JP2000249519A

JP2000249519A - 位置合わせ方法

Info

Publication number: JP2000249519A
Application number: JP11052802A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hasegawa; 豊長谷川; Hiromi Nakamura; 弘洋中村; Shogo Serizawa; 祥吾芹澤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の部材の間での位置合わせを、簡易な機
構によって高い精度で実現することができる位置合わせ
方法を提供する。【解決手段】第一部材１の上面には第一位置合わせマ
ーク１１が、第二部材２の上面には第二位置合わせマー
ク２１が形成されている。撮像カメラ３を、第一部材１
の上に第二部材２を重ねたときに第二部材２の上面が当
該撮像カメラの明視距離の範囲に収まる位置に固定す
る。先ず、撮像カメラ３と第一位置合わせマーク１１と
の間に光路調整板５を挿入した状態で、撮像カメラ３で
第一位置合わせマーク１１を観測する。光路調整板５の
板厚は、この状態で撮像カメラ３で第一位置合わせマー
ク１１が観測できる様に設定されている。次に、第一部
材１の上に第二部材２を重ね、撮像カメラ３を上記位置
を固定したままの状態で、第二位置合わせマーク２１を
観測しながら、第二部材２の位置合わせを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の部材の間で
の位置合わせ方法に係り、特に、電子機器または光学機
器などの製造の際に使用される光学的な手段を用いた位
置合わせ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平板状の二種の部材または平面状
の対向面を有する二種の部材を、互いに重ね合わせてあ
るいは互いに接近させた状態で、組立、印刷、露光など
を行う作業においては、部材相互の相対位置を正確に合
わせる必要があり、種々の位置合せ方法が採用されてい
る。

【０００３】図５及び図６を用いて、従来の位置合せ方
法の一例について説明する。なお、この例は、平板状の
第一部材１の上に平板状の第二部材２を重ね合わせ、第
一部材１の上面（対向面）に対して平行な平面内におい
て、両者の位置合わせを行うものである。

【０００４】図５に示す様に、第一部材１は、テーブル
３１の上面に固定される。第一部材１の上面には、予
め、複数の第一位置合わせマーク１１ａ、１１ｂが形成
されている。テーブル３１の上方の、これらの第一位置
合わせマーク１１ａ、１１ｂを望む位置には、複数の撮
像カメラ３ａ、３ｂが配置されている。なお、この状態
で、第一部材１の上面から撮像カメラ３ａ、３ｂまでの
距離は、撮像カメラ３ａ、３ｂの明視距離Ｖに一致する
様に設定されている。

【０００５】先ず、撮像カメラ３ａ、３ｂを用いて、第
一部材１の上面の第一位置合わせマーク１１ａ、１１ｂ
を観測してその位置（第一部材１の上面に対して平行な
平面内における位置）を測定する。

【０００６】次に、図６に示す様に、撮像カメラ３ａ、
３ｂを第二部材２の板厚Ｔと同一の距離、後退させた
後、第一部材１の上に第二部材２を重ね合わせる。第二
部材２の上面（背面）には、第一部材１側の前記第一位
置合わせマーク１１ａ、１１ｂにそれぞれ対応する位置
に、予め、第二位置合わせマーク２１ａ、２１ｂが形成
されている。

【０００７】撮像カメラ３ａ、３ｂを用いて、第二部材
２の上面の第二位置合わせマーク２１ａ、２１ｂを観測
しながら、それらの位置が、先に測定された第一部材１
側の第一位置合わせマーク１１ａ、１１ｂの位置に対し
て許容限度内に収まる様に、微動装置３３、３４、３５
を用いて、第一部材１の上面に対して平行な平面内で第
二部材２を移動させて、第一部材１に対する位置合わせ
を行う。

【０００８】（従来技術の問題点）以上の様な従来の位
置合せ方法では、撮像カメラ３ａ、３ｂを用いて、第一
部材１側の第一位置合わせマーク１１ａ、１１ｂの位置
を測定した後、撮像カメラ３ａ、３ｂを第二部材２の板
厚Ｔと同一の距離、後退させて、第二部材２側の第二位
置合わせマーク２１ａ、２１ｂの位置の測定を行ってい
る。

【０００９】このため、撮像カメラ３ａ、３ｂを後退さ
せる際、機械的な遊び及び誤差に起因して、対向面（第
一部材１の上面）に対して平行な平面内における撮像カ
メラ３ａ、３ｂの位置及び向きに微妙な変化が生ずる。
その結果、第一部材１に対する第二部材２の位置合わせ
精度に誤差が生ずる。

