JP5441633B2 - Mark recognition device - Google Patents
Mark recognition device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5441633B2 JP5441633B2 JP2009261358A JP2009261358A JP5441633B2 JP 5441633 B2 JP5441633 B2 JP 5441633B2 JP 2009261358 A JP2009261358 A JP 2009261358A JP 2009261358 A JP2009261358 A JP 2009261358A JP 5441633 B2 JP5441633 B2 JP 5441633B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mark
- marks
- gravity
- alignment
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 70
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 15
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 54
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 40
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000012567 pattern recognition method Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、マーク認識装置に関する。 The present invention relates to a mark recognition apparatus.
従来、プリント配線板に所定の配線パターンを描画する装置として、フォトリソグラフィー技術を利用した露光装置が種々提案されている。上記のような露光装置としては、例えば、フォトレジストが塗布された基板上に光ビームを主走査および副走査方向に走査させると共に、その光ビームを、配線パターンを表す画像データに基づいて変調することにより配線パターンを描画するデジタル露光装置が提案されている。 Conventionally, various exposure apparatuses using photolithography technology have been proposed as apparatuses for drawing a predetermined wiring pattern on a printed wiring board. As an exposure apparatus as described above, for example, a light beam is scanned in a main scanning direction and a sub scanning direction on a substrate coated with a photoresist, and the light beam is modulated based on image data representing a wiring pattern. Thus, there has been proposed a digital exposure apparatus that draws a wiring pattern.
デジタル露光装置により描画されるプリント配線板の配線パターンは、益々高精細化が進む傾向にある。配線パターンは基板に対して予め設定された位置に描画される。しかしながら、多層プリント配線板を形成するような場合には、予め設定された位置に各層の配線パターンを描画したのでは、各層の配線パターンの描画位置ずれが生じる虞がある。このため、各層の配線パターンの位置合わせ(アライメント)を高精度に行う必要がある。 The wiring pattern of a printed wiring board drawn by a digital exposure apparatus tends to have higher definition. The wiring pattern is drawn at a preset position with respect to the substrate. However, in the case of forming a multilayer printed wiring board, if the wiring pattern of each layer is drawn at a preset position, the drawing position of the wiring pattern of each layer may be shifted. For this reason, it is necessary to perform alignment (alignment) of the wiring pattern of each layer with high accuracy.
デジタル露光装置に限らずアナログ露光装置にいても、高精度なアライメントは必要である。アライメントを高精度に行うために、設計値に基づいて各層の基板にアライメントマークを設け、描画露光の際にこのアライメントマークの位置を検出し、検出された位置情報(読取値)と設計値とに基づいて補正量を求め、得られた補正量に応じて配線パターンの描画位置を補正する露光装置が種々提案されている。 High-precision alignment is necessary not only for digital exposure apparatuses but also for analog exposure apparatuses. In order to perform alignment with high accuracy, an alignment mark is provided on the substrate of each layer based on the design value, and the position of the alignment mark is detected at the time of drawing exposure. The detected position information (read value) and the design value Various exposure apparatuses have been proposed in which a correction amount is obtained based on the above, and the drawing position of the wiring pattern is corrected according to the obtained correction amount.
アライメントマークとしては、スルーホール等の「貫通孔」とレーザビア等の「非貫通孔(描画面に開口した有底孔)」とがある。スルーホールは、ドリルによる穴開け等、基板が機械的に穿孔されて形成される。一方、レーザビアは、レーザ加工による穴開け等により形成されるので、その直径を100μm〜200μm程度まで小さくすることができる。しかしながら、アライメントマークが小さくなるほど、ノイズの影響を受け易くなり、検出精度が低下する。即ち、安定に検出することが困難となる。 The alignment marks include “through holes” such as through holes and “non-through holes (bottomed holes opened in the drawing surface)” such as laser vias. The through hole is formed by mechanically drilling the substrate, such as drilling. On the other hand, since the laser via is formed by drilling or the like by laser processing, the diameter can be reduced to about 100 μm to 200 μm. However, the smaller the alignment mark, the more susceptible to noise and the lower the detection accuracy. That is, it becomes difficult to detect stably.
特許文献1には、アライメントマークを複数のマークの集合体として構成するものが提案されている。このようにアライメントマークを複数のマークの集合体から構成することで、アライメントマークの一部が欠損していても全体に与える影響は少なくなるため、精度の高いアライメントが行える効果を有する構成としている。 Patent Document 1 proposes an alignment mark that is configured as an aggregate of a plurality of marks. Since the alignment mark is composed of an assembly of a plurality of marks in this manner, even if a part of the alignment mark is missing, the influence on the whole is reduced. .
また、特許文献2には、基板に形成するアライメントマークを、貫通孔と貫通孔より小さい複数の非貫通孔とで構成するものが提案されている。このように2種類のアライメントマークを用いることで、欠損や形成位置ずれ等の貫通孔及び非貫通孔の構成による影響が、アライメントに直接的に反映されない構成としている。 Patent Document 2 proposes that an alignment mark formed on a substrate is constituted by a through hole and a plurality of non-through holes smaller than the through holes. By using two types of alignment marks in this manner, the influence of the configuration of the through-holes and non-through-holes such as defects and formation position deviations is not directly reflected in the alignment.
特許文献1及び特許文献2に記載の技術は、アライメントマークを複数のマークの集合体から構成することで、一部に欠損があっても全体に与える影響は少なくなるとしている。しかしながら、一部のマークが欠落することで、或いはノイズがマークとして誤認識されることで、アライメントマークの検出された基準点(中心点や重心)が、真の基準点からずれるという問題は依然として解決されていない。 According to the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the alignment mark is constituted by an assembly of a plurality of marks, so that even if there is a defect in part, the influence on the whole is reduced. However, there is still a problem that the reference point (center point or center of gravity) detected by the alignment mark is deviated from the true reference point due to missing some marks or misrecognizing noise as a mark. It has not been solved.
本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、アライメントマークを複数のマークの集合体から構成した場合にも、アライメントマークの正確な基準点を算出することができる、マーク認識装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to calculate an accurate reference point of an alignment mark even when the alignment mark is composed of an assembly of a plurality of marks. Another object is to provide a mark recognition device.
上記目的を達成するために本発明のマーク認識装置に係る発明は、設計情報に基づいて対象物に付された複数のマークから所定数以上のマークの位置を各々検出する検出手段と、前記検出手段で検出された前記所定数以上のマークの位置に基づいて、前記所定数以上のマークからなる集合体の仮重心位置を推定する推定手段と、前記検出手段で検出された前記所定数以上のマークから前記仮重心位置の推定に寄与したマークを検出マーク群として抽出する第1の抽出手段と、前記設計情報に基づいた複数のマークから前記第1の抽出手段で抽出された検出マーク群のマークの各々に対応するマークをアライメントマーク群として抽出する第2の抽出手段と、前記アライメントマーク群のマークの各々を前記検出マーク群のマークの各々に最も一致するように前記アライメントマーク群のマークの位置の各々を変更させたマーク群から、前記検出マーク群のマークの各々によって定まる基準点を算出する基準位置算出手段と、を含んで構成されてことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to the mark recognition apparatus of the present invention comprises a detection means for detecting positions of a predetermined number or more of marks from a plurality of marks attached to an object based on design information, and the detection Estimation means for estimating a temporary center of gravity position of an assembly composed of the predetermined number or more of the marks based on the positions of the predetermined number or more of the marks detected by the means; and the predetermined number or more of the detection means detected by the detection means A first extraction unit that extracts a mark that contributes to the estimation of the provisional center of gravity position from a mark as a detection mark group; and a detection mark group that is extracted from the plurality of marks based on the design information by the first extraction unit. Second extraction means for extracting a mark corresponding to each of the marks as an alignment mark group, and each of the marks in the alignment mark group is the most similar to each of the marks in the detection mark group Reference position calculation means for calculating a reference point determined by each mark of the detection mark group from a mark group in which each of the mark positions of the alignment mark group is changed so as to match. It is characterized by.
上記のマーク認識装置において、前記基準位置算出手段を、前記アライメントマーク群のマークの各々を前記検出マーク群のマークの各々に最も一致させるための回転角度及び拡縮倍率を最小二乗法により算出する第1の算出手段と、前記アライメントマーク群のマークの位置を前記第1の算出手段で算出された回転角度及び拡縮倍率で変更させたマーク群から前記検出マーク群のマークの各々によって定まる基準点を算出する第2の算出手段と、を含んで構成してもよい。 In the mark recognition apparatus, the reference position calculation means calculates a rotation angle and an enlargement / reduction ratio for making each of the marks of the alignment mark group best match each of the marks of the detection mark group by a least square method. And a reference point determined by each of the marks of the detection mark group from the mark group in which the position of the mark of the alignment mark group is changed by the rotation angle and the scaling factor calculated by the first calculation unit. And a second calculating means for calculating.
上記のマーク認識装置において、前記推定手段は、予め定められた領域を複数に分割して形成された複数の投票空間を用い、前記検出手段で検出された前記所定数以上のマークの位置に基づいて、前記所定数以上のマークからなる集合体の重心が存在すると仮定される投票領域に投票し、投票数が最も多い投票空間の位置を、前記所定数以上のマークからなる集合体の仮重心位置が存在する位置として推定してもよい。 In the mark recognition apparatus, the estimation means uses a plurality of voting spaces formed by dividing a predetermined region into a plurality of areas, and is based on the positions of the predetermined number of marks or more detected by the detection means. Voting in a voting area where the center of gravity of the aggregate composed of the predetermined number or more marks is assumed to exist, and the temporary centroid of the aggregate composed of the predetermined number or more You may estimate as a position where a position exists.
上記のマーク認識装置において、前記推定手段は、前記投票数が最も多い投票空間が複数ある場合には、前記マークの位置と重ならない投票空間の位置を、前記仮重心位置が存在する位置として推定してもよい。 In the mark recognition apparatus, when there are a plurality of voting spaces having the largest number of votes, the estimation unit estimates a position of the voting space that does not overlap with the position of the mark as a position where the temporary centroid position exists. May be.
上記のマーク認識装置において、前記推定手段は、前記投票数が最も多い投票空間が複数ある場合には、前記仮重心位置が存在する位置は推定不能としてもよい。 In the mark recognizing device, the estimation unit may not be able to estimate a position where the provisional gravity center position exists when there are a plurality of voting spaces having the largest number of votes.
本発明に係るマーク認識装置によれば、アライメントマークを複数のマークの集合体から構成した場合にも、アライメントマークの正確な基準点を算出することができる、という効果がある。 According to the mark recognition device of the present invention, there is an effect that an accurate reference point of an alignment mark can be calculated even when the alignment mark is constituted by an assembly of a plurality of marks.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例を説明する。この実施の形態では、本発明に係るマーク認識装置を備えた露光装置の例を説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an example of an exposure apparatus provided with a mark recognition apparatus according to the present invention will be described.
<露光装置の概略構成>
図1は、本発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。この露光装置は、複数の配線パターン等の画像を1枚の基板上に描画露光する装置であって、多層プリント配線板等の多層基板の各層の配線パターンを描画露光する装置である。なお、本実施の形態では、単層の基板を対象とすることもできる。また、基板は、表示装置用のフィルタや半導体等の各種構造体であってもよい。
<Schematic configuration of exposure apparatus>
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. This exposure apparatus is an apparatus that draws and exposes images such as a plurality of wiring patterns on a single substrate, and is an apparatus that draws and exposes wiring patterns of each layer of a multilayer substrate such as a multilayer printed wiring board. Note that in this embodiment, a single-layer substrate can also be a target. The substrate may be various structures such as a filter for a display device and a semiconductor.
