位置２０が基準軸の原点とされる。
【００６１】
この基準画像１０を用い、基準画像１０の１つの角を中心として＋Ｑ°回転させた回転画像を生成する（Ｓ４０）。図１２は、基準画像１０における左下の角の点３０を中心とした回転画像４０の様子を示す。
【００６２】
次に、基準画像１０と回転画像４０との間でパターンマッチングにより両画像の最一致点を求める（Ｓ４２）。具体的には、回転画像４０に対し基準画像１０を平行移動し、基準画像１０の位置決めパターンと回転画像４０の位置決めパターンとがもっとも重なり合うようにする。最も重なり合ったときの基準画像５０における中心位置が両画像の最一致点４２になる。その様子を図１３に示す。もともとの基準画像１０の中心位置２０の座標を（０，０）として、最一致点４２の座標を（Ｘ1，Ｙ1）とする（Ｓ４４）。
【００６３】
同様にして図１４に示すように基準画像１０の角の点３０を中心として−Ｑ°回転させた回転画像６０を生成する（Ｓ４６）。そして基準画像１０と回転画像６０との間でパターンマッチングにより両画像の最一致点を求める（Ｓ４８）。具体的には、図１５に示すように、回転画像６０に対し基準画像１０を平行移動し、基準画像１０の位置決めパターンと回転画像６０の位置決めパターンとがもっとも重なり合うようにする。最も重なり合ったときの基準画像７０における中心位置が両画像の最一致点７２になる。最一致点７２の座標を（Ｘ2，Ｙ2）とする（Ｓ５０）。
【００６４】
このようにして求められた最一致点４２の座標（Ｘ1，Ｙ1）、最一致点７２の座標（Ｘ2，Ｙ2）、回転角度Ｑ°と、回転の中心とした角の点３０の座標（ＸＣ１，ＹＣ１）から基準変換用原点の座標を算出する（Ｓ５２）。基準変換用原点の座標（ＡＸ１，ＡＹ１）は、上記のように式（１）−（４）で表される。
ＡＸ１＝ＸＣ１＋ｒ・ｃｏｓα    （１）
ＡＹ１＝ＹＣ１＋ｒ・ｓｉｎα    （２）
ここで、α＝ｔａｎ-1｛（Ｘ2−Ｘ1）／（Ｙ1−Ｙ2）｝    （３）
ｒ＝√｛（Ｘ2−Ｘ1）2＋（Ｙ1−Ｙ2）2｝／２ｓｉｎＱ    （４）
である。
【００６５】
図１６は、式（１）−（４）の意味を説明するために図１３を拡大し、対応する座標、角度を示したものである。ここで点Ａ1が基準画像１０についての基準変換用原点であり、点Ａm1が基準画像５０についての基準変換用原点とする。パターンマッチングは基準画像の平行移動で行われるので、それに伴う基準変換用原点の移動は、基準画像の中心位置の移動と同じである。すなわち点Ａ1と点Ａm1の位置関係は、中心位置２０と４２の位置関係と同じである。
【００６６】
式（３）は、角度Ｑが微小であるときに図１６における角度（点３０−点Ａ1−点Ａm1）が直角に近似できることを利用して説明できる。すなわち、点Ａ1から図１６に示すＸ軸におろした垂線の脚を点Ｂとし、角度（点Ａm1−点Ａ1−点Ｂ）＝βとすると、上記近似から角度（点３０−点Ａ1−点Ｂ）＝９０°−βとなり、他方角度（点Ａ1−点Ｂ−点３０）＝９０°であるから、角度（点Ａ1−点３０−点Ｂ）＝α＝βとなる。そしてβ＝ｔａｎ-1（Ｘ1／Ｙ1）であるのでα＝ｔａｎ-1（Ｘ1／Ｙ1）となり、式（３）はこれを（Ｘ1，Ｙ1）と（Ｘ2，Ｙ2）とを用いたものに直したものである。
【００６７】
式（４）は、回転角度Ｑが微小である場合に、角度Ｑを挟んだ長さｒの互いに等しい線分の先端間の距離がｒ・ｓｉｎＱで近似できることを利用して説明できる。すなわち線分（点Ａ1−点Ａm1）の長さ＝ｒ・ｓｉｎＱ＝（点２０−点４２）の長さ＝√｛（Ｘ1）2＋（Ｙ1）2｝となるので、これよりｒ＝√｛（Ｘ1）2＋（Ｙ1）2｝／ｓｉｎＱが得られる。式（４）はこれを（Ｘ1，Ｙ1）と（Ｘ2，Ｙ2）とを用いたものに直したものである。
【００６８】
このようにして座標（Ｘ1，Ｙ1）、（Ｘ2，Ｙ2）と回転角度Ｑからｒ，αが求められると、点３０の座標（ＸＣ１，ＹＣ１）を用いて、基準画像１０における基準変換用原点の座標（ＡＸ１，ＡＹ１）を式（１），（２）より算出し特定できる。
【００６９】
実施例２による基準変換用原点特定の方法は、位置決めパターンが非対称であっても適用できる。したがって、位置決めパターンの形状に左右されず、傾き角度をよりよい精度で検出できる。
【実施例３】
【００７０】
