JP6306377B2 - 描画方法および描画装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、太陽電池用基板、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、光ディスク用基板等の各種描画対象物に対して描画を実行する描画方法および描画装置に関する。

特許文献１には、フォトレジストが塗布された基板（ウエハ、ガラス等）を照射範囲（露光領域）に対して移動させつつ照射範囲へ光を照射することで、照射範囲を通過する基板に対して描画を実行する描画装置（投影露光装置）が記載されている。また、特許文献２には、いわゆる疑似ウエハと称される基板が記載されている。この基板（疑似ウエハ）は、その主面に配列された複数のデバイスチップを樹脂に埋め込んだ構成を具備する。

特開２０００−００３８７１号公報 特開２００３−０７８０６９号公報

ところで、特許文献１の描画装置を用いて、特許文献２の描画対象物（基板）が有する複数の描画領域（デバイスチップが設けられた領域）のそれぞれに描画を行うことが考えられる。具体的には、照射範囲に対して描画対象物を移動させつつ照射範囲に順番に到達する各描画領域に光を照射することで、各描画領域に描画を実行できると考えられる。

しかしながら、描画を高精度に実行するためには、照射範囲内の描画領域に対して適切にフォーカスを調整した状態で描画領域に光を照射する必要がある。これに対して、疑似ウエハのような描画対象物では、複数の描画領域のそれぞれが傾きなく、あるいは高さを揃えて配列されているとは限らない。そのため、描画対象物が有する各描画領域に適切にフォーカスを調整することが困難な場合があった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の描画領域を有する描画対象物の各描画領域に対して光を照射することで描画を実行する描画方法および描画装置において、フォーカスの調整に関する問題に対応可能な技術の提供を目的とする。

本発明の第１態様にかかる描画方法は、複数の描画領域を有する描画対象物の描画領域に設けられた複数の基準点それぞれの高さを示す高さ情報を取得する情報取得工程と、情報取得工程で取得した高さ情報から描画領域の傾きを示す値を算出する算出工程と、光学系により光を集光することで描画領域に描画を実行することの適否を、光学系の焦点深度と算出工程で算出した描画領域の傾きを示す値とに基づいて判断する判断工程とを備える。

本発明の第１態様にかかる描画装置は、光源および光源から射出された光を集光する光学系を有し、複数の描画領域を有する描画対象物の描画領域に対して光学系により光を集光することで描画領域に描画を実行可能な描画部と、描画領域に設けられた複数の基準点それぞれの高さを示す高さ情報を取得する情報取得部と、光学系の焦点深度を記憶する記憶部と、情報取得部が取得した高さ情報から描画領域の傾きを示す値を算出した結果と焦点深度とに基づいて、描画領域への描画を描画部に実行させることの適否を判断する制御部とを備える。

このように構成された本発明の第１態様では、光学系により光を集光することで描画領域に描画を実行することができる。ただし、描画対象物が有する複数の描画領域の中に大きく傾いた描画領域が存在すると、描画領域が光学系の焦点深度内に収まらず、描画領域に所望の精度で描画を実行できない場合があった。このような場合、該当描画領域に描画を実行することは、所望の精度に満たない描画を無駄に行うことになる。

これに対して本発明の第１態様では、描画領域に設けられた複数の基準点それぞれの高さを示す高さ情報が取得され、高さ情報から描画領域の傾きを示す値が算出される。そして、描画領域の傾きを示す値を算出した結果と焦点深度とに基づいて、描画領域に描画を実行することの適否が判断される。このような本発明の第１態様は、所望の精度に満たない描画が無駄に実行されるのを抑制するのに資する。

また、判断工程において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が複数の描画領域の中に存在する場合には、描画不適領域が存在する旨を作業者に報知する報知工程をさらに備えるように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、作業者は、描画不適領域の存在を把握することができる。その結果、作業者は必要な対応作業を適切に実行することが可能となり、作業者の作業効率の向上を図ることができる。

さらに、報知工程では、描画不適領域が存在する旨を作業者に報知するとともに、少なくとも描画不適領域以外の描画領域に描画を実行するか否かを作業者に選択させるように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、例えば描画不適領域が多い（所定個数以上である）場合には描画対象物が有する全描画領域への描画を止める一方、描画不適領域が少ない（所定個数未満である）場合には少なくとも描画不適領域以外の描画領域に描画を実行するといった判断を、作業者が行うことができる。

また、判断工程において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が複数の描画領域の中に存在する場合には、描画不適領域以外の描画領域に描画を実行し、描画不適領域には描画を実行しない描画工程をさらに備えるように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、所望の精度に満たない描画を描画不適領域に無駄に実行することなく、描画不適領域以外の描画領域に描画を適切に実行することができる。

また、描画領域が有する感光性材料に対して描画を実行する描画方法において、判断工程において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が複数の描画領域の中に存在する場合には、感光性材料の露光状態に応じて感光性材料を除去する処理を行うと描画不適領域の感光性材料が全て除去されることを示すデータを含む描画データを生成するデータ生成工程と、データ生成工程で生成された描画データに基づいて少なくとも描画不適領域以外の描画領域に描画を実行する描画工程とを備え、描画工程では、描画データが描画不適領域へ露光を実行する旨を示す場合は、描画不適領域の感光性材料の全体を露光し、描画データが描画不適領域への露光を実行しない旨を示す場合は、描画不適領域の感光性材料に露光を実行しないように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、その後に感光性材料の露光状態に応じて感光性材料を除去する処理が行われると、描画不適領域の感光性材料が全て除去される。その結果、例えば以後のプロセスにおいて、感光性材料が全て除去された描画領域が描画不適領域であると容易に識別することが可能となる。

ここで、感光性材料の露光状態に応じて感光性材料を除去する処理とは、例えば現像処理が該当する。また、描画不適領域の感光性材料が全て除去されることを示すデータとは例えば感光性材料としてネガ型フォトレジストを用いた場合には、描画不適領域に対して露光を実行しないことを示すデータが該当し、感光性材料としてポジ型フォトレジストを用いた場合には、描画不適領域の全体に対して露光を実行することを示すデータが該当する。なお、上述のとおり描画不適領域は、描画に不適、すなわち露光に不適な描画領域である。しかしながら、この際の描画不適領域への露光は、感光性材料の全体を露光できる程度の精度で足りるため（換言すれば、パターンを描画するほどの精度を要しないため）、実行しても構わない。

本発明の第２態様にかかる描画方法は、複数の描画領域を有する描画対象物の描画領域の高さを示す高さ情報を取得する情報取得工程と、描画領域に描画すべき内容を示すラスタデータおよび高さ情報から少なくとも成る描画データを生成するデータ生成工程と、照射範囲に光を照射する光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させるとともに照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じて光照射器のフォーカスを調整しつつ光照射器から照射範囲へ光を照射することで、照射範囲に順番に到達した各描画領域に光を照射する描画工程とを備え、描画工程では、光照射器のフォーカスおよび光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させる移動速度の少なくとも一方を描画データに含まれる高さ情報に基づいて制御しつつ、描画データに含まれるラスタデータに基づいて光照射器から光を照射する。

本発明の第２態様にかかる描画装置は、フォーカス調整機構を有し、フォーカス調整機構によってフォーカスを調整しつつ照射範囲に光を照射する光照射器と、複数の描画領域を有する描画対象物に対して照射部を相対的に移動させる移動部と、各描画領域の高さを示す高さ情報を取得する情報取得部と、光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させるとともに照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じてフォーカスを調整しつつ照射範囲に順番に到達した各描画領域に光を照射する描画動作を、光照射器および移動部を用いて実行する制御部とを備え、制御部は、描画領域に描画すべき内容を示すラスタデータおよび高さ情報から少なくとも成る描画データを生成し、描画動作において光照射器のフォーカスおよび光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させる移動速度の少なくとも一方を描画データに含まれる高さ情報に基づいて制御しつつ、描画データに含まれるラスタデータに基づいて光照射器から光を照射するように、描画装置を構成しても良い。

このように構成された本発明の第２態様では、照射範囲に光を照射する光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させるとともに光照射器から照射範囲へ光を照射することで、照射範囲に順番に到達した各描画領域に光を照射する（描画工程、描画動作）。かかる描画工程あるいは描画動作では、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じて光照射器のフォーカスが調整される。これによって、照射範囲に到達した描画領域にフォーカスを調整しつつ当該描画領域に光を照射して、当該描画領域に描画を実行できる。

ところで、連続して照射範囲に到達する各描画領域の高さが大きく違っている場合がある。このような場合には、先の描画領域が照射範囲に到達してから次の描画領域が照射範囲に到達するまでの時間間隔の間に、これらの描画領域の高さの違いに応じた量だけフォーカスを調整することが難しい場合が想定される。

これに対して本発明の第２態様では、複数の描画領域を有する描画対象物の描画領域の高さを示す高さ情報が取得され、描画領域に描画すべき内容を示すラスタデータおよび高さ情報から少なくとも成る描画データが生成される。そして、光照射器のフォーカスおよび光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させる移動速度の少なくとも一方が、描画データに含まれる高さ情報に基づいて制御される。その結果、各描画領域が順番に照射範囲に到達する時間間隔の間に、各描画領域の高さの違いに応じた量だけフォーカスを調整することが可能となる。この点について、高さ情報に基づいてフォーカスを制御した場合および移動速度を制御した場合のそれぞれについて詳述すると、次の通りである。

光照射器のフォーカスを描画データに含まれる高さ情報に基づいて制御した場合、高さ情報が示す各描画領域の高さの違いに応じてフォーカスを調整し、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さにフォーカスを追従させることができる。その結果、各描画領域が順番に照射範囲に順番に到達する時間間隔の間に、各描画領域の高さの違いに応じた量だけフォーカスを調整することが可能となる。

