JP5324309B2 - Alignment apparatus, alignment method, and semiconductor device - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alignment technique capable of further improving registration. <P>SOLUTION: An alignment device calculates misregistration between both objects based on a superimposed image being an overlapping image of first and second patterns arranged on both the objects, and corrects the misregistration by driving both the objects relatively. The superimposed image has a first periodic concentration change (moire) generated by superimposing a first line group (pitch p1) of the first pattern and a second line group (pitch p2) of the second pattern, and also has a second periodic concentration change generated by superimposing a second line group of the first pattern and a first line group of the second pattern. A calculation means of the alignment device obtains two approximate curves approximating the two periodic concentration changes by image processing, and calculates misregistration between both the objects based on the misregistration between the two approximate curves. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、2つの対象物の位置合わせを行うアライメント技術に関する。   The present invention relates to an alignment technique for aligning two objects.

2つの対象物の位置ずれを検出する技術として、例えば特許文献1に記載の技術が存在する。特許文献1には、半導体デバイス製造における2つの別個のマスキングステップのミスアライメントを検出する技術が記載されている。具体的には、異なるレイヤレベルにプリントされる2つのマスクパターン(以下、単にマスクとも称する)の位置ずれを、モアレ生成用のラインパターンを用いて検出する技術が記載されている。   As a technique for detecting a positional deviation between two objects, for example, a technique described in Patent Document 1 exists. Patent Document 1 describes a technique for detecting misalignment of two separate masking steps in semiconductor device manufacturing. Specifically, there is described a technique for detecting misalignment between two mask patterns (hereinafter also simply referred to as masks) printed at different layer levels using a moire generation line pattern.

より具体的には、互いに異なるピッチで配列された2種類のラインパターンが、互いに異なる2つの対象物(異なるレイヤ)に配置される。第1のピッチで配列された第1のラインパターンが第1の対象物に配置され、第2のピッチで配列された第2のラインパターンが第2の対象物に配置される。そして、これら2つのラインパターン(第1のラインパターンおよび第2のラインパターン)が重ねられたときに、所定方向における周期的な濃度変化(モアレ縞)が生じる。   More specifically, two types of line patterns arranged at different pitches are arranged on two different objects (different layers). The first line pattern arranged at the first pitch is arranged on the first object, and the second line pattern arranged at the second pitch is arranged on the second object. Then, when these two line patterns (the first line pattern and the second line pattern) are overlapped, a periodic density change (moire fringes) in a predetermined direction occurs.

このモアレ縞は、2つの対象物が互いに位置ずれを伴わずに配置されている場合には、正規の位置(正規位置)に生じる。一方、2つの対象物が互いに微小な位置ずれを伴って配置される場合には、モアレ縞は上記の正規位置からずれた位置に生じる。なお、モアレ縞のずれは、2つの対象物の微小なずれを拡大して出現する。逆に言えば、比較的大きなモアレ縞のずれ(実際には微小なずれ)に基づいて、対象物相互間の比較的小さなずれ(さらに微小なずれ)を検出することが可能である。   This moire fringe is generated at a normal position (normal position) when the two objects are arranged without being displaced from each other. On the other hand, when two objects are arranged with a slight positional shift, moire fringes are generated at positions shifted from the normal position. It should be noted that the moire fringe shift appears by enlarging the minute shift between the two objects. In other words, it is possible to detect a relatively small shift (more minute shift) between objects based on a relatively large moiré fringe shift (actually a small shift).

そして、このモアレ縞を観測すること、詳細には当該モアレ縞の正規位置からのずれを観測することによって、2種類のラインパターンのずれが検出される。なお、この特許文献1においては、モアレ縞は光学的に観察され視覚的に比較されることが主に記載されている。   Then, by observing the moire fringes, specifically, by observing the deviation of the moire fringes from the normal position, deviations of the two types of line patterns are detected. In Patent Document 1, it is mainly described that moire fringes are optically observed and visually compared.

特開2000−12459号公報JP 2000-12459 A

ところで、上記の技術において2種類のラインパターンのずれを正確に検出するためには、モアレ縞の正規位置からのずれ量を正確に知得することが求められる。   By the way, in order to accurately detect a shift between two types of line patterns in the above technique, it is required to accurately know the shift amount from the normal position of the moire fringes.

しかしながら、モアレ縞の正規位置からのずれ量を正確に知得することは、必ずしも容易ではない。   However, it is not always easy to accurately know the amount of deviation of the moire fringes from the normal position.

例えば、X方向に現れるモアレ縞の正規位置からのずれ量を取得するために、モアレ縞における高濃度部分(端的に言えば黒色部分)のX方向の中央位置を求めることによって、モアレ縞の位置を取得することが考えられる。ただし、当該高濃度部分の中央位置を正確に求めることは必ずしも容易ではない。そして、このモアレ縞の位置(当該高濃度部分の中央位置)に関する誤差は、2種類のラインパターンの位置ずれの検出精度に大きな影響を与える。   For example, in order to obtain the amount of deviation from the normal position of the moire fringe appearing in the X direction, the position of the moire fringe is obtained by obtaining the center position in the X direction of the high density portion (black portion in short) in the moire fringe. Can be considered. However, it is not always easy to accurately obtain the center position of the high density portion. The error related to the position of the moire fringe (the center position of the high density portion) has a great influence on the detection accuracy of the positional deviation between the two types of line patterns.

そこで、本発明は、さらに精度を向上させることが可能なアライメント技術を提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an alignment technique that can further improve accuracy.

上記の課題を解決すべく、請求項1の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得する画像取得手段と、前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段とを備え、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、第1の方向において第1のピッチで平行配置される第1のライン群と、前記第1の方向において前記第1のピッチとは異なる第2のピッチで平行配置される第2のライン群とをそれぞれ有し、前記第1の重畳画像は、前記第1のパターンの前記第1のライン群と前記第2のパターンの前記第2のライン群との重畳によって生成される第1の周期的な濃度変化を前記第1の方向に有するとともに、前記第1のパターンの前記第2のライン群と前記第2のパターンの前記第1のライン群との重畳によって生成される第2の周期的な濃度変化をも前記第1の方向に有し、前記算出手段は、前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像の前記第1の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is an alignment apparatus that performs alignment on both objects of a first object and a second object, and is arranged on the first object. Image acquisition means for acquiring a first superimposed image that is an overlapping image of the first pattern and the second pattern arranged on the second object, and a predetermined value based on the first superimposed image. A calculating unit that calculates a positional deviation between the two objects in a plane; and a position correcting unit that relatively drives the two objects to correct the positional deviation, and includes the first pattern and the The second pattern is arranged in parallel at a first line group arranged in parallel at a first pitch in the first direction and at a second pitch different from the first pitch in the first direction. Each having a second line group The first superimposed image includes a first periodic density change generated by superimposing the first line group of the first pattern and the second line group of the second pattern. And having a second periodic density change generated by superimposing the second line group of the first pattern and the first line group of the second pattern in the first direction. The calculating means includes a first approximate curve that approximates the first periodic density change and a second approximate curve that approximates the second periodic density change. Are calculated based on pixel values at a plurality of positions in the first direction of the first superimposed image, respectively, and a positional shift between the first approximate curve and the second approximate curve In the first direction between the two objects. And calculates a first deviation that.

請求項2の発明は、請求項1の発明に係るアライメント装置において、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、前記第1の方向とは異なる第2の方向において第3のピッチで平行配置される第3のライン群と、前記第2の方向において前記第3のピッチとは異なる第4のピッチで平行配置される第4のライン群とをそれぞれ有し、前記第1の重畳画像は、前記第1のパターンの前記第3のライン群と前記第2のパターンの前記第4のライン群との重畳によって生成される第3の周期的な濃度変化を前記第2の方向に有するとともに、前記第1のパターンの前記第4のライン群と前記第2のパターンの前記第3のライン群との重畳によって生成される第4の周期的な濃度変化をも前記第2の方向に有し、前記算出手段は、前記第3の周期的な濃度変化を近似する第3の近似曲線と前記第4の周期的な濃度変化を近似する第4の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像の前記第2の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第3の近似曲線と前記第4の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第2の位置ずれを算出することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the first aspect of the invention, the first pattern and the second pattern are parallel at a third pitch in a second direction different from the first direction. A third line group to be arranged; and a fourth line group arranged in parallel at a fourth pitch different from the third pitch in the second direction. Has a third periodic density change in the second direction generated by superimposing the third line group of the first pattern and the fourth line group of the second pattern. In addition, a fourth periodic density change generated by superimposing the fourth line group of the first pattern and the third line group of the second pattern is also applied to the second direction. And the calculating means includes the third means A plurality of third approximate curves approximating the periodic density change and a fourth approximate curve approximating the fourth periodic density change, respectively, in the second direction of the first superimposed image. Based on the pixel value at the position of the second object, and based on the positional deviation between the third approximate curve and the fourth approximate curve, the second direction between the objects in the second direction is determined. 2 is calculated.

請求項3の発明は、請求項2の発明に係るアライメント装置において、前記画像取得手段は、前記第1の対象物に配置された第3のパターンと前記第2の対象物に配置された第4のパターンとの重なり画像である第2の重畳画像をも取得し、前記第3のパターンおよび前記第4のパターンは、第5のライン群と第6のライン群と第7のライン群と第8のライン群とをそれぞれ有し、前記第5のライン群と前記第6のライン群とは、それぞれ、前記第1の方向において平行配置されるライン群であり、前記第7のライン群と前記第8のライン群とは、それぞれ、前記第2の方向において平行配置されるライン群であり、前記第5のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第6のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、前記第7のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第8のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、前記第2の重畳画像は、前記第1の方向および前記第2の方向において、それぞれ、前記第3のパターンと前記第4のパターンとの重畳によって生成される2つの周期的な濃度変化を有し、前記算出手段は、前記第1の方向における2つの周期的な濃度変化を表す2つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第3の位置ずれを算出し、前記第2の方向における2つの周期的な濃度変化を表す2つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第4の位置ずれを算出し、前記第1の位置ずれと前記第2の位置ずれと前記第3の位置ずれと前記第4の位置ずれとに基づいて、前記両対象物相互間の回転方向の位置ずれを算出することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the second aspect of the invention, the image acquisition means includes a third pattern disposed on the first object and a second pattern disposed on the second object. A second superimposed image that is an overlapping image with the fourth pattern is also acquired, and the third pattern and the fourth pattern are the fifth line group, the sixth line group, and the seventh line group, And the fifth line group and the sixth line group are line groups arranged in parallel in the first direction, respectively, and the seventh line group. And the eighth line group are line groups arranged in parallel in the second direction, respectively, and the arrangement pitch of a plurality of lines in the fifth line group and the sixth line group It is different from the arrangement pitch of multiple lines. The arrangement pitch of the plurality of lines in the seventh line group and the arrangement pitch of the plurality of lines in the eighth line group are different values, and the second superimposed image has the first direction and In the second direction, each has two periodic density changes generated by superimposing the third pattern and the fourth pattern, and the calculating means is 2 in the first direction. A third positional shift in the first direction between the two objects is calculated based on a positional shift between two approximate curves representing two periodic density changes; Based on a positional shift between two approximate curves representing two periodic density changes, a fourth positional shift in the second direction between the two objects is calculated, and the first position is calculated. The displacement, the second displacement, and the Based on the positional deviation of 3 and said fourth position deviation, and calculates the positional deviation in the rotational direction between the two objects together.

請求項4の発明は、請求項2の発明に係るアライメント装置において、前記第1の対象物の前記第1のパターンと前記第2の対象物の前記第2のパターンとは、同一の露光用マスクを用いて生成されるパターンであり、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが対向配置される状態において、前記第1の周期的な濃度変化と前記第2の周期的な濃度変化とが前記第1の方向に生成されるとともに、前記第3の周期的な濃度変化と前記第4の周期的な濃度変化とが前記第2の方向に生成されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the second aspect of the invention, the first pattern of the first object and the second pattern of the second object are the same for exposure. A pattern generated using a mask, wherein the first periodic change in density and the second periodic change in a state where the first object and the second object are arranged to face each other A density change is generated in the first direction, and the third periodic density change and the fourth periodic density change are generated in the second direction. .

請求項5の発明は、請求項2ないし請求項4のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第3のライン群と前記第4のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第1の方向における中心を通り且つ前記第2の方向に延びる第1の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第1の重畳画像は、第1の非モアレ領域を有しており、前記第1の非モアレ領域は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの前記第1の方向における位置ずれに応じて、前記第1の重畳画像内の前記第1の境界線付近において前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、前記第1のライン群と前記第2のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第2の方向における中心を通り且つ前記第1の方向に延びる第2の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第1の重畳画像は、第2の非モアレ領域をさらに有しており、前記第2の非モアレ領域は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの前記第2の方向における位置ずれに応じて、前記第1の重畳画像内の前記第2の境界線付近において前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、前記算出手段は、前記第1の非モアレ領域の前記第1の方向における長さと前記第2の非モアレ領域の前記第2の方向における長さとを求め、前記両対象物相互間の前記第1の方向の位置ずれと前記両対象物相互間の前記第2の方向の位置ずれとに関する概略値を算出するとともに、前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第1の重畳画像を再び取得し、前記算出手段は、前記ラフアライメント動作の後に取得された前記第1の重畳画像に基づいて前記前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線とを求め、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれをさらに算出し、前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記両対象物相互間の位置ずれを補正することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any one of the second to fourth aspects, the third line group and the fourth line group are the first pattern and the second line group. Each of the first and second patterns is arranged opposite to each other across a first boundary line passing through the center in the first direction and extending in the second direction. The first non-moire area has a moiré area, and the first non-moire area is included in the first superimposed image according to a positional deviation between the first pattern and the second pattern in the first direction. In the vicinity of the first boundary line, the first pattern group and the second pattern are regions formed by overlapping the same pitch line groups, and the first line group and the second pattern The line group refers to the first pattern and the front In each of the second patterns, the second superimposed patterns are arranged opposite to each other across a second boundary line that passes through the center in the second direction and extends in the first direction. The second non-moiré area is further provided, and the second non-moiré area is in accordance with a positional deviation in the second direction between the first pattern and the second pattern. In the vicinity of the second boundary line in the image, the first pattern and the second pattern are regions formed by overlapping line groups of the same pitch, and the calculation means includes the first The length of the non-moire area in the first direction and the length of the second non-moire area in the second direction are obtained, and the positional deviation in the first direction between the objects and the both are determined. Position in the second direction between objects And calculating a rough value related to this, and the position correcting means performs a rough alignment operation for correcting the positional deviation by relatively driving both the objects based on the rough value, and the image acquiring means, After the rough alignment operation, the first superimposed image is acquired again, and the calculation means is configured to calculate the first approximate curve and the first approximation curve based on the first superimposed image acquired after the rough alignment operation. A second approximate curve is obtained, and a positional deviation between the two objects in a predetermined plane is further calculated, and the position correction means relatively drives both the objects after the rough alignment operation. The positional deviation between the two objects is corrected.

請求項6の発明は、請求項2ないし請求項5のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第3のライン群と前記第4のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第1の方向における中心を通り且つ前記第2の方向に延びる第1の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第1のライン群と前記第2のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第2の方向における中心を通り且つ前記第1の方向に延びる第2の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第1の重畳画像は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの位置ずれに応じて生成される非モアレ領域であって、前記第1の重畳画像内の前記第1の境界線付近または前記第2の境界線付近において前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における同一ピッチのライン群が重畳して形成される非モアレ領域を有しており、前記算出手段は、前記非モアレ領域の形状に基づいて、前記所定平面内における前記回転方向の位置ずれを、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれの1つとして算出することを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is the alignment apparatus according to any one of the second to fifth aspects, wherein the third line group and the fourth line group are the first pattern and the second line group. And the first line group and the second line are arranged opposite to each other across a first boundary line extending through the center in the first direction and extending in the second direction. A group is arranged to face each other across a second boundary line extending through the center in the second direction and extending in the first direction in each of the first pattern and the second pattern. The first superimposed image is a non-moire area generated in accordance with a positional deviation between the first pattern and the second pattern, and the first boundary in the first superimposed image. Near the line or with the second boundary In the first pattern and the second pattern have a non-moire area formed by overlapping line groups having the same pitch, and the calculating means is based on the shape of the non-moire area. The positional deviation in the rotation direction within the predetermined plane is calculated as one of the positional deviations between the objects in the predetermined plane.

請求項7の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第1の対象物および前記第2の対象物は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとは別にラフアライメント用パターン対を有し、前記算出手段は、前記ラフアライメント用パターン対を用いて、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれに関する概略値を算出し、前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第1の重畳画像を取得し、前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記第1の重畳画像に基づいて算出される位置ずれを補正することを特徴とする。   The invention of claim 7 is the alignment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first object and the second object are the first pattern and the second object. A rough alignment pattern pair is provided separately from the pattern, and the calculation means uses the rough alignment pattern pair to calculate a rough value regarding a positional deviation between the two objects in the predetermined plane, The position correcting unit performs a rough alignment operation for correcting the positional deviation by relatively driving both the objects based on the approximate value, and the image acquiring unit performs the first alignment after the rough alignment operation. The superimposed image is acquired, and the position correcting unit relatively drives both the objects after the rough alignment operation, and is calculated based on the first superimposed image. And correcting the deviation.

請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第1の重畳画像は、非合焦状態で撮像された画像であることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the first superimposed image is an image captured in an out-of-focus state.

請求項9の発明は、請求項1ないし請求項8のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記画像取得手段は、前記両対象物が近接対向配置された状態で、前記両対象物を透過する透過光を用いて前記第1の重畳画像と前記第2の重畳画像とを取得することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, the image acquisition means transmits the both objects in a state where the both objects are arranged in close proximity to each other. The first superimposed image and the second superimposed image are obtained using transmitted light that is transmitted.

請求項10の発明は、請求項2ないし請求項9のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、それぞれ、前記第1の方向および前記第2の方向を対角線方向とする略菱形形状を有することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any one of the second to ninth aspects, the first pattern and the second pattern are the first direction and the second pattern, respectively. It has a substantially rhombus shape whose direction is a diagonal direction.

請求項11の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、a)前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得するステップと、b)前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、c)前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップとを備え、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、第1の方向において第1のピッチで平行配置される第1のライン群と、前記第1の方向において前記第1のピッチとは異なる第2のピッチで平行配置される第2のライン群とをそれぞれ有し、前記第1の重畳画像は、前記第1のパターンの前記第1のライン群と前記第2のパターンの前記第2のライン群との重畳によって生成される第1の周期的な濃度変化を前記第1の方向に有するとともに、前記第1のパターンの前記第2のライン群と前記第2のパターンの前記第1のライン群との重畳によって生成される第2の周期的な濃度変化をも前記第1の方向に有し、前記ステップb)は、b−1)前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像の前記第1の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、b−2)前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出するステップとを有することを特徴とする。   The invention according to claim 11 is an alignment method for performing alignment on both objects of the first object and the second object, and a) a first pattern arranged on the first object; Obtaining a first superimposed image that is an overlap image with a second pattern arranged on the second object; b) based on the first superimposed image, both the objects in a predetermined plane A step of calculating a positional deviation between the objects, and c) a step of correcting the positional deviation by relatively driving both the objects, wherein the first pattern and the second pattern include: A first group of lines arranged in parallel at a first pitch in one direction and a second group of lines arranged in parallel at a second pitch different from the first pitch in the first direction. Each of the first superimposed images Has a first periodic density change in the first direction generated by superposition of the first line group of the first pattern and the second line group of the second pattern. In addition, a second periodic density change generated by superimposing the second line group of the first pattern and the first line group of the second pattern is also applied to the first direction. And b-1) a first approximate curve that approximates the first periodic density change and a second approximate curve that approximates the second periodic density change. Respectively, obtaining based on pixel values at a plurality of positions in the first direction of the first superimposed image, and b-2) mutual relationship between the first approximate curve and the second approximate curve. The first direction between the two objects based on a displacement between them; Characterized by a step of calculating a first positional deviation definitive.

請求項12の発明は、請求項11の発明に係るアライメント方法を用いて生成された半導体装置であることを特徴とする。   The invention of claim 12 is a semiconductor device produced by using the alignment method according to the invention of claim 11.

請求項13の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得する画像取得手段と、前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段とを備え、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される2つのライン群を有し、前記第1の重畳画像は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第1および第2の周期的な濃度変化を第1の方向に有するとともに、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第3および第4の周期的な濃度変化を前記第1の方向とは異なる第2の方向に有し、前記算出手段は、前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線と前記第3の周期的な濃度変化を近似する第3の近似曲線と前記第4の周期的な濃度変化を近似する第4の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出し、前記第3の近似曲線と前記第4の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第2の位置ずれを算出することを特徴とする。   A thirteenth aspect of the invention is an alignment apparatus that performs alignment of both a first object and a second object, the first pattern disposed on the first object and the first object. Image acquisition means for acquiring a first superimposed image, which is an overlapping image with a second pattern arranged on two objects, and based on the first superimposed image, both the objects in a predetermined plane. A calculation means for calculating a positional deviation between the first pattern and a position correction means for correcting the positional deviation by relatively driving both the objects, and the first pattern and the second pattern are respectively The first superimposed image is generated by superimposing line groups having different pitches in both the first pattern and the second pattern. First And a second periodic density change in the first direction, and third and fourth lines generated by superimposing line groups of different pitches in both the first pattern and the second pattern. The calculation unit has a periodic density change in a second direction different from the first direction, and the calculation means includes a first approximate curve that approximates the first periodic density change and the second period. A second approximate curve that approximates a typical density change, a third approximate curve that approximates the third periodic density change, and a fourth approximate curve that approximates the fourth periodic density change. Respectively, based on the pixel values at a plurality of positions in the first superimposed image, and based on the positional deviation between the first approximate curve and the second approximate curve, A first misalignment between the objects in the first direction; Calculating a second positional shift in the second direction between the objects based on the positional shift between the third approximate curve and the fourth approximate curve. Features.

請求項14の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、a)前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得するステップと、b)前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、c)前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップとを備え、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される2つのライン群を有し、前記第1の重畳画像は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第1および第2の周期的な濃度変化を第1の方向に有するとともに、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第3および第4の周期的な濃度変化を前記第1の方向とは異なる第2の方向に有し、前記ステップb)は、b−1)前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線と前記第3の周期的な濃度変化を近似する第3の近似曲線と前記第4の周期的な濃度変化を近似する第4の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、b−2)前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出するステップと、b−3)前記第3の近似曲線と前記第4の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第2の位置ずれを算出するステップとを有することを特徴とする。   The invention of claim 14 is an alignment method for performing alignment on both objects of a first object and a second object, and a) a first pattern arranged on the first object; Obtaining a first superimposed image that is an overlap image with a second pattern arranged on the second object; b) based on the first superimposed image, both the objects in a predetermined plane A step of calculating a positional shift between the objects, and c) a step of correcting the positional shift by relatively driving both the objects, wherein the first pattern and the second pattern are respectively , Having two line groups arranged at different predetermined pitches, and the first superimposed image is generated by superimposing line groups having different pitches in both the first pattern and the second pattern. Ru 3rd and 4th which have the 1st and 2nd periodic density change in the 1st direction, and are generated by superposition of the line group of a different pitch in both the 1st pattern and the 2nd pattern. And b-1) a first approximation curve that approximates the first periodic concentration change. A second approximate curve approximating the second periodic density change, a third approximate curve approximating the third periodic density change, and a fourth approximate curve approximating the fourth periodic density change. 4 approximate curves based on pixel values at a plurality of positions in the first superimposed image, and b-2) the first approximate curve and the second approximate curve, respectively. Based on the misalignment between each other, the first between the two objects Calculating a first misalignment in a direction; b-3) based on a misalignment between the third approximate curve and the fourth approximate curve, the second misalignment between the objects. And calculating a second positional shift in the direction of 2.

請求項1ないし請求項14に記載の発明によれば、第1の周期的な濃度変化と第2の周期的な濃度変化との相対的な位置ずれを用いて、両対象物相互間の非常に微小な位置ずれを算出することができる。特に、複数の位置での画素値に基づき2つの近似曲線を求めることによれば、周期的な濃度変化の位置ずれを各濃度変化の特徴点の位置で求める場合に比べて、さらに正確に位置ずれを算出することが可能である。   According to the invention described in claims 1 to 14, the relative positional deviation between the first periodic density change and the second periodic density change is used to make an emergency between the two objects. It is possible to calculate a very small positional deviation. In particular, by obtaining two approximate curves based on pixel values at a plurality of positions, the position can be more accurately compared with the case where the positional deviation of the periodic density change is obtained at the position of the feature point of each density change. It is possible to calculate the deviation.

特に、請求項2に記載の発明によれば、並進2方向の位置ずれを補正して正確な位置決めを行うことが可能である。   In particular, according to the second aspect of the invention, it is possible to perform accurate positioning by correcting the positional deviation in the two translational directions.

また特に、請求項3に記載の発明によれば、回転方向の位置ずれをも補正して正確な位置決めを行うことが可能である。   In particular, according to the third aspect of the present invention, it is possible to perform accurate positioning by correcting the positional deviation in the rotational direction.

また特に、請求項4に記載の発明によれば、第1のパターンと第2のパターンとが同一の露光用マスク(単一のマスク)によって生成されるため、2つのパターンを互いに異なるマスクで生成する場合に比べて、誤差が低減される。   In particular, according to the invention described in claim 4, since the first pattern and the second pattern are generated by the same exposure mask (single mask), the two patterns are different from each other. The error is reduced compared to the case of generating.

また特に、請求項5に記載の発明によれば、ラフアライメント用の別途のパターンを用いることなく、並進方向における比較的大きな位置ずれをも第1および第2のパターンによって検出することが可能である。   In particular, according to the invention described in claim 5, it is possible to detect a relatively large misalignment in the translation direction with the first and second patterns without using a separate pattern for rough alignment. is there.

