JP2000329516A

JP2000329516A - アライメントマーク

Info

Publication number: JP2000329516A
Application number: JP11138985A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Asano; 武史浅野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系を低倍率に設定した状態で、高精度の
位置合わせを行うことができ、位置合わせ装置の画像処
理機構を簡素化する。【解決手段】一方のアライメントマーク２００は、予
め設定された基準方向に対して平行方向の線分２０１
Ａ、２０１Ｂと直交方向の線分２０２Ａ、２０２Ｂと
が、全体として略＋字状に交差している。また、各線分
２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂが交差する中
心部に、円形のネガマーク２０３Ａを構成する正方形の
マーク２０３が形成されている。また、他方のアライメ
ントマーク３００は、各線分２０１Ａ、２０１Ｂ、２０
２Ａ、２０２Ｂを挟んで線対称となる複数対の線分３０
１Ａ、３０１Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂを有する。また、
各線分３０１Ａ、３０１Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂが交差
する中心部に、円形のポジマーク３０３が形成されてい
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、基板を互いに重ね
合わせて位置合わせする際に、互いに重ね合わされて位
置合わせ状態を確認するためのアライメントマークに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばカラー液晶表示パネル
を構成するマトリクス型液晶トランジスタ（ＴＦＴ）素
子基板とカラーフィルタ（ＣＦ）基板とを重ね合わせて
接合する装置においては、開口率低下防止や色むら防止
のために、各基板を高精度に位置合わせして接合する必
要がある。そこで、各基板の重なり合う位置にアライメ
ントマークを設け、このアライメントマークに基づいて
位置合わせを行うようになっている。

【０００３】図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、従来のアライ
メントマークの具体例を示す説明図である。図３（Ａ）
は、十字形のネガマークとポジマークを組み合わせたも
のであり、図３（Ｂ）は、正方形のネガマークとポジマ
ークを組み合わせたものである。図３（Ｃ）は、円形の
ネガマークとポジマークを組み合わせたものである。こ
れらのアライメントマークは、後述のような方法によっ
て自動認識され、位置合わせに用いられるが、このよう
な自動位置合わせの他にマニュアル操作による対応にも
考慮し、各アライメントマークの形状寸法差が数μｍと
なるように設定されている。このため、アライメントマ
ークの形状寸法は高精度なものが要求される。

【０００４】また、アライメントマークを自動認識する
方法としては、プログラム内に登録したパターン形状と
基板から読み取った実際のアライメントマーク形状との
相関を判定することにより、マークの一致を認識する方
法（以下、パターンマッチング法という）と、基板から
読み取った実際のアライメントマークをモニタ内の水
平、垂直線にしたがって走査し、マークのエッジを求め
た後、その座標軸からの２乗平均演算を行い、マークの
一致を認識する方法（以下、エッジ検出法という）とが
ある。それぞれの特徴として、パターンマッチング法は
高速処理は可能であるが、マーク品質の影響を受け易
く、相関値が低下すると検出できなくなる。一方、エッ
ジ検出は、処理速度は遅いものの、マーク品質の影響を
受けにくいという利点がある。現状では、高速処理の要
請が高いため、パターンマッチング法が主流となりつつ
ある。

【０００５】また、図３に示した各アライメントマーク
において、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すアライメントマーク
では、単純な正方形や円形のマークであるため、視野内
にある異物（ゴミ等）と誤認識されやすい。そこで、図
３（Ａ）に示すように、特徴ある十字形のマークとし、
視野内における画像情報を増やし、特徴をもたせる方法
を採用している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なアライメントマークの自動認識による位置合わせにお
いて、双方の基板が位置合わせ前の状態では、各アライ
メントマークの位置は当然ずれているものである。した
がって、自動位置合わせを行うためには、各マークをＣ
ＣＤ等の撮像素子で読み取る場合、各マークが撮像素子
の視野内に入っている必要があることから、光学倍率を
下げて視野角を広くすることが考えられる。しかし、こ
のように視野角を広くすると、撮像素子で読み取るマー
クの大きさも撮像素子の分解能に対して小さくなり、画
像処理情報量が少なくなって高精度の位置合わせを行う
ことが困難となる。そこで従来は、撮像素子の光学系を
低倍率で粗い位置合わせを行い、ある程度位置合わせを
行った後、光学系を高倍率に切り替えて高精度の位置合
わせを行っている。このため、撮像素子の画像処理機構
が複雑化するという欠点がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、光学系を低倍率に
設定した状態で、高精度の位置合わせを行うことがで
き、位置合わせ装置の画像処理機構を簡素化することが
可能なアライメントマークを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、少なくとも一方が透明な一対の被位置合わせ
部材に設けられ、前記各被位置合わせ部材を互いに重ね
合わせて位置合わせする際に、互いに重ね合わされて位
置合わせ状態を確認するためのアライメントマークにお
いて、一方の被位置合わせ部材のアライメントマークは
予め設定された基準方向に対して平行方向と直交方向の
線分より構成され、他方の被位置合わせ部材のアライメ
ントマークは前記平行方向及び／または直交方向の線分
に対して所定の角度を有し、前記平行方向または直交方
向の線分を挟んで線対称となる複数対の線分の組み合わ
せより構成されていることを特徴とする。

