JP2006284536A - Device and method for detecting controlling mark position - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、印刷位置合わせマークや、露光装置のマスク・アライメント・マークなどの制御用マークの位置検出装置、及び、位置検出方法に関するものである。 The present invention relates to a position detection apparatus and a position detection method for a print alignment mark and a control mark such as a mask alignment mark of an exposure apparatus.
通常、制御用マークの位置検出には、カメラ等の画像センサーを用いて、行われている。 Usually, the position of the control mark is detected using an image sensor such as a camera.
たとえば、特許文献１には、半導体ウエハ等の基板上に形成された制御用マーク（アライメント・マーク）を、テレビカメラで撮像して、そのビデオ信号波形とその微分波形から、制御用マークの位置を検出する技術が提案されている。（従来技術１）
ところが、従来技術１では、制御用マークを画像センサーで撮像すると、ビデオ信号波形には、ノイズ成分が含まれているために、その微分波形には、制御用マークの微分波形とノイズ成分の微分波形が混在してしまい、制御用マークの位置を誤検出するという欠点があった。 However, in the prior art 1, when the control mark is imaged by the image sensor, the video signal waveform includes a noise component. Therefore, the differential waveform includes the differential waveform of the control mark and the differential of the noise component. There is a drawback that the waveforms are mixed and the position of the control mark is erroneously detected.
本発明は、このような従来技術を考慮してなされたものであって、本発明の課題は、制御用マークの位置を確実に検出する制御用マーク位置検出装置、および、方法を提供することである。
The present invention has been made in consideration of such a conventional technique, and an object of the present invention is to provide a control mark position detecting apparatus and method for reliably detecting the position of a control mark. It is.
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。すなわち、請求項１に記載の発明は、制御用マークは、制御用マーク部と背景部から構成されていて、記憶手段には、制御用マークを撮像して得られたビデオ信号のサンプリングされた位置を表す座標データと前記ビデオ信号の強度を表すビデオ信号強度データととを含む制御用マーク・データから構成される制御用マーク・ファイルを記憶させて、制御用マーク・データのビデオ信号強度データと前記制御用マーク・データに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データのビデオ信号強度データの比を算出して、前記算出された比を第１の閾値と大小比較をして２値化して識別値として、前記制御用マーク・データに加える制御用マーク識別値算出手段と、お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの識別値が異なる場合に、前記お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの座標データは、制御用マーク部と背景部との境界に接する座標データであると判定する制御用マーク位置判定手段と、を備える制御用マーク位置検出装置である。 The present invention solves the above problems by the following means. That is, according to the first aspect of the present invention, the control mark is composed of the control mark portion and the background portion, and the video signal obtained by imaging the control mark is sampled in the storage means. Video signal strength data of control mark data is stored by storing a control mark file composed of control mark data including coordinate data representing a position and video signal strength data representing the strength of the video signal And the video signal intensity data of the control mark data sampled adjacent to the control mark data are calculated and binarized by comparing the calculated ratio with a first threshold value. As the identification value, the identification value of the control mark data sampled adjacent to each other is different from the control mark identification value calculation means added to the control mark data. In this case, the control mark position determination means for determining that the coordinate data of the control mark data sampled adjacent to each other is coordinate data in contact with the boundary between the control mark portion and the background portion, And a control mark position detection device.
請求項２に記載の発明は、注目する制御用マーク・データを含んだ所定範囲でサンプリングされた制御用マーク・データの識別値の総和値を算出して、前記算出された総和値が第２の閾値より大きければ、注目する制御用マーク・データの識別値を大きな２値化の値に更新して、前記算出された総和値が第２の閾値より小さければ、注目する制御用マーク・データの識別値を小さな２値化の値に更新する制御用マーク識別値補正手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の制御用マーク位置検出装置である。 According to the second aspect of the present invention, the sum total value of the identification values of the control mark data sampled in a predetermined range including the target control mark data is calculated, and the calculated total value is the second value. If it is larger than the threshold value, the identification value of the target control mark data is updated to a large binarized value, and if the calculated total value is smaller than the second threshold value, the target control mark data to be focused is updated. 2. The control mark position detecting device according to claim 1, further comprising: a control mark identification value correcting unit that updates the identification value to a small binarized value.
請求項３に記載の発明は、前記制御用マークを撮像して、ビデオ信号に変換する撮像手段と、
前記ビデオ信号から、前記撮像された制御用マークのサンプリング位置の座標データと前記サンプリング位置で撮像されたビデオ信号のビデオ信号強度データを含む制御用マーク・データを生成して、保持する制御用マーク・データ生成手段と、を備えることを特徴とする請求項１または、請求項２に記載の制御用マーク位置検出装置である。
The invention according to claim 3 is an imaging means for imaging the control mark and converting it into a video signal;
A control mark for generating and holding control mark data including coordinate data of the sampling position of the imaged control mark and video signal intensity data of the video signal imaged at the sampling position from the video signal A control mark position detection device according to claim 1 or 2, further comprising: a data generation unit.
