JP2008241255A - Method of detecting alignment mark position and laser machining device using method thereof - Google Patents

Method of detecting alignment mark position and laser machining device using method thereof Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy of detecting an alignment mark position. <P>SOLUTION: A method of detecting the alignment mark position detects at least one alignment mark on an object to be positioned from an image obtained by picking up the object. The method includes a mark acquisition step of acquiring the alignment mark set up beforehand from the image, a reference point detection step of detecting four points as reference points from the alignment mark acquired in the mark acquisition step, a line segment acquisition step of acquiring a plurality of line segments from the reference points detected in the reference point detection step, and a position detection step of detecting the position of the alignment mark from the intersections of the line segments acquired in the line segment acquisition step. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アライメントマークの位置検出方法及び該方法を用いたレーザ加工装置に係り、特にアライメントマークの位置検出精度を向上させるためのアライメントマークの位置検出方法及び該方法を用いたレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to an alignment mark position detection method and a laser processing apparatus using the method, and more particularly to an alignment mark position detection method and a laser processing apparatus using the method for improving the alignment mark position detection accuracy. .

例えば、レーザ加工等の分野において、ステージ上に保持される加工対象物やステージ、レーザ光を加工対象物に照射した際に所望する形状に結像させるためのマスク等を適切な位置に合わせるために、加工対象物やステージ、マスク等の対象物に点や十字、星形等からなる少なくとも1つのアライメントマークを設け、そのアライメントマークを含む対象物の領域をカメラ等によりある程度離れた位置から撮影し、撮影した画像からアライメントマークの位置を検出して、対象物を適切な位置に合わせている。   For example, in the field of laser processing or the like, in order to align the processing target held on the stage, the stage, a mask for forming an image in a desired shape when the processing target is irradiated with laser light, etc., at an appropriate position In addition, at least one alignment mark consisting of dots, crosses, stars, etc. is provided on the object to be processed, stage, mask, etc., and the area of the object including the alignment mark is photographed from a certain distance by a camera or the like. Then, the position of the alignment mark is detected from the photographed image, and the object is adjusted to an appropriate position.

ここで、撮影等により得られた画像からアライメントマークを検出する手法としては、予め設定されたアライメントマークのテンプレートとマッチングを行うことで、その位置を検出するテンプレートマッチング手法が知られている(例えば、特許文献1,2参照。)。   Here, as a method for detecting an alignment mark from an image obtained by photographing or the like, a template matching method for detecting the position by matching with a template of a preset alignment mark is known (for example, Patent Documents 1 and 2).

また、その他の手法として、プロジェクション法が知られている。ここで、図1は、従来技術であるプロジェクション法を説明するための一例の図である。図1に示すプロジェクション法は、撮影等により得られた画像10に存在する十字のアライメントマーク11に対し、画像中のX軸、Y軸方向にそれぞれ画像の輝度値を積分し、その値が連続して閾値以上となった区間のX軸、Y軸それぞれの中間点をアライメントの位置((X,Y)座標)として検出する。
特開平06−151274号公報 特開2003−156311号公報
As another method, a projection method is known. Here, FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a conventional projection method. The projection method shown in FIG. 1 integrates the luminance values of the image in the X-axis and Y-axis directions in the image with respect to the cross alignment mark 11 present in the image 10 obtained by photographing or the like, and the values are continuous. Then, the intermediate point of each of the X axis and Y axis of the section that is equal to or greater than the threshold is detected as the alignment position ((X, Y) coordinates).
Japanese Patent Laid-Open No. 06-151274 JP 2003-156111 A

ところで、特許文献1,2に示される手法は、予め蓄積されたテンプレートと、現画像に含まれるアライメントマークとの類似度を算出してマッチングを行っている。このため、例えば対象物のサイズが大きい場合等には、カメラの撮影領域の端の方にあるアライメントマークは、撮影された2次元画像上では対象物とカメラとの角度等の原因により変形して表示される。そのため、テンプレートとのマッチング時にアライメントマークを正しく検出できないという問題があった。   Incidentally, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 perform matching by calculating the similarity between a template stored in advance and an alignment mark included in the current image. For this reason, for example, when the size of the object is large, the alignment mark near the end of the shooting area of the camera is deformed due to the angle between the object and the camera on the captured two-dimensional image. Displayed. Therefore, there is a problem that the alignment mark cannot be correctly detected when matching with the template.

また、テンプレートマッチング手法では、テンプレートとの類似度でアライメントマークを検出しているため、交点の位置までは正確に検出できない。そのため、交点を取得する場合には、テンプレート上で交点位置を指定する必要があった。   Further, in the template matching method, since the alignment mark is detected based on the similarity to the template, the position of the intersection cannot be accurately detected. Therefore, when acquiring the intersection, it is necessary to specify the position of the intersection on the template.

また、上述したプロジェクション法の場合、以下のような問題がある。図2は、プロジェクション法が適用できない場合を説明するための一例の図である。図2に示すように、アライメントマーク11の全ての領域が画像10中に収まっていない場合、上述したように輝度値が連続して閾値以上となった区間のそれぞれの中間点の座標が交点の座標にならないため、正確にアライメントマークの位置を検出することができなかった。   In addition, the projection method described above has the following problems. FIG. 2 is an example for explaining a case where the projection method cannot be applied. As shown in FIG. 2, when the entire area of the alignment mark 11 does not fit in the image 10, as described above, the coordinates of the respective intermediate points in the section where the luminance value is continuously equal to or greater than the threshold value are the intersection points. Since the coordinates are not obtained, the position of the alignment mark cannot be detected accurately.

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、アライメントマークの位置検出精度を向上させるためのアライメントマークの位置検出方法及び該方法を用いたレーザ加工装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an alignment mark position detection method for improving the alignment mark position detection accuracy and a laser processing apparatus using the method. .

上述の目的を達成するために、本発明は、位置合わせを行う対象物を撮影した画像から前記対象物に存在する少なくとも1つのアライメントマークを検出するアライメントマークの位置検出方法において、前記画像から予め設定されたアライメントマークを取得するマーク取得ステップと、前記マーク取得ステップにより取得されたアライメントマークから少なくとも4つの基点となる点を検出する基点検出ステップと、前記基点検出ステップにより検出された基点から複数の線分を取得する線分取得ステップと、前記線分取得ステップにより得られる線分の交点から前記アライメントマークの位置を検出する位置検出ステップとを有することを特徴とする。これにより、マスク等の位置合わせを行う対象である加工対象物やステージ、マスク等の対象物に存在するアライメントマークから基点を検出し、検出した基点を用いることで、アライメントマークの位置検出精度を向上させることができる。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides an alignment mark position detection method for detecting at least one alignment mark present on an object from an image obtained by photographing the object to be aligned. A mark acquisition step for acquiring a set alignment mark, a base point detection step for detecting at least four base points from the alignment mark acquired by the mark acquisition step, and a plurality of base points detected by the base point detection step A line segment acquisition step for acquiring the line segment, and a position detection step for detecting the position of the alignment mark from the intersection of the line segments obtained by the line segment acquisition step. As a result, the base point is detected from the alignment mark existing on the target object such as a mask or the like to be processed, the stage or the mask, and the detected base point is used to improve the position detection accuracy of the alignment mark. Can be improved.

