JPS6062118A - Detector for position - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To detect the position of a mark in a short time by each adding the density data of a TV picture in the X direction and the Y direction and detecting the direction of displacement of a relative position with a pattern for detecting positions on the basis of the data. CONSTITUTION:A wafer is held at a predetermined position, and moved up to a position where an alignment mark on the wafer enters in the visual field of an objective for pre-aligning a TV. The mark is detected by a pickup tube. A detected video signal is digitized 32, outputted to an addition block Y in the Y direction and an addition block X in the X direction, each added by adders 34, 38, and each made to be contained in a Y integrating memory 36 and an X integrating memory 40. When a fixed number of frames are added completely, the accesses of the memories 36 and 40 are executed, and read data are read to a microprocessor through a data bus 44. The microprocessor detects the direction of relative positional displacement with a pattern for detecting positions on the basis of integrated picture density data at a plurality of positions, and moves the wafer in the detecting direction.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は被検物体のパターンの位置を検出するための装
置に関し、殊に半導体焼付工程でウェハー或はマスク（
又はレチクル）を位置合せする場合、テレビカメラ或は
Ｃ，ＣＤ等の撮像手段で撮像して得た画像信号からパタ
ーン位置を正確に検知するための装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an apparatus for detecting the position of a pattern on an object to be inspected, and in particular to a device for detecting the position of a pattern on an object to be inspected.
The present invention relates to an apparatus for accurately detecting a pattern position from an image signal obtained by imaging with a television camera or an imaging means such as a C or CD when aligning a reticle (or a reticle).

〔従来技術〕[Prior art]

アライメント・マークが撮像手段の撮像視野内にない場
合、アライメント・マークを有する物体あるいは撮像手
段を移動させマークを模索する過程が必要であるが、従
来この様な場合Ｘ座標及びＹ座標同時に検知できるまで
模索動作をくり返し行ってきた。しかしながら、上述の
様な模索動作はマークの存在方向とは独立に行われてい
るためマークを検知するのに時間がかかると言う欠点が
あった。If the alignment mark is not within the imaging field of view of the imaging means, it is necessary to move the object with the alignment mark or the imaging means to search for the mark. Conventionally, in such cases, the X and Y coordinates can be detected simultaneously. I repeated the groping motion. However, since the above-mentioned groping operation is performed independently of the direction in which the mark exists, there is a drawback that it takes time to detect the mark.

〔目的〕〔the purpose〕

本発明は上記欠点に鑑み提案されたものであり、アライ
メントマークの中心が撮像手段の視野内になくアライメ
ントマークの位置が検出できないときでも、物体または
撮像手段の移動すべき方向を確実に検知することにより
、短時間内のマーク位置の検出を可能とする位置検出装
置の提供を目的とする。The present invention has been proposed in view of the above-mentioned drawbacks, and even when the center of the alignment mark is not within the field of view of the imaging means and the position of the alignment mark cannot be detected, the direction in which the object or the imaging means should move is reliably detected. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a position detection device that can detect a mark position within a short time.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず外観を描いた第１図で全体の構成を概説する。First, we will outline the overall configuration using Figure 1, which depicts the exterior.

１は集積回路パターンを具えたマスクで、他のマスクセ
ツテングマークやファイン・アライメントマークを具え
るものとする。２はマスク・チャックで、マスク１を保
持してマスク１を平面内並びに回転方向に移動させる。Reference numeral 1 denotes a mask having an integrated circuit pattern, and other mask setting marks and fine alignment marks. Reference numeral 2 denotes a mask chuck that holds the mask 1 and moves the mask 1 in a plane and in a rotational direction.

３は縮小投影レンズ、４は感光層を具えるウェハーで、
ファイン・アライメントマークとブリ・アライメントマ
ークを具えるものとする。５はウェハー・ステージであ
る。3 is a reduction projection lens, 4 is a wafer provided with a photosensitive layer,
It shall be equipped with a fine alignment mark and a final alignment mark. 5 is a wafer stage.

ウェハー・ステージ５はウェハー４を保持してそれを平
面内並びに回転方向に移動させるものであり、またウェ
ハー焼付位置（投影府内）とテレビ・プリアライメント
位置間を移動する。６は、テレビ・プリアライメント用
検知装置の対物レンズ、７は撮像管又は固体撮像素子、
８は映像観察用のテレビ受像器である。９は双眼ユニッ
トで、投影レンズ３を介してウェハー４の表面を観察す
るために役立つ。１０は、光源１０ａを発し、たマスク
照明光を収束させるための照明光学系並びにファイン・
アライメント用の検知装置を収容する上部ユニットであ
る。The wafer stage 5 holds the wafer 4 and moves it in a plane and rotationally, and also moves between the wafer printing position (inside the projection area) and the television pre-alignment position. 6 is an objective lens of a detection device for television pre-alignment; 7 is an image pickup tube or solid-state image sensor;
8 is a television receiver for viewing images. A binocular unit 9 is useful for observing the surface of the wafer 4 through the projection lens 3. Reference numeral 10 denotes an illumination optical system and a fine optical system for converging the mask illumination light emitted from the light source 10a.
This is an upper unit that houses a detection device for alignment.

