(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの複数の所定箇所のエッジを撮像し、画像処理で画面内エッジの近似式又は近似式上の所定点の座標を求め、各撮像対象のエッジの相互位置関係とをもとに、ウエハ外周部を数式で表し、これをもとに予め設定したウエハ基準部の座標と傾きを算出するウエハの位置把握方法であって、
前記近似式は、設定した２値化レベルからエッジ画素を求め、このエッジ画素座標から所定エッジ形状で表される数式を算出し、この算出式からのエッジ画素のバラツキが所定範囲にあるかどうかを判定し、所定範囲にない場合は、所定範囲内に入るまで２値化レベルを修正して前記処理を繰り返し、所定範囲にある場合の算出式とすることを特徴とするウエハの位置把握方法。
【請求項２】
マスク中のパターンをウエハに投影する露光方法において、
ウエハを載置し直線移動するステージ上に設けたマークを移動前後で撮像し、カメラ座標系でマークの移動方向と直角方向のずれを計測し、ずれが許容範囲外であればカメラ姿勢を修正し、ステージを基準とする機械座標系と、カメラ座標系の軸の回転ずれを無視できるようにし、マスクのパターンを撮像してパターンの基準部の座標及び傾きを算出し、請求項１に記載の位置把握方法で求めたウエハの基準部の座標及び傾きが、パターンの基準部の座標及び傾きに合致するようにマスク又はウエハを移動制御して、マスクのパターンをウエハに露光することを特徴とする露光方法。
【請求項３】
マスク中のパターンをウエハに投影する露光方法において、
ウエハを載置し直線移動するステージ上に設けたマークを移動前後で撮像し、カメラ座標系でマークの移動方向と直角方向のずれを計測し、ずれ角度が許容範囲外であればその角度データを記憶し、マスクのパターンを撮像してパターンの基準部の座標及び傾きを算出し、前記ずれ角度で補正した機械座標系の座標及び傾きに変換し、請求項１に記載の位置把握方法で求めたウエハの基準部の座標及び傾きが、前記変換後のパターンの基準部の座標及び傾きに合致するようにマスク又はウエハを移動制御して、マスクのパターンをウエハに露光することを特徴とする露光方法。
【請求項４】
マスク中のパターンをウエハに投影する露光装置であって、
載置したウエハの場所を把握するとともに移動制御するワーク載置部と、ウエハにマスクパターンを投光する露光部と、ウエハ及びマスクパターンを撮像する撮像部と、２値化レベル設定手段と、前記２値化レベル設定手段を用いてウエハのエッジの輪郭座標データを求める輪郭追跡手段と、前記輪郭座標データを用いて近似直線式を求める直線算出手段、前記近似直線式が実際のエッジに対して適切な直線式かどうかを判定する直線性判定手段を有し、ウエハの位置把握をするとともに、位置把握データをもとにウエハの所定位置にマスクパターンを投光するようにウエハ又はマスクを移動制御する制御部とを備えていることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク中のパターンをウエハに露光する時のウエハの位置把握方法並びにこれを用いた露光方法及び露光装置に関するものである。なお、ここで言うウエハの位置把握とは、所定座標系においてウエハに設定した基準点の座標及び基準線の傾きを得ることである。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置におけるウエハの位置把握に関しては種々の方法が提案されているが、ほとんどはウエハに基準となるパターンが露光されたものに対し、該パターンを検出して行なうものである。基準パターンを有しないウエハに対する位置決め装置として、特開平７−１３５２４５が開示されている。これは、円形でオリフラ（以下ＯＦと略す）の形成されたウエハを対象とし、画像処理でウエハのＯＦ位置と中心点を検出し、ＯＦの傾きをテーブルの走行方向に平行となるようウエハステージを回転し、この時のウエハの中心座標を補正算出することによって、基準パターンの無いウエハに対しても露光ショット位置を制御し、正しく露光しようというものである。