説明

位置合わせ用照明装置及び該照明装置を備えた露光装置

【課題】 最適な照明条件を得られる位置合わせ用照明装置を提供する。
【解決手段】
CCDカメラ3の周囲からマークを照明するリング形状の照明装置1は照明輝度変更装置10と照明高さ変更装置11と照明色変更装置12及びこれらを制御する制御装置5を備え、照明高さと照明色の組み合わせK=1〜Mについて、照明輝度を1パーセントから100パーセントまで、1パーセント刻みで変化させて、CCDカメラ3によりマーク検出を行い、コントラスト検出/判定装置23によりマークコントラストを検出し、更にバラツキ検出/判定装置24によりバラツキを検出し、これらに基づいて最適な照明条件を決定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、位置合わせ用照明装置及び該照明装置を備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プリント配線基板の製造に際しては、フォトレジストなどの感光材料を塗布した基板表面に所定のパターンを露光装置により感光焼き付けし、その後エッチング工程により基板上にパターンを形成するフォトリソグラフィ法が用いられている。この露光装置において、パターン原画が描かれたマスクのマスクマークと露光対象である基板の基板マークを用いて、マスクと基板の位置合わせが行われる。この位置合わせには、通常CCDカメラなどの撮像装置が用いられ、また撮像のための照明装置が用いられる。
ところで、近年プリント基板のパターンの微細化が進んでおり、それにつれて微細にビアを形成可能なレーザビアが多く用いられてきており、この場合プリント基板の基板マークをレーザビアで形成することが多くなっている。
また、近年プリント基板の多品種少量生産が進んでおり、基板に塗布されたレジストの種類と塗布範囲が基板種類毎に異なることが多くなっている。
しかし、前記したレーザビアによる基板マークは基板表面との差が乏しく、基板マークを十分な精度で撮像することが難しくなっている。また、前記多品種少量生産化も、基板毎に条件が異なるため、基板マークとマスクマークを精度良く撮像することを難しくしている原因になっている。
マークを精度良く認識するために、従来から種々の提案がなされており、照明の輝度を調整する方法及び装置が提案されている。また、照明高さ、或は照明色を変更する方法及び装置なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−251571号公報
【特許文献2】特開平10−62134号公報
【特許文献3】特開2004-273774号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の照明方法や装置の場合、例えば照明輝度を調整する装置の場合、単にマークのコントラストが最も大きくなる照明輝度を採用しているに過ぎず、十分なマーク検出精度が得られない問題がある。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本発明は、プリント配線基板に設けられた基板マークとマスクに設けられたマスクマークとを画像認識装置により画像認識し、該基板マークとマスクマークに基づいてプリント配線基板とマスクの位置合わせを行う際に、該基板マークとマスクマークとを照明する照明装置において、該照明装置の照明輝度を変更する照明輝度変更装置と、前記基板マークとプリント配線基板のコントラスト及びマスクマークとプリント配線基板のコントラストを検出するコントラスト検出装置と、前記画像認識装置により複数回認識された基板マークとマスクマークの複数の中心座標のバラツキを検出するバラツキ検出装置と、前記照明輝度変更装置により変更された複数の照明輝度について、前記コントラスト検出装置により検出されたコントラストと前記バラツキ検出装置により検出されたバラツキに基づいて、前記複数の照明輝度の中から適正な照明輝度を、適正照明条件として決定する照明条件決定装置と、を備えたことを特徴とする。
上記構成により、コントラストの優れた照明輝度を選択することが出来、しかもバラツキ検出装置により実際に認識された基板マークとマスクマークの複数の中心座標のバラツキに基づいて適正な照明輝度を選択することが出来るため、効率的で高精度な照明条件の決定が可能になる。
