特許 6143336 キーパターン検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6143336

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】キーパターン検出方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20170529BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 C

【請求項の数】1

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-75940(P2013-75940)

(22)【出願日】2013年4月1日

(65)【公開番号】特開2014-203836(P2014-203836A)

(43)【公開日】2014年10月27日

【審査請求日】2016年2月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(72)【発明者】

【氏名】野間 孝幸

【審査官】 宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１２３０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１９０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１２９７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９５８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８７２５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピース上のキーパターンを含む撮像画像を取得する撮像画像形成ステップと、
該撮像画像をトレースし該キーパターンの外周縁を描画してキーパターン図を形成する描画ステップと、
該描画ステップで形成した該キーパターン図をターゲットパターンとして設定するターゲットパターン設定ステップと、を備えたターゲットパターン設定方法で設定されたターゲットパターンをもとにワークピース上のキーパターンを検出するキーパターン検出方法であって、
ワークピースを撮像し前記ターゲットパターンとのパターンマッチングで該ワークピース上からキーパターンを検出する検出ステップを備え、
該検出ステップでは、該ワークピースを撮像した撮像画像に複数の画像処理をそれぞれ施して複数のワークピース処理画像を形成するとともに、各該ワークピース処理画像と該ターゲットパターンとの相関性をそれぞれ算出し、最も高い相関性を有した領域をキーパターンとして検出する、
ことを特徴とするキーパターンの検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークピース上のキーパターンを検出するためのターゲットパターン設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、特許文献１に開示されるように、切削装置やレーザー加工装置においては、加工に際し、装置が自動的にワークピースの加工予定ラインと加工手段とを整列させたりワークピース上で加工位置を特定するオートアライメントが実施される。

【0003】

そして、このアライメントは、一般に、予め設定したターゲットパターンをもとにワークピース上のキーパターンを検出するパターンマッチングを利用して行われている。

【0004】

このパターンマッチングの例として、まず、ある一つの登録用ワークピースの一部を撮像し、撮像画像内においてユニークなパターンを含む特定の領域がキーパターンとして定義され、このキーパターンがターゲットパターンとして登録される。

【0005】

そして、登録用ワークピースとは別の処理用ワークピースについて、ターゲットパターンと一致するキーパターンが含まれていることを前提として、処理用ワークピースの一部を撮像するとともに、撮像画像の中からキーパターンが検出される。

【0006】

このキーパターンを検出する処理において、ターゲットパターンが参照される、つまりは、ターゲットパターンとのパターンマッチングが実施される。

【0007】

パターンマッチングの結果、ターゲットパターンと最も相関値が高い領域が、キーパターンとして定義されることになる。

【0008】

以上のようなパターンマッチングを利用することによれば、例えば、まず、ある一つの登録用ワークピースによりターゲットパターンを登録しておくことで、その後に順次処理がなされる処理用ワークピースについて、自動的にキーパターンを検出することで、自動的にアライメント(オートアライメント)を実施することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平７−１０６４０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述のように、従来のパターンマッチングでは、予め登録されたターゲットパターンを参照し、撮像画像とのパターンマッチングが実施されるものであるが、登録用、及び、処理用のワークピースにおいて、ワークピース上の傷や汚れの存在や、ワークピースのパターン（模様）自体の誤差の存在等から、ターゲットパターンと検出すべきキーパターンとが完全に一致する状況は殆どないといえる。

【0011】

つまり、登録用ワークピースの撮像画像の中から登録されるターゲットパターンと、処理用ワークピースの中に含まれるパターン（検出されるべきキーパターン）は完全に一致するものではなく、処理用ワークピースの中に含まれるパターンのうち、最も相関性の高いパターンがキーパターンとして検出されることになる。

【0012】

そこで、パターンマッチングにおいては、この相関性が高い結果が得られる状況でキーパターンを検出できることが求められることになる。相関性が低い結果しか得られない状況であると、処理用ワークピースの撮像画像からキーパターンを適切に検出することができず、本来はキーパターンが存在するのにもかかわらず、エラーとなってしまったり、異なるパターンをキーパターンとして検出してしまうことになる。