請求項４に記載の発明は、制御用マーク部と背景部から構成される制御用マークであって、制御用マークを撮像して得られたビデオ信号のサンプリングされた位置を表す座標データと前記ビデオ信号の強度を表すビデオ信号強度データとを含む制御用マーク・データから構成される制御用マーク・ファイルを記憶させて、制御用マーク・データのビデオ信号強度データと前記制御用マーク・データに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データのビデオ信号強度データの比を算出して、前記算出された比を第１の閾値と大小比較をして２値化して識別値として、前記制御用マーク・データに加える制御用マーク識別値算出ステップと、お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの識別値が異なる場合に、前記お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの座標データは、制御用マーク部と背景部との境界に接する座標データであると判定する制御用マーク位置判定ステップとを含んだ手順でなされることを特徴とする制御用マーク位置検出方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control mark composed of a control mark portion and a background portion, the coordinate data representing a sampled position of a video signal obtained by imaging the control mark, and the A control mark file composed of control mark data including video signal strength data representing the strength of the video signal is stored, and the video signal strength data of the control mark data and the control mark data are stored in the control mark data. The ratio of the video signal strength data of the control mark data sampled adjacently is calculated, the calculated ratio is compared with the first threshold value, and binarized to obtain an identification value as the identification value. When the control mark identification value calculation step added to the mark data differs from the identification value of the control mark data sampled adjacent to each other, The coordinate data of the control mark data sampled in contact with the control mark is determined by a procedure including a control mark position determination step for determining that the coordinate data is in contact with the boundary between the control mark portion and the background portion. This is a characteristic mark position detection method for control.
請求項５に記載の発明は、注目する制御用マーク・データを含んだ所定範囲でサンプリングされた制御用マーク・データの識別値の総和値を算出して、前記算出された総和値が第２の閾値より大きければ、注目する制御用マーク・データの識別値を大きな２値化の値に更新して、前記算出された総和値が第２の閾値より小さければ、注目する制御用マーク・データの識別値を小さな２値化の値に更新する制御用マーク識別値補正ステップを含んだ手順でなされることを特徴とする請求項４に記載の制御用マーク位置検出方法である。 According to the fifth aspect of the present invention, the sum total value of the identification values of the control mark data sampled in a predetermined range including the target control mark data is calculated, and the calculated total value is the second value. If it is larger than the threshold value, the identification value of the target control mark data is updated to a large binarized value, and if the calculated total value is smaller than the second threshold value, the target control mark data to be focused is updated. 5. The control mark position detection method according to claim 4, wherein the control mark position detection method is performed by a procedure including a control mark identification value correcting step of updating the identification value of the control value to a small binarized value.
請求項６に記載の発明は、前記制御用マークを撮像して、ビデオ信号に変換する撮像ステップと、前記ビデオ信号から、前記撮像された制御用マークのサンプリング位置の座標データと前記サンプリング位置で撮像されたビデオ信号のビデオ信号強度データを含む制御用マーク・データを生成して、保持する制御用マーク・データ生成ステップと、を含んだ手順でなされることを特徴とする請求項４、または、請求項５に記載の制御用マーク位置検出方法である。 According to a sixth aspect of the present invention, an imaging step of imaging the control mark and converting it to a video signal, coordinate data of a sampling position of the captured control mark from the video signal, and the sampling position are used. 5. A control mark data generation step for generating and holding control mark data including video signal intensity data of an imaged video signal, and a control mark data generation step for holding the control mark data. A control mark position detection method according to claim 5.
請求項７に記載の発明は、コンピュータに組込むことによって、コンピュータを請求項１から、請求項３のいずれか1項に記載の制御用マーク位置検出装置として動作させるコンピュータプログラムである。 The invention according to claim 7 is a computer program that causes a computer to operate as the control mark position detecting device according to any one of claims 1 to 3 by being incorporated in the computer.
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。 The invention according to claim 8 is a computer-readable recording medium in which the program according to claim 7 is recorded.
制御用マーク部の信号強度データの値は“１”以上の安定した値であるので、サンプリング位置が隣接する信号強度データとのビデオ信号強度比は、概ね“１”の値を示す。他方、背景部の信号強度データの値は “１”未満のランダムな値であるので、その信号強度比は、大きくばらつく。従って、信号強度比が、おおむね“１”の値の制御用マーク・データは制御用マーク部のものであり、それ以外の制御用マーク・データは、背景部のものと判定して識別値を与える。ところで、信号強度データの値は、ノイズにより、本来の値からずれることがある。そこで、信号強度比の判定結果（識別値）を前後のサンプリング位置の識別値と比較して、異なる識別値を示せば、ノイズによる悪影響の結果であると判断して、この識別値を前後の識別値と同じに補正する。この補正された識別値をサンプリングの順序に並べて、識別値が変化するところが、制御用マーク部と背景部の境界となる。
Since the value of the signal strength data in the control mark portion is a stable value of “1” or more, the video signal strength ratio with the signal strength data adjacent to the sampling position is generally “1”. On the other hand, since the value of the signal intensity data in the background portion is a random value less than “1”, the signal intensity ratio varies greatly. Therefore, the control mark data having a signal intensity ratio of about “1” is for the control mark portion, and the other control mark data is determined to be for the background portion and has an identification value. give. Incidentally, the value of the signal strength data may deviate from the original value due to noise. Therefore, if the determination result (identification value) of the signal intensity ratio is compared with the identification values of the preceding and following sampling positions and if different identification values are shown, it is determined that the result is an adverse effect due to noise, Correct to the same as the identification value. When the corrected identification values are arranged in the sampling order and the identification value changes, the boundary between the control mark portion and the background portion becomes the boundary.
本願発明によれば、制御用マークの位置を確実に検出する装置、および、方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an apparatus and a method for reliably detecting the position of a control mark.
