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JP6306831B2 - 位置検出装置および位置検出方法 - Google Patents
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Description

本発明は、被検査体の位置を認識する位置検出装置および位置検出方法に関する。
従来、半導体製造工程において、半導体ウエハ(以下単に「ウエハ」という場合がある)(被検査体)の位置を認識する位置検出装置が知られている(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載の位置検出装置は、ウエハを支持する位置決めテーブルと、位置決めテーブルの内部に設けられた温度調整手段と、ウエハの表面に形成された回路パターン(造形物)を撮影する赤外線カメラとを備え、ウエハを加熱することで熱伝導率の差による温度差を赤外線カメラで撮影し、ウエハの位置を認識するように構成されている。
特開2007−305627号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたような従来の位置検出装置では、被検査体全体を加熱するので、例えば、ウエハ本体と当該ウエハ本体の表面に形成された造形物とに殆ど熱伝導率に差がない場合、一瞬で被検査体全体が同じ温度に達してしまう。このため、造形物が形成された領域と他の領域とに温度差が表れる時間が極めて短く、造形物が形成された領域と他の領域とを認識可能な一瞬の撮像データ(判別データ)、すなわち、少ない情報を基に被検査体の位置を認識しなければならず、例えば、その撮像データに異常や誤撮像があった場合、異なった位置決めを行ってしまうという不都合がある。
本発明の目的は、被検査体の位置検出精度を向上させることができる位置検出装置および位置検出方法を提供することにある。
本発明の位置検出装置は、基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出装置であって、前記被検査体を変温可能な変温手段と、前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識手段とを備え、前記変温手段は、1つの前記被検査体の位置認識の間に、前記被検査体への変温動作および変温動作の停止をそれぞれ複数回繰り返し、前記認識手段は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体が経時により冷却されるときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証する、という構成を採用している。
また、本発明の位置検出装置は、基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出装置であって、前記被検査体を変温可能な変温手段と、前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識手段とを備え、前記変温手段は、前記被検査体を加熱可能な加熱手段と、前記被検査体を冷却可能な冷却手段とを備え、1つの前記被検査体の位置認識の間に、前記加熱手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止と、前記冷却手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止とを交互に少なくとも1回行い、前記認識手段は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体を冷却するときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証する、という構成を採用している。
一方、本発明の位置検出方法は、基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出方法であって、1つの前記被検査体の位置認識の間に、前記被検査体への変温動作および変温動作の停止を複数回繰り返すことで、前記被検査体を変温させる工程と、前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識工程とを備え、前記認識工程は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体が経時により冷却されるときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証する、という構成を採用している。