【0013】

このため、検出されるべきキーパターンとターゲットパターンとの相関性を高めるために、従来は、登録用ワークピースを撮像する際に、例えば光量や照射する光の色、向き等を調整してワークピース表面の傷や汚れが撮像画像に入り込まない様にするための工夫がなされていた。

【0014】

しかし、例えば、傷が撮像画像に入り込まない様に光量を上げてハレーションをさせた撮像画像をターゲットパターンとして登録してしまうと、パターンマッチング時に処理用ワークピースを撮像する際に、ターゲットパターン撮像時と同等の光量にて撮像をする必要が生じる。

【0015】

ところが、全体的にハレーションさせるようにして処理用ワークピースを撮像すると、検出されるべきキーパターン自体もハレーションするために検出精度が落ちてしまう等、高精度なパターンマッチングが実施できないという問題がある。

【0016】

さらに、例えば、赤外線カメラを利用して裏面研削された半導体ウェーハの裏面側から表面側のキーパターンを検出するような場合には、ウェーハの表面側を撮像した撮像画像に裏面側の研削痕が写り込むことになる。

【0017】

そして、この研削痕は同一ウェーハ上においても部位によって方向が異なるものであることから、仮に、研削痕（ソーマーク）が入った撮像画像をターゲットパターンとすると、同一のものが実質的に存在しない研削痕をも含めてパターンマッチングが実施されることになるため、ターゲットパターンと完全に一致するキーパターンの撮像画像は実質的に得られないことになる。このため、高精度なパターンマッチングを実施することは、実質的に困難な状況となる。

【0018】

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも高精度なパターンマッチングを可能とするターゲットパターン設定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明によると、ワークピース上のキーパターンを含む撮像画像を取得する撮像画像形成ステップと、該撮像画像をトレースし該キーパターンの外周縁を描画してキーパターン図を形成する描画ステップと、該描画ステップで形成した該キーパターン図をターゲットパターンとして設定するターゲットパターン設定ステップと、を備えたターゲットパターン設定方法で設定されたターゲットパターンをもとにワークピース上のキーパターンを検出するキーパターン検出方法であって、ワークピースを撮像し前記ターゲットパターンとのパターンマッチングで該ワークピース上からキーパターンを検出する検出ステップを備え、該検出ステップでは、該ワークピースを撮像した撮像画像に複数の画像処理をそれぞれ施して複数のワークピース処理画像を形成するとともに、各該ワークピース処理画像と該ターゲットパターンとの相関性をそれぞれ算出し、最も高い相関性を有した領域をキーパターンとして検出する、ことを特徴とするキーパターンの検出方法が提供される。

【発明の効果】

【0021】

本発明によると、従来よりも高精度なパターンマッチングを可能とするターゲットパターン設定方法が提供される。

【0022】

具体的には、ワークピース上のキーパターンを撮像した撮像画像をトレースして形成したキーパターン図がターゲットパターンとして設定され、当該ターゲットパターンを参照してパターンマッチングが行われる。

【0023】

これにより、仮にターゲットパターンを取得するために撮像した撮像画像に傷や汚れ、研削痕等の異物（ノイズ要因）が写り込んだとしても、キーパターン図を描画する際に除去できるため、従来よりも高精度なパターンマッチングが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施に適した加工装置（レーザー加工装置）の斜視図である。

