JPH08181053A

JPH08181053A - 位置検出方法

Info

Publication number: JPH08181053A
Application number: JP6321088A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Katamata; 義之片又; Hideki Koitabashi; 英樹小板橋; Masamitsu Yanagihara; 政光柳原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】位置合わせ用パターンの検出精度を高める。【構成】抽出する候補画像が含まれている露光領域を
撮像し、候補画像５３のうち、その候補画像に近接して
別のパターンが存在する部分５３ａや、エッジ部がぼけ
ている部分など誤検出や検出精度不良を起こす原因とな
る部分に対してマスキングを施す。同時にテンプレート
画像４５の対応する部分４５ａに対してもマスキング施
す。次いで、テンプレート画像と候補画像の非マスキン
グ領域同士４５ｂと５３ｂを比較して相関値を求める。
このように、誤検出や検出精度不良を起こす原因となる
部分（マスキング領域）を予め比較対象から外している
ので、正確な相関値を得ることができる。そして、この
相関値が所定値以上の場合に、その候補画像を対応画像
として抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は位置合わせ方法に関し、
例えば大型基板上に小面積の露光領域をつなぎ合わせて
また重ね合わせて露光し、大面積の大型液晶表示素子を
形成する露光装置に好適に適用できる位置合わせ方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板上に大面積の液晶表示素
子等を形成する露光装置の１つとして、ステップアンド
リピート方式の投影露光装置が用いられている。これは
基板上に小面積の露光領域を複数、互いに端部を接続し
て露光（つなぎ露光）し、全体として大面積の素子を形
成するものである。

【０００３】ところが、投影光学系には歪曲収差（ディ
ストーション）等の結像特性があるため、小面積の露光
領域同士の接続部分（つなぎ部分）に結像されるパター
ンにずれが生じ易い。このため、本来連続して形成され
るべきパターンがつなぎ部分にて不連続になることがあ
る。このずれが大きければ（すなわち、つなぎ合わせの
精度が悪ければ）、つなぎ部分に形成される素子の性能
と他の部分に形成される素子の性能との間に相違が生
じ、その結果、つなぎ部分に相当する画面上にコントラ
スト差や色むらが生じ、これらが人間の目に知覚される
ことがあった。

【０００４】また各素子は下地となるパターンの上に順
に二層目、三層目のパターンを重ね露光して形成するの
が一般的である。この場合にも、下地のパターン上に重
ねて露光されるパターンの重ね合わせ精度が悪いと、上
述の場合と同様、素子の性能低下が生じることになる。
このような隣接する露光領域間のつなぎ合わせ精度や、
同一領域上に形成されるパターン同士の重ね合わせ精度
を改善するために、従来より、露光したパターンの領域
外の代表的な位置にパターンの露光と同時に露光された
マークのずれを検出して、このずれ量が最小になるよう
に補正パラメータを求める方法が知られている。

【０００５】例えば、感光基板としてのガラスプレート
を４つの露光領域に分割してつなぎ露光する場合、画素
パターンが描画された領域の外周近傍にバーニアパター
ンを配置したレチクルを用いて露光領域をつなぎ合わせ
又は重ね合わせて露光すると共に、このバーニアパター
ン同士が重なり合うように露光していた。そしてプレー
ト上に形成された複数箇所のバーニアパターン像を目視
又は専用の測定機で読み取り、その読み取り値が平均的
に最小になるように最小自乗法等を用いて補正パラメー
タ（感光基板等の２次元方向のスケーリング量、シフト
量や回転量等）を求めている。

【０００６】ところが位置合わせ（補正）に用いるマー
ク（バーニアパターン）は画素パターンを構成するもの
ではないため、液晶表示素子を構成する画素パターンが
形成される領域内にはこれらのマークを形成できず、そ
の周辺に作成するしかなかった。しかし、露光領域をつ
なぎ合わせるとともに重ね合わせて露光する場合には、
そのつなぎ部分に対応する領域同士の位置合わせ状態
と、周辺領域での位置合わせ状態は異なるため、精度良
くパターンをつなぎ合わせ、又は重ね合わせることがで
きなかった。そして、特に周辺位置に形成されたバーニ
アパターンから離れた位置にある像（例えば画素パター
ンの領域の中心部）について、十分な位置合わせができ
なかった。また、位置合わせ精度を向上するために、基
板周辺に配置されるバーニアパターンの数を多くする等
の処置も考えられるが、基板周辺は製造プロセス上での
影響を受けやすく、基板周辺に配置されるバーニアパタ
ーンに対するダメージも比較的大きくなるために、十分
な精度向上が望めなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、基板周辺に配
置されるバーニアパターンを位置合わせの基準として用
いる代わりに、露光される画素パターンの中から予め登
録された基準画像（テンプレート画像）に合致する画像
を抽出し、その画像の位置に基づいて基板の位置を検出
し、位置合わせを行う方法が提案されている。その場合
には、隣接する第１及び第２の領域のつなぎ部分を含ん
で複数箇所撮像し、撮像された複数の撮像箇所それぞれ
において、テンプレート画像に対応する画像の位置を検
出し、それらの位置の偏差が最小となるように位置合わ
せを行うことにより、つなぎ合わせ露光精度及び重ね合
わせ露光精度の向上を図っている。

【０００８】このように、位置検出用のパターンとし
て、例えば液晶表示素子を構成する画素パターンを用い
た場合には、バーニアパターンのような特別なパターン
を基板上に必要としないという利点はあるものの、例え
ば、以下に示すような製造プロセス上の影響を受けやす
くなってしまう。（１）テンプレート画像や被処理画像として採集した特
徴のあるパターンに近接して別のパターンが存在する場
合。（２）テンプレート画像や被処理画像として採集したパ
ターンのエッジに傾斜がある場合など、画像上でパター
ンの輪郭が曖昧なボケた像となる場合。（３）製造プロセス上の相違や、画像取り込み装置の相
違により、採取した画像データ全体に輝度差のオフセッ
トがのり、画面の明暗に差が生じてしまう場合。

【０００９】そして、上記のような場合に、位置の誤検
出や、位置検出精度の不良や、エラーが発生してしまう
ため問題となっていた。本発明は、従来の位置検出方法
が有する上記のような問題点に鑑みて成されたものであ
り、小面積の露光領域をつなぎ合わせて又は重ね合わせ
て露光する際の位置合わせ基準となるパターンの検出精
度を高め、つなぎ合わせ精度や重ね合わせ精度を一段と
高めることができる新規かつ改良された位置合わせ方法
を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、露光原板（Ｒ）上に形成された原画パタ
ーンが転写された露光領域を有する感光基板（５）上を
撮像して得られる画像情報（５０、５５）から基準とな
るテンプレート（４５、４７）に関する画像情報に対応
する情報（５３、５６）を検出することにより、感光基
板（５）の位置を検出するために、露光領域を撮像し、
その撮像画像（５０、５５）から予め記憶されているテ
ンプレート画像（４５、４７）に相当する対応画像（５
３、５６）を抽出するに際して、まず、テンプレート画
像（４５、４７）の一部（４５ａ、４７ａ）にマスキン
グを施すとともに、抽出する対応画像の候補として挙げ
られた候補画像（５３、５６）のうちテンプレート画像
のマスキング部分に対応する部分（５３ａ、５６ａ）に
対してもマスキングを施す。次いで、テンプレート画像
（４５、４７）の非マスキング領域（４５ｂ、４７ｂ）
と候補画像の非マスキング領域（５３ｂ、５６ｂ）とを
比較して非マスキング領域同士の相関値を求め、その相
関値が所定値以上の場合に候補画像（５３、５６）を対
応画像として抽出している。