実施例３は、基準変換用原点特定工程につき、上記特許文献３における第２の実施形態を、ボンディング用位置決めパターンに適用したものに対応する。この基準変換用原点特定工程の詳細な内容を図１７に示す内部フローチャートと、図１８を用いて説明する。図１７の内部フローチャートの手順は、図８で説明したＣＰＵ１２２における基準変換用原点特定モジュール１４２の内部モジュールにおいて実行される。
【００７１】
実施例３における基準変換用原点の特定にも、図９で説明した工程Ｓ１０−Ｓ１４により取得された基準画像１０を用いる。
【００７２】
この基準画像１０の内部に複数の回転中心点を設定する（Ｓ６０）。その様子を図１８に示す。この例では、一定の間隔を空けて基準画像１０の内部に均等に複数の回転中心点８２が配置されている。回転中心点は、位置決めパターンＰ0の内部にも配置できる。好ましくは少なくとも１つの回転中心点を位置決めパターンＰ0の内部に配置するのがよい。図１８では回転中心点８４が位置決めパターンＰ0の内部に設定されている。
【００７３】
次に１つの回転中心点についてその点を中心に基準画像１０を＋Ｑ°回転させた回転画像を生成する（Ｓ６２）。そして、その生成された回転画像の位置決めパターンと、基準画像１０の位置決めパターンとの間の一致量を求める（Ｓ６４）。位置決めパターンがボンディングパッドで、仮にその輝度データが各画素について同じであるとすれば、一致量は、ボンディングパッドの重なり面積に比例することが予想される。Ｓ６２−Ｓ６４の工程を、各回転中心点について実行する（Ｓ６６−Ｓ６８）。
【００７４】
そして、全部の回転中心点についてそれぞれ一致量が求められると、それらの中で一致量が最大となる回転中心点を求める（Ｓ７０）。一般的には、位置決めパターンＰ0の中心に最も近い回転中心点が一致量最大となる。この一致量最大の回転中心点の座標を、基準変換用原点座標として特定する（Ｓ７２）。図１８の例では、回転中心点８４が基準変換用原点として特定される。
【００７５】
回転中心点の設定の仕方によっては、ぬきんでた一致量が得られず、横並びに近い一致量となることがある。この場合には、一応一致量が最大値の回転中心点を抜き出し、その周囲の回転中心点の一致量を比較して、位置決めパターンの中心に近いと認められる位置座標を基準変換用原点として特定してもよい。このときに一致量の最大値から所定範囲を設定し、その範囲内にある回転中心点あるいはその近傍の回転中心点を特定して、それを基準変換用原点として特定してもよい。
【００７６】
実施例３の方法は、実施例２に比較すると、基準変換用原点の求め方としては簡易的な方法であり、演算時間を大幅に短縮できる。
【実施例４】
【００７７】
極座標変換を用いると、変換される画像の範囲が極座標変換の原点を中心として半径ｒの円の内部となる。上記のように、十分な情報を得るために、この半径ｒの大きさは、位置決めパターンを内部に含むように設定されることが好ましい。したがって、位置決めパターンが円でないときは、半径ｒの円の大きさは、位置決めパターンの大きさよりも大きくなる。この位置決めパターンの外側であって、半径ｒの円の内側の領域は、極座標変換の対象になるものの、傾き角度を求めるためには不必要な部分である。この部分に余分な情報が紛れ込むと、それが極座標変換され、傾き角度を求める際のパターンマッチングのノイズとなる。
【００７８】
そこで、この位置決めパターンの外側であって、半径ｒの円の内側の領域をマスクする実施例を説明する。図１９は、図５で説明した基準画像の極座標変換の図をもとに、傾き角度検出に不必要な領域のデータについてマスク処理する様子を示す図である。図１９（ａ）においてハッチングで示す領域８６が傾き角度検出に必要な情報を含む領域で、その外側の領域８８が不必要な領域である。そこで、領域８８の各画素のデータについてマスク処理を行う。具体的にはその領域の各画素の輝度データを実際の輝度として存在しない所定の一定値、例えば輝度最大値に変調する。ハッチングされた領域８６は輝度データをそのままとして変調を行わない。したがって、マスク処理そのもののみを極座標変換すると、図１９（ｂ）のようになる。すなわち極座標変換後の変換後基準画像において、領域Ｍの部分は輝度データが所定の一定値に変調され、この輝度部分は、パターンマッチング対象外として例えば正規化相関演算から除外され、この部分のノイズがすべて除去される。