また特に、請求項6に記載の発明によれば、1組の2次元モアレパターンによって、回転方向の位置ずれをも検出することが可能である。   In particular, according to the sixth aspect of the present invention, it is possible to detect a positional deviation in the rotational direction using a set of two-dimensional moire patterns.

また特に、請求項8に記載の発明によれば、画像処理フィルタを用いることなく、平準効果を得ることが可能である。   In particular, according to the invention described in claim 8, it is possible to obtain a leveling effect without using an image processing filter.

また特に、請求項9に記載の発明によれば、両対象物が近接対向配置されてアライメントされるので、良好なアライメント精度を維持したまま両対象物をさらに近接させることが可能である。   In particular, according to the invention described in claim 9, since both objects are arranged close to each other and aligned, it is possible to bring both objects closer together while maintaining good alignment accuracy.

アライメント装置(接合装置)の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an alignment apparatus (joining apparatus). アライメント装置の断面図である。It is sectional drawing of an alignment apparatus. 上側の被接合物上でのアライメントマークの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the alignment mark on a to-be-joined object of an upper side. 下側の被接合物上でのアライメントマークの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the alignment mark on a lower to-be-joined object. ラフアライメントマーク(上側)を示す図である。It is a figure which shows a rough alignment mark (upper side). ラフアライメントマーク(下側)を示す図である。It is a figure which shows a rough alignment mark (lower side). モアレ生成用の2次元パターンを示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional pattern for a moire production | generation. 図7の2次元パターンの中央領域付近の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the central region of the two-dimensional pattern in FIG. 7. 2次元パターンに含まれる8つのライン群の各ピッチを示す図である。It is a figure which shows each pitch of eight line groups contained in a two-dimensional pattern. 上側の被接合物の天地左右が反転される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the top and bottom right and left of an upper side to-be-joined object are reversed. 上側の被接合物と下側の被接合物とが対向する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an upper to-be-joined object and a lower to-be-joined object oppose. 一方のパターンが天地反転して他方のパターンに対向する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that one pattern inverts and opposes the other pattern. パターン対が重畳する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows a mode that a pattern pair overlaps. 一方のモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for one moire generation. 他方のモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for the other moire generation. 2つのパターンの重畳により発生するモアレを示す図である。It is a figure which shows the moire which generate | occur | produces by superimposition of two patterns. 両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。It is a figure which shows the position shift of the moire resulting from the position shift of both patterns. 両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。It is a figure which shows the position shift of the moire resulting from the position shift of both patterns. デュアルライン比較法用の一方のモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for one moire production | generation for a dual line comparison method. デュアルライン比較法用の他方のモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for the other moire production | generation for dual line comparison methods. 2つのパターンの重畳により発生するモアレを示す図である。It is a figure which shows the moire which generate | occur | produces by superimposition of two patterns. 両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。It is a figure which shows the position shift of the moire resulting from the position shift of both patterns. 両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。It is a figure which shows the position shift of the moire resulting from the position shift of both patterns. 両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。It is a figure which shows the position shift of the moire resulting from the position shift of both patterns. 重畳画像における周期的な濃度変化(モアレ)を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the periodic density change (moire) in a superimposition image. 2つのモアレの近似曲線を示す図である。It is a figure which shows the approximate curve of two moire. 両パターンが位置ずれを伴わずに重なり合う状態での重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposition image in the state in which both patterns overlap without a position shift. 図27の重畳画像内の各区分領域を示す図である。It is a figure which shows each division area in the superimposed image of FIG. 両パターンがX方向にずれた状態での重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposition image in the state which both patterns shifted | deviated to the X direction. 両パターンがX方向およびY方向の双方にずれた状態での重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposed image in the state from which both patterns shifted | deviated to both the X direction and the Y direction. 両被接合物が互いにずれている状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state which both the to-be-joined objects have shifted | deviated from each other. 回転ずれを導出する際の幾何学的関係を示す図である。It is a figure which shows the geometrical relationship at the time of deriving | leading-out rotation deviation. 接合動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows joining operation | movement. ファインアライメントを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows fine alignment. 2つのパターンがX方向に比較的大きくずれている状態を示す図である。It is a figure which shows the state which two patterns have shifted | deviated comparatively largely to the X direction. 非モアレ領域(高輝度領域)を含む重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposed image containing a non-moire area | region (high-intensity area | region). 2種類のパターンが上下に重畳される状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which two types of patterns are superimposed on the upper and lower sides. 非モアレ領域(高輝度領域)の発生原理を示す図である。It is a figure which shows the generation principle of a non-moire area | region (high-intensity area | region). 非モアレ領域(低輝度領域)の発生原理を示す図である。It is a figure which shows the generation principle of a non-moiré area | region (low-intensity area | region). 非モアレ領域(低輝度領域)を含む重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposed image containing a non-moire area | region (low-intensity area | region). 2種類のパターンが上下に重畳される状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which two types of patterns are superimposed on the upper and lower sides. 別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposed image. さらに別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposed image. 回転ずれを伴う重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposed image with a rotation gap. 回転ずれを伴う別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposition image with a rotation gap. 回転ずれを伴うさらに別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposed image with a rotation gap. 変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for a moire generation concerning a modification. 上側のパターンと下側のパターンとが対向する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an upper pattern and a lower pattern oppose. 菱形の2つのパターンが位置ずれを伴わずに重なり合う状態での重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposition image in the state in which two patterns of a rhombus overlap without a position shift. 両パターンがX方向およびY方向の双方にずれた状態での重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposed image in the state from which both patterns shifted | deviated to both the X direction and the Y direction. 別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposed image. さらに別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposed image. 回転ずれを伴う重畳画像を示す図である。It is a figure which shows the superimposed image with a rotation gap. 回転ずれを伴う別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposition image with a rotation gap. 回転ずれを伴うさらに別の重畳画像を示す図である。It is a figure which shows another superimposed image with a rotation gap. 変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for a moire generation concerning a modification. 別の変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for a moire generation concerning another modification. さらに別の変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern for a moire generation concerning another modification.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.第1実施形態>
<1−1.装置>
図1および図2は、本発明に係るアライメント装置1を示す図である。図1はアライメント装置1の縦断面図であり、図2は当該アライメント装置1のI−I断面図である。なお、各図においては、便宜上、XYZ直交座標系を用いて方向等を示している。
<1. First Embodiment>
<1-1. Device>
1 and 2 are diagrams showing an alignment apparatus 1 according to the present invention. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the alignment apparatus 1, and FIG. 2 is a II cross-sectional view of the alignment apparatus 1. In each figure, directions and the like are shown using an XYZ orthogonal coordinate system for convenience.

アライメント装置1は、減圧下のチャンバ(真空チャンバ)2内で、被接合物91と被接合物92との位置合わせ動作(アライメント動作)を行い、その対向面に表面活性化処理が施された両被接合物91,92を接合する装置である。このアライメント装置1は接合装置であるとも表現される。この装置1によれば、両被接合物91,92を固相接合することが可能である。なお、両被接合物91,92としては、様々な材料(例えばシリコン(半導体ウエハー)など)が用いられる。また、両被接合物91,92は、それぞれ、アライメント動作の対象物であるとも表現される。   The alignment apparatus 1 performs an alignment operation (alignment operation) between the object to be bonded 91 and the object to be bonded 92 in a chamber (vacuum chamber) 2 under reduced pressure, and a surface activation process is performed on the facing surface. It is an apparatus for joining both objects to be joined 91 and 92. This alignment apparatus 1 is also expressed as a joining apparatus. According to this apparatus 1, it is possible to solid-phase-bond both the to-be-joined objects 91 and 92. FIG. Note that various materials (for example, silicon (semiconductor wafer) or the like) are used as the objects to be bonded 91 and 92. Moreover, both the to-be-joined objects 91 and 92 are expressed also as an object of alignment operation | movement, respectively.

アライメント装置1は、両被接合物91,92の処理空間である真空チャンバ2と、当該真空チャンバ2に連結されたロードロックチャンバ3とを備える。真空チャンバ2は、排気管6と排気弁7とを介して真空ポンプ5に接続されている。真空ポンプ5の吸引動作に応じて真空チャンバ2内の圧力が低減(減圧)されることによって、真空チャンバ2は真空状態にされる。また、排気弁7は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、真空チャンバ2内の真空度を調整することができる。   The alignment apparatus 1 includes a vacuum chamber 2 that is a processing space for both the objects to be bonded 91 and 92, and a load lock chamber 3 connected to the vacuum chamber 2. The vacuum chamber 2 is connected to a vacuum pump 5 via an exhaust pipe 6 and an exhaust valve 7. The vacuum chamber 2 is put into a vacuum state by reducing (reducing pressure) the pressure in the vacuum chamber 2 in accordance with the suction operation of the vacuum pump 5. Further, the exhaust valve 7 can adjust the degree of vacuum in the vacuum chamber 2 by the opening / closing operation and the exhaust flow rate adjusting operation.

両被接合物91,92は、ロードロックチャンバ3内において導入棒4の先端部のクランピングチャック4cで保持された後、真空チャンバ2内に移動される。具体的には、上側の被接合物92は、導入棒4の先端部で保持され、ヘッド22の直下位置にまでX方向に移動された後、ヘッド22によって保持される。同様に、下側の被接合物91は、導入棒4の先端部で保持された状態でX方向においてステージ12に向けて移動され、当該ステージ12によって保持される。   Both objects 91 and 92 are held in the load lock chamber 3 by the clamping chuck 4 c at the tip of the introduction rod 4 and then moved into the vacuum chamber 2. Specifically, the upper article 92 is held at the tip of the introduction rod 4, moved in the X direction to a position immediately below the head 22, and then held by the head 22. Similarly, the lower workpiece 91 is moved toward the stage 12 in the X direction while being held at the tip of the introduction rod 4 and is held by the stage 12.

ヘッド22およびステージ12は、いずれも、真空チャンバ2内に設置されている。ヘッド22は、アライメントテーブル23によってX方向およびY方向に移動(並進移動)されるとともに、回転駆動機構25によってθ方向(Z軸回りの回転方向)に回転される。ヘッド22は、後述する位置認識部28等による位置検出結果等に基づいてアライメントテーブル23および回転駆動機構25によって駆動され、X方向、Y方向、θ方向におけるアライメント動作が実行される。   Both the head 22 and the stage 12 are installed in the vacuum chamber 2. The head 22 is moved (translationally moved) in the X direction and the Y direction by the alignment table 23, and is rotated in the θ direction (rotation direction about the Z axis) by the rotation drive mechanism 25. The head 22 is driven by the alignment table 23 and the rotation drive mechanism 25 based on a position detection result by a position recognition unit 28 and the like described later, and alignment operations in the X direction, the Y direction, and the θ direction are executed.

また、ヘッド22は、Z軸昇降駆動機構26によってZ方向に移動(昇降)される。Z軸昇降駆動機構26は、不図示の圧力検出センサにより検出した信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することができる。なお、X方向、Y方向およびZ方向は、互いに直交する方向である。   The head 22 is moved (lifted / lowered) in the Z direction by the Z-axis lifting / lowering drive mechanism 26. The Z-axis raising / lowering drive mechanism 26 can control the applied pressure at the time of joining based on a signal detected by a pressure detection sensor (not shown). Note that the X direction, the Y direction, and the Z direction are directions orthogonal to each other.

また、アライメント装置1は、被接合物91,92の位置を認識する位置認識部28を備えている。   The alignment apparatus 1 also includes a position recognition unit 28 that recognizes the positions of the objects to be joined 91 and 92.

図2に示すように、位置認識部28は、光源28a,28bを有するとともに、被接合物等に関する光像を画像データとして取得する撮像部(カメラ)28c,28dを有する。また、両被接合物91,92には、それぞれ、位置識別用パターンマーク(以下、単にパターンあるいはマークとも称する)が付されている。ここでは、一方の被接合物92には4つの位置識別用パターンMT2,MT4,AT2,AT4(図3参照)が設けられ、他方の被接合物91には4つの位置識別用パターンMT1,MT3,AT1,AT3(図4参照)が設けられる。ここで、4つのパターンAT1〜AT4は、ラフアライメント(粗位置決め)用のパターンであり、他の4つのパターンMT1〜MT4は、ファインアライメント(高精度位置決め)用のパターンである。これらのパターンを用いたアライメント動作については後に詳述する。   As shown in FIG. 2, the position recognizing unit 28 includes light sources 28a and 28b, and imaging units (cameras) 28c and 28d that acquire a light image related to the object to be bonded as image data. Further, both the objects to be bonded 91 and 92 are provided with position identification pattern marks (hereinafter also simply referred to as patterns or marks). Here, four position identification patterns MT2, MT4, AT2, and AT4 (see FIG. 3) are provided on one workpiece 92, and four position identification patterns MT1, MT3 are provided on the other workpiece 91. , AT1, AT3 (see FIG. 4). Here, the four patterns AT1 to AT4 are patterns for rough alignment (rough positioning), and the other four patterns MT1 to MT4 are patterns for fine alignment (high precision positioning). The alignment operation using these patterns will be described in detail later.

両被接合物91,92の位置合わせ動作(アライメント動作)は、当該位置認識部(カメラ等)により、両被接合物91,92に付されたパターンの位置を認識することによって実行される。   The alignment operation (alignment operation) of the objects to be bonded 91 and 92 is executed by recognizing the positions of the patterns attached to the objects to be bonded 91 and 92 by the position recognition unit (camera or the like).

図2に示すように、位置認識部28は、両被接合物91,92が対向する状態において、光源28a,28bからの光の透過光に関する画像データを用いて、両被接合物91,92の位置を認識する。具体的には、真空チャンバ2の外部側方に配置された光源28a,28bから出射された各光は、真空チャンバ2の窓部(不図示)をそれぞれ透過し、その後、ミラー28e,28fで反射されてその進行方向が変更され下方に進行する。当該各光は、さらに、両被接合物91,92を透過した後、窓部2b(図1)等をも透過して、撮像部28c,28dにそれぞれ到達する。位置認識部28は、このようにして取得された両被接合物91,92に関する光像(透過光に関する画像)を画像データとして取得する。上記のパターンMT1,MT2の重畳画像とパターンPAT1,AT2の重畳画像とは、それぞれ、撮像部28cによって取得される。また、パターンMT3,MT4の重畳画像とパターンAT3,AT4の重畳画像とは、それぞれ、撮像部28dによって取得される。さらに、位置認識部28は、当該画像データに基づいてマークの位置を認識する。なお、光源28a,28bとしては、両被接合物91,92およびステージ12等を透過する光(例えば赤外光)が用いられる。   As shown in FIG. 2, the position recognition unit 28 uses the image data related to the transmitted light from the light sources 28 a and 28 b in a state where the objects to be bonded 91 and 92 face each other. Recognize the position of Specifically, each light emitted from the light sources 28a and 28b arranged on the outer side of the vacuum chamber 2 is transmitted through a window portion (not shown) of the vacuum chamber 2, and thereafter is reflected by the mirrors 28e and 28f. Reflected, the direction of travel is changed and travels downward. Each of the lights further passes through both the objects to be bonded 91 and 92, and also passes through the window portion 2b (FIG. 1) and reaches the imaging portions 28c and 28d, respectively. The position recognizing unit 28 acquires, as image data, the optical images (images related to transmitted light) related to the objects 91 and 92 acquired in this way. The superimposed images of the patterns MT1 and MT2 and the superimposed images of the patterns PAT1 and AT2 are respectively acquired by the imaging unit 28c. The superimposed images of the patterns MT3 and MT4 and the superimposed images of the patterns AT3 and AT4 are respectively acquired by the imaging unit 28d. Further, the position recognition unit 28 recognizes the position of the mark based on the image data. In addition, as the light sources 28a and 28b, light (for example, infrared light) that passes through both the workpieces 91 and 92 and the stage 12 is used.

その後、位置認識部28により認識された位置情報に基づき、アライメントテーブル23と回転駆動機構25とによって、ヘッド22が2つの並進方向(X方向およびY方向)と回転方向(θ方向)とに駆動される。これにより、両被接合物91,92が相対的に移動される。   Thereafter, the head 22 is driven in two translational directions (X direction and Y direction) and a rotational direction (θ direction) by the alignment table 23 and the rotation drive mechanism 25 based on the position information recognized by the position recognition unit 28. Is done. Thereby, both the to-be-joined objects 91 and 92 are moved relatively.

このようにして、アライメント動作が実行される。   In this way, the alignment operation is executed.

さらに、このような位置認識動作と位置合わせ用の駆動動作とが繰り返し実行される。これによれば、ヘッド22駆動時の駆動誤差が徐々に低減されていき、さらに正確なアライメント動作が実行される。   Further, such a position recognition operation and an alignment driving operation are repeatedly executed. According to this, the drive error at the time of driving the head 22 is gradually reduced, and a more accurate alignment operation is executed.

この装置1は、コントローラ100をさらに備えている。コントローラ100は、アライメント動作および接合動作を制御する制御部である。   The device 1 further includes a controller 100. The controller 100 is a control unit that controls the alignment operation and the bonding operation.

コントローラ100(図1)は、画像取得制御部101と、位置ずれ算出部(単に算出部とも称する)102と、位置補正制御部103とを備える。   The controller 100 (FIG. 1) includes an image acquisition control unit 101, a position deviation calculation unit (also simply referred to as a calculation unit) 102, and a position correction control unit 103.

画像取得制御部101は、撮像部28c,28d等で構成される画像取得部31を制御する。画像取得部31は、対向する2つの対象物の表面にそれぞれ配置された両パターンの重なり画像(重畳画像)GC等を取得する。   The image acquisition control unit 101 controls the image acquisition unit 31 including the imaging units 28c and 28d. The image acquisition unit 31 acquires an overlapping image (superimposed image) GC of both patterns respectively arranged on the surfaces of two opposing objects.

算出部102は、画像取得制御部101の制御下で取得された重畳画像GC等に基づいて、所定平面内における両被接合物91,92相互間の位置ずれを算出する。   The calculation unit 102 calculates a positional deviation between the objects to be joined 91 and 92 within a predetermined plane based on the superimposed image GC acquired under the control of the image acquisition control unit 101.

位置補正制御部103は、アライメントテーブル23を駆動する駆動機構と回転駆動機構25とを備えて構成される位置補正部33を制御し、両被接合物91,92を相対的に駆動して位置ずれを補正する。   The position correction control unit 103 controls the position correction unit 33 configured to include the drive mechanism that drives the alignment table 23 and the rotation drive mechanism 25, and relatively drives both the workpieces 91 and 92 to position the position correction unit 33. Correct the deviation.

<1−2.アライメントの概要>
この第1実施形態においては、アライメント装置1は、図5および図6に示すパターンでラフアライメントを実行し、図7に示すパターン(モアレ生成用2次元パターン)でファインアライメントを実行する。
<1-2. Outline of alignment>
In the first embodiment, the alignment apparatus 1 performs rough alignment with the patterns shown in FIGS. 5 and 6 and performs fine alignment with the pattern shown in FIG. 7 (moire generation two-dimensional pattern).

より具体的には、まず、図5に示すパターンCTと図6に示すパターンDTとを用いてラフアライメント動作が実行される。   More specifically, first, a rough alignment operation is performed using the pattern CT shown in FIG. 5 and the pattern DT shown in FIG.

パターンCTは、十字状のパターンマークであり、パターンDTは、4つの正方形がグリッド状に配置されたパターンマークである。パターンCTは、上側の被接合物92の接合表面に配置されており、パターンDTは、下側の被接合物91の接合表面に配置されている。例えば、パターンCTの大きさ(長さ)H2とパターンDTの大きさ(長さ)H1とは、それぞれ、約数百μm(マイクロメートル)である。また、パターンCTにおける十字の上下左右への突出部分とパターンDTの4つの正方形との間隙GP(図6参照)は、例えば数十μmである。なお、パターンCT、DTは、ラフアライメント用パターン対であるとも表現される。   The pattern CT is a cross-shaped pattern mark, and the pattern DT is a pattern mark in which four squares are arranged in a grid. The pattern CT is disposed on the bonding surface of the upper workpiece 92, and the pattern DT is disposed on the bonding surface of the lower workpiece 91. For example, the size (length) H2 of the pattern CT and the size (length) H1 of the pattern DT are each about several hundred μm (micrometers). In addition, the gap GP (see FIG. 6) between the protruding portion of the cross in the pattern CT in the vertical and horizontal directions and the four squares of the pattern DT is, for example, several tens of μm. The patterns CT and DT are also expressed as a rough alignment pattern pair.

両被接合物91,92が正しく位置決めされている場合には、パターンDTの4つの正方形はパターンCTの十字部分と重複しないように配置され且つ当該4つの正方形は当該十字部分からいずれも同じ長さ離れて配置される。   When the workpieces 91 and 92 are correctly positioned, the four squares of the pattern DT are arranged so as not to overlap with the cross portion of the pattern CT, and the four squares are all the same length from the cross portion. Placed apart.

ラフアライメントにおいては、パターンCTの十字部分がパターンDTの4つの正方形の中央部分に配置されるように位置合わせが行われる。これにより、両被接合物91,92の位置誤差を所定範囲内(例えば数μm程度)に収めることが可能である。   In the rough alignment, the alignment is performed so that the cross portion of the pattern CT is arranged at the center of the four squares of the pattern DT. As a result, it is possible to keep the positional errors of the workpieces 91 and 92 within a predetermined range (for example, about several μm).

さらに、この実施形態においては、図7に示すようなパターン(モアレ生成用2次元パターン)MTを用いることによって両被接合物91,92の位置ずれが再び認識され、さらに高精度のアライメント(ファインアライメント)が実行される。   Furthermore, in this embodiment, by using a pattern (two-dimensional pattern for generating moire) MT as shown in FIG. 7, the misalignment of both the objects 91 and 92 is recognized again, and even higher precision alignment (fine Alignment) is performed.

このパターンMTを用いた位置認識は、互いに異なるピッチで配置される2種類のライン群が重畳されることによって発生するモアレ縞(以下、単にモアレとも称する)を用いて行われる。以下では、このパターンMTを用いた位置認識について、基本原理から詳細に説明する。   Position recognition using this pattern MT is performed using moire fringes (hereinafter also simply referred to as moire) generated by superimposing two types of line groups arranged at different pitches. Hereinafter, position recognition using this pattern MT will be described in detail from the basic principle.

<1−3.モアレを用いた位置ずれ検出の基本原理>
図14〜図16は、モアレの発生原理について説明する図である。まず、2種類のライン群LG1,LG2が重畳されることによって発生するモアレについて説明する。
<1-3. Basic Principle of Misalignment Detection Using Moire>
14 to 16 are diagrams for explaining the principle of occurrence of moire. First, moire generated when two types of line groups LG1 and LG2 are superimposed will be described.

図14は、パターンPT1を示す図であり、図15は、パターンPT2を示す図である。パターンPT1,PT2は、モアレ生成用パターンであるとも表現される。   FIG. 14 is a diagram showing the pattern PT1, and FIG. 15 is a diagram showing the pattern PT2. The patterns PT1 and PT2 are also expressed as moire generation patterns.

図14に示すように、パターンPT1は、ピッチp1で平行配置されるライン群LG1を有する。一方、図15に示すように、パターンPT2は、ピッチp2で平行配置されるライン群LG2を有する。ここで、ピッチp2は、ピッチp1よりも微小量Δp大きい(p2=p1+Δp)。例えば、ピッチp1は19μm(マイクロメートル)であり且つピッチp2は20μmである(Δp=1μm)。また、各ライン群LG1,LG2に含まれる複数のラインのそれぞれは、所定幅(例えばピッチp2の半分の値)を有している。   As shown in FIG. 14, the pattern PT1 has a line group LG1 arranged in parallel at a pitch p1. On the other hand, as shown in FIG. 15, the pattern PT2 has a line group LG2 arranged in parallel at a pitch p2. Here, the pitch p2 is larger by a minute amount Δp than the pitch p1 (p2 = p1 + Δp). For example, the pitch p1 is 19 μm (micrometer) and the pitch p2 is 20 μm (Δp = 1 μm). Further, each of the plurality of lines included in each line group LG1, LG2 has a predetermined width (for example, half the value of the pitch p2).

図16は、パターンPT1とパターンPT2との重畳画像を示す図である。図16に示すように、パターンPT1とパターンPT2との重畳部分では、図面の横方向において濃淡が変化しており、いわゆるモアレが発生している。   FIG. 16 is a diagram showing a superimposed image of the pattern PT1 and the pattern PT2. As shown in FIG. 16, in the overlapping portion of the pattern PT1 and the pattern PT2, the shading changes in the horizontal direction of the drawing, and so-called moire occurs.

このモアレの周期PDは、次の式(1)で表現される。   The moire period PD is expressed by the following equation (1).

なお、この式(1)は、ピッチp1で配列された(n+1)本のラインの配列長さ(p1×(n+1))とピッチp2で配列されたn本のラインの配列長さ(p2×n)とが、それぞれ、いずれも配列周期PDと等しくなることから導出される。   The expression (1) is obtained by calculating the arrangement length (p1 × (n + 1)) of (n + 1) lines arranged at the pitch p1 and the arrangement length (p2 ×) of n lines arranged at the pitch p2. n) are derived from the fact that both are equal to the arrangement period PD.

また、図16の状態から、パターンPT2をパターンPT1に対して左向きにΔpずらすと、モアレは右向きに距離p2ずれる。   In addition, when the pattern PT2 is shifted by Δp leftward from the pattern PT1 from the state of FIG. 16, the moire is shifted rightward by the distance p2.