【図2】（Ａ）はウェーハの表面と撮像画像の例について示す図である。（Ｂ）はウェーハの裏面と撮像画像の例について説明する図である。

【図3】（Ａ）は登録用ワークピースについて説明する図である。（Ｂ）は処理用ワークピースについて説明する図である。

【図4】（Ａ）はウェーハの表面側からの撮像画像の例について示す図である。（Ｂ）はウェーハの裏面側からの撮像画像の例について示す図である。

【図5】（Ａ）は登録用ワークピースの裏面側について説明する図である。（Ｂ）は処理用ワークピースの裏面側について説明する図である。

【図6】キーパターンのトレースについて説明する図である。

【図7】パターンマッチングの例について説明する図である。

【図8】画像処理の概念について説明する図である。

【図9】画像処理の組み合わせの例について説明する図である。

【図10】キーパターンの検出について説明する図である。

【図11】オートフォーカスの実施形態について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。加工装置の一例として、半導体ウェーハのレーザー加工装置２の外観斜視図が図１に示されている。なお、本発明は、このようなレーザー加工装置の他にも、切削装置、ウォータージェット加工装置、洗浄装置、測定機器等の各種装置について適用可能である。

【0026】

図１に示すレーザー加工装置２は、加工ヘッド１１を有するレーザー照射ユニット１０等の加工手段がハウジング８内に収容された加工装置本体４と、加工装置本体４のハウジング８に装着された表示モニタ６などを有して構成される。

【0027】

レーザー照射ユニット１０の下方には、チャックテーブル１２がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能であって、さらに、回転可能に配設されている。チャックテーブル１２の上面は、被加工物を保持するための保持面として構成される。なお、加工時にウェーハＷを保持する保持手段としては、チャックテーブル１２のようにテーブルで構成する他、エッジクランプ（端を挟持する形態）による保持手段が使用されることも考えられる。

【0028】

１４はウェーハＷを複数収容可能なカセット２４を載置するカセット載置台（エレベータ）であり、上下方向に移動可能に構成され、カセット２４に収容されたウェーハＷが適宜搬出、搬入されるようになっている。

【0029】

図２（Ａ）に示すように、被加工物となるウェーハＷは、例えば裏面が研削された厚さが２００μｍのシリコンウェーハからなっており、表面Ｗａに互いに交差する複数の第一，第二の分割予定ライン（ストリート）１６が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１６によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス１５が形成されている。各デバイス１５には、共通のパターンが形成される。

【0030】

図１に示すように、レーザー照射ユニット１０の加工ヘッド１１には、チャックテーブル１２に保持されることになる被加工物（ウェーハＷ）を上方から撮像するための撮像装置１３が付設されている。

【0031】

そして、撮像装置１３では、図２（Ａ）に示されるような撮像画像３０Ａが撮像される。撮像画像３０Ａには、デバイス１５Ａに存在する特定の領域で定義されるパターンＰが含まれる。このパターンＰが他のパターンに比べて特殊な形状（画像）である場合などにおいて、パターンＰはデバイス１５Ａの位置を特定するためのキーパターンＰｋとして選定されることになる。なお、図２（Ａ）では、撮像画像３０Ａ（撮像領域）とキーパターンＰｋの領域が異なるが、同じであってもよい。

【0032】

このキーパターンＰｋは、例えば、第一の分割予定ライン１６のＸ軸方向との平行出し（θ合わせ）、及びカット位置検出、を装置が自動で行うつまりは、オートアライメントを実施する際に利用される。

【0033】

ここで、平行出し（θ合わせ）とカット位置検出を順に行うアライメントの一例を説明する。まず、平行出しについては、例えば、Ｘ軸方向において互いに離れた位置にあるデバイス１５Ａ，１５Ｂについて撮像画像３０Ａ，３０Ｂを取得するとともに、各撮像画像３０Ａ，３０ＢのキーパターンＰｋを検出する。そして、この撮像画像３０Ａ，３０ＢにおけるキーパターンＰｋのＹ軸方向の座標が一致するように、チャックテーブル１２を回転させることで、Ｘ軸方向に離れた位置にあるキーパターンＰｋを結ぶ直線がＸ軸方向と平行となる。このようにして、第一の分割予定ライン１６をＸ軸と平行にすることができる。

【0034】

次に、カット位置検出については、予め装置に記憶されたキーパターンＰｋからカット位置までの距離を参照し、当該距離の分だけキーパターンＰｋから離れた位置をカット位置とするものである。

