JP2008258365A - 位置検出装置、パターン描画装置および位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の主面に対向する基準点に対する基板の相対位置を高精度にかつ安定して求める。
【解決手段】線状パターンが形成された基板９の主面９１上における帯状の照射領域に基板９の法線方向に対して傾斜した方向から光が照射され、撮像部４２にて反射光が受光されて主面９１上の照射領域を含む画像が取得される。パターン描画の際には、基板９の移動に並行してヘッド部３１から描画用の光ビームが出射されるとともに、主面９１上の複数の位置にて取得される複数の画像を積算することにより積算画像が取得される。積算画像において照射領域の幅方向の各位置にて長手方向に並ぶ複数の画素値を積算することにより平均強度分布が取得され、平均強度分布に基づいて照射領域の幅方向に対応する方向における撮像面４２０上の反射光の受光位置が特定される。その結果、基準点に対する基板９の相対位置を三角測量法にて高精度にかつ安定して求めることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の主面に対向する基準点に対する基板の相対位置を三角測量法にて検出する技術、および、当該技術を用いつつ基板上にパターンを描画するパターン描画装置に関する。

感光材料が主面に付与された半導体基板やガラス基板等（以下、「基板」という。）に光ビームを照射してパターンを描画するパターン描画装置では、光ビームを出射するヘッド部に対して基板が主面に沿う方向に相対的に移動することにより、基板の全体にパターンが描画される。パターン描画装置にてパターンを精度よく描画するには、光ビームが照射される基板の部位とヘッド部との相対的な位置（すなわち、基板のヘッド部に対する相対位置）が一定とされる必要があるが、例えば基板に反りが発生していたり、基板が載置されるステージの平行度が低い場合等には、基板のヘッド部に対する相対位置が変動してしまう。そこで、基板の法線に対して傾斜した方向から光を照射しつつ当該光の反射光を受光部にて受光し、受光部における反射光の受光位置に基づいて、基板の主面に対向する所定の基準点（例えば、受光部に対して相対的に固定されたヘッド部や、基板の法線方向に移動するヘッド部の初期位置）に対する基板の相対位置を検出することが行われる（すなわち、三角測量法にて基板の基準点に対する相対位置が検出される。三角測量法について、例えば特許文献１参照。）。例えば、ガウス分布に従った形状となる強度分布の光が基板上に照射される場合には、受光部にて同様の形状の強度分布の反射光が受光され、当該強度分布の重心の位置を求めることにより反射光の受光位置が特定されて基板の相対位置が検出される。そして、検出結果に基づいてヘッド部の高さを変更することにより、基板のヘッド部に対する相対位置を一定に保つことが実現される。

なお、非特許文献１では、投影スリットを介して基板上に光を照射する光源、当該光の反射光を受光スリットを介して受光する検出器、および、基板と検出器との間の光路上に設けられるとともに所定の周波数にて振動して受光スリットの開口の長手方向に垂直な方向に反射光の光路を変更する振動ミラーが設けられ、振動ミラーの振動の周波数および検出器からの出力信号の周波数に基づいて基板のヘッド部に対する相対位置を検出する自動焦点検出機構が開示されている。また、非特許文献１では、基板上に形成される回路パターンにおいてパターンの要素が直交する２方向に伸びる場合が多いことに着目して、基板上のスリット像を、当該２方向に対して４５度をなすように設定することにより、回路パターンの影響を抑制しつつ基板のヘッド部に対する相対位置を検出する手法も開示されている。
特開平９−３１８８６９号公報 清水寿幸，第８章 ＬＣＤ製造用ステッパの開発，「ＬＣＤの製造技術と大容量ＬＣＤの開発」，株式会社トリケップス，１９８７年２月，ｐ．１１９−１２５

ところで、ガウス分布に従った形状となる強度分布の光をパターンが形成された基板上に照射する場合に、光の照射位置にパターンの要素が存在すると、その影響（例えば、パターンと下地との反射率の相違やパターンのエッジの影響等）により受光部にて受光される反射光の強度分布の形状が乱れてしまう。この場合、強度分布の重心の位置を求めたとしても、基準点に対する基板の相対位置を精度よく求めることはできなくなる。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基準点に対する基板の相対位置を高精度にかつ安定して求めることを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板の主面に対向する基準点に対する前記基板の相対位置を三角測量法にて検出する位置検出装置であって、基板の主面に線状パターンが形成されており、前記主面に垂直な平面に沿って前記主面の法線に対して傾斜した方向から、長手方向が前記平面に垂直な前記主面上の帯状の照射領域に光を照射する光照射部と、前記平面上において前記主面からの前記光の反射光を受光して、前記主面上の前記照射領域を含む画像を取得する撮像部と、前記基板を前記主面に沿う方向に前記光照射部および前記撮像部に対して相対的に移動する移動機構と、前記基板の前記光照射部および前記撮像部に対する相対移動に伴って、前記主面上の複数の位置において前記撮像部にて取得される複数の画像を積算することにより、または、前記照射領域が前記複数の位置を連続的に移動する間、前記撮像部にて前記反射光を継続して受光することにより、積算画像を取得する積算画像取得手段と、前記積算画像において、前記照射領域の幅方向に対応する方向の各位置において前記長手方向に対応する方向に並ぶ複数の画素値の代表値を求め、前記撮像部の撮像面上の前記幅方向に対応する方向における前記反射光の受光位置を前記代表値の分布に基づいて特定することにより、基準点に対する前記基板の相対位置を求める演算部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置であって、前記基板において、前記線状パターンに含まれる要素線分の方向のうち出現頻度が最も高い方向と、前記照射領域の前記長手方向とが異なる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の位置検出装置であって、前記基板において、直交する２方向にて要素線分の前記出現頻度が他の方向よりも高くなっており、前記照射領域の前記長手方向が前記２方向のいずれとも異なる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の位置検出装置であって、前記照射領域の前記長手方向が前記２方向と４５度をなす方向に対しても異なる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の位置検出装置であって、前記複数の画像が３以上の画像であり、前記３以上の画像のうち前記照射領域内に前記長手方向に平行な要素線分のエッジが配置された状態で取得される画像が１／３以下である。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置であって、前記基板において、直交する２方向にて要素線分の出現頻度が他の方向よりも高くなっており、前記照射領域の前記長手方向が前記２方向のうちの一方に対して平行であり、３以上の画像として取得される前記複数の画像のうち、前記照射領域内に前記長手方向に平行な要素線分のエッジが配置された状態で取得される画像が１／３以下である。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の位置検出装置であって、前記移動機構が、前記基板を走査方向に前記光照射部および前記撮像部に対して相対的かつ連続的に移動し、前記照射領域の前記長手方向が、前記走査方向と異なる。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の位置検出装置であって、前記光照射部および前記撮像部を前記主面に垂直な軸を中心として前記基板に対して相対的に回動する回動機構をさらに備える。

