CN101738881B - 两段式上下板影像精密对位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种两段式上下板影像精密对位方法及其装置，该影像精密对位装置主要是包括一承载平台、一组预对位取像组件、一组细对位取像组件以及一内建影像分析程序及驱动控制程序的控制组件，该影像精密对位方法是先提供一组复合标记，该复合标记包含有设于上板的数个预对位上标记及数个细对位上标记，以及设于下板的数个预对位下标记及数个细对位下标记，之后，于确认上下板进入启始对位位置后，先以低倍率影像判断及位置补偿手段进行上下板间的快速预对位，接着再以高倍率影像判断及位置补偿手段进行上下板间的精密对位，藉此两段式影像精密对位的机制，使其在上下板间对位控制过程，具有对位快速而精密且操作便利等功效。

Description

两段式上下板影像精密对位方法及装置

技术领域

本发明是关于影像精密对位的方法及装置，尤指一种可应用于半导体产业(如：晶圆制造、LED、...)、液晶显示器(如：TFT-LCD)、太阳能电池(Solar Cell)、印刷电路板(PCB/FPCB)、精密网版印刷、压印、转印、以及其它精密制程等技术领域中，并以两段式影像对位手段达到对位快速且高精密度等功效的对位方法及装置。

背景技术

一般双层板上下对位的技术应用甚广，如半导体、平面显示器、印刷电路板...等技术领域。由于前述各技术领域朝向小型精密化发展，故在前述各技术领域中，双层板间上下对位的精密度，更是关键的所在。以电子产业各类曝光机为例，光罩与下板间的精密对位，为其重要的关键技术，因此若能有效掌握此精密对位的关键技术，并能有效缩短其精密对位时间，即能大幅降低其制造成本。

目前已知上下板精密对位的相关技术概包含以下数种：

其一、是应用晶圆曝光系统中的曝光对位装置，其实施方式是令晶圆与光罩于进行曝光步骤前完成准位固定，再透过影像撷取手段将晶圆与光罩间的对位情形呈现于显示器的画面上，再由人工以视觉判断方式进行调整晶圆与光罩间的相对位置误差的修正。但该人工对位的作业方式，在操作上相当耗时费事。

其二、是应用于半导体产生的曝光制程中，其主要是于光罩及底层材料上各设置多个标记，用以配合可视化计算机辅助判断的方式达到对位的目的。但多数标记同时以可视化计算机辅助判断手段来对位，虽可达到减少对位的误差，提高对位的精度，但是，这些标记是一次同时进行多个标记的影像撷取及影像比对判断的步骤，其优点虽采取多组标记进行对位判断，其对位程序及精度较为严谨，但是影像处理的协同作业较为复杂，对位时间相对较长，而不符实际需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种两段式上下板影像精密对位方法及装置，以克服先前技术的对位精度不佳或进行精密对位费时等问题，以期提供一项对位快速而精密且操作便利者。

为达成前述目的，本发明所设计的两段式上下板影像精密对位方法是对上、下板先行提供一组复合标记，该复合标记包含有设于上板预定位置处的数个预对位上标记及数个细对位上标记，以及设于下板预定位置处的数个预对位下标记及数个细对位下标记，该精密对位方法的执行程序是包含：

确认上板及下板是否进入启始对位位置；

预对位及位置误差补偿程序，是以低倍率影像判断手段进行上下板间的预对位，且于判断下板的各预对位下标记与上板相对应的预对位上标记有位置误差时，令上、下板中的任一位移而进行位置补偿，直至每一预对位下标记分别与相对应的预对位上标记对准；

细对位及位置误差补偿程序，是以高倍率影像判断手段进行上下板间的细对位，且于判断下板的各细对位下标记与上板相对应的细对位上标记有位置误差时，令上、下板中的任一位移进行位置补偿，直至每一细对位下标记分别与相对应的细对位上标记对准，完成上下板间的精密对位。

本发明另一设计的两段式上下板影像精密对位装置是包含：

一承载组件，其包含一承载平台及一用以驱动承载平台位移的驱动器；

一预对位取像组件，其包含数个低倍率影像撷取器，该数个低倍率影像撷取器分别装设于该承载平台上方的预对位置处；

一细对位取像组件，其包含数个高倍率影像撷取器，该数个高倍率影像撷取器分别装设于该承载平台上方的细对位置处；以及

一控制组件，其包含一内建有影像分析程序以及驱动控制程序的处理器，该控制组件分别电性连接该承载组件的驱动器、预对位取像组件以及细对位取像组件。

本发明通过前述两段式上下板影像精密对位方法及其装置，其特点至少包含有：

1.可对上、下板间的对位提供一项执行简便且精密对位的方式。

2.本发明是先以低倍率影像判断手段进行上、下板的预对位上标记及预对位下标记间的预对位，并作初步性必要的位置补偿，接着再以高倍率影像判断手段进行上、下板的细对位上标记、细对位下标记间的细对位，及必要位置补偿，作精密的对位，藉此，使该上、下板间精密对位具有执行快速，且具有高度的准确度，相对于习知精密对位技术即具有大幅缩短其精密对位的时间，进而缩短上下板的制程时间，提升生产效率。

