(57)【要約】【課題】減圧環境下にて電子部品を基板に装着する際の正確な位置合わせ方法を提供する。【解決手段】２つの開口１５２ａ，１５２ｂから上側および下側の撮像を同時に行うカメラユニット１５１をチャンバ１１内に配置し、チャンバ１１内が減圧される前に上下のパターンプレート３２ａ，３２ｂを撮像して２つの第１画像を取得し、減圧された後にも撮像を行って２つの第２画像を取得する。そして、２組の第１および第２画像が示すパターンのずれ量をそれぞれ求める。カメラユニット１５１はカメラ移動機構１５３により電子部品と基板との間へ移動して上下の電子部品および基板の撮像を同時に行う。このとき、求められた２つのずれ量を用いて電子部品の位置と基板の装着領域の位置とが正確に特定され、電子部品と基板との正確な位置合わせが行われる。【選択図】図１０
2004063997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電子部品を装着する電子部品装着方法であって、
チャンバ内に基板および電子部品を搬入する工程と、
窓部材を介して前記チャンバ内の所定のパターンを撮像して第１画像を取得する工程と、
前記チャンバ内を減圧する工程と、
前記窓部材を介して前記所定のパターンを撮像して第２画像を取得する工程と、
前記第１画像と前記第２画像とが示すパターンのずれ量を求める工程と、
前記窓部材を介して前記基板または前記電子部品を撮像して対象画像を取得する工程と、
前記ずれ量および前記対象画像に基づいて前記基板と前記電子部品との相対的位置関係を補正する工程と、
前記電子部品を前記基板に装着する工程と、
を有することを特徴とする電子部品装着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品装着方法であって、前記窓部材が取り付けられたハウジングに前記撮像部が収納されており、
前記対象画像を取得する工程の前に、前記撮像部および前記窓部材を前記基板または前記電子部品に対する撮像位置へと移動する工程をさらに有することを特徴とする電子部品装着方法。
【請求項３】
基板に電子部品を装着する電子部品装着装置であって、
基板が載置される内部空間が減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内において電子部品を保持するとともに前記電子部品を基板に装着する装着部と、
前記チャンバ内の空間から窓部材を介して隔離された撮像部と、
前記チャンバ内に設けられ、前記窓部材を介して前記撮像部により撮像される所定のパターンと、
前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記窓部材を介して取得された前記所定のパターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンのずれ量を求め、前記撮像部により前記窓部材を介して取得された基板または電子部品の対象画像、および、前記ずれ量に基づいて前記基板と前記電子部品との相対的位置関係の補正量を求める演算部と、
前記補正量に従って基板と電子部品との相対的位置関係を補正する補正機構と、
を備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子部品装着装置であって、
前記窓部材が取り付けられるとともに前記撮像部を収納するハウジングをさらに備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子部品装着装置であって、
前記ハウジングを前記チャンバ内にて移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、
前記窓部材が弾性を有するシール部材と当接した状態で取り付けられることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項７】
基板に電子部品を装着する電子部品装着装置であって、
基板が載置される内部空間が減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内において電子部品を保持するとともに前記電子部品を基板に装着する装着部と、
前記チャンバ内の空間から第１窓部材および第２窓部材を介して隔離された撮像部と、
前記チャンバ内に設けられ、前記第１窓部材および前記第２窓部材を介して前記撮像部により撮像される第１パターンおよび第２パターンと、
