JP2006292426A - Coordinate-measuring method and dimension measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、座標測定方法及びこの座標測定方法を用いた寸法測定方法に関するものであり、特に、液晶表示パネルなどの基板の表面に形成されたアライメントマークの座標測定に好適な座標測定方法と、測定された座標に基づいて基板の所定箇所の寸法を測定するのに好適な寸法測定方法に関するものである。 The present invention relates to a coordinate measurement method and a dimension measurement method using this coordinate measurement method, and in particular, a coordinate measurement method suitable for coordinate measurement of alignment marks formed on the surface of a substrate such as a liquid crystal display panel, The present invention relates to a dimension measuring method suitable for measuring the dimension of a predetermined portion of a substrate based on the measured coordinates.
一般的な液晶表示パネルは、その表面に薄膜トランジスタの配列が形成されたアレイ基板と、その表面に赤(R)、青(B)、緑(G)の着色層の配列が形成されたカラーフィルタ基板とが、所定の間隔をもって対向して配設され、その隙間に液晶が充填されるという構成を備える。 A general liquid crystal display panel includes an array substrate having an array of thin film transistors formed on the surface thereof, and a color filter having an array of colored layers of red (R), blue (B), and green (G) formed on the surface thereof. The substrate is disposed to face the substrate with a predetermined interval, and the gap is filled with liquid crystal.
アレイ基板上の薄膜トランジスタの配列は、一般的にはフォトリソグラフィー法により形成される。このときに、温度変化に起因するアレイ基板の熱伸縮により、形成される薄膜トランジスタの配列パターンの倍率が変化してしまう場合がある。また、露光装置に設けられる干渉計のミラーが歪むと、露光される薄膜トランジスタの配列パターンが例えば平行四辺形に歪んでしまう場合がある。 The array of thin film transistors on the array substrate is generally formed by a photolithography method. At this time, the magnification of the array pattern of the formed thin film transistors may change due to thermal expansion and contraction of the array substrate due to temperature change. Further, if the mirror of the interferometer provided in the exposure apparatus is distorted, the array pattern of the exposed thin film transistors may be distorted into, for example, a parallelogram.
このような、薄膜トランジスタの配列パターンの倍率が変化した、または薄膜トランジスタの配列パターンの形状が歪んだアレイ基板と、カラーフィルタ基板とが貼り合わされると、薄膜トランジスタの配列ピッチと着色層の配列ピッチとがずれることになる。そして、このずれが大きい場合には、このような液晶パネルは不良品となる。そこで、カラーフィルタ基板と貼り合わされる前に、アレイ基板の表面に形成される薄膜トランジスタの配列パターンの寸法を測定し、このような不良品が発生しないようにしている。 When the array substrate in which the magnification of the arrangement pattern of the thin film transistors is changed or the shape of the arrangement pattern of the thin film transistors is distorted and the color filter substrate are bonded together, the arrangement pitch of the thin film transistors and the arrangement pitch of the colored layers are increased. It will shift. When this deviation is large, such a liquid crystal panel is a defective product. Therefore, before bonding to the color filter substrate, the dimension of the arrangement pattern of the thin film transistors formed on the surface of the array substrate is measured to prevent such defective products from occurring.
アレイ基板の表面に形成される薄膜トランジスタの配列パターンの寸法や形状など、基板上の所定の箇所の寸法測定には、例えば超精密座標測定装置などが用いられている。そして、まずラフアライメントによって、基板の表面に形成されるアライメントマークのおおよその座標を測定し、次いで、その測定結果に基づいたファインアライメントによって、アライメントマークの座標を精密に測定するという2段階の方法が用いられている。 For example, an ultra-precise coordinate measuring device is used to measure the dimensions of predetermined locations on the substrate, such as the dimensions and shape of the array pattern of thin film transistors formed on the surface of the array substrate. Then, first, a rough alignment is used to measure the approximate coordinates of the alignment mark formed on the surface of the substrate, and then the fine alignment based on the measurement result is used to accurately measure the alignment mark coordinates. Is used.
具体的には例えば、あらかじめ基板上のアライメントマークを撮影した画像をモデルパターンとして登録しておく。ラフアライメントにおいて、低倍率(広視野)の撮像手段でアライメントマークが形成される基板の特定領域を撮影し、この画像とモデルパターンとのパターンマッチングにより、アライメントマークの座標を算出する。次いでファインアライメントにおいて、算出した座標に基づいて、アライメントマークが形成される領域を高倍率の撮像手段で撮影し、撮影した画像からアライメントマークの座標を高精度で測定する、という方法が用いられる。 Specifically, for example, an image obtained by capturing an alignment mark on the substrate in advance is registered as a model pattern. In rough alignment, a specific region of the substrate on which the alignment mark is formed is imaged by a low-magnification (wide-field) imaging unit, and the coordinates of the alignment mark are calculated by pattern matching between this image and the model pattern. Next, in fine alignment, a method is used in which an area where an alignment mark is formed is photographed by a high-magnification imaging unit based on the calculated coordinates, and the coordinates of the alignment mark are measured with high accuracy from the photographed image.
