JP2015065275A - 描画方法および描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】描画対象物の歪みに応じた最適な位置合わせ処理を実行することで、処理時間の無駄を省き、かつ高精度に描画位置が調整された描画を行う。
【解決手段】基板に設けられた複数のチップのアライメントマークの位置を検出し（ステップＳ１０４）、正規位置からの位置ずれ量を算出する（ステップＳ１０５）。各アライメントマーク間の相対的な位置ずれが小さい線形ずれであれば（ステップＳ１０７）、求められた移動量だけステージを移動させて描画位置を調整する（ステップＳ１０６、Ｓ１０８）。非線形ずれの場合、別のアライメントマークの位置を推定および実測し（ステップＳ１１１、Ｓ１１２）、両者の間の位置ずれが小さければ（ステップＳ１１４）、ラスタデータを補正し（ステップＳ１１５）、大きければアライメントマーク検出により各チップの位置を求めて再ＲＩＰ処理を行う（ステップＳ１２１、Ｓ１２２）。
【選択図】図４

Description

この発明は、描画対象物に設けられた複数の描画領域に光を照射して描画を行う描画方法および描画装置に関し、特に描画対象物への描画位置を調整する技術に関するものである。

例えば半導体ウエハなどの基板に保護層や配線パターンを形成する方法として、光照射により描画を行う技術がある。この技術では、感光層を形成した基板を描画対象物として、描画データに基づき変調された光を描画対象物に照射して感光層を露光する。このとき、描画対象物の適正位置に描画を行うための描画位置の調整が必要であり、そのための技術がこれまでにも提案されている。

例えば特許文献１に記載の技術は、基板に予め形成された下地パターンに新たに描画パターンを重ねて形成するものであり、処理過程における基板の伸縮や歪みに起因する下地パターンと描画パターンとの位置ずれの解消が図られている。すなわち、この技術では、ベクトル形式の設計データを予めラスタライズ処理してランレングスデータを作成しておき、下地パターンの位置検出結果に基づいてデータを描画単位ごとに補正しながら描画に供することで、処理時間の低下を招くことなく、描画されるパターンと下地パターンとの位置合わせを行っている。

ところで、このような描画対象物としての基板は、１枚のウエハに複数のチップ領域が作り込まれたモノリシック構造のものが一般的であるが、例えば特許文献２に記載されたように、予め別体に形成された複数のチップを事後的に基板に並べて作られた疑似ウエハが描画対象物となることもある。

特開２０１２−０７４６１５号公報 特許第４７２４９８８号公報

モノリシック構造のウエハでは、複数のチップ領域がもともと一体のものとして作られているため、複数のチップ領域間での相対的な位置ずれはほとんど発生せず、上記した特許文献１に記載の技術もこのことが前提となっている。一方、特許文献２に記載されている疑似ウエハでは、ウエハ上でチップ単位での比較的大きな位置ばらつきが生じ得る。このため、描画時の単なるウエハ位置の調整や、特許文献１に記載の補正処理では対応できない場合があり、この場合にはチップごとに位置を検出してその位置に合わせた描画データを作成する必要がある。したがって、ウエハが描画に供されてから描画が完了するまでに比較的長い時間を要するが、原理的にはどのようなチップ配置にも対応可能である。

このように、描画に供される描画対象物における歪みの大きさは様々であり、それに適した補正方法も様々である。しかしながら、これまでの技術では、想定される歪みの大きさに応じて予め定められた補正技術が適用されるのみであり、描画対象物ごとに最適な補正処理が適用されるには至っていなかった。その結果、十分な位置合わせが行えず描画位置ずれが生じたり、また不必要な処理が実行されることでタクトタイムが長くなったりするという問題があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、描画対象物に設けられた複数の描画領域に光を照射して描画を行う描画方法および描画装置において、描画対象物の歪みに応じた最適な位置合わせ処理を実行することで、処理時間の無駄を省き、かつ高精度に描画位置が調整された描画を行うことのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、描画対象物に設けられた複数の描画領域のそれぞれに、描画手段から光を照射して描画する描画方法であって、上記目的を達成するため、描画すべき内容に対応するラスタデータを生成する第１工程と、前記描画対象物に対して前記描画手段を位置決めする第２工程と、前記複数の描画領域のうち２以上を検出対象領域としてその位置を検出する第３工程と、前記検出対象領域の位置検出結果に基づき、前記描画手段による前記描画対象物への描画位置を調整する第４工程と、前記ラスタデータに基づき、前記描画手段から前記描画対象物の前記描画位置に前記光を照射して描画する第５工程とを備え、前記第４工程では、前記第３工程で検出された前記検出対象領域間の相対的な第１位置ずれ量が第１閾値以内であるか否かを判断し、前記第１位置ずれ量が前記第１閾値以内と判断すると、前記検出対象領域の位置検出結果と、前記検出対象領域に対応して予め設定された基準位置との間の位置ずれ量に基づき、前記描画手段と前記描画対象物との相対位置を調整することで前記描画位置を調整する第１調整処理を実行する一方、前記第１位置ずれ量が前記第１閾値を超えると判断すると、さらに前記複数の描画領域のうち前記検出対象領域と異なる少なくとも１つを二次検出対象領域としてその位置を検出し、検出された位置と、前記第３工程における前記検出対象領域の位置検出結果から推定した前記二次検出対象領域の位置との間の第２位置ずれ量が第２閾値以内であるか否かを判断し、前記第２位置ずれ量が前記第２閾値以内と判断すると、前記第３工程における前記検出対象領域の位置検出結果と前記基準位置との間の位置ずれ量に応じた補正を前記ラスタデータに対し施すことで前記描画位置を調整する第２調整処理を実行し、前記第２位置ずれ量が前記第２閾値を超えると判断すると、前記描画対象物に含まれる全ての前記描画領域の位置を検出し、その位置検出結果に基づいて前記ラスタデータを再生成することで前記描画位置を調整する第３調整処理を実行する。

また、この発明の他の態様は、上記目的を達成するため、複数の描画領域が設けられた描画対象物を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された前記描画対象物の前記複数の描画領域のうち２以上を検出対象領域として、該検出対象領域の位置を検出する位置検出手段と、描画すべき内容に対応するラスタデータを生成するデータ生成手段と、前記ラスタデータに基づき、前記描画対象物に光を照射して描画する描画手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づき、前記描画手段による前記描画対象物への描画位置を調整する描画位置調整手段とを備え、前記描画位置調整手段は、前記位置検出手段により検出された前記検出対象領域間の相対的な第１位置ずれ量が第１閾値以内であるか否かを判断し、前記第１位置ずれ量が前記第１閾値以内と判断すると、前記検出対象領域の位置検出結果と、前記検出対象領域に対応して予め設定された基準位置との間の位置ずれ量に基づき、前記描画手段と前記保持手段との相対位置を調整することで前記描画位置を調整する第１調整処理を実行する一方、前記第１位置ずれ量が前記第１閾値を超えると判断すると、前記複数の描画領域のうち前記検出対象領域と異なる少なくとも１つを二次検出対象領域として前記位置検出手段に検出させた前記二次検出対象領域の位置と、前記検出対象領域の位置検出結果から推定した前記二次検出対象領域の位置との間の第２位置ずれ量が第２閾値以内であるか否かを判断し、前記第２位置ずれ量が前記第２閾値以内と判断すると、前記検出対象領域の位置検出結果と前記基準位置との間の位置ずれ量に応じた補正を前記ラスタデータに対し施すことで前記描画位置を調整する第２調整処理を実行し、前記第２位置ずれ量が前記第２閾値を超えると判断すると、前記描画対象物に含まれる全ての前記描画領域の位置を前記位置検出手段により検出し、その位置検出結果に基づいて前記データ生成手段に前記ラスタデータを再生成させることで前記描画位置を調整する第３調整処理を実行する描画装置である。

