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CN102466983B - 用于对准的照明装置和具有该照明装置的曝光装置 - Google Patents

用于对准的照明装置和具有该照明装置的曝光装置 Download PDF

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CN102466983B CN201110346598.6A CN201110346598A CN102466983B CN 102466983 B CN102466983 B CN 102466983B CN 201110346598 A CN201110346598 A CN 201110346598A CN 102466983 B CN102466983 B CN 102466983B
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Abstract

本发明涉及用于对准的照明装置和具有该照明装置的曝光装置。在CCD摄像机(3)周围对标记进行照明的环形照明装置(1)具有：照明装置(1)、照明亮度控制装置(10)、照明高度控制装置(11)、照明颜色控制装置(12)以及控制上述这些装置的控制器(5)，所述照明装置1在照明高度和照明颜色的组合为K＝1到M，且将照明亮度以1％为一步，从1％变为100％的情况下，通过CCD摄像机(3)对标记进行检测，并且由对比度检测/确定装置(23)对标记对比度进行检测以及由变换检测/确定装置(24)对变化进行检测，随后基于所述变化确定最佳照明条件。

Description

用于对准的照明装置和具有该照明装置的曝光装置
技术领域
本发明涉及用于对准的照明装置和具有该照明装置的曝光装置。
背景技术
光刻法已应用于制造印制电路板，其中由曝光装置将预定图案以光刻方式印制在涂布有诸如光刻胶的感光材料的基板表面上，此后通过蚀刻工艺在基板上形成该图案。
在由曝光装置进行曝光时，通常必须通过使用图像检测装置来使光掩模和电路板对准，所述图像检测装置诸如用于摄像的CCD摄像机和照明装置。
印制电路板的图案已变得微细化，并且已采用可以制成微孔的激光成孔，因此现在通常利用形成微孔的激光成孔装置来制造印制电路板上的对准标记。
此外，在印制电路板的生产中，越来越多地采用“多品种少量生产”(high-mixlow-volume production)，并且所述板上的抗蚀剂的类型和抗蚀剂的面积根据所述板的类型而改变。
所述板上的通过激光成孔装置制成的所述对准标记与所述板的表面略微不同，并且无法充分精确地对所述对准标记进行摄像。此外，所述板的其它条件由于所述“多品种少量生产”而发生变化，这也是难以对对准标记进行精确摄像的原因之一。
为了精确识别标记，已经提出了大量方法和装置，例如用于调节照明的亮度或者照明的高度、或者用于改变光颜色的方法和装置。
相关技术
1、日本特开第2006-251571号公报
2、日本特开平第10-62134号公报
3、日本特开第2001-272774号公报
发明内容
然而用于调节照明亮度的装置和方法不足以精确地检测对准标记，这是因为相关技术仅选择能够提供所述标记与板表面之间的最高对比度的照明亮度。
本发明的用于对准的照明装置，在通过图像识别装置识别设置在印制电路板上的板标记和设置在掩模上的掩模标记，以基于所述板标记和所述掩模标记将所述印制电路板与所述掩模对准时，用于对所述板标记和所述掩模标记进行照明。所述照明装置包括：照明亮度控制装置，其用于改变所述照明装置的亮度；对比度检测装置，其用于检测所述板标记与所述印制电路板之间的对比度，并且用于检测所述掩模标记与所述印制电路板之间的对比度；变化检测装置，其用于检测诸如由图像识别装置多次识别出的所述板标记和所述掩模标记的中心坐标的位置变化；照明条件判定装置，其用于基于由所述对比度检测装置所检测到的对比度和由所述变化检测装置所检测到的变化，在所述照明亮度控制装置所改变的多个亮度中，确定适当照明亮度作为适当照明条件。
本发明的照明装置不仅基于亮度而且还基于由标记识别装置实际识别出的掩模标记和板标记的位置变化来确定最佳照明条件。因此，这样确定的照明条件是可靠的。
可以增加照明的高度和照明的颜色作为照明条件的参数。
附图说明
图1是本发明实施方式的示意图。
图2是实施方式的框图。
图3是实施方式的局部视图。
图4是实施方式的示例图。
图5是示出了实施方式的操作的流程图。