このような2段階の方法によれば、ファインアライメントに要する時間を短縮することができ、その結果全体として高精度の座標測定や寸法測定を短時間で行うことができる。 According to such a two-stage method, the time required for fine alignment can be shortened, and as a result, highly accurate coordinate measurement and dimension measurement can be performed in a short time.
しかしながらこのような方法では、ラフアライメントによるアライメントマークの座標の測定精度が低いと、ファインアライメントにおいて、高倍率の撮像手段によりアライメントマークを撮影する際に、アライメントマークが高倍率の撮像手段の視野からずれやすくなる。特に、あらかじめ撮影しておいたモデルパターンにおいて、座標測定の基準となる位置(例えば画像枠の中心)と、撮影されたアライメントマークにおいて、座標測定の基準となる位置(たとえば、アライメントマークのの中心点)とがずれている場合に、このずれが発生する。そしてこのずれが大きいと、アライメントマークの認識が困難又は不可能となり、座標測定や寸法測定ができないというエラーが発生する。 However, in such a method, if the measurement accuracy of the coordinates of the alignment mark by rough alignment is low, when the alignment mark is photographed by the high-magnification imaging means in fine alignment, the alignment mark is taken from the field of view of the high-magnification imaging means. It becomes easy to slip. In particular, in a model pattern that has been captured in advance, a position that serves as a reference for coordinate measurement (for example, the center of an image frame) and a position that serves as a reference for coordinate measurement in a captured alignment mark (for example, the center of an alignment mark). This deviation occurs when the point is misaligned. If the deviation is large, it is difficult or impossible to recognize the alignment mark, and an error that the coordinate measurement or the dimension measurement cannot be performed occurs.
このようなエラーが発生した場合には、そのエラーが発生した基板については、座標測定を最初からやり直す必要がある。また、このエラーが続発する場合には、モデルパターンの撮影をやり直す必要が生じうる。 When such an error occurs, it is necessary to restart coordinate measurement from the beginning for the substrate on which the error has occurred. In addition, when this error continues, it may be necessary to re-shoot the model pattern.
このようなエラーによる測定のやり直しやモデルパターンの撮影のやり直しは時間を要するため、工程時間を短縮するためには、エラーが生じないようにする必要がある。また、モデルパターンの撮影において、アライメントマークの中心が例えば画像枠の中心に正確に位置するような画像を撮影することは、極めて困難である。したがって、モデルパターンにおいてアライメントマークが画像枠の所定の位置に正確に位置していないような場合であっても、エラーが発生することなく座標測定を続行できることが望ましい。 Such measurement re-measurement due to an error or re-shooting of a model pattern requires time, so that it is necessary to prevent an error from occurring in order to shorten the process time. Further, in capturing the model pattern, it is extremely difficult to capture an image in which the center of the alignment mark is accurately positioned at the center of the image frame, for example. Therefore, it is desirable that coordinate measurement can be continued without causing an error even when the alignment mark is not accurately positioned at a predetermined position of the image frame in the model pattern.
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ラフアライメントにおけるアライメントマークの座標測定の精度が低い場合であっても、その後のファインアライメントにおいて、アライメントマークの座標を測定できる座標の測定方法を提供すること、又はこのような座標測定方法を用いる寸法測定方法を提供することである。 In view of the above situation, the problem to be solved by the present invention is a coordinate measuring method that can measure the coordinates of the alignment mark in the subsequent fine alignment even when the accuracy of the coordinate measurement of the alignment mark in the rough alignment is low. Or a dimension measuring method using such a coordinate measuring method.
このような課題を解決するため、少なくとも低倍率モードと高倍率モードの2つのモードで撮影可能な撮像手段と該撮像手段により撮影した画像の認識手段を備える座標測定装置を用いて、次のようにしてアライメントマークの座標を測定する。 In order to solve such a problem, a coordinate measuring apparatus including an imaging unit capable of imaging in at least two modes of a low magnification mode and a high magnification mode and a recognition unit of an image captured by the imaging unit is used as follows. To measure the coordinates of the alignment mark.
まず、アライメントマークを撮影した画像をモデルパターンとして座標測定装置に登録する。ここでモデルパターンとして登録する画像は、その画像枠と映り込んでいるアライメントマークとの位置が多少ずれているものであってもよい。 First, an image obtained by photographing the alignment mark is registered in the coordinate measuring apparatus as a model pattern. Here, the image to be registered as the model pattern may have a slightly shifted position between the image frame and the reflected alignment mark.
次いで、アライメントマークが形成される設計上の領域を低倍率のモードで撮影し、撮影された画像に対して前記モデルパターンを用いてパターンマッチング法を適用してアライメントマークの位置を測定する。そして検出されたアライメントマークの位置情報に基づいて基板上に座標系を設定し、設定された座標系に基づいてアライメントマークが形成される基板上の設計上の領域を高倍率モードで撮影する。ここで、モデルパターンにおいて画像枠とアライメントマークとの位置にずれがあると、測定結果はそのずれを含む。このため、高倍率モードで撮影された画像には、アライメントマークの位置を検出するためにアライメントマークが十分に映り込んでいない場合がある。 Next, a design area where the alignment mark is formed is photographed in a low magnification mode, and the position of the alignment mark is measured by applying a pattern matching method to the photographed image using the model pattern. A coordinate system is set on the substrate based on the detected position information of the alignment mark, and a design area on the substrate where the alignment mark is formed is photographed in the high magnification mode based on the set coordinate system. Here, if there is a shift in the position of the image frame and the alignment mark in the model pattern, the measurement result includes the shift. For this reason, the alignment mark may not be sufficiently reflected in the image taken in the high magnification mode in order to detect the position of the alignment mark.
