(57)【要約】【課題】撮像画像の処理を簡単にし、アライメント対象物の位置ずれ量の検出を容易にする。【解決手段】複数の受光素子７を一直線状に並べて有し、アライメント対象物５の表面に受光素子７の並び方向に略平行な軸Ｏ２に対して所定の角度で交差して設けられた三本の細線状パターン１５ａ〜１５ｃを撮像する撮像手段１と、アライメント対象物５をＸＹ平面内を変位させる変位手段２と、撮像手段１により撮像された画像を処理し、三本の細線状パターンの間隔を計測してＸ軸方向へのアライメント対象物５の位置ずれ量を算出し、複数の受光素子７の一つに予め設定された基準受光素子と、三本の細線状パターンに予め設定された基準位置との間の距離を計測してＹ軸方向へのアライメント対象物５の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物５のＸ軸及びＹ軸方向の位置ずれ量を補正するように変位手段２を駆動制御する制御手段４と、を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子を一直線状に並べて有する撮像手段により、アライメント対象物の表面に前記受光素子の並び方向に略平行な軸に対して互いに異なる角度で交差して設けられた少なくとも二本の細線状パターンを撮像する段階と、
前記撮像手段により撮像された画像を処理する段階と、
前記処理画像に基づいて、前記少なくとも二本の細線状パターンの間隔を計測して前記受光素子の並び方向に略直交する方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物を変位させて前記位置ずれ量を補正する段階と、
前記処理画像に基づいて、前記複数の受光素子の一つに予め設定された基準受光素子と、前記少なくとも二本の細線状パターンに予め設定された基準位置との間の距離を計測して前記受光素子の並び方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物を変位させて前記位置ずれ量を補正する段階と、
を実行することを特徴とするアライメント方法。
【請求項２】
前記少なくとも二本の細線状パターンは、前記受光素子の並び方向に平行な軸に対して略直交して伸びた細線状パターンと、前記軸に対して傾斜した細線状パターンとから成ることを特徴とする請求項１記載のアライメント方法。
【請求項３】
前記少なくとも二本の細線状パターンは、前記受光素子の並び方向に平行な軸に対して略直交して伸びた二本の細線状パターン、及び該二本の細線状パターン間に設けられ前記軸に対して傾斜した細線状パターンを含むことを特徴とする請求項１記載のアライメント方法。
【請求項４】
複数の受光素子を一直線状に並べて有し、アライメント対象物の表面に前記受光素子の並び方向に略平行な軸に対して互いに異なる角度で交差して設けられた少なくとも二本の細線状パターンを撮像する撮像手段と、
前記アライメント対象物を、前記撮像手段の受光素子の受光面に平行な面内を二次元方向に変位させる変位手段と、
前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記少なくとも二本の細線状パターンの間隔を計測して前記受光素子の並び方向に略直交する方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、前記複数の受光素子の一つに予め設定された基準受光素子と、前記少なくとも二本の細線状パターンに予め設定された基準位置との間の距離を計測して前記受光素子の並び方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物の前記二方向の位置ずれ量を補正するように前記変位手段を駆動制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメント対象物のアライメントマークを撮像し、その撮像画像に基づいて位置ずれ量を検出してアライメント対象物の位置合わせするアライメント方法に関し、詳しくは、撮像画像の処理を簡単にし、アライメント対象物の位置ずれ量の検出を容易にしようとするアライメント方法及びアライメント装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアライメント方法は、基板（アライメント対象物）上に三つ以上のアライメントマークが形成され、これらアライメントマークのうち、少なくとも二つのアライメントマークを夫々個別の撮影手段で検出することが可能な位置にまで粗位置決めをする粗位置決めステップと、上記撮影手段により検出されたアライメントマークを基準として、上記基板の上記撮影手段に対する位置ずれ量を算出して、上記撮影手段により検出されたアライメントマークの位置が上記撮影手段の視野の中心位置と一致するように調整する位置調整ステップとを行なうようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１１２９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような従来のアライメント方法においては、上記撮像手段が二次元の画像を撮像する例えばテレビカメラやＣＣＤカメラであったので、撮像された画像の処理が複雑となり、基板の位置ずれ量の検出が困難であった。