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JP2018163261A - Image acquisition device, exposure device, and image acquisition method - Google Patents

Image acquisition device, exposure device, and image acquisition method Download PDF

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JP2018163261A
JP2018163261A JP2017060129A JP2017060129A JP2018163261A JP 2018163261 A JP2018163261 A JP 2018163261A JP 2017060129 A JP2017060129 A JP 2017060129A JP 2017060129 A JP2017060129 A JP 2017060129A JP 2018163261 A JP2018163261 A JP 2018163261A
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imaging
imaging target
image
image acquisition
unit
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中西 健二
Kenji Nakanishi
健二 中西
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Screen Holdings Co Ltd
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Abstract

【課題】移動中の撮像対象の画像取得において、高精度な画像を取得することを可能とする技術を提供する。
【解決手段】画像取得装置は、撮像対象を撮像する撮像部と、撮像部と撮像対象との間に位置するように設けられた撮像領域追従光学系と、を有し、撮像領域追従光学系は、撮像対象から出射される光の光路を変化させることによって、撮像部が撮像可能な領域である撮像領域を撮像対象の移動に追従させる。
【選択図】図4
The present invention provides a technique capable of acquiring a highly accurate image in acquiring an image of an imaging target during movement.
An image acquisition apparatus includes: an imaging unit that captures an imaging target; and an imaging region tracking optical system provided so as to be positioned between the imaging unit and the imaging target. Changes the optical path of the light emitted from the imaging target, thereby causing the imaging area, which is an area that can be imaged by the imaging unit, to follow the movement of the imaging target.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、画像取得装置、露光装置、及び画像取得方法に関する。   The present invention relates to an image acquisition apparatus, an exposure apparatus, and an image acquisition method.

特許文献1には、試料上の一定領域ごとに順次アライメントマークの検索を行い、アライメントマークが存在する領域を認識するための撮像装置が記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes an imaging apparatus for sequentially searching for an alignment mark for each predetermined region on a sample and recognizing a region where the alignment mark exists.

特開平10−22201号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-22201

アライメントマークの画像取得においては、基板を保持して移動するステージの位置をリアルタイムに計測し、所定の位置に来た際にステージを停止させ、照明等を点灯することによって撮像することが一般的である。このような装置のタクトを上げるには、ステージを移動させながら撮像する必要がある。ここで、撮像に用いられるCCD(Charge Coupled Device)カメラは所定のフレームレートで画像を撮像する。アライメントマークの画
像を取得するためには、アライメントマークに対して、光を照射することによって撮像を行う。従来は、1回の撮像期間中(30[fps]の場合は33[ms])に1回照明をフラッシュ点灯させることで、画像を取得していた。しかしながら、このような方法では、近年のステージ速度の高速化や、撮像レンズ低倍化による透過率低下などの影響で、十分なコントラストを持った画像を撮像することが容易ではない。一方で、基板を移動させながら長時間光を照射することでアライメントマークの画像を取得しようとすると、モーションブラー(残像)が発生することによって取得される画像がぶれ、アライメントに悪影響を及ぼす問題があった。
When acquiring an image of an alignment mark, it is common to measure the position of the stage that holds and moves the substrate in real time, stop the stage when it reaches a predetermined position, and take an image by turning on illumination or the like It is. In order to increase the tact of such an apparatus, it is necessary to perform imaging while moving the stage. Here, a CCD (Charge Coupled Device) camera used for imaging captures an image at a predetermined frame rate. In order to acquire an image of the alignment mark, imaging is performed by irradiating the alignment mark with light. Conventionally, an image is acquired by flashing the illumination once during one imaging period (33 [ms] in the case of 30 [fps]). However, with such a method, it is not easy to capture an image with sufficient contrast due to the recent increase in stage speed and the decrease in transmittance due to the reduction in the imaging lens. On the other hand, if an image of an alignment mark is acquired by irradiating light for a long time while moving the substrate, the image acquired due to motion blur (afterimage) is blurred, and there is a problem that adversely affects alignment. there were.

そこで、本発明は、移動する撮像対象の画像を取得する装置において、取得される画像のぶれを低減することができる技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing blurring of an acquired image in an apparatus that acquires an image of a moving imaging target.

上記課題を解決するための本発明は、次のような構成とする。即ち、本発明は、
移動する撮像対象の画像を取得する画像取得装置であって、
前記撮像対象を撮像する撮像部と、前記撮像部と前記撮像対象との間に位置するように設けられた撮像領域追従光学系と、を有し、
前記撮像領域追従光学系は、前記撮像対象から出射される光の光路を変化させることによって、前記撮像部が撮像可能な領域である撮像領域を前記撮像対象の移動に追従させる。
The present invention for solving the above-described problems has the following configuration. That is, the present invention
An image acquisition device that acquires an image of a moving imaging target,
An imaging unit that images the imaging target, and an imaging region tracking optical system provided so as to be positioned between the imaging unit and the imaging target,
The imaging area tracking optical system changes an optical path of light emitted from the imaging target to cause the imaging area, which is an area where the imaging unit can capture an image, to follow the movement of the imaging target.

本発明によると、撮像部による撮像対象の撮像中に撮像領域を前記撮像対象の移動に追従させることによって、撮像領域内における撮像対象の相対的な位置を固定させることができる。これによれば、画像のぶれを抑制することできる。その結果、高精度なアライメントを実現することができる。   According to the present invention, the relative position of the imaging target in the imaging region can be fixed by causing the imaging region to follow the movement of the imaging target during imaging of the imaging target by the imaging unit. According to this, image blur can be suppressed. As a result, highly accurate alignment can be realized.

また、本発明は、
前記撮像部による撮像の際に、複数回フラッシュ点灯することによって前記撮像領域に光を照射する照明部を有し、
前記撮像部は、前記撮像対象に反射された光が結像した像を合成することによって、前記撮像対象の画像を生成してもよい。
The present invention also provides:
An illumination unit that irradiates light to the imaging region by flashing multiple times during imaging by the imaging unit;
The imaging unit may generate the image of the imaging target by synthesizing an image formed by the light reflected by the imaging target.

これにより、取得される画像は、同一の像をフラッシュ点灯の回数分重ね合わせたものとなる。その結果、画像内におけるアライメントマークのコントラストを高めることができ、アライメントの精度をより高めることができる。   As a result, the acquired image is obtained by superimposing the same image by the number of times of flash lighting. As a result, the contrast of the alignment mark in the image can be increased, and the alignment accuracy can be further increased.

また、本発明は、以下の構成で実現することができる。即ち、本発明は、
前記撮像領域追従光学系は、前記撮像部側に設けられるとともに光を屈折可能な第1光学部材と、前記撮像対象側に設けられるとともに光を屈折可能な第2光学部材と、を有し、
前記第1光学部材は、前記撮像部側に位置する第1撮像部側面と、前記撮像対象側に位置する第1撮像対象側面と、を有し、
前記第2光学部材は、前記撮像部側に位置するとともに前記第1撮像対象側面と平行な第2撮像部側面と、前記撮像対象側に位置するとともに前記第1撮像部側面と平行な第2撮像対象側面と、を有し、
前記第1撮像部側面と前記第1撮像対象側面のうち、少なくとも何れか一方が前記撮像対象の進行方向に対して傾斜しており、
前記第1光学部材と前記第2光学部材のうち、少なくとも何れか一方を移動させることで、前記撮像対象から出射される光の光路を変化させてもよい。
In addition, the present invention can be realized with the following configuration. That is, the present invention
The imaging region following optical system includes a first optical member that is provided on the imaging unit side and can refract light, and a second optical member that is provided on the imaging target side and can refract light.
The first optical member has a first imaging unit side surface located on the imaging unit side, and a first imaging target side surface located on the imaging target side,
The second optical member is located on the imaging unit side and is parallel to the first imaging target side surface, and a second imaging unit side surface is located on the imaging target side and is parallel to the first imaging unit side surface. An imaging target side surface,
At least one of the first imaging unit side surface and the first imaging target side surface is inclined with respect to the traveling direction of the imaging target,
The optical path of the light emitted from the imaging target may be changed by moving at least one of the first optical member and the second optical member.

更に、本発明は、以下の構成でも実現することができる。即ち、本発明は、
前記撮像領域追従光学系は、互いに平行な一対の面を有するとともに光を屈折可能な平行板によって形成され、
前記平行な一対の面のうち何れか一方は、前記撮像対象と対向するように設けられ、
前記平行板は、前記平行な一対の面の前記撮像対象の進行方向に対する傾斜角度を変化可能であってもよい。
Furthermore, the present invention can be realized by the following configurations. That is, the present invention
The imaging area following optical system is formed by a parallel plate having a pair of parallel surfaces and capable of refracting light,
Either one of the pair of parallel surfaces is provided to face the imaging target,
The parallel plate may be capable of changing an inclination angle of the pair of parallel surfaces with respect to a traveling direction of the imaging target.

また、本発明は、露光装置としても特定することができる。即ち、本発明は、
画像取得装置と、
前記撮像対象が付された露光対象物を保持するステージと、
移動中の前記露光対象物に対して光を出射することで前記露光対象物に所定のパターンを描画する露光部と、
前記画像取得装置が取得した画像に基づいて前記露光対象物の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて前記ステージの位置を制御することによって、前記露光対象物の位置合わせを実行するアライメント処理手段と、を備える露光装置であってもよい。
The present invention can also be specified as an exposure apparatus. That is, the present invention
An image acquisition device;
A stage for holding an exposure object to which the imaging object is attached;
An exposure unit that draws a predetermined pattern on the exposure object by emitting light to the moving exposure object;
Alignment processing for acquiring position information of the exposure object based on the image acquired by the image acquisition device, and performing alignment of the exposure object by controlling the position of the stage based on the position information And an exposure apparatus.