前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記第１窓部材を介して取得された前記第１パターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンの第１ずれ量、および、前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記第２窓部材を介して取得された前記第２パターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンの第２ずれ量を求め、前記撮像部により前記第１および前記第２窓部材を介して取得された基板および電子部品の画像、並びに、前記１ずれ量および前記第２ずれ量に基づいて前記基板と前記電子部品との相対的位置関係の補正量を求める演算部と、
前記補正量に従って基板と電子部品との相対的位置関係を補正する補正機構と、
を備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項８】
対象物の位置を検出する位置検出方法であって、
窓部材を介してチャンバ内の所定のパターンを撮像して第１画像を取得する工程と、
前記チャンバ内を減圧する工程と、
前記窓部材を介して前記所定のパターンを撮像して第２画像を取得する工程と、
前記第１画像と前記第２画像とが示すパターンのずれ量を求める工程と、
前記窓部材を介して対象物を撮像して対象画像を取得する工程と、
前記ずれ量および前記対象画像に基づいて前記対象物の位置を特定する工程と、
を有することを特徴とする位置検出方法。
【請求項９】
対象物を所定位置に位置させる位置決め装置であって、
対象物が配置される内部空間が減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内の空間から窓部材を介して隔離された撮像部と、
前記チャンバ内に設けられ、前記窓部材を介して前記撮像部により撮像される所定のパターンと、
前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記窓部材を介して取得された前記所定のパターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンのずれ量を求め、前記撮像部により前記窓部材を介して取得された対象物の対象画像、および、前記ずれ量に基づいて前記対象物の位置の補正量を求める演算部と、
前記補正量に従って前記対象物の位置を補正する補正機構と、
を備えることを特徴とする位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧環境下にて対象物の位置を検出する技術に関し、好ましくは電子部品を基板に装着する技術に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリント配線基板に電子部品を実装する際には、基板にペースト状のはんだが塗布されて電子部品が装着され、その後、基板を加熱および冷却することにより電子部品が基板に固着される。近年では、電子部品の電極ピッチの微細化に伴い、電子部品を基板に接着するために導電性の樹脂を利用する手法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、携帯型の情報端末に代表されるように情報機器のさらなる小型化が進むと、従来の実装手法では電子部品や基板の電極のピッチの微細化に対応することが困難となり、新たな実装手法が必要となる。新たな実装手法には減圧環境あるいは高真空環境下にて行われるものも想定され、このような手法では常圧下における実装とは異なる装置構造が必要となる。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、減圧環境下にて取得された画像に基づいて電子部品や基板等の対象物の位置を正確に検出する手法を提供することを主たる目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板に電子部品を装着する電子部品装着方法であって、チャンバ内に基板および電子部品を搬入する工程と、前記チャンバ内の空間から窓部材を介して隔離された撮像部により、前記窓部材を介して前記チャンバ内の所定のパターンを撮像して第１画像を取得する工程と、前記チャンバ内を減圧する工程と、前記撮像部により前記窓部材を介して前記所定のパターンを撮像して第２画像を取得する工程と、前記第１画像と前記第２画像とが示すパターンのずれ量を求める工程と、前記撮像部により前記窓部材を介して前記基板または前記電子部品を撮像して対象画像を取得する工程と、前記ずれ量および前記対象画像に基づいて前記基板と前記電子部品との相対的位置関係を補正する工程と、前記電子部品を前記基板に装着する工程とを有する。