CN107662415B - 位置检测装置及位置检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在基板的正反两面进行基板的定位的位置检测装置。支承部支承基板。至少一个摄像装置对支承于支承部的基板进行拍摄。处理部根据由一个摄像装置拍摄支承于支承部的基板的角部而得到的第1图像来求出基板的位置信息。之后，处理部根据由一个摄像装置拍摄将正反面翻转后支承于支承部的基板的角部而得到的第2图像、第1图像及根据第1图像而求出的基板的位置信息，求出正反面翻转后的基板的位置信息。

Description

位置检测装置及位置检测方法
本申请主张基于2016年7月27日于日本申请的日本专利申请第2016-146855号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种位置检测装置及位置检测方法。
背景技术
已知有一种在对基板进行绘图或加工时使用形成于基板的对准标记而对基板进行定位的技术。在对基板的正反两面进行绘图或加工时，期待正反面上的绘图位置或加工位置彼此一致。可以在基板的内层植入对准标记，并从正反两面检测一个对准标记，从而在正反两面进行定位。
作为从正反两面检测内层的对准标记的方法，可考虑使用照射强光来使对准标记浮出的方法及进行锪孔(counter boring)加工直到对准标记露出为止的方法。
在下述专利文献1中，公开有一种根据对基板的角部附近进行拍摄而得到的图像数据来对基板进行定位的网版印刷技术。
专利文献1：日本特开2014-205286号公报
但是，对于在内层未形成有对准标记的基板而言，无法应用从正反两面检测对准标记而对基板进行定位的方法。在专利文献1中，公开有一种仅在基板的单侧面进行定位的技术，并未公开在正反两面进行定位的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在基板的正反两面进行基板的定位的位置检测装置及位置检测方法。
根据本发明的一个观点，本发明提供一种位置检测装置，其具有：
支承部，支承基板；
至少一个摄像装置，对支承于所述支承部的所述基板进行拍摄；及
处理部，
所述处理部根据由一个所述摄像装置拍摄支承于所述支承部的所述基板的角部而得到的第1图像来求出所述角部的位置信息，
所述处理部根据由一个所述摄像装置拍摄将正反面翻转后支承于所述支承部的所述基板的所述角部而得到的第2图像、所述第1图像及根据所述第1图像而求出的所述角部的位置信息，求出正反面翻转后的所述基板的所述角部的位置信息。
根据本发明的另一观点，本发明提供一种位置检测方法，其中，
从基板的第1面侧拍摄所述基板的角部而获取第1图像，
根据所述第1图像，求出从所述基板的所述第1面侧观察时的所述角部的位置信息，
从与所述第1面相反一侧的第2面侧拍摄所述基板的所述角部而获取第2图像，
根据所述第1图像、所述第2图像及根据所述第1图像而求出的所述基板的所述角部的位置信息，求出从所述基板的所述第2面侧观察时的所述角部的位置信息。
由于根据拍摄基板的角部而得到的第1图像、拍摄将正反面翻转后的基板的同一个角部而得到的第2图像及根据第1图像而求出的基板的位置信息求出正反面翻转后的所述基板的位置信息，因此能够在基板的正反两面将角部作为共同的基准点。与分别对第1图像和第2图像进行图像分析而检测出角部的位置的方法相比，能够减少基板的正反两面上的共用的基准点的错位。
附图说明
图1A是基于实施例的位置检测装置的概略立体图，图1B是表示将基板的正反面翻转的步骤的图，图1C是基于实施例的位置检测装置的基板翻转之后的概略立体图。
图2A是表示基板的角部及其周围的第1图像的一例的图，图2B是表示基板的角部及其周围的第2图像的一例的图。
图3是用于说明根据第1图像与第2图像检测基板的角部的位置的方法的图。
图4是用于说明产生匹配错误的例子的图。
图5A及图5B分别是被摄像装置拍摄的基板内的一部分的剖视图。
图6是基于另一实施例的膜形成装置的概略主视图。
图7A及图7B是图6所示的实施例中所使用的基板的俯视图，其中，图7B是图7A的单点划线7B-7B处的剖视图。
图8是在图6所示的实施例中所使用的基板上形成蚀刻用抗蚀图案的方法的流程图。