更に、前記基点検出ステップは、前記アライメントマークを構成する領域中に存在する点であり、基点同士が所定距離以上離れており、更に3点以上が同一直線上に配置されていない点を、基点として検出することが好ましい。これにより、基点を求めることで、アライメントマークの全てが画像中に含まれていない場合でもアライメントマークの位置検出を行うことができる。   Further, the base point detection step is a point existing in a region constituting the alignment mark, the base points are separated from each other by a predetermined distance, and further, three or more points are not arranged on the same straight line. It is preferable to detect as Thus, by obtaining the base point, the position of the alignment mark can be detected even when all of the alignment marks are not included in the image.

更に、前記基点検出ステップは、前記アライメントマークが十字マークであり、前記画像の撮影領域の端と前記アライメントマークとの接触部分が存在する場合、前記接触部分から基点を検出することが好ましい。これにより、基点を容易に検出することができる。また、アライメントマークの全てが画像中に含まれていない場合でもアライメントマークの位置検出を行うことができる。   Furthermore, it is preferable that the base point detection step detects the base point from the contact portion when the alignment mark is a cross mark and there is a contact portion between the edge of the imaging region of the image and the alignment mark. Thereby, the base point can be easily detected. Further, even when not all of the alignment marks are included in the image, the position of the alignment marks can be detected.

更に、前記基点検出ステップは、少なくとも4つの基点が検出されていない場合、予め設定された探索領域により前記アライメントマークを構成する直線の一部を探索し、探索した結果から基点を検出することが好ましい。これにより、基点を高精度に検出することができる。   Further, in the base point detection step, when at least four base points are not detected, a part of the straight line constituting the alignment mark is searched by a preset search region, and the base point is detected from the search result. preferable. Thereby, the base point can be detected with high accuracy.

更に、前記基点検出ステップは、同一直線上に3点以上の基点が検出された場合は、前記両端の点を基点として残し、それ以外の点を削除することが好ましい。これにより、基点間の距離を長くすることができるため、2つの基点を通る直線を正確に取得することができる。したがって、この直線を用いてアライメントマークの位置検出精度を向上させることができる。   Further, in the base point detection step, when three or more base points are detected on the same straight line, it is preferable to leave the points at both ends as base points and delete the other points. Thereby, since the distance between base points can be lengthened, the straight line which passes along two base points can be acquired correctly. Therefore, the position detection accuracy of the alignment mark can be improved using this straight line.

更に、前記マーク取得ステップは、前記画像中から前記アライメントマークを探索するために設定される探索領域をマーク領域、非マーク領域、高含有率領域の3種類のうち、何れか1つに分類することを特徴とすることが好ましい。これにより、各領域で異なる探索を行うことができるため、アライメントマークの取得を迅速且つ正確に行うことができる。   Further, in the mark acquisition step, a search area set for searching for the alignment mark in the image is classified into any one of a mark area, a non-mark area, and a high content ratio area. It is preferable to be characterized by this. Thereby, since different searches can be performed in each region, alignment marks can be acquired quickly and accurately.

また本発明は、前記アライメントマークの位置検出方法により、位置決めされた加工対象物にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置において、光学系ユニットを前記レーザ光に対して光軸方向に移動して、前記加工対象物に結像されたレーザ光を照射させる光学系ユニット駆動手段と、前記光学系ユニットからのレーザ光をミラーの移動により走査させて前記加工対象物の所定位置に照射させるミラー駆動手段と、前記加工対象物及び/又は前記加工対象物を保持したステージの表面を撮影する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像に対して前記アライメントマークの位置検出を行う画像処理装置と、前記画像処理装置により得られる前記アライメントマークの位置検出結果に基づいて、前記ミラー駆動手段により走査させるレーザ光の位置を調整するための制御手段とを有することを特徴とする。これにより、対象物の正確な位置を把握することができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。   According to the present invention, in the laser processing apparatus that performs processing by irradiating a laser beam to a positioned workpiece by the alignment mark position detection method, the optical system unit is moved in the optical axis direction with respect to the laser beam. Then, an optical system unit driving unit that irradiates the laser light imaged on the processing object, and scans the laser light from the optical system unit by moving a mirror to irradiate a predetermined position of the processing object. Image processing for detecting the position of the alignment mark with respect to the image picked up by the mirror driving means, the processing object and / or the surface of the stage holding the processing object, and the image picked up by the imaging means On the basis of the position detection result of the alignment mark obtained by the apparatus and the image processing apparatus. And having a control means for adjusting the position of that laser beam. Thereby, since the exact position of a target object can be grasped | ascertained, highly accurate laser processing is realizable.

本発明によれば、アライメントマークの位置検出精度を向上させることができる。これにより、対象物の正確な位置を把握することができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the alignment mark position detection accuracy. Thereby, since the exact position of a target object can be grasped | ascertained, highly accurate laser processing is realizable.

以下に、上述したような特徴を有する本発明におけるアライメントマークの位置検出方法及び該方法を用いたレーザ加工装置を好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、アライメントマーク11の一例として十字の形状を用いて説明するが、本発明においてはこの限りではなく、他の形状(マーク)であっても同様に対応することができる。   DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a preferred embodiment of an alignment mark position detection method and a laser processing apparatus using the method according to the present invention having the above-described features will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, a cross shape is used as an example of the alignment mark 11. However, the present invention is not limited to this, and other shapes (marks) can be similarly handled.

<アライメントマークの位置検出>
本実施形態によるアライメントマークの位置検出は、例えば樹脂等からなる加工対象物や加工対象物を保持するステージ、レーザ光を対象物に照射した際に所望する形状に結像させるためのマスク等に印された十字マークをカメラ等の撮像手段によって撮影し、画像処理等によって十字マークを含む撮影画像から十字マークの基点(座標)を検出し、基点から十字マークの位置(交点)を検出する。
<Detection of alignment mark position>
The position detection of the alignment mark according to the present embodiment is performed on, for example, a processing object made of resin or the like, a stage for holding the processing object, a mask for forming an image in a desired shape when the object is irradiated with laser light, or the like. The marked cross mark is photographed by an imaging means such as a camera, and the base point (coordinates) of the cross mark is detected from a captured image including the cross mark by image processing or the like, and the position (intersection point) of the cross mark is detected from the base point.

ここで、図3は、本発明におけるアライメントマークの基点を説明するための図である。本実施形態では、画像10中に含まれているアライメントマーク11は、以下の(1)〜(3)の3項目を条件として基点12を定義する。
(1)十字マークを構成する直線上に存在する点であること。
(2)基点同士が十分に離れていること(画像を量子化した場合に、基点同士が近いと2つの基点を通る直線や傾き等が検出できないため)。
(3)3点以上が同一直線上に配置されていないこと。
Here, FIG. 3 is a diagram for explaining a base point of the alignment mark in the present invention. In the present embodiment, the alignment mark 11 included in the image 10 defines the base point 12 on condition of the following three items (1) to (3).
(1) The point exists on a straight line constituting the cross mark.
(2) The base points are sufficiently separated from each other (when an image is quantized, if the base points are close to each other, a straight line or an inclination passing through the two base points cannot be detected).
(3) Three or more points are not arranged on the same straight line.