露光装置10は、図1に示すように、基板12を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ14を備えている。そして、4本の脚部16に支持された厚い板状の設置台18の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド20が設置されている。移動ステージ14は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド20によって往復移動可能に支持されている。 As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 10 includes a flat moving stage 14 that holds the substrate 12 by adsorbing the substrate 12 to the surface. Two guides 20 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-like installation table 18 supported by the four legs 16. The moving stage 14 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by the guide 20 so as to be reciprocally movable.
設置台18の中央部には、移動ステージ14の移動経路を跨ぐようにコの字状のゲート22が設けられている。コの字状のゲート22の端部の各々は、設置台18の両側面に固定されている。このゲート22を挟んで一方の側にはスキャナ24が設けられ、他方の側には複数のカメラ26が設けられている。これら複数のカメラ26は、基板12の先端および後端と、基板12に設けられた複数のアライメントマーク(図1では図示せず)とを検出する。この例では、3台のカメラ26が設けられている。なお、アライメントマークについては後述する。 A U-shaped gate 22 is provided at the center of the installation table 18 so as to straddle the moving path of the moving stage 14. Each end of the U-shaped gate 22 is fixed to both side surfaces of the installation base 18. A scanner 24 is provided on one side of the gate 22 and a plurality of cameras 26 are provided on the other side. The plurality of cameras 26 detect the front and rear ends of the substrate 12 and a plurality of alignment marks (not shown in FIG. 1) provided on the substrate 12. In this example, three cameras 26 are provided. The alignment mark will be described later.
スキャナ24およびカメラ26はゲート22に各々取り付けられて、移動ステージ14の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ24およびカメラ26は、これらを制御する後述するコントローラに接続されている。図2は露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。また、図3(A)は基板の露光面上に形成される露光済み領域を示す平面図であり、図3(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す平面図である。スキャナ24は、図2及び図3(B)に示すように、2行5列の略マトリックス状に配列された10個の露光ヘッド30(30A〜30J)を備えている。 The scanner 24 and the camera 26 are respectively attached to the gate 22 and fixedly arranged above the moving path of the moving stage 14. The scanner 24 and the camera 26 are connected to a controller (described later) that controls them. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the scanner of the exposure apparatus. FIG. 3A is a plan view showing an exposed area formed on the exposure surface of the substrate, and FIG. 3B is a plan view showing an arrangement of exposure areas by each exposure head. As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 24 includes ten exposure heads 30 (30A to 30J) arranged in a substantially matrix of 2 rows and 5 columns.
各露光ヘッド30の内部には、入射された光ビームを空間変調する空間光変調素子(SLM)であるミラーデバイス(図示せず)が設けられている。本実施の形態では、ミラーデバイスとして、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD:登録商標)に代表される反射型の空間光変調素子を用いている。なお、DMD(登録商標)以外の他のSLMを採用することも可能である。 Each exposure head 30 is provided with a mirror device (not shown) which is a spatial light modulation element (SLM) that spatially modulates an incident light beam. In this embodiment, a reflective spatial light modulation element typified by a digital micromirror device (DMD: registered trademark) is used as the mirror device. It is also possible to employ other SLMs other than DMD (registered trademark).
ミラーデバイスは、その画素列方向が走査方向と所定の傾斜角度θをなすように取り付けられている。したがって、各露光ヘッド30による露光エリア32は、図3(A)及び(B)に示すように、走査方向に対して傾斜角θで傾斜した矩形状のエリアとなる。移動ステージ14の移動に伴い、基板12には露光ヘッド30ごとに帯状の露光済み領域34が形成される。 The mirror device is mounted such that the pixel column direction forms a predetermined inclination angle θ with the scanning direction. Accordingly, as shown in FIGS. 3A and 3B, the exposure area 32 by each exposure head 30 is a rectangular area inclined at an inclination angle θ with respect to the scanning direction. Along with the movement of the moving stage 14, a strip-shaped exposed region 34 is formed on the substrate 12 for each exposure head 30.
露光ヘッド30の各々に設けられたミラーデバイスは、マイクロミラー単位でオン/オフ制御され、基板12には、ミラーデバイスのマイクロミラーに対応したドットパターン(黒/白)が露光される。露光エリア32は、2次元配列されたドットによって形成される。二次元配列のドットパターンは、走査方向に対して傾斜されていることで、走査方向に並ぶドットが、走査方向と交差する方向に並ぶドット間を通過するようになっており、高解像度化を図ることができる。 The mirror devices provided in each of the exposure heads 30 are on / off controlled in units of micromirrors, and the substrate 12 is exposed to a dot pattern (black / white) corresponding to the micromirrors of the mirror device. The exposure area 32 is formed by two-dimensionally arranged dots. The two-dimensional dot pattern is inclined with respect to the scanning direction, so that dots arranged in the scanning direction pass between dots arranged in the direction intersecting the scanning direction. Can be planned.
<露光装置の電気的構成>
次に、本実施の形態に係る露光装置の電気的構成について説明する。
図4は露光装置の電気制御系の構成を示すブロック図である。
露光装置10は、図4に示すように、CAM(Computer Aided Manufacturing)ステーションを有するデータ作成装置40から出力された、露光対象の配線パターンを表わすベクトルデータを受け付け、このベクトルデータをラスターデータ(ビットマップデータ)に変換するラスター変換処理部50、基板12上に設けられたアライメントマークの「設定位置情報」等が記憶される基準位置記憶手段52、カメラ26により検出されたアライメントマークの位置を示す「検出位置情報」等に基づいて描画位置を補正する描画位置補正手段54、描画位置補正手段54により補正された描画位置に基づいて配線パターン(描画領域)のラスターデータを補正して補正済画像データを生成する画像データ補正手段56、画像データ補正手段56により変換された補正済画像データに基づいて露光ヘッド30を駆動制御する描画制御部58、移動ステージ14を駆動制御するステージ制御部60、及び本露光装置全体を制御するコントローラ70を備えている。
<Electrical configuration of exposure apparatus>
Next, the electrical configuration of the exposure apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the electric control system of the exposure apparatus.
As shown in FIG. 4, the exposure apparatus 10 receives vector data representing a wiring pattern to be exposed, which is output from a data creation apparatus 40 having a CAM (Computer Aided Manufacturing) station, and receives the vector data as raster data (bits). Raster conversion processing unit 50 for converting to (map data), reference position storage means 52 for storing “setting position information” of the alignment mark provided on the substrate 12, and the position of the alignment mark detected by the camera 26 A drawing position correcting unit 54 that corrects the drawing position based on “detected position information” and the like, and a corrected image obtained by correcting the raster data of the wiring pattern (drawing region) based on the drawing position corrected by the drawing position correcting unit 54 The image data correction means 56 for generating data and the data converted by the image data correction means 56 Was corrected image rendering control unit 58 that drives and controls the exposure head 30 on the basis of the data, and a controller 70 for controlling the entire stage control unit 60, and the exposure apparatus for driving and controlling the moving stage 14.
本実施の形態では、主に、複数のマークの集合体から構成されたアライメントマークの正確な基準点を算出するマーク認識手法について説明する。描画位置補正手段54は、集合体から構成されたアライメントマークの位置を検出するマーク認識装置55を含んで構成されている。マーク認識装置55は、カメラ26により撮像された撮像画像から各マークを検出して、アライメントマークの基準点の位置を示す「検出位置情報」を取得する。また、後述する通り、本実施の形態では、2種類のアライメントマークを使用する(図5参照)。従って、基準位置記憶手段52には、2種類のアライメントマークに関する設定位置情報が記憶されている。 In the present embodiment, a mark recognition method for calculating an accurate reference point of an alignment mark mainly composed of an assembly of a plurality of marks will be described. The drawing position correction means 54 includes a mark recognition device 55 that detects the position of the alignment mark formed from the aggregate. The mark recognition device 55 detects each mark from the captured image captured by the camera 26 and acquires “detected position information” indicating the position of the reference point of the alignment mark. As will be described later, in this embodiment, two types of alignment marks are used (see FIG. 5). Accordingly, the reference position storage means 52 stores set position information regarding two types of alignment marks.
基準位置記憶手段52には、標準的な基板12におけるアライメントマークの位置を表す「マーク位置情報」が予め記憶されている。マーク位置情報は設計値であり、基板12にアライメントマークを設ける際に予め定められた値である。マーク位置情報としては、アライメントマークの重心位置の座標値、アライメントマークと周辺との境界を表す特徴点の座標値(例えば、アライメントマークが三角形の場合は各頂点の座標値)、アライメントマークを代表する代表点の座標値(例えば、アライメントマークが十字の場合は交点の座標値)など、種々の値を用いることができる。本実施の形態では、一例として、マーク位置情報が、アライメントマークの重心位置の座標値を表す場合について説明する。 In the reference position storage means 52, “mark position information” representing the position of the alignment mark on the standard substrate 12 is stored in advance. The mark position information is a design value and is a predetermined value when the alignment mark is provided on the substrate 12. As the mark position information, the coordinate value of the center of gravity of the alignment mark, the coordinate value of the feature point representing the boundary between the alignment mark and the periphery (for example, the coordinate value of each vertex when the alignment mark is a triangle), and the alignment mark are representative Various values such as the coordinate value of the representative point to be performed (for example, the coordinate value of the intersection when the alignment mark is a cross) can be used. In the present embodiment, as an example, a case will be described in which the mark position information represents the coordinate value of the center of gravity position of the alignment mark.
また、基準位置記憶手段52には、テンプレートマッチング等のパターン認識手法によりマークを検出するために、アライメントマークの形状を表わす「マーク形状情報」が予め記憶されている。アライメントマークが複数のマークの集合体から構成される場合には、各マークの形状を表わす「マーク形状情報」が予め記憶されている。マーク形状情報は、例えば、テンプレートマッチングに使用するマークの画像情報等である。 The reference position storage means 52 stores “mark shape information” representing the shape of the alignment mark in advance in order to detect the mark by a pattern recognition method such as template matching. When the alignment mark is composed of an assembly of a plurality of marks, “mark shape information” representing the shape of each mark is stored in advance. The mark shape information is, for example, image information of a mark used for template matching.
その他、基準位置記憶手段52には、配線パターンが形成される描画領域を設定するための「描画位置情報」、ずれ量の上限値を定めるしきい値情報として「許容誤差閾値情報」等が、予め記憶されている。ここで「ずれ量」とは、アライメントマークの設定位置を補正して得られる補正後位置の検出位置からのずれ量(誤差)である。各マークの補正後の位置が検出位置に完全に重なる確率は低く、各マークの補正後の位置は検出位置から各々ずれる。アライメントマークの設定位置を補正するための「補正量」は、上記の「設定位置情報」及び「検出位置情報」に基づいて算出される。 In addition, the reference position storage means 52 includes “drawing position information” for setting a drawing area in which a wiring pattern is formed, “allowable error threshold information” as threshold information for determining an upper limit value of the shift amount, and the like. Stored in advance. Here, the “shift amount” is a shift amount (error) from the detected position of the corrected position obtained by correcting the set position of the alignment mark. The probability that the corrected position of each mark completely overlaps the detected position is low, and the corrected position of each mark is shifted from the detected position. The “correction amount” for correcting the set position of the alignment mark is calculated based on the above “set position information” and “detected position information”.
