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JP2000298004A - Position measuring instrument - Google Patents

Position measuring instrument

Info

Publication number
JP2000298004A
JP2000298004A JP11107699A JP10769999A JP2000298004A JP 2000298004 A JP2000298004 A JP 2000298004A JP 11107699 A JP11107699 A JP 11107699A JP 10769999 A JP10769999 A JP 10769999A JP 2000298004 A JP2000298004 A JP 2000298004A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
pair
alignment marks
work
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11107699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasumasa Suga
恭正 菅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP11107699A priority Critical patent/JP2000298004A/en
Publication of JP2000298004A publication Critical patent/JP2000298004A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position measuring instrument which can collectively measure the positions of a plurality of alignment marks on a work. SOLUTION: A position measuring instrument separately and individually measures the X and Y coordinate positions of alignment marks by performing image synthesization by means of an image guide 60 and processing image signals of one screen quantity from an image pick-up element 72 by means of an image processor 80. Since the measuring instrument can collectively measure the positions of the alignment marks, the positions of the alignment marks can be measured quickly even when the number of the marks is a plural number and the treatment throughput of a laser beam annealing device can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術の分野】本発明は、測定対象物をア
ライメントする等の目的でその測定対象物の位置を計測
する位置計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring device for measuring the position of a measuring object for the purpose of, for example, aligning the measuring object.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ加工装置では、被加工体であるワ
ークを、加工用のレーザ光を照射する照射光学系に対し
て予め位置合わせする。
2. Description of the Related Art In a laser processing apparatus, a workpiece to be processed is preliminarily positioned with respect to an irradiation optical system for irradiating a processing laser beam.

【0003】レーザ加工装置として、例えばガラス基板
上に形成したアモルファス状の半導体薄膜をレーザで加
熱して多結晶化するレーザアニール装置がある。このよ
うなレーザアニール装置においては、照射光学系からの
ライン状やスポット状のビームをガラス基板上で走査す
る場合があり、このような走査に際しては、レーザアニ
ール装置に組み込まれた位置計測装置を利用してステー
ジ上に載置したガラス基板を予め高精度で位置検出し、
照射光学系とガラス基板との間のアライメントが行われ
る。
As a laser processing apparatus, for example, there is a laser annealing apparatus for heating an amorphous semiconductor thin film formed on a glass substrate with a laser to make it polycrystalline. In such a laser annealing apparatus, a line-shaped or spot-shaped beam from an irradiation optical system may be scanned on a glass substrate. In such a scanning, a position measuring device incorporated in the laser annealing apparatus is used. The position of the glass substrate placed on the stage is detected with high accuracy using
Alignment between the irradiation optical system and the glass substrate is performed.

【0004】従来の位置計測装置では、ガラス基板等の
ワークの位置計測を正確に行うため、ワークの表面に形
成した複数の位置決めマークをCCDカメラで順次読み
取り、読み取った画像データに必要な画像処理を施して
位置決めマークごとに位置検出信号を得ている。
In a conventional position measuring device, a plurality of positioning marks formed on the surface of a work are sequentially read by a CCD camera in order to accurately measure the position of a work such as a glass substrate, and image processing necessary for the read image data is performed. To obtain a position detection signal for each positioning mark.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
位置計測装置では、ワーク上の複数の位置決めマークの
各々について、マークがCCDカメラの画界中に入るよ
うにステージを移動させて個別に位置計測を行っている
ので、迅速な位置計測やアライメントが困難である。
However, in the position measuring device as described above, for each of the plurality of positioning marks on the work, the stage is moved individually so that the marks enter the field of view of the CCD camera. Since the position is measured, quick position measurement and alignment are difficult.

【0006】そこで、本発明は、ワーク上の複数の位置
決めマークを一括して位置計測可能な位置計測装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a position measuring device capable of collectively measuring a plurality of positioning marks on a work.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の位置計測装置は、ステージ上の異なる2点
からの像光が入射する一対の入射端を有するとともに、
一対の入射端からの一対の像光をこの一対の像光が重な
るように合成し、合成された像光を出射端まで伝送する
イメージガイドと、イメージガイドの出射端から射出さ
れる合成された像光を画像信号に変換する撮像手段と、
撮像手段の変換した画像信号から合成前の一対の像光に
含まれる所定の位置情報をそれぞれ分離して検出する信
号処理手段とを備える。
In order to solve the above-mentioned problems, a position measuring apparatus according to the present invention has a pair of incident ends on which image light from two different points on a stage is incident.
An image guide that combines a pair of image lights from a pair of incident ends so that the pair of image lights overlap, and transmits the combined image light to an emission end, and a combined image guide that is emitted from the emission end of the image guide. Imaging means for converting image light into an image signal;
Signal processing means for separating and detecting predetermined position information contained in a pair of image light before combining from the image signal converted by the imaging means.

