JP5392233B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板にクリーム半田などのペーストを印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関するものである。

基板に電子部品を実装する部品実装ラインにおいて、基板上にクリーム半田などの部品接合用のペーストを供給する方法として、スクリーン印刷が用いられている。このスクリーン印刷では、ペーストの印刷部位に対応してパターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させ、マスクプレート上にペーストを供給してスキージを摺動させるスキージング動作を行うことにより、パターン孔を介して基板にペーストを印刷する。このスクリーン印刷においてペーストを正しく印刷するためには、基板をマスクプレートに対して正しく位置合わせする必要がある。

この基板位置合わせは、一般に基板およびマスクプレートにそれぞれ設けられた認識マークをカメラによって撮像して位置認識することにより行われる。このとき、基板を撮像する際の座標系とマスクプレートを撮像する際の座標系とは位置基準が異なるため、これらの座標系間の位置関係を特定する位置基準データを求める必要がある。このため従来より、基板とマスクプレートを撮像して座標系間の位置基準データを求めるキャリブレーション処理機能を備えたスクリーン印刷装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、マスクプレートおよび基板を単一の撮像手段によって撮像する構成において、基板位置決め手段の座標系と撮像手段を移動させる移動手段の座標系との位置ずれ量を、撮像手段で取得した画像データに基づいて求める例が記載されている。

特許第４３６４３３３号公報

ところで、上述の基板とマスクプレートとを位置認識のために撮像する撮像部の構成として、マスクプレートの下面を撮像面とする上向きの撮像光軸と、基板の上面を撮像面とする下向きの撮像光軸との２つの撮像光軸を備えた構成が用いられるようになっている。この構成によれば、単一の移動手段によって撮像部を移動させて、基板およびマスクプレートの双方を撮像できるという利点がある。しかしながら、このような構成の撮像部によって基板とマスクプレートの位置認識を行うに際しては、上述構成に起因して、高い印刷位置精度が求められる基板を対象とする場合において、以下に述べるような不都合がある。

まず、上方向と下方向を撮像対象とする２つの撮像光軸を備えた構成においては、撮像部を構成する光学系を装着する過程において撮像光軸の指向位置に幾分かの誤差が生じることが避けがたい。このため、撮像部を移動させて上下２方向を撮像する撮像動作において、上方のマスクプレートの撮像面と下方の基板の撮像面とを撮像対象とする場合に、２つの撮像光軸の水平位置には誤差が生じ、正しい位置認識結果が得られない。さらには、撮像部を基板とマスクプレートに対して水平移動させる移動機構に用いられるボールねじなどは局部的な位置誤差を有しており、制御指令よって示される指令位置と実際に撮像部が移動する移動位置との間には、移動対象位置に応じて固有の位置ずれが存在する。

このため、同一装置によって形状やサイズが異なる複数品種の基板を作業対象とする場合には、当該基板における認識マークが形成されている位置によって位置認識結果に誤差を生じる。またマスクプレートにおいても、認識マークは基板の認識マークの位置に対応していることから、位置認識結果において同様の誤差を生じる。そして位置認識結果にこのような誤差が生じたまま基板とマスクプレートとの位置合わせを行うと、パターン孔が基板の印刷部位に正しく一致せず、印刷位置ずれなどの印刷不具合を生じる。

さらに、基板とマスクプレートとの位置合わせ精度の確認のための較正処理にはマシンパラメータの調整などの複雑な操作・処理が必要なことから、従来はこのような基板位置合わせ精度の確認は、装置メーカにおいて出荷検査としてのみ行われるのが通例となっていた。このため、複数の基板を対象として印刷を実行する生産継続過程にて印刷品質管理上の要請から装置ユーザが基板位置合わせ精度の良否を確認する必要が生じた場合にあっても、基板位置合わせ精度を簡便な方法で確認することが難しく、適切な対処策が望まれていた。

そこで上述の従来技術における諸課題に対応するため本発明は、基板とマスクプレートを撮像対象とする２つの撮像光軸を備えた撮像部を水平移動させる構成において、生産継続過程にて基板位置合わせ精度の良否を簡便に確認することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。

本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給された前記マスクプレート上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向の２つの撮像光軸を有し、前記基板およびマスクプレートにそれぞれ形成された基板認識マークおよびマスク認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、前記撮像部を前記基板およびマスクプレートに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構と、前記マーク撮像動作における撮像結果を認識処理することにより、前記基板認識マークおよびマスク認識マークの位置を検出するマーク認識処理を行う認識処理部と、前記２つの撮像光軸のそれぞれの撮像面である前記マスク下面および基板上面における各撮像光軸の相対位置を、相対位置が関連づけられた２つの参照マークを前記撮像部によって個別に撮像することにより検出して、光軸間相対位置データとして出力する光軸キャリブレーション処理部と、前記撮像部移動機構による撮像部の移動に起因して前記撮像面において生じる前記撮像光軸の水平方向の位置誤差を、前記基板が保持される基板エリアおよびマスクプレートが装着されるマスクエリアにそれぞれ規則配列で設定された参照点毎に固有の水平方向の位置ずれ量として求め、前記基板エリアおよびマスクエリアのそれぞれの面内における局地的な位置ずれ状態を示す面補正データとして出力する面補正データ作成処理部と、前記撮像部、撮像部移動機構および認識処理部を制御することにより前記マーク撮像動作およびマーク認識処理を実行させ、さらに前記光軸間相対位置データ、面補正データおよび前記マーク認識処理の結果に基づき前記基板位置決め部を制御して、前記基板と前記マスクプレートとを位置合わせする基板位置合わせ動作を実行させる基板位置合わせ制御部と、前記基板位置合わせ動作における位置合わせ精度を評価する精度評価部とを備え、前記精度評価部は、実生産用の基板およびマスクプレートを対象として、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して前記マーク撮像動作、マーク認識処理および前記基板位置合わせ動作を実行させ、さらに前記基板位置合わせ動作後に、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して再度前記マーク撮像動作およびマーク認識処理を実行し、このマーク認識処理における認識結果に基づいて前記位置合わせ精度を評価する。

本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、上流側から搬入された基板を基板位置決め部によって保持する基板保持工程と、前記基板に形成された基板認識マークおよびスクリーン印刷部に装着された前記マスクプレートに形成されたマスク認識マークを、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向の２つの撮像光軸を有し、撮像部移動機構によって前記基板およびマスクプレートに対して水平方向に移動する撮像部によって撮像するマーク撮像工程と、前記マーク撮像工程における撮像結果を認識処理部によって認識処理することにより前記基板認識マークおよびマスク認識マークの位置を検出するマーク認識処理工程と、前記基板認識マークおよびマスク認識マークの位置検出結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記基板を前記マスクプレートに位置合わせする基板位置合わせ工程と、パターン孔が設けられペーストが供給された前記マスクプレート上でスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷工程とを含み、前記マーク撮像工程に先立って、前記２つの撮像光軸のそれぞれの撮像面である前記マスク下面および基板上面における前記撮像光軸の水平方向相対位置を、相対位置が関連づけられた２つの参照マークを前記撮像部によって個別に撮像することにより検出して、光軸間相対位置データとして出力する光軸キャリブレーション処理工程と、前記撮像部移動機構による前記撮像部の移動に起因して、前記撮像面において生じる前記撮像光軸の水平方向の位置誤差を、前記基板が保持される基板エリアおよびマスクプレートが装着されるマスクエリアにそれぞれ規則配列で設定された参照点毎に水平方向の位置ずれ量として求め、前記基板エリア、マスクエリアのそれぞれの面内における局地的な位置ずれ状態を示す面補正データとして出力する面補正データ作成処理工程とを実行しておき、さらに前記基板位置合わせ動作における位置合わせ精度を評価するために実行される精度評価工程において、実生産用の基板およびマスクプレートを対象として、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して前記マーク撮像工程、マーク認識処理工程および前記基板位置合わせ工程を実行し、さらに前記基板位置合わせ工程後に、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して再度前記マーク撮像工程およびマーク認識処理工程を実行し、このマーク認識処理工程における認識結果に基づいて前記位置合わせ精度を評価する。