ここで「補正量」とは、例えば、X方向シフト補正量「ΔX」、Y方向シフト補正量「ΔY」、回転補正量「θ」、X方向のスケール比補正量「ΔkX」、 及びY方向のスケール比補正量「ΔkY」等の各種の補正パラメータである。これらの補正パラメータは、従来公知の方法により求めることができる。なお、補正パラメータは、補正方法に応じて適宜選択される。 Here, the “correction amount” means, for example, an X-direction shift correction amount “ΔX”, a Y-direction shift correction amount “ΔY”, a rotation correction amount “θ”, an X-direction scale ratio correction amount “Δk X ”, and Y Various correction parameters such as a direction scale ratio correction amount “Δk Y ”. These correction parameters can be obtained by a conventionally known method. The correction parameter is appropriately selected according to the correction method.
なお、マーク位置情報、マーク形状情報、描画位置情報及び許容誤差閾値情報の各々は、ユーザにより設定可能である。例えば、マーク位置情報、マーク形状情報及び描画位置情報は、標準的な基板12をカメラ26により撮影した撮像画像から取得して設定するようにしてもよい。許容誤差閾値情報は、所定の補正量を用いて補正した場合の歩留り率など、実際に蓄積されたデータから取得して設定するようにしてもよい。 Each of the mark position information, mark shape information, drawing position information, and allowable error threshold information can be set by the user. For example, the mark position information, mark shape information, and drawing position information may be acquired and set from a captured image obtained by photographing the standard substrate 12 with the camera 26. The permissible error threshold information may be acquired and set from actually accumulated data such as a yield rate when corrected using a predetermined correction amount.
<アライメントマーク>
ここで、アライメントマークについて説明する。図5(A)は基板に設けられるアライメントマークを説明するための平面図である。図5(B)は図5(A)の点線に沿った断面図である。図5(C)はアライメントマークの一例を示す図である。
<Alignment mark>
Here, the alignment mark will be described. FIG. 5A is a plan view for explaining alignment marks provided on the substrate. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the dotted line in FIG. FIG. 5C is a diagram illustrating an example of an alignment mark.
図5(A)に示すように、本実施の形態では、平面視が矩形状の基板12を用いている。矩形状の基板12の4つの頂点をB1〜B4とする。基板12の表面の一点鎖線で囲まれた平面視が矩形状の描画領域24Aに、配線パターンが形成される。描画領域の描画位置を特定するために、予め設定されたアライメントマークのマーク位置情報及びマーク形状情報に基づいて、基板12には複数のアライメントマークが設けられている。 As shown in FIG. 5A, in the present embodiment, a substrate 12 having a rectangular shape in plan view is used. The four vertices of the rectangular substrate 12 are designated as B 1 to B 4 . A wiring pattern is formed in the drawing region 24A that is rectangular in plan view surrounded by the alternate long and short dash line on the surface of the substrate 12. In order to specify the drawing position of the drawing area, a plurality of alignment marks are provided on the substrate 12 based on mark position information and mark shape information set in advance.
矩形状の基板12の4隅の各々には、平面視が円形の孔である第1アライメントマークDM1〜DM4が設けられている。基板12には合計4個の第1アライメントマークDM1〜DM4が設けられている。なお、第1アライメントマークDM1〜DM4の各々を区別する必要がない場合には、第1アライメントマークDMと総称する。第1アライメントマークDMの中央に図示された点は、第1アライメントマークDMの重心点である。この重心点の座標値が、第1アライメントマークDMの位置を表す位置情報となる。 In each of the four corners of the rectangular substrate 12, first alignment marks DM 1 to DM 4 that are circular holes in plan view are provided. The substrate 12 is provided with a total of four first alignment marks DM 1 to DM 4 . Note that the first alignment marks DM are collectively referred to as the first alignment marks DM when it is not necessary to distinguish each of the first alignment marks DM 1 to DM 4 . The point illustrated in the center of the first alignment mark DM is the center of gravity of the first alignment mark DM. The coordinate value of the barycentric point is position information representing the position of the first alignment mark DM.
また、矩形状の描画領域24Aの4隅の各々には、平面視が円形の4個のマークを正方形の各頂点に配置した、第2アライメントマークLM1〜LM4が設けられている。基板12には合計4個の第2アライメントマークLM1〜LM4が設けられている。なお、第2アライメントマークLM1〜LM4の各々を区別する必要がない場合には、第2アライメントマークLMと総称する。 In addition, second alignment marks LM 1 to LM 4 are provided at each of the four corners of the rectangular drawing region 24A, in which four marks that are circular in plan view are arranged at the vertices of the square. The substrate 12 is provided with a total of four second alignment marks LM 1 to LM 4 . Note that when there is no need to distinguish each of the second alignment marks LM 1 to LM 4 , they are collectively referred to as a second alignment mark LM.
図5(C)に示すように、第2アライメントマークLMの中央に図示された点は、第2アライメントマークLMを構成する4個のマークM1〜M4の重心点Gである。マークM1〜M4の各々を区別する必要がない場合には、マークMと総称する。この重心点Gの座標値が、第2アライメントマークLMの位置を表す位置情報となる。マークMの各々は、直径が100μm〜200μm程度と非常に小さい。このため、撮像画像上のノイズがマークとして誤検出され易い。 As shown in FIG. 5C, the point illustrated in the center of the second alignment mark LM is the barycentric point G of the four marks M 1 to M 4 constituting the second alignment mark LM. When it is not necessary to distinguish each of the marks M 1 to M 4 , they are collectively referred to as a mark M. The coordinate value of the barycentric point G is position information representing the position of the second alignment mark LM. Each of the marks M has a very small diameter of about 100 μm to 200 μm. For this reason, noise on the captured image is easily erroneously detected as a mark.
図5(B)に示すように、基板12が、第1の層12A上に、第2の層12Bが積層された多層基板であるとする。第1アライメントマークDMは、基板12を貫通する貫通孔であり、ドリルによる穴開け等で基板12が機械的に穿孔されて形成されている。第1アライメントマークDMは、いわゆるスルーホールである。第2アライメントマークLMは、基板12の描画面に開口した有底孔(凹部)であり、レーザ加工による穴開け等で、基板12の第1の層12Aが露出するように、第2の層12Bが穿孔されて形成されている。第2アライメントマークLMは、いわゆるレーザビアである。 As shown in FIG. 5B, it is assumed that the substrate 12 is a multilayer substrate in which the second layer 12B is stacked on the first layer 12A. The first alignment mark DM is a through-hole penetrating the substrate 12, and is formed by mechanically drilling the substrate 12 by drilling or the like. The first alignment mark DM is a so-called through hole. The second alignment mark LM is a bottomed hole (concave portion) opened in the drawing surface of the substrate 12, and the second layer so that the first layer 12A of the substrate 12 is exposed by drilling by laser processing or the like. 12B is formed by perforation. The second alignment mark LM is a so-called laser via.
上記では、第1アライメントマークDMをドリルによる穴開け等で形成されたスルーホールとし、第2アライメントマークLMをレーザ加工による穴開け等で形成されたレーザビアとする例について説明したが、アライメントマークは上記の形態に限定される訳ではない。例えば、第1アライメントマークDM及び第2アライメントマークLMとしては、ランド、ビア、エッチングマークなどを、適宜、用いることができる。また、多層基板の場合には、パターン画像が形成される層に既に形成されている回路パターンの一部を、アライメントマークとして利用するようにしてもよい。 In the above description, an example in which the first alignment mark DM is a through hole formed by drilling or the like and the second alignment mark LM is a laser via formed by laser processing or the like has been described. It is not necessarily limited to the above form. For example, as the first alignment mark DM and the second alignment mark LM, lands, vias, etching marks, and the like can be used as appropriate. In the case of a multilayer substrate, a part of the circuit pattern already formed on the layer on which the pattern image is formed may be used as an alignment mark.
また、上記では、平面視が円形の第1アライメントマークDMが設けられ、平面視が円形の4個のマークを正方形の各頂点に配置した第2アライメントマークLMが設けられる例について説明したが、一方のアライメントマークが複数のマークの集合体から構成されていればよく、アライメントマークは上記の形態に限定される訳ではない。 In the above description, an example in which the first alignment mark DM having a circular plan view is provided and the second alignment mark LM in which four marks having a circular plan view are arranged at each vertex of the square has been described. One alignment mark only needs to be composed of an aggregate of a plurality of marks, and the alignment mark is not limited to the above-described form.
図7及び図8は複数のマークの集合体から構成されたアライメントマークの変形例である。以下、複数のマークの集合体から構成されたアライメントマークを「集合マーク」と称する。図7(A)は格子状集合マークの例であり、図7(B)は十字状集合マークの例である。図8(A)及び(B)は円周状集合マークの例である。 7 and 8 are modifications of the alignment mark composed of an assembly of a plurality of marks. Hereinafter, an alignment mark composed of an aggregate of a plurality of marks is referred to as an “aggregate mark”. FIG. 7A shows an example of a grid-like set mark, and FIG. 7B shows an example of a cross-like set mark. 8A and 8B are examples of circumferential collective marks.
図7(A)に示す「格子状集合マーク」は、複数のマークが四角形を形成するように格子状に配置された集合マークである。この例では、25個のマークが5行5列で格子状に配置されている。この「格子状集合マーク」の場合、基準位置記憶手段52には、下記表1に示すように、「マーク形状情報」として以下の情報が設定されている。本実施の形態では、これらの「マーク形状情報」は、後述する「仮重心決定」で用いられる。 The “lattice set mark” shown in FIG. 7A is a set mark arranged in a grid form so that a plurality of marks form a quadrangle. In this example, 25 marks are arranged in a grid of 5 rows and 5 columns. In the case of this “lattice set mark”, the reference position storage means 52 is set with the following information as “mark shape information” as shown in Table 1 below. In the present embodiment, these “mark shape information” are used in “provisional centroid determination” described later.
図7(B)に示す「十字状集合マーク」は、複数のマークが十字形状を形成するように格子状に配置された集合マークである。この例では、20個のマークが5個のブロックに分けて配置されている。1個のブロックは4個のマークを含む2行2列の集合体であり、5個のブロックが中央とその4近傍に配置されて十字を構成するように配置されている。この「十字状集合マーク」の場合、基準位置記憶手段52には、下記表2に示すように、「マーク形状情報」として以下の情報が設定されている。 The “cross-shaped collective mark” shown in FIG. 7B is a collective mark arranged in a lattice shape so that a plurality of marks form a cross shape. In this example, 20 marks are divided into 5 blocks. One block is an aggregate of 2 rows and 2 columns including 4 marks, and 5 blocks are arranged in the center and in the vicinity of 4 so as to form a cross. In the case of this “cross-shaped set mark”, the following information is set as “mark shape information” in the reference position storage means 52 as shown in Table 2 below.
図8(A)に示す「円周状集合マーク」は、複数のマークが円を形成するように円周状に配置された集合マークである。この例では、12個のマークが等間隔で同じ円周上に配置されている。この「円周状集合マーク」の場合、基準位置記憶手段52には、下記表3に示すように、「マーク形状情報」として以下の情報が設定されている。 The “circumferential collective mark” shown in FIG. 8A is a collective mark arranged in a circumferential shape so that a plurality of marks form a circle. In this example, twelve marks are arranged on the same circumference at equal intervals. In the case of this “circumferential set mark”, the reference position storage unit 52 is set with the following information as “mark shape information” as shown in Table 3 below.