图中：10-支承部，11A、11B-摄像装置，12-处理部，13-存储部，15A、15B-摄像范围，16A、16B-升降机构，20-基台，21-移动机构，23-载物台，24-门型框架，26-喷墨头，30-控制装置，31-存储装置，35-输入装置，36-输出装置，50-基板，51-基板的角部，55-基板的角部及其周围的图像(第1图像)，55a-第1翻转图像，55b-模板，56-基板的角部及其周围的图像(第2图像)，57-端面，61-支承基板，62、63-导电膜，DF-景深。
具体实施方式
下面，参考图1A～图4，对基于实施例的位置检测装置及位置检测方法进行说明。
图1A是基于实施例的位置检测装置的概略立体图。基于本实施例的位置检测装置包括支承部10、摄像装置11A、摄像装置11B、处理部12及存储部13。处理对象(即基板50)支承于支承部10的上表面(支承面)。摄像装置11A对支承部10的支承面上的摄像范围15A内进行拍摄，从而获取图像数据。摄像装置11B对支承部10的支承面上的另一范围进行拍摄，从而获取图像数据。处理部12执行存储于存储部13中的处理程序，从而实现位置检测功能。在存储部13中，除了存储有处理程序之外，还存储有由摄像装置11A、11B获取的图像数据及处理部12的处理结果(即坐标数据)等。基板50的平面形状具有多个角部。
接着，对使用图1A所示的位置检测装置来检测基板50的位置的方法进行说明。
首先，如图1A所示，将基板50支承于支承部10的支承面上，并且调整基板50与摄像装置11A之间的相对位置，以使一个角部51进入摄像范围15A。在该调整中，根据来自处理部12的指令，可以使支承部10移动，也可以使摄像装置11A移动。在该状态下，摄像装置11A对包括基板50的角部51的区域进行拍摄。处理部12读取由摄像装置11A获取的图像(以下，称为第1图像55)。处理部12将从摄像装置11A读取的第1图像55的图像数据存储于存储部13中。
在图2A中示出第1图像55的一例。第1图像55在内部包括基板50的角部51。处理部12(图1A)对第1图像55进行图像分析，从而检测摄像范围15A内的角部51的位置。以下，对位置检测步骤的一例进行说明。
处理部12首先抽取基板50的轮廓。之后，分别将夹着角部51的一对边缘近似成直线。将近似后得到的两条直线相交的交点的坐标设为角部51的坐标。根据角部51的坐标及支承部10和摄像装置11A之间的相对位置关系，求出角部51的位置信息(例如，相对于支承部10固定的对准坐标系中的坐标)。利用相同的方法求出至少另一个角部的位置信息，从而确定基板50在面内方向上的位置及姿势。处理部12(图1A)将计算出的角部51及另一角部的位置信息存储于存储部13(图1A)中。
在确定了基板50的位置及姿势之后，对基板50的朝向上方的面(以下，称为第1面。)进行处理。该处理例如为形成具有所期望的图案的膜的处理。
接着，如图1B所示，将基板50的正反面翻转后将基板50支承于支承部10的支承面上。由此，基板50的与第1面相反一侧的第2面朝向上方。
如图1C所示，调整基板50与摄像装置11B之间的相对位置，以使基板50的角部51进入摄像装置11B的摄像范围15B。在该调整种中，根据来自处理部12的指令，可以使支承部10移动，也可以使摄像装置11B移动。在该状态下，摄像装置11B对包括基板50的角部51的区域进行拍摄。处理部12读取由摄像装置11B获取的图像(以下，称为第2图像56)。
在图2B中示出由摄像装置11B拍摄的第2图像56的一例。第2图像56包括基板50的角部51及其周围。在图2A中示出的第1图像55中，基板50显现在整个图像的左下区域，而在图2B中示出的例子中，由于基板50的正反面被翻转，因此基板50显现在整个图像的右下区域。
处理部12根据第1图像55(图2A)、第2图像56(图2B)及第1图像55内的基板50的角部51的坐标，求出第2图像56内的角部51的坐标。以下，参考图3，对求出正反面翻转后的基板50的角部51的位置信息的方法进行说明。
如图3所示，通过对第1图像55进行镜像转换，得到第1翻转图像55a。从第1翻转图像55a切取包括基板50及角部51的一部分图像作为模板55b。对第2图像56与模板55b进行图案匹配。根据相似度最大时的模板55b中的角部51的坐标，计算出第2图像56内的角部51的坐标。而模板55b中的角部51的坐标则利用参考图2A进行说明的方法已被计算出。