ウエハのＯＦ位置の検出は、ウエハ外縁画像からＯＦの左右端の絶対座標を画像処理で求めるとともに、得られる直線式から傾きを算出するものである。また、ウエハ中心点の検出は、ウエハ外縁部から円周上の３点の絶対座標を画像処理で求め、中心座標を算出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ヘッドの製造工程において、磁気ヘッドの浮上特性をよくするため浮上面に所定パターンの微少段差加工を施すＦＥＡＢ（Fully  Eched  Air  Bearing）工程がある。通常ＦＥＡＢ工程は、成膜した円形ウエハから切り出したスライダーが一列に繋がった状態の矩形棒状のウエハであるローウエハを対象とし、磁気ヘッドの浮上面側に感光剤を貼り、露光装置によって加工パターンを露光して現像し、その後エッチング等により加工するものである。露光においては、スライダー位置を直接把握することが望ましいが、浮上面側にはスライダーの位置を示すような基準マークはないため、前述した公知例と同様に、画像処理でローウエハ外周をもとにした基準点を検出し、これをもとにスライダーの位置を把握する方法が考えられる。
しかし、ローウエハの露光面側には感光剤が貼ってあるため、画像として取り込んだ際、ノイズが多く、コントラストの低い画像となり、公知例を単純に適用しようとしてもミクロンオーダの高い精度で外周部エッジを正確に検出することは難しい。また、実際の露光に当たっては、ローウエハを位置決め制御するためのステージの座標軸と、ローウエハ及び露光用のパターンを有するマスクを検出するための撮像手段の座標軸とはズレがないように調整しておくか、予め相互位置関係を求めておかなければ、正確にスライダーにパターンを露光することは難しいが、これに対する記述はない。
従って本発明は、不明瞭なローウエハの外周エッジ画像を良好に処理してローウエハの位置を把握する方法、並びにこれをもとにマスクのパターンをスライダーに正確に投影する露光方法及び露光装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のウエハの位置把握方法は、ウエハの複数の所定箇所のエッジを撮像し、画像処理で画面内エッジの近似式又は近似式上の所定点の座標を求め、各撮像対象のエッジの相互位置関係とをもとに、ウエハ外周部を数式で表し、これをもとに予め設定したウエハ基準部の座標と傾きを算出するウエハの位置把握方法であって、前記近似式は、設定した２値化レベルからエッジ画素を求め、このエッジ画素座標から所定エッジ形状で表される数式を算出し、この算出式からのエッジ画素のバラツキが所定範囲にあるかどうかを判定し、所定範囲にない場合は、所定範囲内に入るまで２値化レベルを修正して前記処理を繰り返し、所定範囲にある場合の算出式とすることを特徴としている。
なお、前記ウエハが、磁気ヘッド素子を成膜した後の、スライダーが一列に繋がった状態の、矩形棒状で、浮上面側に感光剤が貼ってあるローウエハと称するものの場合、短辺と長辺の所定のエッジに対しエッジ画素を求めて、短辺エッジ形状の近似式と長辺エッジ形状の近似式を算出し、この交点をローウエハの基準点とし、長辺側直線近似式からローウエハの姿勢を算出するものである。
【０００５】
本発明の露光方法は、マスク中のパターンをウエハに投影する露光方法において、ウエハを載置し直線移動するステージ上に設けたマークを移動前後で撮像し、 カメラ座標系でマークの移動方向と直角方向のずれを計測し、ずれが許容範囲外であればカメラ姿勢を修正し、ステージを基準とする機械座標系と、カメラ座標 系の軸の回転ずれを無視できるようにし、マスクのパターンを撮像してパターンの基準部の座標及び傾きを算出し、前述した位置把握方法で求めたウエハの基準 部の座標及び傾きが、パターンの基準部の座標及び傾きに合致するようにマスク又はウエハを移動制御して、マスクのパターンをウエハに露光することを特徴と している。