また、撮像手段の構成及びその画像処理回路の構成が複雑で装置が高価になるおそれがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、撮像画像の処理を簡単にし、アライメント対象物の位置ずれ量の検出を容易にしようとするアライメント方法及びアライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明によるアライメント方法は、複数の受光素子を一直線状に並べて有する撮像手段により、アライメント対象物の表面に前記受光素子の並び方向に略平行な軸に対して互いに異なる角度で交差して設けられた少なくとも二本の細線状パターンを撮像する段階と、前記撮像手段により撮像された画像を処理する段階と、前記処理画像に基づいて、前記少なくとも二本の細線状パターンの間隔を計測して前記受光素子の並び方向に略直交する方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物を変位させて前記位置ずれ量を補正する段階と、前記処理画像に基づいて、前記複数の受光素子の一つに予め設定された基準受光素子と、前記少なくとも二本の細線状パターンに予め設定された基準位置との間の距離を計測して前記受光素子の並び方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物を変位させて前記位置ずれ量を補正する段階と、を実行するものである。
【０００６】
このような構成により、複数の受光素子を一直線状に並べて有する撮像手段により、アライメント対象物の表面に受光素子の並び方向に略平行な軸に対して互いに異なる角度で交差して設けられた少なくとも二本の細線状パターンを撮像し、撮像手段により撮像された画像を処理し、該処理画像に基づいて上記少なくとも二本の細線状パターンの間隔を計測して受光素子の並び方向に略直交する方向へのアライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物を変位させて上記位置ずれ量を補正し、上記処理画像に基づいて複数の受光素子の一つに予め設定された基準受光素子と、上記少なくとも二本の細線状パターンに予め設定された基準位置との間の距離を計測して受光素子の並び方向へのアライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物を変位させて上記位置ずれ量を補正する。
【０００７】
また、前記少なくとも二本の細線状パターンは、前記受光素子の並び方向に平行な軸に対して略直交して伸びた細線状パターンと、前記軸に対して傾斜した細線状パターンとから成るものである。これにより、受光素子の並び方向に平行な軸に対して略直交して伸びた細線状パターンと、上記軸に対して傾斜した細線状パターンとを撮像してアライメント対象物の位置ずれ量を検出する。
【０００８】
さらに、前記少なくとも二本の細線状パターンは、前記受光素子の並び方向に平行な軸に対して略直交して伸びた二本の細線状パターン、及び該二本の細線状パターン間に設けられ前記軸に対して傾斜した細線状パターンを含むものである。これにより、受光素子の並び方向に平行な軸に対して略直交して伸びた二本の細線状パターン、及び該二本の細線状パターン間に設けられ上記軸に対して傾斜した細線状パターンを撮像してアライメント対象物の位置ずれ量を検出する。
【０００９】
また、第２の発明によるアライメント装置は、複数の受光素子を一直線状に並べて有し、アライメント対象物の表面に前記受光素子の並び方向に略平行な軸に対して互いに異なる角度で交差して設けられた少なくとも二本の細線状パターンを撮像する撮像手段と、前記アライメント対象物を、前記撮像手段の受光素子の受光面に平行な面内を二次元方向に変位させる変位手段と、前記撮像手段により撮像された画像を処理し、前記少なくとも二本の細線状パターンの間隔を計測して前記受光素子の並び方向に略直交する方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、前記複数の受光素子の一つに予め設定された基準受光素子と、前記少なくとも二本の細線状パターンに予め設定された基準位置との間の距離を計測して前記受光素子の並び方向への前記アライメント対象物の位置ずれ量を算出し、該アライメント対象物の前記二方向の位置ずれ量を補正するように前記変位手段を駆動制御する制御手段と、を備えたものである。
【００１０】
