(57)【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、
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；  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、最初に候補組み合わせを決定し、  次に前記バラツキ検出装置により前記候補組み合わせのバラツキを検出し、該検出されたバラツキに基づいて、前記候補組み合わせの中から適正組み合わせを決定し、これを適正照明条件として決定する、
位置合わせ用照明装置。
【請求項２】
前記照明条件決定装置は、
前記候補組み合わせに対して、照明高さ＞照明色の順位で優先度を決定し、更に照明高さについては上昇位置＞下降位置の順に優先度を高く設定し、また照明色については緑色＞赤色＞近赤外の順に優先度を高く設定して優先順位を決定し、 
前記バラツキ検出装置により前記優先順位順に前記候補組み合わせのバラツキを検出し、バラツキがしきい値以下の場合、該候補組み合わせを適正照明条件として決定する、
請求項１の位置合わせ用照明装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２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。
【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、本発明の位置合わせ用照明装置は、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、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；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、最初に候補組み合わせを決定し、次に前記バラツキ検出装置により前記候補組み合わせのバラツキを検出し、該検出されたバラツキに基づいて、前記候補組み合わせの中から適正組み合わせを決定し、これを適正照明条件として決定する、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、  前記照明条件決定装置は、
前記候補組み合わせに対して、照明高さ＞照明色の順位で優先度を決定し、更に照明高さについては上昇位置＞下降位置の順に優先度を高く設定し、また照明色については緑色＞赤色＞近赤外の順に優先度を高く設定して優先順位を決定し、
前記バラツキ検出装置により前記優先順位順に前記候補組み合わせのバラツキを検出し、バラツキがしきい値以下の場合、該候補組み合わせを適正照明条件として決定する、ように構成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。
【図１】
0005506634.tif 000002
【図２】
0005506634.tif 000003
【図３】
0005506634.tif 000004
【図４】
0005506634.tif 000005
【図５】
0005506634.tif 000006
【図６】
0005506634.tif 000007
【図７】
0005506634.tif 000008
【図８】
0005506634.tif 000009
【図９】
0005506634.tif 000010