JP2020034418A - 基板検査装置、検査治具、及びその基板検査方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、検査時の整合を確認するには、専用の検査治具の内部に整合確認用カメラ(照明ユニットを含む)を設置することが必要であるが、基板の高密度化が進み、接触子の増加から検査治具内にカメラ構成を設置するスペースの物理的制約が増して設置が困難な状況がある。
さらに、一対の移動可能な接触子の多数回の接触等での基板の位置ズレに対して、 整合確認用カメラ45が設けられて、検査後にテーブル位置決めマーク47A、47B(符号は57と推定)と基板位置決めマーク2A、2Bを撮像して基板の位置ズレを検出して、第1の実施形態と同様に再位置合せを行っている。
しかし、1枚の基板の全ての回路パターンに接触子を順次移動させて検査する等で、全ての移動の積算時間が掛りすぎて、量産品には不都合な問題がある。
このピン位置群と治具位置マーク位置の取得は、具体的にはピンの先端側を保持する第1ピン保持部材134の加工が完了したした時点でのピン群と治具位置マークの貫通孔を実際に測定した測長値(実測値)で代用している。
しかし、基板検査装置に登録する治具位置データとして、ピン群のずれはXY成分の平均値であって個々のピンのずれ量を問わないので、検査端子が小さい面積や、ピンのずれ量の大きい検査端子で接触が外れる可能性がある。
しかし、基準位置Tに上下のカメラの位置と光軸が一致して、かつ上下カメラの各々の送り機構とワーク送り機構5の3つの座標系が一致していることが条件になる。経時的な動作前後、動作中などに光軸も含め相互にずれる恐れがあり、その一つでもずれた場合には再調整が必要になる。又、この3つの座標系の基準標識(マーク)が開示されておらず、現場での再調整は容易では無い問題がある。
しかし、この作業はテストヘッドを装置に搭載する度に必要であり、作業者の負担になる。又、プローブの動作不良で交換を要する時、テストヘッドを装置から取り外すことになるので再度この作業を行う必要もある。
また、基板検査装置については、マスタースケールを用いて、基板検査装置の測定の基準を共通化して、複数の各基板検査装置の固有の誤差を取り除くキャリブレーションを行っている。
また、複数の各基板検査装置の固有の誤差を取り除くキャリブレーションとしては、主カメラとマスタースケールに依るXY座標系の原点の設定だけでは、まだ各装置の固有の特性が残ることがある。
さらに、基板は設計通りに製造されたものとしているが、基板にも製造工程で対象のマーク位置などに位置誤差のバラツキもある。
上記の様に検査の前に検査治具と基板の位置を認識し、基板に検査治具を位置合せする手段に各種の工夫がなされているが、改善の余地がある。
上記の状況から、複数の基板検査装置、検査治具、及び基板の各々にまだ製造誤差のバラツキに依る誤差要因あることが判る。各部のその要因について適切な処置が必要となる。
本発明の第3の手段は、第1又は2の手段において、検査治具保持部に搬送テーブル上の複数の位置マーク認識する整合カメラが取り付けられており、前記制御装置は、主カメラ又は整合カメラが認識する複数のテーブル位置マークに基づいて、搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び検査治具移動部による検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御座標のX軸及びY軸からのずれを認識し、認識したずれに基づいて、搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び検査治具移動部による検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御を補正する。
本発明の第4の手段は、第3の手段において、基板保持部に校正データのあるXY標準スケールが保持されて、XY標準スケール上の複数の所定位置を主カメラ又は整合カメラが認識することに依り、制御座標が校正されている。
本発明の第6の手段は、第3乃至5の何れかの手段において、制御装置は、所定条件毎に、主カメラ又は整合カメラが認識する複数のテーブル位置マークに基づいて、搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び検査治具移動部による検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御座標のX軸及びY軸からのずれを認識し、認識したずれに基づいて、搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び検査治具移動部による検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御を補正し、補助カメラが認識する複数の治具位置マークに基づいて、検査治具の位置を制御座標上に認識する。
本発明の第8の手段は、第1乃至7の何れかの手段において、制御装置もしくは検査治具が記憶部を有するか、又は制御装置が外部記憶手段に接続される外部インターフェースを有し、制御装置は、検査治具について、光学的に位置合せした光学位置と、電気検査に適合する電気位置との差を認識し、認識した差を表すデータを、個々の検査治具と1対1に関連付けて、記憶部又は外部記憶手段に記憶し、検査治具保持部に保持された検査治具に関連付けられた差を表すデータを記憶部又は外部記憶手段から読出し、読み出した差を表わすデータに基づいて位置合せを行う。
