JP6069723B2 - 微小ボール搭載ワークのリペア装置 - Google Patents

Description

本発明は、搭載手段によって上面に所定パターンで形成された複数の搭載箇所のそれぞれに微小ボールが搭載されたワークにおける搭載ミスを検出し修正する微小ボール搭載ワークのリペア装置の改良に関するものである。

ワークの上面に所定パターンで形成された複数の搭載箇所のそれぞれに微小ボールを搭載する手段として、特許文献１に記載されているような搭載装置が知られている。そして、このような搭載手段によって微小ボールが搭載されたワークのリペアを行う装置、あるいは搭載ミスを検出する装置として、特許文献２〜５に記載されたような装置が知られている。これら特許文献２〜５に記載された装置は、いずれも１つのカメラによる画像を用いて搭載ミスを検出し、リペアを行っている。

しかし、近年、微小ボールのピッチや径が狭小化しているため、１つのカメラでワーク全体を撮像した画像では、解像度が足りず、高精度なリペアを行うのに十分な搭載ミスの位置情報を取得するのが困難であるという問題点があった。その問題点を避けるため、解像度をあげて全体を撮像した画像を用いると、搭載ミスを検出する過程で時間がかかりすぎるという別の問題を生じていた。

特開２００８−１５３３３６号公開特許公報 特許第３２７１４６１号特許公報 特開２００９−１７７０１５号公開特許公報 特開２００６−３４９４４１号公開特許公報 特開２００８−２５１９８３号公開特許公報

本発明は、上記問題点を解決しようとするもので、搭載ミス検査手段を、全体画像から概略位置情報を取得する第１検査手段と、第１検査手段が検出した搭載ミス箇所を含む所定領域の所定領域画像から詳細位置情報を取得する第２検査手段とを組み合わせることにより、精細な搭載ミスの位置情報を時間をかけずに取得し、更に、搭載ミスを修正する修正手段を、第２検査手段が取得した詳細位置情報に基づき当該搭載ミスを修正するものとし、微小ボールが狭小に配列されたワークであっても高精度なリペアを行うことを可能とするリペア装置である。

上記課題を解決するため、第１の発明は、微小ボール搭載ワークのリペア装置に次の手段を採用する。
第１に、搭載手段によって上面に所定パターンで形成された複数の搭載箇所のそれぞれに微小ボールが搭載されたワークを搬送する搬送手段と、前記搬送手段上のワークを撮像するとともに、撮像した画像から当該ワークの搭載箇所における微小ボールの搭載ミスの有無を検出するとともに当該搭載ミスの位置情報を取得する搭載ミス検査手段とを備え、前記搭載ミス検査手段の検査結果に基づき、前記搭載ミスを修正する修正手段とを備えた微小ボール搭載ワークのリペア装置とする。

第２に、前記搭載ミス検査手段は、前記ワークの上面全体を撮像するとともに、該撮像した全体画像から搭載ミスを検出して当該搭載ミスについての概略位置情報を取得する第１検査手段と、前記第１検査手段が取得した概略位置情報に基づき、前記ワークの上面のうちの前記第１検査手段が検出した搭載ミスを含む所定領域を撮像するとともに、該撮像した所定領域画像から当該搭載ミスについての詳細位置情報を取得する第２検査手段とから構成される。
第３に、前記修正手段は、前記第２検査手段が取得した詳細位置情報に基づき当該搭載ミスを修正する。
第４に、前記搬送手段は、複数の搬送ステージと、当該搬送ステージ間でワークを移載する移載手段とから構成される。
第５に、前記第１検査手段は前記複数の搬送ステージのうちの上流側の搬送ステージに設けられる。
第６に、前記第２検査手段および修正手段は前記第１検査手段が設けられる搬送ステージの下流側の搬送ステージに設けられる。