【０００９】本発明のアライメントマークにおいて、各
被位置合わせ部材を位置合わせする場合、一方の被位置
合わせ部材のアライメントマークとして設けられた平行
方向の線分及び／または直交方向の線分に対し、他方の
被位置合わせ部材のアライメントマークとして設けられ
た線分が所定の角度をもって線対称となる状態で重なり
合うことになる。したがって、各線分を一定以上の長さ
とすれば、低倍率であっても、線分の各部において画像
認識に必要な十分な形状情報を採取することができるた
め、この形状情報に基づいて、高精度に各アライメント
マークの位置関係を認識でき、正確な位置合わせを行う
ことが可能である。したがって、アライメントマークを
撮像する光学系の倍率を２段階で制御することなく、低
倍率でアライメントマークの自動認識を高精度に行うこ
とができ、位置合わせ装置の画像処理機構を簡素化する
ことが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるアライメント
マークの実施の形態について説明する。図１は、本発明
の実施の形態によるアライメントマークを示す説明図で
あり、図２は、図１に示すアライメントマークを用いた
位置合わせ装置の一例を示す斜視図である。

【００１１】図２に示す位置合わせ装置は、カラー液晶
表示パネルを構成するマトリクス型液晶トランジスタ素
子基板（ＴＦＴ基板）１０とカラーフィルタ基板（ＣＦ
基板）２０とを重ね合わせて接合する装置である。この
位置合わせ装置は、基台ベース１０１上にＸ−Ｙアライ
メントステージ１０６を配置し、このステージ１０６上
に水平回転方向（θ）に調整可能な下定盤１０４が配置
されている。そして、各軸方向のモータ１１０Ａ、１１
０Ｂ、１１０Ｃ等による駆動制御により、下定盤１０４
をＸＹθ方向に移動する。また、下定盤１０４には、エ
アによる吸着機構（図示略）が接続されており、搬送機
構（図示略）によって下定盤１０４の上面に搬送されて
きたＴＦＴ基板１０が吸着保持されるようになってい
る。

【００１２】また、基台ベース１０１には、複数の支柱
１１２が設けられており、これら支柱１１２によって上
フレーム１１４が設けられている。そして、この上フレ
ーム１１４には、一対のアクチュエータ１０２が設置さ
れており、上フレーム１１４の下面に配置された上（加
圧）定盤１０３を昇降自在に支持している。上定盤１０
３には、エアによる吸着機構（図示略）が接続されてお
り、搬送機構（図示略）によって上定盤１０３の下面に
搬送されてきたＣＦ基板２０が吸着保持されるようにな
っている。上定盤１０３の４つのコーナ部には、ＴＦＴ
基板１０とＣＦ基板２０の各コーナ部に設けられたアラ
イメントマーク２００、３００を撮像する４つのＣＣＤ
カメラ１０５が設けられている。

【００１３】このような位置合わせ装置では、上定盤１
０３と下定盤１０４に図示のように直交方向から搬送さ
れてきたＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０を保持する。そ
して、アクチュエータ１０２によって上定盤１０３を下
定盤１０４に接近させ、各ＣＣＤカメラ１０５によって
各アライメントマーク２００、３００を撮像し、パター
ン認識を行いながら、下定盤１０４の位置をＸＹθ方向
に制御し、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０の位置合わせ
を行う。その後、アクチュエータ１０２によって上定盤
１０３を下定盤１０４に加圧し、２つの基板１０、２０
を貼り合わせ、その貼り合わせ基板３０を搬送機構（図
示略）によって搬出する。

