JP6144473B2 - 基板作業装置、基板作業方法 - Google Patents

Description

この発明は、所定作業を基板に対して実行する基板作業装置および基板作業方法において、基板の高さを取得する技術に関するものである。

特許文献１には、基板表面に光を走査して基板表面からの散乱光を検知することで、基板表面の各位置の欠陥を検査する欠陥検査装置が記載されている。このような装置では、基板表面の高さが変動すると、基板表面に照射される光の位置が変化して、基板表面の所定位置に光が的確に照射されず、欠陥検査作業が適切に行えない場合があった。そこで、特許文献１では、基板表面の高さを取得した結果に基づいて基板表面に光を照射する位置を調整することで、基板表面の高さ変動による影響を排除して、欠陥検査作業を適切に行えるように構成されている。

特開２００７−２４０５１２号公報

このように、基板に対して施される作業に基板の高さ変動が影響するといった状況は、上述のような欠陥検査作業を実行する上記装置に限られず、基板に対して一定の作業を実行する基板作業装置の全般において発生しうる。したがって、このような場合に備えて、基板の高さを取得する構成を具備しておくことが基板作業装置にとって好適となる。しかしながら、このような構成では、基板に対して所定作業を実行する他に、基板の高さを取得する取得動作を追加的に行うこととなるため、取得動作に要する時間が問題となる場合があった。そこで、この取得動作を効率的に行うことができる技術が望まれていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、所定作業を基板に対して実行する基板作業装置および基板作業方法において、基板の高さを取得する取得動作を効率的に行うことを可能とする技術の提供を目的とする。

この発明にかかる基板作業装置は、上記目的を達成するために、基板を支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板の表面に対して移動しつつ基板上の作業対象箇所へ所定作業を実行する作業ユニットと、作業ユニットに取り付けられて作業ユニットに伴って移動自在であるとともに、基板支持部に支持された基板の表面に対向して基板の表面を撮像するカメラと、基板の表面に垂直な方向における基板の表面の高さをカメラの撮像結果から求めて、撮像結果を撮像した際のカメラの位置と対応付けて高さ情報として取得する取得部とを備え、作業ユニットはカメラを伴って移動することで、作業対象箇所に付されたフィデューシャルマークをカメラにより撮像するマーク撮像作業のためにカメラをフィデューシャルマークに対向させ、取得部は、マーク撮像作業のために作業ユニットが移動する期間および停止する期間の両方あるいは一方の期間にカメラに基板の表面を撮像させて取得した撮像結果から高さ情報を取得する。

この発明にかかる基板作業方法は、上記目的を達成するために、基板支持部に支持された基板の表面に対して移動する作業ユニットが基板上の作業対象箇所へ所定作業を実行する基板作業方法において、作業ユニットに取り付けられて作業ユニットに伴って移動自在なカメラで基板の表面を撮像した撮像結果から、基板の表面に垂直な方向における基板の表面の高さを求めて、撮像結果を撮像した際のカメラの位置と対応付けて高さ情報として取得する工程を備え、当該工程では、カメラを伴って作業ユニットを移動させることで、作業対象箇所に付されたフィデューシャルマークをカメラにより撮像するマーク撮像作業のためにカメラをフィデューシャルマークに対向させ、マーク撮像作業のために作業ユニットが移動する期間および停止する期間の両方あるいは一方の期間にカメラに基板の表面を撮像させて取得した撮像結果から高さ情報を取得する。

このように構成された発明（基板作業装置、基板作業方法）では、基板支持部に支持された基板の表面に対して移動する作業ユニットが設けられており、この作業ユニットが基板上の作業対象箇所へ所定作業を実行する。また、作業ユニットにはカメラが取り付けられており、作業ユニットに伴ってカメラが移動するように構成されている。そして、カメラが基板の表面を撮像した撮像結果から、基板の表面に垂直な方向における基板の表面の高さが求められて、当該撮像結果を撮像した際のカメラの位置と対応付けて高さ情報として取得される。特に、この発明では、マーク撮像作業の実行のために作業ユニットが移動する期間および停止する期間の両方あるいは一方の期間に、カメラが基板の表面を撮像する。そして、この撮像結果から基板の表面の高さ情報が取得される。このように、マーク撮像作業の実行機会に併せて、基板の表面の高さ情報が取得されるため、基板の高さを取得する取得動作を効率的に行うことが可能となっている。

この際、取得部は、所定作業の実行のために作業ユニットが作業対象箇所へ移動する期間および作業対象箇所に対して停止する期間の両方あるいは一方の期間にカメラに基板の表面を撮像させて取得した撮像結果から高さ情報を取得するように、基板作業装置を構成しても良い。なお、基板に対して施される所定作業の具体的内容としては、種々のものがある。そこで、以下に例示するように基板作業装置を構成しても良い。

つまり、作業ユニットは、ノズルで部品を保持する実装ヘッドを作業対象箇所に対向させつつノズルを作業対象箇所へ向けて移動させることで、ノズルが保持する部品を作業対象箇所に実装する実装作業を含む所定作業を実行するように、基板作業装置を構成しても良い。このような構成では、基板を部品に実装する実装作業の実行機会に併せて、基板の表面の高さ情報が取得されるため、基板の高さを取得する取得動作を効率的に行うことができる。

ちなみに、作業対象箇所に部品を実装するにあたっては、作業対象箇所の高さに対してノズルの移動距離が不適当であると、部品が作業対象箇所に到達しないうちにノズルが停止したり、部品が作業対象箇所に到達してもさらにノズルが移動しようとしたりして、部品の実装を適切に行えない場合が想定される。そこで、カメラの撮像結果から取得された高さ情報から基板の表面に垂直な方向における作業対象箇所の高さを求めた結果に基づいて、部品を実装する際のノズルの移動距離を制御する実装ヘッド制御部をさらに備えるように、基板作業装置を構成しても良い。このように、カメラの撮像結果から取得された高さ情報から基板の表面に垂直な方向における作業対象箇所の高さを求めて、この結果に基づいてノズルの移動距離を制御することで、部品の実装を適切に行うことができる。

また、作業ユニットは、塗布ヘッドを作業対象箇所に対向させつつ塗布ヘッドのノズルから材料を吐出することで、作業対象箇所に材料を塗布する塗布作業を含む所定作業を実行するように、基板作業装置を構成しても良い。このような構成では、基板に材料を塗布する塗布作業の実行機会に併せて、基板の表面の高さ情報が取得されるため、基板の高さを取得する取得動作を効率的に行うことができる。

ちなみに、作業対象箇所に材料を塗布するにあたっては、作業対象箇所の高さに対してノズルの高さが不適当であると、ノズルと作業対象箇所との間隔が狭すぎたり、あるいは広すぎたりして、材料の塗布を適切に行えない場合が想定される。そこで、カメラの撮像結果から取得された高さ情報から基板の表面に垂直な方向における作業対象箇所の高さを求めた結果に基づいて、材料を塗布する際のノズルと作業対象箇所との間隔を制御する塗布ヘッド制御部をさらに備えるように、基板作業装置を構成しても良い。このように、カメラの撮像結果から取得された高さ情報から基板の表面に垂直な方向における作業対象箇所の高さを求めて、この結果に基づいてノズルと作業対象箇所の間隔を制御することで、材料の塗布を適切に行うことができる。

あるいは、作業ユニットは、作業対象箇所における基板の表面の状態を検査する検査作業を含む所定作業を実行するように、基板作業装置を構成しても良い。このような構成では、基板の表面の状態を検査する検査作業の実行機会に併せて、基板の表面の高さ情報が取得されるため、基板の高さを取得する取得動作を効率的に行うことができる。

また、基板支持部に支持された基板の表面に対して斜めな方向から当該基板の表面に光のスポットを照射する光源をさらに備え、カメラは、基板の表面における光のスポットを撮像し、取得部は、カメラの撮像結果から基板の表面における光のスポットの位置を求めた結果に基づいて基板の表面の高さを求めるように、基板作業装置を構成しても良い。このような構成では、マーク撮像作業のための撮像と、基板の表面の高さを取得するための撮像との間でカメラを共用することができ、装置構成の簡素化を図ることができる。

