JP5681080B2

JP5681080B2 - Mark detection method

Info

Publication number: JP5681080B2
Application number: JP2011225521A
Authority: JP
Inventors: 匡弘米谷; 卓彦上田
Original assignee: 株式会社大日本科研
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2031-10-13
Also published as: JP2013088836A

Description

この発明は、マークを含む二次元画像からマークのエッジを検出するマーク検出方法に関する。 The present invention relates to a mark detection method for detecting an edge of a mark from a two-dimensional image including the mark.

マークのエッジを検出する手法の一つとして、微分処理がある。ここで、微分とは、画像処理における端縁部分の抽出の手法であり、特定の画像に関し、互いに隣接する画素間、あるいは、一定間隔だけ離れた画素間の輝度の差分をとることである。また、直線状に延びるマークのエッジを検出するときには、射影加算が利用される。ここで、射影加算とは、特定の画像に対して一方向に値を加算することである。そして、取り込み画像に対してフィルタ等を利用して平滑化を実行することにより、ゴミの画像等のノイズを除去するようにしている（非特許文献1参照）。 One technique for detecting the edge of a mark is differential processing. Here, differentiation is a technique for extracting an edge portion in image processing, and is to take a luminance difference between pixels adjacent to each other or between pixels separated by a certain interval with respect to a specific image. When detecting the edge of a mark extending in a straight line, projective addition is used. Here, projection addition is adding a value in one direction to a specific image. Then, noise such as a dust image is removed by performing smoothing on the captured image using a filter or the like (see Non-Patent Document 1).

２０００年１０月１２日シュプリンガー・フェアラーク東京株式会社発行、ＦＥＳＴＰｒｏｊｅｃｔ編集委員会編「実践画像処理」第６２乃至６９頁October 12, 2000 Published by Springer Fairlark Tokyo, edited by FEST Project Editorial Board, “Practical Image Processing”, pages 62-69

従来のマーク検出方法によれば、コントラストの低いマークの近傍にコントラストの高いノイズが存在した場合、マークを正確に認識できないという問題が生じている。 According to the conventional mark detection method, there is a problem that the mark cannot be accurately recognized when noise with high contrast exists in the vicinity of the mark with low contrast.

図５は、Ｙ方向に延びる直線状のマーク１０１とノイズ１０２とを含む二次元画像をＸ方向に微分した後、Ｙ方向に単純に射影加算した結果を模式的に示す説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the result of simply performing projection addition in the Y direction after differentiating the two-dimensional image including the linear mark 101 extending in the Y direction and the noise 102 in the X direction.

ここで、上述したように、微分とは、互いに隣接する画素間、あるいは、一定間隔だけ離れた画素間の輝度の差分をとることであり、図５に示すマーク１０１についてＸ方向に微分するとは、Ｙ方向の各位置において、Ｘ方向に隣り合う画素間、あるいは、一定間隔だけ離れた画素間で輝度の差分をとることである。また、射影加算するとは、一方向に値を加算することであり、図５に示すマーク１０１について微分後に射影加算するとは、Ｘ方向の微分値をＹ方向に沿って加算することである。 Here, as described above, differentiation means taking a difference in luminance between adjacent pixels or between pixels separated by a fixed interval. What is differentiating the mark 101 shown in FIG. 5 in the X direction? In each position in the Y direction, a difference in luminance is taken between pixels adjacent in the X direction or between pixels separated by a fixed interval. Projective addition means adding a value in one direction, and projecting addition after differentiation for the mark 101 shown in FIG. 5 means adding a differential value in the X direction along the Y direction.

