JP2012204422A - 位置検出方法、パターン描画方法、パターン描画装置およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】物体上に形成された複数の基準マークの位置検出精度を維持しながら検出時間の短縮を図る。
【解決手段】実測すべき基準マークの各々を対象マークとしながら評価値を求め、それらの評価値に基づき基準マークの補間位置情報が実測位置情報と一致することの確からしさを評価する。そして、最良評価値≦しきい値を満足する場合、つまり一の基準マークの位置情報を他の基準マークの位置情報から高い確からしさで補間できる場合、実測すべき基準マークから一の基準マークを除外する。このため、２枚目以降の基板については、高い検出精度を保ちながら実測すべき基準マークの個数を低減することができ、スループットを向上させることができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、物体上に形成された複数の基準マークの位置を求める位置検出方法、当該位置検出方法を用いるパターン描画方法およびパターン描画装置、ならびに物体上に形成された複数の基準マークの位置を求めるためのコンピュータプログラムに関するものである。

近年、半導体基板（以下単に「基板」という）に形成されるＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の高集積化に伴い、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が利用されている。このパターン描画装置では、基板にＬＳＩを形成するために、描画パターンを基板上に既設の下層パターンに重ね合わせる処理、いわゆるアライメント処理を行いながら焼き付ける処理（いわゆる露光処理）を行う。このアライメント処理では、基板に予め形成されたアライメントマーク（基準マーク）が検出されるが、アライメント精度を高めるために複数のアライメントマークを検出するのが望ましいが、その一方でアライメントマークの検出数を増やすのに伴って検出時間の増大によるスループットの低下を引き起こしてしまう。そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、アライメントマークを検出するにあたって、アライメントマークの位置のみならず、アライメントマークの傾きをも計測し、アライメントマークの検出数を増やすことなく、検出精度の向上を図っている。

特開２００７−９６００６９号公報（例えば図１３）

ところで、上記従来技術では、予め設定した複数のアライメントマークをすべて計測しているが、本願発明者が種々の検証を行ったところ、一部のアライメントマークについては、他のアライメントマークの計測値から高精度に推測可能となる場合があることがわかった。この場合、高精度な推測が可能なアライメントマークについては、実測対象から除外してもよく、これによって計測すべきアライメントマークの数を低減することができ、検出精度を維持しながらスループットの向上を図ることができる。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、物体上に形成された複数の基準マークの位置検出精度を維持しながら検出時間の短縮を図ることができる位置検出方法、当該位置検出方法を用いるパターン描画方法およびパターン描画装置、ならびに物体上に形成された複数の基準マークの位置を求めるためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、物体上に形成された複数の基準マークの位置を求める位置検出方法であって、上記目的を達成するため、複数の基準マークの位置情報を実測する実測工程と、複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、対象マークを除く他の基準マークの実測された位置情報に基づき複数の基準マークの位置情報を算出し、複数の基準マークの算出された位置情報が複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから対象マークを除外する実測マーク削減工程とを備えることを特徴としている。

また、本発明の第２態様は、パターン描画方法であって、上記目的を達成するため、第１の物体上に形成された複数の基準マークの位置情報を実測する第１の実測工程と、複数の基準マークの実測された位置情報に基づいて第１の物体上に形成された第１の下層パターンに対して上層パターンを位置決めして描画する第１の描画工程と、複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、対象マークを除く他の基準マークの実測された位置情報に基づき複数の基準マークの位置情報を算出し、複数の基準マークの算出された位置情報が複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから対象マークを除外する実測マーク削減工程と、第１の下層パターンと同じ第２の下層パターンが形成された第２の物体上に形成された複数の基準マークのうち実測マーク削減工程で除外された対象マークを除く基準マークの位置情報を実測した後、位置情報に基づいて第２の物体上に形成された第２の下層パターンに対して上層パターンを位置決めして描画する第２の描画工程とを備えることを特徴としている。

また、本発明の第３態様は、パターン描画装置であって、上記目的を達成するため、物体上に形成された複数の基準マークを撮像する撮像部と、物体上に上層パターンを描画する光学ヘッドと、光学ヘッドに対して物体を相対的に位置決めする位置決め機構部と、撮像部、光学ヘッドおよび位置決め機構部を制御する制御部とを備え、制御部は、第１の物体上に形成された複数の基準マークを撮像部により撮像して複数の基準マークの画像を得るとともに、画像に基づいて複数の基準マークの位置情報を実測し、当該位置情報に基づいて第１の物体上に形成された第１の下層パターンに対して上層パターンを位置決めして光学ヘッドにより描画し、複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、対象マークを除く他の基準マークの実測された位置情報に基づき複数の基準マークの位置情報を算出し、複数の基準マークの算出された位置情報が複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから対象マークを除外し、第１の下層パターンと同じ第２の下層パターンが形成された第２の物体上に形成された複数の基準マークのうち除外された対象マークを除く基準マークを撮像部により撮像して複数の基準マークの画像を得るとともに、画像に基づいて複数の基準マークの位置情報を実測し、当該位置情報に基づいて第２の物体上に形成された第２の下層パターンに対して上層パターンを位置決めして光学ヘッドにより描画することを特徴としている。