【0008】上記位置計測装置では、イメージガイドが
一対の入射端からの一対の像光をこの一対の像光が重な
るように合成し、信号処理手段が撮像手段の変換した画
像信号から合成前の一対の像光に含まれる所定の位置情
報をそれぞれ分離して検出するので、ステージ上に配置
された測定対象物の表面に上記異なる2点に対応して一
対の位置決めマークが形成されていれば、これら位置決
めマークについて一括して位置情報を検出することがで
きる。よって、斯かる位置計測装置では、複数の位置決
めマークについて迅速な位置計測が可能となり、このよ
うな位置計測結果を利用してアライメントを行うレーザ
加工装置等の処理のスループットを向上させることがで
きる。
In the above position measuring device, the image guide combines the pair of image lights from the pair of incident ends such that the pair of image lights overlap, and the signal processing means converts the image signal converted by the imaging means into an uncomposed image signal. Since the predetermined position information included in the pair of image lights is separately detected, if a pair of positioning marks are formed corresponding to the two different points on the surface of the measurement object arranged on the stage. The position information can be collectively detected for these positioning marks. Therefore, in such a position measuring device, quick position measurement can be performed for a plurality of positioning marks, and the throughput of processing by a laser processing device or the like that performs alignment using such position measurement results can be improved.

【0009】なお、上記のような位置計測装置を用いた
場合、スーパインポーズ処理による画像合成や画像処理
装置を用いた画像合成のように特殊な電子機器が不要で
あり、簡易かつ安価な画像合成が可能となる。また、ハ
ーフミラーを用いた画像合成に比較して合成すべき画像
の配置(すなわち光軸)に自由度がある。
When the above-described position measuring device is used, special electronic equipment such as image combining by superimposition processing or image combining using an image processing device is not required, and a simple and inexpensive image combining device is used. Compositing becomes possible. Also, there is more freedom in the arrangement of the images to be combined (that is, the optical axis) as compared to the image combination using a half mirror.

【0010】上記位置計測装置は、例えばレーザアニー
ル装置に組み込んで好適である。レーザアニール装置
は、ガラス基板上に形成したアモルファス状の半導体薄
膜を加熱するレーザ光を発生する光源と、このレーザ光
をライン状或いはスポット状にして基板上に導く照射光
学系と、測定対象物でもあるガラス基板を載置したステ
ージを照射光学系やイメージガイドに設けた一対の入射
端に対して相対的に移動させる駆動手段とを備える。こ
の場合、位置計測装置によって、照射光学系に対してガ
ラス基板を迅速にアライメントできるので、レーザアニ
ールの工程がより迅速となり、半導体薄膜の製造のスル
ープットを高めることができる。
The above-described position measuring device is suitably incorporated in, for example, a laser annealing device. The laser annealing apparatus includes a light source that generates a laser beam for heating an amorphous semiconductor thin film formed on a glass substrate, an irradiation optical system that guides the laser beam into a line or a spot on the substrate, and an object to be measured. And a driving means for moving the stage on which the glass substrate is mounted relative to a pair of incident ends provided on the irradiation optical system and the image guide. In this case, since the glass substrate can be quickly aligned with the irradiation optical system by the position measuring device, the laser annealing process becomes faster, and the throughput of manufacturing the semiconductor thin film can be increased.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る位
置計測装置について、図面を参照しつつ具体的に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a position measuring device according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

【0012】図1は、実施形態の位置計測装置を組み込
んだレーザアニール装置の構造を概念的に説明する図で
ある。レーザアニール装置は、アモルファス状Si等の
半導体薄膜を上面に形成したガラス板であるワークWを
載置して3次元的に滑らかに移動可能なステージ10
と、ワークW上の半導体薄膜を加熱するエキシマレーザ
その他のレーザ光ALを発生するレーザ光源20と、こ
のレーザ光ALをライン状或いはスポット状にして所定
の照度でワークW上に入射させる照射光学系30と、ワ
ークWを載置したステージ10を照射光学系30等に対
して必要量だけ相対的に移動させる駆動手段であるステ
ージ駆動装置40と、レーザアニール装置全体の各部の
動作を統括的に制御する主制御装置85とを備える。
FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating the structure of a laser annealing device incorporating the position measuring device of the embodiment. The laser annealing apparatus includes a stage 10 on which a work W, which is a glass plate having a semiconductor thin film such as amorphous Si formed on the upper surface, is placed and can be smoothly moved three-dimensionally.
A laser light source 20 for generating an excimer laser or other laser light AL for heating a semiconductor thin film on the work W, and irradiation optics for making the laser light AL linear or spot-like and incident on the work W with a predetermined illuminance The system 30, a stage driving device 40 that is a driving unit that relatively moves the stage 10 on which the work W is mounted with respect to the irradiation optical system 30, and the like, and an operation of each unit of the entire laser annealing apparatus. And a main control device 85 for controlling the operation.