光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させる移動速度を制御した場合、各描画領域の高さの違いに応じて移動速度を減じて、各描画領域が順番に照射範囲に到達する時間間隔を長くするといった制御が可能となり、当該時間間隔の間にフォーカスの調整に要する時間を確保することができる。その結果、各描画領域が順番に照射範囲に到達する時間間隔の間に、各描画領域の高さの違いに応じた量だけフォーカスを調整することが可能となる。この際、フォーカスの調整は、先の場合のように高さ情報に基づいて制御しても構わないし、あるいは描画工程（描画動作）の実行中に照射範囲に到達する前の描画領域の高さをセンサで検出し、その結果に基づいて制御しても構わない。

また、描画工程では、描画データに含まれる高さ情報に基づいて光照射器のフォーカスをフィードフォワード制御するように、描画方法を構成しても良い。かかる構成は、高さ情報に基づくフィードフォワード制御によって、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さにフォーカスを追従させることができる。その結果、描画領域が順番に照射範囲に到達する時間間隔の間に、各描画領域の高さの違いに応じた量だけフォーカスを調整することが可能となる。

また、描画工程では、描画データに含まれる高さ情報から求めた一定の移動速度で描画対象物に対して光照射器を相対的に移動させるように、描画方法を構成しても良い。あるいは、描画工程では、描画データに含まれる高さ情報に基づいて描画対象物に対する光照射器の移動速度をフィードフォワード制御するように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、例えば照射範囲に順番に到達する描画領域の高さが大きく違う場合には、描画対象物に対する光照射器の相対的な移動速度を減じることで、描画領域が順番に照射範囲に到達する時間間隔を長くして、フォーカスの調整にかける時間を長く確保できる。その結果、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さの違いにフォーカスの調整を追従させることが可能となる。

本発明の第３態様にかかる描画方法は、照射範囲に光を照射する光照射器を複数の描画領域を有する描画対象物に対して相対的に移動させるとともに照射範囲に順番に到達した各描画領域に光を照射することで、各描画領域に描画を実行する描画工程を備える描画方法において、各描画領域の高さを示す高さ情報を取得する情報取得工程と、情報取得工程で取得した高さ情報に基づいて光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させる移動速度を決定する速度決定工程とを備え、描画工程では、速度決定工程で決定された移動速度で光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させるとともに、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じて光照射器のフォーカスを調整しつつ光照射器から照射範囲へ光を照射する。

本発明の第３態様にかかる描画装置は、フォーカス調整機構を有し、フォーカス調整機構によってフォーカスを調整しつつ照射範囲に光を照射する光照射器と、複数の描画領域を有する描画対象物に対して照射部を相対的に移動させる移動部と、各描画領域の高さを示す高さ情報を取得する情報取得部と、情報取得部での取得した高さ情報に基づいて光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させる移動速度を決定する制御部とを備え、制御部は、決定された移動速度で光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させ、光照射器は、描画対象物に対する相対的な移動に伴って照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じてフォーカスを調整しつつ照射範囲に到達した各描画領域に光を照射して、各描画領域に描画を実行する。

このように構成された本発明の第３態様では、照射範囲に光を照射する光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させるとともに光照射器から照射範囲へ光を照射することで、照射範囲に順番に到達した各描画領域に光を照射する。この際、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じて光照射器のフォーカスが調整される。これによって、照射範囲に到達した描画領域にフォーカスを調整しつつ当該描画領域に光を照射して、当該描画領域に描画を実行できる。

ところで、連続して照射範囲に到達する各描画領域の高さが大きく違っている場合がある。このような場合には、先の描画領域が照射範囲に到達してから次の描画領域が照射範囲に到達するまでの時間間隔の間に、これらの描画領域の高さの違いに応じた量だけフォーカスを調整する必要がある。しかしながら、これらの描画領域の高さが大きく違っていると、次の描画領域が照射範囲に到達するまでにフォーカスの調整が完了しない、換言すれば、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さの違いにフォーカスの調整が追従しないおそれがあった。

これに対して本発明の第３態様では、各描画領域の高さを示す高さ情報が取得され、取得した高さ情報に基づいて光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させる移動速度が決定される。かかる構成では、例えば照射範囲に順番に到達する描画領域の高さが大きく違う場合には、描画対象物に対する光照射器の相対的な移動速度を減じることで、描画領域が順番に照射範囲に到達する時間間隔を長くして、フォーカスの調整にかける時間を確保できる。その結果、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さの違いにフォーカスの調整を追従させることが可能となる。

ところで、例えば描画対象物に対する光照射器の相対的な移動速度を減じた場合、照射範囲に到達した描画領域には、光照射器からの光がより長い時間照射されることとなる。その結果、過度な量の光を描画領域に照射するおそれがある。そこで、描画工程において照射範囲に照射する光量を、速度決定工程で決定された移動速度に応じて決定する光量決定工程をさらに備え、描画工程では、光量決定工程で決定された光量の光を光照射器から照射範囲に照射するように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、描画対象物に対する光照射器の相対的な移動速度に応じた光量が照射範囲に照射される。その結果、適切な量の光を描画領域に照射することが可能となる。

なお、光量を決定する方法は種々考えられる。一例を挙げると、光量決定工程では、速度決定工程で決定された移動速度に対する照射範囲に照射される単位時間当たりの光のエネルギーの比が所定値となるように、あるいは所定範囲に収まるように、照射範囲に照射する光量を決定するように、描画方法を構成しても良い。これによって、適切な量の光を描画領域に照射することが可能となる。

また、移動速度を決定する方法は種々考えられる。一例を挙げると、速度決定工程では、描画工程で連続して照射範囲で描画が実行される２個の描画領域の間を光照射器が相対的に移動する間に調整すべきフォーカスの調整量である移動中調整量に基づいて、移動速度を決定するように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、２個の描画領域が順番に照射範囲に到達する時間間隔の間に、必要な量（移動中調整量）のフォーカスの調整を完了することができ、すなわち照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さの違いにフォーカスの調整を追従させることが可能となる。

具体的には、光照射器が２個の描画領域の間を相対的に移動する移動距離に対するフォーカスの移動中調整量の比Ｆ、単位時間あたりに調整可能なフォーカスの調整量の最大値Ｖｃ、および移動速度Ｖｓが、条件式Ｆ＜Ｖｃ／Ｖｓを満たすように、速度決定工程では移動速度Ｖｓを決定するように、描画方法を構成しても良い。

この際、描画工程では３個以上の描画対象領域に順番に照射範囲で描画が実行される描画方法において、速度決定工程では、描画工程で連続して照射範囲で描画が実行される２個の描画領域の組み合わせのそれぞれの比Ｆのうち、最大の比Ｆｍａｘについて条件式Ｆｍａｘ＜Ｖｃ／Ｖｓを満たす前記移動速度Ｖｓを求め、描画工程では、光照射器は、一定の移動速度Ｖｓで描画対象物に対して相対的に移動しつつ３個以上の前記描画領域を順番に描画するように、描画方法を構成しても良い。

あるいは、描画工程では３個以上の描画対象領域に順番に被対象領域で描画が実行される描画方法において、速度決定工程では、描画工程で連続して照射範囲で描画が実行される２個の描画領域の組み合わせのそれぞれについて、条件式Ｆ＜Ｖｃ／Ｖｓを満たす前記移動速度Ｖｓを求め、描画工程では、光照射器は、速度決定工程で各組み合わせについて求められた移動速度Ｖｓで各描画領域の間を相対的に移動しつつ３個以上の描画領域を順番に描画するように、描画方法を構成しても良い。

本発明の第４態様にかかる描画方法は、複数の描画領域を有する描画対象物の各描画領域の高さを示す高さ情報を取得する情報取得工程と、照射範囲に光を照射する光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させることで照射範囲に順番に到達した各描画領域に光を照射する描画工程を実行することの適否を判断する判断工程とを備え、描画工程では、光照射器が有するフォーカス調整機構によって光照射器のフォーカスを照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じて調整し、判断工程では、描画工程において調整すべきフォーカスの調整量を情報取得工程で取得した高さ情報から求めた結果と、フォーカス調整機構のフォーカスの調整能力とに基づいて、描画工程を実行することの適否を判断する。

本発明の第４態様にかかる描画装置は、フォーカス調整機構を有し、フォーカス調整機構によってフォーカスを調整しつつ照射範囲に光を照射する光照射器と、複数の描画領域を有する描画対象物に対して照射部を相対的に移動させる移動部と、各描画領域の高さを示す高さ情報を取得する情報取得部と、光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させるとともに照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じてフォーカスを調整しつつ照射範囲に到達した各描画領域に光を照射する描画動作を、光照射器および移動部を用いて実行することの適否を判断する制御部とを備え、制御部は、描画動作において調整すべきフォーカスの調整量を情報取得部で取得した高さ情報から求めた結果と、フォーカス調整機構のフォーカスの調整能力とに基づいて、描画動作を実行することの適否を判断する。

このように構成された本発明の第４態様では、照射範囲に光を照射する光照射器を描画対象物に対して相対的に移動させるとともに光照射器から照射範囲へ光を照射することで、照射範囲に順番に到達した各描画領域に光を照射する（描画工程、描画動作）。かかる描画工程あるいは描画動作では、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さに応じて光照射器のフォーカスが調整される。これによって、照射範囲に到達した描画領域にフォーカスを調整しつつ当該描画領域に光を照射して、当該描画領域に描画を実行できる。

ところで、連続して照射範囲に到達する各描画領域の高さが大きく違っている場合がある。このような場合には、先の描画領域が照射範囲に到達してから次の描画領域が照射範囲に到達するまでの期間に、これらの描画領域の高さの違いに応じた量だけフォーカスを調整する必要がある。しかしながら、これらの描画領域の高さが大きく違っていると、次の描画領域が照射範囲に到達するまでにフォーカスの調整が完了しない、換言すれば、照射範囲に順番に到達する各描画領域の高さの違いにフォーカスの調整が追従しないおそれがあった。このようにフォーカスの調整が追従しない状態で、各描画領域に描画を行うことは、調整の不十分なフォーカスで所望の精度に満たない描画を無駄に行うことになる。

