JP2014175571A - 位置検出装置および位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の位置を迅速かつ十分な精度で検出できる技術を提供する。
【解決手段】位置検出装置においては、基板９上の格子状のラインの一部分が定められた方向と平行になるように、基板９の回転位置を仮補正する。そして、基板９の仮中心Ｑの位置を特定する。基板９の中心が仮中心Ｑにあると仮定した場合のマークの位置を仮マーク位置とよぶとして、仮補正後によって回転位置が４個に絞られている基板９の面内において、第１マーク９３１の仮マーク位置となり得る４個の候補位置７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを特定する。そして、撮像部１２に、第１マーク９３１が写っている撮像データが得られるまで、４個の候補位置７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを順に撮像させ、撮像データから第１マーク９３１の位置を検出する。そして、第１マーク９３１の検出位置に基づいて、基板９の位置を特定する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、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、太陽電池用パネルなどの各種基板（以下、単に「基板」と称する）、好ましくは円形の基板の位置を検出する技術に関する。

例えば、基板に対して様々な処理を施す基板処理装置において処理を適切に行うためには、処理対象となる基板が定められた位置におかれるように位置合わせ（アライメント）されている必要がある。このため、多くの基板処理装置においては、実際の処理に先立って、基板のアライメントが行われる。

円形の基板のアライメントは、一般に、低倍率のカメラ等を用いて基板のおよその位置と回転角度とを特定する工程（プリアライメント工程）と、高倍率のカメラを用いて基板の精密な位置と回転角度とを特定する工程（ファインアライメント工程）との二段階の工程を経て行われる（例えば、特許文献１参照）。

プリアライメント工程に関して、例えば、特許文献２〜４には、ウェハのエッジ（外周部）や、エッジに形成されているオリフラ（オリエンテーションフラット）の位置を検出することによって、ウェハのおよその位置を特定することが記載されている。また例えば特許文献５には、オリフラ合わせによってウェハの回転角度を補正した後、ウェハ上のスクライブラインの交点を検出することによって、ウェハの位置あわせを行うことが記載されている。また例えば特許文献６には、ノッチを検出することによってウェハの回転角度を補正した後、ウェハ上のアライメントマークを検出することによって、ウェハの中心のおよその位置を特定することが記載されている。

特開２０１１−７７２８９号公報 特開平１０−２４２２５０号公報 特開２００９−８８４０１号公報 特開平９−１８６０６１号公報 特開平４−２３３４１号公報 特開２００３−９２２４６号公報

上述したとおり、基板上のアライメントマークやスクライブラインの交点等をカメラで撮像することによって基板の位置を検出する場合、カメラの視野（ただし、カメラの視野とは、カメラで撮像したときに画像として映る範囲を指す）内に目標とするアライメントマーク等が捉えられるように、予め、ノッチやオリフラ等の検出情報を用いて、基板の回転角度が補正されるのが一般的である。

ところが、近年、ノッチやオリフラのない基板（すなわち、基板の向きを識別するための切り欠きが形成されていない基板）も増えてきており、このような基板に対しては、当該切り欠きの位置を検出して基板の回転角度を補正するという手法が使えない。回転角度が全く補正されていない基板において、その面内にあるアライメントマーク等をカメラの視野内に捉えるためには、カメラと基板とを相対的に移動させながらアライメントマーク等の探索を行う必要があるため、アライメントに時間がかかってしまう。

また、近年、基板のエッジから信頼できる情報を得られないケースも増えてきている。例えば、先行して行われたプロセスによって基板のエッジに荒れや欠けが生じている基板、貼り合わせの基板（支持用基板に半導体層を張り合わせた基板であり、エッジが階段状になっている）等においては、基板のエッジから信頼できる情報を得られない。このような基板においては、基板のエッジの検出情報から基板の位置を十分な精度で特定することができない。

したがって、近年、向きを識別するための切り欠きが形成されていない基板や、エッジから信頼できる情報を得られない基板であっても、基板の位置を迅速かつ十分な精度で検出できる技術が求められていた。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、基板の位置を迅速かつ十分な精度で検出できる技術を提供することを目的とする。

第１の態様は、面内に格子状のラインと位置検出に利用可能な１以上のマークとが形成された基板の、位置を検出する位置検出装置であって、前記格子状のラインの一部分が定められた方向と平行になるように、基板の回転位置を仮補正する回転位置補正部と、基板の仮中心の位置を特定する仮中心位置特定部と、基板の中心が前記仮中心にあると仮定した場合の前記マークの位置を仮マーク位置とよぶとして、前記仮補正によって回転位置が４個に絞られている基板の面内において、第１マークの仮マーク位置となり得る４個の候補位置を特定する仮マーク位置特定部と、撮像部に、前記第１マークが写っている撮像データが得られるまで、前記４個の候補位置を順に撮像させ、前記撮像データから前記第１マークの位置を検出するマーク検出部と、前記第１マークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する位置特定部と、を備える。

第２の態様は、第１の態様に係る位置検出装置であって、前記仮中心位置特定部が、基板のエッジ位置に基づいて、前記仮中心を特定する。

第３の態様は、第１または第２の態様に係る位置検出装置であって、前記仮マーク位置特定部が、前記マーク検出部が前記第１マークの位置を検出した後に、第２マークの仮マーク位置を特定し、前記マーク検出部が、前記撮像部に前記第２マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第２マークの位置を検出し、前記位置特定部が、前記第１マークの検出位置と、前記第２マークの検出位置とに基づいて、基板の位置を特定する。

第４の態様は、第３の態様に係る位置検出装置であって、前記仮マーク位置特定部が、前記マーク検出部が前記第１マークの位置を検出した後に、第３マークの仮マーク位置と第４のマークの仮マーク位置とを特定し、前記マーク検出部が、前記撮像部に前記第３マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第３マークの位置を検出するとともに、前記撮像部に前記第４のマークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第４のマークの位置を検出し、前記位置特定部が、前記第１マークの検出位置、前記第２マークの検出位置、前記第３マークの検出位置、および、前記第４のマークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する。

第５の態様は、第４の態様に係る位置検出装置であって、前記第１マークと前記第２マークとが、第１の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されており、前記第３マークと前記第４のマークとが、第１の方向と直交する第２の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されている。

第６の態様は、面内に格子状のラインと位置検出に利用可能な１以上のマークとが形成された基板の、位置を検出する位置検出方法であって、ａ）前記格子状のラインの一部分が定められた方向と平行になるように、基板の回転位置を仮補正する工程と、ｂ）基板の仮中心の位置を特定する工程と、ｃ）基板の中心が前記仮中心にあると仮定した場合の前記マークの位置を仮マーク位置とよぶとして、前記仮補正によって回転位置が４個に絞られている基板の面内において、第１マークの仮マーク位置となり得る４個の候補位置を特定する工程と、ｄ）撮像部に、前記第１マークが写っている撮像データが得られるまで、前記４個の候補位置を順に撮像させ、前記撮像データから前記第１マークの位置を検出する工程と、ｅ）前記第１マークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する工程と、を備える。

第７の態様は、第６の態様に係る位置検出方法であって、前記ｂ）工程が、ｂ１）基板のエッジを検出する工程と、ｂ２）前記ｂ１）工程で検出されたエッジの位置に基づいて、前記仮中心を特定する工程と、を備える。

第８の態様は、第６または第７の態様に係る位置検出方法であって、前記ｄ）工程の後に、第２マークの仮マーク位置を特定する工程と、前記撮像部に前記第２マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第２マークの位置を検出する工程と、を備え、前記ｅ）工程において、前記第１マークの検出位置と前記第２マークの検出位置とに基づいて、基板の位置を特定する。

第９の態様は、第８の態様に係る位置検出方法であって、前記ｄ）工程の後に、第３マークの仮マーク位置と第４のマークの仮マーク位置とを特定する工程と、前記撮像部に前記第３マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第３マークの位置を検出する工程と、前記撮像部に前記第４のマークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第４のマークの位置を検出する工程と、を備え、前記ｅ）工程において、前記第１マークの検出位置、前記第２マークの検出位置、前記第３マークの検出位置、および、前記第４のマークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する。

第１０の態様は、第９の態様に係る位置検出方法であって、前記第１マークと前記第２マークとが、第１の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されており、前記第３マークと前記第４のマークとが、第１の方向と直交する第２の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されている。

第１、第６の態様によると、格子状のラインの一部分が定められた方向と平行になるように基板の回転位置を仮補正する。そして、仮補正によって回転位置が４個に絞られている基板の面内において、第１マークの仮マーク位置となり得る４個の候補位置を特定する。そして、撮像部に、第１マークが写っている撮像データが得られるまで、４個の候補位置を順に撮像させ、当該撮像データから第１マークの位置を検出する。この構成によると、第１マークの位置を迅速に検出できるとともに、第１マークの位置が検出されるのと同時に基板の回転位置も特定できる。また、マークの検出位置に基づいて基板の位置を特定するので、基板の位置を十分な精度で特定することができる。したがって、基板の位置を迅速かつ十分な精度で検出できる。

