(57)【要約】【課題】  メカニカルクランプ機構によらずに、基板の原点を補正することができる基板位置決め方法または装置を提供する。【解決手段】  パターンを露光するときの露光装置で基準となる、基板の基準となる面、即ち、縦（ Y ）方向及び横（ X ）方向の２面を、メカニカルクランプ機構のクランプピンが押し当てる場所と同じ位置（検査基板の端面位置）を、撮像装置により検出し、検出した両方の面の情報に基づいて、XY 軸に移動するステージの走りと検査基板内パターンの直線性を補正するものである。【選択図】  図１
2007057813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を拡大する顕微鏡と、拡大された被写体像を映像信号としてとらえる撮像装置と、その映像信号から基板内のパターンを認識する画像処理装置と、全体を制御する制御 PC と、を備えた被写体を戴置し任意位置に移動する試料台の位置決め方法において、上記基板の位置決めまたは上記基板端面のアライメントを非接触方式で行うことを特徴とする位置決め方法。
【請求項２】
請求項１に記載の位置決め方法において、基板の端面の映像信号を画像処理により検出して、基板の位置決めまたは基板端面のアライメントの補正を行うことを特徴とする位置決め方法。
【請求項３】
被写体像を拡大する顕微鏡と、拡大された被写体像を映像信号としてとらえる撮像装置と、その映像信号から基板内のパターンを認識する画像処理装置と、全体を制御する制御 PC と、を備えた被写体を戴置し任意位置に移動する試料台において、上記基板の位置決めまたは上記基板端面のアライメントを非接触方式で行うことを特徴とする試料台。
【請求項４】
請求項３に記載の試料台において、基板の端面の映像信号を画像処理により検出して、基板の位置決めまたは基板端面のアライメントの補正を行うことを特徴とする試料台。
【請求項５】
請求項３または請求項４のいずれかに記載の試料台において、基板の端面を撮像する撮像装置と反対側に照明を反射する反射板を装備したことを特徴とする試料台。
【請求項６】
被写体像を拡大する顕微鏡と拡大された被写体像を映像信号としてとらえる撮像装置とその映像信号から基板内のパターンを認識する画像処理装置と被写体を任意位置移動する XYZ ステージ部および装置全体を制御する制御 PC からなる寸法測定装置または基板加工装置において上記基板端面のアライメントを非接触方式で行う機能を装備したことを特徴とする寸法測定装置または基板加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載の寸法測定装置または基板加工装置において、基板の端面の映像信号を画像処理により検出して、基板の位置決めまたは基板端面のアライメントの補正を行うことを特徴とする寸法測定装置または基板加工装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７のいずれかに記載の寸法測定装置または基板加工装置において、基板の端面を撮像する撮像装置と反対側に照明を反射する反射板を装備したことを特徴とする寸法測定装置または基板加工装置。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１つに記載の寸法測定装置または基板加工装置において、基板端面のアライメント情報から、基板内パターンのアライメントを検出し補正機能を装備したことを特徴とする寸法測定装置または基板加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡と顕微鏡による拡大被写体像を撮像するイメージセンサ（例えば、テレビカメラ等のエリアセンサ）を組合せて寸法測定等の画像処理、またはパターン露光等の基板加工のための画像処理を行う装置において、試料台に搭載された被写体（LCD 基板等）を XY 軸に移動するステージの走り即ち直線性と被写体である基板の端面を検出し、基板面の直線性を補正するアライメント（直線性）検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
LCD 基板等の検査装置やパターン露光等の基板加工装置等の試料台に搭載された基板に対し、試料台の各面に装備された押し当てピンを装備したメカニカルクランプ機構により、検査基板の各面を押し当てて位置決めを行い、検査基板内パターンの直線性を補正する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８６６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の材質は主にガラスであり、また、検査基板を搭載する試料台は、例えば、アルミ製、ガラス製、ピン等による構成が周知である。例えば、LCD 基板でいえば、第３世代（ 550 mm × 650 mm ）までは、LCD 基板も小型であり、メカニカルクランプ機構によるLCD 基板の位置決めは問題なかった。しかし、最近の第７世代では、基板サイズが1950 mm × 2250 mm と大型化しており、LCD 基板と試料台間で静電気により張付いた状態となり、メカニカルクランプ機構によるLCD 基板の位置決めが困難になってきている。
