JP2013021164A - Alignment mark detector - Google Patents

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JP2013021164A
JP2013021164A JP2011153841A JP2011153841A JP2013021164A JP 2013021164 A JP2013021164 A JP 2013021164A JP 2011153841 A JP2011153841 A JP 2011153841A JP 2011153841 A JP2011153841 A JP 2011153841A JP 2013021164 A JP2013021164 A JP 2013021164A
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Japan
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work
mark
pattern
workpiece
alignment
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Shinichi Nagamori
進一 永森
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect a work alignment mark (work mark) even when appearance thereof varies.SOLUTION: An operator sets illumination means 10c, which is dark-field illumination means, at a height where a work mark is clearly visible, takes an image of a work mark WAM on a work-piece W with an alignment microscope 10, and registers the work mark WAM as a registered pattern in a memory unit 11b of a controller 11. When the work mark is detected, an alignment mark detection unit 11c of the controller 11 searches the work-piece W with the alignment microscope 10 while changing the height of the illumination means 10c with illumination-means moving means 5, and obtains a degree of matching by comparing a pattern on the work-piece W and the registered pattern. When a pattern with a high matching degree is detected, the alignment mark detection unit 11c detects this pattern as the work mark. An alignment control unit 11e aligns a mask M and the work-piece W by using this work mark.

Description

本発明は、マスクに形成されたマスク・アライメントマーク(マスクマーク)と、ワークに形成されたワーク・アライメントマーク(ワークマーク)とを検出して、両者が、あらかじめ設定した位置関係になるように位置合せ(アライメント)を行い、マスクを介してワークに光を照射する露光装置などに用いられる、ワーク・アライメントマークを検出するための装置に関する。   The present invention detects a mask alignment mark (mask mark) formed on a mask and a work alignment mark (work mark) formed on a workpiece so that the two are in a preset positional relationship. The present invention relates to an apparatus for detecting a work alignment mark, which is used in an exposure apparatus that performs alignment (alignment) and irradiates light onto a work through a mask.

半導体素子、プリント基板、液晶基板等のパターンをフォトリソグラフィにより製造する工程においては、露光装置が使用される。露光装置は、マスクパターンを形成したマスクと、そのパターンが転写されるワークを所定の位置関係に位置合わせし、その後、マスクを介して露光光を含む光を照射する。これにより、マスクパターンがワークに転写(露光)される。
露光装置におけるマスクとワークの位置合せは、一般に次のようにして行なわれる(例えば特許文献1参照)。
マスクに形成されたマスクマークと、ワークに形成されたワークマークとを、アライメント顕微鏡によって検出する。検出データを画像処理し、それぞれの位置座標を求め、両者の位置があらかじめ設定された位置関係になるように、マスクまたはワークを移動させて行なう。マスクとワークは、平面内の2方向(X方向とY方向)及び回転方向(θ方向)の位置合せを行わねばならない。したがって、マスクマークとワークマークは、それぞれ2ヶ所以上形成される。
An exposure apparatus is used in a process of manufacturing a pattern of a semiconductor element, a printed circuit board, a liquid crystal substrate or the like by photolithography. The exposure apparatus aligns the mask on which the mask pattern is formed and the work to which the pattern is transferred in a predetermined positional relationship, and then irradiates light including exposure light through the mask. As a result, the mask pattern is transferred (exposed) to the workpiece.
The alignment of the mask and the workpiece in the exposure apparatus is generally performed as follows (see, for example, Patent Document 1).
A mask mark formed on the mask and a work mark formed on the workpiece are detected by an alignment microscope. The detection data is subjected to image processing, the respective position coordinates are obtained, and the mask or workpiece is moved so that the positions of the two are in a preset positional relationship. The mask and workpiece must be aligned in two directions (X direction and Y direction) and in the rotational direction (θ direction) in the plane. Therefore, two or more mask marks and work marks are formed.

図10に、ワークマークを検出するアライメント顕微鏡10の概略構成を示す。なお、上記したように、マスクマークとワークマークはそれぞれ2ヶ所以上形成されており、したがって、アライメント顕微鏡10もそれに応じて2ヶ所以上設けられるが、同図では、1個(1ヶ所)のみ示している。アライメント顕微鏡10は、ハーフミラー10a、レンズL1、L2とCCDカメラ10bから構成されている。
11は画像処理等を行なう制御部、12はモニタ、WはワークマークWAMが形成されたワークである。
同図において、ワークマークWAMの検出(パターンサーチ)は以下のようにして行なう。
FIG. 10 shows a schematic configuration of an alignment microscope 10 that detects a workpiece mark. As described above, two or more mask marks and work marks are formed, and accordingly, two or more alignment microscopes 10 are provided accordingly. In the figure, only one (one) is shown. ing. The alignment microscope 10 includes a half mirror 10a, lenses L1 and L2, and a CCD camera 10b.
Reference numeral 11 denotes a control unit that performs image processing and the like, 12 denotes a monitor, and W denotes a work on which a work mark WAM is formed.
In the figure, the work mark WAM is detected (pattern search) as follows.

A)ワークマークの登録
ワークマークWAMの検出に先立って、まず、検出するワークマークのパターンを制御部11に登録する。
ワークマークWAMとしては、例えば図11(a)に示す十字形のマークが使用され、制御部11には、図11(b)に示すように、モニタの1画素を単位とし、十字形のワークマークとその背景とを含めてひとつのパターンとして登録される。即ち、同図では説明を容易にするために、画素数を5×5としているが、画面中央の5画素が十字形に黒く、その周辺の20画素が白いというパターンが登録される。
具体的には、検出したいワークマークWAMを形成したサンプル基板をアライメント顕微鏡の下に置き、照明光を当てて照明する。
アライメント顕微鏡(例えば倍率3倍)10によって、登録するワークマークWAMを検出する。モニタ12には、アライメント顕微鏡10が取り込んで制御部11が画像処理できる範囲(例えば図12に示すように15mm×15mmの範囲)が写し出される。
A) Registration of Work Mark Prior to detection of the work mark WAM, first, a work mark pattern to be detected is registered in the control unit 11.
As the work mark WAM, for example, a cross-shaped mark shown in FIG. 11A is used. As shown in FIG. 11B, the control unit 11 has a cross-shaped work in units of one pixel of the monitor. It is registered as one pattern including the mark and its background. That is, in order to facilitate the description in FIG. 5, the number of pixels is 5 × 5, but a pattern is registered in which 5 pixels at the center of the screen are black in a cross shape and 20 pixels around the pixel are white.
Specifically, a sample substrate on which a work mark WAM to be detected is formed is placed under an alignment microscope and illuminated with illumination light.
The registered work mark WAM is detected by an alignment microscope (for example, 3 times magnification) 10. On the monitor 12, a range (for example, a range of 15 mm × 15 mm as shown in FIG. 12) that can be captured by the alignment microscope 10 and processed by the control unit 11 is displayed.

次に、登録するワークマークWAM全体が入るように、モニタ12上でワークマーク登録用の仮想線(図12の点線)によってワークマークWAMを囲み、制御部11にワークマークWAMを登録する。制御部11は上記仮想線に囲まれた画素を単位として、そのコントラストによりワークマークWAMを記憶する。これにより、ワークマークWAMの登録作業が終了する。
ワークマークWAMの大きさは、ワークの種類、ユーザ、工程によって様々であるが、例えば、ワークマークWAMを囲む仮想線の大きさが、図12に示すように200μm〜700μmになるものがしばしば使われる。
ワークマークWAMの形状もまた、上記と同じ理由でさまざまであり図11に示したような十字型には限られない。図13(a)に示すように丸型のものや、同図(b)に示すように規則的なパターンを1組としてアライメントマークにしたものなど多数ある。いずれにせよ、1つのワークマークのパターン全体が含まれるように登録範囲を設定する。
Next, the work mark WAM is surrounded on the monitor 12 by a virtual line for registering the work mark (dotted line in FIG. 12) on the monitor 12 so that the entire work mark WAM to be registered enters, and the work mark WAM is registered in the control unit 11. The control unit 11 stores the work mark WAM based on the contrast in units of pixels surrounded by the virtual line. Thereby, the registration work of the work mark WAM is completed.
The size of the workpiece mark WAM varies depending on the type of workpiece, user, and process. For example, it is often used that the size of the virtual line surrounding the workpiece mark WAM is 200 μm to 700 μm as shown in FIG. Is called.
The shape of the work mark WAM also varies for the same reason as described above, and is not limited to the cross shape as shown in FIG. There are many such as a round shape as shown in FIG. 13 (a), and a set of regular patterns as an alignment mark as shown in FIG. 13 (b). In any case, the registration range is set so that the entire pattern of one work mark is included.

B)パターンサーチ
次に、実際のワークマークWAMを検出する。アライメント顕微鏡の下から、ワークマークのパターン登録に使用したサンプル基板を取り除き、実際にパターンが形成された基板(ワーク)を置く。顕微鏡の倍率は、上記でパターンを登録した同じ倍率(3倍)である。
図10に示すように、アライメントユニット10のハーフミラー10aを介して照明光をワークW上のワークマークWAMに照射し、CCDカメラ10bによりワークマークWAMを受像する。そしてモニタ12に映し出されたワークマークWAMの像を制御部11に入力し、モニタ12の画素を単位として座標データに変換する。
制御部11は、前記した登録パターンと、受像したワークマークWAMの像を比較する。例えば、受像したワークマークWAMの像(検出パターン)が、図11(c)に示す検出パターンAである場合、登録パターンと60%一致しているので、スコア(相関値)60として認識する。
また同様に、受像したワークマークWAMの像(検出パターン)が、図11(d)に示す検出パターンBである場合、登録パターンと80%一致しているので、スコア80として認識する。さらに、受像したワークマークWAMの像(検出パターン)が、図11(e)に示す検出パターンCの場合、100%一致しているので、スコア100として認識する。
B) Pattern search Next, an actual work mark WAM is detected. The sample substrate used for the work mark pattern registration is removed from under the alignment microscope, and the substrate (work) on which the pattern is actually formed is placed. The magnification of the microscope is the same magnification (3 times) that the pattern is registered above.
As shown in FIG. 10, the illumination light is irradiated onto the workpiece mark WAM on the workpiece W through the half mirror 10a of the alignment unit 10, and the workpiece mark WAM is received by the CCD camera 10b. Then, the image of the work mark WAM displayed on the monitor 12 is input to the control unit 11 and converted into coordinate data in units of pixels of the monitor 12.
The control unit 11 compares the registered pattern with the image of the received work mark WAM. For example, if the received image (detection pattern) of the work mark WAM is the detection pattern A shown in FIG. 11C, it is recognized as a score (correlation value) 60 because it matches 60% with the registered pattern.
Similarly, when the received image (detection pattern) of the work mark WAM is the detection pattern B shown in FIG. Further, in the case of the detection pattern C shown in FIG. 11E, the received image of the work mark WAM is 100% identical, so that it is recognized as a score of 100.