請求項９に記載の発明は、基板に光を照射して前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、描画用の光ビームを基板に向けて出射するヘッド部と、請求項１ないし８のいずれかに記載の位置検出装置と、前記位置検出装置の出力に基づいて前記基板に対する前記ヘッド部の相対位置を調整する位置調整機構とを備え、前記位置検出装置の前記移動機構が、前記基板を前記光照射部および前記撮像部並びに前記ヘッド部に対して相対的に移動し、前記基板の前記ヘッド部に対する相対移動に同期して前記ヘッド部における前記光ビームのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。

請求項１０に記載の発明は、基板の主面に対向する基準点に対する前記基板の相対位置を三角測量法にて検出する位置検出装置における位置検出方法であって、前記位置検出装置が、基板の主面に線状パターンが形成されており、前記主面に垂直な平面に沿って前記主面の法線に対して傾斜した方向から、長手方向が前記平面に垂直な前記主面上の帯状の照射領域に光を照射する光照射部と、前記平面上において前記主面からの前記光の反射光を受光して、前記主面上の前記照射領域を含む画像を取得する撮像部とを備え、前記位置検出方法が、ａ）前記基板を前記主面に沿う方向に前記光照射部および前記撮像部に対して相対的に移動しつつ前記主面上の複数の位置において前記撮像部にて取得される複数の画像を積算することにより、または、前記照射領域が前記複数の位置を連続的に移動する間、前記撮像部にて前記反射光を継続して受光することにより、積算画像を取得する工程と、ｂ）前記積算画像において、前記照射領域の幅方向に対応する方向の各位置において前記長手方向に対応する方向に並ぶ複数の画素値の代表値を求め、前記撮像部の撮像面上の前記幅方向に対応する方向における前記反射光の受光位置を前記代表値の分布に基づいて特定することにより、基準点に対する前記基板の相対位置を求める工程とを備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の位置検出方法であって、前記ａ）工程よりも前に、前記基板において前記線状パターンに含まれる要素線分が伸びる方向の頻度を求める工程と、前記要素線分が伸びる方向の頻度に基づいて前記基板上における前記照射領域の前記長手方向を設定する工程とを備える。

請求項１ないし８、並びに、請求項１０および１１の発明では、基準点に対する基板の相対位置を高精度にかつ安定して求めることができる。

また、請求項２ないし４、７、並びに、１１の発明では、基準点に対する基板の相対位置をより安定して求めることができ、請求項３および４の発明では、直交する２方向に伸びる要素線分を多く有する基板の基準点に対する相対位置を安定して求めることができる。

また、請求項５および６の発明では、基準点に対する基板の相対位置を確実に精度よく求めることができ、請求項８の発明では、基板上における照射領域の長手方向を自在に変更することができる。

請求項９の発明では、基準点に対する基板の相対位置が高精度にかつ安定して求められることにより、基板上にパターンを高精度に描画することができる。

図１は本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す図である。パターン描画装置１は、液晶表示装置等の平面表示装置に用いられる矩形のガラスの基板９を保持するステージ２、ステージ２上の基板９を主面９１に沿って移動するステージ移動機構２１、基板９の主面９１に対向して設けられるとともに光ビームを出射するヘッドユニット３、並びに、各種演算処理を行うＣＰＵ等により実現される演算部５１および各種情報を記憶する記憶部５２を有する制御部５を備え、制御部５はパターン描画装置１の各構成要素に接続される。なお、基板９の主面９１には感光材料が予め付与されている。

ステージ移動機構２１は、ステージ２を図１中のＸ方向に移動するＸ方向移動機構２２、および、Ｘ方向に垂直なＹ方向に移動するＹ方向移動機構２３を備える。Ｘ方向移動機構２２はモータ２２１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ２２１が回転することにより、Ｙ方向移動機構２３がガイドレール２２２に沿ってＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構２３もＸ方向移動機構２２と同様の構成となっており、モータ２３１が回転するとボールねじ（図示省略）によりステージ２がガイドレール２３２に沿ってＹ方向に移動する。

実際のパターン描画時には、ヘッドユニット３から基板９上に光ビームを照射しつつステージ２がＹ方向に連続的に移動し（主走査する）、ヘッドユニット３が基板９のＹ方向の端部上方まで到達すると、ステージ２がＸ方向に間欠的に移動し（副走査する）、その後、ステージ２の主走査が繰り返される。

ヘッドユニット３は、描画用の光ビームを基板９に向けて出射するヘッド部３１、ヘッド部３１を基板９の主面９１の法線方向（図１中のＺ方向）に移動するヘッド昇降機構３２、基板９に位置検出用の光を出射するとともに基板９からの光の反射光を受光する位置検出部４、および、位置検出部４のみをＺ方向に平行な中心軸を中心として回動する検出部回動機構３３を備える。

ヘッド部３１は、光ビームを出射する光源部３１１、および、光源部３１１からの光ビームを空間変調する変調部３１２を備え、空間変調された光ビームが光学系３１３により基板９の法線に沿って主面９１上に照射される。ヘッド昇降機構３２は、モータ３２１およびモータ３２１に接続されたボールねじ機構３２２を有し、モータ３２１が回転することにより図示省略のガイドレールに沿ってヘッド部３１が昇降する。ヘッドユニット３では、ヘッド部３１が昇降してヘッド部３１の高さが調整されることにより、ヘッド部３１からの光ビームの合焦位置（すなわち、変調部３１２における変調要素からの光束が集束する位置）が主面９１上に合わせられる。