本発明の第11の手段は、第10の手段において、基板保持部に、校正データのあるXY標準スケールを保持させる工程と、主カメラ又は整合カメラが、搬送テーブルと相対的に移動して、XY標準スケール上の複数の所定位置を認識する工程と、制御装置が、認識された複数の所定位置により、制御座標を校正する工程と、を更に含む。
本発明の第13の手段は、第10乃至12の何れかの手段において、主カメラ又は整合カメラが所定条件毎に、搬送テーブルと相対的に移動して、複数のテーブル位置マークを認識する別のマーク認識工程と、制御装置が、別のマーク認識工程で認識された複数のテーブル位置マークに基づいて、搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び検査治具移動部による検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御座標のX軸及びY軸からのずれを認識する別のずれ認識工程と、制御装置が、別のずれ認識工程で認識したずれに基づいて、搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び検査治具移動部による検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御を補正する工程と、補助カメラが前記所定条件毎に、検査治具と相対的に移動して、複数の治具位置マークを認識する治具位置マーク認識工程と、制御装置が、治具位置マーク認識工程で認識された複数の治具位置マークに基づいて、検査治具の位置を制御座標上に認識する工程と、を更に含む。
制御装置が、認識された複数のレジスト位置マークと複数の基板位置マークからレジストマスクの検査端子からの位置ずれを認識し、その位置ずれを基板の位置の認識に反映させる工程と、を更に含む。
本発明の第15の手段は、第9乃至14の何れかの手段において、用意工程は、基板検査装置として、制御装置又は前記検査治具が記憶部を有する基板検査装置を用意し、基板検査方法は、制御装置が、検査治具について、光学的に位置合せした光学位置と、電気検査に適合する電気位置との差を認識する工程と、制御装置が、認識した差を表すデータを個々の検査治具と1対1に関連付けて記憶部に記憶する工程と、制御装置が、検査治具保持部に保持された検査治具に関連付られた差を表すデータを記憶部から読出す工程と、を更に含み、整合工程は、制御装置が、読み出した差を表わすデータに基づいて、基板と検査治具を整合させる工程を含む。
検査治具本体と、データが記録された記録媒体とを備え、検査治具本体は、基板検査装置の検査治具保持部に保持される治具べースと、検査端子に接触する複数のプローブと、複数のプローブを保持するプローブ保持部と、複数のプローブの先端を検査端子に案内する複数の案内孔がある案内板と、を含み、案内板は、光学的に位置認識が可能な複数の治具位置マークを有しており、記録媒体のデータは複数の治具位置マークの設計上の位置データと、複数の治具位置マークの補正後の位置データと、を含んでおり、補正後の位置データは、基板の複数の検査端子の設計上の検査点と、複数の案内孔の測定位置又は複数のプローブの先端群の測定位置から設定された複数のプローブの接触点群の位置と、が適性に整合するように、複数の治具位置マークの測定位置から補正された複数の治具位置マークの位置データである。
本発明の第20の手段は、第18又は19の手段において、検査治具は基板検査装置によってデータの書込み及び読出しが行われる記憶手段を備え、記憶手段は、記録媒体を含んでいる。
カメラが相対移動して認識する制御座標が直交座標であるので、各々の認識面の複数の位置マークが何れの方向に在っても、その面の位置を中心点と、その回転として制御座標上に適正に認識できる。
基板の複数の検査端子に当接するプローブの先端を摺動可能に案内する案内孔がある案内板に固定の複数の治具位置マークがあるので、複数のプローブ先端の位置バラツキが制限されて安定する。又、2つのカメラは任意の時に各々が対向する複数の位置マークを認識できるので経時変化が判り、位置合せの再現性を確保できる。
カメラは相対移動して位置認識するので、適時のXYスケールの認識と移動部の補正が経時的に必要となることがある。
本発明の第3又は10の手段に依れば、主カメラと整合カメラが認識する複数のテーブル位置マークの位置ずれに基づいて、相対的な移動の制御を補正して制御座標上の移動とカメラの認識の再現性が安定する。搬送テーブルが回転テーブルなどの種々の機構本体の構成に対応が出来る。制御座標上に基板認識位置と検査位置での相対移動(平行移動)を確保できる。
本発明の第5又は12の手段に依れば、補助カメラ位置マークは主カメラ又は整合カメラで制御座標上に位置認識されるので、複数の基板検査装置の組み立て誤差が解消できる。
本発明の第6、13、16の手段に依れば、連続自動検査中にも、所定の条件で所定の複数の位置マーク、装置運用の室温など機構本体の状態を自動認識するので、制御座標上に補正することもできる。これで、検査スタート時の状態を維持し、回復もできる。又、基板面と検査治具の面が制御座標上に経時的にも相対的に適正であることを確保する。
本発明の第8、15、20の手段に依れば、光学的位置合せの適正な光学位置と実際の電気検査に適合する電気位置とに差があれば、1つの検査治具の固有の特性値として記憶し、個別の差を表すデータとして、読み出すことにより、複数の基板検査装置に共用が出来る。
本発明の第17の手段に依れば、感圧シートが貼られた感圧記録板を使用することで、治具位置マークを感圧シートに圧接転写して感圧位置マークとして、主カメラが認識出来る。補助カメラの複数の治具位置マークの認識位置と、主カメラの感圧位置マークの認識位置を通して認識する複数の治具位置マークの制御座標上の位置が同じあることを検証できる。一致すると、補助カメラの検査治具の位置認識が実証される。