【0013】さらに、このレーザアニール装置は、位置
計測装置として、上記ステージ10及びステージ駆動装
置40のほかに、ステージ10の移動量を光学的な情報
や電気的な情報として検出する移動量計測装置50と、
測定対象物であるワークW上の異なる2点に形成された
一対のアライメントマークの像を同時に読み取って合成
するイメージガイド60と、このイメージガイド60の
出射端から出射した合成後の像光を結像投影させるとと
もに投影された像光を画像信号に変換するCCDカメラ
70と、CCDカメラ70から出力された画像信号に適
当な信号処理を施す信号処理手段である画像処理装置8
0とを備える。
Further, this laser annealing apparatus is a position measuring device, in addition to the stage 10 and the stage driving device 40, a moving amount measuring device for detecting the moving amount of the stage 10 as optical information or electrical information. 50 and
An image guide 60 for simultaneously reading and combining images of a pair of alignment marks formed at two different points on a workpiece W as a measurement target, and a combined image light emitted from an emission end of the image guide 60. A CCD camera 70 for projecting an image and converting the projected image light into an image signal; and an image processing device 8 as signal processing means for performing appropriate signal processing on the image signal output from the CCD camera 70
0.

【0014】イメージガイド60は、グラスファイバを
束ねたもので、CCDカメラ70に接続される出力側の
合成部61と、この合成部61から分岐された一対の入
力側の分岐部62、63とからなる特殊なイメージガイ
ドである。一対の分岐部62、63の入射端62a、6
3aは、それぞれホルダ64、65に設けた結像レンズ
64a、65aを介してワークWに対向している。これ
らの結像レンズ64a、65aは、入射端62a、63
aの光ファイバ端面にワークWのアライメントマークの
像を拡大若しくは縮小して投影する。一方、合成部61
の出射端61aは、CCDカメラ70の結像レンズ71
を介してCCD等の撮像手段である撮像素子72に対向
している。この撮像素子72の画界には、両分岐部6
2、63の入射端62a、63aに対向するワークW上
の一対のアライメントマークを含む領域からの像光が、
イメージガイド60を案内されるとともにここで合成さ
れて像光として拡大若しくは縮小されて投影される。な
お、ワークW上の一対のアライメントマークに対向して
配置されたホルダ64、65のうち、一方のホルダ65
については、移動量が検出できる微動装置68が設けら
れており、ワークWの種類等に応じて両ホルダ64、6
5の間隔を主制御装置85側から適宜調節できるように
なっている。
The image guide 60 is a bundle of glass fibers, and includes an output-side combining section 61 connected to the CCD camera 70, and a pair of input-side branching sections 62 and 63 branched from the combining section 61. It is a special image guide consisting of Incident ends 62a, 6 of a pair of branch portions 62, 63
Reference numeral 3a faces the work W via the imaging lenses 64a and 65a provided on the holders 64 and 65, respectively. These imaging lenses 64a, 65a are
The image of the alignment mark of the workpiece W is projected on the end face of the optical fiber a. On the other hand, the combining unit 61
The emission end 61a of the
And an image pickup device 72 as image pickup means such as a CCD. In the field of view of the image sensor 72, the two branch portions 6
Image light from a region including a pair of alignment marks on the work W facing the incident ends 62a and 63a of
While being guided by the image guide 60, the images are combined and enlarged or reduced as image light and projected. Note that, of the holders 64 and 65 arranged opposite to the pair of alignment marks on the work W, one of the holders 65 is provided.
Is provided with a fine movement device 68 capable of detecting the amount of movement, and the two holders 64, 6 according to the type of the work W and the like.
The interval of 5 can be appropriately adjusted from the main control device 85 side.

【0015】図2は、ステージ10に載置されるワーク
Wの表面に形成される位置決めマークすなわちアライメ
ントマークの形状及び配置の一例を示す図である。図示
のアライメントマークM1、M2は、ともに明暗2値の十
字パターンである。第1アライメントマークM1は、ワ
ークWの4隅の一箇所に形成されており、第2アライメ
ントマークM2は、ワークWの4隅の他の箇所に形成さ
れている。このように、第1及び第2アライメントマー
クM1、M2をワークW上の2箇所に形成しているのは、
ワークWの位置だけでなくワークWの回転も検出するた
めである。つまり、第1及び第2アライメントマークM
1、M2の位置計測により、ワークW上の2つの基準点の
XY座標が分かることになり、ワークWのZ軸回りの回
転姿勢を修正した上でワークWを適正な位置に移動させ
るアライメントが可能になる。
FIG. 2 is a view showing an example of the shape and arrangement of positioning marks, ie, alignment marks, formed on the surface of the work W placed on the stage 10. As shown in FIG. The illustrated alignment marks M1 and M2 are both binary patterns of light and dark. The first alignment mark M1 is formed at one of the four corners of the work W, and the second alignment mark M2 is formed at the other of the four corners of the work W. As described above, the first and second alignment marks M1 and M2 are formed at two places on the workpiece W.
This is for detecting not only the position of the work W but also the rotation of the work W. That is, the first and second alignment marks M
1. By measuring the position of M2, the XY coordinates of the two reference points on the work W can be known, and the alignment for moving the work W to an appropriate position after correcting the rotation posture of the work W about the Z axis is achieved. Will be possible.