これらの発明では、描画手段と描画対象物との位置合わせを行うための調整処理として第１ないし第３調整処理が実行可能に構成され、それらが描画対象物における描画領域の位置検出結果に応じて自動的に選択されて実行される。このうち第１調整処理は、描画手段と描画対象物との物理的な位置調整であり、描画対象物に設けられた複数の描画領域の描画手段に対する位置ずれ量がほぼ一様である場合に有効な調整処理である。また、第２調整処理は、予め作成されたラスタデータに補正を加えることで対応可能な位置ずれに対応するものである。一方、第３調整処理は、描画対象物に設けられた複数の描画領域それぞれの位置を把握した上で改めてラスタデータを作成する調整処理であり、他の調整処理よりも処理時間を要するが、各描画領域の位置に合わせたラスタデータを作成することで、描画領域の位置ばらつきが大きい場合でも対応可能な処理である。

これらの調整処理を描画対象物の状態に応じて適宜に使い分けることで、描画対象物の歪みに応じた最適な位置合わせ処理を実行して、処理時間の無駄を省き、かつ高精度に描画位置が調整された描画を行うという目的を達成することが可能である。

これを可能とするために、本発明では、いくつかの描画領域の位置を検出し、その検出結果を用いて行うべき調整処理を判断する。具体的には、複数の描画領域（検出対象領域）間の相対的な位置ずれ量（第１位置ずれ量）が第１閾値以下であれば、描画対象物が描画手段に対して位置ずれを生じているとしても、これらの描画領域が一体的にずれているとみなすことができるから、第１調整処理を選択する。一方、第１位置ずれ量が第１閾値を超える場合、各描画領域が互いに異なる方向にずれている、つまり描画対象物に歪みが生じていると考えられる。

そこで、さらに別の描画領域（二次検出対象領域）の位置を検出し、その位置と、先に検出された各検出対象領域の位置から推定した当該描画領域の位置との間の第２位置ずれ量を評価する。第２位置ずれ量が小さければ、推定の精度が高い、つまり、既に取得済みの情報から、描画対象物の歪みの態様を一定の精度で推定することができることを意味している。したがって、推定された歪みがキャンセルされるようにラスタデータを補正することで、描画位置の調整を行うことができる。したがって、この場合には第２調整処理を選択する。

これに対し、第２位置ずれ量が大きくなると、ラスタデータの補正では対応できない場合が生じてくる。また、例えば前記した疑似ウエハを描画対象物とする場合のように、各チップつまり各描画領域が異なる方向にしかも比較的大きくずれることがあり、このようなずれに対しても、ラスタデータの補正では対応することが難しい。そこで、第２位置ずれ量が第２閾値を超える場合、各描画領域の位置を検出し把握した上で改めてラスタデータを生成する第３調整処理を選択する。

このように、本発明では、いくつかの描画領域の位置を検出するとともに、その検出結果に基づいて描画手段による描画対象物の描画位置の調整態様を選択し実行する。したがって、描画対象物ごとに歪みや位置ずれの態様が異なっていても、それに応じた最適な調整処理が選択されることで、描画位置の調整を適切に行うことができ、また過剰な調整処理によって処理時間が長くなってしまうという問題も解消される。

この発明によれば、描画対象物の歪みや描画領域の位置ずれに応じて選択された態様で描画位置の調整が行われるので、処理時間の無駄を省き、かつ高精度に描画位置が調整された描画を行うことが可能である。

本発明の一実施形態にかかるパターン描画装置を示す側面図である。 このパターン描画装置の描画対象物である基板を示す図である。 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。 第１ないし第４のアライメントマークを示す図である。 アライメントマークの位置ずれの例を示す図である。 第５アライメントマークの位置を示す図である。 基板上でのチップ単位での位置ずれを説明する図である。 パターン描画動作の変形例を示す図である。

図１は本発明の一実施形態にかかるパターン描画装置を示す側面図であり、図２はこのパターン描画装置の描画対象物である基板を示す図である。また、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。このパターン描画装置１は、感光材料が表面に付与された半導体基板やガラス基板等の基板Ｗの表面に光を照射してパターンを描画する装置であり、例えば電子デバイスが作り込まれた基板に金属配線を形成するためのパターンの描画に用いられる。各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここで、ＸＹ平面が水平面であり、Ｚ軸が鉛直軸である。より具体的には、（−Ｚ）方向が鉛直下向きを示す。また、Ｚ軸周りの回転方向をθ方向とする。

このパターン描画装置１は、描画エンジン（パターン描画部）１００と、描画エンジン１００に与えるストリップデータあるいは分割描画データと称する分割露光用データを生成するデータ処理部２００とを有している。描画エンジン１００では、本体フレーム１０１に対して図示しないカバーが取り付けられて形成される本体内部に装置各部が配置されて本体部が構成されるとともに、本体部の外側（本実施形態では、図１に示すように本体部の右手側）に基板収納カセット１１０が配置されている。この基板収納カセット１１０には、パターン描画前の未処理基板Ｗが１ロット分収納されており、本体内部に配置される搬送ロボット１２０によって本体部にローディングされる。また、未処理基板Ｗに対して露光処理（パターン描画処理）が施された後、当該基板Ｗが搬送ロボット１２０によって本体部からアンローディングされて基板収納カセット１１０に戻される。なお、カセットＣに収容される１ロット分の基板Ｗについては、いずれも同一パターンを描画されるものであってもよく、また描画パターンが異なる基板が混在していてもよい。

この本体部では、本体内部の右手端部に搬送ロボット１２０が配置されている。また、この搬送ロボット１２０の左手側には基台１３０が配置されている。この基台１３０の一方端側領域（図１の右手側領域）が、搬送ロボット１２０との間で基板Ｗの受け渡しを行う基板受渡領域となっているのに対し、他方端側領域（図１の左手側領域）が基板Ｗへのパターン描画を行うパターン描画領域となっている。

基台１３０上には、上面に載置される基板Ｗを略水平姿勢に保持するステージ１６０が設けられている。このステージ１６０は基台１３０上でステージ移動機構１６１によりＸ方向、Ｙ方向ならびにθ方向に移動される。すなわち、ステージ移動機構１６１は基台１３０の上面にＹ軸駆動部１６１Ｙ（図３）、Ｘ軸駆動部１６１Ｘ（図３）およびθ軸駆動部１６１Ｔ（図３）をこの順序で積層配置したものであり、ステージ１６０を水平面内で２次元的に移動させて位置決めする。基板Ｗを保持したステージ１６０がＹ方向に水平移動することで、基板Ｗを基板受渡領域とパターン描画領域との間で移動させることができる。また、ステージ１６０をθ軸（鉛直軸）回りに回転させて後述する光学ヘッド１７０に対する相対角度を調整して位置決めする。なお、このようなステージ移動機構１６１としては、従来より多用されているＸ−Ｙ−θ軸移動機構を用いることができる。