本発明の目的は、上記のような問題を解決し、メカニカルクランプ機構によらずに、基板の原点を補正することができる基板位置決め方法およびそれを用いた位置決め方法及びそれを用いた試料台（ステージ）並びに寸法測定装置または基板加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するために、露光装置でパターンを露光する場合の基板の基準となる面（２面：縦（ Y ）方向及び横（ X ）方向）と、メカニカルクランプ機構のクランプピンが押し当てる場所と同じ位置（検査基板の端面位置）を、撮像装置により検出し、検出した両方の面の情報に基づいて、XY 軸に移動するステージの走りと検査基板内パターンのアライメント（直線性）を補正するものである。
【０００６】
即ち、本発明の位置決め方法は、被写体像を拡大する顕微鏡と、拡大された被写体像を映像信号としてとらえる撮像装置と、その映像信号から基板内のパターンを認識する画像処理装置と、全体を制御する制御 PC と、を備えた被写体を戴置し任意位置に移動する試料台の位置決め方法において、基板の位置決めまたは基板端面のアライメント（直線性）の補正を非接触方式で行うものである。
また好ましくは、本発明の位置決め方法は、基板の端面の映像信号を画像処理により検出して、基板の位置決めまたは基板端面のアライメント（直線性）の補正を行うものである。
【０００７】
即ち、本発明の試料台は、被写体像を拡大する顕微鏡と、拡大された被写体像を映像信号としてとらえる撮像装置と、その映像信号から基板内のパターンを認識する画像処理装置と、全体を制御する制御 PC と、を備えた被写体を戴置し任意位置に移動する試料台において、上記基板の位置決めまたは上記基板端面のアライメント（非直線性）を非接触方式で行うものである。
また好ましくは、本発明の試料台は、基板の端面の映像信号を画像処理により検出して、基板の位置決めまたは基板端面のアライメント（直線性）の補正を行うものである。
また好ましくは、本発明の試料台は、基板の端面を撮像する撮像装置と反対側に照明を反射する反射板を装備したものである。
【０００８】
即ち、本発明の寸法測定装置または基板加工装置は、被写体像を拡大する顕微鏡と拡大された被写体像を映像信号としてとらえる撮像装置とその映像信号から基板内のパターンを認識する画像処理装置と被写体を任意位置移動する XYZ ステージ部および装置全体を制御する制御 PC からなる寸法測定装置または基板加工装置において、基板端面のアライメント（直線性）を非接触方式で行う機能を装備したものである。
また好ましくは、本発明の寸法測定装置または基板加工装置は、基板の端面の映像信号を画像処理により検出して、基板の位置決めまたは基板端面のアライメント（直線性）の補正を行うものである。
また好ましくは、本発明の寸法測定装置または基板加工装置は、基板の端面を撮像する撮像装置と反対側に照明を反射する反射板を装備したものである。
また好ましくは、本発明の寸法測定装置または基板加工装置は、基板端面のアライメント情報から、基板内パターンのアライメント（直線性）を検出し補正機能を装備したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、LCD 基板が第７世代で、その基板サイズが、1950 mm（縦）× 2250 mm（横））というように、検査対象となる検査基板が大型化しても、基板搬送ロボットの移載精度が基準面位置検出用 CCD カメラ等のイメージセンサの視野内に入れば、常に安定した XY ステージの走りと基板内パターンの走りのアライメント補正が可能となる。また、非接触方式のため、メカニカルクランプ機構によるクランプ時の基板端面の破損等も無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の一実施例を図１により説明する。図１は、本発明の一実施例の装置の構成を示すブロック図である。本実施例では、検査対象の基板をLCD 基板とし、イメージセンサを CCD カメラとして説明する。
【００１１】
LCD 基板 2 は、基板搬送ロボット 13 により試料台 1 に移載され、測定用 CCD カメラ 5 、X 軸位置検出用光学系 6 および Y 軸位置検出用光学系 7 を搭載したY 軸に移動する Y 軸ステージ 4 とこの Y 軸ステージ 4 本体を X 軸に移動する X 軸ステージ 3 により LCD 基板 2 の全エリアについて位置移動可能な機構となっている。