つまり、本実施形態における十字マークの交点検出は、例えば図3に示すように、まず、少なくとも4つの基点12−1〜12−4を検出し、それらが構成する直線式13を算出する。なお、図3では、基点12−1,12−3により1つの直線13−1が算出され、基点12−2,12−4により1つの直線13−2が算出されている。   That is, in the detection of the cross point of the cross mark in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3, first, at least four base points 12-1 to 12-4 are detected, and a linear expression 13 constituted by them is calculated. In FIG. 3, one straight line 13-1 is calculated from the base points 12-1 and 12-3, and one straight line 13-2 is calculated from the base points 12-2 and 12-4.

次に、この直線13−1,13−2の交点を求めることによってアライメントマーク11の位置を検出する。   Next, the position of the alignment mark 11 is detected by obtaining the intersection of the straight lines 13-1 and 13-2.

<十字マークの交点検出手順>
ここで、本実施形態における十字マークの交点検出手順についてフローチャートを用いて説明する。図4は、十字マークの交点検出手順の一例を示すフローチャートである。
<Procedure for detecting cross point of cross mark>
Here, a cross mark detection procedure for the cross mark in the present embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a cross mark detection procedure.

図4において、まず、アライメントマークである十字マークを検出するための画像を取得し(S01)、取得した画像から輝度値等の画素情報に基づいて十字マークに相当する領域を取得する(S02)。   In FIG. 4, first, an image for detecting a cross mark as an alignment mark is acquired (S01), and an area corresponding to the cross mark is acquired from the acquired image based on pixel information such as a luminance value (S02). .

次に、S02の処理にて取得した十字マークが画像領域の端に接しているか否かを判断する(S03)。十字マークが画像領域の端に接している場合(S03において、YES)、その接している領域から接点を求め、その接点の座標を基点として記憶する(S04)。   Next, it is determined whether or not the cross mark acquired in the process of S02 is in contact with the edge of the image area (S03). When the cross mark is in contact with the edge of the image area (YES in S03), a contact point is obtained from the contacted area, and the coordinates of the contact point are stored as a base point (S04).

また、十字マークが画像領域の端に接していない場合(S03において、NO)、次に少なくとも4つの基点を検出したか否かを判断する(S05)。少なくとも4つの基点を検出していない場合(S05において、NO)、十字マークを構成する直線の一部(例えば、マーク端等)を探索し(S06)、探索した結果から基点(座標)を検出する(S07)。   If the cross mark is not in contact with the edge of the image area (NO in S03), it is next determined whether or not at least four base points have been detected (S05). When at least four base points have not been detected (NO in S05), a part of a straight line (for example, mark end) constituting the cross mark is searched (S06), and the base point (coordinates) is detected from the search result. (S07).

また、複数の基点から構成される直線方程式を算出する(S08)。更に、S08の処理にて算出した直線方程式により得られる直線(線分)から同一直線上に基点が3つ以上あるか否かを判断する(S09)。   Further, a linear equation composed of a plurality of base points is calculated (S08). Further, it is determined whether or not there are three or more base points on the same straight line from the straight line (line segment) obtained by the straight line equation calculated in S08 (S09).

ここで、同一直線上に基点が3つ以上ある場合(S09において、YES)、両端の基点を残し、それ以外の基点を削除して(S10)、S05に戻り、上述したS05以降の処理を行う。また、S09の処理において、同一直線上に基点が3つ以上ない場合(S09において、NO)、S05に戻り、上述したS05以降の処理を行う。なお、S06の処理が繰り返される場合には、S06により探索される直線は、前回までに探索された直線を除く直線が探索される。   Here, when there are three or more base points on the same straight line (YES in S09), the base points at both ends are left, the other base points are deleted (S10), the process returns to S05, and the processes after S05 described above are performed. Do. Further, in the process of S09, when there are not three or more base points on the same straight line (NO in S09), the process returns to S05, and the processes after S05 described above are performed. When the process of S06 is repeated, the straight lines searched in S06 are searched for straight lines excluding the straight lines searched up to the previous time.

また、上述したS05の処理において、少なくとも4つの基点を検出した場合(S05において、YES)、2つの基点を通る直線方程式を算出し(S11)、算出した直線方程式により得られた直線(線分)の組み合わせアのうち、2つの直線の交点の座標が画像領域内となる組み合わせを選択し(S12)、その交点を求める十字マークの位置とする(S13)。   When at least four base points are detected in the process of S05 described above (YES in S05), a linear equation passing through the two base points is calculated (S11), and a straight line (line segment) obtained by the calculated linear equation is calculated. )), A combination in which the coordinates of the intersection of the two straight lines is within the image area is selected (S12), and the position of the cross mark for obtaining the intersection is determined (S13).

上述した処理手順により、十字マークの一部が画面からでている場合であっても基点に基づいて高精度に十字マーク等のアライメントマークの位置を検出することができる。   With the processing procedure described above, the position of an alignment mark such as a cross mark can be detected with high accuracy based on the base point even when a part of the cross mark is off the screen.

次に、上述した基点の具体的な検出手法について具体的に説明する。   Next, a specific method for detecting the base point described above will be specifically described.

<十字マークの領域検出手法>
基点を検出するにあたり、まず対象となる画像中に含まれる十字マークの領域を検出する。図5は、十字マークの領域検出手法を説明するための一例の図である。通常、アライメントマークは、ある一定の幅を有している。本実施形態では、図5に示すように、画像領域の各軸(X,Y)に対し、十字マークの直線を構成する帯状のオブジェクトの幅よりも細い探索区間[a,(a+D)]からなる探索領域を定義する。また、上述した探索領域を各軸に対して所定の間隔で移動させながらプロジェクション法により輝度値を積分し、その値を取得する(a,a+1,a+2,・・・)。また、各探索領域内に存在し、輝度値が所定の閾値を超える値を持つ画素の総数を取得し、探索領域内に対し閾値を超える画素の含有率αを算出する。
<Cross mark area detection method>
In detecting the base point, first, a cross mark area included in the target image is detected. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cross mark region detection method. Usually, the alignment mark has a certain width. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, for each axis (X, Y) of the image area, from a search section [a, (a + D)] that is narrower than the width of the band-shaped object that forms the straight line of the cross mark. Define a search area. Further, the luminance values are integrated by the projection method while moving the above-described search region at predetermined intervals with respect to the respective axes, and the values are acquired (a, a + 1, a + 2,...). In addition, the total number of pixels that exist in each search region and have a luminance value that exceeds a predetermined threshold is obtained, and the content rate α of the pixels that exceed the threshold in the search region is calculated.

また、得られた各軸に対するプロジェクションのデータから連続して閾値を超える画素の範囲(La,Lb,・・・)を取得し、その中で最大の値Lan及び2番目に大きい値Lbnを検出する。 Also, a range of pixels (La, Lb,...) That continuously exceed the threshold is obtained from the obtained projection data for each axis, and the maximum value Lan and the second largest value L bn among them are acquired. Is detected.

更に、得られたLan及びLbnの変化量及び含有率αより、探索区間内の画像を「(1)マーク領域、(2)非マーク領域、(3)高含有率領域」の3種類のうち、何れか1つに分類する。 Further, from the change amount and the content of L an, and L bn obtained alpha, images within the search interval "(1) mark area, (2) non-mark area, (3) high content region" three Are classified into any one of them.

