JP4558016B2

JP4558016B2 - 基板とマスクの位置合わせ装置

Info

Publication number: JP4558016B2
Application number: JP2007194943A
Authority: JP
Inventors: 之治竹内; 秀明坂口
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2027-07-26
Also published as: EP2019545A3; JP2009032884A; EP2019545A2; EP2019545B1; US7788061B2; US20090030640A1

Description

本発明は基板とマスクの位置合わせ装置に関し、より詳細には、基板とマスクを実際に位置合わせした状態を確認しながら基板とマスクの位置合わせを行うことで精密な位置合わせが可能な基板とマスクの位置合わせ装置に関する。

基板のはんだボール搭載用パッドにはんだボールを搭載する装置においては、基板のはんだボール接続用パッド部分に開口部が設けられたマスクを重ねて、開口部にはんだボールを落とし込むことにより基板のはんだボール搭載用パッドにはんだボールを搭載する装置が広く用いられている。
近年基板に搭載されるはんだボールは径寸法が８０μｍ程度になっているため、はんだボールや基板とはんだボールを基板に搭載するマスクの厳密な位置合わせ状態を肉眼で確認することができない。そこで、カメラ等の撮影手段を用いて基板とマスクの画像を撮影し、画像データを処理することにより、基板とマスクの位置合わせ状態や基板へのはんだボール搭載状態を確認するはんだボール搭載装置（例えば特許文献１参照）が提供されている。
特開２００５−１６６８５９号公報

基板とマスクとを位置合わせする際には、基板とマスクをそれぞれ単体の状態で予め撮影して得られた位置合わせ情報に基づいて基板とマスクを位置合わせすることが多い。しかしながらマスクは最初から同一のマスクを使い続けるのに対し、基板はその都度新しい基板が供給されていて、基板の各々は、基板の収縮程度や歪み程度が異なっている。また、基板とマスクを重ね合わせる際にはマスクにテンションをかけた状態で重ね合わせがなされている。このような状況においては、予め基板とマスクを撮影した画像データに基づいて基板とマスクの位置合わせを行うと、基板のパッド位置とマスクの開口部位置とが思いのほかずれてしまうといった課題がある。

そこで本願発明は、基板とマスクの概略位置を算出するために位置合わせを行う毎にそれぞれの平面画像を撮影し、基板とマスクの概略の位置合わせをするための情報により構成されている移動データを算出した後、実際に基板とマスクを重ねた状態で再度平面画像を撮影して、基板とマスクの正確な位置合わせをするための修正移動データを算出することにより、迅速に基板とマスクの位置を精密に合わせすることが可能な基板とマスクの位置合わせ装置の提供を目的としている。

本発明は、一面側に複数個のパッドが形成されたパッド形成面が上面となるように基板が載置されて、水平面内で移動可能に設けられていると共に、同一平面内で回転可能に設けられているステージと、前記基板のパッドに対応する部分に貫通孔が形成されマスク保持部に保持されているマスクと、前記基板を、前記マスクの下方位置から前記マスク下面位置との間で接離動させる接離動機構と、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面の画像を撮影する撮影手段と、前記マスクの平面視画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶させた画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記ステージの移動方向および移動量と回転角度からなるステージの移動データを演算する制御部と、を具備し、該制御部は、前記撮影手段に、前記ステージに載置した状態のパッド形成面と、前記マスク単体の平面視状態を撮影させる工程と、前記マスク単体の平面視画像データを前記記憶手段に記憶させる工程と、前記基板のパッド形成面の平面視画像データと、前記マスク単体の平面視画像データとに基づいて、前記基板のパッドと、前記マスクの貫通孔位置との最初の位置合わせに必要な第１移動データを演算する工程と、前記第１移動データに基づいて、前記ステージを移動および回転させ、該ステージに載置された基板のパッド形成面を前記マスク下面に重ね合わせる工程と、前記撮影手段に、前記基板を前記マスク下面に重ね合わせることにより前記マスクにテンションが付与された状態における前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態の画像を撮影させる工程と、前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態における画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記ステージの移動方向および移動量と回転角度からなるステージの修正移動データを演算する工程と、前記修正移動データに基づいて、前記ステージを移動および回転させる工程を繰り返し実行することを特徴とする基板とマスクの位置合わせ装置である。

