JP2019163956A - チップ位置測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
基板上に離間配置された複数のチップ部品それぞれの位置を測定するチップ位置測定装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
基板上に設定された所定領域を複数の分割撮像エリアに分割して撮像する撮像部と、
撮像部で撮像された画像に基づいて、分割撮像エリア内に含まれるチップ部品それぞれの位置を算出するチップ位置算出部と、
基板保持部と撮像部とを相対移動させる相対移動部と、
相対移動部を駆動制御すると共に、基板上に設定された分割撮像エリアの場所を変更しながら撮像部に対して撮像トリガを出力する制御部とを備え、
分割撮像エリアには少なくとも2つ以上のチップ部品が含まれ、かつ、当該チップ部品のうち少なくとも1つのチップ部品が、隣接する分割撮像エリアの双方に含まれた重複撮像チップ部品として設定されており、
チップ位置算出部は、
重複撮像チップ部品それぞれの位置を、先に撮像された分割撮像エリアに含まれた他のチップ部品との位置関係から算出し、
後に撮像した分割撮像エリアに含まれる重複撮像チップ部品を除く他のチップ部品それぞれの位置を、当該重複撮像チップ部品との位置関係から算出する
ことを特徴としている。
具体的には、基板保持部2は、基板Wを下面側から水平状態を保ちつつ支えるものである。より具体的には、基板保持部2は、上面が水平な基板載置台20を備えている。
基板載置台20は、基板Wと接触する部分に溝部や孔部が設けられており、これら溝部や孔部は、切替バルブなどを介して真空ポンプなどの負圧発生手段と接続されている。そして、基板保持部2は、これら溝部や孔部を負圧状態若しくは大気解放状態に切り替えることで、基板Wを保持したり保持解除したりすることができる。
具体的には、分割撮像エリアのサイズや位置は、チップ部品の配列(個数やピッチなど)や要求測定精度が品種毎で異なり、それぞれの品種毎に紐付けて制御部CN等に登録されている。
より具体的には、撮像部3は、鏡筒30、照明部31、ハーフミラー32、対物レンズ33a,33b、レボルバー機構34、撮像カメラ35等を備えている。
照明部31は、撮像に必要な照明光L1を放出するものである。具体的には、照明部31は、レーザダイオードやメタルハライドランプ、キセノンランプ、LED照明などが例示できる。
ハーフミラー32は、照明部31から放出された照明光L1を反射させて基板W側に照射し、基板W側から入射した光(反射光、散乱光)L2を撮像カメラ35側に通過させるものである。
対物レンズ33a,33bは、ワークW上の撮像エリアの像を、それぞれ異なる所定の観察倍率で撮像カメラ35に結像させるものである。
レボルバー機構34は、対物レンズ33a,33bのいずれを使用するか切り替えるものである。具体的には、レボルバー機構34は、手動または外部からの信号制御に基づいて、所定の角度ずつ回転および静止するものである。
撮像カメラ35は、ワークW上の撮像エリアFを撮像し、画像を取得するものである。取得した画像は、映像信号や映像データとして外部(本発明では、詳細を後述するチップ位置算出部)に出力される。
具体的には、相対移動部4は、X軸スライダー41と、Y軸スライダー42と、回転機構43とを備えて構成されている。
・基板保持部2に対して基板Wの保持/解除制御
・レボルバー機構34を制御して、対物レンズを切り替える
・撮像カメラ35に対して、撮像トリガを出力する
・相対移動部4の駆動制御:X軸スライダー41、Y軸スライダー22、回転機構23の現在位置をモニタリングしつつ、駆動用信号を出力する機能
・撮像位置の登録
・基板品種の切替
・X方向にスキャン移動させながら、所定距離移動する毎に照明光L1を極短時間発光(いわゆる、ストロボ発光)させる方式。
・或いは、所定位置に移動および静止させて照明光L1を照射して撮像する(いわゆる、ステップ&リピート)方式。
図2には、撮像部3の撮像カメラ45が、基板Wに対して矢印Vsで示す方向に相対移動しながら、基板W上に離間配置されている複数のチップ部品C(1,1)〜C(9,2)を撮像する様子が示されている。
そして、分割撮像エリアには少なくとも2つ以上のチップ部品が含まれ、かつ、当該チップ部品のうち少なくとも1つのチップ部品が、隣接する分割撮像エリアの双方に含まれた重複撮像チップ部品として設定されている。
・チップ部品C(1,1)に対するチップ部品C(2,1)のX方向のずれ量dx1およびY方向のずれ量dy1
・チップ部品C(2,1)に対するチップ部品C(3,1)のX方向のずれ量dx2およびY方向のずれ量dy2
・チップ部品C(1,1)に対するチップ部品C(1,2)のX方向のずれ量dx20およびY方向のずれ量dy20
・チップ部品C(1,2)に対するチップ部品C(2,2)のX方向のずれ量dx21およびY方向のずれ量dy21
・チップ部品C(2,2)に対するチップ部品C(3,2)のX方向のずれ量dx22およびY方向のずれ量dy22