この発明によれば、マーク撮像作業の実行機会に併せて、基板の表面の高さ情報が取得されるため、基板の高さを取得する取得動作を効率的に行うことができる。

本発明を適用可能な部品実装装置の概略構成を示す平面図である。 図１に示す部品実装装置の部分正面図である。 図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。 ヘッドユニットに取り付けられた基板撮像手段の構成および動作を模式的に示した図である。 図１の部品実装装置で実行される部品実装の一例を示すフローチャートである。 図５のフローチャートに従って基板に対して実行される部品実装の具体例を模式的に示した図である。 本発明を適用可能な塗布装置の概略構成を示す平面図である。 図７に示す塗布装置の部分正面図である。

図１は、本発明を適用可能な部品実装装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す部品実装装置の部分正面図である。さらに、図３は、図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。これらの図に示す部品実装装置１は、装置内に搬入された基板Ｓの表面に部品を実装して、部品実装済みの基板Ｓを装置外に搬出する構成を具備する。なお、図１、図２および以下で示す図では、各図の方向関係を明確にするために、Ｚ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ直交座標軸を適宜示すこととする。

部品実装装置１では、基台１１上に基板搬送機構１２が配置されており、基板Ｓを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構１２は、基台１１上において基板Ｓを図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア１２１、１２１を有している。そして、コンベア１２１、１２１は制御ユニット２００の駆動制御部２１０からの指令に応じて、基板Ｓの搬送を実行する。具体的には、コンベア１２１、１２１は、装置外部より搬入した基板Ｓを、所定の作業位置１０（図１および図２に示す基板Ｓの位置）で停止させ、図略の固定手段により固定して水平に保持する。そして、後述するヘッドユニット１６が作業位置１０で水平に保持された基板Ｓの表面への部品の取り付けを完了すると、コンベア１２１、１２１は基板Ｓを装置外部へ搬出する。

コンベア１２１、１２１の前方側（＋Ｙ軸方向側）および後方側（−Ｙ軸方向側）には、部品供給部１４が配置されている。この部品供給部１４は、部品を供給するフィーダ１４１をＸ軸方向に多数並べた構成を具備する。各フィーダ１４１は、部品を収納・保持したテープを巻き回したリール（図示省略）を設けたテープフィーダであり、部品をヘッドユニット１６に供給可能となっている。具体的には、テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、フィーダ１４１は、リールからテープをヘッドユニット１６側に送り出すことで、該テープ内の部品を間欠的に部品吸着位置に繰り出す。その結果、ヘッドユニット１６の実装ヘッド１６０に装着された吸着ノズル１６１によって部品のピックアップが可能となる。

ヘッドユニット１６は、実装ヘッド１６０の吸着ノズル１６１により吸着保持した部品を基板Ｓに搬送して、基板Ｓ表面の実装対象箇所に移載するものである。具体的には、ヘッドユニット１６は、前方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド１６０Ｆと、後方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド１６０Ｒとの合計１２個の実装ヘッド１６０を有している。すなわち、図１および図２に示すように、ヘッドユニット１６では、鉛直方向Ｚに延設された実装ヘッド１６０Ｆが６本、Ｘ軸方向に等ピッチで列状に設けられている。また、実装ヘッド１６０Ｆに対して後方側（−Ｙ軸方向側）にも、前列と同様に構成された後列が設けられている。これら実装ヘッド１６０Ｆと実装ヘッド１６０ＲとはＸ軸方向に半ピッチずれて配置されており、図１に示すように平面視でジグザグ状に配置されている。このため、Ｙ軸方向から見ると、図２に示すように１２本の実装ヘッド１６０は互いに重なり合うことなくＸ軸方向に一列に並んでいる。前列の６本の実装ヘッド１６０Ｆの配置ピッチ、後列の６本の実装ヘッド１６０Ｒの配置ピッチ、および部品供給部１４における各フィーダ１４１の配置ピッチは互いに一致するようにされている。そのため、ヘッドユニット１６は、前列の複数の実装ヘッド１６０Ｆおよび後列の複数の実装ヘッド１６０Ｒそれぞれにおいて、一度に複数の部品を部品供給部１４からピックアップすることができる。

吸着ノズル１６１が装着される各実装ヘッド１６０の先端部は、圧力切換機構１７を介して負圧発生装置、正圧発生装置、及び大気のいずれかに連通可能とされている。そして、制御ユニット２００の把持制御部２２０が圧力切換機構１７をコントロールすることで実装ヘッド１６０の先端部に与える圧力を切り換え可能となっている。したがって、圧力切換によって負圧発生装置からの負圧吸着力を実装ヘッド１６０の先端部に与えると、当該先端部に装着された吸着ノズル１６１が部品を吸着して保持する。逆に、正圧発生装置からの正圧を実装ヘッド１６０の先端部に与えると、吸着ノズル１６１による部品の吸着保持が解除されて、部品が基板Ｓに実装される。そして、部品の実装後、吸着ノズル１６１は大気開放とされる。このようにヘッドユニット１６では把持制御部２２０による負圧吸着力及び正圧供給の制御により部品の着脱が可能となっている。

実装ヘッド１６０のそれぞれに対しては、図略の駆動機構を介してＺ軸サーボモータＭzおよびＲ軸サーボモータＭrが接続されている。つまり、実装ヘッド１６０は、図略のノズル昇降駆動機構を介してＺ軸サーボモータＭzからの駆動力を受けて昇降（鉛直方向Ｚへ移動）する。したがって、駆動制御部２１０はＺ軸サーボモータＭzを制御することで、部品の吸着もしくは実装を行う時の下降高さ（下降端）と、部品の搬送を行う時の上昇高さ（上昇端）との間で実装ヘッド１６０（の吸着ノズル１６１）を昇降させることができる。さらに、実装ヘッド１６０は、図略のノズル回転駆動機構を介してＲ軸サーボモータＭrからの駆動力を受けてノズル中心軸周りに回転（図２のＲ方向への回転）可能となっている。したがって、駆動制御部２１０は、Ｒ軸サーボモータＭrを制御することで、実装時の部品のＲ軸方向位置に対応するように、吸着ノズル１６１が吸着した部品の回転角度を調整することができる。

こうして、各実装ヘッド１６０に設けられたＺ軸サーボモータＭzおよびＲ軸サーボモータＭrには、Ｚ軸エンコーダＥzおよびＲ軸エンコーダＥrがそれぞれ対応して設けられている。したがって、駆動制御部２１０は、Ｚ軸エンコーダＥzの出力に基づいて、鉛直方向Ｚにおける実装ヘッド１６０（の吸着ノズル１６１）の高さ（Ｚ座標）を把握することができる。また、駆動制御部２１０は、Ｒ軸エンコーダＥrの出力に基づいて、回転方向Ｒにおける実装ヘッド１６０（の吸着ノズル１６１）の回転（Ｒ座標）を把握することができる。

これら実装ヘッド１６０を保持するヘッドユニット１６は、基台１１の所定範囲にわたって、鉛直方向Ｚに直交する水平面内（Ｘ軸とＹ軸を含む平面内）で二次元的に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット１６は、Ｘ軸方向に延びる実装ヘッド支持部材１６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、実装ヘッド支持部材１６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール１６４に支持され、この固定レール１６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、ヘッドユニット１６は、Ｘ軸サーボモータＭxによりボールねじ１６６を介してＸ軸方向に駆動され、実装ヘッド支持部材１６３はＹ軸サーボモータＭyによりボールねじ１６８を介してＹ軸方向へ駆動される。したがって、駆動制御部２１０がＸ軸サーボモータＭxおよびＹ軸サーボモータＭyを駆動制御することで、ＸＹ面内（水平面内）の所定位置にヘッドユニット１６を移動させることができる。その結果、ヘッドユニット１６を適宜移動させて、実装ヘッド１６０に吸着された部品を部品供給部４から実装対象箇所まで搬送するといった動作が実行できる。

こうして、ヘッドユニット１６を駆動するＸ軸サーボモータＭxおよびＹ軸サーボモータＭyには、Ｘ軸エンコーダＥxおよびＹ軸エンコーダＥyがそれぞれ対応して設けられている。したがって、駆動制御部２１０は、Ｘ軸エンコーダＥxの出力に基づいて、Ｘ軸方向におけるヘッドユニット１６の位置（Ｘ座標）を把握することができる。また、駆動制御部２１０は、Ｙ軸エンコーダＥyの出力に基づいて、Ｙ軸方向におけるヘッドユニット１６の位置（Ｙ座標）を把握することができる。つまり、エンコーダＥx、Ｅyの出力から、ヘッドユニット１６のＸＹ座標を把握することができる。さらに、駆動制御部２１０は、ヘッドユニット１６とこれに搭載された実装ヘッド１６０それぞれとの位置関係を記憶している。よって、駆動制御部２１０は、この位置関係とエンコーダＥx、Ｅyの出力に基づいて、各実装ヘッド１６０のＸＹ座標も把握することができる。