なお、照明輝度に加えて照明高さ、照明色との組み合わせによる照明条件を決定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本発明の一実施形態を示す概略図。
【図2】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【図3】本発明の一実施形態を示す部分図。
【図4】本発明の一実施形態の動作を示す説明図。
【図5】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。
【図6】本発明の一実施形態の動作の説明図。
【図7】本発明の一実施形態の動作の説明図。
【図8】本発明の一実施形態の動作の説明図。
【図9】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1はプリント配線基板を製造するための露光装置の全体を示す概略図である。また図2は機能ブロック図、図3は照明装置1部分の詳細図である。
搬入装置91から露光ステージ90上に搬入されたプリント配線基板60は、マスク50に描かれたパターンを露光光源95により露光されて、搬出装置92により搬出され、次工程に送られる。
【0008】
マスク50の上方には、プリント配線基板60の4隅に対応する位置に4台のCCDカメラ3が設けられており、露光の前に、マスク50に描かれたマスクマーク51とプリント配線基板60上に形成された基板マーク61により、マスク50とプリント配線基板60の位置合わせが行われる。露光ステージ90は、XYZ及びθ方向に移動可能になっており、照明装置1によりマスクマーク51と基板マーク61を照明し、CCDカメラ3によりマスクマーク51と基板マーク61を撮像して、両マークが一致するように露光ステージ90を移動させ、マスク50とプリント配線基板60の位置合わせが行われる。
【0009】
照明装置1はリング形状の照明装置であり、CCDカメラ3の周囲からマークを照明するように構成されている。
照明装置1には、図2及び図3に示すように照明輝度変更装置10と照明高さ変更装置11と照明色変更装置12が備えられており、これらは制御装置5により制御されている。なお、7は表示装置、9はその他機構9であり、同様に制御装置5により制御されている。
照明輝度変更装置10はPWM(Pulse Width Modulation)制御により照明装置1の照明の輝度を連続的に変化させることが出来るようになっている。
【0010】
照明高さ変更装置11は、照明装置1の上下方向位置を変化させる駆動機構(図示せず)を有しており、照明装置1の高さ、即ち照明装置1とプリント配線基板60或はマスク50との間の距離(以下照明高さと呼ぶ)を変更する。照明高さ調整は連続的でも、段階的でも良く、この実施形態では2段階の高さ位置をとることができるように構成されている。図3(A)は、照明装置1を高い位置(プリント配線基板60からの距離が大きい位置)に設定した例、図3(B)は低い位置に設定した例を示すものである。
【0011】
照明色変更装置12は、種々の波長の照明光を選択し、変更する構成になっており、この実施形態では照明色として緑色、赤色、近赤外を選択できるようになっている。
【0012】
図4にCCDカメラ3により撮像されるマスクマーク51、基板マーク61の一例を示す。マスクマーク51は黒色のリング形状をなし、基板マーク61はこの例ではビア(孔)であって、黒円に写る。
このマスクマーク51及び基板マーク61と背景になるプリント配線基板60表面とのコントラスト(以下マークコントラストと呼ぶ)が十分にないと、マスクマーク51と基板マーク61の撮像が不可能でマーク認識ができないか或は不十分なものになり、正確な位置合わせができない。
【0013】
そのため、位置合わせに際して、制御装置5は照明輝度変更装置10或はこれに加えて照明高さ変更装置11及び、又は照明色変更装置12を制御して照明装置1の輝度を種々変更し、最適なマークコントラストを得られる照明条件を決定するように構成されている。
照明条件としては、少なくとも照明高さ変更装置11による輝度を変更し、最適の輝度を求める。また、これに加えて照明高さ変更装置11により照明装置1の高さを変更し、最適なマークコントラストを得られる照明装置1の高さを求めても良い。更に加えて照明色変更装置12により照明色を種々変更して、最適な照明色を求めることも可能である。