さらに、本発明の第４態様は、物体上に形成された複数の基準マークの位置を求めるためのコンピュータプログラムであって、上記目的を達成するため、複数の基準マークの位置情報を実測する実測機能と、複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、対象マークを除く他の基準マークの実測された位置情報に基づき複数の基準マークの位置情報を算出し、複数の基準マークの算出された位置情報が複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから対象マークを除外する実測マーク削減機能とをコンピュータに実現させる。

このように構成された発明では、物体上に形成された複数の基準マークのうちの１つの基準マークが対象マークとされる。そして、対象マークを除く他の基準マークの実測された位置情報に基づき、物体上に形成された全基準マークの位置情報が算出される。また、こうして算出された各基準マークの位置情報が実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超える、つまり一の基準マークの位置情報を他の基準マークの位置情報から高い確からしさで推定できる場合に、実測すべき基準マークから対象マークが除外される。したがって、高い検出精度を保ちながら実測すべき基準マークの個数を低減することができる。

ここで、物体上に形成された複数の基準マークの各々を対象マークとし、実測すべき基準マークから除外すべきか否かを決定するのが望ましい。すなわち、複数の基準マークの各々を対象マークとした場合の複数の基準マークの位置情報を算出するとともに複数の基準マークの算出された位置情報が複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさを算出し、算出された複数の確からしさのうち最も高い確からしさを最良値として選出し、最良値が所定値を超える対象マークを除外することで実測すべき基準マークの個数を低減することができる。

また、上記のようにして行う実測マーク削減については、１つの対象マークを除外する毎に、算出工程、選出工程および除外工程を繰り返して実行してもよく、実測マーク削減工程を繰り返して実行する度に実測すべき基準マークの個数が減少していく。

また、対象マークを実測すべき基準マークから除外する基準として用いる「確からしさ」としては、例えば複数の基準マークの算出された位置情報と、複数の基準マークの実測された位置情報とのずれ量を用いてもよい。この場合、各基準マークを対象マークとしてずれ量を算出し、それらのずれ量のうち最も小さいずれ量を最良値として選出し、最良値が所定値を下回るときには対象マークを除外した上で実測マーク削減工程を繰り返す一方、最良値が所定値以上となった時点で実測マーク削減工程の繰り返しを停止するようにしてもよい。

さらに、上記した位置検出技術をパターン描画装置や方法に適用する場合、複数の基準マークの実測された位置情報に基づいて第１の物体上に形成された第１の下層パターンに対して上層パターンを位置決めして描画しながら、上記した実測マーク削減を並行して行ってもよく、これによって第２の物体に形成された第１の下層パターンへの上層パターンの描画を円滑に行うことができる。

この発明によれば、対象マークを除く他の基準マークの実測された位置情報に基づき、物体上に形成された全基準マークの位置情報を算出し、それらの位置情報が実測された位置情報と一致する確からしさが高い場合には、対象マークを実測すべき基準マークから除外している。このため、実測する基準マークの数を低減することができ、基準マークの位置検出精度を維持しながら検出時間を短縮することができる。

本発明にかかるパターン描画装置の一実施形態を示す正面図である。 図１のパターン描画装置の平面図である。 図１のパターン描画装置の電気的構成を示すブロック図である。 パターン描画装置によるパターン描画動作を示すフローチャートである。 実測マーク削減処理のフローチャートである。 補間処理を模式的に示す図である。 実測マーク削減動作を模式的に示す図である。

図１は、本発明にかかるパターン描画装置の一実施形態を示す正面図である。また、図２は図１のパターン描画装置の平面図である。さらに、図３は図１のパターン描画装置の電気的構成を示すブロック図である。パターン描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に光を照射して、パターンを描画する装置である。なお、基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板のいずれでもよい。図示例では円形の半導体基板の表面に形成された下層パターンに重ねて上層パターンが描画される。

パターン描画装置１００は、本体フレーム１０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、各種の構成要素を配置した構成となっている。

パターン描画装置１００の本体内部は、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とに区分されている。これらの領域のうち処理領域１０２には、主として、ステージ１０、ステージ移動機構２０、ステージ位置計測部３０、光学ユニット４０、アライメントユニット６０が配置される。一方、受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送ロボットなどの搬送装置７０が配置される。

また、パターン描画装置１００の本体外部には、アライメントユニット６０に照明光を供給する照明ユニット６１が配置される。また、同本体外部には、パターン描画装置１００が備える装置各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。