また、一面側に複数個のパッドが形成されたパッド形成面が上面となるように基板が載置されたステージと、前記基板のパッドに対応する部分に貫通孔が形成されマスク保持部に保持されているマスクと、該マスクを水平面内で移動可能にすると共に、同一平面内で回転可能に設けられているマスク移動機構と、前記基板を、前記マスクの下方位置から前記マスク下面位置との間で接離動させる接離動機構と、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面の画像を撮影する撮影手段と、前記マスクの平面視画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶させた画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記マスク移動機構の移動方向および移動量と回転角度からなるマスク移動機構の移動データを演算する制御部と、を具備し、該制御部は、前記撮影手段に、前記ステージに載置した状態のパッド形成面と、前記マスク単体の平面視状態を撮影させる工程と、前記マスク単体の平面視画像データを前記記憶手段に記憶させる工程と、前記基板のパッド形成面の平面視画像データと、前記マスク単体の平面視画像データとに基づいて、前記基板のパッドと、前記マスクの貫通孔位置との最初の位置合わせに必要な第１移動データを演算する工程と、前記第１移動データに基づいて、前記マスク移動機構を移動および回転させ、該ステージに載置された基板のパッド形成面に前記マスク下面を重ね合わせる工程と、前記撮影手段に、前記基板に前記マスク下面を重ね合わせることにより前記マスクにテンションが付与された状態における前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態の画像を撮影させる工程と、前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態における画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記マスク移動機構の移動方向および移動量と回転角度からなるマスク移動機構の修正移動データを演算する工程と、前記修正移動データに基づいて、前記マスク移動機構により前記マスクを移動および回転させる工程を繰り返し実行することを特徴とする基板とマスクの位置合わせ装置とすることもできる。

また、前記撮影手段は少なくとも二台で構成されていて、第１撮影手段は、前記基板を前記ステージに載置した状態のパッド形成面の映像を撮影し、第２撮影手段は、前記マスクの平面視映像を撮影すると共に、前記第１移動データに基づいて前記基板のパッド形成面を前記マスクに当接させた状態の平面視映像を撮影することを特徴とする。これにより、撮影手段を移動させる必要がなくなり、定位置から基板のパッド形成面およびマスクを撮影することができるため、画像データにずれが生じず正確な画像データ処理が可能になり、位置合わせ処理が効率化される。

また、前記基板は、複数個のパッドがマトリクス状に配設されて成る複数のパッドグループがマトリクス状に四角形状に配設されていて、前記制御部は、前記ステージの移動データまたは前記マスクの移動データを演算する際に、基板のパッド形成面にマスクを当接させた状態で撮影した画像データについて、前記パッドグループの最外周のコーナー部分に位置するパッドグループのうち、最も離間距離が大きくなる二つのパッドグループの画像を抽出し、抽出した画像データに基づいて移動データを演算していることを特徴とする。これにより、位置ずれが生じやすい部分のパッド形成位置と貫通孔形成位置の位置関係を調整することができるので、短時間で実用的な位置合わせ精度を実現することができる。

そしてまた、前記基板は、複数個のパッドがマトリクス状に配設されて成る複数のパッドグループがマトリクス状に四角形状に配設されていて、前記制御部は、前記ステージの移動データまたは前記マスクの移動データを演算する際に、基板のパッド形成面にマスクを当接させた状態で撮影した画像データにおいて、前記パッドグループの最外周におけるすべてのコーナー部分のパッドグループの画像を抽出し、抽出した画像データに基づいて移動データを演算してもよい。これにより、位置ずれが生じやすい部分のパッド形成位置と貫通孔形成位置の位置関係を調整することができるので、短時間で実用的な位置合わせ精度を実現することができ、演算手段への負荷を極端に高めることなく精度を向上させることができる。