また、ヘッドユニット１６のＸ軸方向の一端には、撮像手段１８が固定されている。撮像手段１８は、ヘッドユニット１６の移動に伴って水平面内（ＸＹ面内）で二次元的に移動するとともに、その移動先で作業位置１０に固定された基板Ｓの表面を撮像する。具体的には、撮像手段１８は、鉛直下方を向いて支持されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１８０などで構成されており、作業位置１０に位置決めされた基板Ｓの表面Ｓfを撮像して、フィデューシャルマークの認識や基板表面Ｓfの高さ取得のために必要な画像を検出する。ここで、図４を併用しつつ、撮像手段１８について詳述しておく。

図４は、ヘッドユニットに取り付けられた基板撮像手段の構成および動作を模式的に示した図である。なお、図４では、撮像手段１８の他に、作業位置１０に固定された基板Ｓが部分的に示されるとともに、水平に保持された基板表面に対して符号Ｓfが付されている。図４の「構成」の欄に示すように、撮像手段１８は、鉛直下方を向いて基板Ｓの表面Ｓfに対向するＣＣＤカメラ１８０、ＣＣＤカメラ１８０の視野を照らす照明１８２、およびＣＣＤカメラ１８０の視野へレーザービームを射出するビーム光源１８４を備える。

照明１８２は、図４にて断面で示されたドーム型のフードの内側にＬＥＤ(Light Emitting Diode)などの発光素子を敷き詰めた構成を具備しており、フードの内側を鉛直下方へ向けつつ周囲から取り囲むようにＣＣＤカメラ１８０に取り付けられ、基板Ｓの表面ＳfのＣＣＤカメラ１８０の鉛直下方部に各ＬＥＤの照射光が集光するようにされている。一方、ビーム光源１８４は、ＣＣＤカメラ１８０との位置関係が固定されている。このビーム光源１８４、ＣＣＤカメラ１８０の側方からＣＣＤカメラ１８０の視野の中央へ向けて、Ｙ軸およびＺ軸に対して垂直な方向へレーザービームを射出する。ビーム光源１８４から射出されたレーザービームは、基板Ｓの表面Ｓfに対して斜めに入射し、その入射角θは０度より大きく９０度より小さくなっている。

そして、フィデューシャルマークＦの検出は、照明１８２およびＣＣＤカメラ１８０を用いて実行される。具体的には、駆動制御部２１０がＸ軸およびＹ軸サーボモータＭx、Ｍyを動作させる。これによって、駆動制御部２１０の制御下でヘッドユニット１６が水平面内で移動して、ＣＣＤカメラ１８０がフィデューシャルマークＦの上方へ移動して、その検出領域Ｄ内にフィデューシャルマークＦを捉える。なお、駆動制御部２１０は、ヘッドユニット１６とこれに取り付けられたＣＣＤカメラ１８０との位置関係を記憶しており、この位置関係とエンコーダＥx、Ｅyの出力に基づいて、ＣＣＤカメラ１８０のＸＹ座標を把握しつつ、ＣＣＤカメラ１８０を移動させることができる。

こうしてＣＣＤカメラ１８０の検出領域ＤにフィデューシャルマークＦが収まると、撮像制御部２３０は照明１８２をオンさせて検出領域Ｄを照らす。これによって、フィデューシャルマークＦが照らされて、図４の「マーク認識時のカメラ画像」の欄に示すような画像がカメラ１８０によって撮像される。ＣＣＤカメラ１８０の撮像画像は撮像制御部２３０に出力され、撮像制御部２３０はこの撮像画像に画像処理を施して、ＸＹ面内におけるフィデューシャルマークＦのＸＹ座標（ΔＦx，ΔＦy）を取得する。

一方、基板表面Ｓfの高さの取得は、ビーム光源１８４とＣＣＤカメラ１８０を用いて実行される。なお、ここでの高さ取得は、基板表面Ｓfの全体の高さを取得するものではなく、基板表面Ｓfの局所的な高さを取得することで、基板Ｓの反り等に起因した基板表面Ｓfでの高さの変化を把握するものである。具体的には、駆動制御部２１０が上述と同様にエンコーダＥx、Ｅy出力に基づきＣＣＤカメラ１８０のＸＹ座標を確認しつつＸ軸およびＹ軸サーボモータＭx、Ｍyを動作させる。これによって、駆動制御部２１０の制御下でヘッドユニット１６が水平面内で移動して、ＣＣＤカメラ１８０が取得対象箇所の上方へ移動する。

こうしてＣＣＤカメラ１８０の検出領域Ｄが取得対象箇所に移動すると、撮像制御部２３０はビーム光源１８４をオンさせて、検出領域Ｄへ向けてレーザービームを照射して、検出領域Ｄに高照度点となるビームスポットＢを出現させる。これによって、図４の「高さ取得時のカメラ画像」の欄に示すような画像がカメラ１８０によって撮像される。ＣＣＤカメラ１８０の撮像画像は撮像制御部２３０に出力され、撮像制御部２３０はこの撮像画像に画像処理を施すことで特定したビームスポットＢの位置から、検出領域Ｄ（換言すれば、取得対象箇所）における基板表面Ｓfの高さを検出する。

この高さ取得の原理について、図４の「高さ取得の原理」の欄を併用しつつ説明する。なお、図４では、検出領域Ｄにおいて基板表面Ｓfが標準高さｚ0にあるときと、実際の高さｚrにあるときとが併記されている。検出領域Ｄ内において基板表面Ｓfが標準高さｚ0にあるときに、ビームスポットＢが検出領域Ｄの中心Ｃrに位置するように、ビーム光源１８４はＣＣＤカメラ１８０に対して位置決めされている。これに対して、実際に取得された撮像画像では、ビームスポットＢが検出領域Ｄの中心Ｃrに対して、Ｘ軸方向に距離ΔＳxだけ変位している。これは、基板表面Ｓfの実際の高さｚrが標準高さｚ0より高さΔＳzだけ変化しているために、ビームスポットＢの位置がずれたことによる。なお、図４から理解できるように、レーザービームの入射角θ、距離ΔＳx、高さΔＳzの間には、関係式
ΔＳz＝ΔＳx／tanθ
が成立する。したがって、撮像制御部２３０は、ビームスポットＢのＸ軸方向への変位ΔＳxを上記関係式に代入することで、検出領域Ｄにおける基板表面Ｓfの高さΔＳzを求めることができる。なお、レーザービームの入射角θは、撮像制御部２３０に予め記憶されている。

図１〜図３に戻って、部品実装装置１の構成について説明を続ける。部品実装装置１には、部品を認識するための照明装置を備えたＣＣＤカメラ１９０が設けられている。このＣＣＤカメラ１９０は基台１１上に配置されており、各実装ヘッド１６０の吸着ノズル１６１による部品の吸着状態を確認するために主に用いられる。具体的には、駆動制御部２１０がヘッドユニット１６を適宜移動させることで、ＣＣＤカメラ１９０の上方に吸着ノズル１６１の吸着する部品を移動させる。そして、この状態でＣＣＤカメラ１９０の撮像した部品の画像が制御ユニット２００に転送される。制御ユニット２００は、この画像に基づいて駆動制御部２１０によりＲ軸サーボモータＭrを制御することで、実装ヘッド１６０をＲ方向に適宜回転させて、基板Ｓに取り付けられる部品の角度を適切に調整する。

図３に示すように、部品実装装置１には、ユーザとのインターフェースとして機能するディスプレイ１９１および入力機器１９２を備える。ディスプレイ１９１は、部品実装装置１の動作状態等を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてユーザからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、入力機器１９２は、マウスやキーボードで構成されており、ユーザからの入力を受け付ける機能を果たす。なお、これらディスプレイ１９１および入力機器１９２に対する入出力の制御は、制御ユニット２００の入出力制御部２４０によって実行される。

このように構成された部品実装装置１全体の動作は、主制御部２５０によって統括的に制御される。つまり、この主制御部２５０は、記憶部２６０に記憶されているプログラムやデータに基づいてバス２７０を介して制御ユニット２００の各部と互いに信号のやり取りを行って、装置１全体を制御する。具体的には、記憶部２６０には、実装プログラム２６２が記憶されている。実装プログラム２６２は、部品を基板Ｓの実装対象箇所に取り付けるために、実装ヘッド１６０等を制御するためのプログラムであり、基板Ｓに対して部品を実装する位置、角度のほか、実装手順等の情報が組み込まれている。続いては、主制御部２５０の制御下で実行される動作の一例について説明する。