本発明の第19の手段に依れば、基板の複数の検査端子の形状と配置などの基板特性に合わせて、基板と検査治具の接触点群の整合が適正に出来る。
検査治具の納入前の演算整合に依る補正と検証は検査の実現性と余裕量の評価に有用な手段である。位置合せの光学位置と電気位置の差を最少化できる。これらから、新期製作の検査治具の納入時のセットアップが容易で時間を短縮できることになる。
本発明の手段別に発明の効果を述べたが、共通した特定事項は他の手段にも同様の効果がある。又、相互に作用していることがある。
[実施の形態1]
基板検査装置1は基板2の両面を電気検査するために、検査治具3、3Bを上下に配置している。そして、当接させる前に検査治具3、3Bと基板2の位置を両面から光学的に認識して双方の面を整合させる位置合せの機能を持つ。光学的位置合せの説明について、上下対称に検査治具3などを配置しているので上側の説明を行い下側は同様と解釈することが出来る。例えば、検査治具3と表記して、必要な場合に下側の検査治具3Bと表記する。
図1及び図2に示される搬送テーブル21には、搬送テーブル21の位置を示す複数のテーブル位置マーク22と、基板2が載置されて保持する基板保持部211と、後述するように検査治具3、3Bの位置を認識する補助カメラ25、25Bを備えている。
主カメラ15及び補助カメラ25で撮像された画像は画像処理部14にて所定の位置データに加工されて、制御装置11の主記憶部111に保存される。
搬送テーブル21には、複数のテーブル位置マーク22が設けられており、その1つを基板検査装置1のXY制御座標の基準マーク22Sの位置として用いる。それを原点にして制御装置11において、制御座標112を設定している。そして、制御座標112上に基板2及び検査治具3の位置を認識することになる。
テーブル位置マーク22と後述する補助カメラ25の補助カメラ光軸25Lの位置との距離は機械的に固定であるため、基準マーク22Sを基準にして基板2及び検査治具3の位置を特定することができる。
基板保持部211に保持された基板2の基板位置マーク2a、2bもテーブル位置マーク22と同様に主カメラ15で撮像してXY位置を主記憶部111に記録する。基板保持部211及び搬送テーブル21の貫通開口の中心は(0,−ts)に設計されている。基板位置マーク2a、2bのXY位置も基板2の外形の中心を(0,0)として予め基板設計データから設計(設定)している。制御座標112の原点112S(0,0)に(0,−ts)*(−1)を加算すると、制御座標112と機構本体10の主カメラ15の基板認識位置S6となる。
テーブル位置マーク22の基準マーク22S(0,0)と補助カメラ25の補助カメラ光軸25Lは固定距離Dfにあるので、搬送テーブル21は検査治具3と設計上の距離を相対移動し検査治具認識位置S4にて、補助カメラ25で一対の治具位置マーク3a、3bを撮像して主記憶部111に位置を記憶する。制御座標112上の検査治具3の面XYΘ位置が判る。制御座標112上において、検査治具3のXYΘ位置と基板2のXYΘ位置とが判るので、演算処理して相対的にXYΘ移動することで、基板2と検査治具3を整合させている。
S0・基板検査装置1の機構本体10の状態を認識する。
S1・被検査基板2の検査に関するデータをセットする。
S2・該当の基板保持部211を搭載する。
S3・該当の検査治具3を搭載する。
S4・検査治具3の光学的位置認識をする。
S5・基板2を載置し検査スタートする。
S6・基板2の光学的位置認識し位置合せを含む相対移動する。
S7・検査治具3をプレスし検査する。
S8・プレスを解除し相対移動して基板2を取出す。
となる。被検査基板2の種類が変わる機種変更のセットアップは、S1からS8を行い電気検査がPASSであれば、連続自動検査をスタートすることになる。連続自動検査のサイクルはS5からS8を繰り返すことになる。
ステップS0A・基板保持部211にXY標準スケール61を載置し、主カメラ15が認識するXY座標系を、XY標準スケール61を基に校正する。
ステップS0B・検査治具保持部301に整合治具40を搭載し、整合カメラ41が認識するXY座標系を、XY標準スケール61を基に校正する。
基準マーク22Sと補助カメラ25の補助カメラ光軸25Lの位置は固定値である。ここでは、その固定距離Dfも実測する。
この場合、複数の装置間の機械的な固定距離Dfの製造誤差が解消されることになる。ここで補助カメラ25の照明ユニット251の補助カメラ開口部251Aは搬送テーブル21に固定されており、補助カメラ位置マーク25Pとして機能している。又、補助カメラ25の本体が移動や交換しても補助カメラ位置マーク25Pの位置は移動しない。照明ユニット251を交換した場合は再度、固定距離Dfを実測することができる。
これで機構本体10は、主カメラ15と整合カメラ41に対する搬送テーブル21の相対移動の位置認識が同等の直交座標のXY座標系になる。これは、搬送テーブル21から観ると主カメラ15と整合カメラ41の相対移動が同等のXY移動となる。主カメラ15の制御座標112上を整合カメラのXY座標系は2つのカメラ間隔(XY)平行移動したことになる。
この機構本体10の状態認識は定期点検として実施することが好ましい。これに依って、機構本体10の経時変化を改善できる。又、複数の装置間の誤差バラツキも改善する。
上記のステップS0A、S0BはXY標準スケール61を使用して校正と補正を行った。これ以降は、搬送テーブル21に2次元に固定配置された複数のテーブル位置マーク22をXY補助スケールとして適時に自動でステップS0A1、又はS0B1本体チェックとして経時的に実施が出来る。搬送テーブル21との相対移動の再現性をチェックして、 再設定、補正が妥当な事項は修正が出来る。
