KR101930033B1 - 위치 맞춤용 조명장치 및 이 장치를 구비한 노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 최적의 조면 조건을 얻기 위한 위치 맞춤용 조명장치 및 이 조명장치를 구비한 노광장치에 대한 것으로, CCD 카메라 3 주위에 마크를 조명하는 고리 형상의 조명 장치 1는 조명 휘도 변경 장치 10, 조명 높이 변경 장치 11, 조명 색상 변경 장치 12, 및 제어 장치 5를 가지고, 조명 높이와 조명 색상의 조합 K=1 내지 M을 갖는 1부터 100퍼센트를 1퍼센트 단계로 조명 밝기를 변경하는 CCD 카메라 3에 의해 마크를 검출하고 그리고 콘트라스트 검출/판정 장치 23에 의한 마크 콘트라스트와 편차 검출/판정 장치 24에 의한 편차를 검출하고 그런 다음 편차에 기하여 가장 양호한 조명 조건을 결정한다.

Description

위치 맞춤용 조명장치 및 이 장치를 구비한 노광장치{Lighting device for alignment and exposure device having the same}
본 발명은 위치 맞춤용 조명장치 및 이 조명장치를 구비한 노광장치에 대한 것이다.
포토리쏘그라피법이 프린트 배선 기판의 제조에 적용되어 져 왔으며, 여기서 소정된 패턴이 포토 레지스트와 같은 감광성 물질로 도포된 기판의 표면 상에 노출장치에 의하여 감광적으로 프린트되어 지고, 그 후 패턴은 에칭 프로세스에 의해 기판 상에 형성되어 진다.
노광 장치에 의해 노출할 때, 포토 마스크 및 배선 기판은 통상적으로 CCD 카메라와 같은 이미지 검출 장치 및 촬상을 위한 조명 장치를 사용함에 의해 반드시 배열되어 져야 한다.
프린트 회로 기판의 패턴은 미세화가 진행되어 지고 있고 그리고 미세한 홀을 만들 수 있는 레이저 비아(laser via)가 이용되어 지고 있으며, 프린트 회로 기판 상에 맞춤 마크가 통상적으로 미세한 홀을 만드는 레이저 비아 장치에 의해 만들어 진다.
더욱이, 다품종 소량 생산 제품이 프린트 배선 기판의 생산에 더욱 많이 채용되어 지고 있으며, 드리고 기판 상에 레지스트의 종류와 레지스트의 영역이 기판의 종류에 의존하여 다양하게 변한다.
상기 레이저 비아 장치에 의해 제조된 기판 상의 맞춤 마크는 기판의 표면으로부터 조그만 차이를 가지고 있고 그리고 맞춤 마크는 충분한 정확도로 촬상되어질 수 없다. 더욱이 기판의 다른 조건은 상기 다품종 소량 생산 제품에 기인하여 다양하게 변하고 그리고 이것은 맞춤 마크의 정확한 촬상을 어렵게 하는 이유 중의 하나이다.
마크를 정확하게 인식하기 위해서, 많은 방법 및 장치들에 제안되어 져 왔는데, 예를 들어 조명의 밝기 또는 조명의 높이를 조절하거나 또는 조명 색상의 변화를 위한 장비 및 방법이 제안되었다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 2006-251571호 공보 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 평10-62134호 공보 특허문헌 3: 일본국 특허공개공보 2004-273774호 공보
그러나 종래의 기술은 단지 기판의 마크와 표면 사이의 가장 높은 대비를 제공할 수 있는 조명 밝기를 선택하기 때문에 조명 밝기를 조절하기 위한 장치 및 방법은 맞춤 마크를 정확하게 검출하는 것이 충분하지 않다.