図５に示すように、二次元画像中に検出したい直線状のマーク１０１とともにゴミの画像等のノイズ１０２が存在した場合において、この二次元画像をＸ方向に微分した後、Ｙ方向に射影加算した場合には、ノイズ１０２を示すピークＰ１と、直線状のマーク１０１のエッジを示す一対のピークＰ２およびＰ３を有する波形を得ることができる。このとき、直線状のマーク１０１のコントラストが低く、ノイズ１０２のコントラストが高い場合には、ノイズ１０２を示すピークＰ１と、直線状のマーク１０１のエッジを示す一対のピークＰ２およびＰ３とが同程度、あるいは、ノイズ１０２を示すピーク値Ｐ１の方が大きくなり、直線状のマーク１０１のエッジを特定することが困難であるという問題が生ずる。 As shown in FIG. 5, when noise 102 such as a dust image is present together with a linear mark 101 to be detected in a two-dimensional image, the two-dimensional image is differentiated in the X direction and then projected and added in the Y direction. In this case, a waveform having a peak P1 indicating the noise 102 and a pair of peaks P2 and P3 indicating the edge of the linear mark 101 can be obtained. At this time, when the contrast of the linear mark 101 is low and the contrast of the noise 102 is high, the peak P1 indicating the noise 102 and the pair of peaks P2 and P3 indicating the edge of the linear mark 101 are approximately the same. Alternatively, the peak value P1 indicating the noise 102 becomes larger, which causes a problem that it is difficult to specify the edge of the linear mark 101.

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、検出対象であるマークのエッジを正確に検出することが可能なマーク検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a mark detection method capable of accurately detecting the edge of a mark to be detected.

請求項１に記載の発明は、マークを含む二次元画像を、Ｘ方向に微分した後、Ｙ方向に射影加算することにより、マークのエッジを検出するマーク検出方法において、前記射影加算時における前記Ｙ方向に存在するエッジの数を、Ｘ方向の領域毎に検出するエッジ数検出工程と、前記射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を、前記エッジ数検出工程で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数により補正する加算値補正工程と、前記加算値補正工程により補正した前記射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値に基づいて前記マークのエッジを検出するエッジ検出工程とを備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a mark detection method for detecting an edge of a mark by differentiating a two-dimensional image including the mark in the X direction and then performing projective addition in the Y direction. An edge number detection step for detecting the number of edges existing in the Y direction for each region in the X direction, and an addition value for each region in the X direction after the projection addition is performed in the X direction detected in the edge number detection step. An addition value correcting step for correcting by the number of edges for each region; and an edge detecting step for detecting the edge of the mark based on the added value for each region in the X direction after the projection addition corrected by the additional value correcting step. It is provided with.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記マークは、Ｙ方向に延びる直線状のマークである。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the mark is a linear mark extending in the Y direction.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記加算値補正工程においては、前記エッジ数検出工程で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数が設定値以下のときに、前記射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を減少させる。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein, in the addition value correction step, the number of edges for each region in the X direction detected in the edge number detection step is equal to or less than a set value. The addition value for each region in the X direction after the projection addition is decreased.

請求項１に記載の発明によれば、必要なマークを他の情報と区別して、正確に検出することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to accurately detect necessary marks by distinguishing them from other information.

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、直線状のマークとともにコントラストの高いノイズが存在した場合においても、ノイズの影響を防止して直線状のマークを正確に検出することが可能となる。 According to the second and third aspects of the invention, even when high-contrast noise is present together with the linear mark, it is possible to accurately detect the linear mark while preventing the influence of noise. It becomes.

この発明を適用する露光装置１００を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an exposure apparatus 100 to which the present invention is applied. 基板２の移動機構を、カメラ１５とともに模式的に示す概要図である。3 is a schematic diagram schematically showing a moving mechanism of a substrate 2 together with a camera 15. FIG. この発明に係るマーク検出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the mark detection method concerning this invention. Ｙ方向に延びる直線状のマーク１０１とノイズ１０２とを含む二次元画像に対してこの発明を適用した結果を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the result of applying this invention with respect to the two-dimensional image containing the linear mark 101 extended in a Y direction, and the noise 102. FIG. Ｙ方向に延びる直線状のマーク１０１とノイズ１０２とを含む二次元画像をＸ方向に微分した後、Ｙ方向に単純に射影加算した結果を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the result of having carried out the projection addition simply in the Y direction after differentiating the two-dimensional image containing the linear mark 101 extended in the Y direction and the noise 102 to the X direction.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明を適用する露光装置の構成について説明する。図１は、この発明を適用する露光装置１００を模式的に示す斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of an exposure apparatus to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exposure apparatus 100 to which the present invention is applied.

