JP2016205958A - Method for correcting movable head position of x-y substrate inspection device, and x-y substrate inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X−Y基板検査装置の可動ヘッド位置補正方法およびX−Y基板検査装置に関する。 The present invention relates to a movable head position correction method for an XY substrate inspection apparatus and an XY substrate inspection apparatus.
プリント配線基板等の検査装置として、可動のプローブを検査対象の基板に接触させて検査行うX−Y基板検査装置が知られている。このX−Y基板検査装置は、フライングプローブと称される検査対象の基板に接触させるプローブを搭載した可動ヘッドをX−Y平面(二次平面)上で進退移動させて目標位置でプローブを検査対象基板に接触させて検査を行う。この可動ヘッドをX−Y平面上に駆動させるX−Y直交2軸駆動機構は、可動ヘッドをボールネジで移動させるY軸駆動ユニットと、このY軸駆動ユニットをY軸と直交するX軸方向にボールネジで移動させるX軸駆動ユニットを備えている。なお、ここでは、可動ヘッドをボールネジでボールネジ方向に移動させるユニットをY軸駆動ユニットといい、このY軸駆動ユニットをY軸に直交方向にボールネジで移動させる機構をX軸駆動ユニットという。 As an inspection apparatus for a printed wiring board or the like, an XY board inspection apparatus that performs inspection by bringing a movable probe into contact with a substrate to be inspected is known. This XY substrate inspection device inspects a probe at a target position by moving a movable head mounted with a probe called a flying probe, which is brought into contact with a substrate to be inspected, on an XY plane (secondary plane). An inspection is performed by contacting the target substrate. An XY orthogonal two-axis drive mechanism for driving the movable head on the XY plane includes a Y-axis drive unit for moving the movable head with a ball screw, and the Y-axis drive unit in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis. An X-axis drive unit that is moved by a ball screw is provided. Here, a unit that moves the movable head in the ball screw direction with a ball screw is referred to as a Y-axis drive unit, and a mechanism that moves the Y-axis drive unit with a ball screw in a direction orthogonal to the Y axis is referred to as an X-axis drive unit.
図面を参照して説明する。図6は、X−Y基板検査装置のX−Y直交2軸駆動機構の平面を説明のため簡易に表したものである。X−Y直交2軸駆動機構は、図面上、長尺であるX軸方向に駆動するX軸駆動ユニット10と、短尺であるY軸方向に駆動するY軸駆動ユニット14とを備える。X軸駆動ユニット10は、Y軸方向の一方の端部(Xの一側)に設置されたX軸ボールネジ11と、Y軸方向の他端(Xの他側)に設置されたX軸リニアガイド12を備えている。Y軸駆動ユニット14は、X軸ボールネジ11とX軸リニアガイド12との間に掛けわたされて設けられており、Y軸ボールネジ15によってプローブ18を搭載する可動ヘッド17をY軸方向に移動させる。X軸駆動ユニット10は、Y軸駆動ユニット14をX軸方向に移動させる。
This will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a simplified representation of the plane of the XY orthogonal two-axis drive mechanism of the XY substrate inspection apparatus for explanation. The XY orthogonal two-axis drive mechanism includes an
X軸ボールネジ11、Y軸ボールネジ15は、図示しない制御装置の制御のもとサーボモータによって駆動され、X軸方向、Y軸方向の任意の座標位置(Xi,Yi)に可動ヘッド17を移動させることができ、プローブ18は、指定された位置で下降して被検査対象の基板に接触させることができる。
なお、可動ヘッド17には、カメラ19が設けられており、このカメラ19で、プローブ18が被測定対象の位置に正確に到達したかを判定することができる。
The
The
X軸駆動ユニット、Y軸駆動ユニットとも、ボールネジを駆動することで、摩擦熱によってボールネジの温度が上昇する。このボールネジの温度変化により、ボールネジのピッチがずれて、可動ヘッドの目標座標を指示する制御指令値と、実際の移動量との間にずれが生ずる。これを図面で説明する。 By driving the ball screw in both the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit, the temperature of the ball screw rises due to frictional heat. Due to the temperature change of the ball screw, the pitch of the ball screw is shifted, and a shift occurs between the control command value for instructing the target coordinates of the movable head and the actual movement amount. This will be described with reference to the drawings.