【００１０】なお、上記の誤差を減少させるためには、
撮像カメラ３ａ、３ｂの移動装置として、高い精度を備
えたものを採用しなければならず、このことは、装置全
体の製作コストを引き上げる要因となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来の位置合せ方法の問題点に鑑み成されたもので、本
発明の目的は、複数の部材の間での位置合わせを、簡易
な機構によって高い精度で行うことができる位置合わせ
方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の位置合わせ方法
は、平面状の対向面を備えた第一部材の前記対向面に対
向させて第二部材を配置し、前記対向面に対して平行な
平面内で、第一部材に対して第二部材の位置合わせを行
う位置合せ方法であって、予め、第一部材の前記対向面
に第一位置合わせマークを形成するとともに、この第一
位置合わせマークに対応する第二位置合わせマークを、
第二部材の背面側に形成し、撮像カメラを、前記対向面
に対向させて第二部材を配置したときに、第二位置合わ
せマークが当該撮像カメラの明視距離の範囲に収まる位
置に配置するとともに、高屈折率材料からなる光路調整
板であって、その板厚が、前記撮像カメラと第一位置合
わせマークとの間に当該光路調整板を挿入したときに、
前記位置に配置された前記撮像カメラで第一位置合わせ
マークを観測することができる様に設定されたものを準
備し、第一部材に対して、第二部材の位置合わせを行う
際、先ず、前記撮像カメラの正面に第一部材を配置し、
前記撮像カメラと第一位置合わせマークとの間に前記光
路調整板を挿入した状態で、前記撮像カメラで第一位置
合わせマークを観測してその位置を測定し、次いで、前
記光路調整板を取り除き、次いで、第一部材の前記対向
面に対向させて第二部材を配置し、前記撮像カメラで第
二位置合わせマークを観測しながら、第二位置合わせマ
ークの位置が先に測定された第一位置合わせマークの位
置に対して許容限度内に収まる様に、第二部材の位置合
わせを行う、ことを特徴とする。

【００１３】本発明の位置合せ方法によれば、上記の条
件を満たす様に板厚が設定された光路調整板を準備し、
第一部材の対向面に形成された第一位置合わせマークを
撮像カメラで観測する際に、撮像カメラと第一位置合わ
せマークとの間に、この光路調整板を挿入することによ
って、撮像カメラの位置を固定したままで、第一位置合
わせマーク及び第二位置合わせマークの双方を観測する
ことが可能になる。

【００１４】この様に、撮像カメラの位置を移動させる
ことなく、第一位置合わせマーク及び第二位置合わせマ
ークの双方を観測することができるので、第一位置合わ
せマークに対する第二位置合わせマークの相対位置を、
高い精度で測定することができる。その結果、第一部材
の対向面に対して平行な平面内における第一部材に対す
る第二部材の位置合わせを、高い精度で実現することが
できる。

【００１５】なお、前記第二部材が複数の構成部分から
構成される場合にも、これらの各構成部分に対してそれ
ぞれ撮像カメラを配置することによって、上記の位置合
わせ方法を適用することができる。

【００１６】好ましくは、前記光路調整板の第一部材と
の接触面に、その周縁部に沿って耐摩耗性もしくは低摩
擦係数、またはその双方を備えた薄膜によってコーティ
ングを施す。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１及び図２を用いて、本発明に
基づく位置合わせ方法の一例について説明する。なお、
この例は、平板状の第一部材１の上に平板状の第二部材
２を重ね合わせ、第一部材１の上面（対向面）に対して
平行な平面内において、両者の位置合わせを行うもので
ある。

【００１８】図１に示す様に、第一部材１は、テーブル
３１の上面に固定される。第一部材１の上面には、予
め、複数の第一位置合わせマーク１１ａ、１１ｂが形成
されている。テーブル３１の上方の、これらの第一位置
合わせマーク１１ａ、１１ｂを望む位置には、複数の撮
像カメラ３ａ、３ｂが配置されている。なお、この状態
において、第一部材１の上面から撮像カメラ３ａ、３ｂ
までの距離Ｚは、撮像カメラ３ａ、３ｂの明視距離Ｖに
第二部材の板厚Ｔを加えた値に一致する様に設定されて
いる（即ち、Ｚ＝Ｖ＋Ｔ）。