본 발명의 위치맞춤용 조명 장치는 이미지 인식 장치에 의해 기판 마크와 마스크 마크를 인식함에 의해 기판 마크 및 마스크 마크 상에 기초된 프린트 회로 기판과 마스크를 맞춤할 때, 프린트 배선 기판상에 제공된 기판 마크 및 마스크 상에 제공된 마스크 마크를 조명하기 위한 것이다. 이 조명 장치는 조명장치의 밝기를 변경하는 조명 휘도 조절 장치, 기판 마크와 프린트 배선 기판 간의 콘트라스트를 검출하고 그리고 마스크 마크와 프린트 배선 기판과의 콘트라스트를 검출하기 위한 콘트라스트 검출 장치, 이미지 인식 장치에 의해 복수의 횟수로 인식된 기판 마크와 마스크 마크의 중심 좌표와 같은 위치의 편차를 검출하는 편차 검출 장치, 그리고 상기 콘트라스트 검출 장치에 의해 검출된 콘트라스트와 상기 편차 검출 장치에 의해 검출된 편차에 기하여 상기 조명 휘도 조절 장치에 의해 변화된 복수의 휘도 중에서 적절한 조명 상태로 적절한 조명 휘도를 결정하는 조명 조건 결정 장치를 포함한다.
본 발명의 조명 장치는 단지 휘도에 기해서 뿐 아니라 마크 인식 장치에 의해 정확하게 인식된 마스크 마크와 기판 마크의 위치의 편차에 기하여 최적의 조명 조건을 결정한다. 따라서, 이렇게 결정된 조명 조건은 신뢰할 만하다.
조명 조건의 변수에 대해서는, 조명의 높이 및 조명의 색상이 부가되어 질 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 위치 맞춤용 조명장치 및 이 장치를 구비한 노광장치는 이미지 인식 장치에 의해 기판 마크와 마스크 마크를 인식함에 의해 기판 마크 및 마스크 마크 상에 기초된 프린트 회로 기판과 마스크를 맞춤할 때, 프린트 배선 기판상에 제공된 기판 마크 및 마스크 상에 제공된 마스크 마크를 조명하는 장치를 제공하여 상기한 종래의 문제점을 해결한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 블럭도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 부분도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 작동을 나타내는 설명도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시형태의 작동을 나타내는 플로우 챠트이고,
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 작동을 나타내는 설명도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 작동을 나타내는 설명도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시형태의 작동을 나타내는 설명도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시형태의 작동을 나타내는 플로우 챠트이다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참고로 자세하게 기술되어 질 것이다.
도 1은 프린트 배선 기판을 제조하는 노광장치의 윤곽을 도시한다. 도 2는 블럭도이고 도 3은 조명 장치 1의 상세도이다.
반입 장치 91에 의해 노광 스테이지 90 상에 반송된 프린트 배선 기판 60은 노광 광원 95에 의해 마스크 50 상에 그려진 패턴으로 노광되어 지고 그리고 나서 반출 장치 92에 의해 다음 공정으로 보내진다.
네 개의 CCD 카메라 3은 마스크 50 상 프린트 배선 기판 60의 네 코너에 상응하는 위치에 설정되어 진다. 노광 전에, 마스크 50과 프린트 배선 기판 60 사이의 위치 맞춤이 마스크 50의 코너에 묘사된 마스크 마크 51과 프린트 배선 기판 60의 코너에 형성된 기판 마크 61을 사용하여 수행되어 진다. 노광 스테이지 90은 XYZ 및 θ 방향으로 이동되어 질 수 있고 그리고 마스크 마크 51 및 기판 마크 61은 조명 장치 1에 의하여 조명되어 진다. CCD 카메라 3은 마스크 마크 51과 카운터 마크 61을 각각 촬상하고 그리고 노광 스테이지 90은 마스크 마크 51과 기판 마크 61이 오버랩되도록 하기 위해 이동되어 진다.
조명 장치 1은 CCD 카메라 3 주위로부터 마크를 조명하는 고리 형상의 조명 장치이다.
조명 장치 1에는 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 제어 장치 5에 의해 조절되어 지는 조명 휘도 변경 장치 10, 조명 높이 변경 장치 11 및 조명 색상 변경 장치 12가 제공되어 진다. 7은 디스플레이이고 9는 다른 기구로 마찬가지로 제어 장치 5에 의해 조절되어 진다.