【００１４】次に、以上のような位置合わせ装置で使用
する本例のアライメントマーク２００、３００につい
て、図１に基づき説明する。図１（Ａ）に示すように、
一方のアライメントマーク２００は、予め設定された基
準方向（この基準方向は任意の方向に設定可能である）
に対して平行方向の線分２０１Ａ、２０１Ｂと直交方向
の線分２０２Ａ、２０２Ｂとが、全体として略＋字状に
交差したものである。また、各線分２０１Ａ、２０１
Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂが交差する中心部に、円形のネ
ガマーク２０３Ａを構成する正方形のマーク２０３が形
成されている。なお、上記マーク２０３の形状は正方形
に限られるものではなく例えばリング状（環状）であっ
てもよい。また、図１（Ｂ）に示すように、他方のアラ
イメントマーク３００は、アライメントマーク２００の
各線分２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂに対し
て所定の角度（本例では４５°）を有し、各線分２０１
Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂを挟んで線対称とな
る略×字状に交差した複数対の線分３０１Ａ、３０１
Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂを有する。また、各線分３０１
Ａ、３０１Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂが交差する中心部
に、円形のポジマーク３０３が形成されている。

【００１５】また、ポジマーク３０３は、マーク２０３
のネガマーク２０３Ａに対し、数μｍ程度小さい径を有
し、位置合わせが適正に行われた状態で、図１（Ｃ）に
示すように、ネガマーク２０３Ａとポジマーク３０３と
が同心状に配置され、ポジマーク３０３の外周にネガマ
ーク２０３Ａによる数μｍの円環状のネガ領域が形成さ
れる。本例では、例えばＴＦＴ基板１０にアライメント
マーク２００を設け、また、ＣＦ基板２０にアライメン
トマーク３００を設けるものとする。ただし、この関係
は反対であってもよい。

【００１６】以上のような本例のアライメントマーク２
００、３００では、各基板１０、２０を位置合わせする
場合、ＴＦＴ基板１０に設けたアライメントマーク２０
０の各線分２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂに
対し、ＣＦ基板２０に設けたアライメントマークの各線
分３０１Ａ、３０１Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂが所定の角
度をもって線対称となる状態で重なり合うことになる。
また、各線分２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２
Ｂ、３０１Ａ、３０１Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂは、それ
ぞれ十分な長さを有している。

【００１７】したがって、各基板１０、２０が完全に位
置合わせされていない状態で、ＣＣＤカメラ１０５の光
学系が低倍率で、分解能が小さい場合であっても、線分
２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ、３０１Ａ、
３０１Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂの各部において、画像認
識に必要な十分な形状情報を採取することができる。こ
のため、この形状情報に基づいて、高精度に各アライメ
ントマークの位置関係を認識でき、正確な位置合わせを
行うことが可能である。したがって、アライメントマー
ク２００、３００を撮像する光学系の倍率を従来のよう
に２段階で制御することなく、低倍率でアライメントマ
ーク２００、３００の自動認識を高精度に行うことがで
き、位置合わせ装置の画像処理機構を簡素化することが
可能となる。

【００１８】また、各アライメントマーク２００、３０
０に同心状のネガマーク２０３Ａとポジマーク３０３と
を設けることにより、自動認識だけでなく、目視による
位置合わせに対応することができる。これは、例えばＴ
ＦＴの膜厚の影響や大幅な異形状の基板を処理するため
に、アライメントマークの画像処理ができない場合で
も、このネガマーク２０３Ａとポジマーク３０３とをモ
ニタで表示し、これを目視で確認しながら、位置合わせ
をマニュアル操作で高精度に行うことができる。すなわ
ち、上述したネガマーク２０３Ａとポジマーク３０３の
間には、適正な位置合わせ状態において、数μｍの円環
状のネガ領域が形成されるため、この円環状のネガ領域
が３６０°均一な厚みの真円状になるように、目視で確
認しながらマニュアル操作を行うことで、各基板１０、
２０を数μｍの精度で位置合わせを行うことが可能とな
る。