【００１１】なお、上記のようにテンプレート画像の対
応画像を抽出するために画像の一部にマスキング処理を
施す前に、テンプレート画像の全画像（４５、４７）と
候補画像の全画像（５３、５６）とを比較して全画像同
士の相関値を求め、その全画像同士の相関値が所定値よ
りも低い場合に、マスキング処理を施すように構成する
ことも可能である。またマスキング処理を施すにあた
り、マスキングを施すテンプレート画像の部分（４５
ａ、４７ａ）を予め設定しておくことも可能である。あ
るいは、予めテンプレート画像を複数の領域（４６ａ〜
４６ｃ、４８ａ〜４８ｄ）に分割するとともに、候補画
像もそのテンプレート画像に対応させて複数の領域に分
割し、それらの対応する分割領域同士を比較して各分割
領域同士の相関値を求め、相関値が最も低い部分（４６
ｃ、４８ａ）に対してマスキング処理を施すことも可能
である。

【００１２】本発明の別の観点によれば露光原板
（Ｒ）上に形成された原画パターンが転写された露光領
域を有する感光基板（５）上を撮像して得られる画像情
報（５０、５５）から基準となるテンプレート（４５、
４７）に関する画像情報に対応する情報（５３、５６）
を検出することにより、感光基板（５）の位置を検出す
るために、露光領域を撮像し、その撮像画像（５０、５
５）から予め記憶されているテンプレート画像（４５、
４７）に相当する対応画像（５３、５６）を抽出するに
際して、まず、テンプレート画像に含まれる所定領域
（４９）のグレイレベルの平均値と対応画像の候補とし
て挙げられた候補画像のテンプレート画像の所定領域に
対応する領域（５７）のグレイレベルの平均値とを比較
する。テンプレート画像のグレイレベルの平均値と候補
画像のグレイレベルの平均値との差分をオフセット誤差
として補正して（４９ａ）テンプレート画像と候補画像
との相関値を求め、その相関値が所定値以上の場合に候
補画像を対応画像として同定し抽出している。

【００１３】さらに本発明は上記方法により抽出した対
応画像を用いて位置合わせを行う際のつなぎ誤差又は重
ね合わせ誤差の補正量を決定する場合にも適用される。
その第１の場合はつなぎ誤差に関するものであり、まず
露光原板（Ｒ）上に形成された原画パターンが転写され
た露光領域を有する感光基板（５）上を撮像して得られ
る画像情報から基準となるテンプレートに関する画像情
報（２７）に対応する情報（２８Ａ、２８Ｂ）を検出す
ることにより、感光基板（５）の位置を検出するため
に、露光領域のうち隣接する第１及び第２の露光領域
（例えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａを含んで
複数箇所撮像する。

【００１４】次いで撮像された複数の撮像箇所それぞれ
において、第１及び第２の露光領域（例えば２２Ａと２
２Ｂ）からそれぞれテンプレート画像（２７）に相当す
る対応画像（２８Ａ、２８Ｂ）を上記方法により抽出す
る。さらに、第１の露光領域（２２Ａ）における対応画
像の位置（Ｘ1、Ｙ1）と第２の露光領域（２２Ｂ）にお
ける対応画像の位置（Ｘ2、Ｙ2）との差を第１及び第２
の露光領域（例えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分（２
４Ａ）に生じたつなぎ誤差（ＸST、ＹST）として求め
る。そして、撮像された複数の撮像箇所（２８Ａ、２８
Ｂ）それぞれにおいて求められた複数のつなぎ誤差（Ｘ
ST、ＹST）が平均的に最小になるように位置合わせ時の
補正量を決定している。

【００１５】その第２の場合は重ね合わせ誤差に関する
ものであり、まず露光原板（Ｒ）上に形成された原画パ
ターンが転写された露光領域を有する感光基板（５）上
を撮像して得られる画像情報から基準となるテンプレー
トに関する画像情報（３４、３６）に対応する情報（３
５Ａ、３５Ｂ、３７Ａ、３７Ｂ）を検出することによ
り、感光基板（５）の位置を検出するために、露光領域
のうち隣接する第１及び第２の露光領域（例えば２２Ａ
と２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａを含んで複数箇所撮像す
る。

【００１６】次いで、撮像された複数の撮像箇所それぞ
れにおいて、第１及び第２の露光領域からそれぞれ第１
の層のパターン（３１Ａ、３１Ｂ）の第１のテンプレー
ト画像（３４）に相当する第１の対応画像（３５Ａ、３
５Ｂ）と第２の層のパターン（３２Ａ、３２Ｂ）の第２
のテンプレート画像（３６）に相当する第２の対応画像
（３７Ａ、３７Ｂ）を上記方法により抽出する。さら
に、第１の露光領域（２２Ａ）における第１の対応画像
（３５Ａ）の位置と第２の対応画像（３７Ａ）の位置の
差（Ｘ1−Ｘ2、Ｙ1−Ｙ2）と、第２の露光領域（２２
Ｂ）における第１の対応画像（３５Ｂ）の位置と第２の
対応画像（３７Ｂ）の位置の差（Ｘ1'−Ｘ2'、Ｙ1'−Ｙ
2'）との差を第１及び第２の露光領域（例えば２２Ａと
２２Ｂ）のつなぎ部分（２４Ａ）に生じた重ね合わせ誤
差（ＸOV、ＹOV）として求める。そして、撮像された複
数の撮像箇所それぞれにおいて求められた複数の重ね合
わせ誤差（ＸOV、ＹOV）が平均的に最小になるように位
置合わせ時の補正量を決定している。

【００１７】

【作用】まず露光パターンのうちから予め記憶されるテ
ンプレート画像（４５、４７）に相当する対応画像（５
３、５６）が含まれている露光領域（５０、５５）を撮
像する。次いで、対応画像として抽出する候補に挙げら
れた候補画像（５３、５６）のうち、その候補画像に近
接して別のパターンが存在する部分（５３ａ）や、ある
いはエッジ部がぼけている部分（５６ａ）など、誤検出
や検出精度不良を起こす原因となりそうな部分に対して
マスキングを施す。同時にテンプレート画像（４５、４
７）の対応する部分（４５ａ、４７ａ）に対してもマス
キング施す。次いで、テンプレート画像と候補画像の非
マスキング領域同士（４５ｂと５３ｂ、４７ｂと５６
ｂ）を比較して相関値を求める。このように本発明では
相関値を求める際に、誤検出や検出精度不良を起こす原
因となる部分（マスキング領域）を予め比較対象から外
しているので、正確な相関値を得ることができる。そし
て、この相関値が所定値以上の場合に、その候補画像
（５３、５６）を対応画像として抽出する。この結果、
位置合わせ用パターンを高い精度で検出することが可能
となり、原画パターンと感光基板との位置合わせ精度を
向上させることができる。