【0035】

なお、このアライメントは、Ｘ軸方向に対する平行出しとカット位置検出に加え、Ｙ軸方向に対する平行出しとカット位置検出がなされることで、一連の操作が完了されることになる。

【0036】

そして、このキーパターンＰｋを用いることでオートアライメントを実施することが可能となる。具体的には、図３に示すように、まず、事前作業として、オペレータの操作により、登録用ワークピースＷｔの或るデバイス１５Ｃの撮像画像３０Ｃが撮像され、撮像画像３０Ｃに含まれる特定の領域で定義されるパターンＰがキーパターンＰｋとして選定される。この選定の際、オペレータは、特徴的な形状を有するパターンＰを選定することになる。選定されたキーパターンＰｋは、制御装置５のメモリ５ｍにテンプレート画像Ｔｍとして登録される。

【0037】

そして、実際に加工が行われる多量の処理用ワークピースＷｓについてオートアライメントがなされる際には、制御装置５の処理プログラム５ｐは、処理用ワークピースＷｓのデバイス１５Ａの撮像を実行して撮像画像３０Ａを取得するとともに、撮像画像３０Ａの中に含まれることが予定されるキーパターンＰｋをパターンマッチングにより検出する。

【0038】

このパターンマッチングの際には、例えば、図４（Ａ）に示すように、撮像画像３０Ａ内において、テンプレート画像Ｔｍと同一の縦横画素数を有するマッチング用枠ＭＷを縦横方向に１ピクセル単位でずらした際に、その都度、マッチング用枠ＭＷ内に含まれる被マッチング領域Ｍｇと、メモリ５ｍに登録されたテンプレート画像Ｔｍを対比し、複数ある被マッチング領域Ｍｇの中で、テンプレート画像Ｔｍと最も相関性が高い被マッチング領域Ｍｇが、キーパターンＰｋとして検出されることになる。

【0039】

以上のようにパターンマッチングによるキーパターンＰｋの検出処理がなされるが、被マッチング領域Ｍｇとテンプレート画像Ｔｍの相関性の数値が低い場合には、当該被マッチング領域Ｍｇが本来はキーパターンＰｋであるにもかかわらず、検出されないことが生じ得る。つまり、キーパターンＰｋが検出できないといったエラーが生じることになってしまう。

【0040】

このようなエラーは、例えば、登録用ワークピースＷｔの表面が汚れており、この汚れがテンプレート画像Ｔｍに映り込んでいる場合には、発生確率が高くなってしまうものと考えられる。

【0041】

さらに、図２（Ｂ）、及び、図４（Ｂ）に示すように、裏面研削されたウェーハＷの裏面Ｗｂから赤外線カメラ（ＩＲカメラ）を利用して撮像した撮像画像３０Ｄに含まれるウェーハＷの表面側のパターンＰをキーパターンＰｋとし、当該キーパターンＰｋをテンプレート画像Ｔｍとして登録していた場合には、当該テンプレート画像Ｔｍに研削による研削痕（ソーマーク）が映り込む。この場合、処理用ワークピースＷｓについては、同一のものが実質的に存在しない研削痕をも含めてパターンマッチングが実施されることになるため、キーパターンＰｋが検出されないエラーの発生確率が高いものとなってしまう。

【0042】

加えて、図３に示す処理用ワークピースＷｓの表面が汚れており、この汚れが撮像画像３０Ａに映り込んでいることによって、相関性が低く算出され、キーパターンＰｋが検出されないエラーが発生するといったことも懸念される。

【0043】

そこで、このようなエラーの発生確率を低下させ、高精度なパターンマッチングを実現可能とするために、本発明では、以下に説明する特徴的な方法が実施される。

【0044】

以下では、図５に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂからウェーハの表面側のパターンを撮像する場合の例を用いて説明する。