図8(B)に示す「円周状集合マーク」は、複数のマークが複数の同心円を形成するように円周状に配置された集合マークである。この例では、12個のマークが等間隔で内側の円の円周上に配置されると共に、12個のマークが等間隔で外側の円の円周上に配置されている。この「円周状集合マーク」の場合、基準位置記憶手段52には、下記表4に示すように、「マーク形状情報」として以下の情報が設定されている。 The “circumferential collective mark” shown in FIG. 8B is a collective mark arranged in a circle so that a plurality of marks form a plurality of concentric circles. In this example, twelve marks are arranged on the circumference of the inner circle at equal intervals, and twelve marks are arranged on the circumference of the outer circle at equal intervals. In the case of this “circumferential set mark”, the reference position storage means 52 is set with the following information as “mark shape information” as shown in Table 4 below.
<露光装置の動作>
次に、図5を参照して本実施の形態に係る露光装置の動作について説明する。
まず、データ作成装置40において、基板12に露光すべき複数の配線パターンを含む画像パターン全体を表すベクトルデータが作成される。作成されたベクトルデータはラスター変換処理部50に入力され、ラスター変換処理部50において、そのベクトルデータがラスターデータに変換されて画像データ補正手段56に入力され、画像データ補正手段56は入力されたラスターデータを一時記憶する。
<Operation of exposure apparatus>
Next, the operation of the exposure apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, in the data creation device 40, vector data representing the entire image pattern including a plurality of wiring patterns to be exposed on the substrate 12 is created. The generated vector data is input to the raster conversion processing unit 50. In the raster conversion processing unit 50, the vector data is converted into raster data and input to the image data correction unit 56, and the image data correction unit 56 is input. Raster data is temporarily stored.
また、上記のようにしてベクトルデータがラスター変換処理部50に入力されると、露光装置10全体の動作を制御するコントローラ70がステージ制御部60に指示信号を出力し、その指示信号に応じてステージ制御部60がステージ駆動装置(図示せず)に制御信号を出力する。ステージ駆動装置(図示せず)はその制御信号に応じて移動ステージ14を図1に示す位置からガイド20に沿って一旦上流側の所定の初期位置まで移動させた後、ステージ移動方向へ所望の速度で移動させる。 When the vector data is input to the raster conversion processing unit 50 as described above, the controller 70 that controls the operation of the entire exposure apparatus 10 outputs an instruction signal to the stage control unit 60, and according to the instruction signal. The stage control unit 60 outputs a control signal to a stage driving device (not shown). In response to the control signal, the stage driving device (not shown) moves the moving stage 14 from the position shown in FIG. 1 along the guide 20 to a predetermined initial position on the upstream side, and then in the stage moving direction. Move at speed.
上記のように移動する移動ステージ14上の基板12が複数のカメラ26の下を通過する際、これらのカメラ26により基板12が撮影され、その撮像画像を表す画像データが描画位置補正手段54に入力される。 When the substrate 12 on the moving stage 14 moving as described above passes under the plurality of cameras 26, the substrate 12 is photographed by these cameras 26, and image data representing the captured images is sent to the drawing position correcting means 54. Entered.
描画位置補正手段54は、移動ステージ14上に載置された基板12の第1アライメントマークDM1〜DM4、第2アライメントマークLM1〜LM4等を検出して、その重心位置を表す検出位置情報を取得する。アライメントマークの検出方法としては、特徴抽出によるパターン認識法等、従来公知の検出方法を用いることができる。本実施の形態は、複数のマークの集合体から構成されたアライメントマークの正確な基準点を算出するマーク認識手法に特徴がある。即ち、カメラ26で撮像された撮像画像から、第2アライメントマークLMを構成する4個のマークM1〜M4の重心点Gに関する正確な「検出位置情報」を取得するマーク認識処理の方法に特徴がある。マーク認識処理については、後で詳細に説明する。 The drawing position correcting unit 54 detects the first alignment marks DM 1 to DM 4 , the second alignment marks LM 1 to LM 4, etc. of the substrate 12 placed on the moving stage 14 and detects the center of gravity position. Get location information. As a method for detecting the alignment mark, a conventionally known detection method such as a pattern recognition method using feature extraction can be used. The present embodiment is characterized by a mark recognition method for calculating an accurate reference point of an alignment mark composed of an aggregate of a plurality of marks. That is, a mark recognition processing method for acquiring accurate “detection position information” regarding the barycentric point G of the four marks M 1 to M 4 constituting the second alignment mark LM from the captured image captured by the camera 26. There are features. The mark recognition process will be described later in detail.
アライメントマークの設定値である、マーク位置情報、マーク形状情報、描画位置情報、及び許容誤差閾値情報等の「設定位置情報」は、基準位置記憶手段52から描画位置補正手段54に出力される。描画位置補正手段54は、第1アライメントマークDM1〜DM4、第2アライメントマークLM1〜LM4について、基板12の撮像画像から取得したアライメントマークの「検出位置情報」と「設定位置情報」とに基づいて、描画領域24Aの描画位置を補正するための「補正量」を演算する。 “Setting position information” such as mark position information, mark shape information, drawing position information, and allowable error threshold information, which are alignment mark setting values, is output from the reference position storage means 52 to the drawing position correction means 54. The drawing position correcting unit 54 detects “detection position information” and “setting position information” of the alignment marks acquired from the captured image of the substrate 12 for the first alignment marks DM 1 to DM 4 and the second alignment marks LM 1 to LM 4. Based on the above, the “correction amount” for correcting the drawing position of the drawing area 24A is calculated.
ここで、描画領域の描画位置の補正について説明する。図6は描画領域24Aの描画位置が補正されて画像データが補正される様子を示す図である。なお、アライメントマークの「設定位置情報」は、描画領域24Aの描画位置を特定するために、カメラ26の撮像領域26Aを基準として、基板12が正位置に配置されたときのアライメントマークの座標値として設定されている。撮像領域26Aは、平面視が矩形状の領域である。矩形状の領域の4つの頂点をA1〜A4とし、4つの頂点の内の1つ(ここでは点A1)を原点とする。カメラ26の撮像領域26Aを基準に原点を定めているため、設定位置情報(座標値)の原点と、撮像画像から取得した検出位置情報(座標値)の原点とは、必ず一致する。 Here, correction of the drawing position of the drawing area will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a state where the drawing position in the drawing area 24A is corrected and the image data is corrected. The “setting position information” of the alignment mark is the coordinate value of the alignment mark when the substrate 12 is placed at the normal position with reference to the imaging area 26A of the camera 26 in order to specify the drawing position of the drawing area 24A. Is set as The imaging region 26A is a region that is rectangular in plan view. Four vertices of the rectangular area are A 1 to A 4, and one of the four vertices (here, point A 1 ) is the origin. Since the origin is determined based on the imaging region 26A of the camera 26, the origin of the set position information (coordinate value) and the origin of the detected position information (coordinate value) acquired from the captured image are always the same.
図6に示すように、この例では基板12及び描画領域24Aは、図面上で右上に移動すると共に、左回りに回転している。また、基板12の形状は、設計上は略正方形であるが、撮像画像上ではスケール比の変動により長方形に変形している。従って、撮像画像から取得した「検出位置情報」は、予め設定された「設定位置情報」とは異なっている。 As shown in FIG. 6, in this example, the substrate 12 and the drawing area 24A move to the upper right and rotate counterclockwise on the drawing. The shape of the substrate 12 is substantially square in design, but is deformed into a rectangle on the captured image due to a change in scale ratio. Accordingly, the “detected position information” acquired from the captured image is different from the preset “set position information”.
以下では、適宜、検出位置情報を表す座標値を「読取値」と称し、設定位置情報を表す座標値を「設定値」と称する。補正量は、その補正量で設定値を補正したときに、補正値が読取値に近付くように算出される補正パラメータである。この「補正パラメータ」としては、例えば、上述した補正パラメータ(ΔX,ΔY,θ,ΔkX,ΔkY)を求める。 Hereinafter, the coordinate value representing the detected position information is referred to as “read value”, and the coordinate value representing the set position information is referred to as “set value” as appropriate. The correction amount is a correction parameter calculated so that the correction value approaches the read value when the set value is corrected with the correction amount. As the “correction parameters”, for example, the above-described correction parameters (ΔX, ΔY, θ, Δk X , Δk Y ) are obtained.
撮像領域26Aの頂点A1〜A4の位置座標、基板12の頂点B1〜B4の位置座標、第1アライメントマークDM1〜DM4(スルーホール)の各々の重心の位置座標、第2アライメントマークLM1〜LM4(レーザビア)の各々の重心の位置座標、及び描画領域24Aの4つの頂点の位置座標の各々は、予め設定されている。描画位置を補正するためには、描画領域24Aの各頂点の位置座標の補正値を求める必要がある。 Position coordinates of the vertices A 1 to A 4 of the imaging area 26A, position coordinates of the vertices B 1 to B 4 of the substrate 12, position coordinates of the center of gravity of each of the first alignment marks DM 1 to DM 4 (through holes), second The position coordinates of the center of gravity of each of the alignment marks LM 1 to LM 4 (laser vias) and the position coordinates of the four vertices of the drawing area 24A are set in advance. In order to correct the drawing position, it is necessary to obtain a correction value of the position coordinates of each vertex of the drawing area 24A.
なお、基板12が撮像領域26Aから外れる等、頂点B1〜B4の検出位置座標(読取値)と設定位置座標(設定値)との誤差が、許容範囲を超えた場合には描画不能となるが、本実施の形態では、基板12が撮像領域16Aからはみ出して描画不能となることはなく、頂点B1〜B4の読取値と設定値との誤差は、許容範囲に納まっているものとして説明する。 If the error between the detected position coordinates (read values) of the vertices B 1 to B 4 and the set position coordinates (set value) exceeds the allowable range, such as when the substrate 12 is out of the imaging area 26A, drawing is impossible. However, in the present embodiment, the substrate 12 does not protrude from the imaging region 16A and cannot be drawn, and the error between the read values and the set values of the vertices B 1 to B 4 is within an allowable range. Will be described.