なお、パターン描画装置１００の本体外部で、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。また、カセット載置部１０４に対応し、本体内部の受け渡し領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入（ローディング）するとともに、処理領域１０２から処理済みに基板Ｗを搬出（アンローディング）してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。この未処理基板Ｗのローディング処理および処理済基板Ｗのアンローディング処理は制御部９０からの指示に応じて搬送装置７０が動作することで行われる。

ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を付与することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。そして、ステージ１０はステージ移動機構２０により移動させられる。

ステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、及び回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、及び主走査機構２５は、次のように構成されるとともに、制御部９０の露光制御部９１に電気的に接続されており、露光制御部９１からの指示に応じてステージ１０を移動させる。

回転機構２１は、支持プレート２２上で、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転させる。

副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた図示しない移動子とベースプレート２４の上面に敷設された図示しない固定子とにより構成されたリニアモータ２３ａを有している。また、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向に延びる一対のガイド部２３ｂが設けられている。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、ベースプレート２４上のガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向Ｘに移動する。

主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子とパターン描画装置１００の基台１０６上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモ−タ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台１０６との間には、主走査方向に延びる一対のガイド部２５ｂが設けられている。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向Ｙに移動する。

ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０の露光制御部９１と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０は、例えばステージ１０に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ１０の位置を計測する機構により構成されているが、その構成動作はこれに限定されるものではない。この実施形態では、ステージ位置計測部３０は、レーザ光を出射する出射部３１と、ビームスプリッタ３２と、ビームベンダ３３と、第１干渉計３４と、第２干渉計３５とを備える。これら出射部３１、各干渉計３４、３５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。

出射部３１から出射されたレーザ光は、まずビームスプリッタ３２に入射し、ビームベンダ３３に向かう第１分岐光と、第２干渉計３５に向かう第２分岐光とに分岐される。第１分岐光は、ビームベンダ３３により反射され、第１干渉計３４に入射するとともに、第１干渉計３４からステージ１０の第１の部位に照射される。そして、第１の部位で反射した第１分岐光が、再び第１干渉計３４へと入射する。第１干渉計３４は、ステージ１０の第１の部位に向かう第１分岐光と第１の部位で反射された第１分岐光との干渉に基づいて第１の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

一方、第２分岐光は、第２干渉計３５に入射するとともに、第２干渉計３５からステージ１０の第２の部位（ただし、第２の部位は、第１の部位とは異なる位置である。）に照射される。そして、第２の部位で反射した第２分岐光が、再び第２干渉計３５へ入射する。第２干渉計３５は、ステージ１０の第２の部位に向かう第２分岐光とステージ１０の第２の部位で反射された第２分岐光との干渉に基づいて第２の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

制御部９０の露光制御部９１は、第１干渉計３４及び第２干渉計３５の各々から、ステージ１０の第１の部位の位置に対応した位置パラメータ及びステージ１０の第２の部位の位置に対応した位置パラメータを取得する。そして、取得した各位置パラメータに基づいて、ステージ１０の位置を算出する。

アライメントユニット６０は、基板Ｗの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット６０は、照明ユニット６１のほか、鏡筒、対物レンズ、およびＣＣＤイメージセンサ６２（図３）を備える。アライメントユニット６０が備えるＣＣＤイメージセンサ６２は、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。

照明ユニット６１は、鏡筒とファイバ６０１を介して接続され、アライメントユニット６０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット６１から延びるファイバ６０１によって導かれる光は、鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサ６２（図３）で受光される。これによって、基板Ｗの上面が撮像されて撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサ６２は、制御部９０のデータ処理部９２と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。このように、本実施形態では、ＣＣＤイメージセンサ６２が本発明の「撮像部」として機能する。なお、アライメントユニット６０はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。

ＣＣＤイメージセンサ６２から与えられる撮像データに基づき制御部９０は、後述するようにアライメント処理を行い、またデータ処理部９２で上層パターンを描画するためのストリップデータを作成して露光制御部９１に与え、光学ユニット４０によるパターン描画を行う。

本実施形態では、光学ユニット４０は、２つの光学ヘッド４０ａ、４０ｂを有している。光学ヘッド４０ａ、４０ｂはともに同一構成を有しており、光照射部から与えられるレーザ光を上記ストリップデータに基づき変調する。ここでは、図１を参照しつつ光学ヘッド４０ａに関連する構成について説明するが、光学ヘッド４０ｂについても同様に構成されている。