これに対して本発明の第４態様では、各描画領域の高さを示す高さ情報が取得され、描画工程（描画動作）において調整すべきフォーカスの調整量を高さ情報から求めた結果と、フォーカス調整機構のフォーカスの調整能力とに基づいて、描画工程（描画動作）を実行することの適否が判断される。このような本発明の第４態様は、調整の不十分なフォーカスで所望の精度に満たない描画が無駄に実行されるのを抑制するのに資する。

なお、描画工程（描画動作）を実行することの適否を判断する方法は種々考えられる。一例を挙げると、判断工程では、描画工程で連続して照射範囲に到達する２個の描画領域の間を光照射器が相対的に移動する移動期間に調整すべきフォーカスの調整量である移動中調整量を情報取得工程で取得した高さ情報から求め、フォーカス調整機構が移動期間に移動中調整量だけフォーカスを調整できるか否かを判断した結果に基づいて、描画工程を実行することの適否を判断するように、描画方法を構成しても良い。これによって、描画工程（描画動作）を実行することの適否を的確に判断することができる。

また、判断工程において描画工程を実行することが不適と判断された場合には、描画工程の実行が不適と判断された旨を作業者に報知する報知工程をさらに備えるように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、作業者は、描画工程の実行が不適であることを把握することができる。その結果、作業者は必要な対応作業を適切に実行することが可能となり、作業者の作業効率の向上を図ることができる。

また、判断工程において描画工程を実行することが適当と判断された場合には、描画工程を実行するように、描画方法を構成しても良い。かかる構成では、適切に調整されたフォーカスで所望の精度を満たす描画を実行することができる。

以上のように、本発明によれば、複数の描画領域を有する描画対象物の各描画領域に対して光を照射することで描画を実行する描画方法および描画装置において、フォーカスの調整に関する問題に適切に対応することが可能となっている。

本発明を適用したパターン描画装置を模式的に示す側面図である。 図１のパターン描画装置が備える電気的構成を示すブロック図である。 図１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。 光学ヘッドが備える構成を模式的に示す図である。 描画エンジンおよびコンピュータが有する電気的構成を示すブロック図である。 アライメントユニットが備える構成を模式的に示すブロック図である。 アライメントマークの認識処理を示すフローチャートである。 ヘッドユニットが備える構成を示すブロック図である。 光学ヘッドが実行する描画の内容を模式的に示す図である。 図１のパターン描画装置で実行される動作の一例を示すフローチャートである。 アライメントマークの高さとデバイスチップの傾きとの関係を模式的に示す図である。 ヘッドユニットが備える構成の変形例を示すブロック図である。

図１は本発明を適用したパターン描画装置を模式的に示す側面図である。図２は図１のパターン描画装置が備える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（描画装置）は、例えば特開２００３−７８０６９号公報や特許第４７２４９８８号等に記載されている疑似ウエハに対してパターンの描画を実行することができる。同図および以下に示す図では、ＸＹＺ直交座標系を適宜設定する。ここで、ＸＹ平面が水平面であり、Ｚ軸が矢印の方向を上方とする鉛直軸である。さらに、Ｚ軸周りの回転方向であるθ方向を適宜併記する。また、各座標軸の矢印の方向を正側と適宜称し、矢印と反対の方向を負側と適宜称する。

パターン描画装置１は、描画エンジン１００、コンピュータ２００およびユーザインターフェース３００を有している。コンピュータ２００は、ストリップデータと称される分割露光用データを生成して描画エンジン１００に与えるデータ処理部としての機能の他、ユーザインターフェース３００を制御する機能も司る。ユーザインターフェース３００としては、例えばキーボードあるはタッチパネル方式のディスプレイ等の種々のものを用いることができる。

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に対してパターンの描画が実行された後、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、基板収納カセット１１０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が描画される基板Ｗであってもよく、異なるパターンが描画される基板Ｗ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へのパターンの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５）、Ｘ軸駆動部１６１Ｘ（図５）およびθ軸駆動部１６１Ｔ（図５）をこの順序で積層配置したものであり、ステージ１６０を水平面内で二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）に回転させることで、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ことができる。なお、このようなステージ移動機構１６１としては、従来多用されている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、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にアライメントユニットＵａが取り付けられている。このアライメントユニットＵａは、梁部材１４３のパターン描画領域側側面に固定されたカメラ１５０を有しており、当該カメラ１５０によって基板Ｗの表面に付されたアライメントマークを撮像することができる。

また、このように構成されたヘッド支持部１４０にヘッドユニットＵｈが設けられている。このヘッドユニットＵｈは、ヘッド支持部１４０のパターン描画領域側に固定された光学ヘッド１７０（描画部、光照射器）および照明部１８０を有する。照明部１８０は、レーザ駆動部１８１、レーザ発振器１８２および照明光学系１８３で構成され、レーザ駆動部１８１の作動によりレーザ発振器１８２から射出されたレーザ光は、照明光学系１８３を介して光学ヘッド１７０へ向かう。その結果、光学ヘッド１７０には、照明光学系１８３により強度分布が均一に整形されたレーザ光が照射される。そして、光学ヘッド１７０は、照明部１８０から照射されたレーザ光を、後述するストリップデータに基づき変調する。

つまり、光学ヘッド１７０は、当該光学ヘッド１７０の直下位置をステージ１６０に伴ってＹ方向に移動する基板Ｗに対して変調レーザ光を下向きに出射することで、当該基板Ｗを露光し、基板Ｗへパターンの描画を実行する。これによって、基板Ｗに予め形成された下地パターンに対してパターンが重ねて描画される。なお、光学ヘッド１７０はＸ方向に複数チャンネルで光を同時に変調し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３は図１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３（ａ）に示すように、基板Ｗは、複数のデバイスチップＣを樹脂に埋め込んで固定した疑似ウエハであり、略円形状を有する。具体的には、基板Ｗの表面では、複数のデバイスチップＣがＸＹ面内で二次元的に相互に間隔を空けて配列されている。基板Ｗの表面はフォトレジスト（感光性材料）の膜を有しており、パターン描画装置１は各チップ領域Ｒｃに光を照射することで、各チップ領域Ｒｃにパターンの描画を実行する。なお、デバイスチップＣのサイズ、形状、基板Ｗでの配置数あるいはレイアウト等は図３の例に限られず様々であり、デバイスチップＣは半導体チップ等である。

図３（ａ）右側の拡大図に示すように、各チップ領域Ｒｃには、当該チップ領域Ｒｃ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Ｒｃ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Ｒｃ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３（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Ｂｘ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Ｂｘ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Ｒｃ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データがストリップデータである。なお、実際のデータは、図３（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。

ここで、１バンド内に複数のチップ領域Ｒｃが含まれ、しかも、それらのチップ領域Ｒｃ間で高さ（Ｚ方向における位置）が異なることがある。そこで、本実施形態では、光学ヘッド１７０は次に詳述するようにチップ領域Ｒｃの高さに応じてフォーカスを調整できるように構成されている。

図４は光学ヘッドが備える構成を模式的に示す図である。同図では、光学ヘッド１７０の他に基板Ｗが併せて示されている。光学ヘッド１７０は、照明部１８０から照射されたレーザ光Ｌを反射するミラー１７１と、ミラー１７１により反射されたレーザ光Ｌを変調する回折光学素子１７２と、回折光学素子１７２により変調されたレーザ光Ｌをチップ領域Ｒｃに集光する投影光学系１７３とを有する。

回折光学素子１７２は、グレーティング・ライト・バルブで構成されており、ストリップデータに応じて可動リボンのオン・オフを切り換えることで、レーザ光を変調する。そして、回折光学素子１７２により変調されたレーザ光Ｌが投影光学系１７３（光学系）によってチップ領域Ｒｃに集光される。これによって、ストリップデータに応じたパターンがチップ領域Ｒｃに描画される。

投影光学系１７３では、フォーカシングレンズ（対物レンズ）ＦＬと、レンズアクチュエータ１７４とが設けられている。このレンズアクチュエータ１７４は、フォーカシングレンズＦＬをＺ方向に移動させて投影光学系１７３のフォーカス調整を行う。例えば図４に示すように基板Ｗにおいて樹脂Ｍに保持される複数のデバイスチップＣの位置がＺ方向にばらつき、その結果、複数のチップ領域Ｒｃの高さが異なる場合には、チップ領域Ｒｃの高さに応じてフォーカス調整を行う。つまり、チップ領域Ｒｃごとに、レンズアクチュエータ１７４はフォーカシングレンズＦＬの移動および位置決めを行い、投影光学系１７３のフォーカスを当該チップ領域Ｒｃに合わせる。その結果、いずれのチップ領域Ｒｃに対しても、所定の精度で描画を実行することが可能となっている。

なお、各チップ領域Ｒｃの高さのばらつきは、チップ領域Ｒｃに描画を実行するときのみならず、各チップ領域Ｒｃに付されたアライメントマークＡＭをカメラ１５０で認識するにあたっても影響する。そこで、パターン描画装置１は、カメラ１５０をＺ方向へ移動させるカメラアクチュエータ１５４（図５）を有している。そして、チップ領域Ｒｃごとに、カメラアクチュエータ１５４はカメラ１５０のＺ方向における位置を調整してカメラ１５０のフォーカスを当該チップ領域Ｒｃに合わせる。これによって、いずれのチップ領域ＲｃについてもアライメントマークＡＭの位置を所定の精度で認識することが可能となっている。