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子部品装着方法であって、前記窓部材が取り付けられたハウジングに前記撮像部が収納されており、前記対象画像を取得する工程の前に、前記撮像部および前記窓部材を前記基板または前記電子部品に対する撮像位置へと移動する工程をさらに有する。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、基板に電子部品を装着する電子部品装着装置であって、基板が載置される内部空間が減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内において電子部品を保持するとともに前記電子部品を基板に装着する装着部と、前記チャンバ内の空間から窓部材を介して隔離された撮像部と、前記チャンバ内に設けられ、前記窓部材を介して前記撮像部により撮像される所定のパターンと、前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記窓部材を介して取得された前記所定のパターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンのずれ量を求め、前記撮像部により前記窓部材を介して取得された基板または電子部品の対象画像、および、前記ずれ量に基づいて前記基板と前記電子部品との相対的位置関係の補正量を求める演算部と、前記補正量に従って基板と電子部品との相対的位置関係を補正する補正機構とを備える。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電子部品装着装置であって、前記窓部材が取り付けられるとともに前記撮像部を収納するハウジングをさらに備える。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電子部品装着装置であって、前記ハウジングを前記チャンバ内にて移動させる移動機構をさらに備える。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項３ないし５のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、前記窓部材が弾性を有するシール部材と当接した状態で取り付けられる。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、基板に電子部品を装着する電子部品装着装置であって、基板が載置される内部空間が減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内において電子部品を保持するとともに前記電子部品を基板に装着する装着部と、前記チャンバ内の空間から第１窓部材および第２窓部材を介して隔離された撮像部と、前記チャンバ内に設けられ、前記第１窓部材および前記第２窓部材を介して前記撮像部により撮像される第１パターンおよび第２パターンと、前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記第１窓部材を介して取得された前記第１パターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンの第１ずれ量、および、前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記第２窓部材を介して取得された前記第２パターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンの第２ずれ量を求め、前記撮像部により前記第１および前記第２窓部材を介して取得された基板および電子部品の画像、並びに、前記１ずれ量および前記第２ずれ量に基づいて前記基板と前記電子部品との相対的位置関係の補正量を求める演算部と、前記補正量に従って基板と電子部品との相対的位置関係を補正する補正機構とを備える。