さらには、前記制御部は、前記ステージの移動データまたは前記マスクの移動データを演算する際に、基板のパッド形成面にマスクを当接させた状態で撮影した画像データについて、抽出したパッドグループの個々についての演算を行うことによりステージの移動データ要素またはマスクの移動データ要素を算出した後、該ステージの移動データ要素またはマスクの移動データ要素の平均値をステージの移動データまたはマスクの移動データとすることを特徴とする。これにより、基板およびマスクの全体的なバランスをとった状態で位置合わせ処理をすることができるため、短時間で運用可能なレベルの精度を有する位置合わせ処理をすることが可能になる。

本発明に係る基板とマスクの位置合わせ装置によれば、基板のパッド形成面とマスクの貫通孔位置を最初に位置合わせする際の計算時間を短縮することができ、効率的な位置合わせ処理が可能になる。

以下、本発明にかかる基板とマスクの位置合わせ装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明にかかる基板とマスクの位置合わせ装置について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における基板とマスクの装置の概略構成を示す図である。図２は、基板とマスクの平面図である。図３は、基板のパッド形成面上にマスクを当接させた状態を示す平面図である。図４は、図３内におけるＡ部分とＣ部分の拡大図である。
図１に示すように、本実施形態における基板とマスクの位置合わせ装置１０は、基板２０を吸着保持するステージ３０と、ステージ３０に吸着保持された基板２０の上方に配設された第１撮影手段である第１カメラ４０と、マスク５０およびマスク５０の上方からマスク５０を撮影する第２撮影手段である第２カメラ４２をそれぞれ保持するフレーム６０と、を有している。第１カメラ４０および第２カメラ４２は制御部７０に接続されている。制御部７０は、第１カメラ４０および第２カメラ４２が撮影した画像データに基づいて、マスク５０の位置に基板２０の位置を合わせるようにステージ３０を移動させるためのデータを算出する。

図２に示すように、本実施形態における基板２０の上面には、マトリクス状配列にパッド２２を形成したパッドグループ２４が配設されている。パッドグループ２４はさらにマトリクス状に四角形状に配設された状態で基板２０のパッド形成面を構成している。基板２０のパッド形成面の上方には、基板２０のパッド形成面の画像を撮影するための第１カメラ４０が配設されている。本実施形態における第１カメラ４０および第２カメラ４２は、図１に示すようにフレーム６０に固定されている。第１カメラ４０は、フレーム６０の平面領域外で基板２０のパッド形成面を撮影可能な位置に、また、第２カメラ４２は、マスク５０の平面視映像が撮影可能な位置にそれぞれ配設されている。

基板２０はステージ３０にエア吸着等により吸着保持される。ステージ３０は水平面内においてＸ，Ｙ方向に移動可能であると共に、同一平面内で回転可能に設けられている。本実施形態におけるステージ３０は、フレーム６０の平面領域外の位置で基板２０を吸着保持し、第１カメラによりパターン形成面の平面視画像を撮影した後、マスク５０の保持位置まで移動すると共に、接離動機構８０によって上下方向に移動し、マスク５０の下面に基板２０のパターン形成面を重ね合わせる。

マスク５０は薄板の金属板により形成されていて、図２に示すように板厚方向に貫通する貫通孔５２が形成されている。貫通孔５２は貫通孔５２の中心位置が基板２０のパッド２２の中心部と一致するように形成されているので、マスク５０の貫通孔５２がマトリクス状に配設されて貫通孔グループ５４を形成し、貫通孔グループ５４がさらにマトリクス状に四角形状に配設されている。マスク５０はフレーム６０のマスク保持部６２に着脱可能に保持されている。一旦マスク保持部６２に保持されたマスク５０は位置ずれが生じることはない。