また、本発明の位置検出方法は、基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出方法であって、1つの前記被検査体の位置認識の間に、加熱手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止と、冷却手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止とを交互に少なくとも1回行うことで、前記被検査体を変温させる工程と、前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識工程とを備え、前記認識工程は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体を冷却するときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証する、という構成を採用している。
以上のような位置検出装置および位置検出方法によれば、1つの被検査体の位置認識の間に、被検査体への変温動作および変温動作の停止をそれぞれ複数回繰り返すことで、造形物が形成された領域と他の領域とに温度差が表れる時間が極めて短くとも、被検査体全体が同じ温度に達してしまう直前の状態を繰り返し再現できる。従って、被検査体の造形物が形成された領域と他の領域とに殆ど熱伝導率の差がない場合であっても、それらの領域を認識可能な一瞬の判別データを複数得ることができ、例えば、認識手段でそれら複数の判別データを比較し、検証したりする等の所定のデータ処理や制御を行って被検査体の位置を認識することができる。このように、多くの判別データを基にすることで、例えば、1または少数の判別データに異常や誤判別があったとしても、他の多数の判別データによって統計を取って補正したり、検証して補正したりすることで、位置検出精度を向上させることができる。
また、以上のような位置検出装置および位置検出方法によれば、1つの被検査体の位置認識の間に、加熱手段による変温動作および変温動作の停止と、冷却手段による変温動作および変温動作の停止とを交互に少なくとも1回行うことで、造形物が形成された領域と他の領域とに温度差が表れる時間が極めて短くとも、被検査体全体が同じ温度に達してしまう直前の状態を強制的に繰り返し再現できる。従って、被検査体の造形物が形成された領域と他の領域とに殆ど熱伝導率の差がない場合であっても、それらの領域を認識可能な一瞬の判別データを強制的に複数得ることができ、例えば、被検査体を加熱するときに得た判別データと、被検査体を冷却するときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果を冷却時の判別結果で検証したり、冷却時の判別結果を加熱時の判別結果で検証したりすることで、それら判別データの信頼性を向上させることができる。その上、被検査体を初期の温度に速やかに戻して被検査体の取扱を容易にしたり、被検査体に感熱接着性の接着シートが貼付されていれば、当該接着シートを加熱し過ぎることによる糊残りの問題を防止したりすることができる。
本発明の一実施形態に係る位置検出装置を示す側面図。 被検査体の温度変化の説明図。 変形例に係る位置検出装置を示す側面図。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本明細書におけるX軸、Y軸、Z軸は、それぞれが直交する関係にあり、X軸およびY軸は、水平面内の軸とし、Z軸は、水平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Y軸と平行な図1の手前方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がZ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がX軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がY軸の矢印方向である紙面手前方向で「後」がその逆方向とする。
図1において、位置検出装置1は、基材としてのウエハWFの少なくとも一方の面に所定の造形物としての複数の電子回路ECが形成された被検査体WKの位置を認識する装置であって、被検査体WKを支持する支持手段2と、被検査体WKを変温可能な変温手段3と、被検査体WKの変温時に判別データを取り込み、当該被検査体WKの電子回路ECが形成された領域と他の領域としてのストリートラインSLとを判別して当該被検査体WKの位置を認識する認識手段6と、Z軸回りに支持手段2を回転させる回転手段8と、X軸方向およびY軸方向に支持手段2を移動する2軸移動手段9とを備える。なお、被検査体WKは、複数の電子回路ECが所定の間隔を隔てて整列配置されることで、隣接する電子回路EC間にストリートラインSLが形成されるとともに、当該電子回路ECが形成された面に接着シートASが貼付されている。
支持手段2は、被検査体WKを支持する支持面25、側面部23、および底面部24を備えた中空箱状のテーブル21により構成される。支持面25は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段に連通されている。
変温手段3は、赤外線照射装置、コイルヒータ、ヒートポンプ(放熱側)等の加熱手段31からなり、テーブル21の内部に収容されている。