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、対象物の位置を検出する位置検出方法であって、チャンバ内の空間から窓部材を介して隔離された撮像部により、前記窓部材を介して前記チャンバ内の所定のパターンを撮像して第１画像を取得する工程と、前記チャンバ内を減圧する工程と、前記撮像部により前記窓部材を介して前記所定のパターンを撮像して第２画像を取得する工程と、前記第１画像と前記第２画像とが示すパターンのずれ量を求める工程と、前記撮像部により前記窓部材を介して対象物を撮像して対象画像を取得する工程と、前記ずれ量および前記対象画像に基づいて前記対象物の位置を特定する工程とを有する。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、対象物を所定位置に位置させる位置決め装置であって、対象物が配置される内部空間が減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内の空間から窓部材を介して隔離された撮像部と、前記チャンバ内に設けられ、前記窓部材を介して前記撮像部により撮像される所定のパターンと、前記チャンバの内部空間が減圧される前に前記撮像部により前記窓部材を介して取得された前記所定のパターンの第１画像と減圧後に取得された第２画像とから両画像が示すパターンのずれ量を求め、前記撮像部により前記窓部材を介して取得された対象物の対象画像、および、前記ずれ量に基づいて前記対象物の位置の補正量を求める演算部と、前記補正量に従って前記対象物の位置を補正する補正機構とを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は電子部品装着装置１の構成を示す正面図であり、図２は図１中の矢印Ａ−Ａにおける横断面図である。図１では構成の一部を断面にて図示している。電子部品装着装置１は、減圧下にてセラミックの基板にＩＣベアチップである電子部品を装着する装置であり、中央にチャンバ１１を有する。チャンバ１１は図１に示す排気管１１１を介してロータリーポンプ１１２およびターボ分子ポンプ１１３に接続され、ロータリーポンプ１１２にて急速排気を行った後にターボ分子ポンプ１１３によりチャンバ１１の内部空間を高真空の状態とすることが可能となっている。
【００１５】
図１および図２に示すように、チャンバ１１内の下部には基板が載置されるステージ１２が配置され、ステージ１２は、ステージ移動機構１３により水平面内で移動可能とされる。チャンバ１１内の上部には図１に示すように電子部品を保持する装着ヘッド１４が配置され、装着ヘッド１４はチャンバ１１の挿入口に挿入されるシャフト１４１に取り付けられ、シャフト１４１はヘッド回動機構１４３に接続される。シャフト１４１はチャンバ１１外において、一端がシャフト１４１側に、他端がチャンバ１１側に取り付けられたベローズ１４２に覆われ、シャフト１４１が挿入される挿入口が外部から隔離される。ヘッド回動機構１４３はヘッド昇降機構１４４により昇降し、ヘッド回動機構１４３およびヘッド昇降機構１４４により、装着ヘッド１４はシャフト１４１を中心とする回動および昇降を行う。
【００１６】
チャンバ１１内の側方には、カメラユニット１５１が配置され、カメラユニット１５１はチャンバ１１の側壁の開口に挿入されるハウジング１５２に収納される。カメラユニット１５１およびハウジング１５２はチャンバ１１の外部にてカメラ移動機構１５３に接続され、チャンバ１１の中央へ向かう方向に対して進退可能とされる。ハウジング１５２はチャンバ１１外においてベローズ１５４に覆われ、チャンバ１１の側壁の開口が外部から隔離される。
【００１７】
チャンバ１１の上部には、チャンバ１１内へとアルゴンの高速原子ビーム（Ｆａｓｔ　Ａｔｏｍ　Ｂｅａｍ、以下「ＦＡＢ」という。）を基板に向けて照射するＦＡＢ照射装置１６１が取り付けられ、チャンバ１１の外部にはＦＡＢ照射装置１６１に隣接してレーザユニット１６２が配置される。チャンバ１１の上面にはレーザユニット１６２からのレーザ光を透過する透光窓１６３が取り付けられ、レーザユニット１６２からのレーザ光は透光窓１６３を透過してチャンバ１１内の基板へと照射される。チャンバ１１の下部にも装着ヘッド１４に保持された電子部品に向けてＦＡＢを照射するＦＡＢ照射装置１６４が設けられる。
【００１８】
図２に示すようにチャンバ１１の側面には開閉自在なゲート１１５が設けられており、基板９１および電子部品９２はそれぞれアーム９５１，９５２により保持されてチャンバ１１内へと搬入される。基板９１はアーム９５１の下面に吸引吸着され、電子部品９２はアーム９５２の上面に吸引吸着される。
