CN117890383A - 检查装置及使用检查装置的印模检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检查装置以及使用检查装置的印模检查装置，即使芯片部件小，也能够利用紧凑的装置结构准确地进行在印模的规定部位是否附着有芯片部件的检查。检查装置具备：拍摄单元，其具有光源和线扫描相机，所述光源向所述检查对象的表面照射光，所述线扫描相机拍摄所述检查对象的表面；以及移动单元，其使所述检查对象和所述拍摄单元中的至少一方在与所述检查对象的表面上的所述线扫描相机的扫描方向交叉的方向上移动，所述检查装置获取所述检查对象的表面的二维图像来检查所述表面状态。

Description

检查装置及使用检查装置的印模检查装置

技术领域

本发明涉及对检查对象的表面状态进行检查的检查装置，特别涉及对在从转印源基板拾取芯片部件并转印到转印目的地基板时使用的印模上附着有芯片部件的状态进行检查的印模检查装置。

背景技术

在μLED显示器的实用化推进的最近，对于拾取以密集状态配置在转印源基板上的芯片部件并扩大间距而安装到转印目的地基板上的芯片转印的关注得以提高。

作为进行这样的芯片转印的方法之一，已知有能够在具有粘接性的表面上同时装卸多个芯片部件的印模(stamp)方式。(例如专利文献1)

如图9的(a)的剖视图所示，在压印方式中使用的印模2是在板状的印模主体20上设置有粘接部21的印模，粘接部21的间隔为转印源基板S0上的芯片部件C的间距的整数倍。

如图9的(a)所示，保持于拾取头101的印模2在按照芯片部件C配置在粘接部21的正下方的方式进行了对位之后，如图9的(b)那样使粘接部21紧贴于芯片部件C。在该阶段，如果粘接部21对芯片部件C的粘接力大于芯片部件C对转印源基板S0的附着力，则当使印模2上升(从转印源基板S0离开)时，与粘接部21紧贴的芯片部件C被从转印源基板S0拾取(图9的(c))。

拾取了芯片部件C的印模2被安装头102保持，在如图10的(a)那样与转印目的地基板S1的规定部位对位之后，如图10的(b)那样压接于转印目的地基板S1。在该阶段，如果通过加热等使粘接部21对芯片部件C的粘接力弱于芯片部件C对转印目的地基板S1的接合力，则当使印模2上升(从转印目的地基板S1离开)时，芯片部件C从印模2离开而安装于转印目的地基板S1(图10的(c))。在此，也可以通过对芯片部件C进行加热来减弱粘接部21的粘接力，另一方面，增强芯片部件C与转印目的地基板S1之间的接合力。

如上所述，印模2如图11的(a)那样在使从转印源基板S0拾取的芯片部件C附着于粘接部21的状态下将其转印到转印目的地基板S1，如图11的(b)那样在转印后的粘接部21未附着有芯片部件C。图11的(c)示出进行这样的动作的芯片转印装置的结构，具有拾取装置5和安装装置6。

在这样的芯片转印装置中，应该在拾取装置5中在所有的粘接部21保持芯片部件C，在安装装置6中将附着于粘接部21的所有的芯片部件C转印到转印目的地基板S1。但是，在拾取装置5中，如图12的(a)所示，有时在一部分粘接部21未附着有芯片部件C。另外，在安装装置6中，还存在如图12的(b)那样无法安装到转印目的地基板S1的芯片部件C残留于粘接部21的情况。

遗漏图12的(a)、图12的(b)那样的现象在芯片转印工艺中问题严重，因此，优选如图13那样在拾取装置5与安装装置6之间配置印模检查装置7。印模检查装置7确认在图11的(a)的状态的印模2的规定部位(粘接部21)是否附着有芯片部件C，检查在图11的(b)的状态的印模2中有无残留的芯片部件C。

