JP2005237998A - マーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多様なサイズのサブストレート基板に対して検査後に不良箇所に効率良くマーキングできるマーキング装置を提供する。
【解決手段】マーキング部５は、シート３０を保持したまま記録位置へ往復動する基板搬送部７と、基板搬送部７の搬送方向と長手方向が交差するように配置され、シート３０の対応する不良ピースへ記録データに基づいてノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッド８と、インク滴が吐出されたシート３０を乾燥する乾燥器９とを備えた。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば検査後のサブストレート基板へのマーキング装置に関する。

半導体チップが搭載されるサブストレート基板は、自動検査機で良不良の判定が行われた後、不良品に識別マークが付与される。この検査により不良品と判定されたサブストレート基板であっても、製品の歩留まりを向上させるため、作業者が目視により再度確認して良不良の判定を行ってからマーキングする作業が行われている。マーキングは、作業者が不良部分を罫書いたり、シールを貼ったり、サインペンで塗ったり、或いは不良位置をデジタイザで入力し直すことなどが行われている。

上記作業者によるマーキング作業の煩わしさやマーキングミスをなくすため、マーキング装置が提案されている。このマーキング装置は、プリント配線板をマーキング位置までベルト搬送し、シリンダ駆動で上下前後に移動するサインペンによりマーキングを行い、乾燥用エアーブローにより乾燥させるようになっている（特許文献１参照）。
特開２０００−１５１０７０号

上記マーキング装置は、マーキングするサインペンが一列に位置されサインペンの数が限られているため、マークできるプリント配線板の種類が限られている。サインペンの替わりにスタンプやシール貼り付け、ドリルによる孔あけを行う場合も同様である。よって、マトリクス状にチップ搭載部が配置されたプリント配線板には一回の搬送動作でマーキングすることができないおそれがある。
また、マーキング位置に搬送されたプリント配線板に上下動シリンダ及び前後動シリンダを各々作動させてマーキングするため、マーキング装置が大型化しマーキング作業に時間がかかる。またサインペンを走査するため、マークするチップ搭載面の大きさが小さくなるとマーキングが難しくなる。
更に、サインペンの近傍でエアーブローが行われるため、ペン先にキャップをしたとしてもエアーブローに近いサインペンのインクが乾燥し易いという課題もある。

本発明は上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、多様なサイズの基板に対して検査後に不良箇所に効率良くマーキングできるマーキング装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
基板の不良箇所にマーキングするマーク形状及びマーク座標を含む入力データを入力する入力部と、入力データから画像データを作成し、該画像データから記録データを生成する制御部と、記録データに基づいて基板の対応する不良箇所へノズルからインク滴を吐出してマーキングを行うマーキング部とを具備し、マーキング部は、基板を保持したまま記録位置へ往復動する基板搬送部と、基板搬送部の搬送方向とヘッド長手方向が交差するように配置され、基板の対応する不良箇所に記録データに基づいてノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、インク滴が吐出された基板を乾燥する乾燥器とを備えたことを特徴とする。
また、マーキング部は、基板搬送部に保持された基板が記録位置を通過する際にインクジェットヘッドのノズルよりインク滴が吐出され、インク滴を吐出するたびにインクジェットヘッドのノズル位置を変えてマーキング動作を繰り返すことを特徴とする。
また、基板の不良箇所を示す入力データが液晶タブレットを通じて入力されることを特徴とする。
或いは、基板の不良箇所を示す入力データが検査装置を通じて入力されることを特徴とする。
また、基板の不良箇所を示す位置情報が液晶タブレット若しくはスキャナから入力され、基板の識別情報がバーコードリーダを通じて入力され、制御部は入力された基板識別情報と位置情報とをリンクさせて記憶部に記憶することを特徴とする。

上述したマーキング装置を用いれば、インクジェットヘッドが基板搬送部の搬送方向とヘッド長手方向が交差するように配置されているので、様々なサイズの基板に対して不良箇所にマーキングすることができる。基板搬送部に保持された基板が記録位置を通過する際にインクジェットヘッドのノズルよりインク滴が吐出され、インク滴を吐出するたびにインクジェットヘッドのノズル位置を変えてマーキング動作を繰り返すことにより、インク滴をマーキングに必要なドット数だけ吐出して乾燥器により基板を乾燥しながらマーキングすることができる。
基板の不良箇所を、液晶タブレットを通じて入力するようにすると、検査後の基板の良不良を作業者が目視により再確認して不良箇所を直接画面入力できるので、歩留まりが向上し、不良箇所の入力ミスも防ぐことができる。
また、検査装置による検査精度が十分得られる場合には、検査装置から制御部に送信される基板情報（画像データ及び座標データ）を基に直接記録データを生成できるので、作業者による入力作業を省略してマーキング作業が迅速に行える。
更には、基板の不良箇所を示す位置情報が液晶タブレット若しくはスキャナから入力され、基板の識別情報がバーコードリーダを通じて入力されると、制御部はこれらの基板識別情報と位置情報とをリンクさせて記憶部に記憶することにより、記憶部に記憶したデータから記録データを生成してマーキングが自動化して行えるうえに、マーキング後の後工程に受け渡すロット毎の基板のデータ管理が容易になる。