【0045】

まず、図５に示すように、登録用ワークピースＷｔの裏面側からウェーハ表面側のキーパターンＰｋを含む撮像画像３０Ｃを取得する撮像画像形成ステップを実施する。

【0046】

撮像画像３０Ｃの取得は、例えば、登録用ワークピースＷｔをチャックテーブル１２（図１）にセットするとともに、例えば赤外線カメラからなる撮像装置１３によって登録用ワークピースＷｔのデバイス１５Ｃの一部のエリアを撮像することで行われる。

【0047】

この撮像画像３０Ｃの取得はオペレータのマニュアル操作によって行うほか、自動処理によって行ってもよい。なお、撮像画像３０Ｃには、パターンマッチングにおいて高い相関性が得られるようにするために、特徴的な形状を有するパターンＰ（キーパターンＰｋ）が含まれるものとする。

【0048】

次いで、図６に示すように、撮像画像３０Ｃをトレースしキーパターンの外周縁を描画してキーパターン図Ｐｚを形成する描画ステップを実施する。

【0049】

本実施形態では、表示モニタ６上に撮像画像３０Ｃが表示されるとともに、当該撮像画像３０Ｃに含まれるキーパターンＰｋの輪郭をオペレータが上からタッチッペン９でトレース（なぞる）ことによって、キーパターン図Ｐｚを描画できるようになっている。ここで描画されたキーパターン図Ｐｚには、仮に撮像画像３０Ｃに傷や汚れ、研削痕等の異物（ノイズ要因）が写り込んだとしても、これらの異物が存在せず、キーパターンＰｋの輪郭のみが描画されたものとなる。

【0050】

尚、タッチペン９とするほか、マウスなど各種の入力装置、或いは、人指によって、キーパターン図Ｐｚを描画できる構成としてもよい。さらに、オペレータによるトレースのほか、プログラムによって、撮像画像３０Ｃのエッジ（輪郭）を検出し、自動で描画を行うこととしてもよい。また、四角形、円、線、折れ線などの幾何学図の描画ができるツールにてトレースすることとしてもよい。

【0051】

次いで、描画ステップで形成したキーパターン図ＰｚをターゲットパターンＴｐとして設定するターゲットパターン設定ステップが実施される。

【0052】

具体的には、図５に示すように、キーパターン図Ｐｚが制御装置５のメモリ５ｍに登録される。そして、このターゲットパターンＴＰは、他の撮像画像についてパターンマッチングを実施する際に参照されることで、高精度なパターンマッチングが実現できることになる。

【0053】

つまり、異物を含まないキーパターン図ＰｚがターゲットパターンＴｐとして設定されることで、パターンマッチングにおいて参照されるターゲットパターンＴｐには、キーパターン図Ｐｚの輪郭のみが含まれるものとなり、高精度なパターンマッチングが実現できることになる。

【0054】

ターゲットパターンＴｐを設定した後のパターンマッチングの一例として、図５に示す処理用ワークピースＷｓについて、二箇所のキーパターンを検出し、平行だし（θ合わせ）を実施する場合について説明する。

【0055】

まず、登録用ワークピースＷｔの撮像画像３０Ｃが取得されるとともに、撮像画像３０Ｃに含まれるキーパターンＰｋがトレースされることによってキーパターン図Ｐｚが作成され、このキーパターン図ＰｚがターゲットパターンＴｐとして設定される。なお、キーパターン図Ｐｚの作成、及び、ターゲットパターンＴｐを設定する処理は、ティーチング処理（Ｔｅａｃｈｉｎｇ処理）とも称される。また、登録用ワークピースＷｔの撮像画像３０Ｃをトレースしてキーパターン図Ｐｚを描画するほか、処理用ワークピースＷｓの撮像画像３０Ａをトレースしてキーパターン図Ｐｚを描画することとしてもよい。

