JP2011080888A - 塗布状態検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粘性材料が濡れ広がり易い材質からなる場合や、光の反射が不順になり易い材質からなる場合であっても、塗布対象上への塗布状態の正確な検査結果を得ることができる塗布状態検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板Ｐｂ上に所定の描画パターンで塗布されたペーストＰｓｔを撮像してその画像を取り込んだ後（ステップＳＴ１）、その取り込んだ画像に基づいて、基板Ｐｂ上に塗布されたペーストＰｓｔの輪郭Ｇを抽出し（ステップＳＴ２）、その抽出したペーストＰｓｔの輪郭ＧからペーストＰｓｔの輪郭長を求める（ステップＳＴ３）。そして、求めたペーストＰｓｔの輪郭長をそのペーストＰｓｔの描画パターンに対応して定められた輪郭長の基準範囲と比較し、ペーストＰｓｔの輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定を行って（ステップＳＴ４〜ＳＴ６）、ペーストＰｓｔの塗布状態の良否判断を行う（ステップＳＴ７及びＳＴ８）。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板等の塗布対象上に塗布された粘性材料の塗布状態を検査する塗布状態検査方法に関するものである。

半導体装置製造におけるダイボンディング工程前のペースト塗布工程では、基板等の塗布対象上に半導体チップを接着するための接着剤としてボンディングペースト等の粘性材料がディスペンサによって塗布される。粘性材料は塗布対象上に所定の描画パターンで適正量を塗布する必要があるため、ディスペンサによる描画動作後には、粘性材料が塗布対象上で予め定めた描画パターンに従った塗布状態となっているか否かの検査（塗布状態の検査）が行われる。この塗布状態の検査は従来、塗布対象上に塗布された粘性材料をカメラによって撮像し、得られた画像について輝度検出に基づく画像認識を行い、塗布対象上に塗布された粘性材料が予め設定した検査ラインの内側に収まっているか否かを判断することによって（例えば、特許文献１）、或いは粘性材料が塗布対象上に占める面積が基準範囲内にあるかどうかを判断することによって行っていた。

特開２００３−４６６１号公報

しかしながら、上記従来の検査方法では、粘性材料が濡れ広がり易い材質からなる場合には、塗布対象上に適切な量が塗布された場合であっても、その後の濡れ広がり速度が速いために、検査時に検査ラインを超えてしまって塗布状態不良と判断されるケースがあった。また、粘性材料の中には、塗布対象上に塗布されたペーストの中央の峰の部分における光の反射が不順になり易い材質のものがあり、このような粘性材料では塗布領域が非塗布領域と認識されてしまうために、塗布対象上に占める面積を基準範囲と比較する検査方法では正確な検査結果が得られないケースがあった。

そこで本発明は、粘性材料が濡れ広がり易い材質からなる場合や、光の反射が不順になり易い材質からなる場合であっても、塗布対象上への塗布状態の正確な検査結果を得ることができる塗布状態検査方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の塗布状態検査方法は、塗布対象上に所定の描画パターンで塗布された粘性材料の塗布状態を検査する塗布状態検査方法であって、塗布対象上に塗布された粘性材料を撮像してその画像を取り込む工程と、取り込んだ画像に基づいて、塗布対象上に塗布された粘性材料の輪郭を抽出する工程と、抽出した粘性材料の輪郭から粘性材料の輪郭長を求める工程と、求めた粘性材料の輪郭長をその粘性材料の描画パターンに対応して定められた輪郭長の基準範囲と比較し、粘性材料の輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定を行う工程と、粘性材料の輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定結果に基づいて粘性材料の塗布状態の良否判断を行う工程とを含む。

本発明では、塗布対象上に所定の描画パターンで塗布された粘性材料を撮像して取り込んだ画像に基づいて、塗布対象上に塗布された粘性材料の輪郭を抽出し、その抽出した粘
性材料の輪郭から求められる粘性材料の輪郭長がその粘性材料の描画パターンに対応して定められた輪郭長の基準範囲内にあるかどうかによって粘性材料の塗布状態の良否判断を行うようになっているので、粘性材料が濡れ広がり易い材質からなる場合や、光の反射が不順になり易い材質からなる場合であっても、粘性材料の塗布対象上での塗布状態の正確な検査結果を得ることができる。

