JPH10216976A

JPH10216976A - レーザ加工装置およびアライメント装置

Info

Publication number: JPH10216976A
Application number: JP9195288A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Shibata; 浩匡柴田; Kenichi Kotaki; 健一小瀧
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】【課題】アライメントマークを形成せずに正確にアラ
イメントを行う。【解決手段】被加工物８がＸゴニオテーブル９上に載
置されると、ＣＣＤカメラ２２により、被加工物８の上
面の所定の領域の表面形状が撮像され、画像処理部３３
に供給されて記憶される。被加工物８の上面の加工処理
が終了すると、Ｘゴニオテーブル９が所定の角度だけ右
側に回転され、被加工物８の左側の面が対物レンズ７に
対向する位置に移動される。画像処理部３３は、ＣＣＤ
カメラ２７により、被写体の表面形状を撮像し、前回の
処理において記憶された画像と比較することにより、被
加工物８の位置のずれを算出する。そして、モータ制御
部３５は、算出されたずれに応じて各モータを駆動し、
被加工物８が所定の位置にくるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置お
よびアライメント装置に関し、特に、被加工物が所定の
位置に来るようにアライメントするレーザ加工装置およ
びアライメント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、被加工物の同一面を複数回にわ
たって加工する場合や、被加工物の異なる複数の面に対
して加工を行う場合は、それぞれのプロセスにより加工
される部分が相互に所定の位置関係を有するように、被
加工物と加工装置との位置関係を制御する必要がある。

【０００３】前者の例として、半導体基板上に半導体装
置を形成するプロセスが挙げられる。これは、半導体基
板上にアライメントマークと呼ばれる指標を形成し、そ
のアライメントマークを基準位置として露光処理などを
繰り返すものである。

【０００４】また、後者の例として高分子材料のワーク
ピース（Work Piece）のそれぞれの面をレーザ加工装置
により加工することが挙げられる。このような場合にお
いても、アライメントマークを所定の面に形成し、その
アライメントマークを基準位置としてそれぞれの面を加
工していた。

【０００５】図１１は、後者の一例である、透明な基板
（以下、透明基板という）の表裏面を加工する基板加工
装置の従来例を示している。

【０００６】この図において、被加工物である透明基板
２００は、基板ホルダ２０１によって保持されている。
θステージ２０２は、基板ホルダ２０１を水平面上にお
いて所望の角度に回転可能とされている。ＸＹステージ
２０３は、基板ホルダ２０１を水平面上において、任意
の方向に移動可能とされている。フィデューシャルマー
ク８５は、θステージ２０２上に載置されており、θス
テージ２０２およびＸＹステージ２０３の基準位置を設
定する際に使用される。

【０００７】透明基板２００、基板ホルダ２０１、θス
テージ２０２、および、ＸＹステージ２０３は、定盤２
０４上に載置されている。

【０００８】加工対物レンズ７６ａは、露光光源７６ｂ
より射出され、光量制御／ビーム整形光学系７６ｃによ
りその形状と光量が調節され、反射鏡７６ｄにより反射
されたビームを透明基板２００の所定の領域に収束させ
る。

【０００９】アライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂは、透
明基板２００上の所定の位置に形成されているアライメ
ントマークを撮像し、対応する画像信号に変換した後、
ＩＴＶ（Industrial Television）２０６に供給する。
なお、このアライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂは、対物
レンズ、照明ユニット（落射式または斜入射式）、およ
び、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子などにより
構成されている。

【００１０】ＩＴＶ２０６は、アライメント顕微鏡７７
ａ，７７ｂより供給された画像信号に対して標線の画像
を重畳して表示する。

【００１１】次に、以上の従来例の動作について説明す
る。

【００１２】加工しようとする透明基板２００が基板ホ
ルダ２０１上に載置されると、θステージ２０２または
ＸＹステージ２０３が適宜制御され、フィデューシャル
マーク８５がアライメント顕微鏡７７ａの直下に移動さ
れる。

【００１３】フィデューシャルマーク８５の上面には、
例えば、十字形状をした基準マークが形成されており、
アライメント顕微鏡７７ａは、この基準マークを撮像し
てＩＴＶ２０６に供給する。ＩＴＶ２０６は、アライメ
ント顕微鏡７７ａから供給された画像信号に対して、電
気的または光学的に形成された標線２０７を含む画像信
号を重畳し、画面上に表示する。図示せぬ制御部は、Ｉ
ＴＶ２０６に表示されている画像を参照しながら、θス
テージ２０２またはＸＹステージ２０３を適宜移動させ
ることにより、基準マークと標線２０７とを一致させ
る。

【００１４】そして、図示せぬ制御部は、ステージ系の
位置をモニタしている図示せぬリニアエンコーダとレー
ザ干渉計の出力を参照し、ステージ系が有している座標
系におけるアライメント顕微鏡７７ａの位置（座標）を
検出する。続いて、同様の動作をアライメント顕微鏡７
７ｂに対しても実施し、その位置を検出する。アライメ
ント顕微鏡７７ａ，７７ｂと対物レンズ７６ａとの相対
的な位置関係は不変であるので、このような操作によ
り、対物レンズ７６ａの光軸とフィデューシャルマーク
８５との相対的な位置関係が測定される。

【００１５】対物レンズ７６ａと、フィデューシャルマ
ーク８５との相対的な位置関係が決定されると、次に、
透明基板２００のアライメント処理が実行される。

【００１６】透明基板の加工面には、図１２に示すよう
な十字形状を有するアライメントマーク（図１２（ａ）
参照）、または、田の字形状を有するアライメントマー
ク（図１２（ｂ）参照）が、アライメント顕微鏡７７
ａ，７７ｂに対応する位置に形成されている。

【００１７】アライメント処理が実行されると、アライ
メント顕微鏡７７ａまたは７７ｂから得られた画像信号
は、電気的あるいは光学的に形成された標線２０７を含
む画像信号と重畳処理され、ＩＴＶ２０６に供給されて
表示される。なお、標線２０７の中心は、アライメント
顕微鏡７７ａまたは７７ｂの光軸の中心と一致している
ので、標線２０７とアライメントマーク２０８の位置関
係を調節することで、アライメントを行うことができ
る。即ち、図示せぬ制御部は、前述のように、アライメ
ント顕微鏡７７ａ，７７ｂから供給される信号を参照し
て、アライメントマーク２０８と標線２０７の位置関係
が図１１に示すような関係になるように、θステージ２
０２またはＸＹステージ２０３を制御する。

【００１８】アライメントが終了すると、図示せぬ制御
部は、露光光源７６ｂに制御信号を供給し、透明基板の
面Ａの加工（露光）処理を開始する。また、このとき、
図示せぬ制御部は、必要に応じてθステージ２０２また
はＸＹステージ２０３を制御し、透明基板２００を所望
の位置に移動させる。