ここで、(1)マーク領域は、十字マークの一部を含んでいるとみなされる画像領域である。探索区間全域においてLan、Lbnの双方、又は、Lanの変化量が小さい結果が得られる場合に、この領域に分類され、その変化量の少なかった部分に十字マークを含んでいるとみなす。 Here, (1) the mark area is an image area that is considered to include a part of the cross mark. When a result with a small amount of change of both L an and L bn or L an is obtained in the entire search section, it is classified into this region, and it is considered that a cross mark is included in a portion where the amount of change is small. .

また、(2)非マーク領域は、探索区間には十字マークは含まれていないとみなされる画像領域である。含有率が設定値よりも低い時に分類され、その間に検出された閾値を超える画素値はノイズであるとみなす。   Also, (2) the non-mark area is an image area that is regarded as not including a cross mark in the search section. A pixel value that is classified when the content rate is lower than the set value and exceeds the threshold value detected during that time is considered to be noise.

更に、(3)高含有率領域は、含有率αが高いため、ノイズとしては無視できないが、Lan、Lbnの変化量も大きいため、十字マークが写っているとも断定できない領域である。ここで、図6は、高含有率領域を説明するための図である。高含有率領域は、ノイズが大きい領域の他に、図6(a)に示すような基点が検出できない十字マークの一部(例えば、先端等)や、図6(b)に示すような十字マークの交点付近に探索領域が設定された場合に分類される。 Furthermore, (3) the high content region is a region where the content rate α is high and cannot be ignored as noise, but since the amount of change in L an and L bn is large, it cannot be determined even if a cross mark is shown. Here, FIG. 6 is a figure for demonstrating a high content rate area | region. The high content area includes, in addition to an area where noise is large, a part of a cross mark (for example, a tip) where a base point cannot be detected as shown in FIG. 6A or a cross as shown in FIG. It is classified when a search area is set near the intersection of marks.

<基点の探索と検出手法>
次に、上述した基点の探索と検出手法について図を用いて具体的に説明する。図7は、基点の探索と検出手法を説明するための図である。図7に示すように、まず上述した十字マークの領域検出手法を適用して撮影した画像領域の端に、十字マークが接しているか否かを判断する。
<Base point search and detection method>
Next, the base point search and detection method described above will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram for explaining the search and detection method of the base point. As shown in FIG. 7, first, it is determined whether or not the cross mark is in contact with the edge of the image area shot by applying the cross mark area detection method described above.

ここで、探索時の探索領域が上述したマーク領域に分類された場合、図7(a)に示すように、探索区間[x,(x+D)]の中心軸(図7におけるx+D/2)上のマーク領域(ここでは、所定の閾値を超える輝度値を有する区間)の中心座標を基点とする。   Here, when the search area at the time of the search is classified into the mark area described above, as shown in FIG. 7A, on the central axis (x + D / 2 in FIG. 7) of the search section [x, (x + D)]. The center coordinates of the mark area (here, a section having a luminance value exceeding a predetermined threshold) is set as a base point.

また、上述した画像領域の端を含む探索領域が高含有率領域に分類された場合、図7(b)に示すように探索領域を画像の中心方向にシフトし、再び上述した十字マークの領域検出手法を適用する。これにより、図7(b)に示すようにまとまった大きさを持ったノイズの誤検出を防止することができる。   If the search area including the edge of the image area described above is classified as a high content area, the search area is shifted toward the center of the image as shown in FIG. Apply detection techniques. As a result, it is possible to prevent erroneous detection of noise having a uniform size as shown in FIG.

これを繰り返し行い、予め設定された回数までに探索領域が高含有率領域からマーク領域に変われば、その領域について上述した図7(a)に示される手法を用いて基点を検出する。また、予め設定された回数までに探索領域が高含有率領域から非マーク領域に変われば、その探索領域よりも内側に十字マークが存在するとみなす。更に、探索領域が予め設定された回数まで連続して高含有率領域に分類された場合、基点の検出は不可能となる。この場合には、基点の検出処理を中止すると共に、例えばその旨のエラーメッセージ等をオペレータ等に通知する等の処理を行うことができる。   This is repeated, and when the search area changes from the high content area to the mark area by a preset number of times, the base point is detected for the area using the method shown in FIG. Further, if the search area changes from the high content area to the non-mark area by a preset number of times, it is considered that a cross mark exists inside the search area. Further, when the search area is continuously classified into the high content area up to a preset number of times, the base point cannot be detected. In this case, it is possible to stop the base point detection process and perform a process such as notifying an operator of an error message to that effect.

なお、上述の過程で検出できた基点が3点以下の場合、例えば、図7(c)に示すように、画像領域の上下及び左端が非マーク領域、右端がマーク領域である場合に、非マーク領域−マーク領域間(左右間)、又は非マーク領域−非マーク領域間(上下間)に十字マークの端点が存在することになる。このような場合には、非マーク領域−マーク領域間(左右間)で探索領域の移動による距離の収束を行い、端点の検出を行う。   Note that when the number of base points detected in the above process is three or less, for example, as shown in FIG. 7C, the top and bottom and the left end of the image area are non-mark areas, and the right end is a mark area. The end points of the cross mark exist between the mark area and the mark area (between left and right) or between the non-mark area and the non-mark area (up and down). In such a case, the distance is converged by moving the search area between the non-mark area and the mark area (between left and right), and the end point is detected.

<マーク領域の検出>
ここで、上述した端点の検出には、まず、マーク領域の検出が必要となる。図8は、マーク領域の検出手法を説明するための一例の図である。なお、図8では、マーク領域の検出の一例としてY方向、X方向それぞれにおいて、まず両端に探索領域を設定して探索を行う。
<Detection of mark area>
Here, in order to detect the end point described above, it is first necessary to detect a mark area. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a mark area detection method. In FIG. 8, as an example of the detection of the mark area, first, search is performed by setting search areas at both ends in each of the Y direction and the X direction.

例えば、前処理の過程(相関演算やマニュアル操作等によって十字マークを撮影エリア内に含ませるような処理を行う過程)等で、予めアライメントマークの交点の大まかな座標がわかっている又は取得できた場合には、その座標付近にて上述した十字マークの領域検出手法を適用する。   For example, the rough coordinates of the intersection of the alignment marks are known or acquired in advance during the pre-processing process (a process of including a cross mark in the shooting area by correlation calculation or manual operation). In this case, the cross mark region detection method described above is applied in the vicinity of the coordinates.

また、探索領域が非マーク領域に分類された場合、又は交点の大まかな座標がわからない場合には、図8に示すように探索が終了している画像領域の中心を新たな探索領域とし、上述した十字マークの領域検出手法を適用する。また、探索領域がマーク領域に分類された場合、探索を終了する。更に、探索領域が高含有率領域に分類された場合、上述した図7(b)と同様に、付近の画像領域に対し、上述した十字マークの領域検出手法を適用しマーク領域の検出を行う。   Further, when the search area is classified as a non-mark area, or when the rough coordinates of the intersection are not known, the center of the image area where the search is completed is set as a new search area as shown in FIG. Apply the cross mark area detection method. If the search area is classified as a mark area, the search is terminated. Further, when the search area is classified into the high content area, the mark area is detected by applying the above-described cross mark area detection method to the nearby image area as in FIG. 7B described above. .