図7の(a)に示されるように、可動ヘッド17をx(μm)移動させる場合、ボールネジの理論上のピッチをp(μm)とすると、ボールネジをA=x/pだけ回転させる。例えば温度上昇があると、ボールネジは熱膨張の影響でピッチが大きくなるので、図7(b)に示すように、A回転させても、移動量はxとならず、温度によって、x+ΔxとΔx分増加してしまう。
As shown in FIG. 7A, when the
ボールネジは、剛性が要求されるため、鋼鉄製がほとんどである。鋼鉄は、熱膨張係数がわりと大きな材質であるため、温度が上昇することで、可動ヘッドの位置制御にずれ(誤差)が発生しやすい問題がある。 Since ball screws are required to be rigid, they are mostly made of steel. Since steel is a material having a rather large thermal expansion coefficient, there is a problem that a deviation (error) is likely to occur in the position control of the movable head due to an increase in temperature.
このような温度変化による移動量のずれを補正する方法として、次の二つの手法が考えられる。第1は、リニアスケールのような温度変化が少ない精密なスケールを設け、このスケールで実際の移動量を測定して、温度変化による移動量のずれを補正しながら、移動を制御する方法である。この温度変化の小さいスケールでその都度移動量を測定しながら移動制御をしようとすると、移動制御に時間がかかり、検査時間もかかってしまう問題がある。また、リニアスケールのような高価で精密な機器が必要で、装置のコストが大きくなる問題がある。
上述の特許文献1は、温度変化によるずれ量を測定するものではないが、リニアスケールを用いて実際の移動量を検出しているので、温度変化による生ずるずれも測定して制御の補正を行うことができる。
The following two methods can be considered as a method of correcting the shift of the movement amount due to such a temperature change. The first is a method of controlling movement while providing a precise scale with little temperature change such as a linear scale, measuring the actual movement amount with this scale, and correcting the shift of the movement amount due to temperature change. . If the movement control is performed while measuring the movement amount each time on a scale with a small temperature change, there is a problem that the movement control takes time and inspection time. In addition, an expensive and precise device such as a linear scale is required, which increases the cost of the apparatus.
Although the above-mentioned patent document 1 does not measure a deviation amount due to a temperature change, since an actual movement amount is detected using a linear scale, a deviation caused by a temperature change is also measured to correct the control. be able to.
また、第2の手法として、温度の変化量を測定し、ボールネジの熱膨張係数から移動量の補正値を計算して、ボールネジに回転を与えるサーボモータに対する指令値に反映を行う方法が考えられる。この手法では、温度を測定する場所によって測定した温度にも誤差があるため、補正量の誤差も大きくなる。例えば、ボールネジの端部と中央部では温度も相違するため、ボールネジのどの部分かによっても温度変化によるずれ量が異なってくる。 Further, as a second method, a method of measuring the amount of change in temperature, calculating a correction value of the movement amount from the thermal expansion coefficient of the ball screw, and reflecting it in a command value for a servo motor that rotates the ball screw can be considered. . In this method, since there is an error in the temperature measured depending on the place where the temperature is measured, the correction amount error also increases. For example, the temperature differs between the end portion and the central portion of the ball screw, so that the amount of deviation due to temperature change differs depending on which portion of the ball screw.
本発明は、上述の課題を解決するもので、可動ヘッドに搭載されているカメラを用いて、事前にX軸駆動ユニットおよびY軸駆動ユニットのボールネジの温度変化による移動した目標位置のずれを検出して、検査工程で、温度変化によって生ずる位置ずれを補正するようにする方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and detects a shift of a target position moved in advance by a temperature change of a ball screw of an X-axis drive unit and a Y-axis drive unit using a camera mounted on a movable head. Then, it aims at providing the method and apparatus which correct | amend the position shift which arises by a temperature change at a test process.
上述の課題を解決するため、本発明の一側面は、プローブを搭載した可動ヘッドをX−Y平面上に進退移動可能とするX−Y直交2軸駆動機構を備え、このX−Y直交2軸駆動機構は、直交するX軸駆動ユニットと、Y軸駆動ユニットと、X軸駆動ユニットおよびY軸駆動ユニットの駆動を制御する制御装置とを備え、X軸駆動ユニットは、Y軸駆動ユニットをX軸方向の一側に設けられたX軸ボールネジと少なくとも他側に設けられたリニアガイドによってX軸方向に移動させ、Y軸駆動ユニットは、可動ヘッドをY軸ボールネジによってY軸方向に移動させるX−Y基板検査装置の可動ヘッド位置補正方法であって、X軸方向及びY軸方向にそれぞれ座標値が既知の基準マークを設置し、可動ヘッドをX軸方向およびY軸方向の基準マークの目標位置に移動させ、移動した位置でX軸方向およびY軸方向の基準マークを撮像し、移動した位置の基準マークからのずれ量を検出する工程を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, one aspect of the present invention includes an XY orthogonal two-axis drive mechanism that enables a movable head mounted with a probe to move forward and backward on an XY plane. The axis drive mechanism includes an orthogonal X-axis drive unit, a Y-axis drive unit, and a control device that controls the drive of the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit. The X-axis drive unit includes the Y-axis drive unit. The X-axis ball screw provided on one side in the X-axis direction and a linear guide provided on at least the other side move the X-axis direction, and the Y-axis drive unit moves the movable head in the Y-axis direction using the Y-axis ball screw. A movable head position correction method for an XY substrate inspection apparatus, wherein reference marks whose coordinate values are known are set in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, Moving the target position, imaging a reference mark of the X-axis direction and the Y-axis direction movement position, characterized in that it comprises a step of detecting a shift amount from the reference mark of the moved position.
