保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置
【課題】 保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を実際の使用状態に近い状態で正確かつ容易に測定するのに好適な保持ヘッドの角度測定方法を提供する。
【解決手段】 真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させ、短波長同軸照明１２からの光を平行プリズム９に入射する。そして、平行プリズム９に入射された光のうち上面で反射した光と、上面を透過して吸着面で反射した光により形成される干渉縞をＣＣＤカメラ１１で測定する。これにより、干渉縞の態様から、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θを正確に測定することができる。
【解決手段】 真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させ、短波長同軸照明１２からの光を平行プリズム９に入射する。そして、平行プリズム９に入射された光のうち上面で反射した光と、上面を透過して吸着面で反射した光により形成される干渉縞をＣＣＤカメラ１１で測定する。これにより、干渉縞の態様から、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θを正確に測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ｍｍ角以下の微小な部品を基板上に位置決め搭載する微小部品搭載装置において吸着ヘッドと基板ステージの角度を測定する方法および装置に係り、特に、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を実際の使用状態に近い状態で正確かつ容易に測定するのに好適な保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小部品搭載装置としては、例えば、特許文献１に開示されている電子部品装着装置が知られている。
特許文献１記載の発明は、電子部品を供給する部品供給部と、電子部品を吸着する真空吸着ヘッドと、基板を搭載するための基板ステージと、吸着位置と装着位置との間で真空吸着ヘッドを移動させるＸＹ搬送部とを備え、部品供給部から供給される電子部品を真空吸着ヘッドで吸着し、真空吸着ヘッドを移動させて吸着した電子部品を、基板ステージに設置された基板上に搭載するものである。
【０００３】
図７および図８は、微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図である。
微小部品のハンドリングには、図７に示すように、主として真空吸着ヘッド１が使用されるが、吸着ノズル５の面積は部品３の面積より小さいので、その保持力は微小にならざるを得ない。このため、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θの精度が確保されていないと、図８に示すように、部品３は、基板４に角から着地し、部品３に位置ズレが発生する可能性がある。
【０００４】
また、部品３の着地後に真空吸着ヘッド１により部品３を基板４に圧着する場合、垂直方向に正確に加重を加えないと水平方向分力が発生し、部品３に位置ズレが発生する可能性がある。
また、部品３の位置ズレを防止するために真空吸着ヘッド１に部品３を吸着したまま、半田や接着剤等で部品３を基板４に固定する場合、部品３が傾いた状態で固定されたり、部品３と基板４の間の接触が不完全で電気的導通等が妨げられたりする可能性がある。
【０００５】
したがって、高精度な微小部品搭載装置においては、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θの精度を確保する必要があるが、例えば、平行度θを０．１°以内に調整する場合、０．５ｍｍ角の吸着面を有する真空吸着ヘッド１においては、垂直方向で約１μｍの傾きを測定できなければならない。
図９は、ダイヤルインジケータ６による測定方法を示す模式図である。
【０００６】
真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θを測定する場合、まず、図９に示すように、ダイヤルインジケータ６を使用し、真空吸着ヘッド１に測定子７を接触させてその傾きを測定する方法がある。
また、レーザ変位計により真空吸着ヘッド１の吸着面を非接触で測定する方法もある。
【特許文献１】特開２００４−２４７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ダイヤルインジケータ６による測定方法にあっては、測定子７の先端と比較して真空吸着ヘッド１が小さいため、そのセッティングや走査は困難である。また、１μｍレベルでの検証には、測定器の精度の点で不足である。
また、レーザ変位計による測定方法にあっては、測定ビームスポットを絞れれば、真空吸着ヘッド１のような微小面積の測定も可能となるが、真空吸着ヘッド１の吸着面の表面粗さまで測定されてしまうため、面情報を把握することが難しい。
【０００８】
さらに、上記２つの測定方法にあっては、基板ステージ２上に測定器を搭載しなければならず、基板ステージ２にはある程度の大きさを確保する必要となる。また、測定にあたって真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の間隔を大きく広げる必要があり、測定時の状態が、実際に平行度θが問題となってくる使用状態（基板４に部品３を搭載する間際の状態）と大きく異なってしまう。
【０００９】
このような問題は、基板４に対して９０°に部品３を搭載する場合に限らず、基板４に対して任意の角度で部品３を搭載するあらゆる場合について同様に想定される。また、真空吸着ヘッド１を使用する場合に限らず、メカニカルチャックや静電チャック等の任意の保持ヘッドを使用するあらゆる場合について同様に想定される。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を実際の使用状態に近い状態で正確かつ容易に測定するのに好適な保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の保持ヘッドの角度測定方法は、保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される方法であって、光を透過および反射可能な光学面を有する光学素子を、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置するステップと、光源からの光を前記光学素子に入射するステップと、前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定するステップとを含む。
【００１１】
ここで、光学素子は、光を透過および反射可能な光学面を有するものであればどのような構成であってもよく、これには、例えば、プリズム、ガラス板、レンズ、半透過ミラーおよびニュートンリングが含まれる。以下、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において同じである。