【００７９】
図２０は、マスク処理を行った変換後基準画像を用いて傾き角度Δθを求める様子を示す図である。このようにマスク処理を用いることで、不要なノイズを防ぎ、傾き角度の検出精度を向上させることができる。また、マスク処理を行うことで、極座標変換されるデータ量が、基準画像１０の領域のデータ量に制限することができ、処理に要する時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
位置決めを行ってボンディングするボンディング装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】基準画像を示す図である。
【図２】比較対象である傾いて配置された位置決めパターンを撮像した様子と、基準画像とのパターンマッチングにより比較対象の位置決めパターンの位置を求める様子を説明する図である。
【図３】従来技術における基準画像の極座標変換の様子を示す図である。
【図４】従来技術における対象画像の極座標変換の様子を示す図である。
【図５】本発明の原理に基づき基準画像の極座標変換を行った様子を示す図である。
【図６】本発明の原理に基づき対象画像の極座標変換を行った様子を示す図である。
【図７】本発明の原理に基づき傾き角度Δθが求まる様子を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態のボンディング用パターン識別方法が適用されるワイヤボンディング装置のブロック図である。
【図９】本発明に係る実施の形態におけるボンディング用パターン識別の手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施例２における基準変換用原点特定工程の詳細な内部フローチャートである。
【図１１】基準画像についてその位置決めパターンと基準チップの外形との関係を示す図である。
【図１２】実施例２において、基準画像における左下の角の点を中心として＋Ｑ°回転させた回転画像の様子を示す図である。
【図１３】実施例２において、＋Ｑ°回転させた回転画像と基準画像とのパターンマッチングの様子を示す図である。
【図１４】実施例２において、基準画像における左下の角の点を中心として−Ｑ°回転させた回転画像の様子を示す図である。
【図１５】実施例２において、−Ｑ°回転させた回転画像と基準画像とのパターンマッチングの様子を示す図である。
【図１６】実施例２において、基準変換用原点を求める式の内容を説明する図である。
【図１７】実施例３における基準変換用原点特定工程の詳細な内部フローチャートである。
【図１８】実施例３において、基準画像の内部に複数の回転中心点を設定する様子を示す図である。
【図１９】実施例４において、基準画像の極座標変換におけるマスク処理を説明する図である。
【図２０】実施例４において、マスク処理を行った変換後基準画像を用いて傾き角度を求める様子を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０，１４，５０，７０  基準画像、２０，２２，２４  中心位置、２６  基準変換用原点、２８  対象変換用原点、４０，６０  回転画像、４２，７２  最一致点、８２，８４  回転中心点、８６  マスクされない領域、８８  マスク領域、９０，９２  チップ、１００  ワイヤボンディング装置、１０２  装置本体部、１０４  ヘッド部、１０６  テーブル、１０８  ステージ、１１０  ツール、１１２  カメラ、１２０  制御部、１２２  ＣＰＵ、１２８  メモリ、１３６  パターン識別処理部、１３８  ボンディング処理部、１４０  基準画像取得モジュール、１４２  基準変換用原点特定モジュール、１４４  基準画像変換モジュール、１４６  対象画像取得モジュール、１４８  位置関係算出モジュール、１５０  対象変換用原点特定モジュール、１５２  対象画像変換モジュール、１５４  角度算出モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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