なお、基板検査の工程で、検出したずれ量に基づいてX軸駆動ユニットおよびY軸駆動ユニットに与える指令値を補正する工程を含むことが好ましい。また、基準マークは、熱膨張係数の小さい材料の部材にカメラの視野範囲内に入る距離の周期で印刷または刻印されたことが好ましく、検出する工程は、周期的に実行することが好ましい。 It is preferable that the substrate inspection process includes a step of correcting command values given to the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit based on the detected deviation amount. The reference mark is preferably printed or engraved on a member made of a material having a small thermal expansion coefficient at a period that falls within the field of view of the camera, and the detecting step is preferably executed periodically.
本発明の他の側面は、プローブを搭載した可動ヘッドをX−Y平面上に進退移動可能とするX−Y直交2軸駆動機構を備え、このX−Y直交2軸駆動機構は、直交するX軸駆動ユニットと、Y軸駆動ユニットと、前記X軸駆動ユニットおよびY軸駆動ユニットの駆動を制御する制御装置とを備え、X軸駆動ユニットは、Y軸駆動ユニットをX軸方向の一側に設けられたX軸ボールネジと少なくとも他側に設けられたリニアガイドによってX軸方向に移動させ、Y軸駆動ユニットは、可動ヘッドをY軸ボールネジによってY軸方向に移動させるX−Y基板検査装置であって、X軸方向及びY軸方向にそれぞれ座標値が既知の基準マークが設けられ、制御装置は、可動ヘッドをX軸方向およびY軸方向の基準マークの目標位置に移動させ、移動した位置でX軸方向およびY軸方向の基準マークを撮像し、移動した位置の基準マークからのずれ量を検出する手段を備えたことを特徴とする。 Another aspect of the present invention includes an XY orthogonal biaxial drive mechanism that enables a movable head mounted with a probe to move forward and backward on an XY plane, and the XY orthogonal biaxial drive mechanism is orthogonal. An X-axis drive unit, a Y-axis drive unit, and a control device that controls driving of the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit are provided. The X-axis drive unit moves the Y-axis drive unit to one side in the X-axis direction. An X-Y board inspection apparatus in which the Y-axis drive unit moves the movable head in the Y-axis direction by the Y-axis ball screw, and the Y-axis drive unit moves the X-axis direction by the X-axis ball screw provided in the X-axis and the linear guide provided at least on the other side. A reference mark having a known coordinate value is provided in each of the X-axis direction and the Y-axis direction, and the control device moves the movable head to the target position of the reference mark in the X-axis direction and the Y-axis direction. Imaging a reference mark of the X-axis direction and the Y-axis direction position, and further comprising a means for detecting a deviation amount from the reference mark of the moved position.
なお、制御装置は、検出したずれ量に基づいてX軸駆動ユニットおよびY軸駆動ユニットに与える指令値を補正する手段を備えたことが好ましい。また、基準マークは、熱膨張係数の小さい材料の部材にカメラの視野範囲内に入る距離の周期で印刷または刻印されたことが好ましく、制御装置は、ずれ量を周期的に検出する手段を備えることが好ましい。 Note that the control device preferably includes means for correcting command values to be given to the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit based on the detected deviation amount. The reference mark is preferably printed or engraved on a member made of a material having a small coefficient of thermal expansion at a cycle of a distance that falls within the field of view of the camera, and the control device includes means for periodically detecting the shift amount. It is preferable.
本発明によれば、ボールネジの温度変化によって生ずる可動ヘッドの位置ずれを補正することができる。また、検査時間が長くならず、装置コストも安価にできる。 According to the present invention, it is possible to correct the displacement of the movable head caused by the temperature change of the ball screw. Further, the inspection time is not lengthened, and the apparatus cost can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るX−Y基板検査装置のX−Y直交2軸駆動機構の駆動制御構成を説明する図であり、図2は、X−Y直交2軸駆動機構のX−Y平面での構成を示す平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a drive control configuration of an XY orthogonal two-axis drive mechanism of an XY substrate inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an XY orthogonal two-axis drive mechanism. It is a top view which shows the structure in XY plane.
