CN102984931B - 工件输送装置、以及工件处理装置和工件处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供不使吸附孔小径化而能够检测出工件的基准标记的工件输送装置、以及工件处理装置和工件处理方法。喷嘴单元（50）的吸附孔（52）能够通过摄像装置（70）对工件（100）上表面（被吸附面）的第1基准标记（101）进行摄像，并且具有收纳于工件（100）的上表面的外形内侧的尺寸和形状。透明体（53）是堵塞吸附筒体（51）的另一端（上端）的端面部。透明体（53）使吸附筒体（51）内部的负压维持以及摄像装置（70）的光透过两者均实现。摄像装置（70）在最低两个地方对工件（100）的第1基准标记（101）进行摄像。在此，摄像通过透明体（53）以及吸附孔（52）对保持于吸附孔（52）上的工件（100）的被吸附面进行摄像。

Description

工件输送装置、以及工件处理装置和工件处理方法

技术领域

本发明涉及输送例如裸片IC等电子器件（工件）的工件输送装置，以及将工件搭载于基板上的工件处理装置和工件处理方法。

背景技术

下述专利文献1公开了在基板的基准标记和工件的基准标记朝向同一方向的情况下，在将工件安装于基板上的时候，利用透明体喷嘴吸附工件，透过上述透明体喷嘴的吸附孔的外侧部分对基板和工件的基准标记同时进行摄像的技术。下述专利文献2公开了将具有扩散和指向性两种特性的照明装置的开口部与相机的光轴同轴配置的构成。下述专利文献3公开了能够利用透明体喷嘴实现工件的吸引以及从上方的工件的目测确认的两者的构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2003/041478号公报

专利文献2：日本特开2004-069612号公报

专利文献3：日本特开平10-308431号公报

发明内容

发明所要解决的问题

电子器件特别是裸片IC等电子器件，一般通过在图5那样的晶片上层叠排列形成矩阵状图案，并沿着切割线将其切割，从而成为单片的半导体部件。为了切割工序的成品率稳定化，一般来说，将离切割线规定宽度作为切割部分而不形成图案等成为惯例（图6）。

一般来说，用于检测电子器件的位置的定位标记在与电子器件的图案相同的工序（光刻法等）中形成，因而能够维持高精度。另外，作为定位标记的替代，有时候也将存在于电子器件的表面的图案作为基准标记使用。

在电子器件（以下称为“工件”）小型化中，最近也存在小于纵横0.2mm的工件。当然，安装装置中所使用的工件吸附喷嘴的孔径需要小于工件的一边。

再有，如果要采用上述专利文献1的方法（透过透明体喷嘴来检测基准标记）的话，则透明体喷嘴的吸附孔的孔径需要以不干涉工件的基准标记配置的方式进一步成为小径。即，为了使工件的基准标记不进入透明体喷嘴的吸附孔的范围内，要求进一步小径化。

然而，对透明体的孔加工已经接近加工极限，制成能够透过透明体喷嘴的吸附孔的外侧部分来检测出工件的基准标记的吸附孔尺寸是不现实的。具体说明的话，则图7为工件100的例子，在与基板110的接合面（下表面）上有接合电极102，定位用的基准标记101（在图7中挪用图案）在工件100的上表面上。另外，在基板110上也设置有定位用的基准标记111。以下，将工件100的基准标记表示为“第1基准标记”，将基板110的基准标记表示为“第2基准标记”。如图8（A）所示，如果是比较大的工件（现有的工件）的话，则可以透过透明体喷嘴的吸附孔的外侧部分来检测出工件的第1基准标记。但是，如图8（B）所示，在小型化了的工件（最近的工件）中，即使使透明体喷嘴的吸附孔成为小径直至接近加工极限，也会使图案的全部或者大部分收纳于所述吸附孔的孔径内，从而无法透过透明体喷嘴的吸附孔的外侧部分来检测出工件的第1基准标记。