上記のようにして、モニタに映し出された全領域をパターンサーチし、スコアが最も100に近い(最も高い)位置を、ワークマークWAMの位置(ワークマークWAMが検出されている位置)として認識し、その位置座標をワークマークの位置座標として記憶する。
具体的には、ワーク上WのワークマークWAMが設けられている付近を、アライメントユニット10によって観察する。図14は、そのときモニタ12によって写し出されている実際のワークの領域を示す図である。上記したように、アライメント顕微鏡の倍率は、ワークマークのパターンを登録した時の倍率と同じ3倍である。
したがって、モニタ12には、図12と同じ範囲(15mm×15mmの範囲)が写し出される。この範囲を全領域にわたって、上記の仮想線で囲い登録した範囲が1画素ずつ移動(スキャン)し、その各々の位置においてスコアを求める。
図14のワークマークを検索する領域内(15mm×15mmの範囲)には、例えば、(B)のようにワークマーク以外のパターンが形成されている場合もあるし、また、(C)のようにごみが付着している場合もある。パターンやごみの形状が、たまたま登録されているワークマークのパターンに似ていることもある。そのような場合、比較的スコアの高い位置が、画像処理領域内に複数検出されることがある。
しかし、上記したように、制御部11は仮想線に囲まれた画素を単位として、そのコントラストによりワークマークWAMを記憶している。したがって、図14の領域内にワークマークWAMが存在すれば、その位置(A)でのスコアが最も高くなる。したがって、最も高いスコアが検出された位置をワークマークの位置として検出するように設定する。
As described above, a pattern search is performed on the entire area displayed on the monitor, and the position having the closest score (the highest) to 100 is recognized as the position of the work mark WAM (the position where the work mark WAM is detected). The position coordinates are stored as the position coordinates of the work mark.
Specifically, the vicinity of the workpiece mark WAM on the workpiece W is observed by the alignment unit 10. FIG. 14 is a diagram showing an actual work area projected by the monitor 12 at that time. As described above, the magnification of the alignment microscope is three times the same as the magnification when the work mark pattern is registered.
Therefore, the same range as FIG. 12 (15 mm × 15 mm range) is projected on the monitor 12. This range is moved (scanned) pixel by pixel, and the score is obtained at each position.
In the work mark search area of FIG. 14 (15 mm × 15 mm range), for example, a pattern other than the work mark may be formed as shown in (B), or as shown in (C). There is also a case where dust is attached to the surface. Sometimes the pattern or the shape of the garbage resembles a registered work mark pattern. In such a case, a plurality of positions with relatively high scores may be detected in the image processing area.
However, as described above, the control unit 11 stores the work mark WAM based on the contrast in units of pixels surrounded by virtual lines. Therefore, if the work mark WAM exists in the area of FIG. 14, the score at the position (A) is the highest. Accordingly, the position where the highest score is detected is set to be detected as the position of the work mark.

特開2010−117632号公報JP 2010-117632 A

半導体ウエハの露光装置においては、ワークであるウエハに形成されるワークマークは、同じ面に形成される回路パターンと同様に、フォトリソグラフィにより形成されることが多い。
一方、プリント基板の露光装置においては、プリント基板にレーザ照射やドリルなどの機械加工により形成した、φ100μm程度の貫通していない孔(へこみ)を、ワークマークとして使用する場合がある。
このような基板に形成された孔の検出には、暗視野照明と呼ばれる照明方法が使われる。暗視野照明は、基板に対して斜めから照明光を照射し、基板の上方に撮像素子を配置する。真上からの照明では孔は検出しづらい。
図15(a)は、図10のアライメント顕微鏡により、プリント基板100に形成された孔101を、暗視野照明により撮像する様子を模式的に示した図である。なお、同図では、照明光103は図面の右側と左側からしか示していないが、実際は、孔101に対して360°全方向から照明されている。
In a semiconductor wafer exposure apparatus, a work mark formed on a wafer, which is a workpiece, is often formed by photolithography in the same manner as a circuit pattern formed on the same surface.
On the other hand, in an exposure apparatus for a printed circuit board, a hole (dent) having a diameter of about 100 μm that is formed in the printed circuit board by machining such as laser irradiation or drilling may be used as a work mark.
An illumination method called dark field illumination is used to detect such holes formed in the substrate. In dark field illumination, illumination light is irradiated obliquely onto a substrate, and an image sensor is disposed above the substrate. Holes are difficult to detect with illumination from directly above.
FIG. 15A is a diagram schematically showing a state in which the hole 101 formed in the printed circuit board 100 is imaged by dark field illumination by the alignment microscope of FIG. In the figure, the illumination light 103 is shown only from the right side and the left side of the drawing, but actually, the hole 101 is illuminated from all directions of 360 °.

照明光103は、プリント基板100に対し、斜めに入射する。プリント基板100の表面は拡散面であり、基板の表面や孔の底の部分に照射された照明光103は、拡散して反射し、その一部は、反射ミラー102に反射され撮像素子(CCD、図示せず)に入射する。
一方、孔101の壁面に入射した光は、拡散して反射するものの、壁面で反射された光が直接撮像素子(CCD)には入射しない。
そのため、撮像素子には、孔101は、壁の部分と、それ以外の部分(プリント基板の表面と孔の底の部分)とでは異なった明るさで写る。例えば図15(b)に示すように、壁の部分は黒く縁取りされたリング状に、孔の底の部分は基板の表面と同様にグレーに写ることがある。
したがって、底のある孔が理想的に形成されている場合は、ワークマークWAMの登録画像として、図15(b)のようなリング状のパターンが登録されることになる。
The illumination light 103 is incident on the printed circuit board 100 at an angle. The surface of the printed circuit board 100 is a diffusing surface, and the illumination light 103 applied to the surface of the substrate or the bottom of the hole is diffused and reflected. , (Not shown).
On the other hand, the light incident on the wall surface of the hole 101 is diffused and reflected, but the light reflected on the wall surface does not directly enter the image sensor (CCD).
Therefore, the hole 101 appears in the image sensor with different brightness between the wall portion and the other portions (the surface of the printed circuit board and the bottom portion of the hole). For example, as shown in FIG. 15B, the wall portion may appear in a ring shape with a black edge, and the bottom portion of the hole may appear gray like the substrate surface.
Therefore, when the hole with the bottom is ideally formed, a ring-shaped pattern as shown in FIG. 15B is registered as a registered image of the work mark WAM.

しかし、例えば同じ形の孔を加工したつもりであっても、アライメント顕微鏡で検出した場合、撮像手段(CCD)での見え方(形状や明暗や色調)が異なることがある。
その理由の一つは、出来上がった孔の形状が偶然に異なってしまう場合である。
図16は、プリント基板にレーザやドリルで加工して形成した孔の形状の一例である。 同図は、孔の断面図である。
図16(a)は、理想的な孔の形状である。しかし、レーザやドリルの先端の形状により、図16(b)に示すように、孔の壁が斜めになる(すり鉢状)になることもある。また、図16(c)に示すように、孔のエッジ部分にバリ104が生じることもある。
このように、プリント基板100に機械加工により形成される孔は、その形状にふぞろいが生じることがある。そのため、このような孔をワークマークとしてアライメント顕微鏡で検出すると、撮像手段(CCD)での見え方が異なる。
However, even if the hole having the same shape is intended to be processed, for example, when it is detected by an alignment microscope, the appearance (shape, brightness, darkness, and color tone) of the imaging means (CCD) may be different.
One reason for this is when the shape of the finished holes accidentally changes.
FIG. 16 shows an example of the shape of a hole formed by processing a printed board with a laser or a drill. This figure is a sectional view of the hole.
FIG. 16A shows an ideal hole shape. However, depending on the shape of the tip of the laser or drill, as shown in FIG. 16B, the wall of the hole may be slanted (in a mortar shape). Further, as shown in FIG. 16C, burrs 104 may be generated at the edge portions of the holes.
As described above, the holes formed by machining in the printed circuit board 100 may vary in shape. Therefore, when such a hole is detected with an alignment microscope as a work mark, the appearance on the imaging means (CCD) is different.

撮像手段(CCD)での見え方が異なる他の理由は、孔形成後に施される処理によるものがある。
例えば、図16(d)に示すように、プリント基板には、表面に銅105などの金属箔がめっきされることがあり、孔の中もめっきされる。金属めっきにより表面の反射率が変化するので、めっきの有無により、撮像手段(CCD)での見え方が異なる。
また、図16(e)に示すように、金属めっきされたその上にレジストフィルムが貼られることもある。レジストフィルム106の厚さは数十μmであり、これを貼り付けると、孔の側面や底面に沿って貼り付けることはできず、孔の開口を塞ぐかたちになる。
そのため、孔の部分では、レジストフィルムにより照明光の反射率や光の反射する方向が変化し、レジストフィルムが貼られていない場合と貼られている場合とでは撮像手段(CCD)での見え方が異なる。
例えば、図16(e)のように、レジストフィルムが貼られた場合、アライメント顕微鏡により検出される孔の形状は、全体が黒い丸に見えることがある。
また、レジストフィルムの貼り具合によっては、孔の中へのフィルムのたるみ具合も変わるので、撮像手段(CCD)での見え方が異なる。
Another reason why the appearance of the imaging means (CCD) is different is due to the processing performed after the hole formation.
For example, as shown in FIG. 16D, the printed board may be plated with a metal foil such as copper 105 on the surface, and the inside of the hole is also plated. Since the reflectance of the surface is changed by metal plating, the appearance on the imaging means (CCD) varies depending on the presence or absence of plating.
Moreover, as shown in FIG.16 (e), a resist film may be affixed on the metal-plated thing. The resist film 106 has a thickness of several tens of μm. When the resist film 106 is pasted, the resist film 106 cannot be pasted along the side surface or the bottom surface of the hole, and the opening of the hole is blocked.
Therefore, in the hole portion, the reflectance of illumination light and the direction in which the light is reflected change depending on the resist film, and how the imaging means (CCD) looks when the resist film is not applied and when the resist film is applied. Is different.
For example, as shown in FIG. 16E, when a resist film is applied, the shape of the hole detected by the alignment microscope may appear as a black circle as a whole.
In addition, depending on how the resist film is applied, the degree of sag of the film in the hole also changes, so that the appearance on the imaging means (CCD) differs.