図５は、図１の部品実装装置で実行される部品実装の一例を示すフローチャートである。同図のフローチャートは、実装プログラム２６２に従って実行される基板Ｓへの部品実装を示すものである。また、図６は、図５のフローチャートに従って基板に対して実行される部品実装の具体例を模式的に示した図である。特に、図６では、図５のステップＳ１０２〜Ｓ１０８でフィデューシャルマークを認識している間の動作が「マーク認識時」の欄で例示され、図５のステップＳ１０９〜Ｓ１１９で部品を実装している間の動作が「部品実装時」の欄で例示されている。また、図６においては、部品の実装対象箇所Ｑ1〜Ｑ4が破線で示されている。

ステップＳ１０１では、部品実装装置１に基板Ｓが搬入されて、作業位置１０に位置決めされる。図６に示すように、この基板Ｓは、複数の小基板Ｐ1〜Ｐ6で構成される多面取り基板である。具体的には、基板Ｓ上にエッチング印刷によりそれぞれ矩形状の小基板Ｐ1〜Ｐ6が行列状に配列されて、多面取り基板Ｓが構成されており、実装後に個々の小基板に切断分離される。なお、小基板Ｐ1〜Ｐ6は互いに同様の構成を具備するので、図６では一部の小基板Ｐ1に対してのみ符号を付して、その他の小基板Ｐ2〜Ｐ6に対しては符号を適宜省略している。

多面取り基板Ｓには、多面取り用のフィデューシャルマークＦs1、Ｆs2（すなわち、多面取り基板Ｓの位置を示すフィデューシャルマークＦ）が対角（図６において左上と右下の角）のそれぞれに付されている。また、小基板Ｐ1〜Ｐ6のそれぞれにも、小基板用のフィデューシャルマークＦp1、Ｆp2（すなわち、対応する小基板Ｐ1〜Ｐ6の位置を示すフィデューシャルマーク）が対角（図６において右上と左下の角）のそれぞれに付されている。また、小基板Ｐ1〜Ｐ6では、それぞれの対角以外にも、ＱＦＰ(Quad Flat Package)のように位置精度が要求される部品の実装対象箇所Ｑ1の角に隣接してフィデューシャルマークＦp3、Ｆp4が付されている。

ステップＳ１０２〜Ｓ１０４では、作業位置１０に固定された多面取り基板ＳのフィデューシャルマークＦs1、Ｆs2の認識が実行される。具体的には、駆動制御部２１０がヘッドユニット１６を移動させて、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦs1に対向させる（ステップＳ１０２）。そして、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦs1に対向させて停止させた状態で、ＣＣＤカメラ１８０にフィデューシャルマークＦs1を撮像させた結果から、フィデューシャルマークＦs1のＸＹ座標が求められる（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０４では、多面取り用のフィデューシャルマークＦs1、Ｆs2の全ての認識が完了したか否かが判断される。ここでは、フィデューシャルマークＦs2の認識が未完であるので、ステップＳ１０４で「ＮＯ」と判断されて、ステップＳ１０２に戻る。つまり、駆動制御部２１０は、ヘッドユニット１６を多面取り基板Ｓの対角線方向へ向けて移動させて、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦs2に対向させる（ステップＳ１０２）。そして、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦs2に対向させて停止させた状態で、ＣＣＤカメラ１８０にフィデューシャルマークＦs2を撮像させた結果から、フィデューシャルマークＦs2のＸＹ座標が求められる（ステップＳ１０３）。こうして、多面取り用のフィデューシャルマークＦs1、Ｆs2の全ての認識が完了して（ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」）、作業位置１０に固定された多面取り用基板Ｓの位置を確認することができる。

また、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４では、フィデューシャルマークＦs1、Ｆs2の認識と並行して、基板表面Ｓfの高さ取得が実行される。具体的には、ＣＣＤカメラ１８０によりフィデューシャルマークＦs1を認識するためにヘッドユニット１６がフィデューシャルマークＦs1に対して停止している停止期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射され、ＣＣＤカメラ１８０が検出領域Ｄ内における基板表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像し（マーク認識と高さ検出とを並行して行う並行検出動作）、これによって検出領域Ｄにおける基板表面Ｓfの高さが取得される（ステップＳ１０３）。また、次のフィデューシャルマークＦs2の認識のためにヘッドユニット１６がフィデューシャルマークＦs2へ向けて移動している移動期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射されつつ、ＣＣＤカメラ１８０は検出領域Ｄが通過する経路内にある基板表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像し（移動と高さ検出とを並行して行う並行検出動作）、これによって検出領域Ｄの通過経路内における基板表面Ｓfの高さが取得される（ステップＳ１０２）。さらに、ＣＣＤカメラ１８０によりフィデューシャルマークＦs2を認識するためにヘッドユニット１６がフィデューシャルマークＦs2に対して停止している停止期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射され、ＣＣＤカメラ１８０が検出領域Ｄ内における基板表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像し（並行検出動作）、これによって検出領域Ｄにおける基板表面Ｓfの高さが取得される（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０５では、小基板Ｐ1〜Ｐ6を識別する変数Ｈに「１」が代入される。これによって、ステップＳ１０６〜Ｓ１１９の処理対象が小基板Ｐ1に特定される。ステップＳ１０６〜Ｓ１０８では、小基板Ｐ1のフィデューシャルマークＦp1〜Ｆp4の認識が実行される。ここでは、小基板Ｐ1の位置を示すフィデューシャルマークＦp1、Ｆp2が認識された後に、実装対象箇所Ｑ1の位置を示すフィデューシャルマークＦp3、Ｆp4が認識され、より具体的には、フィデューシャルマークＦp1、Ｆp2、Ｆp3、Ｆp4の順番で認識される。

すなわち、駆動制御部２１０がヘッドユニット１６を移動させて、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦp1に対向させる（ステップＳ１０６）。そして、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦp1に対向させて停止させた状態で、ＣＣＤカメラ１８０にフィデューシャルマークＦp1を撮像させた結果から、フィデューシャルマークＦp1のＸＹ座標が求められる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０８では、小基板用のフィデューシャルマークＦp1〜Ｆp4の全ての認識が完了したか否かが判断される。ここでは、フィデューシャルマークＦp2〜Ｆp4の認識が未完であるので、ステップＳ１０８で「ＮＯ」と判断されて、ステップＳ１０６に戻る。つまり、駆動制御部２１０は、ヘッドユニット１６を小基板Ｐ1の対角線方向へ向けて移動させて、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦp2に対向させる（ステップＳ１０６）。そして、ＣＣＤカメラ１８０をフィデューシャルマークＦp2に対向させて停止させた状態で、ＣＣＤカメラ１８０にフィデューシャルマークＦp2を撮像させた結果から、フィデューシャルマークＦp2のＸＹ座標が求められる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０８では全ての認識が完了したか否かが判断される。そして、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８が繰り返し実行されて、残りのフィデューシャルマークＦp3、Ｆp4の認識も完了する。こうして、小基板Ｐ1用のフィデューシャルマークＦp1〜Ｆp4の全ての認識が完了して（ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」）、小基板Ｐ1の位置や実装対象箇所Ｑ1の位置を確認することができる。

また、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８では、フィデューシャルマークＦp1〜Ｆp4の認識と並行して、基板表面Ｓfの高さ取得が実行される。具体的には、ＣＣＤカメラ１８０によりフィデューシャルマークＦp1〜Ｆp4を認識するためにヘッドユニット１６がフィデューシャルマークＦp1〜Ｆp4に対して停止している停止期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射され、ＣＣＤカメラ１８０が検出領域Ｄ内における基板表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像し（並行検出動作）、これによって検出領域Ｄにおける基板表面Ｓfの高さが取得される（ステップＳ１０７）。また、次のフィデューシャルマークＦp2〜Ｆp4の認識のためにヘッドユニット１６がフィデューシャルマークＦp2〜Ｆp4へ向けて移動している移動期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射されつつ、ＣＣＤカメラ１８０は検出領域Ｄが通過する経路内にある基板表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像し（並行検出動作）、これによって検出領域Ｄの通過経路内における基板表面Ｓfの高さが取得される（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０２〜Ｓ１０４やステップＳ１０６〜Ｓ１０８を実行することで、ＣＣＤカメラ１８０が検出領域Ｄ内の基板表面Ｓfを撮像（検出）した撮像結果から、検出領域Ｄ内での基板表面Ｓfの高さΔＳzが取得される。こうして、ＣＣＤカメラ１８０の撮像結果から取得された基板表面Ｓfの高さΔＳzは、当該撮像結果を撮像した際のＣＣＤカメラのＸＹ座標（位置座標）と対応付けられて高さ情報Ｉpとして記憶部２６０に記憶される。こうして、図６の「マーク認識時」の欄において一点鎖線で囲まれてハッチングが施された範囲（以下、「一点鎖線で囲まれた範囲」と適宜称する）については、基板表面Ｓfの高さΔＳzを基板表面ＳfでのＸＹ座標と対応付けて示す高さ情報Ｉhが取得されたこととなる。

