特許 5752967 パターン描画方法、パターン描画装置およびコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5752967

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】パターン描画方法、パターン描画装置およびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20150702BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 505

【請求項の数】9

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2011-72947(P2011-72947)

(22)【出願日】2011年3月29日

(65)【公開番号】特開2012-209379(P2012-209379A)

(43)【公開日】2012年10月25日

【審査請求日】2014年3月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100105980

【弁理士】

【氏名又は名称】梁瀬 右司

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】北村 清志

(72)【発明者】

【氏名】中井 一博

【審査官】 新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２０４４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３７９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７４６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３００８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０１６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７３９４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンを複数のブロックパターンに分割し、各ブロックパターンを描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画するパターン描画方法であって、
第１のラスタライズ開始位置より前記ベクトルデータをラスタライズすることによって、前記露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第１の描画データを得る第１のラスタライズ工程と、
前記第１のラスタライズ開始位置に対し、前記画素の第１方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけ前記第１のラスタライズから前記第１方向にシフトした第２のラスタライズ開始位置より前記ベクトルデータをラスタライズすることによって、前記露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第２の描画データを得る第２のラスタライズ工程と、
前記第１方向での前記下地パターンに対する各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量を算出する補正量算出工程と、
前記複数のブロックパターンの各々について、前記第１の描画データおよび前記第２の描画データのうちブロックパターンの補正量に対応する描画データを前記補正量に基づき補正して前記ブロックパターンを描画するためのブロックデータを生成するデータ補正工程と、
前記データ補正工程で生成された複数のブロックデータに基づいて前記描画パターンを前記描画対象物上に描画する描画工程と
を備えることを特徴とするパターン描画方法。

【請求項2】

前記描画パターンは、前記第１方向と直交する第２方向に存在する１または複数個のブロックパターンで構成される複数の分割パターンに分割され、
前記データ補正工程および前記描画工程は前記分割パターンごとに行われる請求項１に記載のパターン描画方法。

【請求項3】

第１の分割パターンを構成するブロックパターンを前記描画対象物上に描画する間に、前記第１の分割パターンと別の第２の分割パターンを構成するブロックパターンに対して前記データ補正工程を実行する請求項２に記載のパターン描画方法。

【請求項4】

前記第１の描画データおよび前記第２の描画データはランレングスデータである請求項１ないし３のいずれか一項に記載のパターン描画方法。

【請求項5】

前記第１のラスタライズ工程では、前記第１の描画データを各ブロックパターンに対応するブロックランレングスデータに区分けして記憶部に書き込み、
前記第２のラスタライズ工程では、前記第２の描画データを各ブロックパターンに対応するブロックランレングスデータに区分けして前記記憶部に書き込み、
各ブロックランレングスデータを構成するラインデータの前記記憶部での記憶位置を示す情報を有するインデックスファイルを形成する請求項４に記載のパターン描画方法。

【請求項6】

前記シフト量は前記画素サイズの半分である請求項１ないし５のいずれか一項に記載のパターン描画方法。

【請求項7】

前記第１のラスタライズ工程および前記第２のラスタライズ工程では、前記画素の露光量を、露光量情報に基づいて、最大値と、最小値と、前記最大値および前記最小値の中間値との３段階で設定する請求項１ないし６のいずれか一項に記載のパターン描画方法。

【請求項8】

露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンを複数のブロックパターンに分割し、各ブロックパターンを描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画するパターン描画装置であって、
前記ベクトルデータから露光制御データを生成するデータ処理部と、
前記データ処理部から出力される前記露光制御データに基づきエネルギービームを前記描画対象物上に照射して前記描画パターンを描画するパターン描画部と
を備え、
前記データ処理部は、
第１のラスタライズ開始位置より前記ベクトルデータをラスタライズすることによって、前記露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第１の描画データを得るとともに、前記第１のラスタライズ開始位置に対し、前記画素の第１方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけ前記第１のラスタライズから前記第１方向にシフトした第２のラスタライズ開始位置より前記ベクトルデータをラスタライズすることによって、前記露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第２の描画データを得るラスタライズ部と、
前記第１方向での前記下地パターンに対する各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量を算出する補正量算出部と、
前記複数のブロックパターンの各々について、前記第１の描画データおよび前記第２の描画データのうちブロックパターンの補正量に対応する描画データを前記補正量に基づき補正して前記ブロックパターンを描画するためのブロックデータを生成するとともに、前記複数のブロックデータに基づき前記制御データを生成するデータ補正・生成部と
を有することを特徴とするパターン描画装置。