ワークマークの見え方が異なると、実際に撮像されているワークマーク画像が、制御部に記憶されているワークマークの画像とは、異なることとなる。このようなことが起きると、ワークマークが存在する位置でのスコアが低くなり、ワークマークを正しく検出できなくなる。
図17を用いて説明する。図17(a)に示すリング状のパターンが、制御部に登録されたワークマークの画像とする。
図17(b)は、基板のワークマークを検索(サーチ)する領域内に、ワークマークが存在し、かつ登録された画像とほぼ同等の見え方をしている場合である。この場合、図17(a)の登録マークは、図17(b)の四角で囲った位置でほとんど一致し、そのスコアは、例えば、9000点(10000満点)である。
図17(c)が本案件の課題となる場合である。サーチする領域内に、ワークマークが存在するが、上記したような原因により見え方が登録マークとは異なり黒丸状に見える場合である。リングは中央部が白いが、黒丸は中央部が黒いので、図17(c)の四角で囲った位置におけるスコアは低く、例えば2000点程度である。
If the appearance of the work mark is different, the actually picked-up work mark image is different from the work mark image stored in the control unit. When this happens, the score at the position where the work mark exists becomes low, and the work mark cannot be detected correctly.
This will be described with reference to FIG. A ring-shaped pattern shown in FIG. 17A is an image of a work mark registered in the control unit.
FIG. 17B shows a case where the work mark exists in the area where the work mark on the substrate is searched (searched) and looks almost the same as the registered image. In this case, the registration marks in FIG. 17A almost coincide with each other at the positions enclosed by the squares in FIG. 17B, and the score is, for example, 9000 points (10,000 full marks).
FIG. 17C shows a case where this is a problem of this case. This is a case where a work mark exists in the area to be searched, but looks different from the registered mark due to the above-mentioned causes, and looks like a black circle. The center of the ring is white, but the black circle is black at the center, so the score at the position enclosed by the square in FIG. 17C is low, for example, about 2000 points.

図17(d)は、検索領域内に、ワークマークではない配線等の黒四角の輪郭のパターンが存在する場合である。この場合、形状は異なるが、真ん中が黒く周辺部が白いという明暗のパターンが似ているので、図17(d)の四角で囲った位置におけるスコアは、図17(c)場合よりも高く、例えば5000点になることがある。
図17(c)は、登録されたマークとは見え方が異なるが、ワークマークであるので検出しなければならない。しかし、図17(d)は、ワークマークではないので、ワークマークとして検出しないようにしなければならない。
しかし、図17(c)をワークマークとして検出するために、制御部において、例えば「スコアが2000点以上の場合はワークマークとする」と設定すると、ワークマークではない図17(d)をワークマークとして検出してしまう。一方、図17(d)をワークマークとして検出しないために「スコアが6000点以上の場合をワークマークとする」と設定すると、図17(c)をワークマークとして検出できない。
したがって、ワークマークを正しく検出することができない。
FIG. 17D shows a case where a black square outline pattern such as wiring that is not a work mark exists in the search area. In this case, although the shapes are different, the bright and dark pattern in which the center is black and the peripheral portion is white is similar, so the score at the position surrounded by the square in FIG. 17 (d) is higher than in the case of FIG. 17 (c), For example, it may be 5000 points.
Although FIG. 17C differs from the registered mark in appearance, it must be detected because it is a work mark. However, since FIG. 17D is not a work mark, it should not be detected as a work mark.
However, in order to detect FIG. 17 (c) as a work mark, for example, if the control unit is set to “use a work mark when the score is 2000 points or more”, FIG. It will be detected as a mark. On the other hand, in order not to detect FIG. 17D as a work mark, if “score is more than 6000 points is set as a work mark”, FIG. 17C cannot be detected as a work mark.
Therefore, the work mark cannot be detected correctly.

以上のように、同一形状としてワーク上に形成したワークマークが、ワークマークの加工の条件やプリント基板の製造工程上の処理により、撮像素子により写し出される見え方(形状や明暗や色調)が異なることがある。この場合には、登録したワークマークで実際のワークマークを検出しようとしても、検出できないことがある。
上記特許文献1においては、見え方の異なる複数のパターンを記憶部に登録し、この登録パターンと検索領域内のパターンとを比較し、一致度のスコアを求め、スコアが一定値を越えているとき、このパターンをワークマークとして判定するようにしている。
本発明は上記のように複数のパターンを登録することなく、ワークマークを検出できるようにしたものであり、アライメント顕微鏡の撮像素子に写し出されるワークマークの見え方(形状や明暗や色調)が異なったとしても、ワークマークを正しく検出することができるワークマークの検出装置を提供することを目的とする。
As described above, the work marks formed on the work having the same shape differ in the appearance (shape, brightness, darkness, and color tone) projected by the image pickup device depending on the processing conditions of the work mark and the processing in the printed circuit board manufacturing process. Sometimes. In this case, even if an actual work mark is detected with the registered work mark, it may not be detected.
In Patent Document 1, a plurality of patterns having different appearances are registered in the storage unit, the registered pattern is compared with the pattern in the search area, a score of coincidence is obtained, and the score exceeds a certain value. At this time, this pattern is determined as a work mark.
In the present invention, a work mark can be detected without registering a plurality of patterns as described above, and the appearance (shape, brightness, darkness, and color tone) of the work mark projected on the image sensor of the alignment microscope is different. Even if it is, it aims at providing the detection apparatus of the work mark which can detect a work mark correctly.

本発明の発明者は、鋭意検討の結果、ワーク表面をアライメント顕微鏡により撮像する際に、ワーク(ワークマーク)を照明するアライメント照明手段からワーク表面までの距離(ワークに対する照明光の高さ)を変化させると、アライメント顕微鏡の撮像素子に写し出されるワークマークの像の見え方(形状や明暗や色調)が変化することを見出した。
図4に、ワークに形成した貫通していない孔(へこみ)であるワークマークを、ワークから照明手段までの間隔(照明光の高さ)を変えて撮像した画像と、予め登録したワークマークのパターン(登録パターン)で各画像のパターンをサーチしたときのスコア(登録パターンと各画像のパターンの一致度を示す値、ここでは9999満点)を示す。
ワークマークは、各画像において左列からφ140μmのへこみ、φ120μmのへこみ、φ100μmのへこみ、φ80μmのへこみ、φ200μmのへこみの計5種類を作成した。
ワークから照明手段までの間隔(照明光の高さ)は、図左から11.0mm、8.5mm、5.5mm、4.0mm、2.5mm、1.0mmの6種類で撮像した。
同図を見れば明らかなように、照明光の高さを変えると、撮像したワークマークの見え方が変化し、スコアも変化する。
As a result of intensive studies, the inventor of the present invention determines the distance from the alignment illumination means for illuminating the workpiece (work mark) to the workpiece surface (the height of illumination light with respect to the workpiece) when imaging the workpiece surface with an alignment microscope. It has been found that the appearance (shape, brightness, and color tone) of the work mark image projected on the image sensor of the alignment microscope changes when it is changed.
FIG. 4 shows an image of a work mark that is a non-penetrating hole (a dent) formed in the work, with the interval from the work to the illumination means (the height of the illumination light) changed, and a pre-registered work mark. A score (a value indicating the degree of coincidence between the registered pattern and the pattern of each image, here, a maximum of 9999) is shown when the pattern of each image is searched by pattern (registered pattern).
In each image, five kinds of work marks were created from the left column: a dent of φ140 μm, a dent of φ120 μm, a dent of φ100 μm, a dent of φ80 μm, and a dent of φ200 μm.
The distance from the workpiece to the illumination means (the height of the illumination light) was imaged in six types of 11.0 mm, 8.5 mm, 5.5 mm, 4.0 mm, 2.5 mm, and 1.0 mm from the left in the figure.
As is apparent from the figure, changing the height of the illumination light changes the appearance of the captured work mark and the score.

このように照明光の高さによりワークマークの見え方が変化するのは、暗視野照明の照明光が、ワークに入射する角度が変化するためと考えられる。
図5は暗視野照明手段(リング状の照明手段10c)の高さを変えたときの状態と各状態における撮像画像の輝度分布を示す図であり、同図に示すグラフの横軸は画像上の位置、縦軸は輝度(相対値)を示す。
同図に示すように、ワークWから照明手段10cまでの間隔が広がる(照明光の高さが高くなる)と、照明光の入射角度は小さくなり、ワークWから照明手段10cまでの間隔が狭まる(照明光の高さが低くなる)と、照明光の入射角度は大きくなる。
The reason why the appearance of the work mark changes depending on the height of the illumination light is considered to be because the angle at which the illumination light of the dark field illumination enters the work changes.
FIG. 5 is a diagram showing the state when the height of the dark field illumination means (ring-shaped illumination means 10c) is changed and the luminance distribution of the captured image in each state. The horizontal axis of the graph shown in FIG. The position and the vertical axis indicate luminance (relative value).
As shown in the figure, when the distance from the work W to the illumination means 10c is increased (the height of the illumination light is increased), the incident angle of the illumination light is reduced, and the distance from the work W to the illumination means 10c is reduced. When the height of the illumination light decreases, the incident angle of the illumination light increases.