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。図１は、制御用マーク検出装置と位置制御装置との情報の流れの説明図である。制御用マーク位置検出装置１００は、画像センサー１０１を備えて、制御用マークの位置を検出する。位置制御装置２００は、移動台１００ａを制御する。制御用マーク検出装置１００と位置制御装置２００は、通信回線で接続されていて、以下のように、情報を送受信する。位置制御装置２００は、制御用マーク位置検出開始の指示を送信する（図１（ア））。制御用マーク位置検出装置１００は、制御用マーク位置検出開始の指示を受信する（同（イ））。制御用マーク１００ｂを画像センサー １０１で撮像して、マークの位置を検出する（同（（ウ））。制御用マーク位置検出装置１００は、制御用マーク位置検出情報を送信する（同（（エ））。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of the flow of information between the control mark detection device and the position control device. The control mark position detection apparatus 100 includes an image sensor 101 and detects the position of the control mark. The position control device 200 controls the movable table 100a. The control mark detection device 100 and the position control device 200 are connected by a communication line and transmit / receive information as follows. The position control device 200 transmits an instruction to start detection of the control mark position (FIG. 1A). The control mark position detection apparatus 100 receives an instruction to start detection of the control mark position (same (A)). The control mark 100b is imaged by the image sensor 101 to detect the position of the mark (same ((c)). The control mark position detection device 100 transmits control mark position detection information (same ((d). )).
位置制御装置２００は、制御用マーク位置検出情報を受信する（同（（オ））。位置制御装置２００は、制御用マーク位置検出情報を基にして、制御用マークが正しい位置にあるか判定する（同（（カ））。位置制御装置２００は、正しい位置になければ、制御用マークが正しい位置につくように、移動台１００ａを移動させて、再度、制御用マークの位置検出を指示する。また、正しい位置にあれば、そのままの状態で終了する（同（（キ））。 The position control device 200 receives the control mark position detection information (same as ((e)). The position control device 200 determines whether the control mark is in the correct position based on the control mark position detection information. (Same ((f)). If the position control device 200 is not in the correct position, the position control device 200 moves the moving table 100a so that the control mark is positioned in the correct position, and instructs the position detection of the control mark again. If it is in the correct position, the process ends as it is (same ((ki)).
図２は、制御用マーク位置検出装置の詳細な構成図である。制御用マーク検出装置１００は、制御用マーク・データ生成手段１０２と、制御用マーク識別値算出手段１０３と、制御用マーク識別値補正手段１０４と、制御用マーク位置判定手段１０５と、撮像手段１０１と、記憶手段１１２とを備える。記憶手段１１２は、制御用マーク・ファイル１１２ａと、識別値算出用閾値１１２ｆと、識別値補正補正用閾値１１２ｇとを記憶する。 FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the control mark position detecting device. The control mark detection apparatus 100 includes a control mark / data generation unit 102, a control mark identification value calculation unit 103, a control mark identification value correction unit 104, a control mark position determination unit 105, and an imaging unit 101. And storage means 112. The storage unit 112 stores a control mark file 112a, an identification value calculation threshold 112f, and an identification value correction correction threshold 112g.
制御用マーク・データ生成手段１０２は、制御用マークを撮像して得られたビデオ信号のサンプリングされた位置を表す座標データと前記ビデオ信号の強度を表すビデオ信号強度データを含む制御用マーク・データを生成して、保持する。制御用マーク識別値算出手段１０３は、制御用マーク・データのビデオ信号の強度データと前記制御用マーク・データに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データのビデオ信号の強度データの比を算出して、前記算出された比を識別値算出用閾値１１２ｆと大小比較をして２値化して識別値として、前記制御用マーク・データに加える。制御用マーク識別値補正手段１０４は、注目する制御用マーク・データを含んだ所定の範囲でサンプリングされた制御用マーク・データの識別値の総和値を算出して、前記算出された総和値が識別値補正補正用閾値１１２ｇより大きければ、注目する制御用マーク・データの識別値を大きな２値化の値に更新して、前記算出された総和値が識別値補正補正用閾値１１２ｇより小さければ、注目する制御用マーク・データの識別値を小さな２値化の値に更新する。制御用マーク位置判定手段１０５は、お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの識別値が異なる場合に、前記お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの座標データは、制御用マーク部と背景部との境界に接する座標データであると判定する。撮像手段１０１は、制御用マークを撮像して、ビデオ信号に変換する。 The control mark data generating means 102 includes control mark data including coordinate data representing the sampled position of the video signal obtained by imaging the control mark and video signal intensity data representing the intensity of the video signal. Is generated and retained. The control mark identification value calculation means 103 calculates the ratio of the intensity data of the video signal of the control mark data and the intensity data of the video signal of the control mark data sampled adjacent to the control mark data. Then, the calculated ratio is compared with the discrimination value calculation threshold value 112f and binarized to be added to the control mark data as an discrimination value. The control mark identification value correcting means 104 calculates a sum value of the identification values of the control mark data sampled in a predetermined range including the target control mark data, and the calculated total value is calculated. If it is larger than the identification value correction threshold 112g, the identification value of the control mark data of interest is updated to a large binarized value, and if the calculated sum is smaller than the identification value correction correction threshold 112g. The identification value of the target control mark data is updated to a small binarized value. When the identification values of the control mark data sampled adjacent to each other are different from each other, the control mark position determination means 105 controls the coordinate data of the control mark data sampled adjacent to each other. The coordinate data is determined to be in contact with the boundary between the mark portion and the background portion. The imaging unit 101 captures the control mark and converts it into a video signal.
