JP3381225B2 - 位置決め方法及び位置決め装置 - Google Patents

位置決め方法及び位置決め装置

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JP3381225B2 JP26592593A JP26592593A JP3381225B2 JP 3381225 B2 JP3381225 B2 JP 3381225B2 JP 26592593 A JP26592593 A JP 26592593A JP 26592593 A JP26592593 A JP 26592593A JP 3381225 B2 JP3381225 B2 JP 3381225B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(図1〜図4) 作用(図1〜図4) 実施例(図1〜図4) 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は位置決め方法及び位置決
め装置に関し、例えばスクリーン印刷装置における基板
の位置決め方法及び位置決め装置に適用して好適なもの
である。
【0003】
【従来の技術】従来、この種の位置決め方法及び位置決
め装置においては、基板を位置決めするためのアライメ
ントマークを当該基板上に形成し、このアライメントマ
ークを撮像カメラによつて撮像し、当該アライメントマ
ークの位置を画像処理によつて検出することにより、基
板の位置を検出し当該基板を位置決めするようになされ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが印刷対象とな
る基板の位置決め精度を向上しようとすると、アライメ
ントマークを検出するための光学系の倍率を大きくする
必要があり、この結果当該アライメントマークをカメラ
の視野内に収めるためにアライメントマークを小型化す
る必要がある。この結果微小なアライメントマークをカ
メラの視野内に位置決めすること(プリアライメント)
が困難になる問題があつた。
【0005】またこの場合、1つのアライメントマーク
を用いて基板の位置を同定することはアライメントマー
クの精度に位置決め精度が依存することになり、基板の
位置決め精度が劣化する問題があつた。
【0006】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、一段と簡単かつ精度の良い位置決め方法及び位置決
め装置を提案しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、所定の位置決め対象13にアライ
メントマークAMAを形成し、当該アライメントマーク
AMAを検出することにより位置決め対象13を位置決
めする位置決め方法において、円形形状の単位マークM
Aを複数円環状に配列してなるアライメントマークAM
Aの単位マークMAのうち、少なくとも3つの単位マー
クMAを検出し、検出された少なくとも3つの単位マー
クMAの中心座標に基づいてアライメントマークAMA
の中心座標を算出し、算出されたアライメントマークA
MAの中心座標値に基づいて位置決め対象13の位置を
同定し、位置決め対象13の同定結果に基づいて位置決
め対象13を所定位置に位置決めするようにする。
【0008】また本発明においては、所定の位置決め対
象13にアライメントマークAMAを形成し、当該アラ
イメントマークAMAを検出することにより位置決め対
象13を位置決めする位置決め装置10において、円形
形状の単位マークMAを複数円環状に配列してなるアラ
イメントマークAMAの単位マークMAのうち、少なく
とも3つの単位マークMAを検出する検出手段14、1
5(17、18)と、検出手段14、15(17、1
8)によつて検出された少なくとも3つの単位マークM
Aの中心座標に基づいてアライメントマークAMAの中
心座標を算出すると共に当該算出された結果に基づいて
位置決め対象13の位置を同定する演算手段16、1
9、22と、位置決め対象13の同定結果に基づいて位
置決め対象13を所定位置に位置決めする位置決め手段
22、24、25とを備えるようにする。
【0009】また本発明においては、所定のパターンを
印刷する電子回路基板13において、円形形状でなる複
数の単位マークMAを円環状に配列してなるアライメン
トマークAMAを備えるようにする。
【0010】また本発明においては、所定のパターンを
印刷する基板13にアライメントマークAMAを形成
し、当該アライメントマークAMAを検出することによ
り基板13を位置決めする位置決め方法において、円形
形状の単位マークMAを複数円環状に配列してなるアラ
イメントマークAMAの単位マークMAのうち、少なく
とも3つの単位マークMAを検出し、検出された少なく
とも3つの単位マークMAの中心座標に基づいてアライ
メントマークAMAの中心座標を算出し、算出されたア
ライメントマークAMAの中心座標値に基づいて基板1
3の位置を同定し、基板13の同定結果に基づいて基板
13を所定位置に位置決めし、位置決めされた基板13
を所定量シフトした後、基板13にパターンを印刷する
ようにする。
【0011】また本発明においては、所定のパターンを
印刷する基板13にアライメントマークAMAを形成
し、当該アライメントマークAMAを検出することによ
り基板13を位置決めする位置決め装置10において、