続いて、パターン描画装置１の電気的構成の詳細について説明する。図５は、描画エンジンおよびコンピュータが有する電気的構成を示すブロック図である。描画エンジン１００は、アライメントユニットＵａ、ヘッドユニットＵｈおよびステージ移動機構１６１等を制御する露光制御部１９０を有する。アライメントユニットＵａはカメラ１５０のフォーカスを制御するフォーカス制御部４００を有する。このフォーカス制御部４００は、カメラアクチュエータ１５４を制御してカメラ１５０の位置をＺ方向に調整することで、カメラ１５０のフォーカスを調整する。また、ヘッドユニットＵｈは光学ヘッド１７０のフォーカスを制御するフォーカス制御部５００を有する。このフォーカス制御部５００は、レンズアクチュエータ１７４を制御してフォーカシングレンズＦＬの位置をＺ方向に調整することで、光学ヘッド１７０のフォーカスを調整する。

一方、コンピュータ２００は、ＣＰＵ（セントラル・プロセシング・ユニット）や記憶部２０１を有している。そして、ＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理を実行することで、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、アライメントマーク検出部２０６および高さ情報取得部２０７等の機能ブロックが実現される。各機能ブロックは次のように動作する。

例えば各チップ領域Ｒｃに対して描画すべきパターンは、外部のＣＡＤ（コンピュータ・エイディッド・デザイン）等により生成されたベクトル形式の設計データ２１１で記述されている。そこで、コンピュータ２００は、外部より入力された設計データ２１１を、記憶部２０１に書き込んで保存する。そして、ラスタデータ生成部２０２が設計データ２１１に基づいて、１枚の基板Ｗ全面に相当するラスタデータ２１２（ビットマップデータ）を作成する。こうして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Ｒｃ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、ステージ１６０に保持された基板Ｗの各チップ領域Ｒｃをカメラ１５０で撮像した画像に画像処理を行って、当該画像に含まれるアライメントマークＡＭのＸＹ座標を検出する。一方、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アライメントマークＡＭのＸＹ座標を示す情報は、設計位置情報として設計データ２１１に含まれている。そこで、補正量算出部２０３は、設計データ２１１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を比較して、正規の位置からのアライメントマークＡＭの位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量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と基板Ｗとの物理的な位置関係、およびラスタデータの少なくとも一方である。

光学ヘッド１７０に対して基板Ｗの位置を変化させることで位置ずれを修正する場合、補正量算出部２０３は、そのために必要なステージ１６０の移動量を補正量として算出する。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１９０に与えられる。露光制御部１９０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。

ラスタデータを補正することで位置ずれを修正する場合、補正量算出部２０３が例えば特開２０１２−７４６１５号公報に記載の技術を用いて、ラスタデータを補正する補正量を求める。そして、データ補正部２０４が補正量算出部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。ストリップデータ生成部２０５は、補正されたラスタデータをバンドＢ１単位に分割してストリップデータを生成し、露光制御部１９０に出力する。そして、露光制御部１９０が当該ストリップデータに基づいて光学ヘッド１７０を制御することで、基板Ｗの位置ずれをキャンセルするように描画が実行される。

このように、基板Ｗの各チップ領域Ｒｃと光学ヘッド１７０との相対的な位置ずれを修正する手法としては、光学ヘッド１７０に対する基板Ｗの位置補正と、ラスタデータの補正とがある。なお、これらを別々に用いる必要はなく、併用することも可能である。

さらに、本実施形態では、後に詳述するように、チップ領域ＲｃのアライメントマークＡＭの高さを示す高さ情報Ｄｈに基づく制御が実行される。すなわち、カメラ１５０によってアライメントマークＡＭを認識する際に、高さ情報取得部２０７（情報取得部）が各チップ領域ＲｃのアライメントマークＡＭの高さを示す高さ情報Ｄｈを取得する。この高さ情報Ｄｈは、ストリップデータ生成部２０５および露光制御部１９０に出力される。ストリップデータ生成部２０５は、受け取った高さ情報Ｄｈをストリップデータ（バンドＢ１単位のラスタデータ）に付加して描画データＤｄを生成し、露光制御部１９０は、受け取った高さ情報Ｄｈに基づいてステージ１６０のＹ方向への移動速度や、光学ヘッド１７０から照射する光量を決定する。そして、こうして求められた描画データＤｄ、移動速度および照射光量に基づいて、チップ領域Ｒｃへの描画が実行される。続いては、このような高さ情報Ｄｈに関する制御を実行するアライメントユニットＵａおよびヘッドユニットＵｈの構成および動作について説明を行う。

図６はアライメントユニットが備える構成を模式的に示すブロック図である。同図では、アライメントユニットＵａの他にコンピュータ２００および基板Ｗが併記されている。アライメントユニットＵａは、フォーカス制御部４００および距離検出部４５０を有する。距離検出部４５０はカメラ１５０に取り付けられており、カメラ１５０と一体的にＺ方向へ移動可能である。距離検出部４５０の検出位置は、カメラ１５０の光軸と基板Ｗの表面との交点あるはその近傍に設定されており、距離検出部４５０は、基板Ｗの表面における検出位置とカメラ１５０とのＺ方向への距離を検出する。かかる距離検出部４５０は、ＬＤ駆動部４６１、レーザダイオード（ＬＤ）４６２、レンズ４６３およびミラー４６４で構成される投光系と、ミラー４７１、レンズ４７２、ミラー４７３およびラインセンサ４７４で構成される受光系とを有する。

ＬＤ駆動部４６１による駆動を受けると、レーザダイオード４６２は鉛直方向の下側へ向けてレーザ光を射出する。レーザダイオード４６２から射出されたレーザ光は、レンズ４６３を通過した後にミラー４６４により反射され、基板Ｗに斜め上方から入射する。基板Ｗに入射したレーザ光は、基板Ｗにより斜め上方へ反射された後にミラー４７１へ入射する。ミラー４７１は、鉛直方向の上側へ向けてレーザ光を反射し、さらにミラー４７３はミラー４７１で反射されたレーザ光を水平方向へ反射する。そして、ミラー４７３で反射されたレーザ光がラインセンサ４７４に入射する。ラインセンサ４７４は、Ｚ方向に平行に設けられており、入射したレーザ光を撮像した結果を出力する。

かかる構成では、基板Ｗの表面の高さが変わると、ラインセンサ４７４に入射するレーザ光の位置がＺ方向に変わる。その結果、ラインセンサ４７４の撮像結果におけるレーザ光の位置もＺ方向に変わる。このように基板Ｗの表面の高さと撮像結果におけるレーザ光の位置には相関があるため、撮像結果におけるレーザ光のＺ方向の位置に基づいて、距離検出部４５０から基板Ｗまでの距離が判る。また、上述のとおり、距離検出部４５０はカメラ１５０に取り付けられており、これらの相対的な位置関係は固定されている。したがって、ラインセンサ４７４の撮像結果におけるレーザ光の位置に基づいて、カメラ１５０から基板Ｗまでの距離が判る。

そこで、フォーカス制御部４００は、基板ＷのアライメントマークＡＭを認識するにあたって、カメラ１５０と基板Ｗとの距離を距離検出部４５０により検出した結果に基づいて、カメラ１５０のフォーカスを調整する。このフォーカス制御部４００は、投光制御部４１０、記憶部４２０、検出信号処理部４３０および駆動制御部４４０を有する。投光制御部４１０は、光量調節部４１１を有しており、光量調節部４１１によってＬＤ駆動部４６１を制御することで、レーザダイオード４６２から射出されるレーザ光の光量を調節する。記憶部４２０は、基準距離Ｉａ０を記憶する。この基準距離Ｉａ０は、ステージ１６０に載置された水平かつ平坦な表面を有する理想的な基板Ｗの当該表面にカメラ１５０のフォーカスを合わせた際のカメラ１５０と基板Ｗとの距離であり、例えば特開２０１３−７７６７７号公報に記載されたキャリブレーションを実行することで求めることができる。

検出信号処理部４３０は、重心位置算出部４３１および移動距離算出部４３２を有する。重心位置算出部４３１は、ラインセンサ４７４が出力するレーザ光の撮像結果から、レーザ光のＺ方向における重心位置を算出し、カメラ１５０と基板Ｗとの実測距離Ｉａ１を当該重心位置から求める。移動距離算出部４３２は、基板Ｗの表面にフォーカスを合わせるためにカメラ１５０を移動させるべき移動量を、実測距離Ｉａ１と基準距離Ｉａ０との差分に基づいて求め、駆動制御部４４０に出力する。そして、駆動制御部４４０がカメラアクチュエータ１５４を制御して、当該移動量だけカメラ１５０をＺ方向に移動させる。こうして、カメラ１５０のフォーカスが調整される。

このようなアライメントユニットＵａは、基板Ｗに設けられた複数のデバイスチップＣそれぞれのアライメントマークＡＭのＸＹ座標を認識するにあたって、各アライメントマークＡＭの高さに応じてカメラ１５０のフォーカスを調整できる。その結果、アライメントマークＡＭのＸＹ座標を高精度に認識できる。さらに、本実施形態では、アライメントマークＡＭのＸＹ座標の認識と並行して、アライメントマークＡＭの高さＨの認識も行われる。この点について、図５および図６に図７を併用しつつ説明する。

図７はアライメントマークの認識処理を示すフローチャートである。同図のフローチャートは、露光制御部１９０が装置各部を制御することで実行する。ステップＳ１０１では、アライメントマークＡＭを識別する識別番号Ｎが「０」に設定され、ステップＳ１０２では、識別番号Ｎがインクリメントされる。ステップＳ１０３では、露光制御部１９０がステージ移動機構１６１を制御することで、ステージ１６０をＸＹ面内で移動させて、識別番号Ｎに相当するアライメントマークＡＭをカメラ１５０の下方に位置させて、カメラ１５０の視野に収める。そして、ステップＳ１０４では、フォーカス制御部４００がカメラ１５０のフォーカスを識別番号ＮのアライメントマークＡＭに調整する。具体的には、上述のとおり、実測距離Ｉａ１を計測し、実測距離Ｉａ１と基準距離Ｉａ０との差を計算する。そして、計算された実測距離Ｉａ１と基準距離Ｉａ０との差に基づいて、カメラ１５０のフォーカスをアライメントマークＡＭに調整する。ちなみに、実測距離Ｉａ１と基準距離Ｉａ０との差は、ステージ１６０に載置された理想的な基板Ｗの表面を基準としたアライメントマークＡＭの高さＨに相当する（Ｈ＝Ｉａ１−Ｉａ０）。