同様に、図17に示すように、図16の状態から、パターンPT2をパターンPT1に対して左向きに距離(2×Δp)ずらすと、モアレは右向きに距離(2×p2)ずれる。詳細には、図16ではパターンPT1の最も左の直線とパターンPT2の最も左の直線とが横方向において同一の位置に存在するのに対して、図17ではパターンPT1の左から3番目の直線とパターンPT2の左から3番目の直線とが横方向において同一の位置に存在する。すなわち、パターンPT2がパターンPT1に対して左向きに2×Δpずらされているとき、図17に示されるように、モアレ(例えば高濃度領域の中心部分)は、右向きに距離(2×p2)ずれる。   Similarly, as shown in FIG. 17, when the pattern PT2 is shifted to the left by the distance (2 × Δp) from the state of FIG. 16, the moire is shifted to the right by the distance (2 × p2). Specifically, in FIG. 16, the leftmost straight line of the pattern PT1 and the leftmost straight line of the pattern PT2 exist at the same position in the horizontal direction, whereas in FIG. 17, the third straight line from the left of the pattern PT1. And the third straight line from the left of the pattern PT2 are present at the same position in the horizontal direction. That is, when the pattern PT2 is shifted 2 × Δp to the left with respect to the pattern PT1, the moire (for example, the central portion of the high concentration region) is shifted to the right by the distance (2 × p2) as shown in FIG. .

また、図18に示すように、図16の状態から、パターンPT2をパターンPT1に対して右向きに距離(2×Δp)ずらすと、モアレは左向きに距離(2×p2)ずれる。   Further, as shown in FIG. 18, when the pattern PT2 is shifted to the right by a distance (2 × Δp) from the state of FIG. 16, the moire is shifted to the left by a distance (2 × p2).

このように、モアレのずれ量ΔD1は、両パターンの相対ずれ量Δdに値(p2/Δp)を乗じた値である(式(2)参照)。   Thus, the moire shift amount ΔD1 is a value obtained by multiplying the relative shift amount Δd of both patterns by the value (p2 / Δp) (see Expression (2)).

ここで、パターンの相対ずれ量Δpに対するモアレのずれ量ΔD1の変化率MG(拡大率とも称する)は、次の式(3)で表される。なお、例えば、p1=19μm且つp2=20μmのときには、MG=20である。   Here, a change rate MG (also referred to as an enlargement rate) of the moire shift amount ΔD1 with respect to the pattern relative shift amount Δp is expressed by the following equation (3). For example, when p1 = 19 μm and p2 = 20 μm, MG = 20.

そして、式(2)から導かれる式(4)によれば、図16の状態からのモアレのずれ量ΔD1に基づいて、パターンPT2とパターンPT1とのずれ量Δdを求めることが可能である。   Then, according to Equation (4) derived from Equation (2), it is possible to obtain the deviation amount Δd between the pattern PT2 and the pattern PT1 based on the moire deviation amount ΔD1 from the state of FIG.

すなわち、モアレのずれ量ΔD1を用いることによれば、両パターンPT1,PT2の相対ずれ量Δdを、値ΔD1の(1/MG)の大きさの値として求めることが可能である。このように、比較的大きなモアレ縞のずれ(実際には微小なずれ)に基づいて、両パターンPT1,PT2の相互間の比較的小さなずれ(さらに微小なずれ)を検出することが可能である。   That is, by using the moire deviation amount ΔD1, it is possible to obtain the relative deviation amount Δd between the patterns PT1 and PT2 as a value of (1 / MG) of the value ΔD1. In this way, it is possible to detect a relatively small shift (more minute shift) between the patterns PT1 and PT2 based on a relatively large moiré stripe shift (actually a small shift). .

<1−4.モアレを用いた位置ずれ検出原理(デュアル検出)>
上記の手法(第1の手法とも称する)においては、両パターンPT1,PT2の相互間に位置ずれが存在しない状態でのモアレの位置(図16参照)が既知である場合には、上述の原理によるずれ量Δdの導出が可能である。換言すれば、第1の手法においては、例えば2つのモアレ生成用パターンの重畳画像GA以外の情報(重畳画像の外部の情報)に基づいて、モアレの正規の位置情報を取得することを要する。しかしながら、一般的には、図16の状態におけるモアレの位置(絶対位置)を取得することは容易ではない。
<1-4. Misalignment detection principle using moire (dual detection)>
In the above method (also referred to as the first method), when the moire position (see FIG. 16) in a state where there is no positional deviation between the patterns PT1 and PT2 is known, the above-described principle is used. It is possible to derive the deviation amount Δd due to. In other words, in the first method, for example, it is necessary to acquire the normal position information of the moire based on information other than the superimposed image GA of the two moire generation patterns (information outside the superimposed image). However, in general, it is not easy to obtain the position (absolute position) of the moire in the state of FIG.

そこで、以下では、位置ずれが存在しない状態でのモアレの絶対位置(図16参照)が既知でない場合にも容易に適用可能な手法(以下、第2の手法とも称する)を、図19〜図23に基づいて説明する。   Therefore, in the following, a technique (hereinafter also referred to as the second technique) that can be easily applied even when the absolute position of moire (see FIG. 16) in a state where there is no positional deviation is not known is shown in FIGS. 23 will be described.

この第2の手法においては、図19および図20に示すように、2種類のパターンPT1,PT2を図の上下方向(縦方向)に設けた2つのパターンPL,PUを用いる。パターンPLとパターンPUとでは、ラインパターンPT1,PT2が互いに縦方向の逆側に設けられている。具体的には、パターンPLにおいては、縦方向上側にパターンPT1が設けられており、縦方向下側にパターンPT2が設けられている。一方、パターンPUにおいては、縦方向上側にパターンPT2が設けられており、縦方向下側にパターンPT1が設けられている。ここで、パターンPT1は、互いに平行な複数のライン(ライン群LG1)がピッチp1で配置されるパターンであり、パターンPT2は、互いに平行な複数のライン(ライン群LG2)がピッチp2で配置されるパターンである。ピッチp2はピッチp1よりも微小量Δp大きい。   In this second method, as shown in FIGS. 19 and 20, two patterns PL and PU in which two types of patterns PT1 and PT2 are provided in the vertical direction (vertical direction) in the figure are used. In the pattern PL and the pattern PU, line patterns PT1 and PT2 are provided on opposite sides in the vertical direction. Specifically, in the pattern PL, the pattern PT1 is provided on the upper side in the vertical direction, and the pattern PT2 is provided on the lower side in the vertical direction. On the other hand, in the pattern PU, the pattern PT2 is provided on the upper side in the vertical direction, and the pattern PT1 is provided on the lower side in the vertical direction. Here, the pattern PT1 is a pattern in which a plurality of parallel lines (line group LG1) is arranged at a pitch p1, and the pattern PT2 is a pattern in which a plurality of parallel lines (line group LG2) is arranged at a pitch p2. Pattern. The pitch p2 is larger by a minute amount Δp than the pitch p1.

図21は、パターンPLとパターンPUとが基準位置(ここでは左端のライン位置)で正確に位置決めされて重畳された状態(重畳画像GB)を示す図である。すなわち、図21は、両パターンPL,PUが互いに位置ずれを伴うことなく重畳された状態である。   FIG. 21 is a diagram illustrating a state (superimposed image GB) in which the pattern PL and the pattern PU are accurately positioned and superimposed at the reference position (here, the leftmost line position). That is, FIG. 21 shows a state in which both patterns PL and PU are superimposed with no positional deviation.

詳細には、上半領域PH1においては、パターンPLのライン群LG1とパターンPUのライン群LG2との重畳によって生成される周期的な濃度変化が図の左右方向において生じる。下半領域PH2においては、パターンPLのライン群LG2とパターンPUのライン群LG1との重畳によって生成される周期的な濃度変化が図の左右方向において生じる。そして、図21においては、上半領域PH1と下半領域PH2とで同一のモアレが発生している。   Specifically, in the upper half region PH1, a periodic density change generated by the superposition of the line group LG1 of the pattern PL and the line group LG2 of the pattern PU occurs in the left-right direction of the drawing. In the lower half region PH2, a periodic density change generated by the superposition of the line group LG2 of the pattern PL and the line group LG1 of the pattern PU occurs in the left-right direction of the drawing. In FIG. 21, the same moire occurs in the upper half region PH1 and the lower half region PH2.

これに対して、図22は、パターンPUをパターンPLに対して右に微小量Δpずらして両パターンPU,PLを重畳した状態(重畳画像GB)を示す図である。図22においては、微小移動量Δd=Δpである。   On the other hand, FIG. 22 is a diagram showing a state (superimposed image GB) in which the pattern PU is shifted to the right by the minute amount Δp with respect to the pattern PL and the patterns PU and PL are superimposed. In FIG. 22, the minute movement amount Δd = Δp.

このとき、上半領域PH1においては、パターンPU内のパターンPT2がパターンPL内のパターンPT1に対して、右に微少量Δp移動する。そのため、図22に示すように、上半領域PH1のモアレは、図21に比べて左に微少量ΔD1移動する。なお、この移動量ΔD1は、式(2)より、値p2に等しい。   At this time, in the upper half area PH1, the pattern PT2 in the pattern PU moves a slight amount Δp to the right with respect to the pattern PT1 in the pattern PL. Therefore, as shown in FIG. 22, the moire in the upper half area PH1 moves a small amount ΔD1 to the left as compared with FIG. This movement amount ΔD1 is equal to the value p2 from the equation (2).

また、下半領域PH2においては、パターンPU内のパターンPT1がパターンPL内のパターンPT2に対して、相対的に右に微少量Δp移動する。換言すれば、パターンPL内のパターンPT2はパターンPU内のパターンPT1に対して、相対的に左に微少量Δp移動する。そのため、図22に示すように、下半領域PH2のモアレは、図21に比べて右に微少量ΔD1移動する。なお、この移動量ΔD1は、式(2)より、値p2に等しい。   Further, in the lower half region PH2, the pattern PT1 in the pattern PU moves by a slight amount Δp to the right relative to the pattern PT2 in the pattern PL. In other words, the pattern PT2 in the pattern PL moves a slight amount Δp to the left relative to the pattern PT1 in the pattern PU. Therefore, as shown in FIG. 22, the moire in the lower half region PH2 moves to the right by a small amount ΔD1 compared to FIG. This movement amount ΔD1 is equal to the value p2 from the equation (2).

このように、パターンPUとパターンPLとが相対的位置ずれを生じると、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとは逆向きに移動する。また、パターンPUとパターンPLとがずれ量Δdの相対的位置ずれを生じると、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとは、それぞれ、式(2)のずれ量ΔD1ずれる。そのため、図22に示すように、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとは、ΔD1の2倍の大きさのずれ量ΔD2ずれる(式(5)参照)。   In this way, when the pattern PU and the pattern PL are displaced relative to each other, the moire in the upper half area PH1 and the moire in the lower half area PH2 move in opposite directions. Further, when the pattern PU and the pattern PL have a relative positional shift of the shift amount Δd, the moire of the upper half region PH1 and the moire of the lower half region PH2 are shifted from each other by the shift amount ΔD1 of the equation (2). Therefore, as shown in FIG. 22, the moire in the upper half area PH1 and the moire in the lower half area PH2 are shifted by a deviation amount ΔD2 that is twice as large as ΔD1 (see Expression (5)).

ここで、式(6)のような拡大率MG2を定義する。なお、例えば、p1=19μm且つp2=20μmのときには、MG2=40である。   Here, an enlargement ratio MG2 as defined in Expression (6) is defined. For example, when p1 = 19 μm and p2 = 20 μm, MG2 = 40.

このような値MG2を用いると、式(7)に示すように、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとのずれ量ΔD2は、パターンPUとパターンPLとのずれ量Δdの(MG2)倍の値であると表現される。例えば、MG2=40のとき、ΔD2はΔdの40倍である。   When such a value MG2 is used, as shown in Expression (7), the deviation amount ΔD2 between the moire in the upper half area PH1 and the moire in the lower half area PH2 is equal to the deviation amount Δd between the pattern PU and the pattern PL ( MG2) expressed as a doubled value. For example, when MG2 = 40, ΔD2 is 40 times Δd.

逆に、式(7)から導かれる式(8)によれば、パターンPT2とパターンPT1とのずれ量Δdは、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとの相対的ずれ量ΔD2に基づいて算出される。   On the contrary, according to the equation (8) derived from the equation (7), the deviation amount Δd between the pattern PT2 and the pattern PT1 is the relative deviation amount ΔD2 between the moire in the upper half region PH1 and the moire in the lower half region PH2. Is calculated based on

また、図23は、パターンPUをパターンPLに対して右に微小量(3×Δp)ずらして両パターンPU,PLを重畳した状態(重畳画像GB)を示す図である。図23においては、微小移動量Δd=(3×Δp)である。   FIG. 23 is a diagram illustrating a state (superimposed image GB) in which the pattern PU is shifted to the right by a minute amount (3 × Δp) and the patterns PU and PL are superimposed on each other. In FIG. 23, the minute movement amount Δd = (3 × Δp).

このとき、式(7)に示されるように、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとのずれ量ΔD2は、パターンPUとパターンPLとのずれ量Δdの(MG2)倍の値である。   At this time, as shown in Expression (7), the deviation amount ΔD2 between the moire in the upper half region PH1 and the moire in the lower half region PH2 is a value (MG2) times the deviation amount Δd between the pattern PU and the pattern PL. It is.

そこで、逆に、ずれ量ΔD2を観測して取得することによれば、式(8)に基づいて、両パターンPU.PLの相対的位置ずれ量Δdを算出することができる。例えば、MG2=40の場合には、Δd=ΔD2/MG2=ΔD2/40である。より具体的には、ΔD2=1μm(マイクロメートル)であるとすると、Δd=1/40μm=25nm(ナノメートル)である。   Therefore, conversely, by observing and obtaining the shift amount ΔD2, both patterns PU. The relative displacement amount Δd of PL can be calculated. For example, when MG2 = 40, Δd = ΔD2 / MG2 = ΔD2 / 40. More specifically, when ΔD2 = 1 μm (micrometer), Δd = 1/40 μm = 25 nm (nanometer).

また、図24は、パターンPUをパターンPLに対して、今度は左に微小量Δpずらして両パターンPU,PLを重畳した状態(重畳画像GB)を示す図である。図24においては、微小移動量Δd=Δpである。   FIG. 24 is a diagram showing a state (superimposed image GB) in which the pattern PU is shifted to the left by a minute amount Δp and the patterns PU and PL are superimposed on the pattern PL. In FIG. 24, the minute movement amount Δd = Δp.

上記と同様に、ずれ量ΔD2を観測して取得することによれば、式(8)に基づいて、両パターンPU.PLの相対的位置ずれ量Δdを算出することができる。   Similar to the above, by observing and acquiring the deviation amount ΔD2, both patterns PU. The relative displacement amount Δd of PL can be calculated.

また、図24においては、図22と比較すると判るように、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとのずれの向きが逆である。したがって、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとのずれの向きに基づいて、パターンPLに対するパターンPUのずれの向きを知得することができる。   In FIG. 24, as can be seen from comparison with FIG. 22, the direction of the deviation between the moire in the upper half region PH1 and the moire in the lower half region PH2 is reversed. Therefore, it is possible to know the direction of deviation of the pattern PU with respect to the pattern PL based on the direction of deviation between the moire of the upper half area PH1 and the moire of the lower half area PH2.

このように、第2の手法によれば、上半領域PH1と下半領域PH2とにおいて、それぞれ、逆向きにずれた状態でのパターンPT1,PT2の重畳画像GBが形成され、当該重畳画像GBの上下においてそれぞれモアレが発生する。そして、上半領域PH1のモアレと下半領域PH2のモアレとのずれの向きおよび大きさを求めることによって、パターンPLに対するパターンPUのずれの向きおよび大きさを知得することができる。   As described above, according to the second method, the superimposed images GB of the patterns PT1 and PT2 are formed in the upper half region PH1 and the lower half region PH2, which are shifted in opposite directions, and the superimposed image GB is formed. Moire occurs at the top and bottom of each. Then, by obtaining the direction and magnitude of the deviation between the moire in the upper half area PH1 and the moire in the lower half area PH2, it is possible to know the direction and magnitude of the deviation of the pattern PU with respect to the pattern PL.

特に第2の手法によれば、両パターンPL,PUの相互間に位置ずれが存在しない状態でのモアレの位置(図16参照)は、必ずしも予め知得されることを要しない。すなわち、第1の手法は、モアレの正規位置の情報を参照することを要するのに対して、第2の手法は、当該正規位置の情報を要しない。つまり、第2の手法によれば、2つのモアレ生成用パターンの重畳画像GB以外の情報(外部情報とも称する)等に基づくモアレの正規位置の情報を要しない。換言すれば、モアレ生成用パターンの重畳画像GB(端的に言えば内部情報のみ)にのみ基づいて、2つのモアレ生成用パターンの位置ずれの向きおよび量を知得することができる。具体的には、重畳画像GB内の上半領域PH1と下半領域PH2とを相互に比較すること(換言すれば内部情報を相互に参照すること)によって、所望の情報(両パターンPL,PUの位置ずれの向きおよび量)を取得することができる。したがって、2つの対象物の位置ずれを容易に知得することができる。   In particular, according to the second method, the moire position (see FIG. 16) in a state where there is no positional deviation between the patterns PL and PU does not necessarily need to be known in advance. That is, the first method needs to refer to information on the normal position of the moire, whereas the second method does not need information on the normal position. That is, according to the second method, information on the normal position of the moire based on information (also referred to as external information) other than the superimposed image GB of the two moire generation patterns is not required. In other words, it is possible to know the direction and amount of misalignment between the two moire generation patterns based only on the superimposed image GB of the moire generation pattern (in short, only internal information). Specifically, by comparing the upper half region PH1 and the lower half region PH2 in the superimposed image GB with each other (in other words, referring to the internal information mutually), desired information (both patterns PL, PU (The direction and amount of misregistration). Therefore, it is possible to easily know the positional deviation between the two objects.

また、モアレの位置を把握するに際しては、モアレの高濃度部分の中央位置を目視等によって、決定するようにしてもよいが、次のようにして上下2つのモアレの周期的な濃度変化をそれぞれ取得することが好ましい。   When grasping the position of the moire, the center position of the high density portion of the moire may be determined by visual observation or the like. However, the periodic density changes of the upper and lower moires are respectively determined as follows. It is preferable to obtain.

図25は、重畳画像GBにおける上下2つのモアレのうちの一方のモアレの周期的な濃度変化(実線)を示す概念図である。図25においては、横軸は、重畳画像GBの所定方向(例えばX方向等)における位置Xを示しており、縦軸は、重畳画像GBの各位置Xにおける濃度(画素値)Vを表している。   FIG. 25 is a conceptual diagram showing a periodic density change (solid line) of one of the upper and lower moire in the superimposed image GB. In FIG. 25, the horizontal axis indicates the position X of the superimposed image GB in a predetermined direction (for example, the X direction), and the vertical axis indicates the density (pixel value) V at each position X of the superimposed image GB. Yes.

具体的には、まず、モアレの複数の位置Xにおける画素値V(例えば256段階のグレースケール値)が取得される。そして、異なる位置Xに関する複数の画素値に基づいて、X方向におけるモアレの周期的な濃度変化(画素値変化)が所定形状の曲線で近似される。例えば、回帰処理によって、当該周期的な濃度変化をサインカーブ曲線(コサインカーブ曲線とも表現される)で近似すればよい。なお、図25における破線は、サインカーブによる近似曲線を示している。   Specifically, first, pixel values V (for example, 256 gray scale values) at a plurality of moire positions X are acquired. Then, based on a plurality of pixel values relating to different positions X, the periodic density change (pixel value change) of moire in the X direction is approximated by a curve having a predetermined shape. For example, the periodic density change may be approximated by a sine curve curve (also expressed as a cosine curve curve) by regression processing. In addition, the broken line in FIG. 25 has shown the approximate curve by a sine curve.

ここにおいて、各位置Xにおける画素の画素値は、近似処理の前段階において、各位置Xの画素と当該画素のX方向における周辺の数画素とを含む複数の画素の画素値の平均値(単純平均値あるいは加重平均値等)として取得されるようにしてもよい。より具体的には、モアレに関するX方向の元の画素列に対して平滑化フィルタ処理(ぼかしフィルタ処理)を施して、画素列の画素値を変更しておくようにしてもよい。変更後の画素列における各画素は、各位置Xの画素の近傍画素の平均画素値を有する。なお、これに限定されず、各位置Xの画素の画素値とその周辺数画素の画素値とを含む複数の画素の画素値のうちの最大値、あるいは当該複数の画素の中央値等を、各位置における画素値として決定するようにしてもよい。   Here, the pixel value of the pixel at each position X is an average value (simple value) of a plurality of pixels including the pixel at each position X and several peripheral pixels in the X direction of the pixel in the previous stage of the approximation process. An average value or a weighted average value) may be acquired. More specifically, smoothing filter processing (blurring filter processing) may be performed on the original pixel column in the X direction related to moire to change the pixel value of the pixel column. Each pixel in the pixel row after the change has an average pixel value of neighboring pixels of the pixel at each position X. Note that the present invention is not limited to this, and the maximum value among the pixel values of the plurality of pixels including the pixel value of the pixel at each position X and the pixel values of the surrounding pixels, or the median value of the plurality of pixels, You may make it determine as a pixel value in each position.

上記のような近似処理によって、例えば上半領域PH1に関する1つの近似曲線が得られる。   By the approximation process as described above, for example, one approximate curve relating to the upper half region PH1 is obtained.

また、同様にして、他方(たとえば下半領域PH2)のモアレについての近似曲線も得られる。   Similarly, an approximate curve for the other moire (for example, lower half region PH2) is also obtained.

この結果、上半領域PH1と下半領域PH2との各領域に関する近似曲線(合計2つの近似曲線)が求められる。   As a result, approximate curves (two approximate curves in total) for each of the upper half region PH1 and the lower half region PH2 are obtained.

図26は、上半領域PH1での周期的な濃度変化(すなわちモアレ)を近似する近似曲線AL1と下半領域PH2での周期的な濃度変化(すなわちモアレ)を近似する近似曲線AL2とを示す図である。例えば、近似曲線AL1は、上半領域PH1の直線LN1(図22参照)上での濃度変化を表現するものであり、近似曲線AL2は、下半領域PH2の直線LN2(図22参照)上での濃度変化を表現するものである。   FIG. 26 shows an approximate curve AL1 that approximates a periodic density change (ie, moire) in the upper half region PH1 and an approximate curve AL2 that approximates a periodic density change (ie, moire) in the lower half region PH2. FIG. For example, the approximate curve AL1 represents a density change on the straight line LN1 (see FIG. 22) of the upper half region PH1, and the approximate curve AL2 is on the straight line LN2 (see FIG. 22) of the lower half region PH2. This expresses the change in the concentration.

そして、両近似曲線AL1,AL2の相互間の位置ずれ(ΔD2)に基づいて、両対象物相互間の所定方向における位置ずれ(Δd)が、式(8)に基づいて算出される。なお、両近似曲線AL1,AL2の相互間の位置ずれは、両サインカーブAL1,AL2の位相ずれであるとも表現される。   Then, based on the positional deviation (ΔD2) between the two approximate curves AL1, AL2, the positional deviation (Δd) in a predetermined direction between the two objects is calculated based on the equation (8). Note that the positional shift between the two approximate curves AL1 and AL2 is also expressed as the phase shift between the two sine curves AL1 and AL2.

これによれば、2つのモアレ(周期的な濃度変化)に関する近似曲線AL1,AL2の相互間の位置ずれに基づいて、両パターンPU,PLの相互間の位置ずれ(ひいては両対象物91,92)の位置ずれを把握することができる。   According to this, based on the positional shift between the approximate curves AL1 and AL2 regarding two moires (periodic density changes), the positional shift between the patterns PU and PL (and thus both the objects 91 and 92). ) Can be grasped.

特に、複数の位置での画素値に基づく近似曲線を求めることによってモアレの位置を特定することによれば、人間の目視等によって各濃度変化の或る特徴点の位置(たとえばモアレの黒色領域の中央位置)でモアレの位置を特定する場合に比べて、さらに正確に位置ずれを算出することが可能である。また、仮に、1つの特徴点の位置でモアレの位置を特定する場合には、画像処理のピクセル分解能に依存して、当該1つの特徴点の位置精度が制約される。一方、複数の位置での測定情報に基づいてモアレの位置を特定することによれば、或る1つの点の位置でモアレの位置を特定する場合に比べて、測定誤差が低減される。このように、複数の位置での画素値に基づき2つの近似曲線を求めることによれば、周期的な濃度変化の位置ずれを各濃度変化の1つの特徴点の位置で求める場合に比べて、さらに正確に位置ずれを算出することが可能である。   In particular, by determining the position of the moire by obtaining approximate curves based on pixel values at a plurality of positions, the position of a certain feature point of each density change (for example, the black area of the moire) can be detected by human eyes or the like. Compared with the case where the position of the moire is specified at the center position, it is possible to calculate the positional deviation more accurately. Further, if the position of moire is specified by the position of one feature point, the position accuracy of the one feature point is restricted depending on the pixel resolution of image processing. On the other hand, by specifying the moire position based on the measurement information at a plurality of positions, the measurement error is reduced as compared with the case where the moire position is specified at the position of a certain point. Thus, by obtaining two approximate curves based on pixel values at a plurality of positions, compared to the case of obtaining the positional deviation of the periodic density change at the position of one feature point of each density change, Further, it is possible to calculate the positional deviation more accurately.