ウェハー令ステージ５は、図示しないウェハ一般送手段
により搬送されたウエノ・−を所定の位置で保持し、ま
ず、テレビ・プリアライメント用対物レンズ６の視野内
にウェハー上のアライメントマークが入る位置まで移動
する。この時の位置精度は機械的なプリアライメント精
度によるものであり、対物レンズ６の視野はおよそ直径
１ｔｒｂｘ〜２關程度である。この視野内のアライメン
ト・マークは撮像管７で検知され、テレビ・プリアライ
メント用の光学系内に設けられたテレビ・プリアライメ
ント用基準マーク（後述）を基準として、そこからのア
ライメント・マークの座標位置が検出される。一方、投
影光学系のオートアライメント用検知位置と前述のテレ
ビ・プリアライメント用基準マークの位置はあらかじめ
設定されているのでこの２点の位置と、テレビ・プリア
ライメントマークの座標位置からオートアライメント位
置へのウェハー・ステージ５の送り込み量が決められる
。The wafer preparation stage 5 holds the wafer transported by a general wafer transport means (not shown) at a predetermined position, and first moves the wafer to a position where the alignment mark on the wafer is within the field of view of the objective lens 6 for television pre-alignment. Moving. The positional accuracy at this time is based on mechanical pre-alignment accuracy, and the field of view of the objective lens 6 is about 1 to 2 steps in diameter. The alignment mark within this field of view is detected by the image pickup tube 7, and the coordinates of the alignment mark from there are detected with reference to a reference mark for TV pre-alignment (described later) provided in the optical system for TV pre-alignment. The position is detected. On the other hand, since the detection position for auto-alignment of the projection optical system and the position of the reference mark for TV pre-alignment mentioned above are set in advance, the auto-alignment position can be determined from these two points and the coordinate position of the TV pre-alignment mark. The feeding amount of the wafer stage 5 is determined.

テレビ・プリアライメントの位置検出精度は±５μ以下
であり、テレビ・プリアライメント位置からファイン・
アライメント位置までのウエノ・−ステージの移動で発
生する誤差を考慮に入れても、±１０μ程度である。従
ってファインアライメントは約±１０μの範囲で行えば
よく、これは従来のファインアライメントの視野範囲の
１／１００以下の範囲であり、ファインアライメントが
従来より高速で行えることになる。The position detection accuracy of TV pre-alignment is less than ±5μ, and fine detection is possible from the TV pre-alignment position.
Even if the error caused by the movement of the Ueno stage to the alignment position is taken into account, the error is approximately ±10 μ. Therefore, fine alignment can be performed within a range of approximately ±10 μ, which is less than 1/100 of the field of view of conventional fine alignment, and fine alignment can be performed faster than conventional fine alignment.

第２図はテレビ・プリアライメント用検知装置の実施例
を示しており、図中の縮／］・投影レンズ３゜ウェハー
４．対物レンズ６、撮像管７は第１図と同一である。Fig. 2 shows an embodiment of the detection device for television pre-alignment, and shows a reduction in size in the figure, 3° projection lens, 3° wafer, 4. The objective lens 6 and image pickup tube 7 are the same as in FIG.

他方、１１は照明用光源で、例えばノ・ロゲンラ１３Ａ
と１３Ｂは交換的に着脱きれる明視野絞りと暗視野絞り
で、図では明視野絞り　１３Ａを光路中に装着している
。コンデンサーレンズ１２は光源１１を明視野絞り上に
結像する。１４は照明用リレーレンズ。１５は接合プリ
ズムで、接合プリズム１５は照明系の光軸と受光系の光
軸な共軸にする機能を持ち、内側反射面１５ａと半透過
反射面１５ｂを具える。ここで光源１１、コンデンサー
レンズ１２、明又は暗視野絞り１３Ａと１３８１照明リ
レーレンズ１４、接合プリズム１５、対物レンズ６は照
明系を構成し、対物レンズ６を射出した光束はウェハー
６上を落射照明する。On the other hand, 11 is a light source for illumination, for example, No. 13A.
and 13B are a bright field diaphragm and a dark field diaphragm that can be attached and removed interchangeably, and in the figure, bright field diaphragm 13A is installed in the optical path. A condenser lens 12 images the light source 11 onto a bright field aperture. 14 is a relay lens for lighting. Reference numeral 15 denotes a cemented prism. The cemented prism 15 has a function of making the optical axis of the illumination system coaxial with the optical axis of the light receiving system, and includes an inner reflective surface 15a and a semi-transparent reflective surface 15b. Here, the light source 11, condenser lens 12, bright or dark field diaphragm 13A, 1381 illumination relay lens 14, cemented prism 15, and objective lens 6 constitute an illumination system, and the light flux emitted from the objective lens 6 illuminates the wafer 6 by epi-illumination. do.