ステップＳ１０５では、カメラ１５０のフォーカスがアライメントマークＡＭに調整された状態で、アライメントマーク検出部２０６がテンプレートマッチング等の技術を用いてアライメントマークＡＭを検出し、アライメントマークＡＭのＸＹ座標を認識する。さらに、ステップＳ１０５では、アライメントマークＡＭのＸＹ座標と、ステップＳ１０４で求められたアライメントマークＡＭの高さＨ（＝Ｉａ１−Ｉａ０）とが、コンピュータ２００の高さ情報取得部２０７へ出力されて、相互に関連付けられる。この際、全てのアライメントマークＡＭについてＸＹ座標および高さＨを計測し終えてから、高さ情報取得部２０７へ出力しても良いし、１個のアライメントマークＡＭについてＸＹ座標および高さＨを計測する度に高さ情報取得部２０７へ出力しても良い。そして、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で取得された結果が高さ情報Ｄｈとして記憶部２０１に記憶される。

ステップＳ１０７では、識別番号ＮがＮｍａｘより大きいか否かが判断される。ここで、Ｎｍａｘは、基板Ｗに存在するアライメントマークＡＭの総数に相当する。そして、識別番号ＮがＮｍａｘ以下である場合（ステップＳ１０７で「ＮＯ」の場合）は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６が実行されて、別のアライメントマークＡＭについてＸＹ座標および高さＨが求められる。そして、識別番号ＮがＮｍａｘより大きくなると（ステップＳ１０７で「ＹＥＳ」）、図７のフローチャートが終了する。かかるフローチャートを実行することで、基板Ｗに存在する全アライメントマークＡＭについて、ＸＹ座標と高さＨとが関連付けられて、高さ情報Ｄｈが求められる。したがって、高さ情報Ｄｈを参照すれば、各アライメントマークＡＭのＸＹ座標と高さＨが判る。

そして、本実施形態では、ヘッドユニットＵｈの光学ヘッド１７０によるチップ領域Ｒｃへの描画が、こうして求められた高さ情報Ｄｈによって制御される。図８はヘッドユニットが備える構成を示すブロック図である。図９は光学ヘッドが実行する描画の内容を模式的に示す図である。なお、図８ではヘッドユニットＵｈの他に露光制御部１９０が併記されている。また、図９では、光学ヘッド１７０がフォーカシングレンズＦＬで代表して示されており、２個のチップ領域Ｒｃにはそれぞれを区別するために異なる符号Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）が付されている。図８に示すように、フォーカス制御部５００に対しては、露光制御部１９０が記憶部２０１（図５）から読み出した高さ情報Ｄｈが出力される。そして、フォーカス制御部５００は受け取った高さ情報Ｄｈに基づいてレンズアクチュエータ１７４を駆動し、フォーカシングレンズＦＬをＺ方向に移動させる。この点について、図９の例を用いて説明すると次のとおりである。

図９の例では、基板Ｗ（描画対象物）がＹ方向正側に移動速度Ｖｓで移動し、光学ヘッド１７０が直下の照射範囲Ｒｉに変調されたレーザ光を照射しつつ、照射範囲Ｒｉに順番に到達する各チップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）へ描画を実行する。この際、２個のチップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）それぞれの高さＱ１、Ｑ２は互いに異なっている。ここで、高さＱ１、Ｑ２は、ステージ１６０に載置された理想的な基板の表面を基準とした高さである。したがって、チップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）が照射範囲Ｒｉに到達するまでに、高さＱ１、Ｑ２の違いに応じてフォーカシングレンズＦＬを移動させて、フォーカスを調整する必要がある。そこで、露光制御部１９０およびフォーカス制御部５００が協働して、フォーカシングレンズＦＬのフォーカスを高さ情報Ｄｈに基づいて制御する。

まず、図９の「チップ領域Ｒｃ（１）を描画」の欄に示すように、チップ領域Ｒｃ（１）に描画を実行する際の動作について説明する。チップ領域Ｒｃ（１）へ描画を実行するにあたっては、露光制御部１９０は、チップ領域Ｒｃ（１）のアライメントマークＡＭの高さＨを示す高さ情報Ｄｈを駆動制御部５４０に出力する。そして、駆動制御部５４０は、高さ情報Ｄｈが示すアライメントマークＡＭの高さＨに基づいて、チップ領域Ｒｃ（１）の高さＱ１を求める。ちなみに、本実施形態では、１個のチップ領域Ｒｃに２個のアライメントマークＡＭが設けられている。このような場合には、例えばアライメントマークＡＭの高さＨの平均値を高さＱ１として求めることができる。そして、駆動制御部５４０は、レンズアクチュエータ１７４によってフォーカシングレンズＦＬの位置を制御し、光学ヘッド１７０のフォーカスを高さＱ１に調整する。その後、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉを通過している間は、光学ヘッド１７０のフォーカスが高さＱ１に維持される。その結果、チップ領域Ｒｃ（１）にフォーカスが合った状態で、チップ領域Ｒｃ（１）への描画が実行される。

続いて、図９の「チップ領域間の移動期間」に示すように、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉを通過し終えると、次に描画すべきチップ領域Ｒｃ（２）に向けて光学ヘッド１７０のフォーカスの調整が開始される。具体的には、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉを通過し終えたのをきっかけに、露光制御部１９０は、チップ領域Ｒｃ（２）のアライメントマークＡＭの高さＨを示す高さ情報Ｄｈを駆動制御部５４０に出力する。駆動制御部５４０は、チップ領域Ｒｃ（１）の場合と同様にして、高さ情報Ｄｈが示すアライメントマークＡＭの高さＨに基づいてチップ領域Ｒｃ（２）の高さＱ２を求める。そして、駆動制御部５４０は、レンズアクチュエータ１７４によってフォーカシングレンズＦＬをＺ方向（ここの例では下側）へ最大速度Ｖｃで移動させ、光学ヘッド１７０のフォーカスを高さＱ２に調整する。ここで、速度Ｖｃは、単位時間あたりに調整可能なフォーカスの調整量の最大値である。

つまり、図９の「チップ領域間の移動期間」では、次に照射範囲Ｒｉに到達するチップ領域Ｒｃ（２）の高さＱ２を求めて光学ヘッド１７０のフォーカスを調整するフィードフォワード制御が実行される。これによって、照射範囲Ｒｉがチップ領域Ｒｃ（１）とチップ領域Ｒｃ（２）との間の距離Ｐを移動する移動期間に、光学ヘッド１７０のフォーカスを高さＱ２に調整し終えることができる。なお、光学ヘッド１７０のフォーカスを移動させる速度は、最大速度Ｖｃである必要は必ずしもないが、最大速度Ｖｃで移動させることで、フォーカスの調整を移動期間に確実に終えることが可能となる。

そして、図９の「チップ領域Ｒｃ（２）を描画」の欄に示すように、チップ領域Ｒｃ（２）が照射範囲Ｒｉを通過している間は、光学ヘッド１７０のフォーカスが高さＱ２に維持される。その結果、チップ領域Ｒｃ（２）にフォーカスがあった状態で、チップ領域Ｒｃ（２）への描画が実行される。また、図９では示していないが、チップ領域Ｒｃ（２）の後に照射範囲Ｒｉに順番に到達する各チップ領域Ｒｃに対しても、同様に光学ヘッド１７０のフォーカスが制御される。

このように本実施形態では、光学ヘッド１７０（光照射器）のフォーカスを描画データＤｄに含まれる高さ情報Ｄｈに基づいて制御（フィードフォワード制御）している。したがって、高さ情報Ｄｈが示す各チップ領域Ｒｃ（描画領域）の高さＨの違いに応じてフォーカスを調整し、照射範囲Ｒｉに順番に到達する各チップ領域Ｒｃの高さにフォーカスを追従させることができる。その結果、各チップ領域Ｒｃが照射範囲に順番に到達する時間間隔の間に、各チップ領域Ｒｃの高さＨの違いに応じた量だけフォーカスを調整することが可能となる。

ところで、上記の高さ情報Ｄｈは、光学ヘッド１７０のフォーカスの調整のみならず、種々の用途で有効に用いることができる。具体的には、図９に示した描画を実行するのに先立って、描画に必要となる各種条件が適切か否かを高さ情報Ｄｈに基づき判断できる。そして、その判断結果に基づいて、条件の変更をしたり、あるいは描画の実行を取り止めたりすることができる。続いては、図１０のフローチャートを用いてこの点について説明する。

図１０は図１のパターン描画装置で実行される動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、作業者がユーザインターフェース３００を介して、後のステップＳ２０５においてＸＹ座標および高さＨの認識の実行対象となるアライメントマークＡＭの位置を全デバイスチップＣについてコンピュータ２００に設定する。なお、図３に示した例では、１個のデバイスチップＣに２個のアライメントマークＡＭが設けられているが、これらアライメントマークＡＭの全ての位置を設定する必要は無い。ただし、基板ＷのＸＹ面内での位置ずれとθ方向への傾きをアライメントマークＡＭから求めるためには、１個のデバイスチップＣについて少なくとも２個のアライメントマークＡＭの位置を設定することが好適である。そして、コンピュータ２００は、この設定結果を計測位置レシピとして記憶部２０１に記憶する。

ステップＳ２０２では、作業者がユーザインターフェース３００を介して描画レシピをコンピュータ２００に設定する。この描画レシピは、描画に用いる設計データ２１１、描画の際のステージ１６０の移動速度Ｖｓおよび光量等を示すものであり、コンピュータ２００の記憶部２０１に記憶される。続くステップＳ２０３では、作業者がユーザインターフェース３００を介して描画レシピを指定して、当該描画レシピに従った描画を実行するようにコンピュータ２００に指示する。