また、前記計測したずれに対し、ずれ角度が許容範囲外であればその角度データを記憶し、マスクのパターンを撮像してパターンの基準部の座標及び 傾きを算出し、前記ずれ角度で補正した機械座標系の座標及び傾きに変換し、前述した位置把握方法で求めたウエハの基準部の座標及び傾きが、前記変換後のパ ターンの基準部の座標及び傾きに合致する ようにマスク又はウエハを移動制御して、マスクのパターンをウエハに露光することもできる。また、本発明の露光装置は、マスク中のパターンをウエハに投影 する露光装置であって、載置したウエハの場所を把握するとともに移動制御するワーク載置部と、ウエハにマスクパターンを投光する露光部と、ウエハ及びマス クパターンを撮像する撮像部と、２値化レベル設定手段と、前記２値化レベル設定手段を用いてウエハのエッジの輪郭座標データを求める輪郭追跡手段と、前記輪郭座標データを用いて近似直線式を求める直線算出手段、前記近似直線式が実際のエッジに対して適切な直線式かどうかを判定する直線性判定手段を有し、ウエハの位置把握をするとともに、位 置把握データをもとにウエハの所定位置にマスクパターンを投光するようにウエハ又はマスクを移動制御する制御部とを備えていることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図３にローウエハ２０の露光面２１を示した図を示す。露光面２１は、円形のウエハから切出した時の切断面にあたり、ラップ等で表面加工が施されている。ウエハ上に成膜された膜２２は露光面２１に直交する面に存し、露光面側からは膜の断面を見ることになる。その膜内に各磁気ヘッドを構成する情報の読み書きを行う素子２３が正確な相互位置関係をもって並んでいる。ローウエハ２０は精度よく切り出されており、図３におけるローウエハ２０の左側面エッジからの素子２３の位置は予め既知である。ローウエハ２０は治具に固定されて露光されるが、生産性を高めるため、図２に示すように治具１７の所定の位置に複数個、１列に接着剤で精度よく固定され、その上から感光剤を貼り付けるられ、露光装置にセットされる。
【０００７】
図１に本発明の露光装置の概要を示す。
主な構成要素は、ワーク載置部１０１、露光部１０２、撮像部１０３、制御部１０４である。制御部１０４は位置制御手段１０５と画像処理手段１０６を備えている。
ワーク載置部１０１は、  Ｘ軸方向に位置制御可能なＸステージ８とＹ軸方向に位置制御可能なＹステージ１０を組合わせたＸＹ移動手段を有し、  Ｙステージ１０上には、図２に示す前記治具１７が、ローウエハ２０の長辺方向がＸ軸方向になるように載置される。Ｘステージ８及びＹステージ１０は各々エンコーダ９及び１１を有し、位置制御手段１０５と電気的に接続されており、移動量の入出力がされる。エンコーダ９及び１１は機械的原点付きのアブソリュートエンコーダを用いており、  Ｘ、Ｙステージの位置は機械的原点からのエンコーダ値である絶対値で示され、移動量は移動前後のエンコーダ値の差で算出することができる。
また、Ｙステージ１０上の治具１７が載置される近傍位置には、ミラー１８及びマーク１９が設けられている。マーク１９は、後述するように、撮像手段で検出するに際し、所定量移動しても一視野でとらえられる大きさで、かつ画像処理で図心を信頼性高く計測できる形状がよく、円形とするとよい。
【０００８】
露光部１０２は、ワーク載置部１０１の上方で、垂直方向に位置調整可能なＺステージ（図示せず）に取付けられている。Ｚステージはワーク載置部１０１を設けた架台から立上がったコラム（図示せず）に取付けられている。水銀灯１は露光用光源であり、その下方に露光用のパターンを有するマスク１６が、ＸＹ平面に平行に旋回位置制御可能なＲステージ１４にセットされている。マスク１６は、前記治具１７上のローウエハ２０にパターンが投影できるような所定位置にある。Ｚステージ及びＲステージ１４は前述のＸ、Ｙステージと同様エンコーダ１３及び１５を有し、位置制御手段１０５と電気的に接続されており、位置情報及び移動指令が入出力される。Ｚステージはマスク１６の焦点合わせに用い、Ｒステージ１４はマスク１６の姿勢制御に用いられる。
