(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子を有する搭載対象物へボールを搭載する装置のボール検査方法において、搭載対象物に搭載されたボールの画像を取り込む手段又はマウントヘッドに吸着されたボールの画像を取り込む手段である画像取込手段と、１つの素子でのボール配置に関する複数の基本パターンを登録する基本パターン登録手段と、搭載対象物の各素子の位置データとそれぞれの素子のボール配置パターンに用いられている基本パターンの組み合わせデータとを関連付けて記憶する記憶手段とを有し、検査対象素子のボール配置パターンに用いられている基本パターンを前記記憶手段に記憶された基本パターンの組み合わせデータを基に基本パターン登録手段から選択し、上記画像取込手段で取り込まれた取込画像と選択された各基本パターンとを比較することによりボール搭載又はボール吸着の適否を検査することを特徴とするボール検査方法。
【請求項２】
前記搭載対象物はボール配置パターンが異なる複数の素子が配置されている請求項１に記載のボール検査方法。
【請求項３】
複数の素子を有する搭載対象物へボールを搭載する装置のボール検査装置において、搭載対象物に搭載されたボールの画像を取り込む手段又はマウントヘッドに吸着されたボールの画像を取り込む手段である画像取込手段と、１つの素子でのボール配置に関する複数の基本パターンを登録する基本パターン登録手段と、搭載対象物の各素子の位置データとそれぞれの素子のボール配置パターンに用いられている基本パターンの組み合わせデータとを関連付けて記憶する記憶手段と、検査対象素子のボール配置パターンに用いられている基本パターンを前記記憶手段に記憶された基本パターンの組み合わせデータを基に基本パターン登録手段から選択する選択手段と、上記画像取込手段で取り込まれた取込画像と選択された各基本パターンとを比較する比較手段とを有することを特徴とするボール検査装置。
【請求項４】
前記搭載対象物はボール配置パターンが異なる複数の素子が配置されている請求項３に記載のボール検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搭載対象物へボールを搭載する装置のボール検査方法及びその装置に関するもので、主としてウエハレベルマウントヘッドの半田ボール吸着時の検査の方法及びウエハへ半田ボールを搭載した後の完成検査の方法を主眼において開発したものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハ上の各ボール配置パターンは、シングルデバイスのボール配置パターンで言えば、格子状又は千鳥状が一般的であり、ランダムな配置はまれであった。従って、ボール検査装置においても、ボール配置の基準パターンは格子状及び千鳥状のものが記憶されているに過ぎなかった。
【０００３】
従って、シングルデバイスのウエハであっても、格子状又は千鳥状以外のボール配置パターンの場合、迅速なボール検査に対応できなかった。更に、ボール配置パターンが異なる複数の素子が配置されたウエハの場合には、実際上ボール検査が行えないという問題点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、検査対象素子の具体的ボール配置パターンを基本パターンの合成としてとらえ、検査対象素子のボール配置パターンに用いられる基本パターンを利用してボール検査を行うことにより、素子のどのようなボール配置パターンにも対応可能なボール検査方法及びその装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、搭載対象物へボールを搭載する装置のボール検査方法に次の手段を採用した。
第１に、搭載対象物に搭載されたボールの画像を取り込む手段又はマウントヘッドに吸着されたボールの画像を取り込む手段である画像取込手段を採用する。
第２に、１つの素子でのボール配置に関する複数の基本パターンを登録する基本パターン登録手段を採用する。
第３に、搭載対象物の各素子の位置データとそれぞれの素子のボール配置パターンに用いられている基本パターンの組み合わせデータとを関連付けて記憶する記憶手段を採用する。
第４に、検査対象素子のボール配置パターンに用いられている基本パターンを前記記憶手段に記憶された基本パターンの組み合わせデータを基に基本パターン登録手段から選択する。