【００１８】なお、上記のようにテンプレート画像の対
応画像を抽出するために画像の一部にマスキング処理を
施すに先だって、まずテンプレート画像と候補画像の全
画像同士（４５と５３、４７と５６）を比較してその相
関値を求めることもできる。そして、その全画像同士の
相関値が所定値よりも低い場合には、画像中に誤検出や
検出精度不良を起こす原因となる領域、すなわちマスキ
ングして比較対象から外すべき領域が含まれるものと判
断して、マスキング処理を施す。

【００１９】また誤検出や検出精度不良を起こす原因と
なる領域（候補画像に近接して他のパターンが存在する
部分や不鮮明な部分）を予測することができる場合に
は、その部分（４５ａ、４７ａ）をマスキング領域とし
て予め設定することができる。あるいは、誤検出や検出
精度不良を起こす原因となる領域を予測することができ
ない場合には、テンプレート画像と候補画像を自動的に
複数の領域に分割し（４６ａ〜４６ｃ、４８ａ〜４８
ｄ）、対応する分割領域同士を比較してその相関値を求
め、相関値が最も低い部分（４６ｃ、４８ａ）に、誤検
出や検出精度不良を起こす原因となる領域が存在すると
判断して、その領域に対してマスキング処理を施すこと
も可能である。

【００２０】また画像取り込み装置の相違により、採取
した画像データ全体に輝度差のオフセットがのり、画面
の明暗に差が生じてしまう場合などには、次のような補
正動作を行う。まず露光パターンのうちから予め記憶さ
れるテンプレート画像（４９）に相当する対応画像（５
７）が含まれている露光領域（５０）を撮像する。次い
で、テンプレート画像（４９）の所定領域と対応画像の
候補として挙げられた候補画像の所定領域（５７）のグ
レイレベルの平均値同士を比較する。なお、グレイレベ
ルの平均値を比較する所定領域は、画像全体でもよい
し、その一部でも構わない。そして、テンプレート画像
と候補画像との相関値を求めて、その相関値基づいて候
補画像を対応画像として抽出する際に、テンプレート画
像と候補画像のグレイレベルの平均値との差分をオフセ
ット誤差として補正する（４９ａ）ことにより、抽出の
精度を高めることができる。

【００２１】上記方法により抽出した対応画像を用いて
位置合わせを行う際のつなぎ誤差又は重ね合わせ誤差の
補正量を決定する場合には、以下のような動作を行う。
つなぎ誤差の補正を行う場合には、まず、大面積のパタ
ーンに対して小面積の露光パターンのうち隣接する第１
及び第２の露光領域（例えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ
部分（２４Ａ）を同時に複数箇所撮像する。そして、撮
像により得られた複数の画像のそれぞれから、上記マス
キング補正方法又は上記輝度オフセット誤差補正方法に
よりテンプレート画像（２７）に対応する画像（２８
Ａ、２８Ｂ）を複数検出する。次に第１の露光領域（２
２Ａ）に相当する領域から検出された画像（２８Ａ）の
位置（Ｘ1、Ｙ1）と、第２の露光領域（２２Ｂ）に相当
する領域における対応する画像（２８Ｂ）同士の位置
（Ｘ1、Ｙ2）との差を第１及び第２の露光領域（２２Ａ
及び２２Ｂ）のつなぎ部分（２４Ａ）に生じたつなぎ誤
差（ＸST、ＹST）として複数求める。さらにこれらの複
数のつなぎ誤差（ＸST、ＹST）が平均的に最小となるよ
うに位置合わせ時の補正量を決定する。その結果、従来
の場合に比して一段と高い精度の補正量に基づいてつな
ぎ合わせを行うことができる。

【００２２】また重ね合わせ誤差の補正を行う場合に
は、まず大面積のパターンに対して小面積の露光パター
ンのうち隣接する第１及び第２の露光領域（例えば２２
Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分（２４Ａ）を同時に複数箇所
撮像する。そして撮像により得られた複数の画像から第
１層目と第２層目について予め設定されている第１及び
第２のテンプレート画像（３４、３６）に対応する画像
（３５Ａ、３５Ｂ、３７Ａ、３７Ｂ）を、上記マスキン
グ方法又は上記輝度オフセット誤差補正方法により検出
する。次に第１の露光領域（２２Ａ）に相当する領域か
ら検出された画像（３５Ａ、３７Ａ）の位置の差（Ｘ1
−Ｘ2、Ｙ1−Ｙ2）と、第２の露光領域（２２Ｂ）に相
当する領域において検出された画像（３５Ｂ、３７Ｂ）
の位置の差（Ｘ1'−Ｘ2'、Ｙ1'−Ｙ2'）との差を隣接す
る２つの露光領域（例えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ部
分（２４Ａ）に生じた重ね合わせ誤差（ＸOV、ＹOV）と
して複数求め、これら複数の重ね合わせ誤差（ＸOV、Ｙ
OV）が平均的に最小となるように位置合わせ時の補正量
を決定する。その結果、従来の場合に比して一段と高い
精度の補正量に基づいてつなぎ合わせを行うことができ
る。

【００２３】

【実施例】以下に添付図面に基づいて、本発明に基づい
て行われる投影露光装置の位置合わせ動作の一実施例を
詳述する。（１）投影露光装置の全体構成図１において、１は全体としてアライメントに画像処理
を用いる大型液晶表示素子製造用の投影露光装置を示
し、超高圧水銀ランプ等の光源２から射出された露光光
を楕円鏡３によって集光した後、オプティカルインテグ
レータ等を介してコンデンサレンズ系４に入射するよう
になされている。

【００２４】コンデンサレンズ系４により適度に集光さ
れた露光光はほぼ均一な照度でレチクルＲを照明する。
その露光光によってレチクルＲのパターンが投影光学系
ＰＬを介して感光基板上、すなわち感光剤が塗布された
ガラスプレート５上の各ショット領域に投影される。こ
の後、ガラスプレート５上に複数層の回路パターンを順
に重ねて露光することにより大型の液晶表示素子を製造
している。

【００２５】ここでガラスプレート５はＺステージ６上
に保持され、Ｚステージ６はＸＹステージ７上に載置さ
れている。ＸＹステージ７はガラスプレート５を投影光
学系ＰＬの光軸に垂直な平面（ＸＹ平面）内で位置決め
し、Ｚステージ６はガラスプレート５を投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸ（Ｚ軸）方向に位置決めする。因にＺステー
ジ６とガラスプレート５との間にはガラスプレート５を
回転させるθテーブルが介装されている。またＺステー
ジ６上のガラスプレート５の近傍には種々のアライメン
ト用マークが形成された基準マーク集合体８が固定され
ている。また基準マーク集合体８の近傍にはＸ方向およ
びＹ方向の距離測定用の移動鏡９が固定されている。