【００１９】透明基板２００の面Ａの加工処理が終了す
ると、裏面である面Ｂのアライメントが行われた後、面
Ｂの加工処理が行われる。即ち、面Ｂが上を向いた状態
とされた透明基板２００が基板ホルダ２０１に載置され
ると、アライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂは、透明基板
２００の面Ａ側から面Ｂ側へ透過したアライメントマー
クの光画像を撮像して、ＩＴＶ２０６に出力する。そし
て、図示せぬ制御部は、アライメントマークを参照し
て、前述の場合と同様の操作により、対物レンズ７６ａ
と透明基板２００の相対的な位置関係を調節（アライメ
ント）する。そして、アライメントが終了すると、加工
処理が開始されることになる。

【００２０】このように、透明基板２００の面Ａを加工
する際には、面Ａに形成されているアライメントマーク
を基準として加工処理を行い、また、面Ｂを加工する際
には、面Ａに形成されているアライメントマークを面Ｂ
側から透視し、これを基準位置として加工処理を行って
いるので、面Ａと面Ｂに形成されるパターンは、所定の
位置関係を保持することになる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アライ
メントマークを使用して被加工物を加工する場合、マー
ク形成プロセスが新たに追加されることになるので、加
工プロセスが煩雑化するという課題があった。

【００２２】また、被加工物の表裏面を加工する場合、
被加工物が透明であれば、アライメントマークは１面の
みに形成することで事足りるが、その場合においても、
加工プロセスが煩雑化するという課題があった。また、
被加工物として、不透明な素材を使用することができな
いという課題もあった。

【００２３】更に、不透明な被加工物の表裏面に対して
加工処理を施そうとした場合、相対的な位置を正確に制
御したアライメントマークを被加工物の表裏面にそれぞ
れに形成する必要があるので、加工プロセスが一層煩雑
化するという課題があった。

【００２４】更にまた、前述の高分子材料を用いたワー
クピースを加工する場合では、射出成形により大まかな
形（例えば、立方体など）を整えた素材を用いることが
多い。その場合、射出成形の雌型にアライメントマーク
の元となる形状を設け、射出成形の際にアライメントマ
ークを素材に形成する方法が用いられることがある。し
かしながら、高分子材料には、素材自体の密度ムラや不
純物または気泡の混入などがあるため、アライメントマ
ークを正確に形成することが困難であるという課題があ
った。

【００２５】また、高分子材料の表面に、例えば、レー
ザビームなどによりアライメントマークを形成する場合
においても、前述の素材の不均質性に起因して、正確な
アライメントマークを形成することが困難であり、その
結果、正確にアライメントができないという課題があっ
た。

【００２６】本発明は、以上のような状況に鑑みてなさ
れたものであり、被加工物をアライメントする場合に、
加工プロセスを煩雑化することなく、また、被加工物が
高分子材料である場合においても正確なアライメントを
可能とするものである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のレーザ
加工装置は、被加工物の任意の領域の表面形状を撮像す
る撮像手段と、撮像手段より出力された任意の領域の表
面形状を位置合わせのための画像として記憶する記憶手
段と、記憶手段に記憶されている画像と、撮像手段によ
り新たに撮像された画像とを比較する比較手段と、比較
手段の比較結果に従って所定の領域にレーザビームが照
射されるようにステージを動作させる制御手段とを備え
ることを特徴とする。

【００２８】請求項７に記載のアライメント装置は、被
加工物の所定の領域の表面形状を撮像する撮像手段と、
撮像手段より出力された画像を記憶する記憶手段と、記
憶手段に記憶されている画像と、撮像手段により新たに
撮像された画像とを比較する比較手段と、比較手段の比
較結果に応じて被加工物の位置を制御する制御手段とを
備えることを特徴とする。

【００２９】請求項１１に記載のアライメント方法は、
被加工物の所定の領域の表面形状を撮像し、撮像された
画像を記憶し、記憶されている画像と、新たに撮像され
た画像とを比較し、比較結果に応じて被加工物の位置を
制御することを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のレーザ加工装置
の一実施の形態の構成例を示す図である。この図におい
て、加工レーザ光源１は、被加工物である高分子材料が
アブレーションを生ずる波長を有するレーザビーム（例
えば、紫外線レーザ）を射出するようになされている。

【００３１】アッテネータ２は、加工レーザ光源１より
出射されたレーザビームを適宜減衰して、加工面上で所
望のエネルギ密度となるように調節する。ホモジナイザ
３は、アッテネータ２から出射されたレーザビームの垂
直断面内のエネルギが所定の分布となるように調節す
る。フィールドレンズ４は、ホモジナイザ３より射出さ
れたレーザビームを所定量だけ収束し、光学系の視野を
決定する。アパーチャ５には、加工しようとする形状に
応じた透過部が形成されており、フィールドレンズ４に
より収束されたレーザビームを、この透過部の形状に応
じて透過させるようになされている。

【００３２】ダイクロイックミラー６は、アパーチャ５
を透過したレーザビームを、入射方向に対して直角な方
向に反射して、対物レンズ７に入射する。対物レンズ７
は、ダイクロイックミラー６により反射されたレーザビ
ームを、被加工物（ワークピース）の所定の領域に収束
するようになされている。なお、アパーチャ５と被加工
物８は、対物レンズ７に対して共役な位置になるように
配置されている。

【００３３】Ｘゴニオテーブル（Gonio-table）９は、
モータ１０により駆動され、紙面に対して垂直な軸を中
心として任意の角度に傾斜することが可能とされてい
る。Ｙゴニオテーブル１１も同様に、モータ１２により
駆動され、紙面に平行な軸を中心として任意の角度に傾
斜することが可能とされている。なお、Ｘゴニオテーブ
ル９は、Ｙゴニオテーブル１１上に載置されており、更
に、Ｘゴニオテーブル９の上には被加工物８が載置され
ている。

【００３４】Ｚテーブル１３は、モータ１４により駆動
され、図の上下方向（Ｚ方向）に移動可能とされてい
る。また、Ｘテーブル１５は、モータ１６により駆動さ
れ、図の前後方向（Ｘ方向）に移動可能とされている。
更に、Ｙテーブル１７は、モータ１８により駆動され、
図の左右方向（Ｙ方向）に移動可能とされている。な
お、Ｚテーブル１３は、Ｘテーブル１５上に載置されて
おり、また、Ｘテーブル１５は、Ｙテーブル１７上に載
置されている。

【００３５】次に、観察光学系について説明する。

【００３６】ハロゲン照明装置１９は、内蔵されている
ハロゲンランプにより可視領域の照明光を射出するよう
になされている。ハーフミラー２０は、ハロゲンランプ
１９より射出された照明光を、入射角に対して直角方向
に反射して、ダイクロイックミラー６に入射するととも
に、被加工物８からの反射光を透過するようになされて
いる。

【００３７】フィールドレンズ２１は、ハーフミラー２
０を透過した被加工物８からの反射光をＣＣＤ（Charge
Coupled Device）カメラ２２の所定の領域に収束す
る。ＣＣＤカメラ２２は、被加工物８からの反射光を画
像信号に変換して出力するようになされている。なお、
ハロゲン照明装置１９、ハーフミラー２０、フィールド
レンズ２１、および、ＣＣＤカメラ２２により構成され
る第１の観察光学系の光軸は、対物レンズ７の光軸と一
致するように配置されている。