次に１６はリレーレンズ、１７は光路を折曲げる鏡、１
８はテレビ・プリアライメント用基準マークを有するガ
ラス板で、基準マークはいわば座標の原点を与える機能
を持つ、従ってプリアライメントマークはＸ座標の値と
Ｘ座標の値として検出されることになる。１９は撮像レ
ンズで、上に述べた接合レンズ１５．ｌ）Ｌ／−レンズ
１６、鏡１７、−Ｈシブ′１ｇＩ　Ｑ　但７色１ノ・ノ
イ１０ム１イ拳旦苺航り１−共に受光系を構成し、対物
レンズ６を通る光路は接合プリズムの内側反射面１５ａ
　で反射して半透過面１５ｂで反射し、再度内側反射面
１５ａで反射してリレーレンズ１６へ向う。ウェハー４
上のプリアライメントマーク像は基準マークを有するガ
ラス板１８上に形成された後、基準マーク像と共に撮像
管７の撮像面に結像する。Next, 16 is a relay lens, 17 is a mirror that bends the optical path, 1
Reference numeral 8 denotes a glass plate having a reference mark for television pre-alignment. The reference mark has a function of providing the origin of the coordinates, so to speak. Therefore, the pre-alignment mark is detected as the value of the X coordinate and the value of the X coordinate. Reference numeral 19 denotes an imaging lens, which is the cemented lens 15 described above. l) L/-lens 16, mirror 17, -H shift'1gI Q However, 7 colors 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 3, 3, 3, 4, 5, 7 colors, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, and 7 colors, respectively, constitute a light receiving system, and the optical path passing through objective lens 6 is a junction. Inner reflective surface 15a of prism
The light is reflected by the semi-transparent surface 15b, and is reflected again by the inner reflective surface 15a toward the relay lens 16. wafer 4
The upper pre-alignment mark image is formed on the glass plate 18 having the reference mark, and then is imaged on the imaging surface of the image pickup tube 7 together with the reference mark image.

他方、第３図（５）に例示したテレビ・プリアライメン
トマーク（従来例）はウェハーのスクライプライン中に
設けるのが望ましいが、ウェハー上の特定のチップパタ
ーンの位置に設り−ても良い。マークの包絡形状は長方
形であり、その辺は撮像管の走査方向とほぼ平行および
垂直になるように配列する。図示するように長方形状の
パターンを走査方向に４５°の傾きを持つ微小なバー状
突起の集合で構成し、この突起に直角な方向から照明光
が当る様に暗視野照明すれば極めて明瞭なパターン形状
を撮像できる。On the other hand, the television pre-alignment mark (conventional example) illustrated in FIG. 3(5) is preferably provided in the scribe line of the wafer, but may also be provided at a specific chip pattern position on the wafer. The envelope shape of the mark is a rectangle, and the sides are arranged so as to be substantially parallel and perpendicular to the scanning direction of the image pickup tube. As shown in the figure, a rectangular pattern is made up of a collection of minute bar-like protrusions tilted at 45° in the scanning direction, and if dark-field illumination is performed so that the illumination light hits the protrusions from a direction perpendicular to them, an extremely clear image can be obtained. Capable of capturing images of pattern shapes.

第２図へ戻ってプリアライメントマークの検知作用を述
べるが、検知したビデオ信号の電気処理については後述
する。照明用光源１１からの光束はコンデンサーレンズ
１２で収斂されて明視野絞り１３Ａ又は暗視野絞り１３
Ｂの開口を照明し、更に照明リレーレンズ１４を通過し
、接合プリズムの半透過面１５ｂを透過して反射面１５
ａで反射し、対物レンズ６を通ってウェハー４を照明す
る。Returning to FIG. 2, the detection action of the pre-alignment mark will be described, and the electrical processing of the detected video signal will be described later. The luminous flux from the illumination light source 11 is converged by a condenser lens 12 and is focused into a bright field diaphragm 13A or a dark field diaphragm 13.
It illuminates the aperture B, further passes through the illumination relay lens 14, passes through the semi-transparent surface 15b of the cemented prism, and illuminates the reflective surface 15.
a, and passes through the objective lens 6 to illuminate the wafer 4.

ウェハー４の表面で反射した光束は対物レンズ６で結像
作用を受け、接合プリズムＪ５へ入射して反射面１５ａ
で反射し、次いで半透過面１５．ｂ、反射面１５ａで反
射してこれを゛射出し、リレーレンズ１６でリレーされ
て鏡１７で反射し、ガラス板１８上に結像した後、撮像
レンズ１９により撮像管７上に結像する。次に暗視野状
態に切換えてプリアライメントマーク像が明瞭に見得る
様にし、これを撮像してプリアライメントマーク像の位
置を検出する。後述する電気的処理により検出された、
プリアライメントマークの位置に応じてウェハ−９ステ
ージ５はウェハー４が投影レンズ３０投影野中の規程位
置４′を占める様に移動して停止する。なお、ウェハ−
４を一旦標準位置忙アライメントし、その投影府中へ移
動させる様に変形しても良い。The light beam reflected on the surface of the wafer 4 is subjected to an imaging action by the objective lens 6, and enters the cemented prism J5, where it is reflected on the reflecting surface 15a.
and then reflected by the semi-transparent surface 15. b. It is reflected by the reflective surface 15a and emitted, relayed by the relay lens 16, reflected by the mirror 17, and imaged on the glass plate 18, and then imaged on the imaging tube 7 by the imaging lens 19. . Next, the state is switched to a dark field state so that the pre-alignment mark image can be clearly seen, and the image is captured to detect the position of the pre-alignment mark image. Detected by electrical processing described below,
Depending on the position of the pre-alignment mark, the wafer-9 stage 5 moves and stops so that the wafer 4 occupies a prescribed position 4' in the projection field of the projection lens 30. In addition, the wafer
4 may be modified so that it is once aligned to the standard position and then moved to the projection area.