【００２６】移動鏡９にはレーザ干渉計１０からレーザ
ビームが照射され、鏡面で反射された反射光をレーザ干
渉計１０によって受光することによりＸＹステージ６の
位置を常時計測するように構成されている。駆動装置１
１はレーザ干渉計１０で計測された座標値等に基づいて
ＸＹステージ７を駆動している。アライメント用顕微鏡
１２は、レチクルＲのアライメント時、アライメント光
をミラー１３を介してレチクルＲのパターン領域近傍の
アライメントマークＲＭに照射する。このアライメント
マークＲＭからの反射光がミラー１３で反射されて顕微
鏡１２に戻される。そして、例えばアライメント用顕微
鏡１２内部で再結像されるアライメントマークＲＭの像
の位置に基づいてレチクルＲの位置を調整することによ
りレチクルＲをアライメントする。

【００２７】またアライメント用顕微鏡１２でレチクル
ＲのアライメントマークＲＭとＺステージ６上の基準マ
ーク集合体８内のアライメントマークとを同時に観察し
て両者の像の位置関係よりレチクルＲをアライメントし
ても良い。さらにアライメント用顕微鏡１２でレチクル
Ｒのアライメントマークとガラスプレート５上のアライ
メントマークとを同時に観察して両者の位置関係を求め
ることもできる。

【００２８】オートフォーカス検出系は送光系１４およ
び受光系１５からなり、送光系１４はガラスプレート５
に向けてスリットパターン等の検出パターンの像を投影
光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜めに投影する。その検
出パターンの像の反射光により受光系１５内でその検出
パターンの像が再結像される。その再結像された検出パ
ターンの像の位置ずれ量からガラスプレート５の露光面
の高さが求められ、Ｚステージ６によりそのガラスプレ
ート５の露光面の高さが投影光学系ＰＬに対するベスト
フォーカス位置に設定されるように構成されている。

【００２９】また投影光学系ＰＬの側方には画像処理用
のアライメント光学系が配置されている。アライメント
光学系はガラスプレート５上の観察領域から反射された
反射光を対物レンズ１６およびミラー１７を介してリレ
ーレンズ１８に導くようになされている。そしてこの反
射光を電荷結合型撮像素子（ＣＣＤ）を用いたＣＣＤカ
メラ１９の撮像面に集束し、撮像面に観察領域のパター
ンの画像を結像するようになされている。

【００３０】パターンマッチング装置２０は被処理画像
としてＣＣＤカメラ１９から出力される映像信号（撮像
信号）を取り込む。パターンマッチング装置２０はテン
プレート画像をメモリに記憶しており、パターンマッチ
ングによってテンプレートに一致するパターンの座標を
求めている。この座標値を用いてつなぎ露光時や重ね露
光時に生じたずれ量を求め、次回以降の露光の際には駆
動装置１１に補正パラメータとして与えることにより、
位置合わせ精度を高めるようになされている。

【００３１】またここで求められた補正パラメータは投
影レンズの結像特性の補正や、レチクルアライメント系
にもフィードバックできる構成にもなっている。なお、
このテンプレート画像として記憶される画像は、ガラス
プレート５上に形成された画素パターンの一部である。（２）画像データ加工による検出精度向上方法上記のようなパターンマッチングによる位置検出におい
て、パターンを液晶表示素子を構成する画素パターンを
用いた場合には、バーニアパターンのような特別のパタ
ーンをガラスプレート上に必要としないという利点はあ
るものの、製造プロセス上の影響を受けてしまう。たと
えば、以下の場合である。

【００３２】まず、図２（ａ）に示すように、被処理画
像として採集した画像５０内の特徴のあるパターン５２
に近接して別のパターン５１が存在するような場合に
は、特徴のあるパターン５２と別のパターン５１との合
成画像５３が候補画像として取り上げられ、その画像と
基準となるテンプレート画像４５（図２（ｂ））とのパ
ターンマッチングが行われてしまう。すると、別のパタ
ーン５１が存在するためにテンプレート画像４５との相
関値は低くなるので、本来正しい画像であるにもかかわ
らず、パターンマッチング装置２０はその画像を不適で
あると判断するおそれがある。

【００３３】また、図３（ａ）に示すように、被処理画
像として採集した画像５５内のパターン５１のエッジの
一部５１Ａにおいて傾斜のばらつきが大きい等の理由
で、画像上ではあいまいなボケた像となる場合には、テ
ンプレート画像４７（図３（ｂ））と候補画像５６との
相関値は低くなり、本来正しい画像であるにもかかわら
ず、パターンマッチング装置２０はその画像を不適であ
ると判断するおそれがある。

【００３４】さらに、図４（ａ）に示すように、製造プ
ロセス上の違いや、画像取り込み装置の違いにより、採
取した画像データ全体に輝度差のオフセットがのり、画
面の明暗に差が出る場合にも、テンプレート画像４９と
候補画像５７とのグレイレベルの差のために、両者の相
関値は低くなり、本来正しい画像であるにもかかわら
ず、パターンマッチング装置２０はその画像を不適であ
ると判断するおそれがある。

【００３５】そして、従来よりこれらを原因として、位
置誤検出、位置検出精度不良、エラー発生により投影露
光装置の実行の停止などが発生してしまい問題となって
いた。以下、その対処方法を、図２、図３及び図５〜図
８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

【００３６】最初に抽出する候補画像の近辺に別のパタ
ーンが存在する場合や、候補画像のエッジ部に不鮮明な
部分が存在する場合などに適用可能なマスキング処理方
法について図５〜図７を参照しながら説明する。まずス
テップ１５１において、ＣＣＤカメラ１９などにより露
光領域の中から予め記録されたテンプレート画像４５、
４７に相当する対応画像の候補と考えられる候補画像５
３、５６を映像信号（撮像信号）として取り込む。次い
でステップ１５２において、テンプレート画像４５、４
７の全画像と候補画像５３、５６の全画像同士とを比較
して、相関値を求める。そして、ステップ１５３におい
て相関値が所定値以上を示す場合には、その候補画像５
３、５６がテンプレート画像４５、４７に対応すると判
断することができるので、ステップ１５４に進み、候補
画像５３、５６をパターンマッチング装置２０に取り込
みパターンマッチングによる位置検出を行うことができ
る。

【００３７】これに対して、ステップ１５３において、
相関値が所定値に達しない場合には、抽出した候補画像
が誤りであるか、あるいは候補画像の近辺に別のパター
ンが存在していたり、候補画像の一部に不鮮明な部分が
存在するために、本来は正しい画像でありながら、相関
値が低い値を示したと考えられるので、ステップ１６１
以下において、本実施例に基づく画像データの加工（マ
スキング処理）が行われる。