조명 휘도 변경 장치 10은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM)에 의해 조명 장치 1의 밝기를 연속적으로 조절할 수 있다.
조명 높이 변경 장치 11은 조명 장치 1의 위치의 상하 고도를 변경하는 구동 메카니즘(도시 생략)을 가지고 그리고 이것은 조명 장치 1의 높이, 즉 조명 장치 1과 프린트 배선 기판 60 또는 마스크 50 사이의 거리를 변경한다. 높이의 변경은 연속적으로 되거나 또는 단계적으로 변경되어 질 수 있고, 이 실시형태에서 두 단계의 조명 장치 1의 높이 위치가 선택되어 질 수 있다. 도 3a는 보다 높은 위치(마스크 50의 프린트 배선 기판 60으로부터 보다 먼 거리)에 설정된 조명 장치 1를 도시하고, 도 3b는 보다 낮은 위치에 설정된 조명 장치 1을 도시한다.
조명 색상 변경 장치 12는 다른 파장의 광의 하나를 선택하고, 이 실시형태에서 조명 색상 변경 장치 12는 녹색, 적색 및 근적외 광선을 선택할 수 있다.
CCD 카메라 3에 의해 촬상된 마스크 마크 51 및 61의 일 예가 도 4에 도시되어 져 있다. 마스크 마크 51은 흑색의 고리이고, 그리고 기판 마크 61은 흑색의 원으로 촬상된 비아 홀이다.
마스크 마크 51 또는 기판 마크 61과 프린트 배선 기판 60의 표면 사이의 콘트라스트(이후, "마크 콘트라스트"라 함)는 신뢰성 있는 위치 맞춤을 수행하기 위해 마스크 마크 51 및 61을 인식하고 그리고 촬상을 하기에 충분하게 될 필요가 있다.
제어 장치 5는 조명 휘도 변경 장치 10을 제어하고 그리고 부가적으로 조명 높이 변경 장치 11 및/또는 조명 색상 변경 장치 12를 제어하여, 조명 장치 1의 밝기, 색상 및 높이를 제어하고 그리고 양호한 마크 콘트라스트와 마크의 신뢰할 수 있는 인식을 제공할 수 있는 가장 적절한 조명 조건을 결정한다.
적어도 조명 휘도 변경 장치 10에 의한 밝기의 변경은 가장 양호한 밝기를 얻기 위해 필요로 되어 진다. 부가하여, 조명 높이 변경 장치 11로 조명 장치 1의 높이를 변경함에 의해 가장 양호한 마크 콘트라스트를 제공할 수 있는 조명 장치 1의 적절한 높이가 얻어질 수 있다.
더욱이, 가장 우수한 마크 콘트라스트를 제공하는 광선의 적절한 색상은 조명 색상 변경 장치 12로 색상을 변경함에 의해 얻어질 수 있다.
이 실시형태에 있어서, 제어 장치 5는 조명 휘도 변경 장치 10, 조명 높이 변경 장치 11 및 조명 색상 변경 장치 12를 제어하고 그리고 가장 양호한 마크 인식을 제공할 수 있는 밝기, 광의 높이 및 조명 색상의 조합을 만들 수 있다.
가장 양호한 마크 인식을 제공할 수 있는 밝기, 광의 높이 및 조명 색상의 조합을 만들기 위한 작동은 CCD 카메라 3의 위치를 설정할 때 또는 프린트 배선 기판 60과 마스크 50을 위치 맞춤할 때에 수행되어 질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 주로 CPU를 포함하는 제어 장치 5는 CCD 카메라 3로부터 이미지 신호에 기초하여 마크 인식 장치 22를 통하여 마스크 마크 51 및 기판 마크 61을 인식하고 그리고 마스크 마크 51과 프린트 배선 기판 60의 표면 사이 그리고 기판 마크 61과 프린트 배선 기판 60의 표면 사이의 마크 콘트라스트를 검출하고 결정한다. 더욱이 제어 장치 5는 상기 마크 콘트라스트와 편차 검출/판정 장치 24로부터 편차 값에 기초하여 조명 조건 결정 장치 21로 가장 양호한 조명 조건을 졀정한다.