描画位置補正手段54は、補正パラメータ(ΔX,ΔY,θ,ΔkX,ΔkY)を演算し、これらの補正パラメータに基づいて描画領域24Aの4つの頂点の設定値を補正して、各頂点の補正後の座標値を求める。これにより、描画領域24Aの描画位置が補正されて、補正前の描画位置(設定値)から補正後の描画位置に移動する。即ち、検出された描画領域24A(読取値)に近づく。同時に、描画領域のラスターデータが補正されて、補正前の描画位置に対応するラスターデータが、補正後の描画位置に対応するラスターデータ34A(文字「F」の画像データ)に変換される。即ち、変換後のラスターデータ34Aは、検出された描画領域24Aに納まるように、図面上で右上に移動(シフト)すると共に、左回りに回転し、且つX方向及びY方向のスケール比が変更(変倍)される。 The drawing position correcting means 54 calculates correction parameters (ΔX, ΔY, θ, Δk X , Δk Y ), corrects the set values of the four vertices of the drawing area 24A based on these correction parameters, and sets each vertex. The coordinate value after correction is obtained. As a result, the drawing position of the drawing area 24A is corrected, and the drawing position (set value) before correction is moved to the corrected drawing position. That is, it approaches the detected drawing area 24A (reading value). At the same time, the raster data in the drawing area is corrected, and the raster data corresponding to the drawing position before correction is converted into raster data 34A (image data of the letter “F”) corresponding to the drawing position after correction. That is, the converted raster data 34A is moved (shifted) to the upper right in the drawing and rotated counterclockwise and the scale ratio in the X direction and the Y direction is changed so as to fit in the detected drawing area 24A. (Variable)
補正された描画位置情報は、画像データ補正手段56に出力される。画像データ補正手段56は、入力された補正後の描画位置情報に基づいて、予め一時記憶されたラスターデータに回転、シフト、変倍などの処理を施して描画領域のラスターデータを補正する。補正済ラスターデータが算出されると、移動ステージ14が、図1に示す下流側の位置から上流側へ所望の速度で移動させられる。 The corrected drawing position information is output to the image data correction unit 56. The image data correction unit 56 corrects the raster data in the drawing area by performing processing such as rotation, shift, and scaling on the raster data temporarily stored in advance based on the input drawing position information after correction. When the corrected raster data is calculated, the moving stage 14 is moved from the downstream position shown in FIG. 1 to the upstream side at a desired speed.
基板12の先端がカメラ26により検出されると露光が開始される。具体的には、上記のようにして算出された補正済ラスターデータが描画制御部58に出力され、描画制御部58は入力された補正済ラスターデータに基づいてスキャナ24の各露光ヘッド30に制御信号を出力し、露光ヘッド30はその制御信号に基づいてミラーデバイスのマイクロミラーをオン・オフさせて補正済ラスターデータに応じた配線パターンを基板12上に露光する。そして、移動ステージ14の移動にともなって順次各露光ヘッド30に制御信号が出力されて露光が行われ、基板12の後端がカメラ12により検出されると露光が終了する。 When the tip of the substrate 12 is detected by the camera 26, exposure is started. Specifically, the corrected raster data calculated as described above is output to the drawing control unit 58, and the drawing control unit 58 controls each exposure head 30 of the scanner 24 based on the input corrected raster data. Based on the control signal, the exposure head 30 turns on / off the micromirror of the mirror device to expose the wiring pattern on the substrate 12 according to the corrected raster data. As the moving stage 14 moves, a control signal is sequentially output to each exposure head 30 to perform exposure. When the rear end of the substrate 12 is detected by the camera 12, the exposure ends.
<マーク認識処理>
次に、本実施の形態で実行されるマーク認識処理について詳しく説明する。図15はマーク認識装置(図4の符号55)の機能として実行されるマーク認識処理のルーチンを示すフローチャートである。マーク認識装置55では、カメラ26で撮像された撮像画像から、複数のマークの集合体から構成されたアライメントマーク(4個のマークMから構成される第2アライメントマークLM)の重心Gの位置を検出する(図5(C)及び図6参照)。即ち、各「集合マーク」の重心位置を検出する。この処理ルーチンは、プログラムとして、露光装置のハードディスク装置等の図示しない記憶手段に記憶されており、該記憶手段から読み出されてコントローラ70により実行される。
<Mark recognition processing>
Next, the mark recognition process executed in the present embodiment will be described in detail. FIG. 15 is a flowchart showing a routine of mark recognition processing executed as a function of the mark recognition device (reference numeral 55 in FIG. 4). In the mark recognizing device 55, the position of the center of gravity G of the alignment mark (second alignment mark LM composed of four marks M) composed of an aggregate of a plurality of marks is determined from the captured image captured by the camera 26. It detects (refer FIG.5 (C) and FIG. 6). That is, the position of the center of gravity of each “collection mark” is detected. This processing routine is stored as a program in a storage unit (not shown) such as a hard disk device of the exposure apparatus, and is read from the storage unit and executed by the controller 70.
まず、ステップ100で、カメラ26によりアライメントマークが形成された基板12を撮像し、カメラ26から撮像画像を取得する。続くステップ102で、集合マークを構成する個々のマークの画像を有するテンプレートを用い、撮像画像に対して正規化相関テンプレートマッチングを行って、撮像画像から個々のマークを検出する。 First, in step 100, the substrate 12 on which the alignment mark is formed is imaged by the camera 26, and a captured image is acquired from the camera 26. In subsequent step 102, using a template having an image of each mark constituting the collective mark, normalized correlation template matching is performed on the captured image to detect each mark from the captured image.
図9は正規化相関テンプレートマッチングの様子を示す図である。表示装置(図示せず)の画面には、カメラ26の撮像領域26A全体が表示されている。マークの画像を有するテンプレート80を、点線の矢印で図示したように、画面の左右方向に移動させてマッチングを行い、テンプレート80と同じ画像のマークを検出する。このマッチングを画面の上下方向に繰り返すことにより、テンプレート80を画面全体にわたって移動させる。 FIG. 9 is a diagram showing a state of normalized correlation template matching. The entire imaging region 26A of the camera 26 is displayed on the screen of a display device (not shown). As shown by the dotted arrow, the template 80 having the image of the mark is moved in the horizontal direction of the screen to perform matching, and the mark of the same image as the template 80 is detected. By repeating this matching in the vertical direction of the screen, the template 80 is moved over the entire screen.
画面上のマークをすべて検出し、検出されたマーク各々の画像上の位置座標(xi、yi)を求める。図9に示したように、例えば図6に対応する撮像画像からは、第2アライメントマークLM1〜LM4の各々を構成するマークMが検出される。上述した通り、個々のマークMは小さいため、撮像画像上のノイズもマークとして誤検出される場合があるし、集合マークの一部のマークが検出されない場合もある。 All the marks on the screen are detected, and the position coordinates (x i , y i ) of each detected mark on the image are obtained. As shown in FIG. 9, for example, the mark M constituting each of the second alignment marks LM 1 to LM 4 is detected from the captured image corresponding to FIG. As described above, since each mark M is small, noise on the captured image may be erroneously detected as a mark, and some marks of the collective mark may not be detected.
次に、ステップ104で、投票空間を利用して投票により仮重心の位置を決定する。図10(A)〜(C)は投票空間を利用した仮重心決定の方法を説明する模式図である。図10(A)は、撮像画像の表示画面の一部を示す図である。図10(B)は、表示画面の一部に対応する投票空間を示す図である。図10(C)は、投票空間に投票して仮重心を決定する様子を示す図である。 Next, in step 104, the position of the temporary center of gravity is determined by voting using the voting space. FIGS. 10A to 10C are schematic diagrams for explaining a method of determining a temporary center of gravity using a voting space. FIG. 10A is a diagram illustrating a part of a display screen of a captured image. FIG. 10B is a diagram showing a voting space corresponding to a part of the display screen. FIG. 10C is a diagram illustrating a state in which a temporary center of gravity is determined by voting on a voting space.
図10(A)に示すように、撮像画像の表示画面の一部は、検出されたマークが格子点上に配置されるように格子状に分割されている。分割された複数のブロックは、9行11列のマトリクス状に配列されている。この例では、集合マークを構成する4個のマークM1〜M4と、ノイズであるM5、M6とが検出されている。 As shown in FIG. 10A, a part of the display screen of the captured image is divided in a lattice shape so that the detected marks are arranged on the lattice points. The divided blocks are arranged in a matrix of 9 rows and 11 columns. In this example, four marks M 1 to M 4 constituting the collective mark and noises M 5 and M 6 are detected.
図示しない記憶手段(メモリ)には、画面と同じ大きさの領域Rを格子状に複数に分割して形成された複数の投票空間を備えた領域が記憶されている。図10(B)に示すように、複数の投票空間V11、V12、V13、・・・Vmnの各々は、表示画面を格子状に分割して形成される格子点を含むように形成されている。なお、投票空間「Vmn」は、m行n列目の投票空間を表す。 A storage means (memory) (not shown) stores an area having a plurality of voting spaces formed by dividing an area R having the same size as the screen into a plurality of grids. As shown in FIG. 10B, each of the plurality of voting spaces V 11 , V 12 , V 13 ,... V mn includes lattice points formed by dividing the display screen into a lattice shape. Is formed. The voting space “V mn ” represents the voting space in the m-th row and the n-th column.
また、図10(B)には、図10(A)に示す表示画面の一部に対応する複数の投票空間を備えた領域が図示されている。例えば、表示画面に画面と同じ大きさの領域Rを重ね合わせたと考えればよい。図10(C)に示すように、検出されたマークMは、何れかの投票空間に存在することになる。この例では、マークM1は投票空間V22に、マークM2は投票空間V24に、マークM3は投票空間V42に、マークM4は投票空間V44に、マークM5は投票空間V69に、マークM6は投票空間V78に、各々存在している。 FIG. 10B shows a region having a plurality of voting spaces corresponding to a part of the display screen shown in FIG. For example, it may be considered that the region R having the same size as the screen is superimposed on the display screen. As shown in FIG. 10C, the detected mark M exists in any voting space. In this example, the mark M 1 is the voting space V 22, the mark M 2 to voting space V 24, the mark M 3 are the voting space V 42, the mark M 4 is in the voting space V 44, the mark M 5 is voting space the V 69, the mark M 6 in the voting space V 78, are present each.
検出されたマークMの各々について、重心が存在すると予測される投票空間に対して所定数の票(1票以上の票)を投票することにより仮重心の位置が決定される。具体的に説明すると、図11(A)及び(B)に示すように、マークMが存在する投票空間の周囲(ここでは8近傍)の投票空間に対して1票ずつ投票すると、4個のマークM1〜M4の中央に在る投票空間V33の得票が4票と最も多くなる。この最も得票数の多い投票空間V33に、集合マークの仮重心が存在すると決定する。 For each detected mark M, the position of the temporary center of gravity is determined by voting a predetermined number of votes (one or more votes) in a voting space where a center of gravity is predicted to exist. More specifically, as shown in FIGS. 11A and 11B, when voting one by one on the voting space around the voting space where the mark M exists (here, 8 neighborhoods), the votes of the voting space V 33 located in the center of the mark M 1 ~M 4 is the most with 4 votes. It is determined that the temporary center of gravity of the set mark exists in the voting space V 33 having the largest number of votes.
投票空間V33を除く3列目の投票空間Vm3、投票空間V33を除く3行目の投票空間V3n、投票空間V68、及び投票空間V79も、各々2票ずつ得票する。また、それ以外のマークMの8近傍の投票空間も、各々1票ずつ得票する。図10(C)においては、これを明度で表示している。明度が高いほど得票数が多いことを表す。最も得票数の多い投票空間V33が最も明るい領域となり、集合マークの仮重心が投票空間V33に存在すると決定されたことが分かる。 Voting space V 33 votes in the third column except the space V m3, voting space V 3n the third line except for the voting space V 33, voting space V 68, and also voting space V 79, to vote by each two votes. In addition, the other voting spaces in the vicinity of 8 of the mark M also get one vote each. In FIG. 10C, this is displayed with brightness. The higher the brightness, the greater the number of votes. It can be seen that the voting space V 33 with the largest number of votes is the brightest area, and it is determined that the temporary center of gravity of the set mark exists in the voting space V 33 .