また、基台１３０の上方には、基板受渡領域とパターン描画領域の境界位置にヘッド支持部１４０が設けられている。このヘッド支持部１４０では、基台１３０から上方に向け、１対の脚部材１４１がＸ方向に互いに離隔して立設されるとともに、それらの脚部材１４１の頂部を橋渡しするように梁部材１４３がＸ方向に横設されている。そして、梁部材１４３のパターン描画領域側側面にカメラ（撮像部）１５０が固定されてステージ１６０に保持された基板Ｗの表面（被描画面、被露光面）を撮像可能となっている。

また、このように構成されたヘッド支持部１４０のパターン描画領域側に、光学ヘッド１７０およびその照明光学系を収納したボックス１７２が固定的に取り付けられている。この光学ヘッド１７０は、光源から出射した光ビームを後述するストリップデータに基づき変調する。そして、光学ヘッド１７０は、光学ヘッド１７０の直下位置で移動している基板Ｗに対して変調光ビームを下向きに出射することでステージ１６０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、この露光処理に先立って実行されたプロセスにより基板Ｗに形成されている下地パターンに対して描画パターンが重ねて描画される。なお、本実施形態では、光学ヘッド１７０はＸ方向に複数チャンネルで光を同時に照射可能となっており、Ｘ方向を「副走査方向」と称する。また、ステージ１６０をＹ方向に移動させることで基板Ｗに対してＹ方向に延びるストリップ状のパターンを描画することが可能となっており、Ｙ方向を「主走査方向」と称する。

図２（ａ）に示すように、このパターン描画装置１の描画対象物である基板Ｗの一例は、略円形の半導体ウエハに複数のチップ領域ＣＲが配列されたものである。各チップ領域ＣＲには集積回路やディスクリート回路素子などが予め形成されており、それに金属配線パターンを形成する際に、このパターン描画装置１が用いられる。チップ領域ＣＲのサイズや基板Ｗ上での配置数、レイアウト等は、製造されるデバイスにより様々である。

図２（ａ）右側の拡大図に示すように、各チップ領域ＣＲには、当該チップ領域ＣＲの位置を外部から検出可能とするためのアライメントマークＡＭが設けられている。アライメントマークＡＭの形状や位置は任意であるが、同図に示すように、チップ領域ＣＲ内でできるだけ離れた２箇所以上に設けられることが好ましい。こうすることで、ＸＹ面内でのチップ領域ＣＲの位置のみでなく、θ方向の回転角度が検出可能となるからである。

一方、光学ヘッド１７０から基板Ｗへの描画は、図２（ｂ）に破線で示すようにバンドＢ１単位でなされる。すなわち、光学ヘッド１７０はＸ方向における長さＷｘの範囲を同時に露光しながら基板Ｗに対し相対的にＹ方向に走査移動することで、１バンド分の描画を行う。Ｘ方向における基板Ｗと光学ヘッド１７０との相対位置を順次変化させながらバンドＢ１単位の描画を繰り返し行うことで、最終的に基板Ｗの全面に描画が行われる。バンド幅Ｗｘは装置構成によって決まっており、描画対象物である基板Ｗにおけるチップ領域ＣＲのサイズとは必ずしも相関性がない。

この１バンド分に相当する描画データがストリップデータである。なお、実際の描画データは、図２（ｂ）に点線で示すように、バンドＢ１のサイズよりもさらに細かい分割ブロックＢ２単位に区分されて処理される。

本実施形態にかかるパターン描画装置は、上記のように構成された描画エンジン１００に適したストリップデータを供給するためのデータ処理部としてコンピュータ２００を有している。このコンピュータ２００はＣＰＵや記憶部２０１等を有しており、描画エンジン１００の露光制御部１８１とともに電装ラック（図示省略）内に配置されている。また、コンピュータ２００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、ラスタデータ生成部２０２、補正量算出部２０３、データ補正部２０４、ストリップデータ生成部２０５およびアライメントマーク検出部２０６などの機能ブロックが実現される。

例えば下地パターンに重ね合わせて描画する描画パターンは、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、その設計データがコンピュータ２００に入力されると、記憶部２０１に書き込まれて保存される。そして、当該設計データ２１１に基づいて、ラスタデータ生成部２０２が１枚の基板Ｗ全面に相当するラスタデータ（ビットマップデータ）を作成する。作成されたラスタデータ２１２は記憶部２０１に書き込まれて保存される。

また、コンピュータ２００は、基板Ｗの各チップ領域ＣＲと光学ヘッド１７０との相対的な位置ずれを修正するための機能ブロックとして、アライメントマーク検出部２０６、補正量算出部２０３およびデータ補正部２０４を備えている。具体的には、アライメントマーク検出部２０６は、カメラ１５０が基板Ｗを撮像した画像に適宜の画像処理を施して、画像に含まれるアライメントマークＡＭのＸＹ座標位置を検出する。

補正量算出部２０３は、基板Ｗがステージ１６０上の正規の位置に位置決めされたときの各チップ領域ＣＲのＸＹ座標位置を示す情報として設計データに含まれる設計位置情報と、アライメントマーク検出部２０６により検出された実際の位置とに基づきアライメントマークＡＭの正規位置からの位置ずれ量を算出し、これをキャンセルするために必要な補正量を求める。補正の対象となるのは、光学ヘッド１７０に対する基板Ｗの物理的な位置、および描画データである。すなわち、基板Ｗの位置を変化させることで位置ずれを修正することが可能な場合、そのために必要なステージ１６０の移動量が補正量として求められる。一方、描画データを補正することで位置ずれを修正する場合には、ラスタデータからストリップデータを作成する際に用いられる補正量が求められる。

基板Ｗの物理的な位置補正が必要である場合、補正量算出部２０３で算出された補正量は描画エンジン１００の露光制御部１８１に与えられる。露光制御部１８１は、与えられた補正量に応じてステージ移動機構１６１のＸ軸駆動部１６１Ｘ、Ｙ軸駆動部１６１Ｙおよびθ軸駆動部１６１Ｔに対してそれぞれＸ、Ｙ、θ各成分の補正指示を与え、それに基づきＸ軸駆動部１６１Ｘ、Ｙ軸駆動部１６１Ｙおよびθ軸駆動部１６１Ｔが動作しステージ１６０が移動することで、ステージ１６０上の基板Ｗの光学ヘッド１７０に対する位置が補正される。

描画データの補正が必要である場合、データ補正部２０４は、補正量算出部２０３から与えられる補正量に基づき、記憶部２０１から読み出されたラスタデータを補正する。補正されたラスタデータに基づき、ストリップデータ生成部２０５がバンド単位のストリップデータを生成し、光学ヘッド１７０に送出する。これにより、基板Ｗの位置ずれが補正された状態で描画が行われる。

