ウエハープローバーの位置合わせにおけるマシンビジョンの活用

Basleカメラによるサブミクロン単位の撮像

25µm以下の間隔で形成された電極を撮像し、正確な位置合わせを行うには、標本化周波数、光学収差、被写界深度、光反射、ノイズ、コントラストをはじめ、さまざまな光学条件に配慮したカメラが必要です。しかも、カメラのピクセルサイズが大きい場合、サブミクロン単位の位置ずれを検出できないだけでなく、レンズ収差や像面湾曲によって全体的な画質が低下してしまいます。

Baslerカメラの撮像精度

• 高画素センサー

• 遠近感を排除するテレセントリック光学系

• 分解能を向上させる画素補間アルゴリズム

Baslerカメラの撮像の安定性

• ロット差を抑える厳しい品質管理

• 統一された色合い・感度・ノイズ性能

• マルチカメラシステムに適したシンプルな設定調整

ノイズの多い環境におけるアライメントマークの検出

ウエハーの製造工程で行われるCMP（化学機械研磨）は、研磨後の残渣・砥粒・キズ・スジによってアライメントマークが隠れてしまうおそれがあり、テンプレートマッチングの誤認識につながります。

このような状況下でも安定した認識を実現するには、エッジを強調するノイズフィルター、コントラストに左右されないマルチスケールテンプレートマッチング、明るさの変化に対応する適応的二値化により、照明のバラつきを補正するとよいでしょう。また、位置合わせの精度をさらに向上させたいなら、アライメントマークの中心位置を特定する中心検出アルゴリズムを導入するのも一手です。

Baslerでは、充実の機能を備えた画像処理アルゴリズムとして、pylon画像処理ツール／pylon AI画像解析ツールをご提供しています。いずれのツールも、ホストコンピューター上でスムーズに動作するほか、 VisualApplets と組み合わせれば、カメラまたはフレームグラバーのFPGA上でリアルタイムな処理を実現できるなど、幅広いシステム構成による柔軟な運用が可能です。

画像処理アルゴリズムによる温度ドリフトとダイの位置ずれの補正

導通検査の際には、ウエハーとプローブカードが−40°C～150°Cの温度差にさらされるため、熱膨張係数の差によってバンプの位置が数ミクロン単位でずれます。また、ダイシング工程でフレーム上のウエハーが動いてしまい、バンプの位置とプローブカードのピン配置が合わなくなっている可能性もあります。画像処理アルゴリズムを活用すれば、これらの問題を一括で解決できます。今回の場合は、テンプレートマッチングによってアライメントマークを検出したうえで、アフィン変換を行い、拡大縮小・回転・平行移動などの補正を加えるとよいでしょう。その後、アフィン変換の補正情報（行列情報）をステージコントローラーに転送すれば、温度ドリフトやダイの位置ずれにかかわらず、プローブピンとウエハー電極を正確にコンタクトさせることができます。