認識手段6は、赤外線カメラやサーモグラフィ等のデータ取込手段61と、当該データ取込手段61から取り込んだ判別データを解析可能なパーソナルコンピュータやシーケンサ等の解析手段62とを備え、当該解析手段62およびデータ取込手段61のみならず位置検出装置1の全体の動作を制御可能に設けられている。
回転手段8は、2軸移動手段9に支持された駆動機器としての回動モータ81の出力軸82でテーブル21を回動可能に支持している。
2軸移動手段9は、回動モータ81を支持するスライダ91をY軸方向に移動可能な駆動機器としてのリニアモータ92と、リニアモータ92を支持するスライダ93をX軸方向に移動可能な駆動機器としてのリニアモータ94と備えている。
以上の位置検出装置1において、被検査体WKの位置を検出する手順を説明する。
先ず、図1において、接着シートASを有する被検査体WKを図示しない搬送手段または人手で支持面25上に載置すると、支持手段2が図示しない減圧手段を駆動し、被検査体WKを吸着保持する。次に、変温手段3が1つの被検査体WKの位置認識の間に、当該被検査体WKへの変温動作および変温動作の停止すなわち、加熱手段31の駆動および駆動停止をそれぞれ複数回繰り返す。このとき、認識手段6がデータ取込手段61を駆動し、加熱手段31の駆動に合わせて、熱伝導率の差による温度差を捉えた複数の判別データとしての画像を撮る。
ここで、被検査体WKにおけるストリートラインSL部分が電子回路EC部分に比して熱伝導率が高い場合、加熱手段31の駆動によって、ストリートラインSL部分が電子回路EC部分よりも一瞬早く温度上昇する。これをデータ取込手段61の画像で観ると、先ず、図2(A)に示す温度差のない状態から、加熱手段31の駆動によって、図2(B)に示すように、電子回路EC部分よりも一瞬早く高温となったストリートラインSL部分から放出される熱線(赤外線)が観察される(図2中黒い部分は高温になった部分)。このため、データ取込手段61は、ストリートラインSLを電子回路EC部分と区別して浮かび上がったように撮像することができるので、解析手段62で確実にストリートラインSLを判別することができる。その後、図2(C)に示すように、ストリートラインSL部分に比して熱伝導率が低い電子回路EC部分が経時により(一瞬で)高温となり、データ取込手段61の画像でストリートラインSLを判別し難くなる(場合によっては判別できなくなる)。
その後、加熱手段31の駆動停止と経時により被検査体WKは冷却され、図2(A)に示す温度差のない状態に戻るので、再度加熱手段31の駆動を行い、上述と同様にしてデータ取込手段61の画像から解析手段62がストリートラインSLを判別する。なお、被検査体WKが冷却されるとき、図2(D)に示すように、熱伝導率が高いストリートラインSL部分が電子回路EC部分よりも一瞬早く低温となるので(図2中白い部分は低温(室温)になった部分)、このときの画像をデータ取込手段61で撮像して判別するようにしてもよい。また、上述の加熱手段31の駆動、駆動停止と認識手段6での判別動作は、必要に応じて何度行ってもよい。
このように、電子回路ECが形成された領域とストリートラインSLとに温度差が表れる時間が極めて短くとも、加熱手段31の駆動、駆動停止を複数回繰り返し、それぞれの駆動に合わせて撮像も複数回繰り返すことで、認識手段6は、電子回路ECとストリートラインSLとを認識可能な一瞬の画像を複数得ることができる。
さらに、解析手段62では、電子回路ECやストリートラインSLの位置認識が行われることとなるが、例えば、1または少数の画像に異常や誤撮像があったとしても、他の多数の画像によって統計を取って補正したり、検証して補正したりすることで、位置検出精度を向上させることができる。また、被検査体WKを加熱するときに得た画像と、被検査体WKが冷却するときに得た画像とを比較し、加熱手段31による加熱時の判別結果を冷却時の判別結果で検証したり、冷却時の判別結果を加熱手段31による加熱時の判別結果で検証したりすることで、それら画像の信頼性をさらに向上させることができる。
上述のようにして被検査体WKの位置が認識できたら、認識手段6の認識結果に基づいて回転手段8および2軸移動手段9が回動モータ81およびリニアモータ92、94を駆動し、被検査体WKを所定の位置に位置決めする。本実施形態の場合、2軸移動手段9がリニアモータ92、94を駆動し、被検査体WKの中心を所定の位置(例えば中心位置LN)に配置し、回転手段8が回動モータ81を駆動し、相互に直交するストリートラインSLがX軸およびY軸と平行になるように配置する。
以上のような本実施形態によれば、1つの被検査体WKの位置認識の間に、被検査体WKへの駆動および駆動停止をそれぞれ複数回繰り返すことで、被検査体WKの電子回路ECが形成された領域とストリートラインSLが形成された領域とに殆ど熱伝導率の差がない場合であっても、それらの領域を認識可能な一瞬の画像を複数得ることができ、複数の画像から被検査体WKの位置を認識することができて、位置検出精度を向上させることができる。