从第2图像56中的角部51的坐标求出角部51的位置信息(例如，对准坐标系中的坐标)。利用相同的方法求出至少另一个角部的位置信息，从而确定正反面被翻转后的基板50的位置及姿势。
在确定了基板50在对准坐标系中的位置及姿势之后，对基板50的朝向上方的第2面进行处理。该处理例如为形成具有所期望的图案的膜的处理。
接着，参考图4，对有可能产生匹配错误的例子进行说明。
如图4所示，在第1图像55中基板50所占区域的面积大于第2图像56中基板50所占区域的面积的情况下，模板55b无法落入第2图像56中基板50所占区域。因此，在图案匹配处理中，无法得到相似度较高的解，从而产生匹配错误。
在产生了匹配错误的情况下，处理部12(图1C)使支承部10及摄像装置11B中的至少一个移动，加大第2图像56(图2B)中基板50所占比例。之后，执行图3中示出的图案匹配方法，从而能够在图案匹配处理中得到正常的解。
接着，对基于图1A～图5B中示出的实施例的位置检测装置及位置检测方法的优异效果进行说明。
在本实施例中，在对基板50的第1面进行处理时以及对第2面进行处理时，将共同的角部51等用作对准基准点而进行定位。因此，能够使形成在第1面上的膜与形成在第2面上的膜对位。而无需在基板50上形成对准标记。
基板50的边缘并非一定是几何学严格意义上的直线。因此，例如，在将图2A中示出的第1图像55内的基板50的轮廓线近似成直线后求出角部51的坐标时，若轮廓线的长度不同，则有可能导致计算出的角部51的坐标也不同。有可能出现根据图2B中示出的第2图像56内的基板50的轮廓线的交点而求出的角部51与根据图2A的第1图像55内的基板50的轮廓线的交点而求出的角部51不在基板50上的相同点的情况。若两者不在相同点上，则对第1面进行处理时成为基准位置的角部51与对第2面进行处理时成为基准位置的角部51不会严格地一致。其结果，会导致形成在第1面的膜与形成在第2面的膜之间的相对位置关系偏离目标关系。
在上述实施例中，在求出图2B中示出的第2图像56内的基板50的角部51的坐标时，如图3所示，使用了基于第1图像55与第2图像56的图案匹配方式。更加详细而言，并非从第2图像56的轮廓线的交点的坐标求出第2图像56的角部51的坐标，而是根据第1图像55的轮廓线的交点的坐标与图案匹配结果来求出第2图像56的角部51的坐标。因此，在基板50的正反面翻转前后，能够确保通过图像分析而确定的角部51在基板50上的大致相同点。由此，能够抑制形成在第1面的膜与形成在第2面的膜之间出现错位。
接着，参考图5A及图5B，对摄像装置11A及摄像装置11B的优选的景深进行说明。图5A是被摄像装置11A拍摄的基板50内的一部分的剖视图，图5B是被摄像装置11B拍摄的基板50内的一部分的剖视图。
如图5A及图5B所示，基板50的端面57并不一定与基板的正反面垂直。在图5A所示的例子中，摄像装置11A的摄像范围15A(图1A)内的端面57以朝向斜下方的方式倾斜。若将该基板50的正反面翻转，则摄像装置11B的摄像范围15B(图1C)内的端面57会朝向斜上方。摄像装置11A及摄像装置11B的景深DF设为支承于支承部10的基板50的上表面及下表面这双方包含在景深DF范围内。
通过如此设定景深DF，即便将基板50的正反面翻转，摄像装置11A及摄像装置11B能够始终对焦于最外周的边缘。由此，能够确保从第1图像55求出的角部51与通过基于第1图像55和第2图像56的图案匹配处理而求出的角部51在大致相同点上。
接着，对上述实施例的各种变形例进行说明。
在上述实施例中，准备了在图1A所示的拍摄工序中获取第1图像55(图2A)的摄像装置11A及在图1C所示的拍摄工序中获取第2图像56(图2B)的摄像装置11B。但是，也可以使一个摄像装置11A移动并由一个摄像装置11A获取第1图像55(图2A)与第2图像56(图2B)，从而代替两个摄像装置11A、11B。
并且，在上述实施例中，在图3所示的图案匹配处理中，将第1图像55翻转(镜像转换)，并从第1翻转图像55a切取了模板55b，但是，也可以将第2图像56翻转，并从翻转后的第2图像切取模板，而无需将第1图像55翻转。除此之外，也可以从第1图像55切取模板，并对该模板与使第2图像56翻转后的图像进行图案匹配处理，还可以从使第2图像56切取模板，并对该模板与使第1图像55翻转后的图像进行图案匹配处理。