ステップＳ１０９では、実装対象箇所Ｑ1〜Ｑ4を識別する変数Ｌに「１」が代入される。これによって、ステップＳ１１０〜Ｓ１１７の処理対象が実装対象箇所Ｑ1に特定される。ステップＳ１１０では、位置Ｌ、すなわち実装対象箇所Ｑ1の属するゾーンについては、高さ情報Ｉpが取得済みであるかが判断される。図６の「マーク認識時」の欄に示すように、実装対象箇所Ｑ1は、一点鎖線に囲まれた範囲から外れており、高さ情報Ｉhが未取得のゾーンに属する。したがって、ステップＳ１１０において「ＮＯ」と判断されて、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、実装対象箇所Ｑ1を含む対象ゾーン内にある取得対象箇所を特定する変数Ｋに「１」が代入される。ステップＳ１１２では、駆動制御部２１０がヘッドユニット１６を移動させることで、ＣＣＤカメラ１８０を取得対象箇所Ｋに上方から対向させて、ＣＣＤカメラ１８０の検出領域Ｄ内に取得対象箇所Ｋを収める。さらに、ステップＳ１１２では、ビーム光源１８４からレーザービームが照射された状態でＣＣＤカメラ１８０による撮像が行われ、ビームスポットＢを含む撮像結果から求まる取得対象箇所Ｋの高さを、撮像時のＣＣＤカメラ１８０のＸＹ座標と対応付けて高さ情報Ｉpとして記憶部２６０に記憶する。そして、ステップＳ１１３で変数Ｋが「１」だけインクリメントされた後に、ステップＳ１１４で対象ゾーン内の全ての取得対象箇所Ｋについて高さ取得が完了したかが判断される。未完である場合はステップＳ１１４で「ＮＯ」と判断されてステップＳ１１２、Ｓ１１３が繰り返される一方、完了している場合はステップＳ１１４で「ＹＥＳ」と判断されて対象ゾーンに対する高さ取得が終了し、ステップＳ１１５へ進む。

ステップＳ１１５では、記憶部２６０に記憶されている高さ情報Ｉhから、実装対象箇所Ｑ1における基板表面Ｓfの高さを求める。具体的には、実装対象箇所Ｑ1の位置での高さを示す高さ情報Ｉpが存在する場合は、その高さ情報Ｉpの示す高さを実装対象箇所Ｑ1における基板表面Ｓfの高さとして求める。また、実装対象箇所Ｑ1の位置での高さを示す高さ情報Ｉpが存在しない場合は、高さ情報Ｉpが取得されていて実装対象箇所Ｑ1に近接する近接位置で基板表面Ｓfの高さから、線形補間やその他の数学的手法に基づいて、実装対象箇所Ｑ1における基板表面Ｓfの高さが算出される。例を挙げると、実装対象箇所Ｑ1に近接する３点Ｎ1(x1,y1)、Ｎ2(x2,y2)、Ｎ3(x3,y3)について高さ情報Ｉpが取得されており、各点Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3の高さがそれぞれz1、z2、z3であったとすると、任意の位置(x,y)における基板表面Ｓfの高さは、次式
{(y2-y1)(z3-z1)-(y3-y1)(z2-z1)}(x-x1)+{(z2-z1)(x3-x1)-(z3-z1)(x2-x1)}(y-y1)
+{(x2-x1)(y3-y1)-(x3-x1)(y2-y1)}(z-z1)=0
から算出することができる。

ステップＳ１１６では、駆動制御部２１０がヘッドユニット１６を移動させて、実装対象箇所Ｑ1へ向けて実装ヘッド１６０を移動させる。ステップＳ１１７では、実装対象箇所Ｑ1に対向する実装ヘッド１６０のノズル１６１を下降させて、ノズル１６１に保持される部品を実装対象箇所Ｑ1に実装する。なお、この部品実装の際にノズル１６１を下降させる距離（下降ストローク量）は、ステップＳ１１５で求めた実装対象箇所Ｑ1における基板表面Ｓfの高さに応じて調整される。つまり、駆動制御部２１０は、エンコーダＥz出力の結果に基づいてＺ軸サーボモータＭzを制御することで、基板表面Ｓfが高ければ下降ストローク量を減少させ、基板表面Ｓfが低ければ下降ストローク量を増加させる。

ステップＳ１１８では、変数Ｌが「１」だけインクリメントされる。これによって、ステップＳ１１０〜Ｓ１１７の処理対象が実装対象箇所Ｑ2に特定される。ステップＳ１１９では、小基板Ｈ、すなわち小基板Ｐ1への部品実装が完了したかが判断される。ここでは、実装対象箇所Ｑ2〜Ｑ4への部品実装が未実施であり、小基板Ｐ1への部品実装は未完であるから、ステップＳ１１９で「ＮＯ」と判断されて、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、位置Ｌ、すなわち実装対象箇所Ｑ2の属するゾーンについては、高さ情報Ｉpが取得済みであるかが判断される。図６の「マーク認識時」の欄に示すように、実装対象箇所Ｑ2は、一点鎖線に囲まれた範囲内にあり、高さ情報Ｉhが取得済みのゾーンに属する。したがって、ステップＳ１１０において「ＹＥＳ」と判断されて、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では上述と同様にして、記憶部２６０に記憶されている高さ情報Ｉhから、実装対象箇所Ｑ2における基板表面Ｓfの高さを求める。ステップＳ１１６では、駆動制御部２１０がヘッドユニット１６を実装対象箇所Ｑ1から実装対象箇所Ｑ2まで移動させ、実装ヘッド１６０を実装対象箇所Ｑ2に上方から対向させる。ちなみに、実装対象箇所Ｑ2に対向する実装ヘッド１６０は、先ほどの実装対象箇所Ｑ1に部品実装を行った実装ヘッド１６０とは異なる。ステップＳ１１７では、上述の実装対象箇所Ｑ1への部品実装と同じ要領で、実装対象箇所Ｑ2における基板表面Ｓfの高さに基づいて下降ストローク量を制御しながら、部品を実装対象箇所Ｑ2に実装する。

このようにヘッドユニット１６は、実装対象箇所Ｑ1に部品を実装した後に、実装対象箇所Ｑ2まで移動して（図６の「部品実装時」の欄の矢印）、実装対象箇所Ｑ2に部品を実装する。このようなヘッドユニット１６の実装対象箇所Ｑ1、Ｑ2での実装作業と並行して、基板表面Ｓfの高さ取得が実行される（並行検出動作）。具体的には、実装ヘッド１６０により実装対象箇所Ｑ1、Ｑ2へ部品実装を行うためにヘッドユニット１６が実装対象箇所Ｑ1、Ｑ2に対して停止している停止期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射された状態でＣＣＤカメラ１８０が検出領域Ｄ内における基板表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像し（並行検出動作）、これによって検出領域Ｄにおける基板表面Ｓfの高さが取得され、撮像時のＣＣＤカメラ１８０のＸＹ座標と対応付けて高さ情報Ｉpとして記憶部２６０に記憶される（ステップＳ１１７）。また、次の実装対象箇所Ｑ2への部品実装のためにヘッドユニット１６が実装対象箇所Ｑ2へ移動している移動期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射されつつ、ＣＣＤカメラ１８０は検出領域Ｄが通過する経路内にある基板表面Ｓfを、ビームスポットを含めて撮像し（並行検出動作）、これによって検出領域Ｄの通過経路内における基板表面Ｓfの高さが取得され、撮像時のＣＣＤカメラ１８０のＸＹ座標と対応付けて高さ情報Ｉpとして記憶部２６０に記憶される（ステップＳ１１６）。