図4に戻り、φ200μm(最右列)のへこみ(ワークマーク)を例に取ると、照明光の高さが11.0mm、8.5mmの場合は、内側(中央)に白い部分のある円環状に見える。しかし、照明光の高さが5.5mm、4.0mm、2.5mm、1.0mmの場合は、黒丸に見える。
また、φ140μm(最左列)の場合は、照明光の高さが11.0mmの場合は内側(中央)に白い部分のある円環状に見え、照明光の高さが8.5mmの場合は、灰色の丸に見える。そして、照明光の高さが5.5mm、4.0mm、2.5mm、1.0mmの場合は、色の濃い黒丸に見える。
図4の下段に、ワークマークとして、それぞれφ140μmの黒丸、φ120μmの黒丸、φ100μmの黒丸、φ80μmの黒丸、φ200μmの黒丸を登録し、各画像のワークマークをサーチした場合のスコア(9999点満点)を示す。なお、7000点以上が一般的に安定してサーチできるレベルである。
Returning to FIG. 4, taking an indentation (work mark) of φ200 μm (rightmost column) as an example, when the illumination light height is 11.0 mm or 8.5 mm, a circle with a white portion on the inside (center) Looks like a ring. However, when the height of illumination light is 5.5 mm, 4.0 mm, 2.5 mm, and 1.0 mm, it looks like a black circle.
In the case of φ140 μm (leftmost column), when the illumination light height is 11.0 mm, it looks like an annular shape with a white part inside (center), and when the illumination light height is 8.5 mm. Looks like a gray circle. And when the height of illumination light is 5.5 mm, 4.0 mm, 2.5 mm, and 1.0 mm, it looks like a dark black circle.
In the lower part of FIG. 4, black circles of φ140 μm, black circles of φ120 μm, black circles of φ100 μm, black circles of φ80 μm, and black circles of φ200 μm are registered as work marks, and the scores when searching for the work marks of each image (maximum 9999 points) Indicates. Note that 7000 points or more are generally at a level where stable search is possible.

φ200μmのワークマークの場合、照明光の高さが11.0mmでの画像では、ワークマークはサーチできず、照明光の高さが8.5mmでは、スコアが1489であった。しかし、照明光の高さが5.5mm、4.0mm、2.5mmの場合は、スコアは8000以上になった。このスコアであれば、ワークマークとして検出し位置合せに使用できる。そして、スコアが最も高いのは照明光の高さが4.0mmの場合なので、この時の画像に基づいて位置合せを行うことが望ましい。しかし、照明光の高さを1.0mmにすると、スコアは5947と再び低下した。
同様に、φ140μm、φ120μmのワークマークの場合も、照明光の高さが4.0mmの場合に、スコアが最も高くなる。一方、φ100μm、φ80μmのワークマークの場合は、照明光の高さが5.5mmの場合に、スコアが最も高くなる。
このように、ワークマークの大きさ(形状)により、最も高いスコアが得られる照明の高さは異なる。
In the case of a work mark of φ200 μm, the work mark could not be searched in the image with the illumination light height of 11.0 mm, and the score was 1489 when the illumination light height was 8.5 mm. However, when the height of the illumination light was 5.5 mm, 4.0 mm, and 2.5 mm, the score was 8000 or more. This score can be detected as a work mark and used for alignment. Since the highest score is when the illumination light is 4.0 mm in height, it is desirable to perform alignment based on the image at this time. However, when the illumination light height was 1.0 mm, the score decreased again to 5947.
Similarly, in the case of a work mark of φ140 μm and φ120 μm, the score becomes the highest when the height of the illumination light is 4.0 mm. On the other hand, in the case of a work mark of φ100 μm and φ80 μm, the score is highest when the height of the illumination light is 5.5 mm.
As described above, the height of the illumination at which the highest score is obtained differs depending on the size (shape) of the work mark.

そこで、予めワークマークのパターンを登録しておき(以下このパターンを登録パターンという)、アライメント顕微鏡によりワークマークを撮像する際に、暗視野照明手段の高さを変化させてワーク上を撮像し、登録パターンを用いてサーチする。
例えば、まず、第1の照明光の高さで撮像したワーク上のパターンと、登録パターンとを比較しながらスコアを求めてワークマーク像をサーチする。次に、第2の照明光の高さで撮像したパターンと登録パターンとを比較しながらスコアを求めてワークマーク像をサーチする。
これを繰り返し、あらかじめ設定された値以上のスコアを示したパターンがあれば、これをワークマーク像として、ワークマークが検出されたものとする。そして、そのワークマーク像を使用して位置合せを行う。または、最も高い値のスコアを示した照明光の高さのワークマーク像をワークマークとして使用して位置合せを行う。
Therefore, a work mark pattern is registered in advance (hereinafter, this pattern is referred to as a registered pattern), and when the work mark is imaged by an alignment microscope, the height of the dark field illumination means is changed to image the work, Search using registered patterns.
For example, first, a work mark image is searched by obtaining a score while comparing a pattern on a workpiece imaged at the height of the first illumination light with a registered pattern. Next, the work mark image is searched by obtaining a score while comparing the pattern captured at the height of the second illumination light with the registered pattern.
This is repeated, and if there is a pattern showing a score equal to or higher than a preset value, it is assumed that the work mark is detected using this as a work mark image. Then, alignment is performed using the work mark image. Alternatively, alignment is performed using a work mark image having a height of illumination light showing the highest score as a work mark.

本発明においては、上記のようにして前記課題を解決するものであり、以下のようにワーク・アライメントマーク検出装置を構成する。
(1)ワーク上のパターンを照明する暗視野照明手段と、この暗視野照明手段をワーク表面に対して直交する方向に移動させる照明手段移動手段と、上記暗視野照明手段により照明したワーク上のパターンを撮像する撮像手段と、上記照明手段移動手段と撮像手段を制御して、ワーク上のアライメントマークを検出する制御部とを設け、上記制御部には、ワーク・アライメントマークとして検出すべきパターンを登録パターンとして記憶した記憶部と、アライメントマーク検出部とを設ける。
上記アライメントマーク検出部は、上記撮像手段により撮像したワーク上のパターンと、上記登録パターンとを比較して一致度を求め、一致度が予め設定された値以上のとき、上記ワーク上のパターンをアライメントマークとして検出し、求めた一致度が低い場合に、上記照明手段移動手段により上記暗視野照明手段を移動させ、上記撮像手段によりワーク上のパターンを再度撮像し、再度撮像されたワーク上のパターンと登録パターンとを比較して一致度を求め、求めた一致度が予め設定された値以上になったとき、ワーク上のパターンをアライメントマークとして検出する。
(2)上記(1)において、撮像手段を内蔵し上記暗視野照明手段により照明されたワーク上のパターンを受像するアライメント顕微鏡と、該アライメント顕微鏡をワーク表面に対して直交する方向に移動させるアライメント顕微鏡移動手段を設ける。
そして、上記照明手段移動手段を上記アライメント顕微鏡に取り付けて一体で移動するように構成し、上記照明手段移動手段により、上記暗視野照明手段を上記アライメント顕微鏡に対して相対的に移動させる。
In the present invention, the above-described problems are solved as described above, and the workpiece alignment mark detection apparatus is configured as follows.
(1) Dark field illumination means for illuminating a pattern on the work, illumination means moving means for moving the dark field illumination means in a direction orthogonal to the work surface, and on the work illuminated by the dark field illumination means An image pickup means for picking up a pattern, and a controller for controlling the illumination means moving means and the image pickup means to detect an alignment mark on the workpiece are provided. The control portion has a pattern to be detected as a work alignment mark. Is stored as a registered pattern, and an alignment mark detector is provided.
The alignment mark detector compares the pattern on the workpiece imaged by the imaging means with the registered pattern to obtain a degree of coincidence, and when the degree of coincidence is equal to or greater than a preset value, When the degree of coincidence detected is detected as an alignment mark, the dark field illumination means is moved by the illumination means moving means, the pattern on the workpiece is imaged again by the imaging means, and the image on the imaged workpiece is again imaged. The pattern and the registered pattern are compared to determine the degree of coincidence. When the obtained degree of coincidence exceeds a preset value, the pattern on the workpiece is detected as an alignment mark.
(2) In the above (1), an alignment microscope for receiving a pattern on a work that includes an image pickup means and is illuminated by the dark field illumination means, and an alignment that moves the alignment microscope in a direction orthogonal to the work surface. A microscope moving means is provided.
The illumination means moving means is attached to the alignment microscope so as to move integrally, and the dark field illumination means is moved relative to the alignment microscope by the illumination means moving means.

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)暗視野照明手段を移動させる手段を設け、異なった高さから暗視野照明手段によりワークを照明してワーク上のパターンを撮像し、撮像したワーク上のパターンと登録パターンとを比較してワーク・アライメントマークを検出するようにしたので、ワーク・アライメントマークが、条件によって異なった見え方になるようなことがあっても、ワーク・アライメントマークを確実に検出することができる。
(2)照明手段移動手段を上記アライメント顕微鏡に取り付けて一体で移動するように構成し、上記照明手段移動手段により、上記暗視野照明手段を上記アライメント顕微鏡に対して相対的に移動させるように構成することで、ワークステージ上に異なった厚さのワークが載せられて、ピント合わせのためにアライメント顕微鏡を移動させたとき、アライメント顕微鏡の移動に合わせて、暗視野照明手段も移動させることができる。
このため、暗視野照明手段の高さがワーク面に対して適切な高さに設定されていれば、ワークの厚さが変わっても、ピント合わせのためにアライメント顕微鏡を移動させることで、暗視野照明手段の高さがワーク面に対して適切な高さに設定される。
In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Provide a means for moving the dark field illumination means, illuminate the work with the dark field illumination means from different heights to image the pattern on the work, and compare the imaged pattern on the work with the registered pattern Since the workpiece alignment mark is detected, the workpiece alignment mark can be reliably detected even if the workpiece alignment mark looks different depending on conditions.
(2) The illumination means moving means is attached to the alignment microscope and configured to move integrally, and the dark field illumination means is moved relative to the alignment microscope by the illumination means moving means. By doing so, when workpieces with different thicknesses are placed on the workpiece stage and the alignment microscope is moved for focusing, the dark field illumination means can be moved in accordance with the movement of the alignment microscope. .
For this reason, if the height of the dark field illumination means is set to an appropriate height with respect to the workpiece surface, the darkness of the dark field illumination means can be adjusted by moving the alignment microscope for focusing even if the workpiece thickness changes. The height of the field illumination means is set to an appropriate height with respect to the work surface.

