JP2640879B2 - 位置合わせマーク検出信号処理方法 - Google Patents

位置合わせマーク検出信号処理方法

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JP2640879B2 JP3132060A JP13206091A JP2640879B2 JP 2640879 B2 JP2640879 B2 JP 2640879B2 JP 3132060 A JP3132060 A JP 3132060A JP 13206091 A JP13206091 A JP 13206091A JP 2640879 B2 JP2640879 B2 JP 2640879B2
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弘 吉竹
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、位置合わせマークの
検出信号の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製品の製作においては、露光装置
によりマスク板のパターンをウエハや液晶基板などにに
投影露光して転写する工程がある。
【0003】図3は最近開発されたカラー液晶基板にお
ける投影露光を説明するもので、(a) において赤色
(R)、緑色(G)および青色(B)の3原色のマスク
板1R,1G,1B が(b) のように基板2に微小なギャップ
をなして重ね合わされ、光源3により照明されて、それ
ぞれのパターンが基板2に転写される。ただし、1枚の
マスク板1により3原色を共用する場合もある。投影露
光においては、マスク板の各色に対する画素が液晶基板
の所定の位置に位置合わせされることが必要である。一
般にマスク板と被露光基板の両者を位置合わせするには
両者に位置合わせマークが設けられ、半導体のウエハの
場合は、マスク板に#形のマスクマークを、またウエハ
には×形の基板マークが使用されている。これに対し
て、上記のカラー液晶基板の場合は、3原色の各画素に
対して投影露光が3回なされるので、各画素の色別を確
実に位置合わせする方法がこの発明の発明者により提案
され、「カラー用液晶基板の位置合わせ方式」として別
途特許出願されている。
【0004】図3により上記した特許出願にかかる位置
合わせマークと、これによる位置合わせ方法を説明す
る。(a) においてマスク板1には適当な2箇所に、平行
する2線分を1組とし、その2組が互いに直交したマス
クマークMを設ける。これに対して液晶基板2には、マ
スクマークMに対応した位置に、1線分と、この1線分 符号の基板マークDを設ける。位置合わせにおいては、
(b) のようにマスク板と液晶基板を微小なギャップで重
ね合わせ、照明系3より照明光を照射し、各マークの線
分の反射光を2個のCCDセンサ41a,41b により受光し
て各線分の位置を検出する。図示しない移動機構により
液晶基板をXまたはY方向に移動し、(c) のように、マ
スク板1の2箇所のマークMの中心点に、2箇所の基板
マークDの3点CR,CG,CB を順次に一致させ、一致し
た都度、投影露光がなされる。
【0005】図4により上記の各マークの位置合わせの
詳細を説明する。(a) において、基板マークDを構成す
る1線分D0 をX方向とし、これに直交する3線分DR,
G,DB をY方向とする。また、マスクマークMのY方
向の2線分をM1,M2 、X方向の2線分をM3,M4 とす
る。X方向に設けられたCCDセンサ41X により各マー
クを受光して各線分を検出すると、(b) に示すように線
分M1,M2 に対応したパルスp1,p2 と、線分DR,DG,
B に対応したパルスpR,pG,pB がえられる。各線分
の間隔は既知であるから、液晶基板をX方向に移動し、
マスク板が1Rの場合は、パルスpR をp1 とp2 の中
心に一致させるとX方向の位置合わせがなされる。ま
た、Y方向に設けられたCCDセンサ41Y により、線分
0 と線分M3,M4 の位置を検出し、上記と同様にY方
向が位置合わせされる。以上により前記の図3(c) のよ
うにマスクマークMの中心に対して基板マークの点CR
が一致する。他の点CG,CB についても同様である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】さて、マスクマークM
は金属膜をエッチングにより形成したもので、金属膜は
反射率が大きいので反射光は強度が強い。一方、基板マ
ークDはその表面が無光沢で、基板自体より反射率が小
さい。これらを重ね合わせて照明するときは、液晶基板
とマスク板のギャップや、マスク板の反射による減衰な
どにより、CCDセンサに最も強く受光される反射光は
マスクマークMのもので、次に液晶基板の表面のもの、
最低は基板マークDのものとなる。そこで、図4の(b)
のように、液晶基板の反射光の受光レベルVB を基準と
して、+極側に波高値が大きいパルスp1,p2 が、また
−極側に波高値が小さいパルスpR,pG,pB が検出され