ステップS2の該当の基板保持部211の搭載は、物理形状の異なる被検査基板2を設計位置に載置し保持させる為に、被検査基板2に対応した基板保持部211を使用します。
ステップS3の該当の検査治具3の搭載は、プローブ31の動作不良などを現場で検査治具3を降ろしての修理後も発生する。検査治具3は検査治具保持部301に機械的に位置決めをされるが位置の再現性には誤差があり、次のステップS4の検査治具3の位置の認識が都度必要になる。
先ず、主カメラ15で複数のテーブル位置マーク22を認識して、制御座標112の原点112Sを設定する。主カメラ15の光軸中心と基準マーク22Sの位置が合った点が原点(0,0)112Sとなる。2次元に固定配置(本体に固定のXY位置と値))された複数のテーブル位置マーク22を認識すると主カメラ15で認識するXY座標系の直交度などの再現性を確認することができる。主記憶部111に記憶しておくと経時変化が判る。又、妥当な補正も可能である。
ただし、一対の治具位置マーク3a、3bが検査治具3の適正な位置にあることを前提にしている。言い換えると、検査治具3の位置は一対の治具位置マーク3a、3bの位置であることが要件となっている。
ステップS6は、先ず、搬送テーブル21などで主カメラ15の直下に一対の基板位置マーク2a、2bがなる様に相対移動して主カメラ15が位置認識する。制御座標112上に基板2の面の位置(Xb,Yb,Θb)が確定したので、整合する相対移動量(ΔXjb,ΔYjb,ΔΘjb)を演算処理して、基板2と検査治具3を移動させる。
ただし、一対の基板位置マーク2a、2bが基板2の適正な位置にあることを前提にしている。言い換えると、基板2の位置は一対の基板位置マーク2a、2bの位置であることが要件となっている。
ステップ7は、検査治具3の直下の整合位置に基板2が位置したので、検査治具3をプレスして基板2に当接させる。プローブ31が検査端子201に接触して電気検査を行う。
ステップS8は、検査終了でプレスを解除して、搬送テーブル21などを基板2の載置位置S8に戻して、基板2を取出す。
これで、機構本体10の経時的な相互位置関係が認識できる。必要に応じて制御座標112上の位置も修正が出来る。主カメラ15は複数のテーブル位置マーク22を位置認識するので、前の位置データとの差異(ずれ量)から主カメラXY移動系の異常も判り、適切な装置の運用ができる。
[実施の形態2]
検査治具3において基板2に直接対向して当接するのは案内板36となる。案内板36と基板2の位置が判れば、光学的位置合せが出来ることになる。
S110・治具位置マークの位置データの補正A・
設計値との誤差(ずれ量)を最少にする手法は、以下のS111からS114の手順となる。
S111・基板2の検査端子群201Gの設計の検査点データTCL1を作成する。
S112・プローブの接触点群32GのデータPCM1を作成する。接触点32は測定した案内孔361の中心JHM1から発生確率が高い位置PCM1に設定する。例えば案内孔361の中心とする。
S113・CAD等にてTCL1にPCM1を回転と移動を加算して演算整合する。対応点群の差の値(ΔnX,ΔnY、又はΔnD対角線)ずれ量を最少化する。
S114・S113の最少状態が製造された検査治具3の適正位置とする。その状態のPCM1の治具位置マーク孔362の位置JMDAを取得する。
具体的には、回転は各点のXY座標表示(X,Y)を極座標表示(中心からの半径とラジアン)に変換して、移動指示値の回転(ラジアン)を加算する。そして元のXY座標に戻す。X、Y方向は移動指示値を各点に加算する。移動指示値毎に差の最大値を記憶する。全ての記憶された最大値の値が最少の状態がS113の適正なPCM1面の位置になる。同様の専用ソフトを準備すれば作業は容易である。
S120・治具位置マークの位置データの補正B・
接触点32が検査端子201から外れるまでの余裕度を最大にする以下のS121からS124の手順となる。後述の電気探査に類似の手法で事前に演算検証をする。
S121・基板2の検査端子群201Gの設計範囲データTPL1を作成する。検査端子が長方形の場合、nTPL1=nTCL1(+nPX,−nPX,+nPY,−nPY)
S122=S112・プローブ31の接触点群32GのデータPCM1を作成する。
S123・CAD等にてTPL1にPCM1を回転と移動を加算して演算整合する。対応点群の余裕度の値(+nPCX,−nCPCX,+nCPCY,−nCPCY)の最小値を最大化する。(+nPCX=+nPX+ΔnX、以下同様)
検査端子が円形の場合、余裕量=n端子の半径(nR/2)−ΔnD対角線ずれ量
S124・S123の余裕度の最大の状態が製造された検査治具3の適正位置となる。その状態のPCM1の治具位置マーク孔362の位置JMDBを取得する。
そして、光を反射する金属など円柱状の治具位置マーク3a、3bは、治具位置マーク孔362に圧入して固定されている。案内孔群361Gと位置が固定されて、プローブ31の接触点群32Gの伸縮移動(XYZ)を案内孔361とプローブ先端31Aの径の差のクリアランス範囲に限定することができる。
上述の説明では、従来通り画像の2値化(白黒)の判定レベルが1つに合わせて、治具位置マーク孔362に例えば円柱状の金属を同軸に圧入して反射率を大にして、画像が高白色となる治具位置マーク3a、3bを作成しているがその必要がない。又、補正治具位置マークのJMDA1、JMDB1も無くせる。検査治具3の設計と製作が容易になる。
これらから、治具、測長、基板、補助カメラ、レジスト等の位置マークは案内板36の孔など表面の凹部を含む、カメラ画像の濃淡などから位置認識できる認識面(被写体)に固定の形状であれば良いことになる。色識別であっても良い。自動のカメラ位置認識の必要が無い場合、操作パネル12のモニタ上で作業者が位置を特定しても良い。