【0016】図3は、イメージガイド60の構造を説明
する模式図である。合成部61から分岐した各分岐部6
2、63の入射端62a、63aは、ワークW上に形成
された一対のアライメントマークM1、M2にそれぞれ対
向して配置されている。各アライメントマークM1、M2
及びその周辺の像IM1、IM2は、結像レンズ64a、
65aによってそれぞれ入射端62a、63aに投影さ
れる。両分岐部62、63を構成するファイバは、互い
違いに間に挿入されるように組み合わされて合成部61
を形成している。このため、合成部61の出射端61a
に対向して配置された撮像素子72の画界には、結像レ
ンズ71によって両アライメントマークM1、M2を合成
した合成画像CIが投影される。この合成画像CIに
は、合成前の各アライメントマークM1、M2に対応する
アライメントマークM1’、M2’が含まれる。なお、図
面において、一方の分岐部62を構成するファイバを白
丸とし、他方の分岐部63を構成するファイバを黒丸と
しているが、これは説明のための便宜上のものである。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of the image guide 60. Each branching unit 6 branched from the synthesizing unit 61
The incident ends 62a and 63a of the reference numerals 2 and 63 are arranged to face a pair of alignment marks M1 and M2 formed on the work W, respectively. Each alignment mark M1, M2
And images IM1 and IM2 around the imaging lens 64a,
The light is projected onto the incident ends 62a and 63a by 65a. The fibers constituting the two branch portions 62 and 63 are combined so as to be inserted alternately between them, and are combined.
Is formed. For this reason, the emission end 61a of the combining section 61
A composite image CI obtained by combining the two alignment marks M1 and M2 is projected by the imaging lens 71 onto the field of view of the image sensor 72 arranged opposite to the image sensor 72. This composite image CI includes alignment marks M1 'and M2' corresponding to the alignment marks M1 and M2 before the composition. In the drawings, the fiber constituting one branching section 62 is represented by a white circle and the fiber constituting the other branching section 63 is represented by a black circle, but this is for convenience of explanation.

【0017】図4(a)は、分岐部62を構成するファ
イバの配置を示す部分拡大断面図であり、図4(b)
は、分岐部63を構成するファイバの配置を示す部分拡
大断面図であり、図4(c)は、合成部61を構成する
ファイバの配置を示す部分拡大断面図である。図4
(a)及び図4(b)から明らかなように、両分岐部6
2、63のファイバの組み方は同一である。図4(c)
から明らかなように、合成部61を構成するファイバ
は、両分岐部62、63を構成するファイバをX方向に
互い違いに組み上げたもので、分岐部62からのファイ
バに着目すると、X方向の寸法が2倍に拡大されてお
り、分岐部63からのファイバに着目しても、X方向の
寸法が同様に拡大されている。なお、図中において、符
号A1〜A5、B1〜B5は、分岐部62を構成する各ファ
イバの同一性を示す。
FIG. 4A is a partially enlarged sectional view showing the arrangement of the fibers constituting the branching section 62, and FIG.
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing the arrangement of the fibers constituting the branching unit 63, and FIG. 4C is a partially enlarged sectional view showing the arrangement of the fibers constituting the synthesizing unit 61. FIG.
As is clear from FIG. 4A and FIG.
The manner of assembling the fibers 2 and 63 is the same. FIG. 4 (c)
As is clear from FIG. 2, the fiber constituting the combining unit 61 is a fiber obtained by assembling the fibers constituting both the branching units 62 and 63 alternately in the X direction. Are doubled, and the dimension in the X direction is similarly expanded even when attention is paid to the fiber from the branch portion 63. In the drawing, reference numerals A1 to A5 and B1 to B5 indicate the identities of the fibers constituting the branching unit 62.

【0018】図5は、アライメントマークを利用した位
置検出を具体的に説明する図である。図5(a)は、図
3の合成画像CIを示したもので、図5(b)は、図3
の合成画像CIのY方向の積算光量をX座標の関数とし
て示すグラフである。この積算光量は、合成画像CIを
画像処理装置80で画像処理することによって得られ
る。すなわち、アライメントマークM1’、M2’を含む
合成画像CIはCCDカメラ70の撮像素子72に投影
されるが、撮像素子72の画像信号の出力は画素単位の
データであるので、画像処理装置80でこれらの画像信
号を各X座標ごとにY方向に全て加算することにより、
図5(b)のような分布が得られる。グラフから明らか
なように、合成後の各アライメントマークM1’、M2’
の十字の縦棒に対応する部分でピークが現れる。この分
布を適当な閾値THで処理すると、各アライメントマー
クM1’、M2’のY方向に延びる縦棒の一対のエッジに
対応する2組のX座標(X1,X2)、(X3,X4)が得ら
れ、これら2組のX座標(X1,X2)、(X3,X4)をそ
れぞれ平均すれば、各アライメントマークM1’、M2’
の中心のX座標を決定することができる。
FIG. 5 is a diagram specifically illustrating position detection using an alignment mark. FIG. 5A shows the composite image CI of FIG. 3, and FIG.
6 is a graph showing the integrated light amount in the Y direction of the composite image CI as a function of the X coordinate. This integrated light amount is obtained by subjecting the composite image CI to image processing by the image processing device 80. That is, the composite image CI including the alignment marks M1 'and M2' is projected onto the image sensor 72 of the CCD camera 70. Since the output of the image signal of the image sensor 72 is data in units of pixels, the image processing device 80 By adding all these image signals in the Y direction for each X coordinate,
A distribution as shown in FIG. 5B is obtained. As is clear from the graph, each of the alignment marks M1 'and M2' after the synthesis.
A peak appears at a portion corresponding to the vertical bar of the cross. When this distribution is processed with an appropriate threshold value TH, two sets of X coordinates (X1, X2) and (X3, X4) corresponding to a pair of edges of a vertical bar extending in the Y direction of each alignment mark M1 ', M2' are obtained. The two sets of X coordinates (X1, X2) and (X3, X4) are averaged to obtain the alignment marks M1 'and M2'.
Can be determined.