图6是示出了对于组合1到6，各摄像机的最大对比度的列表。
图7是示出了组合的代表值(对比度)。
图8是示出了组合的对比度值的示例图。
图9是示出了实施方式的操作的流程图。
标记说明
1：照明装置，3：CCD摄像机，5：控制器，7：显示器，9：其它结构，10：照明亮度控制装置，11：照明高度控制装置，12：照明颜色控制装置，20：指令输入装置，21：照明条件判定装置，22：标记识别装置，23：对比度检测/确定装置，24：变化检测/确定装置，25：对比度降低检测器，26：标记无法识别检测器；27：重新调整/错误停止装置，50：掩模，51：掩模标记，60：印制电路板，61：板标记，90：曝光台，91：载入装置，92：载出装置，95：曝光光源。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明。图1示出用于制造印制电路板的曝光装置的概况。图2示出了框图，而图3示出了照明装置1的详情。
由光源95，利用掩模50上绘制的图案对由载入装置91运送到曝光台90上的印制电路板60进行曝光，随后通过载出装置92将印制电路板60传送到下一工艺。
四个CCD摄像机3被设置在掩模50上方与印制电路板60的四个角相对应的位置上。在曝光前，利用绘制在掩模50的角部上的掩模标记51和形成在印制电路板60的角部上的板标记61来执行掩模50与印制电路板60之间的对准。曝光台90可以在XYZ以及θ方向上移动，并且掩模标记51和板标记61可由照明装置1照亮。CCD摄像机3对掩模标记51和板标记61分别进行摄像，并且曝光台90移动以使得掩模标记51和板标记61重叠。
照明装置1是照亮CCD摄像机3周围的标记的环形照明装置。
如图2和图3中所示，照明装置1设置有由控制器5控制的照明亮度控制装置10、照明高度控制装置11以及照明颜色控制装置12。7是显示器并且9是其它结构，显示器7和其它结构9也由控制器5来控制。
照明亮度控制装置10可以通过脉宽调制(PWM)连续改变照明装置1的亮度。
照明高度控制装置11具有驱动机构(未示出)，所述驱动机构改变照明装置1的位置的高度从而改变照明装置1的高度，即照明装置1与印制电路板60或者掩模50之间的距离。高度的改变可以是连续改变也可以是逐级改变，在本实施方式中，可以选择照明装置1的两个高度位置。图3中(A)示出了设置在较高位置(从印制电路板60到掩模50的距离更长)处的照明装置1，而图3中(B)示出了设置在较低位置处的照明装置1。
照明颜色控制装置12选择具有不同波长的光中一种光，在本实施方式中照明颜色控制装置12可以选择绿光、红光以及近红外线光中的一种。
图4中示出了由CCD摄像机3所拍摄的掩模标记51和板标记61的一个示例。掩模标记51是黑色环而板标记61是拍摄显示为黑色圆的通孔。
印制电路板60的表面与掩模标记51或者板标记61之间的对比度(此后称为“标记对比度”)需要足以对掩模标记51和板标记61进行识别和拍摄，以便执行可靠的对准。
控制器5控制照明亮度控制装置10，此外还控制照明高度控制装置11和/或照明颜色控制装置12以改变照明装置1的亮度、颜色以及高度，并且决定能够提供标记的好的标记对比度和可靠的标记识别度的最适当照明条件。
至少需要由照明亮度控制装置10改变亮度来获得最佳亮度。此外，通过用照明高度控制装置11改变照明装置1的高度，可以获得照明装置1的能够提供最佳标记对比度的适当高度。
此外，通过用照明颜色控制装置12改变颜色，可以获得提供最佳标记对比度的适当照明颜色。
在本实施方式中，控制器5对照明亮度控制装置10、照明高度控制装置11以及照明颜色控制装置12进行控制，并且组合出能够提供最佳标记识别度的亮度、照明高度以及照明颜色的组合。
可以在设置CCD摄像机3的位置时，或者在使印制电路板60和掩模50对准时，执行用于组合出能够提供最佳标记识别度的亮度、照明高度以及照明颜色的组合的操作。
如图2所示，包括主CPU的控制器5通过标记识别装置22基于来自CCD摄像机3的图像信号来识别掩模标记51和板标记61，并且检测并确定印制电路板60的表面与掩模标记51之间的标记对比度，以及印制电路板60的表面与板标记61之间的标记对比度。控制器5进一步利用照明条件判定装置21基于所述标记对比度和来自变化检测/确定装置24的变化值来自确定最佳照明条件。
通过计算印制电路板60的表面与板标记61的边界处以及印制电路板60的表面与掩模标记51的边界处的明暗差的平均值，进行对比度的检测和确定。将该平均值与特定阈值相比较，当平均值小于阈值时，控制器5和对比度检测/确定装置23确定不存在对比度。