光照射部４１は、レーザ駆動部４１１、レーザ発振器４１２および照明光学系４１３を有している。この光照射部４１では、レーザ駆動部４１１の作動によりレーザ発振器４１２からレーザ光が出射され、照明光学系４１３を介して光学ヘッド４０ａに導入される。この光学ヘッド４０ａには、光変調素子（図示省略）が設けられており、ストリップデータに基づきレーザ光を変調する。そして、光学ヘッド４０ａは変調レーザ光を光学ヘッド４０ａの直下位置で移動している基板Ｗに対して落射することでステージ１０に保持された基板Ｗを露光してパターンを描画する。これによって、未処理基板Ｗに形成されている下層パターンに対して上層パターン（描画パターン）が重ねて描画される。

また、上記ストリップデータを生成するために、制御部９０はデータ処理部９２を有している。このデータ処理部９２はＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶部９２１等を有するコンピュータで構成されており、露光制御部９１とともに電装ラック（図示省略）内に配置されている。また、データ処理部９２内のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理することにより、ランレングスデータ生成部９２２、補正量算出部９２３および補正データ生成部９２４が実現される。例えば下層パターンに重ね合わせて描画する上層パターンは外部のＣＡＤ等により生成されたベクトル形式の設計データで記述されており、その設計データがデータ処理部９２に入力されると、記憶部９２１に書き込まれて保存される。そして、当該設計データ９２１ａに対してデータ処理が施されて複数のストリップデータが生成され、露光制御部９１を介して光学ヘッド４０ａ、４０ｂに供給されて上層パターンが基板Ｗ上に描画される。

ランレングスデータ生成部９２２は、ベクトル形式の設計データ９２１ａをラスタライズしてランレングスデータ９２１ｂを生成して記憶部９２１に保存する。なお、この実施形態では、ストリップ単位に分割して記憶部９２１に保存している。つまり、上層パターンを複数本の分割パターンに分割し、各分割パターンに対応する分割描画データをストリップデータとしている。また、ランレングスデータ９２１ｂの準備後、または、ランレングスデータ９２１ｂの準備と並行して、上記のようにしてカセットＣに収納されている未処理の基板Ｗが搬送装置７０により搬出され、搬送装置７０によってステージ１０に載置される（ローディング処理）。

その後、データ処理部９２から与えられるグローバルアライメント用の基準マークの設計位置情報に基づきステージ移動機構２０によりステージ１０がＣＣＤイメージセンサ６２の直下位置に移動して基板Ｗ上の各基準マークを順番にＣＣＤイメージセンサ６２の撮像可能位置に位置決めし、ＣＣＤイメージセンサ６２によるマーク撮像が実行される（グローバル用アライメント計測）。このＣＣＤイメージセンサ６２から出力される画像信号は電装ラック内の画像処理回路（図３において図示省略）により処理され、基準マークのステージ１０上の位置が正確に求められる。そして、これらの計測位置情報に基づき回転機構２１が作動してステージ１０を鉛直軸回りに微小回転させて基板Ｗへのパターン描画に適した向きにアライメント（位置合わせ）される。なお、ステージ１０を光学ヘッド４０ａ、４０ｂの直下位置に移動させた後で当該アライメントを行ってもよい。

図３に示す補正量算出部９２３は、画像処理回路にて求められた基板Ｗ上の基準マークの計測位置情報、および基板Ｗの向きの修正量を取得し、グローバルアライメント後の基準マークの位置導出、並びに、設計データで記述された上層パターンの下層パターンに対する位置ズレ量を求める。

一方、補正データ生成部９２４はランレングスデータ９２１ｂを読み出し、位置ズレ量に基づいて各ランレングスデータの補正を行う。そして、補正データ生成部９２４は、補正後の各ランレングスデータからデータを切り出すとともに、それらを連結してＹ方向に延びるラインデータを生成し、さらにこうして生成されたラインデータを連結して分割領域に対応する描画データ、すなわち、１つのストリップ（つまり分割パターン）に相当するストリップデータ（分割描画データ）を生成し、露光制御部９１に出力する。

次に、上記のように構成されたパターン描画装置によるパターン描画動作について図４ないし図７を参照しながら詳述する。図４はパターン描画装置によるパターン描画動作を示すフローチャートである。また、図５は実測マーク削減処理のフローチャートである。また、図６は補間処理を模式的に示す図である。さらに、図７は実測マーク削減動作を模式的に示す図である。このパターン描画装置では、未処理の基板Ｗを１ロット分収納するカセットＣがパターン描画装置１００のカセット載置部１０４に搬送されてくるとともに、その基板Ｗに描画する上層パターンを記述した設計データ９２１ａがデータ処理部９２に与えられると、制御部９０が装置各部を以下のように制御して各基板Ｗへの上層パターンの描画を実行する。