円形形状の単位マークMAを複数円環状に配列してなる
アライメントマークAMAの単位マークMAのうち、少
なくとも3つの単位マークMAを検出する検出手段1
4、15(17、18)と、検出手段14、15(1
7、18)によつて検出された少なくとも3つの単位マ
ークMAの中心座標に基づいてアライメントマークAM
Aの中心座標を算出すると共に当該算出された結果に基
づいて基板13の位置を同定する演算手段16、19、
22と、基板13の同定結果に基づいて基板13を所定
位置に位置決めする位置決め手段22、24、25と、
位置決めされた基板13を所定量シフトさせた後、基板
13にパターンを印刷するシフト制御手段22、24と
を備えるようにする。
【0012】
【作用】複数の単位マークMAのうち少なくとも3つの
単位マークMAを検出することができれば、アライメン
トマークAMAの中心座標を検出することができる。こ
の結果アライメントマークAMAを検出手段14(1
7)の視野内に収めるプリアライメント時の位置決め対
象13の位置のばらつきの許容範囲を大きくすることが
できる。
【0013】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0014】図1において10は全体として印刷対象と
なる透明なガラス基板の位置決め装置を示し、平板スク
リーン12及び当該平板スクリーン12の下に位置決め
される基板13をそれぞれ2台のカメラ14及び17で
撮像し、平板スクリーン12上に形成されたアライメン
トマーク及び基板12上に形成されたアライメントマー
クを当該カメラ14及び17によつて検出するようにな
されている。
【0015】すなわち図2は基板13に形成されるアラ
イメントマークAMAを示し、円環状に群をなしたN個
の小円形状の単位マークMAによつて形成される。この
実施例の場合、単位マークMAは12個とする。
【0016】まず平板スクリーン12に形成されたアラ
イメントマークをカメラ14及び17によつて検出す
る。すなわちカメラ14及び17の焦点を平板スクリー
ン12に形成されたアライメントマークに合わせ、当該
マークを読み込む。カメラ14から読み込まれたアライ
メントマークは画像生成回路15において画像として生
成され、続く座標変換回路16においてマシン座標系に
変換される。またカメラ17から読み込まれたアライメ
ントマークは画像生成回路18において画像として生成
され、続く座標変換回路19においてマシン座標系に変
換される。
【0017】このときカメラ14によつて読み込まれた
アライメントマークのマシン座標をHaとし、カメラ1
7によつて読み込まれたアライメントマークのマシン座
標をHbとし、Ha及びHbを目標座標とする。
【0018】またこれに続いて基板13に形成されたア
ライメントマークAMA(図2)をカメラ14及び17
によつて検出する。すなわちカメラ14及び17の焦点
を順次基板13に形成されたアライメントマークAMA
に合わせ、当該マークを読み込む。カメラ14から読み
込まれたアライメントマークAMAの単位マークMAは
画像処理回路15において画像として生成され、続く座
標変換回路16においてマシン座標系に変換される。ま
たカメラ17から読み込まれたアライメントマークAM
Aの単位マークMAは画像生成回路18において画像と
して生成され、続く座標変換回路19においてマシン座
標系に変換される。
【0019】このときカメラ14によつて読み込まれた
アライメントマークのマシン座標をKaとし、カメラ1
7によつて読み込まれたアライメントマークのマシン座
標をKbとする。
【0020】ここで図3は基板13のアライメントマー
クAMAを検出し、当該アライメントマークAMAの位
置から基板13の位置を同定する処理手順を示し、位置
決め装置10の制御部(図示せず)は、ステツプSP1
から当該処理手順に入りステツプSP2においてカメラ
14によつて基板13に形成されたアライメントマーク
AMAを撮像し、続くステツプSP3において当該撮像
されたアライメントマークAMAを画像処理回路15に
設けられた画像メモリ(図示せず)に取り込む。この画
像をテスト画像と呼ぶ。
【0021】ここで当該基板13の表面にはアライメン
トマークAMA以外の例えばきず等の異物が存在する場
合が有り、当該異物とアライメントマークAMAとを区
別するためのシエーデイング補正を行う必要がある。
【0022】すなわち制御部はステツプSP4におい
て、予め記憶されているアライメントマークAMAが形
成されていない基板のマスタ画像を取り込み、続くステ
ツプSP5においてテスト画像から当該マスタ画像を減
算することにより、アライメントマークAMAだけから
なる画像を得る。
【0023】さらに制御部はステツプSP6において当
該画像を一定のレベルで2値化した後、続くステツプS
P7において当該2値化画像に対してマークとして判定
し得る程度の面積を有する円形形状のもの(以下これを
島と呼ぶ)の数及びそれぞれの島の面積と位置とをテー
ブルに記録する。
【0024】このテーブルのデータに基づいて制御部は
ステツプSP8において、島の面積が一定の範囲内にあ
るものを単位マークMAと判定する。このように単位マ
ークMAとして判定されたものに対して、制御部はステ
ツプSP9において3個選択する。ここで12個の単位
マークMAから3個を選択する組み合わせは220通り