3.本发明是预对位及细对位采取同一的设计方法、同一类对位标记仅大小尺寸不同，以及以相同的影像判断处理方法，使其在执行上具有高度的方便性。

附图说明

图1是本发明两段式上下板影像精密对位装置的一较佳实施例的方块示意图。

图2是本发明两段式上下板影像精密对位装置的一较佳实施例的平面示意图。

图3—6是本发明于上下板上设置的预对位上标记、细对位上标记、预对位下标记及细对位下标记的各种较佳实施例平面示意图。

图7是本发明两段式上下板影像精密对位方法的流程图。

【主要组件符号说明】

1--承载组件              10--承载平台

11--驱动器

2--预对位取像组件        20--低倍率影像撷取器

3--细对位取像组件        30--高倍率影像撷取器

4—控制组件41--处理器

42--显示器

50--预对位上标记         51--细对位上标记

50’--预对位下标记       51’—细对位下标记

6--上板

7--下板

具体实施方式

本发明是包含一种两段式上下板影像精密对位方法及其装置，该影像精密对位装置主要是包含一承载组件1、一预对位取像组件2、一细对位取像组件3以及一控制组件4，该影像精密对位装置是结合一组成形于上、下板67上的复合标记，进行上、下板67间的精密对位，其中：

该组复合标记是包含数个预对位上标记50、数个细对位上标记51、数个预对位下标记50’以及数个细对位下标记51’，所述的数预对位上标记50及数个细对位上标记5l是分别成形于该上板6上的各预定位置处，所述的数个预对位下标记50’及数个细对位下标记51’则是分别成形于该下板7上的各预定位置处，于上、下板67准确对位时，所述的预对位下标记50’是对应于预对位上标记50，所述的细对位下标记51’是对应于细对位上标记51，所述的细对位上标记51小于预对位上标记50，预对位下标记50’及细对位下标记51’的大小，是分别对应于预对位上标记50及细对位上标记51的尺寸大小；前述的预对位上标记50、细对位上标记51的形状可为圆形、多边形或其它可取得其形心坐标的几何形状，较佳地，前述预对位上标记50、细对位上标记51的形状为左右及上下对称的几何形状，该预对位下标记50’、细对位下标记51’的形状可为十字形、方形、三角形或其它可取得其形心坐标的几何形状，较佳地，前述预对位下标记50’、细对位下标记51’的形状为左右及上下对称的几何形状，如图3所示的较佳实施例，所述的预对位上标记50、细对位上标记51可为方形标记，所述的预对位下标记50’、细对位下标记51’为十字形标记，前述的预对位上标记50、细对位上标记51以设于上板6周侧边或角隅处为佳，前述的预对位下标记50’、细对位下标记51’以设于下板7周侧边或角隅处为佳。

请参考图1、2，该承载组件1是包含一承载平台10以及一驱动器11，该承载平台10可为所述的下板7，或提供下板7置放固定其上的载体，该驱动器11可连接该承载平台10，用以驱动该承载平台位移，其中该驱动器11可驱动该承载平台10于X、Y轴方向移动，或进一步作θ角度旋转等位移，或可进一步驱动该承载平台10作Z轴方向的位移，且该驱动器11电性连接该控制组件4。

该预对位取像组件2是包含数个低倍率或低分辨率影像撷取器20，该数个低倍率影像撷取器20分别装设于该承载平台10上方的预对位置处，且连接该控制组件4，该数个低倍率影像撷取器20可分别对承载平台10上的上、下板67预定位置各预对位上标记位置撷取影像，并将其撷取所得的影像资料传送至该控制组件4中。

该细对位取像组件3是包含数个高倍率或高分辨率影像撷取器30，该数个高倍率影像撷取器30分别装设于该承载平台10上方的细对位置处，且连接该控制组件4，该数个高倍率影像撷取器30可分别对承载平台10上方的上、下板67预定位置各细对位上标记位置撷取影像，并将其撷取所得的影像资料传送至该控制组件4中，所述的数个高倍率影像撷取器30可分别配置于各低倍率影像撷取器20侧边。