<十字マーク端の検出>
次に、検出されたマーク領域からマーク端を検出する例について図を用いて説明する。図9は、十字マーク端の検出の一例を示す図である。十字マーク端を検出する場合、例えば、図9(a)、(b)に示すように画像領域中にあるマーク領域と非マーク領域との距離を収束することで、十字マーク端点を検出する。この場合、マーク領域と非マーク領域の中間付近の画像領域を探索領域に設定して、上述した十字マークの領域検出手法を適用する。
<Detection of cross mark end>
Next, an example of detecting the mark end from the detected mark area will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of detection of a cross mark end. When detecting the cross mark end, for example, as shown in FIGS. 9A and 9B, the cross mark end point is detected by converging the distance between the mark area and the non-mark area in the image area. In this case, an image region near the middle between the mark region and the non-mark region is set as a search region, and the above-described cross mark region detection method is applied.

ここで、上述したマーク領域と非マーク領域の中間の探索領域がマーク領域に分類された場合、次に、そのマーク領域と前回用いた非マーク領域の中間付近の画像領域を探索領域に設定して探索する。   If the search area between the mark area and the non-mark area described above is classified as a mark area, the image area near the middle of the mark area and the previously used non-mark area is set as the search area. To explore.

また、上述したマーク領域と非マーク領域の中間の探索領域が非マーク領域に分類された場合、次に、その非マーク領域と前回用いたマーク領域の中間付近の画像領域を探索領域に設定して探索する。   If the intermediate search area between the mark area and the non-mark area is classified as a non-mark area, an image area near the intermediate area between the non-mark area and the previously used mark area is set as the search area. To explore.

具体的には、図9(a)に示すように、非マーク領域とマーク領域がある場合には、その中間の領域が次に探索する領域となり、その領域がマーク領域に分類された場合には、更にその中間の領域がその次に探索する領域となる。   Specifically, as shown in FIG. 9A, when there is a non-mark area and a mark area, an intermediate area is an area to be searched next, and the area is classified as a mark area. Further, the intermediate region is the region to be searched next.

また、例えば、図9(b)に示すように、次に探索する領域に高含有率領域を含んでいる場合には、探索領域を非マーク領域側に所定幅分シフトして更にそのソフトした領域を基準に中間の領域がその次に探索する領域となる。   For example, as shown in FIG. 9B, when the area to be searched for includes a high content area, the search area is shifted to the non-mark area side by a predetermined width and further softened. An intermediate area is an area to be searched next after the area.

ここで、図10は、探索領域が高含有率領域に分類された場合のシフト処理の内容を説明するための図である。図10に示すように、探索領域が高含有率領域に分類された場合、その探索領域から離れる方向(2方向)に探索領域をシフトし、上述した十字マークの領域検出手法を適用する。また、図10(a)、(b)に示すようにシフトした何れか一方の領域にてマーク領域又は非マーク領域を検出した場合、探索領域のシフトを終了し、その領域を基準に上述のマーク領域−非マーク領域間における距離の収束処理を行う。   Here, FIG. 10 is a diagram for explaining the contents of the shift processing when the search region is classified into the high content rate region. As shown in FIG. 10, when the search area is classified as a high content area, the search area is shifted in the direction away from the search area (two directions), and the above-described cross mark area detection method is applied. Further, when a mark area or a non-mark area is detected in any one of the shifted areas as shown in FIGS. 10A and 10B, the search area shift is ended, and the above-mentioned area is used as a reference. A convergence process of the distance between the mark area and the non-mark area is performed.

ここで、上述したマーク領域と非マーク領域における距離の収束による十字マーク端点付近の検出を繰り返し行うと、十字マークの両端に探索領域が収束される。マーク領域−非マーク領域間の距離が十分に接近したら、その時点でのマーク領域において、例えば上述した図7(a)に示す処理の同様の処理を行い、基点を検出する。また同様にして他の基点も求め、これにより、合計4点の基点を得ることができる。   Here, when the detection of the vicinity of the cross mark end point by the convergence of the distance between the mark area and the non-mark area is repeatedly performed, the search areas are converged at both ends of the cross mark. When the distance between the mark area and the non-mark area is sufficiently close, in the mark area at that time, for example, the same process as the process shown in FIG. 7A described above is performed to detect the base point. Similarly, other base points are obtained, and thereby a total of four base points can be obtained.

なお、上述の処理においては、ある1つの領域で2つの基点が検出される場合がある。ここで、図11は、2つの基点が検出される場合の一例を示す図である。図11に示すように、探索領域に2箇所のマーク領域が検出された場合についても上述したような収束処理を行い、非マーク領域とマーク領域との距離が十分に近づいても2箇所のマーク領域が検出される場合は、そこから2箇所の基点を決定する。   In the above-described processing, two base points may be detected in a certain region. Here, FIG. 11 is a diagram illustrating an example when two base points are detected. As shown in FIG. 11, the convergence process as described above is also performed when two mark areas are detected in the search area, and two marks are detected even if the distance between the non-mark area and the mark area is sufficiently close. When a region is detected, two base points are determined therefrom.

また、探索の過程でマーク領域が1箇所になった場合、マークが2箇所存在するマーク領域と、1箇所存在するマーク領域間で同様の収束処理を行うことで、2点目の基点を検出する。   In addition, when the number of mark areas becomes one in the search process, the same base point is detected by performing the same convergence process between the mark area where two marks exist and the mark area where one mark exists. To do.

<線分(直線)によるアライメントマーク交点の取得>
上述した手法により、少なくとも4つの基点を検出した場合、検出した基点のうち2つを用いて、その基点の座標から直線方程式により直線を求め、その直線の交点からアライメントマークの交点を取得する。なお、アライメントマークの交点は、4つの基点で囲まれた座標範囲内に存在する。
<Acquisition of alignment mark intersection by line (straight line)>
When at least four base points are detected by the above-described method, a straight line is obtained from the coordinates of the base point using a straight line equation using two of the detected base points, and the intersection point of the alignment mark is obtained from the intersection point of the straight lines. Note that the intersection of the alignment marks exists within a coordinate range surrounded by four base points.

ここで、図12は、4つの基点が取り得る線分のセットパターンの例を示す図である。図12に示すように、画面10中に表示されるアライメントマーク11に対して各基点21−1〜21−4が得られている場合、線分パターンは、図12(a)における線分22−1,22−2、図12(b)における線分22−3,22−4、図12(c)における線分22−5,22−6の3つのパターンとなる。   Here, FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a set pattern of line segments that can be taken by four base points. As shown in FIG. 12, when the respective base points 21-1 to 21-4 are obtained for the alignment mark 11 displayed in the screen 10, the line segment pattern is the line segment 22 in FIG. -1, 22-2, line segments 22-3 and 22-4 in FIG. 12B, and line segments 22-5 and 22-6 in FIG. 12C.

ここで、マーク交点を算出する際には、図12(a)〜(c)の3通りの線分パターンのうち、4つの基点で囲まれた座標範囲内にある交点を選択することで、マークの交点を決定する(図12(b))。   Here, when calculating the mark intersection point, by selecting the intersection point within the coordinate range surrounded by the four base points among the three line segment patterns of FIGS. 12A to 12C, The intersection of the marks is determined (FIG. 12 (b)).