マスク１６の下方にはフィルターホルダー２が配設されている。フィルターホルダー２には２枚のバンドパスフィルタがセットされ、１枚は露光用の光の波長を通す露光フィルタであり、もう１枚は露光用の光の波長を遮断するとともに、マスクのパターンをミラー１８に写し、ＣＣＤカメラで撮像する（後述）ための水銀灯の光を減光するフィルタである。フィルターホルダー２は左右に移動するＰ軸を有し、露光時には露光用のフィルタがマスク１６下にセットされる。
【０００９】
撮像部１０３は、ワーク載置部１０１上の、ローウエハ２０、マーク１９及びマスク１６のパターンを撮像できる光学的構成としている。減光フィルターを介し水銀灯１で照射されたマスク１６のパターン像が、ワーク載置部１０１に取付けられたミラー１８に写るように、第１のハーフミラー３がワーク載置部１０１と露光手段１０２の間で、かつマスク１６の鉛直方向下方に配設されている。また、ローウエハ撮像用光源６、第２のハーフミラー５及びミラー４が、ローウエハ撮像用光源６からの照明光を、第１のハーフミラー３を介してローウエハ２０に照射するように配設されている。例えば下方に投光するローウエハ撮像用光源６に対して、その垂直下方に第２のハーフミラー５を配置し、第２のハーフミラー５の垂直下方でかつ第１のハーフミラー３の水平方向にミラー４を配置する。
【００１０】
撮像手段７は、第１のハーフミラー３、ミラー４、第２のハーフミラー５を介して導かれるローウエハ２０の像、マスク１９の像及びミラー１８に写されたマスク１６のパターン像を撮像できるよう第２のハーフミラー５の水平方向に設置されている。撮像手段７は例えばＣＣＤカメラを用いることができ、画像処理手段１０６と電気的に接続されている。
【００１１】
画像処理手段１０６は、ＣＣＤカメラ７で撮像されるローウエハ２０、マーク１９及びマスク１６のパターンの位置姿勢を、カメラの撮像素子に対して設定したカメラ座標系ｘｙ軸の座標（以降、画像座標と呼ぶ）で表すことができる。また、後述するローウエハのエッジ検出のための２値化レベル設定手段、輪郭追跡手段、直線算出手段及び直線性判定手段を有している。また、位置制御手段１０５と電気的に接続されており、Ｘ、Ｙステージ上の撮像対象に対しては、前記画像座標にエンコーダ９及び１１の値を加味して、Ｘ、Ｙステージに対して設定した機械座標系ＸＹ軸の座標（以降、機械座標と呼ぶ）で表すことができる。この際、カメラ座標系の原点位置と機械系座標の原点位置関係を決定しておけば、容易に座標変換ができることは公知である。この両座標間の位置関係付けは任意でよいが、本実施の形態では機械座標系の原点をカメラ座標系の原点と一致させるようにしている。
【００１２】
位置制御手段１０５は、画像処理手段１０６で算出されるマスク１６やローウエハ２０の位置姿勢とＸ、Ｙ、Ｚ、Ｒ各ステージのエンコーダ値をもとに、露光のためのＸ、Ｙ、Ｚ、Ｒステージの位置制御指令を出力する。また、フィルタープレート２の作動指令も出力する。
なお、  Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ各ステージは、前述した構成要素に限定して配設される必要はなく、適宜組み合わせることができる。例えば、  Ｘ、ＹとＲステージはワーク載置部１０１或いは露光部１０２のどちらかに統合した構成としてもよい。また、位置制御手段１０５と画像処理手段１０６の機能は、前述した機能範囲に留まるものではなく、適宜分担することもできる。
【００１３】
次に、露光操作について説明する。
まず、水銀灯１の直下に減光フィルターがくるようにフィルタープレート２を作動し、次いでマーク１９の全体がＣＣＤカメラ７の視野内でＹ軸側一端部に入るようにワーク載置部１０１のＸ、Ｙステージを作動する。このマーク１９を第１のハーフミラー３、ミラー４及び第２のハーフミラー５を介してＣＣＤカメラ７で撮像し、画像処理手段１０６でその図心をカメラ系座標で表した画像座標で算出する。次にＹステージ１０を、マーク１９全体が視野内のＹ軸側他端部に見えるだけの所定量ｓ移動し、再度マーク１９の図心の画像座標を算出する。この時、カメラ座標系と機械座標系の座標軸の角度が一致していれば、移動前後の図心のｘ座標値は同一となる。  ｘ座標値にズレ量ｒがある場合、移動量ｓとズレ量ｒで計算できる角度αだけカメラ系の座標軸は機械座標系の座標軸に対して回転していることになる。この角度αをもとに、ＣＣＤカメラ７の取付け角度を調整する（調整手段図示せず）。この操作を所定の許容ズレ範囲に入るまで行ない、カメラ座標系のｘｙ軸と機械座標系のＸＹ軸を実質上一致させる。これにより、画像座標を機械座標に変換する時、角度成分の補正をする必要が無くなる。