【0019】なお、撮像素子72の画素幅とステージ1
0上の距離との間にはイメージガイド60等による拡
大、縮小率を考慮した上で、精密な対応関係が予め求め
てあり、各アライメントマークM1’、M2’の中心のX
座標(合成画像CI上の座標)から、現実のアライメン
トマークM1、M2のX座標を精密に判定できる。
The pixel width of the image sensor 72 and the stage 1
A precise correspondence is previously determined between the distance X and the distance above the distance X in consideration of the enlargement and reduction ratios of the image guide 60 and the like, and the X of the center of each alignment mark M1 ', M2' is determined.
From the coordinates (coordinates on the composite image CI), the X coordinates of the actual alignment marks M1 and M2 can be accurately determined.

【0020】以上は、一対のアライメントマークM1、
M2のX座標を決定する場合の説明であったが、アライ
メントマークM1、M2のY座標の決定も同様である。す
なわち、画像処理装置80において撮像素子72からの
画像信号を各Y座標ごとにX方向に加算することによ
り、図5(b)と類似する分布が得られ、上記と同様の
手順によって各アライメントマークM1’、M2’、すな
わち各アライメントマークM1、M2の中心のY座標を決
定することができる。
The above is a description of a pair of alignment marks M1,
Although the description has been given of the case where the X coordinate of M2 is determined, the same applies to the determination of the Y coordinate of the alignment marks M1 and M2. That is, by adding the image signal from the image sensor 72 in the X direction for each Y coordinate in the image processing device 80, a distribution similar to that shown in FIG. 5B is obtained. M1 ', M2', that is, the Y coordinate of the center of each alignment mark M1, M2 can be determined.

【0021】以下、本実施形態のレーザアニール装置の
動作について説明する。まず、レーザアニール装置のス
テージ10上にワークWを搬送して載置する。次に、ア
ニール用のレーザ光ALを導く照射光学系30に対して
ステージ10上のワークWをアライメントする。次に、
照射光学系30に対してステージ10を適宜移動させな
がら、レーザ光源20からのレーザ光ALをライン状或
いはスポット状にしてワークW上に入射させる。ワーク
W上には、非晶質半導体の薄膜が形成されており、レー
ザ光ALの照射によって非晶質半導体がアニール、再結
晶化され、電気的特性の優れた半導体薄膜を提供するこ
とができる。
Hereinafter, the operation of the laser annealing apparatus of this embodiment will be described. First, the work W is transported and placed on the stage 10 of the laser annealing apparatus. Next, the work W on the stage 10 is aligned with the irradiation optical system 30 that guides the laser light AL for annealing. next,
While appropriately moving the stage 10 with respect to the irradiation optical system 30, the laser light AL from the laser light source 20 is incident on the workpiece W in a line shape or a spot shape. An amorphous semiconductor thin film is formed on the work W, and the amorphous semiconductor is annealed and recrystallized by irradiation with the laser beam AL, so that a semiconductor thin film having excellent electric characteristics can be provided. .

【0022】照射光学系30に対してステージ10上の
ワークWをアライメントするに際しては、位置計測装置
を利用する。すなわち、ステージ10をステージ駆動装
置40によって適宜移動させて、各アライメントマーク
M1、M2をCCDカメラ70で撮影する(ステップS
1)。ステージ10上のワークWの位置は一定の搬送精
度範囲内に収まっているので、イメージガイド60及び
ホルダ64、65に対してステージ10を適宜移動させ
て、撮像素子72の画界中に両アライメントマークM
1、M2を合成したアライメントマークM1’、M2’を捕
らえることができる。例えば、ワークW上の両アライメ
ントマークM1、M2の位置を主制御装置85に予め入力
しここに記憶しておけば、これらの位置データに基づい
て、ステージ10を適宜移動させるだけで、撮像素子7
2の画界中にアライメントマークM1’、M2’をほぼ確
実に入れることが保証される。
When aligning the work W on the stage 10 with respect to the irradiation optical system 30, a position measuring device is used. That is, the stage 10 is appropriately moved by the stage driving device 40, and each of the alignment marks M1, M2 is photographed by the CCD camera 70 (Step S).
1). Since the position of the work W on the stage 10 is within a certain conveyance accuracy range, the stage 10 is appropriately moved with respect to the image guide 60 and the holders 64 and 65 so that both alignments can be performed within the image field of the image sensor 72. Mark M
1, the alignment marks M1 'and M2' obtained by synthesizing M2 can be captured. For example, if the positions of the two alignment marks M1 and M2 on the work W are input in advance to the main controller 85 and stored in the main controller 85, based on these position data, the stage 10 can be simply moved as appropriate, and 7
It is ensured that the alignment marks M1 'and M2' are almost certainly included in the field of view 2.

