JP3848106B2 - 半導体処理装置における処理部の位置決めおよび検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に対して、その特定位置に液体材料を注入する等の処理を施す場合に必要となる、処理装置の位置制御方法に関する。より詳細には、ペースト状の材料、接着剤等の粘性流体を含む液体材料を、半導体装置等の対象物に対して吐出し、塗布、注入、充填、あるいは点滴を行う装置において、その吐出位置を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
以下に、液体材料を吐出するディスペンサを例として、従来から行われている吐出位置の制御について述べる。ディスペンサは、液体材料をシリンジ内部に保持し、この液体材料は、例えば圧縮空気等を用いてシリンジ内部の圧力を高め、この加圧力に応じてシリンジ先端に取り付けられたニードルの下端より吐出される。
【０００３】
実際に対象物に対して液体材料を吐出する場合には、コンベア上に載置された対象物が所定位置まで駆動された後、ディスペンサがＸＹ方向各々に沿って、対象物上の任意の位置まで移動する。更に、ディスペンサが降下してニードル先端が吐出位置で所定高さになった段階で降下が停止し、吐出作業が行われる。
【０００４】
ディスペンサの吐出位置までの駆動は、公知のＸＹ駆動系およびＺ軸用の駆動系を用いてなされるが、この駆動を制御する上で、例えばニードル先端が常に基準となる点から駆動を開始する、あるいは基準となる座標系に存在することが要求される。一般的には、駆動系からのフィードバックによる制御方法が知られているが、この場合、駆動系の信頼性にその精度が左右され、且つ客観的な位置を得ることも困難である。特に、対象物および吐出量が小さくなるにつれて、基準点に対して求められる精度を達成することが困難となるため、従来は、駆動時の位置精度が要求される装置においては、以下の方法により基準点が求められていた。
【０００５】
図３を用いて、ディスペンサにおける基準点の求め方の概略を述べる。従来技術においては、例えばニードル先端１ａが貫通可能となるような充分な直径を有する貫通穴６ａが設けられた基準器６を用いている。ニードル先端１ａをこの貫通穴６ａに挿入し、これを下方よりＣＣＤ等の撮像装置５により撮像する。得られた画像から、貫通穴６ａとニードル先端１ａとの位置関係あるいは撮像装置上に設定された座標系とニードル先端１ａとの位置関係を求め、これによりニードル先端１ａと本来の基準点とのずれを求める。実際のディスペンサ駆動時においては、このずれを加味した上でその駆動位置の制御が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ディスペンサは、内容物である液体材料の充填のために付け替えを要し、またニードルについても交換を要する場合、あるいはニードル先端の洗浄を要する場合等が考えられる。この付け替え等の作業により、あるいは駆動系の停止精度、ディスペンサの駆動速度あるいは送りピッチ等の駆動状況、あるいはディスペンサおよびニードルの例えば曲がり等の状態により、駆動軸とニードル先端との位置関係は容易に変わりうる可能性がある。
【０００７】
対象物、あるいは吐出部に対して要求される位置精度が高くなると、ディスペンサ側だけの位置精度を高めるだけでは対応しきれなくなり、対象物自体の被吐出位置での停止制度が問題となる。対象物の停止精度を高めることにより駆動軸と対象物との位置関係はある程度の精度を得ることが可能となるが、この場合、上述の駆動軸と撮像装置との位置関係あるいは駆動軸とニードル先端との位置関係を知ることも必要となると考えられる。
【０００８】
しかしながら、従来方法により基準点を求めた場合、固定された撮像装置とニードル先端との位置関係は把握しうるが、駆動系すなわち駆動軸と撮像装置との位置関係は確認できない。また、基準器が設定位置から退去する構成である場合には、基準器自体に位置ずれが生じる恐れもあり、これら様々の位置ずれの因子を考慮した位置制御方法が求められている。また、ディスペンサとの稼働効率を考慮した場合、実際の吐出作業等を行うことなく、ニードルの取付状態を管理することも求められている。