このようにして、アライメントマークを検出することで、アライメントマークの位置検出精度を向上させることができる。また、カメラとアライメントマークとに所定の角度を有する場合、具体的には画像に写る十字マークの交差直線に対して角度が直角でない場合でも十字マークの交点を検出することができる。   By detecting the alignment mark in this manner, the position detection accuracy of the alignment mark can be improved. Further, when the camera and the alignment mark have a predetermined angle, specifically, the cross point of the cross mark can be detected even when the angle is not perpendicular to the cross line of the cross mark shown in the image.

更に、アライメントマークの全てが画像中に表示されていない状態であっても、例えば十字マークであれば、少なくとも交点の位置が画像中に含まれていることで正確な位置を検出することができる。   Furthermore, even when all of the alignment marks are not displayed in the image, for example, in the case of a cross mark, it is possible to detect an accurate position because at least the position of the intersection is included in the image. .

<本発明における位置検出手法を用いた画像処理装置を有するレーザ加工装置>
次に、上述したアライメントマークの位置検出手法を行う画像処理装置の一例として、画像処理装置を備えたレーザ加工装置について、図を用いて説明する。なお、以下に説明するレーザ加工装置においては、加工対象物に設けたアライメントマークの位置を検出する例について説明するが、本発明についてはこれに限定されず、例えばステージを適切な位置に合わせるためにステージに設けられたレーザ光の断面を所定の形状にするためのマスクに設けたアライメントマークの位置を検出する場合にも適用できる。
<Laser processing apparatus having an image processing apparatus using the position detection method in the present invention>
Next, as an example of an image processing apparatus that performs the alignment mark position detection method described above, a laser processing apparatus including the image processing apparatus will be described with reference to the drawings. In the laser processing apparatus described below, an example in which the position of the alignment mark provided on the processing target is detected will be described. However, the present invention is not limited to this, and for example, to adjust the stage to an appropriate position. The present invention can also be applied to the case of detecting the position of an alignment mark provided on a mask for making the cross section of the laser beam provided on the stage a predetermined shape.

ここで、本発明におけるレーザ加工装置の機能構成例について、図を用いて説明する。図13は、本発明に適用されるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。図13に示すレーザ加工装置30は、レーザ発振器31と、光学系ユニット駆動手段32と、光学系ユニット33と、ガルバノ駆動手段34と、ガルバノミラー35と、ハーフミラー36と、カメラ37と、画像処理装置38と、ステージ39と、表示手段40と、制御手段41と、を有するよう構成されている。   Here, a functional configuration example of the laser processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a laser processing apparatus applied to the present invention. A laser processing apparatus 30 shown in FIG. 13 includes a laser oscillator 31, an optical system unit driving unit 32, an optical system unit 33, a galvano driving unit 34, a galvano mirror 35, a half mirror 36, a camera 37, and an image. The processing device 38, the stage 39, the display means 40, and the control means 41 are comprised.

レーザ発振器31は、制御手段41から得られる制御信号に基づいて、所定のタイミングで所定の強さのパルスレーザ光を出射する。ここで、本実施形態におけるレーザ光は、例えばCOレーザやエキシマレーザ、YAGレーザ等を用いることができるが、本発明におけるレーザ光の種類についてはこれに限定されず、例えば加工対象物42の材質や厚み、どのような加工(アニール、穴あけ等)を行うか等の各種加工条件等により任意に選択することができる。 The laser oscillator 31 emits a pulsed laser beam having a predetermined intensity at a predetermined timing based on a control signal obtained from the control means 41. Here, for example, a CO 2 laser, an excimer laser, a YAG laser, or the like can be used as the laser light in the present embodiment, but the type of the laser light in the present invention is not limited to this, for example, the processing object 42 It can be arbitrarily selected depending on various processing conditions such as material, thickness, and what kind of processing (annealing, drilling, etc.) is performed.

光学系ユニット駆動手段32は、制御手段41から得られる制御信号に基づいて、光学系ユニット33を通過するレーザ光を所定の位置で集光させるため、光学系ユニット33の位置を光軸方向(Z軸方向)に移動させる。なお、光学系ユニット駆動手段32は、光学系ユニット33内に複数の光学系レンズが存在する場合、それらのレンズのうちから選択される少なくとも1つのレンズについて、位置を移動させることもできる。   Based on the control signal obtained from the control means 41, the optical system unit drive means 32 condenses the laser light passing through the optical system unit 33 at a predetermined position, so that the position of the optical system unit 33 is set in the optical axis direction ( Move in the Z-axis direction). Note that, when a plurality of optical system lenses are present in the optical system unit 33, the optical system unit driving unit 32 can also move the position of at least one lens selected from these lenses.

光学系ユニット33は、光学系ユニット駆動手段32により所定の位置に位置付けられ、光学系ユニット33を通過するレーザ光を所定の位置で集光させる。具体的には、光学系ユニット33は、fθレンズや集光レンズ等の光学系レンズを少なくとも1つ有しており、レーザ発振器31からのレーザ光を集光(フォーカス)し、ガラス基板や樹脂基板等の加工対象物42の照射面に対して所定の結像を行う。   The optical system unit 33 is positioned at a predetermined position by the optical system unit driving means 32, and condenses the laser light passing through the optical system unit 33 at the predetermined position. Specifically, the optical system unit 33 has at least one optical system lens such as an fθ lens or a condensing lens, condenses (focuses) the laser light from the laser oscillator 31, and forms a glass substrate or a resin. A predetermined image is formed on the irradiation surface of the workpiece 42 such as a substrate.

ガルバノ駆動手段34は、制御手段41からの制御信号に基づいて、光学系ユニット33からのレーザ光の光軸に対して所定の方向に傾きを有するミラーの一例であるガルバノミラー35を所定の位置に移動及び整定させ、ガルバノミラー35による反射により方向を変えたレーザ光を加工対象物42の所定の加工位置に照射させるためのミラー駆動手段である。つまり、ガルバノ駆動手段34は、ガルバノミラー35を所定のタイミングで所定の位置に移動させることで、加工対象物42の加工面の水平方向(XY方向)に対するレーザ光の照射位置を変更し、加工対象物の所定の加工位置に走査しながらレーザ光を照射して、アニール処理等のレーザ加工等を行うことができる。なお、ガルバノ駆動手段34及びガルバノミラー35は、X方向の走査用と、Y方向の走査用との2つの機構を設けていてもよい。   Based on a control signal from the control means 41, the galvano driving means 34 moves a galvano mirror 35, which is an example of a mirror having an inclination in a predetermined direction with respect to the optical axis of the laser beam from the optical system unit 33, to a predetermined position. This is mirror driving means for irradiating a predetermined processing position of the processing object 42 with laser light that has been moved and settled to the position and changed its direction by reflection by the galvanometer mirror 35. That is, the galvano driving means 34 moves the galvanometer mirror 35 to a predetermined position at a predetermined timing, thereby changing the irradiation position of the laser beam with respect to the horizontal direction (XY direction) of the processing surface of the processing object 42. Laser processing such as annealing can be performed by irradiating laser light while scanning a predetermined processing position of the object. Note that the galvano driving means 34 and the galvano mirror 35 may be provided with two mechanisms for scanning in the X direction and for scanning in the Y direction.