本発明の適用対象の一つである投影露光装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the projection exposure apparatus which is one of the application objects of this invention. 図1に示すリング照明手段(暗視野照明手段)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the ring illumination means (dark-field illumination means) shown in FIG. 図1に示すアライメント顕微鏡と照明手段移動機構の取り付け構造を示す図である。It is a figure which shows the attachment structure of the alignment microscope and illumination means moving mechanism shown in FIG. ワークに形成したワークマークを照明光の高さを変えて撮像した画像およびそのスコアを示す図である。It is a figure which shows the image and the score which imaged the work mark formed in the workpiece | work by changing the height of illumination light. 照明手段の高さを変えたときの状態と各状態における撮像画像の輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the brightness distribution of the picked-up image in a state when changing the height of an illumination means, and each state. マスクマークとワークマークの登録を説明する図である。It is a figure explaining registration of a mask mark and a work mark. ワークマークの検出とマスクとワークの位置合わせを説明する図である。It is a figure explaining the detection of a work mark, and alignment of a mask and a work. ワークマークの検出の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of detection of a work mark. ワークマークの見え方が異なる他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example from which the appearance of a work mark differs. アライメント顕微鏡の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an alignment microscope. 登録パターンと検出パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a registration pattern and a detection pattern. モニタに表示される画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image displayed on a monitor. ワークマークの形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of a shape of a work mark. パターンサーチを説明する図である。It is a figure explaining a pattern search. アライメント顕微鏡により基板に形成された孔を暗視野照明で撮像する様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically a mode that the hole formed in the board | substrate with the alignment microscope was imaged by dark field illumination. プリント基板にレーザやドリルで加工して形成した孔の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape of the hole formed by processing a printed circuit board with a laser or a drill. 登録されたワークマーク像とアライメント顕微鏡で撮像された画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image imaged with the registered work mark image and the alignment microscope.

図1は、本発明の適用対象の一つである投影露光装置の構成例を示す図である。
同図において、MSはマスクステージである。マスクステージMSには、マスクマークMAMとマスクパターンMPが形成されたマスクMが置かれて保持される。
光照射装置1から露光光が出射する。出射した露光光は、マスクM、投影レンズ2を介して、ワークステージWS上に載置されたワークW上に照射され、マスクパターンMPがワークW上に投影され露光される。
投影レンズ2とワークWの間には、同図の矢印A方向(図面左右方向)に移動可能なアライメント顕微鏡10が4個所に設けられている。マスクパターンMPをワークW上に露光する前に、アライメント顕微鏡10を図示の位置に挿入し、マスクマークMAMとワークに形成されているワークマークWAMとを検出し、マスクMとワークWの位置合わせを行う。位置合せ後、アライメント顕微鏡10は、ワークW上から退避する。なお、図1においては、4個所設けられている内の一方のアライメント顕微鏡のみを示す。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a projection exposure apparatus which is one of application targets of the present invention.
In the figure, MS is a mask stage. On the mask stage MS, a mask M on which a mask mark MAM and a mask pattern MP are formed is placed and held.
Exposure light is emitted from the light irradiation device 1. The emitted exposure light is irradiated onto the workpiece W placed on the workpiece stage WS via the mask M and the projection lens 2, and the mask pattern MP is projected onto the workpiece W and exposed.
Between the projection lens 2 and the workpiece W, there are provided four alignment microscopes 10 that can move in the direction of arrow A (left and right in the drawing). Before the mask pattern MP is exposed on the workpiece W, the alignment microscope 10 is inserted into the position shown in the figure, the mask mark MAM and the workpiece mark WAM formed on the workpiece are detected, and the mask M and the workpiece W are aligned. I do. After the alignment, the alignment microscope 10 is retracted from the workpiece W. FIG. 1 shows only one of the four alignment microscopes provided.

アライメント顕微鏡10は、前記したように、ハーフミラー10a、レンズL1、L2と撮像手段としてのCCDカメラ10bから構成されている。アライメント顕微鏡10には、前記図15に示した暗視野照明を行うため、基板に対して斜めから照明光を照射するための照明手段10cが設けられている。照明手段10cは、LEDのような照明光源を複数リング状に配置して構成されている。
図2に上記のように検査対象に対し全方向から斜めに照明光を照射(暗視野照明)するためのリング照明手段(暗視野照明手段)の構成例を示す。
リング照明手段は、図2(a)に示すように、薄い円筒ドーナツ状の本体容器21の中に多数のLED22を同心円上に配列したものである。各LED22は、同図(a)のイ矢視図である同図(b)、及びロ矢視図である同図(c)に示したように、円の中心O方向に角度を持って配置されており、検査を行なうワークに対し、斜めから照明光が照射できるように構成されている。
As described above, the alignment microscope 10 includes the half mirror 10a, the lenses L1 and L2, and the CCD camera 10b as an imaging unit. In order to perform the dark field illumination shown in FIG. 15, the alignment microscope 10 is provided with illumination means 10c for irradiating the substrate with illumination light obliquely. The illumination unit 10c is configured by arranging a plurality of illumination light sources such as LEDs in a ring shape.
FIG. 2 shows a configuration example of ring illumination means (dark field illumination means) for irradiating illumination light obliquely from all directions (dark field illumination) as described above.
As shown in FIG. 2 (a), the ring illumination means has a large number of LEDs 22 arranged concentrically in a thin cylindrical donut-shaped main body container 21. Each LED 22 has an angle in the direction of the center O of the circle, as shown in FIG. It arrange | positions and it is comprised so that illumination light can be irradiated to the workpiece | work to test | inspect from diagonally.

また照明手段10cには、図1に示すように照明手段移動機構(照明手段移動手段)5が取り付けられている。照明手段移動機構5は、照明手段10cをワークWの表面に対して直交する方向(同図の矢印B方向:図面上下方向)に移動させる。即ち、照明手段移動機構5が動作することにより、ワークWと照明手段10cとの間隔が変化する。なお、アライメント顕微鏡10とワークWの間隔は変化しない。
図3にアライメント顕微鏡10と上記照明手段移動機構5の取り付け構造を示す。
同図に示すように、アライメント顕微鏡10は、アライメント顕微鏡移動機構(アライメント顕微鏡移動手段)6を介して支持部材6aに取り付けられ、支持部材6aは、ベース6bに取り付けられている。このため、アライメント顕微鏡移動機構6により、アライメント顕微鏡10は、ベース6bに対して上下方向に移動可能である。
また、照明手段10cは、照明手段移動機構5を介しては支持部材5aに取り付けられ、支持部材5aはアライメント顕微鏡10に取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 1, an illumination means moving mechanism (illumination means moving means) 5 is attached to the illumination means 10c. The illumination means moving mechanism 5 moves the illumination means 10c in a direction orthogonal to the surface of the workpiece W (arrow B direction in the figure: vertical direction in the drawing). That is, when the illumination means moving mechanism 5 operates, the interval between the workpiece W and the illumination means 10c changes. In addition, the space | interval of the alignment microscope 10 and the workpiece | work W does not change.
FIG. 3 shows a mounting structure of the alignment microscope 10 and the illumination means moving mechanism 5.
As shown in the figure, the alignment microscope 10 is attached to a support member 6a via an alignment microscope moving mechanism (alignment microscope moving means) 6, and the support member 6a is attached to a base 6b. Therefore, the alignment microscope 10 can be moved in the vertical direction with respect to the base 6b by the alignment microscope moving mechanism 6.
The illumination means 10 c is attached to the support member 5 a via the illumination means moving mechanism 5, and the support member 5 a is attached to the alignment microscope 10.

したがって、照明手段移動機構5は上記アライメント顕微鏡10と一体で移動し、また、上記照明手段移動機構5により、上記照明手段10cを上記アライメント顕微鏡10に対して相対的に移動させることができる。このため、ワークステージWS上に異なった厚さのワークが載せられピント合わせのためにアライメント顕微鏡10を上下方向に移動させたとき、アライメント顕微鏡の移動に合わせて、照明手段10cも上下方向に移動する。したがって、照明手段10cの高さをワーク面に対して適切な位置に設定しておけば、ワークの厚さが変わっても、照明手段10cとワーク面との距離は一定に保たれ、照明手段10cの高さを適切な高さに維持することができる。   Therefore, the illumination means moving mechanism 5 moves integrally with the alignment microscope 10, and the illumination means moving mechanism 5 can move the illumination means 10 c relative to the alignment microscope 10. For this reason, when a workpiece of different thickness is placed on the workpiece stage WS and the alignment microscope 10 is moved in the vertical direction for focusing, the illumination means 10c is also moved in the vertical direction in accordance with the movement of the alignment microscope. To do. Therefore, if the height of the illumination means 10c is set to an appropriate position with respect to the work surface, the distance between the illumination means 10c and the work surface is kept constant even if the thickness of the work changes, and the illumination means The height of 10c can be maintained at an appropriate height.