また、重畳画像GBは、必ずしも合焦状態で取得された鮮明な画像であることを要しない。例えば、完全な合焦状態ではなく若干ピントがぼけた状態(非合焦状態)で撮像された重畳画像GBを用いて、上記の各近似曲線AL1,AL2を求めるようにしてもよい。これによれば、画像処理フィルタ(平準化フィルタ等)を用いることなく、同様の平準効果を得ることが可能である。この場合においては、特に、モアレの複数の位置Xにおける画素値をグレースケール値で取得することが好ましい。   In addition, the superimposed image GB does not necessarily have to be a clear image acquired in a focused state. For example, the approximate curves AL1 and AL2 may be obtained using a superimposed image GB captured in a slightly out-of-focus state (out-of-focus state) rather than in a completely in-focus state. According to this, the same leveling effect can be obtained without using an image processing filter (leveling filter or the like). In this case, it is particularly preferable to acquire pixel values at a plurality of moire positions X as gray scale values.

なお、この第2の手法では、重畳画像GBの上半領域PH1における所定方向の直線上での濃度変化と、重畳画像GBの下半領域PH2における所定方向の直線上での濃度変化とが比較される。換言すれば、(上下の)2つの直線上での周期的な濃度変化(近似曲線)が互いに比較される。そのため、この第2の手法は、「デュアルライン比較法」とも称される。また特に、2つの近似曲線を用いて2つのモアレを比較する手法は、「デュアル近似曲線比較法」とも称される。   In the second method, the density change on the straight line in the predetermined direction in the upper half area PH1 of the superimposed image GB is compared with the density change on the straight line in the predetermined direction in the lower half area PH2 of the superimposed image GB. Is done. In other words, periodic density changes (approximate curves) on two straight lines (upper and lower) are compared with each other. Therefore, this second method is also referred to as “dual line comparison method”. In particular, a method of comparing two moires using two approximate curves is also referred to as a “dual approximate curve comparison method”.

<1−5.モアレを用いた位置ずれ検出原理(2次元)>
この実施形態においては、基本的には上記の第2の手法を採用する。ただし、両被接合物91,92の対向面に平行な2つの方向(例えばX方向およびY方向)における位置ずれを取得するため、上記第2の手法を1つの方向に関するものから2つの方向に関するものへと拡張した手法(第3の手法とも称する)を採用する。
<1-5. Misalignment detection principle using moire (two-dimensional)>
In this embodiment, basically, the second method described above is employed. However, in order to obtain a positional shift in two directions (for example, the X direction and the Y direction) parallel to the facing surfaces of the workpieces 91 and 92, the second method is related to one direction from two directions. A technique (also referred to as a third technique) extended to a thing is adopted.

図7は、本実施形態で用いるモアレ生成用のパターンMTを示す図であり、図8は、当該パターンMTの中央領域RC付近の拡大図である。また、図9は、当該パターンMTの8つの区分領域RG1〜RG8等を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a moire generation pattern MT used in the present embodiment, and FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the central region RC of the pattern MT. FIG. 9 is a diagram showing eight segmented regions RG1 to RG8 of the pattern MT.

図7等に示すように、パターンMTは、略正方形形状を有している。また、図9に示すように、パターンMTは、当該パターンMTの中心から放射状に延びる8つの領域(詳細にはその中心角を45度ずつに区分する八等分領域)RG1〜RG8に区分される。各領域RG1〜RG8は、それぞれ、略直角三角形形状を有している。また、X方向およびY方向に延びる2本の中心線CY,CXで区分した4つの領域のうち、左上領域と右下領域とには複数のライン(ライン群LG1)がピッチp1でそれぞれ配列され、左下領域と右上領域とには複数のライン(ライン群LG2)がピッチp2でそれぞれ配列される。このパターンMTは、その中心点CPに関して点対称の構成を有している。例えば、パターンMTのX方向およびY方向の大きさ(長さ)Hx,Hyは、それぞれ、約2mmであり、ピッチp1は19μm(マイクロメートル)であり、ピッチp2は20μmである(Δp=1μm)。   As shown in FIG. 7 and the like, the pattern MT has a substantially square shape. Further, as shown in FIG. 9, the pattern MT is divided into eight regions RG1 to RG8 that radially extend from the center of the pattern MT (specifically, an eight-divided region in which the central angle is divided into 45 degrees). The Each region RG1 to RG8 has a substantially right triangle shape. Of the four regions divided by the two center lines CY and CX extending in the X direction and the Y direction, a plurality of lines (line group LG1) are arranged at a pitch p1 in the upper left region and the lower right region, respectively. A plurality of lines (line group LG2) are arranged at a pitch p2 in the lower left area and the upper right area, respectively. This pattern MT has a point-symmetric configuration with respect to its center point CP. For example, the sizes (lengths) Hx and Hy in the X and Y directions of the pattern MT are about 2 mm, the pitch p1 is 19 μm (micrometer), and the pitch p2 is 20 μm (Δp = 1 μm). ).

より詳細には、パターンMTの左上領域に含まれる2つの八等分領域RG1,RG2のうち、図の左右方向(X方向)に延びる中心軸CYに比較的近い領域RG2には、図の上下方向(Y方向)に延びる複数のラインが図の左右方向(X方向)にピッチp1で配列される。パターンMTの左上領域に含まれる2つの八等分領域のうちの他方の領域(縦方向に延びる中心軸CXに比較的近い領域)RG1には、図の左右方向(X方向)に延びる複数のラインが図の上下方向(Y方向)にピッチp3(ここではピッチp1と同一)で配列される。   More specifically, out of the two equally divided regions RG1 and RG2 included in the upper left region of the pattern MT, the region RG2 that is relatively close to the central axis CY extending in the left-right direction (X direction) in the drawing has upper and lower portions in the drawing. A plurality of lines extending in the direction (Y direction) are arranged at a pitch p1 in the left-right direction (X direction) in the figure. The other region (region relatively close to the central axis CX extending in the vertical direction) RG1 of the two equally divided regions included in the upper left region of the pattern MT has a plurality of portions extending in the left-right direction (X direction) in the drawing. The lines are arranged at a pitch p3 (here, the same as the pitch p1) in the vertical direction (Y direction) in the figure.

同様に、パターンMTの右下領域に含まれる2つの八等分領域RG5、RG6のうち、中心軸CYに比較的近い領域RG6には、Y方向に延びる複数のラインがX方向にピッチp1で配列される。パターンMTの右下領域に含まれる2つの八等分領域のうちの他方の領域(中心軸CXに比較的近い領域)RG5には、X方向に延びる複数のラインがY方向にピッチp3(ここではピッチp1と同一)で配列される。   Similarly, among the two equally divided regions RG5 and RG6 included in the lower right region of the pattern MT, a plurality of lines extending in the Y direction have a pitch p1 in the X direction in the region RG6 relatively close to the central axis CY. Arranged. In the other region (region relatively close to the central axis CX) RG5 of the two equally divided regions included in the lower right region of the pattern MT, a plurality of lines extending in the X direction have a pitch p3 (here) Is the same as the pitch p1).

また、パターンMTの左下領域に含まれる2つの八等分領域RG3,RG4のうち、中心軸CYに比較的近い領域RG3には、Y方向に延びる複数のラインがX方向にピッチp2で配列される。パターンMTの左下領域に含まれる2つの八等分領域のうちの他方の領域(中心軸CXに比較的近い領域)RG4には、X方向に延びる複数のラインがY方向にピッチp4(ここではピッチp2と同一)で配列される。   In addition, among the two equally divided regions RG3 and RG4 included in the lower left region of the pattern MT, a plurality of lines extending in the Y direction are arranged at a pitch p2 in the X direction in the region RG3 that is relatively close to the central axis CY. The In the other region (region relatively close to the central axis CX) RG4 of the two equally divided regions included in the lower left region of the pattern MT, a plurality of lines extending in the X direction have a pitch p4 in the Y direction (here, (Same as the pitch p2).

同様に、パターンMTの右上領域に含まれる2つの八等分領域RG7,RG8のうち、中心軸CYに比較的近い領域RG7には、Y方向に延びる複数のラインがX方向にピッチp2で配列される。パターンMTの右上領域に含まれる2つの八等分領域のうちの他方の領域(中心軸CXに比較的近い領域)RG8には、X方向に延びる複数のラインがY方向にピッチp4(ここではピッチp2と同一)で配列される。   Similarly, among the two equally divided regions RG7 and RG8 included in the upper right region of the pattern MT, a plurality of lines extending in the Y direction are arranged at a pitch p2 in the X direction in the region RG7 relatively close to the central axis CY. Is done. In the other region (region relatively close to the central axis CX) RG8 of the two equally divided regions included in the upper right region of the pattern MT, a plurality of lines extending in the X direction have a pitch p4 in the Y direction (here, (Same as the pitch p2).

また、領域RG2内のライン群LG1と領域RG3内のライン群LG2とは、境界線CYを挟んで、対峙して配置される。境界線CYは、Y方向の中心を通り且つX方向に伸びる境界線(中心線)である。同様に、領域RG6内のライン群LG1と領域RG7内のライン群LG2とは、境界線CYを挟んで、対峙して配置される。   In addition, the line group LG1 in the region RG2 and the line group LG2 in the region RG3 are arranged to face each other across the boundary line CY. The boundary line CY is a boundary line (center line) that passes through the center in the Y direction and extends in the X direction. Similarly, the line group LG1 in the region RG6 and the line group LG2 in the region RG7 are arranged to face each other across the boundary line CY.

また、領域RG1内のライン群LG3(ここではライン群LG1)と領域RG8内のライン群LG4(ここではライン群LG2)とは、境界線CXを挟んで、対峙して配置される。境界線CXは、X方向の中心を通り且つY方向に伸びる境界線(中心線)である。同様に、領域RG4内のライン群LG4(ここではライン群LG2)と領域RG5内のライン群LG3(ここではライン群LG1)とは、境界線CXを挟んで、対峙して配置される。なお、境界線CX,CYは、それぞれ、実際に描画される線であることを要さず、仮想的な線であってもよい。   In addition, the line group LG3 (here, the line group LG1) in the region RG1 and the line group LG4 (here, the line group LG2) in the region RG8 are arranged to face each other across the boundary line CX. The boundary line CX is a boundary line (center line) that passes through the center in the X direction and extends in the Y direction. Similarly, the line group LG4 (here, the line group LG2) in the region RG4 and the line group LG3 (here, the line group LG1) in the region RG5 are arranged to face each other across the boundary line CX. Note that the boundary lines CX and CY do not have to be actually drawn lines, but may be virtual lines.

図3は、上側の被接合物92に設けられる各パターンMT2,MT4,AT2,AT4の位置を示す図であり、図4は、下側の被接合物91に設けられる各パターンMT1,MT3,AT1,AT3の位置を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the positions of the patterns MT2, MT4, AT2, AT4 provided on the upper workpiece 92. FIG. 4 shows the patterns MT1, MT3 provided on the lower workpiece 91. As shown in FIG. It is a figure which shows the position of AT1, AT3.

図4に示すように、下側の被接合物91の接合表面には、図7と同じパターンMTがパターンMT1,MT3として設けられている。一方、図3に示すように、上側の被接合物92の接合表面にも、図7と同じパターンMTがパターンMT2,MT4として設けられている。これらの4つのパターンMT1〜MT4は、いずれも同一であり、同一の(露光用の)マスクパターンを用いて両被接合物91,92の表面(ひょうめん)等に作成される(図10も参照)。   As shown in FIG. 4, the same pattern MT as FIG. 7 is provided as patterns MT1 and MT3 on the bonding surface of the lower workpiece 91. On the other hand, as shown in FIG. 3, the same pattern MT as FIG. 7 is provided as patterns MT2 and MT4 on the bonding surface of the upper object 92. These four patterns MT1 to MT4 are all the same, and are created on the surfaces (hymen) of both objects 91 and 92 using the same (exposure) mask pattern (also FIG. 10). reference).

そして、図10および図11に示すように、上側の被接合物92の天地左右が反転されて、上側の被接合物92の接合表面と下側の被接合物91の接合表面とが対向する。図11に示すように、両被接合物91,92の対向状態においては、パターンAT1とパターンAT2とが対向し且つパターンAT3とパターンAT4とが対向するとともに、パターンMT1とパターンMT2とが対向し且つパターンMT3とパターンMT4とが対向する。なお、図10および図11においては、パターンMT1〜MT4,AT1〜AT4の配置等を明示するため、これらのパターンをデフォルメして表現している。   Then, as shown in FIGS. 10 and 11, the left and right sides of the upper object 92 are inverted, and the bonding surface of the upper object 92 and the bonding surface of the lower object 91 face each other. . As shown in FIG. 11, in the opposed state of both the objects to be joined 91 and 92, the pattern AT1 and the pattern AT2 face each other, the pattern AT3 and the pattern AT4 face each other, and the pattern MT1 and the pattern MT2 face each other. The pattern MT3 and the pattern MT4 are opposed to each other. In FIGS. 10 and 11, in order to clearly show the arrangement of the patterns MT1 to MT4 and AT1 to AT4, these patterns are expressed in a deformed manner.

図12は、被接合物92上のパターンMT2が反転して被接合物91上のパターンMT1に対向する様子を模式的に示す図である。図12においては、白矢印の左側に反転前の状態が示されており、白矢印の右側には反転後の状態が示されている。また、図12においては、各領域におけるラインの配置ピッチ(具体的には、p1,p2)が併せて示されている。   FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a state in which the pattern MT2 on the workpiece 92 is reversed and faces the pattern MT1 on the workpiece 91. In FIG. 12, the state before inversion is shown on the left side of the white arrow, and the state after inversion is shown on the right side of the white arrow. In FIG. 12, the arrangement pitch (specifically, p1 and p2) of lines in each region is also shown.

図12の白矢印の右側に示すように、パターンMT2の反転後にパターンMT1とパターンMT2とが重畳する状態を鉛直方向上方から見ると、両パターンMT1,MT2の互いに異なるピッチ部分が重なり合う。具体的には、パターンMT1のピッチp1のライン群とパターンMT2のピッチp2のライン群とが重なり合い、パターンMT1のピッチp2のライン群とパターンMT2のピッチp1のライン群とが重なり合う。   As shown on the right side of the white arrow in FIG. 12, when the state in which the pattern MT1 and the pattern MT2 are overlapped after the pattern MT2 is reversed is viewed from above in the vertical direction, different pitch portions of the patterns MT1 and MT2 overlap each other. Specifically, the line group having the pitch p1 of the pattern MT1 and the line group having the pitch p2 of the pattern MT2 overlap, and the line group having the pitch p2 of the pattern MT1 and the line group having the pitch p1 of the pattern MT2 overlap.

図13は、両被接合物91,92の対向状態において、両パターンMT1,MT2が重畳する様子を詳細に示す模式図である。具体的には、図13に示すように、パターンMT1の領域RG1とパターンMT2の領域RG8とが重畳し、パターンMT1の領域RG2とパターンMT2の領域RG7とが重畳する。また、パターンMT1の領域RG3とパターンMT2の領域RG6とが重畳し、パターンMT1の領域RG4とパターンMT2の領域RG5とが重畳する。さらに、同様に、パターンMT1の領域RG5とパターンMT2の領域RG4とが重畳し、パターンMT1の領域RG6とパターンMT2の領域RG3とが重畳する。また、パターンMT1の領域RG7とパターンMT2の領域RG2とが重畳し、パターンMT1の領域RG8とパターンMT2の領域RG1とが重畳する。   FIG. 13 is a schematic diagram showing in detail how both the patterns MT1 and MT2 overlap in a state in which the objects to be bonded 91 and 92 are opposed to each other. Specifically, as shown in FIG. 13, the region RG1 of the pattern MT1 and the region RG8 of the pattern MT2 overlap, and the region RG2 of the pattern MT1 and the region RG7 of the pattern MT2 overlap. In addition, the region RG3 of the pattern MT1 and the region RG6 of the pattern MT2 overlap, and the region RG4 of the pattern MT1 and the region RG5 of the pattern MT2 overlap. Similarly, the region RG5 of the pattern MT1 and the region RG4 of the pattern MT2 overlap, and the region RG6 of the pattern MT1 and the region RG3 of the pattern MT2 overlap. In addition, the region RG7 of the pattern MT1 and the region RG2 of the pattern MT2 overlap, and the region RG8 of the pattern MT1 and the region RG1 of the pattern MT2 overlap.

なお、別の1組のパターン対(MT3,MT4)も、上述のパターン対(MT1,MT2)と同様の関係(図12および図13に示す関係と同様の関係)を有する。パターン対(MT3,MT4)の利用法については、後に詳述する。   Another set of pattern pairs (MT3, MT4) has the same relationship as the above-described pattern pair (MT1, MT2) (the same relationship as the relationship shown in FIGS. 12 and 13). The usage of the pattern pair (MT3, MT4) will be described in detail later.

上記のような反転動作の結果、例えば図27および図28に示すような重畳画像GCが取得される。図27および図28の重畳画像GCは、両パターンMT1,MT2が位置ずれを全く伴わずに重なり合っている状態に対応するものである。なお、図28においては、重畳画像GCを8つに区分した各区分領域RH1〜RH8が当該重畳画像GCにさらに重ねて示されている。また、重畳画像GCは、図示の都合上、撮像部(カメラ)28c,28dによって実際に取得される画像の左右を反転させた画像として示されている。   As a result of the inversion operation as described above, for example, a superimposed image GC as shown in FIGS. 27 and 28 is acquired. The superimposed image GC shown in FIGS. 27 and 28 corresponds to a state in which the patterns MT1 and MT2 are overlapped without any displacement. In FIG. 28, each of the divided areas RH1 to RH8 obtained by dividing the superimposed image GC into eight is further superimposed on the superimposed image GC. Further, the superimposed image GC is shown as an image obtained by inverting the left and right of the images actually acquired by the imaging units (cameras) 28c and 28d for convenience of illustration.

この重畳画像GCは、複数(ここでは8つ)の周期的な濃度変化(モアレ)を有している。   The superimposed image GC has a plurality (eight in this case) of periodic density changes (moire).

重畳画像GCはX方向において4つのモアレを有している。具体的には、重畳画像GCは、領域RH2内の直線LN1上におけるモアレと、領域RH7内の直線LN1上におけるモアレと、領域RH3内の直線LN2上におけるモアレと、領域RH6内の直線LN2上におけるモアレとを有している。   The superimposed image GC has four moire in the X direction. Specifically, the superimposed image GC includes a moire on the straight line LN1 in the region RH2, a moire on the straight line LN1 in the region RH7, a moire on the straight line LN2 in the region RH3, and a straight line LN2 in the region RH6. With moire.

このうち、領域RH2内の直線LN1上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG2にてピッチp1でX方向に配置されたライン群LG1とパターンMT2の領域RG7にてピッチp2でX方向に配置されたライン群LG2との重なり合いによって生成される(図13も参照)。また、領域RH7内の直線LN1上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG7内にてピッチp2でX方向に配置されたライン群LG2とパターンMT2の領域RG2内にてピッチp1でX方向に配置されたライン群LG1との重なり合いによって生成される。このように、直線LN1上における各モアレは、パターンMT1,MT2にて互いに異なるピッチp1,p2でX方向に配置された2種類のライン群が重畳されることによってそれぞれ生成される。   Among these, the moire on the straight line LN1 in the region RH2 is arranged in the X direction at the pitch p2 in the line group LG1 arranged in the X direction at the pitch p1 in the region RG2 of the pattern MT1 and the region RG7 in the pattern MT2. It is generated by overlapping with the line group LG2 (see also FIG. 13). Further, the moire on the straight line LN1 in the region RH7 is arranged in the X direction at the pitch p1 in the line group LG2 arranged in the X direction at the pitch p2 in the region RG7 of the pattern MT1 and the region RG2 in the pattern MT2. Generated by overlapping with the line group LG1. Thus, each moire on the straight line LN1 is generated by superimposing two types of line groups arranged in the X direction at different pitches p1 and p2 in the patterns MT1 and MT2.

同様に、直線LN2上における各モアレも、パターンMT1,MT2にて互いに異なるピッチp1,p2でX方向に配置された2種類のライン群が重畳されることによってそれぞれ生成される。具体的には、領域RH3内の直線LN2上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG3にてピッチp2でX方向に配置されたライン群LG2とパターンMT2の領域RG6にてピッチp1でX方向に配置されたライン群LG1との重なり合いによって生成される。また、領域RH6内の直線LN2上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG6内にてピッチp1でX方向に配置されたライン群LG1とパターンMT2の領域RG3内にてピッチp2でX方向に配置されたライン群群LG2との重なり合いによって生成される。   Similarly, each moire on the straight line LN2 is also generated by superimposing two types of line groups arranged in the X direction at different pitches p1 and p2 in the patterns MT1 and MT2. Specifically, the moire on the straight line LN2 in the region RH3 is arranged in the X direction at the pitch p1 in the line group LG2 arranged in the X direction at the pitch p2 in the region RG3 of the pattern MT1 and the region RG6 in the pattern MT2. Generated by overlapping with the line group LG1. Further, the moire on the straight line LN2 in the region RH6 is arranged in the X direction at the pitch p2 in the line group LG1 arranged in the X direction at the pitch p1 in the region RG6 of the pattern MT1 and the region RG3 in the pattern MT2. Generated by overlapping with the line group LG2.

また、重畳画像GCはY方向においても4つのモアレを有している。具体的には、重畳画像GCは、領域RH1内の直線LN3上におけるモアレと、領域RH4内の直線LN3上におけるモアレと、領域RH5内の直線LN4上におけるモアレと、領域RH8内の直線LN4上におけるモアレとを有している。直線LN3,LN4上における各モアレは、パターンMT1,MT2にて互いに異なるピッチp3,p4(ここでは、p3=p1,p4=p2)でY方向に配置された2種類のライン群が重畳されることによってそれぞれ生成される。   Further, the superimposed image GC has four moire also in the Y direction. Specifically, the superimposed image GC includes a moire on the straight line LN3 in the region RH1, a moire on the straight line LN3 in the region RH4, a moire on the straight line LN4 in the region RH5, and a straight line LN4 in the region RH8. With moire. In each moire on the straight lines LN3 and LN4, two types of line groups arranged in the Y direction are superimposed at different pitches p3 and p4 (here, p3 = p1, p4 = p2) in the patterns MT1 and MT2. Respectively.

具体的には、領域RH1内の直線LN3上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG1にてピッチp3(p1)でY方向に配置されたライン群LG3(LG1)とパターンMT2の領域RG8にてピッチp4(p2)でY方向に配置されたライン群LG4(LG2)との重なり合いによって生成される。領域RH4内の直線LN3上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG4にてピッチp4(p2)でY方向に配置されたライン群LG4(LG2)とパターンMT2の領域RG5にてピッチp3(p1)でY方向に配置されたライン群LG3(LG1)との重なり合いによって生成される。領域RH5内の直線LN4上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG5にてピッチp3(p1)でY方向に配置されたライン群LG3(LG1)とパターンMT2の領域RG4にてピッチp4(p2)でY方向に配置されたライン群LG4(LG2)との重なり合いによって生成される。領域RH8内の直線LN4上におけるモアレは、パターンMT1の領域RG8にてピッチp4(p2)でY方向に配置されたライン群LG4(LG2)とパターンMT2の領域RG1にてピッチp3(p1)でY方向に配置されたライン群LG3(LG1)との重なり合いによって生成される。   Specifically, the moire on the straight line LN3 in the region RH1 has a pitch between the line group LG3 (LG1) arranged in the Y direction at the pitch p3 (p1) in the region RG1 of the pattern MT1 and the region RG8 of the pattern MT2. It is generated by overlapping with the line group LG4 (LG2) arranged in the Y direction at p4 (p2). Moire on the straight line LN3 in the region RH4 is a line group LG4 (LG2) arranged in the Y direction at a pitch p4 (p2) in the region RG4 of the pattern MT1 and a pitch p3 (p1) in the region RG5 of the pattern MT2. It is generated by overlapping with the line group LG3 (LG1) arranged in the Y direction. The moire on the straight line LN4 in the region RH5 is the line group LG3 (LG1) arranged in the Y direction at the pitch p3 (p1) in the region RG5 of the pattern MT1 and the pitch p4 (p2) in the region RG4 of the pattern MT2. It is generated by overlapping with the line group LG4 (LG2) arranged in the Y direction. Moire on the straight line LN4 in the region RH8 is a line group LG4 (LG2) arranged in the Y direction at a pitch p4 (p2) in the region RG8 of the pattern MT1 and a pitch p3 (p1) in the region RG1 of the pattern MT2. It is generated by overlapping with the line group LG3 (LG1) arranged in the Y direction.

図29は、両パターンMT1,MT2がX方向にΔd(例えば1/40μm=25nm)ずれている状態での重畳画像GCを示す図である。図29では、重畳画像GC内の領域RH2,RH6においてモアレが図27に比べて左(−X)向きに移動しており、重畳画像GC内の領域RH3,RH7においてモアレが図27に比べて右(+X)向きに移動している。   FIG. 29 is a diagram showing a superimposed image GC in a state where both patterns MT1 and MT2 are shifted by Δd (for example, 1/40 μm = 25 nm) in the X direction. In FIG. 29, the moire moves in the left (−X) direction in the regions RH2 and RH6 in the superimposed image GC compared to FIG. 27, and the moire in the regions RH3 and RH7 in the superimposed image GC compared to FIG. Moving to the right (+ X).