另一方面，在如图9（A）所示通往吸附孔的吸引路径呈L字形弯曲的情况下，由于弯曲的部分的吸引路径的内表面（通常为圆筒面）会干涉视野，因而通过吸附孔的基准标记的检测是不可能的。另外，在如图9（B）所示吸引路径不弯曲的情况下，吸引的接头干涉视野，依然不能通过吸附孔来检测出基准标记。这样，伴随着工件的小型化，越来越难以识别工件上表面的基准标记。

本发明是认识到这样的状况而完成的发明，其目的在于提供不使吸附孔小径化而能够检测出工件的基准标记的工件输送装置、以及工件处理装置和工件处理方法。

解决问题的技术手段

本发明的第1方式是工件输送装置。该工件输送装置具备喷嘴单元和摄像装置，所述喷嘴单元具备筒状部、在所述筒状部的一端开口的吸附孔、堵塞所述筒状部的另一端的端面部、和连通于吸引机构的吸引孔，

所述端面部的至少一部分是透明的，

用所述摄像装置，通过所述端面部和所述吸附孔而能够对保持于所述吸附孔的工件的被吸附面进行摄像。

所述吸引孔也可以在所述筒状部的侧面开口。

所述摄像装置所具有的照明机构也可以是同轴照明。

所述工件的所述被吸附面上设置有第1基准标记，

也可以具备基于所述摄像装置的摄像图像而能够从所述第1基准标记算出所述工件基准位置的图像处理机构。

本发明的第2方式为工件处理装置。该工件处理装置具备：所述工件输送装置；基板和保持所述基板的基板保持机构，所述基板的至少一个面上设有第2基准标记；以及摄像装置，能够对包含保持于所述基板保持机构的基板的所述第2基准标记的图像进行摄像，

所述图像处理机构能够基于所述摄像装置的摄像图像，从所述第2基准标记算出所述基板上的所述工件搭载目标位置，

控制所述喷嘴单元的相对位置的喷嘴相对位置控制机构以使从所述第1基准标记算出的所述工件基准位置与所述工件搭载目标位置一致的状态，将所述工件搭载于所述基板上。

也可以用一个摄像装置对所述第1和第2基准标记的两者进行摄像。

本发明的第3方式是工件处理方法。该工件处理方法是将设有第1基准标记的工件搭载于设有第2基准标记的基板上的工件处理方法，包括：通过摄像装置对包含第2基准标记的基板的画面进行摄像的第1摄像工序；基于所述第1摄像工序中的摄像图像，从所述第2基准标记算出所述基板上的工件搭载目标位置的工序；通过喷嘴相对位置控制机构将吸附保持了所述工件的喷嘴单元相对移动到能够通过摄像装置对所述工件进行摄像的位置的相对移动工序；通过所述摄像装置对包含第1基准标记的所述工件的图像进行摄像的第2摄像工序；基于所述第2摄像工序中的摄像图像，从所述第1基准标记算出所述工件基准位置的工序；通过所述喷嘴相对位置控制机构，修正所述喷嘴单元的相对位置，以使从所述第1基准标记算出的所述工件基准位置与所述工件搭载目标位置一致的修正工序；一边维持所述工件基准位置与所述工件搭载目标位置一致的状态，一边将所述工件搭载于所述基板上的工序，

所述喷嘴单元具备筒状部、在所述筒状部的一端开口的吸附孔、堵塞所述筒状部的另一端的端面部、以及连通于吸引机构的吸引孔，

在所述第2摄像工序中，用所述摄像装置，通过所述端面部和所述吸附孔对保持于所述吸附孔的所述工件的被吸附面进行摄像。

在所述相对移动工序中，将所述喷嘴单元从自所述摄像装置和所述基板之间退避的退避位置相对移动到所述摄像装置和所述基板之间，

所述修正工序也可以在所述喷嘴单元处于所述基板的工件搭载位置的正上方的状态下进行。

另外，以上的构成要素的任意组合、将本发明的表现在系统等之间变换后的发明，作为本发明的方式也是有效的。

发明的效果

根据本发明，使堵塞喷嘴单元的筒状部的吸附孔的相反侧的端面部的至少一部分为透明，通过所述端面部和所述吸附孔对保持于所述吸附孔的工件的被吸附面进行摄像，从而即使对于因小型化而在现有的技术中难以识别基准标记的工件，也可以检测出基准标记。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的工件处理装置（包括工件输送装置）的大致侧面图。