【0056】

次いで、処理用ワークピースＷｓの一箇所目のデバイス１５Ａの撮像画像３０Ａに対し、ターゲットパターンＴｐとのパターンマッチングが行なわれる。

【0057】

ここで、撮像画像３０Ａが撮像される箇所は、例えば、登録用ワークピースＷｔの撮像画像３０Ｃが撮像された位置と同一とすることができる。

【0058】

さらに、処理用ワークピースＷｓの二箇所目のデバイス１５Ｂの撮像画像３０Ｂに対し、ターゲットパターンＴｐとのパターンマッチングが行なわれる。

【0059】

ここで、二箇所目の撮像画像３０Ｂが撮像される箇所は、一箇所目の撮像画像３０Ａの位置からＸ軸方向にずれた位置とされる。

【0060】

そして、以上の二箇所でのパターンマッチングにおいては、異物を含まないターゲットパターンＴｐが参照されるため、各撮像画像３０Ａ，３０Ｂに含まれるであろうキーパターンＰｋに対して高い相関性が得られ、高精度なパターンマッチングが実施されることになる。

【0061】

なお、各箇所でのパターンマッチングは、図７の例にも示されるように、例えば、撮像画像３０Ａにおいて、ターゲットパターンＴｐ（キーパターン図Ｐｚ）と同一の縦横画素数を有するマッチング用枠ＭＷを縦横方向に１ピクセル単位でずらした際に、その都度、マッチング用枠ＭＷ内に含まれる被マッチング領域Ｍｇと、ターゲットパターンＴｐを対比し、複数ある被マッチング領域Ｍｇの中で、ターゲットパターンＴｐと最も相関性が高い被マッチング領域Ｍｇが、キーパターンＰｋとして検出されることになる。

【0062】

そして、以上のように合計二箇所についてパターンマッチングを実施することで、上述したように、第一の分割予定ライン１６（図２）の平行だし（θ合わせ）を実施することができる。

【0063】

また、ターゲットパターンＴｐ（キーパターン図Ｐｚ）は、図２のＹ軸方向の第二の分割予定ライン１６について、処理用ワークピースＷｓを９０度回転させた後に、アライメントを実施する場合にも参照される。

【0064】

そして、同様にして、二枚目、三枚目、それ以降の処理用ワークピースＷｓについても同様に、メモリ５ｍに登録されたターゲットパターンＴｐを用いることで、高精度なパターンマッチングを実施することができる。

【0065】

なお、従来は、登録用ワークピースＷｔを用いて登録されたテンプレート画像をそのまま用いて、後のパターンマッチングを行うものに過ぎなかったため、テンプレート画像に異物が含まれる場合には、キーパターンＰｋが検出されないエラーが生じる可能性が高かった。これに対し、上記の実施形態では、異物を含まないキーパターン図Ｐｚの描画を行ってターゲットパターンＴｐを設定することになるため、エラーが生じる確率を抑えることが可能となる。

【0066】

また、以上の例で説明した平行出し（θ合わせ）のほかにも、カット位置検出、加工位置を検出するためのアライメント、カーフチェック（ウェーハに加工された溝の位置、幅、チッピングの有無等の確認）、顕微鏡の高さ位置調整による照準合わせ（オートフォーカス）、といった各種動作においても、ターゲットパターンＴｐを参照することで、高精度な動作を実施することが可能となる。

【0067】

また、ターゲットパターンＴｐを用いたパターンマッチングがなされるワークピースとしては、上述した半導体ウェーハなどの被加工物のほか、測定対象となる被測定物や、洗浄対象となる被洗浄物も含まれる。

【0068】

以上のようにして、本発明を実施することができる。
即ち、ワークピース上のキーパターンを検出するためのターゲットパターン設定方法であって、登録用ワークピースＷｔ上のキーパターンＰｋを含む撮像画像３０Ｃを取得する撮像画像形成ステップと、撮像画像３０ＣをトレースしキーパターンＫｐの外周縁を描画してキーパターン図Ｐｚを形成する描画ステップと、描画ステップで形成したキーパターン図ＰｚをターゲットパターンＴｐとして設定するターゲットパターン設定ステップと、を備えたことを特徴とするターゲットパターン設定方法とする。