【００１４】
次にミラー１８にマスク１６のパターンが写るようにＸ、Ｙステージを作動する。このパターンを第１のハーフミラー３、ミラー４及び第２のハーフミラー５を介してＣＣＤカメラ７で撮像し、カメラ座標系において、パターン中の予め決めた基準点Ｑの座標と、基準線分のｘ座標軸に対して回転している角度βを画像処理手段１０６で算出する。マスク１６は、パターンの基準線分が、予め決めた機械座標系における軸方向、例えばＸ軸方向に対して傾きがないようにセットされるが、実際には多少のズレを生じる。このため、前記算出した基準線分のずれ角度βのデータを位置制御手段１０５に送り、基準線分がＸ軸と平行になるようにＲステージ１４を作動させる。この時、機械系の座標軸と画面系の座標軸とは一致させているので、画像座標で該制御データを算出すればよい。この状態のパターン基準点Ｑの画像座標を記憶しておく。
【００１５】
次にワーク載置部１０１のＹステージ上にローウエハ２０（２０ａ、２０ｂ、…）を貼り付けた治具１７をセットする。Ｘ、Ｙステージを作動し、第１のローウエハ２０ａをＣＣＤカメラ７の視野内に移動して撮像し、Ｘ、Ｙステージの移動量と画像座標をもとに、後述する方法でローウエハ２０ａの位置把握を行なう。即ち、機械座標系で、図３に示すローウエハ２０の基準点２８の座標及び長手方向傾きを求める。続いて、ローウエハ２０の基準点２８と、予め設定したローウエハ２０の基準点２８から最初の露光基準点Ｔまでの距離ａ、ｂを用いて最初の露光基準点Ｔの座標を算出する。
露光に当たっては、最初の露光基準点Ｔが、前記画像座標で表されるマスク１６のパターンの基準点Ｑに一致するようにＸ、Ｙ軸を位置制御するとともに、マスク１６の基準線分をローウエハ２０の長手方向傾きに合わせるようにＲステージ１４を位置制御する。その後、水銀灯１の直下に露光フィルターがくるようにフィルタープレート２を作動し、最初の露光をする。
【００１６】
その後の露光は、予め設定したスライダーピッチデータｃを加算して、順次ずれ角度βで算出できるＸ成分量とＹ成分量分をＸ、Ｙステージを移動して行なう。またローウエハ２０の傾きが大きい場合、曲がり方向に合わせてマスク１６の基準線分を合わせるように適宜Ｒステージも作動する。
このようにして、治具１７上のローウエハ２０（２０ａ、２０ｂ、…）全数に対して、予め全数をまとめて、又は露光直前の１本毎に位置把握をして、ローウエハ２０の１本毎にＸ、Ｙ又はＲステージの露光時の位置情報を算出し、これをもとに露光を行なう。これにより、ローウエハ２０の傾きや曲がりの影響をほとんど受けずに所定の位置に露光することができる。これは、長さが長いローウエハに対するとき特に有効である。
なお、能率向上のため、治具上の任意の複数のローウエハ２０に対してまず位置把握をし、Ｘ軸方向座標及び傾きについては平均値を算出して、これを使用して行うようにしてもよい。この場合、ローウエハ２０の取付け精度が悪いと露光精度が低下する。これに対しては、位置把握時のデータが他のローウエハ２０に対して所定範囲外のものは露光をしないようにすることで対応できる。また、このローウエハ２０の位置把握データを前工程のローウエハ貼付け、治具取付け工程等にフィードバックすることで、作業改善をすることもできる。
【００１７】
以下、前述したローウエハの位置把握方法について説明する。