また、保持ヘッドは、保持面で部品を接着保持するようになっていればどのような構成であってもよく、これには、例えば、真空吸着ヘッド、メカニカルチャックおよび静電チャックが含まれる。以下、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において同じである。
【００１２】
さらに、本発明に係る請求項２記載の保持ヘッドの角度測定方法は、請求項１記載の保持ヘッドの角度測定方法において、前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含む。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項３記載の保持ヘッドの角度測定方法は、請求項２記載の保持ヘッドの角度測定方法において、前記基板ステージの上方に干渉縞測定手段が設置されており、ミラーにより前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射させるステップをさらに含む。
さらに、本発明に係る請求項４記載の保持ヘッドの角度測定方法は、請求項１記載の保持ヘッドの角度測定方法において、前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含む。
【００１４】
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置は、保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される装置であって、光を透過および反射可能な光学面を有し、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置された光学素子と、前記光学素子に光を入射する光源と、前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定する干渉縞測定手段とを備える。
【００１５】
このような構成であれば、光源からの光が光学素子に入射されると、光学素子の光学面と保持ヘッドの保持面とが接触または近接しているので、入射された光のうち一部は、光学面で反射し、他の一部は、光学面を透過して保持面で反射し、光学面で反射した光と、保持面で反射した光により干渉縞が形成される。そして、干渉縞測定手段により、形成された干渉縞が測定される。保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度は、光学素子の光学面と設置面の角度および干渉縞の態様から求めることができる。干渉縞を利用しているため、測定精度も高い。
【００１６】
さらに、本発明に係る請求項６記載の保持ヘッドの角度測定装置は、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において、前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備える。
【００１７】
このような構成であれば、光源からの光は、第２光学素子により反射層に向けて反射し、反射層でさらに反射して光学面に到達する。また、光学面で反射した光および保持面で反射した光は、反射層で反射して第２光学素子に到達し、第２光学素子を透過して干渉縞測定手段に導かれる。
さらに、本発明に係る請求項７記載の保持ヘッドの角度測定装置は、請求項６記載の保持ヘッドの角度測定装置において、前記干渉縞測定手段は、前記基板ステージの上方に設置されており、前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射するミラーをさらに備える。
このような構成であれば、反射層からの光は、ミラーで反射し、基板ステージの上方に設置された干渉縞測定手段に導かれる。
【００１８】
さらに、本発明に係る請求項８記載の保持ヘッドの角度測定装置は、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において、前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備える。
このような構成であれば、光源からの光は、第２光学素子によりミラーに向けて反射し、ミラーでさらに反射してガラス板の光学面に到達する。また、光学面で反射した光および保持面で反射した光は、ミラーで反射して第２光学素子に到達し、第２光学素子を透過して干渉縞測定手段に導かれる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明に係る請求項１ないし４記載の保持ヘッドの角度測定方法、または請求項５ないし８記載の保持ヘッドの角度測定装置によれば、光学素子の光学面と設置面の角度および干渉縞の態様から、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を正確に測定することができる。また、保持ヘッドの保持面と基板ステージの間に光学素子を設置するだけでよく、それらの間隔を大きく広げることなく測定できるので、実際の使用状態に近い状態で測定することができる。したがって、従来に比して、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を実際の使用状態に近い状態で正確かつ容易に測定することができるという効果が得られる。
【００２０】
さらに、本発明に係る請求項３記載の保持ヘッドの角度測定方法によれば、部品搭載装置に設けられているアライメント測定用の干渉縞測定手段を流用することができるので、生産稼働中等でも測定を容易に行うことができるという効果が得られる。
さらに、本発明に係る請求項４記載の保持ヘッドの角度測定方法によれば、平行ブロック治具を使用するので、比較的安価な測定を実現することができるという効果が得られる。また、保持ヘッドとの接触によりガラス板に傷付きや破損が発生した場合でも、ガラス板の交換で対応することができるので、比較的安価な保守を実現することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明に係る保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置を、図１に示すように、真空吸着ヘッド１で吸着した部品３を基板に垂直に位置決め搭載する場合について適用したものである。
【００２２】
まず、微小部品搭載装置および本発明に係る平行度測定装置の構成を説明する。
図１は、微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図および平行度測定装置のブロック図である。
微小部品搭載装置は、図１に示すように、部品３を供給する部品供給部（不図示）と、部品３を吸着する真空吸着ヘッド１と、基板を搭載するための基板ステージ２と、吸着位置と装着位置との間で真空吸着ヘッド１を移動させるＸＹ搬送部（不図示）とを有して構成されている。そして、部品供給部から供給される部品３を真空吸着ヘッド１で吸着し、ＸＹ搬送部により真空吸着ヘッド１を移動させて吸着した部品３を、基板ステージ２に設置された基板上に搭載する。
【００２３】
真空吸着ヘッド１と基板ステージ２の間には、平行プリズム９が設定され、真空吸着ヘッド１の吸着面が平行プリズム９の上面に接触している。
平行プリズム９は、その上面が光を透過および反射可能な特性を有し、上面像を水平方向に反射する反射層がその内部に形成されている。平行プリズム９の上下面の平行度は、研削加工により数分のλ（約０．２μｍ）以下が確保されている。