ステージ１６０の移動による基板Ｗの位置補正と、描画データの補正とは併用することが可能である。すなわち、ステージ１６０の移動により基板Ｗの位置を補正し、さらに描画データについても補正を行った上で描画に供することができる。ステージ１６０を移動させることで、光学ヘッド１７０に対する基板ＷのＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の位置を変化させることができるが、基板Ｗ上の各チップ領域ＣＲの移動方向は一律である。例えば基板Ｗの歪みに起因して各チップ領域ＣＲが互いに異なる位置ずれを生じているとき、ステージ移動だけでこれを解消することは不可能である。これに対応するためには描画データの補正が有効である。ステージ移動による位置補正と描画データの補正とを併用する場合には、ステージ移動により解消される位置ずれ分を差し引いた上で描画データの補正量が求められる。

なお、設計データからラスタデータを作成し、基板Ｗの位置ずれや歪みを修正するためのデータ補正を行ってストリップデータを作成するプロセスについては、前述の特許文献１（特開２０１２−０７４６１５号公報）に詳しく記載されている。本実施形態においても特許文献１に記載されたデータ処理方法を好適に適用することが可能である。そのため、データ処理の具体的な内容については説明を省略する。特許文献１ではラスタデータがランレングスデータとして表現されているが、ラスタデータの表現形式は任意である。

次に、上記のように構成されたパターン描画装置１によるパターン描画動作について図４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。このパターン描画装置１では、未処理の基板Ｗを１ロット分収納するカセット１１０が描画エンジン１００に搬送されてくるとともに、その基板Ｗに描画する描画パターンおよび基板Ｗにおけるチップ領域ＣＲの配置を示す設計位置情報を記述した設計データ２１１がコンピュータ２００に与えられると、描画エンジン１００およびコンピュータ２００はそれぞれ以下のように動作して各基板Ｗへの描画パターンの描画を実行する。

コンピュータ２００は、設計データ２１１を取得すると（ステップＳ１０１）、記憶部２０１に保存した後、設計データ２１１をラスタライズしてラスタデータ２１２を生成するＲＩＰ（raster image processing）処理を開始する（ステップＳ１０２）。作成されたラスタデータ２１２は記憶部２０１に記憶保存される。一方、描画エンジン１００は、搬送ロボット１２０によってカセット１１０から未処理基板Ｗを１枚本体部にロードし、ステージ１６０に載置する（ステップＳ１０３）。なお、ＲＩＰ処理の実行と基板搬入とは並行して行ってもよいし、あるいは基板搬入後にＲＩＰ処理を開始してもよい。

続いて、設計データ２１１に含まれる設計位置情報から、基板Ｗ上の各チップ領域ＣＲに形成されたアライメントマークＡＭ（図２）のうちから選ばれた４つのアライメントマーク、すなわち第１ないし第４のアライメントマークの位置を特定し、カメラ１５０によりその位置を含む領域の撮像を行い、得られた画像からアライメントマーク検出部２０６がアライメントマークの位置を検出する（ステップＳ１０４）。そして、各アライメントマークの正規位置からの位置ずれ量が算出される（ステップＳ１０５）。

図５は第１ないし第４のアライメントマークを示す図である。図５（ａ）に示すように、基板Ｗ上に多数配列されたチップ領域ＣＲのうち互いに異なる４つのチップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４が検出対象として適宜選択され、これらのチップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４にそれぞれ形成されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が撮像される。基板Ｗ全体としての位置ずれ量を概括的に把握するため、検出対象とされるチップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４は基板Ｗ上でできるだけ離れた位置に分散していることが望ましい。

ここでは、簡明な例として、チップ領域ＣＲ１、ＣＲ２の間、およびチップ領域ＣＲ３、ＣＲ４の間でそれぞれＹ方向において同位置、またチップ領域ＣＲ１、ＣＲ３の間、およびチップ領域ＣＲ２、ＣＲ４の間でそれぞれＸ方向において同位置となるように、各チップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４を選択する。このような例では、それぞれのチップ領域に設けられたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を結んでなる仮想的な四辺形は、Ｘ方向に平行な２辺とＹ方向に平行な２辺とで構成される長方形である。

図５（ｂ）に示すように、第ｎのアライメントマークＡＭｎ（ｎ＝１，２，３，４）について、画像から検出された当該アライメントマークＡＭｎの位置を表すＸＹ座標平面の点をＰmnとし、その座標を（ｘmn，ｙmn）により表す。一方、設計位置情報から求められた、当該アライメントマークＡＭｎの正規位置に対応する点をＰtnとし、その座標を（ｘtn，ｙtn）により表す。この場合、当該アライメントマークＡＭｎの位置ずれ量ΔｘｙおよびそのＸ方向成分Δｘ、Ｙ方向成分Δｙをそれぞれ次式：
Δｘ＝ｘmn−ｘtn
Δｙ＝ｙmn−ｙtn
Δｘｙ＝√（Δｘ^２＋Δｙ^２）
によりそれぞれ表すことができる。このようにして、基板Ｗ上のアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置ずれ量をそれぞれ算出することができる。

なお、図５においては、上記した第１〜第４アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の他に、基板Ｗの中央部に第５アライメントマークＡＭ５が示されている。この第５アライメントマークＡＭ５の意味およびその利用法については後に詳述する。

図６はアライメントマークの位置ずれの例を示す図である。図６（ａ）に示す例では、設計位置情報から得られる各アライメントマークの正規位置を結んだ矩形Ｑｔに対して、実際に検出されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を結んだ矩形Ｑｍがその形状を維持したままＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に位置がずれた態様となっている。このようなタイプの位置ずれであれば、ステージ１６０を移動させることにより修正することが可能である。一方、図６（ｂ）に示す例では、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置ずれが一様でなく、結果としてそれらがなす矩形Ｑｍは正規の矩形Ｑｔに対して歪んだ状態となっている。このような場合、ステージ移動のみでは修正できない。

これらの２つの態様は、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４間の相対位置によって区別することができる。すなわち、正規の矩形形状を維持したまま各アライメントマークが位置ずれを生じている図６（ａ）のケースでは、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４間の相対位置は、正規位置における相対位置と大きく変わらないはずである。一方、矩形に歪が生じている図６（ｂ）のケースでは、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４間の相対位置が大きく変化していることになる。

したがって、検出された各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置から、互いの相対的な位置関係を求め、それを正規位置における位置関係と比較して、相対的な位置ずれ量（第１位置ずれ量）を求めることができる。こうして求められた第１位置ずれ量を所定の第１閾値と比較することで、位置ずれが図６（ａ）および図６（ｂ）に示すいずれのケースであるかを判断することができる。

具体的には、例えば、４つのアライメントマークから選択した２つの間の相対的な位置ずれ量を求める演算を、アライメントマークの各組み合わせについて行い、その平均値、最小値または最大値が所定の第１閾値を超えるか否かによって、位置ずれのタイプを判定することができる。平均値、最小値および最大値のいずれを第１位置ずれ量として用いるか、また第１閾値をどのような値とするかについては、必要とされる位置合わせの精度に応じて適宜設定可能である。