本発明によれば、基板に形成された基板認識マークおよびマスクプレートに形成されたマスク認識マークを２つの撮像光軸を備えた撮像部によって撮像するマーク撮像に先立って、相対位置が関連づけられた２つの参照マークを撮像部によって個別に撮像することにより検出して、光軸間相対位置データとして出力する光軸キャリブレーション処理工程と、撮像部の移動に起因して撮像面において生じる撮像光軸の水平方向の位置誤差を基板エリアおよびマスクエリアにそれぞれ規則配列で設定された参照点毎に固有の水平方向の位置ずれ量として求めて基板エリアおよびマスクエリアのそれぞれの面内における局地的な位置ずれ状態を示す面補正データとして出力する面補正データ作成処理工程とを実行することにより、マーク撮像工程において撮像光軸の水平方向相対位置の誤差を補正するとともに、基板位置合わせ動作における位置合わせ精度を評価するために実生産用の基板およびマスクプレートを対象として精度評価工程を実行することにより、生産継続過程にて基板位置合わせ精度の良否を簡便に確認することができる。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板とマスクプレートの位置合わせの説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における作業処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における光軸キャリブレーション処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における面補正データ作成処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における生産開始前精度評価処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における生産開始後精度評価処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における光軸キャリブレーション処理の工程説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における光軸キャリブレーション処理の工程説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における面補正データ作成処理に用いられるキャリブレーション用のガラス基板および治具マスクを示す図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における面補正データ作成処理の工程説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２、図３を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷部１１を配設して構成されている。基板位置決め部１は、上流側から搬入された基板を保持して水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする機能を有し、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。

第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。

ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの搬送レールによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板搬送機構８によって保持された状態の基板１０を、基板搬送機構８とともに後述するスクリーン印刷部に対して昇降させることができる。図２、図３に示すように、基板搬送機構８は上流側（図２、図３において左側）および下流側に延出し、上流側から搬入された基板１０は基板搬送機構８によって搬送され、さらに基板位置決め部１によって位置決めされる。そして後述するスクリーン印刷部１１によって印刷が行われた後の基板１０は、基板搬送機構８によって下流側に搬出される。

第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート６ａの上面には、上面に基板１０を保持する下受け面が設けられた基板下受け部７が配設されている。

第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受け部７は基板搬送機構８に保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして基板下受け部７の下受け面が基板１０の下面に当接することにより、基板下受け部７は基板１０を下面側から支持する。基板搬送機構８の上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして固定する。

次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷部１１について説明する。スクリーン印刷部１１は、ペーストが供給されたマスクプレート上でスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板にペーストを印刷する機能を有している。図１，図２において、マスク枠１２ａにはマスクプレート１２が展張されており、マスクプレート１２には基板１０において印刷対象となる電極１０ａの形状・位置（図３参照）に対応して、パターン孔１２ｂが設けられている。マスクプレート１２上にはスキージヘッド１３が配設されており、スキージヘッド１３は、水平なプレート１４にスキージ１６を昇降させるスキージ昇降機構１５を配設した構成となっている。スキージ昇降機構１５を駆動することによりスキージ１６は昇降して、マスクプレート１２の上面に当接する。

図２に示すように、縦フレーム２５上に配置されたブラケット２６上にはガイドレール２７がＹ方向に配設されており、ガイドレール２７にスライド自在に嵌合したスライダ２８は、プレート１４の両端に結合されている。これにより、スキージヘッド１３はＹ方向にスライド自在となっている。プレート１４は、ナット３０、送りねじ２９および送りねじ２９を回転駆動するスキージ移動用モータ（図示省略）より成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動する。縦フレーム２５上にはガイドレール３１がＹ方向に配設されており、ガイドレール３１にスライド自在に嵌合したスライダ３２は、ヘッドＸ軸テーブル１９にブラケット１９ａを介して結合されている。これにより、ヘッドＸ軸テーブル１９はＹ方向にスライド自在となっている。

図３に示すように、ヘッドＸ軸テーブル１９には、基板１０、マスクプレート１２を撮像する撮像部１７およびマスクプレート１２の下面をクリーニングするクリーニング機構１８が結合されている。図１に示すように、撮像部１７は基板１０を撮像する基板認識カメラ１７ａとマスクプレート１２を撮像するマスク認識カメラ１７ｂとを一体に備えた構成となっている。また図３に示すように、クリーニング機構１８は水平なユニットベース１８ａに未使用のクリーニングペーパを巻回したペーパロール１８ｂと、使用済みのクリーニングペーパを巻回したペーパロール１８ｃおよびクリーニングペーパをマスクプレート１２の下面に押し付けるクリーニングヘッド１８ｄを配設した構成となっており、ペーパロール１８ｂから引き出されたクリーニングペーパは、クリーニングヘッド１８ｄを経由してペーパロール１８ｃに回収される。

ヘッドＸ軸テーブル１９は、ナット３４、送りねじ３３および送りねじ３３を回転駆動するヘッド移動用モータ（図示省略）より成るヘッドＹ軸移動機構２０によりＹ方向に水平移動する。ヘッドＸ軸テーブル１９，ヘッドＹ軸移動機構２０を駆動することにより、撮像部１７、クリーニング機構１８はＸ方向、Ｙ方向へ水平移動し、これにより基板１０、マスクプレート１２の任意位置の撮像およびマスクプレート１２の下面の全範囲をクリーニングすることができる。ヘッドＸ軸テーブル１９およびヘッドＹ軸移動機構２０は、撮像部１７を基板１０およびマスクプレート１２に対して水平方向に移動させる撮像部移動機構２１を構成する。

次にスクリーン印刷部１１による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構８によって基板１０が印刷位置に搬入されると、第２のＺ軸テーブル６を駆動して基板下受け部７を上昇させ、基板１０の下面を下受けする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をマスクプレート１２に対して位置合わせする。この後、第１のＺ軸テーブル５を駆動して基板１０を基板搬送機構８とともに上昇させてマスクプレート１２の下面に当接させ、次いで基板１０をクランプ機構９によってクランプする。これにより、スキージヘッド１３によるスキージングにおいて、基板１０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、ペーストであるクリーム半田が供給されたマスクプレート１２上でスキージ１６を摺動させることにより、パターン孔１２ｂを介して基板１０にはクリーム半田が印刷される。

次に図４を参照して、撮像部１７の構成および機能について説明する。図４（ａ）（イ）に示すように、ヘッドＸ軸テーブル１９に結合された撮像部１７は、上方向の撮像光軸ａ２を有するマスク認識カメラ１７ｂと下方向の撮像光軸ａ１を有する基板認識カメラ１７ａとを、平面視してＹ方向に並列にヘッドＸ軸テーブル１９に沿って配置した構成となっている。撮像光軸ａ１，ａ２の方向からそれぞれ入射する撮像孔は、光学系１７ｃによって導かれて、それぞれ基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂに入射する。これにより、基板１０に形成された基板認識マークおよびマスクプレート１２に形成されたマスク認識マークを撮像する。そしてこれらの撮像結果を認識処理して取得された基板認識マーク、マスク認識マークの位置検出結果に基づいて、基板１０とマスクプレート１２との相対位置を正しく合わせる位置合わせ動作が実行される。