この実施形態では、制御装置5は照明輝度変更装置10、照明高さ変更装置11、照明色変更装置12、を全て制御して最適なマークコントラストを得られる輝度、照明の高さ、照明色の組み合わせを得るように構成している。
最適なマークコントラストを得られる輝度、照明の高さ、照明色の組み合わせを得る動作は、CCDカメラ3位置の設定時に行うことが可能である。また、プリント配線基板60とマスク50の位置合わせの際に行うことも可能である。
【0014】
図2に示すように、CPUを主体として構成される制御装置5はCCDカメラ3からの画像信号に基づいて、マーク認識装置22によりマスクマーク51、基板マーク61を認識し、更にコントラスト検出/判定装置23により該マスクマーク51とプリント配線基板60表面、基板マーク61とプリント配線基板60表面とのコントラスト(マークコントラスト)を検出、判定し、このマークコントラストに基づき、更に後述するバラツキ検出/判定装置24によるバラツキに基づいて、照明条件決定装置21において最適な照明条件を決定するように構成されている。
コントラストの検出、判定は、マスクマーク51とプリント配線基板60表面、基板マーク61とプリント配線基板60表面との全ての境界点の濃淡差(濃度差)の平均値を求めることにより行う。得られた濃度差の平均値を所定のしきい値と比較し、該平均値がしきい値以下である場合には、コントラストが得られなかったと判定する。
最適な照明条件とは、この実施例では照明装置1の照明の輝度、照明装置1の照明高さ、照明装置1の照明色の組み合わせの中、最も優れたマークコントラストを得られる組み合わせである。
【0015】
照明条件決定装置21により最適な照明条件が得られたら、この照明条件により照明装置1に照明させ、CCDカメラ3によりマスクマーク51と基板マーク61を撮像し、マスク50とプリント配線基板60の位置合わせを行い、その後露光光源95により露光光を照射して露光を実行するように構成されている。
【0016】
制御装置5には、更にコントラスト低下検出装置25とマーク認識不能検出装置26が設けられており、照明条件決定装置21で得た照明条件により、マークコントラストが低下したり、或はマークの認識自体が不可能になったことを検出可能になっている。
また再調整/エラー停止設定装置27を設けており、マークコントラストが低下したり、或はマークの認識自体が不可能になった場合に、再度最適な照明条件を求め直すように再調整するか、或はエラー停止するか設定出来るように構成されている。制御装置5は該設定に従って、再調整或はエラー停止の処理を実行するように構成されている。
【0017】
図5に示すフローチャートにより、動作を説明する。
照明高さと照明色の組み合わせK=1〜Mについて、照明輝度を1パーセントから100パーセントまで、1パーセント刻みで変化させて、CCDカメラ3及びマーク認識装置22によりマーク検出を行い、コントラスト検出/判定装置23によりマークコントラストを検出し、判定する(ステップS1〜S3)。
この実施例では、図6に示すようにNo.1〜6の照明高さと照明色の組み合わせについて、マークコントラストの判定を行っている。
また、この実施例ではマスク50とプリント配線基板60の4隅にマスクマーク51と基板マーク61を配設し、これをカメラ1乃至4の4つのCCDカメラ3を用いて位置合わせを行っている。
なお、照明輝度のパーセントとはPWM(Pulse Width Modulation)制御におけるデューティー比(duty ratio)である。
【0018】
照明条件決定装置21において、各組み合わせ1〜6及び各カメラ1〜4について、最高のマークコントラストが得られた照明輝度を求め(ステップS4)、この照明輝度と照明高さ及び照明色の組み合わせを合格組み合わせとして記憶する(ステップS5)。
【0019】
全ての組み合わせについて、終了したら(ステップS6)、カメラ1〜4の中の1つでもマークコントラストが得られなかった組み合わせをNGとし、他の組み合わせを候補組み合わせとして記憶する(ステップS7)。例えば図6に示すように、組み合わせNo.5は、カメラ2においてマークコントラストが得られていない。即ち、1〜100パーセントの全ての照明輝度において、マークコントラストが得られていない。このような組み合わせNo.5を排除して、残りの組み合わせを候補組み合わせとする。