位置検出部４は、基板９の主面９１の法線に対して傾斜した光軸Ｊ１に沿って位置検出用の光を主面９１上に照射する光照射部４１、および、光照射部４１により照射される光の主面９１からの反射光を光軸Ｊ２に沿って撮像面４２０へと導くことにより主面９１上の画像を取得する撮像部４２を備え、光照射部４１および撮像部４２は支持部４０に固定される。位置検出部４では、光軸Ｊ１，Ｊ２が主面９１に垂直な同一平面上に設定されており、当該平面に沿って主面９１の法線に対して傾斜した方向から基板９上に光が照射されるとともに、当該平面上において反射光が撮像部４２にて受光される。

また、検出部回動機構３３はヘッドユニット３の本体３０に固定されたモータ３３１を有し、モータ３３１が回転することにより、支持部４０が主面９１に垂直な中心軸を中心として回動して、光軸Ｊ１，Ｊ２を含む平面が主面９１に対して垂直なままで基板９に対して回動する。検出部回動機構３３では、光軸Ｊ１，Ｊ２を含む平面の法線がＹ方向に平行な状態（図１に示す状態）が初期状態とされる。

図２および図３は位置検出部４の構成を示す図である。図２は（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向を向いて見た場合の初期状態の位置検出部４を示し、図３は、光軸Ｊ１およびＹ方向に垂直な方向に関して基板９とは反対側から基板９側を向いて見た場合の光照射部４１を簡略化して示している。

光照射部４１は、直線偏光光を出射する光源である半導体レーザ４１１を有する。半導体レーザ４１１は横モードを乱したものとされ、半導体レーザ４１１から干渉性の低い光が出射される。半導体レーザ４１１からの光はコリメートレンズ４１２にて平行光とされ、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ４１３に入射する。ＮＤフィルタ４１３にて強度が減衰した光は１／４波長板４１４（１／４λ板とも呼ばれる。）にて円偏光光とされて、照明光学系４１５に入射する。照明光学系４１５を通過した光は、光軸Ｊ１，Ｊ２を舎む平面に垂直な方向には平行光、光軸Ｊ１，Ｊ２を含む平面に平行な方向には集光光となり基板９上に照射される。したがって、基板９上において光照射部４１からの光の照射領域８１(図３中にて太線にて示している。)は、光軸Ｊ１，Ｊ２を含む平面に垂直な方向に長い帯状(ライン状と捉えることもできる。)となる。

ここで、半導体レーザ４１１からの光の強度分布はガウス分布に（ほぼ）従った形状となっており（すなわち、半導体レーザ４１１からガウシアンビームが出射され）、基板９上の照射領域８１において長手方向（すなわち、光軸Ｊ１，Ｊ２を含む平面に垂直な方向）の各位置では、長手方向に垂直な幅方向（すなわち、光軸Ｊ１，Ｊ２を含む平面に平行な方向）における光の強度分布が、図４に示すようにガウス分布に従った形状となる。

撮像部４２は、複数の受光素子（例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device））がＹ方向、および、光軸Ｊ２とＹ方向とに垂直な方向に２次元に配列された受光素子群４２３（すなわち、イメージセンサ）を有し、光照射部４１からの光の主面９１での反射光は、第１および第２ピックアップレンズ４２１，４２２を介して受光素子群４２３の撮像面４２０上に照射される。これにより、撮像部４２にて基板９の主面９１上の照射領域８１を含む領域の画像が取得される。このとき、基板９上の照射領域８１に円偏光光が照射されることにより、基板９上の膜やパターンにてｐ偏光光とｓ偏光光とで反射率が相違する場合であっても、取得される画像に影響が生じることが防止される。上記説明では、位置検出部４が初期状態とされているため、照射領域８１の長手方向がＹ方向に平行となるが、既述のように、位置検出部４は必要に応じて主面９１に垂直な軸を中心として回動されるため、実際には位置検出部４の回転角に応じて基板９上の照射領域８１の長手方向は変化する。

次に、パターン描画装置１が基板９上にパターンを描画する動作について図５を参照しつつ説明する。図１のパターン描画装置１におけるパターンの描画対象の基板９では、パターンの要素である線分（以下、「要素線分」という。）を多く含む線状パターンが主面９１上に形成されており、演算部５１では線状パターンに含まれる要素線分が伸びる方向の頻度が求められる（ステップＳ１１）。

図６は基板９上の線状パターン９３を抽象的に示す図である。図６に示すように、基板９の主面９１には、それぞれが表示装置のパネルに対応する複数の矩形領域９２が隙間を空けて縦横に整列して設定されており、基板９は複数の矩形領域９２に従って多面取りされる（すなわち、複数の部位（パネル）に切断される）予定のものである。各矩形領域９２内には、矩形領域９２の配列方向であって直交する２方向（すなわち、矩形の基板９の各辺に平行または垂直な２方向であり、以下、「基板９の縦方向および横方向」という。）に伸びる多数の要素線分が含まれている。本実施の形態では、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の形成途上のパターンとされ、線状パターン９３の大部分は格子状であり、互いに隣接する格子点の間に要素線分が配置されている。また、線状パターン９３において各矩形領域９２の端部近傍には、基板９の縦方向および横方向に対して傾斜した方向に伸びる要素線分が引出線として形成されている。

パターン描画装置１では、現在のパターン形成段階において主面９１上に形成されている線状パターン９３の設計データ（例えば、ＣＡＤデータ）が記憶部５２にて記憶されて準備されており、演算部５１では、設計データが示すパターンにおいて例えば１つの矩形領域９２に対応する部分が抽出されることにより、設計パターン画像が取得される。続いて、設計パターン画像において、周知のハフ変換等を施すことにより、設計パターン画像中の線状成分が検出される。そして、基板９上における照射領域８１の長手方向の長さをＬとして、Ｌ／２以上の長さの線状成分のみが要素線分（設計データ上の要素線分）を示すものとされ、基板９の縦方向（に対応する方向）と要素線分を示す線状成分とのなす角（以下、「要素線分の傾斜角」という。）が求められることにより、基板９上の線状パターン９３に含まれる要素線分が伸びる方向の頻度（すなわち、要素線分の傾斜角のヒストグラム）が求められる。ここでは、基板９の縦方向を０度として時計回りに要素線分の傾斜角が増大するものとし、（−９０）度よりも大きく、かつ、（＋９０）度以下の範囲のヒストグラムが取得される。