图14表示在观察印模2的芯片部件保持面的状态时，使用一般的外观检查装置的结构。在图14中，利用作为二维摄像单元的区域相机42对被反射用光源402发出的光照射的印模2的芯片部件保持面进行拍摄，对其图像进行分析来判断有无芯片部件C的附着。例如，图15的(a)是拾取后且安装前的芯片部件保持面的状态，与保持芯片部件C的部分相当的IRC变亮，与未保持芯片部件C的粘接部21相当的部分变暗。从图15的(b)可判明，在安装后的芯片部件保持面的状态下，在明亮的部分残留有芯片部件C。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献]日本特开2019-175961号公报

发明内容

[发明所要解决的课题]

在以图14那样的结构进行检查的情况下，反射图像的状态根据反射用光源402的光强度、朝向等而不同，若想要通过图像的亮度来判断芯片部件C的有无，则阈值的设定困难，有时会进行误判定。

因此，需要对进行检查的对象全体均匀地照射光，但若要实现该均匀照射，则期望增加从检查对象到反射用光源402的距离来进行来自多个方向的照射，无法避免照明系统的大型化。

另外，由于芯片部件C的进一步小型化、附着于1个印模2的芯片部件C的数量增加，从而针对1个芯片部件C的区域相机42的像素数变少，难以进行准确的判定。因此，也有缩小区域相机42的视野，将1个印模2分为多个部位进行拍摄的方法，但存在因拍摄次数增加而导致检查的节拍时间变长的弊端。

本发明是鉴于以上的课题而完成的，提供一种检查装置以及使用了该检查装置的印模检查装置，即使芯片部件小也能够利用紧凑的装置结构准确地进行在印模的规定部位是否附着有芯片部件的检查。

[用于解决课题的手段]

为了解决上述课题，技术方案1的发明是一种检查装置，其对检查对象的表面状态进行检查，其中，所述检查装置具备：拍摄单元，其具有光源和线扫描相机，所述光源向所述检查对象的表面照射光，所述线扫描相机拍摄所述检查对象的表面；以及移动单元，其使所述检查对象和所述拍摄单元中的至少一方在与所述检查对象的表面上的所述线扫描相机的扫描方向交叉的方向上移动，所述检查装置获取所述检查对象的表面的二维图像来检查所述表面状态。

技术方案2所述的发明根据技术方案1所述的检查装置，其中，所述光源的照射方向相对于所述检查对象的表面的垂直方向具有倾斜度，所述线扫描相机拍摄在所述检查对象的表面正反射的光。

技术方案3所述的发明根据技术方案2所述的检查装置，其中，所述光源具有横长的照射区域，向所述检查对象的表面上的所述线扫描相机的视野区域照射光。

技术方案4所述的发明根据技术方案2或3所述的检查装置，其中，所述拍摄单元具有配置在所述线扫描相机的光轴上的反射镜，在所述检查对象的表面正反射的光经由所述反射镜被所述线扫描相机拍摄。

技术方案5所述的发明根据技术方案4所述的检查装置，所述检查装置还具备配置所述拍摄单元的所述光源、所述线扫描相机以及所述反射镜的工作台，通过一边由所述移动单元使所述工作台移动一边以一定间隔进行拍摄，由此获取所述检查对象的二维图像。

技术方案6所述的发明根据技术方案5所述的检查装置，其中，在从开始所述工作台的移动起移动一定距离后或者经过一定时间后，以一定时间周期进行拍摄。

技术方案7所述的发明是一种印模检查装置，由技术方案5所述的检查装置检查所述印模的芯片部件保持面，所述检查对象是在将转印基板上的芯片部件转印到转印目的地基板时使用的印模。

技术方案8所记载的发明根据技术方案7所记载的印模检查装置，所述印模检查装置还具备：控制部，其与所述相机连接，具有图像处理功能，所述印模检查装置根据所述二维图像，判定在所述芯片部件保持面的规定部位是否保持有芯片部件。

[发明效果]