[実施の形態3]
レジストずれは、電気検査時のプローブ31の接触点32の実質の適正位置を移動させる。又は、接触面積を小さくする支障があり、レジストずれ量を基板2の位置認識に反映している。これで、電気検査前の基板2の一対の基板位置マーク2a、2bがプローブ31の接触に適正な位置にあることの要件を改善している。又、レジストずれの誤差が所定値を超えた場合は、基板のレジストずれ不良と判定することも出来る。
又、レジスト開口部201r等の光学的な位置認識において、画像処理部14に上述の例えば多値化機能、色識別機能などと、対応ソフトが有ることが位置マークの自動認識に好ましい。
[実施の形態4]
基板2の光学的位置合せ後に電気検査を実施してPASSを確認する。そして、その光学位置Jp(Xp,Yp,Θp)から周辺を電気(通電)探査してPASS範囲の中心にあることを確認する。具体的には検査治具3を、Θ軸を正と負の方向に回転し検査して、PASS範囲の中心にする。次にX軸を正と負の方向に移動し検査して、PASS範囲の中心にする。Y軸を正と負の方向に移動し検査して、PASS範囲の中心にする。これで、電気検査に適正な電気位置Je(Xe,Ye,Θe)となる。
又、検査治具3は他の記憶手段の1つとして制御装置11によってデータの読出しと書込みが出来る記憶手段39を装備していることが好ましい。検査治具3を他の装置に搭載した場合も、独自の書込まれた差のデータΔJpeを光学位置Jpに加算すると電気位置Jpを再現することができる。上述の治具位置マークの位置データも同様に記憶手段39に書込みされていることが好ましい。
ただし、電気接触点群32GEの位置は、プローブ先端31Aと案内孔36とのクリアラスもあってプレス毎に微小な移動バラツキがあるのは避けられない。複数の差のデータのサンプルから統計中心は求められるが、ここでは、1つの差のデータを採用している。
実際の基板検査装置1、検査治具3、基板2には、微小であるが設計値からの製造誤差が各々ある。そして、各々について改善がされているので、その組合せが変わると電気検査に適合する位置合せの位置が変わることに対応することが出来る。
[その他の実施の形態]
搬送テーブル21を2つにしても良い。主カメラ15の基板2の位置認識と電気検査が並列動作となって、連続自動検査の時間が約半分になる。この場合、例えば、搬送方向が独立の各々XY軸の2方向とした場合、主カメラ15を機構本体10に固定すると、独立した2つの搬送テーブル21a、21bの移動軌跡(特性)は微小であるが異なることになる。位置合せ誤差の精度に応じて2つの制御座標112a、112bとすることが好ましい。各々の移動特性に合わせてステップS0と同様に補正と校正ができる。
例えば、上述の90度などの1つの回転テーブル21Rでは分割角度が等分又は等分に制御されていれば、接線方向をX軸とするXY移動系とすることが出来る。実施の形態1のテーブル移動部20のY軸の距離が回転テーブルの回転角度(ラジアン*半径=円周の距離)になったことになる。
主カメラ15と、整合治具40上の整合カメラ41の独立した位置認識のXY移動はステップS0において補正と校正ができる。又、相対移動の同等も確保できる。これは、独立した主カメラ15のXY移動部15XYと、補助カメラ25(検査位置S7に停止)のXY移動部(検査治具移動部30XY)は90度の固定角度にあって、制御座標112が成立し、基板2と検査治具3は光学的に位置合せが出来る。
ただし、回転テーブル21Rの角度と停止位置の精度(再現性)が確保されていることが要件となる。この場合も複数のテーブル位置マーク22の適正な配置は、テーブルの停止位置と検査治具3の相対移動の再現性の認識に好ましい。再現性があれば制御座標上に補正ができる。又、4つの基板保持部211n毎に制御座標112a、112b、112c、112dを設定することも出来る。各々に補正定数を付加でも良い。基板保持部211n毎にテーブル位置マーク22a、22b、22c、22d等を追加しても良い。
主カメラ15又は整合カメラ41で補助カメラ位置マーク25Pを認識することは、補助カメラ光軸25Lと同軸位置を認識したことになる。
同様に、機構本体10の複数の移動部の構成は制御装置11において制御座標112が成立すれば各種の機械構成に変えることが出来る。
補助カメラ位置マーク25Pは径が2mmの円形の補助カメラ開口部251Aとしているが、透明ガラスの十字線でも良い。この場合、補助カメラ25の視野と倍率の制約が改善される。
位置マークは、一対に限定せずに二対などの2つ以上の複数であっても良い。
製造した案内板36の孔群を測長する原点を決める一対の測長孔363をX軸上に追加したが、案内孔363で代用しても良い。しかし、多数が高密度にある案内孔群363Gから代用の案内孔363を確定するのが容易でなく、測長に有用な位置に追加することが好ましい。
又、案内板36表面の凹凸を利用して、孔の治具位置マーク3a、3bの各々の周辺部分のみの部分打痕シートであれば、打痕シートには厚さがあって圧接力が集中して掛り、孔の圧接跡のマークとプローブの打痕群と同時に取得が出来る。この2つの測定値から接触点群32Gと治具位置マーク3a、3bの位置データを作成しても良い。打痕は感圧シート2Sの圧接跡に相当する。感圧シート2Sには圧力感度があって、貼る面積は圧力感度とプレス圧で変わる。圧力に高感度な低圧力用のものが好ましい。又、転写タイプなど種々のものがある。要は、案内板36表面の凹凸の圧接による感圧が視認可能に記録されれば良い。