そこで、この画像を用いて、座標系のずれを補正する。すなわち、高倍率モードで撮影された画像からアライメントマークの位置を検出し、検出されたアライメントマークの位置情報に基づいて基板上に座標系を再設定する。そして、再設定された座標原点に基づいてアライメントマークが形成される基板上の設計上の領域を高倍率モードで再撮影し、高倍率モードで再撮影された画像からアライメントマークの位置を最終的に測定する。 Therefore, the deviation of the coordinate system is corrected using this image. That is, the position of the alignment mark is detected from the image photographed in the high magnification mode, and the coordinate system is reset on the substrate based on the detected position information of the alignment mark. Then, based on the reset coordinate origin, the design area on the substrate where the alignment mark is formed is re-photographed in the high magnification mode, and the position of the alignment mark is finally determined from the image re-photographed in the high magnification mode. To measure.
ここで、座標系の再設定のために前記高倍率モードで撮影された画像からアライメントマークの位置を検出する方法として、撮影された画像に映り込んでいるアライメントマークのエッジを検出し、この検出されたエッジからアライメントマークの設計上の形状寸法に基づいてアライメントマークの中心位置を算出する方法が適用できる。 Here, as a method of detecting the position of the alignment mark from the image taken in the high magnification mode for resetting the coordinate system, the edge of the alignment mark reflected in the taken image is detected, and this detection is performed. A method of calculating the center position of the alignment mark based on the designed shape dimension of the alignment mark from the formed edge can be applied.
また、高倍率モードで再撮影された画像から最終的にアライメントマークを検出する方法として、撮影された画像に映り込んでいるアライメントマークのエッジを検出し、相対向するエッジの中心を算出することによりアライメントマークの中心位置を算出する方法が適用できる。 In addition, as a method of finally detecting an alignment mark from an image retaken in the high magnification mode, the edge of the alignment mark reflected in the taken image is detected and the center of the opposite edge is calculated. Thus, a method for calculating the center position of the alignment mark can be applied.
そして、基板の寸法測定方法として、前記各方法により検出された各アライメントマークの座標から、各アライメントマーク間の寸法を算出する方法が適用できる。 As a substrate dimension measuring method, a method for calculating the dimension between the alignment marks from the coordinates of the alignment marks detected by the respective methods can be applied.
このような構成によれば、再設定された座標系に基づいて撮影された画像が、アライメントマークの座標の高精度での測定に用いられる。このような画像は、モデルパターンにおける画像枠とそこに映り込んでいるアライメントマークの位置のずれが補正されているから、画像枠からアライメントマークが大きくずれていなくなっている。したがって、高精度でのアライメントマークの位置の測定の際に、測定ができないというエラーの発生を抑制でき、測定のやり直しや、モデルパターンの再撮影、再登録の手間が減少する。このため座標測定工程の時間の短縮を図ることができる。 According to such a configuration, an image photographed based on the reset coordinate system is used for measuring the coordinates of the alignment mark with high accuracy. In such an image, since the shift of the position of the image frame in the model pattern and the alignment mark reflected in the model pattern is corrected, the alignment mark is not greatly shifted from the image frame. Therefore, when measuring the position of the alignment mark with high accuracy, it is possible to suppress the occurrence of an error that measurement cannot be performed, and the trouble of re-measurement, re-imaging of the model pattern, and re-registration is reduced. For this reason, the time of the coordinate measurement process can be shortened.
また、座標原点の再設定の際にアライメントマークの中心を測定する方法として、画像枠内に映り込んでいるアライメントマークのエッジから推測する方法を用いれば、画像枠内には少なくともアライメントマークのエッジが映り込んでいれば、アライメントマークの中心座標が測定できる。このため、測定ができないというエラーの発生を抑制できる。 In addition, as a method of measuring the center of the alignment mark when resetting the coordinate origin, if the method of estimating from the edge of the alignment mark reflected in the image frame is used, at least the edge of the alignment mark is included in the image frame. If is reflected, the center coordinates of the alignment mark can be measured. For this reason, generation | occurrence | production of the error that a measurement cannot be performed can be suppressed.
そして、高精度でアライメントマークの座標測定において、撮影された画像に映り込んでいるアライメントマークのエッジを検出し、相対向するエッジの中心を算出する方法とすれば、設計上の寸法形状と現実の寸法形状とに誤差があった場合でも、座標を正確に測定できる。そして、前記の通り再設定された座標原点を基準として撮影された画像を用いるから、測定ができないというエラーの発生を抑制できる。 Then, in the coordinate measurement of the alignment mark with high accuracy, if the method of detecting the edge of the alignment mark reflected in the captured image and calculating the center of the opposite edge is used, Even if there is an error in the size and shape, the coordinates can be measured accurately. And since the image image | photographed on the basis of the coordinate origin reset as mentioned above is used, generation | occurrence | production of the error that a measurement cannot be performed can be suppressed.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明に係る座標の測定方法を「本方法」と称することがある。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the coordinate measuring method according to the present invention may be referred to as “the present method”.