【００１９】先ず、この状態で、撮像カメラ３ａ、３ｂ
を用いて、第一部材１の上面の第一位置合わせマーク１
１ａ、１１ｂを観測してその位置（第一部材１の上面に
対して平行な平面内における位置）を測定する。この
際、撮像カメラ３ａ、３ｂと第一位置合わせマーク１１
ａ、１１ｂとの間に光路調整板５ａ、５ｂを挿入するこ
とによって、撮像カメラ３ａ、３ｂを上記の距離Ｚの位
置に配置したままの状態で、第一位置合わせ１１ａ、１
１ｂマークの観測を可能にする。なお、上記の光路調整
板５ａ、５ｂの板厚Ｈの設定方法については、後に説明
する。

【００２０】次に、図２に示す様に、第一部材１の上に
第二部材２を重ね合わせる。第二部材２の上面（背面）
には、第一部材１側の前記第一位置合わせマーク１１
ａ、１１ｂにそれぞれ対応する位置に、予め、第二位置
合わせマーク２１ａ、２１ｂが形成されている。この状
態においては、先に述べた様に、第二部材１の上面から
撮像カメラ３ａ、３ｂまでの距離は、撮像カメラ３ａ、
３ｂの明視距離Ｖに一致している。

【００２１】撮像カメラ３ａ、３ｂを用いて、第二部材
２の上面の第二位置合わせマーク２１ａ、２１ｂを観測
しながら、それらの位置が、先に測定された第一部材１
側の第一位置合わせマーク１１ａ、１１ｂの位置に対し
て許容限度内に収まる様に、微動装置３３、３４、３５
を用いて、第一部材１の上面に対して平行な平面内で第
二部材２を移動させて、第一部材１に対する位置合わせ
を行う。

【００２２】次に、図３を用いて、光路調整板５の板厚
の設定方法について説明する。なお、図中、実線は、光
路調整板５が挿入されていないときに、第一位置合わせ
マーク１１から撮像カメラ３に入射する光を表し、破線
は、光路調整板５が挿入されているときに、第一位置合
わせマーク１１から撮像カメラ３に入射する光を表す。

【００２３】撮像カメラ３と第一位置合わせマーク１１
との間に光路調整板５を挿入すると、光路調整板５よっ
て光が屈折される結果、図３に示す様に、撮像カメラ３
の見掛けの明視距離Ｚが、実際の明視距離Ｖと比べてΔ
Ｖ（ΔＶ＝Ｚ−Ｖ）だけ長くなる。

【００２４】即ち、図３において、Ｖ：撮像カメラの明視距離Ｄ：撮像カメラのレンズ口径Ｈ：光路調整板の板厚ｎ：光路調整板の屈折率Ｚ：見掛けの明視距離Ｚ ΔＶ：Ｚ−Ｖとすると、次の関係が成り立つ。

【００２５】θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／（２・Ｖ））ｓｉｎφ／ｓｉｎθ＝１／ｎ ΔＶ＝Ｈ・（１−ｔａｎφ／ｔａｎθ）従って、上記のΔＶの値を第二部材の厚みＴと同一にす
るためには、光路調整板の板厚Ｈを次の様に設定すれば
良い。

【００２６】Ｈ＝Ｔ／（１−ｔａｎφ／ｔａｎθ）なお、本発明に基づく位置合わせ方法は、上記に示した
例に限定されず、種々の変形を加えて実施することがで
きる。

【００２７】例えば、第一部材１の上に置かれる第二部
材２は、第一部材１と比べて小型なものが複数個あって
も良い。また、位置合わせマークに、非対称十字形など
の方向性を有するものを使用すれば、第二部材２の相対
位置及び方向を同時に測定することができる。

【００２８】なお、本発明に基づく位置合わせ方法を、
長期に渡って実施する場合には、図４に示す様な光路調
整板７を使用する。即ち、長期間の使用によって光路調
整板７の下面が損傷し、位置合わせマークの観測に支障
を生ずることがあるので、これを防止すべく、光路調整
板７の下面に、その周縁部に沿って耐摩耗性（または低
摩擦係数）の薄膜７１でコーティングを施す。

【００２９】なお、これによって、光路調整板７と第一
部材１の上面との間に隙間が生じるが、この隙間は、見
掛けの明視距離の変化量（図３におけるΔＶ）には影響
を与えない。