主カメラ15が感圧記録板2Tの感圧位置マーク3at、3btを撮像した画像は、凸形状の治具位置マーク3a、3bでは図9(a)に示す強濃色となり、非圧接部分の案内板36は低濃色(発色なし)。孔などの凹形状の治具位置マーク3a、3bでは図9(b)に示す案内板36の表面の圧接は中程度発色(中濃度色)となる。これらから、整合カメラ41が無くても、2つの光学位置の差のデータの機構本体定数Δp(XYΘR)を複数の基板保持部211n毎に設定しても良いことになる。
しかし、基板保持部211nに感圧記録板2Tを固定するのは、複数の基板保持部211nと多面付け基板(の検査治具の面毎の検査プレス)の場合もあって、機構本体の構成と特性で相当な作業となることがあり出来るだけ避けることが好ましい。
本願では主カメラ15の原点設定(ステップS0A1)と補助カメラ25で治具位置マーク3a、3b(ステップS4)を検査治具3の搭載毎を含む装置動作の所定のタイミングで直接に自動認識をしている。検査治具3の少なくとも制御座標上の位置が判る。
又、整合カメラ41は検査治具保持部301に固定されていても良い。整合治具40の搭載と取外し作業が無く、検査治具3が有っても位置認識が実施できる。連続自動検査中にも可能になる。整合カメラ41の配置は機構本体10の構成と特性に合わせて選択できる。両方に配置もある。
その他の実施の形態で示した様な機構本体10の搬送テーブル、検査治具、移動軸構成、各配置の形態などが異なる種々の基板検査装置の光学的位置合せの実施では、主カメラ15、整合カメラ41、補助カメラ25、テーブル21上の複数の位置マークの構成は経時変化にも適切に対応が出来る。
上記全体の要旨は、主カメラ15の複数のテーブル位置マーク22の位置認識が自動再設定、補正の範囲であれば、主カメラ15と検査治具3又は整合カメラ41は、テーブル21上の複数の位置マークと補助カメラ25に対し同等の相対移動を自動補正で実現する。そして、1つの検査治具3は搭載する複数の基板検査装置1が変っても適正な光学位置からの電気位置との差は変わらないことになる。
その他の実施の形態で示した様な機構本体10の搬送テーブル、検査治具、移動軸構成、各配置の形態などが異なる種々の基板検査装置の光学的位置合せの実施では、主カメラ15、整合カメラ41、補助カメラ25、テーブル21上の複数の位置マークの構成は経時変化にも適切に対応が出来る。
上記全体の要旨は、主カメラ15の複数のテーブル位置マーク22の位置認識が自動再設定、補正の範囲であれば、主カメラ15と検査治具3又は整合カメラ41は、テーブル21上の複数の位置マークと補助カメラ25に対し同等の相対移動を自動補正で実現する。そして、1つの検査治具3は搭載する複数の基板検査装置1が変っても適正な光学位置からの電気位置との差は変わらないことになる。
Claims (21)
- 電気回路が配線された複数の検査端子と複数の基板位置マークのある基板の電気特性を検査する基板検査装置において、
前記基板検査装置に搭載されて、前記検査端子にプローブを当接させる交換可能な検査治具と、
前記検査治具を検査治具保持部に保持し移動させる検査治具移動部と、
前記基板を基板保持部に保持し搬送する複数のテーブル位置マークがある搬送テーブルと、
前記搬送テーブルと相対的に移動して、前記複数の基板位置マークと前記複数のテーブル位置マークとを含む前記搬送テーブル上の複数の位置マークを認識する主カメラと、を備え、
前記検査治具には、前記プローブの先端を前記検査端子に案内する案内孔と複数の治具位置マークがある案内板があり、
前記搬送テーブルには、前記検査治具と相対的に移動して前記複数の治具位置マークを認識する補助カメラがあり、
前記基板検査装置は、
前記基板と前記検査治具を整合させる光学的位置合せにおいて、前記主カメラが認識した前記複数のテーブル位置マークを基に直交座標である制御座標の原点の位置と座標軸の方向を定めて、前記検査治具と前記搬送テーブルの相対的な移動を制御する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、前記主カメラが認識した前記複数の基板位置マークから前記基板の位置を前記制御座標上に認識し、前記補助カメラが認識した前記複数の治具位置マークから前記検査治具の位置を前記制御座標上に認識することに依り、前記基板と前記検査治具を整合させることを特徴とする基板検査装置。 - 前記複数のテーブル位置マークは、3つ以上あって、前記制御座標の1軸上の近くに2つ以上、離れて1つ以上ある請求項1に記載の基板検査装置。
- 前記検査治具保持部に前記搬送テーブル上の前記複数の位置マーク認識する整合カメラが取り付けられており、
前記制御装置は、
前記主カメラ又は前記整合カメラが認識する前記複数のテーブル位置マークに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの前記制御座標のX軸及びY軸からのずれを認識し、認識した前記ずれに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御を補正する請求項1又は2に記載の基板検査装置。 - 前記基板保持部に校正データのあるXY標準スケールが保持されて、前記XY標準スケール上の複数の所定位置を前記主カメラ又は前記整合カメラが認識することに依り、前記制御座標が校正されている請求項3に記載の基板検査装置。
- 前記補助カメラには、前記搬送テーブルに固定された、その光軸位置を示す補助カメラ位置マークがあり、
前記制御装置は、前記主カメラ又は前記整合カメラが認識した前記補助カメラ位置マークにより、前記補助カメラの位置を前記制御座標上に認識する請求項3又は4に記載の基板検査装置。 - 前記制御装置は、所定条件毎に、