パターン描画装置１００は、図４に示すように、搬送装置７０によってカセットＣから未処理基板Ｗの最初の１枚目を搬入し、ステージ１０上に載置する（ステップＳ１）。そして、データ処理部９２からグローバルアライメント用の基準マークの設計位置情報が与えられると、それらの設計位置情報に基づきＣＣＤイメージセンサ６２により基板Ｗ上の各基準マークを順番に撮像し、基準マークのステージ１０上の位置を求める（ステップＳ２）。そして、その計測位置情報に基づき回転機構２１により基板Ｗをパターン描画に適した向きに基板位置を補正する（ステップＳ３）。

次のステップＳ４では、制御部９０は、上記のようにしてグローバルアライメントされた基板がロット内の１枚目であるか否かを判別する。そして、１枚目であると判断すると、制御部９０は基板Ｗの上面に形成されているローカルアライメントマーク用の基準マークの全てを実測する（ステップＳ５）。この実施形態では、図６に示すように、ｎ個の基準マークＭＫ１、ＭＫ２、…ＭＫｎが予め決められた位置に形成されており、それらの設計位置情報に基づきＣＣＤイメージセンサ６２により基板Ｗ上の各基準マークＭＫ１、ＭＫ２、…ＭＫｎを撮像し、それらの画像データに基づき基準マークＭＫ１、ＭＫ２、…ＭＫｎのステージ１０上の位置を示す座標データ、つまり基準マークの計測位置情報ＭＫ１（ｍｘ１、ｍｙ１）、ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、…ＭＫｎ（ｍｘｎ、ｍｙｎ）を求める。

そして、これらの位置情報に基づき描画データを補正し（ステップＳ６）、露光処理を実行する（ステップＳ７）。すなわち、制御部９０のデータ処理部９２は、設計データで記述された上層パターン（描画パターン）の下層パターンに対する位置ズレ量を求め、さらに位置ズレ量に基づき各ランレングスデータ２１２ｂの補正量を算出する（ステップＳ６）。また、補正量に基づき求められたランレングスデータ２１２ｂからラインデータを順番に切り出してストリップデータを生成する。こうして得られたストリップデータを記憶部９２１に一時的に保存する。そして、適当なタイミングでデータ処理部９２はストリップデータを露光制御部９１に出力し、各光学ヘッド４０ａ、４０ｂでストリップの描画を行う。なお、本実施形態では、２つの光学ヘッド４０ａ、４０ｂを用いているが、光学ヘッドの個数はこれに限定されるものではなく、１つの光学ヘッドや３つ以上の光学ヘッドを用いてもよいことは言うまでもない。

また、本実施形態では、このように描画データの補正（ステップＳ６）および露光処理（ステップＳ７）と並行して、制御部９０のデータ処理部９２が実測マーク削減処理（ステップＳ８）を実行した後で選択基準マークを記憶部９２１に記憶する（ステップＳ９）。すなわち、実測マーク削減処理では、図５に示すように、カウント値ｋが基準マークの個数（本実施形態では、ｎ）に設定した（ステップＳ８１）後で、最良評価値がクリアされる（ステップＳ８２）。なお、この「最良評価値」については後で詳述する。

この最良評価値のクリア後、最良評価値導出処理（ステップＳ８３〜Ｓ８５）をカウント値ｋだけ繰り返してｎ個の基準マークの各々を対象マークとしたときの評価値を計算するとともに、最良評価値を求める。例えば図６に示すように基板Ｗ上には全部でｎ個の基準マークが形成されており、しかも最初（１回目）の実測マーク削減処理では、図７の最上段に示すように、実測するべき基準マークはｎ個全ての基準マークＭＫ１、…、ＭＫｎである。なお、図７の「対象マーク（基準マーク）」の欄は次に説明する対象マークとなり得る基準マークの番号のみを示しており、同欄中の例えば「ｎ−１」は基準マークＭＫ（ｎ−１）を対象マークとしたことを意味している。

第１回目の実測マーク削減処理のステップＳ８３では、全基準マークＭＫ１、…、ＭＫｎのうち第１番目の基準マークＭＫ１を対象マークに設定し、この対象マーク（第１番目の基準マークＭＫ１）を除く第２番目ないし第ｎ番目の基準マークＭＫ２、ＭＫ３、…、ＭＫｎの実測位置情報ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、ＭＫ３（ｍｘ３、ｍｙ３）、…、ＭＫｎ（ｍｘｎ、ｍｙｎ）および設計データから得られる各基準マークの位置情報に基づき対象マークを含め全基準マークの位置を補間して、補間された基準マークの位置情報ＭＫ１（ｄｘ１、ｄｙ１）、ＭＫ２（ｄｘ２、ｄｙ２）、…、ＭＫｎ（ｄｘｎ、ｄｙｎ）を算出する（ステップＳ８３）。このようにステップＳ８３では、対象マークを除く基準データの実測位置情報から全基準マークの位置情報を取得している。なお、補間方法としては、従来より多用されているもの、例えば最近傍補間、共一次内挿、アフィン変換などを用いることができる。