図６の基板９に対して求められる要素線分の傾斜角のヒストグラムでは、縦方向および横方向（すなわち、要素線分の傾斜角が０度および（＋９０）度）の頻度が最も高くなり（例えば、縦方向および横方向のそれぞれの頻度が全ての要素線分の個数の３０％以上となる。）、縦方向に対して時計回りおよび反時計回りにそれぞれ４５度だけ傾斜する２方向（すなわち、要素線分の傾斜角が（−４５）度および（＋４５）度）が、縦方向および横方向に続いて頻度が高くなっている。なお、外部のコンピュータ等により同様の処理が行われ、記憶部５２にて要素線分が伸びる方向の頻度が記憶されていてもよい。

続いて、基板９の縦方向が主走査方向（Ｙ方向）と平行となるように基板９がステージ２上に載置される。また、演算部５１では要素線分が伸びる方向の頻度に基づいて基板９上における照射領域８１の長手方向の基板９の縦方向に対する角度が決定され、検出部回動機構３３が位置検出部４を回動することにより、照射領域８１の長手方向と基板９の縦方向とのなす角（以下、「照射領域８１の傾斜角」という。）が当該角度に合わせられ、基板９上にて照射領域８１の長手方向が設定される（ステップＳ１２）。本実施の形態では、要素線分の傾斜角と同様に、基板９の縦方向を０度として時計回りに照射領域８１の傾斜角が増大するものとして、基板９上の照射領域８１の傾斜角が（−２２．５）度（（＋２２．５）度であってもよい。）に設定される。なお、照射領域８１の傾斜角は、（−２２．５）度、または、（＋２２．５）度を中央として±１５度の範囲内で決定されることが好ましい。

基板９上における照射領域８１の長手方向が設定されると、基板９の主走査方向への移動が開始される（ステップＳ１３）。そして、基板９の主走査方向への移動に並行してヘッド部３１の高さ調整が行われるとともに（ステップＳ１４）、基板９の主走査方向への移動に同期して描画用の光ビームのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる（ステップＳ１５）。

図７はヘッド部３１の高さ調整処理の流れを示す図であり、図５中のステップＳ１４にて行われる処理を示している。位置検出部４では、光照射部４１から基板９上に照射される光の反射光を撮像部４２にて受光することにより、基板９上の照射領域８１を含む（領域を示す）画像が取得される（ステップＳ２１）。

ここで、基板９上の照射領域８１に照射される光の強度分布と、撮像部４２にて受光される反射光の強度分布との関係について述べる。既述のように、基板９上の照射領域８１には幅方向に関してガウス分布に従った形状となる強度分布の光が照射されている（図４参照）。仮に、図８に示すように、基板９上の線状パターン９３が同一方向に伸びる複数の要素線分９３１（例えば、金属にて形成される。）が配列されたものである場合に、図８中に符号８１ａを付す破線の矩形にて示すように、基板９上の照射領域８１ａの長手方向が要素線分９３１（が伸びる方向）に平行であり、かつ、照射領域８１ａの全体が要素線分９３１と重ならないときには、撮像部４２にて受光される照射領域８１ａからの光（反射光）の強度分布（照射領域８１ａの幅方向に対応する方向の強度分布）は、照射領域８１ａの長手方向に対応する方向の各位置にてガウス分布に従った形状となる。

図９は、図８中の照射領域８１ａからの反射光の強度分布を示す図である。図９の強度分布は、撮像部４２にて取得される画像において、照射領域８１ａの幅方向に対応する方向（以下、同様に「幅方向」と呼ぶ。）の各位置にて照射領域８１ａの長手方向に対応する方向（以下、同様に「長手方向」と呼ぶ。）に並ぶ複数の画素値の平均値（すなわち、複数の画素値にそれぞれ対応する複数の受光素子に照射される光の強度の平均値）を求めることにより得られる平均強度の幅方向の分布となっており（後述の図１０および図１１において同様）、以下、このようにして求められる分布を平均強度分布という。図９の平均強度分布も、基板９上の照射領域８１に照射される光の幅方向の強度分布と同様に、ガウス分布に従った形状となっている。なお、本実施の形態では、撮像部４２にて取得される画像において、照射領域の長手方向に並ぶ複数の画素値の平均値が求められるが、複数の画素値の中央値等、他の代表値が求められてもよい。

一方で、この場合に、図８中に符号８１ｂを付す破線の矩形にて示すように、基板９上の照射領域８１ｂが要素線分９３１に平行であり、かつ、照射領域８１ｂ内に要素線分９３１のエッジ（要素線分９３１が伸びる方向に沿うエッジ）が含まれるときには、撮像部４２にて受光される照射領域８１ｂからの光の平均強度分布は、要素線分９３１における反射率の影響により、図１０に示すように、平均強度が要素線分９３１に対応する部分において低くなる。その結果、平均強度分布の重心位置が図９の平均強度分布における重心位置と相違する。後述するように、平均強度分布の重心位置はヘッド部３１の高さ調整に大きく影響する。

これに対し、図８中に符号８１ｃを付す破線の矩形にて示すように、基板９上の照射領域８１ｃが要素線分９３１に対して傾斜する（図８では要素線分９３１が伸びる方向と照射領域８１ｃの長手方向とが４５度をなす。）ときには、照射領域８１ｃが複数の要素線分９３１の部位を含むことにより、撮像部４２にて受光される照射領域８１ｃからの光の平均強度分布は、図１１に示すようにガウス分布に従った形状となる。このように、照射領域８１内に長手方向とは異なる方向に伸びる要素線分９３１が配置された状態で画像が取得されることにより、当該画像中の照射領域における平均強度分布はガウス分布に従った形状となり、平均強度分布の重心位置が図９の平均強度分布における重心位置（すなわち、基板９上にパターンが存在しない場合に取得される重心位置）とほぼ一致する。

実際には、パターン描画装置１では、照射領域８１の傾斜角が（−２２．５）度に設定されており、基板９上には様々な方向に伸びる要素線分が含まれている。このような場合でも、照射領域８１内に長手方向とは異なる方向に伸びる要素線分９３１（すなわち、傾斜角が照射領域８１の傾斜角とは異なる要素線分９３１）が配置された状態で画像が取得されると、通常は撮像部４２にて受光される反射光の平均強度分布は図１１と同様にガウス分布に近似した形状となる。