第５に、上記画像取込手段で取り込まれた取込画像と選択された各基本パターンとを比較することによりボール搭載又はボール吸着の適否を検査する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。本発明における半田ボールの搭載対象物は、ウエハ、フレーム等が考えられるが、第１実施例では、シングルデバイスのウエハを搭載対象物としている。そして、第１実施例の検査方法及び検査装置は、ウエハへの半田ボール搭載前のマウントヘッドの半田ボール吸着検査を前提にしている。
【０００７】
本実施例のボール検査装置は、次の５つの手段を有する。第１の手段は、マウントヘッドに吸着された半田ボールの画像を取り込む画像取込手段である。例えば検査カメラが、画像取込手段となる。検査カメラにて、半田ボール吸着後、半田ボール搭載前のマウントヘッドの半田ボール吸着面を観察し、吸着された半田ボールの画像を取り込むのである。ボール画像は２値化されて抽出される（具体的には画像中白い固まりが全て抽出される）。
【０００８】
第２の手段は、ボール配置に関する複数の基本パターンを登録する基本パターン登録手段である。例えば制御装置内の入力部と記憶部が基本パターン登録手段となる。基本パターン登録手段では、規則性ある基本パターン、例えば図１に示される第１の基本パターン１及び第２の基本パターン２等を複数登録できるようにしてある。尚、図１はボール検査方法を示す説明図であり、図中４は個々の半田ボールの位置である。
【０００９】
第３の手段は、検査対象素子のボール配置パターンに用いられている基本パターンの組み合わせデータ７を記憶した記憶手段である。図１に示すように第１の基本パターン１と第２の基本パターン２とにより第１のボール配置パターン５が成立する。そこで第１の基本パターン１と第２の基本パターン２との組み合わせをデータ７（００００００１１）として、例えば制御装置内のデータ部に検査対象素子の位置データに関連付けて記憶する。尚、組み合わせデータ７（００００００１１）は、基本パターン登録手段で登録された基本パターンが８個あり、その内の２個の基本パターンの組み合わせデータ、すなわち第１の基本パターン１と第２の基本パターン２の組み合わせデータを記憶する場合の例である。
【００１０】
第４の手段は、選択手段であって、検査対象素子のボール配置パターン５に用いられている第１の基本パターン１と第２の基本パターン２を、記憶手段の組み合わせデータ７（００００００１１）を基に基本パターン登録手段から選択する手段である。
【００１１】
第５の手段は、比較手段であって、上記画像取込手段で取り込まれた取込画像と選択された基本パターンとを比較する手段であり、実質的に検査手段である。詳細は後述する。
【００１２】
本実施例の検査方法を実施するに当たっては、予め基本パターンの登録と基本パターンの組み合わせデータの記憶を完了しておく。本実施例の検査方法の第１の手順は、上記状態のもとで検査カメラ等にて吸着ボールの画像を取り込むことである。
【００１３】
第２の手順は、記憶手段から検査対象素子の位置データに関連付けられた組み合わせデータを読み込み、その組み合わせデータに基づいて吸着ボールが対応するウエハ上の検査対象素子のボール配置パターンに使用される基本パターンを選択することである。例えば検査対象素子の吸着ボールが、図１中符号５のボール配置パターンを有する場合、図示されている第１の基本パターン１と第２の基本パターン２を選択するのである。尚、第１の手順と第２の手順は何れが先でも、又、同時でも良い。
【００１４】
次に第３の手順として、取り込み吸着ボール画像の実際のボール状況と選択された基本パターンとのボールの状態とを比較することによりボール吸着の適否を検査する。ボール検査は、抽出したボール１個毎に基本パターンとの比較を行って、ボールの位置ズレ、余剰ボール、ボール不足を判定し、判定結果を記憶する。
【００１５】
具体的には、取り込んだ画像から抽出したボール１個についてまず第１の基本パターン１の中で合致するボールがあるか否かチェックする。次に第２の基本パターン２の中で合致するボールがあるか否かチェックする。第１及び第２の基本パターン１，２の何れにもなければ、余剰ボールである。又、１つの素子分の取込画像中のボール全てのチェックが終了したのに第１及び第２の基本パターン１，２中に余りのボールがあれば、ボール不足（歯抜け状態）である。尚、所定範囲内にズレて存在する場合が位置ズレである。この判定結果を記憶する。
【００１６】
記憶した判定結果により素子対応吸着ボール画像毎に適正か否かの判定を行う。全ての検査項目が適正の場合にマウントヘッドはウエハへ移動し、半田ボールをマウントする。