【００３８】第２の観察光学系は、ハロゲン照明装置２
３、ハーフミラー２４、対物レンズ２５、フィールドレ
ンズ２６、および、ＣＣＤカメラ２７により構成されて
おり、基本的な構成は、第１の観察光学系と同様であ
る。なお、第２の観察光学系は、被加工物８を図中右方
向から観察するようになされている。

【００３９】第３の観察光学系は、ハロゲン照明装置２
８、ハーフミラー２９、対物レンズ３０、フィールドレ
ンズ３１、および、ＣＣＤカメラ３２により構成されて
おり、基本的な構成は、第１および第２の観察光学系と
同様である。なお、第３の観察光学系は、被加工物８を
図中左方向から観察するようになされている。

【００４０】なお、第２および第３の観察光学系は、対
物レンズ７との位置関係が予め正確に測定されている。

【００４１】画像処理部３３は、第１乃至第３の観察光
学系のＣＣＤカメラ２２，２７，３２により撮像された
画像信号に対して後述する処理を行うようになされてい
る。マイクロコンピュータ３４は、画像処理部３３から
の出力を参照して、モータ制御部３５に所定の制御信号
を出力するようになされている。モータ制御部３５は、
マイクロコンピュータ３４からの制御信号に応じて各モ
ータを制御するようになされている。

【００４２】図２は、画像処理部３３の詳細な構成例を
示すブロック図である。

【００４３】アナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／
Ｄ変換器と略記する）５０は、ＣＣＤカメラ２２，２
７，３２の何れかにより撮像された画像のうち、最初に
撮像されたもの（例えば、ＣＣＤカメラ２２からの画
像）を基準画像として読み込み、対応するディジタル信
号に変換するようになされている。

【００４４】画像メモリ５１は、ディジタル信号に変換
された基準画像を記憶するようになされている。特徴抽
出回路５２は、画像メモリ５１に記憶されている基準画
像を読み出し、その特徴を抽出するようになされてい
る。

【００４５】Ａ／Ｄ変換器５３は、基準画像が撮像され
た後に、ＣＣＤカメラ２２，２７，３２の何れかにより
撮像された画像を読み込み、対応するディジタル信号に
変換するようになされている。特徴抽出回路５４は、Ａ
／Ｄ変換された画像信号から特徴を抽出してサーチ回路
５５に出力するようになされている。

【００４６】サーチ回路５５は、画像メモリ５１に記憶
されている画像の所定の領域の特徴データが、特徴抽出
回路５４により抽出されたデータの中に含まれているか
サーチし、その結果、対象とする特徴データが含まれて
いる場合には、その部分を基準にして、２つの画像の位
置のずれを算出して出力するようになされている。

【００４７】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。

【００４８】被加工物８がＸゴニオテーブル９上に固定
されると、マイクロコンピュータ３４は、予め設定され
ている位置に被加工物８が移動するようにモータ制御部
３５に制御信号を送り、各部のモータを駆動する。その
ときの被加工物８の配置状態を図３に示す。即ち、被加
工物８は、面Ａが対物レンズ７に対向するようにＸゴニ
オテーブル９上に配置される。なお、Ｘゴニオテーブル
９には、被加工物８の形状に合致するホルダ（図示せ
ず）が形成されており、被加工物８を確実に保持するこ
とが可能とされている。

【００４９】被加工物８が所定の位置まで移動される
と、マイクロコンピュータ３４は、画像処理部３３に制
御信号を送出し、第１の観察光学系であるＣＣＤカメラ
２２により撮像された被加工物８の表面形状の画像を基
準画像として処理させる。

【００５０】即ち、画像処理部３３は、ＣＣＤカメラ２
２が撮像した被加工物８の面Ａの所定の領域の表面形状
の画像を、Ａ／Ｄ変換器５０によりディジタル信号に変
換し、画像メモリ５１の所定の領域に基準画像として記
憶させる。なお、このとき、撮像する領域は、レーザビ
ームにより加工される領域（図３の面Ａにおいて破線で
示される領域）以外の領域とする。

【００５１】続いて、マイクロコンピュータ３４は、加
工レーザ光源１に制御信号を送出して、レーザビームの
照射を開始させるとともに、モータ制御部３５にも制御
信号を送り、加工の進行に伴って、Ｘテーブル１５また
はＹテーブル１７を適宜移動させ、被加工物８の所定の
部分（図３の破線で示されている部分）が加工されるよ
うに制御する。

【００５２】そして、面Ａの加工が終了すると、マイク
ロコンピュータ３４は、モータ制御部３５に制御信号を
送出し、面Ｂが対物レンズ７と対向するように、Ｘゴニ
オテーブル９を図中右側に傾斜させる。その結果、Ｘゴ
ニオテーブル９は、図４に示す状態となり、また、被加
工物８は、図５に示す状態となる。

【００５３】Ｘゴニオテーブル９の動作が終了すると、
マイクロコンピュータ３４は、Ｙテーブル１７を図の左
方向に所定の距離だけ移動させる。そして、ＣＣＤカメ
ラ２７からの画像を参照しながら、Ｙテーブル１７を右
方向に徐々に移動させていく。そして、ＣＣＤカメラ２
７のピントが被加工物８の表面に合焦した時点でＹテー
ブル１７の移動を停止する。なお、ＣＣＤカメラ２７の
焦点位置は、予め分かっているため、以上のような処理
により、被加工物８の左右方向（Ｙ方向）のアライメン
トを行うことができる。

【００５４】続いて、マイクロコンピュータ３４は、画
像処理部３３に制御信号を送り、面Ｂの前後および上下
方向（ＸおよびＺ方向）のアライメント処理を実行す
る。

【００５５】即ち、基準画像として記憶されている面Ａ
は、このとき、図の右側を向いているので、画像処理部
３３は、第２の観察光学系であるＣＣＤカメラ２７によ
り、この面Ａの所定の領域の表面形状を撮像する。撮像
された画像は、Ａ／Ｄ変換器５３によりディジタル信号
に変換された後、特徴抽出回路５４に供給される。特徴
抽出回路５４は、ディジタル信号に変換された画像の特
徴を数値化し、サーチ回路５５に供給する。このとき、
特徴抽出回路５２は、画像メモリ５１に記憶されている
基準画像（面Ａの所定の領域の画像）を読み出し、画像
の特徴を数値化してサーチ回路５５に供給する。

【００５６】なお、被加工物８の表面形状（例えば、図
６参照）は、素材中に含まれている気泡や不純物、およ
び、材料を融解する際に生じたムラなどの素材の不均質
性に起因して形成される。これらは、アトランダムに生
ずることから、任意に選択した領域が有する表面形状の
パターンはユニークであり、また、無二である。従っ
て、任意に選択された領域をアライメントマークと同様
にみなし、この領域を基準位置としてアライメントを実
行することが可能となる。