すなわち、撮像部１７は撮像部移動機構２１によって移動して、撮像方向がそれぞれ下方向および上方向の２つの撮像光軸ａ１，ａ２を有し、基板１０およびマスクプレート１２にそれぞれ形成された基板認識マークおよびマスク認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う。そして本実施の形態においては、撮像部１７は撮像面を上下逆方向に向けた姿勢の２つの撮像カメラ、すなわち基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂを平面視して並列に配置して構成されている。なお、撮像部１７としては必ずしも２つの撮像カメラを備える必要はなく、図４（ａ）（ロ）に示すように、撮像方向がそれぞれ下方向および上方向の２つの撮像光軸ａ１，ａ２を有する単一の撮像カメラ１７ｄを備えた構成でもよい。

撮像部１７によるマーク撮像動作においては、図４（ｂ）に示すように、撮像部１７とクリーニング機構１８とを一体的に、基板位置決め部１に保持された基板１０とマスクプレート１２との間に進出させる（矢印ｂ）。そしてこの状態で、基板認識カメラ１７ａによって下方の基板１０の撮像を、マスク認識カメラ１７ｂによって上方のマスクプレート１２の撮像を行う。前述の基板１０とマスクプレート１２との位置合わせを目的とした基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂによる撮像においては、２つの撮像カメラの光学座標系の相対位置関係、換言すればそれぞれの撮像面における撮像光軸の相対距離が、予め設計寸法上で示される規定寸法であることが求められる。

しかしながら、撮像光軸ａ１、ａ２はいずれも正確に垂直方向に指向されているとは限らず、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂ固有の光軸誤差や基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの装着姿勢の誤差などに起因して、図４（ｃ）に示すように、正確な垂直線方向からわずかに傾いている場合がある。このような要因により、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの２つの撮像光軸ａ１，ａ２のそれぞれの撮像面における相対距離は、設計寸法上で示される規定寸法Ｄとは異なる相対距離Ｄ＊となる。すなわち、撮像光軸ａ１の基板１０上面における位置を示す撮像点Ｐ１と撮像光軸ａ２のマスクプレート１２下面における位置を示す撮像点Ｐ２との間の相対距離Ｄ＊が、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂそれぞれの光学座標系の相対位置関係を示す光軸間相対位置データとなる。本実施の形態においては、基板１０とマスクプレート１２との位置合わせを高精度で行うことができるよう、後述する方法によって、光軸間相対位置データを実測によって求めるようにしている。

次に図５を参照して、マスクプレート１２と基板１０の位置合わせについて説明する。図５（ａ）に示すように、印刷対象の基板１０には、対角に位置して１対の認識マーク１０ｍ（基板認識マーク）が形成されておりマスク枠１２ａに展張されたマスクプレート１２において基板１０に対応する基板領域１２ｄには、同様に対角に位置して１対の認識マーク１２ｍ（マスク認識マーク）が形成されている。基板位置決め部１を駆動して基板１０をマスクプレート１２に対して位置合わせする際には、２つの認識マーク１０ｍの中点である基板中心点１０ｃと、２つの認識マーク１２ｍの中点であるマスク中心点１２ｃを一致させるとともに、２つの認識マーク１０ｍを結ぶ対角線と２つの認識マーク１２ｍを結ぶ対角線の方向が一致するように、基板１０の位置を調整する。

すなわち、図５（ｂ）に示すように、基板中心点１０ｃとマスク中心点１２ｃとの平面内での位置ずれ量を示すΔｘ、Δｙおよび２つの対角線のなすずれ角度αを極力小さくするように、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂによる認識マーク１０ｍ、１２ｍの位置検出結果に基づいて行われる。なお、後述する光軸キャリブレーション処理に使用される治具マスク１２Ａおよびクランプ部材９ａには、図５（ａ）に示すように、光軸間相対位置測定に用いられる認識孔１２ｅ、認識孔９ｅが、平面視して同一位置となる位置にそれぞれを貫通して設けられている。認識孔１２ｅ、認識孔９ｅは、上述の光軸間相対位置データを実測によって求める際の参照マークとして用いられる（図１２、図１３参照）。なお、実生産用のマスクプレート１２に認識孔１２ｅを形成することにより、治具マスク１２Ａとして用いてもよい。

次に図６参照して、制御系の構成を説明する。図６において、演算処理部４０はＣＰＵであり、記憶部４１のプログラム記憶部４２に記憶された各種の動作・処理プログラムを、演算処理部４０がデータ記憶部４３に記憶された各種のデータに基づいて実行することにより、以下に説明する各部が制御される。これにより、スクリーン印刷部１１によるスクリーン印刷作業や、印刷作業にともなって必要とされる各種の処理が実行される。

これらの作業・処理においては、演算処理部４０によって機構駆動部４４を制御することにより、基板搬送機構８、基板位置決め部１、スクリーン印刷部１１および撮像部移動機構２１が駆動される。さらに、認識処理部４５によって、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの撮像結果を認識処理することにより、以下に説明する各処理における基板１０、マスクプレート１２の認識マーク１０ｍ、１２ｍの位置検出が行われ、さらに光軸キャリブレーション処理における参照マーク、面補正データ作成処理における参照点の位置検出が行われる。すなわち認識処理部４５は、マーク撮像動作における撮像結果を認識処理することにより、認識マーク１０ｍ（基板認識マーク）および認識マーク１２ｍ（マスク認識マーク）の位置を検出するマーク認識処理を行う。

操作・入力部４７はキーボードやタッチパネルスイッチなどの入力手段であり、装置稼働のための操作コマンドや各種のデータ入力を行う。表示部４８は液晶パネルなどの表示パネルであり、操作・入力部４７による入力時の案内画面のほか、後述する各処理における教示画面、すなわち基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂによって基板１０、マスクプレート１２を撮像した画面上で位置のティーチングを手動で行う際の操作画面を表示する。教示処理部４６は操作・入力部４７を介しての手動入力操作に基づき、上述のティーチングのためのデータ処理を行う。

プログラム記憶部４２にはスクリーン印刷実行プログラム４２ａ、光軸キャリブレーション処理プログラム４２ｂ、面補正データ作成プログラム４２ｃ、基板位置合わせ制御処理プログラム４２ｄ、精度評価処理プログラム４２ｅが記憶されている。またデータ記憶部４３には光軸間相対位置データ４３ａ、面補正データ４３ｂ、精度評価データ４３ｃが記憶されている。演算処理部４０がスクリーン印刷実行プログラム４２ａを実行することにより、スクリーン印刷部１１によるスクリーン印刷作業が実行される。また演算処理部４０が、光軸キャリブレーション処理プログラム４２ｂ、面補正データ作成プログラム４２ｃ、基板位置合わせ制御処理プログラム４２ｄ、精度評価処理プログラム４２ｅの各プログラムをそれぞれ実行することにより実現される機能は、以下に説明する光軸キャリブレーション処理部、面補正データ作成処理部、基板位置合わせ制御部、精度評価部をそれぞれ構成する。

以下これら各部の機能について説明する。まず光軸キャリブレーション処理部は、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの撮像光軸ａ１，ａ２のそれぞれの撮像面である基板１０上面およびマスクプレート１２下面における各撮像光軸ａ１，ａ２の相対位置（図４（ｃ）に示す相対距離Ｄ＊参照）を検出して、光軸間相対位置データとして出力する処理を行う。ここでは、相対位置が関連づけられた２つの参照マークを撮像部１７の基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂによって個別に撮像することにより、撮像光軸ａ１，ａ２の相対位置を検出するようにしている。そしてこの相対位置の検出は、相対位置が関連づけられた２つの参照マーク（図５（ａ）に示す認識孔９ｅ、認識孔１２ｅ）を個別に撮像した教示画面上において、２つの撮像光軸ａ１，ａ２を手動操作で認識孔９ｅ、認識孔１２ｅに個別に合わせる教示操作により行われる。出力されたデータは、データ記憶部４３に光軸間相対位置データ４３ａとして記憶される。基板位置合わせ動作において、光軸間相対位置データ４３ａを用いて補正することにより、実際の光軸間相対位置が設計データ上の数値と異なることによる位置合わせ誤差が補正される。