ステップＳ２０４では、パターン描画装置１へ基板Ｗが搬入され、ステージ１６０に保持される。続いてステップＳ２０５（情報取得工程）では、高さ情報Ｄｈが取得される。具体的には、ステップＳ２０１で設定された計測位置レシピが示す各アライメントマークＡＭについて図７で示したフローチャートが実行されて、各アライメントマークＡＭのＸＹ座標および高さの認識が実行され、高さ情報Ｄｈが取得される。

ステップＳ２０６では、露光制御部１９０（制御部）がコンピュータ２００の記憶部２０１から読み出した高さ情報Ｄｈに基づき、各チップ領域Ｒｃの傾きを示す量を算出する。この点について、図１１を参照しつつ説明する。ここで、図１１は、アライメントマークの高さとデバイスチップの傾きとの関係を模式的に示す図である。図１１では、チップ領域ＲｃがＺ方向に対して傾いているのに対応して、当該チップ領域Ｒｃに設けられた各アライメントマークＡＭの間に高さの差ΔＨが生じている。かかる高さの差ΔＨは、チップ領域Ｒｃが傾いているほど大きくなる。したがって、チップ領域Ｒｃに設けられた複数のアライメントマークＡＭの高さの差ΔＨを求めることで、チップ領域Ｒｃの傾きの程度を認識できる。

この際、チップ領域Ｒｃの傾きが過大であると、チップ領域Ｒｃが光学ヘッド１７０（の投影光学系１７３）の焦点深度内に収まらず、当該チップ領域Ｒｃに描画を実行することが適切でない場合も想定される。そこで、ステップＳ２０７（算出工程）では、アライメントマークＡＭの高さの差ΔＨを算出した結果に基づいて、光学ヘッド１７０の焦点深度内に収まらない可能性のあるチップ領域Ｒｃを、基板Ｗの全チップ領域Ｒｃの中から探索する。具体的には、露光制御部１９０には、光学ヘッド１７０の焦点深度が予め記憶されており、露光制御部１９０は、１未満で０より大きい係数（マージン）を焦点深度に乗じた値よりもアライメントマークＡＭの高さの差ΔＨが大きいチップ領域Ｒｃを、描画不適領域として探知する。ちなみに、アライメントマークＡＭの高さの差ΔＨは、チップ領域ＲｃがＺ方向へ占める範囲の幅ΔＲｃより小さい。また、これらの差は、アライメントマークＡＭがチップ領域Ｒｃの端に近いか、あるいは中央に近いかに依存する。したがって、焦点深度に乗じる係数の値は、この点を加味して設定することが好適となる。つまり、アライメントマークＡＭがチップ領域Ｒｃの端に近い場合は、当該係数を比較的大きく（「１」に近い値）に設定し、アライメントマークＡＭがチップ領域Ｒｃの中央に近い場合は、当該係数を比較的小さく（「０」に近い値）に設定すれば良い。

こうして描画の実行が適切でない描画不適領域を全チップ領域Ｒｃの中から探知した結果に基づいて、ステップＳ２０８（判断工程）では、露光制御部１９０が基板Ｗに対する描画の実行の適否が判断される。そして、基板Ｗに描画不適領域が存在する場合には、基板Ｗへの描画の実行が不適（すなわち「ＮＯ」）と判断されて図１０のフローチャートが終了する。一方、基板Ｗに描画不適領域が存在しない場合には、基板Ｗへの描画の実行が適切（すなわち「ＹＥＳ」）と判断されてステップＳ２０９が実行される。

ステップＳ２０９では、露光制御部１９０（制御部）は、光学ヘッド１７０がレンズアクチュエータ１７４によってフォーカスを調整できる能力（フォーカス調整能力）に基づき基板Ｗに対する描画の実行の適否を判断する。これは、照射範囲Ｒｉに順番に到達するチップ領域Ｒｃの高さの違いにフォーカスを追従させられるだけのフォーカス調整能力を光学ヘッド１７０が有しているかを判断するものである。

先に示した図９を参照しつつ説明する。図９では、基板Ｗが移動速度ＶｓでＹ方向に移動するのに伴って、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉに到達した後に、チップ領域Ｒｃ（２）が照射範囲Ｒｉに到達する。換言すれば、光学ヘッド１７０は、チップ領域Ｒｃ（１）とチップ領域Ｒｃ（２）との間を移動速度Ｖｓで相対的に移動する。したがって、光学ヘッド１７０はチップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）の間の移動期間Ｔの間に、チップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）の高さの差ΔＱ（＝｜Ｑ１−Ｑ２｜）だけフォーカスを調整させる必要がある。かかる調整が可能か否かは、例えば下記条件式
ΔＱ／Ｔ＜Ｖｃ
が満たされるか否かに基づいて判断できる。ここで、上述のとおり速度Ｖｃは、単位時間あたりに調整可能なフォーカスの調整量の最大値である。ちなみに、移動期間Ｔは、チップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）のＹ方向の間隔Ｐを移動速度Ｖｓで除した値となるため、上記条件式は、
ΔＱ／Ｐ＜Ｔ／Ｖｓ
と変形できる。

この際、順番に照射範囲Ｒｉに到達する２個のチップ領域ＲｃのＹ方向の間隔Ｐは、設計データ２１１やステップＳ２０５で取得したアライメントマークＡＭのＸＹ座標から見積もれば良い。また、順番に照射範囲Ｒｉに到達する２個のチップ領域Ｒｃの高さの差ΔＱ（移動中調整量）は、ステップＳ２０５で取得した高さ情報Ｄｈから見積もれば良い。

ちなみに、照射範囲Ｒｉには３個以上のチップ領域Ｒｃが順番に到達する。ただし、ステップＳ２０９の判断は、照射範囲Ｒｉに順番に到達する２個のチップ領域Ｒｃの全ての組み合わせについて行う必要は無く、最も条件が厳しい、換言すればΔＱ／Ｔが最も大きくなる２個のチップ領域Ｒｃの組み合わせについて行えば良い。

そして、ステップＳ２０９において光学ヘッド１７０のフォーカスの調整能力でフォーカスの調整ができると判断されると、ステップＳ２１０において基板Ｗに対する描画の実行が適切（すなわち「ＹＥＳ」）と判断されて、後述するステップＳ２１５が実行される。一方、ステップＳ２０９において光学ヘッド１７０のフォーカスの調整能力ではフォーカスの調整ができないと判断されると、ステップＳ２１０において基板Ｗに対する描画の実行が不適（すなわち「ＮＯ」）と判断され、ステップＳ２１１が実行される。

ステップＳ２１１では、ユーザインターフェース３００を介して、基板Ｗに対する描画の実行が不適である旨を作業者に報知するとともに、「描画をキャンセル」あるいは「ステージ速度を落として描画を実行」のいずれかを作業者に選択させる。そして、作業者が前者を選択した場合（ステップＳ２１２で「ＹＥＳ」の場合）には、図１０のフローチャートが終了する。一方、作業者が後者を選択した場合（ステップＳ２１２で「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ２１３が実行される。

ステップＳ２１３（速度決定工程）では、フォーカスの調整が追従できる程度にまでステージ１６０の移動速度Ｖｓの設定値が減ぜられる。先に示した図９を参照しつつ説明すると、同ステップでは、光学ヘッド１７０が２個のチップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）の間を相対的に移動する移動距離Ｐに対する、フォーカスの移動中調整量ΔＱ（＝｜Ｑ１−Ｑ２｜）の比Ｆ（＝Ｐ／ΔＱ）が求められる。そして、下記条件式
Ｆ＜Ｖｃ／Ｖｓ
が満たされるように移動速度Ｖｓが決定される。特に、最も条件が厳しい、換言すれば、照射範囲Ｒｉに順番に到達する２個のチップ領域Ｒｃの全ての組み合わせそれぞれの比Ｆのうち、最大の比Ｆｍａｘについて、下記条件式
Ｆｍａｘ＜Ｖｃ／Ｖｓ
が満たされるように移動速度Ｖｓが決定される。そして、この決定結果に基づいて、露光制御部１９０の移動速度Ｖｓの設定値が更新される。

ステップＳ２１３を実行した結果、移動速度Ｖｓの設定値は減じられる。このような場合、照射範囲Ｒｉに到達したチップ領域Ｒｃには、光学ヘッド１７０からのレーザ光Ｌがより長い時間照射されることとなる。その結果、過度な量のレーザ光をチップ領域Ｒｃに照射するおそれがある。そこで、ステップＳ２１４（光量決定工程）では、露光制御部１９０は、ステップＳ２１３で決定された移動速度Ｖｓに応じて、描画の際に照射範囲Ｒｉに照射する光量の設定値を減少する。具体的には、移動速度Ｖｓに対する、照射範囲Ｒｉに照射される単位時間当たりの光のエネルギーの比が所定値となるように、あるいは所定範囲に収まるように、照射範囲Ｒｉに照射する光量の設定値を決定し、露光制御部１９０に記憶する。そして、露光制御部１９０は、当該設定値に基づいてレーザ駆動部１８１を制御することで、基板Ｗの各チップ領域Ｒｃに描画を実行する際に、適切な量のレーザ光Ｌをチップ領域Ｒｃに照射することが可能となる。

そして、ステップＳ２１５では、アライメントマークＡＭのＸＹ座標の計測結果からラスタデータ２１２を補正し、ステップＳ２１６では、ラスタデータ２１２（ストリップデータ）と高さ情報Ｄｈとを関連付けて描画データＤｄを生成する。そして、ステップＳ２１７（描画工程）では、露光制御部１９０は、ステップＳ２１３で設定された一定の移動速度Ｖｓでステージ１６０を移動させつつ、ステップＳ２１４で設定された光量で照射範囲Ｒｉにレーザ光を照射することで、基板Ｗの各チップ領域Ｒｃへの描画を実行する。なお、これらの詳細は既に上述した通りである。この際、基板Ｗについて全ての描画データＤｄが揃ってから描画を開始しても良いし、例えば１バンドＢ１分の描画データＤｄが生成されると、当該描画データＤｄの描画を実行しても良い。