したがって、例えば領域RH2でのモアレと領域RH3でのモアレとを比較することによれば、両パターンMT1,MT2の相互間のずれ量Δdを算出することができる。詳細には、領域RH2での直線LN1上のモアレと領域RH3での直線LN2上のモアレとを比較して値ΔX(=ΔD2)を求め、式(8)に基づいて両パターンMT1,MT2の相互間のX方向のずれ量Δd(Δdx)を算出すればよい。例えば、ΔX=40μm(マイクロメートル)の場合には、Δdx=40/40μm=1.0μm(マイクロメートル)として算出される(MG2=40のとき)。また、ΔX=1μm(マイクロメートル)の場合には、Δdx=1/40μm=25nm(ナノメートル)として算出される(MG2=40のとき)。なお、これに限定されず、例えば領域RH6でのモアレと領域RH7でのモアレとを比較して値ΔXを求めて、パターンMT1,MT2の相互間のX方向のずれ量Δd(Δdx)を算出するようにしてもよい。   Therefore, for example, by comparing the moire in the region RH2 and the moire in the region RH3, the amount of deviation Δd between the patterns MT1 and MT2 can be calculated. Specifically, the moire on the straight line LN1 in the region RH2 is compared with the moire on the straight line LN2 in the region RH3 to obtain a value ΔX (= ΔD2), and the two patterns MT1 and MT2 are calculated based on the equation (8). What is necessary is just to calculate the amount of deviation Δd (Δdx) in the X direction between each other. For example, when ΔX = 40 μm (micrometer), it is calculated as Δdx = 40/40 μm = 1.0 μm (micrometer) (when MG2 = 40). When ΔX = 1 μm (micrometer), Δdx = 1/40 μm = 25 nm (nanometer) is calculated (when MG2 = 40). However, the present invention is not limited to this. For example, the moire in the region RH6 and the moire in the region RH7 are compared to obtain the value ΔX, and the amount of deviation Δd (Δdx) in the X direction between the patterns MT1 and MT2 is calculated. You may make it do.

図30は、両パターンMT1,MT2がX方向にΔdx(例えば1.0μm)ずれており且つY方向にΔdy(例えば2.0μm)ずれている状態での重畳画像GCを示す図である。図30では、重畳画像GC内の領域RH2,RH6においてモアレが図27に比べて左(−X)向きにΔX/2移動しており、重畳画像GC内の領域RH3,RH7においてモアレが図27に比べて右(+X)向きにΔX/2移動している。また、重畳画像GC内の領域RH1,RH5においてモアレが図27に比べて下(−Y)向きにΔY/2移動しており、重畳画像GC内の領域RH4,RH8においてモアレが図27に比べて上(+Y)向きにΔY/2移動している。   FIG. 30 is a diagram illustrating a superimposed image GC in a state where both patterns MT1 and MT2 are shifted by Δdx (for example, 1.0 μm) in the X direction and are shifted by Δdy (for example, 2.0 μm) in the Y direction. In FIG. 30, the moire is moved by ΔX / 2 in the left (−X) direction in the regions RH2 and RH6 in the superimposed image GC, and the moire is in the regions RH3 and RH7 in the superimposed image GC. Compared with, it moves ΔX / 2 in the right (+ X) direction. In addition, the moire in the regions RH1 and RH5 in the superimposed image GC moves by ΔY / 2 in the downward (−Y) direction compared to FIG. 27, and the moire in the regions RH4 and RH8 in the superimposed image GC compared to FIG. Is moved by ΔY / 2 in the upward (+ Y) direction.

したがって、例えば領域RH2でのモアレと領域RH3でのモアレとを比較することによれば、両パターンMT1,MT2の相互間のX方向のずれ量Δdxを算出することができる。詳細には、領域RH2での直線LN1上のモアレと領域RH3での直線LN2上のモアレとを比較して値ΔX(=ΔD2)を求め、式(8)に基づいて両パターンMT1,MT2の相互間のずれ量Δdx(=Δd)を算出すればよい。なお、これに限定されず、例えば領域RH6での直線LN2上のモアレと領域RH7での直線LN1上のモアレとを比較して値ΔXを求めて、パターンMT1,MT2の相互間のずれ量Δdxを算出するようにしてもよい。   Therefore, for example, by comparing the moire in the region RH2 and the moire in the region RH3, the amount of deviation Δdx in the X direction between the patterns MT1 and MT2 can be calculated. Specifically, the moire on the straight line LN1 in the region RH2 is compared with the moire on the straight line LN2 in the region RH3 to obtain a value ΔX (= ΔD2), and the two patterns MT1 and MT2 are calculated based on the equation (8). A shift amount Δdx (= Δd) between them may be calculated. However, the present invention is not limited to this. For example, the moire on the straight line LN2 in the region RH6 and the moire on the straight line LN1 in the region RH7 are compared to obtain the value ΔX, and the shift amount Δdx between the patterns MT1 and MT2 is obtained. May be calculated.

また、例えば領域RH1でのモアレと領域RH8でのモアレとを比較することによれば、両パターンMT1,MT2の相互間のY方向のずれ量Δdyを算出することができる。詳細には、領域RH1での直線LN3上のモアレと領域RH8での直線LN4上のモアレとを比較して値ΔY(=ΔD2)を求め、式(8)に基づいて両パターンMT1,MT2の相互間のずれ量Δdy(=Δd)を算出すればよい。なお、これに限定されず、例えば領域RH5での直線LN4上のモアレと領域RH4での直線LN3上のモアレとを比較して値ΔYを求めて、パターンMT1,MT2の相互間のずれ量Δdyを算出するようにしてもよい。   Further, for example, by comparing the moire in the region RH1 and the moire in the region RH8, the amount of deviation Δdy in the Y direction between the patterns MT1 and MT2 can be calculated. Specifically, the moire on the straight line LN3 in the region RH1 is compared with the moire on the straight line LN4 in the region RH8 to obtain a value ΔY (= ΔD2), and the two patterns MT1 and MT2 are calculated based on the equation (8). A shift amount Δdy (= Δd) between them may be calculated. However, the present invention is not limited to this. For example, the moire on the straight line LN4 in the region RH5 and the moire on the straight line LN3 in the region RH4 are compared to obtain the value ΔY, and the deviation amount Δdy between the patterns MT1 and MT2 is obtained. May be calculated.

例えば、ΔX=40μm(マイクロメートル)、ΔY=80μmである場合には、Δdx=40/40=1.0μm、Δdy=80/40=2.0μm、として算出される(MG2=40のとき)。また、ΔX=1μm(マイクロメートル)、ΔY=2μmである場合には、Δdx=1/40=0.025μm=25nm(ナノメートル)、Δdy=2/40=0.05μm=50nm、として算出される(MG2=40のとき)。   For example, when ΔX = 40 μm (micrometer) and ΔY = 80 μm, Δdx = 40/40 = 1.0 μm and Δdy = 80/40 = 2.0 μm are calculated (when MG2 = 40). . When ΔX = 1 μm (micrometer) and ΔY = 2 μm, Δdx = 1/40 = 0.025 μm = 25 nm (nanometer) and Δdy = 2/40 = 0.05 μm = 50 nm. (When MG2 = 40).

また、上記のモアレの比較動作においては、重畳画像GC内の複数の画素の画素値に基づいて求めた近似曲線を用いることが好ましい。   In the moire comparison operation described above, it is preferable to use an approximate curve obtained based on the pixel values of a plurality of pixels in the superimposed image GC.

例えば、次のような4つの近似曲線AL1,AL2,AL3,AL4を用いるようにすればよい。近似曲線AL1は、領域RH2内の直線LN1上におけるモアレを近似する曲線であり、近似曲線AL2は、領域RH3内の直線LN2上におけるモアレを近似する曲線である。また、近似曲線AL3は、領域RH1内の直線LN3上におけるモアレを近似する曲線であり、近似曲線AL4は、領域RH8内の直線LN4上におけるモアレを近似する曲線である。各近似曲線AL1,AL2,AL3,AL4は、上述のように複数の位置Xにおける各画素値Vに基づいて取得される(図25参照)。   For example, the following four approximate curves AL1, AL2, AL3, AL4 may be used. The approximate curve AL1 is a curve that approximates moire on the straight line LN1 in the region RH2, and the approximate curve AL2 is a curve that approximates moire on the straight line LN2 in the region RH3. The approximate curve AL3 is a curve that approximates moire on the straight line LN3 in the region RH1, and the approximate curve AL4 is a curve that approximates moire on the straight line LN4 in the region RH8. Each approximate curve AL1, AL2, AL3, AL4 is acquired based on each pixel value V at a plurality of positions X as described above (see FIG. 25).

そして、2つの近似曲線AL1,AL2の相互間の位置ずれ(ΔD2)に基づいて、両パターンMT1,MT2相互間のX方向における位置ずれ(Δdx)が、式(8)に基づいて算出される。また、他の2つの近似曲線AL3,AL4の相互間の位置ずれ(ΔD2)に基づいて、両パターンMT1,MT2相互間のY方向における位置ずれ(Δdy)が、式(8)に基づいて算出される。   Based on the positional deviation (ΔD2) between the two approximate curves AL1 and AL2, the positional deviation (Δdx) in the X direction between the patterns MT1 and MT2 is calculated based on the equation (8). . Further, based on the positional deviation (ΔD2) between the other two approximate curves AL3 and AL4, the positional deviation (Δdy) in the Y direction between the patterns MT1 and MT2 is calculated based on the equation (8). Is done.

これによれば、2つのモアレ(周期的な濃度変化)に関する近似曲線の位置ずれに基づいて、両パターンMT1,MT2の相互間の位置ずれ(ひいては両対象物91,92)の位置ずれを把握することができる。詳細には、並進2方向(X方向およびY方向)の位置ずれを補正して正確な位置決めを行うことが可能である。   According to this, based on the positional deviation of the approximate curve regarding two moires (periodic density change), the positional deviation between the two patterns MT1 and MT2 (and hence both the objects 91 and 92) is grasped. can do. Specifically, it is possible to perform accurate positioning by correcting misalignment in two translational directions (X direction and Y direction).

また、この実施形態においては、さらにもう1組のパターンMT3,MT4を用いる。すなわち、2組のパターン対(MT1,MT2),(MT3,MT4)を用いる。これにより、回転方向の位置ずれ(Δθ)をも補正することが可能である。以下、このような技術について説明する。   In this embodiment, another set of patterns MT3 and MT4 is used. That is, two sets of pattern pairs (MT1, MT2) and (MT3, MT4) are used. As a result, it is possible to correct the positional deviation (Δθ) in the rotational direction. Hereinafter, such a technique will be described.

具体的には、上記のようにして、1組のパターン対(MT1,MT2)の重畳画像GC(GC1とも称する)に基づき、位置ずれ量(Δdx,Δdy)=(Δxa,Δya)を算出する。ここで、図31に示すように、位置ずれ量(Δxa,Δya)は、パターンMT1の中心位置Q1付近における、パターンMT2のパターンMT1に対する位置ずれ量(Δdx,Δdy)である。換言すれば、位置ずれ量(Δxa,Δya)は、パターンMT1の中心位置Q1に対する、パターンMT2の中心位置Q3のずれ量である。なお、図31においては、図示の都合により、両被接合物91,92が互いに比較的大きくずれているように示されているが、実際には、両被接合物91,92の位置ずれは非常に微小なものである。   Specifically, as described above, the positional deviation amount (Δdx, Δdy) = (Δxa, Δya) is calculated based on the superimposed image GC (also referred to as GC1) of the pair of patterns (MT1, MT2). . Here, as shown in FIG. 31, the positional deviation amounts (Δxa, Δya) are the positional deviation amounts (Δdx, Δdy) of the pattern MT2 with respect to the pattern MT1 in the vicinity of the center position Q1 of the pattern MT1. In other words, the positional deviation amounts (Δxa, Δya) are deviation amounts of the central position Q3 of the pattern MT2 with respect to the central position Q1 of the pattern MT1. In FIG. 31, for convenience of illustration, both the objects to be bonded 91 and 92 are shown as being relatively displaced from each other. It is very minute.

また、上記と同様にして、他の1組のパターン対(MT3,MT4)の重畳画像GC(GC2とも称する)に基づき、位置ずれ量(Δdx,Δdy)=(Δxb,Δyb)を算出する。ここで、図31に示すように、位置ずれ量(Δxb,Δyb)は、パターンMT3の中心位置Q2付近における、パターンMT4のパターンMT3に対する位置ずれ量(Δdx,Δdy)である。換言すれば、位置ずれ量(Δxb,Δyb)は、パターンMT3の中心位置Q2に対する、パターンMT4の中心位置Q4のずれ量である。   Similarly to the above, based on the superimposed image GC (also referred to as GC2) of another set of pattern pairs (MT3, MT4), a positional deviation amount (Δdx, Δdy) = (Δxb, Δyb) is calculated. Here, as shown in FIG. 31, the positional deviation amounts (Δxb, Δyb) are positional deviation amounts (Δdx, Δdy) of the pattern MT4 with respect to the pattern MT3 in the vicinity of the center position Q2 of the pattern MT3. In other words, the positional deviation amounts (Δxb, Δyb) are deviation amounts of the central position Q4 of the pattern MT4 with respect to the central position Q2 of the pattern MT3.

より具体的には、重畳画像GC2内のX方向における2つのモアレをそれぞれ近似する2つの近似曲線AL11,AL12の相互間の位置ずれΔD2に基づいて、両パターンMT3,MT4相互間のX方向における位置ずれ(Δxb)が算出される。同様に、重畳画像GC2内のY方向における2つのモアレをそれぞれ近似する2つの近似曲線AL13,AL14の相互間の位置ずれΔD2に基づいて、両パターンMT3,MT4相互間のY方向における位置ずれ(Δyb)が算出される。なお、近似曲線AL11〜AL14は、それぞれ、近似曲線AL1〜AL4と同様にして取得されればよい。   More specifically, based on the positional deviation ΔD2 between the two approximate curves AL11 and AL12 that approximate the two moire in the X direction in the superimposed image GC2, respectively, in the X direction between the patterns MT3 and MT4. A positional deviation (Δxb) is calculated. Similarly, based on the positional deviation ΔD2 between the two approximate curves AL13 and AL14 that approximate the two moires in the Y direction in the superimposed image GC2, the positional deviation in the Y direction between the patterns MT3 and MT4 ( Δyb) is calculated. The approximate curves AL11 to AL14 may be acquired in the same manner as the approximate curves AL1 to AL4, respectively.

そして、これらの位置ずれΔxa,Δya,Δxb,Δybに基づいて、両被接合物91,92相互間の回転方向の位置ずれΔθが算出される。   Based on these positional deviations Δxa, Δya, Δxb, Δyb, a positional deviation Δθ in the rotational direction between the workpieces 91, 92 is calculated.

具体的には、回転方向の位置ずれΔθは、次の式(9)に基づいて算出される。なお、値Lは、点Q1と点Q2との間の距離、すなわち両パターンMT1,MT2相互間の距離である。   Specifically, the positional deviation Δθ in the rotational direction is calculated based on the following equation (9). The value L is the distance between the point Q1 and the point Q2, that is, the distance between the patterns MT1 and MT2.

この式(9)は、図32に示すような幾何学的関係から導出される。   This equation (9) is derived from the geometric relationship as shown in FIG.

このようにして、回転方向の位置ずれΔθが算出されるので、回転方向の位置ずれをも補正して正確な位置決めを行うことが可能である。   Thus, since the positional deviation Δθ in the rotational direction is calculated, it is possible to correct the positional deviation in the rotational direction and perform accurate positioning.

また、上記の位置ずれΔxa,Δxbに基づいて、両被接合物91,92相互間のX方向の位置ずれΔxが、次の式(10)に基づいて算出される。   Further, based on the positional deviations Δxa and Δxb, a positional deviation Δx in the X direction between the workpieces 91 and 92 is calculated based on the following equation (10).

さらに、上記の位置ずれΔya,Δybに基づいて、両被接合物91,92相互間のY方向の位置ずれΔyが、次の式(11)に基づいて算出される。   Further, based on the positional deviations Δya and Δyb, a positional deviation Δy in the Y direction between the workpieces 91 and 92 is calculated based on the following equation (11).

このように、2点での並進方向の位置ずれ量Δxa,Δya,Δxb,Δybに基づいて、両被接合物91,92相互間の並進方向(X方向およびY方向)の位置ずれが求められるので、1点での並進方向の位置ずれを求める場合に比べて、さらに正確な位置決めを行うことが可能である。   As described above, based on the positional deviation amounts Δxa, Δya, Δxb, Δyb at the two points, the positional deviation in the translational direction (X direction and Y direction) between the two objects 91, 92 is obtained. Therefore, it is possible to perform more accurate positioning than in the case of obtaining the positional deviation in the translation direction at one point.

<1−6.詳細動作>
つぎに、この第1実施形態に係る接合動作について、図33および図34のフローチャートを参照しながら説明する。図33は、第1実施形態に係る接合動作の概要を示すフローチャートであり、図34は当該接合動作のうちのファインアライメント動作を示すフローチャートである。これらの動作は、コントローラ100の制御下において実行される。
<1-6. Detailed operation>
Next, the joining operation according to the first embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 33 is a flowchart showing an outline of the joining operation according to the first embodiment, and FIG. 34 is a flowchart showing the fine alignment operation in the joining operation. These operations are executed under the control of the controller 100.

両被接合物91,92が真空チャンバ2内で対向状態にされると、まずステップS10(図33)においてラフアライメント動作が実行される。上述したように、この第1実施形態では、ラフアライメント動作は、パターンCT(図5)とパターンDT(図6)とを用いて実行される。   When both the workpieces 91 and 92 are brought into the opposed state in the vacuum chamber 2, first, rough alignment operation is executed in step S10 (FIG. 33). As described above, in the first embodiment, the rough alignment operation is performed using the pattern CT (FIG. 5) and the pattern DT (FIG. 6).

ステップS10において、算出部102(図1)は、XY平面に平行な平面内における両被接合物91,92相互間の位置ずれ(Δx,Δy,Δθ)に関する粗位置決め用の値(概略値とも称される)を、パターンCTとパターンDTとの重畳画像に基づいて算出する。そして、位置補正部33は、当該概略値に基づき両被接合物91,92を相対的に駆動して位置ずれを補正するラフアライメント動作を行う。   In step S10, the calculation unit 102 (FIG. 1) determines the rough positioning values (both approximate values) regarding the positional deviations (Δx, Δy, Δθ) between the workpieces 91 and 92 in a plane parallel to the XY plane. Is calculated based on the superimposed image of the pattern CT and the pattern DT. Then, the position correction unit 33 performs a rough alignment operation for correcting the displacement by relatively driving both the workpieces 91 and 92 based on the approximate value.

具体的には、パターンCTの十字交差中央部分がパターンDTの4つの正方形の中央部分に配置されるように、位置合わせが行われる(図6参照)。より詳細には、パターンCTにおける十字の上下左右への突出部分とパターンDTの4つの正方形との間隙GP(例えば数十μm)に関する誤差がそれぞれ所定値(例えば数μm程度)以下になるようにラフアライメントが行われる(図6参照)。これにより、両被接合物91,92の位置誤差を所定範囲内(例えば数μm程度)に収めることが可能である。なお、このラフアライメントにおいては、両被接合物91,92の位置誤差を上述のモアレによる位置誤差検出の上限値以内に収めることが好ましい。例えば、両被接合物91,92の位置誤差を、モアレ周期PDの1/2のさらに1/MG2の値(例えば、380/(2×40)=約4.8μm)よりも小さな値にすることが好ましい。   Specifically, the alignment is performed so that the center portion of the cross of the pattern CT is arranged at the center portion of four squares of the pattern DT (see FIG. 6). More specifically, an error related to a gap GP (for example, about several tens of μm) between the protruding portion of the cross in the pattern CT in the vertical and horizontal directions and the four squares of the pattern DT is set to a predetermined value (for example, about several μm) or less. Rough alignment is performed (see FIG. 6). As a result, it is possible to keep the positional errors of the workpieces 91 and 92 within a predetermined range (for example, about several μm). In this rough alignment, it is preferable that the position error of both the workpieces 91 and 92 be within the upper limit value of the position error detection by the moire described above. For example, the position error of both the workpieces 91 and 92 is set to a value smaller than a value of 1/2 of the moire period PD and 1 / MG2 (for example, 380 / (2 × 40) = about 4.8 μm). It is preferable.

つぎに、ステップS20においてファインアライメント動作が実行される。すなわち、ラフアライメント動作の後に、ファインアライメント動作が実行される。ステップS20においては、上述のようなパターンMT(図7)を用いることによってファインアライメント動作が実行される。   Next, a fine alignment operation is executed in step S20. That is, the fine alignment operation is executed after the rough alignment operation. In step S20, the fine alignment operation is executed by using the pattern MT (FIG. 7) as described above.

詳細には、図34に示すように、まずステップS21において、画像取得部31は、1組のパターン(MT1,MT2)に関する重畳画像GC1と、別の1組のパターン(MT3,MT4)に関する重畳画像GC2とを取得する。   Specifically, as shown in FIG. 34, first, in step S21, the image acquisition unit 31 superimposes a superimposed image GC1 related to one set of patterns (MT1, MT2) and a superimposed set related to another set of patterns (MT3, MT4). An image GC2 is acquired.

その後、ステップS22において、算出部102は、上記の第3の手法を用いて、重畳画像GC1に基づき位置ずれΔxa,Δyaを算出する。同様に、ステップS23において、算出部102は、上記の第3の手法を用いて、今度は重畳画像GC2に基づき位置ずれΔxb,Δybを算出する。   Thereafter, in step S22, the calculation unit 102 calculates the positional deviations Δxa and Δya based on the superimposed image GC1 using the third method. Similarly, in step S23, the calculation unit 102 calculates the positional deviations Δxb and Δyb based on the superimposed image GC2 by using the third method described above.

次に、ステップS24において、算出部102は、式(9)〜式(11)に基づいて、Δx,Δy,Δθを算出する。すなわち、重畳画像GC1に基づき算出された位置ずれ(Δxa,Δya)と重畳画像GC2に基づき算出された位置ずれ(Δxb,Δyb)とに基づいて、両被接合物91,92の相互間における相対的な位置ずれΔx,Δy,Δθがさらに算出される。   Next, in step S24, the calculation unit 102 calculates Δx, Δy, Δθ based on the equations (9) to (11). That is, based on the positional deviation (Δxa, Δya) calculated based on the superimposed image GC1 and the positional deviation (Δxb, Δyb) calculated based on the superimposed image GC2, the relative relationship between the workpieces 91 and 92 is relative to each other. The positional deviations Δx, Δy, Δθ are further calculated.

そして、ステップS25において、算出されたずれ量Δx,Δy,Δθが所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かが判定される。当該許容誤差としては、例えば、数百nm(ナノメートル)〜数十nm(ナノメートル)の値を設定することが可能である。   In step S25, it is determined whether or not the calculated deviation amounts Δx, Δy, Δθ are within a predetermined allowable error range. As the allowable error, for example, a value of several hundred nm (nanometer) to several tens of nm (nanometer) can be set.

ずれ量Δx,Δy,Δθが所定の許容誤差範囲内に収まっていないと判定されるときには、ステップS26に進む。ステップS26においては、算出されたずれ量Δx,Δy,Δθを補正すべく、位置補正部33による位置ずれ補正動作が実行される。具体的には、ヘッド22が、その並進駆動機構および回転駆動機構によって駆動され、被接合物92の位置(すなわち両被接合物91,92の相対位置)が補正される。そして、ステップS21に戻る。   When it is determined that the deviation amounts Δx, Δy, Δθ are not within the predetermined allowable error range, the process proceeds to step S26. In step S26, a position shift correction operation by the position correction unit 33 is executed to correct the calculated shift amounts Δx, Δy, Δθ. Specifically, the head 22 is driven by the translation drive mechanism and the rotation drive mechanism, and the position of the article 92 (that is, the relative position of both the articles 91 and 92) is corrected. Then, the process returns to step S21.

一方、ずれ量Δx,Δy,Δθが所定の許容誤差範囲内に収まっていると判定されるときには、ファインアライメント動作を終了して、ステップS30に進む。   On the other hand, when it is determined that the deviation amounts Δx, Δy, Δθ are within the predetermined allowable error range, the fine alignment operation is terminated and the process proceeds to step S30.

上記のような動作によれば、ずれ量Δx,Δy,Δθが許容誤差範囲に収まるまで、重畳画像GC1,GC2の取得動作(ステップS21)と位置ずれ算出動作(ステップS22〜S24)と位置合わせ用の駆動動作(ステップS26)とが繰り返し実行される。これによれば、ヘッド22駆動時の駆動誤差が徐々に低減されていき、さらに正確なファインアライメント動作が実行される。   According to the above operation, until the deviation amounts Δx, Δy, Δθ are within the allowable error range, the superimposed image GC1, GC2 acquisition operation (step S21) and the positional deviation calculation operation (steps S22 to S24) are aligned. Drive operation (step S26) is repeatedly executed. According to this, the driving error at the time of driving the head 22 is gradually reduced, and a more accurate fine alignment operation is executed.

その後、ステップS30(図33)において、接合動作が実行される。具体的には、ヘッド22がZ軸昇降駆動機構26によってZ方向に移動(昇降)され、両被接合物91,92を接合する。これによれば、両被接合物91,92を非常に高精度に位置決めした状態で両被接合物91,92を接合することができる。   Thereafter, in step S30 (FIG. 33), a joining operation is performed. Specifically, the head 22 is moved (lifted / lowered) in the Z direction by the Z-axis lifting / lowering driving mechanism 26 to join the workpieces 91 and 92 together. According to this, both objects 91 and 92 can be joined in the state where both objects 91 and 92 were positioned with very high accuracy.

また、特に、上記実施形態においては、撮像光学系として透過光学系が用いられているため、両被接合物91,92の相互間の間隙に撮像装置(カメラ)を挿入することを要しない。そのため、両被接合物91,92が近接して対向配置された状態で、両被接合物91,92を透過する透過光を用いて重畳画像を取得し、当該重畳画像に基づいてアライメント動作を行うとともに接合動作を実行することが可能である。これによれば、接合時のZ方向の駆動距離を短縮することが可能であるので、良好なアライメント精度を維持したまま両被接合物91,92を接合することが可能である。   In particular, in the above embodiment, since a transmission optical system is used as the imaging optical system, it is not necessary to insert an imaging device (camera) in the gap between the objects to be joined 91 and 92. Therefore, in a state where the objects to be bonded 91 and 92 are disposed in close proximity to each other, a superimposed image is acquired using transmitted light transmitted through both the objects to be bonded 91 and 92, and an alignment operation is performed based on the superimposed image. And the joining operation can be performed. According to this, since the driving distance in the Z direction at the time of joining can be shortened, it is possible to join the objects to be joined 91 and 92 while maintaining good alignment accuracy.