この露光装置１００は、半導体ウエハ等の基板２に対して、マスク３のパターンを露光するためのものであり、超高圧水銀灯等の光源４と、集光ミラー５と、ダイクロイックミラー６と、フライアイレンズ（複合レンズ）７と、コリメートミラー１とを備える。 The exposure apparatus 100 is for exposing a pattern of a mask 3 onto a substrate 2 such as a semiconductor wafer, and includes a light source 4 such as an ultrahigh pressure mercury lamp, a condenser mirror 5, a dichroic mirror 6, and a fly. An eye lens (compound lens) 7 and a collimator mirror 1 are provided.

この露光装置１００においては、光源４から出射された光は、集光ミラー５により集光されてダイクロイックミラー６に入射する。ダイクロイックミラー６においては、そこに入射した光のうち、露光に必要な波長の光のみがフライアイレンズ７に向けて反射される。そして、フライアイレンズ７を通過した光は、コリメートミラー１によりコリメートされて平行光となり、マスク３を介して基板２に照射される。このとき、マスク３および基板２は、フライアイレンズ７を通過した光が互いに重畳する領域に配置されており、均一な照度分布によりパターン露光を実行することが可能となる。 In this exposure apparatus 100, the light emitted from the light source 4 is collected by the condenser mirror 5 and enters the dichroic mirror 6. In the dichroic mirror 6, only light having a wavelength necessary for exposure is reflected toward the fly-eye lens 7 out of the light incident thereon. The light that has passed through the fly-eye lens 7 is collimated by the collimator mirror 1 to become parallel light, and is irradiated onto the substrate 2 through the mask 3. At this time, the mask 3 and the substrate 2 are arranged in a region where the light that has passed through the fly-eye lens 7 overlaps with each other, and pattern exposure can be performed with a uniform illuminance distribution.

図２は、基板２の移動機構を、カメラ１５とともに模式的に示す概要図である。 FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the moving mechanism of the substrate 2 together with the camera 15.

基板２は、支持部材１３により支持されている。この支持部材１３は、移動機構１４により、Ｘ、Ｙ、θ方向に移動可能となっている。そして、支持部材１３により支持された基板２の画像は、カメラ１５により撮像される。このような基板２には、アライメントマークやスクライブラインが形成されている。この露光装置１００においては、アライメントマークやスクライブラインを検出することにより基板２の位置決めを実行している。このため、基板２に形成されたマークとしてのアライメントマークまたはスクライブラインを、ノイズの影響を受けることなく正確に検出する必要がある。 The substrate 2 is supported by a support member 13. The support member 13 can be moved in the X, Y, and θ directions by the moving mechanism 14. The image of the substrate 2 supported by the support member 13 is captured by the camera 15. Such a substrate 2 is formed with alignment marks and scribe lines. In this exposure apparatus 100, the substrate 2 is positioned by detecting alignment marks and scribe lines. Therefore, it is necessary to accurately detect alignment marks or scribe lines as marks formed on the substrate 2 without being affected by noise.

次に、この発明に係るマーク検出方法について説明する。図３は、この発明に係るマーク検出方法を示すフローチャートである。また、図４は、Ｙ方向に延びる直線状のマーク１０１とノイズ１０２とを含む二次元画像に対してこの発明を適用した結果を模式的に示す説明図である。 Next, a mark detection method according to the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a mark detection method according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a result of applying the present invention to a two-dimensional image including a linear mark 101 extending in the Y direction and noise 102.

直線状のマーク１０１を検出するときには、最初に、マーク１０１を含む二次元画像をＸ方向に微分する（ステップＳ１）。そして、この微分の結果をＹ方向に射影加算する（ステップＳ２）。ここでＸ方向およびＹ方向とは、基板２の主面に対して設定された互いに直交する二方向を指す。この方向は、露光装置１００等に対して適宜設定される方向である。 When detecting the linear mark 101, first, the two-dimensional image including the mark 101 is differentiated in the X direction (step S1). Then, the result of this differentiation is projected and added in the Y direction (step S2). Here, the X direction and the Y direction indicate two directions orthogonal to each other set with respect to the main surface of the substrate 2. This direction is a direction appropriately set for the exposure apparatus 100 and the like.