第４図はテレビ・プリアライメント検知回路の一実施例
を示すブロック図である。第３図（ト）に示したテレビ
・プリアライメントマークを検知する方法は色々あるが
、第４図に示した実施例はテレビの画像を画素に分解し
、この画素の濃度をＸ方向（水平方向）及びＹ方向（垂
直方向）に夫々、加算するものである。加算することに
よる利点は、■加算によりランダム・ノイズが平均化さ
れＳハ比がよくなる。■Ｘ方向とＹ方向の位置検知が独
立に行うことができ検知が簡単になる。０画像データを
格納するメモリの容量が少なくなる等があげられる。FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the television pre-alignment detection circuit. There are various methods for detecting the television pre-alignment mark shown in FIG. 3 (g), but the embodiment shown in FIG. direction) and the Y direction (vertical direction). The advantages of addition are: (1) Addition averages out random noise and improves the S/C ratio. ■Position detection in the X direction and Y direction can be performed independently, making detection easier. For example, the memory capacity for storing 0 image data becomes smaller.

第４図のブロック図において破線で囲まれたブロックＸ
は、Ｘ方向の画素の濃度を加算するブロック、ブロック
ＹはＹ方向の画素の濃度を加算するブロックである。Block X surrounded by a broken line in the block diagram of Figure 4
is a block that adds the density of pixels in the X direction, and block Y is a block that adds the density of pixels in the Y direction.

第４図において、３１はビデオ・アンプ。３２はアナロ
グデジタル変換器、３３はラッチであり、テレビカメラ
コントロール部から送られるビデオ信号はビデオアンプ
３１で増巾され、アナログデジタル変換器３２でデジタ
ル化された後ラッチ３３に格納される。ラッチ３３の出
力データはＸ方向の加算ブロックＸとＹ方向の加算ブロ
ックＹへ出力される。ブロックＹにおいて３４はＹ方向
にデータを加算する加算器、３５は加算器３４の出力デ
ータをラッチする加算出力ラッチ、３６は加算出力ラッ
チ３５のデータを格納するＹ方向積算メモリ、３７はメ
モリ３６の出力データをラッチする加・５算入カラツチ
である。In FIG. 4, 31 is a video amplifier. 32 is an analog-to-digital converter, and 33 is a latch. A video signal sent from a television camera control section is amplified by the video amplifier 31, digitized by the analog-to-digital converter 32, and then stored in the latch 33. The output data of the latch 33 is output to an addition block X in the X direction and an addition block Y in the Y direction. In block Y, 34 is an adder that adds data in the Y direction, 35 is an addition output latch that latches the output data of the adder 34, 36 is a Y-direction integration memory that stores the data of the addition output latch 35, and 37 is a memory 36 This is an addition/5 addition digit that latches the output data of .

ブロックＸにおいて、３８はＸ方向にデータを加算する
加算器、３９は加算器３８の出力をラッチするラッチ、
４０はラッチ３９の出力データを格納するＸ方向積算メ
モリである。In block X, 38 is an adder that adds data in the X direction, 39 is a latch that latches the output of the adder 38,
Reference numeral 40 denotes an X-direction integration memory that stores the output data of the latch 39.

これらの回路におけるデジタル・データのビット数に特
に限定はないが、例えばアナログ・デジタル変換器３２
が８ビツト、加算器３４．３８及びメモリ３６．４０が
１６ビツト構成である。Although there is no particular limitation on the number of bits of digital data in these circuits, for example, the analog-to-digital converter 32
has an 8-bit configuration, and adders 34 and 38 and memories 36 and 40 have a 16-bit configuration.

一方、４１はテレビ・プリアライメント検知回路のタイ
ミングやシーケンスを制御し、またメモリ３６のリード
・ライト及びチップセレクトをコントロールするシーケ
ンス及びメモリコントロール回路、４２はブロックＸ中
のメモリ４０を制御するメモリコントロール回路である
。４３はシーケンス及びメモリコントロール回路４１を
４イクロプロセツサ（不図示）が制御するためのコント
ロールレジスタで、レジスタの入力はマイクロプロセッ
サのデータバス４４に接続されている。また、マイクロ
プロセッサは、このデータバス４４を介して、メモリ３
６．４０をアクセスする事が可能である。４５．４６．
４７．４８はそのためのバッファであり、バッファ４５
；４７はマイクロプロセッサがメモリにデータをライト
する時、又バッファ４６．４８はデータをリードする時
動作する。４９はクロック回路、５０．５１はＸ方向積
算メモリ３６のライト・アドレス及びリード・アドレス
を発生する、メモリ・ライト・アドレス回路及びメモリ
・リード・アドレス回路である。On the other hand, 41 is a sequence and memory control circuit that controls the timing and sequence of the television pre-alignment detection circuit, as well as read/write and chip selection of the memory 36, and 42 is a memory control circuit that controls the memory 40 in block X. It is a circuit. 43 is a control register for controlling the sequence and memory control circuit 41 by a 4 microprocessor (not shown), and the input of the register is connected to the data bus 44 of the microprocessor. The microprocessor also connects the memory 3 via this data bus 44.
6.40 can be accessed. 45.46.
47 and 48 are buffers for that purpose, and buffer 45
47 operates when the microprocessor writes data to the memory, and buffers 46 and 48 operate when reading data. Reference numeral 49 represents a clock circuit, and reference numerals 50 and 51 represent a memory write address circuit and a memory read address circuit for generating write and read addresses for the X-direction accumulation memory 36.