第２、第７の態様によると、基板のエッジ位置に基づいて仮中心が特定される。したがって、仮中心を簡易に特定することができる。

第３、第４、第８、第９の態様によると、複数のマークの検出位置に基づいて基板の位置を特定する。したがって、基板の位置の特定精度を向上させることができる。

第５、第１０の態様によると、基板の位置の特定に用いられる複数のマークのうちの２つのマークが、第１の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されており、別の２つのマークが、第１の方向と直交する第２の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されている。この構成によると、基板の位置の特定精度を特に向上させることができる。

基板を模式的に示す平面図である。 描画装置の概略構成を示す模式的に示す図である。 描画装置において行われる一連の処理の流れを示す図である。 位置検出装置の概略構成を模式的に示す図である。 制御部のハードウエア構成を示すブロック図である。 位置検出装置の機能構成を示すブロック図である。 位置検出処理の全体の流れを示す図である。 回転位置を仮補正する処理の流れを示す図である。 回転位置を仮補正する処理を説明するための図である。 回転位置を仮補正する処理を説明するための図である。 仮中心を特定する処理の流れを示す図である。 仮中心を特定する処理を説明するための図である。 候補位置を特定する処理を説明するための図である。 第１マークの位置を検出する処理の流れを示す図である。 第１マークの位置を検出する処理の処理を説明するための図である。 残りのマークの仮マーク位置を特定する処理を説明するための図である。 残りのマークの位置を検出する処理の流れを示す図である。 残りのマークの位置を検出する処理を説明するための図である。 基板の位置を特定する処理を説明するための図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜１．基板９＞
はじめに、描画装置１００にて描画対象とされる基板９（すなわち、位置検出装置１４０において検出対象とされる基板９）について、図１を参照しながら説明する。図１は、基板９を模式的に示す平面図である。

位置検出装置１４０において対象とされる円形の基板９の面内領域には、前後方向とこれに直交する左右方向とが規定されている。基板９の面内領域には、前後方向に平行な複数のスクライブライン９１と、左右方向に平行な複数のスクライブライン９１とが交差しあって格子状のラインが形成されている。このスクライブライン９１によって囲まれた各矩形領域が、１個のチップに相当するチップ領域９２を形成する。つまり、基板９の面内領域には、格子点上にそれぞれ配置された複数のチップ領域９２が形成されている。

基板９の面内領域の定位置（この実施の形態においては、各チップ領域９２内の定位置）には、位置検出に利用可能な１以上のマーク（ターゲットマーク）９３が定義されている。すなわち、チップ領域９２内には、素子、パッド、バンプや配線等のパターンや、それらを形成するためのフォトレジストパターンが多数形成されているが、それらの中で、前後左右方向について非対称でかつ、チップ領域９２内の、撮像部１２（後述する）の視野範囲内で唯一に識別可能な、一つのパターンまたは複数のパターンの組み合わせのレイアウトが、マーク（ターゲットマーク）９３として選択されている。

チップ領域９２のレイアウト、および、レイアウトの基準となるチップ領域９２（例えば、レイアウトの中央にあるセンターチップ領域９２）と基板中心９０との位置関係は、設計段階において予め規定されており、マップ情報Ｍとして管理されている。ただし、ここでいう「基板中心９０」とは、基板９のエッジ（外周部）に荒れ等がない理想的な状態における、基板９の主面の幾何学中心を指す。したがって、基板中心９０の位置と基板９の回転位置とが判明すれば、マップ情報Ｍを参照することによって、基板中心９０に対する各チップ領域９２の位置、ひいては、基板中心９０に対する各マーク９３の位置が特定できる。

位置検出装置１４０における基板９の位置検出には、予め任意に選択された所定数個（ここでは、４個）のマーク９３が用いられる。当該４個のマーク９３は、基板中心９０から離れている方が好ましい。具体的には、例えば、図示されるように、レイアウト領域の最外周に配置されているチップ領域９２内のマーク９３であることが好ましい。また、当該４個のマーク９３のうち、２つのマーク９３は、基板９の前後方向に沿って基板中心９０を挟んだ位置付近に形成されており、残りの２つのマーク９３は、基板９の左右方向に沿って基板中心９０を挟んだ位置付近に形成されていることが好ましい。具体的には、例えば、図示されるように、当該４個のマーク９３のうちの２つのマーク９３は、基板９の前後中心線に最も近いチップ領域９２内のマーク９３であることが好ましく、残りの２つのマーク９３は、基板９の左右中心線に最も近いチップ領域９２内のマーク９３であることが好ましい。

以下において、位置検出に用いられる４個のマーク９３を区別する場合は、基板中心９０の後側のマーク９３を「第１マーク９３１」とよび、基板中心９０の前側のマーク９３を「第２マーク９３２」とよぶ。また、基板中心９０の左側のマーク９３を「第３マーク９３３」とよび、基板中心９０の右側のマーク９３を「第４マーク９３４」とよぶ。

なお、基板９のエッジには、基板９の向きを識別するための切り欠き９４が形成されていてもよい。もっとも、後に明らかになるように、位置検出装置１４０においては、切り欠き９４が形成されていない基板９であっても、その位置を検出することができる。したがって、位置検出装置１４０にて検出対象とされる基板９には、必ずしも切り欠き９４が形成されている必要はない。

＜２．描画装置１００＞
＜２−１．構成＞
次に、位置検出装置１４０が搭載された描画装置１００の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、描画装置１００の概略構成を示す模式図である。

描画装置１００は、露光用の光（描画光）を照射しつつ描画対象物である基板９（感光材料が塗布された基板９）を走査することによって、基板９に局所的な露光を連続的に行い、これによって、基板９上の感光材料に所望のパターン（例えば、回路パターン）の露光画像を描画する装置である（所謂、直接描画装置、あるいは、直描装置ともいう）。

描画装置１００は、描画ステージ１１０と、描画ステージ駆動機構１２０と、描画ヘッド１３０とを備える。描画装置１００は、さらに、位置検出装置１４０と、位置検出装置１４０と描画ステージ１１０との間で基板９の受け渡しを行う搬送装置１５０とを備える。また、これら各部を制御する制御部１６０を備える。

＜描画ステージ１１０＞
描画ステージ１１０は、平板状の外形を有し、その上面に描画対象物である基板９を水平姿勢に載置して保持する保持部である。描画ステージ１１０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）を形成することによって、描画ステージ１１０に載置された基板９を描画ステージ１１０の上面に固定保持することができるようになっている。

＜描画ステージ駆動機構１２０＞
描画ステージ駆動機構１２０は、描画ステージ１１０を基台１００１に対して移動させることによって、描画ステージ１１０を描画ヘッド１３０に対して相対的に移動させる機構である。描画ステージ駆動機構１２０は、具体的には、例えば、描画ステージ１１０を、主走査方向、主走査方向と直交する副走査方向、および、回転方向（鉛直軸周りの回転方向）の各方向にそれぞれ移動させる。

＜描画ヘッド１３０＞
描画ヘッド１３０は、光源１３１と変調部１３２とを含んで構成され、パターンデータに応じて光に変調を施して描画光Ｌを生成する。そして、描画ヘッド１３０は、描画ステージ１１０に保持された基板Ｗに向けて描画光Ｌを照射しながら、当該基板Ｗ上を走査して（すなわち、基板Ｗに対して相対的に移動して）、当該基板Ｗにパターンを描画する。ただし、「パターンデータ」とは、光を照射するべき基板Ｗ上の位置情報が画素単位で記録されたデータである。パターンデータは、具体的には、例えば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）を用いて生成されたパターンの設計データを、ラスタライズすることにより生成される。

光源１３１は、例えばレーザ光を出射する。光源１３１から出射された光は、照明光学系（図示省略）を介して強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光であるラインビーム）とされた上で、変調部１３２に入射する。

変調部１３２は、光源１３１から出射された光に、パターンデータに応じた空間変調を施す。ただし、光を空間変調させるとは、具体的には、光の空間分布（振幅、位相、および偏光等）を変化させることを意味する。変調部１３２は、例えば、固定リボンと可動リボンとが一次元に配設された回折格子型の空間光変調器であるＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーチング・ライト・バルブ)（「ＧＬＶ」は登録商標）を含む構成としてもよいし、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス）のような、変調単位であるマイクロミラーが二次元的に配列された空間光変調器を含む構成としてもよい。また例えば、ミラーのような変調単位が一次元に配列されている空間光変調器を含む構成としてもよい。