面補正データ作成処理部は、撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動に起因して、撮像面において生じる撮像光軸ａ１，ａ２の水平方向の位置誤差を、基板１０が保持される基板エリア（ここでは基板位置決め部１に面補正用に保持されるガラス基板１０Ｂ）およびマスクプレート１２が装着されるマスクエリア（ここではマスク枠１２ａに面補正用に装着される治具マスク１２Ｂ）にそれぞれ規則配列で設定された参照点毎に固有の水平方向の位置ずれ量として求め、基板エリアおよびマスクエリアのそれぞれの面内における局地的な位置ずれ状態を示す面補正データとして出力する処理を行う。出力されたデータは、データ記憶部４３に面補正データ４３ｂとして記憶される。基板位置合わせ動作において、面補正データ４３ｂを用いて補正することにより、撮像部移動機構２１の局地的な駆動誤差に起因して生じる撮像部１７による位置検出誤差を補正することができる。

上述の光軸キャリブレーション処理、面補正データ作成処理においては、治具マスク（図５に示す治具マスク１２Ａ）およびクランプ部材９ａに形成された参照マーク（認識孔１２ｅ、認識孔９ｅ）、キャリブレーション用の基板、キャリブレーション用のマスク（図１４に示すガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂ）に設定された参照点１０ｒ、１２ｒを基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂによって個別に撮像した画像を表示部４８に教示画面上に表示し、撮像光軸ａ１，ａ２を手動操作でこれらの参照マークや参照点に個別に合わせる教示操作によって行われる。

すなわち、表示部４８に表示された表示画面上で、オペレータが操作・入力部４７によってティーチング操作を行うことにより、教示処理部４６によって上述の参照マークや参照点の位置が教示される。これにより、各参照点の当該光学座標系における原点からの位置、すなわち位置ずれ量が検出される。すなわち面補正データ作成処理部は、参照点を撮像した教示画面上において、２つの撮像光軸ａ１、ａ２をこれらの参照点に手動操作で個別に合わせる教示操作により、各参照点毎に位置ずれ量を検出する。

基板位置合わせ制御部は、撮像部１７、撮像部移動機構２１および認識処理部４５を制御することにより、基板１０に形成された認識マーク１０ｍ、マスクプレート１２に形成された認識マーク１２ｍを撮像するマーク撮像動作およびこのマーク撮像動作における撮像結果を認識処理することにより、認識マーク１０ｍおよび認識マーク１２ｍの位置を検出するマーク認識処理を実行させ、さらにデータ記憶部４３に記憶された光軸間相対位置データ４３ａ、面補正データ４３ｂおよびマーク認識処理の結果に基づき基板位置決め部１を制御して、基板１０とマスクプレート１２とを位置合わせする基板位置合わせ動作を実行させる。

精度評価部は、基板位置合わせ動作における基板位置合わせ精度を評価するための処理を行う。本実施の形態においては、精度評価処理の態様として、生産開始に先立って、基板位置合わせ精度を評価する生産開始前精度評価処理、生産開始後に生産継続中の任意の時点において、基板位置合わせ精度を評価する生産開始後精度評価処理、これらの精度評価処理によって取得されたデータを統計的に処理して、当該装置の工程能力指数を求める統計演算処理の３種類の処理が含まれている。

まず生産開始前精度評価処理では、当該スクリーン印刷装置による生産開始に先立って、基板１０とマスクプレート１２との基板位置合わせ精度を検証するために予め製作され、それぞれ参照点が規則配列で設定された検証用の基板および検証用のマスクを対象として、前述のマーク撮像動作、マーク認識処理および基板位置合わせ動作を実行させる。ここで検証用の基板および検証用のマスクとしては、前述のガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂと同様のものが用いられる。すなわち検証用の基板、検証用のマスクを対象として、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正して、前述のマーク撮像動作、マーク認識処理および基板位置合わせ動作を実行させ、次いで上述の基板位置合わせ動作後に、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正して再度マーク撮像動作およびマーク認識処理を実行し、このマーク認識処理における認識結果に基づいて、生産開始前の状態における位置合わせ精度を評価する。そしてこの精度評価のための動作処理を反復実行することにより、繰り返し位置合わせ精度の確認が行えるようになっている。

そして生産開始後精度評価処理では、当該スクリーン印刷装置による生産開始後に、実生産用の基板１０およびマスクプレート１２を対象として、前述のマーク撮像動作、マーク認識処理および基板位置合わせ動作を実行させる。すなわち基板１０、マスクプレート１２を対象として、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正してマーク撮像動作、マーク認識処理および基板位置合わせ動作を実行させ、次いで基板位置合わせ動作後に、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正してマーク撮像動作およびマーク認識処理を実行し、このマーク認識処理における認識結果に基づいて、生産開始後の状態における位置合わせ精度を評価する。

本実施の形態においては、上述の生産開始後精度評価処理において、予め設定された所定枚数の基板１０を対象として、スクリーン印刷動作の前後にこの精度評価のための動作処理を反復実行するようにしている。これにより、繰り返し位置合わせ精度の確認に加えて、スクリーン印刷動作を実行することによる基板位置合わせ精度への影響を評価することができる。

そして統計演算処理では、生産前精度評価処理、生産後精度評価処理のそれぞれにおいて位置ずれ計測を複数回反復実行して取得された複数の位置合わせ精度データ、すなわち図５（ｂ）に示す複数組の位置ずれ量Δｘ、Δｙおよびずれ角度αを統計処理することにより、当該装置の基板位置合わせにおける精度管理レベルを示す工程能力指数Ｃｐｋを演算する。これらの位置合わせ精度データおよび演算された工程能力指数Ｃｐｋは、データ記憶部４３に精度評価データ４３ｃとして記憶される。すなわち前述の精度評価部は、位置合わせ精度を示す評価データを複数回取得し、これら複数の評価データを統計処理することにより、当該スクリーン印刷装置における基板位置合わせ精度の工程能力指数Ｃｐｋを算出する統計演算処理部を有する形態となっている。これにより、当該スクリーン印刷装置の基板位置合わせにおける精度レベルを、常に定量的に把握することが可能となっている。

次に、図７以下の各図を参照して、スクリーン印刷における作業処理について説明する。まず、図７を参照して、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置によるスクリーン印刷作業処理の全体フローについて説明する。まず最初に、治具マスク１２Ａ（図５（ａ））を用いて面補正データ作成プログラム４２ｃを実行することにより、光軸キャリブレーション処理を実行し、光軸間相対位置データ４３ａを取得してデータ記憶部４３に記憶する（ＳＴ１）。次いで、ガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂ（図１４）を用いて面補正データ作成プログラム４２ｃに基づいて面補正データ作成処理を実行し、面補正データ４３ｂを取得してデータ記憶部４３に記憶する（ＳＴ２）。これにより、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの撮像において、撮像光軸ａ１、ａ２の相対位置の誤差に起因する位置決め誤差、撮像部移動機構２１の駆動誤差に起因する局所的な位置決め誤差を補正することが可能になる。

次に、生産開始前精度評価処理が実行される（ＳＴ３）。この処理は、基板位置合わせ制御処理プログラム４２ｄを用いて実行される基板位置合わせ動作において、光軸間相対位置データ４３ａ、面補正データ４３ｂを用いることにより、所期の繰り返し位置合わせ精度が確保されることを検証する目的で実行されるものであり、ユーザにて検証用の基板および検証用のマスク（ここではガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂ）を使用して行われる。そして生産開始前精度評価処理にて、所期の繰り返し位置合わせ精度が確保されていることが検証されたならば、実生産用の基板１０を対象としてマスクプレート１２を用いたスクリーン印刷作業が開始される（ＳＴ４）。

