JPS6236505A - パタ−ン位置検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は特に位置合わせ用のパターンの撮影によって得
られるパターン検出信号にノイズ（外乱成分）が含まれ
る場合であっても最もパターンに近い位置情報を検出す
ることができるパターン位置検出方式に関する。

〈従来技術〉 従来、パターンの位置を検出する方式として固定２値化
方式が知られる。

これは第７図に示される様に対象物１の表面にマーク２
が印刷等により施こされている場合（同図（ａ）参照）
、カメラの撮影によって得られたマーク２の映像信号を
ある一定の２値化レベルと比較することによって（同図
（ｂ）参照）パターンの有無を判別するものである（同
図（Ｃ）参照）。

しかし、この様な従来の固定２値化方式によれば第８図
に示される様に検出すべきマーク２に比べその幅が遥か
に小さいゴミ３が存在した背景レベルの低下部分４があ
った場合、これらを該検出する虞れがあった。

く目的〉 本発明は以上の従来問題点を解消するべくなされたもの
であシ、パターン検出信号にノイズが含まれる場合であ
っても最もパターンに近い位置情報を検出することを目
的とする。

〈実施例〉 以下、本発明に係るパターン位置検出方式の−実施例に
つき図面を用いて詳細に説明を行なう。

第１図に本発明に係るパターン位置検出方式の光学系の
構成を示す。４は紫外光光源であり、５゜６は夫々上側
ワーク吸着板、下側ワーク吸着板である。上側ワーク吸
着板５には上側ワーク（ここでは上側液晶パネル板）７
か取り付けられ、下側ワーク吸着板６には下側ワーク（
ここでは下側液晶パネル板）８が取り付けられる。９，
１０は上側液晶パネル板７及び下側液晶パネル板８の内
面に夫々形成された酸化インジウム膜の透明な導電膜か
らなる位置合わせ用のマークである。上記紫外光光源４
と下側ワーク吸着板６の間には絞り１１が設けられ、光
源側に設置された図示されない対物レンズの影響の除去
や、照明光の干渉性の調整を可能にしている。上記紫外
光光源４より出射された光は下側及び上側液晶パネル板
８，７を通過して後に紫外光の透過特性において優れた
対物レンズ１２を通り、鏡筒１３内を通過してアルミ表
面ミラー１４で反射されてから紫外域検出用■ＴＶカメ
ラ１５の撮像面にて結像する。この場合、上側及び下側
液晶パネル板７，８を構成するガラスと位置合わせ用の
マーク９，１０を構成する酸化インジウム膜（１，Ｔ、
０．膜）とは紫外線の透過特性の差が大きいので可視光
の照射による場合と比較してコントラストの高い像をＩ
ＴＶカメラ１５によって得ることができる。尚、１６は
絞りである。

第２図に下側液晶パネル板８の表面に形成された位置合
わせ用のマーク１０を示す。この位置合わせ用のマーク
ｌＯは下側液晶パネル板８の対角位置に２個、上下２枚
で計４個配置されている。

又、第１図には示されていないが第１図の光学系とは別
に、１組の光学系が存在する。そして夫々の光学系が一
対の上下のマークを同時に観察する。

この光学系は紫外領域で良い特性を示す光学部品を使用
しており、ＩＴＶカメラエ５には高分解能型カメラを使
用し、倍率１０倍の光学系によって視野１回角、走査線
１本あたり１μｍの分解能を得ている・さらに歪補正回
路を用いることによ久カメラヘッドによる画像歪を補正
している。

上記した如くマーク検出装置は２個所に設けらバた一対
の上下のマークを２組の光学系で観察するように構成さ
れておシ、上側及び下側液晶パネル板７．８を通過した
２個所の紫外線光を２つのＩＴＶカメラにとりこんでい
る。第３図に工ＴＶカメラにとりこまれた画像情報を基
にして上側及び下側液晶パネル板７，８の位置合わせ制
御を行なう制御系のブロック図を示す。制御系全体とし
てはＩＴＶカメラを画像センサとして用い、位置フィー
ドバンクをモータ駆動回路にかけ下側液晶パネル板８を
搭載するＸψＹ−θステージを駆動する（上側液晶パネ
ル板７は固定状態とする）構成となっている。