・チップ部品C(2,1)の位置(X21,Y21)=(X11+dx1,Y11+dy1)
・チップ部品C(3,1)の位置(X31,Y31)=(X11+dx1+dx2,Y11+dy1+dy2)
・チップ部品C(1,2)の位置(X12,Y12)=(X11+dx20,Y11+dy20)
・チップ部品C(2,2)の位置(X22,Y22)=(X11+dx20+dx21,Y11+dy20+dy21)
・チップ部品C(3,2)の位置(X32,Y32)=(X11+dx20+dx21+dx22,Y11+dy20+dy21+dy22)
・チップ部品C(3,1)に対するチップ部品C(4,1)のX方向のずれ量dx3およびY方向のずれ量dy3
・チップ部品C(4,1)に対するチップ部品C(5,1)のX方向のずれ量dx4およびY方向のずれ量dy4
・チップ部品C(3,2)に対するチップ部品C(4,2)のX方向のずれ量dx23およびY方向のずれ量dy23
・チップ部品C(4,2)に対するチップ部品C(5,2)のX方向のずれ量dx24およびY方向のずれ量dy24
・チップ部品C(3,1)やチップ部品C(3,2)の位置が上述の通りなので、チップ部品C(4,1)の位置は(X11+dx1+dx2+dx3,Y11+dy1+dy2+dy3)
・チップ部品C(5,1)の位置は(X11+dx1+dx2+dx3+dx4,Y11+dy1+dy2+dy3+dy4)
・チップ部品C(4,2)の位置は(X11+dx20+dx21+dx22+dx23,Y11+dy20+dy21+dy22+dy23)
・チップ部品C(5,2)の位置は(X11+dx20+dx21+dx22+dx23+dx24,Y11+dy20+dy21+dy22+dy23+dy24)
この他のチップ部品C(6,1)等の位置については、上述と同様に算出する。
なお上述では、チップ部品それぞれの位置を算出するために、隣り合うチップ部品どうしのX方向の間隔やY方向のずれ量を測定し、累積的に算出する手順を示した。
この場合、最も後に撮像された分割撮像エリアにあるチップ部品それぞれの位置は、
先のチップ部品どうしの間隔やずれ量の足し算である。そのため、それぞれの間隔やずれ量に測定分解能以下の誤差が蓄積され、最初の基準となるチップ部品から遠く離れた場所にあるチップ部品の算出位置には誤差が累積される。そうすると、すべてのチップ部品に対して、所望の精度で測定できない懸念が生じる。その様な懸念を無くす(つまり、累積誤差の発生を防止する)ために、下記(1),(2)のいずれか又は双方に示す様な手順で位置を算出することが好ましい。
・チップ部品C(2,1)の位置(X21,Y21)は、チップ部品C(1,1)に対するチップ部品C(2,1)のX方向のずれ量dx1およびY方向のずれ量dy1より、(X21,Y21)=(X11+dx1,Y11+dy1)
・チップ部品C(5,1)の位置(X51,Y51)は、チップ部品C(1,1)に対するチップ部品C(5,1)のX方向のずれ量dx4およびY方向のずれ量dy4より、(X51,Y51)=(X11+dx4,Y11+dy4)
・チップ部品C(6,1)の位置(X61,Y61)は、チップ部品C(1,1)に対するチップ部品C(6,1)のX方向のずれ量dx5およびY方向のずれ量dy5より、(X51,Y51)=(X11+dx5,Y11+dy5)
・チップ部品C(7,1)の位置(X71,Y71)は、チップ部品C(6,1)に対するチップ部品C(7,1)のX方向のずれ量dx6およびY方向のずれ量dy6より、(X71,Y71)=(X61+dx6,Y61+dy6)
・チップ部品C(11,1)の位置(X111,Y111)は、チップ部品C(6,1)に対するチップ部品C(11,1)のX方向のずれ量dx10およびY方向のずれ量dy10より、(X111,Y111)=(X61+dx10,Y61+dy10)
構成とする。そして、複数の基準マークの相互位置が既知であるマスター基板を前記基板保持部に保持させ、マスター基板に配置された前記基準マークの相互位置に基づいて、前記チップ位置算出部で算出した前記チップ部品それぞれの位置に対する補正を行う。
なお上述では、相対移動部4のX軸スライダー41とY軸スライダー42との直交度が所望の精度で組み付けられている前提で詳細な説明をした。しかし、機器組立の都合上、X軸スライダー41とY軸スライダー42の直交度が少しずれたり、ずれの改善が期待できない場合や、より高精度な測定が求められる場合、下記の様な手順や構成で、チップ部品それぞれの位置を補正して算出することが好ましい。
なお上述では、相対移動部4のX軸スライダー41とY軸スライダー42の真直度(直真度、直進度とも言う)が、チップ部品それぞれの位置測定に影響が無い前提で詳細な説明をした。しかし、機器構成上、移動方向と直交する方向に僅かに蛇行し、分割撮像エリアがθ方向に傾斜することがある。そうすると、分割撮像エリアにおけるX方向とY方向には、θ方向にずれたことにより生じる誤差が含まれてしまうため、チップ部品それぞれの位置測定に影響を与えるという懸念が生じる。