以下、本発明に係るマーキング装置の最良の実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。本実施形態のマーキング装置は、基板の不良箇所にマーキングするマーク形状及びマーク座標を含む入力データを入力する入力部と、入力データから画像データを作成し、該画像データから記録データを生成する制御部と、記録データに基づいて基板の対応する不良箇所へノズルからインク滴を吐出してマーキングを行うマーキング部とを具備したマーキング装置について広く適用可能である。本実施例では、半導体装置製造用のサブストレート基板の不良箇所へのマーキング装置について説明する。

マーキング装置の概略構成について図１を参照して説明する。
マーキング動作に先だって、検査装置（導通検査、画像検査、その他の機能検査を含む装置）１によりサブストレート基板（以下「シート」という）の不良箇所がモニター画面に出力される。この検査結果の出力画面をもとに作業者がシートを目視により確認しながらマーキング装置２への入力動作が行われる。

以下、マーキング装置２の構成について説明する。
入力部３は、サブストレート上の個々のＩＣチップ（以下「ピース」という）の不良箇所にマーキングするマーク形状及びマーク座標を含む入力データを入力する。この入力部３としては、例えば液晶タブレットが好適に用いられる。液晶タブレットは、モニター画面への押圧によりマーク形状やマーク座標等の位置データが直接入力でき、入力された画像を出力できるようになっている。

図２において、制御部４は入力部３より入力データが送信されると、入力データからマーク画像データ（ビットマップファイル）を作成し、該マーク画像データ（ビットマップファイル）から記録データを生成する。制御部４としては例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）が用いられる。パーソナルコンピュータは、マーク形状及びマーク座標を含む画像データから記録データを生成し、マーキング部５へ出力する。具体的には、液晶タブレットに画面表示されたシートの不良ピースにマーキングするマーク形状やマーク座標が各々通信ケーブルを通じて送信され、各データをもとに指定位置にマーキングするビットマップファイルが作成される。ビットマップファイルは、アプリケーションソフトに基づいて作成される。

また、パーソナルコンピュータは、ビットマップファイルをドライバーソフトに基づいてプリント用のデータ構造にフォーマット変換し、該記録データ（ノズルデータ）を通信ケーブル（ＵＳＢコード）を通じてマーキング部５へ送信する。マーキング部５は制御部４より出力された記録データ（ノズルデータ）に基づいてシートを構成するピースのうち対応する不良ピースへインクジェットヘッド８のノズルからインク滴を吐出してマーキングを行う。

次にマーキング装置２の各部の構成について具体的に説明する。
図３において、入力部３として用いられる液晶タブレットについて説明する。検査装置１による基板検査結果がモニター画面に出力される基板画像Ａと同一の基板画像が液晶タブレットに画面表示される。作業者は、シート（サブストレート基板）を画面表示された基板画像に重ね合わせ、不良箇所に対応するピースを目視により良不良を確認しながら、マークペン６によりシート上を押圧するとマークＭが画面表示されるようになっている。マーク箇所は、検査結果と同じ場合もあるし増減する場合もある。尚、シートとしては、マークペン６によるシートへの押圧を画面入力キーへ伝達するフレキシブルな樹脂基板を想定している。液晶タブレットを用いると、サブストレート基板の不良箇所をマークペン６でなぞるだけで位置入力が行える。また液状タブレットに重ね合わせた基板を外すと、入力した位置情報を画面にて確認できる。