カメラからの位置合わせ用のマークの映像信号はカメラ
ヘッドのコントロールや映像信号のアナログ処理などを
行うカメラコントロールユニットＣＣｕで増幅、補正さ
れ、Ａ／Ｄ変換の後バッファメモリに格納される。シス
テムコントローラはこのバックアメモリからデータを取
シ出し、信号処理を行なって位置合わせ用のマークの位
置を検出する。以上の信号処理を２組のカメラについて
行ない、下側液晶パネル板８を搭載するＸ−Ｙφθステ
ージ各軸の移動量を計算してその移動量に応じたパルス
をモータ駆動回路に送る。

以上の信号処理とは別にカメラコントロール二二ッ）Ｃ
ＣｕからモニタＴＶに画像信号が送られ、常時位置合わ
せ用のマークの表示がなされる。従って操作者はモニタ
ＴＶを見ながら手動操作盤を操作することによって手動
によるアライメントを行うことができる。

次に位置合わせ用のマークの画像情報の中から１本の検
出ライン上で得られた部分的な画像情報を抽出し、これ
を用いて位置合わせ用マークの位置を効率良く検出する
方法につき説明を行なう。

ここで上記検出ライン上の紫外線光の濃淡情報にニジ、
背景レベルの変動・ゴミ・ホコリを含むことによるノイ
ズ等がある場合においても上記位置合わせ用マークの正
しい位置を検出する処理手順について特に説明する。前
述した如く、位置合わせ用マークの形状は第２図に示し
たＶ字形であり、上側及び下側液晶パネル板７，８に設
けられたＶ字形マークが正方形を示す時に位置合わせが
完了する。

第２図の位置合わせ用マークの位置座標Ｍ（Ｍｘ、Ｍｙ
）は検出ラインの位置Ｘｏ　と検出ライン上の紫外線光
の濃淡によって決まる信号中の２つの谷部（Ｙｓ　　、
　Ｙ２　　（Ｙｌ＞Ｙ２　）　）よシ以下のように計算
される。

Ｉ　　Ｙ２ Ｍｙ＝ 次に、検出ライン上のデータより、上記Ｙｌ　。

Ｙ２の座標を高精度、高信頼性をもって検出する処理の
過程を第４図（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。

第４図（ａ）： ＩＴＶカメラ１５でとらえた視野内の画像情報から検出
ライン（第２図のＡ−に線）上にある信号を抜きとって
画像バッファメモリに取シ込む。

第４図（ａ）の信号波形に示す様に位置合わせ用マーり
と検出ラインの交差部では信号レベルは低くなる。つま
シ、紫外線光の強さが弱くなっている。

又、ノイズ等によって信号レベルが低くなっている部分
もある。（この信号波形から位置合わせ用マークの位置
Ｍを求めるため信号波形の谷部のＹ座標を計算によって
求める。） 第４図（ｂ）： まず、第４図（ａ）の信号波形には高周波のランダムな
信号成分を含むので、適当な大きさの空間オレペータに
よシ信号を平滑化する。

第４図（Ｃ）： 平滑化された信号成分の中で連続的に上昇をし、もしく
は下降している部分を抽出する。（メモリサイズの制約
上、一定幅以上のパターンに限定する。） 第４図（ｄ）： 抽出された部分の中で位置合わせ用マーク部の形状に近
いパターンから順にそれぞれ番号付けをする。