５２はメモリのり−ド・アドレスとライト・アドレスを
切換えるアドレスセレクタ、５３はマイクロプロセッサ
がメモリ３６をアクセスする時のアドレスバッファであ
り、マイクロプロセツｖカーｙクセスする時以外は、ア
ドレスセレクタ５２の出力が選択されており、バッファ
５３の出力は禁止されている。５４はＸ方向積算メモリ
４ｏのアドレスを発生するメモリ・アドレス回路、５５
はメモリアドレス回路５４のアドレスとマイク眞・コン
ピュータがメモリ４ｏをアクセスする時発生するアドレ
スの切換をするアドレスセレクタである。52 is an address selector that switches between a memory read address and a write address; 53 is an address buffer when the microprocessor accesses the memory 36; except when the microprocessor accesses the memory 36, the address selector 52 is Output is selected, and output of the buffer 53 is prohibited. 54 is a memory address circuit that generates an address for the X-direction integration memory 4o; 55;
is an address selector that switches between the address of the memory address circuit 54 and the address generated when the microphone computer accesses the memory 4o.

５６はクロック回路４９のクロックを基準ＫＴＶの水平
同期信号、垂直同期信号、ブランキング信号等を発生す
るＴＶ同期信号発生回路である。５７．５８はマイクロ
コンピュータのデータバス４４に接続された夫々、Ｘ位
置表示レジスタ、Ｘ位置表示レジスタ、５９はマーカー
表示回路であり、テレビ・プリアライメントにおいて検
出したアライメントマークの位置をマイクロプロセッサ
がＸ位置表示、レジスタ５７及びＸ位置表示レジスタ５
８に出力することにより、マーカ表示回路５９にょリミ
ックス信号として、ＴＶカメラコントロール部のビデオ
入力端子へ送られる。Reference numeral 56 denotes a TV synchronization signal generation circuit that generates a KTV horizontal synchronization signal, vertical synchronization signal, blanking signal, etc. based on the clock of the clock circuit 49. 57 and 58 are an X position display register and an X position display register connected to the data bus 44 of the microcomputer, and 59 is a marker display circuit, in which the microprocessor indicates the position of the alignment mark detected in the TV pre-alignment. Position display, register 57 and X position display register 5
8, the signal is sent to the video input terminal of the TV camera control section as a remix signal to the marker display circuit 59.

、　続いて第４図のテレビ・プリアライメント検知回路
の機能及び動作について説明する。Next, the function and operation of the television pre-alignment detection circuit shown in FIG. 4 will be explained.

テレビ・プリアライメント検知回路の機能は、■Ｘ方向
のデータの積算、■Ｙ方向のデータの積算、■プリアラ
イメントマーク検知位置のＴＶモニタ上への表示である
。The functions of the television pre-alignment detection circuit are: (1) integration of data in the X direction, (2) integration of data in the Y direction, and (2) display of the pre-alignment mark detection position on the TV monitor.

このうち、Ｘ方向のデータの積算及びＹ方向のデータの
積算は、テレビ・プリアライメント検知回路のハードウ
ェアが加算を実行し、その加算データをメモリに格納す
る。データの加算はテレビ信号の１フレ一ム単位で行わ
れ、後述する様に必要に応じて、１フレームの加算で終
了してもよいし、或は複数のフレームの加算を行・つて
もよい。Of these, the integration of data in the X direction and the integration of data in the Y direction are performed by the hardware of the television pre-alignment detection circuit, and the added data is stored in the memory. Addition of data is performed on a frame-by-frame basis of the television signal, and as described below, the addition of one frame may complete the addition, or the addition of multiple frames may be performed as necessary. .

いずれの場合でも、加算中は、メモｌ７３６．４０のデ
ータ・バス及びアドレス・バスは、マイクロプロセッサ
のデータ・バス４４及びアドレス・バスから電気的に切
り離されており、メモリ３６のアドレスはアドレスセレ
クタ５２、メモリ４０のアドレスはアドレス回路５４の
アドレスに接続さし、シーケンス及びメモリコントロー
ル回路４１、及びメモリコントロール回路４２からハー
ド的に発生するリードライト信号及びチップセレクト信
号の制御のもとに加算が実行される。In either case, during addition, the data and address buses of memory 1736.40 are electrically isolated from the data and address buses of the microprocessor, and the addresses of memory 36 are connected to the address selector. 52, the address of the memory 40 is connected to the address of the address circuit 54, and addition is performed under the control of the read/write signal and chip select signal generated by hardware from the sequence and memory control circuit 41 and the memory control circuit 42. executed.