【請求項9】

露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンを複数のブロックパターンに分割し、各ブロックパターンを描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画するためのコンピュータブログラムであって、
第１のラスタライズ開始位置より前記ベクトルデータをラスタライズすることによって、前記露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第１の描画データを得る第１のラスタライズ機能と、
前記第１のラスタライズ開始位置に対し、前記画素の第１方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけ前記第１のラスタライズから前記第１方向にシフトした第２のラスタライズ開始位置より前記ベクトルデータをラスタライズすることによって、前記露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第２の描画データを得る第２のラスタライズ機能と、
前記第１方向での前記下地パターンに対する各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量を算出する補正量算出機能と、
前記複数のブロックパターンの各々について、前記第１の描画データおよび前記第２の描画データのうちブロックパターンの補正量に対応する描画データを前記補正量に基づき補正して前記ブロックパターンを描画するためのブロックデータを生成するデータ補正機能と
前記複数のブロックデータに基づいて前記描画パターンを前記描画対象物上に描画する描画機能と
をコンピュータに実現させる、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンを描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体基板（以下単に「基板」という）に形成されるＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の高集積化に伴い、光ビームを照射してパターンを描画するパターン描画装置が利用されている。このパターン描画装置では、基板に描画すべき描画パターンがベクトル形式のデータ、例えばＣＡＤ（Computer Aided Design）データにしたがって下地パターンが形成されている基板に描画される。例えば特許文献１に記載の装置では、ＣＡＤデータに対して第１のデータ変換処理を加えて中間データを生成し、記憶部に記憶しておき、描画ブロック単位で中間データを読み出し、第２のデータ変換処理によりビットマップデータに変換した後、そのビットマップデータに基づき光を変調して描画処理を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４４１３０３６号公報（例えば図１１）

【特許文献2】特開２０１０−２１４０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンの解像度を高めるために、ベクトルデータをラスタライズすることで露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される描画データを生成し、当該描画データに基づいて光変調素子を作動させてハーフ露光を可能とする技術が提案されている。この光変調素子としては、例えば特許文献２に記載されたＧＬＶ(Grating Light Valve、シリコン・ライト・マシーンズ（サニーベール、カリフォルニア）の登録商標)を用いることができる。

【0005】

このように、上記提案技術を用いることで各画素の露光量を多段階に制御することができるものの、次のような点で改良の余地がある。すなわち、特許文献１に記載の発明でも行われているように、描画パターンの下地パターンからズレ量を求め、そのズレ量に基づき描画データを補正しておく必要がある。しかしながら、このデータ補正は画素単位でしか行うことができず、上記ハーフ露光が十分に生かされておらず、下地パターンに対して描画パターンを高精度に重ねることが困難であった。

【0006】

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、下地パターンに対して描画パターンを高精度に重ねて描画する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様は、露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンを複数のブロックパターンに分割し、各ブロックパターンを描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画するパターン描画方法であって、上記目的を達成するため、第１のラスタライズ開始位置よりベクトルデータをラスタライズすることによって、露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第１の描画データを得る第１のラスタライズ工程と、第１のラスタライズ開始位置に対し、画素の第１方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけ第１のラスタライズから第１方向にシフトした第２のラスタライズ開始位置よりベクトルデータをラスタライズすることによって、露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第２の描画データを得る第２のラスタライズ工程と、第１方向での下地パターンに対する各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量を算出する補正量算出工程と、複数のブロックパターンの各々について、第１の描画データおよび第２の描画データのうちブロックパターンの補正量に対応する描画データを補正量に基づき補正してブロックパターンを描画するためのブロックデータを生成するデータ補正工程と、データ補正工程で生成された複数のブロックデータに基づいて描画パターンを描画対象物上に描画する描画工程とを備えることを特徴としている。

【0008】

また、本発明の第２態様は、露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンを複数のブロックパターンに分割し、各ブロックパターンを描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画するパターン描画装置であって、上記目的を達成するため、ベクトルデータから露光制御データを生成するデータ処理部と、データ処理部から出力される露光制御データに基づきエネルギービームを描画対象物上に照射して描画パターンを描画するパターン描画部とを備え、データ処理部は、第１のラスタライズ開始位置よりベクトルデータをラスタライズすることによって、露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第１の描画データを得るとともに、第１のラスタライズ開始位置に対し、画素の第１方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけ第１のラスタライズから第１方向にシフトした第２のラスタライズ開始位置よりベクトルデータをラスタライズすることによって、露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第２の描画データを得るラスタライズ部と、第１方向での下地パターンに対する各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量を算出する補正量算出部と、複数のブロックパターンの各々について、第１の描画データおよび第２の描画データのうちブロックパターンの補正量に対応する描画データを補正量に基づき補正してブロックパターンを描画するためのブロックデータを生成するとともに、これら複数のブロックデータに基づき露光制御データを生成するデータ補正・生成部とを有することを特徴としている。