例えば、変調部１３２として回折格子型の空間光変調器を用いた場合、この空間光変調器は、複数の変調単位を一次元に並べた構成となる。各変調単位は、その動作が電圧のオン／オフで制御されるものであり、電圧状態の切り換えによって、パターンの描画に寄与する必要光（例えば、０次回折光）を出射する状態と、パターンの描画に寄与しない不要光（例えば、０次以外の次数の回折光）を出射する状態とで切り換えられる。空間光変調器は、複数の変調単位のそれぞれに対して独立に電圧を印加可能なドライバ回路ユニットを含んで構成され、各変調単位の電圧が、独立して切り換え可能とされる。

描画ヘッド１３０においては、光源１３１から出射されたラインビームが、その線状の光束断面の長幅方向を変調単位の配列方向に沿わせるようにして、一列に配列された複数の変調単位に入射し、制御部１６０が、パターンデータに応じて各変調単位の状態を切り換える。これによって、各変調単位にて個々に空間変調された光を含む、断面が帯状の描画光Ｌが形成され、基板Ｗに向けて出射されることになる。つまり、描画ヘッド１３０から出射される描画光Ｌは、パターンデータに記述されたパターンを表現したものとなっている。上述したとおり、描画ヘッド１３０は、描画ステージ１１０に載置された基板Ｗに向けてこの描画光Ｌを照射しながら、当該基板Ｗ上を走査する。これによって、当該基板Ｗにパターンが描画される。

＜位置検出装置１４０＞
位置検出装置１４０は、基板９の位置を検出する装置であり、描画処理に先だって、基板９の位置を検出する。位置検出装置１４０については、後に具体的に説明する。

＜搬送装置１５０＞
搬送装置１５０は、基板９を支持するための２本のハンド１５１，１５１と、ハンド１５１，１５１を独立に移動させるハンド駆動機構１５２とを備える。各ハンド１５１は、ハンド駆動機構１５２によって駆動されることにより進退移動および昇降移動されて、描画ステージ１１０と位置検出装置１４０との間での基板９の受け渡しを行う。

＜制御部１６０＞
制御部１６０は、描画装置１００が備える各部と電気的に接続されており、各種の演算処理を実行しつつ描画装置１００の各部の動作を制御する。制御部１６０は、例えば、一般的なコンピュータにより構成することができる。制御部１６０の記憶装置には、パターンデータが格納されており、制御部１６０は、上述したとおり、パターンデータに基づいて描画ヘッド１３０を制御して、これに描画光Ｌを生成させる。

＜２−２．動作＞
描画装置１００の動作について図３を参照しながら説明する。図３は、描画装置１００において行われる一連の処理の流れを示す図である。以下に説明する一連の動作は、制御部１６０の制御下で行われる。

まず、搬送装置１５０が、カセット載置部（図示省略）に載置されたカセットから未処理の基板９を取り出して描画装置１００に搬入する（ステップＳ１１）。

搬送装置１５０は、描画装置１００内に搬入された基板９を、まず、位置検出装置１４０のステージ１１に載置する。位置検出装置１４０は、ステージ１１に載置された基板９の位置を検出する（プリアライメント）（ステップＳ１２）。位置検出装置１４０は、具体的には、ステージ１１に載置された基板９の基板中心９０の位置を、位置検出装置１４０の座標系（ひいては、描画装置１００の座標系）において特定する。さらに、基板９が正立状態におかれるようにその回転位置を補正する。位置検出装置１４０において実行される処理については、後に説明する。

続いて、搬送装置１５０が、位置検出装置１４０から基板９を搬出してこれを描画ステージ１１０に載置する（ステップＳ１３）。ただし、搬送装置１５０は、ステージ１１に載置された基板９をハンド１５１で取り上げる際に、ステップＳ１２で特定された基板中心９０の位置情報に応じてハンド１５１の位置を調整して、ハンド１５１に対して定められた位置（例えば、ハンド１５１の中心）を基板中心９０と一致させるようにして基板９を取り上げる。そして、ハンド１５１の中心を、描画ステージ１１０の中心と一致させるようにして、ハンド１５１上に保持された基板９を描画ステージ１１０に載置する。これによって、描画ステージ１１０の中心に基板中心９０が位置合わせされた状態で、描画ステージ１１０に基板９が載置されることになる。つまり、描画装置１００においては、搬送装置１５０が、位置検出装置１４０が特定した基板９の位置に基づいて、描画ステージ１１０における基板９の載置位置を調整する位置調整部として機能する。

描画ステージ１１０は、その上面に基板９が載置されると、これを吸着保持する。基板９が描画ステージ１１０に吸着保持された状態となると、描画ステージ１１０に載置された基板９の精密な位置合わせ（ファインアライメント）が行われる（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、撮像部（図示省略）で基板９上のアライメントマークを撮像してその位置を検出して、当該位置に基づいて基板９の位置を精密に位置合わせする。

ファインアライメントが終了すると、基板９に対するパターンの描画処理が行われる（ステップＳ１５）。描画処理においては、描画ステージ駆動機構１２０が、描画ステージ１１０を主走査方向に沿って移動させる（主走査）とともに、描画ヘッド１３０が、基板９に向けて描画光Ｌを断続的に照射する。したがって、１回の主走査が終了すると、基板９上の帯状領域（主走査方向に沿って延在する帯状領域）にパターンの描画が行われる。１回の主走査が終了すると、描画ステージ駆動機構１２０は、描画ステージ１１０を、副走査方向に沿って、例えば、帯状領域の幅に相当する距離だけ移動させる（副走査）。副走査が終了すると、再び描画光Ｌの照射を伴う主走査が行われる。これによって、先にパターンが描画されている帯状領域の隣の帯状領域に、パターンの描画が行われる。描画光Ｌの照射を伴う主走査、および、副走査が、定められた回数だけ繰り返して行われることによって、基板９の表面内の描画対象領域の全体にパターンが描画されることになる。

描画対象領域の全体にパターンが描画されると、搬送装置１５０が処理済みの基板９を搬出する（ステップＳ１６）。これによって、当該基板９に対する一連の処理が終了する。

＜３．位置検出装置１４０＞
位置検出装置１４０の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、位置検出装置１４０の概略構成を模式的に示す図である。位置検出装置１４０は、基板９の位置を検出する装置であり、基板９が載置されるステージ１１と、ステージ１１に載置された基板９を撮像する撮像部１２と、ステージ１１と撮像部１２とを相対的に移動させる駆動機構１３と、これら各部を制御する制御部１６とを主として備える。

＜ステージ１１＞
ステージ１１は、平板状の外形を有し、その上面に基板９を水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１１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）を形成することによって、ステージ１１に載置された基板９をステージ１１の上面に固定保持することができるようになっている。

＜撮像部１２＞
撮像部１２は、ステージ１１に載置された基板９の上面を撮像する機構である。撮像部１２は、例えばＬＥＤにより構成される光源と、鏡筒と、対物レンズと、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ＣＣＤイメージセンサとから構成することができる。例えば、撮像部１２は、画素数が「６４０ピクセル×４８０ピクセル」程度であり、解像度が「１０〜１５μｍ／ピクセル」程度であればよい。この場合、撮像部１２の視野は、一辺が数ミリメートル（ｍｍ）程度の領域（解像度が１０μｍ／ピクセルの場合、「６．４ｍｍ×４．８ｍｍ」の領域）となる。撮像部１２は、制御部１６からの指示に応じて、ステージ１１に載置された基板９を撮像して、基板９の面内領域の一部を撮像した二次元の画像データ（多階調の画像データ）を取得する。なお、撮像部１２は、基板９を透過した赤外光によって基板９の下面（裏面）のパターンを撮像するものであってもよい。

＜駆動機構１３＞
駆動機構１３は、制御部１６により制御されて、ステージ１１と撮像部１２とをθ軸およびＲ軸のそれぞれに沿って相対的に移動させる機構である。駆動機構１３は、具体的には、例えば、ステージ１１をθ軸に沿って回動させるθ駆動機構１４と、撮像部１２をＲ軸に沿って移動させるＲ駆動機構１５とを備える。位置検出装置１４０には、その基台１４０１に対してＸＹ座標系（基台１４０１の上面内に規定される直交２軸の各方向（Ｘ方向およびＹ方向）により規定される座標系）が規定されており、これらＸＹ座標系の原点は、例えば、ステージ１１の載置面の中心１１１と一致しているとする。いま、撮像部１２が駆動されるＲ軸は、ステージ１１の中心１１１を通る軸であり、この実施の形態においては、Ｒ軸はＸ軸と一致しているとする。また、θ軸は、回転軸Ａ（ステージ１１の中心１１１を通るとともにステージ１１の載置面に垂直な回転軸Ａ）を中心とした回転方向である。

＜制御部１６＞
制御部１６は、位置検出装置１４０が備える各部と電気的に接続されており、各種の演算処理を実行しつつ位置検出装置１４０の各部の動作を制御する。なお、制御部１６は、例えば、描画装置１００の制御部１６０において実現されてもよい。