更に、本発明は、画像取得方法としても特定することができる。即ち、本発明は、
移動する撮像対象の画像を取得する画像取得方法であって、
前記撮像対象の位置情報を取得する、第1のステップと、
前記位置情報に基づいて、前記撮像対象を撮像する撮像部が撮像可能な領域である撮像領域の内部に前記撮像対象が存在するか否かを判定する、第2のステップと、
前記撮像対象が前記撮像領域に存在する場合には、前記撮像部と前記撮像対象との間に位置するように設けられた撮像領域追従光学系が、前記撮像対象から出射される光の光路を変化させることによって、前記撮像領域を前記撮像対象の移動に追従させる、第3のステップと、を有する画像取得方法であってもよい。
Furthermore, the present invention can be specified as an image acquisition method. That is, the present invention
An image acquisition method for acquiring an image of a moving imaging target,
A first step of acquiring position information of the imaging target;
A second step of determining, based on the position information, whether or not the imaging target exists within an imaging region that is an area where the imaging unit that captures the imaging target is capable of imaging; and
When the imaging target is present in the imaging region, an imaging region tracking optical system provided so as to be positioned between the imaging unit and the imaging target is configured to change an optical path of light emitted from the imaging target. The image acquisition method may include a third step of causing the imaging region to follow the movement of the imaging target by changing.

なお、上述した課題を解決するための手段は、適宜組み合わせて用いることができる。   Note that the means for solving the above-described problems can be used in appropriate combination.

本発明によれば、移動する撮像対象の画像を取得する装置において、取得される画像のぶれを低減することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the apparatus which acquires the image of the imaging target to move, it becomes possible to reduce the blur of the acquired image.

第1実施形態に係る露光装置の側面図である。1 is a side view of an exposure apparatus according to a first embodiment. 第1実施形態に係る露光装置の上面図である。1 is a top view of an exposure apparatus according to a first embodiment. 第1実施形態に係る露光ユニットの概略図である。It is the schematic of the exposure unit which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る画像取得装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an image acquisition device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る撮像領域追従光学系を示す図である。It is a figure which shows the imaging area tracking optical system which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る保持部材を示す図である。It is a figure which shows the holding member which concerns on 1st Embodiment. 撮像領域追従光学系が第1姿勢のときにおける光路を示す図である。It is a figure which shows an optical path in case an imaging area tracking optical system is a 1st attitude | position. 撮像領域追従光学系が第2姿勢のときにおける光路を示す図である。It is a figure which shows an optical path in case an imaging area tracking optical system is a 2nd attitude | position. 第1実施形態に係る制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus which concerns on 1st Embodiment. アライメントマークの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an alignment mark. 第1実施形態に係るアライメント方法の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the alignment method which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るアライメントマークの画像取得方法の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the image acquisition method of the alignment mark which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るアライメントマークの画像取得における画像取得装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the image acquisition apparatus in the image acquisition of the alignment mark which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るアライメントマークの画像取得方法によって取得された画像を示す図である。It is a figure which shows the image acquired by the image acquisition method of the alignment mark which concerns on 1st Embodiment. 比較例に係るアライメントマークの画像取得方法によって取得された画像を示す図である。It is a figure which shows the image acquired by the image acquisition method of the alignment mark which concerns on a comparative example. 第1実施形態に係る撮像領域追従光学系の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the imaging area tracking optical system which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る撮像領域追従光学系を示す図である。It is a figure which shows the imaging area tracking optical system which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本願発明の一態様であり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described below is one aspect of the present invention and does not limit the technical scope of the present invention.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る露光装置100の側面図である。図2は、第1実施形態に係る露光装置100の上面図である。なお、図中の矢印は、それぞれ、互いに直交するX方向、Y方向及びZ方向を示している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a side view of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is a top view of the exposure apparatus 100 according to the first embodiment. The arrows in the figure indicate the X direction, the Y direction, and the Z direction that are orthogonal to each other.

露光装置100は、レジストなどの感光材料の層が形成された基板W(感光材料)の上面に、CADデータなどに応じて空間変調したパターン光(描画光)を照射して、パターン(例えば、回路パターン)を露光(描画)する装置である。露光装置100は、描画装置又は直描装置とも呼ばれる。   The exposure apparatus 100 irradiates the upper surface of a substrate W (photosensitive material) on which a layer of a photosensitive material such as a resist is formed with pattern light (drawing light) that is spatially modulated according to CAD data or the like, to form a pattern (for example, It is an apparatus for exposing (drawing) a circuit pattern. The exposure apparatus 100 is also called a drawing apparatus or a direct drawing apparatus.

露光装置100で処理対象とされる基板Wは、例えば、半導体基板、プリント基板、液晶表示装置などに具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置などに具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネル、などである。本実施形態においては、基板Wは、略矩形状を有しているものとする。基板Wは、本発明に係る「露光対象物」の一例である。また、図9に示すように、基板Wの上面四隅には、後述するアライメントとして利用される十字形状のアライメントマークMが形成されている。但し、アライメントマークMは、任意の形状とすることができる。アライメントマークMは、画像としたときに、その領域内にコントラストを生じさせることによって所定のマークを形成するものであればよい。アラ
イメントマークMは、例えば、円形状であってもよい。また、アライメントマークMは、基板Wを貫通する孔で形成されていてもよい。アライメントマークMは、本発明に係る「撮像対象」の一例である。
The substrate W to be processed by the exposure apparatus 100 is, for example, a substrate for a color filter provided in a semiconductor substrate, a printed board, a liquid crystal display device, etc., for a flat panel display provided in a liquid crystal display device, a plasma display device, or the like. Glass substrates, magnetic disk substrates, optical disk substrates, solar cell panels, and the like. In the present embodiment, it is assumed that the substrate W has a substantially rectangular shape. The substrate W is an example of an “exposure target” according to the present invention. Further, as shown in FIG. 9, cross-shaped alignment marks M used for alignment, which will be described later, are formed at the four corners of the upper surface of the substrate W. However, the alignment mark M can have any shape. The alignment mark M only needs to form a predetermined mark by causing contrast in the region when it is used as an image. The alignment mark M may be circular, for example. Further, the alignment mark M may be formed by a hole penetrating the substrate W. The alignment mark M is an example of the “imaging target” according to the present invention.

図1に示すように、露光装置100は、基台1、支持フレーム2、ステージ3、ステージ駆動機構4、露光部5、画像取得装置10、及び制御装置9を備える。支持フレーム2は、基台1をX軸方向に横断する門型に形成されており、露光部5と画像取得装置10とをステージ3の上方(Z方向)に支持する。以下、ステージ3、ステージ駆動機構4、露光部5、画像取得装置10、制御装置9について説明する。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 includes a base 1, a support frame 2, a stage 3, a stage drive mechanism 4, an exposure unit 5, an image acquisition device 10, and a control device 9. The support frame 2 is formed in a gate shape that traverses the base 1 in the X-axis direction, and supports the exposure unit 5 and the image acquisition device 10 above the stage 3 (Z direction). Hereinafter, the stage 3, the stage drive mechanism 4, the exposure unit 5, the image acquisition device 10, and the control device 9 will be described.

<ステージ3>
ステージ3は、ステージ駆動機構4の上に配置され、その上面に基板Wを水平姿勢に載置して保持する。ステージ3は、略平板形状を有している。また、ステージ3の上面には、複数の吸引孔(図示省略)が形成されている。この吸引孔に負圧(吸引圧)を作用させることによって、基板Wがステージ3の上面に吸着される。また、ステージ3の上面は、XY平面と平行な面であるステージ平面Sに含まれる。基板W及びアライメントマークMは、ステージ3が移動することによって、ステージ平面S内を移動する。
<Stage 3>
The stage 3 is disposed on the stage driving mechanism 4 and places and holds the substrate W in a horizontal posture on the upper surface thereof. The stage 3 has a substantially flat plate shape. A plurality of suction holes (not shown) are formed on the upper surface of the stage 3. By applying a negative pressure (suction pressure) to the suction holes, the substrate W is attracted to the upper surface of the stage 3. Further, the upper surface of the stage 3 is included in a stage plane S that is a plane parallel to the XY plane. The substrate W and the alignment mark M move in the stage plane S as the stage 3 moves.

<ステージ駆動機構4>
ステージ駆動機構4は、基台1上に配置され、ステージ3を基台1に対して移動させる。ステージ駆動機構4は、ステージ3をZ軸と平行な軸A周り(θ方向)に回転させる回転機構41と、副走査方向(X軸方向)に移動させる副走査機構43と、主走査方向(Y軸方向)に移動させる主走査機構42と、を備える。ステージ駆動機構4は、ステージ3に配置されたエンコーダの出力信号などに基づいて、ステージ3の位置情報を制御装置9に出力する。
<Stage drive mechanism 4>
The stage drive mechanism 4 is disposed on the base 1 and moves the stage 3 relative to the base 1. The stage driving mechanism 4 includes a rotation mechanism 41 that rotates the stage 3 around an axis A (θ direction) parallel to the Z axis, a sub scanning mechanism 43 that moves the stage 3 in the sub scanning direction (X axis direction), and a main scanning direction ( And a main scanning mechanism 42 that moves in the Y-axis direction). The stage driving mechanism 4 outputs position information of the stage 3 to the control device 9 based on an output signal of an encoder disposed on the stage 3 and the like.

<露光部5>
露光部5は、制御装置9による制御に応じてパターン光を形成し、基板Wにそのパターン光を照射する光学装置である。図2に示すように、露光部5は、9台の露光ユニット50を備える。但し、露光部5が搭載する露光ユニット50の台数は特に限定されず、1台であってもよい。
<Exposure unit 5>
The exposure unit 5 is an optical device that forms pattern light in accordance with control by the control device 9 and irradiates the pattern light onto the substrate W. As shown in FIG. 2, the exposure unit 5 includes nine exposure units 50. However, the number of exposure units 50 mounted on the exposure unit 5 is not particularly limited, and may be one.

<露光ユニット50>
露光ユニット50は、支持フレーム2に支持されている。具体的には、露光ユニット50は、支持フレーム2の+Z側及び+Y側に延在する収容ボックス(不図示)に収容されている。図3は、本実施形態の露光ユニット50に係る構成を示す概略図である。露光ユニット50は、更に、光源部51と、露光ヘッド52と、を備える。複数の露光ユニット50は、露光ヘッド52が、X軸方向に複数列に並ぶ状態で収容ボックスに収容されている(図2参照)。
<Exposure unit 50>
The exposure unit 50 is supported by the support frame 2. Specifically, the exposure unit 50 is accommodated in an accommodation box (not shown) that extends to the + Z side and the + Y side of the support frame 2. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration relating to the exposure unit 50 of the present embodiment. The exposure unit 50 further includes a light source unit 51 and an exposure head 52. In the plurality of exposure units 50, the exposure heads 52 are accommodated in an accommodation box in a state of being arranged in a plurality of rows in the X-axis direction (see FIG. 2).