【００３８】まず、設計の段階において、候補画像の付
近に別のパターンが存在していたり、候補画像のエッジ
に傾斜があるためにその部分がボケて不鮮明になること
が予め想定される場合には、ステップ１６１からステッ
プ１６２に進み、候補画像５３、５６のうち誤検出の原
因となっていると思われる部分５３ａ、５６ａに対して
マスキングを施す。同時にテンプレート画像４５、４７
のうちその箇所に対応する部分４５ａ、４７ａ（図２
（ｃ）、図３（ｃ）を参照）に対してもマスキングを施
す。このようにマスキング処理を施した後にステップ１
７１に進み、テンプレート画像と候補画像の非マスキン
グ部分同士４５ｂと５３ｂ、４７ｂと５６ｂの相関値を
比較する。そして、ステップ１７２において、改めて相
関値が所定値以上かどうかを判断し、相関値が所定値以
上を示す場合には、その候補画像５３、５６がテンプレ
ート画像４５、４７に対応すると判断することができる
ので、ステップ１７３に進み、候補画像をパターンマッ
チング装置２０に取り込みパターンマッチングによる位
置検出を行うことができる。また、ステップ１７２にお
いて、マスキング処理を施したにもかかわらず相関値が
所定値に達していない場合には、抽出されたその候補画
像は誤りであると判断できるので、ステップ１７４に進
み、別の候補画像を抽出し、ステップ１５２以下に示し
たフローを反復する。

【００３９】これに対して、誤検出の原因となる部分が
予め分かっていない場合には、ステップ１６１からステ
ップ１６３に進み、図２（ｄ）、図３（ｄ）に示すよう
に、候補画像とテンプレート画像をそれぞれ対応する複
数の領域（４６ａ〜４６ｃ、４８ａ〜４８ｄ）に分割
し、各領域毎に相関値を求める。なお、図２（ｄ）の例
では画像を３分割し、図３（ｄ）の例では画像を４分割
しているが、画像の分割数及び分割形状は任意に設定で
きることは言うまでもない。そして、最も相関値が低い
領域（例えば図２（ｄ）の例では４６ｃの領域、また図
３（ｄ）の例では４８ａの領域）には、誤検出の原因と
なる別パターンや不鮮明部分が存在すると考えられるの
で、ステップ１６４において、その領域に対してマスキ
ングを施す。このようにマスキング処理を施した後にス
テップ１７１に進み、テンプレート画像と候補画像の非
マスキング部分同士の相関値を比較する。そして、ステ
ップ１７２において、改めて相関値が所定値以上かどう
かを判断し、相関値が所定値以上を示す場合には、その
候補画像５３、５６がテンプレート画像４５、４７に対
応すると判断することができるので、ステップ１７３に
進み、候補画像をパターンマッチング装置２０に取り込
みパターンマッチングによる位置検出を行うことができ
る。また、ステップ１７２において、マスキング処理を
施したにもかかわらず相関値が所定値に達していない場
合には、抽出されたその候補画像は誤りであると判断で
きるので、ステップ１７４に進み、別の候補画像を抽出
し、ステップ１５２以下に示したフローを反復する。

【００４０】以上説明したように、本実施例によれば、
図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、誤検出の原因
となる近接パターンや不鮮明な部分をマスキング処理に
より比較対象から外した上で、テンプレート画像と候補
画像との相関値を比較するので、従来の方法のように、
本来正しい候補画像が切り捨てられるような誤検出を回
避し、位置検出精度の向上を図ることができる。

【００４１】なお上記実施例に示した方法以外にも、当
業者であれば、誤検出の原因となる近接パターンや不鮮
明な部分をマスキング処理により比較対象から外すため
の各種画像処理方法に想到し得ることは明らかであり、
それらの方法についても、特許請求の範囲に記載した本
発明の技術的思想の範疇に包含されるものと了解され
る。例えば、同一基板内の複数の被処理画像で誤検出を
生じうる傾向が異なる場合には、部分的に削除した（マ
スキングした）何種類かのテンプレート画像を準備して
おき、どの被処理画像に対しても相関値が高いテンプレ
ート画像を使用することも可能である。

【００４２】次に製造プロセス上の違いや、画像取り込
み装置の違いにより、採取した画像データ全体に輝度差
のオフセットがのり、画面の明暗に差が出る場合などに
適用可能な画像データの加工方法について、図４及び図
８を参照しながら説明する。まずステップ１８１におい
て、ＣＣＤカメラ１９などにより露光領域の中から予め
記録されたテンプレート画像４９に相当する対応画像の
候補と考えられる候補画像５７を映像信号（撮像信号）
として取り込む。次いでステップ１８２において、テン
プレート画像４９のグレイレベルの平均値と候補画像５
７のグレイレベルの平均値をそれぞれ求めて、両者を比
較し、その差分をとる。次いで、ステップ１８２におい
て、グレイレベルの平均値の差分をオフセット誤差とし
て設定しメモリに記憶する。そして、ステップ１８４に
おいて、実際に候補画像とテンプレート画像とを比較し
相関値を求める場合には、記憶されたオフセット誤差を
加算する。このようにして、本実施例では、テンプレー
ト画像と候補画像との輝度差に起因するオフセット誤差
を補正した上で、両画像の相関値を比較する。そして、
ステップ１８５において、相関値が所定値以上を示す場
合には、その候補画像５７がテンプレート画像４９に対
応するものと判断することができるので、ステップ１８
６に進み、候補画像をパターンマッチング装置２０に取
り込みパターンマッチングによる位置検出を行うことが
できる。また、ステップ１８５において、輝度のオフセ
ット誤差を補正したにもかかわらず相関値が所定値に達
していない場合には、抽出されたその候補画像は誤りで
あると判断できるので、ステップ１８７に進み、別の候
補画像を改めて抽出し、ステップ１８２以下に示したフ
ローを反復する。

【００４３】以上説明したように、図８に示す実施例に
よれば、例えば光学系の劣化や曇りなどによりＣＣＤカ
メラ１９で取得した候補画像と、予め記憶したテンプレ
ート画像との間に輝度差が生じたような場合であって
も、それらの輝度差をオフセット誤差として補正するこ
とができるので、従来の方法のように、本来正しい候補
画像であるにもかかわらず、輝度差が原因で切り捨てら
れてしまうような誤検出を回避し、位置検出精度の向上
を図ることができる。

【００４４】なお、グレイレベルの平均値をとる場合に
は、テンプレート画像及び候補画像の全体の平均値をと
っても良いし、また所定の領域のみの平均値をとる構成
を採用することも可能である。また、相関値を判断する
基準を複数段階、例えば２段階設けておき、相関値が低
い段階と高い段階の間にある場合にのみ、輝度のオフセ
ット誤差を補正する構成を採用することも可能である。
その場合には、まず輝度のオフセット誤差を補正せずに
そのままテンプレート画像と候補画像とを比較し、その
相関値が高い段階の基準をクリアした場合には、その候
補画像をパターンマッチング装置２０に取り入れる。そ
して、その相関値が高い段階の基準をクリアできない場
合には、低い段階の基準に基づいて判断を行い、その低
い段階の基準をもクリアできない場合には、その候補画
像は不適であるとして切り捨てる。しかし、その相関値
が高い段階の基準はクリアできないが低い段階の基準は
クリアした場合には、輝度のオフセット誤差を加算し
て、改めて高い基準の相関値により判断を行うように構
成することができる。このように、構成することによ
り、本来正しいのにもかかわらず、輝度のオフセット誤
差を有する候補画像が唯１回の判定により切り捨てられ
るのを防止することが可能となり、位置検出の精度を向
上させることができる。（３）つなぎ誤差の測定方法次に、上記のような高精度のパターン検出方法を、つな
ぎ誤差の測定方法に適用した場合について説明する。こ
の例の場合、パターンマッチング装置２０は、つなぎ部
分に形成された画素パターンの現実のずれ量を基に位置
合わせ時に使用する補正パラメータの値を求めている。
因みに大型液晶表示素子は、図９に示すように、１枚の
ガラスプレート５上に４つのレチクルパターン像をつな
ぎ露光することにより形成されるものとする。