このとき、二次元画像中に検出したい直線状のマーク１０１とともにゴミの画像等のノイズ１０２が存在した場合において、この二次元画像をＸ方向に微分した後、Ｙ方向に単純に射影加算した場合には、図５に示す場合と同様、ノイズ１０２を示すピークＰ１と、直線状のマーク１０１のエッジを示す一対のピークＰ２およびＰ３を有する波形とが認識される。このとき、直線状のマーク１０１のコントラストが低く、ノイズ１０２のコントラストが高い場合には、ノイズ１０２を示すピークＰ１と、直線状のマーク１０１のエッジを示す一対のピークＰ２およびＰ３とが同程度、あるいは、ノイズ１０２を示すピーク値Ｐ１の方が大きくなり、直線状のマーク１０１のエッジを特定することが困難となる。 At this time, when noise 102 such as a dust image is present together with the linear mark 101 to be detected in the two-dimensional image, after the two-dimensional image is differentiated in the X direction, the projection is simply added in the Y direction. As in the case shown in FIG. 5, a peak P1 indicating the noise 102 and a waveform having a pair of peaks P2 and P3 indicating the edge of the linear mark 101 are recognized. At this time, when the contrast of the linear mark 101 is low and the contrast of the noise 102 is high, the peak P1 indicating the noise 102 and the pair of peaks P2 and P3 indicating the edge of the linear mark 101 are approximately the same. Alternatively, the peak value P1 indicating the noise 102 becomes larger, and it becomes difficult to specify the edge of the linear mark 101.

このため、この発明に係るマーク検出方法においては、Ｙ方向の射影加算を実行したときのエッジ数を検出する（ステップＳ３）。すなわち、Ｙ方向における所定の距離毎に、Ｘ方向の微分時に微分値が一定以上となったエッジの数を数える。そして、射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を、このエッジ数検出工程で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数により補正する加算値補正工程を実行する（ステップＳ４）。 For this reason, in the mark detection method according to the present invention, the number of edges when the projection addition in the Y direction is executed is detected (step S3). That is, for each predetermined distance in the Y direction, the number of edges whose differential value is equal to or greater than a certain value during differentiation in the X direction is counted. Then, an addition value correction step of correcting the addition value for each region in the X direction after the projection addition by the number of edges for each region in the X direction detected in the edge number detection step is executed (step S4).

より具体的には、この加算値補正工程においては、エッジ数検出工程（ステップＳ３）で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数が設定値以下のときに、射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を減少させる。図４に示す実施形態の場合においては、直線状のマーク１０１はＹ方向の領域においてエッジ数が多いのに対して、ノイズ１０２はＹ方向の領域においてエッジ数が少なくなる。このため、エッジの数が設定値以下のときに、射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を減少させる処理を行った場合には、図４に示すように、ノイズ１０２を示すピークＰ１は、直線状のマーク１０１のエッジを示す一対のピークＰ２およびＰ３よりも小さな値となる。なお、エッジの数が設定値以下のときに、射影加算後の加算値をゼロとなるまで減少させるようにしてもよい。 More specifically, in the addition value correction step, the region in the X direction after the projection addition is performed when the number of edges for each region in the X direction detected in the edge number detection step (step S3) is equal to or less than the set value. Decrease each additional value. In the case of the embodiment shown in FIG. 4, the linear mark 101 has a large number of edges in the Y direction area, whereas the noise 102 has a small number of edges in the Y direction area. For this reason, when the number of edges is equal to or less than the set value and the process of reducing the addition value for each region in the X direction after the projection addition is performed, as shown in FIG. Is a value smaller than the pair of peaks P2 and P3 indicating the edge of the linear mark 101. Note that when the number of edges is equal to or less than the set value, the added value after the projection addition may be decreased until it becomes zero.

ここで、上記設定値は、検出したいマークの長さや予想されるノイズ１０２の大きさ等に基づいて、予め設定しておく。 Here, the set value is set in advance based on the length of the mark to be detected, the expected size of the noise 102, and the like.