该控制组件4是包含一内建有影像分析程序以及驱动控制程序的处理器，其中利用影像分析程序分别对预对位取像组件2及细对位取像组件3所撷取的影像进行分析判断，另以驱动控制程序执行上下板7的任一进行位置补偿的控制，或者，该控制组件4尚可进一步包含一显示器42，该显示器42且电性连接该处理器41，用以显示该预对位取像组件2及细对位取像组件3所撷取的影像画面。

本发明所设计的两段式上下板影像精密对位方法，其是用以令上、下板67得以达到高精密度对位的目的，该精密对位方法可搭配前述的影像精密对位装置来执行，而该方法是先对欲待精密对位的上、下板67提供一组复合标记，该复合标记包含有设于上板6上的数个预对位上标记50及数个细对位上标记51，以及设于下板7上的数个预对位下标记50’及数个细对位下标记51’，当上板6及下板7于正确对位的状态下，各预对位下标记50’是恰好位于相对应的预对位上标记50下方处，各细对位下标记51’则是恰好位于相对应的细对位上标记51下方处。如图7所示，该精密对位方法的执行程序是包含：

确认上板6及下板7是否进入启始对位位置，所述的上板6及下板7可透过机械传动手段进入启始对位位置处，而被确认，其中可令上板6、下板7中的一设定为固定的板体，另一设定为可被驱动位移的板体，以便于进行上、下板67间相对位置的位置补偿位移，于本较佳实施例中，可设定该上板6为固定的板体，下板7为可被驱动位移的板体，并设置于前述装置的承载平台10上；

预对位及位置误差补偿程序，其是以低倍率影像判断手段进行预对位，并于判断任一预对位下标记50’相对于所对应的预对位上标记50有位置误差时，即驱动上、下板67中的任一位移以进行位置补偿，其中，是以数个低倍率影像撷取器20分别撷取上板6各预对位上标记50处的影像，并传送至控制组件4的处理器中，由处理器以其内建的影像分析处理程序判断各预对位下标记50’是否完全与所对应的预对位上标记50对准，在本较佳实施例中，是以一预对位上标记50的形心坐标与所对应预对位下标记50’的形心坐标来判断该预对位上标记50与所对应预对位下标记50’两者是否对准，当两者的形心坐标相同时，即表示该预对位上标记50与所对应预对位下标记50’两者对准，经判断任一预对位下标记50’未与所对应的预对位上标记50对准时，由处理器计算出预对位下标记50’相对于所对应的预对位上标记50的偏移量，进而由处理器内建的驱动程序驱动可移动的板(上板或下板)位移进行位置补偿，直至各预对位下标记50’与相对应的预对位上标记50对准为止，于本较佳实施例中，可驱动下板7位移进行位置补偿；以及

细对位及位置误差补偿程序，其是以高倍率影像判断手段进行细对位，并于判断任一细对位下标记51’相对于所对应的细对位上标记51有位置误差时，即驱动上、下板67中的任一位移以进行位置补偿，其中，是以数个高倍率影像撷取器30分别撷取上板6各较小的细对位上标记51处的影像，并传送至控制组件4的处理器中，由其处理器以内建的影像分析处理程序判断各细对位下标记51’是否都与所对应的细对位上标记51对准，在本较佳实施例中，是以一细对位上标记51的形心坐标与所对应细对位下标记51’的形心坐标来判断该细对位上标记51与所对应细对位下标记51’两者是否对准，当两者的形心坐标相同时，即表示该细对位上标记51与所对应细对位下标记51’两者对准，经判断任一细对位下标记51’未与所对应的细对位上标记51对准时，由处理器计算出各细对位下标记51’相对于所对应的细对位上标记51的偏移量，接着由处理器内建驱动程序驱动可移动的板(上板或下板)位移进行位置补偿，直至各细对位下标记51’与相对应的细对位上标记51对准为止，于本较佳实施例中，是驱动下板7位移进行位置补偿，并经判断各细对位下标记51’与相对应细对位上标记51对准时，即表示该上、下板67已达到精密对位。

之后，待上、下板67进行加工程序完成后，再进一步判断是否有下一组上、下板67进行精密对位，如此，反复循环，直至结束。

前述中，处理器计算各预对位下标记50’相对于所对应的预对位上标记50的偏移量，以及各细对位下标记51’相对于所对应的细对位上标记51的偏移量时，是通过几何运算技术手段，求得上、下板67各预对位下标记50’及细对位下标记51’的形心坐标与相对应的预对位上标记50、细对位上标记51的形心坐标间的X方向、Y方向位置偏差量以及角度偏差量，接着由处理器内建的驱动程序依据前述的位置偏差量及角度偏差量，驱动可移动的板(上板或下板)移动或转动进行位置的修正。