また、ハーフミラー36は、撮像手段としてのカメラ37によりレーザ発振器31から出射されるレーザ光の光軸上から加工対象物42及びステージ39の表面を撮影させるためのミラーである。つまり、ハーミラー36は、レーザ発振器31からのレーザ光は全透過し、加工対象物42及びステージ39の表面をカメラ37に撮像させる。   The half mirror 36 is a mirror for photographing the surface of the workpiece 42 and the stage 39 from the optical axis of the laser light emitted from the laser oscillator 31 by the camera 37 as an imaging unit. That is, the Her mirror 36 transmits the laser beam from the laser oscillator 31 completely and causes the camera 37 to image the surface of the workpiece 42 and the stage 39.

カメラ37は、ハーフミラー36から加工対象物42及びステージ39の表面を撮影し、加工対象物42に存在する少なくとも1つの加工対象物用アライメントマーク43及び/又は加工対象物42を保持するステージ39に存在する少なくとも1つのステージ用アライメントマーク44を取得する。なお、加工対象物用アライメントマーク43及びステージ用アライメントマーク44の位置や数、形状等については特に制限されるものではない。また、加工対象物用アライメントマーク43及びステージ用アライメントマーク44の形状は、同一でも異なっていてもよい。   The camera 37 photographs the processing object 42 and the surface of the stage 39 from the half mirror 36, and holds the at least one processing object alignment mark 43 and / or the processing object 42 present on the processing object 42. At least one stage alignment mark 44 is obtained. The position, number, shape, and the like of the workpiece alignment mark 43 and the stage alignment mark 44 are not particularly limited. Further, the shapes of the workpiece alignment mark 43 and the stage alignment mark 44 may be the same or different.

なお、レーザ発振器31から出射されるレーザ光の光軸は、ガルバノ駆動手段34によるレーザ光の振りを効率的に行うため、通常加工対象物42及びステージ39の中心に合わせて位置付けられている。そのため、レーザ発振器31から出射されるレーザ光の光軸と同じ位置からの画像を取得することで、加工対象物42及びステージ39の中心からの表面画像を容易に取得することができる。また、カメラ37は、撮影した画像を画像処理装置38に出力する。   Note that the optical axis of the laser light emitted from the laser oscillator 31 is normally positioned at the center of the workpiece 42 and the stage 39 in order to efficiently swing the laser light by the galvano driving means 34. Therefore, by acquiring an image from the same position as the optical axis of the laser beam emitted from the laser oscillator 31, a surface image from the center of the workpiece 42 and the stage 39 can be easily acquired. The camera 37 outputs the captured image to the image processing device 38.

画像処理装置38は、カメラ37から取得した画像から上述したアライメントマークの位置検出方法により加工対象物用アライメントマーク43及び/又はステージ用アライメントマーク44の位置(交点)情報を取得する。また、画像処理装置38は、取得した加工対象物用アライメントマーク43やステージ用アライメントマーク44の位置情報を制御手段41に出力する。   The image processing device 38 acquires position (intersection) information of the workpiece alignment mark 43 and / or the stage alignment mark 44 from the image acquired from the camera 37 by the above-described alignment mark position detection method. Further, the image processing device 38 outputs the acquired positional information of the processing object alignment mark 43 and the stage alignment mark 44 to the control means 41.

ステージ39は、例えば真空吸着等により加工対象物42を所定の位置で保持する。また、表示手段40は、レーザ加工における加工状態や加工結果、上述したアライメントマークの位置検出に関する検出結果や検出処理の終了又は中止した場合に制御手段41により生成される各種メッセージ等を画像に表示する。   The stage 39 holds the workpiece 42 at a predetermined position by, for example, vacuum suction. Further, the display means 40 displays on the image processing statuses and processing results in laser processing, detection results relating to the above-described alignment mark position detection, and various messages generated by the control means 41 when the detection process is completed or stopped. To do.

更に、表示手段40は、例えばレーザ加工等における初期設定や、加工状態、加工結果等を表示させることができる。これにより、オペレータ等のユーザは、アライメントマークの位置を表示画面から容易に取得することができる。また、加工状態や加工結果を画面から容易に把握することができる。   Furthermore, the display means 40 can display, for example, initial settings in laser processing, a processing state, processing results, and the like. Thereby, a user such as an operator can easily obtain the position of the alignment mark from the display screen. In addition, the machining state and the machining result can be easily grasped from the screen.

制御手段41は、レーザ発振器31、光学系ユニット駆動手段32、ガルバノ駆動手段34における駆動の制御を行う。具体的には、制御手段41は、画像処理装置38から得られるアライメントマークの位置検出結果等に基づいて、ガルバノ駆動手段34によりガルバノミラー35を移動させて、加工対象物42を所定の位置に移動させる。   The control means 41 controls drive in the laser oscillator 31, the optical system unit drive means 32, and the galvano drive means 34. Specifically, the control means 41 moves the galvano mirror 35 by the galvano driving means 34 based on the alignment mark position detection result obtained from the image processing device 38, and brings the processing object 42 into a predetermined position. Move.

また、制御手段41は、光学系ユニット駆動手段32の光軸(Z軸)方向の調整を行い、光学系ユニット33による加工対象物42への焦点合わせを行う。また、制御手段41は、レーザ発振器31におけるレーザ光の出射タイミングや加工時におけるガルバノミラー35の反射面を所定方向に移動させるためのガルバノ駆動手段36の駆動タイミングの制御を行う。   Further, the control unit 41 adjusts the optical system unit driving unit 32 in the optical axis (Z-axis) direction, and performs focusing on the workpiece 42 by the optical system unit 33. The control means 41 controls the emission timing of the laser light in the laser oscillator 31 and the drive timing of the galvano drive means 36 for moving the reflection surface of the galvano mirror 35 in a predetermined direction during processing.

また、制御手段41は、カメラ37による画像の取得、画像処理装置38によるアライメントマークの位置検出、検出結果に伴う位置補正を加工対象物が変更される毎に行うことができ、更に、ある工程間の合間や一定の周期、メンテナンス時、又は装置の運転準備中等に行うこともできる。   Further, the control means 41 can perform image acquisition by the camera 37, position detection of the alignment mark by the image processing device 38, and position correction according to the detection result every time the processing target is changed. It can also be performed during intervals, at regular intervals, during maintenance, or during operation preparation of the apparatus.

また、制御手段41は、予め設定された加工条件に対応させて光学系ユニット33、ガルバノミラー35、及び加工対象物42を所定位置に位置付け、その後所定の強さのレーザ光を照射させる。これにより、高精度に加工対象物42を位置付けられることができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。   Further, the control means 41 positions the optical system unit 33, the galvanometer mirror 35, and the workpiece 42 in a predetermined position corresponding to a preset processing condition, and then irradiates a laser beam with a predetermined intensity. Thereby, since the workpiece 42 can be positioned with high accuracy, high-precision laser processing can be realized.

上述したように本発明によれば、アライメントマークの位置検出精度を向上させることができる。これにより、ステージや加工対象物、マスク等の対象物の正確な位置を把握することができるため、高精度なレーザ加工を実現することができる。具体的には、撮影された画像に含まれるアライメントマークの一部から基点を検出し、検出した基点からアライメントマークを探索することで、従来のパターンマッチングやプロジェクション法よりも高精度にアライメントの正確な位置を把握することができる。   As described above, according to the present invention, the position detection accuracy of the alignment mark can be improved. Thereby, since the exact position of objects, such as a stage, an object to be processed, and a mask, can be grasped, highly accurate laser processing can be realized. Specifically, by detecting the base point from a part of the alignment mark included in the photographed image and searching for the alignment mark from the detected base point, the alignment accuracy is higher than the conventional pattern matching or projection method. The correct position.