平行プリズム９の水平方向には、平行プリズム９の上面で反射した光と、平行プリズム９の上面を透過して真空吸着ヘッド１の吸着面で反射した光により形成される干渉縞を測定するためスコープ１０が設置されている。
【００２４】
スコープ１０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１１と、短波長同軸照明１２と、２枚のレンズ１２ａ，１２ｂと、１枚の半透過ミラー１２ｃとから光学系が構成されている。この光学系では、ＣＣＤカメラ１１および短波長同軸照明１２をそれらの光軸が直交する位置に配置し、短波長同軸照明１２からの光を半透過ミラー１２ｃで反射させ、レンズ１２ａを介して出射する一方、レンズ１２ａから入射した光を半透過ミラー１２ｃで透過させ、レンズ１２ｂを介してＣＣＤカメラ１１に導く。スコープ１０の入出力端では、ＣＣＤカメラ１１および短波長同軸照明１２の光軸が一致するため、平行プリズム９に対しては、共通のレンズ１２ａを介して光の入出力を行うことができる。
ＣＣＤカメラ１１には、モニタＴＶ１３が接続されている。干渉縞は、ＣＣＤカメラ１１で撮影され、モニタＴＶ１３に映し出される。ただし、干渉縞の観察に際しては、顕微鏡による目視観察でもよく、また、短波長同軸照明１２は、軸外照明でも実現可能である。
【００２５】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
短波長同軸照明１２からの光は、半透過ミラー１２ｃにより平行プリズム９に向けて反射し、平行プリズム９の反射層でさらに反射して平行プリズム９の上面に到達する。平行プリズム９の上面と真空吸着ヘッド１の吸着面とは接触しているので、上面に到達した光のうち一部は、上面で反射し、他の一部は、上面を透過して吸着面で反射し、上面で反射した光と、吸着面で反射した光により干渉縞が形成される。上面で反射した光および吸着面で反射した光は、平行プリズム９の反射層で反射して半透過ミラー１２ｃに到達し、半透過ミラー１２ｃを透過してＣＣＤカメラ１１に導かれる。そして、ＣＣＤカメラ１１により、形成された干渉縞が測定される。
【００２６】
図２は、測定された干渉縞の一例を示す。
干渉縞の向きから真空吸着ヘッド１の傾斜方向が、干渉縞の本数から真空吸着ヘッド１の傾斜量を求めることができる。また、干渉縞の間隔の変化および干渉縞の直線性から真空吸着ヘッド１の吸着面の平坦度（吸着面の凹凸の度合い）を求めることができる。図２の上下方向を図１の左右方向に対応させると、傾斜方向は、図１の左右方向となり、傾斜量は、（干渉縞の数＝３本）×（照明波長λ）／２＝３／２×λとして算出することができる。また、平坦度は、１本の干渉縞において上端と右端の高さをＡ、干渉縞の間隔をＢとすると、Ａ／（２Ｂ）λとして算出することができる。例えば、照明波長λを６００ｎｍとすると、傾斜量は１μｍ、平坦度は０．０６μｍとなる。平行度θは、傾斜量から求めることができる。
【００２７】
このようにして、本実施の形態では、真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させ、短波長同軸照明１２からの光を平行プリズム９に入射し、平行プリズム９に入射された光のうち上面で反射した光と、上面を透過して吸着面で反射した光により形成される干渉縞をＣＣＤカメラ１１で測定した。
これにより、干渉縞の態様から、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θを正確に測定することができる。また、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の間に平行プリズム９を設置するだけでよく、それらの間隔を大きく広げることなく測定できるので、実際の使用状態に近い状態で測定することができる。したがって、従来に比して、実際の使用状態に近い状態で平行度θを正確かつ容易に測定することができる。
【００２８】
さらに、平行プリズム９に変形が生じない範囲内であれば、真空吸着ヘッド１を平行プリズム９に押し付けることにより、部品加圧状態での真空吸着ヘッド１の挙動を連続的に観察することができる。
上記実施の形態において、平行プリズム９は、請求項１、２、５または６記載の光学素子に対応し、ＣＣＤカメラ１１は、請求項２、５または６記載の干渉縞測定手段に対応し、半透過ミラー１２ｃは、請求項２または６記載の第２光学素子に対応している。
【００２９】
なお、上記実施の形態においては、ＣＣＤカメラ１１を使用して干渉縞を測定するように構成したが、これに限らず、微小部品搭載装置には、通常、真空吸着ヘッド１の上方に落射照明・スコープ付きのＣＣＤカメラが部品３のアライメント測定用にあらかじめ設けられているため、ＣＣＤカメラ１１を別途設けることなく、既設のＣＣＤカメラを使用して干渉縞を測定するように構成することもできる。
【００３０】
図３は、アライメント測定用のＣＣＤカメラを使用した平行度測定方法を示す模式図である。
ミラー台１５には、図３に示すように、平行プリズム９と、平行プリズム９からの光をアライメント測定用のＣＣＤカメラに向けて反射する平面ミラー１４とが一体に取り付けられている。アライメント測定用のＣＣＤカメラのスコープ倍率が干渉縞の測定に十分であれば、平行プリズム９からの光を平面ミラー１４により上方へ折り返すことで、アライメント測定用のＣＣＤカメラにより干渉縞を測定することができる。なお、図３の例では、セッティングの簡素化のため、ミラー台１５に平行プリズム９を一体に取り付けているが、これらは分離されていても実用上問題はない。
【００３１】
これにより、アライメント測定用のＣＣＤカメラを流用することができるので、生産稼働中等でも平行度θの測定を容易に行うことができる。
この場合において、平行プリズム９は、請求項１または５記載の光学素子に対応し、アライメント測定用のＣＣＤカメラは、請求項３、５または７記載の干渉縞測定手段に対応している。
また、上記実施の形態においては、平行プリズム９を使用して干渉縞を測定するように構成したが、これに限らず、他の光学素子を使用した次の２つの構成を提案することができる。
【００３２】
まず、第１の構成を説明する。
図４は、平行ブロック治具１７を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
平行ブロック治具１７は、図４に示すように、筐体１８と、筐体１８の下面に対して平行に設置された平面ガラス板１９と、平面ガラス板１９の水平方向から入射された光を平面ガラス板１９に向けて反射する平面ミラー２０とを有して構成されている。
【００３３】
これにより、上記実施の形態と同様の作用および効果が得られる。また、高価な平行プリズム９の代わりに平行ブロック治具１７を使用するので、比較的安価な測定を実現することができる。さらに、真空吸着ヘッド１との接触により平面ガラス板１９に傷付きや破損が発生した場合でも、平面ガラス板１９の交換で対応することができるので、比較的安価な保守を実現することができる。
なお、第１の構成に図３の構成を適用することもできる。すなわち、平行ブロック治具１７と、平行ブロック治具１７からの光をアライメント測定用のＣＣＤカメラに向けて反射する平面ミラー１４とをミラー台１５に一体に取り付け、平行ブロック治具１７からの光をアライメント測定用のＣＣＤカメラに導く。
【００３４】
次に、第２の構成を説明する。