このような構成により、複数の受光素子を一直線状に並べて有する撮像手段で、アライメント対象物の表面に受光素子の並び方向に略平行な軸に対して互いに異なる角度で交差して設けられた少なくとも二本の細線状パターンを撮像し、制御手段で撮像手段により撮像された画像を処理し、上記少なくとも二本の細線状パターンの間隔を計測して受光素子の並び方向に略直交する方向へのアライメント対象物の位置ずれ量を算出し、複数の受光素子の一つに予め設定された基準受光素子と、上記少なくとも二本の細線状パターンに予め設定された基準位置との間の距離を計測して受光素子の並び方向へのアライメント対象物の位置ずれ量を算出し、アライメント対象物の上記二方向の位置ずれ量を補正するように変位手段を駆動制御し、変位手段でアライメント対象物を撮像手段の受光素子の受光面に平行な面内を二次元方向に変位させてアライメント対象物の位置ずれを補正する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係るアライメント方法によれば、撮像手段により撮像された画像の処理を簡単にすることができ、アライメント対象物の位置ずれ量の検出を容易にすることができる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明によれば、受光素子を一直線状に並べて有する撮像手段により上記受光素子の受光面に平行な面内にて、直交二軸方向の位置ずれ量を検出することができる。特に、受光素子の並び方向に直交する方向へのアライメント対象物の位置ずれ量は、二本の細線状パターンの間隔を計測し、その間隔と予めメモリに記憶された基準値との差分を演算することにより算出することができる。また、アライメント対象物の位置ずれ量の検出分解能を向上することができる。したがって、アライメント精度を向上することができる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る発明によれば、受光素子を一直線状に並べて有する撮像手段により上記受光素子の受光面に平行な面内にて、直交二軸方向の位置ずれ量を検出することができる。特に、受光素子の並び方向に直交する方向へのアライメント対象物の位置ずれ量は、隣り合う細線状パターンの間隔を計測し、その間隔の差分を演算することにより算出することができる。したがって、基準値を予めメモリに記憶しておく必要がない。また、アライメント対象物の位置ずれ量の検出分解能を向上することができる。したがって、アライメント精度を向上することができる。
【００１４】
そして、請求項４に係るアライメント装置によれば、撮像手段により撮像された画像の処理を簡単にすることができ、アライメント対象物の位置ずれ量の検出を容易にすることができる。したがって、撮像手段の構成及びその画像処理回路の構成が簡単になり装置のコストアップを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるアライメント装置の実施形態の概略構成を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。このアライメント装置は、アライメント対象物のアライメントマークを撮像し、その撮像画像に基づいて位置ずれ量を検出してアライメント対象物の位置合わせするもので、撮像手段１と、変位手段２と、照明手段３と、制御手段４とから成る。
【００１６】
上記撮像手段１は、アライメント対象物５上に設けられたアライメントマーク６を撮像するものであり、複数の受光素子７を一直線状に並べて有するラインカメラである。なお、図２において、符号８はアライメント対象物５のアライメントマーク６の像を受光素子７の面に結像するレンズである。
【００１７】
撮像手段１の受光素子７の受光面に対向して変位手段２が設けられている。この変位手段２は、アライメント対象物５を上記受光素子７の受光面に平行なＸＹ平面内を二次元方向に変位させるものであり、上記複数の受光素子７の並び方向（並びの中心軸Ｏ１方向）に平行な例えばＹ軸方向及び該Ｙ軸に直交するＸ軸方向に変位するステージ９と、該ステージ９を変位させる駆動部１０（図２参照）とを備えている。上記ステージ９は、図２に示すように、中央部に開口部１１を設け、該開口部１１を取り囲んで形成した段差部１２によりアライメント対象物５の周縁部を保持するようになっている。また、上記駆動部１０は、例えば図示省略のモータと、ボールネジと、ガイドレールとを組み合わせて構成されている。
【００１８】
ここで、上記アライメント対象物５は、図３に示すように、例えば透明な基板１３の表面に例えばクロム（Ｃｒ）等の不透明な金属薄膜１４を形成し、該金属薄膜１４の一部にアライメントマーク６としてその中心軸Ｏ２に対して互いに異なる角度で交差する少なくとも二本の細線状パターンを形成したものである。なお、本実施形態においては、上記アライメントマーク６は、中心軸Ｏ２に対して略直交して伸びた細線状パターン、及び中心軸Ｏ２に対して傾斜して設けられた細線状パターンを含むものであり、より具体的には、中心軸Ｏ２に対して略直交して伸びた二本の細線状パターン１５ａ，１５ｂ、及び該二本の細線状パターン１５ａ，１５ｂ間に設けられ中心軸Ｏ２に対して例えばθ＝４５°だけ傾斜した細線状パターン１５ｃを含むものである。