図１において、制御部４はパーソナルコンピュータが用いられており、キーボードやマウスなどの入力部、コンピュータによる演算処理や制御命令を出力するＣＰＵ、制御プログラムを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアやデータの一時記憶を行うＲＡＭ等のメモリ、モニター等が設けられている。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）において、マーキング部５は、シートを保持したまま記録位置へ往復動する基板搬送部７と、基板搬送部７の搬送方向と長手方向が交差するように配置され、入力データに基づいてシートの対応する不良ピースにインクを吐出するフルライン型のインクジェットヘッド８、インクを吐出されたシートにＵＶ光を照射して乾燥させるＵＶ乾燥機９を具備している。基板搬送部７はシートを保持したまま記録位置へ搬送してインクジェットヘッド８よりインクが吐出され、ＵＶ乾燥器９へ搬送してインクを乾燥させる動作を繰り返す。この記録動作を行うたびにインクジェットヘッド８を長手方向へ所定ピッチだけ移動させて必要なドット数のインク滴をシートに記録することでマーキングが行われる。インクジェットヘッド８には、インク供給部１０よりインクチューブ１１を通じてインクが供給される。インク供給部１０にはＵＶ硬化性のインクを貯留するインクボトルやインクをインクジェットヘッド８へ送り出すポンプなどが設けられている。

インクジェットヘッド８のインク吐出用制御系について図４を参照して説明する。ＣＰＵ１２は記録動作を制御する。インク吐出方式は、圧電素子タイプでも熱抵抗素子タイプの何れであっても良い。ＵＳＢコントローラ１３には制御部４であるパーソナルコンピュータから記録データ（ノズルデータ）が送信される。ＵＳＢコントローラ１３は、記録データをＤＭＡ（Direct Memory Access）により直接ＳＤＲＡＭ（Synchronous DRAM）１４に送信し、ＳＤＲＡＭ１４は入力クロック信号に同期して送信された記録データが一時記憶される。そして、ＣＰＵ１２の動作指令により記録データはＳＤＲＡＭ１４からＤＭＡ送信によりＦＰＧＡ（Field Program Gate Array）１５を通じてインクジェットヘッド８の各ノズルのインク吐出制御素子への通電信号として送信される。

次にインクジェットヘッド８の長手方向への移動機構について図６（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。インクジェットヘッド８は移動プレート１６に支持固定されている。移動プレート１６は取付プレート１７の両側に起立して設けられた板ばね４０により移動可能に支持されている。取付プレート１７は支持プレート１８上に設けられている（図６（ｂ）参照）。インクジェットヘッド８のノズル部は、移動プレート１６の抜き孔部１９を通じて下向きに配設されている（図６（ａ）参照）。支持プレート１８の下面側にはステップモータ２０が設けられている。また、支持プレート１８の上面側には起立部２１が立設されている（図６（ｃ）参照）。起立部２１にはスケールが刻印されたマイクロメータヘッド２２が固定されている。このマイクロメータヘッド２２にはねじ軸２３が嵌め込まれており、これらでマイクロメータを構成している。ねじ軸２３の一端にはプーリ２４が嵌め込まれており、他端は板ばね４０を介して移動プレート１６の側面側に突き当てられている（図６（ｂ）参照）。プーリ２４とモータプーリ２５との間には無端状のタイミングベルト２６が掛け渡されている（図６（ｃ）参照）。移動プレート１６の両端側には移動原点を規定する原点センサ２７、移動終端を規定するリミットセンサ２８が各々装置フレーム４１に支持されている（図６（ｂ）参照）。

ステップモータ２０を所定方向へ回転駆動すると、タイミングベルト２６を介してねじ軸２３が回転し、マイクロメータヘッド２２とのねじ嵌合により長手方向に進退する。このとき、ねじ軸２３が移動プレート１６を板ばね４０の弾性力に抗して取付プレート１７に対して図６（ｂ）の左右方向へ移動させて、インクジェットヘッド８をヘッド長手方向に所定量だけ移動させることができる。マイクロメータを原点位置に戻すと、板ばね４０が自らの復元力で取付プレート１７に対して起立した位置へ復帰し、インクジェットヘッド８を元の位置に戻すことができる。
尚、板ばね４０や取付プレート１７を設けることなく、マイクロメータのねじ軸２３の端部を移動プレート１６と連繋して、該移動プレート１６を支持プレート１８上でスライド可能に支持するようにしても良い。

次に、基板搬送部７の構成について図７を参照して説明する。
スライドプレート２９は、シート（基板）３０を吸着保持して往復動する。スライドプレート２９の表面には、シートを吸着するための吸引孔が設けられている。スライドプレート２９は移動ベース部３１に起立して設けられた支持部３２に一体に支持されている。移動ベース部３１はスライド軸３３に沿って移動可能に連繋している。スライド軸３３には移動ベース部３１の原点を規定する原点センサ３４、移動終端を規定するリミットセンサ３５が設けられている。移動ベース部３１は、原点センサ３４及びリミットセンサ３５に検出される範囲で往復移動するようになっている。