なお上述では、1つの分割撮像エリアに縦2×横3、計6個のチップ部品が配列されている例(図2,3)や、1つの分割撮像エリアに縦3×横6、計18個のチップ部品が配列されている例(図4)を示し、そのうち縦1列のチップ部品が重複撮像チップとして、隣接する分割撮像エリアの双方で撮像される形態を例示しつつ詳細な説明をした。
なお上述では、基板上に離間配置されたチップ部品C(1,1)〜C(9,2)に対して、分割撮像エリアF(1)、F(2)、F(3)、F(4)の順で、X方向に分割撮像エリアを変更しながら、当該分割撮像エリアに含まれるチップ部品それぞれの位置を測定する具体的な手順等を示した。しかし、本発明を適用する上では、X方向に重複撮像領域を設定してX方向に相対移動させるのみならず、Y方向に重複撮像領域を設定してY方向に相対移動させて、先に撮像した画像に含まれた重複撮像チップの位置関係に基づいて、他のチップ部品それぞれの位置を算出しても良い。或いは、図6に例示するように、XY方向双方に重複撮像領域M(1)〜M(4)を設定し、チップ位置算出部5において、下記の様にチップ部品それぞれの位置を算出することもできる。
・C(1,1)の位置を基準にして分割撮像エリアF(1)におけるチップ部品C(1,1)〜C6,2)それぞれの位置を算出。
・C(6,1)等の位置を基準にして分割撮像エリアF(2)におけるチップ部品C(7,1)〜C11,2)それぞれの位置を算出。
・C(6,3)等の位置を基準にして分割撮像エリアF(m)におけるチップ部品C(6,4)〜C(11,5)それぞれの位置を算出。
・C(6,3)等の位置を基準にして分割撮像エリアF(m+1)におけるチップ部品C(1,4)〜C(5,5)それぞれの位置を算出。
なお上述では、チップ位置算出部5における各チップ部品の位置を算出する具体例として、各チップ部品の左下隅の位置を基準とする例を示した。しかし、本発明を適用する上では、各チップ部品の中央や重心位置、他の隅の位置を基準に算出しても良い。
なお上述では、チップ位置測定に着目して詳細な説明をした。しかし、チップ部品の割れや欠け、キズや汚れを検査する機能を備えた検査装置や、レーザ照射やディスペンサ、インクジェットなどによる加工機能を備えた装置などに、本発明が組み込まれた(利用される)構成であっても良い。
2 基板保持部
3 撮像部
4 相対移動部
5 チップ位置算出部
6 スケーリング補正部
CN 制御部
1f 装置フレーム
20 基板載置台
30 鏡筒
31 照明部
32 ハーフミラー
33a,33b 対物レンズ
34 レボルバー機構
35 撮像カメラ
41 X軸スライダー
42 Y軸スライダー
43 回転機構
W 基板
C チップ部品(かっこ内の数字は配列位置)
F 分割撮像エリア(かっこ内の数字は撮像の順序)
M 重複撮像領域
L1 照明光
L2 基板側から入射した光(反射光、散乱光)
Claims (3)
- 基板上に離間配置された複数のチップ部品それぞれの位置を測定するチップ位置測定装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に設定された所定領域を複数の分割撮像エリアに分割して撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記分割撮像エリア内に含まれる前記チップ部品それぞれの位置を算出するチップ位置算出部と、
前記基板保持部と前記撮像部とを相対移動させる相対移動部と、
前記相対移動部を駆動制御すると共に、前記基板上に設定された前記分割撮像エリアの場所を変更しながら前記撮像部に対して撮像トリガを出力する制御部とを備え、
前記分割撮像エリアには少なくとも2つ以上の前記チップ部品が含まれ、かつ、当該チップ部品のうち少なくとも1つのチップ部品が、隣接する前記分割撮像エリアの双方に含まれた重複撮像チップ部品として設定されており、
前記チップ位置算出部は、
前記重複撮像チップ部品それぞれの位置を、先に撮像された前記分割撮像エリアに含まれた他のチップ部品との位置関係から算出し、
後に撮像した前記分割撮像エリアに含まれる前記重複撮像チップ部品を除く他のチップ部品それぞれの位置を、当該重複撮像チップ部品との位置関係から算出する
ことを特徴とする、チップ位置測定装置。 - 前記分割撮像エリアには少なくとも2列以上の前記チップ部品が含まれ、かつ、当該チップ部品のうち少なくとも1列のチップ部品が、隣接する前記分割撮像エリアの双方に含まれた重複撮像チップ部品として設定されている
ことを特徴とする、請求項1に記載のチップ位置測定装置。 - 複数の基準マークの相互位置が既知であるマスター基板を前記基板保持部に保持させ、
前記マスター基板に配置された前記基準マークの相互位置に基づいて、前記チップ位置算出部で算出した前記チップ部品それぞれの位置に対する補正を行う、スケーリング補正部を備えた
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のチップ位置測定装置。
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