図５は、平面ガラス板２２を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
基板ステージ２には、図５に示すように、光が透過可能な微小の貫通孔２１を形成する。貫通孔２１の開口部を覆うようにして基板ステージ２上に平面ガラス板２２を設置し、真空吸着ヘッド１の吸着面を平面ガラス板２２の上面に接触させる。また、スコープ１０を基板ステージ２の下方に設置する。
【００３５】
短波長同軸照明１２からの光は、貫通孔２１を介して平面ガラス板２２に入射され、平面ガラス板２２の上面に到達する。平面ガラス板２２の上面と真空吸着ヘッド１の吸着面とは接触しているので、上面に到達した光のうち一部は、上面で反射し、他の一部は、上面を透過して吸着面で反射し、上面で反射した光と、吸着面で反射した光により干渉縞が形成される。上面で反射した光および吸着面で反射した光は、平面ガラス板２２および貫通孔２１を介してＣＣＤカメラ１１に到達する。そして、ＣＣＤカメラ１１により、形成された干渉縞が測定される。
【００３６】
また、上記実施の形態においては、基板に対して９０°に部品３を搭載する微小部品搭載装置に適用したが、これに限らず、基板に対して９０°以外の所定角度で部品３を搭載する微小部品搭載装置に適用することもできる。
図６は、基板に対して４５°に部品３を搭載する微小部品搭載装置における傾斜度測定方法を示す模式図である。
基板ステージ２には、図６に示すように、光が透過可能な微小の貫通孔２１を形成する。斜面と下面が４５°の角度をなす三角プリズム２３を、貫通孔２１の開口部を覆うようにして基板ステージ２上に設置し、真空吸着ヘッド１の吸着面を三角プリズム２３の斜面に接触させる。また、短波長同軸照明１２を基板ステージ２の下方に設置し、ＣＣＤカメラ１１を三角プリズム２３の水平方向に設置する。
【００３７】
短波長同軸照明１２からの光は、貫通孔２１を介して三角プリズム２３に入射され、三角プリズム２３の斜面に到達する。三角プリズム２３の斜面と真空吸着ヘッド１の吸着面とは接触しているので、斜面に到達した光のうち一部は、斜面で反射し、他の一部は、斜面を透過して吸着面で反射し、斜面で反射した光と、吸着面で反射した光により干渉縞が形成される。斜面で反射した光および吸着面で反射した光は、ＣＣＤカメラ１１に到達する。そして、ＣＣＤカメラ１１により、形成された干渉縞が測定される。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させたが、これに限らず、真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させず近接させてもよい。このことは、図３〜図６の構成についても同様である。
また、上記実施の形態においては、真空吸着ヘッド１で部品３を吸着させる微小部品搭載装置に適用したが、これに限らず、メカニカルチャックや静電チャック等の保持ヘッドで部品３を接着保持する微小部品搭載装置に適用することもできる。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、ＸＹ搬送部により真空吸着ヘッド１を移動させる微小部品搭載装置に適用したが、これに限らず、真空吸着ヘッド１は固定しておき、基板ステージ２を移動させる微小部品搭載装置に適用することもできる。
また、上記実施の形態においては、本発明に係る保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置を、図１に示すように、真空吸着ヘッド１で吸着した部品３を基板に垂直に位置決め搭載する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図および平行度測定装置のブロック図である。
【図２】測定された干渉縞の一例を示す。
【図３】アライメント測定用のＣＣＤカメラを使用した平行度測定方法を示す模式図である。
【図４】平行ブロック治具１７を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
【図５】平面ガラス板２２を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
【図６】基板に対して４５°に部品３を搭載する微小部品搭載装置における傾斜度測定方法を示す模式図である。
【図７】微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図である。
【図８】微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図である。
【図９】ダイヤルインジケータ６による測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 真空吸着ヘッド
２ 基板ステージ
３ 部品
４ 基板
５ 吸着ノズル
９ 平行プリズム
１１ ＣＣＤカメラ
１２ 短波長同軸照明
１２ｃ 半透過ミラー
１４，２０ 平面ミラー
１５ ミラー台
１７ 平行ブロック治具
１９，２２ 平面ガラス板
２１ 貫通孔
２３ 三角プリズム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ｍｍ角以下の微小な部品を基板上に位置決め搭載する微小部品搭載装置において吸着ヘッドと基板ステージの角度を測定する方法および装置に係り、特に、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を実際の使用状態に近い状態で正確かつ容易に測定するのに好適な保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小部品搭載装置としては、例えば、特許文献１に開示されている電子部品装着装置が知られている。
特許文献１記載の発明は、電子部品を供給する部品供給部と、電子部品を吸着する真空吸着ヘッドと、基板を搭載するための基板ステージと、吸着位置と装着位置との間で真空吸着ヘッドを移動させるＸＹ搬送部とを備え、部品供給部から供給される電子部品を真空吸着ヘッドで吸着し、真空吸着ヘッドを移動させて吸着した電子部品を、基板ステージに設置された基板上に搭載するものである。
【０００３】
図７および図８は、微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図である。
微小部品のハンドリングには、図７に示すように、主として真空吸着ヘッド１が使用されるが、吸着ノズル５の面積は部品３の面積より小さいので、その保持力は微小にならざるを得ない。このため、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θの精度が確保されていないと、図８に示すように、部品３は、基板４に角から着地し、部品３に位置ズレが発生する可能性がある。
【０００４】
また、部品３の着地後に真空吸着ヘッド１により部品３を基板４に圧着する場合、垂直方向に正確に加重を加えないと水平方向分力が発生し、部品３に位置ズレが発生する可能性がある。
また、部品３の位置ズレを防止するために真空吸着ヘッド１に部品３を吸着したまま、半田や接着剤等で部品３を基板４に固定する場合、部品３が傾いた状態で固定されたり、部品３と基板４の間の接触が不完全で電気的導通等が妨げられたりする可能性がある。
【０００５】