以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態の変温手段3を構成する加熱手段31の代わりに送風機、ペルチェ素子、ヒートポンプ(吸熱側)等の冷却手段を採用し、当該冷却手段の駆動、駆動停止を複数回繰り返し、それぞれの駆動時にストリートラインSL部分が電子回路EC部分よりも一瞬早く温度低下する一瞬をデータ取込手段61で撮像し、解析手段62で電子回路ECやストリートラインSLの位置認識を行うようにしてもよい。
また、図3に示すように、被検査体WKを加熱可能な加熱手段31と、被検査体WKを冷却可能な冷却手段32とで変温手段3を構成し、1つの被検査体WKの位置認識の間に、加熱手段31の駆動および駆動停止と、冷却手段32の駆動および駆動停止とを交互に少なくとも1回行うように構成してもよい。この場合、加熱手段31および冷却手段32としては上述と同様のものを採用することができ、それらをテーブル21の内部に収容し、加熱手段31の駆動に合わせてデータ取込手段61で撮像し、加熱手段31の駆動停止と略同時か、または当該駆動停止の直後に冷却手段32を駆動し、被検査体WKを強制的に冷却することで、図2(D)に示すような画像を撮像することもできる。なお、上述の加熱手段31の駆動、駆動停止と冷却手段32の駆動、駆動停止と認識手段6での判別動作は、必要に応じて何度行ってもよい。
このような構成とすることでも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる上、例えば、被検査体WKを加熱手段31で加熱するときに得た画像と、被検査体WKを冷却手段32で冷却するときに得た画像とを比較し、加熱手段31による加熱時の判別結果を冷却手段32による冷却時の判別結果で検証したり、冷却手段32による冷却時の判別結果を加熱手段31による加熱時の判別結果で検証したりすることで、位置検出精度をさらに向上させることができる。その上、被検査体WKを初期の温度に速やかに戻して被検査体WKの取扱を容易にしたり、被検査体WKに感熱接着性の接着シートASが貼付されていれば、当該接着シートASを加熱し過ぎることによる糊残りの問題を防止したりすることができる。なお、加熱手段31や冷却手段32は単数でも複数でもよい。
さらに、被検査体WKの造形物は、型、模様、図柄、文字、記号等何ら限定されるものではない。
また、変温手段3は、加熱手段31および冷却手段32の両方設けた場合、先に冷却手段32を駆動、駆動停止させ、その後に加熱手段31を駆動、駆動停止させてもよい。このように、先に冷却手段32を駆動させる場合、冷却手段32は室温以下に被検査体WKを冷却するとよい。
さらに、それら両方設けた場合、いずれか一方のみを使用して被検査体WKの位置認識を行ってもよい。
また、変温手段3が加熱手段31や冷却手段32を駆動、駆動停止させてデータ取込手段61で撮像した後に、回転手段8がテーブル21を所定角度回転させ、さらに/または、2軸移動手段9がテーブル21を所定量移動させた後、再度変温手段3が加熱手段31や冷却手段32を駆動、駆動停止させてデータ取込手段61で撮像するようにしてもよい。
このようにすることで、電子回路EC部分やストリートラインSL部分を違った角度や位置から撮像できるため、例えば、光の反射具合や陰り具合等によって、解析手段62が画像から認識しきれなかった部分を明確にして再度撮像することができ、位置検出精度をさらに向上させることができる。
また、図1の加熱手段31が加熱する領域(冷却手段が加熱する領域)を複数に分けたものや、図3の変温手段3について、例えば、左右の一端側から他端側に向かって、前後の一端側から他端側に向かって、中央から外側に向かって、加熱手段31や冷却手段32を順次駆動、駆動停止させてもよい。この場合、データ取込手段61で連写撮像し、連写撮像による各判別データをつなぎ合わせて被検査体WK全体の判別データを生成することもできる。この場合には、同じ加熱手段31を複数回駆動、駆動停止させたり、同じ冷却手段32を複数回駆動、駆動停止させたりする訳ではないが、一端側から他端側に向けて順次駆動、駆動停止させることで、1つの被検査体WKの位置認識の間に複数回駆動、駆動停止させることには違いなく、本発明に含まれる。
また、加熱手段31および冷却手段32として、径寸法の異なる環状のものを複数用意し、これらを位置LNを中心として同心円上に円配列してもよい。
さらにた、加熱手段31や冷却手段32を支持手段2の上方に配置するとともに、認識手段6をテーブル21の内部に収容し、被検査体WKを上方から加熱、冷却する構成としてもよい。
また、認識手段6の判別データは、動画でもよいし静止画でもよいし、撮像することなく画像データや電子(電気的)データでもよい。
さらに、実施形態の構成で接着シートASを上側にして被検査体WKを載置してもよい。
また、被検査体WKは、表裏両面に接着シートASが貼付されたものでもよいし、表裏両面に接着シートASが貼付されていないものでもよい。
また、本発明における接着シートASおよび被検査体WKの材質、種別、形状等は、特に限定されることはない。例えば、接着シートASは、感熱接着性、感圧接着性のもの等が採用されてもよい。また、被検査体WKとしては、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂板等、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。なお、接着シートASを機能的、用途的な読み方に換え、例えば、情報記載用ラベル、装飾用ラベル、保護シート、ダイシングテープ、ダイアタッチフィルム、ダイボンディングテープ、記録層形成樹脂シート等の任意の形状の任意のシート、フィルム、テープ等を前述のような任意の被検査に貼付することができる。