最佳照明条件指的是照明装置1的能够提供实际识别的标记的较小位置变化的亮度、高度以及颜色的组合。
在照明条件判定装置21确定了最佳照明条件后，利用所确定的照明条件来执行对准操作。利用所确定的照明条件对掩模标记51和板标记61进行拍摄，并对掩模标记51和板标记61进行对准，随后通过来自曝光光源95的曝光光线来执行曝光操作。
控制器5进一步与对比度降低检测器25和标记无法识别检测器26相连接。对比度降低检测器25检测在照明条件判定装置21所确定的条件下标记对比度的降低，并且标记无法识别检测器26检测是否变得不可能识别标记。
与控制器5连接的还有重新调整/错误停止装置27。重新调整/错误停止装置27在发生所述标记对比度的下降和/或不可能识别标记时，选择是应该再次执行用于获得最佳照明条件的处理还是应该停止曝光操作。
利用图5所示的流程图来说明本实施方式的操作。
在照明高度和照明颜色的组合为K＝1-M的情况下，将照明亮度以1％为一步，从1％变到100％。
在每个亮度下，由CCD摄像机3和标记识别装置22检测标记并且由对比度检测/确定装置23来检测标记对比度(步骤S1-S3)。
在本实施方式中，针对如图6所示的照明高度和颜色的第1到第6组合，评估标记对比度。
在本实施方式中，掩模标记51和板标记61分别设置在掩模50和印制电路板60的四角上，并且摄像机1到4的四个CCD摄像机3用于对准。
照明亮度的所述百分比指的是PWM(脉宽调制)控制中的占空比(duty ratio)。
随后在照明条件判定装置21处确定组合1到6和摄像机1到4中提供最佳标记对比度的照明亮度(步骤S4)。并且存储亮度、高度以及颜色的组合作为合格组合(步骤S5)。
在试验过全部组合后(步骤S6)，将摄像机1到4中即使有一个摄像机无法提供标记对比度的这种组合确定为NG，并且将其他组合确定并且存储为候选组合(步骤S7)。例如，如图6中所示，第5组合在摄像机2处无法提供标记对比度。就是说，对于照明对比度的1％到100％的所有百分比，第5组合无法获得标记对比度。然后，排除第5组合，并且其他组合变为候选组合。
接下来，如图7所示，选择针对摄像机1到4的候选组合第1到第6每个中的最低值作为代表值。如前文所述，第5组合被排除在候选组合之外。
随后从代表值之中的最大值开始，在特定范围值(照明条件的允许选择值)内，从候选组合中选择最终候选组合(步骤S9)。如图8中所示，代表值中的最大值是第1组合的230，并且在本实施方式中，特定范围(照明条件的允许选择值)被设置为100。选择代表值超过130的组合作为最终候选组合。在本示例中，选择第1组合、第3组合以及第6组合作为最终候选组合。
接下来，针对最终候选组合，确定优先级P＝1到N(步骤S10)。在本实施方式中按照高度＞颜色并且照明高度的高位置＞低位置的顺序，来设置高级别的优先级。对于照明颜色，按照绿色＞红色＞近红外线的顺序设置更高优先级。
接下来，按照所述优先级的顺序，执行标记中心的坐标变化的判断处理(步骤S11)。参照图9对所述处理进行说明。
针对优先级P的组合，分别由摄像机1到4多次检测掩模标记51和板标记61(步骤S31)，并且针对摄像机分别计算掩模标记51和板标记61的中心坐标的变化(步骤S32)。
将变化值与特定阈值相比较(步骤S33)，并且判断针对各摄像机的掩模标记51和板标记51的全部位置变化是否都小于阈值(步骤S34)。在全部变化都小于阈值的情况下，照明条件判定装置21确定所述组合为合格条件并采用所述组合(步骤S35)，随后前进到图5的步骤S12。
在步骤S34，如果全部摄像机中存在一个或者更多个变化值没有超过所述阈值，则针对下一优先级P＝P+1重复执行相同操作(步骤S36，37)。
在针对全部优先级P＝N执行操作后，如果针对全部摄像机、掩模标记51以及板标记61不存在低于阈值的变化，则停止所述装置。
在图5中的步骤S11处，如果针对所有摄像机、掩模标记51以及板标记61，存在所有变化均小于所述阈值的组合，则利用所述组合进行对准(步骤S12)。
在对准处理中，当标记无法识别检测器26检测到标记识别变得不可能时，控制器5检查重新调整/错误停止装置27是否设置了重新调整模式(步骤S15)。如果设置了，则控制器5返回步骤S1并重复相同操作。如果未设置，则控制器5停止操作(步骤S16)。
此外，当对比度降低检测器25检测到标记对比度下降时，控制器5也进入步骤S15(步骤S14)。