まず、図３に示す短辺のエッジのほぼ中央部のポイント２４と、長辺の成膜されていない側のエッジであるバックエッジの両端部及び中央部の計３個所のポイント２５、２６、２７、合計４箇所を撮像し、各ポイントにおいて、後述するエッジ検出処理をもとにした画像処理でエッジの直線式を算出する。次に、ポイント２５、２６、２７では、算出したエッジ直線式上の所定の点、例えば画面内のｘ軸方向の中央部の一点の座標を求める。
上記の直線式及び中央部の点は、画像処理によりカメラ座標系における数式及び画像座標で算出されるが、  Ｘ、Ｙステージが任意の所定位置にある時の機械座標系の数式及び座標として表すことができる。例えば、ポイント２５において算出した中央部の点のＸ座標値は、ローウエハ撮像前のＸステージの位置はエンコーダ値で既知であることから、この時のエンコーダ値Ｘ1と、ポイント２５がカメラ視野に入った時のエンコーダ値Ｘ2と、中央部の点の画像座標値x3から、x3−（Ｘ2−Ｘ1）で表すことができる。ローウエハ２０の位置把握データを機械座標系で得る時のＸ、Ｙステージの所定位置を、機械原点にある時としておくと、その時のエンコーダ値は零であり、計算が簡単になり望ましい。なお、上述したＸ1、Ｘ2、ｘ3は同じ単位のものとして簡単に説明したが、実際には、エンコーダ及び画像処理の所定の分解能をもとに、その計測値を同一長さ単位に換算したものを用いることは言うまでもない。
【００１８】
ローウエハ２０の基準点２８は、前述したバックエッジにおける３個所のポイントにおける３点を通る２次曲線を算出し、その２次曲線とポイント２４で求めたエッジの直線式の交点とし、その機械座標を求める。
ローウエハ２０の基準線は、上記３点の機械座標から最小自乗法で求めた直線式とし、その傾きはＸ軸に対する傾き角度γで表す。この場合、画像処理で求めたエッジの直線式の精度が多少低く、これから求めた中央部点の座標値にばらつきが生じても、その値はステージの移動量に比して極小であるため、算出した傾き角度γは信頼性が高いものとなる。なお、傾き角度γに関しては、前記ポイント２５、２６、２７各々で算出したカメラ座標系における各エッジ直線式から、ｘ軸に対する各傾き角度を求め、この平均値を用いてもよく、エッジの直線式の精度に応じて適宜選ぶことができる。この場合は、カメラ座標系と機械座標系の回転ずれは影響されない。
ローウエハ２０の傾きは、ローウエハ２０の治具１７への貼付けや、治具１７のＹステージへのセット時の位置ずれを表しているので、前述したように、これに合わせてマスク１６の傾きを修正して露光することで、精度の良い露光ができる。また、前記２次曲線は、ローウエハ２０の曲がり具合を表しているので、これに合わせてマスク１６の傾きを修正して露光することもできる。
【００１９】
次に、エッジ検出処理について説明する。前述したように本発明が主に対象とするローウエハ２０は、感光剤が貼り付けられており、撮像画像はノイズが多くコントラストも低く、かつ場所によりこの状況が異なるため、２値化のための閾値を前もって決めることは難しい。これに対する方法を、ポイント２４におけるエッジ検出を例に、図４に示すフローチャートを用いて以下説明する。
図５にポイント２４において取り込んだ画像を模式的に示す。ローウエハ２０の基板は白く、背景のローウエハ張り付け冶具は黒く、この境界線２９が検出したい短辺エッジを示すとする。
【００２０】
まず、撮像画像を取り込み（Ｓ１００）、２値化レベル設定手段において、予め定めた閾値決定用エリア３０内の平均輝度を算出する。この平均輝度に定数を乗じた値を初期閾値とする。図５では閾値決定用エリア３０をローウエハ基板側の白地面に設けており、この場合の定数は１以下の値とする。具体的な値は、検出するエッジの状況に合わせて、予め設定した安全サイド値を用いる。
次に輪郭追跡手段において、エッジの輪郭追跡を開始する点を決める輪郭追跡開始地点決定処理を行う（Ｓ１０１）。ここではまず、初期閾値を用いてエッジ検出用エリア３１内をエリアの右上から左に向かって走査する。規定個数以上の白画素の連続の後の黒画素の連続があった場合、最初の白画素と黒画素の境界をエッジ上の一点とする。上記条件を満たす点が存在しない場合、規定画素例えば５画素下がって同様の走査を行いエッジ上の１点を探す。所定画素例えばエッジ検出用ウィンドの上辺と下辺の中間まで下げても条件を満たす点が存在しなかった場合、輪郭追跡開始地点決定失敗として閾値を予め定めた値分だけ加算して更新し（Ｓ１０５）、処理を繰り返す。ここで更新する値は、初期閾値を低い値に設定した場合には正の数、高めに設定した場合は負の数とする。