したがって、高精度な微小部品搭載装置においては、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θの精度を確保する必要があるが、例えば、平行度θを０．１°以内に調整する場合、０．５ｍｍ角の吸着面を有する真空吸着ヘッド１においては、垂直方向で約１μｍの傾きを測定できなければならない。
図９は、ダイヤルインジケータ６による測定方法を示す模式図である。
【０００６】
真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θを測定する場合、まず、図９に示すように、ダイヤルインジケータ６を使用し、真空吸着ヘッド１に測定子７を接触させてその傾きを測定する方法がある。
また、レーザ変位計により真空吸着ヘッド１の吸着面を非接触で測定する方法もある。
【特許文献１】特開２００４−２４７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ダイヤルインジケータ６による測定方法にあっては、測定子７の先端と比較して真空吸着ヘッド１が小さいため、そのセッティングや走査は困難である。また、１μｍレベルでの検証には、測定器の精度の点で不足である。
また、レーザ変位計による測定方法にあっては、測定ビームスポットを絞れれば、真空吸着ヘッド１のような微小面積の測定も可能となるが、真空吸着ヘッド１の吸着面の表面粗さまで測定されてしまうため、面情報を把握することが難しい。
【０００８】
さらに、上記２つの測定方法にあっては、基板ステージ２上に測定器を搭載しなければならず、基板ステージ２にはある程度の大きさを確保する必要となる。また、測定にあたって真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の間隔を大きく広げる必要があり、測定時の状態が、実際に平行度θが問題となってくる使用状態（基板４に部品３を搭載する間際の状態）と大きく異なってしまう。
【０００９】
このような問題は、基板４に対して９０°に部品３を搭載する場合に限らず、基板４に対して任意の角度で部品３を搭載するあらゆる場合について同様に想定される。また、真空吸着ヘッド１を使用する場合に限らず、メカニカルチャックや静電チャック等の任意の保持ヘッドを使用するあらゆる場合について同様に想定される。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を実際の使用状態に近い状態で正確かつ容易に測定するのに好適な保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の保持ヘッドの角度測定方法は、保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される方法であって、光を透過および反射可能な光学面を有する光学素子を、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置するステップと、光源からの光を前記光学素子に入射するステップと、前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定するステップとを含む。
【００１１】
ここで、光学素子は、光を透過および反射可能な光学面を有するものであればどのような構成であってもよく、これには、例えば、プリズム、ガラス板、レンズ、半透過ミラーおよびニュートンリングが含まれる。以下、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において同じである。
また、保持ヘッドは、保持面で部品を接着保持するようになっていればどのような構成であってもよく、これには、例えば、真空吸着ヘッド、メカニカルチャックおよび静電チャックが含まれる。以下、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において同じである。
【００１２】
さらに、本発明に係る請求項２記載の保持ヘッドの角度測定方法は、請求項１記載の保持ヘッドの角度測定方法において、前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含む。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項３記載の保持ヘッドの角度測定方法は、請求項２記載の保持ヘッドの角度測定方法において、前記基板ステージの上方に干渉縞測定手段が設置されており、ミラーにより前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射させるステップをさらに含む。
さらに、本発明に係る請求項４記載の保持ヘッドの角度測定方法は、請求項１記載の保持ヘッドの角度測定方法において、前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含む。
【００１４】
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置は、保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される装置であって、光を透過および反射可能な光学面を有し、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置された光学素子と、前記光学素子に光を入射する光源と、前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定する干渉縞測定手段とを備える。
【００１５】
このような構成であれば、光源からの光が光学素子に入射されると、光学素子の光学面と保持ヘッドの保持面とが接触または近接しているので、入射された光のうち一部は、光学面で反射し、他の一部は、光学面を透過して保持面で反射し、光学面で反射した光と、保持面で反射した光により干渉縞が形成される。そして、干渉縞測定手段により、形成された干渉縞が測定される。保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度は、光学素子の光学面と設置面の角度および干渉縞の態様から求めることができる。干渉縞を利用しているため、測定精度も高い。
【００１６】
さらに、本発明に係る請求項６記載の保持ヘッドの角度測定装置は、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において、前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備える。
【００１７】
このような構成であれば、光源からの光は、第２光学素子により反射層に向けて反射し、反射層でさらに反射して光学面に到達する。また、光学面で反射した光および保持面で反射した光は、反射層で反射して第２光学素子に到達し、第２光学素子を透過して干渉縞測定手段に導かれる。
さらに、本発明に係る請求項７記載の保持ヘッドの角度測定装置は、請求項６記載の保持ヘッドの角度測定装置において、前記干渉縞測定手段は、前記基板ステージの上方に設置されており、前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射するミラーをさらに備える。
このような構成であれば、反射層からの光は、ミラーで反射し、基板ステージの上方に設置された干渉縞測定手段に導かれる。
【００１８】