第１カメラ４０および第２カメラ４２は共にデジタルカメラが好適に用いられるがデジタルカメラに限定されるものではない。第１カメラ４０と第２カメラ４２は共に、撮影した画像データを制御部７０に送信可能に設けられている。制御部７０としては、ＣＰＵ７１と記憶手段７２に画像処理ソフトが組み込まれたパーソナルコンピュータを採用することができる。制御部７０は第１カメラ４０と第２カメラ４２により撮影された画像データを記憶手段７２に一旦記憶した後、それぞれの画像データに基づいて基板２０のパッド２２形成面をマスク５０に当接させる際にステージ３０を移動させるための第１移動データをＣＰＵ７１に演算させる。第１移動データは、ステージ３０を移動させるべき方向の方向データと移動させるべき距離の距離データと、回転させるべき角度の回転角度データとにより構成されている。制御部７０は、第１移動データに基づいてステージ３０を所定方向に所定距離移動させた後、所定角度に回転移動させる。なお、第１カメラ４０と第２カメラ４２の画像データに基づいて第１移動データを演算する際の計算アルゴリズムは、公知の手法を採用することができる。

一般に、マスク５０はテンションがかけられない状態で支持されているが、基板２０に重ね合わせする際には所定のテンションが加えられる。このため、テンションがかけられていない状態において撮影したマスク５０の平面画像に基づいて算出された第１移動データを用いて基板２０とマスク５０を重ね合わせたとしても、パッド２２と貫通孔５２の中心どうしの位置が正確に一致しないおそれはあるものの、基板２０とマスク５０を大まかに位置決めすることはできる。

第１移動データに基づいて制御部７０がステージ３０を所定位置に移動させて、マスク５０の下面に基板２０のパッド形成面を当接させて、パッド２２の位置と貫通孔５２の位置を大まかに合わせた後に、図３に示すように、マスク５０と基板２０とを重ね合わせる。次いで、第２カメラ４２はマスク５０の上方からマスク５０と基板２０を重ね合わせた状態の平面画像を撮影する。撮影された平面画像は制御部７０の記憶手段７２に記憶される。制御部７０は、記憶手段７２に記憶されたマスク５０と基板２０を重複させた状態の平面画像の画像データに基づいて、基板２０のパッド２２とマスク５０の貫通孔５２の位置合わせ状態を確認する。

次に制御部７０は、記憶手段７２に記憶された基板２０とマスク５０を重ねた状態における画像データに基づいて、基板２０のパッド２２とマスク５０の貫通孔５２の位置関係を確認すると共に、貫通孔５２とパッド２２の現時点における重複状態と予定している重複状態との相違を解消するために基板２０を載置したステージ３０の位置を修正する修正移動データをＣＰＵ７１に演算させる。修正移動データもまた第１移動データと同様に、ステージ３０を移動させるべき方向の方向データと移動させるべき距離の距離データと、回転させるべき角度の回転角度データとにより構成されている。
修正移動データを演算する際の画像処理アルゴリズムは、公知の手法を採用することができる。

基板２０には多数のパッド２２が形成されているので、すべてのパッド２２と貫通孔５２の位置を揃えるために、全パッド２２について、対応する各貫通孔５２に対応する画像データに基づく修正移動データの演算を行うと莫大な時間が必要になってしまい、非現実的である。そこで、本実施形態においては、基板２０のパッドグループ２４，２４，・・・とマスク５０の貫通孔グループ５４，５４，・・・のうち、基板２０およびマスク５０における平面上の対角線をなす２箇所のパッドグループ２４Ａ，２４Ｃと貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｃについてのみ画像データに基づいた修正移動データの演算を行っている。

具体的には、図４に示すように、四角形状に配設されたパッドグループ２４，２４，・・・のうち最外周のコーナー部分に位置するパッドグループにおいて、最も離間距離が大きくなる（四角形状に配設されたパッドグループ内において対角線上に位置する）２箇所のパッドグループ２４Ａ，２４Ｃおよび貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｃ部分の画像データをＣＰＵ７１が個別に抽出して記憶手段７２に記憶させ、抽出した個別の画像データに基づいて、パッドグループ２４Ａ，２４Ｃおよび貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｃのそれぞれを構成するパッド２２，２２，・・・と各貫通孔５２，５２，・・・において互いに対応するパッド２２および貫通孔５２の中心位置を一致させるための移動データである基本要素ＹＡ１，ＹＡ２，・・・およびＹＣ１，ＹＣ２，・・・をそれぞれ演算し、それぞれの基本要素の平均値を修正移動データ要素（ＹＡ，ＹＣ（図示せず））とし、さらに修正移動データ要素（ＹＡ，ＹＣ）の平均値を修正移動データとして用いている。このように画像データ処理を行う部分を削減することにより、制御部７０による画像処理時間が大幅に短縮されるので、基板２０とマスク５０の高速な位置合わせ処理が可能になるため好都合である。