【００４５】図中、２２Ａ〜２２Ｄは各レチクル上に形
成されたパターンが投影露光される露光領域を示してい
る。また２４Ａ〜２４Ｄはこれら４つの露光領域２２Ａ
〜２２Ｄのうち隣り合う領域との境界線を示している。
パターンマッチング装置２０はこれら４本の境界線２４
Ａ〜２４Ｄ上の領域をつなぎ部分のずれ量検出時に被処
理画像として取り込む。

【００４６】ここでは４本の境界線２４Ａ〜２４Ｄのう
ち境界線２４Ａとその両側の画素パターン２５Ａ及び２
５Ｂがアライメント顕微鏡、すなわち対物レンズ１６の
下に入るように移動させる。次に、図１０（Ａ）に示す
ように、ＣＣＤカメラ１９によって撮像された画像２６
を被処理画像としてパターンマッチング装置２０に取り
込ませる。

【００４７】続いて、図１０（Ｂ）に示すように、予め
登録されているテンプレートが画像２７と一致するパタ
ーンを被処理画像２６の中から検索する。その際に、本
実施例によれば、図５〜図７に関連して説明したマスキ
ング処理、又は図８に関連して説明した輝度オフセット
誤差補正を行って、対応画像を抽出するので、従来の方
法に比して、遥かに高い精度で対応画像を抽出すること
ができる。なお図１０に示す例では、境界線２４Ａの両
側にテンプレート画像２７に一致する画像が２つづつ存
在するが、境界線２４Ａに最も近いパターンをそれぞれ
マッチングパターン（候補画像）２８Ａ及び２８Ｂとし
て抽出する。

【００４８】マッチングパターン２８Ａ及び２８Ｂが特
定されると、テンプレート画像２７の代表点Ｐ0に相当
する座標値（Ｘ、Ｙ）を各マッチングパターン２８Ａ及
び２８Ｂについて求める。ここでは境界線２４Ａに対し
て左側の露光領域２２Ａのマッチングパターン２８Ａの
座標を（Ｘ1、Ｙ1）とし、右側の露光領域２２Ｂに存在
するマッチングパターン２８Ｂの座標を（Ｘ2、Ｙ2）と
する。

【００４９】このように境界線２４Ａの両側に位置する
マッチングパターン２８Ａ及び２８Ｂの座標が求められ
ると、次に左側の露光領域２２Ａに形成されたマッチン
グパターン２８Ａを基準とした右側の露光領域２２Ｂの
つなぎ誤差（ＸST、ＹST）を次式ＸST＝Ｘ2−Ｘ1−ＸPT …（１）ＹST＝Ｙ2−Ｙ1−ＹPT …（２）によって求める。ここで、ＸPTは横方向（Ｘ方向）に一
定間隔で並ぶ画素パターン２５Ａ、２５Ｂのピッチを示
し、（１）式が０になるとき画素パターンが設計通り形
成されていることを意味する。またＹPTはＹ方向の画素
パターンの位置の差を示し、この場合ＹPT＝０とする。
よって（２）式で得られるＹSTが０となればつなぎ誤差
がないことになるが、このＹSTが設計上０でない場合
（すなわちＹPT≠０）は、この設計上の値と比較するこ
とになる。

【００５０】パターンマッチング装置２０は、この領域
についてのつなぎ誤差の測定処理が終了すると、ＸＹス
テージ７を平行に逐次移動させ、境界線２４Ａ上の他の
領域についても同様につなぎ誤差（ＸST、ＹST）を計測
する。その後、多点にわたって求めたつなぎ誤差（ＸS
T、ＹST）の値が平均的に最小になるように最小自乗法
等を用いて補正パラメータを決定する。また他の３本の
境界線２４Ｂ〜２４Ｄについてもそれぞれ同様に多点に
わたってつなぎ誤差を測定し補正パラメータを決定す
る。

【００５１】この補正パラメータ値はつなぎ部分に生じ
ている実際の誤差分から求めた値であるため従来に比し
て現実を反映した正確な値である。以上の構成によれ
ば、２つの露光領域２２Ａ及び２２Ｂのつなぎ部分２４
Ａを撮像し、当該領域に形成された画素パターン２８Ａ
及び２８Ｂを、図５〜図８に示すようなマスキング処理
方法や輝度オフセット誤差補正方法を用いて、ズレ量検
出用のパターンとして高い精度で抽出し、それらのパタ
ーンを用いてつなぎ誤差を求め、この値によって位置合
わせのための補正パラメータ値を決定したことにより、
つなぎ合わせの精度を従来に比して一段と高めることが
できる。（４）つなぎ部分における重ね合わせ誤差の測定方法次に、上記のようなマスキング処理や輝度オフセット誤
差補正方法などの画像データ加工による検出精度向上方
法を、下層に形成された第１のパターンとその上に重ね
て形成された上層の第２のパターンとの重ね合わせ誤差
を隣接する領域間で小さくするための重ね合わせ誤差の
測定方法に適用した場合について、図１１を参照しなが
ら説明する。この例の場合も露光領域２２Ａ及び２２Ｂ
の境界線２４Ａ付近の画素パターンを例にとって説明す
る。

【００５２】まず最初にＸＹステージ７を駆動装置１１
によって駆動し、境界線２４Ａとその両側の露光領域２
２Ａ及び２２Ｂの画素パターンがアライメント顕微鏡、
すなわち対物レンズ１６の下に入るように移動させる。
次に、図１１（Ａ）に示すように、ＣＣＤカメラ１９に
よって撮像された画像３３を被処理画像としてパターン
マッチング装置２０に取り込ませる。

【００５３】ここで左右の露光領域２２Ａ及び２２Ｂに
は同一の繰り返しパターンが２つの領域にまたがるよう
に形成されており、下地となる画素パターン３１Ａ及び
３１Ｂの上に２層目の画素パターン３２Ａ及び３２Ｂが
重ねて形成されているものとする。次にパターンマッチ
ング装置２０は、下地となる画素パターン３１Ａ及び３
１Ｂについて予め登録されているテンプレート画像３４
と一致するパターンを撮像画面３３の中から検索する。
その際に、本実施例によれば、図５〜図７に関連して説
明したマスキング処理や、図８に関連して説明した輝度
オフセット誤差補正を行って、対応画像を抽出するの
で、従来の方法に比して、遥かに高い精度で対応が像を
抽出することができる。なお、図１１に示す例では、境
界線２４Ａに近い側のパターンをそれぞれマッチングパ
ターン（候補画像）３５Ａ及び３５Ｂとして抽出するも
のとする。