【００１９】
図３はチャンバ１１の内部を拡大して示す図である。ステージ移動機構１３は、２つの移動テーブル１３１１，１３１２を有し、両移動テーブル１３１１，１３１２はモータ１３２１（図２参照）、ガイドレールおよびボールネジ機構により図３において紙面に垂直な方向に移動する。また、上側の移動テーブル１３１２は、モータ１３２２、ガイドレールおよびボールネジ機構により左右方向に移動する。ステージ移動機構１３によりステージ１２が水平面内にて自在に移動可能とされる。なお、上側の移動テーブル１３１２には開口１３３が形成されており、図３に示す状態において装着ヘッド１４とＦＡＢ照射装置１６４とが開口１３３を介して対向する。
【００２０】
図４は電子部品装着装置１の動作の流れを示す図である。電子部品装着装置１では、まず、図５に示すようにチャンバ１１のゲート１１５から開かれ、アーム９５１，９５２により基板９１および電子部品９２がチャンバ１１内へと搬入される。このとき、図３に示すように、基板９１はステージ１２と対向するように上方に位置し、電子部品９２は装着ヘッド１４と対向するように下方に位置する。
【００２１】
その後、図６に示すようにアーム９５１が下降して基板９１をステージ１２に当接させる。ステージ１２は静電チャックとなっており、ステージ１２が基板９１を静電吸着により保持するとアーム９５１が吸引吸着を解除してチャンバ１１外へと待避する。一方、アーム９５２は上昇して電子部品９２を装着ヘッド１４近傍まで移動し、装着ヘッド１４がヘッド昇降機構１４４により下降するとともに電子部品９２を吸引吸着する（ステップＳ１１）。
【００２２】
ここで、装着ヘッド１４は吸着保持およびメカニカルチャックによる保持が可能とされており、アーム９５２が電子部品９２の吸着を解除してチャンバ１１外へと待避する際に、装着ヘッド１４では電子部品９２の保持が吸引吸着からメカニカルチャックによる保持へと切り替えられる（ステップＳ１２）。
【００２３】
基板９１および電子部品９２がチャンバ１１内に保持されると、ゲート１１５が閉じられ、ロータリーポンプ１１２によりチャンバ１１内が減圧され、ターボ分子ポンプ１１３によりチャンバ１１内（すなわち、電子部品９２の周囲）が高真空状態とされる（ステップＳ１３、図１参照）。その後、装着ヘッド１４が下降し、図７に示すように電子部品９２とＦＡＢ照射装置１６４との間の距離が基板９１とＦＡＢ照射装置１６１との間の距離におよそ等しくされる（ステップＳ１４）。
【００２４】
図７に示す状態において、ＦＡＢ照射装置１６１から基板９１に向けてＦＡＢが照射され、ＦＡＢ照射装置１６４から電子部品９２に向けてＦＡＢが照射される。これにより、基板９１および電子部品９２の電極の表面が洗浄される（すなわち、表面の不要な物質の除去および表面の活性化が行われる）。なお、ＦＡＢ照射装置１６４からのＦＡＢは、図３に示す移動テーブル１３１２の開口１３３を介して行われる。さらに、ＦＡＢの照射と同時にレーザユニット１６２からのレーザ光が透光窓１６３を介して基板９１に照射され、基板９１が加熱される（ステップＳ１５）。
【００２５】
ＦＡＢおよびレーザ光の照射が完了すると、図８に示すように装着ヘッド１４が上昇し、ステージ１２が装着ヘッド１４の下方へと移動する。さらに、カメラ移動機構１５３によりカメラユニット１５１がハウジング１５２と共に装着ヘッド１４とステージ１２との間へと進入し、電子部品９２および基板９１を撮像する位置へと移動する（ステップＳ１６）。
【００２６】
カメラユニット１５１は２つの撮像デバイスと、ハウジング１５２の上方および下方からの光をそれぞれ撮像デバイスへと導く光学系とを有し、図８に示す状態でカメラユニット１５１は上方の電子部品９２の画像および下方の基板９１の画像を同時に取得する。なお、カメラユニット１５１には別途設けられた光源ユニットから照明光が導入される。そして、取得された両画像に基づいて、ヘッド回動機構１４３が電子部品９２の向きを調整し、ステージ移動機構１３が電子部品９２の中心と基板９１上の装着位置の中心とを合わせる。これにより、電子部品９２と基板９１とのアライメント（位置合わせ）が完了する（ステップＳ１７）。
【００２７】