根据本发明，即使芯片部件小，也能够利用紧凑的装置结构准确地进行在印模的规定部位是否附着有芯片部件的检查。

附图说明

图1关于本发明的实施方式1的检查装置，(a)是表示结构的剖视图，(b)是对获取图像的区域和被照射光的区域进行说明的图。

图2是表示与本发明相关联地从与检查对象的面垂直的方向获取图像时的光源配置的一例的剖视图。

图3关于本发明的实施方式2的检查装置，(a)是表示结构的剖视图，(b)是对获取图像的区域和被照射光的区域进行说明的图。

图4是示出本发明的实施方式3的检查装置的结构的剖视图。

图5是表示本发明的实施方式3的检查装置的检查准备阶段的状态的一例的图。

图6是将本发明的实施方式3的检查装置用于印模检查而开始检查的状态的图，(a)是检查装置的剖视图，(b)是对获取图像的区域和被照射光的区域进行说明的图。

图7是将本发明的实施方式3的检查装置用于印模检查而进行检查的状态的图，(a)是检查装置的剖视图，(b)是对获取图像的区域和被照射光的区域进行说明的图。

图8是说明本发明的实施方式的检查装置所需的景深的图。

图9是说明构成芯片转印装置的拾取装置的动作的图，(a)是示出印模接近转印源基板的芯片部件的状态的图，(b)是示出印模与芯片部件紧贴的状态的图，(c)是示出印模从转印源基板拾取了芯片部件的状态的图。

图10是说明构成芯片转印装置的安装装置的动作的图，(a)是示出保持着芯片部件的印模接近转印目的地基板的状态的图，(b)是示出使芯片部件紧贴于转印目的地基板的状态的图，(c)是示出在将芯片部件安装于转印目的地基板之后印模逐渐离开的状态的图。

图11说明印模的状态，(a)是表示拾取动作后的印模的图，(b)是表示安装动作后的印模的图，(c)是表示拾取动作前和安装动作前的印模的图。

图12是对印模产生的不良现象进行说明的剖视图，(a)是表示拾取动作不完全的状态的图，(b)是表示安装动作不完全的状态的图。

图13是说明拾取动作后以及安装动作后的印模检查的图。

图14是表示向印模表面照射光并利用区域相机进行外观检查的装置形态的图。

图15是表示对印模表面照射光而得到的图像的图，(a)是表示拾取后的印模表面的图像的一例的图，(b)是表示安装后的印模表面的图像的一例的图。

标号说明

1 检查装置

2 印模

3 移动单元

4 拍摄单元

5 拾取装置

6 安装装置

7 印模检查装置

8 反射镜

10 控制部

20 印模主体

21 粘接部

30 滑动机构

31 工作台

41 线扫描相机

42 区域相机

101 拾取头

102 安装头

400 反射用光源

401 聚光照明

AL 光照射区域

ALs 强光照射区域

C 芯片部件

S0 转印源基板

S1 转印目的地基板

V4相机视野(传感器受光区域)

Xa助跑距离

具体实施方式

使用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是对本发明的实施方式1进行说明的图，图1的(a)是装置结构的剖视图，图1的(b)是从下面观察处于检查状态的印模2的图。

在图1的(a)中，作为检查对象的印模2在印模主体20的下表面保持芯片部件C，在保持芯片部件C的部分设置有粘接部21。拍摄单元410以向印模2的下表面照射光的反射用光源400和线扫描相机41为构成要素。线扫描相机41的像素在Y方向上线性排列，在Y方向上扫描来测量光强度。

在此，期望反射用光源400向印模2的下表面照射的光强度在图的Y方向上均匀，通过将LED阵列、荧光管那样的线性的条形照明的长度方向设为图的Y方向，Y方向的光强度分布大致固定。此外，如图1的(b)所示，在实施方式1中，光的光照射区域AL也在X方向上扩展，但不需要在X方向上为均匀的强度。

然而，通常，优选在观察印模2的下表面时，使配置于印模2之下的相机的视野朝向垂直上方。因此，如图2所示，配置线扫描相机41和反射用光源400进行拍摄，但获取图像的亮度和对比度低。因此，进行了位置调整以得到照射到印模2的光较强的部分(相当于图1的(b)的光照射区域AL中的强光照射区域ALs)的图像，但没有显著的效果。