記憶手段１１２は、制御用マーク検出装置１００に内蔵される不揮発メモリ領域である。撮像手段１０１は、光学センサを備えたハードウエアである。制御用マーク・データ生成手段１０２と、制御用マーク識別値算出手段１０３と、制御用マーク識別値補正手段１０４と、制御用マーク位置判定手段１０５とは、装置１００に内蔵されるコンピュータ・プログラムである。制御用マーク・ファイル１１２ａと、識別値算出用閾値１１２ｂと、識別値補正補正用閾値１１２ｃは、デジタル・データである。 The storage unit 112 is a non-volatile memory area built in the control mark detection apparatus 100. The imaging means 101 is hardware provided with an optical sensor. The control mark data generation unit 102, the control mark identification value calculation unit 103, the control mark identification value correction unit 104, and the control mark position determination unit 105 are computer programs built in the apparatus 100. is there. The control mark file 112a, the identification value calculation threshold 112b, and the identification value correction correction threshold 112c are digital data.
図３は、ビデオ信号から生成する制御用マーク・ファイルの構造を説明する図である。制御用マーク・ファイル１１２ａは、複数の制御用マーク・データから構成される。制御用マーク・データは、“ビデオ信号強度データ”１１２ｂと“座標データ”１１２ｃと“ビデオ信号強度比”１１２ｄと“識別値”１１２ｅとを含んで構成される。“ビデオ信号強度データ”１１２ｂは、制御用マークを撮像して得られたビデオ信号の強度をデジタル化した値である。“座標データ”１１２ｃは、制御用マークを撮像してビデオ信号がサンプリングされた位置を示す座標データである。“ビデオ信号強度比”１１２ｄは、隣接してサンプリングした２つのビデオ信号強度データの比である。“識別値”１１２ｅは、識別値算出用閾値１１２ｆを用いて、ビデオ信号強度データの比を２値化したものである。 FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of a control mark file generated from a video signal. The control mark file 112a is composed of a plurality of control mark data. The control mark data includes “video signal intensity data” 112b, “coordinate data” 112c, “video signal intensity ratio” 112d, and “identification value” 112e. “Video signal strength data” 112b is a value obtained by digitizing the strength of a video signal obtained by imaging the control mark. “Coordinate data” 112c is coordinate data indicating a position where a video signal is sampled by imaging a control mark. The “video signal strength ratio” 112d is a ratio of two video signal strength data sampled adjacently. The “identification value” 112e is obtained by binarizing the ratio of video signal intensity data using the identification value calculation threshold 112f.
図４は、本発明によるの制御用マーク位置検出装置のフローチャートである。
（１）制御用マーク位置検出装置１００は、制御用マーク位置検出開始の指示を受信する。（ ステップＳ１１）
（２）撮影手段１０１は、制御用マーク１００ｂを撮像して、ビデオ信号に変換する。このと き、マーク部１００ｃのビデオ信号強度は、大きく、背景部１００ｄのビデオ信号強度は 、小さくなる。（ステップＳ１２）
（３）制御用マーク・データ生成手段１０２は、ビデオ信号をデジタル化して、ビデオ信号サ ンプリングの座標値１１２ｃ“Ｘ” と、ビデオ信号強度データ１１２ｂ“ｆ(Ｘ)”を 含む制御用マーク・データを作成して、制御用マーク・ファイル１１２ａに記録する。（ ステップＳ１３）
（４）制御用マーク識別値算出手段１０３は、制御用マーク・ファイル１１２ａの未処理の制 御用マーク・データ（“Ｘn”、 “ｆ(Ｘn)”）を選択する。（ステップＳ１４）
（５）制御用マーク識別値算出手段１０３は、ビデオ信号強度比算出式“ｆ(Ｘn)／f(Ｘn +１) −1＝αn” を用いて、ビデオ信号強度比１１２ｄを算出して、制御用マーク・ ファイル１１２ａに記録する。（ステップＳ１５）
（６）制御用マーク識別値算出手段１０３は、２つの識別値算出用閾値１１２ｆ“α1”、“ α2”で、このビデオ信号強度データ比“αn”を評価する。ビデオ信号強度データ比“ αn”が、２つの識別値算出用閾値１１２ｆ“α1”、“α2”の間（α1＜αn＜α2 )であれば、次のステップに進む。αn ＜ α1 または、α2 ＜αnであれば、ステップ （８）に進む。（ステップＳ１６）
（７）制御用マーク識別値算出手段１０３は、識別値を“βn=1”として、ステップ（９）に 進む。（ステップＳ１７）
（８）制御用マーク識別値算出手段１０３は、識別値を“βn=0”とする。（ステップＳ１８ ）
（９）全ての制御用マーク・データを選択していれば、次のステップに進む。選択していない 制御用マーク・データがあれば、ステップ（４）に戻る。（ステップＳ１９）
（１０）制御用マーク識別値補正手段１０４は、制御用マーク・ファイルの未処理の制御用マ ーク・データ（“Ｘn”、 “ｆ(Ｘn)”）を選択する。（ステップＳ３１）
（１１）制御用マーク識別値補正手段１０４は、座標値１１２ｃの範囲が、“Ｘn−h≦Ｘn ≦Ｘn＋h”に含まれる制御用マーク・データの識別値１１２ｅ“βn”の総和“Σβn ”を算出する。（ステップＳ３２）
（１３）制御用マーク識別値補正手段１０４は、識別値補正用閾値１１２ｇ“ｅ”で、識別値 の総和“Σβn”を、評価する。識別値の総和“Σβn”が識別値補正用閾値１１２ｇ“ ｅ”以上であれば、次のステップに進む。識別値の総和“Σβn”が識別値補正用閾値１ １２ｇ“ｅ”未満であれば、ステップ（１５）に進む。（ステップＳ３３）
（１４）制御用マーク識別値補正手段１０４は、識別値を、“βn＝１”として、ステップ（ １６）に進む。（ステップＳ３４）
（１５）制御用マーク識別値補正手段１０４は、識別値“βn＝０”とする。（ステップＳ３ ５）
（１６）全ての制御用マーク・データを選択していれば、次のステップに進む。選択していな い制御用マーク・データがあれば、ステップ（１０）に戻る。（ステップＳ３６）
（１７）制御用マーク・ファイルの未処理の制御用マーク・データ（“Ｘn”、 “ｆ(Ｘn )”）を選択する。（ステップＳ３７）
（１８）制御用マーク位置判定手段１０５は、サンプリング座標が隣接する２つの制御用マー ク・データの識別値“βn ”“βn+1”を比較する。隣接する２つの識別値“βn ” “βn+1”を比較して、両者の値が異なれば、次のステップに進む。両者の値が同じであ れば、ステップ（１５）に進む。（ステップＳ３８）
（１９）制御用マーク位置判定手段１０５は、座標値“Ｘn”は、マーク部と背景部の境界座 標として保持する。（ステップＳ３９）
（２０）全ての制御用マーク・データを選択していれば、次のステップに進む。選択していな い制御用マーク・データがあれば、ステップ（１７）に戻る。（ステップＳ４０）
（２１）制御用マーク検出装置１００は、保持されているマーク部と背景部の境界座標値“Ｘ n”を送信する。（ステップＳ４１）
FIG. 4 is a flowchart of the control mark position detection apparatus according to the present invention.