なお、以下では、図６（ａ）に示すように各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の相対的な位置関係が維持されたタイプの位置ずれを「線形ずれ」と称する一方、図６（ｂ）に示すように各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が異なるずれ方をすることで矩形が歪むタイプの位置ずれを「非線形ずれ」と称する。また、ここでは検出されるアライメントマークを仮想的に結んでなる矩形を用いて概念を説明しているが、検出すべきアライメントマークの数および配置は任意であり、これらを結んでなる図形の形状が矩形でない場合でも同様の考え方を適用することが可能である。

図４に戻って、実際の動作について説明する。ステップＳ１０５において各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の正規位置からの位置ずれ量が算出されると、上記した線形ずれを補正するために必要なステージ１６０の移動量が、補正量算出部２０３により算出される（ステップＳ１０６）。続いて、アライメントマークの位置から把握される位置ずれが線形ずれであるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

判定は、例えば次のようにして行うことができる。まず、設計位置情報により特定される各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置座標からなる点群を、実際に検出された各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置座標からなる点群へ写像するアフィン係数を算出する。算出には例えば最小二乗法を用いることができる。こうして求められたアフィン係数を用いて、設計位置情報で特定される点群の写像を求める。写像された点群と、検出された各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置座標からなる点群との間の位置の差分が、ステージ移動により補正することができない非線形の位置ずれ成分を表す。また、このときのアフィン係数は、ステージ移動により補正することが可能な線形の位置ずれ成分を表す。

したがって、アフィン係数を用いて写像された点群に属する各点と、検出されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４との距離によって、位置ずれの非線形成分を表すことができる。写像された点からの各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置ずれ量のうちの最大値、またはそれらの位置ずれ量の平均値を、「第１位置ずれ量」とすることができる。そして、この第１位置ずれ量に対して許容される公差（例えば１μｍ）を「第１閾値」として、第１位置ずれ量が第１閾値以内に収まるか否かにより、位置ずれが線形であるか非線形であるかを判定することができる。

前記したように、アライメントマーク間の相対的な第１位置ずれ量が第１閾値以下であるとき、位置ずれのタイプはステージ１６０の移動により解消可能な線形ずれであると判断される（ステップＳ１０７において「ＹＥＳ」）。この場合には、算出されたステージ移動量が露光制御部１８１に与えられ、これに応じてステージ移動機構１６１が作動することで、ステージ１６０が移動する（ステップＳ１０８）。もちろん、当初から位置が合っていればステージ移動は不要である。これにより、光学ヘッド１７０による描画位置が基板Ｗ上の最適な位置に調整される。本明細書では、この調整処理を「第１調整処理」という。この状態で、光学ヘッド１７０から基板Ｗに光が照射されて基板Ｗが露光される（ステップＳ１０９）。

一方、ステップＳ１０７における判断が「ＮＯ」、つまり第１位置ずれ量が第１閾値を超え非線形ずれであると判断した場合には、第５アライメントマークの位置の推定を行う（ステップＳ１１１）。なお、ずれのタイプとしては線形ずれに該当する場合であっても、ずれ量が大きく、ステージ１６０の可動範囲内での移動で位置ずれが解消されない場合にも、非線形ずれと同様の扱いがなされることが望ましい。第１ずれ量と第１閾値との比較による判断を行うことで、この要求が満たされる。

図５（ａ）に示すように、第５アライメントマークＡＭ５は、第１〜第４アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が形成されたチップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４とは異なるチップ領域ＣＲ５に形成されたアライメントマークである。この例では基板Ｗの略中央部に位置するチップ領域ＣＲ５が選択されているが、これに限定されず位置は任意である。ただし、第１〜第４アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が形成されたチップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４からはできるだけ離隔した位置のチップ領域であることが好ましく、これらのチップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４からの距離が概ね同じであるチップ領域であることがより好ましい。

図７は第５アライメントマークの位置を示す図である。非線形ずれにおいては、図７（ａ）に示すように、第１〜第４アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を結んでなる矩形Ｑｍは正規の矩形Ｑｔに対して歪んだ形状となっている。これらのアライメントマークの正規位置に対応する点Ｐｔｎ（ｎ＝１，２，…）を元とする集合Ｐｔと、実際に検出されたアライメントマークの位置に対応する点Ｐｍｎ（ｎ＝１，２，…）を元とする集合Ｐｍを考えたとき、両者の関係は、適宜の幾何学的変換ｆを用いて次式：
ｆ：Ｐｔ → Ｐｍ
により表すことができる。

４つのアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置を示すＸＹ座標平面上の点Ｐｍｎが既知であり、またこれらの正規位置に対応する点Ｐｔｎが設計位置情報から算出可能であることから、上式における幾何学的変換ｆがどのような変換であるか、少なくとも近似的には定量的に求めることが可能である。つまり、基板Ｗの歪みを定量化することができる。代表的な幾何学的変換アルゴリズムとしては、例えば、正規化射影変換、アフィン変換、ＴＰＳ（Thin Plate Spline）補間などがあるが、これら以外にも任意の変換アルゴリズムを適用可能である。

このように適宜のアルゴリズムで幾何学的変換（以下、単に「変換」という）ｆを定量的に表現することで、基板Ｗ上の任意の点について、設計位置情報から実際の位置を推定することができる。そこで、第５アライメントマークＡＭ５について、設計位置情報と変換ｆとを用いて基板Ｗ上における位置Ｐp5の推定を行う。

そして、実際の基板Ｗ上で第５アライメントマークＡＭ５の位置検出を行う（ステップＳ１１２）。具体的には、推定された位置Ｐp5を中心とする基板Ｗ上の一部領域をカメラ１５０が撮像し、撮像された画像に含まれる第５アライメントマークＡＭ５をアライメントマーク検出部２０６が検出する。図５（ｂ）は撮像された画像の一例を示している。カメラ１５０は推定された位置Ｐp5を中心として撮像を行い、撮像された画像Ｉｍでは、その略中心が推定位置Ｐp5に相当している。基板Ｗの歪みが変換ｆにより適切に近似されていれば、実際の第５アライメントマークＡＭ５は推定位置Ｐp5の近傍において検出されるはずである。

言い換えれば、第５アライメントマークＡＭ５が推定位置Ｐp5の近傍で検出されれば、変換ｆによる近似が適切であり、設計位置情報に対して該変換ｆを適用することで、基板Ｗ上の各チップ領域ＣＲの位置を推定することが可能である。したがってこの場合、例えば特許文献１に記載されたデータ補正方法を適用してラスタデータを補正することで、基板Ｗの歪みをキャンセルして描画を行うことが可能である。

具体的には、第５アライメントマークＡＭ５の推定位置Ｐp5から実際に検出された位置までの距離を、第５アライメントマークＡＭ５の位置ずれ量として算出する（ステップＳ１１３）。図７（ｂ）に示すように、第５アライメントマークＡＭ５の推定位置Ｐp5から実際に検出された位置Ｐm5までの距離が所定の第２閾値Ｖ2以下であれば（ステップＳ１１４において「ＹＥＳ」）、この場合の位置ずれにはラスタデータの補正により対応する。すなわち、補正量算出部２０３が必要な補正量を算出し（ステップＳ１１５）、描画時（ステップＳ１０９）にはデータ補正部２０４およびストリップデータ生成部２０５がラスタデータを分割ブロックＢ２単位で順次補正しながらストリップデータを作成して露光制御部１８１に送出し、描画エンジン１００に描画を行わせる。データ補正の具体的態様としては、特許文献１に記載された技術を利用することができる。このようにして行う描画位置の調整処理を、本明細書では「第２調整処理」という。