认为这是因为，由于避开线扫描相机41的位置来配置反射用光源400，因此无法从与印模2的下表面垂直的方向照射光，线扫描相机41仅取入(在印模2的表面反射的光中的)扩散光。

因此，进行了各种研究，结果可知，如图1的(a)所示，通过拍摄正反射光，亮度及对比度大幅改善。即，在将光源400的(以Y方向为旋转轴的)光照射角设为角度θ400的情况下，通过将以线扫描相机41的线性的视野方向(Y方向)为旋转轴的(相对于印模下表面2的垂直方向的)光轴的角度θ41如图1的(a)那样设为θ41＝θ400，能够增大在芯片部件C和粘接部21(以及印模主体20的表面)反射的光的对比度。特别是，在印模检查中，在具有金属光泽的芯片部件C的平坦的面被保持为与印模2的下表面平行的情况下，(与具有凹凸的表面的观察不同)正反射方向光的成分大，扩散光的成分小，因此印模2的下表面中有无芯片部件C的光强度之差变大。另外，如果能够得到正反射，则优选θ41较小，但θ41根据焦距、线扫描相机41和光源400占有的空间等来决定。另外，关于θ41和θ400的值，允许±5°左右的差。

另外，如图1的(b)所示，反射用光源400的光照射区域AL在X方向上较宽，因此如果θ41＝θ400，则无需精密地调整线扫描相机41的X方向位置，线扫描相机41的相机视野V4(光传感器受光的区域)就能够接收正反射光。但是，如果图像传感器相同，则光照射强度强也能够缩短曝光时间，因此也有助于缩短检查节拍。另一方面，在一般的条形照明中，图1的(b)的光照射区域AL中，强光照射区域ALs的光较强，越在X方向上远离强光照射区域ALs，光照射强度越弱。因此，优选使相机视野V4与强光照射区域ALs的正反射匹配。

另外，一边使用使印模2和拍摄单元410中的至少一方在(与线性的相机视野V4交叉的)X方向上移动的移动单元(印模2的情况下是移动单元32，拍摄单元410的情况下是移动单元34)进行相对移动，一边线扫描相机41每移动一定间隔就取入图像，由此能够获取印模2下表面的二维图像。此时，相机视野V4内的印模2的下表面相对移动，但相机视野V4中的焦点对准的状态保持。

另外，在图1的(a)中，在不使用线扫描相机41而使用区域相机42的情况下，在X方向上焦点对准的部位是极少的一部分，反射光的强度(即使印模2下表面的状态相同)也在X方向上变化较大。因此，难以将所获取的图像用于检查。

另一方面，使用线扫描相机41，一边使印模2的X方向相对位置移动，一边拍摄对焦的正反射，由此能够得到清晰的二维图像，适于表面检查。

在此，线扫描相机41是一维方向的传感器排列，因此通过在与传感器排列方向正交的方向上增大像素尺寸，与二维的图像传感器相比，还能够提高传感器灵敏度，增加线方向的传感器数量。但是，若在与线方向(Y方向)正交的方向上使像素尺寸过大，则分辨率降低，因此需要注意。

另外，在图1的实施方式1中，在使相机视野V4与强光照射区域ALs的正反射匹配的情况下，向强光照射区域ALs以外的光照射区域AL的光成为损失的能量。因此，在图3所示的实施方式2中，使光照射区域AL的X方向变窄，增强区域内的光强度。图3的(a)是表示实施方式2的装置结构的剖视图，除了使用将聚光照明401用作光源的拍摄单元411以外，其他是与实施方式1相同的结构。由此，能够降低光照射所需的能量的损失。