콘트라스트의 검출 및 결정은 마스크 마크 51과 프린트 배선 기판 60의 표면의 경계 및 기판 마크 61과 프린트 배선 기판 60의 표면의 경계에서의 농담(light and shade)차의 평균값을 계산함에 의해 수행되어 진다. 상기 평균값은 어떤 임계값과 비교되어 지고 그리고 평균값이 임계값보다 적을 때, 제어 장치 5 및 콘트라스트 검출/판정 장치 23은 콘트라스트가 없다고 판정한다.
가장 양호한 조명 조건은 정확하게 인식된 마크의 위치의 낮은 편차를 제공할 수 있는 조명 장치 1의 밝기, 높이 및 색상의 조합을 의미한다.
조명 조건 결정 장치 21에 의해 조명의 가장 양호한 조건을 결정한 후, 위치 맞춤은 결정된 조명의 조건으로 수행되어 진다. 마스크 마크 51과 기판 마크 61은 결정된 조명의 조건으로 촬상되어 지고 그리고 마스크 마크 51과 기판 마크 61은 위치 맞춤되어 지고, 그런 다음 노광은 노광 광원 95로부터 노광광에 의해 수행되어 진다.
제어 장치 5는 더욱이 콘트라스트 저하 검출장치 25 및 마크 인식 불능 검출장치 26과 연결되어 진다. 콘트라스트 저하 검출장치 25는 조명 조건 결정 장치 21에 의해 결정된 조건 하에서 마크 콘트라스트의 저하를 검출하고 그리고 마크 인식 불능 검출장치 26은 마크의 인식이 불가능하게 되는 것을 검출한다.
제어 장치 5에는 재조정/에러 정지 설정장치 27이 더 연결되어 진다. 재조정/에러 정지 설정장치 27은 조명의 가장 양호한 조건을 얻기 위한 공정이 반드시 다시 수행되어 져야 하는지 또는 노광 장동이 상기 마크 콘트라스트의 저하 및/또는 마크의 인식 불가능이 일어날 때 중단되어야 하는지를 선택한다.
실시형태의 작동은 도 5에서 도시된 플로우 챠트로 설명되어 진다.
조명 높이 및 조명 색상의 조합 K = 1 - M에 대해, 조명의 밝기가 1퍼센트 단계로 1퍼센트에서 100퍼센트로 변경되어 진다.
각각의 밝기에서, 마크는 CCD 카메라 3 및 마크 인식 장치 22에 의해 검출되어 지고 그리고 마크 콘트라스트는 콘트라스트 검출/판정 장치 23에 의해 검출되어 진다(단계 S1~S3).
이 실시형태에서, 마크 콘트라스트는 도 6에 도시된 바와 같이 No. 1 내지 6의 조명 고도와 색상의 조합에 대해 판정되어 진다.
이 실시형태에 있어서, 마스크 마크 51과 기판 마크 61은 네 개의 코너의 마스크 50 및 프린트 배선 기판 60 상에 각각 설정되어 지고 그리고 카메라 1 내지 4의 네 개의 CCD 카메라 3은 위치 맞춤을 위해 사용되어 졌다.
상기 조명 밝기의 백분율은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation; PWM) 제어에 있어서의 의무비(duty ratio)를 의미한다.
그런 다음 조합 1 내지 6 및 카메라 1 내지 4에서 가장 양호한 마크 콘트라스트를 제공하는 조명 밝기가 조명 조건 결정 장치 21에서 결정되어 지고(단계 S4), 그리고 밝기, 고도 및 색상의 조합은 합격 조합으로 기억되어 진다(단계 S5).