前記主カメラ又は前記整合カメラが認識する前記複数のテーブル位置マークに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの前記制御座標のX軸及びY軸からのずれを認識し、認識した前記ずれに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御を補正し、
前記補助カメラが認識する前記複数の治具位置マークに基づいて、前記検査治具の位置を前記制御座標上に認識する請求項3乃至5の何れかに記載の基板検査装置。 - 前記制御装置は、前記主カメラが認識する、基板表面のレジストマスクの複数の開口部から選んだ複数のレジスト位置マークと、前記複数の基板位置マークから、前記レジストマスクの前記検査端子からの位置ずれを認識し、その位置ずれを前記基板の位置の認識に反映させる請求項1乃至6の何れかに記載の基板検査装置。
- 前記制御装置もしくは前記検査治具が記憶部を有するか、又は前記制御装置が外部記憶手段に接続される外部インターフェースを有し、
前記制御装置は、前記検査治具について、光学的に位置合せした光学位置と、電気検査に適合する電気位置との差を認識し、認識した差を表すデータを、個々の前記検査治具と1対1に関連付けて、前記記憶部又は前記外部記憶手段に記憶し、前記検査治具保持部に保持された前記検査治具に関連付けられた前記差を表すデータを前記記憶部又は外部記憶手段から読出し、読み出した前記差を表わすデータに基づいて位置合せを行う請求項1乃至7の何れかに記載の基板検査装置。 - 請求項1乃至8の何れかに記載の基板検査装置を用意する用意工程と、
前記主カメラが、前記搬送テーブルと相対的に移動して、前記複数の基板位置マークと前記複数のテーブル位置マークとを含む前記搬送テーブル上の複数の位置マークを認識する工程と、
前記制御装置が、前記主カメラが認識した前記複数のテーブル位置マークを基に直交座標である制御座標の原点の位置と座標軸の方向を定める工程と、
前記補助カメラが、前記検査治具保持部に搭載されている前記検査治具と相対的に移動して前記複数の治具位置マークを認識する工程と、
前記基板保持部に前記基板を載置する工程と、
前記主カメラが、前記搬送テーブルと相対的に移動して、載置された前記基板の前記複数の基板位置マークを認識する工程と、
前記制御装置が、前記主カメラが認識した前記複数の基板位置マークから前記基板の位置を前記制御座標上に認識し、前記補助カメラが認識した前記複数の治具位置マークから前記検査治具の位置を前記制御座標上に認識することに依り、前記基板と前記検査治具とを整合させる整合工程と、
前記整合工程の後に、前記基板と前記検査治具を当接させて、電気検査する工程と、を含むことを特徴とする基板検査方法。 - 請求項9に記載の基板検査方法であって、
前記用意工程は、前記基板検査装置として、前記検査治具保持部に前記搬送テーブル上の前記複数の位置マーク認識する前記整合カメラが取り付けられた基板検査装置を用意し、
前記基板検査方法は、
前記主カメラ又は前記整合カメラが、前記搬送テーブルと相対的に移動して、前記複数のテーブル位置マークを認識するマーク認識工程と、
前記制御装置が、前記マーク認識工程で認識された前記複数のテーブル位置マークに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの前記制御座標のX軸及びY軸からのずれを認識する、ずれ認識工程と、
前記制御装置が、前記ずれ認識工程で認識した前記ずれに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御を補正する補正工程と、を更に含む基板検査方法。 - 前記基板保持部に、校正データのある前記XY標準スケールを保持させる工程と、
前記主カメラ又は前記整合カメラが、前記搬送テーブルと相対的に移動して、前記XY標準スケール上の複数の所定位置を認識する工程と、
前記制御装置が、認識された前記複数の所定位置により、前記制御座標を校正する工程と、を更に含む請求項10に記載の基板検査方法。 - 請求項10又は11に記載の基板検査方法であって、
前記用意工程は、前記基板検査装置として、前記補助カメラに、前記搬送テーブルに固定された、その光軸位置を示す補助カメラ位置マークがある基板検査装置を、用意し、
前記基板検査方法は、
前記主カメラ又は前記整合カメラが、前記搬送テーブルと相対的に移動して、前記補助カメラ位置マークを認識する工程と、
前記制御装置が、前記主カメラ又は前記整合カメラが認識した前記補助カメラ位置マークにより、前記補助カメラの位置を前記制御座標上に認識する工程と、を更に含む基板検査方法。 - 請求項10乃至12の何れかに記載の基板検査方法であって、
前記主カメラ又は前記整合カメラが所定条件毎に、前記搬送テーブルと相対的に移動して、前記複数のテーブル位置マークを認識する別のマーク認識工程と、
前記制御装置が、前記別のマーク認識工程で認識された前記複数のテーブル位置マークに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの前記制御座標のX軸及びY軸からのずれを認識する別のずれ認識工程と、
前記制御装置が、前記別のずれ認識工程で認識した前記ずれに基づいて、前記搬送テーブルのX方向又はY方向の動き、及び前記検査治具移動部による前記検査治具保持部のX方向又はY方向の動きの制御を補正する工程と、
前記補助カメラが前記所定条件毎に、前記検査治具と相対的に移動して、前記複数の治具位置マークを認識する治具位置マーク認識工程と、
前記制御装置が、前記治具位置マーク認識工程で認識された前記複数の治具位置マークに基づいて、前記検査治具の位置を前記制御座標上に認識する工程と、を更に含む基板検査方法。 - 前記主カメラが、前記搬送テーブルと相対的に移動して、基板表面のレジストマスクの複数の開口部のうちの複数のレジスト位置マークを、前記複数の基板位置マークとともに認識する工程と、