このスクリーン印刷作業においては、まず上流側から搬入された基板１０を基板位置決め部１によって保持する（基板保持工程）。次いで基板１０に形成された認識マーク１０ｍおよびスクリーン印刷部１１に装着されたマスクプレート１２に形成された認識マーク１２ｍを、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向の２つの撮像光軸ａ１，ａ２を有し、撮像部移動機構２１によって基板１０およびマスクプレート１２に対して水平方向に移動する撮像部１７によって撮像する（マーク撮像工程）。そしてマーク撮像工程における撮像結果を認識処理部４５によって認識処理することにより、認識マーク１０ｍおよび認識マーク１２ｍの位置を検出する（マーク認識処理工程）。

次いで認識マーク１０ｍおよび認識マーク１２ｍの位置検出結果に基づいて基板位置決め部１を制御することにより、基板１０をマスクプレート１２に位置合わせする（基板位置合わせ工程）。そしてパターン孔１２ｂが設けられペーストが供給されたマスクプレート１２上でスキージ１６を摺動させることにより、パターン孔１２ｂを介して基板１０にペーストを印刷する（スクリーン印刷工程）。そしてこのスクリーン印刷作業は、複数の基板１０を対象として反復して実行される。

このようにスクリーン印刷作業を継続して実行する過程において、生産開始後精度評価処理を実行する（ＳＴ５）。この処理は、生産開始前精度評価処理にて検証された所期の繰り返し位置合わせ精度が、生産継続中においてもなお維持されていることを検証する目的で、実生産用の基板１０およびマスクプレート１２を用いて所定のインターバルで実行されるものである。そしてこの生産開始後精度評価処理において、所期の繰り返し位置合わせ精度が維持されていることが確認されたならば、スクリーン印刷作業が継続される（ＳＴ６）。

次に、上述の全体フローにおいて実行される各処理の詳細について説明する。まず最初に、図７において（ＳＴ１）示す光軸キャリブレーション処理の詳細フローを、図８、図１２、図１３を参照して説明する。この処理は、上述のスクリーン印刷作業におけるマーク撮像工程に先立って実行されるものであり、ここでは、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの撮像光軸ａ１，ａ２のそれぞれの撮像面である基板上面およびマスク下面における撮像光軸ａ１，ａ２の水平方向相対位置を、相対位置が関連づけられた２つの参照マークを撮像部１７によって個別に撮像することにより検出して、光軸間相対位置データ４３ａとして出力する（光軸キャリブレーション処理工程）。

まず図１２（ａ）に示すようにマスク枠１２ａにキャリブレーション用の治具マスク１２Ａを装着する（ＳＴ１１）。治具マスク１２Ａには、図５（ａ）に示すように、クランプ部材９ａに設けられた認識孔９ｅの位置に対応して認識孔１２ｅが設けられている。次いで図１２（ｂ）に示すように、撮像部１７を進出させて（矢印ｃ）クランプ部材９ａに設けられた認識孔９ｅを基板認識カメラ１７ａで撮像する（ＳＴ１２）。この後、撮像部１７を基板位置決め部１の上方から退避させた後、クランプ部材９ａを基板下受け部７とともに上昇させて、マスクプレート１２に密着させ（ＳＴ１３）、この状態で、図１２（ｃ）に示すように、マスクプレート１２に設けられた認識孔１２ｅとクランプ部材９ａに設けられた認識孔９ｅとを、これらにクランプピン３５を挿通させることによって位置合わせする（ＳＴ１４）。この後、図１２（ｄ）に示すように、マスククランプシリンダ３６を作動させて（矢印ｄ）、マスク枠１２ａを上方から押さえつけてマスクプレート１２を固定する（ＳＴ１５）。これにより、マスクプレート１２に設けられた認識孔１２ｅの位置も固定される。

この後、クランプピン３５を認識孔１２ｅ、認識孔９ｅから抜去した後、クランプ部材９ａを基板下受け部７とともに下降させる（ＳＴ１６）。そして図１２（ａ）に示すように、撮像部１７を進出させて認識孔１２ｅをマスク認識カメラ１７ｂで撮像する（ＳＴ１７）。基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂによる撮像結果は認識処理部４５によって認識処理され、これにより認識孔９ｅ、認識孔１２ｅの位置が検出される。そして認識孔９ｅの位置検出結果と認識孔１２ｅの位置検出結果に基づき、基板認識カメラ１７ａの撮像光軸ａ１とマスク認識カメラ１７ｂの撮像光軸ａ２との相対位置関係を確認する（ＳＴ１８）。

図１３は、上述の光軸キャリブレーション処理における光軸間相対位置データ４３ａの取得方法を説明するものである。すなわち、クランプピン３５を抜去した後の状態を示す図１２（ｅ）においては、図１３（ａ）に示すように、マスクプレート１２の認識孔１２ｅとクランプ部材９ａの認識孔９ｅとは、それぞれの中心点Ｃ１，Ｃ２の平面位置が一致したアライメント状態（アライメント線ＡＬ参照）にある。

そして図１３（ｂ）に示すように、基板認識カメラ１７ａの撮像光軸ａ１の撮像点Ｐ１を認識孔９ｅの中心点に一致させて位置を認識し、その後に図１３（ｃ）に示すように、それぞれの中心点Ｃ１，Ｃ２の平面位置が一致したアライメント状態において、マスク認識カメラ１７ｂの撮像光軸ａ２の撮像点Ｐ２を認識孔１２ｅの中心点に一致させて位置を認識することにより、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂのそれぞれの光学座標系の相対位置関係、すなわちそれぞれの撮像面における撮像光軸ａ１，ａ２の水平方向相対位置を検出することができる。これにより、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの２つの個別の光学座標系によって検出した位置認識結果を共通の座標系における位置として求めることができ、これら光学座標系間の位置関係の不良に起因する位置検出誤差を補正することが可能となっている。

なお、本実施の形態に示す例では、２つの参照マークとしてクランプ部材９ａ、治具マスク１２Ａにそれぞれ設けられた認識孔９ｅ、認識孔１２ｅを用い、これらの相対位置を関連づける方法として、クランプピン３５をこれらに挿通させる方法を用いているが、２つの参照マークの形態としては、これら２つの参照マークの相対関係が何らかの手段によって関連づけられていれば、本実施の形態に示す例以外の構成の参照マークを用いてもよい。

次に、図７において（ＳＴ２）にて示す面補正データ作成処理の詳細フローを、図９、図１４，図１５を参照して説明する。この面補正データ作成処理は、上述のスクリーン印刷作業におけるマーク撮像工程に先立って実行されるものであり、ここでは撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動に起因して撮像面において生じる撮像光軸ａ１，ａ２の水平方向の位置誤差を、基板が保持される基板エリアおよびマスクプレートが装着されるマスクエリアにそれぞれ規則配列で設定された参照点毎に固有の水平方向の位置ずれ量として求め、基板エリアおよびマスクエリアのそれぞれの面内における局地的な位置ずれ状態を示す面補正データとして出力する（面補正データ作成処理工程）。

この面補正データ作成処理においては、図１４に示すガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂが用いられる。図１４（ａ）に示すように、ガラス基板１０Ｂは作業対象となる実生産用の基板１０と同様の外径寸法を有しており、基板１０と同様の認識マーク１０ｍが設けられている。さらにガラス基板１０Ｂには、基板エリア内を撮像部１７が撮像部移動機構２１によって移動する際に、撮像部移動機構２１の局所的な駆動誤差に起因して生じる位置ずれを補正する面補正を行うための参照点１０ｒが、ピッチｐｘ、ｐｙの格子線の各交点に設定されている。