【0023】次に、各アライメントマークM1、M2につ
いて、画像処理装置80において撮像素子72からの一
画面分の画像信号を図5に示した方法で処理することに
より、それらのXY座標をそれぞれ分離して個別に計測
する(ステップS2)。
Next, for each of the alignment marks M1 and M2, the image processing device 80 processes an image signal for one screen from the image sensor 72 by the method shown in FIG. And individually measure (step S2).

【0024】次に、ステップS2で得た第1及び第2ア
ライメントマークM1、M2の精密な座標測定結果に基づ
いて、照射光学系30に対してワークWをアライメント
する(ステップS3)。具体的には、照射光学系30を
基準とした第1及び第2アライメントマークM1、M2の
座標測定値に基づいて、ワークWの位置と回転を求め、
この結果からレーザアニールの開始に際して必要となる
位置に必要な回転姿勢でワークWを配置する。
Next, the work W is aligned with the irradiation optical system 30 based on the precise coordinate measurement results of the first and second alignment marks M1 and M2 obtained in step S2 (step S3). Specifically, the position and rotation of the workpiece W are obtained based on the coordinate measurement values of the first and second alignment marks M1 and M2 based on the irradiation optical system 30,
Based on this result, the work W is arranged at a position required at the start of laser annealing with a necessary rotation posture.

【0025】次に、照射光学系30から照射されるレー
ザスポットやレーザライン等のレーザ光ALを、ステー
ジ駆動装置40及び移動量計測装置50を用いてワーク
W上で走査させながら、ワークW上のアモルファス薄膜
を再結晶化させ、ワークW上に多結晶薄膜を順次形成す
る。この際、移動量計測装置50で移動量を観測しなが
ら、ステージ駆動装置40によってステージ10をX方
向又はY方向に移動させることで、レーザの走査が可能
になる。また、照射光学系30に走査機能を持たせるこ
と、例えば内部に移動するスリットを設けることによっ
て、レーザの別方向の走査が可能になる。
Next, a laser beam AL such as a laser spot or a laser line irradiated from the irradiation optical system 30 is scanned on the work W by using the stage driving device 40 and the movement amount measuring device 50. Is recrystallized to sequentially form a polycrystalline thin film on the work W. At this time, by scanning the stage 10 in the X direction or the Y direction by the stage driving device 40 while observing the movement amount by the movement amount measuring device 50, laser scanning becomes possible. Also, by providing the irradiation optical system 30 with a scanning function, for example, by providing a slit that moves inside, the laser can be scanned in another direction.

【0026】以上説明した装置によれば、各アライメン
トマークM1、M2について一括して位置計測を行うこと
ができる。よって、複数のアライメントマークM1、M2
であっても迅速な位置計測が可能となり、レーザアニー
ル装置の処理のスループットを向上させることができ
る。
According to the apparatus described above, it is possible to collectively measure the position of each of the alignment marks M1 and M2. Therefore, a plurality of alignment marks M1, M2
Even in this case, quick position measurement becomes possible, and the processing throughput of the laser annealing apparatus can be improved.

【0027】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、一対のアライメントマ
ークM1、M2のサイズを等しくしたが、アライメントマ
ークのサイズを等しくする必要は必ずしもない。例え
ば、検出精度等の用途に応じて一方のアライメントマー
クをサーチアライメント用の大きなサイズとし、他方の
アライメントマークをファインアライメント用の小さな
サイズとすることもできる。
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the sizes of the pair of alignment marks M1 and M2 are equal, but the sizes of the alignment marks need not necessarily be equal. For example, one alignment mark may have a large size for search alignment and the other alignment mark may have a small size for fine alignment, depending on applications such as detection accuracy.

【0028】図6は、サイズが異なる一対のアライメン
トマークM3、M4をワークW上に形成した場合を示す。
この場合、大きな十字のアライメントマークM3をサー
チアライメントに使用し、小さな十字のアライメントマ
ークM4をファインアライメントに使用する。ここで、
他方の分岐部63の入射端63aに投影されるアライメ
ントマークM4の像は、一方の分岐部62の入射端62
aに投影されるアライメントマークM3の像よりもより
拡大された状態で合成される。つまり、結像レンズ65
aによる投影倍率を、結像レンズ64aによる投影倍率
よりも大きくすることになる。
FIG. 6 shows a case where a pair of alignment marks M3 and M4 having different sizes are formed on the work W.
In this case, the large cross alignment mark M3 is used for search alignment, and the small cross alignment mark M4 is used for fine alignment. here,
The image of the alignment mark M4 projected on the incident end 63a of the other branch 63 is
The images are synthesized in a state that is larger than the image of the alignment mark M3 projected on a. That is, the imaging lens 65
The projection magnification by a is larger than the projection magnification by the imaging lens 64a.