X−Y直交2軸駆動機構は、図面上長尺であるX軸方向に駆動するX軸駆動ユニット10と、X軸と直交し図面上短尺のY軸方向に駆動するY軸駆動ユニット14と、制御装置20とを備える。X軸駆動ユニット10は、X軸ボールネジ11と、このX軸ボールネジ11を回転駆動するX軸サーボモータ13を備える。また、Y軸駆動ユニット14は、Y軸ボールネジ15と、このY軸ボールネジを回転駆動するY軸サーボモータ16を備える。Y軸駆動ユニット14は、可動ヘッド17を搭載しており、可動ヘッド17は、プローブ18、カメラ19を備えている。
The XY orthogonal two-axis drive mechanism includes an
X軸サーボモータ13、Y軸サーボモータ16は、いずれも制御装置20からの制御により駆動され、X軸駆動ユニット10は、Y軸駆動ユニット14をX軸方向に移動させ、Y軸駆動ユニット14は、可動ヘッド17をY軸方向に移動させて、制御装置20が指示するX−Y座標位置に可動ヘッド17を移動させる。
Both the
なお、図2では、X軸駆動ユニット10は、X軸ボールネジ11の他側に一つのX軸リニアガイド12が表されているだけであるが、X軸ボールネジ11に沿ってリニアガイドを設けてもよく、それによってX軸駆動ユニット10の動作には変わりはない。また、Y軸駆動ユニット14では、Y軸ボールネジ15が表されているが、ボールネジを用いた位置決め駆動装置として、一つまたは二つのリニアガイドを備えているが説明を簡単にするため図示を省略した。
In FIG. 2, the
可動ヘッド17には、X−Y面に直交する方向(Z方向)に移動できるプローブ18が設けられており、基板検査時には、制御装置20の制御により検査対象の基板の所定位置(検査ポイント)に下降して、基板と接触し基板を検査することができる。また、可動ヘッド17には、カメラ19が取り付けられており、基板検査時には、プローブ18が到達した位置の画像を取得してプローブ18が被検査対象の基板の指示した位置に移動したかを判定することができる。
The
本実施の形態では、X軸駆動ユニット10のX軸ボールネジ11、Y軸駆動ユニット14のX軸ボールネジ15が温度変化したときの、指令値(目標位置)と実際の移動した位置とのずれを検出するために、X−Y平面の検査対象の基板が搭載されるステージ21のX軸方向の一方、すなわち、X軸リニアガイド12の内側に、座標位置が既知の基準マークを配列したX軸基準マーク列22を配置し、また、ステージ21のX軸方向端部にY軸基準マーク列23を配置している。
ここでは、基準マーク列は、基準マークが線状に配列されたものをいい、個々のマークを基準マークという。
In the present embodiment, the difference between the command value (target position) and the actual moved position when the temperature of the X-axis ball screw 11 of the
Here, the reference mark row refers to a reference mark arranged in a line, and each mark is referred to as a reference mark.
このX軸基準マーク列22、Y軸基準マーク列23は、周期的に画像認識用のマークを印刷あるいは刻印したものである。基準マークが印刷あるいは刻印される媒体は、熱膨張係数が小さく、環境変化による精度の劣化のない材質のもの、たとえば石英ガラスが好ましい。X軸基準マーク列22、Y軸基準マーク列23は、基板が搭載されるステージ21の端部に直接印刷あるいは刻印されたものでもよく、また、ステージ21に精密位置合わせをして貼付されたものでもよい。また、ステージ21とは別に可動ヘッド17のカメラ19により基準マークが撮像されてマークが認識されればよいので、ステージ21とは別に設けられてもよい。
The X-axis
X軸基準マーク列22、Y軸基準マーク列23の基準マークは、カメラ19で取り込まれ、画像処理でマークとカメラの中心との距離を計算できる画像処理用のマークが好ましい。このようなマークとしては、丸点とか、あるいは十字のようなものであればよい。また、基準マークは、周期的に配置される。カメラ19の視野範囲(画角)が、例えば3mm程度あった場合、3mm間隔で印刷、刻印する。これは、カメラ19の視野内に基準マークが入れば、画像処理でカメラの中心(光軸)からの距離を計算することができるためである。このように、X軸基準マーク列22、Y軸基準マーク列23に設けられる基準マークは、精密な工作機械等に用いられるリニアスケールのような目盛は必要としない。基準マーク自体の精度も、カメラ19の分解能にもよるが、X−Y直交2軸駆動機構の駆動制御精度程度でよく、リニアスケールに要求される精度を必要としない。
The reference marks in the X-axis
X軸基準マーク列22、Y軸基準マーク列23は、個々の基準マークの座標を既知とするため、位置合わせてして設けられる。この基準マークは、可動ヘッドが指令された目標位置に移動したときカメラの視野範囲に入ればよいため、基準マーク自体には、スケールの様に座標位置を示す数値の表示を必要とせず、同じマークの周期的な配列でよい。また、個々の基準マークはその座標値が既知であるので、制御装置が基準マークの座標値を指令値として指示すれば、可動ヘッド17は、指令された基準マークの座標値の位置に到達し、もし、ずれがなければ、カメラ19の視野中心に基準マークが位置することになる。
The X-axis
次に、図3、および図4、図5を参照してボールネジの温度変化によって生ずるずれ量を検出して位置補正を行う動作を説明する。
図3は、ボールネジで可動ヘッド17を矢印方向に移動させてカメラ19で基準マークを撮像し、基準マークと移動した目標位置(理論座標)とのずれ量を求める動作を説明する図である。図4は、ずれ量を検出する動作を説明するフローチャートであり、図5は、検出したずれ量によって基板検査時に指令値を補正する動作を説明するフローチャートである。
Next, with reference to FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5, the operation of detecting the amount of deviation caused by the temperature change of the ball screw and correcting the position will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of moving the