【００５７】サーチ回路５５は、先ず、画像メモリ５１
に記憶されている基準画像の所定の領域に対応する特徴
データを読み出す。そして、この基準画像の所定の領域
に対応する特徴データが特徴抽出回路５４から出力され
る特徴データの中に含まれているか否かを判定する。

【００５８】即ち、特徴抽出回路５２は、被加工物８が
図３に示す状態である場合（加工処理を開始する前）に
撮像された画像から、５０μｍ乃至１００μｍ四方程度
の微小領域（図６の破線で囲まれた領域）の画像を切り
出し、この部分の画像の特徴データを抽出してサーチ回
路５５に供給する。そして、サーチ回路５５は、特徴抽
出回路５４より出力された特徴データの中から、前述の
微小領域の特徴データに対応するデータを検索する。そ
の結果、図７に示すように、加工後の面Ａにおいて、図
６の破線で囲まれた部分と同一の部分を検出することが
できる。

【００５９】以上の検索を行う場合、基準画像と新たに
撮像された画像との間に、照明ムラや光学系のディスト
ーション（Distortion）に起因する差異が生ずる場合が
ある。その場合、全く同じ領域であっても、特徴抽出回
路５２，５４により抽出されたデータは多少異なること
になる。しかしながら、類似度が最も高い領域を検出す
るようにすることにより、前述のような差異が存在する
場合においても検索処理が可能となる。

【００６０】なお、以上のような画像処理は、例えば、
米国コグネックス社のコグネックス５０００などの製品
を用いることも可能である。

【００６１】検索の結果、特徴抽出回路５４から出力さ
れた特徴データの中から、前述の微小領域に対応する特
徴データが検出された場合には、その領域と、前述の微
小領域との位置のずれを算出してマイクロコンピュータ
３４に出力する。

【００６２】前述のように、第１の観察光学系と対物レ
ンズ７の光軸は一致しており、また、第２の観察光学系
と対物レンズ７の位置関係は正確に分かっているため、
以上のように、基準画像の微小領域と、ＣＣＤカメラ２
７からの画像に含まれる微小領域とのずれを算出するこ
とにより、被加工物８の位置を正確に把握することがで
きる。

【００６３】例えば、いま、サーチ回路５５により検出
された位置のずれがＺ方向（図の上下方向）に＋Ｚ₀、
Ｙ方向（図の前後方向）に＋Ｙ₀であったとする。その
場合、マイクロコンピュータ３４は、モータ制御部３５
に制御信号を送り、Ｚテーブル１３とＹテーブル１７と
を、それぞれ、−Ｚ₀，−Ｙ₀ずつ移動させることによ
り、被加工物８の位置を所定の位置に移動することが可
能となる。また、以上のような操作を繰り返せば、被加
工物８の位置を更に正確に調整することが可能となる。

【００６４】なお、Ｚテーブル１３およびＹテーブル１
７が位置を検出する機能を有していない場合において
も、画像処理部３３より出力されるずれ量が最小となる
ように制御することにより、被加工物８を所定の位置に
移動することが可能となる。

【００６５】被加工物８の面Ｂの加工が終了すると、マ
イクロコンピュータ３４は、モータ制御部３５に制御信
号を送り、Ｘゴニオテーブル９を図の左方向に傾斜さ
せ、面Ｃが対物レンズ７と対向する状態にする。

【００６６】そして、マイクロコンピュータ３４は、Ｙ
テーブル１７を図中右側に所定の距離だけ移動させた
後、徐々に左側に移動しながら、ＣＣＤカメラ３２の出
力画像のフォーカスが被加工物８の面Ａの表面に合焦さ
れるポイントを探す。フォーカスが合焦されるポイント
が検出されると、マイクロコンピュータ３４は、Ｙテー
ブル１７の移動を停止させ、画像処理部３３に所定の制
御コマンドを送出して、ＣＣＤカメラ３２から出力され
る画像から前述の場合と同様に微小領域を検索させる。

【００６７】微小領域が検出され、画像メモリ５１に格
納されている基準画像と、ＣＣＤカメラ３２により撮像
された画像のずれ量が算出されると、マイクロコンピュ
ータ３４は、算出されたずれ量に応じてＺテーブル１３
とＸテーブル１５を移動し、被加工物８が所定の位置に
くるように調整する。そして、面Ｃの加工を開始する。
面Ｃの加工が終了すると、加工処理を終了する。

【００６８】以上のような実施の形態によれば、被加工
物８の素材の不均質性に起因して形成される表面形状を
利用してアライメントを実行するようにしたので、アラ
イメントマークを形成するプロセスを省略することがで
きる。また、アライメントマークの精度に起因する、ア
ライメント精度の低下を防止することが可能となる。更
に、画像処理により位置ずれの量も検出することができ
るので、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブル等の機構系に高分解能の測
定器等を搭載する必要がなくなり、その結果、装置をコ
ストダウンすることが可能となる。

【００６９】なお、以上の実施の形態においては、被加
工物８として高分子材料を使用し、被加工物８の複数の
面に対して加工を施すようにしたが、例えば、これ以外
の素材（例えば、半導体基板など）の同一面に対して繰
り返して加工を施す場合にも、本発明を適用することが
可能であることは言うまでもない。

【００７０】また、以上の実施の形態では、加工面から
微小領域を１カ所だけ切り出すようにしたが、２つ以上
の微小領域を切り出すようにしてもよい、その場合、加
工面に垂直な軸を中心とする回転方向のアライメントを
正確に行うことが可能となる。

【００７１】更に、以上の実施例では、第１乃至第３の
観察光学系の撮像時の倍率は固定としたが、例えば、こ
れを可変として倍率の異なる２つの基準画像を記憶して
おき、倍率の低い基準画像を利用して大まかなアライメ
ントを行ったあとで、倍率の高い基準画像により正確に
アライメントを実行するようにしてもよい。

【００７２】図８は、本発明の第２の実施の形態の構成
例を示す図である。なお、この図において、図１１と対
応する部分には、同一の符号を付してあるので、その説
明は適宜省略する。また、この構成例では、本発明に関
する露光装置の原理を概述するために、マスクを使用し
ない構成とされている。以下、この実施例について説明
を行い、次に、マスクを構成に加えた場合を図１０を参
照して説明する。

【００７３】この図において、加工しようとする半導体
基板７１は、基板ホルダ７２により所定の位置に固定さ
れている。基板ホルダ７２は、半導体基板７１の円周方
向に回転可能なθステージ７３上に搭載されている。θ
ステージ７３は、ＸまたはＹ方向に移動可能なＸＹステ
ージ７４上に搭載されている。また、これらは、装置全
体を支える定盤７５上に載置されている。

【００７４】なお、θステージ７３は、図示せぬエンコ
ーダによりその変位角がモニタされている。また、ＸＹ
ステージ７４は、図示せぬレーザ干渉計により、その位
置（座標）が同様にモニタされている。なお、エンコー
ダは、リニア型でもロータリー型でも構わない。