以上のようにして、修正移動データに基づいて制御部７０がステージ３０の位置を微調整し、修正移動データに基づいた微調整を終えた後、再度第２カメラ４２により微調整後の基板２０とマスク５０の重複状態の平面画像を撮影し、記憶手段７２に記憶させる。
制御部７０は基板２０とマスク５０を重ねた状態における平面画像の画像データのうち、最新の画像データを用いて修正移動データの演算をＣＰＵ７１に行わせる。記憶手段７２に予め、修正移動データの収束条件や、修正移動データの演算回数の上限値データを記憶させておけば、制御部７０が、記憶手段７２に記憶されている修正移動データの収束条件や、修正移動データの演算回数とその上限値データを参照し、次の修正移動データの演算を行うか否かを客観的に判断することができる。このように事前に設定された条件をクリアするまで、制御部７０は第２カメラによる平面画像撮影、撮影した画像データに基づく修正移動データの演算をＣＰＵ７１に繰り返し実行させる。図５は、すべてのパッド中心位置とすべての貫通孔中心位置とが完全に一致した状態（理想状態）を示す平面図である。

（第２実施形態）
第１実施形態においては、第１移動データに基づいて基板２０とマスク５０を大まかに位置合わせした後に、基板２０とマスク５０を重複させた状態で第２カメラ４２による平面画像の撮影を行い、撮影した画像データのうち、基板２０およびマスク５０について、四角形状に配設されたパッドグループ２４および貫通孔グループ５４における対角上に位置する最外周部分の２箇所のパッドグループ２４Ａ，２４Ｃおよび貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｃのそれぞれについて制御部７０が画像データ処理を行うことで、基本要素ＹＡ１，ＹＡ２，・・・およびＹＣ１，ＹＣ２，・・・をそれぞれ演算し、演算した基本要素の平均値を修正移動データ要素（ＹＡ，ＹＣ）とし、修正移動データ要素をさらに平均化することにより修正移動データとして採用している。
これに対して本実施形態においては、基板２０のおよびマスク５０の平面内において最外周部分に配設されたパッドグループ２４，２４，・・・および貫通孔グループ５４，５４，・・・のうち、コーナー部分に存在するパッドグループ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄおよび貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄについての画像データに基づいて制御部７０が第１実施形態と同手法により画像データ処理を行い、各パッドグループ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄおよび貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄにおける修正移動データ要素（ＹＡ，ＹＢ，ＹＣ，ＹＤ）をそれぞれ演算し、演算した修正移動データ要素の平均値を修正移動データとして採用しているので、第１実施形態に比べると、修正移動データの演算回数を削減させることができるため好都合である。

（第３実施形態）
第１実施形態においては、基板２０を載置したステージ３０がＸ，Ｙ方向に移動すると共にＸ−Ｙ平面内で回転可能な構成を採用しているが、本実施形態においては、基板２０を載置したステージ３０は固定式とし、マスク５０を載置し、水平面内のＸ，Ｙ方向に移動すると共に、同一平面内で回転可能にしたマスク移動機構（図示せず）を採用した点で、第１実施形態とは異なる。本実施形態においては、基板２０を載置したステージ３０を固定式にしているので、マスク移動機構には、ステージ３０に載置した基板２０にマスク５０を接離動させる接離動機構も組み込まれている。この他の構成については第１実施形態における構成と同様である。本実施形態においては制御部７０が第１移動データや修正移動データからなる移動データに基づいて、マスク移動機構を移動させることにより基板２０のパッド２２位置とマスク５０の貫通孔５２位置を合わせる処理を行うのはもちろんである。

以上に本発明にかかる基板とマスクの位置合わせ装置１０の実施形態を説明した。次に、本発明にかかる基板とマスクの位置合わせ装置を用いた基板とマスクの位置合わせ方法について説明する。図６は、本実施形態における基板とマスクの位置合わせ方法の手順を示すフロー図である。