次に、ステップ106で、仮重心の決定に寄与した検出マークMを抽出する。図10(C)に示すように、投票空間V33に集合マークの仮重心が存在すると決定されると、仮重心の周囲に存在する4個のマークM1〜M4は仮重心の決定に寄与しているが、仮重心から離れた位置にある2個のマークM5、M6は仮重心の決定に寄与していない。従って、4個のマークM1〜M4からなる検出マーク群が、仮重心の決定に寄与した検出マークMとして抽出される。これにより、集合マークを構成しない検出マーク(誤検出によるノイズ)が除外されて、重心位置の検出精度が向上する。 Next, in step 106, the detection mark M that has contributed to the provisional centroid determination is extracted. As shown in FIG. 10C, when it is determined that the temporary center of the set mark exists in the voting space V 33 , the four marks M 1 to M 4 existing around the temporary center of gravity are used to determine the temporary center of gravity. Although contributing, the two marks M 5 and M 6 located away from the temporary center of gravity do not contribute to the determination of the temporary center of gravity. Therefore, a detection mark group including four marks M 1 to M 4 is extracted as a detection mark M that contributes to the determination of the temporary center of gravity. As a result, detection marks (noise due to erroneous detection) that do not constitute the collective mark are excluded, and the detection accuracy of the center of gravity is improved.
次に、ステップ108で、検出マーク群の各マークに対応するモデルのマークを抽出する。ここでモデルとは、予め設定された集合マークのモデル(設計図)である。上述した通り、集合マークのモデルは、基準位置記憶手段52に「マーク形状情報」として記憶されている。図12(A)及び(B)は集合マークのモデルを示す模式図である。図12(A)に示す集合マークのモデルは、図5(C)に示す第2アライメントマークLMと同じ構成であり、正方形の頂点に配置された4個のマークM1〜M4から構成されている。4個のマークM1〜M4から等距離に在る中心位置が重心Gである。 Next, in step 108, a model mark corresponding to each mark of the detection mark group is extracted. Here, the model is a set mark model (design drawing) set in advance. As described above, the set mark model is stored in the reference position storage means 52 as “mark shape information”. FIGS. 12A and 12B are schematic views showing a set mark model. The collective mark model shown in FIG. 12A has the same configuration as the second alignment mark LM shown in FIG. 5C, and is composed of four marks M 1 to M 4 arranged at the vertices of a square. ing. The center of gravity G is the center position that is equidistant from the four marks M 1 to M 4 .
図10(C)に示す例では、集合マークの4個のマークM1〜M4の全部が検出されているが、集合マークの一部のマークが検出されない場合もある。図13は集合マークの一部のマークが検出されない場合の表示画面を示す図である。このXY座標系が「認識座標系」である。また、表示画面内に直交する矢印で図示した座標系が「モデル座標系」である。 In the example shown in FIG. 10C, all of the four marks M 1 to M 4 of the collective mark are detected, but some of the collective marks may not be detected. FIG. 13 is a diagram showing a display screen when some marks of the set mark are not detected. This XY coordinate system is the “recognition coordinate system”. In addition, a coordinate system illustrated by arrows perpendicular to the display screen is a “model coordinate system”.
図13に示すように、撮像画像の表示画面を見ると、4個のマークM1〜M4の内、マークM3が検出されておらず、表示画面にはマークM1、M2、及びM4の各々に対応する3個のマークRM1、RM2、及びRM4が表示されている。表示画面にはマークM3に対応するマークRM3は表示されていない。なお、マークRM1〜RM4の各々を区別する必要がない場合には、マークRMと総称する。ここでは、モデルのマークMと区別するために検出マークをマークRMと標記している。 As shown in FIG. 13, looking at the display screen of the captured image, of the four marks M 1 ~M 4, the mark M 3 is not detected, the mark M 1 on the display screen, M 2 and, Three marks RM 1 , RM 2 , and RM 4 corresponding to each of M 4 are displayed. The mark RM 3 corresponding to the mark M 3 is not displayed on the display screen. When it is not necessary to distinguish each of the marks RM 1 to RM 4 , they are collectively referred to as a mark RM. Here, in order to distinguish from the mark M of the model, the detection mark is indicated as a mark RM.
検出されたマークが3個のマークRM1、RM2、及びRM4の場合には、これらマークRMの重心gmの位置は十字(+)を付した位置となる。重心gmの位置座標は、(mgx、mgy)である。マークRMの重心gmの位置座標は、4個のマークRM1、RM2、RM3、及びRM4が検出された場合の重心gの位置座標(gx、gy)からは、相当ずれることになる。以下で説明するステップ108〜ステップ114の工程は、マークモデルを用いて上記のずれ量を補正し、「真の重心」を求める工程である。 When the detected marks are three marks RM 1 , RM 2 , and RM 4 , the position of the center of gravity g m of these marks RM is a position with a cross (+). The position coordinates of the center of gravity g m are (mg x , mg y ). The position coordinate of the center of gravity g m of the mark RM is substantially deviated from the position coordinates (g x , g y ) of the center of gravity g when the four marks RM 1 , RM 2 , RM 3 , and RM 4 are detected. It will be. Steps 108 to 114 described below are steps for correcting the above-described deviation amount using a mark model and obtaining a “true center of gravity”.
ステップ108では、図12(B)に示すように、検出マーク群のマークRM1、RM2、及びRM4に対応するモデルのマークM1、M2、及びM4を抽出する。モデルの重心位置は、抽出したマークMの個数によらず一定であり、4個のマークM1〜M4の重心Gの位置と同じである。 In step 108, as shown in FIG. 12B, model marks M 1 , M 2 , and M 4 corresponding to the marks RM 1 , RM 2 , and RM 4 of the detection mark group are extracted. The position of the center of gravity of the model is constant regardless of the number of extracted marks M, and is the same as the position of the center of gravity G of the four marks M 1 to M 4 .
次に、ステップ110で、検出マーク群の重心と抽出したモデルマーク群の重心とを一致させる。図14(A)〜(D)は「真の重心」を求める工程を説明する模式図である。即ち、ステップ110では、図14(A)に示すように、検出マーク群(マークRM1、RM2、及びRM4)の重心gmと、抽出したモデルマーク群(マークM1、M2、及びM4)の重心Gとが一致するように、両者を重ね合わせる。 Next, in step 110, the center of gravity of the detected mark group and the center of gravity of the extracted model mark group are matched. FIGS. 14A to 14D are schematic diagrams for explaining a process of obtaining a “true center of gravity”. That is, in step 110, FIG. 14 (A), the detection mark groups (marks RM 1, RM 2, and RM 4) and the center of gravity g m of the extracted model mark groups (mark M 1, M 2, And M 4 ) are overlapped so that the center of gravity G of M 4 ) coincides.
次に、ステップ112で、検出マークの重心位置とモデルマークの重心位置との誤差の二乗和を最小にするように、モデルマーク群の姿勢(回転角度t及び拡縮係数kの値)を調整する。即ち、最小二乗法により、モデルマーク群の回転角度t及び拡縮係数kの最適値を算出する。 Next, in step 112, the attitude of the model mark group (the values of the rotation angle t and the expansion / contraction coefficient k) is adjusted so as to minimize the sum of squares of errors between the detection mark centroid position and the model mark centroid position. . That is, the optimum values of the rotation angle t and the scaling factor k of the model mark group are calculated by the least square method.
例えば、図14(B)に示すように、検出マーク群の傾きと抽出したモデルマーク群の傾きとが略一致するように、重心gmと重心Gとを一致させた状態で、モデルマーク群を回転角度tだけ回転させる。その後、図14(C)に示すように、検出マーク群の大きさと抽出したモデルマーク群の大きさとが略一致するように、モデルマーク群を拡縮係数kで拡大又は縮小する。 For example, FIG. 14 (B), the as the inclination of the model mark group and the extracted tilt detection mark group are substantially coincident, while being matched with the center of gravity g m and the center of gravity G, Model mark group Is rotated by a rotation angle t. Thereafter, as shown in FIG. 14C, the model mark group is enlarged or reduced by the enlargement / reduction coefficient k so that the size of the detected mark group and the size of the extracted model mark group substantially coincide with each other.
図14(D)は検出マークRM1の重心gRM1と対応するモデルマークM1の重心gM1との距離d1を示す図である。重心gRM1と重心gM1との距離d1が、マークの重心位置のずれ量(誤差)である。距離(誤差)d1の二乗値d1 2をe1とする。検出マーク群の全部のマークRMについて、距離(誤差)dの二乗値eを算出し、n個のマークRMについての二乗値eの総和Σei(i=1〜n)が最小になるように、回転角度t及び拡縮係数kの値を最適化する。図14(C)の例では、3個のマークRM1、RM2、及びRM4について、二乗値eの総和Σei=e1+e2+e4の値が最小になるようにする。 FIG. 14D is a diagram showing a distance d 1 between the center of gravity g RM1 of the detection mark RM 1 and the center of gravity g M1 of the corresponding model mark M 1 . A distance d 1 between the center of gravity g RM1 and the center of gravity g M1 is a deviation amount (error) of the center of gravity position of the mark. The square value d 1 2 of the distance (error) d 1 is defined as e 1 . The square value e of the distance (error) d is calculated for all the marks RM in the detection mark group, and the sum Σe i (i = 1 to n) of the square values e for the n marks RM is minimized. The values of the rotation angle t and the expansion / contraction coefficient k are optimized. In the example of FIG. 14C, the value of the sum Σe i = e 1 + e 2 + e 4 of the square value e is minimized for the three marks RM 1 , RM 2 , and RM 4 .
次に、ステップ114で、姿勢を調整した後の(即ち、回転角度tで回転し且つ拡縮係数kで拡縮した後の)モデルマーク群の重心Gの位置座標を「真の重心」の位置座標として算出し、マーク認識処理の処理ルーチンを終了する。図14(C)に示すように、姿勢を調整した後のモデルマーク群の重心G(真の重心)の位置座標は、4個のマークRM1、RM2、RM3、及びRM4が検出された場合の重心gの位置座標(gx、gy)と略重なる。即ち、集合マークの一部のマークが検出されない場合でも、アライメントマークの重心の正確な位置座標を算出することができる。 Next, in step 114, the position coordinates of the center of gravity G of the model mark group after adjusting the posture (that is, after rotating at the rotation angle t and expanding / contracting with the expansion / contraction coefficient k) are the position coordinates of the “true center of gravity”. And the processing routine of the mark recognition process is terminated. As shown in FIG. 14C, the position coordinates of the centroid G (true centroid) of the model mark group after adjusting the posture are detected by the four marks RM 1 , RM 2 , RM 3 , and RM 4. In this case, the position coordinates (g x , g y ) of the center of gravity g substantially overlap. That is, even when some marks of the collective mark are not detected, the accurate position coordinates of the center of gravity of the alignment mark can be calculated.
図21に示すように、検出マーク群の重心gmを原点とした場合には、抽出したモデルマーク群の重心Gの設定位置座標は(−lgx、−lgy)で表される。なお、検出マーク群の重心を原点とする座標系は、「モデル座標系」又は「設計座標系」とも称される。
回転角度tで回転し且つ拡縮係数kで拡縮した場合のモデルマーク群の重心Gの位置座標(「真の重心」の位置座標)は、「認識座標系」で全部のマーク検出された場合の重心gの位置座標(gx、gy)と略同じである。従って、回転角度t、拡縮係数k及び検出された一部のマークから求めた重心gmの位置座標(mgx、mgy)を用いて、下記式(A)及び(B)で表される座標変換により「認識座標系」での「真の重心」の位置座標(gx、gy)が算出される。
As shown in FIG. 21, when the origin the center of gravity g m of the detection mark group, set position coordinates of the center of gravity G of the extracted model mark group is represented by (-lg x, -lg y). The coordinate system having the origin of the center of gravity of the detection mark group is also referred to as “model coordinate system” or “design coordinate system”.