面補正データ作成においては、撮像部移動機構２１によって基板認識カメラ１７ａを移動させながらこれらの参照点１０ｒを撮像して位置を検出することにより、基板認識カメラ１７ａの光学座標系における位置と実際の位置とを補正する面補正データを求める。ここで、ガラス基板１０Ｂの製作過程において不可避的に生じる参照点１０ｒの位置誤差が面補正データの信頼度を低下させることを防止するため、本実施の形態においては、ガラス基板１０Ｂの製作メーカにおいて、各参照点１０ｒの正規位置である格子点Ｃｉｊからの位置ずれ誤差を示すβｉｊ（ｘ）、βｉｊ（ｙ）を予め精密に測定した結果を、各ガラス基板１０Ｂ固有のＩＤデータであるシリアル番号毎に較正データとして作成し、ガラス基板１０Ｂに添付するようにしている。

図１４（ｂ）は、マスクプレート１２を認識するマスク認識カメラ１７ｂの面補正データを作成するために用いられる治具マスク１２Ｂを示している。治具マスク１２Ｂにおいて、ガラス基板１０Ｂに対応する範囲を示す基板領域１２ｄ内には、図１４（ａ）に示すガラス基板１０Ｂにおける認識マーク１０ｍ、参照点１０ｒと同様に、認識マーク１２ｍおよび参照点１２ｒが設けられている。面補正データ作成においては、撮像部移動機構２１によってマスク認識カメラ１７ｂを移動させながらこれらの参照点１２ｒを撮像して位置を検出することにより、マスク認識カメラ１７ｂの光学座標系における位置と実際の位置とを補正する面補正データを求める。

治具マスク１２Ｂにも、ガラス基板１０Ｂにおける参照点１０ｒについての較正データと同様に、各治具マスク１２Ｂ固有のＩＤデータであるシリアル番号毎に較正データが作成され、治具マスク１２Ｂに添付される。そして基板エリア、マスクエリアを対象とした面補正データの作成に際しては、これらの較正データを加味することにより、ガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂにおける参照点１０ｒ、１２ｒの位置ずれ誤差による影響を排除するようにしている。すなわち、面補正データ作成処理工程においては、キャリブレーション用のガラス基板１０Ｂおよびキャリブレーション用の治具マスク１２Ｂのいずれかまたは双方について、各参照点１０ｒ、１２ｒの正規位置からの位置ずれを予め測定した較正データを加味して、面補正データを作成するようにしている。

図９において、まずキャリブレーション用のガラス基板１０Ｂを基板位置決め部１に保持させるとともに、キャリブレーション用の治具マスク１２Ｂを装着する（ＳＴ２１）。すなわち、基板エリアには参照点が規則配列で形成されたキャリブレーション用のガラス基板１０Ｂが保持され、マスクエリアには参照点が規則配列で形成されたキャリブレーション用の治具マスク１２Ｂが装着される。次いでガラス基板１０Ｂと治具マスク１２Ｂの固有測定データすなわち当該ガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂに添付されている較正データを当該ガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂのシリアル番号に基づき選択する（ＳＴ２２）。

ここで、当該ガラス基板１０Ｂと治具マスク１２Ｂのシリアル番号は既に登録済みか否かを判断する（ＳＴ２３）。ここで、まだ登録がなされていない場合には、当該ガラス基板１０Ｂと治具マスク１２Ｂの固有測定データである較正データを読み込み、当該ガラス基板１０Ｂと治具マスク１２Ｂのシリアル番号を登録する（ＳＴ２４）。これにより、ガラス基板１０Ｂ．治具マスク１２Ｂを対象としたティーチ処理が可能な状態となる。

まず最初に、基板側のティーチ処理を実行する（ＳＴ２５）。すなわち、図１５（ａ）に示すように、撮像部移動機構２１によって基板認識カメラ１７ａをガラス基板１０Ｂの上方で移動させ、基板正面１０ｄを撮像する。このとき、図１５（ｂ）に示すように、参照点１０ｒが形成された格子線に沿って基板認識カメラ１７ａの撮像視野Ａを移動させ（矢印ｆ）、これらの参照点１０ｒを撮像した教示画面を表示部４８（図６）に表示させる。これにより、図１５（ｃ）に示す教示画面が表示部４８の表示パネル４８ａに表示される。このとき、制御データ上での当該参照点１０ｒの位置に撮像光軸ａ１を移動させた状態で撮像した画面における参照点１０ｒの位置と光学座標系の原点Ｏ（撮像光軸ａ１の位置に相当）とは、撮像部移動機構２１の駆動誤差に起因して必ずしも一致せず、駆動誤差に相当する位置ずれ量δｘ、δｙだけ位置ずれしている。

このような位置ずれ量δｘ、δｙを検出するため、オペレータは参照点１０ｒの位置を教示するティーチング操作を行う。すなわち操作・入力部４７を操作することにより、この教示画面上において光学座標系の原点Ｏを教示画面上の参照点１０ｒに一致させるよう、撮像部移動機構２１を微動させる。これにより、教示処理部４６は撮像部移動機構２１の微動量を位置ずれ量δｘ、δｙとして検出する。そしてこのティーチング操作をガラス基板１０Ｂの全ての参照点１０ｒについて実行することにより、基板側のティーチ処理が完了する。次いで、同様に、マスク側のティーチ処理を実行する（ＳＴ２６）。ここでは撮像部移動機構２１によってマスク認識カメラ１７ｂを治具マスク１２Ｂの下方で移動させ、マスク下面を撮像することにより、上述説明と同様に、オペレータは治具マスク１２Ｂに格子配列で設定された参照点１２ｒの位置を教示するティーチング操作を行う。

このようにして、基板側、マスク側のティーチ処理が完了したならば、ティーチ結果を表示部４８に画面表示する（ＳＴ２７）。そしてオペレータは、表示されたティーチ結果の数値の適否を確認する（ＳＴ２８）。ここで（ＳＴ２８）にてティーチ結果の数値が適当でないと判断された場合には、（ＳＴ２５）以降の処理を（ＳＴ２８）にて適と判断されるまで反復実行する。そして（ＳＴ２８）にてティーチ結果が適と判断された場合には、ティーチ結果を基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの面補正データ４３ｂとして出力し、データ記憶部４３に記憶させて登録する（ＳＴ３０）。この後、ガラス基板１０Ｂおよび治具マスク１２Ｂを取り外し（ＳＴ３１）、面補正データ作成のためのティーチ処理を終了する（ＳＴ３２）。

このように、光軸間相対位置データ４３ａを求めて記憶させることにより、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの装着位置ずれや、撮像光軸ａ１、撮像光軸ａ２の傾きなどに起因して生じる光軸間相対距離の誤差に起因する基板１０とマスクプレート１２との位置合わせ誤差を補正することができる。また面補正データ４３ｂを求めて記憶させることにより、撮像部移動機構２１を構成する直動機構の局部的な機構誤差に起因する基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂによる位置認識誤差を補正することができる。したがって、サイズの異なる基板１０を対象とし、位置合わせの基準となる認識マークの位置が基板毎に異なる場合にあっても、常に認識マークの位置を高精度で検出することができ、基板１０とマスクプレート１２との位置合わせ精度を向上させることが可能となっている。

次に図７において（ＳＴ３）示す生産開始前精度評価処理の詳細フローを、図１０を参照して説明する。この生産開始前精度評価処理は、前述のスクリーン印刷作業の生産開始前に、基板位置合わせ動作における位置合わせ精度、特に同一動作を反復実行する際の繰り返し位置決め精度を評価するために実行されるものである。