まず、マトリクス状にパッド２２を形成してなるパッドグループ２４がマトリクス状に四角形状に配設されているパッド形成面が上面となるように、基板２０をステージ３０に載置すると共に、エア吸着により基板２０を保持させる（ステップ１）。次に、基板２０のパッド２２の位置に対応する位置に貫通孔５２を形成したマスク５０をマスク保持部６２に固定する(ステップ２)。このように基板２０とマスク５０を保持させたら、第１カメラ４０により基板２０のパッド形成面の平面視画像を撮影すると共に、撮影した画像データを制御部７０の記憶手段７２に記憶させる（ステップ３）。また、第２のカメラ４２によりマスク５０の平面視画像を撮影すると共に、撮影した画像データを制御部７０の記憶手段７２に記憶させる（ステップ４）。

制御部７０は、記憶手段７２に記憶されている、基板２０とマスク５０を個別に撮影して得た画像データのそれぞれを公知の方法を用いてＣＰＵ７１に画像処理させ、基板２０に形成されたパッド２２の位置とマスク５０の貫通孔５２の位置を合わせるための第１移動データを演算する（ステップ５）。第１移動データが得られた後、制御部７０は第１移動データに基づいてステージ３０を所定の方向に所定距離移動させると共に、水平面内において所定方向に所定角度回転させてマスク５０に基板２０のパッド形成面を重ね合わせる（ステップ６）。続いて制御部７０は第２カメラ４２にマスク５０の貫通孔５２と基板２０のパッド２２が重複した状態の平面視画像を撮影させ、撮影した画像データを記憶手段７２に記憶させる（ステップ７）。

制御部７０は、記憶手段７２からマスク５０の貫通孔５２と基板２０のパッド２２が重複した状態の画像データを読み出し、基板２０およびマスク５０のパッドグループ２４および貫通孔グループ５４の最外周部分に位置する部分において、四角形の対角線上に存在する最外周の２つのパッドグループ２４Ａ，２４Ｃおよび貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｃの位置に相当する部分の画像データをＣＰＵ７１に画像処理させ、パッドグループ２４Ａ，２４Ｃおよび貫通孔グループ５４Ａ，５４Ｃ内の貫通孔５２の中心位置とその下側に位置するパッド２２の中心位置との位置ずれ量を算出すると共に、現時点における貫通孔５２およびパッド２２の中心位置どうしのずれ量を解消させるための移動データである基本要素を算出する（ステップ８）。制御部７０は、算出した基本要素を平均し、修正移動データ要素を算出する（ステップ９）。さらに制御部７０は、算出した各修正移動データ要素を平均し、修正移動データを算出する（ステップ１０）。このようにして算出された修正移動データに基づいて、制御部７０がステージ３０の位置を修正する制御を行う（ステップ１１）。

制御部７０は、修正移動データの値が予め記憶手段７２に記憶させておいた許容値データの値以内であるか判断（ステップ１２）して、次の修正移動データを演算するか否かを決定する。修正移動データの値が許容値データの値以下であった場合（Ｙｅｓの経路）には基板２０とマスク５０は位置合わせが完了（ＥＮＤ）し、修正移動データの値が許容値データの値を超えていた場合（Ｎｏの経路）にはステップ７からステップ１０を繰り返し実行する。記憶手段７２には、修正移動データの演算を繰り返す回数において、最高繰り返し回数を制限する繰り返し制限データを記憶させておけば、ステップ７〜ステップ１２の繰り返し回数が制限されるため好都合である。

以上に本願発明を実施形態に基づいて説明したが、本願発明にかかる基板とマスクの位置合わせ装置１０は、以上に説明した実施形態における構成に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲に各種の改変をおこなった形態であっても、本願発明の技術的範囲に属することがあるのはもちろんである。