さらに、本発明に係る請求項８記載の保持ヘッドの角度測定装置は、請求項５記載の保持ヘッドの角度測定装置において、前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備える。
このような構成であれば、光源からの光は、第２光学素子によりミラーに向けて反射し、ミラーでさらに反射してガラス板の光学面に到達する。また、光学面で反射した光および保持面で反射した光は、ミラーで反射して第２光学素子に到達し、第２光学素子を透過して干渉縞測定手段に導かれる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明に係る請求項１ないし４記載の保持ヘッドの角度測定方法、または請求項５ないし８記載の保持ヘッドの角度測定装置によれば、光学素子の光学面と設置面の角度および干渉縞の態様から、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を正確に測定することができる。また、保持ヘッドの保持面と基板ステージの間に光学素子を設置するだけでよく、それらの間隔を大きく広げることなく測定できるので、実際の使用状態に近い状態で測定することができる。したがって、従来に比して、保持ヘッドの保持面と基板ステージの角度を実際の使用状態に近い状態で正確かつ容易に測定することができるという効果が得られる。
【００２０】
さらに、本発明に係る請求項３記載の保持ヘッドの角度測定方法によれば、部品搭載装置に設けられているアライメント測定用の干渉縞測定手段を流用することができるので、生産稼働中等でも測定を容易に行うことができるという効果が得られる。
さらに、本発明に係る請求項４記載の保持ヘッドの角度測定方法によれば、平行ブロック治具を使用するので、比較的安価な測定を実現することができるという効果が得られる。また、保持ヘッドとの接触によりガラス板に傷付きや破損が発生した場合でも、ガラス板の交換で対応することができるので、比較的安価な保守を実現することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明に係る保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置を、図１に示すように、真空吸着ヘッド１で吸着した部品３を基板に垂直に位置決め搭載する場合について適用したものである。
【００２２】
まず、微小部品搭載装置および本発明に係る平行度測定装置の構成を説明する。
図１は、微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図および平行度測定装置のブロック図である。
微小部品搭載装置は、図１に示すように、部品３を供給する部品供給部（不図示）と、部品３を吸着する真空吸着ヘッド１と、基板を搭載するための基板ステージ２と、吸着位置と装着位置との間で真空吸着ヘッド１を移動させるＸＹ搬送部（不図示）とを有して構成されている。そして、部品供給部から供給される部品３を真空吸着ヘッド１で吸着し、ＸＹ搬送部により真空吸着ヘッド１を移動させて吸着した部品３を、基板ステージ２に設置された基板上に搭載する。
【００２３】
真空吸着ヘッド１と基板ステージ２の間には、平行プリズム９が設定され、真空吸着ヘッド１の吸着面が平行プリズム９の上面に接触している。
平行プリズム９は、その上面が光を透過および反射可能な特性を有し、上面像を水平方向に反射する反射層がその内部に形成されている。平行プリズム９の上下面の平行度は、研削加工により数分のλ（約０．２μｍ）以下が確保されている。
平行プリズム９の水平方向には、平行プリズム９の上面で反射した光と、平行プリズム９の上面を透過して真空吸着ヘッド１の吸着面で反射した光により形成される干渉縞を測定するためスコープ１０が設置されている。
【００２４】
スコープ１０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１１と、短波長同軸照明１２と、２枚のレンズ１２ａ，１２ｂと、１枚の半透過ミラー１２ｃとから光学系が構成されている。この光学系では、ＣＣＤカメラ１１および短波長同軸照明１２をそれらの光軸が直交する位置に配置し、短波長同軸照明１２からの光を半透過ミラー１２ｃで反射させ、レンズ１２ａを介して出射する一方、レンズ１２ａから入射した光を半透過ミラー１２ｃで透過させ、レンズ１２ｂを介してＣＣＤカメラ１１に導く。スコープ１０の入出力端では、ＣＣＤカメラ１１および短波長同軸照明１２の光軸が一致するため、平行プリズム９に対しては、共通のレンズ１２ａを介して光の入出力を行うことができる。
ＣＣＤカメラ１１には、モニタＴＶ１３が接続されている。干渉縞は、ＣＣＤカメラ１１で撮影され、モニタＴＶ１３に映し出される。ただし、干渉縞の観察に際しては、顕微鏡による目視観察でもよく、また、短波長同軸照明１２は、軸外照明でも実現可能である。
【００２５】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
短波長同軸照明１２からの光は、半透過ミラー１２ｃにより平行プリズム９に向けて反射し、平行プリズム９の反射層でさらに反射して平行プリズム９の上面に到達する。平行プリズム９の上面と真空吸着ヘッド１の吸着面とは接触しているので、上面に到達した光のうち一部は、上面で反射し、他の一部は、上面を透過して吸着面で反射し、上面で反射した光と、吸着面で反射した光により干渉縞が形成される。上面で反射した光および吸着面で反射した光は、平行プリズム９の反射層で反射して半透過ミラー１２ｃに到達し、半透過ミラー１２ｃを透過してＣＣＤカメラ１１に導かれる。そして、ＣＣＤカメラ１１により、形成された干渉縞が測定される。
【００２６】
図２は、測定された干渉縞の一例を示す。
干渉縞の向きから真空吸着ヘッド１の傾斜方向が、干渉縞の本数から真空吸着ヘッド１の傾斜量を求めることができる。また、干渉縞の間隔の変化および干渉縞の直線性から真空吸着ヘッド１の吸着面の平坦度（吸着面の凹凸の度合い）を求めることができる。図２の上下方向を図１の左右方向に対応させると、傾斜方向は、図１の左右方向となり、傾斜量は、（干渉縞の数＝３本）×（照明波長λ）／２＝３／２×λとして算出することができる。また、平坦度は、１本の干渉縞において上端と右端の高さをＡ、干渉縞の間隔をＢとすると、Ａ／（２Ｂ）λとして算出することができる。例えば、照明波長λを６００ｎｍとすると、傾斜量は１μｍ、平坦度は０．０６μｍとなる。平行度θは、傾斜量から求めることができる。
【００２７】
このようにして、本実施の形態では、真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させ、短波長同軸照明１２からの光を平行プリズム９に入射し、平行プリズム９に入射された光のうち上面で反射した光と、上面を透過して吸着面で反射した光により形成される干渉縞をＣＣＤカメラ１１で測定した。
これにより、干渉縞の態様から、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の平行度θを正確に測定することができる。また、真空吸着ヘッド１の吸着面と基板ステージ２の間に平行プリズム９を設置するだけでよく、それらの間隔を大きく広げることなく測定できるので、実際の使用状態に近い状態で測定することができる。したがって、従来に比して、実際の使用状態に近い状態で平行度θを正確かつ容易に測定することができる。
【００２８】