アライメントが完了すると図９に示すようにカメラユニット１５１がチャンバ１１の側壁へと待避し（ステップＳ１８）、ヘッド昇降機構１４４が装着ヘッド１４を下降させて電子部品９２を基板９１に装着する（ステップＳ１９）。これにより、電子部品９２の電極と基板９１の電極とが原子間の強い結合力により結合し、電子部品９２が基板９１上に固着する。なお、高真空中に基板９１が配置されるため、レーザ光により加熱された基板９１は電子部品９２の装着時においても高温状態が維持される。また、装着ヘッド１４の平行度は装着ヘッド１４の上方に設けられた調整機構１４５により予め調整されており、電子部品９２が基板９１に装着される際には電子部品９２を基板９１へと付勢する力が制御される。
【００２８】
装着が完了すると装着ヘッド１４が上昇し、チャンバ１１内が大気圧に戻され、ゲート１１５が開放される。装着済みの基板９１は他のアームによりチャンバ１１外へと搬出される（ステップＳ２０）。
【００２９】
以上のように、電子部品装着装置１では高真空中において装着が行われ、接着材料を用いることなく電子部品９２が基板９１に実装される。その結果、微細電極同士の接合の信頼性が高められる。
【００３０】
図１０はカメラユニット１５１の周辺の拡大図であり、図１１はカメラユニット１５１の内部を示す平面図である。既述のように、カメラユニット１５１はハウジング１５２に覆われた状態でチャンバ１１の側壁の開口に挿入され、ハウジング１５２がベローズ１５４に覆われることによりハウジング１５２と開口との間の隙間が外部から隔離される。そして、ハウジング１５２がカメラ移動機構１５３により移動することによりカメラユニット１５１がハウジング１５２とともにチャンバ１１の中央に対して進退する。
【００３１】
図１０に示すようにハウジング１５２には上下に２つの開口１５２ａ，１５２ｂが形成されており、これらの開口１５２ａ，１５２ｂの間にカメラユニット１５１が位置する。図１１に示すように、カメラユニット１５１は内部に２つの撮像デバイス２１ａ，２１ｂおよび光学系２２（ミラー面のみ図示）を有する。上方から開口１５２ａに入射した光はミラー面２２１，２２２ａにて反射されて撮像デバイス２１ａへと導かれ、下方から開口１５２ｂに入射した光はミラー面２２１，２２２ｂにて反射されて撮像デバイス２１ｂへと導かれる。
【００３２】
図１０に示すようにカメラユニット１５１はパイプ１５５を介してランプハウス１５６に接続され、ランプハウス１５６内の光源からの光が図１１に示すパイプ１５５内の光ファイバ２２４ａ，２２４ｂによりカメラユニット１５１内へと導かれる。光ファイバ２２４ａからの光は光学系２２内のミラー面２２３ａ，２２１にて反射されて上方の開口１５２ａから出射される。他方の光ファイバ２２４ｂからの光はミラー面２２３ｂ，２２１にて反射されて下方の開口１５２ｂから出射される。そして、開口１５２ａ，１５２ｂから出射された光は２つの撮像デバイス２１ａ，２１ｂによる撮像の際の照明光として利用される。
【００３３】
チャンバ１１の内側面には図１０に示すようにハウジング１５２の上下に２つの支持部材３１ａ，３１ｂが取り付けられており、上側の支持部材３１ａの下面には所定の基準パターンが刻まれたパターンプレート３２ａが取り付けられ、下側の支持部材３１ｂの上面にも基準パターンが刻まれたパターンプレート３２ｂが取り付けられる。カメラユニット１５１がチャンバ１１の側壁へと待避した状態（図１０に示す状態）では、ハウジング１５２の上側の開口１５２ａがパターンプレート３２ａの基準パターンと対向し、下側の開口１５２ｂがパターンプレート３２ｂの基準パターンと対向する。
【００３４】
図１２および図１３は、ハウジング１５２の外部が大気圧から減圧されることによりハウジング１５２に生じる現象を説明するための図である。図１２および図１３は開口１５２ａ近傍の様子を示しているが、開口１５２ｂにおいても同様の現象が生じる。
【００３５】
開口１５２ａには透光性を有する石英の窓部材４１が設けられ、カメラユニット１５１はチャンバ１１内の空間から窓部材４１を介して隔離される。窓部材４１とハウジング１５２の内側面との間には樹脂製の弾性を有するＯリング４２が設けられ、窓部材４１をハウジング１５２の内側面側に向かって付勢しつつフランジ４３が取り付けられることによりＯリング４２が弾性変形し、ハウジング１５２の内部と外部とが隔離される。
【００３６】
チャンバ１１内が減圧されると、ハウジング１５２内部が大気圧に維持されることから窓部材４１は開口１５２ａに向かって押しつけられることとなる。その結果、Ｏリング４２がさらに弾性変形する。このとき、図１３に示すように窓部材４１が傾いてしまうと、カメラユニット１５１の撮像範囲が僅かにずれてしまうこととなる。また、ハウジング１５２の湾曲により窓部材４１が傾いたり、窓部材４１自体が僅かに湾曲するために撮像範囲が変化するという現象も生じる。