こうして、図６の「部品実装時」の欄において一点鎖線で囲まれてハッチングが施された範囲（以下、「一点鎖線で囲まれた範囲」と適宜称する）については、高さ情報Ｉhが取得されたこととなる。なお、この部品実装時での高さ取得によって、マーク認識時では高さ情報Ｉpが取得されなかった実装対象箇所Ｑ4での高さ情報Ｉpが取得されている。

続いて、ステップＳ１１８で変数Ｌを「１」だけインクリメントして、ステップＳ１１９に進み、小基板Ｈ、すなわち小基板Ｐ1への部品実装が完了したかが判断される。そして、ステップＳ１１０〜Ｓ１１８が繰り返し実行されて、実装対象箇所Ｑ3、Ｑ4への部品実装が実施されると、ステップＳ１１９で「ＹＥＳ」と判断されて、ステップＳ１２０へと進む。ちなみに、これまでに実行された高さ取得によって、実装対象箇所Ｑ3、Ｑ4を含むゾーンの高さ情報Ｉpは取得済みである。したがって、実装対象箇所Ｑ3、Ｑ4の実行にあたっては、このゾーンに対して高さ取得を実行するステップＳ１１１〜１１４は省略される。

ステップＳ１２０では、変数Ｈが「１」だけインクリメントされて、次の小基板Ｐ2に対して、小基板Ｐ1に対して実行されたのと同様の処理が実行され、小基板Ｐ2への部品実装が完了する。さらに、残りの小基板Ｐ3〜Ｐ6の全てに対して部品実装が完了するまで、ステップＳ１０６〜ステップＳ１２０が繰り返し実行され（ステップＳ１２１）、これらが完了すると図５のフローチャートが終了する。

以上に説明したように、このように構成された実施形態では、コンベア１２１、１２１に支持された基板Ｓの表面Ｓfに対して移動するヘッドユニット１６が設けられており、このヘッドユニット１６が基板上の実装対象箇所へ実装作業を実行する。また、ヘッドユニット１６にはＣＣＤカメラ１８０とビーム光源１８４が取り付けられており、ヘッドユニット１６に伴ってＣＣＤカメラ１８０とビーム光源１８４が移動するように構成されている。そして、ビーム光源１８４からレーザービームが照射されつつ、ＣＣＤカメラ１８０が基板Ｓの表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像した撮像結果から、基板Ｓの表面Ｓfに垂直な鉛直方向Ｚにおける基板Ｓの表面Ｓfの高さΔＳzが求められて、当該撮像結果を撮像した際のＣＣＤカメラのＸＹ座標と対応付けて高さ情報Ｉpとして取得される。特に、この実施形態では、実装作業の実行のためにヘッドユニット１６が実装対象箇所へ移動する移動期間および実装対象箇所に対して停止する停止期間の両方あるいは一方の期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射されつつ、ＣＣＤカメラ１８０が基板Ｓの表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像する（並行検出動作）。そして、この並行検出動作での撮像結果から基板Ｓの表面Ｓfの高さ情報Ｉpが取得される。このように、ヘッドユニット１６による実装作業の実行機会に併せて、基板Ｓの表面Ｓfの高さ情報Ｉpが取得されるため、基板Ｓの高さを取得する取得動作を効率的に行うことが可能となっている。

ちなみに、実装対象箇所に部品を実装するにあたっては、実装対象箇所の高さに対してノズル１６１の下降ストローク量が不適当であると、部品が実装対象箇所に到達しないうちにノズル１６１が停止したり、部品が実装対象箇所に到達してもさらにノズル１６１が移動しようとしたりして、部品の実装を適切に行えない場合が想定される。これに対して、この実施形態では、並行検出動作での撮像結果から取得された高さ情報Ｉpから基板Ｓの表面Ｓfに垂直な鉛直方向Ｚにおける実装対象箇所の高さが求められ、この結果に基づいてノズル１６１の下降ストローク量が制御されているため、部品の実装を適切に行うことができる。

また、この実施形態では、フィデューシャルマークＦを撮像するマーク撮像作業の実行のためにヘッドユニット１６がフィデューシャルマークＦへ移動する移動期間およびフィデューシャルマークＦに対して停止する停止期間の両方あるいは一方の期間に、ビーム光源１８４からレーザービームが照射されつつ、ＣＣＤカメラ１８０が基板Ｓの表面Ｓfを、ビームスポットＢを含めて撮像する（並行検出動作）。そして、この並行検出動作での撮像結果から基板Ｓの表面Ｓfの高さ情報Ｉpが取得される。このように、ヘッドユニット１６によるマーク撮像作業の実行機会に併せて、基板Ｓの表面Ｓfの高さ情報Ｉpが取得されるため、基板Ｓの高さを取得する取得動作を効率的に行うことが可能となっている。

また、この実施形態では、マーク撮像作業のための撮像と、基板Ｓの表面Ｓfの高さを取得するための撮像との間でＣＣＤカメラ１８０を共用しており、部品実装装置１の構成の簡素化を図ることができる。

その他
上述のように、上記実施形態では、部品実装装置１が本発明の「基板作業装置」の一例に相当し、コンベア１２１、１２１が本発明の「基板支持部」の一例に相当し、ヘッドユニット１６が本発明の「作業ユニット」の一例に相当し、ＣＣＤカメラ１８０が本発明の「検出器」の一例に相当し、撮像制御部２３０および記憶部２６０が協働して本発明の「取得部」の一例として機能している。さらに、実装作業やフィデューシャルマークＦを撮像するマーク撮像作業が本発明の「所定作業」の一例に相当し、実装対象箇所やフィデューシャルマーク位置が本発明の「作業対象箇所」の一例に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、実装作業あるいはマーク撮像作業のためにヘッドユニット１６が移動している移動期間および停止している停止期間のそれぞれで、並行して基板表面Ｓfの高さが取得されていた。しかしながら、移動期間および停止期間のいずれか一方でのみ、並行して基板表面Ｓfの高さを取得するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、フィデューシャルマークＦに対向して停止しているＣＣＤカメラ１８０によって、フィデューシャルマークＦを撮像するマーク撮像作業と、高さ取得のために、ビーム光源１８４からレーザービームを照射し、ビームスポットＢを撮像するスポット撮像作業とを行っていた。この際の手順としては、照明１８２をオンしてフィデューシャルマークＦを撮像してから、ビーム光源１８４をオンしてビームスポットＢを撮像する手順でも、ビーム光源１８４をオンしてビームスポットＢを撮像してから、照明１８２をオンしてフィデューシャルマークＦを撮像する手段でも良く、また、照明１８２およびビーム光源１８４を同時にオンしてこれらの撮像を同時に行う手順でも良い。

また、上記実施形態では、多面取り基板Ｓに対して作業を行う場合が例示されていた。しかしながら、作業対象となる基板Ｓの具体的構成はこれに限られず、多面取り基板ではない基板Ｓに対して処理を行う装置に対して、本発明を適用することももちろん可能である。

また、上記実施形態では、ビーム光源１８４をオンしてＣＣＤカメラ１８０で基板表面ＳfのビームスポットＢを検出（撮像）した結果に基づいて、基板表面Ｓfの高さが求められていた。しかしながら、基板表面Ｓfの高さを取得するために、基板表面Ｓfを検出する検出器の具体的機構は、ＣＣＤカメラ１８０に限られず、距離センサ等の他の機構を用いることができる。そこで、例えば特開２０１１−１３３３０６号公報に記載されているレーザー計測装置を用いて基板表面Ｓfを検出しても良い。このレーザー計測装置は、発光部からのレーザー光を基板表面Ｓfに照射して、基板表面Ｓfで反射された正反射成分を光位置検出素子で受光（検出）する。そして、光位置検出素子が正反射成分を受光した位置から、三角測量の原理を利用して、基板表面Ｓfの高さを取得する。そこで、このレーザー計測装置をヘッドユニット１６に取り付けておけば、実装作業あるいはマーク撮像作業のためにヘッドユニット１６が移動している移動期間や停止している停止期間において、レーザー計測装置による並行検出動作を行って、基板表面Ｓfの高さを効率的に取得することができる。

また、上記実施形態では、基板Ｓへの所定作業として部品を実装する実装作業を行う基板作業装置（部品実装装置１）に対して本発明を適用した場合が例示されていた。しかしながら、実装作業以外の作業を基板Ｓに対して実行する基板作業装置に対して本発明を適用することも可能である。