【００１７】
１つでもＮＧがあった場合、ＮＧ対応措置がなされるが、ＮＧが余剰ボールである場合には、吸着ヘッドが除去ノズル位置に移動し、余剰ボールが吸引除去され、その後、吸着ヘッドはウエハ上に移動し、ウエハにボールを搭載する。他方、ＮＧがボール不足であった場合には、直接ボールを供給するボール供給部へ戻り、再度ボールを吸着する。
【００１８】
上記第１実施例はボール搭載前のマウントヘッドのボール吸着時点でのボール検査方法であるが、この検査方法は、ウエハ等にボールを搭載した後に搭載ボールの適否を検査する際にも利用可能である。そのときには、マウントヘッドに吸着されたボールの画像を取り込む手段の代わりにウエハに搭載されたボールの画像を取り込む手段が採用される。
【００１９】
第２実施例は、ボール配置パターンが異なる複数の素子が配置されたウエハへのボールマウント装置のボール検査方法に関するものである。
【００２０】
図３が、２種類のボール配置パターンの素子対応マウントヘッドの説明図であり、図３に示すようにＡパターンとＢパターンという異なるボール配置パターンの素子が存在するウエハに半田ボールを搭載するボールマウント装置の吸着ヘッドのボール吸着を検査する装置においても、第１実施例と同様に下記の５つの手段を採用する。
【００２１】
第１の手段は、マウントヘッドに吸着されたボールの画像を取り込む手段、例えば検査カメラである。検査カメラにて、半田ボール吸着後、ボール搭載前のマウントヘッドのボール吸着面を観察し、吸着ボールの画像を取り込むのである。ボール画像は２値化されて抽出される。
【００２２】
第２の手段は、ボール配置に関する複数の基本パターンを登録する基本パターン登録手段であり、例えば制御装置内の入力部と記憶部である。基本パターン登録手段では、規則性のある基本パターン、例えば図２に示される第１の基本パターン１、第２の基本パターン２、第８の基本パターン３等を複数登録できるようにしてある。尚、図中４は個々の半田ボール位置である。
【００２３】
第３の手段は、検査対象素子のボール配置パターンに用いられている複数の基本パターンの組み合わせデータ７，１７を記憶した記憶手段である。図３は、２種類のボール配置パターンの素子対応マウントヘッドの説明図であり、図３に示すようなＡパターンとＢパターンという異なるボール配置パターン５，６の素子が存在するウエハに半田ボールを搭載するボールマウント装置の吸着ヘッドのボール吸着を検査する場合について説明する。
【００２４】
図２に示すようにＡパターンの素子にあっては、第１の基本パターン１と第２の基本パターン２とにより第１のボール配置パターン５が成立する。そこで第１の基本パターン１と第２の基本パターン２との組み合わせをデータ７（００００００１１）として、例えば制御装置内のデータ部に検査対象素子の位置データに関連付けて記憶する。
【００２５】
他方Ｂパターンの素子にあっては、第１の基本パターン１と第８の基本パターン３とにより第２のボール配置パターン６が成立する。そこで第１の基本パターン１と第８の基本パターン３との組み合わせをデータ１７（１００００００１）として、同じく制御装置内のデータ部に検査対象素子の位置データに関連付けて記憶する。尚、組み合わせデータ７，１７（００００００１１及び１００００００１）は、基本パターン登録手段で登録された基本パターンが８個あり、その内の第１の基本パターン１と第２の基本パターン２の組み合わせデータ、及び第１の基本パターン１と第８の基本パターン３の組み合わせデータを記憶する場合の例である。
【００２６】
第４の手段は、選択手段であって、検査対象素子の第１のボール配置パターン５に用いられている第１の基本パターン１と第２の基本パターン２を、記憶手段の組み合わせデータ７（００００００１１）を基に基本パターン登録手段から選択し、第２のボール配置パターン６に用いられている第１の基本パターン１と第８の基本パターン３を、記憶手段の組み合わせデータ１７（１００００００１）を基に基本パターン登録手段から選択する手段である。
【００２７】
第５の手段は、比較手段であって、上記画像取込手段で取り込まれた取込画像と選択された基本パターンとを比較する手段であり、実質的に検査手段である。
【００２８】
本実施例の検査方法を実施するに当たっては、予め基本パターンの登録と基本パターンの組み合わせデータの記憶を完了しておく。本実施例の検査方法の第１の手順は、上記状態のもとで検査カメラ等にて吸着ボールの画像を取り込むことである。
【００２９】