図５は、制御部１６のハードウエア構成を示すブロック図である。制御部１６は、例えば、ＣＰＵ１６１、ＲＯＭ１６２、ＲＡＭ１６３、記憶装置１６４等がバスライン１６５を介して相互接続された一般的なコンピュータによって構成されている。ＲＯＭ１６２は基本プログラム等を格納しており、ＲＡＭ１６３はＣＰＵ１６１が所定の処理を行う際の作業領域として供される。記憶装置１６４は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶装置１６４にはプログラムＰが格納されており、このプログラムＰに記述された手順に従って、主制御部としてのＣＰＵ１６１が演算処理を行うことにより、各種機能が実現されるように構成されている。プログラムＰは、通常、予め記憶装置１６４等のメモリに格納されて使用されるものであるが、ＣＤ−ＲＯＭあるいはＤＶＤ−ＲＯＭ、外部のフラッシュメモリ等の記録媒体に記録された形態（プログラムプロダクト）で提供され（あるいは、ネットワークを介した外部サーバからのダウンロードなどにより提供され）、追加的または交換的に記憶装置１６４等のメモリに格納されるものであってもよい。なお、制御部１６において実現される一部あるいは全部の機能は、専用の論理回路等でハードウエア的に実現されてもよい。

また、制御部１６では、入力部１６６、表示部１６７、通信部１６８もバスライン１６５に接続されている。入力部１６６は、各種スイッチ、タッチパネル等により構成されており、オペレータから各種の入力設定指示を受け付ける。表示部１６７は、液晶表示装置、ランプ等により構成されており、ＣＰＵ１６１による制御の下、各種の情報を表示する。通信部１６８は、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有する。さらに、制御部１６では、バスライン１６５にインターフェース１６９ａ，１６９ｂが接続されている。インターフェース１６９ａは撮像部１２と、インターフェース１６９ｂは駆動機構１３と、それぞれ接続されており、これら各部１２，１３との情報の授受を行う。

記憶装置１６４には、検出対象となる基板９のマップ情報Ｍが格納されている。また、記憶装置１６４には、スクライブライン９１、マーク９３等のパターンマッチングに用いられるテンプレート画像データが格納されている。

＜４．位置検出部２０＞
位置検出装置１４０においては、ステージ１１上の基板９の位置を検出する位置検出部２０が実現される。位置検出部２０は、制御部１６において、例えばＣＰＵ１６１がプログラムＰに従って所定の演算処理を行うことによって、あるいは、専用の論理回路等でハードウエア的に実現される。

位置検出部２０は、図６に示されるように、回転位置補正部２１と、仮中心位置特定部２２と、仮マーク位置特定部２３と、マーク検出部２４と、位置特定部２５とを備える。

以下において、図７を参照しながら、位置検出部２０の制御下で実行される処理について説明する。図７は、位置検出部２０の制御下で実行される処理の全体の流れを示す図である。

＜４−１．回転位置の仮補正＞
検出対象とされる基板９が、搬送装置１５０によってステージ１１に載置されると、当該基板９の位置を検出する処理が開始される。まず、回転位置補正部２１が、基板９のスクライブライン９１の少なくとも一部分が、Ｘ軸あるいはＹ軸と平行になるように、基板９の回転位置を補正（仮補正）する（ステップＳ１）。

ステップＳ１の処理について、図８〜図１０を参照しながら具体的に説明する。図８は、ステップＳ１の処理の流れを示す図であり、図９、図１０は、当該処理を説明するための図である。なお、以下に参照する図においては、説明をわかりやすくするために、円形の周縁に切り欠き９４が形成されている基板９が検出対象とされているが、検出対象となる基板９には切り欠き９４が形成されていなくともよい。

回転位置補正部２１は、まず、ステージ１１上の基板９に形成されているスクライブライン９１を検出する（ステップＳ１０１）。具体的には、回転位置補正部２１は、Ｒ駆動機構１５を制御して、撮像部１２を、その視野内に基板９上のスクライブライン９１が少なくとも一本は入るような位置に移動させる。そして、回転位置補正部２１は、撮像部１２に、基板９の面内領域を撮像させる。撮像データが取得されると、回転位置補正部２１は、当該撮像データを解析して、スクライブライン９１を検出する。スクライブライン９１の検出は、例えば、撮像した画像に対してエッジを抽出する画像処理を施し、エッジを細線化して、線分として抽出することによって行えばよい。

１以上のスクライブライン９１が検出されると、回転位置補正部２１は、検出されたスクライブライン９１がＸ軸（Ｙ軸であってもよい）となす角度αを算出する。スクライブライン９１が複数本検出された場合は、平均化などの統計処理により角度αを求める。そして、回転位置補正部２１は、得られた角度を必要回転量αとして記憶する（ステップＳ１０２）。

必要回転量αが取得されると、回転位置補正部２１は、θ駆動機構１４を制御して、ステージ１１を当該必要回転量αだけ、−θ方向に回動させる（ステップＳ１０３）。これによって、基板９上のスクライブライン９１の少なくとも一部分が、Ｘ軸あるいはＹ軸と平行な状態となる（図１０に示される状態）。以上で、回転位置の仮補正が完了する。

いま、基板９の前後方向に沿うスクライブライン９１がＹ軸と平行であり、かつ、基板９の前方向が−Ｙ方向と一致するような基板９の状態を「正立状態」とよぶとする。回転位置が仮補正された後の基板９は、正立状態から、０度、９０度、１８０度、あるいは、２７０度、回転した状態となっている。すなわち、仮補正後の基板９の正立状態からの回転量は、０度、９０度、１８０度、あるいは、２７０度のいずれかに絞られている。つまり、回転位置が仮補正されることによって、基板９の回転位置が４個に絞り込まれることになる。

なお、上述したとおり、ここでは、回転位置を仮補正するにあたって、１個の撮像データから必要回転量αを取得している。ここで、撮像部１２の視野は、一辺が数ミリメートル程度の領域であり、基板９の直径（例えば、３００ｍｍ）に対して小さいため、当該算出された角度αには誤差が含まれている可能性がある。このため、仮補正後の基板９は、理想的な状態（すなわち、スクライブライン９１が、Ｘ軸（あるいは、Ｙ軸）と完全に平行となっている状態）から、微小角度Φだけ回転ずれを生じている可能性がある。以下において、この角度Φを「回転誤差Φ」という。

＜４−２．仮中心Ｑの特定＞
ステップＳ１の処理が完了すると、続いて、仮中心位置特定部２２が、基板９のエッジ位置に基づいて、基板の仮中心Ｑの位置を特定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２の処理について、図１１および図１２を参照しながら具体的に説明する。図１１は、ステップＳ２の処理の流れを示す図であり、図１２は、当該処理を説明するための図である。

仮中心位置特定部２２は、まず、基板９のエッジにおける例えば３個の領域を、対象領域５１，５２，５３として設定する（ステップＳ２０１）。ただし、各対象領域５１，５２，５３は、基板９の周方向に沿って満遍なく散らばっていることが好ましい。基板９に切り欠き９４が存在していない場合、任意の領域を対象領域とすることができる。したがって、この場合、仮中心位置特定部２２は、例えば、＋Ｘ方向の角度を「θ＝０度」として、「θ＝０度」のエッジ位置を含む領域を第１の対象領域５１とし、「θ＝１２０度」のエッジ位置を含む領域を第２の対象領域５２とし、「θ＝２４０度」のエッジ位置を含む領域を第３の対象領域５３とする。

一方、基板９に切り欠き９４が存在している場合、仮中心位置特定部２２は、切り欠き９４の形成位置と重ならないように対象領域５１，５２，５３を設定する。この段階（すなわち、基板９の回転位置が仮補正されている段階）では、基板９の回転角度は４個に絞られており、切り欠き９４が存在し得る領域も、４個に絞られる。そこで、仮中心位置特定部２２は、基板９に切り欠き９４が存在している場合、切り欠き９４が存在し得る４個の領域（すなわち、基板９の正立状態からの回転量が０度の場合に切り欠き９４が存在する領域５０ａ、基板９の正立状態からの回転量が９０度の場合に切り欠き９４が存在する領域５０ｂ、基板９の正立状態からの回転量が１８０度の場合に切り欠き９４が存在する領域５０ｃ、および、基板９の正立状態からの回転量が２７０度の場合に切り欠き９４が存在する領域５０ｄ）を避けて、対象領域５１，５２，５３を設定する。具体的には、例えば、切り欠き９４が基板９の前側に形成されている場合、＋Ｘ方向の角度を「θ＝０度」として、「θ＝４５度」のエッジ位置を含む領域を第１の対象領域５１とし、「θ＝１５０度」のエッジ位置を含む領域を第２の対象領域５２とし、「θ＝３００度」のエッジ位置を含む領域を第３の対象領域５３とすればよい。