【0020】
次に候補組み合わせのカメラ1〜4の中の最低値を代表値として選択する(ステップS8)。図7に示すように組み合わせNo.1〜6において各カメラ1〜4で得られたコントラストの中、最も小さい値を代表値として選択する。組み合わせNo.5は前記したように候補組み合わせから排除されている。
【0021】
そして、代表値の中の最大値を基準として、この最大値から所定の値の範囲(照明条件選定許容値)にある組み合わせを最終候補組み合わせとして抽出する(ステップS9)。図8に示すように、代表値の最大値は組み合わせNo.1の230であり、この実施例では照明条件選定許容値を100に設定し、代表値が130以上のものを最終候補組み合わせとして抽出している。この例では、組み合わせNo.1、3、6が最終候補組み合わせとなっている。
【0022】
次に最終候補組み合わせに対して、優先順位P=1〜Nを決定する(ステップS10)。この実施例では、照明高さ>照明色の順位で優先度を設定し、更に照明高さ上昇位置>下降位置の順に優先度を高く設定し、また照明色は緑色>赤色>近赤外の順に優先度を高く設定している。
【0023】
次にバラツキ検出/判定装置24により、前記優先順にマーク中心座標バラツキ判定処理を実行する(ステップS11)。この処理を図9により説明する。
優先順位Pの組み合わせで、カメラ1〜4毎に複数回マスクマーク51と基板マーク61を検出し(ステップS31)、各カメラ毎にマスクマーク51と基板マーク61の中心座標のバラツキ値を検出する(ステップS32)。
このバラツキ値と所定値とを比較し(ステップS33)、全てのカメラについて全てのマスクマーク51と基板マーク61のバラツキがしきい値以下か判定し(ステップS34)、しきい値以下であれば、照明条件決定装置21はその組み合わせを照明条件として採用決定し(ステップS35)、図5のステップS12に移行する。
ステップS34で、全てのカメラ、全てのマスクマーク51と基板マーク61の中、1つでもバラツキがしきい値以下ではない場合には、次の優先順位P=P+1について同じ動作を繰り返す(ステップS36、37)。
全ての優先順位P=Nを実行し、全てのカメラについて全てのマスクマーク51と基板マーク61のバラツキがしきい値以下の組み合わせがない場合には、エラー停止する(ステップS38)。
【0024】
図5に戻り、ステップS11で全てのカメラについて全てのマスクマーク51と基板マーク61のバラツキがしきい値以下の組み合わせが検出されたら、その組み合わせでアライメント動作を実行する(ステップS12)。
【0025】
アライメント処理中に、マーク認識不能検出装置26によりマーク認識不能が検出されたら、再調整/エラー停止設定装置27により再調整モードが設定されているか否か判定し(ステップS15)、設定されていればステップS1に戻り同じ動作を繰り返す。設定されていない場合には、エラー停止する(ステップS16)。
またコントラスト低下検出装置25によりマークコントラストの低下が検出された場合にも、同様にステップS15に飛ぶ(ステップS14)。
【符号の説明】
【0026】
1:照明装置、3:CCDカメラ、5:制御装置、7:表示装置、9:その他機構、10:照明輝度変更装置、11:照明高さ変更装置、12:照明色変更装置、20:指令入力装置、21:照明条件決定装置、22:マーク認識装置、23:コントラスト検出/判定装置、24:バラツキ検出/判定装置、25:コントラスト低下検出装置、26:マーク認識不能検出装置、27:再調整/エラー停止設定装置、50:マスク、51:マスクマーク、60:プリント配線基板、61:基板マーク、90:露光ステージ、91:搬入装置、92:搬出装置、95:露光光源。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリント配線基板に設けられた基板マークとマスクに設けられたマスクマークとを画像認識装置により画像認識し、該基板マークとマスクマークに基づいてプリント配線基板とマスクの位置合わせを行う際に、該基板マークとマスクマークとを照明する照明装置において、
該照明装置の照明輝度を変更する照明輝度変更装置と、