本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置により基板上に塗布したペーストの一例を示す図 本発明の一実施の形態における塗布状態検査方法の手順を示すフローチャート （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置により基板上に塗布したペーストの変化状態を示す図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における塗布状態検査方法において採用される塗布状態の判断方法の説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すペースト塗布装置１は、粘性材料としてのボンディングペースト（以下、ペーストと称する）Ｐｓｔが塗布される基板Ｐｂ（塗布対象）の搬送を行う基板搬送路２、基板搬送路２により搬送される基板Ｐｂ上にペーストＰｓｔを吐出するディスペンサ３、ディスペンサ３によりペーストＰｓｔが塗布された基板Ｐｂの撮像を行うカメラ４及びこのペースト塗布装置１の動作制御を行う制御装置５を備えて構成されている。

基板搬送路２はベルトコンベア等から成り、制御装置５によって作動制御がなされて基板Ｐｂを水平面内方向に搬送する。以下、説明の便宜上、基板搬送路２による基板Ｐｂの搬送方向をＸ軸方向、Ｘ軸と直交する水平面内方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向と定義する。

ディスペンサ３は直交三軸ロボットから成るディスペンサ移動機構１１の作動によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動され、ディスペンサ駆動機構１２の作動によってペーストＰｓｔの吐出を行う。ディスペンサ移動機構１１及びディスペンサ駆動機構１２の作動制御は制御装置５により行われる。

カメラ４は直交三軸ロボットから成るカメラ移動機構２１の作動によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動される。カメラ移動機構２１の作動制御及びカメラ４の撮像動作制御は制御装置５により行われる。また、カメラ４の撮像によって得られた画像データは制御装置５に取り込まれる。

図１において、制御装置５はデータ記憶部５ａ、画像記憶部５ｂ及び処理判断部５ｃを備えている。データ記憶部５ａには、予め定めた描画パターンに従った基板Ｐｂ上へのペーストＰｓｔの塗布手順及び描画パターンに従って基板Ｐｂに塗布されたペーストＰｓｔの塗布状態の検査手順が書き込まれたプログラムのほか、基板Ｐｂ上におけるペーストＰｓｔの塗布領域に応じた描画パターンのデータやその描画パターンに応じた判定条件等の各種データが記憶されている。画像記憶部５ｂには、カメラ４の撮像によって得られた画像データが取り込まれて記憶され、処理判断部５ｃは、画像記憶部５ｂに取り込まれた画像データに基づく画像認識処理及びその画像認識処理結果に対する判断処理を行う。

描画パターンのデータは基板Ｐｂに対するディスペンサ３の移動手順（移動経路と移動速度）及びディスペンサ３からのペーストＰｓｔの吐出速度のデータを含んでおり、例え
ば、図２に示すような形状の描画パターンＢのペーストＰｓｔが基板Ｐｂ上に形成されるようにする場合には、ディスペンサ３をその描画パターンＢの描画線Ｃ（図２中に破線で示す線）に沿って移動させつつ、ディスペンサ３より適切な吐出速度でペーストＰｓｔを吐出させる。

塗布状態検査においては、基板Ｐｂに塗布されたペーストＰｓｔが予め定めた描画パターンに従った塗布状態となっているか否かが検査される。制御装置５はこの検査を行うため、基板搬送路２を作動させて、ディスペンサ３によりペーストＰｓｔの塗布が行われた基板Ｐｂを搬送してその基板を所定の位置に位置させた後、カメラ移動機構２１を作動させて、カメラ４が基板Ｐｂ上のペーストＰｓｔの直上に位置するようにする（図１）。制御装置５は、カメラ４を基板Ｐｂ上のペーストＰｓの直上に位置させたら、カメラ４に撮像動作を行わせ、基板Ｐｂ上のペーストＰｓｔをカメラ４に撮像させる。そして、得られたペーストＰｓｔの画像データを画像記憶部５ｂに取り込む（図３に示すステップＳＴ１）。