以下に示す実施形態は、基板表面の所定の複数の位置に形成されるアライメントマークの座標を測定する方法である。ここでは、略方形で、その四隅近傍にそれぞれ1箇所ずつ形成される計4箇所のアライメントマークの座標を測定する方法を例に用いて説明する。複数のアライメントマークの座標を高精度で測定することにより、アライメントマーク間の距離や相対的な位置関係を測定することができる。このような方法が適用される場面としては、例えば、液晶表示パネルのアレイ基板において、アレイ基板表面に薄膜トランジスタのゲートパターンとともに形成された複数のアライメントマークの座標を測定し、これによりゲートパターンの寸法や形状を測定する工程などが挙げられる。 The embodiment described below is a method of measuring the coordinates of alignment marks formed at a plurality of predetermined positions on the substrate surface. Here, a method of measuring the coordinates of a total of four alignment marks, each of which is formed in a substantially square shape and in the vicinity of the four corners, will be described as an example. By measuring the coordinates of the plurality of alignment marks with high accuracy, the distance between the alignment marks and the relative positional relationship can be measured. As a scene where such a method is applied, for example, in the array substrate of a liquid crystal display panel, the coordinates of a plurality of alignment marks formed together with the gate pattern of the thin film transistor on the surface of the array substrate are measured, and thereby the dimensions of the gate pattern are measured. And a step of measuring the shape.
本方法は、例えば超精密座標測定装置などを用いて実施される。本発明を実現するための超精密座標測定装置は、基板を載置するステージと、このステージ上を移動してステージに載置された基板の所定の領域を撮影できる撮像手段(以下、「アライメントカメラ」と称する)と、このアライメントカメラで撮影した画像の記憶、認識やその他の必要な処理を行う処理手段とを備える。また、このアライメントカメラは、少なくとの低倍率(広視野)と高倍率の2つのモードを備え、適宜モードを切り替えて撮影できるように構成される。なお、このような構成は、従来一般の超精密座標測定装置に実現されているものであり、本方法はこのような従来一般の超精密座標測定装置を用いて実現できることから、超精密座標測定装置の構成等の詳細な説明は省略する。 This method is performed using, for example, an ultra-precise coordinate measuring apparatus. An ultra-precision coordinate measuring apparatus for realizing the present invention includes a stage on which a substrate is placed and an imaging means (hereinafter referred to as “alignment”) that can move on the stage and photograph a predetermined area of the substrate placed on the stage. And a processing means for storing and recognizing images taken by the alignment camera and performing other necessary processes. In addition, this alignment camera has at least two modes of a low magnification (wide field of view) and a high magnification, and is configured to be able to shoot by appropriately switching the modes. Such a configuration is realized in a conventional general ultra-precision coordinate measuring apparatus, and this method can be realized using such a conventional general ultra-precision coordinate measuring apparatus. Detailed description of the configuration of the apparatus will be omitted.
本方法の実施形態は、ラフアライメント工程とファインアライメント工程とを含み、ファインアライメント工程は、さらにファインアライメントの第1工程とファインアライメントの第2工程とを含む。ラフアライメント工程においては、画像のパターンマッチング法を用いて基板上に形成されるアライメントマークのおおよその座標を測定する。ファインアライメント工程においては、後述する所定の方法を用いてアライメントマークの座標を高精度に測定する。そして、この測定結果から、アライメントマーク間の寸法や位置関係を測定する。 The embodiment of the method includes a rough alignment step and a fine alignment step, and the fine alignment step further includes a first step of fine alignment and a second step of fine alignment. In the rough alignment process, the approximate coordinates of the alignment marks formed on the substrate are measured using an image pattern matching method. In the fine alignment step, the coordinates of the alignment mark are measured with high accuracy using a predetermined method described later. And the dimension and positional relationship between alignment marks are measured from this measurement result.
まずあらかじめ、パターンマッチング法の実施の際にモデルパターンとして用いる画像を撮影し、これを超精密座標測定装置に登録する。このモデルパターンは、基板表面に形成されるアライメントマークを撮影した画像である。図1は、本方法で用いられるモデルパターンを模式的に示した図であり、それぞれ図1(a)は理想的なモデルパターンを示した図、図1(b)は実際のモデルパターンを示した図である。この図1に示すように、本実施形態においては、二本の線分が直交する略十字形状のアライメントマークを用いる。 First, an image to be used as a model pattern at the time of performing the pattern matching method is photographed and registered in the ultra-precision coordinate measuring apparatus. This model pattern is an image obtained by photographing an alignment mark formed on the substrate surface. FIG. 1 is a diagram schematically showing model patterns used in this method. FIG. 1A shows an ideal model pattern, and FIG. 1B shows an actual model pattern. It is a figure. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a substantially cross-shaped alignment mark in which two line segments are orthogonal to each other is used.