まず、基板検査に先立って、X軸方向とY軸方向に生ずる温度変化による目標位置と基準マークとのずれ量を検出する。 First, prior to the substrate inspection, a deviation amount between the target position and the reference mark due to a temperature change occurring in the X-axis direction and the Y-axis direction is detected.
ずれは、温度変化、特に摩擦熱によるボールネジの熱膨張によって生ずるので、ずれ量の検出は、温度上昇がある程度飽和した段階で行う。例えば、検査開始前にボールネジの温度は室温状態であるとすると、温度が上昇してほぼ飽和する段階、例えば、室温から20℃程度上昇した段階で、温度上昇によって生じるずれ量を検出する。温度が上昇する途中の状態では、ずれ量も変化し、指令値に補正すべき値も変化していると考えられるので、ある程度温度変化が飽和する段階で検出することが好ましい。さらに、温度変化は、運転状態で変わってくるので、周期的にずれ量を取り直すようにする。また、ボールネジでの位置で温度も微妙に変わってくると考えられるので、X軸方向、Y軸方向を複数の領域に分けて、複数の領域に移動したときのずれ量を検出する。これらの移動位置によって異なって検出したずれ量は、それぞれの項目ごとにテーブルを作成して記憶しておく。このテーブルに記憶された値は、検査時の可動ヘッドの移動制御の際に読み出して指令値(目標座標値)を補正する。 Since the deviation is caused by temperature change, particularly thermal expansion of the ball screw due to frictional heat, the deviation amount is detected when the temperature rise is saturated to some extent. For example, assuming that the temperature of the ball screw is in the room temperature state before the start of the inspection, a deviation amount caused by the temperature rise is detected at a stage where the temperature rises and becomes almost saturated, for example, a stage where the temperature rises by about 20 ° C. In a state where the temperature is rising, the deviation amount is also changed, and the value to be corrected to the command value is also considered to be changed. Therefore, it is preferable to detect when the temperature change is saturated to some extent. Further, since the temperature change changes depending on the operation state, the deviation amount is periodically taken again. Also, since the temperature is considered to change slightly depending on the position of the ball screw, the amount of deviation when moving to a plurality of regions is detected by dividing the X-axis direction and the Y-axis direction into a plurality of regions. A deviation amount detected differently depending on the movement position is stored by creating a table for each item. The values stored in this table are read out during the movement control of the movable head at the time of inspection to correct the command value (target coordinate value).
まず、温度変化によるずれ量を検出する条件になったかを判断する(ステップS1)。例えば、運転開始して所定時間たったか、前回の検出から所定時間たったか、所定距離の移動を行ったか、所定ポイント数検査した、あるいはボールネジの温度が所定温度になった等の条件を満足した場合に、ずれ量の検出動作に移行する。 First, it is determined whether a condition for detecting a deviation amount due to a temperature change is satisfied (step S1). For example, whether a predetermined time has elapsed since the start of operation, a predetermined time has elapsed since the previous detection, a predetermined distance has been moved, a predetermined number of points have been inspected, or the temperature of the ball screw has reached a predetermined temperature, etc. In this case, the operation shifts to a shift amount detection operation.