これのように、ステップＳ８３を行うことで、ｎ個の基準マークのうち対象マークＭＫ１の位置情報を実測せずとも、対象マークＭＫ１を除く基準マークＭＫ２、ＭＫ３、…ＭＫｎの位置情報を実測して得られた位置情報（以下「実測位置情報」という）ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、ＭＫ３（ｍｘ３、ｍｙ３）、…、ＭＫｎ（ｍｘｎ、ｍｙｎ）を利用することで、全基準マークについて位置情報を補間することができる。なお、このように補間により求められた位置情報を以下「補間位置情報」と称する。

ただし、こうして求めた全基準マークの補間位置情報はあくまで補間により求めらものであるため、補間位置情報の精度を検証する必要がある。そこで、本実施形態では、補間位置情報の精度を検証すべく、補間位置情報が実測位置情報と一致する確からしさを示す指標として評価値を導入している。この評価値は図６の最下段に示した数式に基づき算出される値であり、各基準マークＭＫ１、ＭＫ２、…、ＭＫｎについて補間位置情報と実測位置情報とのずれ量を求め、全基準マークのズレ量の合計値を基準マークの個数ｎで割った平均ズレ量を評価値としている。すなわち、評価値が小さくなるにしたがって実測位置情報からの補間位置情報のズレ量が小さく、少ない実測位置情報であっても全基準マークの位置情報を高精度で求めることができることを意味している。そこで、本実施形態では、求められた評価値が最良評価値を下回る場合、その時の評価値を最良評価値に書き換えて更新するとともに、その時の値ｍを保持する（ステップＳ８５）。

このような最良評価値導出処理（ステップＳ８３〜Ｓ８５）を、カウント値ｍを１ずつインクリメントしながら値ｍがカウント値ｎよりも小さい間、つまり基準マークＭＫ２、ＭＫ３、…、ＭＫｎをそれぞれ対象マークとしながら実行する。このように実測すべき基準マークＭＫ１，ＭＫ２、ＭＫ３、…、ＭＫｎの各々を対象マークとしながら各対象マークでの評価値を求め、それらの評価値に基づいて補間位置情報が実測位置情報と最も一致するときの対象マークを求める。例えば図７に具体例では、カウント値ｍ＝１のとき、つまり基準マークＭＫ２を対象マークとしたときの評価値が最も小さく、この場合、その基準マークＭＫ２を実測すべき基準マークから除外する候補として一時的に記憶するとともに、その最良評価値を一時的に記憶する。

そして、このようにして求めた最良評価値が所定のしきい値を超えるか否かを判別し（ステップＳ８６）、「ＮＯ」と判別される間、つまり補間位置情報が実測位置情報と一致する確からしさが高く、最良評価値が得られたときの対象マークを実測しなくとも他の基準マークの実測位置情報に基づき全基準マークの位置情報を正確に求めることができる場合、その最良評価値を取ったときの対象マーク（図７の具体例では基準マークＭＫ２が該当）を実測すべき基準マークから除外する（ステップＳ８７）。これにより、実測すべき基準マークは基準マークＭＫ１、ＭＫ２、…ＭＫｎから基準マークＭＫ１、ＭＫ３、…ＭＫｎとなり、実測すべき基準マークの個数が１つ減る。

また、対象マークを除外したことに対応し、カウント値ｋを「１」だけデクリメントした後、ステップＳ８２に戻って、上記ステップＳ８２〜Ｓ８６の処理の２回目を実行する。この２回目では、基準マークＭＫ１、ＭＫ３、…ＭＫｎの各々を対象マークとしながら全基準マークＭＫ１、ＭＫ２、…ＭＫｎの補間位置情報を算出する。例えば図７の「ｋ＝ｎ−１（２回目）」の欄に示すように、基準マークＭＫ１を対象マークとする場合には、当該対象マークＭＫ１と１回目に除外された基準マークＭＫ２を除く基準マークＭＫ３、ＭＫ４、…、ＭＫｎおよび設計データから得られる各基準マークの位置情報に基づいて全基準マークＭＫ１、ＭＫ２、…ＭＫｎの補間位置情報を算出し（ステップＳ８３）、基準マークＭＫ１の評価値を計算する（ステップＳ８４）。このような処理を残りの基準マークＭＫ３、…ＭＫｎの各々についても行う。そして、例えば同欄に示すように、基準マークＭＫ１の評価値が最良評価値となり、しかもしきい値を超えないときには、上記と同様に当該基準マークＭＫ１を除外した上で、３回目、４回目を順次行う一方、しきい値を超えると、最後に求められた最良評価値の対象マークＭＫｎの除外は行われず、実測マーク削減処理を停止する。こうして、例えば図７に示す具体例では、実測すべき基準マークとして、最終的に基準マークＭＫ３、ＭＫ４、…ＭＫｎが選択され、実測マーク削減処理により合計３個削減される。こうして、実測マーク削減処理（ステップＳ８）が完了すると、図４のステップＳ９に進み、選択された基準マーク（以下「選択基準マーク」という）を記憶部９２１に記憶する。