图2是图1的主要部分扩大截面图。

图3是图2的A箭头视图。

图4是图1等所示的工件处理装置的动作说明图。

图5是包含多个工件的晶片的例示的平面图。

图6是多个工件的放大图。

图7是安装于基板上的状态的工件的说明图。

图8是现有技术中的工件的基准标记识别的说明图。

图9是现有技术中的工件安装时的装置截面图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施方式。另外，对于各图中所示的相同或同等的构成要素、部件等附加相同的符号，适当省略重复的说明。另外，实施方式不是限定发明而是例示，实施方式中记载的所有特征或者其组合不一定限定为发明的本质。

以下说明的实施方式是通过吸附裸片IC等电子器件（以下称为“工件”）的吸附孔来对工件上表面的基准标记进行摄像，从而进行定位的方式。

图1是本发明的实施方式所涉及的工件处理装置1的大致侧视图。在本图中，定义正交的三轴即XYZ轴的各方向。图2是图1的主要部分放大截面图。图3（A）是图2的A箭头视图，显示喷嘴单元50的吸附孔52为圆形的例子。图3（B）是图2的A箭头视图，显示喷嘴单元50的吸附孔52是方形的例子。

处理对象的工件100例如如图7所示，在被吸附面（Z+方向的面）上如图3所示存在定位用的第1基准标记101。如果了解第1基准标记101的位置的话，则工件100的位置有特定的关系。另外，第1基准标记101挪用图案的一部分。另外，在图7中在工件100的下表面具有电极102，但这是任意的，并没有限定。搭载工件100的基板110上如图7所示存在第2基准标记111。如果了解第2基准标记111的位置的话，则基板110的位置有特定的关系。

工件处理装置1具备喷嘴单元50、摄像装置70、控制部80和基板保持机构90。在工件处理装置1中，基板保持机构90以外的各要素构成工件输送装置。使用该工件输送装置将工件定位并搭载于基板上的装置为工件处理装置1。基板保持机构90由基板装载机、卸载机等构成，具有对基板110进行定位并保持的功能，其构成是公知的，因而在此省略说明。基板110的工件搭载面（上表面）与XY平面平行。

如图2所示，喷嘴单元50具有作为筒状部的吸附筒体51、吸附孔52、透明体53、吸引孔54。吸附筒体51例如为将圆筒状的下端部做成锥状的形状，其中心轴与Z轴平行。吸附筒体51的材质没有特别的限定，例如可以是可精细加工的铝等的金属制。吸附孔52在吸附筒体51的一端（下端，即锥状的前端）开口。吸附孔52可以用摄像装置70对工件100上表面（被吸附面）的第1基准标记101进行摄像，并且具有收纳于工件100的上表面的外形内侧的尺寸和形状。吸附孔52的孔形状除了圆孔之外，只要能够加工，也可以是四边形等多边形形状（参照图3）。吸附筒体51的中心轴通过吸附孔52。透明体53是由例如玻璃或者石英等形成的平板形状，且是堵塞吸附筒体51的另一端（上端）的端面部。透明体53使吸附筒体51内部的负压维持以及向摄像装置70的光透过两者均成立。吸引孔54在吸附筒体51的侧面开口，连通于没有图示的吸引机构。通过吸引机构使吸附筒体51的内部维持为负压，从而可以使工件100吸附保持于吸附孔52。

喷嘴单元50以能够沿XYZ轴方向移动并且能够以θ轴（与吸附筒体51的中心轴一致）为轴进行旋转的方式被支撑。各驱动轴的作用如下所述。

X驱动轴：工件输送用以及对准基板和工件的基准的修正用。

Y驱动轴：工件输送用以及对准基板和工件的基准的修正用。

Z驱动轴：工件拾取以及工件搭载用。

θ驱动轴：对准基板和工件的基准的修正用。

另外，在各驱动轴上具有驱动传导机构，但是在图1中一部分未图示。另外，也可以进一步在X驱动轴以及Y驱动轴上设置作为输送用为粗动、作为修正用为微动的各驱动传导机构（省略图示）。这样的支撑机构是公知的，以下，简单地进行说明。