る。これに対して基板マークDは検出感度を良好とする
ために線幅が可及的に太くされているので、パルスpR,
G,pB は波高値が小さい割に幅が太くなっている。以
上の各パルスに対して、+側に閾電圧Vm 、−側に閾電
圧Vk を設けて検出するときは、パルスpR,pG,pB
波高値が小さいので検出されにくく、検出されたとして
も幅が太いので位置精度が悪い。パルスp1,p2 は十分
に検出できるが、やはり精度が良好でない。元来、幅の
あるパルスを閾電圧で検出する方法は精度が悪いもので
ある。カラー液晶基板の各色の画素は微小なもので、上
記の位置合わせにおいては、この画素と同程度、または
それ以下の位置精度で位置合わせすることが必要であ
り、これに対して微分方法が有効である。しかし、パル
スpR などは波高値が小さいわりに幅が太いため、立ち
上がりと立ち下がりの傾斜が緩やかで、従って微分パル
スの波高値も小さくてやはり良好な位置精度がえられな
い。なお、以上においてはやや特殊な位置合わせマーク
を例としたが、前記した#形と×形などの別の形状のマ
ークを使用する場合においても、カラー液晶基板の位置
合わせにおいては、上記と同様な問題が発生する。この
発明は、以上に鑑みてなされたもので、位置合わせマー
クの検出信号を適切に処理した後、微分法を適用してカ
ラー液晶基板の位置合わせを高精度で行うことを可能と
する、検出信号の処理方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成する位置合わせマーク検出信号の処理方法であっ
て、上記のCCDセンサにより検出され、液晶基板の受
光レベルを基準とする、+極側のマスクマークの検出信
号と−極側の基板マークの検出信号とを一定の増幅率の
アンプで増幅する。照明光の強度を増加してマスクマー
クの検出信号をアンプに飽和させるとともに、各検出信
号の波形を急峻にする。急峻とされた各検出信号を微分
して立ち上がりおよび立ち下がり点に対するそれぞれ2
個の微分パルスを発生し、各2個の微分パルスの中心を
算出して各マークの位置をそれぞれ求め、上記の位置合
わせを行うものである。上記における照明光の強度の設
定は、光源部に設けた複数の減光フィルタの選択により
行われる。
【0008】
【作用】以上の検出信号処理方法においては、アンプに
より一定の増幅率で増幅されたCCDセンサの検出信号
は、光源部の減光フィルタの選択により照明光の強度を
増加すると、基準の液晶基板の受光レベルが上昇すると
ともに、+極側のマスクマークの検出信号の波高値が過
大となってアンプが飽和する。−極側の基板マークの検
出信号もまた波高値が増加する。これらにより各検出信
号波形が急峻となるので、これを微分して波高値の大き
い、立ち上がり点と立ち下がり点に対する2個の微分パ
ルスがえられる。この2個の微分パルスの中心点を算出
することにより各マークの位置が精度良好に求められ、
上記の位置合わせを高精度で行うことができる。以上に
おいて、各検出信号の波高値を増加するために、アンプ
の増幅率の制御によらず、減光フィルタにより照明光の
強度を増加する方法とする理由は、アンプの増幅率は一
定値に固定することが好ましいことと、減光フィルタの
選択により照明光の強度を正確に制御できるからであ
る。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示し、(a) は全
体の構成を、(b) は減光フィルタ部を、(c) は信号処理
部の構成をそれぞれ示す。図1の(a) において、マスク
板1は固定され、これに対して液晶基板2は移動部5の
移動テーブル51に載置されてマイクロプロセッサ(MP
U)6に制御されたXY移動機構52によりXまたはY方
向に移動する。マスク板と液晶基板には前記した図3
(a) に示したもの、またはその他の形状の位置合わせマ
ークが書込まれる。照明系3は光源31、減光フィルタ部
32およびミラー33により構成され、減光フィルタ部は
(b) に示すように、減光率が例えば20%〜90%の8
段階の8個の減光フィルタ321 を回転板に配列し、モー
タ322 により回転される。(c) の信号処理部4は、CC
Dセンサ41、アンプ42、レベルシフト回路43、微分回路
44およびパルス検出回路45が縦続に接続されたもので、
これがマイクロプロセッサ(MPU)6に接続される。
また、2箇所の位置合わせマークに対応して、2組の信
号処理部4A、4Bが配置される。位置合わせにおいて
は、モータ322 の回転により必要な減光率のフィルタ32
1を選択し、光源31よりの照明光をミラー33を介してマ
スク板1と液晶基板2に照射する。それぞれの位置合わ
せマークの反射光は信号処理部4A,4Bに入射し、次
に述べる処理がなされて位置合わせされる。
【0010】図1と図2により、信号処理部4における
CCDの検出信号の処理方法を説明する。なお、ここで
は前記の図3(a) に示した位置合わせマークについて説
明する。各図において、まず減光フィルタ321 として減
光率の例えば80%のものを選択し、20%の強度の照