そこで、例えば特開２００９−１２３８９１号公報に記載されている基板検査装置に対して、本発明を適用することもできる。つまり、この基板検査装置は、基板を保持しつつＹ軸方向に移動する可動テーブルと、Ｘ軸方向に移動しつつ基板を撮像する撮像ユニットとを備える。そして、可動テーブルをＹ軸方向へ移動させつつ撮像ユニットをＸ軸方向に移動させることで、基板に対して撮像ユニットを移動させながら撮像ユニットで基板を撮像して、基板に対する半田の印刷状態や部品の実装状態を検査する検査作業が実行される。撮像ユニットに対して、ＣＣＤカメラや距離センサ等で構成された検出器を取り付けておけば良い。これによって、検査作業のために基板表面の撮像対象箇所に撮像ユニットが移動する移動期間に検出器で基板表面を検出し（並行検出動作）、この並行検出動作での検出結果から基板表面の高さ情報を取得することで、基板Ｓの高さを取得する取得動作を効率的に行うことができる。すなわち、基板作業装置としての基板検査装置においては、検査作業やフィデューシャルマークＦを撮像するマーク撮像作業が本発明の「所定作業」の一例に相当し、検査対象箇所やフィデューシャルマーク位置が本発明の「作業対象箇所」の一例に相当する。

また、図７および図８に示すような塗布装置（ディスペンサ）に対して、本発明を適用することもできる。図７は、本発明を適用可能な塗布装置の概略構成を示す平面図である。また、図８は、図７に示す塗布装置の部分正面図である。これらの図に示す塗布装置３は、装置内に搬入された基板Ｓに対して接着剤やクリーム半田などの塗布液（塗布材料）を塗布して、塗布済みの基板Ｓを装置外に搬出する構成を具備する。なお、図７、図８および以下で示す図では、各図の方向関係を明確にするために、Ｚ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ直交座標軸を適宜示すこととする。また、図７および図８の全体を制御する制御ユニット４００は、図８において破線で示したように、塗布装置３の基台３１に収容されている態様で示した。ただし、制御ユニット４００の配設態様は適宜変更可能である。

塗布装置３では、基台３１上に基板搬送機構３２が配置されており、基板Ｓを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構３２は、基台３１上において基板Ｓを図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア３２１、３２１を有している。そして、コンベア３２１、３２１は、制御ユニット４００からの指令に応じて、基板Ｓの搬送を実行する。具体的には、コンベア３２１、３２１は、装置外部より搬入した基板Ｓを、所定の作業位置３０（図７に示す基板Ｓの位置）で停止させ、図略の固定手段により固定して水平に保持する。そして、後述するヘッドユニット３６が作業位置３０で水平に保持された基板Ｓの表面への塗布材料の塗布を完了すると、コンベア３２１、３２１は基板Ｓを装置外部へ搬出する。

ヘッドユニット３６は、ディスペンスヘッド３６０によって塗布液を基板Ｓの塗布対象箇所に塗布するものである。具体的には、ヘッドユニット３６は、Ｘ軸方向に並ぶ２本のディスペンスヘッド３６０を有する。各ディスペンスヘッド３６０は、塗布液を吐出するノズル３６１と、その内部に収容する塗布液をノズル３６１に供給するシリンジ３６２とを具備する。そして、図示を省略するエア圧供給手段によってシリンジ３６２内にエア圧が供給されると、そのエア圧に応じた量の塗布液がノズル３６１から吐出されて、基板Ｓの表面Ｓfに塗布される。

ディスペンスヘッド３６０のそれぞれに対しては、図略の駆動機構を介してＺ軸サーボモータＭzおよびＲ軸サーボモータＭrが接続されている。つまり、ディスペンスヘッド３６０は、図略のノズル昇降駆動機構を介してＺ軸サーボモータＭzからの駆動力を受けて昇降（鉛直方向Ｚへ移動）する。したがって、制御ユニット４００はＺ軸サーボモータＭzを制御することで、塗布液を基板表面Ｓfに塗布する際におけるノズル３６１と基板表面Ｓfとの間隔を調整することができる。さらに、ディスペンスヘッド３６０は、図略のノズル回転駆動機構を介してＲ軸サーボモータＭrからの駆動力を受けてノズル中心軸周りに回転可能となっている。また、部品実装装置１で説明したのと同様に、制御ユニット４００は、Ｚ軸サーボモータＭz、Ｒ軸サーボモータＭrに取り付けられたエンコーダの出力に基づいて、ノズル３６１の高さや回転を把握することが可能となっている。

これらディスペンスヘッド３６０を保持するヘッドユニット３６は、基台３１の所定範囲にわたって、鉛直方向Ｚに直交する水平面内（Ｘ軸とＹ軸を含む平面内）で二次元的に移動可能となっている。すなわち、基台３１上には、Ｙ軸方向に伸びる一対の固定レール３７１、３７１が配置されており、ヘッド支持部材３７２がこれら固定レール３７１、３７１にＸ軸方向から架け渡されている。ヘッド支持部材３７２にはナット３７２nが設けられており、Ｙ軸方向に伸びてＹ軸サーボモータＭyにより駆動されるボールネジ３７３にヘッド支持部材３７２のナット３７２nが螺合している。また、ヘッド支持部材３７２は、Ｘ軸方向に伸びるガイド部材３７４によってヘッドユニット３６をＸ軸方向に移動自在に支持する。さらに、ヘッド支持部材３７２には、Ｘ軸方向に伸びてＸ軸サーボモータＭxにより駆動されるボールネジ３７５が設けられており、ヘッドユニット３６に設けられたナット３６nにボールネジ３７５が螺合している。したがって、制御ユニット４００はＸ軸サーボモータＭxおよびＹ軸サーボモータＭyを駆動制御することで、ＸＹ面内（水平面内）の所定位置にヘッドユニット３６を移動させることができる。さらに、ヘッドユニット３６のＸ軸方向の一端には、上述の撮像手段１８と同様の構成を具備する撮像手段３８が固定されている。また、部品実装装置１で説明したのと同様に、制御ユニット４００は、Ｘ軸サーボモータＭx、Ｙ軸サーボモータＭyに取り付けられたエンコーダの出力に基づいて、ヘッドユニット３６、ディスペンスヘッド３６０、撮像手段３８（のＣＣＤカメラ）のＸＹ座標を把握することができる。

このように構成された塗布装置３では、上述の図５で示したものと同様の動作を実行可能である。具体的には、実装対象箇所に対して部品を実装する実装作業に代えて、塗布対象箇所に対して塗布液を塗布する塗布作業を行うように図５のフローチャートを変更すれば、塗布装置３で実行可能な動作例が得られる。続いては、図５のフローチャートを用いて、塗布装置３で実行される動作について、上述した部品実装装置１の動作との違いを中心に説明する。

基板搬入からフィデューシャルマークＦの認識までのステップＳ１０１〜Ｓ１０８は上述と同様である。ステップＳ１０９では、塗布対象箇所を識別する変数Ｌに「１」が代入される。これによって、ステップＳ１１０〜Ｓ１１７の処理対象となる塗布対象箇所が特定される。そして、ステップＳ１１０で、塗布対象箇所の属するゾーンについて高さ情報Ｉpが取得済みであるかが判断される。高さ情報Ｉpが取得済みでない場合（ステップＳ１１０で「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４が上述と同様に実行されて、ステップＳ１１５へ進む。一方、高さ情報Ｉpが取得済みである場合（ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」の場合）には、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４を省略してステップＳ１１５へ進む。そして、ステップＳ１１５では、制御ユニット４００の記憶部に記憶されている高さ情報Ｉhから、塗布対象箇所における基板表面Ｓfの高さを求める。なお、塗布対象箇所における基板表面Ｓfの高さの求め方は、実装対象箇所における基板表面Ｓfの高さの求め方と同様である。

ステップＳ１１６では、制御ユニット４００がヘッドユニット３６を移動させて、塗布対象箇所へ向けてディスペンスヘッド３６０を移動させる。ステップＳ１１７では、塗布対象箇所とディスペンスヘッド３６０のノズル３６１との間隔が調整された後に、塗布液がノズル３６１から基板表面Ｓfの塗布対象箇所へ塗布される。なお、塗布液の塗布の際における塗布対象箇所とノズル３６１との間隔は、ステップＳ１１５で求めた塗布対象箇所における基板表面Ｓfの高さに応じて調整される。