画像枠21内において座標測定の基準となる点として、画像枠21の中心点24を用いる。一方、アライメントマーク1において座標測定の基準となる点として、アライメントマーク1を構成する二本の線分の各中心線11,12の交点13を用いる(以下、この中心線11,12の交点13を「アライメントマークの中心点13」と称する)。パターンマッチング法で用いるモデルパターンは、画像枠内において座標測定の基準となる点に、アライメントマークにおいて座標測定の基準となる点が正確に位置していることが好ましい。したがって、このモデルパターンは、図1(a)に示す理想的なモデルパターン2のように、画像枠21の中心点24とアライメントマーク1の中心点13とが正確に一致していることが好ましい。
The
しかしながら、画像枠21の中心点24と、アライメントマーク1の中心点13とが正確に一致するような画像を撮影することは、現実には極めて困難である。また、画像枠21の中心点24に、精度よくアライメントマーク1の中心点13が位置するような画像を撮影するためには、アライメントカメラの位置合わせを慎重に行う必要があり、この作業時長時間を要する。このため、画像枠21の中心点24と、アライメントマーク1の中心点13との多少のズレは許容するものとする。したがって実際には、図1(b)に示す実際のモデルパターン2’のような、画像枠21の中心点24とアライメントマーク1の中心点13とがずれた画像が登録される。
However, in reality, it is extremely difficult to capture an image in which the
ラフアライメント工程では、登録されたモデルパターンを用いて、各アライメントマークのおおよその座標を測定する。まず、超精密座標測定装置のステージに載置された基板の四隅に、押し当てピンを当接させる方法などにより基板の外形を測定し、測定した外形から基板の中心点を算出する。そしてこの算出した中心点を基板の座標原点とする。この座標原点を基準として、各アライメントマークが形成される設計上の位置にアライメントカメラを移動させ、当該位置が含まれる領域を低倍率モードで撮影する。 In the rough alignment process, the approximate coordinates of each alignment mark are measured using the registered model pattern. First, the outer shape of the substrate is measured by, for example, a method in which pressing pins are brought into contact with the four corners of the substrate placed on the stage of the ultra-precision coordinate measuring apparatus, and the center point of the substrate is calculated from the measured outer shape. The calculated center point is set as the coordinate origin of the substrate. Using the coordinate origin as a reference, the alignment camera is moved to a design position where each alignment mark is formed, and an area including the position is photographed in the low magnification mode.
そして、撮影した画像に対して、登録されたモデルパターンによりパターンマッチング法を実施する。具体的には、まず撮影された画像の所定の領域内から、登録されたモデルパターンに近似したパターンを検索、照合する。そしてもっとも近似したパターンが得られた際のモデルパターンの画像枠の中心点の座標を、アライメントマークの中心点の座標の測定結果とする。なお、本方法において用いられるパターンマッチング法は、画像認識などに用いられる従来一般のパターンマッチング法と同じ方法が適用できることから、詳細な処理手順や処理内容等の説明は省略する。 Then, the pattern matching method is performed on the photographed image using the registered model pattern. Specifically, first, a pattern approximate to a registered model pattern is searched and collated from within a predetermined area of a photographed image. The coordinate of the center point of the image frame of the model pattern when the most approximate pattern is obtained is taken as the measurement result of the coordinate of the center point of the alignment mark. Note that the pattern matching method used in this method can be the same as the conventional general pattern matching method used for image recognition and the like, and thus detailed description of the processing procedure, processing contents, and the like will be omitted.
次いで、測定された各アライメントマークの中心点の座標から、ファインアライメント工程において座標測定の基準として用いる座標系を設定する。図2は、この座標系の設定方法を模式的に示した図である。この図2を参照して説明すると、基板3の四隅近傍にそれぞれ形成される計4箇所のアライメントマーク1a,1b,1c,1dのうち、互いに隣接するアライメントマーク(図2においては1aと1b、1cと1d)の2箇所の中点43,44を算出し、この算出した2箇所の中点43,44のさらにその中点を算出する。そしてこの中点を基板の座標原点O、先に算出した2箇所の中点43,44を通過する軸をx軸、このx軸に直交する軸をy軸とする座標系を設定する。
Next, a coordinate system used as a reference for coordinate measurement in the fine alignment process is set based on the measured coordinates of the center point of each alignment mark. FIG. 2 is a diagram schematically showing a method for setting the coordinate system. Referring to FIG. 2, out of a total of four
図3は、座標系の実際の設定状態を示した模式図であり、図3(a)は基板全体を示した図、図3(b)はアライメントマークの座標測定に用いたモデルパターンを示した図、図3(c)は設定された座標系の座標原点及びその近傍を示した図であり、図3(a)のA部近傍を拡大して示した図である。この図3(b)に示すモデルパターン2’は、映り込んでいるアライメントマーク1の中心点13が、その画像枠21の中心点24から偏位しているものである。図においては、x軸の偏位量を符号a、y軸の偏位量を符号bで示している。