さらに、平行プリズム９に変形が生じない範囲内であれば、真空吸着ヘッド１を平行プリズム９に押し付けることにより、部品加圧状態での真空吸着ヘッド１の挙動を連続的に観察することができる。
上記実施の形態において、平行プリズム９は、請求項１、２、５または６記載の光学素子に対応し、ＣＣＤカメラ１１は、請求項２、５または６記載の干渉縞測定手段に対応し、半透過ミラー１２ｃは、請求項２または６記載の第２光学素子に対応している。
【００２９】
なお、上記実施の形態においては、ＣＣＤカメラ１１を使用して干渉縞を測定するように構成したが、これに限らず、微小部品搭載装置には、通常、真空吸着ヘッド１の上方に落射照明・スコープ付きのＣＣＤカメラが部品３のアライメント測定用にあらかじめ設けられているため、ＣＣＤカメラ１１を別途設けることなく、既設のＣＣＤカメラを使用して干渉縞を測定するように構成することもできる。
【００３０】
図３は、アライメント測定用のＣＣＤカメラを使用した平行度測定方法を示す模式図である。
ミラー台１５には、図３に示すように、平行プリズム９と、平行プリズム９からの光をアライメント測定用のＣＣＤカメラに向けて反射する平面ミラー１４とが一体に取り付けられている。アライメント測定用のＣＣＤカメラのスコープ倍率が干渉縞の測定に十分であれば、平行プリズム９からの光を平面ミラー１４により上方へ折り返すことで、アライメント測定用のＣＣＤカメラにより干渉縞を測定することができる。なお、図３の例では、セッティングの簡素化のため、ミラー台１５に平行プリズム９を一体に取り付けているが、これらは分離されていても実用上問題はない。
【００３１】
これにより、アライメント測定用のＣＣＤカメラを流用することができるので、生産稼働中等でも平行度θの測定を容易に行うことができる。
この場合において、平行プリズム９は、請求項１または５記載の光学素子に対応し、アライメント測定用のＣＣＤカメラは、請求項３、５または７記載の干渉縞測定手段に対応している。
また、上記実施の形態においては、平行プリズム９を使用して干渉縞を測定するように構成したが、これに限らず、他の光学素子を使用した次の２つの構成を提案することができる。
【００３２】
まず、第１の構成を説明する。
図４は、平行ブロック治具１７を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
平行ブロック治具１７は、図４に示すように、筐体１８と、筐体１８の下面に対して平行に設置された平面ガラス板１９と、平面ガラス板１９の水平方向から入射された光を平面ガラス板１９に向けて反射する平面ミラー２０とを有して構成されている。
【００３３】
これにより、上記実施の形態と同様の作用および効果が得られる。また、高価な平行プリズム９の代わりに平行ブロック治具１７を使用するので、比較的安価な測定を実現することができる。さらに、真空吸着ヘッド１との接触により平面ガラス板１９に傷付きや破損が発生した場合でも、平面ガラス板１９の交換で対応することができるので、比較的安価な保守を実現することができる。
なお、第１の構成に図３の構成を適用することもできる。すなわち、平行ブロック治具１７と、平行ブロック治具１７からの光をアライメント測定用のＣＣＤカメラに向けて反射する平面ミラー１４とをミラー台１５に一体に取り付け、平行ブロック治具１７からの光をアライメント測定用のＣＣＤカメラに導く。
【００３４】
次に、第２の構成を説明する。
図５は、平面ガラス板２２を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
基板ステージ２には、図５に示すように、光が透過可能な微小の貫通孔２１を形成する。貫通孔２１の開口部を覆うようにして基板ステージ２上に平面ガラス板２２を設置し、真空吸着ヘッド１の吸着面を平面ガラス板２２の上面に接触させる。また、スコープ１０を基板ステージ２の下方に設置する。
【００３５】
短波長同軸照明１２からの光は、貫通孔２１を介して平面ガラス板２２に入射され、平面ガラス板２２の上面に到達する。平面ガラス板２２の上面と真空吸着ヘッド１の吸着面とは接触しているので、上面に到達した光のうち一部は、上面で反射し、他の一部は、上面を透過して吸着面で反射し、上面で反射した光と、吸着面で反射した光により干渉縞が形成される。上面で反射した光および吸着面で反射した光は、平面ガラス板２２および貫通孔２１を介してＣＣＤカメラ１１に到達する。そして、ＣＣＤカメラ１１により、形成された干渉縞が測定される。
【００３６】
また、上記実施の形態においては、基板に対して９０°に部品３を搭載する微小部品搭載装置に適用したが、これに限らず、基板に対して９０°以外の所定角度で部品３を搭載する微小部品搭載装置に適用することもできる。
図６は、基板に対して４５°に部品３を搭載する微小部品搭載装置における傾斜度測定方法を示す模式図である。
基板ステージ２には、図６に示すように、光が透過可能な微小の貫通孔２１を形成する。斜面と下面が４５°の角度をなす三角プリズム２３を、貫通孔２１の開口部を覆うようにして基板ステージ２上に設置し、真空吸着ヘッド１の吸着面を三角プリズム２３の斜面に接触させる。また、短波長同軸照明１２を基板ステージ２の下方に設置し、ＣＣＤカメラ１１を三角プリズム２３の水平方向に設置する。
【００３７】
短波長同軸照明１２からの光は、貫通孔２１を介して三角プリズム２３に入射され、三角プリズム２３の斜面に到達する。三角プリズム２３の斜面と真空吸着ヘッド１の吸着面とは接触しているので、斜面に到達した光のうち一部は、斜面で反射し、他の一部は、斜面を透過して吸着面で反射し、斜面で反射した光と、吸着面で反射した光により干渉縞が形成される。斜面で反射した光および吸着面で反射した光は、ＣＣＤカメラ１１に到達する。そして、ＣＣＤカメラ１１により、形成された干渉縞が測定される。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させたが、これに限らず、真空吸着ヘッド１の吸着面を平行プリズム９の上面に接触させず近接させてもよい。このことは、図３〜図６の構成についても同様である。
また、上記実施の形態においては、真空吸着ヘッド１で部品３を吸着させる微小部品搭載装置に適用したが、これに限らず、メカニカルチャックや静電チャック等の保持ヘッドで部品３を接着保持する微小部品搭載装置に適用することもできる。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、ＸＹ搬送部により真空吸着ヘッド１を移動させる微小部品搭載装置に適用したが、これに限らず、真空吸着ヘッド１は固定しておき、基板ステージ２を移動させる微小部品搭載装置に適用することもできる。
また、上記実施の形態においては、本発明に係る保持ヘッドの角度測定方法および保持ヘッドの角度測定装置を、図１に示すように、真空吸着ヘッド１で吸着した部品３を基板に垂直に位置決め搭載する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図および平行度測定装置のブロック図である。
【図２】測定された干渉縞の一例を示す。
【図３】アライメント測定用のＣＣＤカメラを使用した平行度測定方法を示す模式図である。
【図４】平行ブロック治具１７を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
【図５】平面ガラス板２２を使用した平行度測定方法を示す模式図である。