所定のフレーム数の加算が終了すると、シーケンス及び
メモリコントロール回路４１からインタラブド信号線Ｉ
ＮＴ上に加算終了信号が発生する。When the addition of a predetermined number of frames is completed, the sequence and memory control circuit 41 connects the interconnected signal line I.
An end of addition signal is generated on NT.

この加算終了信号の発生後、マイクロプロセッサは、メ
モリ３６及びメモリ４０°に゛アクセスを行い、加算デ
ータからテレビ・プリアライメントマーク位置を検知す
る。マイクロプロセッサがメモリ３６．４０をアクセス
する時は、当然ながらメモリのアドレス、リードライト
信号、チップセレクト信号等はマイクロコンピュータの
制御信号によって行われる。またメモリ３６のデータは
バッファ４６、メモリ４０のデータはバッファ４８を経
由してデータバス４４に送られ、マイクロプロセッサに
読み取られる。After the addition completion signal is generated, the microprocessor accesses the memory 36 and the memory 40°, and detects the television pre-alignment mark position from the added data. When the microprocessor accesses the memory 36, 40, the memory address, read/write signal, chip select signal, etc. are naturally controlled by the microcomputer's control signals. Further, the data in the memory 36 is sent to the data bus 44 via a buffer 46, and the data in the memory 40 is sent to the data bus 44 via a buffer 48, and read by the microprocessor.

ところで、第４図中ブロックＸにおけるＸ方向の加算、
ブロックＹにおけるＹ方向の加算を説明する前に第５図
を参照して画素の分割方法について述べる。第５図はテ
レビ画面なＸ方向にＮ分割、Ｙ方向にＮ分割した画素を
表わしている。画素Ｐｌｉは、行１番目、列１番目の画
素を示す。Ｙ方向の分割数Ｍは通常、水平走査ライン数
と一致しており、従って画素に分割するためには、−水
平同期信号区間内に、アナログ−デジタル変換器（第４
図３２）にてＮ回すンプリングを行えばよい。By the way, addition in the X direction in block X in FIG.
Before explaining addition in the Y direction in block Y, a pixel division method will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the pixels of a television screen divided into N parts in the X direction and N parts in the Y direction. Pixel Pli indicates the pixel in the first row and the first column. The number of divisions M in the Y direction usually matches the number of horizontal scanning lines. Therefore, in order to divide into pixels, an analog-to-digital converter (the fourth
Sampling may be performed N times as shown in FIG. 32).

従ってＸ方向の加算は ５ｘｚ＝　ＤＡＴＡ（Ｐｌｌ）＋ＤＡＴＡ（ＰＩ３）−
１−−−−−−１−ＤＡＴＡＣＰＩＮ）　、５Ｘ２＝　
ＤＡＴＡ（Ｐ２１）＋ＤＡＴＡ（Ｐ２２）＋　−−＋Ｄ
ＡＴＡ（ｒ’２Ｎ）、ＳＸＭ＝　ＤＡＴＡ（ＰＭｌ）＋
ＤＡＴＡ（Ｐ＋Ａ２）＋・・・・剖）Ａ’ｌ’Ａ（ＰＭ
Ｎ　）、Ｙ方向の加算は ＳＹ］＝　ＤＡＴＡ（Ｐｌｌ）＋　ＤＡＴＡ（Ｐ２］）
＋　−−−１−］）ＡＴＡ（ＰＭＩ　）　、５ｙ２＝　
ＤＡＴＡ　（Ｐ　１２）＋　ＤＡＴＡ（Ｐ２２）＋　−
−１−１，）ＡＴＡ　（ＰＭ２　）、溺＝　ＤＡＴＡ（
ＰＩＮ）＋Ｉ）ＡＴＡ、（Ｐ２Ｂ）十　・−・・・・＋
ＤＡ’Ｉ’Ａ（ｌ勧４）、であられされる。Therefore, the addition in the X direction is 5xz = DATA (Pll) + DATA (PI3) -
1-------1-DATACPIN), 5X2=
DATA (P21) + DATA (P22) + --+D
ATA(r'2N), SXM= DATA(PMl)+
DATA(P+A2)+・・・Autopsy)A'l'A(PM
N), addition in the Y direction is SY] = DATA (Pll) + DATA (P2])
+ ---1-]) ATA (PMI), 5y2=
DATA (P12)+ DATA (P22)+ -
-1-1,) ATA (PM2), drowning = DATA (
PIN) + I) ATA, (P2B) 10 ・−・・・・+
DA'I'A (1 Recommendation 4).

加算が終了した時点で、Ｘ方向積算メモ１Ｊ４０内には
ＳＸＩ　＋　ＳＸ２・・・・・・　ＳＸＮのデータが、
Ｙ方向積算メモリ３６内にはＳＹＩ　、　ＳＹ２・・・
・・・ＳＹＮのデータが格納される。When the addition is completed, the data of SXI + SX2...SXN is stored in the X-direction integration memo 1J40.
In the Y direction integration memory 36, SYI, SY2...
...SYN data is stored.

以上はテレビプリアライメントマークＰＭの中心が撮像
管の視野Ｆ内に見出される場合である。The above is a case where the center of the television pre-alignment mark PM is found within the field of view F of the image pickup tube.