本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、変温手段は、1つの被検査体の位置認識の間に、被検査体への変温動作および変温動作の停止をそれぞれ複数回繰り返すことができるものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせてその範囲内であれば何ら限定されることはない(他の手段についての説明は省略する)。
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的または間接的に組み合せたものを採用することもできる(実施形態で例示したものと重複するものもある)。
1 位置検出装置
3 変温手段
31 加熱手段
32 変温手段
6 認識手段
EC 電子回路(造形物)
WF ウエハ(基材)
WK 被検査体

Claims (4)

  1. 基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出装置であって、
    前記被検査体を変温可能な変温手段と、
    前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識手段とを備え、
    前記変温手段は、1つの前記被検査体の位置認識の間に、前記被検査体への変温動作および変温動作の停止をそれぞれ複数回繰り返し、
    前記認識手段は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体が経時により冷却されるときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証することを特徴とする位置検出装置。
  2. 基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出装置であって、
    前記被検査体を変温可能な変温手段と、
    前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識手段とを備え、
    前記変温手段は、前記被検査体を加熱可能な加熱手段と、前記被検査体を冷却可能な冷却手段とを備え、1つの前記被検査体の位置認識の間に、前記加熱手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止と、前記冷却手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止とを交互に少なくとも1回行い、
    前記認識手段は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体を冷却するときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証することを特徴とする位置検出装置。
  3. 基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出方法であって、
    1つの前記被検査体の位置認識の間に、前記被検査体への変温動作および変温動作の停止を複数回繰り返すことで、前記被検査体を変温させる工程と、
    前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識工程とを備え、
    前記認識工程は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体が経時により冷却されるときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証することを特徴とする位置検出方法。
  4. 基材の少なくとも一方の面に所定の造形物が形成された被検査体の位置を認識する位置検出方法であって、
    1つの前記被検査体の位置認識の間に、加熱手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止と、冷却手段による前記被検査体への変温動作および変温動作の停止とを交互に少なくとも1回行うことで、前記被検査体を変温させる工程と、
    前記被検査体の変温時に判別データを取り込み、当該被検査体の前記造形物が形成された領域と他の領域とを判別して当該被検査体の位置を認識する認識工程とを備え、
    前記認識工程は、前記被検査体を加熱するときに得た判別データと、前記被検査体を冷却するときに得た判別データとを比較し、加熱時の判別結果および冷却時の判別結果の一方で他方を検証することを特徴とする位置検出方法。
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