【0029】この場合の位置計測方法について簡単に説
明する。まず、アライメントマークM3の位置計測を行
ってアライメントマークM3の座標を決定する。このよ
うな位置計測は、アライメントマークM1の場合と同様
である。この状態では、アライメントマークM4が撮像
素子72の画界中に入っていない場合も考えられる。し
かし、各アライメントマークM3、M4の中心を各分岐部
62、63の入射端62a、63aの中心と、各結像レ
ンズ64a、65bの光軸とに一致させておけば、アラ
イメントマークM3について得られた座標に基づいて、
アライメントマークM3を画界の中央に移動させること
により、アライメントマークM4を撮像素子72の画界
の中心にほぼ正確に移動させることができる。
The position measuring method in this case will be briefly described. First, the position of the alignment mark M3 is measured to determine the coordinates of the alignment mark M3. Such position measurement is the same as in the case of the alignment mark M1. In this state, it is conceivable that the alignment mark M4 does not enter the image field of the image sensor 72. However, if the center of each alignment mark M3, M4 is aligned with the center of the incident end 62a, 63a of each branch portion 62, 63 and the optical axis of each imaging lens 64a, 65b, the alignment mark M3 can be obtained. Based on the given coordinates,
By moving the alignment mark M3 to the center of the field, the alignment mark M4 can be moved almost exactly to the center of the field of the image sensor 72.

【0030】アライメントマークM4を撮像素子72の
画界のほぼ中心に位置させることができれば、アライメ
ントマークM3に適用した上記位置検出方法をアライメ
ントマークM4の位置検出にも適用できる。よって、ア
ライメントマークM4についても、そのXY座標を決定
することができる。この場合、撮像素子72に投影され
るアライメントマークM4の像は、上記のように拡大率
が大きく、より細かい画素単位でワークWの画像を検出
するので、より精密な位置検出が可能となる。
If the alignment mark M4 can be positioned substantially at the center of the field of view of the image sensor 72, the above-described position detection method applied to the alignment mark M3 can be applied to the position detection of the alignment mark M4. Therefore, the XY coordinates of the alignment mark M4 can be determined. In this case, the image of the alignment mark M4 projected on the image sensor 72 has a large enlargement ratio as described above and detects the image of the work W in finer pixel units, so that more precise position detection is possible.

【0031】また、以上の実施形態において、アライメ
ントマークM1〜M4の輪郭は、十字に限られるものでは
なく、例えば環状のマークとすることもでき、サイズの
比も目的とする位置計測精度や画界の広さ等に応じて適
宜調節することができる。さらに、アライメントマーク
M1〜M4の明暗コントラストも、要求精度やワークWの
加工性、表面色等に応じて適宜設定できる。さらに、ア
ライメントマークM1〜M4の位置計測のアルゴリズム
も、アライメントマークの形状等に応じて適宜変更でき
ることは言うまでもない。
In the above embodiment, the contours of the alignment marks M1 to M4 are not limited to crosses, but may be, for example, annular marks. It can be adjusted appropriately according to the size of the field and the like. Further, the light / dark contrast of the alignment marks M1 to M4 can be appropriately set according to required accuracy, workability of the work W, surface color, and the like. Further, it goes without saying that the algorithm for measuring the positions of the alignment marks M1 to M4 can be appropriately changed according to the shape of the alignment marks and the like.

【0032】また、イメージガイド60も、図1及び図
3に示す構造のものに限定されず、3つ以上のイメージ
ガイドを束ねたものとすることができ、この場合、3つ
以上のアライメントマークを同時に計測できるようにな
る。さらに、イメージガイド60を構成する合成部61
と分岐部62、63とにおける光ファイバの束ね方も、
分岐部62、63からの像光が合成部61で重なり合う
ように互い違い(交互に順序正しい配置)となる任意の
配置が可能である。
The image guide 60 is not limited to the structure shown in FIGS. 1 and 3, but may be a bundle of three or more image guides. In this case, three or more alignment marks are provided. Can be measured simultaneously. Further, the synthesizing unit 61 constituting the image guide 60
And how to bundle optical fibers in the branch portions 62 and 63,
Any arrangement in which the image lights from the branching units 62 and 63 are alternately arranged (alternately arranged in an order) such that the image lights overlap in the combining unit 61 is possible.