支持部３２の一部は無端状のタイミングベルト３６に連繋している。タイミングベルト３６は、移動原点側に設けられたステップモータ３７のモータプーリと移動終端側に設けられたプーリ間に掛け渡されている。タイミングベルト３６にはテンションローラ３８が２箇所で当接して一定のテンションを保つようになっている。また、移動終端側に設けられるプーリにはスライドプレート２９の移動量を検出するエンコーダ３９が同軸に設けられている。ステップモータ３７を正逆回転駆動することにより、シート３０の吸着保持位置から記録位置を経て乾燥位置との間を往復して移動する。

次に、マーキング部５におけるマーキング動作について図７乃至図９を参照して説明する。図７はスライドプレート２９が原点位置にある状態を示す。移動ベース部３１は原点センサ３４に検出されてステップモータ３７が停止している。この状態で、スライドプレート２９にシート３０を吸着保持させる。

次に図８においてステップモータ３７を起動すると、移動ベース部３１がスライド軸３３に沿って移動し、スライドプレート２９がインクジェットヘッド８に対向する記録位置へ搬送される。このとき、制御部４から送信された記録データに基づいてインクジェットヘッド８よりシート３０の不良ピースへインク滴（１ドット分）が吐出される。インク滴が吐出されるとステップモータ２０を起動してねじ軸２３をマイクロメータヘッド２２より押し出すことでインクジェットヘッド８を長手方向へ１ピッチ移動させる。

次に、図９においてステップモータ３７をさらに回転駆動し、スライドプレート２９はＵＶ乾燥器９の乾燥位置を通過する際に１ドット分のインク滴にＵＶ光が照射されてインクの乾燥が行われる。移動ベース部３１がリミットセンサ３５に検出されるとステップモータ３７の回転駆動を停止する。次いで、移動ベース部３１が移動終端位置から、ステップモータ３７を逆転駆動して移動ベース部３１がスライド軸３３に沿って移動し、スライドプレート２９がインクジェットヘッド８に対向する記録位置へ搬送される。このとき、制御部４から送信された記録データに基づいてインクジェットヘッド８よりシート３０の不良ピースへインク滴（１ドット分）が吐出される。インク滴が吐出されるとステップモータ２０を起動してねじ軸２３をマイクロメータヘッドより所定量押し出すことでインクジェットヘッド８を長手方向へ更に１ピッチ移動させる。

移動ベース部３１が原点センサ３４に検出される原点位置（図７の位置）までスライドプレート２９を一旦戻すと、再度ステップモータ３７を正転駆動してスライドプレート２９がインクジェットヘッド８に対向する記録位置へ搬送される。このとき、制御部４から送信された記録データに基づいてインクジェットヘッド８よりシート３０の不良ピースへ更にインク滴（１ドット分）が吐出される。インク滴が吐出されるとステップモータ２０を起動してねじ軸２３をマイクロメータヘッド２２より押し出すことでインクジェットヘッド８を長手方向へ更に１ピッチ移動させる。

スライドプレート２９はＵＶ乾燥器９の乾燥位置を通過する際に往復２ドット分のインク滴にＵＶ光が照射されてインクの乾燥が行われる。移動ベース部３１がリミットセンサ３５に検出されるとステップモータ３７の回転駆動を停止する。以下同様の動作を繰り返してスライドプレート２９が記録位置を往復動する際にインク滴が吐出され、乾燥が行われて、必要なドット分のインク像が不良ピースにマーキングされる。

インクジェットヘッド８はノズルの目詰まりを防ぐために、マーキングを開始する前にエアブローが行われるが、記録位置の下方にインク滴を吸収可能なインク用パッド部が設けられ、マーキング動作を開始前にノズルよりインク滴をインク用パッド部へ吐出して回復処理を行うようにしても良い。インクジェットヘッド８は単数でもよいが、複数個並設するようにしても良い。この場合には、基板をインクジェットヘッド８の直下を１回通過するだけで必要なドット数が得られるので、印字が効率良く行える。インクジェットヘッド８は基板搬送方向と直交配置する場合に限らず、斜めに傾けて配置されていても良い。

また、入力部３は液晶タブレットに代えてマウス等を用いても良い。或いは検査装置（導通検査、画像検査、その他の機能検査を含む装置）１により十分な検査精度が得られる場合には、図１０において基板の不良箇所を示す入力データが検査装置１を通じて入力されるようにしても良い。この場合、図１１に示すように、制御部４は、検査装置１からの基板画像データ及び座標情報からアプリケーションソフトに基づいてマーク画像データ（ビットマップファイル）を作成する。次いで、制御部４はビットマップファイルをドライバーソフトに基づいてプリント用のデータ構造にフォーマット変換し、該記録データ（ノズルデータ）を通信ケーブル（ＵＳＢコード）を通じてマーキング部５へ送信する。