なお、この場合においても、ステージ移動によって解消可能な位置ずれについてはステージ移動で対応する（ステップＳ１０８）。したがって、補正量の算出に際しては、検出されたアライメントマークの位置ずれ量からステージ移動で解消されるずれ量を差し引いた上で、ラスタデータの補正量が決定される。ステージ移動による補正では、全てのチップ領域ＣＲについて一括して補正を行うことができ、また補正によるデータ精度への影響もないので、ステージ移動で解消可能なずれについてはステージ移動で対応するのが好ましい。特に、基板Ｗの傾きに起因するチップ領域ＣＲのθ方向のずれについては、バンドＢ１（図２）単位または分割ブロックＢ２単位でのデータ補正では対応が難しいため、ステージ移動により解消を図ることが望ましい。

一方、第５アライメントマークＡＭ５の推定位置Ｐp5からの位置ずれ量が第２閾値Ｖ2より大きくなる場合がある。この場合、撮像された画像Ｉｍにおいて推定位置Ｐp5から遠く離れた位置に第５アライメントマークＡＭ５が位置する、または、撮像範囲内に第５アライメントマークＡＭ５が存在しないケースがあり得る。これらの場合には、基板Ｗ上の各チップ領域ＣＲの位置を既知の情報から推定することができない。したがって、既知の情報に基づく補正ができない。

もともと１枚のウエハに複数のチップ領域が作り込まれたモノリシック構造の基板では、基板の伸縮や歪み等に起因して、各ウェル領域間での相対的な位置ずれが生じるが、その程度は比較的小さく、またずれの方向や量に一定の規則性がある。したがって、第５アライメントマークＡＭ５が他のアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置から推定された推定位置Ｐp5から大きく逸れることは少ない。一方、前述した疑似ウエハ、つまり別体に形成されたチップを集めて一体化した基板では、各チップが互いに相関のない位置ずれを生じる場合がある。

図８は基板上でのチップ単位での位置ずれを説明する図である。同図に例示するように、疑似ウエハにおいては、ウエハ上の各チップがそれぞれ所定範囲内で個別の位置ずれを生じる可能性がある。図中のチップＣ１はＸ方向にずれている。また、チップＣ２，Ｃ３はＸＹ座標軸に対して各辺が傾いており、θ方向へのずれを生じている。また符号Ｐ１で示す位置では、Ｘ方向におけるチップ間の間隔が他の位置よりも大きくなっている。チップＣ４はＸ方向およびＹ方向へのずれを生じている。また符号Ｃ５，Ｃ６で示すチップはＹ方向にずれている。このように、疑似ウエハではチップごとに異なる位置ずれが生じる可能性がある。

これらの場合、各チップ間のずれの傾向における相関性は低いため、あるチップのアライメントマークの位置から求めたずれ量は、他のチップの位置ずれ量を推定する材料とならない。したがって、各チップごとに位置を把握して描画位置を調整する必要がある。またモノリシック構造の基板においても、歪み量が大きくなるとラスタデータの補正では対応しきれない場合がある。すなわち、各分割ブロックの基板Ｗ上での割り当て位置を変位させることで歪みの補正が可能であるが、その変位量は限られており、また隣り合うブロック間で変位の方向や量が大きく相違するとパターンの不連続を生じるからである。このような場合も、第５アライメントマークの推定位置と検出位置との乖離が大きくなる。

これらのことから、第５アライメントマークＡＭ５の位置ずれ量が第２閾値を超えていた場合には（ステップＳ１１４において「ＮＯ」）、改めて全チップ領域ＣＲのアライメントマークの位置検出を行う（ステップＳ１２１）。このとき、図８に示すように各チップ領域ＣＲにはそれぞれ２箇所ずつアライメントマークが設けられているので、これらの２箇所のアライメントマークの位置検出が行われる。これにより、各チップ領域ＣＲのＸＹ平面内における位置情報に加えて、θ方向の傾き角に関する情報も得られる。もちろんアライメントマークは各チップ領域に３以上設けられてもよい。

そして、こうして得られた各チップ領域ＣＲの位置および傾きに関する情報と、記憶部２０１に保存された設計データ２１１とに基づき、ラスタデータ生成部２０２が改めてＲＩＰ処理を実行する（ステップＳ１２２）。ＲＩＰ処理はベクトルデータをラスタライズしてラスタデータ（ビットマップデータ）に展開する処理であり、チップ領域ＣＲごとに、その位置ずれおよび傾きを加味したラスタライズが行われることで、描画位置を各チップ領域ＣＲの位置に適合させたラスタデータを作成することができる。ベクトルデータ形式の設計データを用いて位置補正が行われることで、ラスタライズ後のデータに大幅な補正を加えることで生じ得る描画品質の低下を回避することができる。このようにして行う描画位置の調整処理を、本明細書では「第３調整処理」と称する。

そして、再ＲＩＰ処理で作成されたラスタデータにより変調した光を基板Ｗに照射することで、各チップ領域ＣＲに対し適切な描画を行うことができる（ステップＳ１０９）。なお、各チップの位置を把握した上での再ＲＩＰ処理では、原理的には基板Ｗの位置ずれに起因する各チップの位置ずれについても補正することが可能である。したがって、基板Ｗの位置ずれ分も含めて再ＲＩＰ処理で一括して補正するようにしてもよく、また基板Ｗの位置ずれについてはステージ移動で補正し、それでも残る位置ずれ分のみを再ＲＩＰ処理で対応するようにしてもよい。この実施形態では、描画に先立ってステージ移動を行い（ステップＳ１０８）、再ＲＩＰ処理ではステージ移動で解消される位置ずれ分を差し引いて処理を行う。基板Ｗの位置ずれを再ＲＩＰ処理で補正する場合には、ステップＳ１０８は不要である。

このようにして１枚の基板Ｗに対する描画処理が終了すると、当該処理済み基板Ｗを基板収納カセット１１０に戻す。該カセットに未処理の基板Ｗが残っていればそれについても上記と同様の処理により描画を行い、基板収納カセット１１０に収納された１ロット分の基板Ｗの全てを処理し終えるまで、上記処理を繰り返す。

以上のように、この実施形態では、光学ヘッド１７０による基板Ｗへの描画位置の調整処理として、第１ないし第３調整処理が予め用意されており、アライメントマークの位置検出結果に応じてこれらが選択されて実行される。第１調整処理は、基板Ｗを保持するステージ１６０を移動させることで、基板Ｗ上の各チップ領域ＣＲと光学ヘッド１７０との相対位置を調整する処理であり、各チップ領域ＣＲが一様な位置ずれを有している場合に有効であり、このようなずれを一括して補正することができる。また補正のために描画データを加工しないので、描画品質も良好である。