【００１９】
変位手段２のステージ９の下方には、図２に示すように、照明手段３が設けられている。この照明手段３は、可視光からなる照明光を放射してアライメント対象物５を裏面から照明し、撮像手段１によるアライメントマーク６の撮像を可能にするものであり、例えばハロゲンランプ等である。
【００２０】
撮像手段１と、変位手段２と、照明手段３とに結線して制御手段４が設けられている。この制御手段４は、撮像手段１により撮像された画像を処理し、三本の細線状パターン１５ａ〜１５ｃの間隔を計測して受光素子７の並び方向（中心軸Ｏ１方向）に略直交する方向（Ｘ軸方向）へのアライメント対象物５の位置ずれ量Ｄｘを算出し、複数の受光素子７の一つに予め設定された基準受光素子７ａ（図６参照）と、三本の細線状パターン１５ａ〜１５ｃに予め設定された基準位置Ｓ（図６参照）との間の距離を計測して受光素子７の並び方向（Ｙ軸方向）へのアライメント対象物５の位置ずれ量Ｄｙを算出し、該アライメント対象物５の上記二方向の位置ずれ量Ｄｘ，Ｄｙを補正するように変位手段２を駆動制御するものであり、図４に示すように、画像処理部１６と、演算部１７と、メモリ１８と、変位手段駆動コントローラ１９と、照明手段駆動コントローラ２０と、制御部２１とから成っている。
【００２１】
上記画像処理部１６は、撮像手段１により撮像された画像を２値化処理して一ライン分の画像データを出力するものである。
【００２２】
また、上記演算部１７は、画像処理部１６からの画像データに基づいてアライメント対象物５に設けられたアライメントマーク６の三本の細線状パターン１５ａ〜１５ｃのうち隣り合う二つの細線状パターン１５ａ，１５ｃ及び１５ｂ，１５ｃの間隔をそれぞれ計測してその差を演算し、Ｘ軸方向へのアライメント対象物５の位置ずれ量Ｄｘを算出すると共に、複数の受光素子７の一つに予め設定された基準受光素子７ａと、三本の細線状パターン１５ａ〜１５ｃに予め設定された基準位置Ｓ、例えば細線状パターン１５ａの中心位置との間の距離を計測してＹ軸方向へのアライメント対象物５の位置ずれ量Ｄｙを算出するものである。
【００２３】
さらに、上記メモリ１８は、図示省略の操作手段により入力された測定パラメータとしての、例えば図３に示すアライメントマーク６の両サイドの細線状パターン１５ａ，１５ｂの間隔Ｌや真ん中の細線状パターン１５ｃの傾斜角度θ（＝４５°）、及び演算部１７で演算された結果を保存するものである。
【００２４】
さらにまた、上記照明手段駆動コントローラ２０は、照明手段３を点灯及び消灯させるように制御するものである。
そして、制御部２１は、上記各構成要素が適切に駆動するように装置全体を統合して制御するものである。
【００２５】
次に、このように構成されたアライメント装置を使用して行なうアライメント方法について説明する。
先ず、表面にアライメントマーク６を設けたアライメント対象物５が、図１に示すように、アライメントマーク６の中心軸Ｏ２がＹ軸に平行となるようにして変位手段２のステージ９上に載置される。さらに、図１に示すアライメントマーク６の両サイドの細線状パターン１５ａ，１５ｂの間隔Ｌや、真ん中の細線状パターン１５ｃの傾斜角度θ（＝４５°）等の測定パラメータが図示省略の操作手段により入力され、メモリ１８に保存される。
【００２６】
次に、アライメント装置の電源スイッチが投入されてアライメント対象物５のアライメントが実行される。この場合、先ず、制御手段４の照明手段駆動コントローラ３が起動して照明手段３が点灯され、撮像手段１によるアライメントマーク６の撮像が可能となる。
【００２７】
照明手段３が点灯されと、図１に示すように複数の受光素子７を一直線状に並べて有する撮像手段１により、アライメント対象物５に設けられたアライメントマーク６の三本の細線状パターン１５ａ〜１５ｃが撮像される。
【００２８】
こうして撮像手段１により撮像されたアライメントマーク６の画像は、制御手段４の画像処理部１６において処理され、一ライン分の画像データが出力される。
【００２９】
上記画像データは演算部１７に入力される。この演算部１７においては、入力した画像データに基づいて、輝度が所定の閾値を超えて変化した点を見つけて三本の細線状パターン１５ａ〜１５ｃの各中心位置が検出される。具体的には、例えば図５（ａ）に示すように輝度が所定の閾値Ｉｔｈを越えて明から暗に変化した各点ａ，ｂ，ｃ、及び暗から明に変化した各点ｄ，ｅ，ｆをそれぞれ細線状パターン１５ａ〜１５ｃの縁部として検出してその位置を計測し、これら縁部の位置データにより上記各細線状パターン１５ａ〜１５ｃの中心位置ｇ，ｈ，ｉを算出する。そして、同図（ｂ）に示すように、互いに隣り合う細線状パターン１５ａ，１５ｃ及び１５ｂ，１５ｃの中心位置間の距離Ｄ１，Ｄ２を演算して、アライメント対象物５のＸ軸方向の位置ずれ量Ｄｘが算出される。なお、中心軸Ｏ２に対する細線状パターン１５ｃの傾斜角度θが４５°の場合には、位置ずれ量Ｄｘは（Ｄ１−Ｄ２）／２となる。