前記基板マークとプリント配線基板のコントラスト及びマスクマークとプリント配線基板のコントラストを検出するコントラスト検出装置と、
前記画像認識装置により複数回認識された基板マークとマスクマークの複数の中心座標のバラツキを検出するバラツキ検出装置と、
前記照明輝度変更装置により変更された複数の照明輝度について、前記コントラスト検出装置により検出されたコントラストと前記バラツキ検出装置により検出されたバラツキに基づいて、前記複数の照明輝度の中から適正な照明輝度を、適正照明条件として決定する照明条件決定装置と、
を備えたことを特徴とする位置合わせ用照明装置。
【請求項2】
プリント配線基板に設けられた基板マークとマスクに設けられたマスクマークとを画像認識装置により画像認識し、該基板マークとマスクマークに基づいてプリント配線基板とマスクの位置合わせを行う際に、該基板マークとマスクマークとを照明する照明装置において、
該照明装置の照明輝度を変更する照明輝度変更装置と、
該照明装置の前記プリント配線基板とマスクに対する距離を変更する照明高さ変更装置と、
前記基板マークとプリント配線基板のコントラスト及びマスクマークとプリント配線基板のコントラストを検出するコントラスト検出装置と、
前記画像認識装置により複数回認識された基板マークとマスクマークの複数の中心座標のバラツキを検出するバラツキ検出装置と、
前記照明輝度変更装置により変更される複数の照明輝度と前記照明高さ変更装置により変更される複数の照明高さの複数の組み合わせについて、前記コントラスト検出装置により検出されたコントラストと前記バラツキ検出装置により検出されたバラツキに基づいて、前記複数の組み合わせの中から適正な組み合わせを、適正照明条件として決定する照明条件決定装置と、
を備えたことを特徴とする位置合わせ用照明装置。
【請求項3】
プリント配線基板に設けられた基板マークとマスクに設けられたマスクマークとを画像認識装置により画像認識し、該基板マークとマスクマークに基づいてプリント配線基板とマスクの位置合わせを行う際に、該基板マークとマスクマークとを照明する照明装置において、
該照明装置の照明輝度を変更する照明輝度変更装置と、
該照明装置の前記プリント配線基板とマスクに対する距離を変更する照明高さ変更装置と、
該照明装置の照明色を変更する照明色変更装置と、
前記基板マークとプリント配線基板のコントラスト及びマスクマークとプリント配線基板のコントラストを検出するコントラスト検出装置と、
前記画像認識装置により複数回認識された基板マークとマスクマークの複数の中心座標のバラツキを検出するバラツキ検出装置と、
前記照明輝度変更装置により変更される複数の照明輝度と前記照明高さ変更装置により変更される複数の照明高さと前記照明色変更装置により変更される複数の照明色の複数の組み合わせについて、前記コントラスト検出装置により検出されたコントラストと前記バラツキ検出装置により検出されたバラツキに基づいて、前記複数の組み合わせの中から適正な組み合わせを、適正照明条件として決定する照明条件決定装置と、
を備えたことを特徴とする位置合わせ用照明装置。
【請求項4】
前記照明条件決定装置が、
前記コントラスト検出装置により検出されたコントラストに基づいて、最初に候補適正照明条件を決定し、
次に前記バラツキ検出装置により検出されたバラツキに基づいて、前記候補適正照明条件の中から適正照明条件を決定する、
請求項1又は2又は3の位置合わせ用照明装置。
【請求項5】
前記請求項1又は2又は3又は4の位置合わせ用照明装置を備えたプリント配線基板用の露光装置。

【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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【公開番号】特開2012−98641(P2012−98641A)
【公開日】平成24年5月24日(2012.5.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−248117(P2010−248117)
【出願日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【出願人】(300091670)株式会社アドテックエンジニアリング (23)
【Fターム(参考)】