【図６】基板に対して４５°に部品３を搭載する微小部品搭載装置における傾斜度測定方法を示す模式図である。
【図７】微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図である。
【図８】微小部品搭載装置における真空吸着ヘッド１および基板ステージ２の断面図である。
【図９】ダイヤルインジケータ６による測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 真空吸着ヘッド
２ 基板ステージ
３ 部品
４ 基板
５ 吸着ノズル
９ 平行プリズム
１１ ＣＣＤカメラ
１２ 短波長同軸照明
１２ｃ 半透過ミラー
１４，２０ 平面ミラー
１５ ミラー台
１７ 平行ブロック治具
１９，２２ 平面ガラス板
２１ 貫通孔
２３ 三角プリズム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される方法であって、
光を透過および反射可能な光学面を有する光学素子を、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置するステップと、
光源からの光を前記光学素子に入射するステップと、
前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定するステップとを含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、
光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記基板ステージの上方に干渉縞測定手段が設置されており、
ミラーにより前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射させるステップをさらに含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、
光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項５】
保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される装置であって、
光を透過および反射可能な光学面を有し、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置された光学素子と、
前記光学素子に光を入射する光源と、
前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定する干渉縞測定手段とを備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、
前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記干渉縞測定手段は、前記基板ステージの上方に設置されており、
前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射するミラーをさらに備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、
前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【請求項１】
保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される方法であって、
光を透過および反射可能な光学面を有する光学素子を、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置するステップと、
光源からの光を前記光学素子に入射するステップと、
前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定するステップとを含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、
光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記基板ステージの上方に干渉縞測定手段が設置されており、
ミラーにより前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射させるステップをさらに含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、
光を透過および反射可能な第２光学素子により、前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射させ、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過させるステップをさらに含むことを特徴とする保持ヘッドの角度測定方法。
【請求項５】
保持面を有し前記保持面で部品を接着保持する保持ヘッドと、基板を設置するための基板ステージとを備え、前記保持ヘッドまたは前記基板ステージを移動させて前記保持面に接着保持した前記部品を、前記基板ステージに設置された前記基板上に搭載する部品搭載装置に適用される装置であって、
光を透過および反射可能な光学面を有し、前記光学面と前記保持面とを接触または近接させて前記保持ヘッドと前記基板ステージとの間に設置された光学素子と、
前記光学素子に光を入射する光源と、
前記光学素子に入射された光のうち前記光学面で反射した光と、前記光学面を透過して前記保持面で反射した光により形成される干渉縞を測定する干渉縞測定手段とを備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記光学素子は、前記光学面に対して平行な設置面と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射する反射層とを有する平行プリズムであり、
前記光源からの光を前記反射層に向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記干渉縞測定手段は、前記基板ステージの上方に設置されており、
前記反射層からの光を前記干渉縞測定手段に向けて反射するミラーをさらに備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記光学素子は、筐体と、前記光学面を有し前記筐体の設置面に対して平行に設置されたガラス板と、前記光学面の平行方向から入射された光を前記光学面に向けて反射するミラーとからなる平行ブロック治具であり、
前記光源からの光を前記ミラーに向けて前記光学面の平行方向に反射し、かつ、前記光学面で反射した光および前記保持面で反射した光を前記干渉縞測定手段に向けて透過する第２光学素子をさらに備えることを特徴とする保持ヘッドの角度測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２６７０３２（Ｐ２００６−２６７０３２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８９０８７（Ｐ２００５−８９０８７）
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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