在上述实施例中，获取了基板50的至少两个角部的位置信息，从而求出了基板50的位置及姿势，但是，也可以求出三个以上角部的位置信息。通过增加位置检测对象(即，角部)，能够提高位置检测的精确度。
在上述实施例中，在求出图2A所示的第1图像55内的基板50的角部51的坐标时，检测了基板50的轮廓线，但是除此之外，也可以对第1图像55与参考图像进行图案匹配处理，从而求出角部51的坐标。
在上述实施例中，如图5A及图5B所示，作为摄像装置11A、11B，使用了具有基板50的上表面与下表面包含在景深DF范围内的特性的摄像装置。取而代之，作为摄像装置11A、11B，也可以使用景深DF比基板50的厚度浅且具有自动调焦功能的摄像装置。在基板50的端面倾斜的情况下，只要控制摄像装置11A及摄像装置11B自动调焦于更靠外侧的边缘即可。
接着，参考图6～图8，对另一实施例进行说明。在以下实施例中，基于图1A～图5B所示的实施例的位置检测装置应用于喷墨型的膜形成装置。
图6是基于本实施例的膜形成装置的概略主视图。载物台23经由移动机构21支承于基台20。载物台23相当于图1A及图1C中示出的实施例的支承部10。基板50支承于载物台23的上表面(支承面)。移动机构21使载物台23沿与支承面平行的二维方向移动，从而能够使基板50沿二维方向移动。移动机构21及载物台23例如可以使用XY载物台。通常，载物台23的支承面保持为水平。
在支承于载物台23的基板50的上方，配置有多个喷墨头26及多个摄像装置11A、11B。喷墨头26及摄像装置11A、11B通过门型框架24支承于基台20。摄像装置11A通过升降机构16A而能够升降，摄像装置11B通过升降机构16B而能够升降。在各个喷墨头26设置有多个喷嘴孔。从喷嘴孔朝向基板50吐出膜材料的液滴。摄像装置11A及摄像装置11B拍摄支承于载物台23的基板50的一部分，并向控制装置30发送所获取的二维图像的图像数据。控制装置30具有图1A及图1C中示出的实施例的处理部12的功能。而且，控制装置30控制升降机构16A、16B以使摄像装置11A、11B升降，从而能够调整摄像装置11A及摄像装置11B的聚焦位置。
通过使附着于基板50的液态的膜材料固化，能够形成膜。作为膜材料，可以使用光固化性树脂、热固性树脂等。在喷墨头26的侧方，配置有使附着于基板50的膜材料固化的光源或者热源。
控制装置30控制基于移动机构21的载物台23的移动及从喷墨头26的喷嘴孔的膜材料的吐出。控制装置30包括存储装置31，在存储装置31中存储有应形成的膜的图案数据。控制装置30根据图案数据来控制移动机构21及喷墨头26，由此能够在基板50上形成所期望的图案的膜。
从输入装置35向控制装置30输入各种指令和数据。输入装置35例如使用键盘、定点设备、USB端口、通信装置等。有关膜形成装置的动作的各种信息输出至输出装置36。输出装置36例如使用液晶显示器、扬声器、USB端口、通信装置等。
接着，参考图7A及图7B，对处理对象(即，基板50)进行说明。
图7A是基板50的俯视图，图7B是图7A的单点划线7B-7B处的剖视图。基板50包括绝缘性的支承基板61及设置于该支承基板61的正反两面上的导电膜62、63。作为支承基板61，例如使用陶瓷基板。作为导电膜62、63，例如使用铜箔。导电膜62、63的外周配置于比支承基板61的外周稍微靠内侧，在支承基板61的表面上的支承基板61的边缘附近(外周线的内侧)确保有未设置导电膜62、63的框状区域。
接着，参考图8，对在基板50上形成蚀刻用抗蚀图案的方法进行说明。
图8是在基板50上形成蚀刻用抗蚀图案的方法的流程图。首先，在步骤S1中，将基板50置于载物台23的保持面，并利用真空卡盘等对基板50进行固定。在步骤S2中，检测基板50的位置。在该工序中，利用与参考图1A及图2A进行说明的方法相同的方法来进行基板50的位置检测。
接着，在步骤S3中，在使基板50移动的同时从喷墨头26(图6)吐出抗蚀材料，从而在基板50的朝向上方的面(第1面)上形成抗蚀图案。