The position coordinates of the centroid G of the model mark group (position coordinates of the “true centroid”) when rotated at the rotation angle t and scaled by the scaling coefficient k are the values when all marks are detected in the “recognition coordinate system”. It is substantially the same as the position coordinates (g x , g y ) of the center of gravity g. Therefore, using the rotation angle t, the expansion / contraction coefficient k, and the position coordinates (mg x , mg y ) of the center of gravity g m obtained from the detected part of the marks, the following expressions (A) and (B) are used. The position coordinates (g x , g y ) of the “true centroid” in the “recognition coordinate system” are calculated by coordinate conversion.
<仮重心決定方法の変形例>
上記では、4個のマークMで構成された集合マークを用いて、検出されたマークMの周囲にある投票空間に対し投票を行い、最も得票数の多い投票空間に集合マークの仮重心が存在すると決定する例について説明した。しかしながら、図7及び図8に示したように、10個以上のマークMを含む集合マークの場合には、一部のマークの欠落により仮重心の位置を決定できる場合と決定できない場合とがある。最大の得票数の投票空間が複数存在する等して、仮重心の位置を決定できない場合には、仮重心の決定方法を変更してもよい。
<Modified example of provisional center of gravity determination method>
In the above, a voting space around the detected mark M is voted using a set mark composed of four marks M, and the temporary center of gravity of the set mark exists in the voting space with the largest number of votes Then, the example to decide was explained. However, as shown in FIGS. 7 and 8, in the case of a collective mark including 10 or more marks M, there are cases where the position of the temporary center of gravity can be determined or not determined due to missing of some marks. . If the position of the temporary center of gravity cannot be determined because there are a plurality of voting spaces having the maximum number of votes, the method for determining the temporary center of gravity may be changed.
図16(A)及び(B)は一部のマークが欠落した格子状集合マークを示す図である。図16(A)は5行5列で格子状に配置された25個のマークの内、ランダムな位置にある10個のマークが欠落した様子を示す図である。図17(A)は大幅にマークを欠落させた場合の撮像画像を示す図であり、図17(B)はその場合の投票結果を示す図である。図17(B)に示すように、大幅なマークの欠落を生じていても、中央の投票空間の明度が最も高くなり、この投票空間に集合マークの仮重心が存在すると決定することができる。 FIGS. 16A and 16B are views showing a lattice-like set mark from which some marks are missing. FIG. 16A is a diagram illustrating a state in which 10 marks at random positions are missing from 25 marks arranged in a grid of 5 rows and 5 columns. FIG. 17A is a diagram showing a captured image when the mark is largely lost, and FIG. 17B is a diagram showing a voting result in that case. As shown in FIG. 17B, it can be determined that the lightness of the central voting space is the highest even if a large mark is missing, and that the temporary centroid of the set mark exists in this voting space.
図18(A)は大幅にマークを欠落させた場合の撮像画像を示す図であり、図18(B)はその場合の条件付の投票結果を示す図である。この場合は、検出されたマークMが存在する投票空間には投票しないという条件を付加する。この条件下では、投票可能な投票空間の数が減少するので、最大の得票数の投票空間が複数存在する確率が低下する。図18(B)に示すように、この場合にも、中央の投票空間の明度が最も高くなり、この投票空間に集合マークの仮重心が存在すると決定することができる。 FIG. 18A is a diagram showing a captured image when a mark is largely lost, and FIG. 18B is a diagram showing a conditional voting result in that case. In this case, a condition is added that the vote is not placed in the voting space where the detected mark M exists. Under this condition, the number of voting spaces that can be voted decreases, so the probability that there are a plurality of voting spaces with the maximum number of votes is reduced. As shown in FIG. 18B, also in this case, it can be determined that the brightness of the central voting space is the highest, and that the temporary center of gravity of the set mark exists in this voting space.
図16(B)は3行3列目(中央)のマークを除き5行5列で格子状に配置された24個のマークの内、5列目にある5個のマークが欠落した様子を示す図である。図19(A)は5列目のマークを欠落させた場合の撮像画像を示す図である。図19(B)はその場合の条件付の投票結果を示す図であり、図19(C)はその場合の無条件での投票結果を示す図である。 FIG. 16B shows a state in which five marks in the fifth column are missing from 24 marks arranged in a grid of 5 rows and 5 columns except for the mark in the third row and the third column (center). FIG. FIG. 19A is a diagram illustrating a captured image when the mark in the fifth column is missing. FIG. 19B is a diagram showing a voting result with a condition in that case, and FIG. 19C is a diagram showing an unconditional voting result in that case.
図19(A)に示す撮像画像では、重心が存在すると予測される投票空間は2つ在ることが分かる。図19(C)に示すように無条件で投票を行うと、最大の得票数の投票空間が複数存在することになり、仮重心の位置を決定できない。これに対し、検出されたマークMが存在する投票空間には投票しないという条件を付加すると、図19(B)に示すように、最大の得票数の投票空間は1つになり、この投票空間に集合マークの仮重心が存在すると決定することができる。 In the captured image shown in FIG. 19A, it can be seen that there are two voting spaces where the center of gravity is predicted to exist. If voting is performed unconditionally as shown in FIG. 19C, there will be a plurality of voting spaces with the maximum number of votes, and the position of the temporary center of gravity cannot be determined. On the other hand, if a condition that no voting is added to the voting space in which the detected mark M exists is added, as shown in FIG. 19B, the voting space having the maximum number of votes becomes one. It can be determined that there is a temporary center of gravity of the set mark.
<最小二乗法による姿勢調整>
ここで、最小二乗法による姿勢調整方法、即ち、回転角度t及び拡縮係数kの算出方法について具体的に説明する。
<Attitude adjustment by least square method>
Here, the attitude adjustment method by the least square method, that is, the calculation method of the rotation angle t and the expansion / contraction coefficient k will be specifically described.
姿勢tと拡大縮小係数kを算出するために、図21に示すように、検出されたマーク重心を原点とする座標系で、以下の設計座標点p1nと計測座標点をpmnとを考える。
設計マーク座標:pl1(lx1,ly1), pl2(lx2,ly2),…,pln(lxn,lyn)
計測マーク座標:pm1(mx1,my1), pm2(mx2,my2),…,pmn(mxn,myn)
但し、Σlxi=0、Σlyi=0、Σmxi=0、Σmyi=0とするように、重心は重なりあっているものとする。
In order to calculate the posture t and the enlargement / reduction coefficient k, as shown in FIG. 21, consider the following design coordinate point p1 n and measurement coordinate point pm n in the coordinate system with the detected mark center of gravity as the origin. .
Design mark coordinates: pl 1 (lx 1 , ly 1 ), pl 2 (lx 2 , ly 2 ),..., Pl n (lx n , ly n )
Measurement mark coordinates: pm 1 (mx 1 , my 1 ), pm 2 (mx 2 , my 2 ), ..., pm n (mx n , my n )
However, it is assumed that the centroids overlap so that Σlx i = 0, Σly i = 0, Σmx i = 0, and Σmy i = 0.
設計座標点群と計測座標点群の距離の総和を最も小さくする回転角度t及び拡縮係数kを最小二乗法により算出する。 The rotation angle t and the expansion / contraction coefficient k that minimize the total sum of the distances between the design coordinate point group and the measurement coordinate point group are calculated by the least square method.
姿勢とスケール調整後の設計座標pl'(lx',ly')は、下記式で表される。
lx'= k * (lx * cos(t) -ly * sin(t))
ly'= k * (lx * sin(t) +ly * cos(t))
The design coordinates pl ′ (lx ′, ly ′) after the posture and scale adjustment are expressed by the following equations.
lx '= k * (lx * cos (t) -ly * sin (t))
ly '= k * (lx * sin (t) + ly * cos (t))
設計座標点群と計測座標点群の距離の二乗値の総和Σeiは、下記式で与えられる。
Σei=e1+e2+…+en
The sum Σe i of the square values of the distance between the design coordinate point group and the measurement coordinate point group is given by the following equation.
Σe i = e 1 + e 2 + ... + e n
ここでeiは、下記式で与えられる。
ei= (mxi-k(cos(t)*lxi-sin(t)*lyi))2+(myi-k(sin(t)*lxi+cos(t)*lyi))2
Here, e i is given by the following equation.
e i = (mx i -k (cos (t) * lx i -sin (t) * ly i )) 2 + (my i -k (sin (t) * lx i + cos (t) * ly i )) ) 2
cot(t)=c、sin(t)=sとして、Σeiを最小にするc,s,kを算出する。Σeiをc,sでそれぞれ偏微分すると、下記式が導出される。 As cot (t) = c and sin (t) = s, c, s, and k that minimize Σe i are calculated. When Σe i is partially differentiated by c and s, the following equation is derived.
Σδe/δc=0、Σδe/δs=0なるcとsは、下記式(1A),(2A)で与えられる。 C and s such that Σδe / δc = 0 and Σδe / δs = 0 are given by the following equations (1A) and (2A).
同様にΣeiを拡縮係数kで偏微分すると、下記式(3A)に展開できる。 Similarly, if Σe i is partially differentiated by the expansion / contraction coefficient k, it can be expanded into the following equation (3A).
上記式(3A)に、上記式(1A)及び式(2A)の結果を代入し、Σδe/δk=0なる拡縮係数kを求めると、下記式が得られる。 Substituting the results of the above equations (1A) and (2A) into the above equation (3A) to obtain the expansion / contraction coefficient k such that ΣΔe / Δk = 0, the following equation is obtained.
また、回転角度tは下記式により算出される。 The rotation angle t is calculated by the following formula.
<円周状集合マークに適用する最小二乗法>
図8(A)及び(B)に示した「円周状集合マーク」の場合には、同じ直径の円毎に円周状集合マークに特有の最小二乗法を適用することができる。図8(B)に示した複数のマークが複数の同心円を形成するように円周状に配置された集合マークであっても、同じ円周上にあるマークを選択して特有の最小二乗法を適用し、最後に平均を求めればよい。図20は円周状集合マークに適用する最小二乗法に用いるパラメータを説明するための図である。
<Least square method applied to circumferential set marks>
In the case of the “circumferential set mark” shown in FIGS. 8A and 8B, a least square method specific to the circular set mark can be applied to each circle having the same diameter. Even if the plurality of marks shown in FIG. 8B are circumferentially arranged so that a plurality of marks form a plurality of concentric circles, a mark on the same circumference is selected and a unique least square method is selected. Is applied and finally the average is obtained. FIG. 20 is a diagram for explaining parameters used in the least square method applied to the circumferential set mark.
最小二乗法の目的関数は、円の中心点の位置座標を(X,Y)、円周上にあるマークの重心の位置座標を(xi,yi)として、下記式(1)及び(2)で与えられる。 The objective function of the least square method is as follows. The position coordinates of the center point of the circle are (X, Y) and the position coordinates of the center of gravity of the mark on the circumference are (x i , y i ). Given in 2).
上記式(2)を最小化するX,Y,Rを求めるのであるが、X,Y,Rで偏微分することは困難であるため、下記式(3)を導入する。 X, Y, and R that minimize the above equation (2) are obtained. However, since it is difficult to perform partial differentiation with X, Y, and R, the following equation (3) is introduced.