【００７５】光学系は、対物レンズ７６ａ、露光光源７
６ｂ、光量制御／ビーム整形装置７６ｃ、および、反射
鏡７６ｄにより構成されている。露光光源７６ｂより照
射された光は、光量制御／ビーム整形装置７６ｃにより
光量やビームの形状が調整された後、反射鏡７６ｄによ
り反射されて対物レンズ７６ａに入射される。対物レン
ズ７６ａは、入射された光を半導体基板７１上の所定の
領域に収束するようになされている。

【００７６】アライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂは、半
導体基板７１の最初に加工される面（面Ａ）の所定の領
域に対して光を照射し、反射された光を図示せぬＣＣＤ
（Charge Coupled Device）などにより画像信号に変換
し、画像処理部８２に出力する。画像処理部８２は、図
２に示す第１の実施の形態と同様の構成とされているの
で、その構成についての説明は省略する。なお、半導体
基板７１の所定の領域に対する照明方法は、例えば、落
射式や斜入射式とされている。

【００７７】アライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂ、露光
光源７６ｂ、光量制御／ビーム整形装置７６ｃ、反射鏡
７６ｄ、および対物レンズ７６ａは、架台７８上に搭載
されている。また、架台７８は定盤７５上に搭載されて
いる。

【００７８】半導体基板７１の下側に配置されているア
ライメント顕微鏡７７ｃ，７７ｄは、半導体基板７１が
反転された場合（面Ａを下側にして配置された場合）
に、半導体基板７１の面Ａの所定の領域からの反射光を
画像信号に変換し、画像処理部８２に供給する。

【００７９】アライメント顕微鏡７７ａ乃至７７ｄから
出力された画像信号は、画像処理部８２に供給され、所
定の処理が施された後、マイクロコンピュータ８３に供
給される。マイクロコンピュータ８３は、画像処理部８
２から供給された信号に基づき、θステージ７３または
ＸＹステージ７４をそれぞれ駆動する図示せぬステッピ
ングモータの制御を行う。

【００８０】半導体基板収納カセット８０は、半導体基
板７１を２５枚程度収納するようになされている。半導
体基板搬送アーム８４は、半導体基板収納カセット８０
から半導体基板７１を１枚ずつ順に取り出し、搬送した
後、基板ホルダ７２の所定の位置に配置するとともに、
露光が終了した半導体基板７１を、半導体基板収納カセ
ット８０に返却するようになされている。また、面Ｂを
露光する際は、半導体基板７１を反転することも可能と
されている。

【００８１】フィデューシャルマーク８５は、θステー
ジ７３とＸＹステージ７４（以下、ステージ系という）
と対物レンズ７６ａの光軸との相対的な位置関係を調整
する際の基準とされる。フィデューシャルマーク８５の
上側（図の上側）の面には、半導体基板７１上に形成さ
れているのと同様のアライメントマークが形成されてお
り、アライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂにより、このア
ライメントマークを観察することにより、ステージ系と
対物レンズ７６ａの光軸の相対的な位置を調整する（即
ち、ステージ系の持つ座標における対物レンズ７６ａの
光軸の位置（座標）を決定する）。なお、フィデューシ
ャルマーク８５の上側の面（アライメントマークが形成
されている側の面）は、アライメント顕微鏡７７ａ，７
７ｂの焦点距離の調整が不要となるように、半導体基板
７１の加工される面と同一の高さになるように設定され
ている。

【００８２】また、アライメント顕微鏡７７ａと７７ｃ
は、それぞれの光軸が一致するように調節されている。
また、アライメント顕微鏡７７ｂと７７ｄも同様であ
る。

【００８３】なお、アライメント顕微鏡７７ａと７７ｃ
またはアライメント顕微鏡７７ｂと７７ｄの光軸は必ず
しも一致している必要はなく、これらの間のずれが正確
に把握されている場合は、そのずれを考慮してマイクロ
コンピュータ８３により制御を行えばよい。なお、アラ
イメント顕微鏡７７ａ乃至７７ｄの光軸のずれを測定す
るためには、例えば、半導体基板７１の代わりに、アラ
イメントマークが形成された透明な板を基板ホルダ７２
に配置し、このアライメントマークを対向するアライメ
ント顕微鏡（アライメント顕微鏡７７ａと７７ｃまたは
アライメント顕微鏡７７ｂと７７ｄ）により観察し、こ
れらの間の位置のずれを画像処理部８２により計測する
ことにより正確に測定することができる。

【００８４】図９は、アライメントにおいて使用される
半導体基板７１の表面形状を示す図である。図９（Ａ）
に示す半導体基板７１の表面の一部を拡大すると、図９
（Ｂ）に示すように、微細な凹凸形状が見られる。この
ような形状は梨地形状とよばれており、ある所定の領域
に見られる梨地形状のパターンは、人間の指紋と同様に
ユニークであるので、同様のパターンを他の部分におい
て見いだすことは困難である。従って、半導体基板の所
定の領域の梨地形状パターンをアライメントマークと同
様に用いることにより、アライメントを行うことが可能
となる。

【００８５】一般には、半導体基板は、一方の表面が鏡
面研磨され、他方の表面は鏡面にはなされていない。ま
た、両面とも鏡面ではない特殊用途の半導体基板も使用
されることがある。図９は、半導体基板７１の鏡面処理
が施されていない面の表面形状を示す図である。

【００８６】次に、本実施例の動作について説明する。

【００８７】加工しようとする半導体基板７１が収納さ
れた半導体基板収納カセット８０がセットされると、マ
イクロコンピュータ８３は、θステージ７３、またはＸ
Ｙステージ７４に制御信号を送り、フィデューシャルマ
ーク８５をアライメント顕微鏡７７ａの真下に移動させ
る。そして、マイクロコンピュータ８３は、画像処理部
８２から出力される画像信号を参照し、アライメント顕
微鏡７７ａの標線４２と、フィデューシャルマーク８５
の上面に形成されている基準マーク４１とが一致するよ
うに制御する。

【００８８】そして、マイクロコンピュータ８３は、ス
テージ系の位置をモニタしている図示せぬリニアエンコ
ーダとレーザ干渉計の出力を参照し、ステージ系が有し
ている座標系におけるアライメント顕微鏡７７ａの位置
（座標）を検出する。続いて、同様の動作をアライメン
ト顕微鏡７７ｂに対しても実施し、その位置を検出す
る。アライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂと対物レンズ７
６ａとの相対的な位置関係は不変であるので、このよう
な動作により、対物レンズ７６ａの光軸とフィデューシ
ャルマーク８５との相対的な位置関係が測定されること
になる。

【００８９】以上のような動作は、例えば、半導体基板
収納カセット８０が新たにセットされた場合や、半導体
基板収納カセット８０に収納されている全ての半導体基
板７１の片方の面に対する加工処理が終了した場合に行
われる。