【００３７】
そこで、電子部品装着装置１では、カメラユニット１５１の上下にパターンプレート３２ａ，３２ｂを配置してチャンバ１１内の気圧の変化による撮像範囲の変化を求めた上で電子部品９２の位置および基板９１上の装着領域の位置を正確に検出するようにしている。
【００３８】
図１４はカメラユニット１５１の撮像範囲の変化を求める際の電子部品装着装置１の動作の流れを示す図である。図１４に示す動作は、上下方向を同時に撮像する動作の片方のみを示しているが、上側（すなわち、電子部品９２側）に関する動作と下側（すなわち、基板９１側）に関する動作とは全く同様である。図１４におけるステップＳ１３は図４のステップＳ１３に対応し、ステップＳ３１，Ｓ３２はステップＳ１３までに実行され、ステップＳ３３，Ｓ３４はステップＳ１３の後、ステップＳ１６までに実行される。
【００３９】
また、図１５は撮像範囲の変化に基づいて実行される基板９１と電子部品９２との位置合わせ（図４中のステップＳ１７）の詳細を示す図であり、図１６は位置合わせに係る電子部品装着装置１の機能構成をブロックにて示す図である。図１６に示す構成のうち、全体制御部３１は各種機構の動作を制御する回路やＣＰＵが演算処理を行うことにより実現される機能であり、図１４および図１５に示す動作も全体制御部３１により司られる。ずれ量算出部３１２および補正量算出部３１３はＣＰＵの演算処理により実現される機能を示している。なお、ずれ量算出部３１２や補正量算出部３１３は専用の電気的回路として設けられてもよく、部分的に専用の電気的回路が利用されてもよい。
【００４０】
まず、チャンバ１１内が大気圧の状態で全体制御部３１の制御の下、カメラ移動機構１５３によりカメラユニット１５１がチャンバ１１内を移動して図１０に示す位置に配置され（予め配置されていてもよい。）、上側の開口１５２ａと上側のパターンプレート３２ａとが対向し、下側の開口１５２ｂと下側のパターンプレート３２ｂとが対向する状態とされる（ステップＳ３１）。この状態で両パターンプレート３２ａ，３２ｂの基準パターンが上下の窓部材４１を介して撮像され、２つの撮像デバイス２１ａ，２１ｂにより２つの第１画像（のデータ）が取得されてメモリ３１１に記憶される（ステップＳ３２）。
【００４１】
その後、ロータリーポンプ１１２およびターボ分子ポンプ１１３によりチャンバ１１内が減圧され（ステップＳ１３）、上下の窓部材４１を介して両パターンプレート３２ａ，３２ｂの基準パターンの撮像が再度行われる。これにより、２つの撮像デバイス２１ａ，２１ｂにより２つの第２画像（のデータ）が取得されてメモリ３１１に記憶される（ステップＳ３３）。
【００４２】
ずれ量算出部３１２は、上側の窓部材４１を介して取得された第１画像と第２画像とが示すパターンのずれを電子部品側のずれ量として求め、下側の窓部材４１を介して取得された第１画像と第２画像とが示すパターンのずれを基板側のずれ量として求める（ステップＳ３４）。
【００４３】
そして、図１５に示すように、カメラ移動機構１５３によりカメラユニット１５１が移動して電子部品９２および基板９１の画像が上下の窓部材４１を介して取得されると（ステップＳ１７１）、電子部品９２の画像から求められる電子部品９２の中心位置を電子部品側のずれ量だけシフトさせて実際の中心位置が特定され、基板９１の画像から求められる電子部品９２の装着領域の中心位置を基板側のずれ量だけシフトさせて実際の中心位置が特定される。これにより、補正量算出部３１３において電子部品９２と基板９１との相対的位置関係の補正量が正確に求められる（ステップＳ１７２）。
【００４４】
全体制御部３１は補正量だけステージ移動機構１３を駆動して電子部品９２の中心と基板９１上の装着領域の中心とを合わせ、さらに、ヘッド回動機構１４３を駆動して電子部品９２の向きを調整する（ステップＳ１７３）。その後、装着ヘッド１４が下降することにより、電子部品９２が基板９１上の装着領域に正確に装着される（図４：ステップＳ１８）。
【００４５】
以上のように、電子部品装着装置１では、チャンバ１１内が減圧される際の窓部材４１の傾きによる撮像領域の変動を補正することにより、チャンバ１１内の電子部品９２および基板９１の位置を正確に検出することが可能とされており、微細な電極を有する電子部品９２であっても正確に装着を行うことが実現される。