また、特に上記実施形態によれば、紫外光および可視光よりも長い波長の赤外光を用いても、非常に高精度の位置ずれ検出動作、および非常に高精度のアライメント動作(ファインアライメント動作)を実行することが可能である。   Further, in particular, according to the above-described embodiment, even when infrared light having a wavelength longer than that of ultraviolet light and visible light is used, a very high-precision position shift detection operation and a very high-precision alignment operation (fine alignment operation) ) Can be performed.

<2.第2実施形態>
上記第1実施形態においては、ラフアライメント用のパターンAT1〜AT4を用いる場合を例示した。この第2実施形態においては、ラフアライメント用のパターンAT1〜AT4を用いることなく、ファインアライメント用のパターンPT1〜PT4を用いてラフアライメントをも実行する場合を例示する。なお、この第2実施形態は、第1実施形態の変形例であり、以下では、第2実施形態との相違点を中心に説明する。
<2. Second Embodiment>
In the first embodiment, the case where the rough alignment patterns AT1 to AT4 are used has been exemplified. In the second embodiment, a case in which rough alignment is also performed using the fine alignment patterns PT1 to PT4 without using the rough alignment patterns AT1 to AT4 is illustrated. In addition, this 2nd Embodiment is a modification of 1st Embodiment, and demonstrates below centering around difference with 2nd Embodiment.

この第2実施形態においては、次述するような原理に基づく位置ずれ検出動作と当該検出された位置ずれを補正する駆動動作とが、図33のステップS10の代わりにラフアライメント動作として実行される。   In the second embodiment, a displacement detection operation based on the principle described below and a drive operation for correcting the detected displacement are performed as a rough alignment operation instead of step S10 in FIG. .

以下では、第2実施形態のラフアライメント動作で用いられる位置ずれ検出動作について説明する。   Below, the position shift detection operation used in the rough alignment operation of the second embodiment will be described.

図35は、上記の2つのパターンMT1,MT2がX方向に比較的大きく(例えば、ずれ量Δdx=50μm)ずれている状況を示す図である。   FIG. 35 is a diagram showing a situation in which the two patterns MT1 and MT2 are relatively large in the X direction (for example, the amount of deviation Δdx = 50 μm).

このような状況においては、図35に示すように、重畳画像GCのY方向に延びる細長形状(帯状)の非モアレ領域(モアレが発生していない領域)がX方向の中央部分CRに存在する。   In such a situation, as shown in FIG. 35, an elongated (strip-shaped) non-moire region (a region where no moire occurs) extending in the Y direction of the superimposed image GC exists in the central portion CR in the X direction. .

図36〜図38はこのような非モアレ領域について説明する図である。なお、図37および図38においては、上側のパターンと下側のパターンとを区別するため、上側のパターンのラインを淡色で示している。後述の図39および図41でも同様である。   36 to 38 are diagrams for explaining such a non-moire region. In FIG. 37 and FIG. 38, the upper pattern line is shown in light color to distinguish the upper pattern from the lower pattern. The same applies to FIGS. 39 and 41 described later.

図36は、図19および図20に示す2つのパターンPL,PUがそれぞれ90度回転された後にさらにX方向に距離Wx(=Δdx)ずらされて重ね合わせられた状態での重畳画像を示している。図36には、図35と同様の非モアレ領域が存在する。これらの図35,36に関しては、パターンPLとパターンMT1とが対応し、パターンPUとパターンMT2とが対応する。   FIG. 36 shows a superimposed image in a state where the two patterns PL and PU shown in FIG. 19 and FIG. 20 are respectively rotated by 90 degrees and further shifted by a distance Wx (= Δdx) in the X direction. Yes. In FIG. 36, there is a non-moire region similar to FIG. 35 and 36, the pattern PL and the pattern MT1 correspond to each other, and the pattern PU and the pattern MT2 correspond to each other.

図37および図38は、このような非モアレ領域の発生原理について説明する図である。図37は、2つのパターンPL,PUの重ね合わせを概念的に示す断面図である。   FIG. 37 and FIG. 38 are diagrams for explaining the principle of generation of such a non-moire region. FIG. 37 is a sectional view conceptually showing the superposition of two patterns PL and PU.

図37に示すように、下側のパターンPLは、左側(−X側)にライン群LG1を有しており且つ右側(+X側)にライン群LG2を有している。一方、上側のパターンPUは、左側(−X側)にライン群LG2を有しており且つ右側(+X側)にライン群LG1を有している。なお、図38に示すように、ライン群LG1はY方向(図37では紙面に垂直な方向)においてピッチp1で配列されており、ライン群LG2はY方向においてピッチp2で配列されている。   As shown in FIG. 37, the lower pattern PL has a line group LG1 on the left side (−X side) and a line group LG2 on the right side (+ X side). On the other hand, the upper pattern PU has the line group LG2 on the left side (−X side) and the line group LG1 on the right side (+ X side). As shown in FIG. 38, the line group LG1 is arranged at a pitch p1 in the Y direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 37), and the line group LG2 is arranged at the pitch p2 in the Y direction.

そして、上側のパターンPUは、下側のパターンPLに対して+X方向に距離Wxずらされて重ねられている。   The upper pattern PU is overlapped with the lower pattern PL while being shifted by a distance Wx in the + X direction.

X方向中央の中央領域CRの両側の領域MRでは、図21と同様のモアレが発生する。各領域MRは、モアレ生成領域(ないしモアレ領域)であるとも表現される。   In the region MR on both sides of the central region CR in the center in the X direction, moire similar to that in FIG. 21 occurs. Each region MR is also expressed as a moire generation region (or moire region).

一方、X方向中央の中央領域CRでは、ライン群LG1が存在せず、パターンPUのライン群LG2とパターンPLのライン群LG2とのみが重畳される。   On the other hand, in the central region CR at the center in the X direction, the line group LG1 does not exist, and only the line group LG2 of the pattern PU and the line group LG2 of the pattern PL are superimposed.

図36および図38では、パターンPUのライン群LG2の各ラインのY方向位置とパターンPLのライン群LG2の各ラインのY方向位置とが同一である場合が示されている。この場合には、中央領域CRにおいては、両パターンPU.PLの各ライン群LG2にそれぞれ含まれる複数のラインが互いに重なってピッチp2で配列されるため、規則正しい縞模様が帯状に伸延されて生成される。中央領域CRは、非モアレ領域(モアレが発生しない領域)とも表現される。この帯状の縞模様の領域CRは、巨視的に見ると、一定輝度(一定濃度)を有する領域として認識される。特に、図36および図38における中央領域CRは、モアレ領域MRに比べて明るい領域(高輝度領域)として取得される。なお、これらの図においては、帯状の中央領域CRとその両側のモアレ領域MRとの各境界(仮想的な境界線)BL1,BL2は互いに平行である。   36 and 38 show a case where the Y-direction position of each line of the line group LG2 of the pattern PU and the Y-direction position of each line of the line group LG2 of the pattern PL are the same. In this case, both patterns PU. Since a plurality of lines respectively included in each line group LG2 of PL overlap each other and are arranged at a pitch p2, a regular striped pattern is generated by being elongated in a band shape. The center region CR is also expressed as a non-moire region (a region where moire does not occur). The band-like striped region CR is recognized as a region having constant luminance (constant density) when viewed macroscopically. In particular, the central region CR in FIGS. 36 and 38 is acquired as a bright region (high luminance region) compared to the moire region MR. In these drawings, the boundaries (virtual boundary lines) BL1 and BL2 between the strip-shaped central region CR and the moire regions MR on both sides thereof are parallel to each other.

同様に、図35の重畳画像GCにおいても、中央線Cx付近においてパターンMT1,MT2の双方の同一ピッチのライン群LG2(LG4)が重畳することによって一定輝度領域が生成される。具体的には、Y方向に延びる帯状の中央領域CRが、一定輝度の非モアレ領域(モアレが発生しない領域)として存在する。   Similarly, in the superimposed image GC of FIG. 35, a constant luminance region is generated by superimposing the line group LG2 (LG4) having the same pitch in both the patterns MT1 and MT2 in the vicinity of the center line Cx. Specifically, a band-shaped central region CR extending in the Y direction exists as a non-moire region (a region where moire does not occur) having a constant luminance.

また、図39および図40では、パターンPUのライン群LG2の各ラインのY方向位置とパターンPLのライン群LG2の各ラインのY方向位置とが距離(p2/2)ずれている場合が示されている。この場合には、中央領域CRにおいては、両パターンPU.PLの各ライン群LG2にそれぞれ含まれる複数のラインが交互にピッチ(p2/2)で配列されるため、黒領域(ベタ領域)が帯状に伸延されて生成される。図39および図40の帯状の領域CRも、巨視的に見ると、一定輝度(一定濃度)を有する領域として認識される。特に、図39および図40における中央領域CRは、モアレ領域MRに比べて暗い領域(低輝度領域)として取得される。   39 and 40 show a case where the Y-direction position of each line of the line group LG2 of the pattern PU and the Y-direction position of each line of the line group LG2 of the pattern PL are shifted by a distance (p2 / 2). Has been. In this case, both patterns PU. Since a plurality of lines included in each line group LG2 of PL are alternately arranged at a pitch (p2 / 2), a black region (solid region) is generated by being elongated in a band shape. 39 and 40 is also recognized as a region having a constant luminance (a constant density) when viewed macroscopically. In particular, the central region CR in FIGS. 39 and 40 is acquired as a dark region (low luminance region) compared to the moire region MR.

このように、非モアレ領域CRの輝度は、パターンPUのライン群LG2とパターンPLのライン群LG2とのY方向における相対的なずれ量によって変化する。換言すれば、非モアレ領域CRの輝度は、互いに同じピッチp2で配列された2つのライン群LG2のY方向における相対的なずれ量によって変化する。ただし、各非モアレ領域CRは、巨視的にみると一様な輝度を有している点で共通している。   Thus, the luminance of the non-moire region CR varies depending on the relative shift amount in the Y direction between the line group LG2 of the pattern PU and the line group LG2 of the pattern PL. In other words, the luminance of the non-moire region CR varies depending on the relative shift amount in the Y direction of the two line groups LG2 arranged at the same pitch p2. However, each non-moire region CR is common in that it has uniform brightness when viewed macroscopically.

また、図41は、図37とは逆向きに両パターンPU,PLがずれた状態を示す図である。すなわち、上側のパターンPUが、下側のパターンPLに対して−X方向に距離Wxずらされて重ねられている状態を示す概念図である。   FIG. 41 is a diagram showing a state in which both patterns PU and PL are shifted in the opposite direction to FIG. That is, it is a conceptual diagram showing a state in which the upper pattern PU is overlapped with the lower pattern PL shifted by a distance Wx in the −X direction.

このような状態においても、X方向中央の中央領域CRの両側の領域MRでは、モアレが発生する。   Even in such a state, moire occurs in the regions MR on both sides of the central region CR at the center in the X direction.

この場合には、X方向中央の中央領域CRでは、ライン群LG2が存在せず、パターンPUのライン群LG1とパターンPLのライン群LG1とのみが重畳される。したがって、中央領域CRには、互いに同じピッチp1で配列される2つのライン群LG1によって構成される一定輝度領域が形成される。なお、上記と同様に、当該中央領域CRの輝度は、2つのライン群LG1のY方向における相対的なずれ量によって変化する。   In this case, the line group LG2 does not exist in the central region CR in the center in the X direction, and only the line group LG1 of the pattern PU and the line group LG1 of the pattern PL are superimposed. Accordingly, a constant luminance region formed by two line groups LG1 arranged at the same pitch p1 is formed in the central region CR. Similarly to the above, the luminance of the central region CR varies depending on the relative shift amount in the Y direction of the two line groups LG1.

このように、重畳画像GCは、両パターンMT1,MT2の相互間でのX方向の位置ずれに応じて、中央線Cx付近において両パターンMT1,MT2の同一ピッチのライン群LG1(あるいはLG2)が互いに重畳して形成される非モアレ領域を有する(図35も参照)。   As described above, in the superimposed image GC, the line group LG1 (or LG2) having the same pitch in both the patterns MT1 and MT2 is provided near the center line Cx in accordance with the positional deviation in the X direction between the patterns MT1 and MT2. It has non-moire areas formed so as to overlap each other (see also FIG. 35).

算出部102は、図35の重畳画像GCの画像に基づいて、中央領域CRのX方向の幅Wxを算出する。詳細には、算出部102は、1画素に相当するX方向の実際の長さを求めるとともに、中央領域CRの幅Wxが何画素に相当するかを求めることによって、値Wx、即ち、ずれ量Δdxの概略値を算出する。その後、当該ずれ量Δdxを低減するようなラフアライメント動作が実行される。なお、このずれ量Δdxとしては、複数の位置Yでの中央領域CR1のX方向長さ(幅)の平均値が算出されることが好ましい。   The calculation unit 102 calculates the width Wx in the X direction of the central region CR based on the superimposed image GC in FIG. Specifically, the calculation unit 102 obtains the actual length in the X direction corresponding to one pixel, and obtains the value Wx, that is, the shift amount by obtaining the number of pixels corresponding to the width Wx of the central region CR. An approximate value of Δdx is calculated. Thereafter, a rough alignment operation is performed to reduce the shift amount Δdx. As the shift amount Δdx, it is preferable to calculate an average value of lengths (widths) in the X direction of the central region CR1 at a plurality of positions Y.

第2実施形態においては、X方向の位置ずれ検出動作等がこのようにして実行される。   In the second embodiment, an X-direction misalignment detection operation and the like are executed in this way.

また、Y方向に関しても、上記のX方向における位置ずれ検出動作等と同様の動作が実行される。   Also, with respect to the Y direction, the same operation as the positional deviation detection operation in the X direction is performed.

この第2実施形態においては、以上のような原理に基づく位置ずれ検出動作と当該検出された位置ずれを補正する駆動動作とが、図33のステップS10の代わりのラフアライメント動作として実行される。   In the second embodiment, the misalignment detection operation based on the principle as described above and the drive operation for correcting the detected misalignment are executed as a rough alignment operation instead of step S10 in FIG.

また、図42は、別の重畳画像GCを示す図である。図42においては、上記の2つのパターンMT1,MT2がX方向およびY方向のいずれにも比較的大きく(例えば、ずれ量Δdx=50μm、ずれ量Δdy=100μm)ずれている状況下での重畳画像GCが示されている。   FIG. 42 is a diagram showing another superimposed image GC. In FIG. 42, the above-described two patterns MT1 and MT2 are superimposed images in a situation where the two patterns MT1 and MT2 are relatively large in both the X direction and the Y direction (for example, the shift amount Δdx = 50 μm and the shift amount Δdy = 100 μm). GC is shown.

図42のような重畳画像GCがラフアライメントの際に取得される場合には、当該重畳画像GCに含まれる非モアレ領域CR1を用いて、上記のX方向における位置ずれ検出動作等を行えばよい。   When the superimposed image GC as shown in FIG. 42 is acquired during rough alignment, the above-described misregistration detection operation in the X direction and the like may be performed using the non-moire region CR1 included in the superimposed image GC. .

また、Y方向に関しても、上記のX方向における位置ずれ検出動作等と同様の動作が実行される。具体的には、図42の重畳画像GCに含まれる非モアレ領域CR2を用いて、Y方向における位置ずれ検出動作等を行えばよい。詳細には、算出部102は、中央領域CR2のY方向の幅Wyを算出する。詳細には、算出部102は、1画素に相当するY方向の実際の長さを求めるとともに、中央領域CR2の幅Wyが何画素に相当するかを求めることによって、値Wy、即ち、ずれ量Δdyの概略値を算出する。そして、当該ずれ量Δdyを低減するようなラフアライメント動作が実行される。なお、このずれ量Δdyとしては、複数の位置Xでの中央領域CR2のY方向長さ(幅)の平均値が算出されることが好ましい。   Also, with respect to the Y direction, the same operation as the positional deviation detection operation in the X direction is performed. Specifically, a misregistration detection operation in the Y direction or the like may be performed using the non-moire region CR2 included in the superimposed image GC of FIG. Specifically, the calculation unit 102 calculates the width Wy in the Y direction of the central region CR2. Specifically, the calculation unit 102 obtains the actual length in the Y direction corresponding to one pixel and the number of pixels corresponding to the width Wy of the central region CR2, thereby obtaining the value Wy, that is, the shift amount. An approximate value of Δdy is calculated. Then, a rough alignment operation that reduces the shift amount Δdy is performed. As the shift amount Δdy, it is preferable to calculate an average value of lengths (widths) in the Y direction of the central region CR2 at a plurality of positions X.

これによれば、図42のX方向およびY方向の位置ずれ量Δdx,Δdyをそれぞれ算出することおよび当該位置ずれの補正動作を行うことが可能である。   According to this, it is possible to calculate the positional deviation amounts Δdx and Δdy in the X direction and the Y direction in FIG.

図43は、さらに別の重畳画像GCを示す図である。図43においては、上記の2つのパターンMT1,MT2がX方向およびY方向においてさらに大きく(例えば、ずれ量Δdx=200μm、ずれ量Δdy=200μm)ずれている状況下での重畳画像GCが示されている。この場合にも、同様にして、重畳画像GCに含まれる非モアレ領域を用いて、X方向およびY方向における位置ずれ検出動作等を行うことによって、ラフアライメントを実行することが可能である。   FIG. 43 is a diagram showing still another superimposed image GC. FIG. 43 shows a superimposed image GC in a situation where the above two patterns MT1 and MT2 are further shifted in the X and Y directions (for example, the shift amount Δdx = 200 μm, the shift amount Δdy = 200 μm). ing. Also in this case, it is possible to execute rough alignment by performing a misalignment detection operation in the X direction and the Y direction using the non-moire region included in the superimposed image GC in the same manner.

以上のように、この第2実施形態においては、上述のようにして、ファインアライメント用のパターンMT1〜MT4を用いてラフアライメントが実行される。したがって、ラフアライメント用の別途のパターンを用いることなく、並進方向における比較的大きな位置ずれをもパターンMT1〜MT4によって検出することが可能である。例えば、モアレ周期PDの1/2のさらに1/MG2の値(例えば、380/(2×40)=約4.8μm)を上回るような位置ずれ(例えば数十μm〜数百μm)が存在する場合にも、パターンMT1〜MT4のみによって当該位置ずれを検出することが可能である。換言すれば、ラフアライメント用の別途のパターンAT1〜AT4を用いることなく、ファインアライメント用のパターンPT1〜PT4のみを用いて、ラフアライメントをも行うことが可能である。   As described above, in the second embodiment, rough alignment is performed using the fine alignment patterns MT1 to MT4 as described above. Therefore, it is possible to detect a relatively large displacement in the translation direction by using the patterns MT1 to MT4 without using a separate pattern for rough alignment. For example, there is a positional deviation (for example, several tens to several hundreds of μm) exceeding 1/2 of the moire period PD and a value of 1 / MG2 (for example, 380 / (2 × 40) = about 4.8 μm). Even in this case, the positional deviation can be detected only by the patterns MT1 to MT4. In other words, it is possible to perform rough alignment using only the fine alignment patterns PT1 to PT4 without using the separate rough alignment patterns AT1 to AT4.

なお、第2実施形態においては、ステップS20以降は、上記第1実施形態と同様の動作が行われる。すなわち、再び重畳画像GC1,GC2を取得する動作が実行されるとともに、重畳画像GC1,GC2に基づいて、近似曲線AL1〜AL4,AL11〜AL14が求められて、位置ずれΔxa,Δya,Δxb,Δybが求められる。そして、位置ずれΔxa,Δya,Δxb,Δybに基づいて、位置ずれ量Δx,Δy,Δθが求められ、当該位置ずれ量Δx,Δy,Δθを補正する動作が実行される。   In the second embodiment, after step S20, the same operation as in the first embodiment is performed. That is, the operation of acquiring the superimposed images GC1 and GC2 is executed again, and the approximate curves AL1 to AL4 and AL11 to AL14 are obtained based on the superimposed images GC1 and GC2, and the positional deviations Δxa, Δya, Δxb, Δyb are obtained. Is required. Then, based on the positional deviations Δxa, Δya, Δxb, Δyb, the positional deviation amounts Δx, Δy, Δθ are obtained, and an operation for correcting the positional deviation amounts Δx, Δy, Δθ is executed.

<3.第3実施形態>
上記第1および第2実施形態においては、2組のパターン対(MT1,MT2),(MT3,MT4)に関する2つの重畳画像GC1,GC2に基づいて、両被接合物91,92の2つの並進方向の位置ずれ(Δx,Δy)と1つの回転方向の位置ずれΔθとが求められる場合を例示した。
<3. Third Embodiment>
In the first and second embodiments, two translations of the objects to be joined 91 and 92 are performed based on the two superimposed images GC1 and GC2 related to the two pairs of patterns (MT1, MT2) and (MT3, MT4). The case where the positional deviation (Δx, Δy) in the direction and the positional deviation Δθ in one rotational direction are obtained is illustrated.

一方、この第3実施形態においては、1組のパターン対(MT1,MT2)に関する1つの重畳画像GC1に基づいて、両被接合物91,92の2つの並進方向の位置ずれ(Δx,Δy)と1つの回転方向の位置ずれΔθとの双方が求められる場合を例示する。   On the other hand, in the third embodiment, based on one superimposed image GC1 related to one set of pattern pairs (MT1, MT2), the positional deviations (Δx, Δy) of the two objects 91, 92 in two translational directions. And a case where both the rotational displacement of one rotation direction Δθ are obtained.

この第3実施形態においては、1組のパターン対(MT1,MT2)のみを用いてアライメント動作が実行される。なお、この第3実施形態は、第2実施形態の変形例であり、以下では、第2実施形態との相違点を中心に説明する。   In the third embodiment, the alignment operation is executed using only one set of pattern pairs (MT1, MT2). In addition, this 3rd Embodiment is a modification of 2nd Embodiment, and, below, it demonstrates centering around difference with 2nd Embodiment.

まず、第2実施形態と同様にして、重畳画像GCを用いてラフアライメントが実行される。ただし、この第3実施形態においては、1つの重畳画像GC1を用いて位置ずれ量Δdx,Δdyが求められ、当該位置ずれ量Δdx,Δdyを補正する駆動動作が実行される。   First, as in the second embodiment, rough alignment is performed using the superimposed image GC. However, in the third embodiment, the positional deviation amounts Δdx and Δdy are obtained using one superimposed image GC1, and a driving operation for correcting the positional deviation amounts Δdx and Δdy is executed.

また、第3実施形態に係るラフアライメント動作においては、次のようにして単一の重畳画像GC1に基づいて回転方向の位置ずれΔθも求められる。そして、この位置ずれΔθを補正する駆動動作が実行される。   In the rough alignment operation according to the third embodiment, the positional deviation Δθ in the rotational direction is also obtained based on the single superimposed image GC1 as follows. Then, a driving operation for correcting the positional deviation Δθ is executed.

図44は、或る重畳画像GC(GC1)を示す図である。図44においては、2つのパターンMT1,MT2が回転方向θにおいて微小角度Δθ(ここでは3度)ずれている状況下での重畳画像GCが示されている。なお、図44においては、X方向およびY方向のずれはいずれも存在しない場合が示されている。   FIG. 44 is a diagram illustrating a certain superimposed image GC (GC1). FIG. 44 shows a superimposed image GC in a situation where the two patterns MT1 and MT2 are shifted by a minute angle Δθ (here, 3 degrees) in the rotation direction θ. FIG. 44 shows a case where there is no deviation in the X direction and the Y direction.

図44の重畳画像GCにおいては、中央領域CRとモアレ領域MRとの境界線BL1,BL2が斜行している。   In the superimposed image GC of FIG. 44, boundary lines BL1 and BL2 between the center region CR and the moire region MR are skewed.

そこで、この第3実施形態においては、重畳画像GC1を画像処理して、中央領域CRとその両側のモアレ領域MRとの2つの境界線BL1,BL2がなす角度(斜行角度)を算出する。換言すれば、非モアレ領域CRの形状に基づいて、2つのパターンMT1,MT2の回転ずれ量Δdθを算出する。   Therefore, in the third embodiment, the superimposed image GC1 is subjected to image processing, and the angle (skew angle) formed by the two boundary lines BL1 and BL2 between the central region CR and the moire regions MR on both sides thereof is calculated. In other words, the rotational deviation amount Δdθ between the two patterns MT1 and MT2 is calculated based on the shape of the non-moire region CR.

図45は、別の重畳画像GC1を示す図である。図45の重畳画像GC1は、2つのパターンMT1,MT2がX方向およびY方向のいずれにも比較的大きく(例えば、ずれ量Δdx=50μm、ずれ量Δdy=100μm)ずれており且つ回転方向θに微小角度(ここでは3度)ずれている状況で取得されたものである。   FIG. 45 is a diagram showing another superimposed image GC1. In the superimposed image GC1 of FIG. 45, the two patterns MT1 and MT2 are relatively large in both the X direction and the Y direction (for example, the shift amount Δdx = 50 μm, the shift amount Δdy = 100 μm) and in the rotation direction θ. It was acquired in a situation where a small angle (here, 3 degrees) is shifted.

図46は、さらに別の重畳画像GC1を示す図である。図46の重畳画像GC1は、2つのパターンMT1,MT2がX方向およびY方向のいずれにもさらに大きく(例えば、ずれ量Δdx=200μm、ずれ量Δdy=200μm)ずれており且つ回転方向θに微小角度(ここでは3度)ずれている状況で取得されたものである。   FIG. 46 is a diagram showing still another superimposed image GC1. In the superimposed image GC1 in FIG. 46, the two patterns MT1 and MT2 are further shifted in both the X direction and the Y direction (for example, the shift amount Δdx = 200 μm, the shift amount Δdy = 200 μm) and are minute in the rotation direction θ. It is obtained in a situation where the angle (here 3 degrees) is deviated.