基板Ｐｂ上のペーストＰｓｔの画像データを画像記憶部５ｂに取り込んだら、制御装置５（処理判断部５ｃ）は、その取り込んだペーストＰｓｔの画像を対象として輝度検出に基づく画像認識を行い、基板Ｐｂ上のペーストＰｓｔの輪郭Ｇ（図２中に示す太線部分）を抽出する（図３に示すステップＳＴ２）。具体的には、取り込んだ画像データを構成する画素の輝度がペーストＰｓｔに相当する輝度を有しているときには、その画素に相当する基板Ｐｂ上の位置にはペーストＰｓｔが存在すると判断し、画素の輝度がペーストＰｓｔに相当する輝度を有していないときには、その画素に相当する基板Ｐｂ上の位置にはペーストＰｓｔが存在していないと判断する。

制御装置５（処理判断部５ｃ）は、このようにして基板Ｐｂ上のペーストＰｓｔの輪郭Ｇを抽出したら、その輪郭Ｇの長さ（輪郭長）を算出し（図３に示すステップＳＴ３）、次いで、データ記憶部５ａから、現在検査対象としているペーストＰｓｔの描画パターンに対応した判定条件、すなわち、現在検査対象としているペーストＰｓｔの描画パターンに対応して定められた輪郭長の基準範囲のデータを読み出す（図３に示すステップＳＴ４）。そして、算出したペーストＰｓｔの輪郭長を、現在検査対象としているペーストＰｓｔに対応する描画パターンの輪郭長の基準範囲と比較し（図３に示すステップＳＴ５）、ペーストＰｓｔの輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定を行う（図３に示すステップＳＴ６）。

この判定では、算出したペーストＰｓｔの輪郭長が例えばＬ０であり、そのペーストＰｓｔの描画パターンに対応する基準範囲が例えばＬ１以上かつＬ２以下に定められているとすれば、Ｌ１≦Ｌ０≦Ｌ２を満たすときには、検査対象としているペーストＰｓｔの輪郭長Ｌ０は基準範囲内にあることから、そのペーストＰｓｔの塗布状態は良好であると判断する（図３に示すステップＳＴ７）。一方、Ｌ０＜Ｌ１又はＬ０＞Ｌ２であるときには、検査対象としているペーストＰｓｔの輪郭長Ｌ０は基準範囲外であることから、そのペーストＰｓｔの塗布状態は不良であると判断する（図３に示すステップＳＴ８）。そして、制御装置５は、その判断結果（ペーストＰｓｔの塗布状態の検査結果）を、制御装置５に繋がるディスプレイ装置３０（図１）に出力する（図３に示すステップＳＴ９）。

このような手順の塗布状態検査方法によれば、例えば、図４（ａ）に示すような適正量のペーストＰｓｔの塗布がなされた後、時間の経過とともにペーストＰｓｔが濡れ広がったために、図４（ｂ）に示すように、各描画線Ｃに沿ったペーストＰｓｔの幅が太くなった（その分、ペーストＰｓｔの高さは全体として低くなる）場合であっても、塗布状態が良好であるとの判断をすることができる。

これは、塗布されたペーストＰｓｔの濡れ広がる前と濡れ広がった後とでは、描画線Ｃに沿ったペーストＰｓｔの幅が異なっても（太くなっても）、輪郭Ｇの長さ（輪郭長）はそれほど変わらない（長辺と短辺で濡れ広がり方が均一であれば、長辺の長さの変化量が全体の輪郭長の変化に及ぼす割合は無視できる程度に小さい）という点に注目し、塗布されたペーストＰｓｔの輪郭長が基準範囲内に入っていれば塗布状態は良好であると判断するアルゴリズムを採用していることによる。

塗布されたペーストＰｓｔの濡れ広がる前のペーストＰｓｔの輪郭長と、濡れ広がった後のペーストＰｓｔの輪郭長とがそれほど変わらないことは、図５（ａ）に示す十字の図形と、図５（ｂ）に示す十字の図形は縦寸法及び横寸法がそれぞれ「ａ」で同一であって、その太さは図５（ａ）については「ｗ」、図５（ｂ）については「ｗ′（＞ｗ）」と異なるが、図５（ａ）の十字の図形の輪郭Ｇの長さ（輪郭長）と、図５（ｂ）の十字の図形の輪郭Ｇの長さはともに「４×ａ」で等しいことからも分かる。