図1に戻り、アライメント顕微鏡10のCCDカメラ10bにより撮像したマスクマークMAM像やワークマークWAM像などは、制御部11に送られる。制御部11は上記CCDカメラ10bで撮像した画像を処理する画像処理部11aと、ワークマークやマスクマーク等の位置座標情報、各種パラメータ等を記憶する記憶部11bを備える。
さらに、制御部11は、CCDカメラ10bで撮像し画像処理部11aで画像処理したワーク上のパターン像と、後述するように記憶部11bに登録されたワークマーク像(登録パターン)とを比較して一致度を示すスコアを計算し、このスコアに基づき、撮像したワーク上のパターンが、ワークマークとして検出するパターンであるかを判定するアライメントマーク検出部11cと、上記アライメントマークの検出に際して、上記照明手段10cを上下方向(B方向)に移動させるため、照明手段移動機構5の駆動を制御する照明手段移動機構制御部11dを備える。
また、制御部11は、ワークマークとして検出されたワーク上のパターンの位置座標が、記憶部11bに記憶したマスクマーク像の位置座標に一致するようにワークステージWSあるいはマスクステージMS(あるいはその両方)を移動させる位置合わせ制御部11eと、作業者の指示により上記ワークマーク像(登録パターン)を記憶部11bに登緑するための登緑部11fとを備える。
Returning to FIG. 1, the mask mark MAM image, the work mark WAM image, and the like captured by the CCD camera 10 b of the alignment microscope 10 are sent to the control unit 11. The control unit 11 includes an image processing unit 11a that processes an image captured by the CCD camera 10b, and a storage unit 11b that stores positional coordinate information such as a work mark and a mask mark, various parameters, and the like.
Further, the control unit 11 compares the pattern image on the workpiece imaged by the CCD camera 10b and image-processed by the image processing unit 11a with a work mark image (registered pattern) registered in the storage unit 11b as will be described later. A score indicating the degree of coincidence, and based on this score, the alignment mark detector 11c that determines whether the imaged pattern on the workpiece is a pattern to be detected as a workpiece mark; In order to move the illuminating means 10c in the vertical direction (B direction), an illuminating means moving mechanism control section 11d for controlling the driving of the illuminating means moving mechanism 5 is provided.
In addition, the control unit 11 detects the workpiece stage WS and / or the mask stage MS so that the position coordinates of the pattern on the workpiece detected as the workpiece mark coincide with the position coordinates of the mask mark image stored in the storage unit 11b. ) And a green climbing unit 11f for climbing the work mark image (registered pattern) to the storage unit 11b in accordance with an operator's instruction.

ワークステージWSあるいはマスクステージMSは、上記位置合わせ制御部11eにより制御されるワークステージ駆動機構4、マスクステージ駆動機構3により駆動され、XY方向(X,Y:マスクステージMS、ワークステージWS面に平行で互いに直交するに方向)移動させるとともに、XY平面に垂直な軸を中心に回転する。
上記制御部11には、モニタ12が接続され、上記画像処理部11aで画像処理された画像はモニタ12の画面に表示される。
The work stage WS or the mask stage MS is driven by the work stage drive mechanism 4 and the mask stage drive mechanism 3 controlled by the alignment control unit 11e, and in the XY directions (X, Y: mask stage MS, work stage WS surface) And move around an axis perpendicular to the XY plane.
A monitor 12 is connected to the control unit 11, and an image processed by the image processing unit 11 a is displayed on the screen of the monitor 12.

図1の露光装置において、ワークマークの検出とマスクMとワークWの位置合わせは、次のように行なわれる。
光照射装置1もしくは図示しないアライメント光源から照明光をマスクMに照射して、マスクマークMAM像をアライメント顕微鏡10のCCDカメラ10bにより受像し、制御部11に送る。制御部11の画像処理部11aは上記マスクマークMAM像を位置座標に変換し記憶部11bに記憶する。
なお、マスクマークの検出方法は種々の方法が提案されており、必要なら例えば特許文献1等を参照されたい。
In the exposure apparatus of FIG. 1, the detection of the work mark and the alignment of the mask M and the work W are performed as follows.
Illumination light is irradiated onto the mask M from the light irradiation device 1 or an alignment light source (not shown), and the mask mark MAM image is received by the CCD camera 10 b of the alignment microscope 10 and sent to the control unit 11. The image processing unit 11a of the control unit 11 converts the mask mark MAM image into position coordinates and stores it in the storage unit 11b.
Various methods for detecting a mask mark have been proposed. For example, refer to Patent Document 1 if necessary.

次いで、ワークWにアライメント顕微鏡10の照明手段10cから照明光を照射し、ワークW上のパターンを撮像しパターンサーチを行う。すなわち、アライメントマーク検出部11cにおいて、撮像されたパターンと、記憶部11bに登録されたワークマーク像である登録パターンとを比較して、ワークW上のワークマークWAMを検出する。制御部11はその位置座標を求める。
制御部11の位置合わせ制御部11eは、記憶しているマスクマークMAMの位置座標と、検出したワークマークWAMの位置座標が所定の位置関係になるように、ワークステージWS(もしくはマスクステージMS、あるいはその両方)を移動し、マスクMとワークWの位置合わせを行う。
Next, the workpiece W is irradiated with illumination light from the illumination means 10c of the alignment microscope 10, and a pattern on the workpiece W is imaged and a pattern search is performed. That is, the alignment mark detection unit 11c compares the captured pattern with a registered pattern that is a work mark image registered in the storage unit 11b to detect the work mark WAM on the work W. The control unit 11 obtains the position coordinates.
The alignment control unit 11e of the control unit 11 allows the work stage WS (or the mask stage MS, the mask stage MS, so that the position coordinates of the stored mask mark MAM and the position coordinates of the detected work mark WAM have a predetermined positional relationship. Alternatively, both of them are moved and the mask M and the workpiece W are aligned.

以下、本発明の実施例であるワークマークの検出手順とマスクとの位置合わせ手順について、具体的に説明する。
(1)マスクマークMAMとワークマークWAMの登録
まず、マスクマークMAMとワークマークWAMの登録の手順について、図6により説明する。
まず、マスクマークMAMの位置を検出する。このため、図6(a)に示すようにアライメント顕微鏡10の視野内におけるマスクマークMAMの位置座標(xm1,ym1)を求める。
すなわち、アライメント顕微鏡10のCCDカメラ10bで撮像したマスクマークMAM画像を、制御部11の画像処理部11aで処理し、マスクマークMAMの位置座標(xm1,ym1)を求めて、記憶部11bに記憶する。
Hereinafter, the work mark detection procedure and the mask alignment procedure according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
(1) Registration of Mask Mark MAM and Work Mark WAM First, the registration procedure of the mask mark MAM and the work mark WAM will be described with reference to FIG.
First, the position of the mask mark MAM is detected. Therefore, as shown in FIG. 6A, the position coordinates (xm1, ym1) of the mask mark MAM within the field of view of the alignment microscope 10 are obtained.
That is, the mask mark MAM image captured by the CCD camera 10b of the alignment microscope 10 is processed by the image processing unit 11a of the control unit 11, and the position coordinates (xm1, ym1) of the mask mark MAM are obtained and stored in the storage unit 11b. To do.

次に、ワークマーク像を制御部11の記憶部11bに登録する。この登緑は、次のようにして、作業者が目視で行う。
実際のワークW1(例えば、露光処理を行う一連のワークの内の1枚目のワーク)をワークステージWS上に置き、照明手段10cから照明光をワークW1に照射する。アライメント顕微鏡10を使って、ワークW1の表面画像を受像し、画像処理部11aで処理して、モニタ12上にワークW1の表面を写し出す。
この時のアライメント顕微鏡10は、実際にワークマークWAMを検出する場合と同じアライメント顕微鏡10であり、アライメント顕微鏡10の倍率は、実際にワークマークWAMを検出する場合と同じ倍率(例えば3倍)である。また、アライメント顕微鏡10は、マスクマークを検出した時の位置と同じ位置に保たれており、アライメント顕微鏡10の視野も同じである。
Next, the work mark image is registered in the storage unit 11 b of the control unit 11. This climbing is performed visually by the operator as follows.
An actual workpiece W1 (for example, the first workpiece in a series of workpieces to be subjected to exposure processing) is placed on the workpiece stage WS, and illumination light is irradiated onto the workpiece W1 from the illumination unit 10c. The alignment microscope 10 is used to receive the surface image of the workpiece W1, and the image processing unit 11a processes the image to display the surface of the workpiece W1 on the monitor 12.
The alignment microscope 10 at this time is the same alignment microscope 10 as when actually detecting the work mark WAM, and the magnification of the alignment microscope 10 is the same as when actually detecting the work mark WAM (for example, 3 times). is there. Moreover, the alignment microscope 10 is maintained at the same position as the position when the mask mark is detected, and the field of view of the alignment microscope 10 is also the same.

作業者は、写し出されたワークW1の画像を見て、ワークマークWAMを探す。ワークマークWAMが見つかれば、図6(b)に示すように、ワークマークWAM全体が入るように、モニタ12上でワークマーク登録用の仮想線によってワークマークWAMを囲み、例えば目視でその中心位置を特定し、+などのマークをつける。
その際、作業者は照明手段10cを上下方向に移動させ、ワークマークが最もクリアに見える照明位置で受像された画像を、ワークマークのパターンとする。
なお、上記ワークマークが最もクリアに見える照明手段10cの位置を記憶部11bに記憶しておけば、後述する、制御部11によりワークマークを自動的に検出する際の照明手段10cの初期位置とすることができる。
The worker looks at the projected image of the workpiece W1 and searches for the workpiece mark WAM. If the work mark WAM is found, as shown in FIG. 6 (b), the work mark WAM is surrounded on the monitor 12 by a virtual line for registering the work mark so that the entire work mark WAM can be entered. And mark it with +.
At that time, the operator moves the illumination means 10c in the vertical direction, and the image received at the illumination position where the work mark is most clearly seen is used as the work mark pattern.
If the storage unit 11b stores the position of the illumination unit 10c where the workpiece mark is most clearly seen, the initial position of the illumination unit 10c when the workpiece mark is automatically detected by the control unit 11, which will be described later, is used. can do.

そして、ワークマーク登録用の仮想線によって囲まれた領域をワークマークWAMのパターン像として、登録部11fに登緑指令を与えて記憶部11bに「登録パターン」として登録する。
また、目視でワークマーク像の中心位置を特定し、仮想線で形成される四角形の例えば左上角からワークマーク像の中心位置までの距離dx、dyをワークマーク像の位置座標として記憶手段11bに登緑する。
なお、ワークマーク像の中心位置を演算などにより自動的に求める手法は従来から種々知られており、ワークマーク像の中心位置の設定を目視ではなく、画像処理部11aで画像処理することにより自動的に求めるようにしてもよい。
Then, the area surrounded by the virtual line for registering the work mark is set as a pattern image of the work mark WAM, and a green climbing instruction is given to the registration unit 11f and registered as a “registration pattern” in the storage unit 11b.
Further, the center position of the work mark image is visually identified, and the distances dx and dy from the upper left corner of the quadrangle formed by a virtual line to the center position of the work mark image are stored in the storage unit 11b as the position coordinates of the work mark image. Greening.
Various methods for automatically obtaining the center position of the work mark image by calculation or the like have been known so far, and the setting of the center position of the work mark image is not visually observed but automatically performed by image processing by the image processing unit 11a. You may make it ask for.