在实施方式2中，通过聚光照明401，如图3的(b)所示，光照射区域AL在X方向上变窄而成为线性，相应地，区域内的光强度变高。在此，聚光照明401由反射用光源400和(配置在到达印模2的正反射的光路上的)聚光透镜构成，其中反射用光源400由条形照明构成，使光照射区域AL在X方向上变窄，但不进行Y方向的聚光，在光照射区域AL的Y方向上维持光强度分布的均匀性。另外，在聚光照明401中不一定需要聚光透镜，只要是将窄指向性的LED横向排列的LED阵列或光纤照明等、使原来的照射区域AL在X方向上较窄、在Y方向上光强度均匀的结构，则不需要聚光透镜。另外，在图3的(b)中，光照射区域AL表示得到足够进行检查的反射光的区域，在光照射区域AL的外侧也可以分布(弱)照射光。

在图3的实施方式2中，线扫描相机41的相机视野V4必须进入光照射区域AL内且接收正反射，因此，光照射区域AL的X方向广度越窄，越需要精密的调整。即，需要精密地调整并固定线扫描相机41的(用于光轴调整的)角度调整和X方向位置(或/和Z方向位置)。但是，线扫描相机41的(相对于Y轴的)角度调整也花费工夫，在使拍摄单元411移动的情况下，也需要将线扫描相机41固定为不振动，有时调整机构变得复杂化。

因此，作为图4所示的实施方式3，也可以是在线扫描相机41的光轴上配置反射镜8，使用与聚光照明401组合的拍摄单元4的装置结构。在该结构中，能够通过反射镜5将接受聚光照明401的照射而在检查对象(印模2)的表面正反射的光的光路调整为朝向线扫描相机41的光轴。

在图4所示的检查装置1中，构成拍摄单元4的聚光照明401、线扫描相机41以及反射镜8配置于工作台31，反射镜8能够进行X方向的位置调整和(以Y轴方向为旋转轴的)旋转角调整并固定。与线扫描相机41相比，反射镜8小型且轻量，因此角度的微调和固定都容易，补正了实施方式2的弱点。

另外，在图4所示的检查装置1中，工作台31以能够向X方向的任意位置移动的方式搭载于滑动机构30，由滑动机构30和工作台31构成的移动单元3能够使拍摄单元4沿X方向移动。

在图4的检查装置1中，控制部10与移动单元3连接，能够控制移动单元3的动作。另外，控制部10与线扫描相机41连接，具有每当使移动单元移动一定距离就获取图像来获取二维图像的功能。在此，为了识别出一定距离的移动，可以在滑动机构30上的工作台31上搭载编码器来检测实际的移动距离，但也可以一边以一定速度移动一边每隔一定周期获取图像。在此，在采用一边以一定速度移动一边每隔一定周期获取图像的方法的情况下，也可以如图5所示那样设置开始检查之前的助跑距离Xa，如果在开始X方向的移动之后移动了助跑距离Xa，则视为移动速度为一定速度。另外，也可以不设定一定距离Xa，而在一定时间的助跑时间之后，以一定时间周期取入图像。此外，在图4中，构成为工作台31沿X方向移动，但也可以构成为具备使印模2沿X方向移动的移动单元。

另外，在图4所示的拍摄单元4中，即使使聚光照明401(成为图1的(b)所示的光照射区域AL)为反射用光源400，使用反射镜8的结构也是有效的。即，容易使相机视野V4与强光照射区域ALs内匹配。

图6以及图7是对图4所示的检查装置1的动作进行说明的图，图6是开始了印模2的检查的状态，图7是表示印模2的检查进行后的状态的图，图6的(a)、图7的(a)是装置剖视图，图6的(b)、图7的(b)表示向印模2下表面的光照射区域AL和相机视野V4。

在此，如果图4的控制部10具有图像处理功能，则能够用作通过判定为在经过图6至图7的过程而得到的二维图像中“反射光强度为一定强度以上且形成有一定面积”的部位保持有芯片部件C，而进行在印模2下表面的规定部位是否保持有芯片部件C的检查的印模检查装置。

以上，对以印模检查为主的实施方式进行了说明，但本发明的检查装置通过使控制部的图像处理程序与检查对象匹配，能够适应于各种检查对象的表面状态检查。例如，在评价测量对象的平面性的情况下，能够利用如果是具有凹凸的平面则向正反射方向以外的方向扩散的光增加的情况来检查表面状态。