となるが、例えば3個とも隣合う場合を除外する等の条
件に合つた3つの単位マークMAを選択するようにすれ
ば良い。
【0025】さらに制御部はステツプSP10に移つ
て、選択された3個の単位マークMAからアライメント
マークAMAの中心座標を算出する。すなわちアライメ
ントマークAMAの中心座標をP0(I、J)、半径を
rとして、各単位マークMAによつて形成されるアライ
メントマークAMAの円の方程式は、次式
【数1】 によつて表される。
【0026】ここで(1)式のIPx及びJPxにそれぞれ
選択された3個の単位マークの中心座標P1(I、
J)、P2(I、J)、P3(I、J)を代入し、IP0
2 、JP0 2 、r2 の項を消去し整理すると、次式
【数2】 の関係式が得られる。
【0027】従つて(2)式の左辺をV、右辺第1項を
Wとすれば、次式
【数3】 が求まる。実際には縦横比があるのでアスペクトレシオ
ARを代入して、(3)式のV及びWは次式
【数4】
【数5】 となる。
【0028】このようにして算出されたアライメントマ
ークAMAの中心座標データをKaとし、さらに図3に
ついて上述した処理手順と同様の処理手順によつてカメ
ラ17によるアライメントマークAMAの検出及び中心
座標の算出を実行し、当該算出された中心座標データを
Kbとする。
【0029】このように得られた平板スクリーン12の
アライメントマーク及び基板13のアライメントマーク
AMAの中心座標データHa、Hb、Ka及びKbは演
算回路22に送出され、当該中心座標データHa、H
b、Ka及びKbに基づいて基板13の位置決めが行わ
れる。
【0030】すなわち図4は基板13を平板スクリーン
12に対して位置決めする場合の補正量を算出する方法
を示し、ベクトルK=Kb−Ka、ベクトルH=Hb−
Haとして、2つのベクトルH及びベクトルKを重ね合
わせた時の誤差を最小にするようにベクトルKを移動さ
せる。
【0031】この場合、各ベクトルH及びベクトルKの
中心を一致させるようにベクトルKを平行移動すると共
に、各ベクトルH及びベクトルKのなす角θを0にす
る。この結果、ベクトルHの中心(Ha+Hb)/2に
ベクトルKの中心(Ka+Kb)/2を一致させる平行
移動量Wは、次式
【数6】 によつて与えられる。但し平行移動量Wはベトクルによ
つて表される。
【0032】またベクトルH及びベクトルKのなす角θ
は、次式
【数7】 及び次式
【数8】 となる。但しdirection は次式
【数9】 である。
【0033】このようにして算出された平行移動量W及
び角度θがモータ制御部24に送出され、モータ制御部
24はこれに基づいてモータ25を駆動することによ
り、基板13を移動しこれを位置決めする。
【0034】位置決めされた基板13は平板スクリーン
12の直下におり、そのまま印刷するとスクリーンペー
ストによつて基板13のアライメントマークAMAが覆
われ、再度位置同定が不可能になる。従つて印刷時には
アライメントマークAMAから所定量だけ逃げた位置へ
の印刷を行なう。この場合平板スクリーン13の設計時
にシフト量及び方向を決めておく必要がある。
【0035】以上の構成において、アライメントマーク
AMAは複数(12個)の単位マークMAによつて構成
されており、当該単位マークMAのなかから3つの単位
マークMAをカメラ14(及び17)の視野内に入るよ
うにすれば、当該3つの単位マークMAからアライメン
トマークAMAの中心座標を求めることができる。
【0036】このように複数の単位マークMAからアラ
イメントマークAMAを中心座標を算出し、当該算出さ
れた中心座標データを用いて基板13の位置決めを行う
ことにより、比較的大きな複数の単位マークMAを用い
てプリアライメント(すなわちアラメントマークAMA
の一部をカメラ14(及び17)の視野内に入れるこ
と)を行うことができ、微小なアライメントマークをプ
リアライメントする場合に比して当該プリアライメント
を一段と容易にすることができる。
【0037】以上の構成によれば、プリアライメントと
して複数の単位マークMAのうち少なくとも3個の単位
マークMAがカメラ14(及び17)の視野内に入るよ
うにすれば基板13を位置決めすることができることに
より、プリアライメントによる初期位置のばらつきを大
きく許容することができる。
【0038】また複数の単位マークMAからアライメン
トマークAMAの中心を求める計算処理により、基板位
置の同定精度を一段と向上し得る。
【0039】さらに円環状に群をなした単位マークMA
を用いることにより人の目による視認生を向上すること
ができる。
【0040】なお上述の実施例においては、アライメン
トマークAMAとして12個の単位マークMAを用いた
場合について述べたが、単位マークMAの数はこれに限
らず、要は3個以上の単位マークMAを有するアライメ
ントマークAMAを用いるようにすれば上述の場合と同
様の効果を得ることができる。
【0041】また上述の実施例においては、本発明をス
クリーン印刷装置に適用した場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、要はアライメントマークを用いて
種々の位置決め対象を位置決めする装置に広く適用する
ことができる。
【0042】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、複数の単