喷嘴单元50的支撑机构（喷嘴单元支撑机构）具备第1支撑体10、X轴轨道11、X滑块13、第2支撑体15、Y轴轨道17、Y轴滑动导轨19、Y滑块20、Z轴轨道21、Z轴滑动导轨23、Z滑块25、θ轴驱动马达31、θ旋转轴33、以及θ轴驱动传导部件35。

在固定于基台2上的第1支撑体10的壁面（和XZ平面平行）上固定有沿着X轴方向延伸的X轴轨道11。通过未图示的X轴驱动马达以及X驱动轴，使X滑块13沿着X轴轨道11滑动。在X滑块13上固定有第2支撑体15。第2支撑体15的壁面（平行于YZ平面）上固定有Y轴轨道17。通过未图示的Y轴驱动马达以及Y驱动轴，使Y滑块20通过Y轴滑动导轨19沿着Y轴轨道17滑动。Y滑块20上固定有Z轴轨道21，通过未图示的Z轴驱动马达和Z驱动轴，使Z滑块25通过Z轴滑动导轨23沿着Z轴轨道21滑动。Z滑块25上支撑有θ轴驱动马达31。另外，由θ轴驱动马达31而旋转的θ旋转轴33以及喷嘴单元50的吸附筒体51通过轴承等而可自由旋转地支撑于Z滑块25。θ轴驱动传导部件35，一端固定于θ旋转轴33上，另一端保持喷嘴单元50的吸附筒体51的侧面。θ旋转轴33和吸附筒体51的中心轴同轴。如上所述构成的喷嘴单元支撑机构中，通过控制XYZθ各轴的驱动马达，从而可以使喷嘴单元50沿着XYZ轴方向移动并且围着θ轴旋转。各驱动马达的控制由控制部80的喷嘴位置控制部81实施。另外，控制部80例如内置于第1支撑体10，通过硬件和软件的协作而实现。

摄像装置70被支撑（固定）于基台2上所固定、立设的摄像装置支撑部件75。摄像装置70具有透镜71、摄像元件72、照明73、以及分离器（splitter）74（半透半反镜（halfmirror））。透镜71可以选择使焦点距离或者倍率为适时适当的公知的透镜。透镜71的光轴与Z轴平行，在对工件100进行摄像的时候上述光轴与喷嘴单元50的吸附筒体51的中心轴一致且通过吸附孔52的中心。即，摄像装置70通过透明体53以及吸附孔52，对吸附保持于吸附孔52的工件100进行摄像。摄像元件72可以任意选择CCD、CMOS等。照明73以及分离器74构成同轴照明。即，通过分离器74将来自照明73的光弯曲成与透镜71的光轴平行，并照射于吸附孔52。另外，摄像装置70的照明优选同轴照明，但是并不限定于此。

控制部80的图像处理机构82与摄像装置70相连接（未图示连接），并执行摄像装置70的摄像图像的图像处理。具体来说，图像处理机构82基于基板110的摄像图像而特定（算出）基板110的第2基准标记111的位置，并基于第2基准标记111的位置定义（算出）基板110上的工件100的搭载目标位置（即工件100的第1基准标记101的目标位置）。搭载位置（目标位置）的信息包含XY坐标和θ轴旋转的角度。另外，图像处理机构82基于工件100的摄像图像而特定（算出）工件100的第1基准标记101的位置（即，工件100基准位置），从而导出与所述目标位置的偏差（即，必要的修正量）。另外，修正量包括XY方向的直线移动量以及θ轴旋转的旋转角度。

以下，说明本实施方式的动作，即工件处理方法。

图4是图1等所示的工件处理装置1的动作说明图。在初始状态下，如图4（A）所示，基板保持机构90将基板110定位并保持于摄像装置70的下方（光轴上），喷嘴单元50位于从摄像装置70的摄像范围退避的位置上。