また、第２調整処理はラスタデータを補正する処理であり、基板Ｗの伸縮や歪みにより生じる位置ずれに有効である。この場合、作成済みのラスタデータからストリップデータを作成する際に随時補正を加えることで、補正のために処理時間が長くなることはない。作成済みのラスタデータを事後的に補正することで描画品質の低下が問題となり得るが、微小な分割ブロックＢ２単位で補正を行うことで、例えばパターンの断線のようにデバイス性能に影響を及ぼすような大きな歪みを防止することができる。

一方、第３調整処理は、アライメントマークの位置検出により各チップ領域の位置ずれ量を把握した上でラスタデータを再生成する処理である。この処理では、各チップ間での位置ずれの規則性の有無に関わらず、また位置ずれ量の大きさに関わらず高精度の補正が可能である。また、ラスタライズ処理の段階で各チップ領域の位置を反映させることで、描画品質の低下が生じない。したがって、原理的にはどのタイプの位置ずれにも対応することが可能である。しかしながら、アライメントマークの位置検出および検出後のラスタライズ処理が必要となり処理時間が長くなるため、複数基板の描画処理におけるタクトタイムを増大させてしまう。そのため、第１および第２調整処理では対応できない位置ずれが生じている場合に選択されるべきものである。

第１〜第３調整処理の選択は以下のようにして行われる。すなわち、各チップ領域ＣＲに予め形成されたアライメントマークのいくつかを撮像してその位置を検出し、それらの間の相対的な位置ずれ量（第１位置ずれ量）が所定値（第１閾値）以下と小さい線形ずれ、第１位置ずれ量が第１閾値より大きい非線形ずれのいずれが生じているかを判断する。線形ずれである場合、第１調整処理を選択する。

一方、非線形ずれである場合、さらに既知のアライメントマークの位置から他のアライメントマークの位置を推定し、その位置を撮像して実際の位置を検出する。そして、推定位置と実際の位置との間の位置ずれ量（第２位置ずれ量）が所定値（第２閾値）以下であれば第２調整処理を、また第２位置ずれ量が第２閾値より大きい場合には第３調整処理を選択する。つまり、既知のチップ領域の位置から他の各チップ領域の位置ずれ量をある程度の精度で推定可能な場合には第２調整処理を、そうでない場合には第３調整処理を選択する。

このような判断フローにより調整処理を決定することで、位置ずれの態様に応じた適切な調整処理が実行可能であり、また不必要な処理が実行されることによるタクトタイムの増大が防止される。すなわち、描画位置の調整処理が、描画対象物である基板Ｗに応じて最適化される。そして、こうして描画位置が調整されて描画が行われることで、この実施形態では、基板Ｗ上の適切な描画位置に品質の良好な描画を行うことができる。

以上説明したように、この実施形態においては、パターン描画装置１が本発明の「描画装置」として機能しており、基板Ｗが本発明の「描画対象物」、各チップ領域ＣＲが本発明の「描画領域」にそれぞれ相当している。そして、各チップ領域のうちチップ領域ＣＲ１〜ＣＲ４が本発明の「検出対象領域」に相当する一方、チップ領域ＣＲ５が「二次検出対象領域」に相当している。またアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ５が、本発明の「識別マーク」に相当している。

また、上記実施形態においては、ステージ１６０が本発明の「保持手段」として機能する一方、光学ヘッド１７０が本発明の「描画手段」として機能している。また、カメラ１５０およびアライメントマーク検出部２０６が一体として、本発明の「位置検出手段」として機能している。また、ラスタデータ生成部２０２が本発明の「データ生成手段」として機能する一方、補正量算出部２０３、データ補正部２０４およびストリップデータ生成部２０５が一体として本発明の「描画位置調整手段」として機能している。

また、図４のステップＳ１０２が本発明の「第１工程」に相当し、ステップＳ１０３が本発明の「第２工程」に相当する。またステップＳ１０５が本発明の「第３工程」に相当し、ステップＳ１０８、Ｓ１１１〜Ｓ１１５、Ｓ１２１〜Ｓ１２２が本発明の「第４工程」に相当する。さらに、ステップＳ１０９が本発明の「第５工程」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、基板Ｗ上の各チップ領域ＣＲにアライメントマークＡＭを予め形成しておき、その位置検出を行っているが、各チップ領域の位置を把握できれば足り、アライメントマークの検出に依らなくてもよい。すなわち、各チップ領域に形成される特徴的なパターンやチップ領域のエッジ部分など、当該チップ領域の位置を特定することのできる部位を適宜用いて位置検出を行うことができる。また、チップ領域の位置検出方法は、カメラによる撮像に依らないものであってもよい。

また例えば、上記実施形態のパターン描画動作の処理フロー（図４）の一部を、以下のように改変して実行してもよい。なお、以下の図９では、図４の各処理ステップと処理内容が同一である処理ステップについては記載を省略しまたは同一ステップ番号を付して説明を省略するものとする。

図９はパターン描画動作の変形例を示す図である。第１〜第４アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置ずれ量から非線形ずれと判断した場合には（ステップＳ１０７において「ＮＯ」）、上記実施形態では予め定められた単一の幾何学的変換アルゴリズムを用いて第５アライメントマークＡＭ５の位置推定を行うのに対し、この変形例では、複数の変換アルゴリズムを用いてそれぞれ第５アライメントマークＡＭ５の位置推定を行う（ステップＳ２０１）。そして、ステップＳ１１１で第５アライメントマークＡＭ５の位置が検出されると、ステップＳ１１２では各アルゴリズムで算出された推定位置との間の位置ずれ量がそれぞれ求められる。そして、それらの変換アルゴリズムのうち求められた位置ずれ量が最も小さい１つを選出する（ステップＳ２０２）。

既知のアライメントマークの位置から未知のアライメントマークの位置を特定するに当たっては、基板Ｗの歪みを適切に近似できる変換アルゴリズムでは高い推定精度が得られる一方、歪みの態様と合わない近似では当然に推定精度が低くなる。予め複数の変換アルゴリズムで推定を行い、実際の位置に最も近い推定位置を導出した変換アルゴリズムを採用することで、より基板Ｗの状態に応じた補正処理が可能となる。具体的には、ステップＳ１１４では実際の位置とこれに最も近い推定位置との間で位置ずれ量が評価され、またラスタデータを補正する際には、選出された（つまり最も高い推定精度が得られた）変換アルゴリズムが補正処理にも適用される（ステップＳ２０３）。これにより、高い精度で推定された各チップ領域ＣＲの位置に応じてラスタデータが補正され、チップ領域ＣＲと描画パターンとの間の位置ずれをより効果的に抑制することができる。

また例えば、上記実施形態のパターン描画動作（図４）では、ステップＳ１０６でステージ移動量が求められるが、実際のステージ移動は他の処理が終わって描画が行われる直前のステップＳ１０８において実行される。これに代えて、ステージ移動量の算出が終われば他の処理に先駆けてステージ移動を行う構成であってもよい。

また、上記実施形態では、パターン描画装置は描画エンジン１００とコンピュータ２００とを一体的に備えているが、描画エンジン１００と同等の機能を有する既存のパターン描画装置に対し、コンピュータ２００と同等の機能を有するデータ処理装置を有線または無線により接続し、データ処理装置によりストリップデータを生成し、既存のパターン描画装置に出力して描画させるようにしてもよい。