そして、直線状のマーク１０１のエッジを検出する（ステップＳ５）。この場合には、直線状のマーク１０１のコントラストが低くノイズ１０２のコントラストが高い場合であっても、加算値補正工程（ステップＳ４）においてノイズ１０２を示すピーク値を小さくする処理がなされていることから、エッジ検出時の閾値を適切に設定することにより、ノイズ１０２の影響を受けることなく、直線状のマーク１０１のエッジを検出することができる。 Then, the edge of the linear mark 101 is detected (step S5). In this case, even when the contrast of the linear mark 101 is low and the contrast of the noise 102 is high, the peak value indicating the noise 102 is reduced in the addition value correction step (step S4). Thus, by appropriately setting the threshold value at the time of edge detection, the edge of the linear mark 101 can be detected without being affected by the noise 102.

なお、上述した実施形態においては、エッジ数検出工程で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数が設定値以下のときに、射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を減少させる処理を行っているが、直線状のマークとともに存在する微小な欠陥等を検出するためには、エッジ数検出工程で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数が設定値以上のときに、射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を減少させる処理を行ってもよい。このような構成を採用した場合においては、直線状のマークによるエッジを示すピーク値を小さなものとして、微小な欠陥等を容易に検出することが可能となる。 In the above-described embodiment, when the number of edges for each region in the X direction detected in the edge number detection step is equal to or less than a set value, the process of reducing the added value for each region in the X direction after projective addition is performed. In order to detect minute defects and the like that exist with a linear mark, after the projection addition is performed when the number of edges for each region in the X direction detected in the edge number detection step is equal to or larger than a set value. The process of decreasing the added value for each region in the X direction may be performed. In the case of adopting such a configuration, it is possible to easily detect a minute defect or the like by setting a peak value indicating an edge by a linear mark to be small.

１コリメートミラー
２基板
３マスク
４光源
５集光ミラー
６ダイクロイックミラー
７フライアイレンズ
１３支持部材
１４移動機構
１５カメラ
１００露光装置
１０１マーク
１０２ノイズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Collimating mirror 2 Board | substrate 3 Mask 4 Light source 5 Condensing mirror 6 Dichroic mirror 7 Fly eye lens 13 Support member 14 Moving mechanism 15 Camera 100 Exposure apparatus 101 Mark 102 Noise

Claims

マークを含む二次元画像を、Ｘ方向に微分した後、Ｙ方向に射影加算することにより、マークのエッジを検出するマーク検出方法において、
前記射影加算時における前記Ｙ方向に存在するエッジの数を、Ｘ方向の領域毎に検出するエッジ数検出工程と、
前記射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を、前記エッジ数検出工程で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数により補正する加算値補正工程と、
前記加算値補正工程により補正した前記射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値に基づいて前記マークのエッジを検出するエッジ検出工程と、
を備えたことを特徴とするマーク検出方法。 In the mark detection method for detecting the edge of the mark by differentiating the two-dimensional image including the mark in the X direction and then performing projective addition in the Y direction,
An edge number detection step of detecting the number of edges existing in the Y direction at the time of the projection addition for each region in the X direction;
An addition value correction step of correcting the addition value for each region in the X direction after the projection addition by the number of edges for each region in the X direction detected in the edge number detection step;
An edge detection step of detecting an edge of the mark based on an addition value for each region in the X direction after the projection addition corrected by the addition value correction step;
A mark detection method comprising:

請求項１に記載のマーク検出方法において、
前記マークは、Ｙ方向に延びる直線状のマークであるマーク検出方法。 The mark detection method according to claim 1,
The mark detection method, wherein the mark is a linear mark extending in the Y direction.

請求項２に記載のマーク検出方法において、
前記加算値補正工程においては、前記エッジ数検出工程で検出したＸ方向の領域毎のエッジの数が設定値以下のときに、前記射影加算後のＸ方向の領域毎の加算値を減少させるマーク検出方法。
The mark detection method according to claim 2,
In the added value correcting step, a mark for reducing the added value for each area in the X direction after the projection addition when the number of edges in the X direction area detected in the edge number detecting step is equal to or less than a set value. Detection method.