例えば以上の実施形態においては、修正移動データを演算する際においてのみ、制御部７０が基板２０とマスク５０に形成されたパッドグループ２４，２４，・・・と貫通孔グループ５４，５４，・・・の画像データのうち一部分のみを画像処理することにより、修正移動データを算出する方法を採用しているが、第１移動データにおいても同様の演算方法を適用してもよいし、制御部７０におけるＣＰＵ７１の演算能力が高い形態において基板２０とマスク５０の位置合わせを行う際には、基板２０とマスク５０を重複させた状態を撮影した画像データにおいて、常に全体の画像データを用いてデータ処理を行う形態を採用してもよいのはもちろんである。

また、パッド２２および貫通孔５２がマトリクス状に形成されてなるパッドグループ２４および貫通孔グループ５４がさらにマトリクス状に四角形状に配設された基板２０とマスク５０について説明しているが、基板２０とマスク５０に形成されるパッド２２および貫通孔５２はマトリクス配列以外の形態で配設されていることももちろんある。このような場合において第１移動データおよび／または修正移動データを演算する際においても、画像データの一部のみを画像処理することで演算時間を短縮できるのは本実施形態と同様である。

また、第１移動データまたは修正移動データを算出する際に、第１移動データ要素または修正移動データ要素をそれぞれ演算した後、単純平均で第１移動データまたは修正移動データとしているが、第１移動データ要素または修正移動データ要素が３つ以上ある場合には、第１移動データ要素または修正移動データ要素のそれぞれのデータ要素の傾向に準じて各データ要素を加重平均処理することにより第１移動データまたは修正移動データとすることも可能である。このような演算方法を採用することにより、より効率的に基板２０のパッド２２とマスク５０の貫通孔５２の位置合わせ処理を行うことができるので好都合である。

本発明は、基板へのはんだボール搭載装置や、基板へのはんだペースト塗布装置等において特に好適に適用することができる。

第１実施形態における基板とマスクの装置の概略構成を示す図である。基板とマスクの平面図である。基板のパッド形成面上にマスクを当接させた状態を示す平面図である。図３内におけるＡ部分とＣ部分の拡大図である。すべてのパッド中心位置とすべての貫通孔中心位置とが完全に一致した状態（理想状態）を示す平面図である。本実施形態における基板へのはんだボール搭載方法の手順を示すフロー図である。

符号の説明

１０基板とマスクの位置合わせ装置
２０基板
２２パッド
２４パッドグループ
３０ステージ
４０第１カメラ
４２第２カメラ
５０マスク
５２貫通孔
５４貫通孔グループ
６０フレーム
６２マスク保持部
７０制御部
７１ＣＰＵ
７２記憶手段
８０接離動機構