続いて、仮中心位置特定部２２は、θ駆動機構１４を制御してステージ１１を回転させて、撮像部１２の移動軸上に、第１の対象領域５１が配置された状態とする。続いて、仮中心位置特定部２２は、撮像部１２に基板９を撮像させ、取得された撮像データを解析して、基板９のエッジを検出する。エッジの検出は、例えば、基板９と基板９以外の領域との輝度差等を利用して行えばよい。エッジが検出されると、仮中心位置特定部２２は、当該エッジの位置を特定して、第１エッジ情報として記憶する（ステップＳ２０２）。

なお、基板中心９０がステージ１１の中心からずれている場合等においては、撮像部１２の視野内に基板９のエッジが捉えられず、撮像データからエッジが検出されない場合がある。この場合、仮中心位置特定部２２は、撮像部１２をＲ軸に沿って移動させた上で、もう一度、撮像部１２に基板９を撮像させる。そして、取得された撮像データを解析してエッジを検出する。つまり、エッジが検出されるまで、撮像領域をＲ軸に沿って移動させていく。

第１エッジ情報が取得されると、仮中心位置特定部２２は、θ駆動機構１４を制御してステージ１１を回転させて、撮像部１２の移動軸上に、第２の対象領域５２が配置された状態とする。続いて、仮中心位置特定部２２は、撮像部１２に基板９を撮像させ、取得された撮像データを解析して、基板９のエッジを検出する。エッジが検出されると、仮中心位置特定部２２は、当該エッジの位置を特定して、第２エッジ情報として記憶する（ステップＳ２０３）。

第２エッジ情報が取得されると、仮中心位置特定部２２は、θ駆動機構１４を制御してステージ１１を回転させて、撮像部１２の移動軸上に、第３の対象領域５３が配置された状態とする。続いて、仮中心位置特定部２２は、撮像部１２に基板９を撮像させ、取得された撮像データを解析して、基板９のエッジを検出する。エッジが検出されると、仮中心位置特定部２２は、当該エッジの位置を特定して、第３エッジ情報として記憶する（ステップＳ２０４）。

３個のエッジ情報が取得されると、仮中心位置特定部２２は、例えば、３個のエッジ情報から規定される３個のエッジ位置の全てから等しい距離にある位置を算出し、これを基板９の仮中心Ｑの位置として取得する（ステップＳ２０５）。ここで、仮中心Ｑとは、基板中心９０から一定の誤差範囲内（具体的には、撮像部１２の視野のサイズ以下の誤差範囲内、換言すると、例えば、仮中心Ｑを撮像部１２の視野の中心に捉えた場合に、視野内に基板中心９０が捉えられるような誤差範囲内）にある任意の位置である。つまり、仮中心Ｑの位置は、基板中心９０の位置をおおまかに表す位置であるといえる。基板９のエッジは荒れている、あるいは、欠けている可能性等があるため、エッジ位置に基づいて特定された基板中心は、真の基板中心９０からずれた位置にある可能性があるが、そのずれは上記の誤差範囲と比べると十分小さい（例えば、撮像部１２の視野は、基板９の面内で一辺が数ミリメートル程度の領域であるところ、エッジの荒れは、数百ミクロン以内の凹凸であることが多い）。したがって、エッジ位置に基づいて特定された基板中心を、仮中心Ｑの位置として取得することができる。

＜４−３．候補位置７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄの特定＞
上述したとおり、基板９上のマーク９３と基板中心９０との位置関係は、記憶装置１４４に格納されているマップ情報Ｍから特定できる。ここで、基板中心９０が仮中心Ｑにあると仮定した場合に、マップ情報Ｍから規定されるマーク９３の位置を、当該マーク９３の「仮マーク位置」とよぶ。

ステップＳ２の処理が完了すると、続いて、仮マーク位置特定部２３が、４個のマーク９３から任意に選択された１つのマーク９３（ここでは、例えば、第１マーク９３１とする）の仮マーク位置を特定する。ただし、この段階（すなわち、基板９の回転位置が仮補正されている段階）では、基板９の回転位置が４個にまで絞られているものの、一意には特定されていない。したがって、第１マーク９３１の仮マーク位置も、４個にまで絞られているものの、一意には特定されていない。すなわち、第１マーク９３１の仮マーク位置となり得る位置が４個存在する。そこで、仮マーク位置特定部２３は、仮補正後の基板９の面内において、第１マーク９３１の仮マーク位置となり得る４個の位置（以下「候補位置」ともいう）７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを特定する（ステップＳ３）。

具体的には、仮マーク位置特定部２３は、ステップＳ２で特定された仮中心Ｑの位置とマップ情報Ｍとに基づいて、基板９の正立状態からの回転量が０度と仮定した場合の、第１マーク９３１の仮マーク位置（第１候補位置）７１ａ、基板９の回転量が９０度と仮定した場合の、第１マーク９３１の仮マーク位置（第２候補位置）７１ｂ、基板９の正立状態からの回転量が１８０度と仮定した場合の、第１マーク９３１の仮マーク位置（第３候補位置）７１ｃ、および、基板９の正立状態からの回転量が２７０度と仮定した場合の、第１マーク９３１の仮マーク位置（第４候補位置）７１ｄを、特定する（図１３参照）。

＜４−４．第１マーク９３１の位置検出＞
ステップＳ３の処理が完了すると、続いて、マーク検出部２４が、第１マーク９３１の位置を検出する（ステップＳ４）。具体的には、マーク検出部２４は、撮像部１２に、第１マーク９３１が写っている撮像データが得られるまで、４個の候補位置７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを順に撮像させ、当該撮像データ（すなわち、第１マーク９３１が写っている撮像データ）から第１マーク９３１の位置を検出する。

ステップＳ４の処理について、図１４および図１５を参照しながらより具体的に説明する。図１４は、ステップＳ４の処理の流れを示す図であり、図１５は、当該処理を説明するための図である。

マーク検出部２４は、まず、θ駆動機構１４およびＲ駆動機構１５を制御して、撮像部１２を、その視野内（好ましくは、視野の中心）に第１候補位置７１ａが捉えられるような位置Ｍ１に移動させる。そして、撮像部１２に、第１候補位置７１ａを撮像させる（ステップＳ４０１）。

第１候補位置７１ａの撮像データが取得されると、マーク検出部２４は、当該撮像データを解析して、第１マーク９３１を検出する。マーク９３の検出は、例えば、記憶装置１４４に記憶されているテンプレート画像データとのパターンマッチングによって行えばよい。ただし、撮像データ内にマーク９３が存在していても、これが所期の姿勢から回転した姿勢である場合、マーク９３は検出されなかったと判断する。つまり、撮像データ内に、所期の姿勢のマーク９３が検出された場合に限って、マーク９３が検出されたと判断する。

上述したとおり、仮中心Ｑは、実際の基板中心９０から微小にずれている可能性があるため、マーク９３は、その仮マーク位置から微小にずれた位置に存在している可能性がある。しかしながら、撮像部１２の視野はこのずれ量に比べて十分大きい。したがって、第１候補位置７１ａの撮像データから第１マーク９３１が検出されなかった場合（すなわち、当該撮像データに第１マーク９３１が写っていない場合）、基板９の正立状態からの回転量は０度ではないと判断することができる。

第１候補位置７１ａの撮像データから第１マーク９３１が検出された場合（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、基板９の正立状態からの回転量は０度であるとわかる。撮像データから第１マーク９３１が検出されると、マーク検出部２４は、当該第１マーク９３１の位置を特定して、これを第１マーク検出位置Ｄ１として記憶する（ステップＳ４０３）。

一方、第１候補位置７１ａの撮像データから第１マーク９３１が検出されなかった場合（ステップＳ４０２でＮＯ）、上述したとおり、基板９の正立状態からの回転量は０度ではないと判断できる。この場合、マーク検出部２４は、撮像部１２を、その視野内（好ましくは、視野の中心）に第２候補位置７１ｂが捉えられるような位置Ｍ２に移動させる。そして、撮像部１２に、第２候補位置７１ｂを撮像させる（ステップＳ４０４）。

第２候補位置７１ｂの撮像データが取得されると、マーク検出部２４は、当該撮像データを解析して、第１マーク９３１を検出する。

第２候補位置７１ｂの撮像データから第１マーク９３１が検出された場合（ステップＳ４０５でＹＥＳ）、基板９の正立状態からの回転量は９０度であるとわかる。撮像データから第１マーク９３１が検出されると、マーク検出部２４は、当該第１マーク９３１の位置を特定して、これを第１マーク検出位置Ｄ１として記憶する（ステップＳ４０６）。