以上に説明したように、本実施形態では、光学ヘッド１７０が有する投影光学系１７３によりレーザ光を集光することでチップ領域Ｒｃ（描画領域）に描画を実行することができる。ただし、基板Ｗ（描画対象物）が有する複数のチップ領域Ｒｃの中に大きく傾いたチップ領域Ｒｃが存在すると、チップ領域Ｒｃが投影光学系１７３の焦点深度内に収まらず、チップ領域Ｒｃに所望の精度で描画を実行できない場合があった。このような場合、該当チップ領域Ｒｃに描画を実行することは、所望の精度に満たない描画を無駄に行うことになる。

これに対して本実施形態では、チップ領域Ｒｃに設けられた複数のアライメントマークＡＭ（基準点）それぞれの高さを示す高さ情報Ｄｈが取得され（ステップＳ２０５）、高さ情報Ｄｈからチップ領域Ｒｃの傾きを示す値（アライメントマークＡＭの高さの差ΔＨ）が算出される（ステップＳ２０７）。そして、描画領域の傾きを示す値ΔＨを算出した結果と焦点深度とに基づいて、チップ領域Ｒｃに描画を実行することの適否が判断される（ステップＳ２０８）。このような本実施形態は、所望の精度に満たない描画が無駄に実行されるのを抑制するのに資する。

また、本実施形態では、光学ヘッド１７０を基板Ｗに対して相対的に移動させる移動速度Ｖｓを、高さ情報Ｄｈが示すチップ領域Ｒｃの高さの違いに応じて調整する。したがって、各チップ領域Ｒｃが順番に照射範囲Ｒｉに到達する時間間隔を長くするといった制御が可能となり、当該時間間隔の間にフォーカスの調整に要する時間を確保することができる。その結果、チップ領域Ｒｃが順番に照射範囲Ｒｉに到達する時間間隔の間に、各チップ領域Ｒｃの高さの差ΔＱに応じた量だけフォーカスを調整することが可能となる。

具体的には、照射範囲Ｒｉで描画が実行される２個のチップ領域Ｒｃの間を光学ヘッド１７０が相対的に移動する移動期間Ｔに調整すべきフォーカスの調整量ΔＱ（移動中調整量）に基づいて、移動速度Ｖｓが決定される。かかる構成では、２個のチップ領域Ｒｃが順番に照射範囲Ｒｉに到達する時間間隔の間に、必要な調整量ΔＱのフォーカスの調整を完了することができ、すなわち照射範囲Ｒｉに順番に到達する各チップ領域Ｒｃの高さの差ΔＨにフォーカスの調整を追従させることが可能となる。

また、本実施形態では、チップ領域Ｒｃの高さを示す高さ情報Ｄｈが取得される（ステップＳ２０５）。そして、チップ領域Ｒｃの描画に際して調整すべきフォーカスの調整量を高さ情報Ｄｈから求めた結果と、レンズアクチュエータ１７４（フォーカス調整機構）のフォーカスの調整能力とに基づいて、基板Ｗへの描画を実行する適否が判断される（ステップＳ２０８、Ｓ２０９）。このような本実施形態は、調整の不十分なフォーカスで所望の精度に満たない描画が無駄に実行されるのを抑制するのに資する。

また、ステップＳ２０９で描画の実行が不適と判断された場合には、その旨が作業者に報知される（ステップＳ２１１）。したがって、作業者は、描画の実行が不適であることを把握することができる。その結果、作業者は必要な対応作業を適切に実行することが可能となり、作業者の作業効率の向上を図ることができる。

また、ステップＳ２０９で描画を実行することが適当と判断された場合には、描画が実行される（ステップＳ２１７）。かかる構成では、適切に調整されたフォーカスで所望の精度を満たす描画を実行することができる。

ところで、上記実施形態では、光学ヘッド１７０のフォーカスが高さ情報Ｄｈに基づいてフィードフォワード制御されていた。これに対して、続いて説明する実施形態では、光学ヘッド１７０のフォーカスに対して、フィードフォワード制御およびフィードバック制御が実行される。なお、上記実施形態と続く実施形態との違いは主としてフィードバック制御の有無にあるので、以下では差異点を中心に説明を行い、共通点については相当符号を付して適宜説明を省略する。なお、上記実施形態と共通の構成を具備することで、同様の効果を奏する点は言うまでもない。

図１２はヘッドユニットが備える構成の変形例を示すブロック図である。なお、図１２ではヘッドユニットＵｈの他に露光制御部１９０および基板Ｗが併記されている。変形例にかかるヘッドユニットＵｈは、フォーカス制御部５００の他に距離検出部５５０を有する。距離検出部５５０は、光学ヘッド１７０に取り付けられている。距離検出部５５０の検出位置は、光学ヘッド１７０の光軸と基板Ｗの表面との交点あるいはその近傍に設定されており、光学ヘッド１７０の照射範囲Ｒｉに一致する。つまり、距離検出部５５０は、基板Ｗの表面に対して設定された照射範囲Ｒｉと光学ヘッド１７０とのＺ方向への距離を測定できる。かかる距離検出部５５０は、上述の距離検出部４５０と同様の構成を具備しており、ＬＤ駆動部５６１、レーザダイオード（ＬＤ）５６２、レンズ５６３およびミラー５６４で構成される投光系と、ミラー５７１、レンズ５７２、ミラー５７３およびラインセンサ５７４で構成される受光系とを有する。したがって、ラインセンサ５７４の撮像結果におけるレーザ光の位置に基づいて、光学ヘッド１７０から基板Ｗまでの距離が判る。

そこで、フォーカス制御部５００は、基板Ｗのチップ領域Ｒｃに対して描画を実行するにあたって、光学ヘッド１７０と基板Ｗとの距離を距離検出部５５０により検出した結果に基づいて、光学ヘッド１７０のフォーカスを調整する。このフォーカス制御部５００は、投光制御部５１０、検出信号処理部５３０および駆動制御部５４０を有する。投光制御部５１０は、光量調節部５１１を有しており、光量調節部５１１によってＬＤ駆動部５６１を制御することで、レーザダイオード５６２から出射されるレーザ光の光量を調節する。

検出信号処理部５３０は、重心位置算出部５３１および移動距離算出部５３２を有する。重心位置算出部５３１は、ラインセンサ５７４が出力するレーザ光の撮像結果から、レーザ光のＺ方向における重心位置を算出し、光学ヘッド１７０と基板Ｗとの距離を当該重心位置から求める。移動距離算出部５３２は、基板Ｗの表面にフォーカスを合わせるためにフォーカシングレンズＦＬを移動させるべき移動量を、測定された光学ヘッド１７０と基板Ｗとの距離に基づいて求め、駆動制御部５４０に出力する。そして、駆動制御部５４０がレンズアクチュエータ１７４を制御して、当該移動量だけフォーカシングレンズＦＬをＺ方向に移動させる。こうして、光学ヘッド１７０のフォーカスがフィードバック制御される。このようなフィードバック制御は、例えば特開２０１３−７７６７７号公報に記載のようにして実行できる。

かかる構成では、基板Ｗまでの距離を検出した結果に基づくフィードバック制御と、高さ情報Ｄｈに基づくフィードフォワード制御とを切り換えて、基板Ｗのチップ領域Ｒｃへの描画（図１０に示したステップＳ２１７）が実行される。この点について、先に示した図９を参照しつつ説明する。

図９の「チップ領域Ｒｃ（１）を描画」の欄に示すように、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉを通過している間は、フィードフォワード制御が停止される一方、フィードバック制御が実行される。したがって、照射範囲Ｒｉ内に存在するチップ領域Ｒｃ（１）の高さを検出した結果に基づいて、光学ヘッド１７０のフォーカスがフィードバック制御される。そのため、例えばチップ領域Ｒｃ（１）が水平面から傾いている場合であっても、この傾きに応じてフォーカスを調整しつつ、当該チップ領域Ｒｃ（１）に描画を実行できる。

一方、図９の「チップ領域間の移動期間」に示すように、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉを通過し終えると、フィードバック制御が停止されるとともに、次に描画すべきチップ領域Ｒｃ（２）に向けて光学ヘッド１７０のフォーカスの調整が開始される。具体的には、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉを通過し終えたのをきっかけに、駆動制御部５４０は、移動距離算出部５３２から出力される移動量をネグレクトすることでフィードバック制御を停止するとともに、光学ヘッド１７０のフォーカスのフィードフォワード制御を開始する。なお、フィードフォワード制御の内容は、上記実施形態と同様である。

ここで、フィードバック制御を停止する理由は、次のとおりである。つまり、チップ領域Ｒｃ（１）が照射範囲Ｒｉを通過し終えてから、チップ領域Ｒｃ（２）が照射範囲Ｒｉに到達するまでの間は、距離検出部５５０は、チップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）の間の樹脂Ｍの表面を検出する。したがって、フィードバック制御を停止していないと、光学ヘッド１７のフォーカスを樹脂Ｍの表面に合わせようとする制御が働く。その結果、次のチップ領域Ｒｃ（２）の高さに応じて光学ヘッド１７０のフォーカスをスムーズに調整できないおそれがある。そこで、チップ領域Ｒｃ（１）、Ｒｃ（２）の間を距離検出部５５０が検出している間は、フィードバック制御を停止することが好適となる。

そして、図９の「チップ領域Ｒｃ（２）を描画」の欄に示すように、チップ領域Ｒｃ（２）が照射範囲Ｒｉに到達すると、フィードフォワード制御が停止される一方、フィードバック制御が開始される。