明光を照射する。アンプ42を適当な増幅率としてCCD
センサ41の検出信号を増幅すると、前記した図4の(b)
と同様に、基板の反射光のレベルVB を基準して、+極
側にマスクマークMの検出パルスp1,p2 が、また−極
側に基板マークDの検出パルスpR,pG,pB がえられ
る。いま、パルスp1 とpG に着目した図2の(イ) にお
いて、減光フィルタを例えば40%に低下すると、照明
光の強度は3倍の60%に増加して、(ロ) のようにVB
のレベルが上昇するとともに、パルスp1 は波高値が3
倍となる。ただし、この波高値はアンプ42の飽和レベル
c より大きいので点線の部分がカットされる。なおア
ンプの飽和レベルVc は通常5vである。一方、パルス
G も波高値がやはり3倍となる。この場合、照明光の
強度を適切に選択すると、パルスp1 の飽和値とpG
波高値がほぼ同一となって以後の処理に好都合である。
以上により各パルスの波形が急峻となるので、これを微
分回路44により微分すると、立ち上がりと立ち下がり点
に対して、(ニ) に示すような大きい波高値の微分パルス
1U,p1d、およびpGU,pGDがえられる。ただし、こ
こでは微分回路の動作範囲がある程度狭いことを考慮し
て、(ロ) の検出信号をレベルシフト回路43により−極側
にレベルシフトし、(ハ) のようにパルスpG のピーク点
が0電圧となるように調整した後、微分を行う。各微分
パルスは波高値が十分大きいので、パルス検出回路45に
おいて閾電圧Vm またはVK によりそれぞれ良好に検出
されてMPU6に取り込まれ、それぞれ2個の微分パル
スの中心が算出されて元のパルスp1,pG の位置データ
がえられる。同様にパルスp2 の位置データが求められ
る。XY移動機構52を制御して液晶基板をXまたはY方
向に移動し、前記した図4(a),(b) の方法により、マス
クマークMの線分M1,M2 の中心に基板マークの線分D
G を一致させる。他の線分D0またはDR,DB を同様に
一致させることによりマスク板の各色の画素に対して液
晶基板が正確に位置合わせされる。位置合わせマークの
形状が上記と異なる場合も同様である。
【0011】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による位
置合わせマーク信号処理方法においては、CCDセンサ
による各マークの検出信号は、減光フィルタの選択によ
る照明光強度の増加により、それぞれの波形が急峻とさ
れ、これを微分してえられる波高値の大きい微分パルス
により各マークの位置が高精度に検出され、マスク板に
対する液晶基板の高精度の位置合わせが可能となるもの
で、カラー液晶基板の投影露光に寄与するところには大
きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例を示し、(a) は全体の構
成図、(b)は減光フィルタ部、(c) は信号処理部の構成
図をそれぞれ示す。
【図2】 図1に対する検出信号の処理方法の説明図で
ある。
【図3】 3原色のマスク板に対するカラー液晶基板の
位置合わせ方法の説明図である。
【図4】 図3の位置合わせ方法の詳細と、問題点の説
明図である。
【符号の説明】
1,1R,1G,1B …マスク板、2…カラー液晶基板、3
…照明系、31…光源、32…減光フィルタ部、321 …減光
フィルタ、322 …モータ、33…ミラー、4,4A,4B
…信号処理部、41…CCDセンサ、42…アンプ、43…レ
ベルシフト回路、44…微分回路、45…パルス検出回路、
5…移動部、51…移動テーブル、52…XY移動機構、6
…マイクロプロセッサ(MPU)。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク板と被露光の基板とに位置合わせ
    用のマスクマークと基板マークをそれぞれ設け、該各マ
    ークに対して照明光を照射し、該各マークの反射光をC
    CDセンサに受像して位置合わせし、該マスク板のパタ
    ーンを該基板に投影露光を行う露光装置において、前記
    CCDセンサにより検出され、前記基板の受光レベルを
    基準とする、+極側の前記マスクマークの検出信号と−
    極側の前記基板マークの検出信号とを一定の増幅率のア
    ンプで増幅し、前記照明光の強度を増加して前記マスク
    マークの検出信号を前記アンプに飽和させるとともに、
    前記各マークの検出信号の波形を急峻とし、該急峻とさ
    れた各検出信号を微分して立ち上がりおよび立ち下がり
    点に対するそれぞれ2個の微分パルスを発生し、該各2
    個の微分パルスの中心を算出して前記各マークの位置を
    求め、前記の位置合わせを行うことを特徴とする、位置
    合わせマーク検出信号処理方法。
  2. 【請求項2】 前記の照明光の強度の増加は、光源部に
    設けた複数の減光フィルタの選択により行う、請求項1
    記載の位置合わせマーク検出信号処理方法。
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