エッジ上の１点が抽出されたら、その点を始点として公知の方法により輪郭追跡処理を行う（Ｓ１０２）。輪郭追跡の終点がエッジ検出用エリア下辺３２の辺上であれば、輪郭追跡成功とする。輪郭追跡終点が３２の辺上でなかった場合、閾値が適当でなかったとし、閾値を予め定めた値分だけ更新し、Ｓ１０１から同じ処理を繰り返す。
【００２１】
輪郭追跡が成功したら、直線算出手段において直線式算出・異常データ除去処理を行う（Ｓ１０３）。第一段階として、輪郭データから最小二乗法で近似直線式を求め、得られた近似直線から大きく外れた、例えば３画素以上外れた輪郭座標データを除去し、残った輪郭データ数を求める。この時に残った輪郭データ数をＮ1とする。次に第二段階として、残った輪郭データを用いて直線式を計算し直す。今度はさらに狭い範囲、例えば１画素以上外れた輪郭座標データを除去し、残った輪郭データ数を求める。この第二段階の処理を収束するまで繰り返す。ここで収束とは残ったデーター数が除去前の全データ数と大きく減っていないことであり、例えば（データ除去後のデータ数／データ除去前のデータ数）＞０．９であることである。ここで一定回数以上繰り返しても収束しなかった場合、前述したと同様にして閾値の更新を行いＳ１０１から同じ処理を繰り返す。
【００２２】
収束した場合、直線性判定手段により直線性の判定処理を行う（Ｓ１０４）。これは最終の直線式算出に使用した輪郭データ数Ｎ2個と第一段階で残った輪郭データ数Ｎ1をもとに、最終の直線式が実際のエッジに対し適切な直線式を示しているかどうかを判定するものである。Ｎ2／Ｎ1が規定値、例えば０．９５以上なら正確なエッジ検出成功であるとし、処理を終了する。規定値以下であれば、閾値を予め定めた値分だけ更新して輪郭追跡開始点決定処理Ｓ１０１から処理を繰り返す。閾値の更新回数が規定回に達した時、または閾値が画像の輝度レベルを超えた時は、エッジ検出エラーとし処理を中止する。
以上、短辺エッジ側のポイント２４について説明したが、ポイント２５、２６、２７のエッジ検出も同様にして行う。
【００２３】
なお、ローウエハ２０の位置把握のために撮像する箇所は、上述した場所及び個数に限定されない。バックエッジ側の代わりに基板と膜の境界部でもよく、３個所でなくても４個所以上としてもよい。また、短辺エッジ側でも、２個所以上とし、バックエッジと同様に各ポイントの所定の座標を求め近似線を引いてもよい。また、ローウエハ２０の形状に反りが無視できれば、ローウエハ２０の基準点２８算出のための長辺側数式を２次曲線でなく、ローウエハ傾き算出用に求めた直線式を用いてもよいし、長辺の撮像カ所を２個所としここで求められる２点を基にした直線式を用いてもよい。
また、以上は矩形のローウエハ２０に対して説明してきたが、本発明は矩形でない例えばオリフラ付きの円形ウエハに対しても適用できることはいうまでもない。この場合、前述のローウエハ２０の長辺をオリフラに、短辺を円周部に、基準点２８を円の中心に相当するとして置換えればよい。また、ポイント内のエッジ近似式は、オリフラでは直線に、円周部では円にするように設定すればよい。
【００２４】
（実施の形態２）
前述した実施の形態１は、カメラ座標系と機械座標系の座標軸が角度α回転していた場合、カメラの姿勢を機械的に修正して、座標軸の回転ずれを無視できるようにしてから露光処理を行なうものであるが、カメラの姿勢を修正せず、角度αのデータを用いて、露光のための位置及び姿勢制御に補正をかけて行なうこともできる。以下これについて簡単に説明する。なお、装置構成は前述したものと同一であり、同じ符号を用いる。
【００２５】