ここでは、基板とマスクプレートとの位置合わせ精度を検証するために予め製作され、それぞれ参照点が規則配列で設定された検証用の基板としてのガラス基板１０Ｂおよび検証用のマスクとしての治具マスク１２Ｂを対象として、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正してマーク撮像動作、マーク認識処理および基板位置合わせ動作を実行させる。次いで基板位置合わせ動作後に、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて、撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正してマーク撮像動作、マーク認識処理を実行し、このマーク認識処理における認識結果に基づいて、生産開始前の状態における基板位置合わせ精度を評価する（生産開始前精度評価処理工程）。

図１０において、まず精度検証用のガラス基板１０Ｂを基板位置決め部１に保持させるとともに、精度検証用の治具マスク１２Ｂをマスク枠１２ａに装着する（ＳＴ４１）。ここで、精度検証用には、面補正データ作成処理に用いたものと同様のガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂが用いられ、当該ガラス基板１０Ｂと治具マスク１２Ｂの固有測定データ、すなわち当該ガラス基板１０Ｂと治具マスク１２Ｂに添付されている較正データを読み出す（ＳＴ４２）

次に撮像部１７を進出させて、ガラス基板１０Ｂの認識マーク１０ｍおよび治具マスク１２Ｂの認識マーク１２ｍをそれぞれ撮像し、位置を検出する（ＳＴ４３）。そして、この位置検出結果に、面補正データ４３ｂ、および当該ガラス基板１０Ｂ、治具マスク１２Ｂの固有測定データを加味した位置合わせ補正量に基づいて、ガラス基板１０Ｂと治具マスク１２Ｂとを位置合わせする基板位置合わせ動作を実行する（ＳＴ４４）。これにより、図５（ｂ）に示す位置ずれ量Δｘ、Δｙ、ずれ角度αが極力小さくなるよう、基板位置合わせが実行される。

この後、基板位置合わせ結果を精度的に評価するための測定が行われる。すなわち、撮像部１７を再度進出させて、ガラス基板１０Ｂの認識マークおよび治具マスク１２Ｂの認識マークをそれぞれ撮像し、基板位置合わせ精度を計測する（ＳＴ４５）。ここで上述の基板位置合わせ動作および基板位置合わせ精度計測は、装置信頼性を確認するＣｐｋ値を取得することを目的として、あらかじめ設定された所定回数だけ反復して実行される。

すなわち、（ＳＴ４３）〜（ＳＴ４５）の動作処理が反復実行され、（ＳＴ４６）にて基板位置合わせ動作および基板位置合わせ精度計測を所定回数反復実行完了か否かを判断する。（ＳＴ４６）にて実行完了と判断された場合には、計測結果を統計処理し、Ｃｐｋ値を取得する（ＳＴ４７）。ここでＣｐｋ値は、生産管理手法として一般に用いられる周知の指標値であり、図５（ｂ）に示す位置合わせ精度データとしての位置ずれ量Δｘ、Δｙ、ずれ角度αのそれぞれを対象として算出され、それぞれについて予め設定された規格幅を、それぞれの計測データについて求められた６σ（σ：標準偏差）で除した値で定義される。

ここで取得したＣｐｋ値の測定結果を画面表示して適否を確認し（ＳＴ４８）、否と判断されたならば、再測定を実行する（ＳＴ４９）。この場合には、（ＳＴ４３）以下の動作処理を反復実行する。そして（ＳＴ４８）にて適と判断された場合には、取得されたＣｐｋ値を出力し、登録する（ＳＴ５０）。

この後、ガラス基板および治具マスクを取り外し（ＳＴ５１）、生産開始前精度評価処理を終了する（ＳＴ５２）。

次に図７において（ＳＴ５）にて示す生産開始後精度評価処理の詳細フローを図１１を参照して説明する。この生産開始後精度評価処理は、前述のスクリーン印刷作業において生産開始後に位置合わせ精度、特に同一基板を対象として同一動作を反復実行する場合の繰り返し位置合わせ精度を評価するために実行されるものである。

ここでは、実生産用の基板１０およびマスクプレート１２を対象として、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正して、マーク撮像動作、マーク認識処理および基板位置合わせ動作を実行する。次いで基板位置合わせ動作後に、光軸間相対位置データ４３ａおよび面補正データ４３ｂに基づいて撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動動作を補正してマーク撮像動作およびマーク認識処理を実行し、このマーク認識処理における認識結果に基づいて、生産開始後の状態における前記基板位置合わせ精度を評価する。

図１１において、まず精度評価の対象となる基板枚数を設定入力する（ＳＴ６１）。この基板枚数は当該基板に求められる品質信頼性の程度に応じて、経験的に個別に設定される。次いで実生産用のマスクプレート１２をマスク枠１２ａに装着する（ＳＴ６２）。次いで当該基板を対象としてスクリーン印刷を実行するための印刷データを読み出す（ＳＴ６３）。そして実生産用の基板１０を当該装置に搬入して、基板位置決め部１に保持させる（ＳＴ６４）。次いで撮像部１７を進出させて、基板１０の認識マーク１０ｍおよびマスクプレート１２の認識マーク１２ｍをそれぞれ撮像し、位置を検出する（ＳＴ６５）。

そして、この位置検出結果に、光軸間相対位置データ４３ａ、面補正データ４３ｂを加味した位置合わせ補正量に基づいて、基板１０とマスクプレート１２とを位置合わせする基板位置合わせ動作を実行する（ＳＴ６６）。この後、基板位置合わせ結果を精度的に評価するための測定が行われる。すなわち、撮像部１７を再度進出させて基板１０の認識マーク１０ｍおよびマスクプレート１２の認識マーク１２ｍをそれぞれ撮像し、基板位置合わせ精度を計測する（ＳＴ６７）。

この後、スクリーン印刷動作が実行される。すなわち、基板１０をマスクプレート１２の下面に当接させ、スキージ１６をマスクプレート１２上で摺動させることにより、基板１０にクリーム半田を印刷するスクリーン印刷動作を実行する（ＳＴ６８）。次いで、基板１０をマスクプレート１２の下面から離隔させる版離れ動作を実行する（ＳＴ６９）。これにより、１枚の基板１０を対象としたスクリーン印刷動作が完了する。

この後、スクリーン印刷動作実行後の基板位置合わせ結果を精度的に評価するための測定が行われる。すなわち、撮像部１７を再度進出させて、基板１０の認識マーク１０ｍおよびマスクプレート１２の認識マーク１２ｍをそれぞれ撮像し、基板位置合わせ精度を計測する（ＳＴ７０）。そしてスクリーン印刷後の基板１０を基板位置決め部１から下流へ搬出する（ＳＴ７１）。

ここで、設定された枚数の基板について精度評価が完了したか否かを判断する（ＳＴ７２）。ここで未完了の場合には（ＳＴ６４）に戻って新たな基板１０を搬入し、同様の動作処理を反復実行する。そして（ＳＴ７２）にて精度評価完了が確認されたならば、計測結果を統計処理してＣｐｋ値を取得し、精度評価結果を表示部４８に表示する（ＳＴ７３）。ここで求められるＣｐｋ値は、生産前精度評価処理におけるものと同様である。そして表示された評価結果をオペレータによって良否を判断し（ＳＴ７４）、良と判断された場合にはそのまま生産を継続する（ＳＴ７５）。そして評価結果が不良の場合には、生産を中止し（ＳＴ７６）、不良是正のための方策を実施する。

すなわち、この生産開始後精度評価工程においては、評価対象となる一の基板１０を対象とするスクリーン印刷工程の前および後に、マーク撮像動作およびマーク認識処理を実行する様にしている。これにより、スクリーン印刷動作の実行が基板位置決め精度に及ぼす影響を実証的に評価することができる。