(1) The control mark position detection apparatus 100 receives an instruction to start control mark position detection. (Step S11)
(2) The photographing means 101 captures the control mark 100b and converts it into a video signal. At this time, the video signal strength of the mark portion 100c is large, and the video signal strength of the background portion 100d is small. (Step S12)
(3) The control mark / data generating means 102 digitizes the video signal, and includes a control mark / data including the video signal sampling coordinate value 112c “X” and the video signal intensity data 112b “f (X)”. Data is created and recorded in the control mark file 112a. (Step S13)
(4) The control mark identification value calculation means 103 selects unprocessed control mark data (“X n ”, “f (X n )”) in the control mark file 112a. (Step S14)
(5) The control mark identification value calculation means 103 calculates the video signal intensity ratio 112d using the video signal intensity ratio calculation formula “f (X n ) / f (X n +1) −1 = α n ”. And recorded in the control mark file 112a. (Step S15)
(6) The control mark identification value calculation means 103 evaluates this video signal intensity data ratio “α n ” with two identification value calculation thresholds 112 f “α 1 ” and “α 2 ”. If the video signal intensity data ratio “α n ” is between the two identification value calculation thresholds 112f “α 1 ” and “α 2 ” (α 1 <α n <α 2 ), the process proceeds to the next step. If α n <α 1 or α 2 <α n , proceed to step (8). (Step S16)
(7) The control mark identification value calculation means 103 sets the identification value to “β n = 1” and proceeds to step (9). (Step S17)
(8) The control mark identification value calculation means 103 sets the identification value to “β n = 0”. (Step S18)
(9) If all the control mark data have been selected, proceed to the next step. If there is control mark data that has not been selected, the process returns to step (4). (Step S19)
(10) The control mark identification value correcting means 104 selects unprocessed control mark data (“X n ”, “f (X n )”) in the control mark file. (Step S31)
(11) The control mark identification value correcting means 104 has the coordinate value 112c within the range of the identification value 112e “β n ” of the control mark data included in “X n −h ≦ X n ≦ X n + h”. The sum “Σβ n ” is calculated. (Step S32)
(13) The control mark identification value correction means 104 evaluates the total “Σβ n ” of the identification values with the identification value correction threshold 112 g “e”. If the sum of the identification values “Σβ n ” is equal to or greater than the identification value correction threshold 112g “e”, the process proceeds to the next step. If the total sum “Σβ n ” of the identification values is less than the identification value correction threshold value 112 g “e”, the process proceeds to step (15). (Step S33)
(14) The control mark identification value correction means 104 sets the identification value to “β n = 1” and proceeds to step (16). (Step S34)
(15) The control mark identification value correcting means 104 sets the identification value “β n = 0”. (Step S35)
(16) If all the control mark data has been selected, the process proceeds to the next step. If there is control mark data not selected, the process returns to step (10). (Step S36)
(17) Select unprocessed control mark data (“X n ”, “f (X n )”) in the control mark file. (Step S37)
(18) The control mark position determination means 105 compares the identification values “β n ” and “β n + 1 ” of two control mark data whose sampling coordinates are adjacent to each other. Two adjacent identification values “β n ” and “β n + 1 ” are compared, and if the two values are different, the process proceeds to the next step. If both values are the same, go to step (15). (Step S38)
(19) The control mark position determining means 105 holds the coordinate value “X n ” as a boundary coordinate between the mark portion and the background portion. (Step S39)
(20) If all the control mark data has been selected, the process proceeds to the next step. If there is control mark data not selected, the process returns to step (17). (Step S40)
(21) The control mark detection apparatus 100 transmits the held boundary coordinate value “X n ” between the mark portion and the background portion. (Step S41)
なお、識別値算出用閾値１１２ｆと、識別値補正補正用閾値１１２ｇは、テストにより求められた値を用いるが、制御用マーク位置検出結果を評価して、適宜、変更してもよい。 The identification value calculation threshold 112f and the identification value correction correction threshold 112g use values obtained by testing, but may be changed as appropriate by evaluating the control mark position detection result.