一方、第２候補位置７１ｂの撮像データから第１マーク９３１が検出されなかった場合（ステップＳ４０５でＮＯ）、基板９の正立状態からの回転量は９０度ではないと判断できる。この場合、マーク検出部２４は、撮像部１２を、その視野内（好ましくは、視野の中心）に第３候補位置７１ｃが捉えられるような位置に移動させる。そして、撮像部１２に、第３候補位置７１ｃを撮像させる（ステップＳ４０７）。

第３候補位置７１ｃの撮像データが取得されると、マーク検出部２４は、当該撮像データを解析して、第１マーク９３１を検出する。

第３候補位置７１ｃの撮像データから第１マーク９３１が検出された場合（ステップＳ４０８でＹＥＳ）、基板９の正立状態からの回転量は１８０度であるとわかる。撮像データから第１マーク９３１が検出されると、マーク検出部２４は、当該第１マーク９３１の位置を特定して、これを第１マーク検出位置Ｄ１として記憶する（ステップＳ４０９）。

一方、第３候補位置７１ｃの撮像データから第１マーク９３１が検出されなかった場合（ステップＳ４０８でＮＯ）、基板９の正立状態からの回転量は１８０度ではないと判断できる。すなわち、基板９の正立状態からの回転量は２７０度であるとわかる。この場合、マーク検出部２４は、撮像部１２を、その視野内（好ましくは、視野の中心）に第４候補位置７１ｄが捉えられるような位置に移動させる。そして、撮像部１２に、第４候補位置７１ｄを撮像させる（ステップＳ４１０）。

第４候補位置７１ｄの撮像データが取得されると、マーク検出部２４は、当該撮像データを解析して、第１マーク９３１を検出する。撮像データから第１マーク９３１が検出されると、マーク検出部２４は、当該第１マーク９３１の位置を特定して、これを第１マーク検出位置Ｄ１として記憶する（ステップＳ４１１）。

以上の処理が行われることによって、第１マーク９３１の検出位置が取得されるとともに、基板９の正立状態からの回転量が一意に特定される。

＜４−５．仮マーク位置７２，７３，７４の特定＞
ステップＳ４の処理が完了すると、続いて、仮マーク位置特定部２３が、残りの３個のマーク９３（すなわち、第２マーク９３２、第３マーク９３３、および、第４マーク９３４）各々の仮マーク位置７２，７３，７４を特定する（ステップＳ５）。ただし、この段階（すなわち、基板９の正立状態からの回転量が一意に特定されている段階）では、各マーク９３２，９３３，９３４の仮マーク位置となり得る位置が１個に絞られる。

具体的には、仮マーク位置特定部２３は、ステップＳ２で特定された仮中心Ｑの位置、マップ情報Ｍ、および、ステップＳ４で特定された基板９の回転量に基づいて、第２マーク９３２の仮マーク位置７２、第３マーク９３３の仮マーク位置７３、および、第４マーク９３４の仮マーク位置７４を特定する（図１６参照）。

＜４−６．残りのマーク９３２，９３３，９３４の位置検出＞
ステップＳ５の処理が完了すると、続いて、マーク検出部２４が、残りの３個のマーク９３２，９３３，９３４各々の位置を検出する（ステップＳ６）。

ステップＳ６の処理について、図１７および図１８を参照しながら説明する。図１７は、ステップＳ６の処理の流れを示す図であり、図１８は、当該処理を説明するための図である。

マーク検出部２４は、まず、θ駆動機構１４およびＲ駆動機構１５を制御して、撮像部１２を、その視野内（好ましくは、視野の中心）に第２マーク９３２の仮マーク位置７２が捉えられるような位置Ｍ２０に移動させる。そして、撮像部１２に、当該仮マーク位置７２を撮像させる（ステップＳ６０１）。

仮マーク位置７２の撮像データが取得されると、マーク検出部２４は、当該撮像データを解析して、第２マーク９３２を検出する。撮像データから第２マーク９３２が検出されると、マーク検出部２４は、当該第２マーク９３２の位置を特定して、これを第２マーク検出位置Ｄ２として記憶する（ステップＳ６０２）。上述したとおり、仮中心Ｑは、実際の基板中心９０から微小にずれている可能性があるため、第２マーク９３２は、その仮マーク位置７２から微小にずれた位置に存在している可能性がある。しかしながら、撮像部１２の視野はこのずれ量に比べて十分大きい。したがって、したがって、意図されないエラー等が生じていない限り、第２マーク９３２は、その仮マーク位置７２の撮像データから必ず検出される。第３マーク９３３、第４マーク９３４についても同様である。

続いて、マーク検出部２４は、θ駆動機構１４およびＲ駆動機構１５を制御して、撮像部１２を、その視野内（好ましくは、視野の中心）に第３マーク９３３の仮マーク位置７３が捉えられるような位置Ｍ３０に移動させる。そして、撮像部１２に、当該仮マーク位置７３を撮像させる（ステップＳ６０３）。

仮マーク位置７３の撮像データが取得されると、マーク検出部２４は、当該撮像データを解析して、第３マーク９３３を検出する。撮像データから第３マーク９３３が検出されると、マーク検出部２４は、当該第３マーク９３３の位置を特定して、これを第３マーク検出位置Ｄ３として記憶する（ステップＳ６０４）。

続いて、マーク検出部２４は、θ駆動機構１４およびＲ駆動機構１５を制御して、撮像部１２を、その視野内（好ましくは、視野の中心）に第４マーク９３４の仮マーク位置７４が捉えられるような位置Ｍ４０に移動させる。そして、撮像部１２に、当該仮マーク位置７４を撮像させる（ステップＳ６０５）。

仮マーク位置７４の撮像データが取得されると、マーク検出部２４は、当該撮像データを解析して、第４マーク９３４を検出する。撮像データから第４マーク９３４が検出されると、マーク検出部２４は、当該第４マーク９３４の位置を特定して、これを第４マーク検出位置Ｄ４として記憶する（ステップＳ６０６）。

以上の処理が行われることによって、第２マーク９３２、第３マーク９３３、および、第４マーク９３４の位置が、マーク検出位置Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４として取得される。一方で、先に行われているステップＳ４の処理によって、第１マーク９３１の位置が、マーク検出位置Ｄ１として取得されている。つまり、ステップＳ６までの処理が完了すると、４個のマーク９３１，９３２，９３３，９３４の位置が、４個のマーク検出位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４として取得されることになる。

＜４−７．基板９の位置を特定＞
ステップＳ６の処理が完了すると、続いて、位置特定部２５が、４個のマーク検出位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に基づいて、基板９の位置（具体的には、基板中心９０の位置）を特定する（図１９参照）（ステップＳ７）。

ステップＳ７の処理について説明する。以下の説明では、数式をわかりやすくするために、第１マーク検出位置Ｄ１および第２マーク検出位置Ｄ２はＸ軸上にあり、第３マーク検出位置Ｄ３および第４マーク検出位置Ｄ４はＹ軸上にあるとする。

i．回転誤差Φの算出
基板９の中心位置は、第１マーク検出位置Ｄ１の座標を用いて次の（式１ｘ）（式１ｙ）のように表される。ただし、ここでは、第１マーク検出位置Ｄ１を用いて表される基板９の中心位置Ｐ_１を「Ｐ_１＝（Ｘ_１，Ｙ_１）」とし、第１マーク検出位置Ｄ１を「Ｄ１＝（０，Ｌ_１）」としている。また、第１マーク検出位置Ｄ１の、仮マーク位置（第１マーク９３１の仮マーク位置）からのずれ量（変位ベクトル）を、「ΔｄＡ＝（Ａｘ，Ａｙ）」としている。また、基板９の仮中心Ｑを「Ｑ＝（Ｑｘ，Ｑｙ）」とし、回転誤差Φを「Φ」としている。

Ｘ_１＝Ｑｘ＋Ｌ_１（−cosΦ＋１）＋Ａｘ ・・・（式１ｘ）
Ｙ_１＝Ｑｙ−Ｌ_１sinΦ＋Ａｙ ・・・（式１ｙ）
一方、基板９の中心位置は、第２マーク検出位置Ｄ２の座標を用いて次の（式２ｘ）（式２ｙ）のように表される。ただし、ここでは、第２マーク検出位置Ｄ２を用いて表される基板９の中心位置Ｐ_２を「Ｐ_２＝（Ｘ_２，Ｙ_２）」とし、第２マーク検出位置Ｄ２を「Ｄ２＝（０，Ｌ_２）」としている。また、第２マーク検出位置Ｄ２の、仮マーク位置（第２マーク９３２の仮マーク位置７２）からのずれ量を、「ΔｄＢ＝（Ｂｘ，Ｂｙ）」としている。

Ｘ_２＝Ｑｘ＋Ｌ_２（−cosΦ＋１）＋Ｂｘ ・・・（式２ｘ）
Ｙ_２＝Ｑｙ−Ｌ_２sinΦ＋Ｂｙ ・・・（式２ｙ）
上記の式には、未知数である回転誤差Φが含まれているため、位置特定部２５は、まず、この回転誤差Φを特定する。