【０００９】
本発明は、上記要求を満たすために案出されたものであり、駆動軸、ニードル先端および被吐出部の位置関係を精度良く得ることが可能となる位置決め方法を提供することを目的とするものである。また、当該方法に基づき、ディスペンサあるいはニードルの取付精度についても別個に数値化し、管理することを可能とする検査方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る位置決め方法は、駆動系、駆動系に取り付けられる処理部、第一の撮像装置、駆動系に固定された第二の撮像装置、及び対象物の高さ方向の位置を検出する高さ検出器を有し、対象物に対して所定の処理を施す処理装置において、処理部の水平方向の位置制御方法であって、
（ｉ）第一および第二の撮像装置を用いて特定点を撮像し、第一の撮像装置における撮像中心と特定点との水平方向の第一のずれ、および第二の撮像装置における撮像中心と特定点との水平方向の第二のずれをそれぞれ算出し、
（ｉｉ）第一および第二のずれより第一および第二の撮像装置における、水平方向の第三のずれを算出し、
（ｉｉｉ）処理部を所定量駆動した後、第一の撮像装置を用いて処理部を撮像し、特定点と処理部とのずれ及び第二のずれに基づいて、処理部の水平方向の第四のずれを算出し、
（ｉｖ）第三および第四のずれに基づいて、駆動系の原点補正、および駆動系と処理部との水平方向の位置ずれの補正を行い、
（ｖ）高さ検出器の特定部を第二の所定量駆動した後、第一の撮像装置を用いて高さ検出器の特定部を撮像し、特定点と特定部とのずれ及び第二のずれに基づいて、高さ検出器の特定部の水平方向の第五のずれを算出し、
（ｖｉ）第五のずれに基づいて、駆動系と高さ検出器の特定部との水平方向の位置ずれの補正を行うことを特徴としている。
【００１１】
なお、上記方法において、特定点は移動可能な基準器上に設けられていても良く、処理装置は処理部を複数個有しても良い。この場合、高さ検出器は接触式の高さ検出器であることが好ましい。また、処理装置は液体材料を吐出するディスペンサであり、処理部がニードル先端であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る位置決め方法に関し、以下に図面を参照として当該方法を用いるための構成について述べ、その後方法について詳述する。図１にその構成の概略を示す。ディスペンサ１は、例えばＣＣＤから成るカメラ２と一体でＸＹ方向に駆動される駆動系３に、交換可能に取り付けられる。ディスペンサ１の位置決めを行う場所には、不図示の基台に固定されたカメラ５およびカメラ５の上方より退去可能な基準器６が配置される。
【００１５】
基準器６には貫通穴６ａが設けられており、カメラ５はこの貫通穴６ａを通して、ディスペンサ１のニードル先端１ａ等を撮像することが可能となっている。この貫通穴６ａはカメラ２および５から、特定点として撮影される。
【００１６】
実際の位置決めの手順を、図２に示すフローチャートに沿って説明する。まず、ステップ１において、ニードル先端１ａとカメラ２との水平方向の予想される所定距離として、距離Ｌ１を入力する。なお、ここで水平距離、例えばＬ１は、ニードル先端１ａの開口部の中心とカメラ２の視野における中心との距離を示し、後述する全ての距離は、同様に対象とする構成要素の中心間の距離を示すこととする。
【００１７】
ステップ２において、第一の撮像装置であるカメラ５により特定点である貫通穴６ａを撮影し、撮影結果より、これらの水平方向のずれである第一のずれｔ１を求める。また、ステップ３において、第二の撮像装置であるカメラ２により貫通穴６ａを撮影し、撮影結果より、これらの水平方向のずれである第二のずれｔ２を求める。ｔ１およびｔ２の値より、ステップ４において、カメラ５とカメラ２との水平方向のずれである第三のずれδ１を求める。ここまでの過程により、駆動軸の位置ずれの程度が把握されることとなり、水平方向における駆動系の原点補正が可能となる。
【００１８】