【００５４】そして上記のようにして抽出されたマッチ
ングパターン３５Ａ及び３５Ｂについてテンプレート画
像３４の代表点Ｐ１に層とする座標値（Ｘ、Ｙ）を各マ
ッチングパターン３５Ａ及び３５Ｂについてそれぞれ求
める。ここでは境界線２４Ａに対して左側の露光領域２
２Ａのマッチングパターン３５Ａの座標を（Ｘ1、Ｙ1）
とし、右側の露光領域２２Ｂのマッチングパターン３５
Ｂの座標を（Ｘ1'、Ｙ1'）とする。

【００５５】同様に、図５〜図７に関連して説明したマ
スキング処理や、図８に関連して説明した輝度オフセッ
ト誤差補正を用いて、２層目の画素パターン３２Ａ及び
３２Ｂについて予め登録されているテンプレート画像３
６と一致するパターンを各領域２２Ａ及び２２Ｂから検
索し、境界線２４Ａに近い側のパターンをマッチングパ
ターン３７Ａ及び３７Ｂとして抽出する。

【００５６】マッチングパターン３７Ａ及び３７Ｂが特
定されると、テンプレート画像３６の代表点Ｐ２に相当
する座標値（Ｘ、Ｙ）を各マッチングパターン３７Ａ及
び３７Ｂについて求める。ここでは左側の露光領域２２
Ａのマッチングパターン３７Ａの座標を（Ｘ2、Ｙ2）と
し、右側の露光領域２２Ｂのマッチングパターン３７Ｂ
の座標を（Ｘ2'、Ｙ2'）とする。

【００５７】このように境界線２４Ａを挟んで両側に位
置するマッチングパターン３５Ａ、３５Ｂ及び３７Ａ、
３７Ｂの座標が求められると、左側の露光領域２４Ａに
形成されたマッチングパターン３５Ａ及び３７Ａの重ね
合わせ量を基準とした右側の露光領域２４Ｂのマッチン
グパターン３５Ｂ及び３７Ｂの重ね合わせ量の差（即ち
重ね合わせ誤差）の測定に移る。

【００５８】この重ね合わせ誤差（ＸOV、ＹOV）は、次
式ＸOV＝（Ｘ1'−Ｘ2'）−（Ｘ1−Ｘ2） …（３）ＹOV＝（Ｙ1'−Ｙ2'）−（Ｙ1−Ｙ2） …（４）のように求めることができる。ここで（３）式及び
（４）式の第１項は右側の露光領域２２Ｂに形成された
パターンの重ね量を示し、第２項は左側の露光領域２２
Ａに形成されたパターンの重ね量を示す。

【００５９】パターンマッチング装置２０はこの部分に
ついてのつなぎ誤差の計測処理が終了すると、ＸＹステ
ージ７を平行に逐次移動し、境界線２４Ａ上の他の領域
についても同様に重ね合わせ誤差（ＸOV、ＹOV）を計測
する。その後、多点にわたって求めた重ね合わせ誤差
（ＸOV、ＹOV）の値が平均的に最小になるように最小自
乗法等を用いて補正パラメータを決定する。また他の３
本の境界線２４Ｂ〜２４Ｄについてもそれぞれ同様に多
点に重ね合わせ誤差を計測して補正パラメータを決定す
る。

【００６０】以上の構成によれば、１層目のパターンと
２層目のパターン３１Ａ及び３２Ａとの重ね量を各露光
領域２２Ａ及び２２Ｂのうちつなぎ部分２４Ａに形成さ
れているパターン３５Ａ、３７Ａと３５Ｂ、３７Ｂを基
に直接求め、各露光領域の重ね量の差に基づいて位置合
わせ時に使用する補正パラメータの値を決定するように
したことによりつなぎ部分における重ね合わせ誤差を従
来に比して一段と小さくすることができる。また、パタ
ーン３５Ａ、３７Ａと３５Ｂ、３７Ｂを抽出する際に、
誤検出に原因となる部分にマスキング処理を施したり、
あるいは輝度のオフセット誤差を補正するので、従来に
比して一段と高い精度で位置合わせ用パターンの抽出が
行える。（４）他の実施例なお上述の実施例においては、境界線２４Ａを挟んで左
側の露光領域２２Ａの画素パターンを基準にして右側の
露光領域２２Ｂの画素パターンのつなぎ誤差又は重ね合
わせ誤差を求める場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、その逆に境界線２４Ａを挟んで右側の露光領
域２２Ｂの画素パターンを基準にして左側の露光領域２
２Ａの画素パターンのつなぎ誤差又は重ね合わせ誤差を
求めるようにしても良い。

【００６１】また上述の実施例においては、境界線２４
Ａを挟んで左右２つの露光領域２２Ａ、２２Ｂの画素パ
ターンを一度に撮像し、各露光領域２２Ａ、２２Ｂにつ
いてテンプレート画像２７又は３４、３６と一致するマ
ッチングパターンの座標（ｘ、ｙ）を求める場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、一方の露光領域に
ついてのパターンマッチング処理と他方の領域について
のパターンマッチング処理を交互にするようにしても良
い。すなわち一方の露光領域についてマッチングパター
ンの座標を求めた後、ＸＹステージ７を移動し、他方の
露光領域についてマッチングパターンの座標を求めるよ
うにしても良い。この場合にはＸＹステージ７の移動量
も加味してつなぎ誤差又は重ね合わせ誤差を求める。

【００６２】さらに上述の実施例においては、つなぎ露
光される露光領域のつなぎ部分についてそれぞれつなぎ
誤差および重ね合わせ誤差を測定する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、つなぎ精度や重ね合わせ
精度として高い精度が要求される方向について重点的に
つなぎ誤差や重ね合わせ誤差を測定するようにしても良
い。例えば液晶表示素子等を製造する場合には配線パタ
ーンの延びた方向に対して直交する方向、すなわち画面
の縦方向のつなぎ合わせに高い精度が要求されるためこ
の方向のつなぎ誤差や重ね合わせ誤差の成分が平均的に
最小となるように補正パラメータを決定するようにすれ
ば良い。

【００６３】さらに上述の実施例においては、大型液晶
表示素子を製造する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、メモリパターンや他の回路パターン等を製
造する場合にも適用し得る。さらに上述の実施例におい
ては、画像処理用のアライメント光学系としてガラスプ
レート５上の観察領域から反射された反射光を対物レン
ズ１６およびミラー１７を介して直接リレーレンズ１８
に導く構成のものを用いる場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、ミラー１７とリレーレンズ１８の間
のガラスプレートと共役な位置に光透過性の共役指標板
を設けても良く、また共役指標板を光学的に介するか否
かを電気的に切り換えるようにしても良い。ここで共役
指標板は指標マークが描画されたもので、その描画面と
ガラスプレート５の露光面とは共役関係に形成されてい
る板である。そしてＣＣＤカメラ１９の撮像面に結像さ
れる指標マークと観察領域のパターン画像に基づいて位
置合わせするようにしても良い。