（式１ｘ）と（式２ｘ）とから、基板９の回転誤差Φは、次の（式３ｘ）のとおりに表される。一方、（式１ｙ）と（式２ｙ）とからは、基板９の回転誤差Φは、次の（式３ｙ）のとおりに表される。

Φ＝arccos｛−（Ａｘ−Ｂｘ）／（Ｌ_１−Ｌ_２）＋１｝ ・・・（式３ｘ）
Φ＝arcsin｛（Ａｙ−Ｂｙ）／（Ｌ_１−Ｌ_２）｝ ・・・（式３ｙ）
ここで、「Ａｘ」「Ａｙ」「Ｂｘ」「Ｂｙ」の各々は、誤差を含んだ観測値である。いま、
βｘ＝arccos（α＋１） ・・・（式４ｘ）
βｙ＝arcsinα ・・・（式４ｙ）
としたとき、「α」に「Δα」の誤差が含まれているとすると、「βｘ」の誤差（Δβｘ）は、αがゼロに近づくと、「Δβｘ＝∞」となる。一方、「βｙ」の誤差（Δβｙ）は、αがゼロに近づくと、「Δβｙ＝Δα」となる。

以上より、Φが十分小さい場合（Φ≒０）、（式３ｙ）の方が（式３ｘ）よりも、高精度にΦを特定できることがわかる。そこで、位置特定部２５は、（式３ｙ）を用いて、基板９の回転誤差Φを算出する。

ii．基板９の中心位置の特定
回転誤差Φが特定されると、（式１ｘ）（式１ｙ）から、第１マーク検出位置Ｄ１の座標を用いて、基板９の中心位置Ｐ_１が算出される。また、（式２ｘ）（式２ｙ）から、第２マーク検出位置Ｄ２の座標を用いて、基板９の中心位置Ｐ_２が算出される。同様に、第３マーク検出位置Ｄ３の座標を用いて基板９の中心位置が算出され、第４マーク検出位置Ｄ４の座標を用いて基板９の中心位置が算出される。

いま、第１マーク検出位置Ｄ１から規定される中心位置Ｐ_１のＸ座標（Ｘ_１）と、第２マーク検出位置Ｄ２から規定される中心位置Ｐ_２のＸ座標（Ｘ_２）との平均値を、基板９の中心位置のＸ座標（Ｘ）として採用したとする。一方、第１マーク検出位置Ｄ１から規定される中心位置Ｐ_１のＹ座標（Ｙ_１）と、第２マーク検出位置Ｄ２から規定される中心位置Ｐ_２のＹ座標（Ｙ_２）との平均値を、基板９の中心位置のＹ座標（Ｙ）として採用したとする。すなわち、
Ｘ＝（Ｘ_１＋Ｘ_２）／２ ・・・（式５ｘ）
Ｙ＝（Ｙ_１＋Ｙ_２）／２ ・・・（式５ｙ）
この場合、（式５ｘ）が与えるＸ座標の誤差ΔＸ、および、（式５ｙ）が与えるＹ座標の誤差ΔＹは、次のとおりとなる。

ΔＸ＝（ｄＸ／ｄΦ）ΔΦ ・・・（式６ｘ）
ΔＹ＝（ｄＹ／ｄΦ）ΔΦ ・・・（式６ｙ）
いま、
ｄＸ／ｄΦ＝｛（Ｌ_１＋Ｌ_２）sinΦ｝／２ ・・・（式７ｘ）
ｄＹ／ｄΦ＝−（Ｌ_１＋Ｌ_２）cosΦ ・・・（式７ｙ）
である。したがって、Φが十分小さい場合（Φ≒０）、
ｄＸ／ｄΦ＝０ ・・・（式８ｘ）
ｄＹ／ｄΦ＝−（Ｌ_１＋Ｌ_２） ・・・（式８ｙ）
となる。以上より、Φが十分小さい場合（Φ≒０）、（式５ｘ）の方が（式５ｙ）よりも、精度がよいことがわかる。そこで、位置特定部２５は、（式５ｘ）を用いて、基板９の中心位置Ｐ１のＸ座標を算出する。すなわち、位置特定部２５は、第１マーク検出位置Ｄ１から規定される中心位置Ｐ_１のＸ座標（Ｘ_１）と、第２マーク検出位置Ｄ２から規定される中心位置Ｐ_２のＸ座標（Ｘ_２）との平均値を、基板９の中心位置のＸ座標（Ｘ）として取得する。つまり、位置特定部２５は、Ｘ軸付近の２つのマーク９３１，９３２のマーク検出位置Ｄ１，Ｄ２を用いて、中心位置のＸ座標を特定する。

同様の理由で、位置特定部２５は、Ｙ軸付近の２つのマーク９３３，９３４のマーク検出位置Ｄ３，Ｄ４を用いて、中心位置のＹ座標を特定する。具体的には、位置特定部２５は、第３マーク検出位置Ｄ３から規定される中心位置のＹ座標と、第４マーク検出位置Ｄ４から規定される中心位置のＹ座標との平均値を、基板９の中心位置のＹ座標として取得する。これによって、基板中心９０の位置を精度よく特定することができる。

以上の処理が行われることによって、基板９の位置（基板中心９０の位置および回転位置）が正確に特定される。基板９の位置が特定されると、回転位置補正部２１が、基板９が正立状態となるように基板９の回転位置を補正（正補正）する。正補正は、具体的には、回転位置補正部２１が、θ駆動機構１４を制御して、ステージ１１を、基板９の正立状態からの回転量だけ、−θ方向に回動させることによって行われる。なお、この正補正は、基板９の正立状態からの回転量が特定された時点で行われてもよい。

＜５．効果＞
上記の実施の形態によると、格子状のスクライブライン９１の一部分が定められた方向と平行になるように基板９の回転位置を仮補正する。そして、仮補正によって回転位置が４個に絞られている基板９の面内において、第１マーク９３１の仮マーク位置となり得る４個の候補位置７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを特定する。そして、撮像部１２に、第１マーク９３１が写っている撮像データが得られるまで、４個の候補位置７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを順に撮像させ、当該撮像データから第１マーク９３１の位置を検出する。この構成によると、第１マーク９３１の位置を迅速に検出できるとともに、第１マーク９３１の位置が検出されるのと同時に基板９の回転位置も特定できる。また、マークの検出位置に基づいて基板９の位置を特定するので、基板９の位置を十分な精度で特定することができる。したがって、基板９の位置を迅速かつ十分な精度で検出できる。

特に、上記の実施の形態では、検出対象となる基板９に向きを識別するための切り欠き９４が形成されていない場合、検出対象となる基板９のエッジから信頼できる情報を得られない場合等であっても、基板９の位置を迅速かつ十分な精度で検出できる。

また、上記の実施の形態によると、基板９のエッジ位置に基づいて仮中心Ｑが特定される。したがって、仮中心Ｑを簡易に特定することができる。

また、上記の実施の形態によると、複数のマーク検出位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に基づいて基板９の位置を特定する。したがって、上述したとおり、基板９の位置の特定精度を向上させることができる。

また、上記の実施の形態によると、基板９の位置の特定に用いられる複数のマーク９３１，９３２，９３３，９３４のうちの２つのマーク（第１マーク９３１、および、第２マーク９３２）が、第１の方向（前後方向）に沿って基板中心９０を挟んだ位置に形成されており、別の２つのマーク（第３マーク９３３、および、第４マーク９３４）が、第１の方向と直交する第２の方向（左右方向）に沿って基板中心９０を挟んだ位置に形成されている。この構成によると、上述したとおり、基板９の位置の特定精度を特に向上させることができる。

＜６．変形例＞
上記の実施の形態においては、４個のマーク９３１，９３２，９３３，９３４各々の検出位置（マーク検出位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）に基づいて基板９の位置を特定していた。しかしながら、１〜３個のマーク９３の検出位置に基づいて基板９の位置を特定してもよく、５個以上のマーク９３の検出位置に基づいて基板９の位置を特定してもよい。例えば、基板９の回転位置の仮補正を高精度に行えるために、回転誤差Φがゼロとみなせる場合、１個のマーク９３の検出位置に基づいて、基板９の位置を特定してもよい。

また、上記の実施の形態において、マーク検出部２４が４個の候補位置７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを撮像する順序は、上記に例示された順序に限られるものではなく、どのような順序であってもよい。

また、上記の実施の形態において、マーク検出部２４が３個の仮マーク位置７２，７３，７４を撮像する順序は、上記に例示された順序に限られるものではなく、どのような順序であってもよい。