【0069】

これにより、仮にターゲットパターンＴｐを取得するために撮像した撮像画像３０Ｃに傷や汚れ、研削痕等の異物（ノイズ要因）が写り込んだとしても、キーパターン図Ｐｚを描画する際に除去できるため、従来よりも高精度なパターンマッチングが可能となる。

【0070】

さらに、上述のようにパターンマッチングにおいて参照されるターゲットパターンＴｐの異物を除去して高精度なパターンマッチングを実現することに加え、パターンマッチングがされる対象となる処理用ワークピースＷｓの撮像画像３０Ａに画像処理を施して、更に高精度なパターンマッチングを実施することとしてもよい。

【0071】

以下詳述すると、撮像画像３０Ａに複数の画像処理をそれぞれ施して複数のワークピース処理画像Ｔ１，Ｔ２を形成するワークピース処理画像形成ステップを実施する。

【0072】

本実施形態では、図８に示すように、撮像画像３０Ａにフィルタ処理Ｓ１を施し、更に、２値化処理Ｓ２を施すことによって、複数のワークピース処理画像Ｔ１，Ｔ２が形成されるようになっている。

【0073】

ここで、フィルタ処理４０は、周知の画像処理方法により実施することができ、例えば、パターンのエッジ（輪郭）を検出するためのエッジ検出フィルタが用いられる。例としては、以下の式で代表される各種エッジ検出フィルタを使用することができる。そして、複数のエッジ検出フィルタを用いることによって、各エッジ検出フィルタの特性に応じた画像が形成されることになる。

【0074】

【数1】

【0075】

【数2】

【0076】

【数3】

【0077】

【数4】

【0078】

【数5】

【0079】

【数6】

【0080】

また、２値化処理Ｓ２は、フィルタ処理４０された画像について、例えば、白と黒の二色のみからなる画像に変換する処理である。この場合の閾値は、例えば、２３０、２３５、２４０、２４５、２５０といったように複数設定することができる。そして、複数の閾値を用いることによって、各閾値に応じた画像が形成されることになる。

【0081】

本実施形態では、図９に示すように、上述した合計６種類のエッジ検出フィルタと、合計５種類の閾値（Ａ〜Ｅ）を用いることで、合計３０種類の画像処理が実施され、合計３０個のワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３０が形成される。

【0082】

そして異なる画像処理が施された合計３０個のワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３０は、図８のワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３の例に示されるように、それぞれ異なった画像となる。そして、例えば、もともと撮像画像３０Ａに傷や汚れ、研削痕などの異物（ノイズ要因）が含まれていた場合であっても、画像処理によって、この異物が効果的に除去されたワークピース処理画像の形成を図ることができる。

【0083】

例えば、図８の例では、ワークピース処理画像Ｔ１では異物として研削痕（ソーマーク）が現れているところ、ワークピース処理画像Ｔ３では、この研削痕が効果的に除去された画像として形成されるようになっている。

【0084】

なお、上述したエッジ検出フィルタや２値化処理に加え、例えば、移動平均フィルタやメディアンフィルタ等を用いた平滑化処理を実施することとしてもよい。

【0085】

次いで、図１０に示すように、ワークピース処理画像形成ステップで形成した複数のワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３０と、上述のターゲットパターンＴｐ（キーパターン図Ｐｚ）をパターンマッチングにて相関性を算出し、最も高い相関性を有した領域（被マッチング領域Ｍｇ）をキーパターンとして検出する。この例では、ワークピース処理画像Ｔ１５の被マッチング領域Ｍｇが、キーパターンとして検出されることになる。

【0086】

ここでの相関性の算出は、周知の相関式を用いて実施することができ、例えば、下記式７にて示される相関式（ＮＣＣ Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を使用することができる。

【0087】

【数7】

【0088】

なお、この他にも、相関式として、例えば、ＳＳＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）やＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、ＺＮＣＣ（Ｚｅｒｏ−ｍｅａｎ Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）等を利用してもよい。

【0089】

以上のようにして、パターンマッチングがされる対象となる処理用ワークピースＷｓの撮像画像３０Ａに画像処理を施して、更に高精度なパターンマッチングを実施することが可能となる。