ここで、照射領域８１の傾斜角と要素線分９３１の傾斜角とが異なる（すなわち、照射領域８１の長手方向と要素線分９３１が伸びる方向とが異なる）とは、照射領域８１内に要素線分９３１の少なくとも一部が存在する場合に、図１２に示すように、当該要素線分９３１が伸びる方向を示す直線Ｌ１を、当該直線Ｌ１が照射領域８１の中央を通過するように配置した際に、直線Ｌ１が照射領域８１の長手方向の両側のエッジと交わる位置Ｐ１，Ｐ２の間の幅方向の距離（図１２中の距離Ｗ１）が、照射領域８１の幅（図１２中の幅Ｗ２）の１／２以上となる場合、並びに、直線Ｌ１が照射領域８１の長手方向の両側のエッジと交わらない場合をいい、距離Ｗ１が照射領域８１の幅Ｗ２の１／２よりも小さくなる場合は照射領域８１の長手方向と要素線分９３１が伸びる方向とが同じである（すなわち、平行である）と捉えるものとする。

パターン描画装置１では、最初の画像が取得されると、最初のステップＳ２２の処理は省略されて、連続的に移動する基板９上の次の位置にて同様に画像が取得され（ステップＳ２３，Ｓ２１）、これらの画像が積算される（ステップＳ２２）。このようにして、予め設定された個数の画像が積算されるまで、基板９の主走査方向への連続的な移動に並行して撮像部４２にて一定の周期にて撮像動作を行う（すなわち、一定の周期にてサンプリングを行う）ことにより、基板９上の複数の位置（実際には微小な範囲内の複数の位置）にて複数の画像が取得されるとともに、これらの画像が積算され（平均化であってもよい。）（ステップＳ２１，Ｓ２２）、設定された個数の画像を積算した積算画像が取得される（ステップＳ２３）。

続いて、積算画像において、照射領域の幅方向（に対応する方向）の各位置において照射領域の長手方向（に対応する方向）に並ぶ画素値の平均値が求められ（ステップＳ２４）、画素値の平均値の幅方向における分布（すなわち、平均強度分布）において重心の位置を求めることにより、撮像部４２の撮像面４２０上において、基板９上の照射領域８１の幅方向に対応する方向における反射光の受光位置が特定される（ステップＳ２５）。なお、本実施の形態では、平均強度分布を代表する値として重心位置が求められるが他の値が採用されてもよい。

ここで、本実施の形態では、Ｚ方向（基板９の法線方向）に関して、図１のヘッドユニット３の本体３０に対するヘッド部３１の初期位置（すなわち、Ｚ方向に関して位置検出部４に対して相対的に固定された位置）が基準点として予め定められており、光照射部４１からの光が照射される主面９１上の位置の基準点に対するＺ方向の相対位置（以下、単に「基準点に対する基板９の相対位置」という。）が所定の設定位置となる際における、撮像面４２０上の照射領域８１の幅方向に対応する方向の理想的な受光位置（例えば、主面９１が鏡面とされる場合の受光位置であり、以下、「基準受光位置」という。）が特定されている。

したがって、図１３に示すように、光照射部４１（ただし、図１３では半導体レーザ４１１のみを図示している。）からの光の主面９１における入射角および反射角がθであり、基準点に対する基板９の相対位置が設定位置（図１３中に符号９１ａを付す二点鎖線にて示す。）から高さｈだけ低くなっている場合には、撮像部４２（ただし、図１３では受光素子群４２３のみを図示している。）の撮像面４２０において基板９からの反射光の受光位置は、照射領域８１の幅方向に対応する方向に関して光照射部４１から離れる方向に基準受光位置からｄｗだけずれることとなる。演算部５１では、撮像面４２０上における受光位置の基準受光位置からのずれ量ｄｗ、および、光照射部４１からの光の入射角θを用いて、光照射部４１からの光が照射される主面９１上の位置の設定位置９１ａからの変位ｈを算出することにより、主面９１に対向する基準点に対する基板９の相対位置が求められる（ステップＳ２６）。

基準点に対する基板９の相対位置が三角測量法にて求められると、ヘッド部３１からの光ビームの合焦位置が主面９１上に合うように、ヘッド昇降機構３２によりヘッド部３１が初期位置から移動して（すなわち、ヘッド部３１と基準点との間の距離が変更されて）ヘッド部３１の高さが調整される（ステップＳ２７）。このようにして、ヘッド昇降機構３２が位置調整機構として基板９に対するヘッド部３１の相対位置を調整することにより、いわゆる、自動焦点合わせ（オートフォーカス動作）が行われる。

パターン描画装置１では、基板９の主走査方向への移動が終了するまで、積算画像の取得に係るステップＳ２１〜Ｓ２３の処理と、基準点に対する基板９の相対位置の取得およびヘッド部３１の高さ調整に係るステップＳ２４〜Ｓ２７の処理とが繰り返される（ステップＳ２８）。なお、実際にはステップＳ２１〜Ｓ２３の処理とステップＳ２４〜Ｓ２７の処理とは並行して実行される。

このとき、図６の基板９上の各矩形領域９２の端部近傍には、図１４に示すように、基板９の縦方向および横方向に対して傾斜した方向に伸びる複数の要素線分９３１（ライン／スペースと捉えることもできる。）が引出線として形成されているため、照射領域８１の長手方向と照射領域８１内の要素線分９３１が伸びる方向とのなす角が小さくなった状態（すなわち、照射領域８１の傾斜角と照射領域８１内の要素線分９３１の傾斜角との差が小さい状態）で画像が取得される場合がある。図１４では、ステップＳ２１の処理の繰り返しにより、一の画像が取得される際の照射領域８１の位置、および、次の画像が取得される際の照射領域８１の位置を破線の矩形にて示している。なお、図１４では、要素線分９３１の方向と照射領域８１の長手方向とは異なっており、照射領域８１の傾斜角と照射領域８１内の要素線分９３１の傾斜角との差は４度となっている。