図５は、制御用マークの例である。制御用マーク１１０ｂは、マーク部１１０ｃと背景部１１０ｄで構成されている。このマーク部１１０ｃと背景部１１０ｄは、色相・明度・彩度の差や濃度差により、反射光強度や透過光強度に相違が出るように、設計される。 FIG. 5 is an example of a control mark. The control mark 110b includes a mark portion 110c and a background portion 110d. The mark portion 110c and the background portion 110d are designed so that the reflected light intensity and transmitted light intensity are different due to the difference in hue, lightness, saturation, and density difference.
図６は、制御用マークの反射光を撮像する方法である。制御用マーク１１０ｂに当てられた照明の反射光は、制御用マーク１１０ｂのマーク部１１０ｃと背景部１１０ｄの色相・明度・彩度の差や濃度差に応じて、反射光スペクトルや反射光強度に変化が生じて、画像センサ１１０に撮像されて、ビデオ信号に変換される。 FIG. 6 shows a method for imaging the reflected light of the control mark. The reflected light of the illumination applied to the control mark 110b has a reflected light spectrum or reflected light intensity according to the difference in hue, brightness, saturation, or density difference between the mark portion 110c of the control mark 110b and the background portion 110d. A change occurs and is captured by the image sensor 110 and converted into a video signal.
図７は、制御用マークの透過光を撮像する方法である。制御用マーク１１０ｂと背景部１１０ｄは透明な支持体に形成されていて、制御用マーク１１０ｂを透過した光は、制御用マーク１１０ｂのマーク部１１０ｃと背景部１１０ｄの色相・明度・彩度の差や濃度差に応じて、透過光スペクトルや透過光強度に変化が生じて、画像センサ１１０に撮像されて、ビデオ信号に変換される。 FIG. 7 shows a method for imaging the transmitted light of the control mark. The control mark 110b and the background portion 110d are formed on a transparent support, and the light transmitted through the control mark 110b is different in hue, brightness, and saturation between the mark portion 110c of the control mark 110b and the background portion 110d. Depending on the density difference, the transmitted light spectrum and transmitted light intensity change, and the image sensor 110 picks up the image and converts it into a video signal.
図８は、マークを撮像したときの画像センサー信号の波形強度の例である。
制御用マーク１１０ｂを画像センサ１１０で撮像したときのビデオ信号強度のグラフ２００である。画像センサ１１０は、制御用マーク１１０ｂの撮像線１１０ｅ上を撮像して、サンプリング点（たとえば、“１００”１１０ｆ、“３００”１１０ｇ）をビデオ信号に変換する。ビデオ信号強度のグラフ２００は、縦軸ｆ(Ｘｎ)が、ビデオ信号強度を表して、横軸Ｘがサンプリングした座標値（たとえば、“１００”１１０ｈ、“３００”１１０ｉ）を表している。制御用マーク１１０ｂ上のサンプリング点の座標値とビデオ信号強度のグラフ２００のサンプリングした座標値は対応している。
FIG. 8 is an example of the waveform intensity of the image sensor signal when the mark is imaged.
It is the graph 200 of the video signal intensity when the control mark 110b is imaged by the image sensor 110. The image sensor 110 captures an image on the imaging line 110e of the control mark 110b and converts sampling points (for example, “100” 110f, “300” 110g) into video signals. In the video signal strength graph 200, the vertical axis f (Xn) represents the video signal strength, and the horizontal axis X represents the sampled coordinate values (for example, “100” 110h, “300” 110i). The coordinate value of the sampling point on the control mark 110b and the sampled coordinate value of the video signal intensity graph 200 correspond to each other.
図９は、ビデオ信号強度の説明図である。ビデオ信号強度のグラフ２００の部分拡大図２００ａは、座標値が、“３００”前後で、マーク部のビデオ信号強度値が、“２”前後の値で推移しており、背景部のビデオ信号強度値が、“±０．３”未満の値で推移していることを示している。部分拡大図２００ａで示されたビデオ信号のビデオ信号強度値と座標値は、図３のビデオ信号強度値１１２ｆと座標値１１２ｇに示したとおりである。 FIG. 9 is an explanatory diagram of video signal strength. In the partial enlarged view 200a of the video signal strength graph 200, the coordinate value is around “300”, and the video signal strength value of the mark portion changes around “2”. It shows that the value is changing at a value less than “± 0.3”. The video signal intensity value and the coordinate value of the video signal shown in the partial enlarged view 200a are as shown in the video signal intensity value 112f and the coordinate value 112g in FIG.
図１０は、隣接するビデオ信号強度の比のグラフである。マーク部のビデオ信号強度値ｆ(Ｘｎ) は、測定の結果、“１”から“８”の値を示すので、隣接するマーク部のビデオ信号強度値の比“ｆ(Ｘｎ)／ｆ(Ｘｎ+１)”は、“１”前後を示す。他方、背景部のビデオ信号強度値ｆ(Ｘｎ) は、“±１”未満の小さてランダムな値を示すので、その比は、“０”から“±∞”までの値をランダムな分布を示す。そこで、ビデオ信号強度値の比から１を減じた値“ｆ(Ｘｎ)／ｆ(Ｘｎ+１)−１”をグラフ化すると、図１０のようになる。マーク部の値は、“０” 前後を示し、背景部の値は、ランダムに分布した値を示している。
図９の部分拡大図２００ａで示した制御用マーク・データの“ｆ(Ｘｎ)／ｆ(Ｘｎ+１)−１”の値は、図３のビデオ信号強度比１１２ｈに示したとおりである。
FIG. 10 is a graph of the ratio of adjacent video signal strengths. Since the video signal intensity value f (Xn) of the mark portion shows a value from “1” to “8” as a result of the measurement, the ratio “f (Xn) / f (Xn) of the video signal intensity values of the adjacent mark portions. “+1)” indicates around “1”. On the other hand, since the video signal intensity value f (Xn) in the background portion shows a small and random value less than “± 1”, the ratio has a random distribution of values from “0” to “± ∞”. Show. Therefore, FIG. 10 shows a graph of a value “f (Xn) / f (Xn + 1) −1” obtained by subtracting 1 from the ratio of the video signal intensity values. The value of the mark portion indicates around “0”, and the value of the background portion indicates a randomly distributed value.