【００９０】次に、マイクロコンピュータ８３は、半導
体基板搬送アーム８４に制御信号を送り、加工処理を開
始する。半導体基板収納カセット８０に面Ａを上にして
格納されている半導体基板７１は、半導体基板搬送アー
ム８４によって１枚ずつ取り出され、搬送された後、基
板ホルダ７２の所定の位置に配置される。このとき、半
導体基板搬送アーム８４は、反転動作を行わないため、
半導体基板７１は、半導体基板収納カセット８０に格納
されている状態、即ち、面Ａを上にした状態で基板ホル
ダ７２上に配置されることになる。

【００９１】次に、マイクロコンピュータ８３は、画像
処理部８２から出力される信号を参照して、θステージ
７３とＸＹステージ７４をそれぞれ駆動するステッピン
グモータを制御し、半導体基板７１と対物レンズ７６ａ
の相対的な位置関係を調整（アライメント）する。

【００９２】即ち、マイクロコンピュータ８３は、画像
処理部８２に対して制御信号を送り、アライメント顕微
鏡７７ａ，７７ｂにより撮像された、半導体基板７１の
面Ａの表面形状（梨地形状）の画像を、それぞれ、Ａ／
Ｄ変換によりディジタル信号に変換した後、所定の閾値
により２値化する。その結果得られる画像は、図９に示
すように、半導体基板７１の表面の凹凸形状が黒色領域
９０と白色領域９１とに標識化されたものとなる。

【００９３】そして、画像処理部８２は、２値化された
２つの画像から所定の領域をそれぞれ切り出して、各領
域の特徴点を抽出する。続いて、画像処理部８２は、切
り出した２つの領域のそれぞれの中心点を求め、求めた
中心点がそれぞれの画像の中央に位置するように、マイ
クロコンピュータ８３に要求信号を供給する。その結
果、マイクロコンピュータ８３は、θテーブル７３およ
びＸＹテーブル７４を制御して、２つの中心点がアライ
メント顕微鏡７７ａ，７７ｂからそれぞれ出力される画
像の中央に位置するように半導体基板７１を移動させ
る。

【００９４】次に、画像処理部８２は、抽出された特徴
点データを半導体基板７１の番号（１乃至ｎ）とともに
内蔵されている画像メモリに格納する。そして、面Ａの
アライメント処理を終了する。その結果、加工処理の進
行に伴って画像メモリには、各半導体基板７１の特徴点
データが格納されていくことになる。

【００９５】なお、面Ａをアライメントする場合、半導
体基板７１上には、基準位置を示すアライメントマーク
が形成されていないので、形成されるパターンの絶対的
な位置（半導体基板７１上の位置）の制御を行うことは
困難となる。しかし、ステージ系と対物レンズ７６ａの
光軸の相対的な位置はフィデューシャルマーク８５によ
り正確に調整されており、また、基板ホルダ７２が半導
体基板７１を保持する際の誤差（ずれ）は、充分に小さ
い（数十ミクロン程度）ので、大きな問題とはならな
い。

【００９６】面Ａのアライメントが終了すると、マイク
ロコンピュータ８３は、露光光源７６ｂに対して制御信
号を送り、露光を開始させるとともに、θステージ７３
およびＸＹステージ７４を適宜移動させて、面Ａの加工
処理を行う。

【００９７】面Ａの加工処理が終了すると、マイクロコ
ンピュータ８３は、半導体基板搬送アーム８４を制御
し、半導体基板７１を半導体基板収納カセット８０の以
前収納されていた場所に返却させる。以上の動作によ
り、１枚目の半導体基板７１の加工処理が終了する。

【００９８】このような処理は、半導体基板収納カセッ
ト８０に格納されている全ての半導体基板７１に対して
行われる。そして、処理が終了すると、前述した、フィ
デューシャルマーク８５とアライメント顕微鏡７７ａ，
ｂの位置合わせが再び実施される。

【００９９】なお、面Ａの処理が実行されている場合に
は、マイクロコンピュータ８３は、半導体基板７１の番
号（１乃至ｎ）と、それぞれの半導体基板７１の面Ａの
ＸＹθアライメント位置座標測定値（Ｘ₁，Ｙ₁，θ₁）
乃至（Ｘ_n，Ｙ_n，θ_n）のデータとを内蔵されているメ
モリに逐次格納する。そして、この面Ａに関するデータ
は、マイクロコンピュータ８３により、裏面座標データ
（Ｘ₁’，Ｙ₁’，θ₁’）乃至（Ｘ_n’，Ｙ_n’，θ_n’）
に変換された後、内蔵されているメモリに格納される。

【０１００】引き続き、面Ｂを露光するならば、面Ｂを
面Ａと同様に露光する。即ち、マイクロコンピュータ８
３は、半導体基板搬送アーム８４を制御し、半導体基板
収納カセット８０から半導体基板７１を取り出させる。
そして、半導体基板７１を反転させ（面Ｂを上に向
け）、基板ホルダ７２の所定の位置に配置させる。

【０１０１】半導体基板７１が所定の位置に載置される
と、アライメント顕微鏡７７ｃ，７７ｄは、下方を向い
ている面Ａの所定の領域、即ち、アライメント顕微鏡７
７ａ，７７ｂにより撮影された領域を撮像して、画像処
理部８２に供給する。

【０１０２】画像処理部８２は、アライメント顕微鏡７
７ｃ，７７ｄから出力された画像信号をＡ／Ｄ変換によ
りディジタル信号にそれぞれ変換した後、所定の閾値に
より２値化する。そして、画像処理部８２は、２値化さ
れた画像データから特徴点を抽出する。次いで、画像処
理部８２は、面Ａに対する処理において撮像され、所定
の処理を経た後、画像メモリに格納されている特徴点デ
ータのなかから、同一の半導体基板７１に対するものを
読み出す。そして、画像処理部８２は、読み出した特徴
点データと同一の特徴点を含む領域を、新たに生成され
た特徴点データのなかから検索する。検索の結果、同一
の特徴点を有する領域が検出された場合には、画像処理
部８２は、その領域の中心点を求めた後、その中心点の
座標を算出する。

【０１０３】マイクロコンピュータ８３は、以上のよう
にして求めた中心点が、裏面座標データ（Ｘ₁’，
Ｙ₁’，θ₁’）乃至（Ｘ_n’，Ｙ_n’，θ_n’）の位置に
来るようにθテーブル７３およびＸＹテーブル７４を制
御することにより、アライメントを行う。

【０１０４】以上のアライメント動作により、面Ａに形
成されているパターンと、面Ｂに形成されるパターンの
相対的な位置が正確に制御される。

【０１０５】面Ｂのアライメントが終了すると、マイク
ロコンピュータ８３は、露光光源７６ｂに対して制御信
号を出力し、面Ｂに対する加工処理を開始させる。加工
処理が終了すると、半導体基板７１は、半導体基板搬送
アーム８４により半導体基板収納カセット８０の元の位
置に返却される。

【０１０６】以上の動作は、半導体基板収納カセット８
０に格納されている全ての半導体基板７１に対して繰り
返し実行される。そして、全ての半導体基板７１に対す
る両面（面Ａおよび面Ｂ）の処理が終了することにな
る。