この場合に、ステップＳ２１の各処理にて図１５．Ａないし図１５．Ｃのそれぞれに示す画像（ただし、照射領域８１に対応する部分のみを示している。後述の図１８において同様。）が取得され、仮に、図１６に概念的に示すように当該画像７１（ただし、図１６では照射領域８１の傾斜角に合わせて画像７１を傾斜させて示している。）のそれぞれにおいて照射領域７２（図１６中にて破線の矩形にて示す。）の幅方向の各位置にて長手方向に並ぶ画素値の平均値を求めると、図１５．Ａないし図１５．Ｃの画像に対応する平均強度分布（ただし、照射領域７２の範囲内のみを示している。）は、それぞれ図１７中に線６１，６２，６３にて示すようになり、基板９上の照射領域８１に実際に照射される光の強度分布（図４参照）とは異なる形状（例えば、偏りを持った形状）となる。

例えば、基板９上の照射領域８１の幅方向の長さが２５マイクロメートル（μｍ）であり、長手方向の長さが１５０μｍである場合に、平均強度分布の重心位置は照射領域７２の範囲の中央、すなわち、照射領域７２の範囲の一端から基板９上の距離１２．５μｍに相当する距離だけ離れた位置が理想的な位置（例えば、主面９１が鏡面とされる場合に取得される平均強度分布から導かれる位置）とされるが、図１７中の平均強度分布６１，６２，６３では、重心位置は、照射領域７２の範囲の一端から基板９上の距離１４．３μｍ、１１．３μｍ、１２．４μｍに相当する距離だけ離れた位置となり、理想的な位置から大きくずれる場合が発生する。

実際には、パターン描画装置１では、図１５．Ａないし図１５．Ｃの画像は積算されることにより、図１８に示す積算画像（ここでは、図１５．Ａないし図１５．Ｃの画像を含む１０個の画像の積算画像とされる。）が取得される（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。そして、図１８の積算画像において平均強度分布を求めると（ステップＳ２４）、図１７中に線６４にて示すように、基板９上の照射領域８１に実際に照射される光の強度分布に近似した形状となる。図１７中の平均強度分布６４では、重心位置は照射領域７２の範囲の一端から基板９上の距離１２．３μｍに相当する距離だけ離れた位置となり、上記の理想的な位置近傍となる（ステップＳ２５）。このように、複数の画像から積算画像を導くことにより、撮像部４２の撮像面４２０における受光位置を適切に特定することが可能となり、これにより、受光位置に基づいて基準点に対する基板９の相対位置が精度よく求められる（ステップＳ２６）。その結果、ヘッド部３１からの光ビームの合焦位置が主面９１上に合うように、基板９に対するヘッド部３１の相対位置を調整することが可能となる（ステップＳ２７）。

また、ステップＳ２１の処理では、照射領域８１内に長手方向に平行な要素線分９３１のエッジが配置された状態で画像が取得される場合もあるが、パターン描画装置１では、照射領域８１の長手方向が、要素線分９３１の出現頻度が高い上位の４方向（すなわち、基板９の縦方向および横方向、並びに、縦方向および横方向と４５度をなす２方向）と異なるように設定されていることにより、積算画像が導かれる複数の（ここでは、３以上の）画像のうち、照射領域８１内に長手方向に平行な要素線分９３１のエッジが配置された状態で取得される画像は１／３以下となり、基準点に対する基板９の相対位置が確実に精度よく求められる。

パターン描画装置１では、ヘッド部３１が基板９の主走査方向の端部上方まで到達すると、基板９の移動が停止される（図５：ステップＳ１６）。そして、基板９を副走査方向に所定距離だけ移動した後（ステップＳ１７，Ｓ１８）、基板９の主走査方向への移動が開始され（ステップＳ１３）、基板９が連続的に移動する間、ヘッド部３１の高さ調整および光ビームのＯＮ／ＯＦＦ制御が継続して行われる（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。基板９を副走査方向に移動しつつ（ステップＳ１８）、上記ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理が繰り返され、基板９の全体にパターンが描画されるとパターン描画処理が完了する（ステップＳ１７）。

ところで、三角測量法を用いた一般的な手法にて基準点に対する基板９の相対位置を検出する際に、ガウス分布に従った形状となる強度分布の光を基板９上に照射して（ただし、基板９上の照射領域の形状は円形となる。）、その反射光を受光部にて受光する場合、例えば、図１９．Ａや図１９．Ｂに示すように、パターンの影響により受光部に照射される反射光の強度分布の形状は乱れてしまい、このような強度分布の重心の位置を求めたとしても基準点に対する基板９の相対位置を精度よく求めることはできなくなる。また、図８を参照して説明したように、基板９上における光の照射領域８１を帯状にし、かつ、基板９上の線状パターン９３の要素線分９３１に対して照射領域８１の長手方向を傾斜させることにより、通常は、撮像部４２にて取得される一の画像から基準点に対する基板９の相対位置を精度よく求めることが可能となるが、線状パターン９３が様々な方向に伸びる要素線分９３１を含む場合に、照射領域８１内に長手方向に平行な要素線分９３１のエッジが配置された状態で画像が取得されると、当該画像のみでは基準点に対する基板９の相対位置を精度よく求めることはできなくなる。

これに対し、図１のパターン描画装置１では、基板９の光照射部４１および撮像部４２に対する相対移動に伴って、主面９１上の複数の位置において撮像部４２により複数の画像が取得される。そして、複数の画像を積算して積算画像が取得され、積算画像から導かれる平均強度分布に基づいて、照射領域の幅方向に対応する方向における撮像面４２０上の反射光の受光位置が特定される。これにより、基準点に対する基板９の相対位置を高精度にかつ安定して求めることが可能となり、その結果、描画用の光ビームが照射される基板９の部位とヘッド部３１との相対的な位置を一定にして、基板９上にパターンを高精度に描画することが実現される。

基板９上の線状パターン９３では、基板９の縦方向および横方向にて要素線分９３１の出現頻度が他の方向よりも高くなり、基板９上の照射領域８１の長手方向が基板９の縦方向および横方向のいずれとも異なるように設定される。これにより、直交する２方向に伸びる要素線分９３１を多く含む基板９の基準点に対する相対位置を安定して求めることが可能となる。また、このような基板９では、縦方向および横方向と４５度をなす方向に伸びる要素線分９３１の出現頻度も比較的高くなるが、照射領域８１の長手方向が、縦方向および横方向と４５度をなす方向に対しても異なることにより、照射領域８１内に長手方向に平行な要素線分９３１のエッジが配置された状態で画像が取得される可能性を低減することができ、基準点に対する基板９の相対位置をより安定して求めることが実現される。