The value of “f (Xn) / f (Xn + 1) −1” in the control mark data shown in the partially enlarged view 200a of FIG. 9 is as shown in the video signal intensity ratio 112h of FIG.
図１１は、ビデオ信号強度比を２値化したグラフである。図１０に示した “ｆ(Ｘｎ)／ｆ(Ｘｎ+１)−１”の値を、識別値算出用閾値１１２ｆで２値化した値をグラフ２２０に示した。マーク部１００ｃの値は、“１”を示して、 背景部１００ｄの値は、概ね“０”を示しているが、ビデオ信号のノイズや制御用マーク上の汚れ・ごみや照明光のむらなどが原因となり、異常値が若干混在している。 FIG. 11 is a graph in which the video signal intensity ratio is binarized. A value obtained by binarizing the value of “f (Xn) / f (Xn + 1) −1” shown in FIG. The value of the mark portion 100c indicates “1”, and the value of the background portion 100d generally indicates “0”. However, the noise of the video signal, dirt / dust on the control mark, uneven illumination light, etc. The cause is a little mixed outliers.
図１２は、識別値補正用閾値１１２ｇで補正した識別値のグラフと制御用マークの境界位置との図解である。識別値のグラフ３２０ａは、図１１のビデオ信号強度比を２値化したグラフ３２０の識別値を補正処理した結果である。識別値が変化する点Ａ、Ｂ、Ｃ、…、Ｍ，Ｎが、制御用マーク１００ｂのマーク部１００ｃと背景部１００ｄとの境界位置と一致することを示している。前記識別値が変化する点の座標値は、座標値一覧表２３０に示すとおり、“Ａ：１２０”、“Ｂ：２００”、“Ｃ：２５０”、…、“Ｍ：９５０”、“Ｂ：１０００” である。
FIG. 12 is an illustration of an identification value graph corrected with the identification value correction threshold 112g and the boundary position of the control mark. The identification value graph 320a is a result of correcting the identification value of the graph 320 obtained by binarizing the video signal intensity ratio of FIG. The points A, B, C,..., M, and N where the identification value changes indicate that the boundary position between the mark portion 100c and the background portion 100d of the control mark 100b coincides. As shown in the coordinate value list 230, the coordinate values of the points where the identification values change are “A: 120”, “B: 200”, “C: 250”,..., “M: 950”, “B: 1000 ”.
このように、画像センサは、１次元ライン・センサによる実施事例を説明したが、ＴＶカメラのような２次元センサを用いても、同様の効果が得られる。制御マークの濃淡を撮像して、ビデオ信号強度に変換する実施事例を説明したが、制御マークの色相・彩度・明度を撮像して、受光スペクトルに変換して色差処理をしても、同様の効果が得られる。
As described above, the image sensor has been described as being implemented with a one-dimensional line sensor, but the same effect can be obtained even when a two-dimensional sensor such as a TV camera is used. Although the implementation example of imaging the control mark density and converting it to video signal intensity was explained, the same can be said even if the hue / saturation / lightness of the control mark is imaged and converted to the received light spectrum for color difference processing. The effect is obtained.
以上詳しく説明したように、本願発明によれば、印刷位置合わせマークや、露光装置のマスク・アライメント・マークなどの制御用マークの位置を確実に検出する装置、および、方法を提供することができた。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus and a method for reliably detecting the position of a control mark such as a print alignment mark or a mask alignment mark of an exposure apparatus. It was.
１００ 制御用マーク検出装置
１００ａ 移動台
１００ｂ 制御用マーク
１００ｃ マーク部
１００ｄ 背景部
１００ｅ 制御用マーク上をサンプリングした線
１０１ 撮像手段
１０２ 制御用マーク・データ生成手段
１０３ 制御用マーク識別値算出手段
１０４ 制御用マーク識別値補正手段
１０５ 制御用マーク位置判定手段
１１０ 画像センサ
１１２ 記憶手段
１１２ａ 制御用マーク・ファイル
１１２ｂ ビデオ信号強度データ
１１２ｃ 座標データ
１１２ｄ ビデオ信号強度比
１１２ｅ 識別値
１１２ｆ 識別値算出用閾値
１１２ｇ 識別値補正用閾値
２００ 位置制御装置
３００ ビデオ信号強度のグラフ
３００ａ 部分拡大図
３２０ 識別値算出用閾値で２値化した値をグラフ
３２０ａ 異常値を補正処理した結果の識別値をグラフ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Control mark detection apparatus 100a Moving platform 100b Control mark 100c Mark part 100d Background part 100e The line 101 which sampled on the control mark 101 Imaging means 102 Control mark data generation means 103 Control mark identification value calculation means 104 Control Mark identification value correction means 105 Control mark position determination means 110 Image sensor 112 Storage means 112a Control mark file 112b Video signal intensity data 112c Coordinate data 112d Video signal intensity ratio 112e Identification value 112f Identification value calculation threshold 112g Identification value correction Threshold value 200 Position control device 300 Video signal intensity graph 300a Partial enlarged view 320 Value obtained by binarizing the discrimination value calculation threshold value graph 320a Discrimination value obtained as a result of correcting abnormal values
Claims (8)
記憶手段には、制御用マークを撮像して得られたビデオ信号のサンプリングされた位置を表す座標データと前記ビデオ信号の強度を表すビデオ信号強度データとを含む制御用マーク・データから構成される制御用マーク・ファイルを記憶させて、
制御用マーク・データのビデオ信号強度データと前記制御用マーク・データに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データのビデオ信号強度データの比を算出して、前記算出された比を第１の閾値と大小比較をして２値化して識別値として、前記制御用マーク・データに加える制御用マーク識別値算出手段と、
お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの識別値が異なる場合に、前記お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの座標データは、制御用マーク部と背景部との境界に接する座標データであると判定する制御用マーク位置判定手段と、
を備える制御用マーク位置検出装置。 The control mark consists of a control mark part and a background part.