ずれ量の検出動作条件を満足すると、X軸駆動ユニット10でのずれ量の検出を行う。ずれ量の検出は、X軸、Y軸どちらのずれ量から検出してもよいが、ここでは、X軸、Y軸の順でずれ量の検出を行うことで説明する。X軸駆動ユニット10を駆動して、可動ヘッド17をX軸の原点位置に合わせ、可動ヘッド17をX軸基準マークの理論座標に移動させる(ステップS2)。原点位置は通常、ステージ21の端部に設けられており、可動ヘッドの動作範囲(X−Y)の基点となる位置である。まず、可動ヘッド17をその原点に合わせてから、温度変化によるずれ量を検出する任意の目標座標、実際にはX軸基準マーク列22中のある目的とする基準マークの座標位置に移動させる。例えば、このとき、X軸ボールネジ11側のYの座標を「0」とし、可動ヘッド17をX軸基準マーク列22側に寄せたままでY軸駆動ユニット14をX軸方向に移動させるとすると、目標座標位置として、(Xi,Y0)の指令値を与える。
When the shift amount detection operation condition is satisfied, the shift amount in the
次に、X軸可動ユニット10により、可動ヘッド17が指令した目標座標位置に到達すると、可動ヘッド17のカメラ駆動機構の一部をなすアクチュータ等を動作させて、目的の基準マークを取り込める位置にカメラ19を位置させる動作を行う。
Next, when the X-axis
カメラ19が、指示するX軸基準マーク列22の基準マーク位置に到達すると、カメラ19で目標座標位置の基準マークを撮像し、可動ヘッド17が移動した位置の基準マークの座標(理論座標)からのずれ量Δxを検出する(ステップS3)。この検出は、例えば、画像として取り込んだ基準マークの中心位置とカメラ19の中心軸との距離を画像処理によって求める。カメラ19の分解能が1μm程度であれば、ほぼ同程度の精度で、X軸基準マーク列22の基準マークと実際の可動ヘッド17の移動した位置とのずれ量を検出できる。
When the
X軸基準マーク列22側でのずれ量Δxを検出すると、こんどは、Y軸方向のずれ量Δyの検出を行う。ステップS2、S3と同様に、可動ヘッド17をY軸の原点に合わせ、Y軸駆動ユニット14に目標座標位置として、任意のY座標(X0,Yi)の指令値を与えて、可動ヘッド17をY軸基準マーク列23の目標とする基準マークの目標座標位置に移動させる(ステップS4)。
When the amount of deviation Δx on the X-axis
目標座標位置に移動すると、カメラ19でY軸基準マーク列23側の目標座標位置の基準マークを撮像し、可動ヘッド17が移動した位置の基準マークの座標(理論座標)からのずれ量Δyを検出する(ステップS5)。このステップS5は、ステップS3と同じ動作をY軸基準マーク列23側の基準マークに対して行うことである。
When moving to the target coordinate position, the
得られたX軸基準マーク列22の基準マークと可動ヘッド17とのずれ量Δxと、Y軸基準マーク列23の基準マーク列と可動ヘッド17とのずれ量Δyの値は、それぞれステップS3、S5で移動距離に対応した値として、テーブルに記憶しておく。
The obtained deviation amount Δx between the reference mark of the X-axis
ずれ量Δx、Δyは、X軸ボールネジ11、Y軸ボールネジ14の部署の位置(可動ヘッドの移動位置)によって微妙に異なると考えられるので、補正に必要な数のサンプル数分、ステップS2〜ステップS5の動作を繰り返す(ステップS6)。これらの取得したずれ量Δx、Δyは、温度変化によるずれ量の補正のためのテーブルに移動位置等の項目ごとに記憶しておく。
なお、上記フローでは、ずれ量をX軸方向、Y軸方向をそれぞれ1回ずつ測定しているが、X軸方向を所定数測定し、その後Y軸方向を所定数測定するようにしてもよい。
The shift amounts Δx and Δy are considered to be slightly different depending on the position of the department of the
In the above flow, the amount of deviation is measured once each in the X-axis direction and the Y-axis direction. However, a predetermined number of X-axis directions may be measured, and then a predetermined number of Y-axis directions may be measured. .