上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷では、基板１０およびマスクプレート１２の位置合わせにおいて認識マーク１０ｍ、認識マーク１２ｍの位置を検出するために実行されるマーク撮像工程に先立って、基板認識カメラ１７ａ、マスク認識カメラ１７ｂの撮像光軸ａ１，ａ２水平方向相対位置を検出して光軸間相対位置データ４３ａとして出力する光軸キャリブレーション処理工程と、撮像部移動機構２１による撮像部１７の移動に起因して生じる撮像光軸ａ１，ａ２の局地的な位置ずれを検出して面補正データ４３ｂとして出力する面補正データ作成処理工程とを実行する。そして生産開始前に検証用の基板および検証用のマスクを用いて、基板位置合わせ動作における位置合わせ精度を評価するために生産開始前精度評価工程を実行し、さらに生産開始後に実生産用の基板１０、マスクプレート１２を用いて、生産開始後の状態における基板位置合わせ精度を評価する生産開始後精度評価工程を実行するようにしている。

これにより、基板１０とマスクプレート１２を撮像対象とする２つの撮像光軸ａ１，ａ２を備えた撮像部１７を水平移動させる構成において、撮像光軸ａ１，ａ２の相対位置の誤差や撮像部１７の異同における駆動誤差に起因して局部的に生じる位置誤差を適正に補正して、基板位置合わせ精度を向上させることができる。

本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、基板とマスクプレートを撮像対象とする２つの撮像光軸を備えた撮像部を水平移動させる構成において、撮像光軸の相対位置の誤差や撮像部の移動に起因して生じる位置誤差を適正に補正して基板位置合わせ精度を向上させることができるという特徴を有し、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷の分野に有用である。

１ 基板位置決め部
７ 基板下受け部
８ 基板搬送機構
９ａ クランプ部材
９ｅ 認識孔
１０ 基板
１０Ｂ ガラス基板
１０ｒ 参照点
１０ｍ 認識マーク
１１ スクリーン印刷部
１２ マスクプレート
１２Ａ、１２Ｂ 治具マスク
１２ｂ パターン孔
１２ｅ 認識孔
１２ｒ 参照点
１２ｍ 認識マーク
１３ スキージヘッド
１６ スキージ
１７ 撮像部
１７ａ 基板認識カメラ
１７ｂ マスク認識カメラ
２１ 撮像部移動機構
ａ１，ａ２ 撮像光軸
Ｄ＊ 相対距離

Claims (5)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
   上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、
   ペーストが供給された前記マスクプレート上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、
   撮像方向がそれぞれ上方向および下方向の２つの撮像光軸を有し、前記基板およびマスクプレートにそれぞれ形成された基板認識マークおよびマスク認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、
   前記撮像部を前記基板およびマスクプレートに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構と、
   前記マーク撮像動作における撮像結果を認識処理することにより、前記基板認識マークおよびマスク認識マークの位置を検出するマーク認識処理を行う認識処理部と、
   前記２つの撮像光軸のそれぞれの撮像面である前記マスク下面および基板上面における各撮像光軸の相対位置を、相対位置が関連づけられた２つの参照マークを前記撮像部によって個別に撮像することにより検出して、光軸間相対位置データとして出力する光軸キャリブレーション処理部と、
   前記撮像部移動機構による撮像部の移動に起因して前記撮像面において生じる前記撮像光軸の水平方向の位置誤差を、前記基板が保持される基板エリアおよびマスクプレートが装着されるマスクエリアにそれぞれ規則配列で設定された参照点毎に固有の水平方向の位置ずれ量として求め、前記基板エリアおよびマスクエリアのそれぞれの面内における局地的な位置ずれ状態を示す面補正データとして出力する面補正データ作成処理部と、
   前記撮像部、撮像部移動機構および認識処理部を制御することにより前記マーク撮像動作およびマーク認識処理を実行させ、さらに前記光軸間相対位置データ、面補正データおよび前記マーク認識処理の結果に基づき前記基板位置決め部を制御して、前記基板と前記マスクプレートとを位置合わせする基板位置合わせ動作を実行させる基板位置合わせ制御部と、
   前記基板位置合わせ動作における位置合わせ精度を評価する精度評価部とを備え、
   前記精度評価部は、実生産用の基板およびマスクプレートを対象として、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して前記マーク撮像動作、マーク認識処理および前記基板位置合わせ動作を実行させ、
   さらに前記基板位置合わせ動作後に、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して再度前記マーク撮像動作およびマーク認識処理を実行し、このマーク認識処理における認識結果に基づいて前記位置合わせ精度を評価することを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. 前記精度評価部は、前記位置合わせ精度を示す評価データを複数回取得し、これら複数の評価データを統計処理することにより当該スクリーン印刷装置における基板位置合わせ精度の工程能力指数を算出する統計演算処理部を有することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
3. パターン孔が設けられたマスクプレートに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
   上流側から搬入された基板を基板位置決め部によって保持する基板保持工程と、
   前記基板に形成された基板認識マークおよびスクリーン印刷部に装着された前記マスクプレートに形成されたマスク認識マークを、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向の２つの撮像光軸を有し、撮像部移動機構によって前記基板およびマスクプレートに対して水平方向に移動する撮像部によって撮像するマーク撮像工程と、
   前記マーク撮像工程における撮像結果を認識処理部によって認識処理することにより前記基板認識マークおよびマスク認識マークの位置を検出するマーク認識処理工程と、
   前記基板認識マークおよびマスク認識マークの位置検出結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記基板を前記マスクプレートに位置合わせする基板位置合わせ工程と、
   パターン孔が設けられペーストが供給された前記マスクプレート上でスキージを摺動させることにより、前記パターン孔を介して前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷工程とを含み、
   前記マーク撮像工程に先立って、前記２つの撮像光軸のそれぞれの撮像面である前記マスク下面および基板上面における前記撮像光軸の水平方向相対位置を、相対位置が関連づけられた２つの参照マークを前記撮像部によって個別に撮像することにより検出して、光軸間相対位置データとして出力する光軸キャリブレーション処理工程と、
   前記撮像部移動機構による前記撮像部の移動に起因して、前記撮像面において生じる前記撮像光軸の水平方向の位置誤差を、前記基板が保持される基板エリアおよびマスクプレートが装着されるマスクエリアにそれぞれ規則配列で設定された参照点毎に水平方向の位置ずれ量として求め、前記基板エリア、マスクエリアのそれぞれの面内における局地的な位置ずれ状態を示す面補正データとして出力する面補正データ作成処理工程とを実行しておき、
   さらに前記基板位置合わせ動作における位置合わせ精度を評価するために実行される精度評価工程において、実生産用の基板およびマスクプレートを対象として、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して前記マーク撮像工程、マーク認識処理工程および前記基板位置合わせ工程を実行し、
   さらに前記基板位置合わせ工程後に、前記光軸間相対位置データおよび面補正データに基づいて前記撮像部移動機構による撮像部の移動動作を補正して再度前記マーク撮像工程およびマーク認識処理工程を実行し、このマーク認識処理工程における認識結果に基づいて前記位置合わせ精度を評価することを特徴とするスクリーン印刷方法。
4. 前記精度評価工程において、一の基板を対象とする前記スクリーン印刷工程の前および後に、前記マーク撮像動作およびマーク認識処理を反復して実行することを特徴とする請求項３に記載のスクリーン印刷方法。
5. 前記精度評価工程において、前記位置合わせ精度を示す評価データを複数回取得し、これら複数の評価データを統計処理することにより当該スクリーン印刷装置における基板位置合わせ精度の工程能力指数を算出することを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のスクリーン印刷方法。

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