第１の発明は、搭載ミス検査手段を、ワークの全体画像から搭載ミスを検出して当該搭載ミスについての概略位置情報を取得する第１検査手段と、この概略位置情報に基づき、搭載ミスを含む所定領域を撮像するとともに、該撮像した所定領域画像から当該搭載ミスについての詳細位置情報を取得する第２検査手段とで構成することにより、全体総てに対し詳細位置情報を取得するのと比較して短時間で、精細な搭載ミスの位置情報を取得することが可能となった。

又、搭載ミスを修正する修正手段は、第２検査手段が取得した詳細位置情報に基づき搭載ミスを修正することにより、微小ボールが狭小に配列されたワークであっても高精度にリペアすることが可能となった。

更に、第１検査手段は複数の搬送ステージのうちの上流側の搬送ステージに設けられ、第２検査手段および修正手段は第１検査手段が設けられる搬送ステージの下流側の搬送ステージに設けられることにより、第１検査手段と第２検査手段とを同時に可動させることができ、装置の処理能力を高めることが可能となった。

微小ボール搭載ワークのリペア装置の概略平面説明図 同リペア装置のリペアステーションを表す正面説明図 ラインカメラの撮像範囲の説明図 エリアカメラの撮像範囲の説明図 半田ボールの搭載ミスを示す説明図であり、（a）はミッシングボールを示し、(b)はダブルボールを示し、（ｃ）はエクストラボールを示し、（ｄ）はサイズエラーボールを示す。

以下，図示の実施例と共に実施の形態について説明する。
図１は、微小ボール搭載ワークのリペア装置の概略平面説明図であり、図２は、同リペア装置のリペアステーションを表す正面説明図である。図１中符号１は、リペア装置であり、リペア装置１には、ウエハ供給ステーション２と、本発明に係る第１検査手段が配置された第１検査ステーション３と、本発明に係る第２検査手段および修正手段が配置されたリペアステーション４と、ウエハ排出ステーション３４が備えられている。

ウエハ供給ステーション２には、供給用カセット５とアライナ６と第１ウエハロボット７とが備えられている。供給用カセット５には、搭載手段によって上面に所定パターンで形成された複数の搭載箇所のそれぞれに微小ボールが一括搭載されたワークであるウエハ８が水平状態で縦に複数枚並べて収納されている。該収納されているウエハ８が搭載ミス検査対象となる。

アライナ６は、供給用カセット５から移載されたウエハ８のノッチまたはオリフラを検出して、ウエハ８を所定の向きに揃えるものである。

第１ウエハロボット７は、ウエハ８を、供給用カセット５からアライナ６へ移送し、且つ、アライナ６から第１検査ステーション３の第１搬送ステージ３０のスタート位置に待機する搬送テーブル９へと移載する。

第１検査ステーション３は、ウエハ８上の搭載ミスとその概略位置４１の情報を取得するステーションであって、搬送テーブル９を有する第１搬送ステージ３０とアライメントカメラ１０とラインセンサ１１とが備えられている。ここにおける概略位置４１の情報が本発明における概略位置情報である。

本発明における上流側の搬送ステージとなる第１搬送ステージ３０には、ウエハ８が載置された搬送テーブル９をＹ軸方向（図１中上下方向）へ移動させるＹ軸移動機構が備えられており、搬送テーブル９は、θ軸方向（回転方向）へ回転させる回転機構を有している。アライメントカメラ１０は、二次元の視野を持つカメラであり、ウエハ８上のアライメントマーク等の目印を撮像し、ウエハ８の姿勢情報を取得する。

ラインセンサ１１は、本発明に係る第１検査手段であり、ウエハ８の上面全体を撮像するとともに、該撮像した全体画像４０から搭載ミスを検出して当該搭載ミスについての概略位置４１の情報を取得する。該ラインセンサ１１が撮像した全体画像４０は、搭載ミスの検出可能な概略レベルでの画像である。

ラインセンサ１１は、具体的には１画素を１列に並べた視野のセンサで、視野長は図３に示すようにウエハ８のＸ方向（図３中左右方向）の全幅の約４分の１程度であり、第１検査ステーション３で第１搬送ステージ３０の搬送テーブル９をＹ軸方向（図３中上下方向）へ２往復させ、通過の度にラインセンサ１１の位置をＸ軸方向にずらし、４回の分割画像に分けて全体画像４０を撮像する。