続いて、ステップ５において、駆動系３を水平方向にＬ１移動させる。これにより、本来であれば、ニードル先端１ａは、水平方向に関しては、ステップ３におけるカメラ２の位置に存在することとなる。さらに、ステップ６において、カメラ５により貫通穴６ａを介してニードル先端１ａを撮影し、貫通穴６ａとニードル先端とのずれである第四のずれｔ３を求める。更に、ステップ７において、ｔ３およびｔ２の値より、本来ニードル先端が存在するべき位置と実際の位置とのずれδ２を求める。
【００１９】
以上の過程を経ることにより、基準器の位置ずれｔ１、駆動軸の位置ずれδ１、ニードル先端と駆動軸との位置ずれδ２が求められる。実際にディスペンサより液体材料を供給する場合には、この位置ずれδ１、δ２の値に基づいて駆動先の座標が補正され、その結果に応じてディスペンサの駆動が行われる。これにより、駆動軸、ニードル先端各々の位置ずれを把握することが可能となり、対象物の上の吐出位置を正確に知ることによって吐出位置の精度を格段に向上することが可能となる。
【００２０】
また、位置ずれｔ１、δ２の大きさより装置の状態を管理することが可能となる。例えばδ２が所定値より大きい場合には、ディスペンサ本体に対するニードルの取付状態が適当ではない、あるいはニードルに許容範囲外の曲がりが生じている等の原因が考えられる。従って、δ２の値をモニタすることにより、ニードルの不具合を装置の稼働以前に知ることが可能となり、稼働率の向上を図ることができる。
【００２１】
なお、カメラ２および基準器の位置ずれは、例えば駆動系が途中停止してしまう等の異常が生じた場合を除いた、その測定後、急激には変化しないと考えられる。そこで、カメラ２に関する位置確認は吐出作業数回に一回とし、通常はカメラ５および基準器を用いたニードル先端のみの位置確認を行うこととして、吐出作業に要する時間を短縮することとしても良い。
【００２２】
更に、装置の稼働率を向上させようとした場合、一般的には、複数のディスペンサを並列配置して吐出作業を行わせることが考えられる。しかし、従来装置においては、基準器が所定位置に固定されており、省スペース化を考慮した場合に、この存在により並列配置自体が困難となる、あるいは並列配置した場合位置ずれの確認が困難となる等の理由で、並列化し得るディスペンサの数が制限されていた。
【００２３】
上述の構成とすることにより、常に基準器６の位置ずれｔ１を確認することが可能であることから、基準器６をカメラ５直上から退去させることが可能となる。従って、各ディスペンサの位置ずれを確認するときにのみ、基準器を所定位置に移動させれば良く、何ら支障無くディスペンサを並列配置することが可能となる。更に、各ディスペンサに対してニードルの取付精度等をモニターすることも可能となり、装置稼働率の更なる向上が可能となる。
【００２４】
（変形例）
以上の実施例は、ディスペンスニードルとカメラ等を主たる構成とした場合について述べた。しかし、実際のディスペンスニードルにおける吐出位置への制御においては、Ｚ軸方向の位置制御、すなわちＺ軸方向においてニードル先端を吐出位置に近づける場合のいわゆる高さ制御も考慮する必要がある。一般的な高さの検出方法として、光学式、接触式等の高さ検出器が用いられる。
【００２５】
しかしながら、液体材料を吐出する対象物あるいは対象位置は、例えばチップの端部等、様々な段差が近傍に存在する場合がほとんどと考えられる。従って、本実施例においては、ニードル先端が最も近づくあるいは接触する可能性のある部分の形状に直接対応し得る、接触式の高さ検出器を用いることが好ましい。また、ここで述べた理由から、検出器の触針部分の形状は、ニードル先端の形状を考慮して定められることが好ましい。
【００２６】
また、高さ検出器を用いる場合、図１におけるディスペンサ１およびカメラ２と同様に駆動系３に取り付けられる。この場合、ディスペンサ１とは独立してＺ軸方向に駆動可能であることを要し、独自のＺ軸駆動系を介して駆動系３に支持されることとなる。従って、ニードル先端１ａと同様に、Ｚ軸駆動系の取付状態あるいはその駆動状態に応じてその触針部分先端に位置ずれが生じる恐れがある。
【００２７】