図44〜図46のいずれの状況においても、算出部102は、重畳画像GC1を画像処理して、中央領域CRとその両側のモアレ領域MRとの2つの境界線BL1,BL2がなす角度(斜行角度)を算出する。これにより、2つのパターンMT1,MT2の回転ずれ量Δdθが算出される。   44 to 46, the calculation unit 102 performs image processing on the superimposed image GC1, and the angle (oblique angle) formed by the two boundary lines BL1 and BL2 between the central region CR and the moire regions MR on both sides thereof. Line angle). Thereby, the rotational deviation amount Δdθ between the two patterns MT1 and MT2 is calculated.

ここにおいて、ラフアライメント時に当該回転ずれ量Δθが存在する場合には、算出部102は、次のようにして、中央領域CR1のX方向の幅Wxと中央領域CR2のY方向の幅Wyとを求めるようにすればよい。具体的には、中央領域CR1の幅(X方向長さ)を複数の位置Yで求め、その平均値を値Wx(Δdx)として求めればよい。同様に、中央領域CR2の幅(Y方向長さ)を複数の位置Xで求め、その平均値を値Wy(Δdy)として求めればよい。また、2つの境界線BL1、BL2が交差する場合(図44参照)には、当該幅に関する正負の符号を境界線BL1、BL2の交差前後で逆転させた上で加算して平均値を算出するようにすればよい。なお、第2実施形態においても同様である。   Here, when the rotational deviation amount Δθ exists during rough alignment, the calculation unit 102 calculates the width Wx in the X direction of the central region CR1 and the width Wy in the Y direction of the central region CR2 as follows. You just have to ask for it. Specifically, the width (length in the X direction) of the central region CR1 may be obtained at a plurality of positions Y, and the average value may be obtained as the value Wx (Δdx). Similarly, the width (length in the Y direction) of the central region CR2 may be obtained at a plurality of positions X, and the average value thereof may be obtained as the value Wy (Δdy). When the two boundary lines BL1 and BL2 intersect (see FIG. 44), the average value is calculated by adding the signs after reversing the positive and negative signs related to the width before and after the intersection of the boundary lines BL1 and BL2. What should I do? The same applies to the second embodiment.

以上のように、第3実施形態に係るラフアライメント動作においては、単一の重畳画像GC1に基づいて位置ずれ量Δdx,Δdy,Δθが求められ、当該位置ずれ量Δdx,Δdy,Δθを補正する駆動動作が実行される。   As described above, in the rough alignment operation according to the third embodiment, the positional deviation amounts Δdx, Δdy, Δθ are obtained based on the single superimposed image GC1, and the positional deviation amounts Δdx, Δdy, Δθ are corrected. A driving operation is performed.

その後、第1実施形態および第2実施形態と同様の原理に基づいて、ファインアライメントが実行される。ただし、この第3実施形態に係るステップS20のファインアライメントにおいては、1つの重畳画像GC1のみを用いてラフアライメントが実行される。   Thereafter, fine alignment is performed based on the same principle as in the first and second embodiments. However, in the fine alignment in step S20 according to the third embodiment, rough alignment is executed using only one superimposed image GC1.

具体的には、重畳画像GC1に基づいて、X方向の微小なずれ量ΔxaとY方向の微小なずれ量Δyaとが求められる。また、回転方向の角度については、上記のラフアライメント時のずれ量検出と同様の動作が実行される。すなわち、ファインアライメントにおいても、重畳画像GC1における中央領域CR1(もしくはCR2)の形状、詳細には境界線BL1,BL2の角度に基づいて、ずれ角度Δθが算出される。   Specifically, based on the superimposed image GC1, a small deviation amount Δxa in the X direction and a small deviation amount Δya in the Y direction are obtained. For the angle in the rotation direction, the same operation as the detection of the shift amount during the rough alignment is performed. That is, also in the fine alignment, the shift angle Δθ is calculated based on the shape of the central region CR1 (or CR2) in the superimposed image GC1, specifically, the angles of the boundary lines BL1 and BL2.

そして、これらのずれ量Δxa,Δya,Δθの位置ずれを補正すべく、X方向、Y方向、θ方向にヘッド22が駆動(微小駆動)される。すなわち、位置ずれ補正動作が実行される。   Then, the head 22 is driven (micro-driven) in the X direction, the Y direction, and the θ direction in order to correct the positional deviations of these deviation amounts Δxa, Δya, Δθ. That is, the position deviation correction operation is executed.

以上のように、この第3実施形態においては、非モアレ領域CR1,CR2の形状に基づいて、回転方向の位置ずれΔθが算出される。そのため、第1および第2実施形態のように、回転方向の位置ずれΔθを求める際に、2組のパターン対(MT1,MT2),(MT3,MT4)を用いることを要しない。すなわち、1組のパターン対(MT1,MT2)のみによって、回転方向の位置ずれをも検出することが可能である。   As described above, in the third embodiment, the positional deviation Δθ in the rotational direction is calculated based on the shapes of the non-moire regions CR1 and CR2. Therefore, unlike the first and second embodiments, it is not necessary to use two sets of pattern pairs (MT1, MT2) and (MT3, MT4) when determining the positional deviation Δθ in the rotational direction. That is, it is possible to detect a positional deviation in the rotational direction only by one set of pattern pairs (MT1, MT2).

なお、この第3実施形態においては、ラフアライメントとファインアライメントとの双方において、重畳画像GC1における中央領域CR1,CR2の形状に基づいて回転ずれΔθを算出する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、ラフアライメントとファインアライメントとの一方においてのみ、重畳画像GC1における中央領域CR1,CR2の形状に基づいて回転ずれΔθを算出して当該ずれΔθを補正するようにしてもよい。   In the third embodiment, the case where the rotational deviation Δθ is calculated based on the shapes of the central regions CR1 and CR2 in the superimposed image GC1 in both rough alignment and fine alignment is illustrated, but the present invention is not limited to this. . For example, only in one of rough alignment and fine alignment, the rotational deviation Δθ may be calculated based on the shapes of the central regions CR1 and CR2 in the superimposed image GC1 and the deviation Δθ may be corrected.

<4.変形例等>
<4−1.2次元モアレパターンに関する変形例>
上記各実施形態においては、図7のような略正方形のパターンMTを用いる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、図47に示すようなパターンMSを用いるようにしてもよい。
<4. Modified example>
<Modification regarding 4-1.2 dimensional moire pattern>
In each of the above-described embodiments, the case where a substantially square pattern MT as shown in FIG. 7 is used is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, a pattern MS as shown in FIG. 47 may be used.

図47のパターンMSは、X方向とY方向とを対角線方向とする略菱形形状を有しており、図7に示す略正方形形状のパターンMTの四隅を削除したものに相当する。   The pattern MS in FIG. 47 has a substantially rhombus shape in which the X direction and the Y direction are diagonal directions, and corresponds to a pattern in which the four corners of the substantially square pattern MT shown in FIG. 7 are deleted.

パターンMSは、その中心点に関して点対称の構成を有している。パターンMSは、その左上領域と右下領域とのそれぞれにおいて、複数のラインがピッチp1で配列されたライン群LG1を有している。左上領域においては、互いに異なる方向(X方向およびY方向)に配列された2つのライン群LG1が、2つの放射状領域に区分されて配置される。右下領域についても同様である。また、パターンMSは、その左下領域と右上領域とのそれぞれにおいて、複数のラインがピッチp2で配列されたライン群LG2を有している。左下領域においては、互いに異なる方向(X方向およびY方向)に配列された2つのライン群LG2が、2つの放射状領域に区分されて配置される。右上領域についても同様である。   The pattern MS has a point-symmetric configuration with respect to its center point. The pattern MS has a line group LG1 in which a plurality of lines are arranged at a pitch p1 in each of the upper left region and the lower right region. In the upper left region, two line groups LG1 arranged in different directions (X direction and Y direction) are divided into two radial regions and arranged. The same applies to the lower right region. The pattern MS includes a line group LG2 in which a plurality of lines are arranged at a pitch p2 in each of the lower left region and the upper right region. In the lower left region, two line groups LG2 arranged in different directions (X direction and Y direction) are divided into two radial regions and arranged. The same applies to the upper right region.

そして、このようなパターンMSを被接合物91,92上にそれぞれに形成しておき、さらに図48に示すように、被接合物92上のパターンMSを反転して被接合物91上のパターンMSに対向させる。これにより、上記各実施形態と同様に、互いに異なるピッチで配列されたライン群が互いに対向する。具体的には、上側のパターンMSのピッチp1のライン群と下側のパターンMSのピッチp2のライン群とが重なり合い、上側のパターンMSのピッチp2のライン群と下側のパターンMSのピッチp1のライン群とが重なり合う。この結果、上下の2つのパターンMSの重畳画像においてモアレが生じる。   Then, such a pattern MS is formed on each of the objects to be bonded 91 and 92, and the pattern MS on the object to be bonded 92 is inverted as shown in FIG. Oppose to MS. As a result, as in the above embodiments, the line groups arranged at different pitches face each other. Specifically, the line group having the pitch p1 of the upper pattern MS and the line group having the pitch p2 of the lower pattern MS overlap, and the line group having the pitch p2 of the upper pattern MS and the pitch p1 of the lower pattern MS are overlapped. The line group overlaps. As a result, moire occurs in the superimposed image of the two upper and lower patterns MS.

図49〜図55は、それぞれ、上記のような2つのパターンMSの重畳画像GSの例を示す図である。図49は、図27と同様、2つのパターンMS2が位置ずれを全く伴わずに重なり合っている状態において生成される重畳画像を示す図である。また、図50は、図30と同様のずれ具合を示す重畳画像である。さらに、図51は図42に対応し、図52は図43に対応する。同様に、図53は図44に対応し、図54は図45に対応し、図55は図46に対応する。   49 to 55 are diagrams showing examples of the superimposed image GS of the two patterns MS as described above. FIG. 49 is a diagram showing a superimposed image generated in a state in which two patterns MS2 are overlapped without any positional deviation, as in FIG. FIG. 50 is a superimposed image showing the degree of shift similar to FIG. 51 corresponds to FIG. 42, and FIG. 52 corresponds to FIG. Similarly, FIG. 53 corresponds to FIG. 44, FIG. 54 corresponds to FIG. 45, and FIG. 55 corresponds to FIG.

このパターンMSを用いることによっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることが可能である。特に、略菱形形状のパターンMSを用いることによれば、略正方形形状のパターンMTに比べて被接合物91,92の表面上での専有面積が少なくて済む。   By using this pattern MS, it is possible to obtain the same effects as those of the above embodiments. In particular, when the substantially diamond-shaped pattern MS is used, the exclusive area on the surfaces of the objects to be joined 91 and 92 can be reduced as compared with the substantially square-shaped pattern MT.

<4−2.2次元モアレパターンに関する別の変形例>
また、「デュアルライン比較法」を用いて2つの異なる方向の位置ずれを検出するパターン(モアレ生成用の2次元パターンないし2次元モアレパターンとも称する)としては、図7および図47に示すようなパターンに限定されない。
<Another Modification Regarding 4-2.2 Dimensional Moire Pattern>
Further, as a pattern for detecting misalignment in two different directions using the “dual line comparison method” (also referred to as a two-dimensional pattern for generating moire or a two-dimensional moire pattern), as shown in FIGS. It is not limited to patterns.

例えば、図56に示すような2次元モアレパターンを用いるようにしてもよい。   For example, a two-dimensional moire pattern as shown in FIG. 56 may be used.

図56の2次元モアレパターンは、X方向に対して45度傾いてピッチp1で配列されたライン群LG1を左上領域と右下領域とに有しており、X方向に対して逆向きに45度傾いてピッチp2で配列されたライン群LG2を左下領域と右上領域とに有している。そして、図56の左側に示されている上側モアレパターンを反転させ図56の右側に示されている下側モアレパターンに重ね合わせて得られる重畳画像が取得される。当該重畳画像においても、上側パターンのピッチp1のライン群LG1と下側のパターンのピッチp2のライン群LG2とが重なり合い、上側のパターンのピッチp2のライン群LG2と下側のパターンのピッチp1のライン群LG1とが重なり合う。この結果、上下の2つのパターンの重畳画像においてモアレが生じる。なお、図56においては、各ライン群LG1,LG2が模式的に示されている。   The two-dimensional moire pattern shown in FIG. 56 has line groups LG1 arranged at a pitch p1 inclined by 45 degrees with respect to the X direction in the upper left area and the lower right area, and 45 in the opposite direction to the X direction. The line group LG2 which is inclined at a pitch p2 is provided in the lower left region and the upper right region. Then, a superimposed image obtained by inverting the upper moire pattern shown on the left side of FIG. 56 and superposing it on the lower moire pattern shown on the right side of FIG. 56 is acquired. Also in the superimposed image, the line group LG1 having the pitch p1 of the upper pattern and the line group LG2 having the pitch p2 of the lower pattern overlap, and the line group LG2 having the pitch p2 of the upper pattern and the pitch p1 of the lower pattern are overlapped. The line group LG1 overlaps. As a result, moire occurs in the superimposed images of the upper and lower two patterns. In FIG. 56, each line group LG1, LG2 is schematically shown.

このような上側モアレパターンおよび下側モアレパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される2つのライン群LG1,LG2を有している。   Such an upper moire pattern and a lower moire pattern each have two line groups LG1 and LG2 arranged at different predetermined pitches.

そして、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンとの重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群LG1,LG2の重畳によって生成される2つの周期的な濃度変化をX方向に有する。そして、これらの2つの周期的な濃度変化を近似した2つの近似曲線の相互間のX方向の位置ずれに基づいて、両被接合物91,92相互間のX方向における位置ずれが取得される。   The superimposed image of the upper moire pattern and the lower moire pattern is obtained by expressing two periodic density changes generated by superimposing line groups LG1 and LG2 having different pitches in both the upper moire pattern and the lower moire pattern. Have in the direction. Then, based on the positional deviation in the X direction between the two approximate curves approximating these two periodic density changes, the positional deviation in the X direction between the objects 91 and 92 is acquired. .

同様に、当該重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群LG1,LG2の重畳によって生成される別の2つの周期的な濃度変化をY方向に有する。そして、これらの2つの周期的な濃度変化を近似した2つの近似曲線の相互間のY方向の位置ずれに基づいて、両被接合物91,92相互間のY方向における位置ずれが取得される。   Similarly, the superimposed image has two other periodic density changes in the Y direction generated by superimposing line groups LG1, LG2 having different pitches in both the upper moire pattern and the lower moire pattern. Then, based on the positional deviation in the Y direction between the two approximate curves approximating these two periodic density changes, the positional deviation in the Y direction between the workpieces 91 and 92 is acquired. .

ただし、図56の2次元モアレパターンを用いる場合には、モアレの本来の発生方向がX方向およびY方向に対して45度傾いている。周期的な濃度変化(モアレ)は、上述のようにX方向およびY方向にも存在するが、X方向およびY方向におけるモアレの移動量は、モアレの本来の発生方向における移動量の約0.7倍(=1/√2)に低減される。そのため、精度向上の効果が低減してしまう。逆に言えば、このような観点からは、図7および図47に示すようなパターンを採用することが好ましい。   However, when the two-dimensional moire pattern of FIG. 56 is used, the original generation direction of moire is inclined 45 degrees with respect to the X direction and the Y direction. Although the periodic density change (moire) also exists in the X direction and the Y direction as described above, the movement amount of the moire in the X direction and the Y direction is about 0. 0 of the movement amount in the original generation direction of the moire. It is reduced to 7 times (= 1 / √2). Therefore, the effect of improving accuracy is reduced. In other words, from such a viewpoint, it is preferable to employ a pattern as shown in FIGS.

あるいは、図57に示すような2次元モアレパターンを用いるようにしてもよい。なお、図57および図58(次述)においても、図56と同様に、各ライン群LG1,LG2が模式的に示されている。   Alternatively, a two-dimensional moire pattern as shown in FIG. 57 may be used. 57 and 58 (described below), the line groups LG1 and LG2 are schematically shown as in FIG.

図57の右側に示されている下側モアレパターンPL内の右側においては、ピッチp2で配列されたライン群LG2とピッチp1で配列されたライン群LG1とが、それぞれ、C方向に沿って互いに対峙するように配置されている。また、下側モアレパターンPL内の左側においては、ピッチp1で配列されたライン群LG1とピッチp2で配列されたライン群LG2とが、それぞれ、D方向に沿って互いに対峙するように配置されている。なお、ここでは、C方向およびD方向は、それぞれX方向およびY方向に対して45度傾いた方向である。ただし、これに限定されず、C方向およびD方向は、それぞれ、X方向およびY方向と同一であってもよい。   On the right side in the lower moire pattern PL shown on the right side of FIG. 57, the line group LG2 arranged at the pitch p2 and the line group LG1 arranged at the pitch p1 are respectively in the C direction. It is arranged to face each other. On the left side in the lower moire pattern PL, the line group LG1 arranged at the pitch p1 and the line group LG2 arranged at the pitch p2 are arranged so as to face each other along the D direction. Yes. Here, the C direction and the D direction are directions inclined by 45 degrees with respect to the X direction and the Y direction, respectively. However, the present invention is not limited to this, and the C direction and the D direction may be the same as the X direction and the Y direction, respectively.

図57の左側に示されている上側モアレパターンPUも同様の構成を有する。   The upper moire pattern PU shown on the left side of FIG. 57 has the same configuration.

そして、図57の左側に示されている上側パターンPUを反転させ図57の右側に示されている下側パターンPLに重ね合わせて得られる重畳画像が取得される。この重畳画像においても、異なるピッチの平行ライン群が重なり合う部分においてモアレが生じる。   Then, a superimposed image obtained by inverting the upper pattern PU shown on the left side of FIG. 57 and superposing it on the lower pattern PL shown on the right side of FIG. 57 is acquired. Also in this superimposed image, moire occurs in a portion where parallel line groups having different pitches overlap.

図57の左側に示されている上側モアレパターンPUは、反転時において、C方向とD方向とが入れ替わる。そして、下側モアレパターンPLのC方向に配列された(右下側の)ライン群LG1には上側モアレパターンPUの(反転前の左下側の)ライン群LG2が重なり、下側モアレパターンPLのC方向に配列された(右上側の)ライン群LG2には上側モアレパターンPUの(反転前の左上側の)ライン群LG1が重なる。この結果、この重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群LG1,LG2の重畳によって生成される2つの周期的な濃度変化をC方向に有する。そして、これらの2つの周期的な濃度変化を近似した2つの近似曲線の相互間のC方向の位置ずれに基づいて、両被接合物91,92相互間のC方向における位置ずれが取得される。   In the upper moire pattern PU shown on the left side of FIG. 57, the C direction and the D direction are interchanged at the time of inversion. Then, the line group LG1 (lower left side before inversion) of the upper moire pattern PU overlaps the line group LG1 (lower right side) arranged in the C direction of the lower moire pattern PL. The line group LG1 (upper left side before inversion) of the upper moire pattern PU overlaps the line group LG2 (upper right side) arranged in the C direction. As a result, this superimposed image has two periodic density changes in the C direction generated by superimposing line groups LG1, LG2 having different pitches in both the upper moire pattern and the lower moire pattern. Then, based on the positional deviation in the C direction between the two approximate curves approximating these two periodic density changes, the positional deviation in the C direction between the workpieces 91 and 92 is acquired. .

同様に、下側モアレパターンPLのD方向に配列された(左上側の)ライン群LG1には上側モアレパターンPUの(反転前の右上側の)ライン群LG2が重なり、下側モアレパターンPLのD方向に配列された(左下側の)ライン群LG2には上側モアレパターンPUの(反転前の右下側の)ライン群LG1が重なる。この結果、当該重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群LG1,LG2の重畳によって生成される2つの周期的な濃度変化をD方向にも有する。そして、これらの2つの周期的な濃度変化を近似した2つの近似曲線の相互間のD方向の位置ずれに基づいて、両被接合物91,92相互間のD方向における位置ずれが取得される。   Similarly, the line group LG1 (upper right side before inversion) of the upper moire pattern PU overlaps the line group LG1 (upper left side) arranged in the D direction of the lower moire pattern PL, and the lower moire pattern PL The line group LG1 (lower right side before inversion) of the upper moire pattern PU overlaps the line group LG2 (lower left side) arranged in the D direction. As a result, the superimposed image also has two periodic density changes in the D direction generated by superimposing the line groups LG1 and LG2 having different pitches in both the upper moire pattern and the lower moire pattern. Then, based on the positional deviation in the D direction between the two approximate curves approximating these two periodic density changes, the positional deviation in the D direction between the two objects 91 and 92 is acquired. .

ただし、図57の2次元モアレパターンは、サイズが比較的大きくなる。逆に言えば、図7および図47に示すようなパターンによれば、パターンサイズをより小さくすることができる。すなわち、サイズ低減の観点からは図7等に示すようなパターンを採用することが好ましい。   However, the two-dimensional moire pattern in FIG. 57 is relatively large in size. In other words, according to the patterns shown in FIGS. 7 and 47, the pattern size can be further reduced. That is, from the viewpoint of size reduction, it is preferable to employ a pattern as shown in FIG.

あるいは、図58に示すような2次元モアレパターンを用いるようにしてもよい。   Alternatively, a two-dimensional moire pattern as shown in FIG. 58 may be used.

図58の下側モアレパターンPL内の左側においては、ピッチp2でX方向に配列されたライン群LG2とピッチp1でX方向に配列されたライン群LG1とが互いに対峙するように配置されている。また、下側モアレパターンPL内の右側においては、ピッチp1でY方向に配列されたライン群LG1とピッチp2でY方向に配列されたライン群LG2とが互いに対峙するように配置されている。   58, the line group LG2 arranged in the X direction at the pitch p2 and the line group LG1 arranged in the X direction at the pitch p1 are arranged to face each other on the left side in the lower moire pattern PL of FIG. . On the right side in the lower moire pattern PL, the line group LG1 arranged in the Y direction at the pitch p1 and the line group LG2 arranged in the Y direction at the pitch p2 are arranged to face each other.

また、図58の上側モアレパターンPUの反転前の右側においては、ピッチp2でX方向に配列されたライン群LG2とピッチp1でX方向に配列されたライン群LG1とが互いに対峙するように配置されている。また、上側モアレパターンPUの反転前の左側においては、ピッチp1でY方向に配列されたライン群LG1とピッチp2でY方向に配列されたライン群LG2とが互いに対峙するように配置されている。   58, the line group LG2 arranged in the X direction at the pitch p2 and the line group LG1 arranged in the X direction at the pitch p1 face each other on the right side before the inversion of the upper moire pattern PU in FIG. Has been. Further, on the left side before the inversion of the upper moire pattern PU, the line group LG1 arranged in the Y direction at the pitch p1 and the line group LG2 arranged in the Y direction at the pitch p2 are arranged to face each other. .

そして、図58の上側パターンPUを反転させて図58の下側パターンPLに重ね合わせて得られる重畳画像を用いるようにしてもよい。当該重畳画像においても、異なるピッチの平行ライン群が重なり合う部分においてモアレが生じる。   58 may be used by inverting the upper pattern PU of FIG. 58 and overlaying it on the lower pattern PL of FIG. Also in the superimposed image, moire occurs in a portion where parallel line groups having different pitches overlap.

ただし、図58においては、上側パターンPUと下側パターンPLとは同一ではなく、重ね合わせ前において左右が反転している。そのため、例えば、半導体製造工程に含まれる露光工程においては、互いに異なる(露光用の)マスクパターン(単にマスクとも称する)を用いて各2次元モアレパターンがそれぞれ作成される。このように上下のパターン対が別個のマスクで製造される場合には、上下のパターン対が同一のマスクで製造される場合に比べて、合計の製作誤差が大きく生じ易くモアレの位置精度を確保しにくい。   However, in FIG. 58, the upper pattern PU and the lower pattern PL are not the same, and the left and right are inverted before overlapping. Therefore, for example, in the exposure process included in the semiconductor manufacturing process, each two-dimensional moire pattern is created using different (for exposure) mask patterns (also simply referred to as masks). In this way, when the upper and lower pattern pairs are manufactured with separate masks, the total manufacturing error is more likely to occur than when the upper and lower pattern pairs are manufactured with the same mask, and the moiré positional accuracy is ensured. Hard to do.

一方、上記各実施形態に係る2次元モアレパターンMTを採用する場合には、同一の(露光用の)マスクパターンを用いた露光動作によって、両被接合物91,92の表面に同一の2次元モアレパターン(MT1〜MT4)が作成される(図10参照)。そして、両被接合物91,92の天地左右が反転されて上下のパターンが重ね合わせられることによって、上述のようなモアレが発生する。このように、上記実施形態に係る2次元モアレパターンMT等を用いれば、同一のマスクを用いて2次元モアレパターンMT1〜MT4を両被接合物91,92の表面上に作成することが可能である。特に、上下のパターン対(例えば(MT1,MT2)等)が同一のマスク(単一のマスク)によって生成されるため、両パターンを互いに異なるマスクで生成する場合に比べて、合計の製作誤差が低減され得る。端的に言えば、製作誤差を1/2に低減することが可能である。したがって、モアレの位置精度を確保し易い。また、露光用のマスクの製作に要するコストを削減することも可能である。なお、同様に、これらの観点からは、図58以外の変形例に係るパターン(図47、図56、図57)を採用することが、図58の変形例に係る2次元モアレパターンMTを採用することよりも好ましい。   On the other hand, when the two-dimensional moire pattern MT according to each of the above embodiments is employed, the same two-dimensional surface is formed on the surfaces of both the objects to be bonded 91 and 92 by the exposure operation using the same (exposure) mask pattern. Moire patterns (MT1 to MT4) are created (see FIG. 10). Then, the top and bottom of the workpieces 91 and 92 are reversed and the upper and lower patterns are overlapped to generate the moire as described above. As described above, when the two-dimensional moire pattern MT according to the above-described embodiment is used, the two-dimensional moire patterns MT1 to MT4 can be formed on the surfaces of the workpieces 91 and 92 using the same mask. is there. In particular, since the upper and lower pattern pairs (for example, (MT1, MT2), etc.) are generated by the same mask (single mask), the total manufacturing error is smaller than when both patterns are generated by different masks. Can be reduced. In short, it is possible to reduce the manufacturing error to ½. Therefore, it is easy to ensure the positional accuracy of the moire. It is also possible to reduce the cost required for manufacturing an exposure mask. Similarly, from these viewpoints, it is possible to adopt the patterns (FIGS. 47, 56, and 57) according to the modifications other than FIG. 58, and the two-dimensional moire pattern MT according to the modification of FIG. It is preferable to do.