ラインセンサ１１の画像の処理は、撮像画像における半田ボール１４と予め登録してある基準画像における半田ボールとを比較して搭載ミスを検出する。

第１検査ステーション３とリペアステーション４の間には、本発明における移載手段となる第２ウエハロボット１２が設けられる。第２ウエハロボット１２は、第１検査ステーション３を経たウエハ８をリペアステーション４へ移載する。具体的には、第１検査ステーション３における第１搬送ステージ３０の搬送テーブル９からリペアステーション４における第２搬送ステージ３１の搬送テーブル２４へと移載する。

リペアステーション４は、搭載ミスの詳細位置４２の情報を取得するとともに、該搭載ミス箇所のリペアを行うステーションであり、図１および図２に示されるように、リペアステーション４には、本発明における第２検査手段ともなるエリアカメラ１３と、本発明における修正手段となるリペアヘッド１５、フラックス転写ヘッド１８、搭載ミスボール除去ヘッド１９、ボール供給部２０、フラックストレイ２１、除去ボール載置部２３と、本発明における下流側の搬送ステージとなる第２搬送ステージ３１とが備えられている。

第２搬送ステージ３１には、ウエハ８が載置される搬送テーブル２４および搬送テーブル２４をＹ軸方向（図１中上下方向）へ移動させるＹ軸移動機構が備えられており、搬送テーブル２４は、θ軸方向へ回転させる回転機構と昇降機構とを有している。

第２搬送ステージ３１の途中の上方には、第２搬送ステージ３１の搬送方向と直交する方向に横切る横移動装置２５が配置される。横移動装置２５には、第１横移動体２６および第２横移動体２７が装備され、第１横移動体２６にはエリアカメラ１３およびリペアヘッド１５が上下に昇降可能に取り付けられ、第２横移動体２７にはフラックス転写ヘッド１８および搭載ミスボール除去ヘッド１９が上下に昇降可能に取り付けられている。尚、エリアカメラ１３は、リペアステーション４に設けられた制御部２８にケーブル２９を介して接続されている。

尚、第１横移動体２６の移動範囲には、リペア用の半田ボールが収納されたボール供給部２０が設置され、第２横移動体２７の移動範囲には、フラックストレイ２１および除去ボール載置部２３が設置されている。

第１横移動体２６に取り付けられているエリアカメラ１３は、二次元の視野を持つカメラであり、ウエハの姿勢情報の取得、搭載ミスの詳細位置情報の取得、リペアの成否の確認に用いられる。ウエハの姿勢情報の取得は、リペアステーション４の第２搬送ステージ３１のスタート位置で搬送テーブル２４に載置されたウエハ８上のアライメントマーク等の目印を撮像することにより行われる。

本発明における詳細位置情報である搭載ミスの詳細位置４２の情報の取得は次のように行われる。まず、エリアカメラ１３は、第１の検査手段であるラインセンサ１１が取得した概略位置４１の情報に基づき、ウエハ８の上面のうちのラインセンサ１１が検出した搭載ミスを含む所定領域４３を撮像する。

該撮像された画像は修正するために必要とする位置情報を取得可能な高解像度での画像である。この撮像した所定領域４３の画像から当該搭載ミスについての詳細位置４２の情報を取得する。

第１横移動体２６に取り付けられているリペアヘッド１５は、１つの半田ボール１４を吸着保持するノズルで構成される。リペアヘッド１５は、第１横移動体２６の移動により図１および図２の左右方向（横方向）へ移動し、必要位置で停止し、リペア用の半田ボール１４の搭載という動作を行う。

第２横移動体２７に取り付けられているフラックス転写ヘッド１８は、その先端にある転写ピン１７を用いて、リペア箇所のウエハ８のランド１６にフラックスを転写するという動作を行う。