【０１０７】以上のような実施の形態によれば、半導体
基板７１の表面形状である梨地形状を用いてアライメン
トを行うようにしたので、アライメントマークを形成す
るプロセスを省略することが可能となる。

【０１０８】図１０は、本発明の第３の実施の形態の構
成例を示す図である。なお、この図において、図８に示
す部分と対応する部分には同一の符号が付してあるの
で、その説明は適宜省略する。

【０１０９】この実施の形態では、対物レンズ７６ａ、
露光光源７６ｂ、光量制御／ビーム整形装置７６ｃ、お
よび、反射鏡７６ｄが除外され、露光光源９０、照明光
学系９１、マスク９２、縮小投影レンズ９３、およびマ
スクアライメント装置９４が新たに付加されている。な
お、その他の構成は図８に示す場合と同様である。

【０１１０】露光光源９０は、水銀ランプや反射鏡など
により構成され、マイクロコンピュータ８３の制御に応
じて光ビームを照射するようになされている。また、照
明光学系９１は、露光光源９０より照射された光ビーム
の光量を制御するとともに、光ビームを均一化するよう
になされている。マスク９２は、露光しようとするパタ
ーンが形成されており、マスクアライメント装置９４に
保持されている。縮小投影レンズ９３は、マスク９２を
透過した光ビームを、半導体基板７１の所定の領域に収
束させる。また、マスクアライメント装置９４は、マス
ク９２が所定の位置に配置されるように制御するととも
に、フィデューシャルマーク８５から照射される光ビー
ムを基準にして、マスク９２と半導体基板７１との相対
的な位置を微調整するようになされている。

【０１１１】次に、この実施例の動作について説明す
る。

【０１１２】半導体基板７１が収納された半導体基板収
納カセット８０が所定の場所にセットされると、マイク
ロコンピュータ８３は、ステージ系を駆動する図示せぬ
ステッピングモータを制御し、第２の実施の形態の場合
と同様に、アライメント顕微鏡７７ａ，７７ｂによりフ
ィデューシャルマーク８５を観察し、縮小投影レンズ９
３の光軸とフィデューシャルマーク８５との位置関係を
測定する。

【０１１３】続いて、マスクアライメント装置９４は、
図示せぬマスクアライメント用光学系により、マスク９
２が所定の位置になるようにアライメントを行う。そし
て、マスク９２のアライメントが終了すると、マイクロ
コンピュータ８３は、ステージ系を制御する図示せぬス
テップモータを制御し、フィデューシャルマーク８５を
所定の場所に移動させる。

【０１１４】所定の位置に移動されたフィデューシャル
マーク８５は、内蔵されている光源により光ビーム（直
進性の高い光ビーム）の照射を開始する。フィデューシ
ャルマーク８５より照射された光ビームは、マスクアラ
イメント装置９４に入射される。マスクアライメント装
置９４は、入射された光ビームを基準にして、マスク９
２とフィデューシャルマーク８５との位置関係を較正す
る。これにより、ステージ系の基準位置を示すフィデュ
ーシャルマーク８５とマスク９２の相対的な位置関係が
較正される。

【０１１５】次に、マイクロコンピュータ８３は、半導
体基板搬送アーム８４を制御し、半導体基板７１を基板
ホルダ７２の所定の場所に配置する。そして、第２の実
施の形態の場合と同様に、アライメント顕微鏡７７ａ，
７７ｂからの画像がディジタル化および２値化された
後、所定の領域が切り出されて特徴点が抽出され、その
中心座標が求められる。また、抽出された特徴点は、画
像メモリに半導体基板７１の番号とともに格納されるこ
とになる。

【０１１６】アライメントが終了すると、マイクロコン
ピュータ８３は、露光光源９０を制御し、アライメント
処理時に得られたフィデューシャルマーク８５と半導体
基板７１の相対的な位置関係に基づいて露光処理を行
う。このとき、マイクロコンピュータ８３は、θステー
ジ７３またはＸＹステージ７４を制御し、半導体基板７
１を必要に応じて移動させる。

【０１１７】そして、露光処理が終了すると、マイクロ
コンピュータ８３は、半導体基板搬送アーム８４を制御
し、半導体基板７１を半導体基板収納カセット８０に返
却させる。このような処理は、全ての半導体基板７１に
対して繰り返し実行される。

【０１１８】なお、このとき、マイクロコンピュータ８
３は、半導体基板７１の番号（１乃至ｎ）と、それぞれ
の半導体基板７１の中心座標測定値（Ｘ₁，Ｙ₁，θ₁）
乃至（Ｘ_n，Ｙ_n，θ_n）を内蔵されているメモリに格納
するとともに、これらを元にして、半導体基板７１の裏
面における中心座標（Ｘ₁’，Ｙ₁’，θ₁’）乃至
（Ｘ_n’，Ｙ_n’，θ_n’）を算出して、同様に、内蔵さ
れているメモリに格納する。

【０１１９】以上の処理により、全ての半導体基板７１
の面Ａの露光が終了すると、次に面Ｂの露光が実行され
る。このとき、例えば、面Ａと面Ｂに形成しようとする
パターンが異なる場合は、マスク９２を交換する必要が
生ずる。マスク９２を交換した場合は、新たなマスク９
２とフィデューシャルマーク８５との相対的な位置を調
整するため、前述の場合と同様に、マスク９２のアライ
メント処理が実行される。

【０１２０】次に、マイクロコンピュータ８３は、半導
体基板搬送アーム８４を制御し、半導体基板収納カセッ
ト８０から半導体基板７１を取り出させ、反転させた後
（面Ｂを上にした後）、基板ホルダ７２の所定の位置に
配置する。

【０１２１】続いて、画像処理部８２は、第２の実施の
形態の場合と同様に、アライメント顕微鏡７７ｃ，７７
ｄから出力される画像信号をディジタル化した後、所定
の閾値により２値化する。そして、特徴点を抽出して、
画像メモリに格納されている特徴点データと比較して、
同一の領域を求める。そして、求めた領域の中心座標を
算出し、マイクロコンピュータ８３に内蔵されているメ
モリに格納されている裏面における中心座標（Ｘ₁’，
Ｙ₁’，θ₁’）乃至（Ｘ_n’，Ｙ_n’，θ_n’）を参照し
て、アライメントを行う。そして、アライメントが終了
すると、半導体基板７１とフィデューシャルマーク８５
との相対的な位置関係に基づき、露光光源９０により露
光処理を実施する。

【０１２２】露光が完了すると、マイクロコンピュータ
８３は、半導体基板搬送アーム８４を制御し、半導体基
板７１を半導体基板収納カセット８０に返却させる。

【０１２３】以上の動作は、半導体基板収納カセット８
０に格納されている全ての半導体基板７１に対して繰り
返し実行される。そして、表裏面双方の露光処理が完了
する。

【０１２４】以上の実施の形態によれば、半導体基板７
１の表面の梨地形状によりアライメントを行うようにし
たので、アライメントマークを形成するプロセスを省略
することができるので、作成プロセスを簡略化すること
が可能となる。