また、上記の実施の形態に係る駆動機構１３は、必ずしも、ステージ１１をθ方向に回動させるθ駆動機構１４と、撮像部１２をＲ方向に移動させるＲ駆動機構１５とを備える構成である必要はない。例えば、駆動機構１３は、固定されたステージ１１に対して撮像部１２をＲ方向およびθ方向の各方向に相対的に移動させる機構を備える構成としてもよい。逆に、固定された撮像部１２に対してステージ１１をＲ方向およびθ方向の各方向に相対的に移動させる機構を備える構成としてもよい。

また、上記の実施の形態においては、駆動機構１３は、ステージ１１と撮像部１２とをＲ方向およびθ方向の各方向に相対的に移動させる機構であるとしたが、必ずしもこのような構成である必要はない。例えば、駆動機構１３は、ステージ１１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向のそれぞれに移動させるＸＹθ駆動機構を備える構成としてもよい。

また、上記の実施の形態に係る描画装置１００においては、搬送装置１５０が、位置検出装置１４０が特定した基板９の位置に基づいて、描画ステージ１１０における基板９の載置位置を調整していたが、位置検出装置１４０にステージ１１をＸ方向およびＹ方向に沿って移動させるＸＹ駆動機構を設けておき、当該ＸＹ駆動機構が、位置検出処理が終了した後に、当該処理によって特定された基板中心９０の位置情報に応じてステージ１１を移動させて、ＸＹ座標内の定められた位置（例えば、原点位置）に基板中心９０が一致するようにステージ１１を移動させる構成としてもよい。この場合、搬送装置１５０は、常に定められた位置（例えば、ＸＹ座標の原点位置にハンド１５１の中心がくるような位置）で基板９を取り上げるだけでよい。

また、上記の実施の形態において、撮像部１２を、ステージ１１の載置面の法線方向に沿って移動させる機構を設けてもよい。この構成においては、当該駆動機構を制御することによって、撮像部１２と、ステージ１１に載置された基板９の表面領域との離間距離を調整することが可能となる。

また、上記の実施の形態に係る描画装置１００においては、位置検出装置１４０のステージ１１と、描画ステージ１１０とが別々に設けられていたが、これらは１個のステージによって共用されてもよい。

また、上記の実施の形態に係る描画装置１００においては、描画ステージ１１０が描画ステージ駆動機構１２０により駆動されることによって、描画ヘッド１３０と基板９とが相対的に移動される構成としたが、固定された描画ステージ１１０に対して描画ヘッド１３０が移動されることによって（あるいは、描画ステージ１１０と描画ヘッド１３０とをともに移動させることによって）、描画ヘッド１３０と基板９とが相対的に移動されてもよい。

また、上記の実施の形態においては、位置検出装置１４０が、描画光Ｌによって基板９上の感光材料を走査することにより当該感光材料に直接パターンを露光する描画装置１００に搭載された場合について説明したが、位置検出装置１４０は、例えば、光源とフォトマスクを用いて基板９上に形成された感光材料を面状に露光する露光装置に搭載されてもよい。また、位置検出装置１４０は、基板９に光を照射してパターンを露光する処理以外の様々な処理を行う基板処理装置に搭載されてもよい。例えば、対象となる基板を載置したステージを、塗布ヘッドに対して移動させつつ塗布ヘッドからステージ上の基板に対して塗布液を塗布する塗布処理装置、対象となる基板を載置したステージを、検査ヘッドに対して移動させつつ検査ヘッドからステージ上の基板を例えば撮像してその表面に形成されたパターン形状等を検査する検査理装置、等に搭載することができる。

１１ ステージ
１２ 撮像部
１３ 駆動機構
１４ θ駆動機構
１５ Ｒ駆動機構
１６ 制御部
２０ 位置検出部
２１ 回転位置補正部
２２ 仮中心位置特定部
２３ 仮マーク位置特定部
２４ マーク検出部
２５ 位置特定部
１００ 描画装置
１１０ 描画ステージ
１２０ 描画ステージ駆動機構
１３０ 描画ヘッド
１４０ 位置検出装置
１５０ 搬送装置
１６０ 制御部
９ 基板
９０ 基板中心
９３ マーク
９３１ 第１マーク
９３２ 第２マーク
９３３ 第３マーク
９３４ 第４マーク
７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ 候補位置
７２，７３，７４ 仮マーク位置
Ｑ 仮中心

Claims (10)

1. 面内に格子状のラインと位置検出に利用可能な１以上のマークとが形成された基板の、位置を検出する位置検出装置であって、
   前記格子状のラインの一部分が定められた方向と平行になるように、基板の回転位置を仮補正する回転位置補正部と、
   基板の仮中心の位置を特定する仮中心位置特定部と、
   基板の中心が前記仮中心にあると仮定した場合の前記マークの位置を仮マーク位置とよぶとして、前記仮補正によって回転位置が４個に絞られている基板の面内において、第１マークの仮マーク位置となり得る４個の候補位置を特定する仮マーク位置特定部と、
   撮像部に、前記第１マークが写っている撮像データが得られるまで、前記４個の候補位置を順に撮像させ、前記撮像データから前記第１マークの位置を検出するマーク検出部と、
   前記第１マークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する位置特定部と、
   を備える、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、
   前記仮中心位置特定部が、
   基板のエッジ位置に基づいて、前記仮中心を特定する、
   位置検出装置。
3. 請求項１または２に記載の位置検出装置であって、
   前記仮マーク位置特定部が、
   前記マーク検出部が前記第１マークの位置を検出した後に、第２マークの仮マーク位置を特定し、
   前記マーク検出部が、
   前記撮像部に前記第２マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第２マークの位置を検出し、
   前記位置特定部が、
   前記第１マークの検出位置と、前記第２マークの検出位置とに基づいて、基板の位置を特定する、
   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、
   前記仮マーク位置特定部が、
   前記マーク検出部が前記第１マークの位置を検出した後に、第３マークの仮マーク位置と第４のマークの仮マーク位置とを特定し、
   前記マーク検出部が、
   前記撮像部に前記第３マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第３マークの位置を検出するとともに、前記撮像部に前記第４のマークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第４のマークの位置を検出し、
   前記位置特定部が、
   前記第１マークの検出位置、前記第２マークの検出位置、前記第３マークの検出位置、および、前記第４のマークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する、
   位置検出装置。
5. 請求項４に記載の位置検出装置であって、
   前記第１マークと前記第２マークとが、第１の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されており、
   前記第３マークと前記第４のマークとが、第１の方向と直交する第２の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されている、
   位置検出装置。
6. 面内に格子状のラインと位置検出に利用可能な１以上のマークとが形成された基板の、位置を検出する位置検出方法であって、
   ａ）前記格子状のラインの一部分が定められた方向と平行になるように、基板の回転位置を仮補正する工程と、
   ｂ）基板の仮中心の位置を特定する工程と、
   ｃ）基板の中心が前記仮中心にあると仮定した場合の前記マークの位置を仮マーク位置とよぶとして、前記仮補正によって回転位置が４個に絞られている基板の面内において、第１マークの仮マーク位置となり得る４個の候補位置を特定する工程と、
   ｄ）撮像部に、前記第１マークが写っている撮像データが得られるまで、前記４個の候補位置を順に撮像させ、前記撮像データから前記第１マークの位置を検出する工程と、
   ｅ）前記第１マークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する工程と、
   を備える、位置検出方法。
7. 請求項６に記載の位置検出方法であって、
   前記ｂ）工程が、
   ｂ１）基板のエッジを検出する工程と、
   ｂ２）前記ｂ１）工程で検出されたエッジの位置に基づいて、前記仮中心を特定する工程と、
   を備える、位置検出方法。
8. 請求項６または７に記載の位置検出方法であって、
   前記ｄ）工程の後に、第２マークの仮マーク位置を特定する工程と、
   前記撮像部に前記第２マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第２マークの位置を検出する工程と、
   を備え、
   前記ｅ）工程において、
   前記第１マークの検出位置と前記第２マークの検出位置とに基づいて、基板の位置を特定する、位置検出方法。
9. 請求項８に記載の位置検出方法であって、
   前記ｄ）工程の後に、第３マークの仮マーク位置と第４のマークの仮マーク位置とを特定する工程と、
   前記撮像部に前記第３マークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第３マークの位置を検出する工程と、
   前記撮像部に前記第４のマークの仮マーク位置を撮像させ、得られた撮像データから前記第４のマークの位置を検出する工程と、
   を備え、
   前記ｅ）工程において、
   前記第１マークの検出位置、前記第２マークの検出位置、前記第３マークの検出位置、および、前記第４のマークの検出位置に基づいて、基板の位置を特定する、
   位置検出方法。
10. 請求項９に記載の位置検出方法であって、
    前記第１マークと前記第２マークとが、第１の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されており、
    前記第３マークと前記第４のマークとが、第１の方向と直交する第２の方向に沿って基板の中心を挟んだ位置に形成されている、
    位置検出方法。

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