このようにステージ１０に載置された基板Ｗが１枚目である場合には、描画データの補正処理（ステップＳ６）および露光処理（ステップＳ７）と並行して実装マーク削減処理（ステップＳ８）を実行しているが、ステージ１０に載置された基板Ｗが２枚目以降である場合（ステップＳ４で「２枚目以降」）、記憶部９２１に記憶された選択基準マークのみを撮像し（ステップＳ１０）、選択基準マークの実測位置情報および設計データから得られる各基準マークの位置情報を補間する。そして、それらの補間位置情報に基づいて描画データを補正し（ステップＳ６）、露光処理を実行する（ステップＳ７）。

そして、基板Ｗに対する露光処理（ステップＳ７）が完了される（１枚目の場合には選択基準マークの記憶も完了されている必要がある）のを待って処理済みの基板Ｗが搬送装置７０によりカセットＣに搬出される（ステップＳ１１：アンローディング処理）。

なお、１ロット分の基板Ｗが完了してステップＳ１２で「ＹＥＳ」と判別されるまで、ステップＳ１に戻って上記一連の処理が繰り返される。

以上のように、本実施形態では、実測すべき基準マークの各々を対象マークとしながら評価値を求め、それらの評価値に基づき基準マークの補間位置情報が実測位置情報と一致することの確からしさを評価している。そして、次の不等式、
最良評価値≦しきい値
を満足する場合、つまり一の基準マークの位置情報を他の基準マークの位置情報から高い確からしさで補間できる場合、実測すべき基準マークから一の基準マークを除外している。このため、２枚目以降の基板Ｗについては、高い検出精度を保ちながら実測すべき基準マークの個数を低減することができ、スループットを向上させることができる。

また、上記実施形態では、実測マーク削減処理において、１つの対象マークを除外する毎に評価値を算出する算出工程（ステップＳ８３、Ｓ８４）、最良評価値を持った対象マークを選出する選出工程（ステップＳ８５）、並びにしきい値を下回る対象マークを実測すべき基準マークから除外する除外工程（ステップＳ８６、Ｓ８７）を繰り返して実行しているため、実測すべき基準マークの個数を効率的に減少させることができる。

さらに、上記実施形態では、描画データの補正処理（ステップＳ６）および露光処理（ステップＳ７）と並行して実装マーク削減処理（ステップＳ８）が実行されるため、実装マーク削減処理を行うために特別な時間を設ける必要がなく、スループットの低下を防止することができる。

このように本実施形態では、基板Ｗが本発明の「物体」に相当し、１枚目の基板Ｗが本発明の「第１の物体」に相当する一方、２枚目以降の基板Ｗが本発明の「第２の物体」に相当する。また、全基準マークの計測工程（ステップＳ５）が本発明の「実測工程」に相当している。また、実測位置情報が本発明の「基準マークの実測された位置情報」に相当し、補間位置情報が本発明の「基準マークの算出された位置情報」に相当する。しきい値が本発明の「所定値」に相当する。また、ステージ移動機構２０が本発明の「位置決め機構部」に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、各基準マークに対する補間位置情報と実測位置情報とのズレ量（誤差）の平均値を評価値としている（図６に示す数式参照）が、評価値はこれに限定されるものではなく、例えば上記ズレ量の総和や次式
評価値＝（目標の誤差範囲−各基準マークの誤差の平均）／標準偏差
に基づいて算出される値などを用いてもよい。

また、本発明の適用対象は、下層パターンが形成されたウエハなどの基板Ｗに対して上層パターンを描画するパターン描画装置や方法に限定されるものではなく、下層パターンが形成されたプリント配線基板等の物体に上層パターンを描画するパターン描画装置や方法にも本発明を適用することができる。

さらに、上記実施形態にかかる位置検出方法を実行するプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、光ディスク、光磁気ディスク、不揮発性メモリカードなどの記憶媒体に記憶させ、この記憶媒体からプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行してもよい。つまり、上記プログラムを記憶した記憶媒体、コンピュータプログラム自体も本発明の一実施形態に含まれる。

２０…ステージ移動機構（位置決め機構部）
４０ａ、４０ｂ…光学ヘッド
６２…ＣＣＤイメージセンサ（撮像部）
９０…制御部
９１…露光制御部
９２…データ処理部
１００…パターン描画装置
ＭＫ１、ＭＫ２、ＭＫ３、…、ＭＫｎ…基準マーク
Ｗ…基板（物体）