【００６４】この指標マークを用いれば、アライメント
光学系の光軸がドリフトした場合でも、指標マークとア
ライメント光学系との位置関係は正常に保たれる。

【００６５】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、テンプレ
ート画像に対応する画像を、露光領域内に実際に形成さ
れているパターンの中から検出する際に、誤検出の原因
となる部分にマスキング処理を施したり、あるいは輝度
のオフセット誤差を補正するなどのソフトウェア上の補
正処理を施して検出精度を向上させている。そして、こ
のように高い精度で検出されたパターンの位置によって
求められる露光領域間のつなぎ誤差や重ね合わせ誤差が
平均的に最小となるように補正量を決定しているので、
従来に比して一段とつなぎ合わせや重ね合わせの精度が
高い位置合わせ方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置合わせ方法を適用可能な投影
露光装置を示す概略図である。

【図２】本発明によるパターン検出の補正方法を適用可
能な第１の場合を示す説明図である。

【図３】本発明によるパターン検出の補正方法を適用可
能な第２の場合を示す説明図である。

【図４】本発明によるパターン検出の補正方法を適用可
能な第３の場合を示す説明図である。

【図５】本発明によるパターン検出の補正方法の手順を
示す流れ図である。

【図６】本発明によるパターン検出の補正方法の手順を
示す流れ図である。

【図７】本発明によるパターン検出の補正方法の手順を
示す流れ図である。

【図８】本発明によるパターン検出の補正方法の手順を
示す流れ図である。

【図９】つなぎ露光の説明に供する概略的な平面図であ
る。

【図１０】つなぎ誤差の測定方法の説明に供する概略的
な平面図である。

【図１１】重ね合わせ誤差の測定法の説明に供する概略
的な平面図である。

【符号の説明】

１投影露光装置５感光基板（ガラスプレート）２０パターンマッチング装置２２Ａ〜２２Ｄ露光領域４５、４７、４９テンプレート画像４５ａ、４７ａマスキング領域５０、５５撮像領域（被処理画像）５３、５６、５７撮像パターン（候補画像）整理番号＝９４Ｐ０１２０７ページ(27/
26)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所５２５Ｗ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光原板上に形成された原画パターンが
転写された露光領域を有する感光基板上を撮像して得ら
れる画像情報から基準となるテンプレートに関する画像
情報に対応する情報を検出することにより、前記感光基
板の位置を検出する方法において、前記露光領域を撮像し、その撮像画像から予め記憶され
ているテンプレート画像に相当する対応画像を抽出する
に際して、前記テンプレート画像の一部にマスキングを施すととも
に、前記対応画像の候補として挙げられた候補画像のう
ち前記テンプレート画像のマスキング部分に対応する部
分に対してもマスキングを施し、前記テンプレート画像
の非マスキング領域と前記候補画像の非マスキング領域
とを比較して非マスキング領域同士の相関値を求め、そ
の相関値が所定値以上の場合に前記候補画像を前記対応
画像として抽出することを特徴とする、位置検出方法。
【請求項２】前記テンプレート画像の全画像と前記候
補画像の全画像とを比較して全画像同士の相関値を求
め、その全画像同士の相関値が所定値よりも低い場合
に、前記テンプレート画像の一部にマスキングを施すと
ともに、前記候補画像のうち前記テンプレート画像のマ
スキング部分に対応する部分に対してもマスキングを施
し、前記テンプレート画像の非マスキング領域と前記候
補画像の非マスキング領域とを比較して非マスキング領
域同士の相関値を求め、その相関値が所定値以上の場合
に前記候補画像を前記対応画像として抽出することを特
徴とする、請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項３】前記テンプレート画像のマスキング部分
は、前記テンプレート画像の所定部分として予め設定さ
れていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記
載の位置検出方法。
【請求項４】前記テンプレート画像を複数の領域に分
割するとともに、前記候補画像も前記テンプレート画像
に対応する複数の領域に分割し、前記テンプレート画像
と前記候補画像の対応する分割領域同士を比較して各分
割領域同士の相関値を求め、前記テンプレート画像のマ
スキング部分は前記各分割領域のうち相関値が最も低い
部分に設定されることを特徴とする、請求項２に記載の
位置検出方法。
【請求項５】露光原板上に形成された原画パターンが
転写された露光領域を有する感光基板上を撮像して得ら
れる画像情報から基準となるテンプレートに関する画像
情報に対応する情報を検出することにより、前記感光基
板の位置を検出する方法において、前記露光領域を撮像し、その撮像画像から予め記憶され
ているテンプレート画像に相当する対応画像を抽出する
に際して、前記テンプレート画像に含まれる所定領域のグレイレベ
ルの平均値と前記対応画像の候補として挙げられた候補
画像の前記テンプレート画像の所定領域に対応する領域
のグレイレベルの平均値とを比較し、前記テンプレート
画像のグレイレベルの平均値と前記候補画像のグレイレ
ベルの平均値との差分をオフセット誤差として補正して
前記テンプレート画像と前記候補画像との相関値を求
め、その相関値が所定値以上の場合に前記候補画像を前
記対応画像として抽出することを特徴とする、位置検出
方法。
【請求項６】露光原板上に形成された小面積の原画パ
ターンを感光基板上の隣り合う第１及び第２の露光領域
につなぎ合わせて露光することにより、大面積のパター
ンを形成する際の前記原画パターンと前記感光基板との
位置合わせ方法において、前記露光領域のうち隣接する第１及び第２の露光領域の
つなぎ部分を含んで複数箇所撮像し、撮像された複数の撮像箇所それぞれにおいて、第１及び
第２の露光領域からそれぞれ前記テンプレート画像に相
当する前記対応画像を請求項１、２、３、４又は５のい
ずれかに記載の方法により抽出し、前記第１の露光領域
における前記対応画像の位置と前記第２の露光領域にお
ける前記対応画像の位置との差を前記第１及び第２の露
光領域のつなぎ部分に生じたつなぎ誤差として求め、撮像された複数の撮像箇所それぞれにおいて求められた
複数の前記つなぎ誤差が平均的に最小になるように位置
合わせ時の補正量を決定することを特徴とする、位置検
出方法。
【請求項７】露光原板上に形成された小面積の原画パ
ターンを感光基板上の隣り合う第１及び第２の露光領域
につなぎ合わせて露光することにより、大面積のパター
ンを形成する際の前記原画パターンと前記感光基板との
位置合わせ方法において、前記露光領域のうち隣接する第１及び第２の露光領域の
つなぎ部分を含んで複数箇所撮像し、撮像された複数の撮像箇所それぞれにおいて、第１及び
第２の露光領域からそれぞれ第１の層のパターンの第１
のテンプレート画像に相当する第１の対応画像と第２の
層のパターンの第２のテンプレート画像に相当する第２
の対応画像を請求項１、２、３、４又は５のいずれかに
記載の方法により抽出し、前記第１の露光領域における前記第１の対応画像の位置
と前記第２の対応画像の位置の差と前記第２の露光領域
における前記第１の対応画像の位置と前記第２の対応画
像の位置の差との差を前記第１及び第２の露光領域のつ
なぎ部分に生じた重ね合わせ誤差として求め、撮像された複数の撮像箇所それぞれにおいて求められた
複数の前記重ね合わせ誤差が平均的に最小になるように
位置合わせ時の補正量を決定することを特徴とする、位
置検出方法。