第４図（ｅ）： 最も位置合わせ用マーク部に近いパターンの位置関係よ
シ谷部を形成する下降、上昇部の開始φ終了点に番号付
けを行なう。

第４図（ｆ）： 谷部の左右対称性よシ、谷部の中心位置を求めるＯ 次に位置合わせ用マークの位置制御量の計算方法を説明
する。

第５図のように可動側（下側）基板上の２個の位置合わ
せ用マークの位置としてＡｏ　（Ａｏｘ　、Ａｏｙ）。

Ｃｏ（Ｃｏｘ、Ｃｏｙ）、固定側（上側）基板上の２個
の位置合わせ用マークの位置としてＢｏ（Ｂｏｘ。

Ｂｏｙ）、Ｄｏ（Ｄｏｘ、Ｄｏｙ）とし、両視野におい
てマーク位置検出を完了したとする□ まず、ＡｏＣｏの中点をＧ（Ｇｘ、Ｇｙ）とするとＧｘ
＝−（Ａｏｘ＋Ｃｏｘ） Ｇｙ＝　　（Ａｏｙ＋Ｃｏｙ） 固定側、可動側の位置合わせ用マーク間ピッチが異る場
合、その誤差を両側に均等に振シ分けるため、点Ｇを中
心とし、ＢｏＤｏ　＝ＡＩ　Ｃｓ　となる点をＡｌ　（
ＡＩＸ、Ａｌｙ）とすると まず可動側基板上の位置合わせ用マークによってつくら
れる直線Ａ、　Ｃ，を固定側基板上の位置合わせ用マー
クによってつくられる直線ＢｏＤｏに平行になるように
回転させる。

求めるべき回転制御量Ｔｃ（ｒａｄ）は、次に４Ａｔ　
を点Ｐ　（Ｐｘ、Ｐｙ）　　を中心にＴｃ（ｒａｄ）回
転した点をＡ２　　（Ａ２Ｘ　ａ　Ａ２ｙ）　　とする
と、 Ａ２　ｘ”ｃｏｓ　Ｔｅ　・（Ａｔ　ｘ−Ｐｘ）−８ｉ
ｎ　Ｔｃ　＠（Ａｔ　ｙ−Ｐｙ）＋ＰｘＡ２ｙ＝　５ｉ
ｎＴｃｓ（Ａｌｘ−Ｐｘ）＋Ｃｏｓ　Ｔｃ（Ａｔｙ−Ｐ
ｙ）＋Ｐｙ−よって求めるべきＸＹ方向の制御量Ｘｃ、
Ｙｃは以下のように求まる。

Ｘｃ　＝Ｂ　ｏ　Ｘ−Ａ２　Ｘ Ｙｃ＝Ｂｏｙ　Ａ１７　。

アライメント手順として第６図に制御フローチャートを
示す。この処理フローチャートかられかるように、位置
補正を数回繰シ返した後に補正量がある一定値以下に収
束したことを確認してアライメント処理を終了する。

位置補正を数回繰り返すのは、検出視野の座標系や回転
ステージの中心、ＸＹステージの軸方向その他が完全に
設計値と一致しないためにアライメント量に応じた大き
さのアライメント誤差を生ずるための対策である。

アライメントシステムの信頼性に影響を与える要因とし
て画像入力信号の電気的ノイズ成分、照明条件などの認
識環境の経時特性変化、位置合わせ用マーク近傍に付着
したゴミ、ホコリなどが考えられるが、本発明では上記
の環境要因を考慮し、ゴミ、ホコリが介在してもアライ
メント精度にほとんど影響を与えないマーク位置検出方
式を提供でき、信頼性を向上させることができる。

次にマーク検出ライン上の画像信号が幅の小さい先鋭な
形状のノイズ成分や背景レベルのゆるやかな変化を含む
ような一次元画像（たとえば第４図（ａ）の信号）信号
から既知の位置合わせ用マークのパターンに最も近いパ
ターンを比較的少ない演算量で高速に検出する方法を詳
しく説明する。このパターンの比較検出には映像信号を
入力するカメラと、入力された映像信号から検出ライン
上の１次元の映像情報を量子化し、Ａ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換された情報を記憶する画像メモ
リ部と、メモリ部に記憶された情報を処理してパターン
を検出するための検出処理部とが用いられる。

ここで検出処理部はカメラコントロールユニットであっ
てもよいし、システムコントローラに設けられてもよい
。Ａ／Ｄ変換を行う際の量子化精度として、パターン（
谷部）の両側に生じる傾斜部において平均的に１ピクセ
ル当り１以上の変化を有するという条件を満足するよう
に、量子化精度もしくは映像信号ゲインを設定する。

画像メモリ部における検出信号パターン（谷部）の特徴
としては、 ＋１＋　　ある一定幅Ｗｐに近い下降部と上昇部を両側
に持つ。

（２）　　ある一定量Ｄｐに近い下降量と上昇量が両側
に見られる。

である。

また、検出信号パターン（谷部）に比べ短周期のランダ
ムノイズが含ま八る場合（第４図（ａ））では適当な大
きさの空間オペレータ等によシ平滑化処理する。（第４
図（ｂ）） パターン検出処理は３つのステップから構成すれる。す
なわち、傾斜データテーブルの作成、最適パターンの抽
出、パターン部の決定である。傾斜データテーブルとは
、画像メモリ中の入力信号である一次元データ列よシ、
連続して上昇または下降する部分に対して、その開始ア
ドレスＡｉ。