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、図１０のステップＳ２０８では、描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が複数のチップ領域Ｒｃの中に存在する場合には、直ちに図１０のフローチャートが終了されていた。しかしながら、描画不適領域が存在する場合には、例えばユーザインターフェース３００を介して、その旨を作業者に報知しても良い（報知工程）。かかる構成では、作業者は、描画不適領域の存在を把握することができる。その結果、作業者は必要な対応作業を適切に実行することが可能となり、作業者の作業効率の向上を図ることができる。

さらに、描画不適領域が存在する旨を作業者に報知するとともに、少なくとも描画不適領域以外のチップ領域Ｒｃに描画を実行するか否かを作業者に選択させても良い。かかる構成では、例えば描画不適領域が多い（所定個数以上である）場合には基板Ｗが有する全チップ領域Ｒｃへの描画を止める一方、描画不適領域が少ない（所定個数未満である）場合には少なくとも描画不適領域以外のチップ領域Ｒｃに描画を実行するといった判断を、作業者が行うことができる。

あるいは、図１０のステップＳ２０７、Ｓ２０８において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が存在する場合には、ステップＳ２１７において描画不適領域以外のチップ領域Ｒｃに描画を実行し、描画不適領域には描画を実行しないように構成しても良い。かかる構成では、所望の精度に満たない描画を描画不適領域に無駄に実行することなく、描画不適領域以外のチップ領域Ｒｃに描画を適切に実行することができる。

また、図１０のステップＳ２０７、Ｓ２０８において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が存在する場合には、現像処理を行った場合に描画不適領域のフォトレジストが全て除去されることを示すデータを含む描画データＤｄをステップＳ２１５、Ｓ２１６（データ生成工程）で生成しても良い。ここで、描画不適領域のフォトレジストが全て除去されることを示すデータとはネガ型フォトレジストを用いた場合には、描画不適領域に対して露光を実行しないことを示すデータが該当し、ポジ型フォトレジストを用いた場合には、描画不適領域の全体に対して露光を実行することを示すデータが該当する。

そして、ステップＳ２１７において、かかる描画データＤｄに基づいて描画を実行すれば良い。かかる構成では、描画データＤｄが描画不適領域へ露光を実行する旨を示す場合は、描画不適領域のフォトレジストの全体が露光され、描画データＤｄが描画不適領域への露光を実行しない旨を示す場合は、描画不適領域のフォトレジストに露光が実行されない。その結果、例えば以後のプロセスにおいて、フォトレジストが全て除去されたチップ領域Ｒｃが描画不適領域であると容易に識別することが可能となる。

なお、上述のとおり描画不適領域は、描画に不適、すなわち露光に不適なチップ領域Ｒｃである。しかしながら、この際の描画不適領域への露光は、フォトレジストの全体を露光できる程度の精度で足りるため（換言すれば、パターンを描画するほどの精度を要しないため）、実行しても構わない。

また、上記実施形態では、光学ヘッド１７０のフォーカスの調整を高さ情報Ｄｈに基づき制御する構成と、基板Ｗの移動速度Ｖｓを高さ情報Ｄｈに基づき制御する構成とが併用されていた。しかしながら、これらのうち一方のみを用いても、各構成に対応する効果を奏することが可能である。

ちなみに、高さ情報Ｄｈに基づくフィードフォワード制御を実行しない場合には、次のようにして光学ヘッド１７０のフォーカスを調整しても良い。つまり、基板Ｗの移動方向において照射範囲Ｒｉよりも上流側の位置の距離を検出するように、距離検出部５５０を配置する。そして、ステップＳ２１７においては、照射範囲Ｒｉに到達する前のチップ領域Ｒｃまでの距離を距離検出部５５０で検出し、その結果に基づいてフォーカスを調整する。その結果、当該チップ領域Ｒｃが照射範囲Ｒｉに到達するまでに、光学ヘッド１７０のフォーカスを調整して、当該チップ領域Ｒｃに所望の精度で描画を実行できる。

また、上記実施形態では、図１０のステップＳ２１７では、高さ情報Ｄｈから求めた一定の移動速度Ｖｓで基板Ｗに対して光学ヘッド１７０を相対的に移動させていた。しかしながら、光学ヘッド１７０を基板Ｗに相対的に移動させる移動速度Ｖｓは一定である必要は無く、適宜変化させても良い。例えば、ステップＳ２１７において、高さ情報Ｄｈに基づいて当該移動速度Ｖｓをフィードフォワード制御することで、照射範囲Ｒｉに順番に到達するチップ領域Ｒｃの間隔の違いに応じて移動速度Ｖｓを調整しても良い。

具体的には、連続して照射範囲Ｒｉで描画が実行される２個のチップ領域Ｒｃの組み合わせのそれぞれについて、下記条件式
Ｆ＜Ｖｃ／Ｖｓ
を満たす移動速度Ｖｓを求め、ステップＳ２１７においては、２個のチップ領域Ｒｃの各組み合わせについて求められた移動速度Ｖｓで光学ヘッド１７０を各チップ領域Ｒｃの間を相対的に移動させても良い。

また、上記実施形態では、ステージ１６０によって基板Ｗを基台１３０に対して移動させることで、光学ヘッド１７０を基板Ｗに対して相対的に移動させていた。しかしながら、光学ヘッド１７０を基台１３０に対して移動させることで、光学ヘッド１７０を基板Ｗに対して相対的に移動させても良い。

また、上記実施形態では、アライメント用のカメラ１５０を用いてアライメントマークＡＭの高さＨを求めていた。しかしながら、カメラ１５０とは別に距離センサを設けておき、カメラ１５０でアライメントマークＡＭのＸＹ座標を認識するのと並行して、アライメントマークＡＭの高さＨを距離センサによって求めても良い。

また、１個のチップ領域Ｒｃに設けるアライメントマークＡＭの個数や配置についても適宜変更が可能である。

本発明は、描画対象物の表面に設けられた複数の描画領域に描画を実行する描画技術全般に適用することができる。処理対象となる描画対象物としては、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、太陽電池用基板、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各種のものを用いることが可能である。

１…パターン描画装置（描画装置）
Ｕａ…アライメントユニット
１５０…カメラ
１６０…ステージ
１６１…ステージ移動機構
Ｖｓ…移動速度
Ｕｈ…ヘッドユニット
１７０…光学ヘッド（描画部、光照射器）
１７３…投影光学系（光学系）
ＦＬ…フォーカシングレンズ
１７４…レンズアクチュエータ（フォーカス調整機構）
Ｒｉ…照射範囲
１９０…露光制御部（制御部）
２００…コンピュータ
２０１…記憶部
２０２…ラスタデータ生成部
２０５…ストリップデータ生成部
Ｄｄ…描画データ
２０６…アライメントマーク検出部
２０７…高さ情報取得部（情報取得部）
Ｄｈ…高さ情報
３００…ユーザインターフェース
４００…フォーカス制御部
４５０…距離検出部
５００…フォーカス制御部
５５０…距離検出部
Ｗ…基板（描画対象物）
Ｃ…デバイスチップ
Ｒｃ…チップ領域（描画領域）
ＡＭ…アライメントマーク（基準点）

Claims (6)

1. 複数の描画領域を有する描画対象物の前記描画領域に設けられた複数の基準点それぞれの高さを示す高さ情報を取得する情報取得工程と、
   前記情報取得工程で取得した前記高さ情報から前記描画領域の傾きを示す値を算出する算出工程と、
   光学系により光を集光することで前記描画領域に描画を実行することの適否を、前記光学系の焦点深度と前記算出工程で算出した前記描画領域の傾きを示す値とに基づいて判断する判断工程と
   を備える描画方法。
2. 前記判断工程において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が前記複数の描画領域の中に存在する場合には、前記描画不適領域が存在する旨を作業者に報知する報知工程をさらに備える請求項１に記載の描画方法。
3. 前記報知工程では、前記描画不適領域が存在する旨を作業者に報知するとともに、少なくとも前記描画不適領域以外の前記描画領域に描画を実行するか否かを作業者に選択させる請求項２に記載の描画方法。
4. 前記判断工程において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が前記複数の描画領域の中に存在する場合には、前記描画不適領域以外の前記描画領域に描画を実行し、前記描画不適領域には描画を実行しない描画工程をさらに備える請求項１に記載の描画方法。
5. 前記描画領域が有する感光性材料に対して描画を実行する請求項１に記載の描画方法において、
   前記判断工程において描画を実行することが不適と判断された描画不適領域が前記複数の描画領域の中に存在すると、前記感光性材料がネガ型フォトレジストである場合には当該描画不適領域に対して露光を実行しないことを示すデータと前記描画不適領域以外の前記描画領域にパターンを描画することを示すデータとを含む描画データを生成し、前記感光性材料がポジ型フォトレジストである場合には当該描画不適領域の全体に露光を実行することを示すデータと前記描画不適領域以外の前記描画領域にパターンを描画することを示すデータとを含む描画データを生成するデータ生成工程と、
   前記データ生成工程で生成された前記描画データに基づいて少なくとも前記描画不適領域以外の前記描画領域に前記パターンの描画を実行する描画工程と
   を備え、
   前記描画工程では、前記感光性材料がネガ型フォトレジストである場合には前記描画データに基づき前記描画不適領域に対して露光を実行せず、前記感光性材料がポジ型フォトレジストである場合には前記描画データに基づき前記描画不適領域の全体に露光を実行する描画方法。
6. 光源および前記光源から射出された光を集光する光学系を有し、複数の描画領域を有する描画対象物の前記描画領域に対して前記光学系により光を集光することで前記描画領域に描画を実行可能な描画部と、
   前記描画領域に設けられた複数の基準点それぞれの高さを示す高さ情報を取得する情報取得部と、
   前記光学系の焦点深度を記憶する記憶部と、
   前記情報取得部が取得した前記高さ情報から前記描画領域の傾きを示す値を算出した結果と前記焦点深度とに基づいて、前記描画領域への描画を前記描画部に実行させることの適否を判断する制御部と
   を備える描画装置。

Images