また、上記各実施形態および各変形例等においては、X方向のモアレを発生させる2つのライン群LG1,LG2の各ピッチp1,p2とY方向のモアレを発生させる2つのライン群LG3,LG4のピッチp3,p4とが、それぞれ同一である場合を例示した。例えば、図7および図9では、ライン群LG3のピッチp3(例えば領域RG1,RG5におけるピッチ)がライン群LG1のピッチp1と同一であり且つライン群LG4のピッチp4(例えば領域RG4,RG8におけるピッチ)がライン群LG2のピッチp2と同一である場合を例示した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、ライン群LG3のピッチp3がライン群LG1のピッチp1と異なる値であってもよい。また、ライン群LG4のピッチp4がライン群LG2のピッチp2と異なる値であってもよい。より詳細には、図7の領域RG1、RG5においてピッチp1と異なるピッチ(例えば29μm)でY方向に平行配置されたライン群を設け、図7の領域RG4、RG8においてピッチp2と異なるピッチ(例えば30μm)でY方向に平行配置されたライン群を設けるようにしてもよい。   In each of the above-described embodiments and modifications, the pitches p1 and p2 of the two line groups LG1 and LG2 that generate moire in the X direction and the two line groups LG3 and LG4 that generate moire in the Y direction are used. The case where pitches p3 and p4 are the same is illustrated. For example, in FIGS. 7 and 9, the pitch p3 of the line group LG3 (for example, the pitch in the regions RG1 and RG5) is the same as the pitch p1 of the line group LG1, and the pitch p4 of the line group LG4 (for example, the pitch in the regions RG4 and RG8). ) Is the same as the pitch p2 of the line group LG2. However, the present invention is not limited to this. For example, the pitch p3 of the line group LG3 may be different from the pitch p1 of the line group LG1. Further, the pitch p4 of the line group LG4 may be different from the pitch p2 of the line group LG2. More specifically, in the regions RG1 and RG5 in FIG. 7, a line group arranged in parallel in the Y direction at a pitch (for example, 29 μm) different from the pitch p1 is provided, and in the regions RG4 and RG8 in FIG. 30 μm) may be provided in a group of lines arranged in parallel in the Y direction.

また、上記第1実施形態等においては、2組のパターン対(MT1,MT2),(MT3,MT4)として全て同じパターンMTが用いられる場合等を例示した。換言すれば、パターン対(MT3,MT4)における4つのライン群LG5〜LG8においても、パターン対(MT1,MT2)における4つのライン群LG1〜LG4がそれぞれ採用される場合を例示した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。   In the first embodiment and the like, the case where the same pattern MT is used as the two pairs of patterns (MT1, MT2) and (MT3, MT4) is exemplified. In other words, the case where the four line groups LG1 to LG4 in the pattern pair (MT1, MT2) are respectively employed in the four line groups LG5 to LG8 in the pattern pair (MT3, MT4) is illustrated. However, the present invention is not limited to this.

例えば、1組のパターン対(MT1,MT2)と他の1組のパターン対(MT3,MT4)とで異なるパターンが用いられてもよい。より具体的には、パターン対(MT3,MT4)におけるライン群LG5〜LG8の各ピッチp5〜p8として、パターン対(MT1,MT2)におけるライン群LG1〜LG4の各ピッチp1〜p4とはそれぞれ異なる値が採用されてもよい。あるいは、図7のパターンMTがパターン対(MT1,MT2)として採用され、図47のパターンMSがパターン対(MT3,MT4)として採用されるようにしてもよい。   For example, different patterns may be used for one set of pattern pairs (MT1, MT2) and another set of pattern pairs (MT3, MT4). More specifically, the pitches p5 to p8 of the line groups LG5 to LG8 in the pattern pair (MT3, MT4) are different from the pitches p1 to p4 of the line groups LG1 to LG4 in the pattern pair (MT1, MT2). A value may be adopted. Alternatively, the pattern MT in FIG. 7 may be adopted as the pattern pair (MT1, MT2), and the pattern MS in FIG. 47 may be adopted as the pattern pair (MT3, MT4).

<4−3.その他>
また、上記各実施形態においては、アライメントを伴う接合動作に本発明を適用する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、本発明をナノインプリントにおけるアライメント技術に適用するようにしてもよい。より詳細には、金型(透明金型)の位置と回路パターンの形成対象の基板の位置とを合わせる際に、金型と基板とにそれぞれ上記のようなパターンMT等を配置して、上述のようなアライメント動作を行うようにしてもよい。
<4-3. Other>
Moreover, in each said embodiment, although the case where this invention was applied to joining operation | movement with alignment was illustrated, it is not limited to this. For example, the present invention may be applied to alignment technology in nanoimprint. More specifically, when the position of the mold (transparent mold) and the position of the substrate on which the circuit pattern is to be formed are aligned, the above-described pattern MT and the like are arranged on the mold and the substrate, respectively Such an alignment operation may be performed.

1 アライメント装置
2 真空チャンバ
28a,28b 光源
28c,28d 撮像部
91,92 対象物(被接合物)
AL1〜AL4,AL11〜AL14 近似曲線(サインカーブ近似曲線)
BL1,BL2 境界線
CR 中央部分(非モアレ領域)
CT、DT ラフアライメント用パターン
CX,CY 境界線(中央線)
GA,GB,GC,GC1,GC2 重畳画像
LG1〜LG8 ライン群
MR モアレ領域
MT,MT1〜MT4 2次元モアレパターン(モアレ発生用パターン)
p1〜p8 ピッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Alignment apparatus 2 Vacuum chamber 28a, 28b Light source 28c, 28d Image pick-up part 91, 92 Target object (to-be-joined object)
AL1-AL4, AL11-AL14 Approximate curve (sine curve approximate curve)
BL1, BL2 border CR Central part (non-moire area)
CT, DT rough alignment pattern CX, CY boundary line (center line)
GA, GB, GC, GC1, GC2 Superimposed image LG1-LG8 Line group MR Moire region MT, MT1-MT4 Two-dimensional moire pattern (moire generation pattern)
p1-p8 pitch

Claims (14)

第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、
前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得する画像取得手段と、
前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、
前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段と、
を備え、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、第1の方向において第1のピッチで平行配置される第1のライン群と、前記第1の方向において前記第1のピッチとは異なる第2のピッチで平行配置される第2のライン群とをそれぞれ有し、
前記第1の重畳画像は、
前記第1のパターンの前記第1のライン群と前記第2のパターンの前記第2のライン群との重畳によって生成される第1の周期的な濃度変化を前記第1の方向に有するとともに、
前記第1のパターンの前記第2のライン群と前記第2のパターンの前記第1のライン群との重畳によって生成される第2の周期的な濃度変化をも前記第1の方向に有し、
前記算出手段は、前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像の前記第1の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
An alignment apparatus for performing alignment on both objects of a first object and a second object,
Image acquisition means for acquiring a first superimposed image, which is an overlapping image of the first pattern arranged on the first object and the second pattern arranged on the second object;
Calculation means for calculating a positional shift between the two objects in a predetermined plane based on the first superimposed image;
Position correcting means for relatively driving the two objects to correct the positional deviation;
With
The first pattern and the second pattern include a first line group arranged in parallel at a first pitch in a first direction, and a second line different from the first pitch in the first direction. Each having a second line group arranged in parallel at a pitch of
The first superimposed image is
Having a first periodic density change in the first direction generated by superimposing the first line group of the first pattern and the second line group of the second pattern;
A second periodic density change generated by superimposing the second line group of the first pattern and the first line group of the second pattern also has the first direction in the first direction. ,
The calculation means includes a first approximate curve that approximates the first periodic density change and a second approximate curve that approximates the second periodic density change, respectively, Based on the pixel values at a plurality of positions in the first direction of the image, and based on the positional deviation between the first approximate curve and the second approximate curve, An alignment apparatus that calculates a first positional deviation in the first direction between the first position and the second position.
請求項1に記載のアライメント装置において、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、前記第1の方向とは異なる第2の方向において第3のピッチで平行配置される第3のライン群と、前記第2の方向において前記第3のピッチとは異なる第4のピッチで平行配置される第4のライン群とをそれぞれ有し、
前記第1の重畳画像は、
前記第1のパターンの前記第3のライン群と前記第2のパターンの前記第4のライン群との重畳によって生成される第3の周期的な濃度変化を前記第2の方向に有するとともに、
前記第1のパターンの前記第4のライン群と前記第2のパターンの前記第3のライン群との重畳によって生成される第4の周期的な濃度変化をも前記第2の方向に有し、
前記算出手段は、前記第3の周期的な濃度変化を近似する第3の近似曲線と前記第4の周期的な濃度変化を近似する第4の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像の前記第2の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第3の近似曲線と前記第4の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第2の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to claim 1,
The first pattern and the second pattern include a third group of lines arranged in parallel at a third pitch in a second direction different from the first direction, and the first pattern and the second pattern in the second direction. Each having a fourth line group arranged in parallel at a fourth pitch different from the pitch of 3,
The first superimposed image is
Having a third periodic density change in the second direction generated by superimposing the third line group of the first pattern and the fourth line group of the second pattern;
A fourth periodic density change generated by superimposing the fourth line group of the first pattern and the third line group of the second pattern is also provided in the second direction. ,
The calculating means includes a first approximate curve for approximating the third periodic density change and a fourth approximate curve for approximating the fourth periodic density change, respectively. Based on the pixel values at a plurality of positions in the second direction of the image, and based on the positional deviation between the third approximate curve and the fourth approximate curve, A second positional shift in the second direction is calculated.
請求項2に記載のアライメント装置において、
前記画像取得手段は、前記第1の対象物に配置された第3のパターンと前記第2の対象物に配置された第4のパターンとの重なり画像である第2の重畳画像をも取得し、
前記第3のパターンおよび前記第4のパターンは、第5のライン群と第6のライン群と第7のライン群と第8のライン群とをそれぞれ有し、
前記第5のライン群と前記第6のライン群とは、それぞれ、前記第1の方向において平行配置されるライン群であり、
前記第7のライン群と前記第8のライン群とは、それぞれ、前記第2の方向において平行配置されるライン群であり、
前記第5のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第6のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、
前記第7のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第8のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、
前記第2の重畳画像は、
前記第1の方向および前記第2の方向において、それぞれ、前記第3のパターンと前記第4のパターンとの重畳によって生成される2つの周期的な濃度変化を有し、
前記算出手段は、
前記第1の方向における2つの周期的な濃度変化を表す2つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第3の位置ずれを算出し、
前記第2の方向における2つの周期的な濃度変化を表す2つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第4の位置ずれを算出し、
前記第1の位置ずれと前記第2の位置ずれと前記第3の位置ずれと前記第4の位置ずれとに基づいて、前記両対象物相互間の回転方向の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to claim 2,
The image acquisition unit also acquires a second superimposed image that is an overlapping image of a third pattern arranged on the first object and a fourth pattern arranged on the second object. ,
The third pattern and the fourth pattern have a fifth line group, a sixth line group, a seventh line group, and an eighth line group, respectively.
The fifth line group and the sixth line group are line groups arranged in parallel in the first direction, respectively.
The seventh line group and the eighth line group are each a line group arranged in parallel in the second direction,
The arrangement pitch of the plurality of lines in the fifth line group is different from the arrangement pitch of the plurality of lines in the sixth line group,
The arrangement pitch of the plurality of lines in the seventh line group is different from the arrangement pitch of the plurality of lines in the eighth line group,
The second superimposed image is
In the first direction and the second direction, respectively, two periodic density changes generated by superposition of the third pattern and the fourth pattern,
The calculating means includes
Based on the positional deviation between the two approximate curves representing the two periodic density changes in the first direction, the third positional deviation in the first direction between the two objects is calculated. ,
Based on the displacement between the two approximate curves representing the two periodic density changes in the second direction, a fourth displacement in the second direction between the objects is calculated. ,
Based on the first displacement, the second displacement, the third displacement, and the fourth displacement, a rotational displacement between the two objects is calculated. An alignment device.
請求項2に記載のアライメント装置において、
前記第1の対象物の前記第1のパターンと前記第2の対象物の前記第2のパターンとは、同一の露光用マスクを用いて生成されるパターンであり、
前記第1の対象物と前記第2の対象物とが対向配置される状態において、前記第1の周期的な濃度変化と前記第2の周期的な濃度変化とが前記第1の方向に生成されるとともに、前記第3の周期的な濃度変化と前記第4の周期的な濃度変化とが前記第2の方向に生成されることを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to claim 2,
The first pattern of the first object and the second pattern of the second object are patterns generated using the same exposure mask,
In a state where the first object and the second object are arranged to face each other, the first periodic density change and the second periodic density change are generated in the first direction. And the third periodic density change and the fourth periodic density change are generated in the second direction.
請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第3のライン群と前記第4のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第1の方向における中心を通り且つ前記第2の方向に延びる第1の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第1の重畳画像は、第1の非モアレ領域を有しており、
前記第1の非モアレ領域は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの前記第1の方向における位置ずれに応じて、前記第1の重畳画像内の前記第1の境界線付近において前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、
前記第1のライン群と前記第2のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第2の方向における中心を通り且つ前記第1の方向に延びる第2の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第1の重畳画像は、第2の非モアレ領域をさらに有しており、
前記第2の非モアレ領域は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの前記第2の方向における位置ずれに応じて、前記第1の重畳画像内の前記第2の境界線付近において前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、
前記算出手段は、前記第1の非モアレ領域の前記第1の方向における長さと前記第2の非モアレ領域の前記第2の方向における長さとを求め、前記両対象物相互間の前記第1の方向の位置ずれと前記両対象物相互間の前記第2の方向の位置ずれとに関する概略値を算出するとともに、
前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、
前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第1の重畳画像を再び取得し、
前記算出手段は、前記ラフアライメント動作の後に取得された前記第1の重畳画像に基づいて前記前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線とを求め、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれをさらに算出し、
前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記両対象物相互間の位置ずれを補正することを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The third line group and the fourth line group are a first line extending through the center in the first direction and extending in the second direction in each of the first pattern and the second pattern. Placed across the border of 1,
The first superimposed image has a first non-moire area,
The first non-moire area is in the vicinity of the first boundary line in the first superimposed image in accordance with a positional deviation between the first pattern and the second pattern in the first direction. An area formed by overlapping a line group of the same pitch of both the first pattern and the second pattern;
The first line group and the second line group include a first line extending through the center in the second direction and extending in the first direction in each of the first pattern and the second pattern. Placed across the border of two,
The first superimposed image further includes a second non-moire area,
The second non-moire region is located near the second boundary line in the first superimposed image in accordance with a positional deviation between the first pattern and the second pattern in the second direction. An area formed by overlapping a line group of the same pitch of both the first pattern and the second pattern;
The calculation means obtains a length of the first non-moire region in the first direction and a length of the second non-moire region in the second direction, and the first between the two objects. And calculating a rough value regarding the positional deviation in the direction of the second direction and the positional deviation in the second direction between the two objects.
The position correction means performs a rough alignment operation for correcting the positional deviation by relatively driving the both objects based on the approximate value,
The image acquisition means acquires the first superimposed image again after the rough alignment operation,
The calculation means obtains the first approximate curve and the second approximate curve based on the first superimposed image acquired after the rough alignment operation, and calculates the mutual relationship between the two objects in a predetermined plane. Further calculate the misalignment between
The position correction means, after the rough alignment operation, relatively drives the two objects to correct a positional deviation between the two objects.
請求項2ないし請求項5のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第3のライン群と前記第4のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第1の方向における中心を通り且つ前記第2の方向に延びる第1の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第1のライン群と前記第2のライン群とは、前記第1のパターンと前記第2のパターンとのそれぞれにおいて、前記第2の方向における中心を通り且つ前記第1の方向に延びる第2の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第1の重畳画像は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとの位置ずれに応じて生成される非モアレ領域であって、前記第1の重畳画像内の前記第1の境界線付近または前記第2の境界線付近において前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における同一ピッチのライン群が重畳して形成される非モアレ領域を有しており、
前記算出手段は、前記非モアレ領域の形状に基づいて、前記所定平面内における前記回転方向の位置ずれを、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれの1つとして算出することを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The third line group and the fourth line group are a first line extending through the center in the first direction and extending in the second direction in each of the first pattern and the second pattern. Placed across the border of 1,
The first line group and the second line group include a first line extending through the center in the second direction and extending in the first direction in each of the first pattern and the second pattern. Placed across the border of two,
The first superimposed image is a non-moire region generated according to a positional deviation between the first pattern and the second pattern, and the first boundary line in the first superimposed image A non-moire region formed by overlapping a group of lines having the same pitch in both the first pattern and the second pattern in the vicinity or in the vicinity of the second boundary line;
The calculating means calculates a positional deviation in the rotation direction in the predetermined plane based on a shape of the non-moire area as one of positional deviations between the objects in the predetermined plane. A featured alignment device.
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第1の対象物および前記第2の対象物は、前記第1のパターンと前記第2のパターンとは別にラフアライメント用パターン対を有し、
前記算出手段は、前記ラフアライメント用パターン対を用いて、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれに関する概略値を算出し、
前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、
前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第1の重畳画像を取得し、
前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記第1の重畳画像に基づいて算出される位置ずれを補正することを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The first object and the second object have a rough alignment pattern pair separately from the first pattern and the second pattern,
The calculation means uses the rough alignment pattern pair to calculate a rough value regarding a positional deviation between the two objects in the predetermined plane,
The position correction means performs a rough alignment operation for correcting the positional deviation by relatively driving the both objects based on the approximate value,
The image acquisition means acquires the first superimposed image after the rough alignment operation,
The position correction means drives the both objects relatively after the rough alignment operation, and corrects a positional shift calculated based on the first superimposed image.
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第1の重畳画像は、非合焦状態で撮像された画像であることを特徴とするアライメント装置。
In the alignment apparatus in any one of Claim 1 thru | or 7,
The alignment apparatus according to claim 1, wherein the first superimposed image is an image captured in an out-of-focus state.
請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記画像取得手段は、前記両対象物が近接対向配置された状態で、前記両対象物を透過する透過光を用いて前記第1の重畳画像と前記第2の重畳画像とを取得することを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The image acquisition means acquires the first superimposed image and the second superimposed image using transmitted light that passes through both objects in a state where the objects are close to each other. A featured alignment device.
請求項2ないし請求項9のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、それぞれ、前記第1の方向および前記第2の方向を対角線方向とする略菱形形状を有することを特徴とするアライメント装置。
The alignment apparatus according to any one of claims 2 to 9,
The alignment apparatus, wherein the first pattern and the second pattern each have a substantially rhombus shape in which the first direction and the second direction are diagonal directions.
第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、
a)前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得するステップと、
b)前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、
c)前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップと、
を備え、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、第1の方向において第1のピッチで平行配置される第1のライン群と、前記第1の方向において前記第1のピッチとは異なる第2のピッチで平行配置される第2のライン群とをそれぞれ有し、
前記第1の重畳画像は、
前記第1のパターンの前記第1のライン群と前記第2のパターンの前記第2のライン群との重畳によって生成される第1の周期的な濃度変化を前記第1の方向に有するとともに、
前記第1のパターンの前記第2のライン群と前記第2のパターンの前記第1のライン群との重畳によって生成される第2の周期的な濃度変化をも前記第1の方向に有し、
前記ステップb)は、
b−1)前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像の前記第1の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、
b−2)前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出するステップと、
を有することを特徴とするアライメント方法。
An alignment method for performing alignment on both objects of a first object and a second object,
a) obtaining a first superimposed image that is an overlapping image of the first pattern arranged on the first object and the second pattern arranged on the second object;
b) calculating a positional deviation between the two objects in a predetermined plane based on the first superimposed image;
c) correcting the displacement by relatively driving both objects;
With
The first pattern and the second pattern include a first line group arranged in parallel at a first pitch in a first direction, and a second line different from the first pitch in the first direction. Each having a second line group arranged in parallel at a pitch of
The first superimposed image is
Having a first periodic density change in the first direction generated by superimposing the first line group of the first pattern and the second line group of the second pattern;
A second periodic density change generated by superimposing the second line group of the first pattern and the first line group of the second pattern also has the first direction in the first direction. ,
Said step b)
b-1) A first approximated curve that approximates the first periodic density change and a second approximated curve that approximates the second periodic density change, respectively. Obtaining based on pixel values at a plurality of positions in the first direction;
b-2) calculating a first positional shift in the first direction between the two objects based on a positional shift between the first approximate curve and the second approximate curve. When,
An alignment method comprising:
請求項11に記載のアライメント方法を用いて生成された半導体装置。 A semiconductor device produced using the alignment method according to claim 11. 第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、
前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得する画像取得手段と、
前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、
前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段と、
を備え、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される2つのライン群を有し、
前記第1の重畳画像は、
前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第1および第2の周期的な濃度変化を第1の方向に有するとともに、
前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第3および第4の周期的な濃度変化を前記第1の方向とは異なる第2の方向に有し、
前記算出手段は、
前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線と前記第3の周期的な濃度変化を近似する第3の近似曲線と前記第4の周期的な濃度変化を近似する第4の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、
前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出し、
前記第3の近似曲線と前記第4の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第2の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
An alignment apparatus for performing alignment on both objects of a first object and a second object,
Image acquisition means for acquiring a first superimposed image, which is an overlapping image of the first pattern arranged on the first object and the second pattern arranged on the second object;
Calculation means for calculating a positional shift between the two objects in a predetermined plane based on the first superimposed image;
Position correcting means for relatively driving the two objects to correct the positional deviation;
With
Each of the first pattern and the second pattern has two line groups arranged at different predetermined pitches,
The first superimposed image is
Having first and second periodic density changes in the first direction generated by superimposing lines of different pitches in both the first pattern and the second pattern;
A third direction and a fourth periodic density change generated by superimposing lines having different pitches in both the first pattern and the second pattern are different from the first direction. Have
The calculating means includes
A first approximation curve that approximates the first periodic density change, a second approximate curve that approximates the second periodic density change, and a third that approximates the third periodic density change. And the fourth approximate curve that approximates the fourth periodic density change based on pixel values at a plurality of positions in the first superimposed image, respectively,
Calculating a first positional shift in the first direction between the two objects based on a positional shift between the first approximate curve and the second approximate curve;
A second positional shift in the second direction between the two objects is calculated based on a positional shift between the third approximate curve and the fourth approximate curve. Alignment device.
第1の対象物と第2の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、
a)前記第1の対象物に配置された第1のパターンと前記第2の対象物に配置された第2のパターンとの重なり画像である第1の重畳画像を取得するステップと、
b)前記第1の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、
c)前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップと、
を備え、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される2つのライン群を有し、
前記第1の重畳画像は、
前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第1および第2の周期的な濃度変化を第1の方向に有するとともに、
前記第1のパターンと前記第2のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第3および第4の周期的な濃度変化を前記第1の方向とは異なる第2の方向に有し、
前記ステップb)は、
b−1)前記第1の周期的な濃度変化を近似する第1の近似曲線と前記第2の周期的な濃度変化を近似する第2の近似曲線と前記第3の周期的な濃度変化を近似する第3の近似曲線と前記第4の周期的な濃度変化を近似する第4の近似曲線とを、それぞれ、前記第1の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、
b−2)前記第1の近似曲線と前記第2の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第1の方向における第1の位置ずれを算出するステップと、
b−3)前記第3の近似曲線と前記第4の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第2の方向における第2の位置ずれを算出するステップと、
を有することを特徴とするアライメント方法。
An alignment method for performing alignment on both objects of a first object and a second object,
a) obtaining a first superimposed image that is an overlapping image of the first pattern arranged on the first object and the second pattern arranged on the second object;
b) calculating a positional deviation between the two objects in a predetermined plane based on the first superimposed image;
c) correcting the displacement by relatively driving both objects;
With
Each of the first pattern and the second pattern has two line groups arranged at different predetermined pitches,
The first superimposed image is
Having first and second periodic density changes in the first direction generated by superimposing lines of different pitches in both the first pattern and the second pattern;
A third direction and a fourth periodic density change generated by superimposing lines having different pitches in both the first pattern and the second pattern are different from the first direction. Have
Said step b)
b-1) A first approximate curve that approximates the first periodic density change, a second approximate curve that approximates the second periodic density change, and the third periodic density change. Obtaining a third approximate curve to be approximated and a fourth approximate curve to approximate the fourth periodic density change based on pixel values at a plurality of positions in the first superimposed image, respectively. When,
b-2) calculating a first positional shift in the first direction between the two objects based on a positional shift between the first approximate curve and the second approximate curve. When,
b-3) calculating a second positional shift in the second direction between the two objects based on a positional shift between the third approximate curve and the fourth approximate curve. When,
An alignment method comprising:
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