【００１２】
試料台 1 には、反射板 8 が装備されている。反射鏡 8 は、LCD 基板 2 面上でパターンを形成する時の露光装置で基準となる、LCD 基板 2 の Y 位置基準面 9 と LCD 基板の X 位置基準面 10 において、X 軸位置検出用光学系 6 及び Y 軸位置検出用光学系 7 の照明をそれぞれ反射させることを目的としたもので、 Y 位置基準面 9 用と X 位置基準面 10 用と２組設けている。
【００１３】
画像処理装置 11 は、測定用 CCD カメラ 5 が撮像して電気信号に変換した映像信号から、LCD 基板 2 上に形成されたパターンの線幅測定処理やX 軸位置検出用光学系 6 及び Y 軸位置検出用光学系 7 を搭載された位置検出用カメラ 14 が撮像して電気信号に変換した LCD 基板の各基準面の映像信号から位置情報を検出するための処理装置で、その時の撮像した映像及び処理結果をモニタ 12 に表示する。
【００１４】
次に、本発明の位置検出用光学系の詳細を図２により説明する。図２は、本発明の位置実施例の位置検出用光学系系統を示す説明図である。
試料台 1 は LCD 基板 2 の外周より少し（例えば、3 mm ）小さく、LCD 基板 2 の下側には、X 軸位置検出用光学系 6 及び Y 軸位置検出用光学系 7 の照明を反射させる反射板 8 がそれぞれ装備されている。
【００１５】
X 軸ステージ 4 と Y 軸ステージ 5 が移動することによって、Y 位置基準面 9 と LCD 基板の X 位置基準面 10 の端面上部に、X 軸位置検出用光学系 6 及び Y 軸位置検出用光学系 7 が配置されるように構成されている。この位置検出用光学系（ X 軸位置検出用光学系 6 及び Y 軸位置検出用光学系 7 ）は、それぞれ、撮像する視野を決定するレンズ 16 と光路系に照明を照射する同軸照明部 15 、更にレンズ 16 で拡大された画像を撮像する位置検出用CCD カメラ 14 と照明用電源 17 で構成される。
【００１６】
レンズ 16 の視野は、LCD 基板 2 を試料台 1 に移載する LCD 基板搬送ロボットの移載位置の再現性により決定され、第７世代（ 1950 mm × 2250 mm ）対応では、±10 mm 程度が一般的であり、位置検出用CCD カメラ 14 で約 34 mm × 25mm（水平（ X 軸方向）×垂直（ Y 軸方向））の視野が撮像できる倍率となっている。
【００１７】
次に、LCD 基板 2 の位置基準面 9 、10 の詳細と位置検出用 CCD カメラ 14 が撮像した映像とその輝度波形の関連について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の一実施例の検査基板の基準面部の拡大図（図３(a)）、基準面を撮像した画像（図３(b)）、及び基準面を撮像した画像の輝度波形（図３(c)）を示す図である。なお、LCD 基板 2 は、実際には、図３の右側にまだ存在するが、煩雑でもあり、説明上不要なので省略している。
また、実線矢印は照射光、破線矢印は反射光である。
【００１８】
図３において、LCD 基板 2 の外側 A 部（反射板 8 を装置上部から見て、LCD 基板 2 が無い部分）は、照明光が反射板 8 により全反射するため最も明るい。また、LCD 基板 2 の先端部は丸くなっているため、この B 部に照射された光は殆ど反射しない。このため最も暗くなる。
LCD 基板 2 と反射板 8 が重なる箇所 C 部及び試料台 1 の LCD 基板 2 の箇所 D 部は、試料台 1 の材質により弱と中の関係は入れ替わることがあるが、A 部と B 部の中間の明るさ（輝度レベル）となる。
【００１９】
LCD 基板 2 の位置基準面部（ Y 位置基準面 9 の情報と X 位置基準面 10 の情報）の検出は、CCD カメラの走査線 18 上の映像信号の輝度波形 19 において、検出エリアの左側から最も輝度が高いレベルを100 %、最も低いレベルを 0 %とし、任意のスライスレベルに相当する位置を検出することで可能となる。
【００２０】
実際の LCD 基板 2 の端面部のエッジは欠けていたりする。このため、複数の任意のスライスレベルで端面位置を検出し平均化することで検出精度をあげる。
【００２１】
次に、検出した Y 位置基準面 9 の情報と X 位置基準面 10 の情報から、実際の XY 軸に移動するステージの走りと LCD 基板 2 に形成されるパターンの直線性の補正方法について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の直線性を補正する原理を説明するための図で、装置の上側から検査基板を見た模式的な図ある。