在本较佳实施例中，预对位及位置误差补偿程序是以各预对位下标记50’的形心坐标及所对应的预对位上标记50的形心坐标来判断上、下板67间的偏移量；细对位及位置误差补偿程序是以各细对位下标记51’的形心坐标及所对应的细对位上标记51的形心坐标来判断上、下板67间的偏移量，然而，可供判断上、下标记间的偏移量的方法尚有多种，因此不应以本较佳实施例所述的特定态样而囿限的。

综上所述，本发明通过前述两段式上下板影像精密对位方法及装置，其是令预对位及细对位采取同一的方法、同一类对位标记仅大小尺寸不同，以及使用相同的影像判断处理方法，故在执行上具有高度的方便性，故能提供一项执行简便且高准确度的方法及装置。

再者，本发明是先以低倍率影像判断手段进行上、下板的预对位上标记及预对位下标记间的预对位，并作初步的位置补偿，接着再以高倍率影像判断手段进行上、下板的细对位上标记、细对位下标记间的细对位及必要位置补偿，使该上、下板间可以快速且高精确度地完成精密对位作业，且因其执行速度快，并可大幅缩短其精密对位的时间，缩短上下板的制程作业时间，提升生产效率，因此，本发明在所属领域确可提供一项极具产业利用价值的精密对位方法及装置。

Claims (5)

1.一种两段式上下板影像精密对位方法，其特征在于，是对上、下板先行提供一组复合标记，该复合标记包含有设于上板预定位置处的数个预对位上标记及数个细对位上标记，以及设于下板预定位置处的数个预对位下标记及数个细对位下标记，该精密对位方法的执行程序是包含：

确认上板及下板是否进入启始对位位置；

预对位及位置误差补偿程序，是以低倍率影像判断手段进行上下板间的预对位，且于判断下板的各预对位下标记与上板相对应的预对位上标记有位置误差时，令上、下板中的任一位移而进行位置补偿，直至每一预对位下标记分别与相对应的预对位上标记对准；

细对位及位置误差补偿程序，是以高倍率影像判断手段进行上下板间的细对位，且于判断下板的各细对位下标记与上板相对应的细对位上标记有位置误差时，令上、下板中的任一位移进行位置补偿，直至每一细对位下标记分别与上板相对应的细对位上标记对准，完成上下板间的精密对位。

2.如权利要求1所述的两段式上下板影像精密对位方法，其特征在于，其中：

预对位及位置误差补偿程序中，是以数个低倍率影像撷取器分别撷取上板各预对位上标记处的影像，并通过控制组件以其处理器内建的影像分析处理程序依据该影像判断各预对位下标记是否完全与所对应的预对位上标记对准，经判断任一预对位下标记未完全与所对应的预对位上标记对准时，由处理器计算出预对位下标记相对于所对应的预对位上标记的偏移量，进而由处理器内建的驱动程序驱动上、下板中的任一位移进行位置补偿，直至各预对位下标记都与所对应的预对位上标记对准；

细对位及位置误差补偿程序中，是以数个高倍率影像撷取器分别撷取上板各细对位上标记处的影像，并通过控制组件以其处理器内建的影像分析处理程序判断各细对位下标记是否完全与所对应的细对位上标记对准，经判断任一细对位下标记未完全与所对应的细对位上标记对准时，由处理器计算出各细对位下标记相对于所对应的细对位上标记的偏移量，接着由处理器内建的驱动程序驱动上、下板中的任一位移进行位置补偿，直至各细对位下标记都与所对应的细对位上标记对准。

3.一种两段式上下板影像精密对位装置，其特征在于，其包含：

一承载组件，其包含一承载平台及一用以驱动承载平台位移的驱动器；

一预对位取像组件，其包含数个低倍率影像撷取器，该数个低倍率影像撷取器分别装设于该承载平台上方的预对位置处；

一细对位取像组件，其包含数个高倍率影像撷取器，该数个高倍率影像撷取器分别装设于该承载平台上方的细对位置处；以及

一控制组件，其包含一内建有影像分析程序以及驱动控制程序的处理器，该控制组件分别电性连接该承载组件的驱动器、预对位取像组件以及细对位取像组件。

4.如权利要求3所述的两段式上下板影像精密对位装置，其特征在于，其中，该数个高倍率影像撷取器分别配置于各低倍率影撷取器侧边。

5.如权利要求3或4所述的两段式上下板影像精密对位装置，其特征在于，其中，该控制组件包含一显示器，该显示器电性连接该处理器。 

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