Claims (8)

1. 物体上に形成された複数の基準マークの位置を求める位置検出方法であって、
   複数の基準マークの位置情報を実測する実測工程と、
   前記複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、前記対象マークを除く他の前記基準マークの実測された位置情報に基づき前記複数の基準マークの位置情報を算出し、前記複数の基準マークの算出された位置情報が前記複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから前記対象マークを除外する実測マーク削減工程と
   を備えることを特徴とする位置検出方法。
2. 前記実測マーク削減工程は、
   前記複数の基準マークの各々を対象マークとした場合の前記複数の基準マークの位置情報を算出するとともに前記複数の基準マークの算出された位置情報が前記複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさを算出する算出工程と、
   前記算出工程で算出された複数の確からしさのうち最も高い確からしさを最良値として選出する選出工程と、
   前記最良値が前記所定値を超える対象マークを除外する除外工程と
   を有する請求項１に記載の位置検出方法。
3. 前記実測マーク削減工程では、１つの対象マークを除外する毎に、前記算出工程、前記選出工程および前記除外工程が繰り返して実行される請求項２に記載の位置検出方法。
4. 前記算出工程では、前記複数の基準マークの各々について、算出された位置情報と、前実測された位置情報とのずれ量を前記確からしさとして算出し、
   前記選出工程では、前記算出工程で算出された複数のずれ量のうち最も小さいずれ量を前記最良値として選出し、
   前記最良値が前記所定値を下回るときには対象マークを除外した上で前記実測マーク削減工程を繰り返す一方、前記最良値が前記所定値以上となった時点で前記実測マーク削減工程の繰り返しを停止する請求項３に記載の位置検出方法。
5. 第１の物体上に形成された複数の基準マークの位置情報を実測する第１の実測工程と、
   前記複数の基準マークの実測された位置情報に基づいて前記第１の物体上に形成された第１の下層パターンに対して上層パターンを位置決めして描画する第１の描画工程と、
   前記複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、前記対象マークを除く他の前記基準マークの実測された位置情報に基づき前記複数の基準マークの位置情報を算出し、前記複数の基準マークの算出された位置情報が前記複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから前記対象マークを除外する実測マーク削減工程と、
   前記第１の下層パターンと同じ第２の下層パターンが形成された第２の物体上に形成された前記複数の基準マークのうち前記実測マーク削減工程で除外された対象マークを除く基準マークの位置情報を実測した後、前記位置情報に基づいて前記第２の物体上に形成された第２の下層パターンに対して上層パターンを位置決めして描画する第２の描画工程と
   を備えることを特徴とするパターン描画方法。
6. 前記第１の描画工程と並行して実測マーク削減工程を実行する請求項５に記載のパターン描画方法。
7. 物体上に形成された複数の基準マークを撮像する撮像部と、
   前記物体上に上層パターンを描画する光学ヘッドと、
   前記光学ヘッドに対して前記物体を相対的に位置決めする位置決め機構部と、
   前記撮像部、前記光学ヘッドおよび前記位置決め機構部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   第１の物体上に形成された複数の基準マークを前記撮像部により撮像して前記複数の基準マークの画像を得るとともに、前記画像に基づいて前記複数の基準マークの位置情報を実測し、当該位置情報に基づいて前記第１の物体上に形成された第１の下層パターンに対して前記上層パターンを位置決めして前記光学ヘッドにより描画し、
   前記複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、前記対象マークを除く他の前記基準マークの実測された位置情報に基づき前記複数の基準マークの位置情報を算出し、前記複数の基準マークの算出された位置情報が前記複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから前記対象マークを除外し、
   前記第１の下層パターンと同じ第２の下層パターンが形成された第２の物体上に形成された複数の基準マークのうち除外された前記対象マークを除く基準マークを前記撮像部により撮像して前記複数の基準マークの画像を得るとともに、前記画像に基づいて前記複数の基準マークの位置情報を実測し、当該位置情報に基づいて前記第２の物体上に形成された第２の下層パターンに対して前記上層パターンを位置決めして前記光学ヘッドにより描画する
   ことを特徴とするパターン描画装置。
8. 物体上に形成された複数の基準マークの位置を求めるためのコンピュータプログラムであって、
   複数の基準マークの位置情報を実測する実測機能と、
   前記複数の基準マークのうちの１つの基準マークを対象マークとし、前記対象マークを除く他の前記基準マークの実測された位置情報に基づき前記複数の基準マークの位置情報を算出し、前記複数の基準マークの算出された位置情報が前記複数の基準マークの実測された位置情報と一致することの確からしさが所定値を超えるときには実測すべき基準マークから前記対象マークを除外する実測マーク削減機能と
   をコンピュータに実現させる、コンピュータプログラム。

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