The storage means is composed of control mark data including coordinate data representing the sampled position of the video signal obtained by imaging the control mark and video signal intensity data representing the intensity of the video signal. Remember the control mark file,
A ratio between the video signal intensity data of the control mark data and the video signal intensity data of the control mark data sampled adjacent to the control mark data is calculated, and the calculated ratio is calculated as the first ratio. A control mark identification value calculating means for adding the control mark data to the control mark data as a discrimination value by binarizing and comparing with a threshold value;
When the identification values of the control mark data sampled adjacent to each other are different, the coordinate data of the control mark data sampled adjacent to each other is the boundary between the control mark portion and the background portion. Control mark position determination means for determining that the coordinate data is in contact with
A control mark position detection device comprising:
を備えることを特徴とする請求項１に記載の制御用マーク位置検出装置。 If the sum of identification values of control mark data sampled within a predetermined range including the control mark data of interest is calculated, and the calculated sum is greater than the second threshold, the control of interest If the identification value of the mark data for use is updated to a large binarization value, and the calculated total value is smaller than the second threshold value, the identification value of the control mark data of interest is reduced to a small binarization value. A control mark identification value correcting means for updating to a value;
The control mark position detecting device according to claim 1, comprising:
前記ビデオ信号から、前記撮像された制御用マークのサンプリング位置の座標データと前記サンプリング位置で撮像されたビデオ信号のビデオ信号強度データを含む制御用マーク・データを生成して、保持する制御用マーク・データ生成手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または、請求項２に記載の制御用マーク位置検出装置。 Imaging means for imaging the control mark and converting it to a video signal;
A control mark for generating and holding control mark data including the coordinate data of the sampling position of the imaged control mark and the video signal intensity data of the video signal imaged at the sampling position from the video signal・ Data generation means,
The control mark position detecting device according to claim 1 or 2, further comprising:
制御用マークを撮像して得られたビデオ信号のサンプリングされた位置を表す座標データと前記ビデオ信号の強度を表すビデオ信号強度データとを含む制御用マーク・データから構成される制御用マーク・ファイルを記憶させて、
制御用マーク・データのビデオ信号強度データと前記制御用マーク・データに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データのビデオ信号強度データの比を算出して、前記算出された比を第１の閾値と大小比較をして２値化して識別値として、前記制御用マーク・データに加える制御用マーク識別値算出ステップと、
お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの識別値が異なる場合に、前記お互いに隣接してサンプリングされた制御用マーク・データの座標データは、制御用マーク部と背景部との境界に接する座標データであると判定する制御用マーク位置判定ステップと
を含んだ手順でなされることを特徴とする制御用マーク位置検出方法。 A control mark composed of a control mark portion and a background portion,
A control mark file comprising control mark data including coordinate data representing a sampled position of a video signal obtained by imaging a control mark and video signal intensity data representing the intensity of the video signal Remember
A ratio between the video signal intensity data of the control mark data and the video signal intensity data of the control mark data sampled adjacent to the control mark data is calculated, and the calculated ratio is calculated as the first ratio. A control mark identification value calculating step for adding to the control mark data as an identification value by binarizing and comparing with a threshold value;
When the identification values of the control mark data sampled adjacent to each other are different, the coordinate data of the control mark data sampled adjacent to each other is the boundary between the control mark portion and the background portion. A control mark position detection method comprising a control mark position determination step for determining that the coordinate data is in contact with the control mark position.
を含んだ手順でなされることを特徴とする請求項４に記載の制御用マーク位置検出方法。 If the sum of identification values of control mark data sampled within a predetermined range including the control mark data of interest is calculated, and the calculated sum is greater than the second threshold, the control of interest If the identification value of the mark data for use is updated to a large binarization value, and the calculated total value is smaller than the second threshold value, the identification value of the control mark data of interest is reduced to a small binarization value. 5. The control mark position detecting method according to claim 4, wherein the control mark position detecting method is a procedure including a control mark identification value correcting step for updating to a value.
前記ビデオ信号から、前記撮像された制御用マークのサンプリング位置の座標データと前記サンプリング位置で撮像されたビデオ信号のビデオ信号強度データを含む制御用マーク・データを生成して、保持する制御用マーク・データ生成ステップと、
を含んだ手順でなされることを特徴とする請求項４、または、請求項５に記載の制御用マーク位置検出方法。 An imaging step of imaging the control mark and converting it to a video signal;
A control mark for generating and holding control mark data including the coordinate data of the sampling position of the imaged control mark and the video signal intensity data of the video signal imaged at the sampling position from the video signal A data generation step;
6. The control mark position detection method according to claim 4, wherein the control mark position detection method is performed by a procedure including:
A computer-readable recording medium on which the program according to claim 7 is recorded.
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