모든 조합이 시험되어 진 후(단계 S6), 카메라 1 내지 4중의 어느 하나의 카메라라도 마크 콘트라스트를 제공할 수 없는 경우의 조합은 NG로 결정되어 지고, 그리고 다른 조합은 후보군 조합으로 결정되어 지고 그리고 기억되어 진다(단계 S7). 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 조합 No. 5는 카메라 2에서 마크 콘트라스트를 제공할 수 없다. 즉, 모든 1 내지 100퍼센트의 조명 콘트라스트에 대해, 조합 No. 5는 마크 콘트라스트를 얻을 수 없다. 그런 다음 No. 5 조합은 배제되어 지고 그리고 다른 조합이 후보군 조합으로 된다.
다음으로, 카메라 1 내지 4에 대한 각 후보군 조합 No. 1 내지 6에서 가장 낮은 값이 도 7에 도시된 바와 같이 대표 값으로 선택되어 진다. 조합 No. 5는 언급되어 진 바와 같이 후보군 조합으로부터 배제되어 진다.
그런 다음 최종 후보는 대표 값들 중에서 가장 큰 값으로부터 소정의 범위(조명 조건의 허용될 수 있는 선택 값)의 값에서 후보군으로부터 선택되어 진다(단계 S9). 도 8에 도시된 바와 같이, 대표 값 중에 최대의 값은 조합 No. 1의 230이고, 그리고 소정의 범위(조명 조건의 허용될 수 있는 선택 값)는 이 실시형태에서는 100으로 설정되어 진다. 130 이상이 되는 대표 값인 조합은 최종 후보군 조합으로 선택되어 진다. 이 예에 있어서, 조합 No. 1, 3 및 6이 최종 후보로 선택되어 진다.
다음으로 우선순위 P=1 ~ N이 최종 후보로 결정되어 진다(단계 S10). 이 실시형태에 있어서, 우선순위는 조명 높이 > 색상의 순위로 그리고 조명의 높이의 높은 위치 > 낮은 위치의 순서로 우선도로 설정되어 진다. 조명 색상에 대해서는, 우선 순위는 녹색 > 적색 > 근자외의 순서로 우선도로 설정한다.
다음으로 마크 센터의 좌표 변위의 판정 프로세스가 상기 우선순위의 순서로 수행되어 진다(단계 S11). 이 프로세스는 도 9를 참고로 설명되어 질 수 있을 것이다.
우선순위 P의 조합에 대하여, 마스크 마크 51 및 기판 마크 61은 카메라 1 내지 4에 의해 각각 복수회 검출되어 지고(단계 S31) 그리고 마스크 마크 51 및 61의 중심 좌표의 변위는 각각 카메라에 대해 계산되어 진다(단계 S32).
변위 값은 소정의 임계값과 비교되어 지고(단계 S33), 그리고 이것이 각각 카메라에 대해 마스크 마크 51 및 기판 마크 61의 위치의 모든 변위가 입계값보다 적은지에 대해 판정되어 진다(단계 S34). 모든 경우에 있어서, 변위가 임계값 이하로 되면, 조명 조건 결정 장치 21은 조합을 합격 조건으로 결정하고 그리고 이 조합을 채용하고(단계 S35), 그리고 도 5의 단계 S12로 이동한다.
단계 S34에서, 만일 모든 카메라, 마스크 마크 51 및 기판 마크 61에서 임계값보다 낮지 않은 하나 또는 그 이상의 변위 값이 있다면, 그러면 이 작동은 다음의 우선순위 P=P + 1에 대하여 반복되어 질 것이다(단계 S36, 37).
조작이 모든 우선순위 P=N에 대하여 실행되어 지고 난 후, 그리고 만일 모든 카메라, 마스크 마크 51 및 기판 마크 61에 대해 임계값보다 적은 변위가 없다면, 그렇다면 이 장비는 중단되어 질 것이다.
도 5에서의 단계 S11에서, 만일 모든 변위가 모든 카메라, 마스크 마크 51 및 기판 마크 61에 대해 임계값 이하로 되는 조합이라면, 위치 맞춤은 이 조합으로 실행되어 질 것이다 (단계 S12).