第２の手順は、記憶手段から検査対象素子の位置データに関連付けられた組み合わせデータを読み込み、その組み合わせデータに基づいて吸着ボールが対応するウエハ上の検査対象素子のボール配置パターンに使用される基本パターンを選択することである。例えば検査対象素子の吸着ボールが図中５のボール配置パターン（Ａパターン）を有する場合、図示されている第１の基本パターン１と第２の基本パターン２を選択するのである。他の素子が図中６のボール配置パターン（Ｂパターン）を有する場合には第１の基本パターン１と第８の基本パターン３を選択するのである。
【００３０】
次に第３の手順として、１つの素子の取り込み吸着ボール画像の実際のボール状況とその素子のボール配列に使用されている基本パターン、例えばボール配置パターン５（Ａパターン）に選択された第１及び第２の基本パターン１，２とのボールの状態とを比較することによりボール吸着の適否を検査する。ボール検査は、抽出したボール１個毎に第１及び第２の基本パターン１，２との比較を行って、ボールの位置ズレ、余剰ボール、ボール不足を判定し、判定結果を記憶する。
【００３１】
具体的には、取り込んだ画像から抽出したボール１個についてまず第１の基本パターン１の中で合致するボールがあるか否かチェックする。次に第２の基本パターン２の中で合致するボールがあるか否かチェックする。第１及び第２の基本パターン１，２の何れにもなければ、余剰ボールである。又、１つの素子分の取込画像中のボール全てのチェックが終了したのに第１及び第２の基本パターン１，２中に余りのボールがあれば、ボール不足（歯抜け状態）である。尚、所定範囲内にズレて存在する場合が位置ズレである。この判定結果を記憶する。
【００３２】
この判定は、各素子毎に行う。すなわち、Ａパターンのボール配置パターン５を有する素子に関しての判定及び結果記憶を全てを行った後に、Ｂパターンのボール配置パターン６を有する素子に関しての判定全てを行い、記憶するのである。そして、記憶した判定結果により素子対応吸着ボール画像毎に適正か否かの判定を行う。全ての検査項目が適正の場合にマウントヘッドはウエハへボールをマウントする。
【００３３】
１つでもＮＧがあった場合、ＮＧ対応措置がなされるが、ＮＧが余剰ボールである場合には、吸着ヘッドが除去ノズル位置に移動し、余剰ボールが吸引除去され、その後、吸着ヘッドはウエハ上に移動し、ウエハにボールを搭載する。他方、ＮＧがボール不足であった場合には、直接ボールを供給するボール供給部へ戻り、再度ボールを吸着する。
【００３４】
上記第２実施例は、ボール配置パターンが異なる複数の素子が配置されたウエハへのボール搭載前のマウントヘッドのボール吸着時点でのボール検査方法であるが、この検査方法は、ウエハ等に半田ボールを搭載した後に搭載ボールの適否を検査する際にも利用可能である。そのときには、マウントヘッドの吸着ボールの画像を取り込む手段の代わりに搭載ボールの画像を取り込む手段が採用される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、検査対象素子の具体的ボール配置パターンを基本パターンの合成としてとらえ、検査対象素子のボール配置パターンに利用される基本パターンを利用してボール検査を行うものであるので、搭載対象物の素子が、どのようなボール配置パターンとされていたとしても、対応可能なボール検査方法及び検査装置となった。
【００３６】
マウントヘッドへのボール吸着状態を検査することができるので、ウエハ等ボールの搭載対象物への正確なボール搭載が可能となった。
【００３７】
更に、請求項２又は４のように構成することにより、ボール配置パターンが異なる複数の素子が配置された搭載対象物へボールを搭載する装置のボール検査方法及び検査装置にも容易に対応できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボール検査方法を示す説明図
【図２】２種類のボール配置パターンのボール検査方法を示す説明図
【図３】２種類のボール配置パターンの素子対応マウントヘッドの説明図
【符号の説明】
１．．．．．第１の基本パターン
２．．．．．第２の基本パターン
３．．．．．第８の基本パターン
４．．．．．ボール位置
５．．．．．第１のボール配置パターン
６．．．．．第２のボール配置パターン
７，１７．．組み合わせデータ
【図１】
0004389096.tif 000002
【図２】
0004389096.tif 000003
【図３】
0004389096.tif 000004