次に、基板検査時の可動ヘッド17の位置補正の動作を説明する。
可動ヘッド17を座標位置xi,yiへ移動させたときの補正すべき、xi,yiの値は、ステップS3、S5で求めたxi,yi位置での温度上昇によってずれ量Δx,Δyだけ、実際の移動距離が長くなるため、目標座標位置の指令値としては、(xi−Δx,yi−Δy)として、ずれ量によって、与える指令値を補正する。目標座標位置に対応する補正値を読み出し、目標座標値に補正値を加えた指令値を与えて、X軸駆動ユニット10、Y軸駆動ユニット14を制御して、可動ヘッド17を目標座標位置に移動させる(ステップS10〜S13)。なお、ずれ量Δx,Δyをそのまま用いるのではなく、例えば、ずれ量に基づいて作成した補正係数を用いてもよく、あるいはピッチの補正値としてもよい。
Next, the operation for correcting the position of the
The values of x i and y i to be corrected when the
基板検査時の制御では、補正値となるx,yのずれ量Δx,Δyの値をそれぞれのテーブルから取り出して、X軸方向、Y方向の座標(xi,yi)の値により補正を行って指令値を与える。 In the control at the time of substrate inspection, the values of x and y deviation amounts Δx and Δy serving as correction values are taken out from the respective tables, and correction is performed based on the values of the coordinates (x i , y i ) in the X axis direction and the Y direction. Go and give the command value.
また、ずれ量、すなわち補正値は、基板検査装置ごとの個体差があるため、検査を行う前に装置ごとに取得して、補正のための係数を求めて、テーブルに記憶しておく。また、検査中も、定期的にずれ量を取り直して、記憶しておき、検査時に補正を行う。 Further, since there is an individual difference for each substrate inspection apparatus, the deviation amount, that is, the correction value is acquired for each apparatus before the inspection is performed, and a coefficient for correction is obtained and stored in a table. Also, during the inspection, the deviation amount is periodically taken back and stored, and correction is performed during the inspection.
なお、上述の説明では、可動ヘッド17は一つとして説明したが、可動ヘッド17は複数あってもよく、Y軸駆動ユニットは可動ヘッドごとに複数あってもよい。このとき、X軸駆動ユニットとして、可動ヘッドごとにX軸ボールネジを設けて可動ヘッドを移動させ、リニアガイドは、二つの可動ヘッドごとに設けてもよく、また共用してもよい。さらに、可動ヘッドは、X−Y平面の両側に設けて、被検査対象の基板を両面から検査するものでもよい。
In the above description, the number of
10 X軸駆動ユニット
11 X軸ボールネジ
12 X軸リニアガイド
13 X軸サーボモータ
14 Y軸駆動ユニット
15 Y軸ボールネジ
16 Y軸サーボモータ
17 可動ヘッド
18 プローブ
19 カメラ
20 制御装置
21 ステージ
22 X軸基準マーク列
23 Y軸基準マーク列
DESCRIPTION OF
Claims (8)
このX−Y直交2軸駆動機構は、直交するX軸駆動ユニットと、Y軸駆動ユニットと、前記X軸駆動ユニットおよび前記Y軸駆動ユニットの駆動を制御する制御装置とを備え、
前記X軸駆動ユニットは、前記Y軸駆動ユニットをX軸方向の一側に設けられたX軸ボールネジと少なくとも他側に設けられたリニアガイドによってX軸方向に移動させ、
前記Y軸駆動ユニットは、前記可動ヘッドをY軸ボールネジによってY軸方向に移動させる
X−Y基板検査装置の可動ヘッド位置補正方法であって、
X軸方向及びY軸方向にそれぞれ座標値が既知の基準マークを設置し、
前記可動ヘッドを前記X軸方向およびY軸方向の前記基準マークの目標位置に移動させ、移動した位置で前記X軸方向および前記Y軸方向の前記基準マークを撮像し、移動した位置の前記基準マークからのずれ量を検出する工程を含む
ことを特徴とするX−Y基板検査装置の可動ヘッド位置補正方法。 An XY orthogonal two-axis drive mechanism that enables a movable head carrying a probe to move forward and backward on an XY plane,
The XY orthogonal two-axis drive mechanism includes an orthogonal X-axis drive unit, a Y-axis drive unit, and a control device that controls driving of the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit.
The X-axis drive unit moves the Y-axis drive unit in the X-axis direction by an X-axis ball screw provided on one side in the X-axis direction and a linear guide provided at least on the other side,
The Y-axis drive unit is a movable head position correction method for an XY substrate inspection apparatus, wherein the movable head is moved in the Y-axis direction by a Y-axis ball screw,
Install reference marks with known coordinate values in the X-axis direction and Y-axis direction,
The movable head is moved to the target position of the reference mark in the X-axis direction and the Y-axis direction, the reference mark in the X-axis direction and the Y-axis direction is imaged at the moved position, and the reference at the moved position is taken. A method for correcting a movable head position of an XY substrate inspection apparatus, comprising a step of detecting a deviation amount from a mark.