マークＪＭの一部しか撮像されない場合、Ｘ方向および
Ｙ方向に濃度加算した分布は第６図（ハ）、　（Ｃ）に
示すようになる。尚、マーク全体の形状はＸ軸とＹ軸に
夫々対称な十字形で、前述した様に斜めのバー状突起を
包括しているが、輪郭だけで十字形を形成しても良い。When only a part of the mark JM is imaged, the distribution obtained by adding the density in the X direction and the Y direction becomes as shown in FIGS. 6(C) and 6(C). The shape of the entire mark is a cross that is symmetrical about the X and Y axes, and includes the oblique bar-like projections as described above, but the cross may be formed only by the outline.

第６図（Ｉ３）はＸ方向に加算した時の濃度のＹ方向に
対する分布、第６図（ＱはＹ方向に加算した時の濃度の
Ｘ方向に対する分布を示すものである。この場合アライ
メントマークの中心は視野Ｆの左方向ヘズしているため
、第６図０に示す様にＸ方向はマークとバックグラウン
ドの濃度差が十分とれず位置検知ができない。Figure 6 (I3) shows the distribution of density in the Y direction when added in the X direction, and Figure 6 (Q shows the distribution in the X direction of density when added in the Y direction. In this case, the alignment mark Since the center of the field of view F is shifted to the left, the difference in density between the mark and the background is not sufficient in the X direction as shown in FIG. 6, and the position cannot be detected.

一方、Ｙ方向はマーク座標位置が検知されているからマ
ークの模索はＸ方向のみでよく、従ってウェハーを保持
しているウェハー［相］ステージはＸ方向にのみ移動す
る。移動方向は図中矢印Ｓで示した方向、或いはその反
対の２方向の２通りがある。勿論任意の方向へ移動して
模索してもよいが、検出時間に時間がかかる。本発明の
実施によれば、次のようにしてマークの存在する方向が
正確に決定される。即ち、第６図０に示した様にＸ方向
の左側（ＸＬ）の加算濃度データと右（＋１１１　（Ｘ
　Ｒ）の加算濃度データの大小比較を行う。この場合、
ＸＬ、ＸＩ’（とも何点かの加算平均をとって大小比較
を行うことが好ましい。比較の結果、もしＸＬ左方向太
きければマークの中心は視野の左方にあるとみなせるか
ら、ウェハーステージを第６図矢印Ｓ方向へ移動して再
び計測を行えばよい。On the other hand, since the mark coordinate position is detected in the Y direction, the mark need only be searched for in the X direction, and therefore the wafer [phase] stage holding the wafer moves only in the X direction. There are two moving directions: the direction shown by arrow S in the figure, and the two opposite directions. Of course, it is possible to search by moving in any direction, but the detection time takes a long time. According to the implementation of the present invention, the direction in which the mark exists is accurately determined as follows. That is, as shown in FIG. 60, the added density data on the left side (XL) in the
The magnitude of the added density data of R) is compared. in this case,
It is preferable to take the average of several points of XL and 6 in the direction of arrow S in FIG. 6 and perform the measurement again.

第７図のフローチャートを用いてマーク検知過程を更に
詳しく述べる。測定が開始されるとまずステップ４０１
にてマーク計測が行われる。このマーク計測は１フレー
ム又は複数フレームの画像信号なＸ方向、Ｙ方向に加算
し、加算終了後加算メモリ内のデータからマーク位置を
見つけるものである。もし、マーク座標がＸ、Ｙとも見
つかれば、ステップ４０２経出でステップ４１０へ進み
、マーク検知は終了する。Ｘ方向およびＹ方向の両方向
を検知できない場合にはステップ４０３へ進み、ここで
Ｘ方向、Ｙ方向のいずれか一方向の検知が行われたか否
かチェックする。もし一方向のみでも検知できた場合に
は、ステップ４０４にてその方向がＸ方向かＹ方向かを
調べる。Ｙ方向のみが検知された場合にはＸ方向検知の
ためステップ４０５へ進み、Ｘ方向のみが検知された場
合にはステップ４０７へ進む。ステップ４０５にて左右
ＸＬ、ＸＲの、ステップ４．０７にて上下Ｙ［Ｊ、ＹＤ
の加算濃度の大小比較を行い、前述した様にその比較結
果の大きい方にマークがあるとみなし、ステップ４０６
．４０８にてウェハーステージを移動させる。一方ステ
ップ４０３がらステップ４０９へ分岐したとき、即ちＸ
方向、Ｙ方向いずれもマークが検知できなかったときは
模索駆動になる。模索駆動の方法は例えばウェハーステ
ージを規定量規定方向へ往復させる等積々あるが、本発
明に直接、関係しないので説明は省略する。The mark detection process will be described in more detail using the flowchart of FIG. When measurement starts, first step 401
Mark measurement is performed at This mark measurement involves adding image signals of one frame or a plurality of frames in the X direction and the Y direction, and after the addition is completed, the mark position is found from the data in the addition memory. If the mark coordinates are found in both X and Y, the process proceeds from step 402 to step 410, and mark detection ends. If it is not possible to detect both the X direction and the Y direction, the process advances to step 403, where it is checked whether detection has been performed in either the X direction or the Y direction. If detection is possible in only one direction, it is checked in step 404 whether that direction is the X direction or the Y direction. If only the Y direction is detected, the process proceeds to step 405 for X direction detection, and if only the X direction is detected, the process proceeds to step 407. In step 405, left and right XL and XR, and in step 4.07, up and down Y [J, YD
The added densities are compared in magnitude, and as described above, the one with the larger comparison result is considered to have a mark, and the process proceeds to step 406.
．． At 408, the wafer stage is moved. On the other hand, when step 403 branches to step 409, that is,
When the mark cannot be detected in either the direction or the Y direction, groping drive is performed. There are many methods of groping drive, such as reciprocating the wafer stage in a prescribed direction by a prescribed amount, but their explanation will be omitted since they are not directly related to the present invention.