【００１９】以上のような構成により、本例のアライメ
ントマークを用いて低倍率から高倍率まで、高精度なア
ライメントが可能となり、マーク認識装置における画像
処理機構の簡素化を図ることが可能となる。また、アラ
イメントマークの各線分を十分長くすることにより、マ
ーク形状誤差に対する影響を少なくすることが可能とな
り、パターン認識処理が容易となる。また、上述したア
ライメントマーク３００の各線分をアライメントマーク
２００の各線分に対して４５°（点対称）とすること
で、マーク形状全体が視野内になくても、アライメント
マーク２００の第１象現から第４象現まで、マークを回
転させて検出することが可能となり、検出エリアの向上
を図ることができる。

【００２０】なお、以上の例は、本発明のアライメント
マークをＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０とを貼り合わせ
る装置に適用した場合について説明したが、本発明は、
これに限定されることなく、各種基板の位置合わせ装置
に広く適用し得るものである。また、基板以外の被位置
合わせ部材の位置合わせにも用いることができる。ま
た、上述の例では、一方のアライメントマーク２００の
各線分に対して他方のアライメントマーク３００の各線
分を４５°（点対称）に形成したが、点対称に限るもの
ではなく、アライメントマーク２００の平行線分または
直交線分に対して線対称に形成したものであってもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のアライメン
トマークでは、一方の被位置合わせ部材のアライメント
マークを予め設定された基準方向に対して平行方向と直
交方向の線分より構成するとともに、他方の被位置合わ
せ部材のアライメントマークを前記平行方向及び／また
は直交方向の線分に対して所定の角度を有し、前記平行
方向または直交方向の線分を挟んで線対称となる複数対
の線分の組み合わせより構成した。

【００２２】このため、各アライメントマークを自動認
識する撮像装置が低倍率であっても、線分の各部におい
て画像認識に必要な十分な形状情報を採取することがで
き、この形状情報に基づいて高精度に各アライメントマ
ークの位置関係を認識でき、正確な位置合わせを行うこ
とが可能である。したがって、アライメントマークを撮
像する光学系の倍率を従来のように２段階で制御するこ
となく、低倍率でアライメントマークの自動認識を高精
度に行うことができ、位置合わせ装置の画像処理機構を
簡素化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるアライメントマーク
を示す説明図である。

【図２】図１に示すアライメントマークを用いた位置合
わせ装置の一例を示す斜視図である。

【図３】従来のアライメントマークの具体例を示す説明
図である。

【符号の説明】

２００、３００……アライメントマーク、２０１Ａ、２
０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ、３０１Ａ、３０１Ｂ、３
０２Ａ、３０２Ｂ……線分、２０３……正方形マーク、
２０３Ａ……円形ネガマーク、３０３……円形ポジマー
ク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な一対の被位置合
わせ部材に設けられ、前記各被位置合わせ部材を互いに
重ね合わせて位置合わせする際に、互いに重ね合わされ
て位置合わせ状態を確認するためのアライメントマーク
において、一方の被位置合わせ部材のアライメントマークは予め設
定された基準方向に対して平行方向と直交方向の線分よ
り構成され、他方の被位置合わせ部材のアライメントマークは前記平
行方向及び／または直交方向の線分に対して所定の角度
を有し、前記平行方向または直交方向の線分を挟んで線
対称となる複数対の線分の組み合わせより構成されてい
る、ことを特徴とするアライメントマーク。
【請求項２】前記各アライメントマークのうち、一方
のアライメントマークの中心部に円形のポジマークを有
し、他方のアライメントマークの中心部に前記ポジマー
クより大きい直径を有する円形のネガマークを有するこ
とを特徴とする請求項１記載のアライメントマーク。
【請求項３】前記被位置合わせ部材は、板状に形成さ
れた部材であることを特徴とする請求項１記載のアライ
メントマーク。
【請求項４】前記一方の被位置合わせ部材は液晶表示
パネルの画素駆動トランジスタを搭載した素子基板であ
り、前記他方の被位置合わせ部材は前記液晶表示パネル
のカラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項３
記載のアライメントマーク。
【請求項５】前記各被位置合わせ部材は、位置合わせ
後に一体に接合されるものであることを特徴とする請求
項１記載のアライメントマーク。