基板検査の工程で、検出した前記ずれ量に基づいて前記X軸駆動ユニットおよび前記Y軸駆動ユニットに与える指令値を補正する工程を
含むことを特徴とするX−Y基板検査装置の可動ヘッド位置補正方法。 In the XY substrate inspection apparatus movable head position correction method according to claim 1,
A movable head position of an XY substrate inspection apparatus, comprising: a step of correcting command values given to the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit based on the detected deviation amount in a substrate inspection step Correction method.
前記基準マークは、熱膨張係数の小さい材料の部材に前記カメラの視野範囲内に入る距離の周期で印刷または刻印された
ことを特徴とするX−Y基板検査装置の可動ヘッド位置補正方法。 In the movable head position correction method of the XY board | substrate inspection apparatus of Claim 1 or 2,
The reference mark is printed or engraved on a member made of a material having a small coefficient of thermal expansion at a cycle of a distance that falls within the visual field range of the camera.
このX−Y直交2軸駆動機構は、直交するX軸駆動ユニットと、Y軸駆動ユニットと、前記X軸駆動ユニットおよび前記Y軸駆動ユニットの駆動を制御する制御装置とを備え、
前記X軸駆動ユニットは、前記Y軸駆動ユニットをX軸方向の一側に設けられたX軸ボールネジと少なくとも他側に設けられたリニアガイドによってX軸方向に移動させ、
前記Y軸駆動ユニットは、前記可動ヘッドをY軸ボールネジによってY軸方向に移動させる
X−Y基板検査装置であって、
X軸方向及びY軸方向にそれぞれ座標値が既知の基準マークが設けられ、
前記制御装置は、
前記可動ヘッドを前記X軸方向およびY軸方向の前記基準マークの目標位置に移動させ、移動した位置で前記X軸方向および前記Y軸方向の前記基準マークを撮像し、移動した位置の前記基準マークからのずれ量を検出する手段を
備えたことを特徴とするX−Y基板検査装置。 An XY orthogonal two-axis drive mechanism that enables a movable head carrying a probe to move forward and backward on an XY plane,
The XY orthogonal two-axis drive mechanism includes an orthogonal X-axis drive unit, a Y-axis drive unit, and a control device that controls driving of the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit.
The X-axis drive unit moves the Y-axis drive unit in the X-axis direction by an X-axis ball screw provided on one side in the X-axis direction and a linear guide provided at least on the other side,
The Y-axis drive unit is an XY substrate inspection apparatus that moves the movable head in the Y-axis direction by a Y-axis ball screw,
Reference marks with known coordinate values are provided in the X-axis direction and the Y-axis direction,
The controller is
The movable head is moved to the target position of the reference mark in the X-axis direction and the Y-axis direction, the reference mark in the X-axis direction and the Y-axis direction is imaged at the moved position, and the reference at the moved position is taken. An XY substrate inspection apparatus comprising means for detecting a deviation amount from a mark.
前記制御装置は、検出した前記ずれ量に基づいて前記X軸駆動ユニットおよび前記Y軸駆動ユニットに与える指令値を補正する手段
を備えたことを特徴とするX−Y基板検査装置。 In the XY board | substrate inspection apparatus of Claim 5,
The XY substrate inspection apparatus, wherein the control device includes means for correcting command values given to the X-axis drive unit and the Y-axis drive unit based on the detected deviation amount.
前記基準マークは、熱膨張係数の小さい材料の部材に前記カメラの視野範囲内に入る距離の周期で印刷または刻印された
ことを特徴とするX−Y基板検査装置。 In the XY board | substrate inspection apparatus of Claim 5 or 6,
The XY substrate inspection apparatus, wherein the reference mark is printed or stamped on a member made of a material having a small coefficient of thermal expansion at a period of a distance that falls within the field of view of the camera.
前記制御装置は、前記ずれ量を周期的に検出する手段を備えることを特徴とするX−Y基板検査装置。 In the XY board | substrate inspection apparatus of any one of Claim 5 to 7,
The XY substrate inspection apparatus, wherein the control device includes means for periodically detecting the shift amount.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107576849A (en) * | 2017-07-20 | 2018-01-12 | 中国计量大学 | A kind of PE pipe fitting resistance automatic detection running fix devices of carrying machine vision |
JP2020046660A (en) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | エーピーエス ホールディングス コーポレイション | Sticking device and sticking method |
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JP2008533710A (en) * | 2005-03-08 | 2008-08-21 | マイデータ オートメーション アクチボラグ | Calibration method |
JP2014120724A (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Yamaha Motor Co Ltd | Surface mounter and correction coefficient calculation method of surface mounter |
-
2015
- 2015-04-21 JP JP2015086859A patent/JP2016205958A/en active Pending
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