さらに、本発明の適用対象はウエハなどの半導体基板Ｗを本発明の「描画対象物」として当該基板に対して光を照射して描画する装置に限定されるものではなく、例えばプリント配線基板やガラス基板等、種々のものを描画対象物として利用することができる。

この発明は、複数の描画領域が設けられた描画対象物に対し光照射による描画を行う技術に好適に適用することができ、特に、描画対象物への描画位置を調整しながら描画を行う技術分野に好適である。

１ パターン描画装置
１５０ カメラ（位置検出手段）
１６０ ステージ（保持手段、ステージ）
１７０ 光学ヘッド（描画手段）
２０２ ラスタデータ生成部（データ生成手段）
２０３ 補正量算出部（描画位置調整手段）
２０４ データ補正部（描画位置調整手段）
２０５ ストリップデータ生成部（描画位置調整手段）
２０６ アライメントマーク検出部（位置検出手段）
ＡＭ１〜ＡＭ５ アライメントマーク（識別マーク）
ＣＲ チップ領域（描画領域）
ＣＲ１〜ＣＲ４ チップ領域（検出対象領域）
ＣＲ５ チップ領域（二次検出対象領域）
Ｗ 基板（描画対象物）

Claims (10)

1. 描画対象物に設けられた複数の描画領域のそれぞれに、描画手段から光を照射して描画する描画方法において、
   描画すべき内容に対応するラスタデータを生成する第１工程と、
   前記描画対象物に対して前記描画手段を位置決めする第２工程と、
   前記複数の描画領域のうち２以上を検出対象領域としてその位置を検出する第３工程と、
   前記検出対象領域の位置検出結果に基づき、前記描画手段による前記描画対象物への描画位置を調整する第４工程と、
   前記ラスタデータに基づき、前記描画手段から前記描画対象物の前記描画位置に前記光を照射して描画する第５工程と
   を備え、
   前記第４工程では、前記第３工程で検出された前記検出対象領域間の相対的な第１位置ずれ量が第１閾値以内であるか否かを判断し、前記第１位置ずれ量が前記第１閾値以内と判断すると、前記検出対象領域の位置検出結果と、前記検出対象領域に対応して予め設定された基準位置との間の位置ずれ量に基づき、前記描画手段と前記描画対象物との相対位置を調整することで前記描画位置を調整する第１調整処理を実行する一方、
   前記第１位置ずれ量が前記第１閾値を超えると判断すると、さらに前記複数の描画領域のうち前記検出対象領域と異なる少なくとも１つを二次検出対象領域としてその位置を検出し、検出された位置と、前記第３工程における前記検出対象領域の位置検出結果から推定した前記二次検出対象領域の位置との間の第２位置ずれ量が第２閾値以内であるか否かを判断し、
   前記第２位置ずれ量が前記第２閾値以内と判断すると、前記第３工程における前記検出対象領域の位置検出結果と前記基準位置との間の位置ずれ量に応じた補正を前記ラスタデータに対し施すことで前記描画位置を調整する第２調整処理を実行し、
   前記第２位置ずれ量が前記第２閾値を超えると判断すると、前記描画対象物に含まれる全ての前記描画領域の位置を検出し、その位置検出結果に基づいて前記ラスタデータを再生成することで前記描画位置を調整する第３調整処理を実行する
   ことを特徴とする描画方法。
2. 前記複数の描画領域の各々に予め位置検出用の識別マークを設けておき、前記識別マークを検出することで前記描画領域の位置を検出する請求項１に記載の描画方法。
3. 前記複数の描画領域の各々に、複数の前記識別マークを設ける請求項２に記載の描画方法。
4. 前記第４工程において前記第２調整処理を実行する際には、前記第１調整処理と併せて実行し、しかも、前記第３工程における前記検出対象領域の位置検出結果と前記基準位置との間の位置ずれ量から前記第１調整処理を行うことで補正可能な位置ずれ量を差し引いた位置ずれ量に応じた補正を前記ラスタデータに施す請求項１ないし３のいずれかに記載の描画方法。
5. 前記第４工程において前記第３調整処理を実行する際には、前記第１調整処理と併せて実行し、しかも、前記描画領域各々の位置検出結果から前記第１調整処理による位置変化量を差し引いて前記ラスタデータの再生成を行う請求項１ないし４のいずれかに記載の描画方法。
6. 前記第１調整処理では、前記描画対象物の表面に垂直な軸周りにおける前記描画対象物の前記描画手段に対する相対的な回転角度を調整する請求項１ないし５のいずれかに記載の描画方法。
7. 前記第４工程において、前記第２位置ずれ量を求める際には、前記検出対象領域の位置検出結果から互いに異なる複数の算出方法で前記二次検出対象領域の位置を算出し、それらのうち検出された前記二次検出対象領域の位置に最も近い位置と、検出された前記二次検出対象領域の位置との間のずれ量を前記第２位置ずれ量とする請求項１ないし６のいずれかに記載の描画方法。
8. 複数の描画領域が設けられた描画対象物を保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された前記描画対象物の前記複数の描画領域のうち２以上を検出対象領域として、該検出対象領域の位置を検出する位置検出手段と、
   描画すべき内容に対応するラスタデータを生成するデータ生成手段と、
   前記ラスタデータに基づき、前記描画対象物に光を照射して描画する描画手段と、
   前記位置検出手段の検出結果に基づき、前記描画手段による前記描画対象物への描画位置を調整する描画位置調整手段と
   を備え、
   前記描画位置調整手段は、
   前記位置検出手段により検出された前記検出対象領域間の相対的な第１位置ずれ量が第１閾値以内であるか否かを判断し、
   前記第１位置ずれ量が前記第１閾値以内と判断すると、前記検出対象領域の位置検出結果と、前記検出対象領域に対応して予め設定された基準位置との間の位置ずれ量に基づき、前記描画手段と前記保持手段との相対位置を調整することで前記描画位置を調整する第１調整処理を実行する一方、
   前記第１位置ずれ量が前記第１閾値を超えると判断すると、前記複数の描画領域のうち前記検出対象領域と異なる少なくとも１つを二次検出対象領域として前記位置検出手段に検出させた前記二次検出対象領域の位置と、前記検出対象領域の位置検出結果から推定した前記二次検出対象領域の位置との間の第２位置ずれ量が第２閾値以内であるか否かを判断し、
   前記第２位置ずれ量が前記第２閾値以内と判断すると、前記検出対象領域の位置検出結果と前記基準位置との間の位置ずれ量に応じた補正を前記ラスタデータに対し施すことで前記描画位置を調整する第２調整処理を実行し、
   前記第２位置ずれ量が前記第２閾値を超えると判断すると、前記描画対象物に含まれる全ての前記描画領域の位置を前記位置検出手段により検出し、その位置検出結果に基づいて前記データ生成手段に前記ラスタデータを再生成させることで前記描画位置を調整する第３調整処理を実行する
   ことを特徴とする描画装置。
9. 前記描画手段は、前記ラスタデータに基づき変調した前記光を前記描画対象物に走査して前記描画対象物を露光する請求項８に記載の描画装置。
10. 前記保持手段は、前記描画対象物を保持するステージを有し、前記描画手段に対する前記ステージの相対位置を変更可能に構成された請求項８または９に記載の描画装置。

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