ステップＳ１１８で変数Ｌを「１」だけインクリメントして、処理対象となる塗布対象箇所を変更しつつステップＳ１１０〜１１７を繰り返し実行し（ステップＳ１１９）、小基板Ｈへの塗布作業を完了する。さらに、ステップＳ１２０で変数Ｈを「１」だけインクリメントして、処理対象となる小基板Ｐ1〜Ｐ6を変更しつつ、ステップＳ１０６〜Ｓ１１９を繰り返し実行し（ステップＳ１２１）、多面取り基板Ｓへの塗布作業を完了する。

以上に説明したように、このように構成された実施形態の変形例では、フィデューシャルマークＦを撮像するマーク撮像作業の実行のためにヘッドユニット１６がフィデューシャルマークＦへ移動する移動時間およびフィデューシャルマークＦに対して停止する停止期間の両方あるいは一方の期間に、さらには、塗布作業の実行のためにヘッドユニット３６が塗布対象箇所へ移動する移動期間および塗布対象箇所に対して停止する停止期間の両方あるいは一方の期間に、ＣＣＤカメラが基板Ｓの表面Ｓfを撮像する（並行検出動作）。そして、この並行検出動作での撮像結果から基板Ｓの表面Ｓfの高さ情報Ｉpが取得される。このように、ヘッドユニット３６による塗布作業の実行機会に併せて、基板Ｓの表面Ｓfの高さ情報Ｉpが取得されるため、基板Ｓの高さを取得する取得動作を効率的に行うことが可能となっている。

ちなみに、塗布対象箇所に塗布液を塗布するにあたっては、塗布対象箇所の高さに対してノズル３６１の高さが不適当であると、ノズル３６１と塗布対象箇所との間隔が狭すぎたり、あるいは広すぎたりして、塗布液の塗布を適切に行えない場合が想定される。これに対して、この実施形態の変形例では、並行検出動作での検出結果から取得された高さ情報Ｉpから基板Ｓの表面Ｓfに垂直な鉛直方向Ｚにおける塗布対象箇所の高さを求めた結果に基づいて、制御ユニット４００が塗布液を塗布する際のノズル３６１と塗布対象箇所との間隔を制御する。このように、並行検出動作での検出結果から取得された高さ情報Ｉpから基板Ｓの表面Ｓfに垂直な鉛直方向Ｚにおける塗布対象箇所の高さを求めて、この結果に基づいてノズル３６１と塗布対象箇所の間隔を制御することで、塗布液の塗布を適切に行うことができる。

上記実施形態では、塗布装置３が本発明の「基板作業装置」の一例に相当し、コンベア３２１、３２１が本発明の「基板支持部」の一例に相当し、ヘッドユニット３６が本発明の「作業ユニット」の一例に相当し、撮像手段３８が本発明の「検出器」の一例に相当し、制御ユニット４００が本発明の「取得部」の一例として機能している。さらに、塗布作業やフィデューシャルマークＦを撮像するマーク撮像作業が本発明の「所定作業」の一例に相当し、塗布対象箇所やフィデューシャルマーク位置が本発明の「作業対象箇所」の一例に相当する。

１…部品実装装置
１６…ヘッドユニット
１６０…実装ヘッド
１８…撮像手段
１６１…ノズル
１８０…ＣＣＤカメラ
１８４…ビーム光源
２００…制御ユニット
２３０…撮像制御部
３…塗布装置
３６…ヘッドユニット
３８…撮像手段
３６０…ディスペンスヘッド
３６１…ノズル
４００…制御ユニット
Ｂ…ビームスポット
Ｄ…検出領域
Ｅr…Ｒ軸エンコーダ
Ｅx…Ｘ軸エンコーダ
Ｅy…Ｙ軸エンコーダ
Ｅz…Ｚ軸エンコーダ
Ｆ，Ｆp1，Ｆp2，Ｆp3，Ｆs1，Ｆs2…フィデューシャルマーク
Ｉh…高さ情報
Ｍr…Ｒ軸サーボモータ
Ｍx…Ｘ軸サーボモータ
Ｍy…Ｙ軸サーボモータ
Ｍz…Ｚ軸サーボモータ
Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3…小基板
Ｑ1，Ｑ2，Ｑ3，Ｑ4実装対象箇所
Ｓ…基板
Ｓf…基板表面
Ｘ…搬送方向
Ｚ…鉛直方向

Claims (9)

1. 基板を支持する基板支持部と、
   前記基板支持部に支持された基板の表面に対して移動しつつ前記基板上の作業対象箇所へ所定作業を実行する作業ユニットと、
   前記作業ユニットに取り付けられて前記作業ユニットに伴って移動自在であるとともに、前記基板支持部に支持された前記基板の表面に対向して前記基板の表面を撮像するカメラと、
   前記基板の表面に垂直な方向における前記基板の表面の高さを前記カメラの撮像結果から求めて、前記撮像結果を撮像した際の前記カメラの位置と対応付けて高さ情報として取得する取得部と
   を備え、
   前記作業ユニットは前記カメラを伴って移動することで、前記作業対象箇所に付されたフィデューシャルマークを前記カメラにより撮像するマーク撮像作業のために前記カメラを前記フィデューシャルマークに対向させ、
   前記取得部は、前記マーク撮像作業のために前記作業ユニットが移動する期間および停止する期間の両方あるいは一方の期間に前記カメラに前記基板の表面を撮像させて取得した前記撮像結果から前記高さ情報を取得する基板作業装置。
2. 前記取得部は、前記所定作業の実行のために前記作業ユニットが前記作業対象箇所へ移動する期間および前記作業対象箇所に対して停止する期間の両方あるいは一方の期間に前記カメラに前記基板の表面を撮像させて取得した前記撮像結果から前記高さ情報を取得する請求項１に記載の基板作業装置。
3. 前記作業ユニットは、ノズルで部品を保持する実装ヘッドを前記作業対象箇所に対向させつつ前記ノズルを前記作業対象箇所へ向けて移動させることで、前記ノズルが保持する前記部品を前記作業対象箇所に実装する実装作業を含む前記所定作業を実行する請求項１または２に記載の基板作業装置。
4. 前記カメラの前記撮像結果から取得された前記高さ情報から前記基板の表面に垂直な方向における前記作業対象箇所の高さを求めた結果に基づいて、前記部品を実装する際の前記ノズルの移動距離を制御する実装ヘッド制御部をさらに備えた請求項３に記載の基板作業装置。
5. 前記作業ユニットは、塗布ヘッドを前記作業対象箇所に対向させつつ前記塗布ヘッドのノズルから材料を吐出することで、前記作業対象箇所に前記材料を塗布する塗布作業を含む前記所定作業を実行する請求項１または２に記載の基板作業装置。
6. 前記カメラの前記撮像結果から取得された前記高さ情報から前記基板の表面に垂直な方向における前記作業対象箇所の高さを求めた結果に基づいて、前記材料を塗布する際の前記ノズルと前記作業対象箇所との間隔を制御する塗布ヘッド制御部をさらに備えた請求項５に記載の基板作業装置。
7. 前記作業ユニットは、前記作業対象箇所における前記基板の表面の状態を検査する検査作業を含む前記所定作業を実行する請求項１または２に記載の基板作業装置。
8. 前記基板支持部に支持された前記基板の表面に対して斜めな方向から当該基板の表面に光のスポットを照射する光源をさらに備え、
   前記カメラは、前記基板の表面における前記光のスポットを撮像し、
   前記取得部は、前記カメラの前記撮像結果から前記基板の表面における前記光のスポットの位置を求めた結果に基づいて前記基板の表面の高さを求める請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板作業装置。
9. 基板支持部に支持された基板の表面に対して移動する作業ユニットが前記基板上の作業対象箇所へ所定作業を実行する基板作業方法において、
   前記作業ユニットに取り付けられて前記作業ユニットに伴って移動自在なカメラで前記基板の表面を撮像した撮像結果から、前記基板の表面に垂直な方向における前記基板の表面の高さを求めて、前記撮像結果を撮像した際の前記カメラの位置と対応付けて高さ情報として取得する工程を備え、
   前記工程では、
   前記カメラを伴って前記作業ユニットを移動させることで、前記作業対象箇所に付されたフィデューシャルマークを前記カメラにより撮像するマーク撮像作業のために前記カメラを前記フィデューシャルマークに対向させ、
   前記マーク撮像作業のために前記作業ユニットが移動する期間および停止する期間の両方あるいは一方の期間に前記カメラに前記基板の表面を撮像させて取得した前記撮像結果から前記高さ情報を取得する基板作業方法。

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