第２横移動体２７に取り付けられている搭載ミスボール除去ヘッド１９は、棒状の金属部材の先端に粘着部を設けたもので、ウエハ８から搭載ミスの半田ボールを、該粘着部を用いて付着させ、リペア箇所より除去する。

尚、搭載ミスボール除去ヘッド１９およびフラックス転写ヘッド１８は図１および図２の左右方向（横方向）へ移動し、必要位置で停止し、搭載ミスの半田ボールの除去およびフラックスの転写という各動作を行う。

第１横移動体２６の移動範囲に設置されたボール供給部２０は、リペアヘッド１５が１つの半田ボール１４をピックアップできるようにリペア用の半田ボール１４を１つずつ切り出す。

第２横移動体２７の移動範囲に設置されたフラックストレイ２１は、フラックスを貯留する。このフラックストレイ内に貯留されるフラックスに転写ピン１７先端をディッピングする。第２横移動体２７の移動範囲に設置された除去ボール載置部２３は、搭載ミスボール除去ヘッド１９が除去した半田ボール１４を更に除去するものである。

リペアステーション４の下流にはウエハ排出ステーション３４が配置される。ウエハ排出ステーション３４には、排出用カセット３３と第3ウエハロボット３２が備えられている。第３ウエハロボット３２は、リペア済みのウエハ８および搭載ミスなしと判定されて、リペアステーション４から排出されるウエハ８を排出用カセット３３へ収納する手段である。

以下、本実施例におけるリペア装置１の動作について説明する。
まず、ウエハ供給ステーション２では、第１ウエハロボット７により、供給用カセット５から未処理のウエハ８を取り出し、アライナ６に移載してウエハ８のノッチまたはオリフラを検出して所定の向きに位置合わせをした後、第１搬送ステージ３０の搬送テーブル９（図１中点線で示される）上にウエハ８を移載する。

第１検査ステーション３では、ウエハ８を移載された搬送テーブル９が、アライメントカメラ１０およびラインセンサ１１が配備される位置へとＹ軸移動し、アライメントカメラ１０をＸ軸移動させて、アライメントカメラ１０によりウエハ８の撮像を行って、ウエハ８の姿勢を認識する。この際、搬送テーブル９によりウエハ８のθ軸方向の位置の調整を行う。

その後、第１検査ステーション３のラインセンサ１１でウエハ８をスキャンして全体画像４０を撮像し、この全体画像４０を画像処理して搭載ミスの発生箇所を特定する。即ち、ラインセンサ１１は、ウエハ８の上面全体を撮像するとともに、該撮像した全体画像４０から搭載ミスを検出して当該搭載ミスについての概略位置４１の情報を取得する。

画像処理では、まず全体画像を二値化して、搭載物を抽出し、搭載物の面積、形状（真円度）を算出する。その結果、面積過多または過小のもの、形状が所定の真円度を満たさないものを搭載ミスと判定し、その位置座標を概略位置４１として取得する。この処理によって、ダブルボール１４A、サイズエラーボール１４Cが検出される。

次に、予め登録しておいた基準画像を、ウエハ８の姿勢に基づいて全体画像４０と重ね合わせ、基準画像中の基準ボールと全体画像４０中の半田ボール１４との対応をチェックする。この処理によって、ミッシングボール、エクストラボール１４Bが検出される。

この段階で、搭載ミスの数がゼロであった場合、リペア不要と判定してリペアステーション４を通過させる。尚、ミッシングボールとは図５（ａ）に示されるように搭載すべきランド１６に半田ボール１４がないものであり、ダブルボール１４Aとは図５（ｂ）に示されるように２つ以上の半田ボール１４と半田ボール１４Aが連なっているものであり、エクストラボール１４Bとは図５（ｃ）に示されるように搭載すべきランド以外の箇所に半田ボール１４Bが搭載されたものであり、サイズエラーボール１４Cとは、図５（ｄ）に示されるようにサイズが異なる半田ボール１４Cが搭載されたものである。