·第1摄像工序……摄像装置70在最低两个地方对基板110的上表面的第2基准标记111进行摄像。

·目标位置定义工序……图像处理机构82基于上述第1摄像工序中的摄像图像（第1图像数据），特定（算出）第2基准标记111的位置，并基于特定了的第2基准标记111的位置，定义（算出）工件100的第1基准标记101的目标位置（即，基板110上的工件100的搭载目标位置）。

·喷嘴相对移动工序……喷嘴单元50吸附保持工件100，喷嘴位置控制部81控制喷嘴单元支撑机构的各驱动马达，使喷嘴单元50相对移动到如图4（B）所示能够通过摄像装置对工件100进行摄像的位置（相对移动到基板110和摄像装置70之间，优选相对移动到成为基板110上的搭载位置的正上方的位置）。相对移动之后，摄像装置70的光轴与喷嘴单元50的筒状部51的中心轴大致一致。

·第2摄像工序……通过摄像装置70在最低两个地方对工件100的第1基准标记101进行摄像。在此，摄像通过透明体53以及吸附孔52，对保持于吸附孔52的工件100的被吸附面进行摄像。另外，与第1摄像工序之间的焦点距离的差异通过自动对焦等公知的方法进行调节。

·工件现在位置特定工序……图像处理机构82基于上述第2摄像工序中的摄像图像（第2图像数据），特定（算出）工件100的第1基准标记101的现在位置（即工件100基准位置），并且导出（算出）第1基准标记101的所述目标位置与所述现在位置之差、即为了使第1基准标记101的位置与目标位置一致而需要的修正量。

·工件位置修正工序……喷嘴位置控制部81控制喷嘴单元支撑机构的各驱动马达，修正喷嘴单元50的与基板110的相对位置（XYθ方向），以使第1基准标记101的位置（即工件100基准位置）与所述目标位置（即工件100的搭载目标位置）一致。

·工件搭载工序……喷嘴位置控制部81通过如图4（C）所示使喷嘴单元50沿Z方向下降，从而维持第1基准标记101的位置与所述目标位置一致的状态并将工件100搭载于基板110上。工件100的搭载方法可以使用超声波、银膏体、热压接等公知的方法。另外，仅通过向Z方向的下降来进行本工序，即以不进行向XY方向的移动以及围绕θ轴的旋转的方式进行本工序，从而由于不包括XYθ轴的移动精度，因而提高了工件100的搭载位置精度。

根据本实施方式，用透明体53构成堵塞喷嘴单元50的吸附筒体51的吸附孔52的相反侧的端面部，通过透明体53以及吸附孔52，对保持于吸附孔52的工件100的被吸附面进行摄像，从而对于因小型化而在现有的技术中难以识别基准标记的工件，也可以检测出基准标记。

另外，由于用相同的摄像装置70对第1基准标记101以及第2基准标记111进行摄像，因而结构简单而优选。

以上，以实施方式为例说明了本发明，但是本领域技术人员能够理解在实施方式的各构成要素或各处理过程中可以在权利要求所记载的范围内有各种变形。以下，涉及变形例。

第2基准标记111也可以设置于基板110的下表面（Z-方向的面）。在这种情况下，与对工件100的第1基准标记101进行摄像的摄像装置70（第1摄像装置）分开地，追加设置对基板110的第2基准标记111进行摄像的第2摄像装置以及照明装置（未图示）。第2摄像装置在按照公知的方法进行了与摄像装置70的位置校正之后进行使用。工件100的位置修正如果在工件100位于基板110上的搭载位置的正上方的时候进行的话，则因为不包括修正后的XYθ轴的移动精度，所以提高了搭载位置精度。另外，即使在与实施方式同样地在基板110的上表面设置第2基准标记111的情况下，也可以与对工件100的第1基准标记101进行摄像的摄像装置70分开地设置对第2基准标记111进行摄像的摄像装置。

基板110的第2基准标记111可以是以基板整体定义坐标的形式，也可以是按照每个工件搭载位置定义坐标的形式。

喷嘴单元50的移动可以是相对于摄像装置70以及基板110的相对移动，也可以是摄像装置70以及基板110相对于喷嘴单元50移动的构成。

摄像装置70可以是固定焦点，在这种情况下，在第1摄像工序和第2摄像工序之间，可以通过设置于摄像装置支撑部件75上的未图示的摄像装置驱动机构将摄像装置70在Z方向上移动以对准焦点。