なお、上述したアライメントマークの検出手法は、レーザ加工装置に限定されず、例えば露光装置等の他の位置決め機構の分野に広く適用することができる。   The alignment mark detection method described above is not limited to the laser processing apparatus, and can be widely applied to the field of other positioning mechanisms such as an exposure apparatus.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be changed.

従来技術であるプロジェクション法を説明するための一例の図である。It is a figure of an example for demonstrating the projection method which is a prior art. プロジェクション法が適用できない場合を説明するための一例の図である。It is a figure of an example for demonstrating the case where the projection method cannot be applied. 本発明におけるアライメントマークの基点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the base point of the alignment mark in this invention. 十字マークの交点検出手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the cross point detection procedure of a cross mark. 十字マークの領域検出手法を説明するための一例の図である。It is a figure of an example for demonstrating the area | region detection method of a cross mark. 高含有率領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a high content rate area | region. 基点の探索と検出手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the search and detection method of a base point. マーク領域の検出手法を説明するための一例の図である。It is a figure of an example for demonstrating the detection method of a mark area | region. 十字マーク端の検出の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection of a cross mark end. 探索領域が高含有率領域に分類された場合のシフト処理の内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the content of the shift process when a search area | region is classified into the high content rate area | region. 2つの基点が検出される場合の一例を示す図である。It is a figure which shows an example in case two base points are detected. 4つの基点が取り得る線分のセットパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the set pattern of the line segment which four base points can take. 本発明に適用されるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the laser processing apparatus applied to this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 画像
11 アライメントマーク
12,21 基点
13 直線
22 線分
30 レーザ加工装置
31 レーザ発振器
32 光学系ユニット駆動手段
33 光学系ユニット
34 ガルバノ駆動手段
35 ガルバノミラー
36 ハーフミラー
37 カメラ
38 画像処理装置
39 ステージ
40 表示手段
41 制御手段
42 加工対象物
43 加工対象物用アライメントマーク
44 ステージ用アライメントマーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image 11 Alignment mark 12,21 Base point 13 Straight line 22 Line segment 30 Laser processing apparatus 31 Laser oscillator 32 Optical system unit drive means 33 Optical system unit 34 Galvano drive means 35 Galvano mirror 36 Half mirror 37 Camera 38 Image processing apparatus 39 Stage 40 Display means 41 Control means 42 Work object 43 Work object alignment mark 44 Stage alignment mark

Claims (7)

位置合わせを行う対象物を撮影した画像から前記対象物に存在する少なくとも1つのアライメントマークを検出するアライメントマークの位置検出方法において、
前記画像から予め設定されたアライメントマークを取得するマーク取得ステップと、
前記マーク取得ステップにより取得されたアライメントマークから少なくとも4つの基点となる点を検出する基点検出ステップと、
前記基点検出ステップにより検出された基点から複数の線分を取得する線分取得ステップと、
前記線分取得ステップにより得られる線分の交点から前記アライメントマークの位置を検出する位置検出ステップとを有することを特徴とする位置検出方法。
In the alignment mark position detection method for detecting at least one alignment mark present on the object from an image obtained by photographing the object to be aligned,
A mark acquisition step of acquiring a preset alignment mark from the image;
A base point detection step of detecting at least four base points from the alignment mark acquired by the mark acquisition step;
A line segment acquisition step of acquiring a plurality of line segments from the base point detected by the base point detection step;
A position detection step of detecting a position of the alignment mark from an intersection of the line segments obtained by the line segment acquisition step.
前記基点検出ステップは、
前記アライメントマークを構成する領域中に存在する点であり、基点同士が所定距離以上離れており、更に3点以上が同一直線上に配置されていない点を、基点として検出することを特徴とする請求項1に記載の位置検出方法。
The base point detection step includes
It is a point that exists in a region constituting the alignment mark, the base points are separated from each other by a predetermined distance, and further, a point where three or more points are not arranged on the same straight line is detected as a base point. The position detection method according to claim 1.
前記基点検出ステップは、
前記アライメントマークが十字マークであり、前記画像の撮影領域の端と前記アライメントマークとの接触部分が存在する場合、前記接触部分から基点を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の位置検出方法。
The base point detection step includes
The base point is detected from the contact portion when the alignment mark is a cross mark and a contact portion between the edge of the image capturing area of the image and the alignment mark exists. Position detection method.
前記基点検出ステップは、
少なくとも4つの基点が検出されていない場合、予め設定された探索領域により前記アライメントマークを構成する直線の一部を探索し、探索した結果から基点を検出することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の位置検出方法。
The base point detection step includes
4. If at least four base points are not detected, a part of a straight line constituting the alignment mark is searched by a preset search area, and the base point is detected from the search result. The position detection method according to any one of the above.
前記基点検出ステップは、
同一直線上に3点以上の基点が検出された場合は、前記両端の点を基点として残し、それ以外の点を削除することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の位置検出方法。
The base point detection step includes
5. The method according to claim 1, wherein when three or more base points are detected on the same straight line, the points at both ends are left as base points and the other points are deleted. 6. Position detection method.
前記マーク取得ステップは、
前記画像中から前記アライメントマークを探索するために設定される探索領域をマーク領域、非マーク領域、高含有率領域の3種類のうち、何れか1つに分類することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の位置検出方法。
The mark acquisition step includes:
2. The search area set for searching for the alignment mark in the image is classified into one of a mark area, a non-mark area, and a high content ratio area. 6. The position detection method according to any one of items 1 to 5.
前記請求項1乃至6の何れか1項に記載のアライメントマークの位置検出方法により、位置決めされた加工対象物にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置において、
光学系ユニットを前記レーザ光に対して光軸方向に移動して、前記加工対象物に結像されたレーザ光を照射させる光学系ユニット駆動手段と、
前記光学系ユニットからのレーザ光をミラーの移動により走査させて前記加工対象物の所定位置に照射させるミラー駆動手段と、
前記加工対象物及び/又は前記加工対象物を保持したステージの表面を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に対して前記アライメントマークの位置検出を行う画像処理装置と、
前記画像処理装置により得られる前記アライメントマークの位置検出結果に基づいて、前記ミラー駆動手段により走査させるレーザ光の位置を調整するための制御手段とを有することを特徴とするレーザ加工装置。
A laser processing apparatus that performs processing by irradiating a laser beam to a positioned workpiece by the alignment mark position detection method according to any one of claims 1 to 6.
An optical system unit driving means for moving the optical system unit in the optical axis direction with respect to the laser light and irradiating the laser light imaged on the workpiece;
Mirror driving means for irradiating a predetermined position of the object to be processed by scanning the laser beam from the optical system unit by moving a mirror;
Imaging means for photographing the workpiece and / or the surface of the stage holding the workpiece;
An image processing device for detecting the position of the alignment mark with respect to the image captured by the imaging means;
A laser processing apparatus comprising: a control unit for adjusting a position of a laser beam scanned by the mirror driving unit based on a position detection result of the alignment mark obtained by the image processing apparatus.
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