3A and 3B are schematic diagrams showing an actual setting state of the coordinate system. FIG. 3A shows the entire substrate, and FIG. 3B shows a model pattern used for coordinate measurement of the alignment mark. FIG. 3C is a diagram showing the coordinate origin of the set coordinate system and its vicinity, and is an enlarged view of the vicinity of the portion A in FIG. In the
本方法のパターンマッチング法においては、モデルパターン2’の画像枠21の中心点24にアライメントマーク1の中心点13が位置するものとみなして座標が測定される。したがって、図3(b)に示すモデルパターン2’を用いてパターンマッチング法を実行すると、各アライメントマークの座標はこの偏位量だけ偏位した測定結果が得られる。図3(a)は、現実の各アライメントマーク1a,1b,1c,1dの座標と、測定された各アライメントマーク1a’,1b’,1c’,1d’の座標のずれを模式的に示す。この図3(a)に示すように、測定結果にかかる各アライメントマーク1a’,1b’,1c’,1d’の座標は、現実のアライメントマーク1a,1b,1c,1dの座標から、モデルパターンの画像枠とアライメントマークのずれの分だけ偏位した位置にある。この結果、図3(c)に示すように、測定された各アライメントマーク1a’,1b’,1c’,1d’の座標から設定された座標原点O’は、現実のアライメントマーク1a,1b,1c,1dの中心点の座標に基づいて設定されたであれば座標原点となっていたであろう点Oから偏位した位置にある。図3(c)においては、設定された座標原点O’と点Oとのx軸の偏位量を符号c、y軸の偏位量を符号dで示している。
In the pattern matching method of this method, the coordinates are measured on the assumption that the
次いで、ファインアライメント工程に移る。このファインアライメント工程は、第1工程と第2工程を含む。第1工程は、前記ラフアライメント工程により設定された座標原点のずれを補正し、より正確な座標系を設定する工程である。第2工程は、第1工程により再設定された座標系を基準に用いてアライメントマークの座標を高精度で測定する工程である。 Next, the fine alignment process is performed. This fine alignment process includes a first process and a second process. The first step is a step of correcting a shift of the coordinate origin set by the rough alignment step and setting a more accurate coordinate system. The second step is a step of measuring the coordinates of the alignment mark with high accuracy using the coordinate system reset in the first step as a reference.
ファインアライメントの第1工程は、まず、ラフアライメント工程により設定された座標原点O’(図3(a)又は(c)参照)を基準に用いて、アライメントマークが形成される設計上の位置にアライメントカメラを移動させ、基板上に形成されるアライメントマークを高倍率モードで撮影する。 In the first step of fine alignment, first, the coordinate origin O ′ (see FIG. 3A or 3C) set by the rough alignment step is used as a reference at a design position where an alignment mark is formed. The alignment camera is moved to photograph the alignment mark formed on the substrate in the high magnification mode.
図4は、高倍率モードで撮影された画像の画像枠とアライメントマークの位置関係を示した模式図である。それぞれ、図4(a)は、画像枠51の中心点54とアライメントマーク1の中心点13とが一致している状態を示した図、図4(b)は、アライメントマーク1の中心点13が画像枠51の中心点54から少しずれた状態を示した図、図4(c)は、アライメントマーク1の中心点13が画像枠51の中心点54から大きくずれた状態を示した図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a positional relationship between an image frame of an image photographed in the high magnification mode and an alignment mark. 4A shows a state in which the
高倍率モードで基板の表面に形成されるアライメントマークを撮影する際、画像枠51の中心点54にアライメントマーク1の中心点13が正確に位置した場合には、図4(a)に示すような画像が得られる。しかしながら実際には、フォトリソグラフィ法の露光時において、温度変化によるパターンの倍率の変化や、干渉計のミラーの歪みによるパターンの変形などにより、各アライメントマークの実際の座標が、設計上の座標からずれている場合がある。さらに、ラフアライメント工程のパターンマッチング法において用いたモデルパターンが、その画像枠の中心点と、そこに映り込んでいるアライメントマークの中心点とがずれていた場合には、このずれが前記ずれに加算される。したがって実際には、図4(b)又は(c)に示すように、撮影された画像の画像枠51の中心点54と、そこに映り込んでいるアライメントマーク1の中心点13とがずれている場合がある。
When photographing the alignment mark formed on the surface of the substrate in the high magnification mode, when the
従来の座標測定方法では、このような画像を用いてアライメントマーク1の中心点13の座標を高精度に測定している。この高精度の座標測定方法は各種あるが、そのうちの1つについて図4(a)を参照して簡単に説明する。まず、アライメントマーク1を構成する2本の線分のそれぞれについて、その交差部を挟んだ前後両側の位置で、これらの線分のエッジ61〜68のうち、画像枠51内に映り込んでいる部分61a〜68aを検出する。なお、図4においては、各エッジ61〜68の画像枠51内に映り込んでいる部分61a〜68aを、太線で強調して示している。そしてエッジの検出された部分61a〜68aから、2本の線分の中心線11’,12’を測定する。具体的には、それぞれ平行するエッジの組(図4(a)においては、61aと62a、63aと64a、65aと66a、67aと68aの各組)の中間を各線分の中心線とする。そしてこれらの中心線11’,12’の交点をアライメントマーク1の中心点13とする。この測定方法は「多点トンボマーク中心幅」と呼ばれるものである。
In the conventional coordinate measurement method, the coordinates of the