喷嘴单元50的上端面（实施方式的透明体53）只要是摄像装置70能够通过所述上端面以及吸附孔52而对工件100进行摄像即可，没有必要使整个面为透明。另外，喷嘴单元50，整体也可以是相同材质的一体的透明体。

符号的说明：

1工件处理装置

50喷嘴单元

51吸附筒体

52吸附孔

53透明体

54吸引孔

70摄像装置

80控制部

90基板保持机构

100工件

101第1基准标记

110基板

111第2基准标记

Claims (7)

1.一种工件输送装置，其中，

具备喷嘴单元、摄像装置和图像处理机构，

所述喷嘴单元具有筒状部、在所述筒状部的一端开口的吸附孔、堵塞所述筒状部的另一端的端面部、以及连通于吸引机构的吸引孔，

所述端面部的至少一部分为透明，

用所述摄像装置，通过所述端面部和所述吸附孔而对包含在保持于所述吸附孔上的工件的被吸附面上设置的第1基准标记的图像进行摄像，所述图像处理机构基于所述摄像装置的摄像图像，从所述第1基准标记算出所述工件基准位置。

2.如权利要求1所述的工件输送装置，其中，

所述吸引孔在所述筒状部的侧面开口。

3.如权利要求1或2所述的工件输送装置，其中，

所述摄像装置所具有的照明机构为同轴照明。

4.一种工件处理装置，其中，

具备：

权利要求1～3中任一项所述的工件输送装置；

在至少一个面上设置有第2基准标记的基板和保持所述基板的基板保持机构；

能够对包括保持于所述基板保持机构上的基板的所述第2基准标记的图像进行摄像的摄像装置，

所述图像处理机构能够基于所述摄像装置的摄像图像，从所述第2基准标记算出所述基板上的所述工件搭载目标位置，

控制所述喷嘴单元的相对位置的喷嘴相对位置控制机构在使从所述第1基准标记算出的所述工件基准位置与所述工件搭载目标位置一致的状态下将所述工件搭载于所述基板上。

5.如权利要求4所述的工件处理装置，其中，

用一个摄像装置对所述第1和第2基准标记的两者进行摄像。

6.一种工件处理方法，其中，

所述工件处理方法是将设置了第1基准标记的工件搭载于设置了第2基准标记的基板上的工件处理方法，

包括：

第1摄像工序，通过摄像装置对包含第2基准标记的基板的图像进行摄像；

基于所述第1摄像工序中的摄像图像，从所述第2基准标记算出所述基板上的工件搭载目标位置的工序；

相对移动工序，通过喷嘴相对位置控制机构，将吸附保持了所述工件的喷嘴单元相对移动到能够通过摄像装置对所述工件进行摄像的位置；

第2摄像工序，通过所述摄像装置对包含第1基准标记的所述工件的图像进行摄像；

基于所述第2摄像工序中的摄像图像，从所述第1基准标记算出所述工件基准位置的工序；

修正工序，通过所述喷嘴相对位置控制机构，修正所述喷嘴单元的相对位置，以使从所述第1基准标记算出的所述工件基准位置与所述工件搭载目标位置一致；

一边维持所述工件基准位置与所述工件搭载目标位置一致的状态，一边将所述工件搭载于所述基板上的工序，

所述喷嘴单元具有筒状部、在所述筒状部的一端开口的吸附孔、堵塞所述筒状部的另一端的端面部、以及连通于吸引机构的吸引孔，

在所述第2摄像工序中，利用所述摄像装置，通过所述端面部和所述吸附孔对保持于所述吸附孔的所述工件的被吸附面进行摄像。

7.如权利要求6所述的工件处理方法，其中，

在所述相对移动工序中，将所述喷嘴单元从自所述摄像装置和所述基板之间退避的退避位置相对移动到所述摄像装置和所述基板之间，

所述修正工序在所述喷嘴单元位于所述基板的工件搭载位置的正上方的状态下进行。