【００３０】

【実施例】明視距離（Ｖ）が１２ｍｍ、レンズ口径
（Ｄ）が４ｍｍ、画素数が３８万個の固体撮像素子カメ
ラに対して、光路調整板として、屈折率（ｎ）が１．
６、厚さ（Ｈ）が５ｍｍの透明な板ガラスを使用する
と、見掛けの明視距離の変化量（ΔＶ）の値は、約２ｍ
ｍとなる。この条件で、線幅が３０μｍの十字型の位置
合わせマークを用いて、厚さが共に２ｍｍの板ガラスで
作られた第一部材１及び第一部材２の位置合せを行った
ところ、位置合せの精度を±２μｍ以下に収めることが
できた。

【００３１】

【発明の効果】本発明の位置合せ方法によれば、撮像カ
メラの位置を移動させることなく、撮像カメラからの距
離が異なる第一位置合わせマーク及び第二位置合わせマ
ークの双方を観測することができる。従って、第一位置
合わせマークに対する第二位置合わせマークの相対位置
を、高い精度で測定することができる。その結果、第一
部材の対向面に対して平行な平面内における、第一部材
に対する第二部材の位置合わせを、高い精度で実現する
ことができる。

【００３２】本発明の位置合せ方法は、装置の構成が簡
素化されているので、装置の製作、取扱い、保守などが
従来の方法と比べて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置合わせ方法について説明する図。

【図２】本発明の位置合わせ方法について説明する図。

【図３】本発明の位置合わせ方法で使用される光路調整
板の機能ついて説明する図。

【図４】本発明の位置合わせ方法で使用される光路調整
板の他の例を示す図。

【図５】従来の位置合せ方法について説明する図。

【図６】従来の位置合せ方法について説明する図。

【符号の説明】

１・・・第一部材、２・・・第二部材、３、３ａ、３ｂ・・・撮像カメラ、５、５ａ、５ｂ、７・・・光路調整板、１１ａ、１１ｂ・・・第一位置合わせマーク、２１ａ、２１ｂ・・・第二位置合わせマーク、３１・・・テーブル、３３、３４、３５・・・微動装置、７１・・・耐摩耗性（あるいは低摩擦係数）の薄膜。

フロントページの続き (72)発明者芹澤祥吾静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械テクノ株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 BB27 CC01 CC21 CC25 DD00 FF04 JJ03 JJ05 JJ26 TT02 2F078 CA03 CB06 CB09 CB18 CC11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面状の対向面を備えた第一部材の前記
対向面に対向させて第二部材を配置し、前記対向面に対
して平行な平面内で、第一部材に対して第二部材の位置
合わせを行う位置合せ方法であって、予め、第一部材の前記対向面に第一位置合わせマークを
形成するとともに、この第一位置合わせマークに対応す
る第二位置合わせマークを、第二部材の背面側に形成
し、撮像カメラを、前記対向面に対向させて第二部材を配置
したときに、第二位置合わせマークが当該撮像カメラの
明視距離の範囲に収まる位置に配置するとともに、高屈折率材料からなる光路調整板であって、その板厚
が、前記撮像カメラと第一位置合わせマークとの間に当
該光路調整板を挿入したときに、前記位置に配置された
前記撮像カメラで第一位置合わせマークを観測すること
ができる様に設定されたものを準備し、第一部材に対して、第二部材の位置合わせを行う際、先ず、前記撮像カメラの正面に第一部材を配置し、前記
撮像カメラと第一位置合わせマークとの間に前記光路調
整板を挿入した状態で、前記撮像カメラで第一位置合わ
せマークを観測してその位置を測定し、次いで、前記光路調整板を取り除き、次いで、第一部材の前記対向面に対向させて第二部材を
配置し、前記撮像カメラで第二位置合わせマークを観測
しながら、第二位置合わせマークの位置が先に測定され
た第一位置合わせマークの位置に対して許容限度内に収
まる様に、第二部材の位置合わせを行う、ことを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】前記第二部材は、複数の構成部分から構
成され、これらの各構成部分に対してそれぞれ撮像カメ
ラを配置することによって、一つの第一部材に対して前
記複数の構成部分の位置合せを行うことを特徴とする請
求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項３】前記光路調整板の第一部材との接触面
に、その周縁部に沿って耐摩耗性の薄膜でコーティング
を施したことを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ
方法。
【請求項４】前記光路調整板の第一部材との接触面
に、その周縁部に沿って低摩擦係数の薄膜でコーティン
グを施したことを特徴とする請求項１に記載の位置合わ
せ方法。