위치 맞춤 프로세스에 있어서, 마크 인식 불능 검출장치 26이 마크 인식이 불가능하다는 것을 검출할 때, 제어 장치 5는 재조정 모드가 재조정/에러 정지 설정장치 27에 의해 설정되었는 지를 체크한다(단계 S15). 만일 이것이 설정되어 졌다면, 제어 장치 5는 단계 S1로 회귀되고, 그리고 동일한 조작이 반복되어 진다. 만일 이것이 설정되어 지지 않았다면, 제어 장치 5는 작동을 중단한다(단계 S16).
더욱이, 제어 장치 5는 콘트라스트 저하 검출장치 25에 의해 마크 콘트라스트의 저하가 검출되어 질 때에도 또한 단계 S15로 이동한다(단계 S14).
1 --- 조명 장치 3 --- CCD 카메라
5 --- 제어 장치 7 --- 표시 장치
9 --- 기타 기구 10 --- 조명 휘도 변경 장치
11 --- 조명 높이 변경 장치 12 --- 조명 색상 변경 장치
20 --- 지령 입력 장치 21 --- 조명 조건 결정 장치
22 --- 마크 인식 장치 23 --- 콘트라스트 검출/판정 장치
24 --- 편차 검출/판정 장치 25 --- 콘트라스트 저하 검출장치
26 --- 마크 인식 불능 검출장치 27 --- 재조정/에러 정지 설정장치
50 --- 마스크 51 --- 마스크 마크
60 --- 프린트 배선 기판 61 --- 기판 마크
90 --- 노광 스테이지 91 --- 반입 장치
92 --- 반출 장치 95 --- 노광 광원

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 이미지 인식 장치에 의해 기판 마크와 마스크 마크를 인식하는 동안에, 프린트 배선 기판 상에 제공된 상기 기판 마크 및 마스크 상에 제공된 상기 마스크 마크를 조명하여, 상기 기판 마크 및 상기 마스크 마크에 기초하여 상기 프린트 배선 기판과 상기 마스크를 정렬하기 위한 조명장치에 있어서, 상기 조명장치는:
    조명 밝기를 변경하는 조명 휘도 변경 장치,
    상기 프린트 배선 기판과 상기 마스크에 대한 조명 거리를 변경하는 조명 높이 변경 장치,
    조명 색상을 변경하기 위한 조명 색상 변경 장치,
    하나는 상기 기판 마크와 상기 프린트 배선 기판 간의 콘트라스트이고, 다른 하나는 상기 마스크 마크와 상기 프린트 배선 기판 간의 콘트라스트인 2개의 콘트라스트의 평균 콘트라스트 값을 검출하기 위한 콘트라스트 검출 장치,
    이미지 인식 장치에 의해 복수의 횟수로 인식된 상기 기판 마크와 상기 마스크 마크의 위치의 편차를 검출하는 편차 검출장치, 그리고
    상기 조명 휘도 변경 장치에 의해 변경된 조명 밝기의 값, 상기 조명 높이 변경 장치에 의해서 변경된 조명 거리의 값, 그리고 상기 조명 색상 변경 장치에 의해 변경된 조명 색상의 조합인 후보군 조합으로부터 조명 조건으로서 상기 조명 밝기, 조명 거리 및 조명 색상의 값의 조합을 결정하기 위한 조명 조건 결정 장치를 포함하고,
    상기 콘트라스트 검출 장치는 상기 조명 휘도 변경 장치가 조명 밝기를 변경함에 따라, 상기 조명 높이 변경 장치가 조명 거리를 변경함에 따라, 그리고 상기 조명 색상 변경장치가 조명 색상을 변경함에 따라 평균 콘트라스트 값을 검출하고,
    상기 조명 조건 결정 장치는 검출된 평균 콘트라스트 값이 최대 값으로부터 허용가능한 차이를 갖고, 또한 검출된 편차가 임계값 이하인 경우에, 상기 조합을 조명 조건으로 결정하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 청구항 제3항에 청구된 조명장치를 구비함을 특징으로 하는 노광 장치.
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