光源部51は、制御装置9からの信号を受け付けてレーザ光を出力するレーザ発振器511と、レーザ発振器511から出力された光(スポットビーム)を、強度分布が均一な光とするレーザ制御系512と、を備える。光源部51から出力された光は、露光ヘッド52に入力される。なお、1つの光源部51からレーザ光を分割して、複数の露光ヘッド52に入力する構成としてもよい。   The light source unit 51 receives a signal from the control device 9 and outputs laser light, and a laser control system 512 that converts light (spot beam) output from the laser oscillator 511 into light having a uniform intensity distribution. And comprising. The light output from the light source unit 51 is input to the exposure head 52. In addition, it is good also as a structure which divides | segments a laser beam from one light source part 51, and inputs it into the some exposure head 52. FIG.

露光ヘッド52は、光源部51から出力された光を空間光変調することによってパターン光を形成し、形成したパターン光をステージ上の基板Wに向けて照射する。   The exposure head 52 forms pattern light by spatially modulating light output from the light source unit 51, and irradiates the formed pattern light toward the substrate W on the stage.

<画像取得装置10>
画像取得装置10は、後述するパターン描画において、基板W上に形成されたアライメントマークM(図9参照)の画像を取得する。図4は、画像取得装置10の概略図である。図4に示すように、画像取得装置10は、撮像ユニット6と、撮像領域追従光学系(以下、光学系)7と、位置計測部8と、を備える。
<Image Acquisition Device 10>
The image acquisition device 10 acquires an image of the alignment mark M (see FIG. 9) formed on the substrate W in pattern drawing to be described later. FIG. 4 is a schematic diagram of the image acquisition device 10. As shown in FIG. 4, the image acquisition apparatus 10 includes an imaging unit 6, an imaging area following optical system (hereinafter, optical system) 7, and a position measurement unit 8.

撮像ユニット6は、ステージ上を撮像する機能を有し、露光部5よりも+Y側に位置するように支持フレーム2に固定されている。但し、撮像ユニット6は、露光部5よりも−Y側に位置していてもよい。撮像ユニット6は、ステージ3と対向するように設けられたCCD(Charge Coupled Device)カメラ61と、照明部62とを有する。   The imaging unit 6 has a function of imaging the stage, and is fixed to the support frame 2 so as to be positioned on the + Y side with respect to the exposure unit 5. However, the imaging unit 6 may be located on the −Y side with respect to the exposure unit 5. The imaging unit 6 includes a CCD (Charge Coupled Device) camera 61 provided so as to face the stage 3, and an illumination unit 62.

CCDカメラ61は、光軸A1がZ軸と平行となるように設けられている。即ち、光軸A1は、ステージ平面Sに対して垂直である。CCDカメラ61は、所定の画角内に位置する対象物から発した光をレンズ(不図示)によって内部の撮像素子(CCD)の受光面61aに結像させ、その像の光による明暗を電荷の量に光電変換し、それを順次読み出して電気信号に変換することで、撮像対象を撮像する。この、CCDカメラ61による撮像は、シャッタースピードに応じた所定のフレームレートで実行される。CCDカメラ61のフレームレートは、例えば、30[fps]である。この場合、1回の撮像期間をTとすると、T=1/30[fps]=33[ms]となる。但し、CCDカメラ61の撮像サイクルは、上記に限定されない。CCDカメラ61は、撮像期間においては、シャッターが開いた状態となる。すなわち、受光素子は、撮像期間を通して露光した状態となる。CCDカメラ61は、撮像期間中に受光素子の受光面61aに結像した像を合成することによって、画像を生成する。また、CCDカメラ61は、その画角に応じてステージ平面S上に、所定範囲の撮像領域Fを形成する。ステージ上の撮像対象は、撮像領域F内にある場合に、CCDカメラ61によって撮像される。なお、撮像ユニット6に設けられるCCDカメラ61の数量は限定されず、CCDカメラ61は、例えば、2つ設けられていてもよい。CCDカメラ61は、本発明の「撮像部」に相当する。   The CCD camera 61 is provided so that the optical axis A1 is parallel to the Z axis. That is, the optical axis A1 is perpendicular to the stage plane S. The CCD camera 61 forms an image of light emitted from an object located within a predetermined angle of view on a light receiving surface 61a of an internal image sensor (CCD) by a lens (not shown), and charges the light and darkness of the image with light. The object to be imaged is picked up by photoelectrically converting it into an amount, and sequentially reading it and converting it into an electrical signal. This imaging by the CCD camera 61 is executed at a predetermined frame rate corresponding to the shutter speed. The frame rate of the CCD camera 61 is, for example, 30 [fps]. In this case, if one imaging period is T, T = 1/30 [fps] = 33 [ms]. However, the imaging cycle of the CCD camera 61 is not limited to the above. The CCD camera 61 is in a state where the shutter is open during the imaging period. That is, the light receiving element is exposed throughout the imaging period. The CCD camera 61 generates an image by synthesizing an image formed on the light receiving surface 61a of the light receiving element during the imaging period. Further, the CCD camera 61 forms a predetermined range of the imaging region F on the stage plane S according to the angle of view. The imaging target on the stage is imaged by the CCD camera 61 when it is within the imaging area F. The number of CCD cameras 61 provided in the imaging unit 6 is not limited, and two CCD cameras 61 may be provided, for example. The CCD camera 61 corresponds to the “imaging unit” of the present invention.

照明部62は、制御装置9の制御に応じてフラッシュ点灯する照明である。照明部62は、例えば、LED光源の点灯によって撮像領域Fを照射するLED照明である。照明部62は、後述する光学系7によって光線制御されることにより、撮像領域Fに光を照射する。これにより、撮像領域F内にある撮像対象が光を反射する。フラッシュ点灯は、照明部62が微小時間だけ点灯することによってなされる。フラッシュ点灯の時間は、例えば、1[μs]である。   The illumination unit 62 is illumination that flashes in accordance with the control of the control device 9. The illumination unit 62 is, for example, LED illumination that irradiates the imaging region F by turning on the LED light source. The illuminating unit 62 irradiates the imaging area F with light by being controlled by the optical system 7 described later. Thereby, the imaging object in the imaging area F reflects light. The flash is turned on when the illumination unit 62 is lit for a very short time. The flash lighting time is, for example, 1 [μs].

撮像ユニット6は、制御装置9から出力されるステージ3の位置情報をトリガとしてCCDカメラ61と照明部62とを作動させる。撮像ユニット6は、CCDカメラ61の撮像期間内に照明部62を微小時間だけフラッシュ点灯する。そして、CCDカメラ61は、撮像領域F内にある撮像対象に反射した光を受光素子の受光面61a上に結像させることによって、撮像対象を撮像する。従って、撮像ユニット6によって生成される画像は、撮像期間内において照明部62が点灯している間に結像された像を合成したものとなる。   The imaging unit 6 operates the CCD camera 61 and the illumination unit 62 using the position information of the stage 3 output from the control device 9 as a trigger. The imaging unit 6 flashes the illumination unit 62 for a short time within the imaging period of the CCD camera 61. Then, the CCD camera 61 images the imaging target by causing the light reflected by the imaging target in the imaging area F to form an image on the light receiving surface 61a of the light receiving element. Accordingly, the image generated by the imaging unit 6 is a composite of images formed while the illumination unit 62 is lit during the imaging period.

光学系7は、撮像対象から反射した光や照明部62から出射された光を光線制御することによって、CCDカメラ61の撮像領域Fを基板W上に付された撮像対象であるアライメントマークMに追従させる機能を有する。また、光学系7は、照明部62によって光が照射される領域を撮像領域Fに追従させる機能も有する。光学系7は、Z方向においてCCDカメラ61とステージ3との間に位置するように支持フレーム2に固定される。即ち、光学系7は、ステージ3よりも上方であって、CCDカメラ61よりも下方に配置されている。更に、光学系7は、CCDカメラ61の光軸A1上に配置されている。   The optical system 7 controls the light reflected from the imaging target and the light emitted from the illumination unit 62, so that the imaging area F of the CCD camera 61 is applied to the alignment mark M that is the imaging target attached on the substrate W. Has a function to follow. The optical system 7 also has a function of causing the area irradiated with light from the illumination unit 62 to follow the imaging area F. The optical system 7 is fixed to the support frame 2 so as to be positioned between the CCD camera 61 and the stage 3 in the Z direction. That is, the optical system 7 is disposed above the stage 3 and below the CCD camera 61. Furthermore, the optical system 7 is disposed on the optical axis A1 of the CCD camera 61.

図5は、YZ平面に平行な面における光学系7の断面図である。図5に示すように、光
学系7は、Z方向に離間して配置される第1光学部材71及び第2光学部材72と、第1光学部材71を第2光学部材72に対してY方向にスライド可能に保持する保持部材74(後述)と、によって構成される。第1光学部材71と第2光学部材72は、ガラス材料によって形成された光学プリズムであって、互いに同一の形状を有しており、両者の屈折率は同一である。なお、第1光学部材71と第2光学部材72の材料はガラス材料に限定されず、一般的なレンズ部品などに使用される透過率の高い樹脂材料であってもよい。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical system 7 in a plane parallel to the YZ plane. As shown in FIG. 5, the optical system 7 includes a first optical member 71 and a second optical member 72 that are spaced apart in the Z direction, and the first optical member 71 with respect to the second optical member 72 in the Y direction. And a holding member 74 (to be described later) that is slidably held on the head. The first optical member 71 and the second optical member 72 are optical prisms formed of a glass material, have the same shape, and the refractive index of both is the same. In addition, the material of the 1st optical member 71 and the 2nd optical member 72 is not limited to a glass material, The resin material with the high transmittance | permeability used for a general lens component etc. may be sufficient.

第1光学部材71は、第2光学部材72よりも+Z側に配置されており、X軸方向視において略三角形に形成されている。詳しくは、第1光学部材71は、第1光学部材71において最も+Z側に位置するとともにステージ平面S(XY平面)と平行な面である第1撮像部側面711と、第1撮像部側面711の−Y側に位置する端部から延在するとともに第1撮像部側面711に対して時計回りに所定の角度α(0<α<π/2)だけ傾斜した第1撮像対象側面712と、ZX平面と平行な第1垂直面713と、を有する。これにより、第1撮像対象側面712は、主走査方向、即ち、アライメントマークMの進行方向であるY方向に対して傾斜している。また、第1撮像部側面711は、XY平面と平行であるため、CCDカメラ61の光軸A1に対して直交している。   The first optical member 71 is disposed on the + Z side with respect to the second optical member 72, and is formed in a substantially triangular shape when viewed in the X-axis direction. Specifically, the first optical member 71 is located on the most + Z side in the first optical member 71 and is parallel to the stage plane S (XY plane), and the first imaging unit side surface 711 and the first imaging unit side surface 711. A first imaging target side surface 712 that extends from an end portion located on the −Y side of the first imaging target and is inclined clockwise by a predetermined angle α (0 <α <π / 2) with respect to the first imaging unit side surface 711; A first vertical surface 713 parallel to the ZX plane. Accordingly, the first imaging target side surface 712 is inclined with respect to the main scanning direction, that is, the Y direction that is the traveling direction of the alignment mark M. The first imaging unit side surface 711 is parallel to the XY plane, and is orthogonal to the optical axis A1 of the CCD camera 61.

第2光学部材72は、第1光学部材71をX軸回りに180°回転させたものと同一である。第2光学部材72は、第1撮像対象側面712と対向するともに第1撮像対象側面712と平行な第2撮像部側面721と、第2撮像部側面721における+Y側の端部(すなわち、下端)から−Y側に延在するとともにステージ平面S(XY平面)と平行な第2撮像対象側面722と、ZX平面と平行な第2垂直面723と、を有する。第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721は、YZ平面上において正の傾きを有している。   The second optical member 72 is the same as the first optical member 71 rotated 180 ° around the X axis. The second optical member 72 includes a second imaging unit side surface 721 that faces the first imaging target side surface 712 and is parallel to the first imaging target side surface 712, and an end on the + Y side of the second imaging unit side surface 721 (that is, the lower end). ) To the −Y side and parallel to the stage plane S (XY plane), and a second vertical plane 723 parallel to the ZX plane. The first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 have a positive inclination on the YZ plane.

第1光学部材71と第2光学部材72は、Y方向及びZ方向において互いに離間するとともに、それぞれがCCDカメラ61の光軸A1上に配置されている。第1光学部材71と第2光学部材72とがY方向及びZ方向において離間していることにより、第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721とによって挟まれた領域は、大気からなる空気層73を形成している。   The first optical member 71 and the second optical member 72 are separated from each other in the Y direction and the Z direction, and each is disposed on the optical axis A1 of the CCD camera 61. Since the first optical member 71 and the second optical member 72 are separated from each other in the Y direction and the Z direction, the region sandwiched between the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 is made of the atmosphere. An air layer 73 is formed.

図6は、光学系7における保持部材74を示す図である。保持部材74は、第1光学部材71が搭載されるスライド部材741と、支持フレーム2に固定されるとともにスライド部材741をY方向に移動可能に支持するベース部材742とによって構成されている。スライド部材741は、ボールねじ等の周知の技術によってY方向に移動可能であり、これにより、第1光学部材71は、保持部材74によってY方向にスライド可能に保持されている。   FIG. 6 is a view showing the holding member 74 in the optical system 7. The holding member 74 includes a slide member 741 on which the first optical member 71 is mounted, and a base member 742 that is fixed to the support frame 2 and supports the slide member 741 so as to be movable in the Y direction. The slide member 741 can be moved in the Y direction by a known technique such as a ball screw, so that the first optical member 71 is held by the holding member 74 so as to be slidable in the Y direction.

図7A,7Bは、画像取得装置10における光路の一例を示す図である。光学系7は、後述する画像取得の際に、第1光学部材71をY方向へ平行移動させることによって、図7Aに示す第1光学部材71が最も−Y側に位置する第1姿勢の状態と図7Bに示す第1光学部材71が最も+Y側に位置する第2姿勢との間で、姿勢を推移させる。ここで、CCDカメラ61の受光面61aと光軸A1との交点を結像点P0とする。図中の符号R1、R2で示される実線は、結像点P0から光軸A1に沿って大気へ出射された光L0の光路を示す光線である。図7Aの光線R1に示されるように、第1姿勢においては、光L0は、進行方向に垂直な第1撮像部側面711に対しては入射角0で入射するため屈折せず、第1光学部材71内を直進する。そして、第1撮像部側面711に対してα傾斜している第1撮像対象側面712に対しては入射角αで入射するため、屈折角βで屈折して大気中に出射される。ここでβは、第1光学部材71及び第2光学部材72の大気に対する屈折率N(>1)と角度αに依存する。αとβの関係は次のような式(1)で表される。

Figure 2018163261
また、N>1であることから、β>αとなる。これにより、第1撮像対象側面712において光軸A1に対して+Y側に屈折する。より詳細には、光L0は、第1撮像対象側面712を境に、光軸A1に対して(β−α)分+Y側に傾斜して空気層73を進行する。そして、光L0は、第1撮像対象側面712と平行な第2撮像部側面721に対しては入射角βで入射するため、光は屈折角αで屈折する。その結果、光L0は光軸A1と平行となり、第2光学部材72を進行する。そして、進行方向に垂直な第2撮像対象側面722では屈折せずに、大気中へ直進する。 7A and 7B are diagrams illustrating an example of an optical path in the image acquisition device 10. The optical system 7 is in a first posture state in which the first optical member 71 shown in FIG. 7A is positioned closest to the −Y side by translating the first optical member 71 in the Y direction during image acquisition to be described later. And the first optical member 71 shown in FIG. 7B changes its posture between the second posture where the first optical member 71 is located on the most + Y side. Here, an intersection point between the light receiving surface 61a of the CCD camera 61 and the optical axis A1 is defined as an imaging point P0. Solid lines indicated by reference signs R1 and R2 in the drawing are light rays indicating the optical path of the light L0 emitted from the imaging point P0 to the atmosphere along the optical axis A1. As shown in the light ray R1 of FIG. 7A, in the first posture, the light L0 is not refracted because it is incident on the first imaging unit side surface 711 perpendicular to the traveling direction at an incident angle of 0, and the first optical Go straight through the member 71. And since it injects with the incident angle (alpha) with respect to the 1st imaging object side surface 712 inclined (alpha) with respect to the 1st imaging part side surface 711, it refracts | refracts at the refraction angle (beta) and is radiate | emitted in air | atmosphere. Here, β depends on the refractive index N (> 1) and the angle α of the first optical member 71 and the second optical member 72 with respect to the atmosphere. The relationship between α and β is expressed by the following equation (1).
Figure 2018163261
Further, since N> 1, β> α. Accordingly, the first imaging target side surface 712 is refracted to the + Y side with respect to the optical axis A1. More specifically, the light L0 travels in the air layer 73 while being inclined toward the optical axis A1 by (β−α) + Y side with respect to the first imaging target side surface 712. The light L0 is incident at the incident angle β on the second imaging unit side surface 721 parallel to the first imaging target side surface 712, and thus the light is refracted at the refraction angle α. As a result, the light L0 is parallel to the optical axis A1 and travels through the second optical member 72. Then, the second imaging target side surface 722 perpendicular to the traveling direction travels straight into the atmosphere without being refracted.

このように、第1撮像部側面711と第2撮像対象側面722とが平行であって、第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721とが平行であるため、光軸A1と平行に光学系7に入射した光L0は、光軸A1と平行にステージ平面Sへ出射される。ここで、第2光学部材72よりも−Z側に位置するとともにXY平面と平行なステージ平面S上において光L0が到達する点を点P1とする。光L0は、空気層73において光軸A1に対して(β−α)分、+Y側に傾斜しているため、点P1は光軸A1よりも+Y側に位置する。   Thus, since the first imaging unit side surface 711 and the second imaging target side surface 722 are parallel and the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 are parallel, the first imaging unit side surface 722 and the second imaging unit side surface 721 are parallel. The light L0 incident on the optical system 7 is emitted to the stage plane S in parallel with the optical axis A1. Here, a point where the light L0 reaches on the stage plane S which is located on the −Z side of the second optical member 72 and parallel to the XY plane is defined as a point P1. Since the light L0 is inclined to the + Y side by (β−α) with respect to the optical axis A1 in the air layer 73, the point P1 is located on the + Y side with respect to the optical axis A1.

第2姿勢においては、第1光学部材71が+Y側に平行移動することによって、第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721とが、第1姿勢のときと比較して、Y方向およびZ方向により離間している。この状態で、光L0は、図7Bに示す光線R2のように進行する。第2姿勢のときにおいても、第1撮像対象側面712及び第2撮像部側面721の傾斜角度は第1姿勢のときと変わらずにαであることから、光L0は光軸A1を平行となって光学系7から出射される。図7Bに示すように、第2姿勢においては、第1撮像対象側面712が第1姿勢のときよりも+Y側に平行移動しているため、第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721との距離D2は、第1姿勢のときにおける距離D1よりも大きくなっている。そのため、第2姿勢のときに光L0が空気層73を進行する距離、即ち、光L0が光軸A1に対して(β−α)分−Y側に傾斜して進行する距離は、第1姿勢のときよりも大きくなっている。その結果、光L0は点P1から更に+Y側にオフセットされた点P2に到達する。   In the second posture, the first optical member 71 translates to the + Y side, so that the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 are in the Y direction and They are separated in the Z direction. In this state, the light L0 travels like a light ray R2 shown in FIG. 7B. Even in the second posture, the inclination angle of the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 is α, which is the same as in the first posture, so that the light L0 is parallel to the optical axis A1. And emitted from the optical system 7. As shown in FIG. 7B, in the second posture, the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 are moved in parallel to the + Y side than in the first posture. Is greater than the distance D1 in the first posture. Therefore, the distance that the light L0 travels in the air layer 73 in the second posture, that is, the distance that the light L0 travels by tilting to the -Y side by (β−α) relative to the optical axis A1 is the first. It is larger than the posture. As a result, the light L0 reaches a point P2 that is further offset to the + Y side from the point P1.

以上のように、光学系7は、互いに平行な第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721がY方向に対して傾斜しているため、第1光学部材71をY方向へ平行移動させることによって、光L0が到達する位置をY方向に移動させることができる。なお、光学系7は、第1姿勢のときにおいて、第1光学部材71と第2光学部材72とが離間していなくともよい。即ち、第1姿勢のときに、第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721とが、接していてもよい。   As described above, the optical system 7 translates the first optical member 71 in the Y direction because the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 that are parallel to each other are inclined with respect to the Y direction. Thus, the position where the light L0 reaches can be moved in the Y direction. In the optical system 7, the first optical member 71 and the second optical member 72 do not have to be separated from each other in the first posture. That is, in the first posture, the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 may be in contact with each other.

ここで、光線R1,R2が示すように、第1姿勢のときに点P1から光軸A1と平行に出射される光と第2姿勢のときに点P2から光軸A1に沿って出射される光は、ともに、結像点P0に到達する。これにより、第1姿勢のときは、点P1付近が撮像領域Fとなり、第2姿勢のときは、点P2付近が撮像領域Fとなる。即ち、光学系7は、第1光学部材71を移動させることによって撮像対象より出射される光の光路を変化させ、撮像領域FをY方向に移動させることができる。   Here, as shown by the light rays R1 and R2, the light emitted from the point P1 in parallel with the optical axis A1 in the first posture and the light emitted from the point P2 along the optical axis A1 in the second posture. Both lights reach the image point P0. Thereby, when in the first posture, the vicinity of the point P1 becomes the imaging region F, and when in the second posture, the vicinity of the point P2 becomes the imaging region F. That is, the optical system 7 can move the imaging region F in the Y direction by moving the first optical member 71 to change the optical path of the light emitted from the imaging target.

また、図4の光線R3で示されるように、画像取得装置10は、照明部62から出射される光を光軸A1に沿って第1光学部材71に入射させる。そのため、照明部62から出射される光は結像点Pから出射される光L0と同じ位置に照射される。これにより、画像
取得装置10は、光学系7の姿勢によらずに撮像領域Fを照射することができる。
Further, as indicated by the light ray R3 in FIG. 4, the image acquisition device 10 causes the light emitted from the illumination unit 62 to enter the first optical member 71 along the optical axis A1. Therefore, the light emitted from the illumination unit 62 is irradiated to the same position as the light L0 emitted from the imaging point P. Thereby, the image acquisition device 10 can irradiate the imaging region F regardless of the posture of the optical system 7.

<位置計測部8>
位置計測部8は、第1光学部材71の位置を計測する。図4に示すように、位置計測部8は、スポットビーム光源81とアナログ位置センサ82によって構成される。位置計測部8は、スポットビーム光源81からレーザ光を光学系7に向けて出射するとともに、第1光学部材71で屈折した光をアナログ位置センサ82で受光し、当該屈折光の受光位置(具体的には、主走査方向に沿うY位置)を計測することによって、第1光学部材71の位置を計測する。第1光学部材71の位置情報は、制御部に出力される。
<Position measuring unit 8>
The position measuring unit 8 measures the position of the first optical member 71. As shown in FIG. 4, the position measuring unit 8 includes a spot beam light source 81 and an analog position sensor 82. The position measuring unit 8 emits laser light from the spot beam light source 81 toward the optical system 7, receives light refracted by the first optical member 71 by the analog position sensor 82, and receives a light receiving position (specifically, the refracted light). Specifically, the position of the first optical member 71 is measured by measuring the Y position along the main scanning direction. The position information of the first optical member 71 is output to the control unit.

<制御装置9>
制御装置9は、ステージ駆動機構4、露光部5、画像取得装置10を制御することによって、露光ヘッド52からの照射光をステージ3に支持される基板W表面に走査し、基板W表面にパターンを形成する動作を実行する。制御装置9は、ステージ駆動機構4、露光部5、画像取得装置10といった露光装置100の構成要素とバス配線、ネットワーク回線又はシリアル通信回線などによって接続されており、これらの構成要素各々の動作を制御する。
<Control device 9>
The control device 9 controls the stage driving mechanism 4, the exposure unit 5, and the image acquisition device 10 to scan the irradiation light from the exposure head 52 on the surface of the substrate W supported by the stage 3, and pattern the surface of the substrate W. Execute operations to form The control device 9 is connected to the components of the exposure apparatus 100 such as the stage drive mechanism 4, the exposure unit 5, and the image acquisition device 10 by bus wiring, a network line or a serial communication line, and the operation of each of these components is controlled. Control.

図8は、本実施形態の制御装置9を示すブロック図である。図8に示すように、制御装置9は、演算回路として機能するCPU91と、読み取り専用のROM92と不揮発性の記録媒体である記憶部93と、を備える。   FIG. 8 is a block diagram showing the control device 9 of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the control device 9 includes a CPU 91 that functions as an arithmetic circuit, a read-only ROM 92, and a storage unit 93 that is a nonvolatile recording medium.

CPU91は、ROM92内に格納されているプログラムを読み取りつつ実行することにより、記憶部93に保存されている各種データについての演算を行うコンピュータである。描画制御部911、画像取得制御部912、及びアライメント処理部913は、CPU91がプログラムに従って動作することにより実現される機能である。ただし、これらの要素の一部または全部は、論理回路などによって実現されてもよい。   The CPU 91 is a computer that performs calculations on various data stored in the storage unit 93 by reading and executing a program stored in the ROM 92. The drawing control unit 911, the image acquisition control unit 912, and the alignment processing unit 913 are functions realized by the CPU 91 operating according to a program. However, some or all of these elements may be realized by a logic circuit or the like.

描画制御部911は、記憶部93に記憶されたパターンデータとステージ駆動機構4より出力されるステージ3の位置情報に基づいて、回転機構41、副走査機構43、及び主走査機構42の移動を制御するとともに、基板Wの位置に応じて変調されたパターン光を露光ヘッド52から出力することによって、描画パターンを基板Wに形成する。   The drawing control unit 911 moves the rotation mechanism 41, the sub-scanning mechanism 43, and the main scanning mechanism 42 based on the pattern data stored in the storage unit 93 and the position information of the stage 3 output from the stage driving mechanism 4. While controlling, the pattern light modulated according to the position of the substrate W is output from the exposure head 52, thereby forming a drawing pattern on the substrate W.

画像取得制御部912は、ステージ駆動機構4より出力されるステージ3の位置情報、光学系7及び位置計測部8より出力される第1光学部材71の位置情報、及び記憶部93に記憶されたアライメントマークMの位置情報に基づいて画像取得装置10を制御することによって、アライメントマークMの画像を取得する。   The image acquisition control unit 912 is stored in the storage unit 93 and the position information of the stage 3 output from the stage drive mechanism 4, the position information of the first optical member 71 output from the optical system 7 and the position measurement unit 8. The image of the alignment mark M is acquired by controlling the image acquisition device 10 based on the position information of the alignment mark M.

アライメント処理部913は、記憶部93に記憶されたアライメントマークMの位置情報と画像取得装置10が取得したアライメントマークMの画像に基づいて、後述するアライメント処理を実行する。アライメント処理部913は、本発明の「アライメント処理手段」に相当する。   The alignment processing unit 913 performs alignment processing described later based on the position information of the alignment mark M stored in the storage unit 93 and the image of the alignment mark M acquired by the image acquisition device 10. The alignment processing unit 913 corresponds to the “alignment processing unit” of the present invention.

記憶部93は、前述したように、基板W上に描画すべきパターンを示すパターンデータや、基板WにおけるアライメントマークMの位置情報を記憶している。パターンデータは、例えば、CAD(computer aided design)等により生成された画像データを、描画パタ
ーンを示すデータに変換したものである。
As described above, the storage unit 93 stores pattern data indicating a pattern to be drawn on the substrate W and position information of the alignment mark M on the substrate W. For example, the pattern data is obtained by converting image data generated by CAD (computer aided design) or the like into data indicating a drawing pattern.

なお、本実施形態では、パターンデータは、単一の画像(基板Wの全面に形成すべきパターンを示す画像)としてもよいが、例えば、その単一の画像を示すパターンデータから
、露光ヘッド52各々が描画を担当する部分の画像を、露光ヘッド52ごとに個別に生成してもよい。
In the present embodiment, the pattern data may be a single image (an image indicating a pattern to be formed on the entire surface of the substrate W). For example, the exposure head 52 is obtained from the pattern data indicating the single image. An image of a part in which each is responsible for drawing may be individually generated for each exposure head 52.

<描画方法>
次に、本実施形態に係る露光装置100による基板Wへのパターン描画動作について説明する。パターン描画では、まず、描画制御部911がステージ駆動機構4を制御することによって、ステージ3を基板Wへの露光が開始される位置(初期位置)に位置決めする。位置決めが完了すると、ステージ駆動機構4は、描画制御部911のステージ3が主走査方向であるY方向の一方側(例えば+Y側)への移動を開始する。そして、ステージ3とともに主走査方向に移動する基板Wの表面に対して、複数の光学ヘッドのそれぞれが描画データに応じたパターンの光を照射する。露光装置100は、主走査方向への移動に伴うパターン描画と副走査方向への移動を繰り返すことで、基板W上に隙間なくパターンを形成する。
<Drawing method>
Next, a pattern drawing operation on the substrate W by the exposure apparatus 100 according to the present embodiment will be described. In pattern drawing, first, the drawing control unit 911 controls the stage driving mechanism 4 to position the stage 3 at a position (initial position) at which exposure to the substrate W is started. When the positioning is completed, the stage driving mechanism 4 starts moving the stage 3 of the drawing control unit 911 to one side (for example, + Y side) in the Y direction that is the main scanning direction. Then, each of the plurality of optical heads irradiates the surface of the substrate W moving in the main scanning direction together with the stage 3 with a pattern of light according to the drawing data. The exposure apparatus 100 forms a pattern on the substrate W without a gap by repeating pattern drawing accompanying movement in the main scanning direction and movement in the sub-scanning direction.

<アライメント方法>
このような構成の露光装置100においては、パターン描画の際に、ステージ3の再現性不足による初期位置の変動や露光ヘッド52の光軸ずれが生じる可能性がある。そのため、基板W上にパターンを重ね合わせて描画することによって多層パターンを形成するためには、パターン描画の開始前やパターン描画の合間に基板Wのアライメント(位置合わせ)を行う必要がある。アライメントを行うことによって、多層パターンの高精度な重ね合わせを実現することができる。
<Alignment method>
In the exposure apparatus 100 having such a configuration, there is a possibility that the initial position fluctuates and the optical axis shift of the exposure head 52 occurs due to insufficient reproducibility of the stage 3 during pattern drawing. Therefore, in order to form a multilayer pattern by overlapping and drawing patterns on the substrate W, it is necessary to perform alignment (position alignment) of the substrate W before starting pattern drawing or between pattern drawing. By performing alignment, it is possible to realize a highly accurate overlay of multilayer patterns.

前述したように、基板Wの上面四隅には、図9に示すアライメントマークMが形成されている。基板Wのアライメントは、制御装置9のアライメント処理部913が、画像取得装置10が取得したアライメントマークMの画像に基づいてステージ位置を調整することによって実行される。以下、本実施形態に係るアライメント方法の手順について図10を参照して説明する。なお、以下に示すアライメント方法は、描画制御部911によるパターン描画と並行して実行される。   As described above, the alignment marks M shown in FIG. The alignment of the substrate W is executed by the alignment processing unit 913 of the control device 9 adjusting the stage position based on the image of the alignment mark M acquired by the image acquisition device 10. Hereinafter, the procedure of the alignment method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The alignment method described below is executed in parallel with the pattern drawing by the drawing control unit 911.

まず、画像取得制御部912は、画像取得装置10にアライメントマークMの画像を取得させる(ステップS1)。次に、取得した画像におけるアライメントマークMの中心の位置座標を検出する(ステップS2)。アライメントマークMの中心位置の検出には、任意の画像処理技術を用いることができる。次に、検出したアライメントマークMの位置座標を記憶部93に記憶する(ステップS3)。ステップS3において検出されたアライメントマークMの座標を記憶した後、ステップS4では、アライメント処理部913が、アライメントマークMの座標に基づいてステージ駆動機構4を制御し、ステージ位置を調整することによって、基板Wを位置決めする(ステップS4)。これにより、露光装置100は、アライメントされた基板Wに対してパターン描画を続行する。なお、ステップS4では、ステージ3の位置制御によるアライメントに加えて、描画パターンを補正してもよい。   First, the image acquisition control unit 912 causes the image acquisition device 10 to acquire an image of the alignment mark M (step S1). Next, the position coordinate of the center of the alignment mark M in the acquired image is detected (step S2). Any image processing technique can be used to detect the center position of the alignment mark M. Next, the position coordinates of the detected alignment mark M are stored in the storage unit 93 (step S3). After storing the coordinates of the alignment mark M detected in step S3, in step S4, the alignment processing unit 913 controls the stage drive mechanism 4 based on the coordinates of the alignment mark M to adjust the stage position. The substrate W is positioned (step S4). Thereby, the exposure apparatus 100 continues pattern drawing on the aligned substrate W. In step S4, the drawing pattern may be corrected in addition to the alignment by the position control of the stage 3.

[画像取得方法]
ステップS2において、画像処理によってアライメントマークMの位置座標を精度よく検出するためには、ステップS1で取得される画像のぶれが少なく、且つ、画像内におけるアライメントマークMのコントラストが高いことが好ましい。本実施形態に係る画像取得装置10は、ぶれが少なく、且つ、高コントラストな画像を取得することができる。以下、ステップS1における画像取得方法について図11を参照して説明する。
[Image acquisition method]
In step S2, in order to accurately detect the position coordinates of the alignment mark M by image processing, it is preferable that the image acquired in step S1 is less blurred and the alignment mark M in the image has a high contrast. The image acquisition apparatus 10 according to the present embodiment can acquire an image with less blur and high contrast. Hereinafter, the image acquisition method in step S1 will be described with reference to FIG.

パターン描画中は、ステージ3のY方向への移動によって、基板WがCCDカメラ61の撮像領域Fに対してY方向に移動している。即ち、画像の取得は、ステージ3がY方向
に移動している最中に実行される。まず、画像取得制御部912は、ステージ3の位置情報に基づいて基板Wの位置情報を取得する(ステップS11)。次に、基板Wの位置情報と記憶部93に予め記憶されている基板WにおけるアライメントマークMの位置情報とに基づいて、パターン描画中にアライメントマークMがCCDカメラ61の撮像領域F内に到達したか否かを判定する(ステップS12)。アライメントマークMが撮像領域F内に到達していないと判定された場合(ステップS12−NO)、ステップS11に戻る。アライメントマークMが撮像領域F内に到達したと判定された場合(ステップS12−YES)、光学系7を制御することによって、撮像領域FをアライメントマークMに追従させ、CCDカメラ61によってアライメントマークMを撮像する(ステップS13)。
During pattern drawing, the substrate W is moved in the Y direction with respect to the imaging region F of the CCD camera 61 by the movement of the stage 3 in the Y direction. That is, the image acquisition is executed while the stage 3 is moving in the Y direction. First, the image acquisition control unit 912 acquires the position information of the substrate W based on the position information of the stage 3 (Step S11). Next, based on the position information of the substrate W and the position information of the alignment mark M on the substrate W stored in advance in the storage unit 93, the alignment mark M reaches the imaging area F of the CCD camera 61 during pattern drawing. It is determined whether or not (step S12). When it is determined that the alignment mark M has not reached the imaging region F (step S12—NO), the process returns to step S11. When it is determined that the alignment mark M has reached the imaging area F (step S12—YES), the optical system 7 is controlled to cause the imaging area F to follow the alignment mark M, and the CCD camera 61 causes the alignment mark M to be aligned. Is imaged (step S13).

図12は、ステップS13において一枚の画像を取得する際の画像取得装置10の動作を示すタイミングチャートである。画像取得装置10は、基板Wの位置情報に基づいてアライメントマークMが撮像領域F内に至ったことを判定すると、CCDカメラ61によってアライメントマークMを撮像する。前述したように、CCDカメラ61は撮像期間中に受光素子の受光面61aに結像した像を合成することによって画像を生成する。本実施形態に係る画像取得装置10は、撮像期間中に、照明部62を一定の時間間隔で複数回フラッシュ点灯させる。各フラッシュ点灯において、基板Wが微小時間、光に晒される。これにより、各フラッシュ点灯の際に基板Wが反射した光が受光素子に結像し、それらの像が合成されることによって一枚の画像が生成される。   FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the image acquisition device 10 when acquiring one image in step S13. When the image acquisition device 10 determines that the alignment mark M has reached the imaging region F based on the position information of the substrate W, the image acquisition device 10 images the alignment mark M with the CCD camera 61. As described above, the CCD camera 61 generates an image by synthesizing the image formed on the light receiving surface 61a of the light receiving element during the imaging period. The image acquisition apparatus 10 according to the present embodiment flashes the illumination unit 62 a plurality of times at regular time intervals during the imaging period. In each flash lighting, the substrate W is exposed to light for a minute time. Thereby, the light reflected by the substrate W when each flash is turned on forms an image on the light receiving element, and the images are combined to generate one image.

また、画像取得装置10は、光学系7を制御することによって、撮像期間を通じて撮像領域FをアライメントマークMに追従させる。具体的には、画像取得装置10は、ステージ駆動機構4から出力されるステージ3の位置情報に基づいて、第1光学部材71の位置制御を行い、撮像領域Fを撮像期間中のステージ3の移動速度Vsでステージ3の進行方向に移動させる。   In addition, the image acquisition device 10 controls the optical system 7 to cause the imaging region F to follow the alignment mark M throughout the imaging period. Specifically, the image acquisition apparatus 10 controls the position of the first optical member 71 based on the position information of the stage 3 output from the stage drive mechanism 4, and sets the imaging region F of the stage 3 during the imaging period. The stage 3 is moved in the traveling direction at the moving speed Vs.

例えば、ステージ3及びアライメントマークMが+Y方向に移動している場合、画像取得装置10は、第1光学部材71を+Y方向に移動させることによって撮像領域FをアライメントマークMに追従させる。なお、このときの第1光学部材71の移動速度は、角度αや屈折率N、ステージ3の移動速度Vsに依存する。これにより、基板Wの移動と撮像領域Fの移動が同期するため、撮像領域FをアライメントマークMに追従させることができる。ここで、撮像期間をTとすると、撮像期間にステージ3が+Y方向に移動する距離は、ステージ3の移動速度がVsであるため、Vs・Tfとなる。画像取得装置10は、撮像期間中に撮像領域FをVsの速度でVs・Tの距離だけ+Y方向へ移動させる。このようにして、撮像期間を通じて、撮像領域F内におけるアライメントマークMの相対的な位置及び姿勢を固定することができる。   For example, when the stage 3 and the alignment mark M are moved in the + Y direction, the image acquisition apparatus 10 causes the imaging region F to follow the alignment mark M by moving the first optical member 71 in the + Y direction. Note that the moving speed of the first optical member 71 at this time depends on the angle α, the refractive index N, and the moving speed Vs of the stage 3. Thereby, since the movement of the substrate W and the movement of the imaging region F are synchronized, the imaging region F can be made to follow the alignment mark M. Here, if the imaging period is T, the distance that the stage 3 moves in the + Y direction during the imaging period is Vs · Tf because the moving speed of the stage 3 is Vs. The image acquisition apparatus 10 moves the imaging region F in the + Y direction by a distance of Vs · T at a speed of Vs during the imaging period. In this way, the relative position and orientation of the alignment mark M in the imaging region F can be fixed throughout the imaging period.

図13は、ステップS13において取得されたアライメントマークMの画像を示す図である。上述したように、撮像領域F内におけるアライメントマークMの相対的な位置及び姿勢は、撮像期間を通じて固定されている。そのため、各フラッシュ点灯の際に同一の像が結像される。これにより、取得される画像は、同一の像をフラッシュ点灯の回数分重ね合わせたものとなる。その結果、図13に示すような、像のぶれが少ない高コントラストな画像を得ることができる。これにより、ステップS2の画像処理においてアライメントマークMの中心位置の検出精度が高まるため、高精度なアライメントを実現することができる。更に、画像取得制御部912は、位置計測部8から出力される第1光学部材71の位置情報に基づいて、第1光学部材71の位置をフィードバック制御することによって、撮像領域Fの位置をリアルタイムで補正する。これにより、撮像領域FとアライメントマークMの同期の精度を高めることできる。その結果、取得される画像のぶれを更に低減することができる。   FIG. 13 is a diagram showing an image of the alignment mark M acquired in step S13. As described above, the relative position and orientation of the alignment mark M in the imaging region F are fixed throughout the imaging period. Therefore, the same image is formed when each flash is turned on. As a result, the acquired image is obtained by superimposing the same image by the number of times of flash lighting. As a result, a high-contrast image with less image blur as shown in FIG. 13 can be obtained. Thereby, since the detection accuracy of the center position of the alignment mark M is enhanced in the image processing in step S2, highly accurate alignment can be realized. Further, the image acquisition control unit 912 feedback-controls the position of the first optical member 71 based on the position information of the first optical member 71 output from the position measurement unit 8, thereby determining the position of the imaging region F in real time. Correct with. Thereby, the precision of the synchronization of the imaging region F and the alignment mark M can be improved. As a result, it is possible to further reduce blurring of the acquired image.

[作用・効果]
以上のように、本実施形態に係る画像取得装置10は、移動するアライメントマークMの画像を取得するとき、光学系7によってアライメントマークMから出射される光の光路を変化させることによって、撮像領域FをアライメントマークMの移動に追従可能とする。これにより、アライメントマークMの画像のぶれを好適に抑制することが可能となる。その結果、アライメントマークMの位置座標の検出精度を高めることができ、高精度なアライメントを実現することができる。
[Action / Effect]
As described above, the image acquisition device 10 according to the present embodiment changes the optical path of the light emitted from the alignment mark M by the optical system 7 when acquiring an image of the moving alignment mark M, thereby capturing the imaging region. F can follow the movement of the alignment mark M. Thereby, it is possible to suitably suppress the image blur of the alignment mark M. As a result, the detection accuracy of the position coordinates of the alignment mark M can be increased, and highly accurate alignment can be realized.

更に、本実施形態に係る画像取得装置10は、CCDカメラ61の撮像期間中、照明部62を複数回フラッシュ点灯させ、各フラッシュ点灯時においてアライメントマークMに反射された光が結像した像を合成することによって、アライメントマークMの画像を生成する。これにより、生成される画像は、同一の像をフラッシュ点灯の回数分重ね合わせたものとなる。その結果、画像内におけるアライメントマークMのコントラストを高めることができ、アライメントの精度をより高めることができる。   Furthermore, the image acquisition apparatus 10 according to the present embodiment causes the illumination unit 62 to flash light a plurality of times during the imaging period of the CCD camera 61, and images the light reflected by the alignment mark M during each flash lighting. By synthesizing, an image of the alignment mark M is generated. As a result, the generated image is obtained by superimposing the same image by the number of times of flash lighting. As a result, the contrast of the alignment mark M in the image can be increased, and the alignment accuracy can be further increased.

また、画像取得装置10は、ステージ3が駆動して基板Wを移動させながら画像を取得することができる。そのため、本実施形態に係る画像取得装置10を備える露光装置100によれば、アライメントに要する時間を短縮することができる。   The image acquisition device 10 can acquire an image while the stage 3 is driven and the substrate W is moved. Therefore, according to the exposure apparatus 100 including the image acquisition apparatus 10 according to the present embodiment, the time required for alignment can be shortened.

また、光学系7において、第1撮像部側面711と第2撮像対象側面722とが平行であり、第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721とが平行であることによって、光軸A1と平行に光学系7に入射した光L0が、光軸A1と平行にステージ平面Sへ出射される。その結果、取得される画像が光学系7によって歪むことを抑制することができる。   In the optical system 7, the first imaging unit side surface 711 and the second imaging target side surface 722 are parallel, and the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 are parallel, whereby the optical axis A <b> 1. The light L0 incident on the optical system 7 in parallel with the light is emitted to the stage plane S in parallel with the optical axis A1. As a result, the acquired image can be prevented from being distorted by the optical system 7.

なお、光学系7は、第1光学部材71をZ方向に移動させてもよい。これにより、第1撮像対象側面712と第2撮像部側面721との距離が変化するため、撮像領域Fを移動させることができる。   The optical system 7 may move the first optical member 71 in the Z direction. Thereby, since the distance between the first imaging target side surface 712 and the second imaging unit side surface 721 changes, the imaging region F can be moved.

また、光学系7は第1光学部材71と第2光学部材72のうち、少なくとも一方を移動可能とすればよい。それにより、アライメントマークMから出射される光の光路を変化させることができる。光学系7は、第1光学部材71に代えて第2光学部材72を移動可能としてもよいし、第1光学部材71と第2光学部材72の両方を移動可能としてもよい。第2光学部材72を移動可能とする場合、第2光学部材72をステージ3の進行方向とは反対の方向に移動させることによって、撮像領域FをアライメントマークMに追従させることができる。   Further, the optical system 7 may be configured such that at least one of the first optical member 71 and the second optical member 72 can be moved. Thereby, the optical path of the light emitted from the alignment mark M can be changed. The optical system 7 may move the second optical member 72 instead of the first optical member 71, or may move both the first optical member 71 and the second optical member 72. When the second optical member 72 is movable, the imaging region F can be made to follow the alignment mark M by moving the second optical member 72 in a direction opposite to the traveling direction of the stage 3.

なお、光学系7は、第1撮像部側面711(及び第2撮像対象側面722)と第1撮像対象側面712(及び第2撮像部側面721)のうち、少なくとも何れか一方がアライメントマークMの進行方向に対して傾斜していればよい。これにより、撮像領域FをアライメントマークMの進行方向に移動させることができる。図15は、光学系7の変形例を示す図である。光学系7は、例えば、図15に示すように、互いに平行な第1撮像部側面711及び第2撮像対象側面722がアライメントマークMの進行方向に対して傾斜していてもよい。   The optical system 7 includes an alignment mark M at least one of the first imaging unit side surface 711 (and the second imaging target side surface 722) and the first imaging target side surface 712 (and the second imaging unit side surface 721). What is necessary is just to incline with respect to the advancing direction. Thereby, the imaging region F can be moved in the traveling direction of the alignment mark M. FIG. 15 is a diagram illustrating a modification of the optical system 7. In the optical system 7, for example, as illustrated in FIG. 15, the first imaging unit side surface 711 and the second imaging target side surface 722 that are parallel to each other may be inclined with respect to the traveling direction of the alignment mark M.

また、本発明は、第1光学部材71と第2光学部材72とが同一形状となることに限定されない。撮像領域FをアライメントマークMに追従可能とする構成であるならば、第1光学部材71と第2光学部材72は別形状としてもよい。また、第1光学部材71と第2光学部材72の光学特性も同一であることに限定されず、適宜変更してもよい。
[比較例]
図14は、比較例に係る画像取得方法によって取得されたアライメントマークMの画像
を示す図である。比較例では、光学系7の制御が行われず、撮像領域Fの位置が固定されている。即ち、比較例では、撮像領域FをアライメントマークMに追従させずに画像を取得している。ここで、照明部62がフラッシュ点灯する時間間隔をTfとすると、フラッシュ点灯の間にステージ3が+Y方向に移動する距離は、ステージ3の移動速度がVsであるため、Vs・Tfとなる。そのため、各フラッシュ点灯においてアライメントマークMは、Vs・Tfずつずれて結像される。その結果、図に示すように、比較例において取得される画像は、アライメントマークMがずれて表示されたものとなる。このような画像では、アライメントマークMの中心位置を正確に検出することが困難となる。
Further, the present invention is not limited to the first optical member 71 and the second optical member 72 having the same shape. As long as the imaging region F can follow the alignment mark M, the first optical member 71 and the second optical member 72 may have different shapes. Further, the optical characteristics of the first optical member 71 and the second optical member 72 are not limited to the same, and may be appropriately changed.
[Comparative example]
FIG. 14 is a diagram illustrating an image of the alignment mark M acquired by the image acquisition method according to the comparative example. In the comparative example, the control of the optical system 7 is not performed, and the position of the imaging region F is fixed. That is, in the comparative example, an image is acquired without causing the imaging region F to follow the alignment mark M. Here, assuming that the time interval during which the illumination unit 62 lights the flash is Tf, the distance that the stage 3 moves in the + Y direction during the flash lighting is Vs · Tf because the moving speed of the stage 3 is Vs. Therefore, in each flash lighting, the alignment mark M is imaged with a shift of Vs · Tf. As a result, as shown in the figure, the image acquired in the comparative example is displayed with the alignment mark M shifted. In such an image, it is difficult to accurately detect the center position of the alignment mark M.

一方で、像がずれることを避けるために、撮像期間中にフラッシュ点灯を1回のみ点灯させると、十分なコントラストが得られない。また、コントラストを得るために撮像期間中に長時間照明を点灯させると、モーションブラーが生じ、画像がぶれる虞がある。その結果、上記いずれの場合においてもアライメントマークMの中心位置を正確に検出することが困難となる。これに対し、本実施形態に係る画像取得装置10によれば、画像のずれやぶれを抑制するとともに、画像内におけるアライメントマークMのコントラストを高めることができる。   On the other hand, if the flash is turned on only once during the imaging period in order to avoid image shift, sufficient contrast cannot be obtained. Further, if the illumination is turned on for a long time during the imaging period in order to obtain contrast, motion blur may occur and the image may be blurred. As a result, in any of the above cases, it is difficult to accurately detect the center position of the alignment mark M. On the other hand, according to the image acquisition device 10 according to the present embodiment, it is possible to suppress image shift and blur and to increase the contrast of the alignment mark M in the image.

<第2実施形態>
なお、本発明に係る撮像領域追従光学系は、図16に示すような平行板75によって構成されていてもよい。第2実施形態に係る光学系7Aを構成する平行板75は、ガラス材料によって形成されており、支持フレーム2に回転可能に支持されている。平行板75は、撮像対象と対向するとともに撮像対象から出射された光が入射する面である第3撮像対象側面752と、第3撮像対象側面752から入射した光が平行板75の外部に出射する面である第3撮像部側面751と、を有する。第3撮像対象側面752と第3撮像部側面751は、互いに平行に形成されている。
Second Embodiment
Note that the imaging region following optical system according to the present invention may be configured by a parallel plate 75 as shown in FIG. The parallel plate 75 constituting the optical system 7A according to the second embodiment is formed of a glass material and is rotatably supported by the support frame 2. The parallel plate 75 is opposite to the imaging target and has a third imaging target side surface 752 that is a surface on which light emitted from the imaging target is incident, and light incident from the third imaging target side surface 752 is emitted to the outside of the parallel plate 75. And a third imaging unit side surface 751 that is a surface to be operated. The third imaging target side surface 752 and the third imaging unit side surface 751 are formed in parallel to each other.

図16に示すように、第2実施形態に係る光学系7Aは、平行板75をX軸回りに回転させることによって、第3撮像対象側面752と第3撮像部側面751のアライメントマークMの進行方向に対する傾斜の度合いを変化させ、CCDカメラ61の結像点Pからステージ平面Sに到達する光L0の到達点を移動させることができる。光L0の到達点の移動量は、平行板75の回転量に応じて変化する。これにより、平行板75の回転量及び回転速度をステージ3の位置情報に応じて調節することによって、第1実施形態よりも簡易な構成で、撮像領域FをアライメントマークMに追従させることができる。   As illustrated in FIG. 16, the optical system 7A according to the second embodiment rotates the parallel plate 75 around the X axis, and thereby advances the alignment mark M on the third imaging target side surface 752 and the third imaging unit side surface 751. The arrival point of the light L0 that reaches the stage plane S from the image formation point P of the CCD camera 61 can be moved by changing the degree of inclination with respect to the direction. The amount of movement of the arrival point of the light L0 changes according to the amount of rotation of the parallel plate 75. Thereby, by adjusting the rotation amount and rotation speed of the parallel plate 75 according to the position information of the stage 3, the imaging region F can be made to follow the alignment mark M with a simpler configuration than in the first embodiment. .

なお、本発明において撮像領域Fが追従する方向は、主走査方向に限定されない。撮像領域Fが追従する方向は、アライメントマークMの進行方向であればよい。   In the present invention, the direction in which the imaging region F follows is not limited to the main scanning direction. The direction in which the imaging region F follows may be the traveling direction of the alignment mark M.

また、本発明に係る画像取得装置10は、アライメントマークMが撮像ユニット6に対して相対移動するものであれば適用することができる。例えば、画像取得装置10は、固定されたステージ3に対して露光部5及び撮像ユニット6が移動することによってパターン描画を実行する方式の露光装置においても好適に用いることができる。   Further, the image acquisition device 10 according to the present invention can be applied as long as the alignment mark M moves relative to the imaging unit 6. For example, the image acquisition apparatus 10 can be suitably used in an exposure apparatus that performs pattern drawing by moving the exposure unit 5 and the imaging unit 6 with respect to the fixed stage 3.

<その他>
上述の実施形態及び変形例に記載した内容は、可能な限り組み合わせて実施することができる。
<Others>
The contents described in the above embodiments and modifications can be implemented in combination as much as possible.

100・・・露光装置
5・・・露光部
10・・・画像取得装置
6・・・撮像ユニット
61・・・CCDカメラ(撮像部)
62・・・照明部
7・・・撮像領域追従光学系
71・・・第1光学部材
711・・・第1撮像部側面
712・・・第1撮像対象側面
72・・・第2光学部材
721・・・第2撮像部側面
722・・・第2撮像対象側面
73・・・空気層
8・・・位置計測部
9・・・制御装置
91・・CPU
911・・・描画制御部
912・・・画像取得制御部
913・・・アライメント処理部
W・・・基板(露光対象)
M・・・アライメントマーク(撮像対象)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Exposure apparatus 5 ... Exposure part 10 ... Image acquisition apparatus 6 ... Imaging unit 61 ... CCD camera (imaging part)
62... Illumination unit 7... Imaging region tracking optical system 71... First optical member 711... First imaging unit side surface 712. ... Second imaging unit side surface 722 ... Second imaging target side surface 73 ... Air layer 8 ... Position measurement unit 9 ... Control device 91 ... CPU
911: Drawing control unit 912 ... Image acquisition control unit 913 ... Alignment processing unit W ... Substrate (exposure target)
M: Alignment mark (imaging target)

Claims (6)

移動する撮像対象の画像を取得する画像取得装置であって、
前記撮像対象を撮像する撮像部と、前記撮像部と前記撮像対象との間に位置するように設けられた撮像領域追従光学系と、を有し、
前記撮像領域追従光学系は、前記撮像対象から出射される光の光路を変化させることによって、前記撮像部が撮像可能な領域である撮像領域を前記撮像対象の移動に追従させる、
画像取得装置。
An image acquisition device that acquires an image of a moving imaging target,
An imaging unit that images the imaging target, and an imaging region tracking optical system provided so as to be positioned between the imaging unit and the imaging target,
The imaging area tracking optical system changes an optical path of light emitted from the imaging target, thereby causing an imaging area, which is an area where the imaging unit can capture an image, to follow the movement of the imaging target.
Image acquisition device.
前記撮像部による撮像の際に、複数回フラッシュ点灯することによって前記撮像領域に光を照射する照明部を有し、
前記撮像部は、前記撮像対象に反射された光が結像した像を合成することによって、前記撮像対象の画像を生成する、
請求項1に記載の画像取得装置。
An illumination unit that irradiates light to the imaging region by flashing multiple times during imaging by the imaging unit;
The imaging unit generates an image of the imaging target by synthesizing an image formed by the light reflected by the imaging target.
The image acquisition apparatus according to claim 1.
前記撮像領域追従光学系は、前記撮像部側に設けられるとともに光を屈折可能な第1光学部材と、前記撮像対象側に設けられるとともに光を屈折可能な第2光学部材と、を有し、
前記第1光学部材は、前記撮像部側に位置する第1撮像部側面と、前記撮像対象側に位置する第1撮像対象側面と、を有し、
前記第2光学部材は、前記撮像部側に位置するとともに前記第1撮像対象側面と平行な第2撮像部側面と、前記撮像対象側に位置するとともに前記第1撮像部側面と平行な第2撮像対象側面と、を有し、
前記第1撮像部側面と前記第1撮像対象側面のうち、少なくとも何れか一方が前記撮像対象の進行方向に対して傾斜しており、
前記第1光学部材と前記第2光学部材のうち、少なくとも何れか一方を移動させることで、前記撮像対象から出射される光の光路を変化させる、
請求項1又は2に記載の画像取得装置。
The imaging region following optical system includes a first optical member that is provided on the imaging unit side and can refract light, and a second optical member that is provided on the imaging target side and can refract light.
The first optical member has a first imaging unit side surface located on the imaging unit side, and a first imaging target side surface located on the imaging target side,
The second optical member is located on the imaging unit side and is parallel to the first imaging target side surface, and a second imaging unit side surface is located on the imaging target side and is parallel to the first imaging unit side surface. An imaging target side surface,
At least one of the first imaging unit side surface and the first imaging target side surface is inclined with respect to the traveling direction of the imaging target,
By changing at least one of the first optical member and the second optical member, the optical path of the light emitted from the imaging target is changed.
The image acquisition device according to claim 1.
前記撮像領域追従光学系は、互いに平行な一対の面を有するとともに光を屈折可能な平行板によって形成され、
前記平行な一対の面のうち何れか一方は、前記撮像対象と対向するように設けられ、
前記平行板は、前記平行な一対の面の前記撮像対象の進行方向に対する傾斜角度を変化可能である、
請求項1又は2に記載の画像取得装置。
The imaging area following optical system is formed by a parallel plate having a pair of parallel surfaces and capable of refracting light,
Either one of the pair of parallel surfaces is provided to face the imaging target,
The parallel plate can change an inclination angle of the parallel pair of surfaces with respect to a traveling direction of the imaging target.
The image acquisition device according to claim 1.
請求項1から4の何れか1項に記載の画像取得装置と、
前記撮像対象が付された露光対象物を保持するステージと、
移動中の前記露光対象物に対して光を出射することで前記露光対象物に所定のパターンを描画する露光部と、
前記画像取得装置が取得した画像に基づいて前記露光対象物の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて前記ステージの位置を制御することによって、前記露光対象物の位置合わせを実行するアライメント処理手段と、を備える、
露光装置。
The image acquisition device according to any one of claims 1 to 4,
A stage for holding an exposure object to which the imaging object is attached;
An exposure unit that draws a predetermined pattern on the exposure object by emitting light to the moving exposure object;
Alignment processing for acquiring position information of the exposure object based on the image acquired by the image acquisition device, and performing alignment of the exposure object by controlling the position of the stage based on the position information Means,
Exposure device.
移動する撮像対象の画像を取得する画像取得方法であって、
前記撮像対象の位置情報を取得する、第1のステップと、
前記位置情報に基づいて、前記撮像対象を撮像する撮像部が撮像可能な領域である撮像領域の内部に前記撮像対象が存在するか否かを判定する、第2のステップと、
前記撮像対象が前記撮像領域に存在する場合には、前記撮像部と前記撮像対象との間に位置するように設けられた撮像領域追従光学系が、前記撮像対象から出射される光の光路を変化させることによって、前記撮像領域を前記撮像対象の移動に追従させる、第3のステップと、を有する、
画像取得方法。
An image acquisition method for acquiring an image of a moving imaging target,
A first step of acquiring position information of the imaging target;
A second step of determining, based on the position information, whether or not the imaging target exists within an imaging region that is an area where the imaging unit that captures the imaging target is capable of imaging; and
When the imaging target is present in the imaging region, an imaging region tracking optical system provided so as to be positioned between the imaging unit and the imaging target is configured to change an optical path of light emitted from the imaging target. Changing the imaging region to follow the movement of the imaging target by changing, and
Image acquisition method.
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