Claims (5)

1.一种用于对准的照明装置，其用于在通过图像识别装置识别设置在印制电路板(60)上的板标记(61)和设置在掩模(50)上的掩模标记(51)以基于所述板标记(61)和所述掩模标记(51)使所述印制电路板(60)和所述掩模(50)对准时，对所述板标记(61)和所述掩模标记(51)进行照明，所述照明装置包括：
照明亮度控制装置，其用于改变照明装置的亮度；
对比度检测装置，其用于检测所述板标记与所述印制电路板之间的对比度，以及所述掩模标记与所述印制电路板之间的对比度；
变化检测装置，其用于检测由所述图像识别装置多次识别出的所述板标记和所述掩模标记的位置变化；以及
照明条件判定装置，其用于基于所述对比度检测装置所检测的对比度和所述变化检测装置所检测的变化，在所述照明亮度控制装置所改变的多个亮度之中确定适当照明亮度作为适当照明条件。
2.一种用于对准的照明装置，其用于在通过图像识别装置识别设置在印制电路板上的板标记和设置在掩模上的掩模标记以基于所述板标记和所述掩模标记使所述印制电路板和所述掩模对准时，对所述板标记和所述掩模标记进行照明，所述照明装置包括：
照明亮度控制装置，其用于改变所述照明装置的亮度，
照明高度控制装置，其用于改变所述照明装置相对于所述印制电路板和所述掩模的照明距离，
对比度检测装置，其用于检测所述板标记与所述印制电路板之间的对比度，以及所述掩模标记与所述印制电路板之间的对比度，
变化检测装置，其用于检测由所述图像识别装置多次识别出的所述板标记和所述掩模标记的位置变化，
照明条件判定装置，其用于基于所述对比度检测装置所检测的对比度和所述变化检测装置所检测的变化，在所述照明亮度控制装置所改变的亮度与所述照明高度控制装置所改变的照明距离二者的多个组合之中确定适当组合作为适当照明条件。
3.一种用于对准的照明装置，其用于在通过图像识别装置识别设置在印制电路板上的板标记和设置在掩模上的掩模标记以基于所述板标记和所述掩模标记使所述印制电路板和所述掩模对准时，对所述板标记和所述掩模标记进行照明，所述照明装置包括：
照明亮度控制装置，其用于改变所述照明装置的亮度，
照明高度控制装置，其用于改变所述照明装置相对于所述印制电路板和所述掩模的照明距离，
照明颜色控制装置，其用于改变所述照明装置的照明颜色，
对比度检测装置，其用于检测所述板标记与所述印制电路板之间的对比度，以及所述掩模标记与所述印制电路板之间的对比度，
变化检测装置，其用于检测由所述图像识别装置多次识别出的所述板标记和所述掩模标记的位置变化，
照明条件判定装置，其用于基于所述对比度检测装置所检测的对比度和所述变化检测装置所检测的变化，在所述照明亮度控制装置所改变的亮度、所述照明高度控制装置所改变的照明距离以及所述照明颜色控制装置所改变的照明颜色三者的多个组合之中确定适当组合作为适当照明条件。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于对准的照明装置，其中：
所述照明条件判定装置首先基于所述对比度检测装置所检测的对比度来确定适当照明条件的候选，然后基于所述变化检测装置所检测的变化，在所述候选中确定所述适当照明条件。
5.一种曝光装置，其具有根据权利要求1-4任一项所述的用于对准的照明装置。
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