Claims

一面側に複数個のパッドが形成されたパッド形成面が上面となるように基板が載置されて、水平面内で移動可能に設けられていると共に、同一平面内で回転可能に設けられているステージと、
前記基板のパッドに対応する部分に貫通孔が形成されマスク保持部に保持されているマスクと、
前記基板を、前記マスクの下方位置から前記マスク下面位置との間で接離動させる接離動機構と、
前記ステージに載置されている基板のパッド形成面の画像を撮影する撮影手段と、
前記マスクの平面視画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された画像データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶させた画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記ステージの移動方向および移動量と回転角度からなるステージの移動データを演算する制御部と、を具備し、
該制御部は、
前記撮影手段に、前記ステージに載置した状態のパッド形成面と、前記マスク単体の平面視状態を撮影させる工程と、
前記マスク単体の平面視画像データを前記記憶手段に記憶させる工程と、
前記基板のパッド形成面の平面視画像データと、前記マスク単体の平面視画像データとに基づいて、前記基板のパッドと、前記マスクの貫通孔位置との最初の位置合わせに必要な第１移動データを演算する工程と、
前記第１移動データに基づいて、前記ステージを移動および回転させ、該ステージに載置された基板のパッド形成面を前記マスク下面に重ね合わせる工程と、
前記撮影手段に、前記基板を前記マスク下面に重ね合わせることにより前記マスクにテンションが付与された状態における前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態の画像を撮影させる工程と、
前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態における画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記ステージの移動方向および移動量と回転角度からなるステージの修正移動データを演算する工程と、
前記修正移動データに基づいて、前記ステージを移動および回転させる工程を繰り返し実行することを特徴とする基板とマスクの位置合わせ装置。
一面側に複数個のパッドが形成されたパッド形成面が上面となるように基板が載置されたステージと、
前記基板のパッドに対応する部分に貫通孔が形成されマスク保持部に保持されているマスクと、
該マスクを水平面内で移動可能にすると共に、同一平面内で回転可能に設けられているマスク移動機構と、
前記基板を、前記マスクの下方位置から前記マスク下面位置との間で接離動させる接離動機構と、
前記ステージに載置されている基板のパッド形成面の画像を撮影する撮影手段と、
前記マスクの平面視画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された画像データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶させた画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記マスク移動機構の移動方向および移動量と回転角度からなるマスク移動機構の移動データを演算する制御部と、を具備し、
該制御部は、
前記撮影手段に、前記ステージに載置した状態のパッド形成面と、前記マスク単体の平面視状態を撮影させる工程と、
前記マスク単体の平面視画像データを前記記憶手段に記憶させる工程と、
前記基板のパッド形成面の平面視画像データと、前記マスク単体の平面視画像データとに基づいて、前記基板のパッドと、前記マスクの貫通孔位置との最初の位置合わせに必要な第１移動データを演算する工程と、
前記第１移動データに基づいて、前記マスク移動機構を移動および回転させ、該ステージに載置された基板のパッド形成面に前記マスク下面を重ね合わせる工程と、
前記撮影手段に、前記基板に前記マスク下面を重ね合わせることにより前記マスクにテンションが付与された状態における前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態の画像を撮影させる工程と、
前記基板のパッドと前記マスクの貫通孔との重複状態における画像データに基づいて、前記ステージに載置されている基板のパッド形成面に当接したマスクの貫通孔と基板のパッドとの現在の重複状態と予定重複状態との相違を解消するために、前記マスク移動機構の移動方向および移動量と回転角度からなるマスク移動機構の修正移動データを演算する工程と、
前記修正移動データに基づいて、前記マスク移動機構により前記マスクを移動および回転させる工程を繰り返し実行することを特徴とする基板とマスクの位置合わせ装置。
前記撮影手段は少なくとも二台で構成されていて、
第１撮影手段は、前記基板を前記ステージに載置した状態のパッド形成面の映像を撮影し、
第２撮影手段は、前記マスクの平面視映像を撮影すると共に、前記第１移動データに基づいて前記基板のパッド形成面を前記マスクに当接させた状態の平面視映像を撮影することを特徴とする請求項１または２記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
前記基板は、複数個のパッドがマトリクス状に配設されて成る複数のパッドグループがマトリクス状に四角形状に配設されていて、
前記制御部は、前記ステージの移動データまたは前記マスクの移動データを演算する際に、基板のパッド形成面にマスクを当接させた状態で撮影した画像データについて、前記パッドグループの最外周のコーナー部分に位置するパッドグループのうち、最も離間距離が大きくなる二つのパッドグループの画像を抽出し、抽出した画像データに基づいて移動データを演算していることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の基板とパッドの位置合わせ装置。
前記基板は、複数個のパッドがマトリクス状に配設されて成る複数のパッドグループがマトリクス状に四角形状に配設されていて、
前記制御部は、前記ステージの移動データまたは前記マスクの移動データを演算する際に、基板のパッド形成面にマスクを当接させた状態で撮影した画像データにおいて、前記パッドグループの最外周におけるすべてのコーナー部分のパッドグループの画像を抽出し、抽出した画像データに基づいて移動データを演算していることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の基板とパッドの位置合わせ装置。
前記制御部は、前記ステージの移動データまたは前記マスクの移動データを演算する際に、基板のパッド形成面にマスクを当接させた状態で撮影した画像データについて、抽出したパッドグループの個々についての演算を行うことによりステージの移動データ要素またはマスクの移動データ要素を算出した後、
該ステージの移動データ要素またはマスクの移動データ要素の平均値をステージの移動データまたはマスクの移動データとすることを特徴とする請求項４または５記載の基板とマスクの位置合わせ装置。