【0090】

即ち、上述したターゲットパターン設定方法で設定されたターゲットパターンＴｐをもとにワークピース上のキーパターンを検出するキーパターン検出方法であって、図１０にも参照されるように、ワークピースを撮像しターゲットパターンＴｐとのパターンマッチングでワークピース上からキーパターンＰｋを検出する検出ステップを備え、検出ステップでは、ワークピースを撮像した撮像画像３０Ａに複数の画像処理をそれぞれ施して複数のワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３０を形成するとともに（ワークピース処理画像形成ステップ）、各ワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３０とターゲットパターンＴｐとの相関性をそれぞれ算出し、最も高い相関性を有した領域をキーパターンとして検出する、キーパターンの検出方法とするものである。

【0091】

これによれば、マッチングされる側の画像である撮像画像３０Ａについて、複数のワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３０が形成されることになり、マッチングされる側の画像についても、傷や汚れ、研削痕等の異物（ノイズ要因）が写り込んだとしても、この異物を効果的に除去することができる。

【0092】

そして、複数のワークピース処理画像Ｔ１〜Ｔ３０と、ターゲットパターンＴｐとを、全組み合わせで対照し、キーパターンＰｋの検出と、相関性の算出がなされる。

【0093】

この処理用ワークピースＷｓの撮像画像についての画像処理は、処理用ワークピースＷｓの一枚一枚についてそれぞれ実施し、各処理用ワークピースＷｓについて最もターゲットパターンＴｐと相関性の高いワークピース処理画像を形成する画像処理の種別を都度選定し、同一の処理用ワークピースＷｓについては、当該種別の画像処理を利用することとしてもよい。

【0094】

或いは、同一ロットの複数枚の処理用ワークピースＷｓを処理する場合において、例えば、一枚目の処理用ワークピースＷｓについて相関性が高かった画像処理種別を、以降の画像処理において優先的に利用することとしてもよい。

【0095】

次に、キーパターン図Ｐｚを用いた、オートフォーカスについて図１１を用いて説明する。撮像装置１３には顕微鏡１３ａが設けられており、Ｚ軸方向に図示せぬレンズを移動させることで、撮像対象の撮像領域に対する焦点が合わせられるようになっている。

【0096】

オートフォーカスをする際には、まず、Ｚ軸方向の高さ位置Ｈ１〜Ｈ４において撮像画像Ｇ１〜Ｇ４を取得し、各撮像画像Ｇ１〜Ｇ４と、キーパターン図Ｐｚのパターンマッチングを実施する。

【0097】

そして、最も高い相関性を呈した撮像画像Ｇ１〜Ｇ４が撮像された高さ位置が、撮像領域に対して最も焦点が合っているものとして、当該高さ位置がレンズのオートフォーカス位置（撮像対象とレンズの距離）として定義される。

【0098】

このようにオートフォーカスに際し、キーパターン図Ｐｚを参照し、キーパターンとのパターンマッチングを実施することでレンズ高さを定義することができる。

【0099】

パターンマッチングについては、トレースによって作成されたキーパターン図Ｐｚが参照されるため、高精度なオートフォーカスが実現されることになる。

【0100】

さらに、撮像画像Ｇ１〜Ｇ４についても画像処理を行って、各撮像画像Ｇ１〜Ｇ４について複数の処理画像を形成し、各処理画像とキーパターン図Ｐｚのパターンマッチングを実施することとしてもよい。

【符号の説明】

【0101】

２ レーザー加工装置
５ 制御装置
５ｍ メモリ
１５Ａ デバイス
３０Ａ 撮像画像
３０Ｂ 撮像画像
３０Ｃ 撮像画像
Ｐ パターン
Ｐｋ キーパターン
Ｐｚ キーパターン図
Ｓ１ フィルタ処理
Ｓ２ ２値化処理
Ｔｐ ターゲットパターン
Ｗｓ 処理用ワークピース
Ｗｔ 登録用ワークピース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】