然而，通常在具有凹凸的表面的检查中，需要调整相机镜头的光圈，以使凹凸的最深部至最顶部的范围进入相机的景深内。另一方面，在本发明的实施方式中，若将获取印模2表面的相机视野V4的图像时的、相对于垂直方向的角度设为图像获取角θ，则图8中的最深部为印模主体20的表面，最顶部为被粘接部21保持的芯片部件C的表面，从最深部到最顶部的距离ΔFL1如下。

ΔFL1＝(dC+d21)/cosθ ... (1)

在此，dC是芯片部件C的厚度，d21是粘接部21的厚度。

因此，在本发明中也优选相机的景深DOF为通过式(1)求出的ΔFL1以上。但是，在本发明的印模检查装置中，景深DOF不需要为ΔFL1以上。即，在本发明中作为对象的印模的检查中，只要能够辨别印模2中是否保持有芯片部件C即可，因此，只要印模2的粘接部21所保持的芯片部件C的表面进入景深即可。

但是，虽然很少，但也存在从粘接部21脱离的芯片部件C附着于印模主体20的表面的情况，因此优选附着于印模主体20的芯片部件C的表面也进入景深。因此，优选线扫描相机41的景深DOF为图8中的ΔFL2以上，以满足该条件且能够确保芯片部件C表面与其他部分的明暗差的方式设定向相机视野4部分照射的光强度和线扫描相机41的光圈(F值)。此外，ΔFL2如下式所示。

ΔFL2＝(dC+d21-dC)/cosθ＝d21/cosθ ... (2)

如上所述，由于ΔFL2比ΔFL1小，所以在印模检查装置的情况下，与其他用途的检查装置相比降低F值，能够利用明亮的图像进行检查。

Claims (8)

1.一种检查装置，其对检查对象的表面状态进行检查，其中，所述检查装置具备：

拍摄单元，其具有光源和线扫描相机，所述光源向所述检查对象的表面照射光，所述线扫描相机拍摄所述检查对象的表面；以及

移动单元，其使所述检查对象和所述拍摄单元中的至少一方在与扫描方向交叉的方向上移动，所述扫描方向是所述线扫描相机在所述检查对象的表面上的扫描方向，

所述检查装置获取所述检查对象的表面的二维图像来检查所述表面状态。

2.根据权利要求1所述的检查装置，其中，所述光源的照射方向相对于所述检查对象的表面的垂直方向具有倾斜度，

所述线扫描相机拍摄由所述检查对象的表面正反射的光。

3.根据权利要求2所述的检查装置，其中，所述光源具有横长的照射区域，向所述线扫描相机在所述检查对象的表面上的视野区域照射光。

4.根据权利要求2或3所述的检查装置，其中，所述拍摄单元具有配置在所述线扫描相机的光轴上的反射镜，

由所述检查对象的表面正反射的光经由所述反射镜被所述线扫描相机拍摄。

5.根据权利要求4所述的检查装置，其特征在于，所述检查装置还具备配置所述拍摄单元的所述光源、所述线扫描相机以及所述反射镜的工作台，

通过一边由所述移动单元使所述工作台移动一边以一定间隔进行拍摄，由此获取所述检查对象的表面的二维图像。

6.根据权利要求5所述的检查装置，其特征在于，在从开始所述工作台的移动起移动一定距离后或者经过一定时间后，以一定时间周期进行拍摄。

7.一种印模检查装置，其中，

所述印模检查装置具备权利要求5所述的检查装置，

所述检查对象是在将转印基板上的芯片部件转印到转印目的地基板时使用的印模，所述印模检查装置检查所述印模的芯片部件保持面。

8.根据权利要求7所述的印模检查装置，其中，

所述印模检查装置还具备：控制部，其与所述相机连接，具有图像处理功能，

所述印模检查装置根据所述二维图像，判定在所述芯片部件保持面的规定部位是否保持有芯片部件。