第１検査ステーション３での検査が終了すると、第１搬送ステージ３０の搬送テーブル９は、Ｙ軸移動してウエハ８を終了位置まで搬送する。搬送されたウエハ８は、第２ウエハロボット１２によってリペアステーション４における第２搬送ステージ３１の搬送テーブル２４に移載される。

リペアステーション４では、搬送テーブル２４と第１横移動体２６との移動によりウエハ８をエリアカメラ１３の下方に位置させるとともに、エリアカメラ１３でウエハ８上のアライメントマーク等の目印を撮像してウエハ８の姿勢情報を取得する。この際、ウエハ８のθ軸方向の位置の調整を行う。その後、エリアカメラ１３によって、第１検査ステーション３のラインセンサ１１で発見した搭載ミスを視野中心に位置させた所定領域４３の拡大画像を撮像し、詳細位置４２の情報を取得する。

以下では、ミッシングボールの場合、ダブルボール１４Aおよびサイズエラーボール１４Cの場合、エクストラボール１４Bの３つの場合に分けて説明する。

ミッシングボールの処理は、予め登録しておいた基準画像をエリアカメラ１３で取得したウエハ８の姿勢に基づいて所定領域４３の拡大画像と重ね合わせ、基準画像中の基準ボールと拡大画像中の半田ボール１４との対応をチェックし、ミッシングボールであることを再認識するとともに、リペア用の半田ボール１４を搭載するランド１６の位置情報（詳細位置情報）を取得する。尚、２値化で抽出されたもののうち、所定の面積と真円度を有するものをランド１６と判定する。

次に、第２横移動体２７を移動させることにより、転写ピン１７をフラックストレイ２１の上方に位置させ、転写ピン１７の先端をフラックストレイ２１にディッピングし、転写ピン１７の先端部にフラックスを付着させる。更に、エリアカメラ１３により認識したランド１６のフラックス転写部位の上方に、転写ピン１７を位置合わせし、リペア対象のランド１６にフラックスを塗布する。

リペアヘッド１５がボール供給部２０から１つのリペア用の半田ボール１４を取り出し、エリアカメラ１３が撮像した所定領域４３の拡大画像から算出された詳細位置４２の情報に基づき、リペア対象となるランド１６にリペア用の半田ボール１４を搭載する。その後、エリアカメラ１３でリペア箇所を視野中心とする拡大画像を取得し、基準画像と比較することでリペアの成否を確認する。

ダブルボール１４Aおよびサイズエラーボール１４Cの処理は、予め登録しておいた基準画像をエリアカメラ１３で取得したウエハ８の姿勢に基づいて所定領域４３の拡大画像と重ね合わせ、基準画像中の基準ボールと拡大画像中の半田ボール１４との対応をチェックし、再度、半田ボール１４の面積や形状（真円度）を確認後、面積過多または過小のもの、形状が所定の真円度を満たさないものを搭載ミスであるダブルボール１４Aあるいはサイズエラーボール１４Cと判定し、除去すべき搭載ミスの半田ボールの座標情報（詳細位置情報）を取得する。

搭載ミスボール除去ヘッド１９で搭載ミスのダブルボール１４Aあるいはサイズエラーボール１４Cを除去した後、再度エリアカメラ１３で撮像し、除去が成功したかを確認する。即ち、エリアカメラ１３で除去箇所を視野中心とする拡大画像を取得して予め登録しておいた基準画像との比較を行い、ミッシングであれば除去成功と判定する。

除去された搭載ミスの半田ボールは、搭載ミスボール除去ヘッド１９により、除去ボール載置部２３に載置される。尚、除去の際、除去ピンで正規のボールも除去する可能性があるが、その場合はミッシングボールと判定される。ミッシングボールの位置情報を取得し、リペアヘッド１５でその位置に半田ボール１４を搭載し、再度エリアカメラ１３で撮像し、リペアの成否を確認する。

エクストラボール１４Bの処理は、予め登録しておいた基準画像をエリアカメラ１３で取得したウエハ８の姿勢に基づいて所定領域４３の拡大画像と重ね合わせ、基準画像中の基準ボールと拡大画像中の半田ボールとの対応をチェックしエクストラボール１４Bであることを再確認するとともに、エクストラボール１４Bの位置情報を取得する。