また、このような検査方法では、基板Ｐｂ上に塗布されたペーストＰｓｔの輪郭Ｇが抽出できればよいので、ペーストＰｓｔの材質が、基板Ｐｔ上に塗布された状態で中央の峰の部分における光の反射が不順になり易いものであった場合であっても検査精度に影響はなく、正確な検査結果を得ることができる。

上記塗布状態検査方法によってペーストＰｓｔの塗布状態が不良であると判断された場合には、ペースト塗布装置１の何れかの箇所において異常があると考えられるので、その際にはオペレータはペースト塗布装置１の点検を行うことになる。一方、ペーストＰｓｔの塗布状態が良好であると判断された場合には、ペーストＰｓｔが塗布された基板Ｐｂはそのまま下流の工程であるダイボンディング工程へ送られることになる。

以上説明したように、本実施の形態における塗布状態検査方法は、塗布対象としての基板Ｐｂ上に所定の描画パターンで塗布された粘性材料であるペーストＰｓｔの塗布状態を検査する塗布状態検査方法であり、基板Ｐｂ上に塗布されたペーストＰｓｔを撮像してその画像を取り込む工程（ステップＳＴ１）と、取り込んだ画像に基づいて、基板Ｐｂ上に塗布されたペーストＰｓｔの輪郭Ｇを抽出する工程（ステップＳＴ２）と、抽出したペーストＰｓｔの輪郭ＧからペーストＰｓｔの輪郭長を求める工程（ステップＳＴ３）と、求めたペーストＰｓｔの輪郭長をそのペーストＰｓｔの描画パターンに対応して定められた輪郭長の基準範囲と比較し、ペーストＰｓｔの輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定を行う工程（ステップＳＴ５及びステップＳＴ６）と、ペーストＰｓｔの輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定結果に基づいてペーストＰｓｔの塗布状態の良否判断を行う工程（ステップＳＴ７及びステップＳＴ８）を含むものとなっている。

本実施の形態における塗布状態検査方法では、基板Ｐｂ上に所定の描画パターンで塗布されたペーストＰｓｔを撮像して取り込んだ画像に基づいて、基板Ｐｂ上に塗布されたペーストＰｓｔの輪郭Ｇを抽出し、その抽出したペーストＰｓｔの輪郭Ｇから求められるペーストＰｓｔの輪郭長がそのペーストＰｓｔの描画パターンに対応して定められた輪郭長の基準範囲内にあるかどうかによってペーストＰｓｔの塗布状態の良否判断を行うようになっているので、ペーストＰｓｔが濡れ広がり易い材質からなる場合や、光の反射が不順になり易い材質からなる場合であっても、ペーストＰｓｔの基板Ｐｂ上での塗布状態の正確な検査結果を得ることができる。

粘性材料が濡れ広がり易い材質からなる場合や、光の反射が不順になり易い材質からなる場合であっても、塗布対象上への塗布状態の正確な検査結果を得ることができる塗布状態検査方法を提供する。

Ｐｓｔ ボンディングペースト（粘性材料）
Ｇ 輪郭
Ｐｂ 基板（塗布対象）

Claims (1)

1. 塗布対象上に所定の描画パターンで塗布された粘性材料の塗布状態を検査する塗布状態検査方法であって、
   塗布対象上に塗布された粘性材料を撮像してその画像を取り込む工程と、
   取り込んだ画像に基づいて、塗布対象上に塗布された粘性材料の輪郭を抽出する工程と、
   抽出した粘性材料の輪郭から粘性材料の輪郭長を求める工程と、
   求めた粘性材料の輪郭長をその粘性材料の描画パターンに対応して定められた輪郭長の基準範囲と比較し、粘性材料の輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定を行う工程と、
   粘性材料の輪郭長が基準範囲内にあるかどうかの判定結果に基づいて粘性材料の塗布状態の良否判断を行う工程とを含むことを特徴とする塗布状態検査方法。

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