【0033】また、上記の位置計測装置は、レーザ光A
Lを用いてワークW上の半導体層をアニーリングするも
のであったが、レーザ光源20や照射光学系30等の構
造を適宜変更すれば、半導体材料のアニールのみならず
切断・溶着等を目的とするパルスレーザ加工装置とする
ことができる。
Further, the above-described position measuring device uses the laser light A
Although the semiconductor layer on the work W is annealed using L, if the structures of the laser light source 20, the irradiation optical system 30 and the like are appropriately changed, the purpose is not only for annealing of the semiconductor material but also for cutting and welding. Pulse laser processing apparatus.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る位置計測装置によれば、イメージガイドが一対の
入射端からの一対の像光をこの一対の像光が重なるよう
に合成し、信号処理手段が撮像手段の変換した画像信号
から合成前の一対の像光に含まれる所定の位置情報をそ
れぞれ分離して検出するので、ステージ上に配置された
測定対象物の表面に上記異なる2点に対応して一対の位
置決めマークが形成されていれば、これら位置決めマー
クについて一括して位置情報を検出することができる。
よって、斯かる位置計測装置では、複数の位置決めマー
クについて迅速な位置計測が可能となり、このような位
置計測結果を利用してアライメントを行うレーザ加工装
置等の処理のスループットを向上させることができる。
As is apparent from the above description, according to the position measuring apparatus of the present invention, the image guide combines the pair of image lights from the pair of incident ends so that the pair of image lights overlap. Since the signal processing means separates and detects predetermined position information included in the pair of image light before synthesis from the image signal converted by the imaging means, the above-mentioned different position information is provided on the surface of the measurement target placed on the stage. If a pair of positioning marks are formed corresponding to the two points, the position information can be collectively detected for these positioning marks.
Therefore, in such a position measuring device, quick position measurement can be performed for a plurality of positioning marks, and the throughput of processing by a laser processing device or the like that performs alignment using such position measurement results can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態の位置計測装置を組み込んだレーザア
ニール装置を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a laser annealing apparatus incorporating a position measuring device according to an embodiment.

【図2】図1の装置のステージに載置されたワーク上の
位置計測マークを説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a position measurement mark on a work placed on a stage of the apparatus of FIG.

【図3】複数の位置計測マークを合成像とするためのイ
メージガイドの構造を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of an image guide for forming a plurality of position measurement marks into a composite image.

【図4】(a)、(b)及び(c)は、図3のイメージ
ガイドを構成するファイバの組み方を説明する図であ
る。
4 (a), (b) and (c) are views for explaining how to assemble the fibers constituting the image guide of FIG. 3;

【図5】(a)は、イメージガイドで合成された位置計
測マークの画像に対応し、(b)はその画像の積算輝度
を説明するグラフである。
5A is a graph corresponding to an image of a position measurement mark synthesized by an image guide, and FIG. 5B is a graph illustrating the integrated luminance of the image.

【図6】図2に示した位置計測マークの変形例を説明す
る図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the position measurement mark shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ステージ 20 レーザ光源 30 照射光学系 40 ステージ駆動装置 50 移動量計測装置 60 イメージガイド 61 合成部 61a 出射端 62,63 各分岐部 62,63 分岐部 62a,3a 入射端 63 分岐部 64,65 ホルダ 64a,65a 結像レンズ 70 CCDカメラ 71 結像レンズ 72 撮像素子 80 画像処理装置 85 主制御装置 M1,M2 アライメントマーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stage 20 Laser light source 30 Irradiation optical system 40 Stage drive device 50 Movement amount measuring device 60 Image guide 61 Synthesizing part 61a Outgoing end 62,63 Each branch part 62,63 Branch part 62a, 3a Input end 63 Branch part 64,65 Holder 64a, 65a Imaging lens 70 CCD camera 71 Imaging lens 72 Image sensor 80 Image processing device 85 Main control device M1, M2 Alignment mark

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ステージ上の異なる2点からの像光が入
射する一対の入射端を有するとともに、前記一対の入射
端からの一対の像光を当該一対の像光が重なるように合
成し、合成された像光を出射端まで伝送するイメージガ
イドと、 前記イメージガイドの前記出射端から射出される前記合
成された像光を画像信号に変換する撮像手段と、 前記撮像手段の変換した前記画像信号から合成前の前記
一対の像光に含まれる所定の位置情報をそれぞれ分離し
て検出する信号処理手段とを備える位置計測装置。
An image processing apparatus includes: a pair of incident ends on which image light from two different points on a stage is incident; and combining a pair of image lights from the pair of incident ends such that the pair of image lights overlap. An image guide for transmitting the combined image light to an emission end; an imaging unit for converting the combined image light emitted from the emission end of the image guide into an image signal; and the image converted by the imaging unit And a signal processing unit for separating and detecting predetermined position information included in the pair of image light before combining from the signal.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7642482B2 (en) * 2005-12-16 2010-01-05 Advanced Lcd Technologies Development Center Co., Ltd. Laser crystallization apparatus and crystallization method
US8110775B2 (en) * 2004-06-18 2012-02-07 Electro Scientific Industries, Inc. Systems and methods for distinguishing reflections of multiple laser beams for calibration for semiconductor structure processing
JP2015222189A (en) * 2014-05-22 2015-12-10 株式会社日本自動車部品総合研究所 Electromagnetic field measuring device
JP2017181388A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 AvanStrate株式会社 Thermal shrinkage measurement method of glass substrate and thermal shrinkage measurement device, and manufacturing method of glass substrate

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