また、パターン描画装置１では、パターン描画を開始する前に、基板９において線状パターン９３に含まれる要素線分９３１が伸びる方向の頻度を求め、当該頻度に基づいて基板９上における照射領域８１の長手方向を好ましい方向（上記の例では、出現頻度が低い方向であり、より好ましくは出現頻度が最小となる方向）に設定することにより、基準点に対する基板９の相対位置をより安定して求めることが実現されるが、上記のように、基板９を主走査方向に位置検出部４に対して連続的に移動しつつパターンを描画する場合、処理対象の基板９では、線状パターン９３は主走査方向に伸びる要素線分９３１を多く含むため（すなわち、要素線分９３１の出現頻度が高い方向が主走査方向とされるため）、照射領域８１の長手方向を主走査方向と異なるように設定するのみであっても、基準点に対する基板９の相対位置をより安定して求めることが可能となる。

また、パターン描画装置１では、縦方向および横方向にて要素線分９３１の出現頻度が他の方向よりも高くなっている基板９上において、照射領域８１の長手方向が基板９の縦方向または横方向に平行に設定され、パターンの描画時に基板９が照射領域８１の長手方向に垂直な方向に主走査してもよい。この場合でも、基板９上の線状パターン９３において副走査方向に伸びる要素線分９３１の主走査方向のピッチ等に応じて、画像を取得する周期（サンプリングレート）を調整する等により、３以上の画像から積算画像が導かれるという前提の下で、当該３以上の画像のうち照射領域８１内に長手方向に平行な要素線分のエッジが配置された状態で取得される画像を１／３以下とすることができる。これにより、基準点に対する基板９の相対位置を確実に精度よく求めることが実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

上記実施の形態では、主面９１上の複数の位置において取得される複数の画像を積算する演算部５１により、パターン描画装置１にて積算画像（デジタル的に積算された画像と捉えることができる。）を取得する機能が実現されるが、例えば、照射領域８１が基板９上の複数の位置を連続的に移動する間、撮像部４２に設けられるメカニカルシャッタを開放して、あるいは、受光素子群４２３のいわゆる電子シャッタを開放状態として、撮像部４２にて基板９からの反射光を継続して受光することにより、積算画像（光学的に積算された画像と捉えることができる。）を取得する機能が実現されてもよい。この場合、図７中のステップＳ２２，Ｓ２３の処理は省略される。なお、撮像部４２にて基板９からの反射光を継続して受光する時間は、受光素子群４２３が飽和しない時間に設定される。

また、上記実施の形態では、基板９上の照射領域８１の長手方向が、要素線分９３１の出現頻度が他の方向よりも高い縦方向および横方向のいずれとも異なるように設定されるが、基準点に対する基板９の相対位置をより安定して求めるには、基板９において線状パターン９３に含まれる要素線分９３１の方向のうち出現頻度が最も高い方向と、照射領域８１の長手方向とが異なることが重要となる。

パターン描画装置１における基準点は必ずしもヘッド部３１の初期位置である必要はなく、ヘッドユニット３において基板９の法線方向に関してヘッド部３１と位置検出部４とが相対的に固定される場合には、ヘッド部３１の固定された位置が基準点とされてもよい。このように、パターン描画装置１では、基準点は位置検出部４およびヘッド部３１の位置に対応付けられたものとされる。

パターン描画装置１では、ヘッド部３１を除く主たる構成要素により位置検出装置が構築されるが、位置検出装置にて基板９上に出射される光は、必ずしもガウス分布に従った形状とされる必要はなく、光照射部４１の設計によっては強度が一定となる分布を有する光が基板９上の帯状の照射領域８１に照射されてもよい。

基板９上における照射領域８１の長手方向は、検出部回動機構３３が光照射部４１および撮像部４２を回動することにより自在に変更されるが、光照射部４１および撮像部４２は、主面９１に垂直な軸を中心として基板９に対して相対的に回動すればよく、位置検出装置が設けられる装置の種類によっては、基板９を主面９１に垂直な軸を中心として回動する回動機構が設けられてもよい。また、照射領域８１の長手方向がステージ２に対して固定され、基板９をステージ２上に載置する際に、基板９の向きが調整されることにより、基板９上における照射領域８１の長手方向が設定されてもよい。

位置検出装置からの出力に基づいて基板９に対するヘッド部３１の相対位置を調整する位置調整機構は、ヘッド昇降機構３２以外に、基板９を昇降する機構により実現されてもよい。さらに、基板９は直立した状態（もちろん、法線が水平方向に対して傾斜していてもよい。）で保持されていてもよく、この場合も、位置検出装置では、基板９の主面に対向する基準点に対する基板９の相対位置が求められ、位置調整機構により基準点に対応付けられたヘッド部３１が基板９の法線方向に移動することにより、あるいは、基板９の法線方向に基板９自体が移動することにより、基板９に対するヘッド部３１の相対位置が調整される。

パターン描画装置１では、ヘッドユニット３を主面９１に沿う方向に移動する移動機構が設けられてもよい。すなわち、基板９は主面９１に沿う方向にヘッドユニット３に対して相対的に移動すればよい。

パターン描画装置１における処理対象は、表示装置用のガラスの基板以外に、半導体基板やプリント配線基板等の他の基板（もちろん、矩形でなくてもよい。）であってもよい。また、パターン描画装置１における位置検出装置としての機能は、パターン描画以外の用途に用いられてもよく、例えばパターン検査に用いることが可能である。この場合、基板上のパターンを撮像するカメラ部の位置に対応付けられた基準点に対する基板の相対位置が検出される。

パターン描画装置の構成を示す図である。 位置検出部の構成を示す図である。 位置検出部の構成を示す図である。 照射領域に照射される光の強度分布を示す図である。 基板上にパターンを描画する動作の流れを示す図である。 基板上の線状パターンを抽象的に示す図である。 ヘッド部の高さ調整処理の流れを示す図である。 基板上の線状パターンを示す図である。 平均強度分布を示す図である。 平均強度分布を示す図である。 平均強度分布を示す図である。 照射領域の傾斜角と要素線分の傾斜角との関係を説明するための図である。 三角測量法を説明するための図である。 基板上の線状パターンを示す図である。 撮像部にて取得される画像を示す図である。 撮像部にて取得される画像を示す図である。 撮像部にて取得される画像を示す図である。 画像から平均強度分布を求める処理を説明するための図である。 平均強度分布を示す図である。 積算画像を示す図である。 比較例の装置の受光部に照射される反射光の強度分布を示す図である。 比較例の装置の受光部に照射される反射光の強度分布を示す図である。