〔効果〕〔effect〕

以上述べたように、本発明によればアライメントマーク
の中心が撮像手段の視野内になくアライメントマークの
位置が検出できないとき、この不完全なアライメントマ
ークの撮像データをもとにマークの位置ズレ方向を確実
に知ることができるので、確実で、かつ短時間のマーク
位置の検出が可能となる。As described above, according to the present invention, when the center of the alignment mark is not within the field of view of the imaging means and the position of the alignment mark cannot be detected, the direction of the positional deviation of the mark is determined based on the imaging data of this incomplete alignment mark. Since it is possible to know reliably, the mark position can be detected reliably and in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の実施例に係る位置合わせ装置の斜視図
、第２図はテレビ・プリアライメント検知装置の光学系
斜視図である。第３図は従来例に係るテレビ・アライメ
ントマークの平面図と座標方向に関しての積算画像濃度
データ分布、第４図は本発明の実施例に係るテレビ・プ
リアライメント検知回路、第５図はテレビ画面の画素分
割例を示す図、第６図は撮像視野からずれた本発明の実
施例に係るテレビ・アライメントマークの平面図と座標
方向に関しての積算画像濃度データ分布。 第７図は本発明の実施例に係る位置検出装置の動作を説
明するためのフローチャート図である。 ３１・・・ビデオアンプ ３２・・・ＡＤコンバータ ３３．３５，３７．３９・・・ラッチ ３４．３８・・・アダー ３６．４０・・・メモリ ４１・・・シーケンス／メモリコントロール回路４２・
・・メモリコントロール回路 ４３・・・コントロールレジスタ ４４・・・データバス ４５〜４８．５３・・・バッファ ４９・・・クロック回路 ５０・・・メモリライトアドレス回路 ５１・・・メモリリードアドレス回路 ５２．５５・・・アドレスセレクタ ５４・・・メモリアドレス回路 ５６・・、、、、Ｔ　Ｖ同期信号発生回路５７・・・Ｘ
位置表示レジスタ ５８・・・Ｘ位置表示レジスタ ５９・・・マーカ表示回路 （Ａ） ｍｌ （Ｃ） 第６図 第７図FIG. 1 is a perspective view of an alignment device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of an optical system of a television pre-alignment detection device. FIG. 3 is a plan view of a conventional television alignment mark and integrated image density data distribution in the coordinate direction, FIG. 4 is a television pre-alignment detection circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a television screen. FIG. 6 is a plan view of a television alignment mark according to an embodiment of the present invention shifted from the imaging field of view, and an integrated image density data distribution in the coordinate direction. FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the position detection device according to the embodiment of the present invention. 31...Video amplifier 32...AD converter 33.35, 37.39...Latch 34.38...Adder 36.40...Memory 41...Sequence/memory control circuit 42.
...Memory control circuit 43...Control register 44...Data bus 45-48.53...Buffer 49...Clock circuit 50...Memory write address circuit 51...Memory read address circuit 52. 55...Address selector 54...Memory address circuit 56...TV synchronization signal generation circuit 57...X
Position display register 58...X position display register 59...Marker display circuit (A) ml (C) Fig. 6 Fig. 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 所定形状の位置検出用パターンを備えた物体を撮像する
撮像手段と、 前記撮像手段により得られた画像濃度データを所定の座
標方向に関して加算する加算子゛段と、前記物体と前記
撮像手段を相対的に移動する移動手段と、 前記加算手段による前記座標方向に直角な方向に関して
の複数箇所の積算画像濃度データを基に前記位置検出用
パターンと前記撮像手段との相対的位置のズレ方向を検
知する手段とによって構成さ−れ、 前記移動手段により前記検知した方向に移動させ、前記
撮像手段による位置検出用パターンの検出を可能とする
位置検出装置。[Scope of Claims] An imaging means for imaging an object having a position detection pattern of a predetermined shape; an adder stage for adding image density data obtained by the imaging means in a predetermined coordinate direction; and a moving means for relatively moving the image capturing means; and a moving means for relatively moving the position detection pattern and the image capturing means based on cumulative image density data at a plurality of locations in a direction perpendicular to the coordinate direction by the adding means. and a means for detecting a positional deviation direction, the position detecting device being configured to be moved by the moving means in the detected direction, and to enable the imaging means to detect a position detection pattern.