図６に示すように、カメラ座標系が機械座標系に対し角度α回転している場合、マスク１６のパターンを撮像し、カメラ座標系でその基準点Ｑの画像座標を（ｘｑ、ｙｑ）、基準線分ＱＱ’の回転角度をβとして算出したとすると、これは容易に幾何計算で機械座標系に換算できる。その時の機械座標（Ｘｑ、Ｙｑ）及び回転角度βkは次式で表せる。（角度は時計廻りを正とする）
βk＝β＋α
（Ｘｑ、Ｙｑ）＝（ｘｑ・cosα−ｙｑ・sinα、ｙｑ・cosα＋ｘｑ・sinα）
従って、Ｒステージを角度βkだけ移動すれば、マスク１６の基準線分を機械座標系のＸ軸方向にあわせることができる。
【００２６】
ローウエハ２０の位置把握に際しては、角度α回転したカメラ座標系で計測した画像座標は、回転角度が零の場合の画像座標と等しくないが、角度α、βが数度の範囲である限り、その誤差は極めて微小で、これを用いてローウエハ２０の傾き及び２次曲線を計算しても実質上問題はない。もちろんこの誤差は計算で求めることができるので、補正することは可能である。
前述と同様にして、ローウエハ２０をカメラ視野内に移動し、この時のエンコーダ値と画像座標をもとに、Ｘ、Ｙステージが原点にある時のローウエハ２０の基準点２８及び傾きγを機械座標系で求める。その後の露光操作は、前述したものと同様である。
この方法によれば、カメラの取付け取外し毎に、カメラの微小な姿勢合わせが不要であり、かつ機械的操作では対応することが難しい極めて微小な誤差に対しても対応でき、より高精度の露光が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、画像で検出できる基準パターンを有しないウエハに対して、エッジと認識した画素を用いて算出した近似式を、画素のバラツキ状態を基に良否判定しながら適宜２値化レベルを調整して最終近似式を確定するので、エッジの撮像画像がノイズが多く、コントラストが低いようなウエハでも良好にエッジを数式化でき、これをもとにしてウエハの露光のための基準点の座標及び基準線の傾きを算出でき、ウエハにマスクのパターンを精度よく露光することができる。さらに、前記基準線の傾きは、数箇所のエッジの最終近似式中における所定ポイントにおける機械座標を用いて最小自乗法で算出した直線式から求めるので、画像処理で求めたエッジの最終近似式の精度が多少低く、これから求めた所定ポイントの座標値にばらつきが生じても、その値は所定ポイント間の距離に比して極小であるため、算出した傾き角度は精度が高い。
また、カメラ座標系と機械座標系の軸の回転ずれを、予め計測するので、これをもとにカメラ取付け姿勢を修正することで誤差の少ない露光ができる。さらに、回転ずれ量を制御データとして用いてウエハの位置把握時補正すると、一段と誤差の少ない露光ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の全体構成を示す概要図
【図２】ローウエハが治具に貼り付けられた状態を示す図
【図３】ローウエハの露光面及び撮像箇所を示す図
【図４】エッジ検出処理を示すフローチャート
【図５】エッジ撮像時の画像を示す模式図
【図６】カメラ座標系が機械座標系に対し回転している場合の、基準点・基準線のずれを示す図
【符号の説明】
１        露光用光源
２        フィルターホルダー
３        第１のハーフミラー
４        ミラー
５        第２のハーフミラー
６        ローウエハ撮像用光源
７        撮像手段
１６      マスク
１７      治具
１８      ミラー
２０      ローウエハ
２１      露光面
２４、２５、２６、２７    エッジの撮像ポイント
２８      ローウエハの基準点
２９      ローウエハと基板の境界線
３０      閾値決定用エリア
１０１    ワーク載置部
１０２    露光部
１０３    撮像部
１０４    制御部
１０５    位置制御手段
１０６    画像処理手段
【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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