搭載ミスボール除去ヘッド１９でエクストラボール１４Bを除去した後、ダブルボール１４Aやサイズエラーボール１４Cの場合と同様、再度エリアカメラ１３で撮像し、除去が成功したか否かを確認する。除去の際に搭載ミスボール除去ヘッド１９で正規の半田ボール１４も除去する可能性があるが、この場合、基準画像との比較によりミッシングボールと判定されるので、リペアヘッド１５により再搭載を行う。

リペアステーション４での処理が終了し、第２搬送ステージ３１の末端まで搬送されたウエハ８は、第３ウエハロボット３２により排出用カセット３３へと収容される。

１・・・・・・・・リペア装置
２・・・・・・・・ウエハ供給ステーション
３・・・・・・・・第１検査ステーション
４・・・・・・・・リペアステーション
５・・・・・・・・供給用カセット
６・・・・・・・・アライナ
７・・・・・・・・第１ウエハロボット
８・・・・・・・・ウエハ
９・・・・・・・・搬送テーブル
１０・・・・・・・アライメントカメラ
１１・・・・・・・ラインセンサ
１２・・・・・・・第２ウエハロボット
１３・・・・・・・エリアカメラ
１４・・・・・・・半田ボール
１５・・・・・・・リペアヘッド
１６・・・・・・・ランド
１７・・・・・・・転写ピン
１８・・・・・・・フラックス転写ヘッド
１９・・・・・・・搭載ミスボール除去ヘッド
２０・・・・・・・ボール供給部
２１・・・・・・・フラックストレイ
２３・・・・・・・除去ボール載置部
２４・・・・・・・搬送テーブル
２５・・・・・・・横移動装置
２６・・・・・・・第１横移動体
２７・・・・・・・第２横移動体
２８・・・・・・・制御部
２９・・・・・・・ケーブル
３０・・・・・・・第１搬送ステージ
３１・・・・・・・第２搬送ステージ
３２・・・・・・・第３ウエハロボット
３３・・・・・・・排出用カセット
３４・・・・・・・ウエハ排出ステーション
４０・・・・・・・全体画像
４１・・・・・・・概略位置
４２・・・・・・・詳細位置
４３・・・・・・・所定領域
１４A・・・・・・ダブルボール
１４B・・・・・・エクストラボール
１４C・・・・・・サイズエラーボール

Claims (1)

1. 搭載手段によって上面に所定パターンで形成された複数の搭載箇所のそれぞれに微小ボールが搭載されたワークを搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段上のワークを撮像するとともに、撮像した画像から当該ワークの搭載箇所における微小ボールの搭載ミスの有無を検出するとともに当該搭載ミスの位置情報を取得する搭載ミス検査手段とを備え、
   前記搭載ミス検査手段の検査結果に基づき、前記搭載ミスを修正する修正手段とを備えた微小ボール搭載ワークのリペア装置において、
   前記搭載ミス検査手段は、
   前記ワークの上面全体を撮像するとともに、該撮像した全体画像から搭載ミスを検出して当該搭載ミスについての概略位置情報を取得する第１検査手段と、
   前記第１検査手段が取得した概略位置情報に基づき、前記ワークの上面のうちの前記第１検査手段が検出した搭載ミスを含む所定領域を撮像するとともに、該撮像した所定領域画像から当該搭載ミスについての詳細位置情報を取得する第２検査手段とから構成され、
   前記修正手段は、前記第２検査手段が取得した詳細位置情報に基づき当該搭載ミスを修正するものであり、
   前記搬送手段は、複数の搬送ステージと、当該搬送ステージ間でワークを移載する移載手段とから構成され、前記第１検査手段は前記複数の搬送ステージのうちの上流側の搬送ステージに設けられ、前記第２検査手段および修正手段は前記第１検査手段が設けられる搬送ステージの下流側の搬送ステージに設けられる
   ことを特徴とする微小ボール搭載ワークのリペア装置。

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