位マークを形成してなるアライメントマークを用いるよ
うにしたことにより、複数の単位マークのうち少なくと
も3個の単位マークが検出手段の視野内に入るようにす
れば位置決め対象を位置を同定することができる。従つ
てアライメントマークを検出手段の視野内に収めるプリ
アライメント時の位置決め対象の位置のばらつきの許容
範囲を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による位置決め装置の一実施例を示す略
線的ブロツク図である。
【図2】アライメントマークの構成を示す平面図であ
る。
【図3】本発明による基板の位置同定処理手順を示すフ
ローチヤートである。
【図4】本発明による位置合わせ原理の説明に供する略
線図である。
【符号の説明】
10……位置決め装置、12……平板スクリーン、13
……基板、14、17……カメラ、22……演算回路、
24……モータ制御部、25……モータ、AMA……ア
ライメントマーク、MA……単位マーク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/10 - 3/38 B41F 15/00 - 15/46 G01B 11/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の位置決め対象にアライメントマーク
    を形成し、当該アライメントマークを検出することによ
    り上記位置決め対象を位置決めする位置決め方法におい
    て、 円形形状の単位マークを複数円環状に配列してなる上記
    アライメントマークの上記単位マークのうち、少なくと
    も3つの単位マークを検出し、 上記検出された少なくとも3つの単位マークの中心座標
    に基づいて上記アライメントマークの中心座標を算出
    し、 上記算出された上記アライメントマークの中心座標値に
    基づいて上記位置決め対象の位置を同定し、 上記位置決め対象の上記同定結果に基づいて上記位置決
    め対象を所定位置に位置決めするようにしたことを特徴
    とする位置決め方法。
  2. 【請求項2】所定の位置決め対象にアライメントマーク
    を形成し、当該アライメントマークを検出することによ
    り上記位置決め対象を位置決めする位置決め装置におい
    て、 円形形状の単位マークを複数円環状に配列してなる上記
    アライメントマークの上記単位マークのうち、少なくと
    も3つの単位マークを検出する検出手段と、 上記検出手段によつて検出された上記少なくとも3つの
    単位マークの中心座標に基づいて上記アライメントマー
    クの中心座標を算出すると共に当該算出された結果に基
    づいて上記位置決め対象の位置を同定する演算手段と、 上記位置決め対象の上記同定結果に基づいて上記位置決
    め対象を所定位置に位置決めする位置決め手段とを具え
    ることを特徴とする位置決め装置。
  3. 【請求項3】所定のパターンを印刷する電子回路基板に
    おいて、 円形形状でなる複数の単位マークを円環状に配列してな
    るアライメントマークを具えたことを特徴とする電子回
    路基板。
  4. 【請求項4】所定のパターンを印刷する基板にアライメ
    ントマークを形成し、当該アライメントマークを検出す
    ることにより上記基板を位置決めする位置決め方法にお
    いて、 円形形状の単位マークを複数円環状に配列してなる上記
    アライメントマークの上記単位マークのうち、少なくと
    も3つの単位マークを検出し、 上記検出された少なくとも3つの単位マークの中心座標
    に基づいて上記アライメントマークの中心座標を算出
    し、 上記算出された上記アライメントマークの中心座標値に
    基づいて上記基板の位置を同定し、 上記基板の上記同定結果に基づいて上記基板を所定位置
    に位置決めし、 上記位置決めされた上記基板を所定量シフトした後、上
    記基板に上記パターンを印刷するようにしたことを特徴
    とする位置決め方法。
  5. 【請求項5】所定のパターンを印刷する基板にアライメ
    ントマークを形成し、当該アライメントマークを検出す
    ることにより上記基板を位置決めする位置決め装置にお
    いて、 円形形状の単位マークを複数円環状に配列してなる上記
    アライメントマークの上記単位マークのうち、少なくと
    も3つの単位マークを検出する検出手段と、 上記検出手段によつて検出された上記少なくとも3つの
    単位マークの中心座標に基づいて上記アライメントマー
    クの中心座標を算出すると共に当該算出された結果に基
    づいて上記基板の位置を同定する演算手段と、 上記基板の上記同定結果に基づいて上記基板を所定位置
    に位置決めする位置決め手段と、 上記位置決めされた基板を所定量シフトさせた後、上記
    基板に上記パターンを印刷するシフト制御手段とを具え
    ることを特徴とする位置決め装置。
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TWI630383B (zh) * 2017-10-17 2018-07-21 亞亞科技股份有限公司 檢測開孔鋼板的定位方法

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