【００４６】
以上、本発明の一の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４７】
上記実施の形態では、基板９１はセラミック基板であるが、半導体基板やフィルム基板等の他の基板に電子部品９２を装着する際にも上記電子部品装着装置１を利用することができる。さらに、装着対象は電子部品以外であってもよい。
【００４８】
電子部品９２に対する基板９１の移動は相対的に行われてよく、電子部品９２の移動により位置合わせが行われてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では２つの撮像デバイス２１ａ，２１ｂが設けられるが、電子部品９２を撮像する領域と基板９１を撮像する領域とに分けられた１つの撮像デバイスが用いられてもよい。さらに、ハウジング１５２に１つの窓部材４１のみを設け、ハウジング１５２を上下反転可能とすることにより１つの撮像デバイスにて電子部品９２および基板９１の撮像が行われてもよい。なお、基板９１または電子部品９２のいずれか一方がチャンバ１１内にて予め正確に位置決めされている場合には、他方の撮像が行われるのみで位置合わせを行うことができる。
【００５０】
また、チャンバ内の減圧環境下に配置される様々な対象物の位置検出や位置決めを行う装置においても、上記実施の形態と同様に減圧前後の第１および第２画像からずれ量を求めて対象物の位置を特定する手法を利用することができる。
【００５１】
さらに、上記実施の形態ではカメラユニット１５１の取扱を容易に行うためにカメラユニット１５１をハウジング１５２に収納し、窓部材４１をハウジング１５２に取り付けているが、チャンバ１１の側壁に窓部材を取り付け、チャンバ１１内にミラーを配置してチャンバ１１外に撮像デバイスを配置してもよい。この場合であっても、減圧による窓部材の傾きの影響を考慮した対象物の正確な位置検出を行うことができる。
【００５２】
上記実施の形態では、窓部材４１はＯリング４２と当接した状態でハウジング１５２に取り付けられるが、弾性を有するシール部材であれば他の部材が利用されてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧環境下の対象物の位置を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子部品装着装置の構成を示す正面図。
【図２】電子部品装着装置の構成を示す横断面図。
【図３】チャンバの内部を拡大して示す図。
【図４】電子部品装着装置の動作の流れを示す図。
【図５】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図６】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図７】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図８】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図９】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図１０】カメラユニットの周辺の拡大図。
【図１１】カメラユニットの内部を示す平面図。
【図１２】減圧によりハウジングに生じる現象を説明するための図。
【図１３】減圧によりハウジングに生じる現象を説明するための図。
【図１４】カメラユニットによる撮像範囲の変化を求める際の電子部品装着装置の動作の流れを示す図。
【図１５】基板と電子部品との位置合わせの詳細を示す図。
【図１６】位置合わせに係る機能構成をブロックにて示す図。
【符号の説明】
１１　チャンバ
１３　ステージ移動機構
１４　装着ヘッド
３２ａ，３２ｂ　パターンプレート
４１　窓部材
４２　Ｏリング
９１　基板
９２　電子部品
１５１　カメラユニット
１５２　ハウジング
１５３　カメラ移動機構
３１２　補正量算出部
Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ３２〜Ｓ３４，Ｓ１７１〜Ｓ１７３　ステップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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