(2)ワークマークの検出手順とマスクとの位置合わせ
ワークマークの検出手順とマスクとの位置合わせについて、図7を使って説明する。
制御部11のアライメントマーク検出部11cは、登録したワークマーク像と、ワーク上のパターンとを比較して、ワークW上のワークマークを検出する。この時、照明手段10cのワークWに対する高さ(照明手段10cとワークWとの間隔)を変えてワーク上のパターンを撮像する。
すなわち、アライメントマーク検出部11cは、照明手段移動機構制御部11dにより、照明手段移動機構5を制御して、照明手段10cをまず第1の高さに設定し、登録パターン(登録したワークマーク像)と検索領域内のパターンとを比較して、一致度のスコアを求め、次いで、照明手段10cを第2の高さに設定し、登録パターン(登録したワークマーク像)と検索領域内のパターンとを比較して、一致度のスコアを求める。
以下同様に、照明手段10cの高さを変えながら、一致度のスコアを求め、このスコアが例えば一定値を越えている画像か、あるいは、最も高いスコアが得られた照明光の高さ画像を採用し、その検索領域内のパターンを、ワークW上のワークマークとして検出する。
ここで、上記第1の高さを、前記ワークマークのパターン像である「登録パターン」を撮像したときの照明光の高さとすれば、照明手段10cを第1の高さにした状態で、ワークマークを検出できる可能性を高くすることができる。
(2) Work mark detection procedure and mask alignment The work mark detection procedure and mask alignment will be described with reference to FIG.
The alignment mark detection unit 11c of the control unit 11 compares the registered workpiece mark image with the pattern on the workpiece and detects the workpiece mark on the workpiece W. At this time, the pattern on the workpiece is imaged by changing the height of the illumination means 10c relative to the workpiece W (the interval between the illumination means 10c and the workpiece W).
That is, the alignment mark detection unit 11c controls the illumination unit movement mechanism 5 by the illumination unit movement mechanism control unit 11d to first set the illumination unit 10c to the first height, and then registers the registered pattern (registered work mark image). ) And the pattern in the search area to obtain a score of coincidence, then the illumination means 10c is set to the second height, the registered pattern (registered work mark image) and the pattern in the search area And the score of the degree of coincidence is obtained.
Similarly, the score of coincidence is obtained while changing the height of the illumination means 10c, and an image in which this score exceeds a certain value, for example, or the height image of the illumination light with the highest score is obtained. The pattern in the search area is detected as a work mark on the work W.
Here, if the first height is the height of the illumination light when the “registered pattern” that is the pattern image of the work mark is imaged, the illumination means 10c is set to the first height, The possibility that the work mark can be detected can be increased.

例えば、登録パターンは黒丸状のものであり、第1の照明光の高さで撮像したワーク上のパターン(ワークマークWAM1)が、リング状に見えるものであり、第2の照明光の高さで撮像したワーク上のパターン(ワークマークWAM2)が黒丸状に見えるものであるとする。
登録パターンを使って、まず第1の照明光の高さで撮像したワークの検索領域をサーチし、ワークマークWAM1のスコアを得る。次に第2の照明光の高さで撮像したワークの検索領域をサーチし、ワークマークWAM2のスコアを得る。そして、予め設定された値以上のスコアが得られたワークマークを使って、あるいは、最も高いスコアが得られたワークマークを使って、位置合わせ制御部11eはマスクとワークの位置合せを行う。
上記例の場合、登録したワークマークWAMが黒丸状のものであれば、第2の照明光の高さで撮像したワークマークWAM2との一致度が高くスコアも高くなる。したがって、そのような場合であれば、第2の照明光の高さで撮像したワークマークWAM2を使ってマスクとワークの位置合せを行う。
For example, the registered pattern is a black circle shape, and the pattern (work mark WAM1) on the workpiece imaged at the height of the first illumination light looks like a ring, and the height of the second illumination light. It is assumed that the pattern (work mark WAM2) on the work imaged in FIG.
Using the registered pattern, first, a search area of a work imaged at the height of the first illumination light is searched to obtain a score of the work mark WAM1. Next, the search area of the workpiece imaged at the height of the second illumination light is searched, and the score of the workpiece mark WAM2 is obtained. Then, the alignment control unit 11e performs alignment between the mask and the workpiece using a workpiece mark that has a score equal to or higher than a preset value or using a workpiece mark that has the highest score.
In the case of the above example, if the registered work mark WAM has a black circle shape, the degree of coincidence with the work mark WAM2 imaged at the height of the second illumination light is high and the score is also high. Therefore, in such a case, the mask and the work are aligned using the work mark WAM2 imaged at the height of the second illumination light.

ワークマークのサーチは、例えば図7のように行なわれる。
例えば図7(a)に示す矩形領域Pが登録パターン(ワークマーク像)として記憶部11bに登録されているとする。
ワークマークをサーチするには、図7(b)に示すように、アライメント顕微鏡10の視野内で、例えば視野の左上端角から、上記図7(a)に示す登録パータンを含む縦Y、横Xの矩形領域Pを少しずつずらしながら重ねて行き、一致度の高い場所を探す。
そして、アライメント顕微鏡の視野内で一致度の高い領域が検索されると、そのときの、矩形領域Pの左上の角の座標(x1,y1)を求め、領域P内のパターンの中心位置を示す(dx,dy)と加算して、(x1+dx,y1+dy)を検出されたワークマークの位置座標(xw1,yw1)とする。
The work mark search is performed as shown in FIG. 7, for example.
For example, it is assumed that the rectangular area P shown in FIG. 7A is registered in the storage unit 11b as a registered pattern (work mark image).
In order to search for a work mark, as shown in FIG. 7 (b), within the field of the alignment microscope 10, for example, from the upper left corner of the field of view, the vertical Y including the registered pattern shown in FIG. The rectangular areas P of X are overlapped while being shifted little by little, and a place with a high degree of coincidence is searched for.
Then, when a region having a high degree of coincidence is searched within the field of view of the alignment microscope, the coordinates (x1, y1) of the upper left corner of the rectangular region P at that time are obtained, and the center position of the pattern in the region P is indicated. By adding (dx, dy), (x1 + dx, y1 + dy) is set as the position coordinates (xw1, yw1) of the detected work mark.

以上のようにしてワークマークの位置座標が検出されると、位置合わせ制御部11eは図7(c)に示すように、検出されたワークマークWAMの位置座標(xw1,yw1)が、予め記憶されているマスクマークの位置座標(xm1,ym1)に一致するように、(もしくは予め設定された位置関係になるように)、ワークステージWSあるいはマスクステージMS(あるいはその両方)を移動させる。   When the position coordinates of the work mark are detected as described above, the alignment control unit 11e stores the position coordinates (xw1, yw1) of the detected work mark WAM in advance as shown in FIG. 7C. The work stage WS and / or the mask stage MS are moved so as to coincide with the position coordinates (xm1, ym1) of the mask mark being set (or so as to have a preset positional relationship).

ワークマークの検出について、図8を用いて説明する。
ここでは、登録したワークマークのパターン(登録パターン)WAMは、図8(a)に示すように黒丸状のパターンとする。そして、照明光の高さを3段階に切り替えてワーク(ワークマーク)を照明する。
照明光が第1の高さである場合のワーク上のワークマークの見え方が図8(b)、第2の高さである場合のワークマークの見え方が図8(c)、第3の高さである場合のワークマークの見え方が図8(d)であるとする。
(1)サーチの開始。
まず、第1の照明光の高さでワーク上のパターンを照明して撮像し、登緑パターンで検索領域をサーチする。制御部11のアライメントマーク検出部11cで登録パターンWAMと図8(b)のパターンを比較してスコアを求める。
登緑マークが黒丸であるのに対して、見えているワークマークは図8(b)に示すリング状である。したがって両者の一致度は低く、スコアも低くなる(この場合のスコアを2000点とする)。この値を第1の照明光の高さの場合のスコアとして記憶部11bに記憶する。
The detection of the work mark will be described with reference to FIG.
Here, the registered work mark pattern (registered pattern) WAM is a black circle pattern as shown in FIG. Then, the height of the illumination light is switched in three stages to illuminate the work (work mark).
The appearance of the work mark on the workpiece when the illumination light is at the first height is shown in FIG. 8B, and the appearance of the work mark when the illumination light is at the second height is shown in FIG. Assume that the appearance of the work mark in the case of the height of FIG.
(1) Start of search.
First, the pattern on the workpiece is illuminated and imaged with the height of the first illumination light, and the search area is searched with the climbing pattern. The alignment mark detection unit 11c of the control unit 11 compares the registered pattern WAM with the pattern shown in FIG.
While the green climbing mark is a black circle, the visible work mark is a ring shape shown in FIG. Accordingly, the degree of coincidence between the two is low, and the score is also low (the score in this case is 2000 points). This value is stored in the storage unit 11b as a score in the case of the height of the first illumination light.