在步骤S4中，将支承于载物台23的基板50的正反面翻转。在步骤S5中，检测基板50的位置。在该检测工序中，使用参考图1C及图3进行说明的方法(即，利用图案匹配处理的方法)。在步骤S6中，在使基板50移动的同时从喷墨头26(图6)吐出抗蚀材料，从而在基板50的朝向上方的面(第2面)上形成抗蚀图案。之后，将抗蚀图案用作蚀刻掩模，对导电膜62、63进行蚀刻。进行蚀刻之后，去除抗蚀图案。
在对基板50的第1面进行处理时与对第2面进行处理时，将共同的角部用作定位的基准，因此能够使形成在第1面上的抗蚀图案和形成在第2面上的抗蚀图案彼此高精确度地对位。
接着，对摄像装置11A、11B的景深比基板50的厚度浅的情况进行说明。在基板50的端面如图5A所示倾斜的情况下，为了在更靠外侧的边缘对焦，必须使基板50的上表面包含在景深的范围。而在基板50的端面如图5B所示倾斜的情况下，必须使基板50的下表面包含在景深的范围。控制装置30控制升降机构16A、16B，以使基板50的更靠外侧的边缘落在景深的范围。由此，在图5A及图5B的任一情况下，均能够在基板50的更靠外侧的边缘对焦。如此，控制装置30及升降机构16A、16B作为使摄像装置11A、11B对焦于基板50的上表面及下表面的边缘中的位于更靠外侧的边缘的自动调焦机构而发挥功能。
上述各实施例只是示例，理所当然，能够替换不同实施例中示出的一部分结构或者能够组合不同实施例中示出的一部分结构。对于多个实施例的相同结构所起的相同的作用效果，在此不在每个实施例中赘述。而且，本发明并不限定于上述实施例。例如，能够进行各种变更、改良及组合等，这对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (6)

1.一种位置检测装置，其特征在于，具有：
支承部，支承基板；
至少一个摄像装置，对支承于所述支承部的所述基板进行拍摄；及
处理部，
所述处理部根据由一个所述摄像装置拍摄支承于所述支承部的所述基板的角部而得到的第1图像来求出所述角部的位置信息，
所述处理部根据由一个所述摄像装置拍摄将正反面翻转后支承于所述支承部的所述基板的所述角部而得到的第2图像、所述第1图像及根据所述第1图像而求出的所述角部的位置信息，求出正反面翻转后的所述基板的所述角部的位置信息；
其中，在求出正反面翻转后的所述基板的所述角部的位置信息时，所述处理部使用将所述第1图像及所述第2图像中的一个图像镜像转换后的图像和另一个图像。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
所述摄像装置的景深范围包括支承于所述支承部的所述基板的上表面及下表面这双方。
3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
所述位置检测装置还具有自动调焦机构，该自动调焦机构使所述摄像装置(11A、11B)对焦于基板(50)的上表面及下表面的边缘中的位于更靠外侧的边缘。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
在求出正反面翻转后的所述基板的所述角部的位置信息时，所述处理部对将所述第1图像及所述第2图像中的一个图像镜像转换后的图像与另一个图像进行图案匹配，并根据图案匹配的结果，求出正反面翻转后的所述基板的所述角部的位置信息。
5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于，
所述第1图像及所述第2图像是在内部包含所述基板的所述角部的区域的图像。
6.一种位置检测方法，其特征在于，
从基板的第1面侧拍摄所述基板的角部而获取第1图像，
根据所述第1图像，求出从所述基板的所述第1面侧观察时的所述角部的位置信息，
从与所述第1面相反一侧的第2面侧拍摄所述基板的所述角部而获取第2图像，
根据所述第1图像、所述第2图像及根据所述第1图像而求出的所述基板的所述角部的位置信息，求出从所述基板的所述第2面侧观察时的所述角部的位置信息；
其中，在求出从所述基板的所述第2面侧观察时的所述角部的位置信息时，使用将所述第1图像及所述第2图像中的一个图像镜像转换后的图像和另一个图像。
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