このため、実際の吐出作業時においては、触針部分先端（特定部）の位置調整をニードル先端の位置調整と同様に行い、被吐出部のＺ軸を正確に検出した後に、ニードル先端を被吐出部分に近づけることが好ましい。また、当該高さ検出器を用いる場合には、触針部分先端とニードル先端とのＺ軸上の位置ずれの検出および調整のために、当該位置ずれ検出用の更なるカメラを配置することが好ましい。
【００２８】
なお、上記実施例としてディスペンサを挙げて述べたが、対象物の所定位置に部品を挿入する装置、対象物の所定位置に穴を形成する装置等、種々の処理装置における処理部の位置決めにも本方法は適用可能である。また、上記実施例には単にカメラ２、５と述べているが、それぞれ画像を得ることが可能な、例えばＣＣＤ等を用いても良い。基準器は、カメラ２、５、およびニードル先端各々との位置関係を把握することが可能となる特定点を提供するものであれば本実施の形態に限定されない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、基準器、駆動軸およびニードル先端（処理部分）の位置関係を全て同時に把握することが可能となり、ディスペンサ（処理装置）を位置精度良く駆動させることが可能となる。また、装置における上記要素の初期状態を知ることが可能となり、装置稼働以前に不具合を発見して対処することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る方法を用いるための装置構成の概略を示す図である。
【図２】本発明に係る方法を示すフローチャートである。
【図３】従来技術における位置確認のための装置構成を示す図である。
【符号の説明】
１ ディスペンサ
１ａ ニードル先端
２、５ カメラ
６ 基準器
６ａ 基準穴

Claims (5)

1. 駆動系、前記駆動系に取り付けられる処理部、第一の撮像装置、前記駆動系に固定された第二の撮像装置、及び対象物の高さ方向の位置を検出する高さ検出器を有し、対象物に対して所定の処理を施す処理装置において、前記処理部の水平方向の位置制御方法であって、
   （ｉ）前記第一および第二の撮像装置を用いて特定点を撮像し、前記第一の撮像装置における撮像中心と前記特定点との水平方向の第一のずれ、および前記第二の撮像装置における撮像中心と前記特定点との水平方向の第二のずれをそれぞれ算出する工程と、
   （ｉｉ）前記第一および第二のずれより前記第一および第二の撮像装置における、水平方向の第三のずれを算出する工程と、
   （ｉｉｉ）前記処理部を所定量駆動した後、前記第一の撮像装置を用いて前記処理部を撮像し、前記特定点と前記処理部とのずれ及び前記第二のずれに基づいて、前記処理部の水平方向の第四のずれを算出する工程と、
   （ｉｖ）前記第三および第四のずれに基づいて、前記駆動系の原点補正、および前記駆動系と前記処理部との水平方向の位置ずれの補正を行う工程と、
   （ｖ）前記高さ検出器の特定部を第二の所定量駆動した後、前記第一の撮像装置を用いて前記高さ検出器の特定部を撮像し、前記特定点と前記特定部とのずれ及び前記第二のずれに基づいて、前記高さ検出器の特定部の水平方向の第五のずれを算出する工程と、
   （ｖｉ）前記第五のずれに基づいて、前記駆動系と前記高さ検出器の特定部との水平方向の位置ずれの補正を行う工程と、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記特定点は移動可能な基準器上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記処理装置は、前記処理部を複数個有することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記高さ検出器は接触式の高さ検出器であることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記処理装置は液体材料を吐出するディスペンサであり、前記処理部がニードル先端であることを特徴とする請求項１乃至４何れか一項に記載の方法。

Images