また、図１２において、入力部３として液晶タブレット４２、スキャナ（画像入力装置）４３及びバーコードリーダ４４を具備していても良い。制御部４には基板の不良箇所を示す位置情報が液晶タブレット４２若しくはスキャナ（画像入力装置）４３から入力され、基板の識別情報がバーコードリーダ４４を通じて入力される。また、制御部４は基板識別情報と位置情報とをリンクさせて画像記憶部４５ａ、位置情報記憶部４５ｂ、基板識別情報記憶部４５ｃに各々記憶する。各記憶部は制御部４の内部メモリでも良いが、外部記憶部（データベースサーバ、外付けハードディスク等）であっても良い。制御部４は各記憶部に記憶されたデータを記録データの生成に用いると共に、マーキング後の後工程（例えば樹脂封止工程など）にデータを受け渡すため、出力部４６を通じて記憶されたデータを出力できるようになっている。出力部４６には、例えば制御部４とＬＡＮ回線や通信回線で接続される通信サーバーや外部記憶装置が用いられる。これにより、マーキング後の後工程に受け渡すロット毎の基板のデータ管理が容易になる。
尚、基板は半導体装置（ＩＣチップ）製造用のサブストレート基板に限らず、他の電子部品製造用の樹脂基板、フィルム基板、ガラス基板などであっても良い。

検査装置及びマーキング装置のブロック構成図である。 マーキング装置のデータの流れを示すブロック図である。 入力部への入力動作を示す状態図である。 インクジェットヘッドのインク吐出用の制御系を示すブロック図である。 マーキング装置の上視図、正面図及び右側面図である。 インクジェットヘッド移動機構のマーキング装置の上視図、正面図及び右側面図である。 マーキング装置のマーキング動作を示す状態図である。 マーキング装置のマーキング動作を示す状態図である。 マーキング装置のマーキング動作を示す状態図である。 他例に係るマーキング装置のデータの流れを示すブロック図である。 他例に係るデータ処理の流れを示す説明図である。 他例に係る入力部及び出力部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 検査装置
２ マーキング装置
３ 入力部
４ 制御部
５ マーキング部
６ マークペン
７ 基板搬送部
８ インクジェットヘッド
９ ＵＶ乾燥器
１０ インク供給部
１１ インクチューブ
１２ ＣＰＵ
１３ ＵＳＢコントローラ
１４ ＳＤＲＡＭ
１５ ＦＰＧＡ
１６ 移動プレート
１７ 取付プレート
１８ 支持プレート
１９ 抜き孔部
２０、３７ ステップモータ
２１ 起立部
２２ マイクロメータヘッド
２３ ねじ軸
２４ プーリ
２５ モータプーリ
２６、３６ タイミングベルト
２７、３４ 原点センサ
２８、３５ リミットセンサ
２９ スライドプレート
３０ シート
３１ 移動ベース部
３２ 支持部
３３ スライド軸
３８ テンションローラ
３９ エンコーダ
４０ 板ばね
４１ 装置フレーム
４２ 液晶タブレット
４３ スキャナ
４４ バーコードリーダ
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 記憶部
４６ 出力部

Claims (5)

1. 基板の不良箇所にマーキングするマーク形状及びマーク座標を含む入力データを入力する入力部と、
   入力データから画像データを作成し、該画像データから記録データを生成する制御部と、
   記録データに基づいて基板の対応する不良箇所へノズルからインク滴を吐出してマーキングを行うマーキング部とを具備し、
   マーキング部は、基板を保持したまま記録位置へ往復動する基板搬送部と、基板搬送部の搬送方向とヘッド長手方向が交差するように配置され、基板の対応する不良箇所に記録データに基づいてノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、インク滴が吐出された基板を乾燥する乾燥器とを備えたことを特徴とするマーキング装置。
2. マーキング部は、基板搬送部に保持された基板が記録位置を通過する際にインクジェットヘッドのノズルよりインク滴が吐出され、インク滴を吐出するたびにインクジェットヘッドのノズル位置を変えてマーキング動作を繰り返すことを特徴とする請求項１記載のマーキング装置。
3. 基板の不良箇所を示す入力データが液晶タブレットを通じて入力されることを特徴とする請求項１記載のマーキング装置。
4. 基板の不良箇所を示す入力データが検査装置を通じて入力されることを特徴とする請求項１記載のマーキング装置。
5. 基板の不良箇所を示す位置情報が液晶タブレット若しくはスキャナから入力され、基板の識別情報がバーコードリーダを通じて入力され、制御部は入力された基板識別情報と位置情報とをリンクさせて記憶部に記憶することを特徴とする請求項１記載のマーキング装置。

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