このような方法を用いると、アライメントマーク1の中心点13の座標を高精度に測定することができる。しかしながらこのような方法では、画像枠51の中心点54とそこに映り込んでいるアライメントマーク1の中心点13とがずれている場合、アライメントマーク1の中心点13の座標の測定ができない場合が生じる。具体的には、図4(b)に示すように、エッジ61,62,67,68の画像枠51内に映り込んでいる部分61a,62a,67a,68aの長さが短いと、対となるエッジ間の中心線11’,12’の測定が困難となる場合がある。また、図4(c)に示すように、画像枠51内に映り込んでいないエッジ(この場合には、エッジ61,62,63,65,67,68)が存在する場合には、このような方法での中心線の測定ができない。
When such a method is used, the coordinates of the
そこで、前記「多点トンボマーク中心幅」による高精度の測定ができるように、画像枠51の中心点54と、そこに映り込んでいるアライメントマーク1の中心点13とのずれを補正し、このずれが小さくなった画像を撮影するための新たな座標系を設定する。
Therefore, the misalignment between the
図5は、図4(c)に示す画像から新たに座標系を設定する方法を模式的に示した図である。ラフアライメント工程において設定された座標系に基づいて撮影された画像5を解析し、画像枠51内に映り込んでいるアライメントマーク1のエッジのうち、直交する2本のエッジ64a,66aを検出する。次いで検出したこれらのエッジ64a,66aの位置から、アライメントマーク1を構成する線分の設計上の線幅の1/2の距離(図においては符号eで示す)だけ、線分の中心側にオフセットした位置に中心線11”,12”を設定する。そしてこれら設定した中心線11”,12”の交点をアライメントマーク1の中心点13”とする。このような方法によれば、アライメントマーク1の中心点13が画像枠51の中心点54からずれているような場合であっても、アライメントマーク1を構成する2本の線分のエッジのうち、少なくとも2本の直交するエッジが映り込んでいれば、アライメントマークの中心点の座標を測定できる。このため、アライメントマーク1の中心点の座標測定ができなくなるというエラーの発生を抑制できる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a method for newly setting a coordinate system from the image shown in FIG. The photographed image 5 is analyzed based on the coordinate system set in the rough alignment process, and two
そして、このようにして測定したアライメントマーク1の中心点13”の座標から、新たに座標系を設定する。ここでの座標系の設定方法は、ラフアライメント工程において用いた方法と同じ法法が適用できることから、説明は省略する(図2参照)。
Then, a new coordinate system is set from the coordinates of the
次にファインアライメントの第2工程に移る。まず、ファインアライメントの第1工程において新たに設定された座標系を基準として、基板表面のアライメントマークの中心点が形成される設計上の位置にアライメントカメラを移動させる。そして、再び高倍率モードで基板上のアライメントマークを撮影する。ここで、ファインアライメントの第1工程により座標原点位置が補正されているから、このようにして撮影された画像は、映り込んでいるアライメントマークの中心点の画像枠51の中心点54からのずれが小さくなっている。このため、図4(c)に示すような、画像枠51内にアライメントマーク1の8本のエッジのうちの一部しか映り込んでいないような画像が撮影されることが少なくなる。
Next, the process proceeds to the second step of fine alignment. First, the alignment camera is moved to a design position where the center point of the alignment mark on the substrate surface is formed with reference to the coordinate system newly set in the first step of fine alignment. Then, the alignment mark on the substrate is photographed again in the high magnification mode. Here, since the coordinate origin position is corrected in the first step of fine alignment, the image taken in this way is shifted from the
そして、撮影された画像から、各アライメントマークの中心点の座標を高精度に測定する。ここでの高精度の座標の測定方法には、前記「多点トンボマップ中心幅」が適用できる。 Then, the coordinates of the center point of each alignment mark are measured with high accuracy from the photographed image. The “multi-point registration mark map center width” can be applied to the high-precision coordinate measurement method here.
このように、ファインアライメントの第1工程において設定し直した座標系を基準としてアライメントマークの中心点座標を測定すれば、測定が不可能となることが少なくなる。このため、座標の測定のやり直しや、モデルパターンとなる画像の撮影及び登録のやり直しの手間が少なくなる。この結果、座標測定に要する時間を短縮できる。特に、多数の基板を流れ作業的に処理する場合に有効である。 Thus, if the center point coordinates of the alignment mark are measured with reference to the coordinate system reset in the first step of fine alignment, the measurement becomes less likely to be impossible. For this reason, it is possible to reduce the trouble of re-measurement of coordinates and re-shooting and registration of an image as a model pattern. As a result, the time required for coordinate measurement can be shortened. This is particularly effective when a large number of substrates are processed in a flow operation.
なお、本方法は、条件によっては、ラフアライメント工程において設定した座標系の修正を行わずに、直ちに高精度でアライメントマークの座標測定を行うことも可能である。 In this method, depending on conditions, it is also possible to immediately measure the coordinate of the alignment mark with high accuracy without correcting the coordinate system set in the rough alignment step.