符号の説明

１ パターン描画装置
９ 基板
２１ ステージ移動機構
３１ ヘッド部
３２ ヘッド昇降機構
３３ 検出部回動機構
４１ 光照射部
４２ 撮像部
５１ 演算部
７１ 画像
７２ （画像中の）照射領域
８１，８１ａ〜８１ｃ （基板上の）照射領域
９１ 主面
９３ 線状パターン
４２０ 撮像面
９３１ 要素線分
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１〜Ｓ２６ ステップ

Claims (11)

1. 基板の主面に対向する基準点に対する前記基板の相対位置を三角測量法にて検出する位置検出装置であって、
   基板の主面に線状パターンが形成されており、前記主面に垂直な平面に沿って前記主面の法線に対して傾斜した方向から、長手方向が前記平面に垂直な前記主面上の帯状の照射領域に光を照射する光照射部と、
   前記平面上において前記主面からの前記光の反射光を受光して、前記主面上の前記照射領域を含む画像を取得する撮像部と、
   前記基板を前記主面に沿う方向に前記光照射部および前記撮像部に対して相対的に移動する移動機構と、
   前記基板の前記光照射部および前記撮像部に対する相対移動に伴って、前記主面上の複数の位置において前記撮像部にて取得される複数の画像を積算することにより、または、前記照射領域が前記複数の位置を連続的に移動する間、前記撮像部にて前記反射光を継続して受光することにより、積算画像を取得する積算画像取得手段と、
   前記積算画像において、前記照射領域の幅方向に対応する方向の各位置において前記長手方向に対応する方向に並ぶ複数の画素値の代表値を求め、前記撮像部の撮像面上の前記幅方向に対応する方向における前記反射光の受光位置を前記代表値の分布に基づいて特定することにより、基準点に対する前記基板の相対位置を求める演算部と、
   を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 請求項１に記載の位置検出装置であって、
   前記基板において、前記線状パターンに含まれる要素線分の方向のうち出現頻度が最も高い方向と、前記照射領域の前記長手方向とが異なることを特徴とする位置検出装置。
3. 請求項２に記載の位置検出装置であって、
   前記基板において、直交する２方向にて要素線分の前記出現頻度が他の方向よりも高くなっており、前記照射領域の前記長手方向が前記２方向のいずれとも異なることを特徴とする位置検出装置。
4. 請求項３に記載の位置検出装置であって、
   前記照射領域の前記長手方向が前記２方向と４５度をなす方向に対しても異なることを特徴とする位置検出装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の位置検出装置であって、
   前記複数の画像が３以上の画像であり、
   前記３以上の画像のうち前記照射領域内に前記長手方向に平行な要素線分のエッジが配置された状態で取得される画像が１／３以下であることを特徴とする位置検出装置。
6. 請求項１に記載の位置検出装置であって、
   前記基板において、直交する２方向にて要素線分の出現頻度が他の方向よりも高くなっており、前記照射領域の前記長手方向が前記２方向のうちの一方に対して平行であり、
   ３以上の画像として取得される前記複数の画像のうち、前記照射領域内に前記長手方向に平行な要素線分のエッジが配置された状態で取得される画像が１／３以下であることを特徴とする位置検出装置。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の位置検出装置であって、
   前記移動機構が、前記基板を走査方向に前記光照射部および前記撮像部に対して相対的かつ連続的に移動し、
   前記照射領域の前記長手方向が、前記走査方向と異なることを特徴とする位置検出装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の位置検出装置であって、
   前記光照射部および前記撮像部を前記主面に垂直な軸を中心として前記基板に対して相対的に回動する回動機構をさらに備えることを特徴とする位置検出装置。
9. 基板に光を照射して前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、
   描画用の光ビームを基板に向けて出射するヘッド部と、
   請求項１ないし８のいずれかに記載の位置検出装置と、
   前記位置検出装置の出力に基づいて前記基板に対する前記ヘッド部の相対位置を調整する位置調整機構と、
   を備え、
   前記位置検出装置の前記移動機構が、前記基板を前記光照射部および前記撮像部並びに前記ヘッド部に対して相対的に移動し、前記基板の前記ヘッド部に対する相対移動に同期して前記ヘッド部における前記光ビームのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われることを特徴とするパターン描画装置。
10. 基板の主面に対向する基準点に対する前記基板の相対位置を三角測量法にて検出する位置検出装置における位置検出方法であって、
    前記位置検出装置が、
    基板の主面に線状パターンが形成されており、前記主面に垂直な平面に沿って前記主面の法線に対して傾斜した方向から、長手方向が前記平面に垂直な前記主面上の帯状の照射領域に光を照射する光照射部と、
    前記平面上において前記主面からの前記光の反射光を受光して、前記主面上の前記照射領域を含む画像を取得する撮像部と、
    を備え、
    前記位置検出方法が、
    ａ）前記基板を前記主面に沿う方向に前記光照射部および前記撮像部に対して相対的に移動しつつ前記主面上の複数の位置において前記撮像部にて取得される複数の画像を積算することにより、または、前記照射領域が前記複数の位置を連続的に移動する間、前記撮像部にて前記反射光を継続して受光することにより、積算画像を取得する工程と、
    ｂ）前記積算画像において、前記照射領域の幅方向に対応する方向の各位置において前記長手方向に対応する方向に並ぶ複数の画素値の代表値を求め、前記撮像部の撮像面上の前記幅方向に対応する方向における前記反射光の受光位置を前記代表値の分布に基づいて特定することにより、基準点に対する前記基板の相対位置を求める工程と、
    を備えることを特徴とする位置検出方法。
11. 請求項１０に記載の位置検出方法であって、
    前記ａ）工程よりも前に、前記基板において前記線状パターンに含まれる要素線分が伸びる方向の頻度を求める工程と、
    前記要素線分が伸びる方向の頻度に基づいて前記基板上における前記照射領域の前記長手方向を設定する工程と、
    を備えることを特徴とする位置検出方法。

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