【００３０】
このようにして、アライメント対象物５のＸ軸方向への位置ずれ量Ｄｘが算出されると、変位手段駆動コントローラ１９により変位手段２の駆動部１０が駆動制御され、上記位置ずれ量Ｄｘがゼロとなるようにステージ９が図５（ｂ）に示す矢印Ｃ方向に移動される。これにより、撮像手段１の中心軸Ｏ１とアライメント対象物５のアライメントマーク６の中心軸Ｏ２とが合致することになる。
【００３１】
さらに、撮像手段１によりアライメントマーク６が撮像され、その画像が制御手段４の画像処理部１６において処理されて一ライン分の画像データが出力される。この画像データは演算部１７に入力され、上述と同様にして、図６（ａ）に示すように細線状パターン１５ａ〜１５ｃの中心位置ｇ，ｈ，ｉが検出される。この場合、同図（ｂ）に示すように、細線状パターン１５ａの中心位置ｇに予め設定された基準位置Ｓが検出され、該基準位置Ｓと撮像手段１の複数の受光素子７の一つに予め設定された基準受光素子７ａとの間隔Ｄｙが計測される。これにより、アライメント対象物５のＹ軸方向の位置ずれ量Ｄｙが求まる。
【００３２】
このようにして、アライメント対象物５のＹ軸方向への位置ずれ量Ｄｙが求まると、変位手段駆動コントローラ１９により変位手段２の駆動部１０が駆動制御され、上記位置ずれ量Ｄｙがゼロとなるようにステージ９が図６（ｂ）に示す矢印Ｅ方向に移動される。これにより、撮像手段１の基準受光素子７ａとアライメント対象物５のアライメントマーク６の基準位置Ｓとが合致することになる。
【００３３】
なお、撮像手段１のＸ，Ｙ軸方向の分解能Ｋｘ，Ｋｙが分かる場合には、該分解能Ｋｘ，Ｋｙを上記位置ずれ量Ｄｘ，Ｄｙに乗じることにより、高精度に位置ずれ量を計測することができる。したがって、位置合わせの精度をより向上することができる。
【００３４】
また、アライメント対象物５がＸＹ平面内で角度φだけずれている場合には、Ｘ，Ｙ軸方向への位置合わせを行なう前に、図７に示すように、演算部１７でアライメントマーク６の両サイドの細線状パターン１５ａ，１５ｂの間隔Ｌ１を計測し、変位手段駆動コントローラ１９において上記計測値Ｌ１を予めメモリ１８に保存された値Ｌと比較し、両値の差（Ｌ−Ｌ１）がゼロとなるように変位手段２の駆動部１０を駆動制御してステージ９をステージ９の面の中心を中心軸として同図に示す矢印Ｆ方向に回転して位置合わせするとよい。
【００３５】
さらに、上記実施形態においては、照明手段３を変位手段２のステージ９の下方に設けて背面照明とした場合について説明したが、本発明はこれに限られず、上記ステージ９の上方に設けて落射照明としてもよい。
【００３６】
さらにまた、上記実施形態においては、アライメント対象物５にアライメントマーク６を一つ設けた場合について説明したが、本発明はこれに限られず、複数のアライメントマーク６を所定位置に設けてもよい。
【００３７】
そして、以上の説明においては、アライメント対象物５が透明な基板１３に金属膜を形成したものである場合について述べたが、本発明はこれに限られず、不透明な基板１３上に反射率の高い金属膜により上記アライメントマーク６を形成したものであってもよく、又はステージ９そのものをアライメント対象物５として表面に上記アライメントマーク６を形成し、該アライメントマーク６によりステージ９を所定位置に位置合わせするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるアライメント装置の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】アライメント対象物の一構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】上記アライメント装置の制御手段の一構成例を示すブロック図である。
【図５】上記アライメント装置を使用して行なうアライメント方法を示し、アライメント対象物のＸ軸方向への位置ずれに対する補正を示す説明図である。
【図６】上記アライメント装置を使用して行なうアライメント方法を示し、アライメント対象物のＹ軸方向への位置ずれに対する補正を示す説明図である。
【図７】上記アライメント装置を使用して行なうアライメント方法を示し、アライメント対象物のＸＹ平面内の角度ずれに対する補正を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…撮像手段
２…変位手段
４…制御手段
５…アライメント対象物
６…アライメントマーク
７…受光素子
７ａ…基準受光素子
１５ａ〜１５ｃ…細線状パターン
Ｓ…基準位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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