【０１２５】なお、以上の実施の形態においては、被加
工物の上下にそれぞれ２本ずつアライメント顕微鏡を配
置して、アライメントを実行するようにしたが、被加工
物の上下にそれぞれ１本、または、３本以上のアライメ
ント顕微鏡を配置するようにしてもよい。

【０１２６】また、以上の実施の形態においては、半導
体基板７１の両面を加工するようにしたが、例えば、同
一の面に対して繰り返し加工を行う場合においても、本
発明を適用することが可能である。その場合において
は、アライメント顕微鏡は、被加工物の上下に配置する
必要はなく、例えば、上面に１本以上配置すればよい。

【０１２７】更に、以上の実施の形態においては、高分
子材料および半導体基板を被加工物として用いる場合に
ついて説明したが、本発明は、これらの材料のみに限定
されるものではなく、ガラス基板やプリント基板など、
表面にランダムな凹凸、または、グレイン等のパターン
を有する種々な材料を使用することも可能であることは
いうまでもない。

【０１２８】更にまた、以上の実施の形態においては、
半導体基板の両面を露光するようにしたが、片面を繰り
返し露光する場合にも本発明を適用することが可能であ
る。即ち、片面を露光した後、エッチング処理、拡散処
理、酸化処理等を施し、梨地形状を使用して再度アライ
メントを行い、別のパターンを同一面に露光するように
してもよい。

【０１２９】

【発明の効果】請求項１に記載のレーザ加工装置によれ
ば、被加工物の任意の領域の表面形状を撮像手段により
撮像し、撮像手段より出力された任意の領域の表面形状
を位置合わせのための画像として記憶手段として記憶
し、記憶手段に記憶されている画像と、撮像手段により
新たに撮像された画像とを比較手段が比較し、比較手段
の比較結果に従って所定の領域にレーザビームが照射さ
れるようにステージを制御手段が動作させるようにした
ので、被加工物の材質に拘わらずに正確なアライメント
を実行することが可能となる。

【０１３０】請求項７に記載のアライメント装置および
請求項１１に記載のアライメント方法によれば、被加工
物の所定の領域の表面形状を撮像し、撮像された画像を
記憶し、記憶されている画像と、新たに撮像された画像
とを比較し、比較結果に応じて被加工物の位置を制御す
るようにしたので、被加工物にアライメントマークを形
成するプロセスを省略することができるとともに、被加
工物の位置を正確に検出する装置を省略することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置の一実施の形態の構成
例を示す図である。

【図２】図１に示す画像処理部の詳細な構成例を示すブ
ロック図である。

【図３】加工が開始される前の被加工物の状態を示す図
である。

【図４】図３に示す被加工物の面Ｂを加工する際のレー
ザ加工装置の状態を示す図である。

【図５】図４に示すレーザ加工装置に載置されている被
加工物の状態を示す図である。

【図６】加工される前に撮像された面Ａの画像の一例を
示す図である。

【図７】図４に示す状態において、撮像された面Ａの画
像の一例を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態の構成例を示す図で
ある。

【図９】半導体基板７１の表面形状を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態の構成例を示す図
である。

【図１１】従来のアライメント装置の構成例を示す図で
ある。

【図１２】従来のアライメントマークの例を示す図であ
る。

【符号の説明】

２１，２６，３１フィールドレンズ（拡大手段）２２，２５，２７ＣＣＤカメラ（撮像手段、第２の撮
像手段）３４マイクロコンピュータ（制御手段）３５モータ制御部（制御手段）５１画像メモリ（記憶手段）５５サーチ回路（比較手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源から射出されるレーザビーム
をステージ上に載置されている被加工物の所定の領域に
照射して加工するレーザ加工装置において、前記被加工物の任意の領域の表面形状を撮像する撮像手
段と、前記撮像手段より出力された前記任意の領域の表面形状
を位置合わせのための画像として記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記画像と、前記撮像手
段により新たに撮像された画像とを比較する比較手段
と、前記比較手段の比較結果に従って前記所定の領域に前記
レーザビームが照射されるように前記ステージを動作さ
せる制御手段とを備えることを特徴とするレーザ加工装
置。
【請求項２】前記撮像手段は、前記被加工物の素材の
不均質性に起因して生じた前記表面形状を撮像すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】前記撮像手段とは異なる少なくとも１つ
以上の方向から、前記被加工物の所定の領域の表面形状
を撮像する第２の撮像手段と、前記被加工物を所定の方向に回転させる少なくとも１つ
以上のゴニオテーブルとを更に備え、前記ゴニオテーブルが前記被加工物を回転した場合に
は、回転前に前記撮像手段により撮像されて前記記憶手
段に記憶されている画像と、前記第２の撮像手段により
新たに撮像された画像とを前記比較手段が比較し、その
比較結果に応じて前記制御手段が新たに加工する面が所
定の位置に来るように制御することを特徴とする請求項
１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】前記ゴニオテーブルにより前記被加工物
が回転された場合には、前記撮像手段または前記第２の
撮像手段の焦点位置を基準として、加工面が所定の位置
に来るように前記被加工物が移動されることを特徴とす
る請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】前記比較手段は、前記記憶手段に記憶さ
れている画像の特徴を抽出し、前記撮像手段または前記
第２の撮像手段により撮像された画像内に同一の特徴を
有する領域が存在するか否かを比較判定することを特徴
とする請求項１乃至４の何れかに記載のレーザ加工装
置。
【請求項６】前記撮像手段または前記第２の撮像手段
は、前記被加工物の所定の領域を所定の倍率で拡大する
拡大手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５
の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７】被加工物が所定の位置に来るようにアラ
イメントするアライメント装置において、前記被加工物の所定の領域の表面形状を撮像する撮像手
段と、前記撮像手段より出力された画像を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段に記憶されている前記画像と、前記撮像手
段により新たに撮像された画像とを比較する比較手段
と、前記比較手段の比較結果に応じて前記被加工物の位置を
制御する制御手段とを備えることを特徴とするアライメ
ント装置。
【請求項８】第２の撮像手段を更に備え、前記比較手段は、前記記憶手段に記憶されている画像
と、前記第２の撮像手段により撮像された画像とを比較
することを特徴とする請求項７に記載のアライメント装
置。
【請求項９】前記被加工物は半導体基板であり、前記撮像手段および前記第２の撮像手段は、前記半導体
基板の表面の梨地形状を撮像することを特徴とする請求
項７または８に記載のアライメント装置。
【請求項１０】前記被加工物の位置を測定する測定手
段を更に備え、前記制御手段は、前記測定手段の測定結果に応じて、前
記被加工物の位置を制御することを特徴とする請求項７
乃至９の何れかに記載のアライメント装置。
【請求項１１】被加工物が所定の位置に来るようにア
ライメントするアライメント方法において、前記被加工物の所定の領域の表面形状を撮像し、撮像された画像を記憶し、記憶されている前記画像と、新たに撮像された画像とを
比較し、比較結果に応じて前記被加工物の位置を制御することを
特徴とするアライメント方法。