【００２２】
X 軸ステージ移動の真直度21 及び Y 軸ステージ移動の真直度 22 は、XY ステージの性能によるが、一般的には 5 μm 程度であり、XY ステージの機械原点（ SXO ，SYO ）28 が全ての位置の基準原点であり、常時同じ位置となる。
LCD 基板 2 の基準位置（ GXO ，GYO ）27 の位置は、基板搬送ロボット 13 の移載位置により±10 mm の範囲でずれ、また、角度θも逆となることもあり、常時変動する。
【００２３】
LCD 基板 2 の原点位置（ GXO ，GYO ）27 と LCD 基板 2 内のパターン原点位置（PXO ，PYO ）26 の位置関連は、LCD 基板 2 にパターンを露光する露光装置の精度で左右され、実際には、設計値±1 μm 以内である。
パターン原点位置（ PXO ，PYO ）26 とは、LCD 基板 2 等の検査対象基板面上に蒸着等によって薄い膜（配線、レジスト、等）を形成する時の基準とする位置である。
【００２４】
以上の情報と Y 位置基準検出位置（ YALX ，YALY ）23 、Y 位置基準検出位置（ YARX ，YARY ）24 、X 位置基準検出位置（XAX ，XAY）25、Y 位置基準検出位置（YALX ，YALY ）から、LCD 基板の基準原点（ GXO ）までの設計値（ YALX − GXO ）と X 位置基準検出位置（ XAY ）から LCD 基板の基準原点（ GYO ）までの設計値（ XAY − GYO ）の情報により、
X 軸真直 21 と Y 位置基準面（例えば、Y 位置基準検出位置 23 と 24 ）のずれ角θは、以下のように求まる。
【００２５】
θ＝ tan-1（（ YALY − YARY ）／（ YALX − YARX ）‥‥‥式(1)
LCD 基板 2 の基準原点（ GYO ）は、
GYO ＝ YALY ＋（（ YALX − GXO ）× tan θ）    ‥‥‥式(2)
LCD 基板 2 の基準原点（ GXO ）は、
GXO ＝ XAX ＋（（ XAY − GYO ）× tan θ）      ‥‥‥式(3)
【００２６】
以下、LCD 基板 2 の原点位置（ GXO ，GYO ）27 から LCD 基板 2 内のパターン原点位置（ PXO ，PYO ）26 までの設計値を加算することにより、XY ステージの機械原点（ SXO ,SYO ）28 からの相
対位置を算出することが可能となり、LCD 基板 2 内の任意のパターン形成エリアの位置データとθから直線性を補正する。
【００２７】
上述の実施例では、検査装置を用いて説明したが、本発明は、基板加工装置等、基板を戴置する試料台（ステージを）を用いる、画像処理を使用した装置であれば、いずれの装置でも適用可能である。
【００２８】
以上のように、検査装置あるいは加工装置の戴置する基板が大型化しても、基板搬送ロボットの移載精度が基準面位置検出用のイメージセンサの視野内に入れば、基板位置決めが容易に実現できる。すなわち、常に安定したXY ステージの走りと基板内パターンの走りのアライメント補正が可能となる。
また、非接触方式のため、メカニカルクランプ機構によるクランプ時の基板端面の破損等も無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の位置実施例の位置検出用光学系系統を示す説明図。
【図３】本発明の一実施例の検査基板の基準面部の拡大図、基準面を撮像した画像、及び基準面を撮像した画像の輝度波形を示す図。
【図４】本発明の直線性を補正する原理を説明するための図。
【符号の説明】
【００３０】
1：試料台、  2：LCD基板、  3：X軸ステージ、  4：Y軸ステージ、  5：測定用CCDカメラ、  6：X軸位置検出用光学系、  7：Y軸位置検出用光学系、  8：反射板、  9：LCD基板のY位置基準面、  10：LCD基板のX位置基準面、  11：画像処理装置、  12：モニタ、  13：基板搬送ロボット、  14：位置検出用CCDカメラ、  15：同軸照明部、  16：レンズ、  17：照明用電源、  18：CCDカメラの走査線、  19：輝度波形、  20：パターン形成エリア、  21：X軸真直、  22：Y軸真直、  23：Y位置基準検出位置（YALX，YALY）、  24：Y位置基準検出位置（YARX，YARY）、  25：X位置基準検出位置（XAX，XAY）、  26：パターンの原点位置（PXO，PYO）、  27：LCD基板の基準原点（GXO，GYO）、  28：XYステージの機械原点（SXO，SYO）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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