前記制御装置が、認識された前記複数のレジスト位置マークと前記複数の基板位置マークから、前記レジストマスクの前記検査端子からの位置ずれを認識し、その位置ずれを、前記基板の位置の認識に反映させる工程と、を更に含む、請求項9乃至13の何れかに記載の基板検査方法。 - 請求項9乃至14の何れかに記載の基板検査方法であって、
前記用意工程は、前記基板検査装置として、前記制御装置又は前記検査治具が記憶部を有する基板検査装置を、用意し、
前記基板検査方法は、
前記制御装置が、前記検査治具について、光学的に位置合せした光学位置と、電気検査に適合する電気位置との差を認識する工程と、
前記制御装置が、認識した前記差を表すデータを、個々の前記検査治具と1対1に関連付けて、前記記憶部に記憶する工程と、
前記制御装置が、前記検査治具保持部に保持された前記検査治具に関連付られた前記差を表すデータを前記記憶部から読出す工程と、を更に含み、
前記整合工程は、
前記制御装置が、読み出した前記差を表わすデータに基づいて、前記基板と前記検査治具を整合させる工程を含む、基板検査方法。 - 請求項9乃至15の何れかに記載の基板検査方法であって、
前記主カメラが連続自動検査中の所定条件毎に、前記搬送テーブルと相対的に移動して、前記複数のテーブル位置マークを認識するテーブル位置マーク認識工程と、
前記制御装置が、前記テーブル位置マーク認識工程で認識された前記複数のテーブル位置マークの前記連続自動検査のスタート時からの差異をチェックして前記制御座標の原点の位置と座標軸の方向を再設定する工程と、
前記補助カメラが、前記連続自動検査中の所定条件毎に、前記複数の治具位置マークを認識する工程と、を更に含む基板検査方法。 - 請求項9乃至16の何れかに記載の基板検査方法であって、
前記制御装置が、前記主カメラの認識した前記複数のテーブル位置マークを基に直交座標である前記制御座標の原点の位置と座標軸の方向を定める工程と、
前記補助カメラが、前記検査治具と相対的に移動して、前記制御座標上に前記複数の治具位置マークを位置認識する工程と、
前記基板保持部に前記複数の治具位置マークに対向する部分に、感圧シートが貼られた感圧記録板を固定する工程と、
前記感圧記録板が前記検査治具の直下の検査位置となるように、前記搬送テーブルが前記検査治具に対し相対移動する工程と、
前記検査治具の前記案内板を前記感圧記録板にプレスし、それにより前記複数の治具位置マークの圧接跡を、複数の感圧位置マークとして前記感圧シートに記録し、かつその後にプレスを解除するように、前記検査治具移動部が前記検査治具を移動させる工程と、
その後に前記主カメラが前記基板を認識する基板認識位置に相対移動する工程と、
前記主カメラが、前記搬送テーブルと相対移動し、前記基板保持部に固定された前記感圧感圧シートに記録された前記複数の感圧位置マークを認識する工程と、
前記補助カメラが認識する前記検査位置における前記複数の治具位置マークの前記制御座標上の位置が、前記主カメラが前記基板認識位置における前記複数の感圧位置マークを通じて認識する、前記検査位置における前記複数の治具位置マークの前記制御座標上の位置に、一致することを検証する工程と、を更に含む基板検査方法。 - 電気回路が配線された複数の検査端子を有する基板の電気特性を検査する基板検査装置に搭載される検査治具であって、
検査治具本体と、データが記録された記録媒体と、を備え、
前記検査治具本体は、
前記基板検査装置の検査治具保持部に保持される治具べースと、
前記検査端子に接触する複数のプローブと、
当該複数のプローブを保持するプローブ保持部と、
前記複数のプローブの先端を前記検査端子に案内する複数の案内孔がある案内板と、を含み、
当該案内板は、光学的に位置認識が可能な複数の治具位置マークを有しており、
前記記録媒体の前記データは、
前記複数の治具位置マークの設計上の位置データと、
前記複数の治具位置マークの補正後の位置データと、を含んでおり、
当該補正後の位置データは、前記基板の前記複数の検査端子の設計上の検査点と、前記複数の案内孔の測定位置又は前記複数のプローブの先端群の測定位置から設定された前記複数のプローブの接触点群の位置と、が適性に整合するように、前記複数の治具位置マークの測定位置から補正された前記複数の治具位置マークの位置データである、検査治具。 - 前記適正に整合する条件は、前記複数のプローブの前記接触点群の位置の、前記複数の検査端子の設計上の検査点からのずれ量、又は前記複数の検査端子の設計上の領域から外れる余裕量から決定されている請求項18に記載の検査治具。
- 前記検査治具は前記基板検査装置によってデータの書込み及び読出しが行われる記憶手段を備え、当該記憶手段は、前記記録媒体を含んでいる、請求項18又は19に記載の検査治具。
- 請求項18乃至20の何れかに記載の検査治具の製造方法であって、
前記複数の治具位置マークの補正後の位置データを作成する工程を含み、
当該工程は、
前記基板の前記複数の検査端子の設計データを作成する工程と、
製造した前記検査治具本体の前記複数の治具位置マークの位置、及び前記複数の案内孔の位置又は前記複数のプローブの先端群の位置を測定する工程と、
測定された前記位置から前記複数のプローブの接触点群の位置を設定する工程と、
前記基板の前記複数の検査端子群に適性に整合するための、前記複数のプローブの接触点群の回転量と移動量を探査し決定する工程と、
決定された前記回転量及び移動量に対応するように、前記複数の治具位置マークの測定位置から補正された前記補正後の位置データを作成する工程と、を含む、検査治具の製造方法。
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