ファインアライメントの第1工程において行う座標系の再設定は、高倍率モードで撮影した画像の画像枠内に、アライメントマークの高精度な座標測定を行うのに必要となるエッジが映り込んでいない場合に必要となる。図4を参照して説明すると、「多点トンボマーク中心幅」によってアライメントマーク1の中心点13の座標を測定する場合、図4(c)に示すように、画像枠51内に2本のエッジ64a,66aしか映り込んでいないと、座標の測定ができない。また図4(b)に示すように、8本のエッジ61a〜68aが映り込んでいたとしても、中心線の算出に必要となる長さが映り込んでいないエッジが存在すると、座標の測定ができない(図4(b)においてはエッジ61a,62a,67a,67aがそれに該当する)。
The re-setting of the coordinate system performed in the first step of fine alignment is when the edge required for highly accurate coordinate measurement of the alignment mark is not reflected in the image frame of the image shot in the high magnification mode. Is required. Referring to FIG. 4, when the coordinates of the
しかしながら、ラフアライメント工程において設定された座標系を基準として高倍率モードでアライメントマークを撮影した結果、撮影したすべての画像について、高精度での「多点トンボマーク中心」による測定ができる程度までアライメントマーク1が映り込んでいる場合もありうる。このような場合には、新たに座標系を設定し直す必要はなく、直ちに「多点トンボマーク中心」による座標測定を行ってもよい。
However, as a result of taking an alignment mark in the high magnification mode using the coordinate system set in the rough alignment process as a reference, all the images taken are aligned to the extent that high-precision measurement can be performed using the “multi-point mark mark center”. There may be a case where the
以下、変形例として、条件に応じて座標系の再設定を省略する構成について説明する。なお、以下の説明においては、主に前記実施形態と相違する部分について説明し、同じ部分については省略する。まずあらかじめ、パターンマッチング法の実行においてモデルパターンとして用いる画像を撮影し、それを超精密座標測定装置に登録する。そして、登録されたモデルパターンを用いてアライメントマークの座標を測定して座標系を設定する。このモデルパターンの構成やラフアライメント工程は、前記実施形態で示した構成と同じである。 Hereinafter, as a modification, a configuration in which the resetting of the coordinate system is omitted depending on conditions will be described. In the following description, portions that are different from the above embodiment will be mainly described, and the same portions will be omitted. First, an image to be used as a model pattern in the execution of the pattern matching method is photographed in advance and registered in the ultraprecision coordinate measuring apparatus. Then, the coordinate system is set by measuring the coordinates of the alignment mark using the registered model pattern. The configuration of the model pattern and the rough alignment process are the same as the configuration shown in the above embodiment.
ファインアライメント工程は、まず、ラフアライメント工程により設定された座標原点を基準として、基板表面のアライメントマークが形成される設計上の位置にアライメントカメラを移動させる。そして、基板表面に形成される各アライメントマークを高倍率モードで撮影し、アライメントマークの中心点の座標を高精度で測定する。この測定方法は、前記「多点トンボマーク中心幅」が適用できる。 In the fine alignment process, first, the alignment camera is moved to a design position where an alignment mark on the substrate surface is formed, using the coordinate origin set in the rough alignment process as a reference. Then, each alignment mark formed on the substrate surface is photographed in the high magnification mode, and the coordinates of the center point of the alignment mark are measured with high accuracy. This “multi-point registration mark center width” can be applied to this measuring method.
ただし、撮影された画像が、図4(c)に示すように、画像枠51内に、「多点トンボマーク中心」による中心点の測定に必要となるエッジが映り込んでいない場合がある。また、図4(b)に示すように、必要なエッジがすべて映り込んでいる場合であっても、測定に必要な長さに満たない場合がある。このような場合には、前記実施形態に示したように、高精度の座標測定は行わずに新たな座標系の設定を行う。そしてそれ以降は、前記実施形態の方法と同じ方法により、各アライメントマークの中心点の座標を高精度で測定する。
However, as shown in FIG. 4C, the photographed image may not include an edge necessary for measuring the center point by the “multi-point registration mark mark center” in the
このような構成によれば、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができ、かつ、ラフアライメント工程において設定した座標系を基準として用いても高精度な座標測定が行える場合には、直ちに高精度な座標測定を実行できるから、測定時間の短縮をはかることができる。 According to such a configuration, the same operational effects as in the above-described embodiment can be obtained, and when high-precision coordinate measurement can be performed using the coordinate system set in the rough alignment step as a reference, immediately, Since highly accurate coordinate measurement can be performed, measurement time can be shortened.
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明は前記各実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の改変が可能であることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It goes without saying that it is possible.
例えば、前記実施形態においては、方形でその四隅にそれぞれ1個ずつのアライメントマークが形成される基板について適用する構成を示したが、アライメントマークの位置や数は限定されるものではない。また、アライメントマークの形状についても、略十字形状のものに限定されるものではなく、アライメントマークのエッジの一部からその中心位置が推測できるような形状であればよい。例えば、円形、多角形などのアライメントマークについても適用できる。 For example, in the above-described embodiment, the configuration applied to a substrate that is square and has one alignment mark formed at each of the four corners thereof is shown, but the position and number of alignment marks are not limited. Also, the shape of the alignment mark is not limited to a substantially cross shape, and any shape can be used as long as the center position can be estimated from part of the edge of the alignment mark. For example, the present invention can also be applied to circular or polygonal alignment marks.
1 アライメントマーク
2 モデルパターン
3 基板
11、12 アライメントマークの中心線
13 アライメントマークの中心点
21 モデルパターンの画像枠
24 モデルパターンの中心点
43,44 アライメントマークの中点
51 高倍率モードで撮影された画像の画像枠
54 高倍率モードで撮影された画像の中心点
1
Claims (4)
The dimension measuring method characterized by measuring the dimension between each alignment mark from the coordinate of the alignment mark measured by the coordinate measuring method in any one of Claims 1-3.
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