上昇量Ｕｉまたは下降量Ｄｉ、上昇幅または下降幅Ｗｉ
　を登録したデータテーブルであり、１次元データＹｊ
とその前のデータ’１’ｊ−ｘｔ−順次比較することに
より求まる。但し、上昇幅Ｗｉがある一定幅Ｗｍ　ｉ　
ｎに満たない場合、微小ノイズ成分とみなし、テーブル
エリアの有効利用と処理データ数の減少による処理時間
の短縮化のために、傾斜テーブルに登録しない処理を行
なう。上記のデータテーブルの処理例を第４図（ｃ）に
示す。最適パターンの抽出の方法としては、特徴量とし
て上昇部については上昇量Ｕｉ、上昇幅Ｗ１　、下降部
については下降量Ｄｉ　、下降幅Ｗｉ　として特徴空間
法を適用する。従って標準パターンと検出したパターン
との距離は、上昇部パターンにおいては下［ＬＪ３パタ
ーンにおいては、 というような計算式をあてはめることができる・また標
準パターンが未知でかつ標準パターンのｌ−Ｒ帯・下降
量が仙のノイズ成分に比べて最も大きい部分を検出信号
とするものとする。また、標準パターンの上昇・下降幅
が他のノイズ成分に比べ最も大きい場合はそれを特徴量
として、最大のものが最も位置合わせ用マークの検出パ
ターン（谷部）に近いと処理できる。第４図（ｄ）に示
されるように上昇部・下降部の各々に標準パターンに近
いものから番号付けを行なう。

１次元画像データの中に存在するマーク検出パターン（
谷部）の数がＮコ存在する場合、最も検出すべきパター
ンに近いものからＮ個を検出すべきパターンとして決定
する。

次に傾斜テーブルとその中の最も標準パターンに近いデ
ータより求める２つのパターン（谷部）のうち左側のパ
ターンの下降部間始点をＰｌ　。

Ｐ１′、下降部終了点をＰ２．Ｐ２’、右側パターンの
上外部開始点Ｐ３　　、　Ｐ３’　＃上外部終了点Ｐ、
。

Ｐ４’が求まる。（第４図（６）を参照）検出パターン
（谷部）の中心は各々のパターンについて２１点から２
４点のアドレスの範囲内でＰ２とＰ３のレベルの高い方
のレベルからＰｏとＰ４のレベルの低い方のレベルの範
囲内で信号の対称となる軸を求める事によシ検出できる
。以上のようにしてマークの谷部の中心が正確に求めら
れ、この谷部の中心の値を用いてマークの位置を計算す
る。

〈効果〉 以上説明したように、本発明においては、物体の位置に
対応して移動するマークの位置を検出する際においてノ
イズを含むような位置情報画像からでも正確な位置を検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパターン位置検出方式の光学系の
構成説明図、第２図は位置合わせマークの説明図、第３
図は制御ブロック図、第４図（ａ）〜（ｆ）は信号波形
図、第５図は全体の位置合わせマークの説明図、第６図
は処理手顆のフローチャート、第７図、第８図は従来の
信号処理の説明図を示す。 ４：紫外光光線、　　　５：上側ワーク吸着板、６：下
側ワーク吸着板、　　　７二上側ワーク、８：下側ワー
ク、　　　９：位置合わせ用マーク、１０：位置合わせ
用マーク、　　　１１：絞り、１２：対物レンズ、　　
１３：鏡筒、　　　１４：ミラー、　　　１５：ＩＴｖ
カメラ、　　　１６：絞シ・ 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）．７　／’ ′＄１図 ＄　４　図　（ｂ） ＄４　図（Ｃ） ｇ１４　図　（ｄ） 稠４４　　図　　　　（ｅン 第４図（ｆ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パターン検出信号を量子化して画像メモリに取り込
   む工程と、 前記画像メモリに取り込まれたデータの中で上昇・下降
   する部分を抽出し、該抽出されたデータに基いて求める
   パターンの位置関係に近い座標を得る工程と、 を具備したことを特徴とするパターン位置検出方式。