続いて、照明光の高さを変え、第2の照明光の高さでワーク上のパターンを照明して撮俵し、登録パターンWAMで検索領域をサーチする。アライメントマーク検出部11cで登録パターンWAMと図8(c)のパターンを比較してスコアを求める。
登録パターンWAMは、見えているワークマークの形状と良く似ているので一致度が高く、高いスコアが得られる(この場合のスコアを9000点とする)。この値を第2の照明光の高さの場合のスコアとして記憶部11bに記憶する。
さらに、照明光の高さを変え、第3の照明光の高さでワーク上のパターンを照明して撮像し、登緑マークで検索領域をサーチする。アライメントマーク検出部11cで登録パターンWAMと図8(d)のパターンを比較してスコアを求める。
登緑パターンWAMは、見えているワークマークの形状と似ていないで一致度が低く、低いスコアになる(この場合のスコアを1500点とする)。この値を第3の照明光の高さの場合のスコアとして記憶部11bに記憶する。
制御部11のアライメントマーク検出部11cは、第1の照明光の高さの場合のスコア2000点と、第2の照明光の高さの場合のスコア9000点と、第3の照明光の高さの場合のスコア1500点とを比較する。そして最も高いスコアが得られた、第2の照明光の高さの場合の図8(c)のパターンをワークマークとして採用する。
Subsequently, the height of the illumination light is changed, the pattern on the workpiece is illuminated with the second illumination light, and the search area is searched with the registered pattern WAM. The alignment mark detection unit 11c compares the registered pattern WAM with the pattern shown in FIG.
Since the registered pattern WAM is very similar to the shape of the visible work mark, the degree of coincidence is high and a high score is obtained (the score in this case is 9000 points). This value is stored in the storage unit 11b as a score for the second illumination light height.
Further, the height of the illumination light is changed, the pattern on the work is illuminated and imaged with the height of the third illumination light, and the search area is searched with the green climbing mark. The alignment mark detector 11c compares the registered pattern WAM with the pattern shown in FIG. 8D to obtain a score.
The green climbing pattern WAM does not resemble the shape of the visible work mark and has a low matching score and a low score (the score in this case is 1500 points). This value is stored in the storage unit 11b as a score in the case of the third illumination light height.
The alignment mark detection unit 11c of the control unit 11 has a score of 2000 points for the height of the first illumination light, a score of 9000 points for the height of the second illumination light, and a height of the third illumination light. In this case, the score is compared with 1500 points. Then, the pattern of FIG. 8C in the case of the second illumination light height at which the highest score is obtained is adopted as a work mark.

なお、照明光の高さを変えて何度もワーク上のパターンを撮像しサーチを行うと、ワークマーク検出に時間がかかり、その結果露光処理の時間が全体として長くなる。
その問題の解決方法としては、例えば、ある照明光の高さであらかじめ設定した点数以上のスコアが得られたら、その段階で照明光の高さを変えての撮像を終了し、その照明光の高さで、次の手順(ワークマークの位置検出とマスクとワークの位置合せ)に進むよう設定することが考えられる。
上記図8の例で言えば、例えば8000以上のスコアが得られれば、ワークマークが検出できたとし、次の手順(マスクとワークの位置合せ)に進むように制御部11に設定しておく。そのようにしておけば、第3の照明光の高さでの撮像を行わないので、ワークマーク検出時間の短縮を図ることができる。
If the pattern on the workpiece is imaged many times by changing the height of the illumination light and the search is performed, it takes time to detect the workpiece mark, and as a result, the exposure processing time becomes longer as a whole.
As a solution to the problem, for example, if a score more than a preset score is obtained at a certain illumination light height, the imaging with the illumination light height changed at that stage is terminated, and the illumination light It is conceivable that the height is set so as to proceed to the next procedure (work mark position detection and mask / work position alignment).
In the example of FIG. 8 above, for example, if a score of 8000 or more is obtained, it is determined that the work mark has been detected, and the control unit 11 is set to proceed to the next procedure (mask and workpiece alignment). . By doing so, since the imaging at the height of the third illumination light is not performed, the work mark detection time can be shortened.

なお、本発明においては、基板に形成した底つきの孔(凹部、へこみ)をワーク・アライメントマーク(ワークマーク)として使用する場合、その孔にめっきやレジストフィルムの貼り付けにより、アライメント顕微鏡によって検出されるワークマークの見え方(形状や明暗や色調)が異なることを例に説明した。
しかし、孔の場合に限らず、図9(a)に示すように基板100に形成した突起107(凸部、ふくらみ)をワーク・アライメントマークとして使用する場合であっても、ワークマークの見え方が変化するので、本発明を適用することができる。
また、例えば、図9(b)に示すような、銅105等のめっきの有無により表面の反射率が変化して見え方が変化する場合もある。
さらに、図9(c)に示すように突起に対してレジストフィルム106を貼り付けると、突起の側面に沿って貼り付けることはできず、突起の側面に空間ができる。そのため、照明光の反射率や光の反射する方向が変化し、レジストフィルムが貼られていない場合と貼られている場合とでは撮像手段(CCD)での見え方が異なる。
さらに、レジストフィルムの貼り付け具合によっては、フィルムのたるみ具合も変わるので、見え方が変化するが、これらの場合にも本発明を適用することができる。
In the present invention, when a bottomed hole (concave, dent) formed in the substrate is used as a work alignment mark (work mark), it is detected by an alignment microscope by plating or applying a resist film to the hole. As an example, it was explained that the appearance (shape, brightness, and color tone) of the work mark is different.
However, not only in the case of holes, even when the protrusions 107 (projections, bulges) formed on the substrate 100 are used as work alignment marks as shown in FIG. Change, the present invention can be applied.
In addition, for example, as shown in FIG. 9B, the surface reflectance may change depending on the presence or absence of plating of copper 105 or the like, and the appearance may change.
Further, when the resist film 106 is attached to the protrusion as shown in FIG. 9C, it cannot be attached along the side surface of the protrusion, and a space is formed on the side surface of the protrusion. Therefore, the reflectance of the illumination light and the direction in which the light is reflected change, and the appearance on the imaging means (CCD) differs depending on whether the resist film is not applied or not.
Furthermore, depending on how the resist film is applied, the slackness of the film also changes, so that the appearance changes, but the present invention can also be applied to these cases.

1 光照射装置
2 投影レンズ
3 マスクステージ駆動機構
4 ワークステージ駆動機構
5 照明手段移動機構
5a 支持部材
6 アライメント顕微鏡移動機構
6a 支持部材
6b ベース
10 アライメント顕微鏡
10a ハーフミラー
10b 撮像手段(CCDカメラ)
10c 照明手段(暗視野照明手段)
21 本体容器
22 LED
11 制御部
11a 画像処理部
11b 記憶部
11c アライメントマーク検出部
11d 照明手段移動機構制御部
11e 位置合わせ制御部と、
11f 登緑部
12 モニタ
MS マスクステージ
MAM マスク・アライメントマーク(マスクマーク)
MP マスクパターン
M マスク
WS ワークステージ
W ワーク
WAM ワーク・アライメントマーク(ワークマーク)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light irradiation apparatus 2 Projection lens 3 Mask stage drive mechanism 4 Work stage drive mechanism 5 Illumination means moving mechanism 5a Support member 6 Alignment microscope moving mechanism 6a Support member 6b Base 10 Alignment microscope 10a Half mirror 10b Imaging means (CCD camera)
10c Illumination means (dark field illumination means)
21 Main body container 22 LED
11 control unit 11a image processing unit 11b storage unit 11c alignment mark detection unit 11d illumination means moving mechanism control unit 11e alignment control unit,
11f Green climbing part 12 Monitor MS Mask stage MAM Mask alignment mark (mask mark)
MP Mask pattern M Mask WS Work stage W Work WAM Work alignment mark (work mark)

Claims (2)

突起またはへこみとしてワーク上に形成されたワーク・アライメントマークの検出装置であって、
ワーク上のパターンを照明する暗視野照明手段と、
上記暗視野照明手段をワーク表面に対して直交する方向に移動させる照明手段移動手段と、
上記暗視野照明手段により照明したワーク上のパターンを撮像する撮像手段と、
上記照明手段移動手段と撮像手段を制御して、ワーク上のアライメントマークを検出する制御部とを備え、
上記制御部は、
ワーク・アライメントマークとして検出すべきパターンを登録パターンとして記憶した記憶部と、アライメントマーク検出部とを有し、
上記アライメントマーク検出部は、上記撮像手段により撮像したワーク上のパターンと、上記登録パターンとを比較して一致度を求め、一致度が予め設定された値以上のとき、上記ワーク上のパターンをアライメントマークとして検出し、
求めた一致度が低い場合に、上記照明手段移動手段により上記暗視野照明手段を移動させ、上記撮像手段によりワーク上のパターンを再度撮像し、再度撮像されたワーク上のパターンと登録パターンとを比較して一致度を求め、求めた一致度が予め設定された値以上になったとき、ワーク上のパターンをアライメントマークとして検出する
ことを特徴とするワーク・アライメントマークの検出装置。
A device for detecting a work alignment mark formed on a work as a protrusion or a dent,
Dark field illumination means for illuminating a pattern on the workpiece;
Illumination means moving means for moving the dark field illumination means in a direction perpendicular to the workpiece surface;
Imaging means for imaging the pattern on the workpiece illuminated by the dark field illumination means;
A controller for controlling the illumination means moving means and the imaging means to detect an alignment mark on the workpiece;
The control unit
A storage unit storing a pattern to be detected as a work alignment mark as a registered pattern, and an alignment mark detection unit,
The alignment mark detector compares the pattern on the workpiece imaged by the imaging means with the registered pattern to obtain a degree of coincidence, and when the degree of coincidence is equal to or greater than a preset value, Detect as alignment mark,
When the obtained degree of coincidence is low, the dark field illumination unit is moved by the illumination unit moving unit, the pattern on the workpiece is imaged again by the imaging unit, and the pattern on the workpiece and the registered pattern that have been imaged again are registered. An apparatus for detecting a workpiece alignment mark, wherein a matching degree is obtained by comparison, and a pattern on the workpiece is detected as an alignment mark when the obtained matching degree is equal to or greater than a preset value.
上記撮像手段を内蔵し上記暗視野照明手段により照明されたワーク上のパターンを受像するアライメント顕微鏡と、該アライメント顕微鏡をワーク表面に対して直交する方向に移動させるアライメント顕微鏡移動手段を備え、
上記照明手段移動手段は上記アライメント顕微鏡と一体で移動し、上記暗視野照明手段を、上記アライメント顕微鏡に対して相対的に移動させる
ことを特徴とする請求項1に記載のワーク・アライメントマークの検出装置。
An alignment microscope that incorporates the imaging means and receives the pattern on the workpiece illuminated by the dark field illumination means, and an alignment microscope moving means that moves the alignment microscope in a direction orthogonal to the workpiece surface;
2. The workpiece alignment mark detection according to claim 1, wherein the illumination means moving means moves integrally with the alignment microscope, and moves the dark field illumination means relative to the alignment microscope. apparatus.
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