上記式(3)は下記式(4)に変形できる。 The above equation (3) can be transformed into the following equation (4).
従って、X,Y,Rは下記式で置換できる。 Therefore, X, Y, and R can be replaced by the following formula.
上記式(3)を上記式(1)に代入したものを、下記式(5)の目的関数とし、これを最小化するa,b,cを求める。 A value obtained by substituting the above equation (3) into the above equation (1) is used as an objective function of the following equation (5), and a, b, and c that minimize this are obtained.
上記式(5)を各変数について偏微分し、0とおいた等式(6),(7),(8)をa,b,cについて解く。 The above equation (5) is partially differentiated with respect to each variable, and equations (6), (7), and (8) that are set to 0 are solved for a, b, and c.
上記式(6)〜(8)を整理すると、下記式(9),(10),(11)となる。 When the above formulas (6) to (8) are arranged, the following formulas (9), (10), and (11) are obtained.
nを総数とすると、Σc=n*cなので、(11)式から下記式(12)が得られる。 Since Σc = n * c where n is the total number, the following equation (12) is obtained from the equation (11).
上記式(12)を上記式(9),(10)に代入すると、下記式(13),(14)となる。 Substituting Equation (12) into Equations (9) and (10) yields Equations (13) and (14) below.
更に、a=2X,b=2Y を代入して、行列表現にすると、上記式(13),(14)は、下記式(15),(16),(17)となり、行列Aとベクトルbとが導かれる。 Further, when a = 2X and b = 2Y are substituted to form a matrix expression, the above expressions (13) and (14) become the following expressions (15), (16), and (17), and the matrix A and the vector b Is led.
従って、目的とする円の中心点の位置座標を(X,Y)は、下記式(18)に示すように、Aの逆行列を求めることで算出することができる。 Therefore, the position coordinates of the center point of the target circle (X, Y) can be calculated by obtaining an inverse matrix of A as shown in the following equation (18).
なお、上記の実施の形態では、本発明のマーク認識装置をプリント配線板等の基板を露光する露光装置に適用した例について説明したが、本発明のマーク認識装置は、集合マークをアライメントマークとして用いる場合に有効であり、種々の用途でのアライメントに本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the example in which the mark recognition apparatus of the present invention is applied to an exposure apparatus that exposes a substrate such as a printed wiring board has been described. However, the mark recognition apparatus of the present invention uses the collective mark as an alignment mark. It is effective when used, and the present invention can be applied to alignment in various applications.
10 露光装置
12 基板
14 移動ステージ
16 脚部
18 設置台
20 ガイド
22 ゲート
24 スキャナ
24A 描画領域
26 カメラ
26A 撮像領域
30 露光ヘッド
32 露光エリア
34A ラスターデータ
34B ラスターデータ
40 データ作成装置
50 ラスター変換処理部
52 基準位置記憶手段
54 描画位置補正手段
55 マーク認識装置
56 画像データ補正手段
58 描画制御部
60 ステージ制御部
70 コントローラ
80 テンプレート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exposure apparatus 12 Substrate 14 Moving stage 16 Leg 18 Installation stand 20 Guide 22 Gate 24 Scanner 24A Drawing area 26 Camera 26A Imaging area 30 Exposure head 32 Exposure area 34A Raster data 34B Raster data 40 Data creation apparatus 50 Raster conversion processing part 52 Reference position storage means 54 Drawing position correction means 55 Mark recognition device 56 Image data correction means 58 Drawing control section 60 Stage control section 70 Controller 80 Template
Claims (5)
前記検出手段で検出された前記所定数以上のマークの位置に基づいて、前記所定数以上のマークからなる集合体の仮重心位置を推定する推定手段と、
前記検出手段で検出された前記所定数以上のマークから前記仮重心位置の推定に寄与したマークを検出マーク群として抽出する第1の抽出手段と、
前記設計情報に基づいた複数のマークから前記第1の抽出手段で抽出された検出マーク群のマークの各々に対応するマークをアライメントマーク群として抽出する第2の抽出手段と、
前記アライメントマーク群のマークの各々を前記検出マーク群のマークの各々に最も一致するように前記アライメントマーク群のマークの位置の各々を変更させたマーク群から、前記検出マーク群のマークの各々によって定まる基準点を算出する基準位置算出手段と、
を含むマーク認識装置。 Detecting means for detecting positions of a predetermined number or more of marks from a plurality of marks attached to the object based on the design information;
Estimating means for estimating a provisional centroid position of an assembly composed of the predetermined number of marks or more based on the positions of the predetermined number or more marks detected by the detecting means;
First extraction means for extracting, as a detection mark group, a mark that contributed to the estimation of the temporary centroid position from the predetermined number of marks detected by the detection means;
Second extraction means for extracting, as an alignment mark group, a mark corresponding to each of the marks of the detection mark group extracted by the first extraction means from a plurality of marks based on the design information;
From the mark group in which the position of each of the marks in the alignment mark group is changed so that each of the marks in the alignment mark group most closely matches each of the marks in the detection mark group, by each of the marks in the detection mark group A reference position calculating means for calculating a fixed reference point;
A mark recognition device including:
前記アライメントマーク群のマークの各々を前記検出マーク群のマークの各々に最も一致させるための回転角度及び拡縮倍率を最小二乗法により算出する第1の算出手段と、
前記アライメントマーク群のマークの位置を前記第1の算出手段で算出された回転角度及び拡縮倍率で変更させたマーク群から前記検出マーク群のマークの各々によって定まる基準点を算出する第2の算出手段と、
を含んで構成した請求項1記載のマーク認識装置。 The reference position calculating means;
First calculating means for calculating a rotation angle and an enlargement / reduction ratio for making each of the marks of the alignment mark group most coincident with each of the marks of the detection mark group by a least square method;
A second calculation for calculating a reference point determined by each mark of the detection mark group from a mark group in which the position of the mark of the alignment mark group is changed by the rotation angle and the enlargement / reduction ratio calculated by the first calculation means. Means,
The mark recognition apparatus according to claim 1, comprising:
The mark recognizing apparatus according to claim 3, wherein when there are a plurality of voting spaces with the largest number of votes, the estimating unit cannot estimate a position where the temporary center of gravity position exists.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009261358A JP5441633B2 (en) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Mark recognition device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009261358A JP5441633B2 (en) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Mark recognition device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011107348A JP2011107348A (en) | 2011-06-02 |
JP5441633B2 true JP5441633B2 (en) | 2014-03-12 |
Family
ID=44230895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009261358A Active JP5441633B2 (en) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Mark recognition device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5441633B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104964253A (en) * | 2015-07-07 | 2015-10-07 | 广东威创视讯科技股份有限公司 | Mark point setting method and PCB |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5757857B2 (en) * | 2011-12-27 | 2015-08-05 | 新光電気工業株式会社 | Correction method of wiring board machining position |
JP6085433B2 (en) * | 2012-08-14 | 2017-02-22 | 株式会社アドテックエンジニアリング | Drawing apparatus, exposure drawing apparatus, program, and drawing method |
JP5975785B2 (en) * | 2012-08-14 | 2016-08-23 | 株式会社アドテックエンジニアリング | Drawing apparatus, exposure drawing apparatus, program, and drawing method |
JP6470484B2 (en) * | 2013-03-29 | 2019-02-13 | 株式会社アドテックエンジニアリング | Drawing apparatus, exposure drawing apparatus, program, and drawing method |
JP6234694B2 (en) * | 2013-04-12 | 2017-11-22 | 株式会社アドテックエンジニアリング | Drawing apparatus, exposure drawing apparatus, program, and drawing method |
US9646896B2 (en) * | 2013-07-12 | 2017-05-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Lithographic overlay sampling |
JP2017067992A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社オーク製作所 | Exposure device, exposure device alignment method, and program |
JP6696102B1 (en) * | 2019-05-20 | 2020-05-20 | 東芝エレベータ株式会社 | Image processing device and marker |
CN110113899B (en) * | 2019-06-11 | 2021-07-23 | 博敏电子股份有限公司 | Method for manufacturing target of multilayer core board |
CN111142343B (en) * | 2020-01-02 | 2022-11-18 | 长江存储科技有限责任公司 | Method for generating center coordinates of alignment mark |
JP7496710B2 (en) * | 2020-04-28 | 2024-06-07 | ローム株式会社 | Thermal printhead manufacturing method |
CN114415484A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-29 | 上海大溥实业有限公司 | Anisotropic multi-point synchronous dislocation alignment method for improving alignment precision by photoetching |
JP2024021807A (en) * | 2022-08-04 | 2024-02-16 | キヤノントッキ株式会社 | Alignment device, film-forming device, alignment method, manufacturing method of electronic device, program and storage medium |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06349706A (en) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Nikon Corp | Alignment method |
JPH1091788A (en) * | 1996-09-19 | 1998-04-10 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Device for positioning pattern and method therefor |
JP2000112151A (en) * | 1998-08-06 | 2000-04-21 | Sanee Giken Kk | Mark for positioning, positioning method and aligning method |
-
2009
- 2009-11-16 JP JP2009261358A patent/JP5441633B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104964253A (en) * | 2015-07-07 | 2015-10-07 | 广东威创视讯科技股份有限公司 | Mark point setting method and PCB |
CN104964253B (en) * | 2015-07-07 | 2018-05-04 | 广东威创视讯科技股份有限公司 | A kind of Mark point methods to set up and PCB |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011107348A (en) | 2011-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5441633B2 (en) | Mark recognition device | |
US10977829B2 (en) | Depth camera calibration device and method thereof | |
CN101655980B (en) | Method and system of image capture, alignment, and registration | |
US8886350B2 (en) | Displacement calculation method, drawing data correction method, substrate manufacturing method, and drawing apparatus | |
CN102681355B (en) | Scanning data correcting device and drawing device | |
KR102504473B1 (en) | Exposure apparatus, alignment method of the exposure apparatus, and program | |
TWI575307B (en) | Data correction apparatus, drawing apparatus, data correction method, and drawing method | |
JP2006214816A (en) | Semiconductor inspection device | |
JP2011155412A (en) | Projection system and distortion correction method in the same | |
TWI728344B (en) | Drawing apparatus and drawing method | |
JP2006053216A (en) | Drawing apparatus | |
JP2011022329A (en) | Drawing device, program, and drawing method | |
WO2020012707A1 (en) | Three-dimensional measurement device and method | |
JP4588581B2 (en) | Drawing method and apparatus | |
JP2007033040A (en) | Method and device for calibrating optical head part in three-dimensional shape measuring instrument by optical cutting method | |
JP2007034186A (en) | Drawing method and device | |
JP6355544B2 (en) | Position measuring apparatus, data correcting apparatus, position measuring method and data correcting method | |
CN114295331A (en) | Multi-camera module optical axis testing method, device, equipment and medium | |
JP2006292453A (en) | Image recognition method | |
JP2006202152A (en) | Image processor, image processing method and program used therefor | |
TWI588625B (en) | Printing device, exposure printing device, printing method and storage medium | |
JP6515946B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, program | |
JP2017068002A (en) | Correction information creation device, drawing device, correction information creation method and drawing method | |
JP2024053178A (en) | Image processing method and image processing device | |
JP2017032671A (en) | Position measurement device, data correction device, position measurement method, and data correction method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120614 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131115 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131126 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131217 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5441633 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |