TWI775515B - 位置檢測裝置、描繪系統以及位置檢測方法 - Google Patents

Abstract

在位置檢測裝置中，部分圖像抽出部(114)係基於複數個標記的設計資訊求出上表面圖像中的複數個標記的設計位置。接著，部分圖像抽出部(114)係將以各個標記的設計位置作為中心之預定的大小的抽出區域設定至上表面圖像上，並將抽出區域的圖像作為部分圖像從上表面圖像抽出。標記探索部(115)係在與各個標記對應的部分圖像中探索標記。位置運算部(116)係基於在部分圖像中所檢測到的標記的位置，針對各個標記求出基板上的標記的位置。藉此，能縮短基板上的複數個標記的位置檢測所需的時間。

Description

位置檢測裝置、描繪系統以及位置檢測方法

本發明係有關於一種用以檢測基板上的標記(mark)的位置之技術。 [相關申請案的參照] 本申請案係主張2020年7月22日所申請的日本專利申請案JP2020-124986的優先權的權利，將日本專利申請案JP2020-124986的全部的揭示內容援用於本申請案。

以往，對形成於半導體基板、印刷基板、電漿顯示裝置或者液晶顯示裝置用的玻璃基板等(以下稱為「基板」)之感光材料照射光線，藉此進行圖案(pattern)的描繪。在用以進行此種描繪之描繪裝置中，依序拍攝設置於基板上的複數個對準標記(alignment mark)，並基於拍攝結果進行用以自動地調節圖案的描繪位置之對準處理。

例如，在日本特開2000-173914號公報(文獻1)中揭示了下述技術：在於基板的對準處理中產生了未檢測到對準標記之錯誤的情形中，使用操縱桿(joystick)等手動地移動基板上的拍攝區域(亦即顯示於螢幕畫面之區域)並探索對準標記，且使用已發現的對準標記(亦即已顯示於螢幕畫面之對準標記)繼續對準處理。此外，在文獻1的半導體製造裝置中，在與螢幕畫面不同的控制台(console)畫面中描繪探索時的拍攝區域的移動軌跡，藉此抑制探索部位的重複等，謀求對準標記探索的效率化。

在日本特開2004-158741號公報(文獻2)的半導體曝光裝置中，攝影機(camera)係朝基板上的對準標記位置周邊移動並同時取得倍率不同的兩種類的圖像。此時，在於高倍率圖像內未存在有對準標記之情形中，求出用以以在低倍率圖像內檢測對準標記且於高倍率圖像包含有對準標記之方式移動攝影機之X方向以及Y方向的移動距離。接著，在攝影機的移動以及拍攝後，使用高倍率圖像所含有的對準標記進行對準處理。

在上述文獻1、2的對準處理中，使用用以拍攝預定的大小的拍攝區域之區域攝影機(area camera)。另一方面，在日本特開2010-245330號公報(文獻3)中提出下述技術：以光感測器(photo sensor)計測晶圓上的對準標記時，使用TDI(Time Delay Integration；時間延遲積分)感測器作為光感測器。

在此，在使用了文獻1、2般的區域攝影機之對準處理中，在未於拍攝到的圖像中檢測到標記之情形中，需要反復移動攝影機或者台(stage)並取得複數個圖像，直至檢測到標記為止。在此情形中，需要攝影機等之移動中的加減速時間以及移動停止後的些微的振動平復為止的穩定時間(stabilization period)等，圖像的取得所需的時間變長。此外，當拍攝的圖像的像素數變大時，圖像資料的容量增大，來自該圖像的對準標記的檢測所需的時間亦變長。

另一方面，在如文獻3般藉由TDI感測器拍攝晶圓整體並從拍攝的圖像檢測對準標記之情形中，由於圖像資料的容量變得非常大，因此來自該圖像的對準標記的檢測所需的時間變長。

本發明係著眼於用以檢測基板上的標記的位置之位置檢測裝置，目的在於縮短標記的位置檢測所需的時間。

本發明的較佳的一態樣的位置檢測裝置係具備：台，係保持基板；拍攝部，係藉由線列式攝影機(line camera)拍攝前述基板的上表面；移動機構，係將前述台於與前述基板的前述上表面平行的方向相對於前述線列式攝影機相對性地移動；拍攝控制部，係控制前述線列式攝影機以及前述移動機構，藉此取得上表面圖像，前述上表面圖像為前述基板的前述上表面的圖像；以及檢測部，係在前述上表面圖像中檢測設置於前述基板的前述上表面上之複數個標記的位置。前述檢測部係具備：部分圖像抽出部，係基於複數個前述標記的設計資訊求出前述上表面圖像中的複數個前述標記的設計位置，將以各個前述標記的前述設計位置作為中心之預定的大小的抽出區域設定至前述上表面圖像上，並將前述抽出區域的圖像作為部分圖像從前述上表面圖像抽出；標記探索部，係在與各個前述標記對應的前述部分圖像中探索標記；以及位置運算部，係基於在前述部分圖像中所檢測到的前述標記的位置，針對各個前述標記求出前述基板上的前述標記的位置。

依據前述位置檢測裝置，能縮短標記的位置檢測所需的時間。

較佳為，在於前述部分圖像中未檢測到前述標記之情形中，前述部分圖像抽出部係放大前述抽出區域並抽出新的部分圖像，前述標記探索部係在前述新的部分圖像中探索前述標記。

較佳為，前述部分圖像抽出部所為的前述抽出區域的放大係以前述設計位置作為中心來進行。

較佳為，前述部分圖像抽出部所為的前述抽出區域的放大率為5%以上至40%以下。

較佳為，在即使反復預定次前述部分圖像抽出部所為的前述新的部分圖像的抽出以及前述標記探索部所為的前述新的部分圖像中的前述標記的探索仍然無法在前述新的部分圖像中檢測前述標記之情形中，對前述標記賦予錯誤碼(error code)並結束前述標記的探索。

較佳為，在前述基板的前述上表面中設定有複數個單位區域，複數個前述單位區域係於與和前述線列式攝影機的長度方向對應的方向垂直地延伸；與前述線列式攝影機所為的一個單位區域的圖像取得並行地藉由前述檢測部進行圖像取得完畢的其他的單位區域中的標記的檢測。

較佳為，前述線列式攝影機為時間延遲積分攝影機。

本發明亦著眼於一種描繪系統。本發明的較佳的一態樣的描繪系統係具備：前述位置檢測裝置；以及描繪裝置，係基於藉由前述位置檢測裝置所檢測到的前述基板上的複數個前述標記的位置，對前述基板照射光線並進行圖案的描繪。

本發明亦著眼於一種用以檢測基板上的標記的位置之位置檢測方法。本發明的較佳的一態樣的位置檢測方法係具備：步驟a，係一邊將基板於與上表面平行的方向相對於線列式攝影機相對性地移動，一邊藉由前述線列式攝影機取得上表面圖像，前述上表面圖像為前述基板的前述上表面的圖像；以及步驟b，係在前述上表面圖像中檢測設置於前述基板的前述上表面上之複數個標記的位置。前述步驟b係具備：步驟b1，係基於複數個前述標記的設計資訊求出前述上表面圖像中的複數個前述標記的設計位置；步驟b2，係將以各個前述標記的前述設計位置作為中心之預定的大小的抽出區域設定至前述上表面圖像上，並將前述抽出區域的圖像作為部分圖像從前述上表面圖像抽出；步驟b3，係在與各個前述標記對應的前述部分圖像中探索標記；以及步驟b4，係基於在前述步驟b3中所檢測到的前述標記的位置，針對各個前述標記求出前述基板上的前述標記的位置。

較佳為，前述步驟b係在於前述步驟b3中未檢測到前述標記之情形中，進一步具備：步驟b5，係在前述步驟b4之前，放大與前述標記對應的前述抽出區域並從前述上表面圖像抽出新的部分圖像；以及步驟b6，係在前述新的部分圖像中探索前述標記。

較佳為，前述步驟b5中的前述抽出區域的放大係以前述設計位置作為中心來進行。

較佳為，在前述步驟b5中的前述抽出區域的放大率為5%以上至40%以下。

較佳為，在即使反復預定次前述步驟b5以及前述步驟b6後仍然無法在前述新的部分圖像中檢測前述標記之情形中，對前述標記賦予錯誤碼並結束前述標記的探索。

較佳為，在前述基板的前述上表面中設定有複數個單位區域，複數個前述單位區域係於與和前述線列式攝影機的長度方向對應的方向垂直地延伸；與前述步驟a所含有的一個單位區域的圖像取得並行地進行前述步驟b所含有的圖像取得完畢的其他的單位區域中的標記的檢測。

較佳為，前述線列式攝影機為時間延遲積分攝影機。

參照隨附的圖式並藉由以下所進行的本發明的詳細的說明，更明瞭上述目的以及其他的目的、特徵、態樣以及優點。

圖1為示意性地顯示本發明的實施形態之一的描繪系統7的構成之圖。描繪系統7係具備位置檢測裝置1、描繪裝置4以及搬運機器人71。位置檢測裝置1為用以檢測基板上的對準標記等的標記的位置之裝置。描繪裝置4為用以對基板照射光線並進行圖案的描繪之裝置。搬運機器人71為用以在位置檢測裝置1與描繪裝置4之間搬運基板之機器人。搬運機器人71係例如具備能夠相對於位置檢測裝置1以及描繪裝置4進退之機器人手部。

圖2為顯示位置檢測裝置1之立體圖。在圖2中以箭頭顯示彼此正交的三個方向作為X方向、Y方向以及Z方向。在圖2所示的例子中，X方向以及Y方向為彼此垂直的水平方向，Z方向為鉛直方向。在後述的圖16中亦同樣。

圖3為顯示基板9之俯視圖。基板9係例如為俯視觀看時略矩形狀的板狀構件。基板9係例如為印刷配線基板。於基板9的(+Z)側的主表面(以下亦稱為「上表面91」)設置有配置成略格子狀的複數個標記93。在圖3所示的例子中，標記93為略十字狀的對準標記。此外，在基板9的上表面91中，於銅層上設置有藉由感光材料所形成的阻劑(resist)膜。在描繪系統7中，藉由位置檢測裝置1檢測基板9上的複數個標記93各者的位置。此外，藉由描繪裝置4對基板9的阻劑膜描繪有電路圖案。此外，基板9的種類以及形狀等亦可變更成各種種類以及形狀等。

在圖3所例示的基板9中矩陣(matrix)狀地配置有複數個略矩形狀的基板要素94，複數個略矩形狀的基板要素94係在比描繪系統7所為的基板9的處理還後面的步驟中被分割。在各個基板要素94中，於四個角部配置有四個標記93。該四個標記93係被利用於用以取得基板要素94的位置、形狀。在圖3中，將標記93描繪成比實際還大且將基板要素94以及標記93的數量描繪成比實際還少。設置於基板9上的標記93的實際數量係例如為數千個至數萬個。

如圖2所示，位置檢測裝置1係具備台21、台移動機構22、拍攝部3以及控制部10。控制部10係控制台移動機構22以及拍攝部3等。台21為略平板狀的保持部，用以在拍攝部3的下方(亦即(-Z)側)中從下側保持水平狀態的基板9。載置於台21上的基板9的上表面91係與Z方向略垂直，且與X方向以及Y方向略平行。

台移動機構22為移動機構，用以將台21相對於拍攝部3於水平方向(亦即與基板9的上表面91略平行的方向)相對性地移動。台移動機構22係具備第一移動機構23以及第二移動機構24。第二移動機構24係將台21沿著導軌(guide rail)於X方向直線移動。第一移動機構23係將台21與第二移動機構24一起沿著導軌於Y方向直線移動。第一移動機構23以及第二移動機構24的驅動源係例如為線性伺服馬達(linear servo motor)或者於滾珠螺桿(ball screw)安裝有馬達的驅動源。第一移動機構23以及第二移動機構24的構造亦可變更成各種構造。

在位置檢測裝置1中亦可設置有台旋轉機構，台旋轉機構係用以將於Z方向延伸的旋轉軸作為中心旋轉台21。此外，亦可於位置檢測裝置1設置有台升降機構，台升降機構係用以將台21於Z方向移動。作為台旋轉機構，例如能夠利用伺服馬達。作為台升降機構，例如能夠利用線性伺服馬達。

拍攝部3係具備於X方向排列的複數個(在圖2所示的例子中為兩個)頭31。各個頭31係藉由跨越台21而設置的頭支撐部30被支撐在台21的上方。兩個頭31中，一方的頭31係被固定於頭支撐部30，另一方的頭31係能夠在頭支撐部30上於X方向移動。藉此，能變更兩個頭31之間的X方向的距離。此外，拍攝部3的頭31的數量亦可為一個，或亦可為三個以上。

各個頭31為線列式攝影機，係具備拍攝感測器32以及光學系統33。在各個頭31中，來自設置於光學系統33的側方的光源(省略圖示)之照明光係被光學系統33導引至基板9的上表面91上的拍攝區域。作為上述光源，能夠利用LED(Light Emitting Diode；發光二極體)等各種光源。上述拍攝區域為於與X方向平行延伸之略直線狀的區域。來自拍攝區域的反射光係經由光學系統33朝拍攝感測器32被導引。拍攝感測器32係接收來自上述拍攝區域的反射光並取得略直線狀的拍攝區域的圖像。在各個頭31中設置有升降機構(省略圖示)，升降機構係將拍攝感測器32以及光學系統33分別獨立地於上下方向移動。作為上述升降機構，能夠利用線性伺服馬達等各種機構。

在本實施形態中，拍攝感測器32為時間延遲積分(TDI)感測器。換言之，各個頭31為時間延遲積分攝影機(亦即TDI攝影機)。在拍攝感測器32中，複數個CCD (Charge Coupled Device；電荷耦合元件)等之元件(以下亦稱為「元件列」)等之元件係於與上述直線狀的拍攝區域的長度方向對應的排列方向排列成一列，於與上述排列方向垂直的方向配置有複數列的複數個CCD。在以下的說明中，亦將上述元件列中的複數個元件的排列方向稱為頭31的拍攝感測器32的長度方向。拍攝感測器32的上述長度方向係與位置檢測裝置1的X方向對應。在拍攝感測器32中，針對一個拍攝區域積分各個元件列所為的拍攝結果。藉此，能高感度地拍攝上述拍攝區域。亦可於各個頭31設置有用以促進拍攝感測器32的散熱之導管(duct)等。

在位置檢測裝置1中，一邊藉由拍攝部3的各個頭31拍攝基板9的上表面91上於X方向直線狀地延伸的拍攝區域，一邊藉由台移動機構22的第一移動機構23將基板9於Y方向移動。藉此，各個頭31的拍攝區域係在基板9上於Y方向掃描，藉此取得在基板9上於Y方向延伸的略矩形帶狀的圖像(以下亦稱為「單位圖像」)。在圖2所例示的位置檢測裝置1中，藉由兩個頭31並行地取得於X方向分開的兩個單位圖像(所謂的行跡(swath)圖像)。在圖3中以二點鏈線顯示與藉由一方的頭31所取得的一個單位圖像對應的區域(以下亦稱為「單位區域95」)。於單位區域95包含有於Y方向排列的複數個標記93。

於單位圖像的取得時，第一移動機構23所為的台21的Y方向的移動係以固定速度持續，不會在中途停止。藉此，能省略因為反復台21的移動以及停止時的加減速等所產生的拍攝等待時間，從而能加速單位圖像的取得。在以下的說明中，亦將Y方向稱為「掃描方向」，且亦將X方向稱為「寬度方向」。第一移動機構23為掃描機構，用以將各個頭31的拍攝區域在基板9上於掃描方向移動。

在圖2所例示的位置檢測裝置1中，對於基板9的拍攝係藉由所謂的多程(multi pass)方式來進行。具體而言，於基板9的上表面91上設定有於Y方向延伸的複數個單位區域95(參照圖3)，當結束各個頭31所為的一個單位區域95的拍攝(亦即單位圖像的取得)時，藉由台移動機構22的第二移動機構24將台21於X方向移動預定距離(例如比單位區域95的X方向的寬度稍微小的距離)。接著，一邊進行各個頭31所為的拍攝一邊藉由第一移動機構23將基板9於Y方向移動，藉此取得與圖像取得完畢的單位區域95鄰接之下一個單位區域95的單位圖像。接著，反復台21朝X方向的步階移動(step shift)以及單位圖像的取得，藉此取得基板9的上表面91中的拍攝範圍整體的圖像(以下亦稱為「上表面圖像」)。上表面圖像為基板9的上表面91的略整體的圖像。此外，在位置檢測裝置1中，亦可藉由單程(single pass)方式(亦即單向(one pass)方式)進行對於基板9的拍攝，單程方式係僅藉由台21朝Y方向的一次的移動取得上述拍攝範圍整體的圖像。

圖4係顯示控制部10所具備的電腦100的構成之圖。電腦100係具備有處理器(processor)101、記憶體102、輸入輸出部103以及匯流排(bus)104之一般的電腦。匯流排104為用以連接處理器101、記憶體102以及輸入輸出部103之訊號電路。記憶體102係記憶程式以及各種資訊。處理器101係依循記憶於記憶體102的程式等，一邊利用記憶體102等一邊執行各種處理(例如數值計算、圖像處理)。輸入輸出部103係具備：鍵盤105以及滑鼠106，係接受來自操作者的輸入；以及顯示器107，係顯示來自處理器101的輸出等。此外，控制部10係可為可程式邏輯控制器(PLC；Programmable Logic Controller)或者電路基板等，亦可為這些構件與一個以上的電腦的組合。

圖5係顯示藉由電腦100所實現的控制部10的功能之方塊圖。在圖5中亦一併顯示控制部10以外的構成。控制部10係具備記憶部111、拍攝控制部112以及檢測部113。檢測部113係具備部分圖像抽出部114、標記探索部115以及位置運算部116。記憶部111係主要藉由記憶體102所實現，預先記憶基板9上的單位區域95的位置以及被使用於後述的圖案匹配(pattern matching)之模板(template)等的各種資訊。

拍攝控制部112、檢測部113、部分圖像抽出部114、標記探索部115以及位置運算部116係主要藉由處理器101所實現。拍攝控制部112係控制拍攝部3的各個頭31以及台移動機構22(參照圖2)，藉此如上所述取得上表面圖像，該上表面圖像為基板9的上表面91的圖像。該上表面圖像係被傳送至檢測部113。檢測部113係在該上表面圖像上檢測設置於基板9的上表面91上之複數個標記(參照圖3)的位置。部分圖像抽出部114、標記探索部115以及位置運算部116的功能係於後述。

接著，參照圖6以及圖7說明檢測部113所為的複數個標記93的基板9上的位置檢測之流程。在標記93的位置檢測時，首先，如上述般取得基板9的上表面圖像(步驟S11)。接著，在該上表面圖像中檢測複數個標記93的位置(步驟S12)。在本實施形態中，與各個頭31所為的一個單位區域95的拍攝(亦即一個單位圖像的取得)並行地進行取得完畢的單位圖像所含有的複數個標記93的位置檢測。換言之，在位置檢測裝置1中，與步驟S11中的上表面圖像的取得並行地進行步驟S12中的標記93的位置檢測。此外，在位置檢測裝置1中，亦可在取得上表面整體後再進行各個單位圖像所含有的複數個標記93的位置檢測。

圖7為顯示步驟S12中的一個單位圖像(亦即上表面圖像的一部分)中的標記93的位置檢測的詳細的流程之圖。圖8為放大地顯示一個單位圖像81的一部分之圖。於單位圖像81中的複數個標記93的位置檢測時，首先，基於該複數個標記93的設計資訊，藉由部分圖像抽出部114求出單位圖像81中的複數個標記93各者的設計位置(步驟S21)。在圖8中以附上元件符號930之十字來顯示該設計位置。所謂標記93的設計位置930係指標記93依照設計資訊般地形成於基板9上且不會於基板9產生應變等變形之理想性的狀態下的標記93的中心的位置。

接著，以各個標記93的設計位置930作為略中心之預定的大小的抽出區域82係藉由部分圖像抽出部114設定於單位圖像81上。在圖8所示的例子中，各個抽出區域82的形狀為以設計位置930作為中心之略正方形。抽出區域82的各個邊係與X方向或者Y方向略平行。設定於單位圖像81上的複數個抽出區域82為相同形狀。在標記93位於設計位置930之情形中，抽出區域82的大小為包含該標記93整體之大小。此外，在其他的標記93位於與該設計位置930鄰接的其他的設計位置930之情形中，抽出區域82係被設定成雖然包含該其他的標記93的一部分但不包含該其他的標記93整體之大小。此外，抽出區域82較佳為被設定成完全不包含位於鄰接的其他的設計位置930之該其他的標記93之大小。

抽出區域82的一邊的長度係較佳為與標記93外切之虛擬的正方形的一邊的長度的1.2倍至3倍，更佳為1.5倍至2.5倍。抽出區域82的大小並未限定於上述範圍，亦可適當地變更。抽出區域82的一邊的長度係例如為200像素。此外，抽出區域82的形狀並未限定於正方形，亦可變更成略長方形等之各種形狀。此外，抽出區域82並無須嚴格地以設計位置930(亦即圖8中的十字的交點)作為中心來設定，只要實質性地以設計位置930作為中心來設定即可。

接著，藉由部分圖像抽出部114從單位圖像81將屬於單位圖像81的一部分之各個抽出區域82的圖像(亦即圍繞抽出區域82之正方形的框內的圖像)作為部分圖像抽出(步驟S22)。由於該部分圖像係將單位圖像81的一部分切出而成(亦即為單位圖像81的圖像資料的一部分)，因此部分圖像的解析度係與單位圖像81的解析度相同。

圖9為與圖8中的最上方的抽出區域82對應的部分圖像83。圖10為與圖8中的最下方的抽出區域82對應的部分圖像83。在圖9所示的例子中，標記93係大致位於設計位置930，於部分圖像83包含有標記93整體。另一方面，在如圖10所示的例子中，標記93係從設計位置930朝側方較大幅度地偏移，於部分圖像83僅包含有標記93的一部分，標記93的其他的部分係位於部分圖像83的外側。

當結束步驟S22中的部分圖像83的抽出時，藉由標記探索部115在與各個標記93對應的部分圖像83中探索標記93(步驟S23)。部分圖像83中的標記93的探索係例如藉由使用了樣板(亦即成為基準之標記93的圖像)之圖案匹配來進行。該圖案匹配係藉由公知的圖案匹配法(例如幾何學形狀圖案匹配、正規化相關檢索等)來進行。

如圖9所示，在於部分圖像83包含有標記93整體之情形中，藉由標記探索部115檢測標記93(步驟S24)，取得部分圖像83中的標記93的位置。部分圖像83中的標記93的位置係從標記探索部115朝位置運算部116被輸送。在位置運算部116中，基於部分圖像83中的標記93的位置以及上表面圖像中的部分圖像83的位置(亦即屬於部分圖像83的中心之設計位置930在基板9上的位置)，求出基板9上的標記93的位置(亦即標記93的絕對位置)(步驟S25)。

另一方面，如圖10所示，在於部分圖像83僅包含有標記93的一部分之情形中，無法藉由標記探索部115檢測標記93(步驟S24)。在此情形中，藉由部分圖像抽出部114將與該標記93對應的抽出區域82如圖11所示般放大。在圖11所示的例子中，抽出區域82的放大係實質性地以設計位置930作為中心來進行。在圖11的單位圖像81中，以二點鏈線顯示放大前的抽出區域82，以實線顯示放大後的抽出區域82(在圖13中亦同樣)。

具體而言，將抽出區域82的各個邊加長達至相當於圖8所示的初始狀態的各個邊的10%之長度。換言之，抽出區域82的放大率為10%。在本實施形態中，在初始狀態下為各個邊為200像素的正方形之抽出區域82係被放大成各個邊為220像素的正方形。此外，所謂抽出區域82的放大率係指抽出區域82的X方向中的放大率以及Y方向中的放大率。在抽出區域82的X方向以及Y方向中的放大率不同之情形中，將兩個放大率的平均作為抽出區域82的放大率。抽出區域82的放大率並未限定於10%，亦可變更成各種放大率。抽出區域82的放大率係例如為5%以上至40%以下，較佳為5%以上至20%以下。

接著，如圖12所示，藉由部分圖像抽出部114從單位圖像81將經過放大的抽出區域82的圖像作為新的部分圖像83抽出(步驟S26)。在圖12中以二點鏈線顯示與放大前的抽出區域82對應的部分圖像83的輪廓(在圖14中亦同樣)。與原本的部分圖像83同樣地，新的部分的圖像83的解析度為與單位圖像81的解析度相同。當結束步驟S26時，藉由標記探索部115在該新的部分圖像83中探索標記93(步驟S27)，返回至步驟S24。此外，步驟S27中的標記93的探索係可針對新的部分圖像83整體進行，亦可僅針對新的部分圖像83的外周部進行。所謂新的部分圖像83的外周部係指從新的部分圖像83的外緣擴展至內側之矩形框狀(亦即正方形框狀或者長方形框狀)的區域。該矩形框狀的區域的寬度係設定成與標記93外切之虛擬的正方形的一邊的兩倍以上。

即使在圖12所示的例子中，由於在部分圖像83僅包含有標記93的一部分，因此無法藉由標記探索部115檢測標記93(步驟S24)。因此，與上述同樣地，藉由部分圖像抽出部114進行抽出區域82的放大以及經過放大的抽出區域82中的新的部分圖像83的抽出(步驟S26)。與前次的步驟S26同樣地，在該步驟S26中以設計位置930作為中心將抽出區域82的各個邊加長達至與圖8所示的初始狀態的各個邊的10%相當之長度(亦即20像素)。藉此，如圖13所示，各個邊為220像素的正方形之抽出區域82係被放大成各個邊為240像素的正方形。在此情形中，抽出區域82的放大率為約9%。

在上述說明中，在反復的步驟S26的各次中，抽出區域82的各個邊每次加長預定長度(例如20像素)，抽出區域82的放大率係隨著每次反復步驟S26而變小，然而並未限定於此。例如，在反復的步驟S26的各次中，抽出區域82的放大率亦可設定成固定。此外，該放大率的大小並無須被限定於上述範圍，亦可變更成各種大小。

當結束步驟S26時，藉由標記探索部115在圖14所示的新的部分圖像83中進行標記93的探索(步驟S27)，返回至步驟S24。在圖14所示的例子中，由於在部分圖像83包含有標記93整體，因此藉由標記探索部115檢測到標記93(步驟S24)，取得部分圖像83中的標記93的位置。部分圖像83中的標記93的位置係從標記探索部115朝位置運算部116輸送。在位置運算部116中，基於部分圖像83中的標記93的位置以及上表面圖像中經過放大的部分圖像83的位置，求出基板9上的標記93的位置(步驟S25)。

此外，在圖10至圖14所示的例子中，雖然在初始狀態的圖10中於部分圖像83僅包含有標記93的一部分，然而即使在初始狀態中於部分圖像83完全未包含有標記93之情形中，亦與上述同樣地反復步驟S26、S27檢測標記93，並在步驟S25中求出基板9上的標記93的位置。

在圖7所示的例子中，在於步驟S22中所抽出的部分圖像83(亦即初始狀態的部分圖像83)中未檢測到標記93之情形中，無數次反復上述步驟S26、S27直至檢測到標記93，並在步驟S25中求出基板9上的標記93的位置。

另一方面，從縮短標記93的位置檢測所需的時間之觀點來看，亦可於步驟S26、S27的反復次數設置上限。在此情形中，例如圖15所示，於步驟S24與步驟S26之間設置有步驟S241，步驟S241係用以確認步驟S26、S27的反復次數是否為預定的次數(例如四次)以上。接著，在步驟S26、S27的反復次數未滿該預定次數之情形中，與上述同樣地進行步驟S26、S27。此外，在步驟S26、S27的反復次數到達該預定次數之情形中(亦即即使反復預定次數步驟S26、S27亦無法檢測到標記93之情形中)，結束標記93的探索。針對已結束探索的標記93，自然不求出標記93的位置，而是例如對該標記93(詳細而言為對顯示標記93之資料)賦予能夠利用於描繪裝置4的處理之錯誤碼。

在位置檢測裝置1中，針對用以構成上表面圖像之各個單位圖像81，與上述同樣地進行基板9上的標記93的位置檢測。在位置檢測裝置1中所獲得的基板9上的複數個標記93的位置係被輸送至描繪裝置4(參照圖1)。在描繪裝置4中，基於藉由位置檢測裝置1所檢測到的基板9上的複數個標記93的位置，對基板9照射光線並進行圖案的描繪。

圖16為顯示描繪裝置4之立體圖。在圖16所示的例子中，描繪裝置4為直接描繪裝置，用以將經過空間調變的略束狀的光線照射至基板9上的感光材料，在對象物上掃描該線光的照射區域，藉此進行圖案的描繪。

描繪裝置4係具備台51、台移動機構52、拍攝部6以及控制部40。台51為略平板狀的保持部，用以在描繪部6的下方(亦即(-Z)側)中從下側保持水平狀態的基板9。台移動機構52為移動機構，用以將台51相對於描繪部6於水平方向(亦即與基板9的上表面91略平行的方向)相對性地移動。台移動機構52的構造係與位置檢測裝置1的台移動機構22略相同。台移動機構52係具備：第一移動機構53，係將台51於Y方向移動；以及第二移動機構54，係將台51於X方向移動。

描繪部6係具備於X方向以及Y方向排列的複數個(在圖16所示的例子中為五個)頭61。複數個頭61係藉由跨越台51而設置的頭支撐部60被支撐在台51的上方。各個頭61係具備光源以及複數個光線調變元件。作為光源，能夠利用LD(Laser Diode；雷射二極體)等各種光源。作為光線調變元件，能夠利用例如GLV(Grating Light Valve；柵光閥)( Silicon Light Machines公司(森尼韋爾(Sunnyvale)、加利福尼亞(California))的註冊商標)等各種繞射光柵式(diffraction grating type)的光線調變元件。複數個頭61係具有略相同的構造。此外，描繪部6的頭61的數量亦可在一個以上的範圍內變更成各種數量。

控制部40係控制台移動機構52以及描繪部6等。控制部40係與位置檢測裝置1的控制部10略同樣地具備一般的電腦(參照圖4)。控制部40係記憶有供描繪至基板9上之預定的圖案的設計資料等。該圖案的設計資料係例如為CAD(computer-aided design；電腦輔助設計)資料等向量資料(vector data)，以下稱為「圖案資料」。圖案資料係例如為供描繪於圖3所例示的各個基板要素94之預定的圖案的資料。

控制部40係將上述圖案資料轉換成與複數個基板要素94對應的運行長度資料(run length data)。此時，在控制部40中，基於來自位置檢測裝置1的控制部10的輸出(亦即藉由位置檢測裝置1所檢測到的基板9上的複數個標記93的位置)，進行考量了各個基板要素94的應變等之變形的修正。此外，針對與被賦予了上述錯誤碼的標記93對應的基板要素94，例如生成了用以掃描圖案的描繪之資訊。

在描繪裝置4中，控制部40係基於該運行長度資料來控制描繪部6以及台移動機構52等。藉此，一邊從描繪部6的複數個頭61將經過調變(亦即空間調變)的光線照射至基板9的上表面91上，一邊藉由台移動機構52的第一移動機構53將基板9於Y方向移動。藉此，來自複數個頭61之光線的照射區域在基板9上於Y方向掃描，從而進行對於基板9之電路圖案的描繪。

對於基板9之描繪係例如藉由所謂的單程(單向)方式來進行。具體而言，藉由台移動機構52將台51相對於複數個頭61於Y方向相對移動，來自複數個頭61之光線的照射區域係在基板9的上表面91上於Y方向(亦即掃描方向)僅掃描一次。藉此，完成對於基板9的描繪。此外，在描繪裝置4中，對於基板9的描繪亦可藉由所謂的多程方式來進行。

如以上所說明般，位置檢測裝置1為用以檢測基板9上的標記93的位置之裝置。位置檢測裝置1係具備台21、拍攝部3、台移動機構22、拍攝控制部112以及檢測部113。台21係保持基板9。拍攝部3係藉由線列式攝影機(在上述例子中為頭31)拍攝基板9的上表面91。台移動機構22為移動機構，用以將台21相對於上述線列式攝影機於與基板9的上表面91平行的方向相對性地移動。拍攝控制部112係控制該線列式攝影機以及台移動機構22，藉此取得上表面圖像，上表面圖像為基板9的上表面91的圖像。檢測部113係在該上表面圖像中檢測設置於基板9的上表面91上之複數個標記93的位置。

檢測部113係具備部分圖像抽出部114、標記探索部115以及位置運算部116。部分圖像抽出部114係基於複數個標記93的設計資訊求出上表面圖像中的複數個標記93的設計位置930。接著，部分圖像抽出部114係將以各個標記93的設計位置930作為中心之預定的大小的抽出區域82設定於上表面圖像上，從上表面圖像將抽出區域82的圖像作為部分圖像83抽出。標記探索部115係在與各個標記93對應的部分圖像83中探索標記93。位置運算部116係基於在部分圖像83中所檢測到的標記93的位置，針對各個標記93求出基板9上的標記93的位置。

如此，藉由線列式攝影機取得設置有複數個標記93之基板9的上表面圖像，藉此與使區域攝影機朝複數個標記93的上方依序移動並進行拍攝之情形相比，能省略區域攝影機或者台21的移動中的加減速、停止後的穩定所致使的拍攝等待時間。結果，能縮短複數個標記93的拍攝所需的時間。此外，從上表面圖像抽出與各個標記93對應的部分圖像83，在部分圖像83中探索標記93並求出標記93的位置，藉此與在基板9的上表面91整體的圖像中分別探索複數個標記93之情形相比能縮短各個標記93的檢測所需的時間。結果，能縮短基板9上的複數個標記93的位置檢測所需的時間。

例如，在藉由區域攝影機依序拍攝複數個標記93並進行位置檢測之情形中，當如上述例子的基板9般設置有約一萬個標記93時，標記93的位置檢測所需的時間為三小時至四小時左右。另一方面，在上述位置檢測裝置1中能將同樣的基板9中的標記93的位置檢測所需的時間縮短至兩分鐘左右。

在位置檢測裝置1中，在於部分圖像83中未檢測到標記93之情形中，較佳為：部分圖像抽出部114係放大抽出區域82並抽出新的部分圖像83，標記探索部115係在該新的部分圖像83中探索標記93。藉此，即使在標記93從最初所設定的抽出區域82偏移之情形中，亦能自動地再次探索並檢測標記93。結果，由於能在描繪裝置4中對與該標記93對應的基板要素94進行較佳的描繪，因此能提升描繪系統7中的產出率(production yield)。此外，與使用操縱桿等手動地再次探索標記93之情形相比，能加速標記93的位置檢測。

如上所述，較佳為部分圖像抽出部114所為的步驟S26中的上述抽出區域82的放大係以設計位置930作為中心來進行。藉此，即使在標記93相對於設計位置930於任何的方向偏移之情形中，亦能迅速地檢測(亦即發現)標記93。結果，能加速標記93的位置檢測。

如上所述，部分圖像抽出部114所為的步驟S26中的抽出區域82的放大率係較佳為5%以上至40%以下。將該放大率設定成5%以上，藉此能減少直至檢測到標記93為止所需的抽出區域82的放大次數。此外，將該放大率設定成40%以下，藉此能縮短每一次抽出區域82的放大所進行之標記93的探索時間(亦即圖案匹配時間)。結果，能適當地加速標記93的位置檢測。

如上所述，在即使反復預定次數部分圖像抽出部114所為的新的部分圖像83的抽出(步驟S26)以及標記探索部115所為的該新的部分圖像83中的標記93的探索(步驟S27)亦無法在新的部分圖像83中檢測到標記93之情形中，較佳為對標記93賦予錯誤碼並結束標記93的探索。藉此，能中止從設計位置930的偏移量過大的標記93的探索，從而能抑制基板9上的複數個標記93的位置檢測所需的時間增大。此外，由於與上述偏移量過大的標記93對應的基板要素94的應變等較大且不適合描繪的可能性高，因此因為標記93的探索中止(亦即中止朝對應的基板要素94的描繪)導致描繪系統7中的產出量降低的可能性低。因此，能較佳地兼具描繪系統7中的流水作業(tact)提升與產出量提升。

如上所述，較佳為在基板9的上表面91中設定有複數個單位區域95，複數個單位區域95係於與和線列式攝影機的長度方向對應的方向垂直地延伸。而且，較佳為與該線列式攝影機所為的一個單位區域95的圖像取得(亦即步驟S11所含有的一個單位區域95的圖像取得)並行地藉由檢測部113進行圖像取得完畢的其他的單位區域95中的標記93的檢測。藉此，能更加速設置於基板9的上表面91之複數個標記93的位置檢測。

如上所述，線列式攝影機係較佳為TDI攝影機。藉此，能使台21的Y方向中的移動速度(亦即線列式攝影機的掃描速度)增大並取得高感度的圖像。因此，能維持複數個標記93的位置檢測的精度並能加速該位置檢測。

描繪系統7係具備上述位置檢測裝置1以及描繪裝置4。描繪裝置4係基於藉由位置檢測裝置1所檢測到的基板9上的複數個標記93的位置，對基板9照射光線並進行圖案的描繪。如上所述，在位置檢測裝置1中能縮短複數個標記93的位置檢測所需的時間。因此，亦能縮短描繪系統7中的圖案的描繪所需的時間。

用以檢測基板9上的標記93的位置之上述位置檢測方法係具備下述步驟：一邊將基板9於與上表面91平行的方向相對於線列式攝影機(在上述例子中為頭31)相對性地移動，一邊藉由該線列式攝影機取得上表面圖像，該上表面圖像為基板9的上表面91的圖像(步驟S11)；以及在該上表面圖像中檢測設置於基板9的上表面91上之複數個標記93的位置(步驟S12)。步驟S12係具備下述步驟：基於複數個標記93的設計資訊求出上表面圖像中的複數個標記93的設計位置930(步驟S21)；將以各個標記93的設計位置930作為中心之預定的大小的抽出區域82設定至上表面圖像上，並將抽出區域82的圖像作為部分圖像83從上表面圖像抽出(步驟S22)；在與各個標記93對應的部分圖像83中探索標記93(步驟S23)；以及基於在步驟23中所檢測到的標記93的位置，針對各個標記93求出基板9上的標記93的位置(步驟S25)。藉此，如上所述能縮短基板9上的複數個標記93的位置檢測所需的時間。

如上所述，該位置檢測方法係在於步驟23中未檢測到標記93之情形中，進一步具備下述步驟：在步驟25之前，放大與該標記93對應的抽出區域82並從上表面圖像抽出新的部分圖像83(步驟S26)；以及在該新的部分圖像83中探索標記93(步驟S27)。藉此，如上所述，即使在標記93從最初所設定的抽出區域82偏移之情形中，亦能自動地再次探索並檢測標記93。此外，與使用操縱桿等手動地再次探索標記93之情形相比，能加速標記93的位置檢測。

在上述位置檢測裝置1、描繪系統7以及位置檢測方法中能夠進行各種變更。

例如，在位置檢測裝置1中，只要頭31相對於台21相對性地移動，則能夠採用各種構造作為台移動機構22。例如，亦可固定台21而讓頭31移動。或者，頭31以及台21雙方亦可移動。在描繪裝置4中亦同樣。

上述線列式攝影機並未限定於TDI攝影機，亦可為例如僅具備一列的元件列的線列式攝影機。即使在此種情形中，亦與上述略同樣地能維持複數個標記93的位置檢測的精度並加速該位置檢測。

步驟S26中的抽出區域82的放大並不一定需要以設計位置930作為中心來進行，亦可藉由各種方法來進行。例如，亦可將抽出區域82的一個頂點作為基準點，並在縱方向以及橫方向中從該基準點離開的方向放大抽出區域82。此外，亦可省略步驟S26、S27。

上述標記93並不一定需要為對準處理專用的對準標記，亦可為預先設置於基板9上的貫通孔或者配線等的一部分，亦可為基板9上的晶片。

上述基板9並未限定於印刷配線基板。在位置檢測裝置1中例如亦可進行設置於半導體基板、液晶顯示裝置或者電漿顯示裝置等之平板(flat-panel)顯示裝置用的玻璃基板、光罩(photomask)用的玻璃基板、太陽電池面板用的基板等之標記的位置檢測。

位置檢測裝置1並不一定需要在描繪系統7中被利用，例如亦可與描繪裝置4以外的各種裝置(例如步進器(stepper)式曝光裝置或者晶片貼片機(chip mounter))組合來利用。此外，位置檢測裝置1亦可不與其他裝置組合而是單獨地使用。

上述實施形態以及各變化例中的構成只要相互未矛盾則亦可適當地組合。

雖然已經詳細地描繪並說明本發明，然而這些說明是例示性的而非是限定性的。因此，只要未逸離本發明的範圍，則能夠認為有多種變化以及態樣。

1:位置檢測裝置 4:描繪裝置 3,6:拍攝部 7:描繪系統 9:基板 10:控制部 21,51:台 22,52:台移動機構 23,53:第一移動機構 24,54:第二移動機構 30,60:頭支撐部 31,61:頭 32:拍攝感測器 33:光學系統 40:控制部 71:搬運機器人 81:單位圖像 82:抽出區域 83:部分圖像 91:(基板的)上表面 93:標記 94:基板要素 95:單位區域 100:電腦 101:處理器 102:記憶體 103:輸入輸出部 104:匯流排 105:鍵盤 106:滑鼠 107:顯示器 111:記憶部 112:拍攝控制部 113:檢測部 114:部分圖像抽出部 115:標記探索部 116:位置運算部 930:設計位置

[圖1]為示意性地顯示實施形態之一的描繪系統的構成之圖。 [圖2]為位置檢測裝置的立體圖。 [圖3]為基板的俯視圖。 [圖4]為顯示控制部所具備的電腦的構成之圖。 [圖5]為顯示控制部的功能之方塊圖。 [圖6]為顯示標記的位置檢測的流程之圖。 [圖7]為顯示標記的位置檢測的流程之圖。 [圖8]為顯示單位圖像的一部分之圖。 [圖9]為顯示部分圖像之圖。 [圖10]為顯示部分圖像之圖。 [圖11]為顯示單位圖像的一部分之圖。 [圖12]為顯示部分圖像之圖。 [圖13]為顯示單位圖像的一部分之圖。 [圖14]為顯示部分圖像之圖。 [圖15]為顯示標記的位置檢測的流程之圖。 [圖16]為描繪裝置的立體圖。

10:控制部

22:台移動機構

31:頭

111:記憶部

112:拍攝控制部

113:檢測部

114:部分圖像抽出部

115:標記探索部

116:位置運算部

Claims (15)

1. 一種位置檢測裝置，係用以檢測基板上的標記的位置，並具備： 台，係保持基板； 拍攝部，係藉由線列式攝影機拍攝前述基板的上表面； 移動機構，係將前述台於與前述基板的前述上表面平行的方向相對於前述線列式攝影機相對性地移動； 拍攝控制部，係控制前述線列式攝影機以及前述移動機構，藉此取得上表面圖像，前述上表面圖像為前述基板的前述上表面的圖像；以及 檢測部，係在前述上表面圖像中檢測設置於前述基板的前述上表面上之複數個標記的位置； 前述檢測部係具備： 部分圖像抽出部，係基於複數個前述標記的設計資訊求出前述上表面圖像中的複數個前述標記的設計位置，將以各個前述標記的前述設計位置作為中心之預定的大小的抽出區域設定至前述上表面圖像上，並將前述抽出區域的圖像作為部分圖像從前述上表面圖像抽出； 標記探索部，係在與各個前述標記對應的前述部分圖像中探索標記；以及 位置運算部，係基於在前述部分圖像中所檢測到的前述標記的位置，針對各個前述標記求出前述基板上的前述標記的位置。
2. 如請求項1所記載之位置檢測裝置，其中在於前述部分圖像中未檢測到前述標記之情形中，前述部分圖像抽出部係放大前述抽出區域並抽出新的部分圖像； 前述標記探索部係在前述新的部分圖像中探索前述標記。
3. 如請求項2所記載之位置檢測裝置，其中前述部分圖像抽出部所為的前述抽出區域的放大係以前述設計位置作為中心來進行。
4. 如請求項3所記載之位置檢測裝置，其中前述部分圖像抽出部所為的前述抽出區域的放大率為5%以上至40%以下。
5. 如請求項2所記載之位置檢測裝置，其中在即使反復預定次前述部分圖像抽出部所為的前述新的部分圖像的抽出以及前述標記探索部所為的前述新的部分圖像中的前述標記的探索仍然無法在前述新的部分圖像中檢測前述標記之情形中，對前述標記賦予錯誤碼並結束前述標記的探索。
6. 如請求項1至5中任一項所記載之位置檢測裝置，其中在前述基板的前述上表面中設定有複數個單位區域，複數個前述單位區域係於與和前述線列式攝影機的長度方向對應的方向垂直地延伸； 與前述線列式攝影機所為的一個單位區域的圖像取得並行地藉由前述檢測部進行圖像取得完畢的其他的單位區域中的標記的檢測。
7. 如請求項1至5中任一項所記載之位置檢測裝置，其中前述線列式攝影機為時間延遲積分攝影機。
8. 一種描繪系統，係具備： 如請求項1至7中任一項所記載之位置檢測裝置；以及 描繪裝置，係基於藉由前述位置檢測裝置所檢測到的前述基板上的複數個前述標記的位置，對前述基板照射光線並進行圖案的描繪。
9. 一種位置檢測方法，係用以檢測基板上的標記的位置，並具備： 步驟a，係一邊將基板於與上表面平行的方向相對於線列式攝影機相對性地移動，一邊藉由前述線列式攝影機取得上表面圖像，前述上表面圖像為前述基板的前述上表面的圖像；以及 步驟b，係在前述上表面圖像中檢測設置於前述基板的前述上表面上之複數個標記的位置； 前述步驟b係具備： 步驟b1，係基於複數個前述標記的設計資訊求出前述上表面圖像中的複數個前述標記的設計位置； 步驟b2，係將以各個前述標記的前述設計位置作為中心之預定的大小的抽出區域設定至前述上表面圖像上，並將前述抽出區域的圖像作為部分圖像從前述上表面圖像抽出； 步驟b3，係在與各個前述標記對應的前述部分圖像中探索標記；以及 步驟b4，係基於在前述步驟b3中所檢測到的前述標記的位置，針對各個前述標記求出前述基板上的前述標記的位置。
10. 如請求項9所記載之位置檢測方法，其中前述步驟b係在於前述步驟b3中未檢測到前述標記之情形中，進一步具備： 步驟b5，係在前述步驟b4之前，放大與前述標記對應的前述抽出區域並從前述上表面圖像抽出新的部分圖像；以及 步驟b6，係在前述新的部分圖像中探索前述標記。
11. 如請求項10所記載之位置檢測方法，其中前述步驟b5中的前述抽出區域的放大係以前述設計位置作為中心來進行。
12. 如請求項11所記載之位置檢測方法，其中在前述步驟b5中的前述抽出區域的放大率為5%以上至40%以下。
13. 如請求項10所記載之位置檢測方法，其中在即使反復預定次前述步驟b5以及前述步驟b6後仍然無法在前述新的部分圖像中檢測前述標記之情形中，對前述標記賦予錯誤碼並結束前述標記的探索。
14. 如請求項9至13中任一項所記載之位置檢測方法，其中在前述基板的前述上表面中設定有複數個單位區域，複數個前述單位區域係於與和前述線列式攝影機的長度方向對應的方向垂直地延伸； 與前述步驟a所含有的一個單位區域的圖像取得並行地進行前述步驟b所含有的圖像取得完畢的其他的單位區域中的標記的檢測。
15. 如請求項9至13中任一項所記載之位置檢測方法，其中前述線列式攝影機為時間延遲積分攝影機。

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