【0009】

さらに、本発明の第３態様は、露光量情報を有するベクトルデータで記述された描画パターンを複数のブロックパターンに分割し、各ブロックパターンを描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画するためのコンピュータブログラムであって、上記目的を達成するため、第１のラスタライズ開始位置よりベクトルデータをラスタライズすることによって、露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第１の描画データを得る第１のラスタライズ機能と、第１のラスタライズ開始位置に対し、画素の第１方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけ第１のラスタライズから第１方向にシフトした第２のラスタライズ開始位置よりベクトルデータをラスタライズすることによって、露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現される第２の描画データを得る第２のラスタライズ機能と、第１方向での下地パターンに対する各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量を算出する補正量算出機能と、複数のブロックパターンの各々について、第１の描画データおよび第２の描画データのうちブロックパターンの補正量に対応する描画データを補正量に基づき補正してブロックパターンを描画するためのブロックデータを生成するデータ補正機能と、複数のブロックデータに基づいて描画パターンを描画対象物上に描画する描画機能とをコンピュータに実現させる。

【0010】

このように構成された発明では、描画パターンが複数のブロックパターンに分割され、各ブロックパターンが描画対象物上に形成された下地パターンに重ねて描画される。したがって、描画対象物上に形成された下地パターンに対する各ブロックパターンの位置ズレを補正することが重要となってくる。そこで、本発明では、描画パターンを記述した露光量情報を有するベクトルデータに対して２種類のラスタライズ処理を実行して互いに異なる２種類の描画データを生成している。つまり、上記ベクトルデータが第１のラスタライズ開始位置よりラスタライズされて第１の描画データが生成されるのみならず、第１のラスタライズ開始位置に対し、画素の第１方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけ第１のラスタライズから第１方向にシフトした第２のラスタライズ開始位置より上記ベクトルデータがラスタライズされて第２の描画データが生成される。そして、２種類の描画データのうち各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量に応じた描画データを選択し、当該描画データによりブロックデータを補正し、当該ブロックデータに基づき描画処理が実行される。このように、画素サイズよりも細かいシフト量で各ブロックパターンの描画位置が補正されるため、下地パターンに対して描画パターンが高精度に重ねて描画される。

【0011】

また、本発明では、既にラスタライズされた描画データを直接補正してブロックデータが作成されるため、描画処理中にラスタライズ処理を行っていた特許文献１に記載の従来技術に比べてパターン描画が短時間で開始される。また、各ブロックパターンを描画するための時間も、描画パターンの内容にかかわらず、ほぼ同一であり、パターン描画を安定して実行することができる。

【0012】

ここで、データ補正工程および描画工程をブロックパターンごとに行ってもよいし、あるいは複数個単位で行ってもよい。例えば描画パターンを、第１方向と直交する第２方向に存在する１または複数個のブロックパターンで構成される複数の分割パターンに分割し、分割パターンごとにデータ補正工程および描画工程を行ってもよい。このようにデータ補正工程および描画工程の実行単位を制御することで効率的なパターン描画が可能となる。例えば、第１の分割パターンを構成するブロックパターンを描画対象物上に描画する間に、第１の分割パターンと別の第２の分割パターンを構成するブロックパターン対してデータ補正工程を実行するように構成してもよく、これによって、描画パターンに要する時間をさらに短縮することができる。

【0013】

なお、描画データおよびブロックデータとしては、例えばランレングスデータを用いることができる。また、第１の描画データを各ブロックパターンに対応するブロックランレングスデータに区分けして記憶部に書き込むとともに、第２の描画データを各ブロックパターンに対応するブロックランレングスデータに区分けして記憶部に書き込み、各ブロックランレングスデータを構成するラインデータの記憶部での記憶位置を示す情報を有するインデックスファイルを形成してもよく、この場合、インデックスファイルを参照することでランレングスデータに含まれるデータに対して容易に、しかも正確にアクセスすることが可能となっている。

【発明の効果】

【0014】

この発明によれば、互いに異なるラスタライズ開始位置よりベクトルデータをラスタライズして２種類の描画データを生成するとともに、各ブロックパターンの位置ズレを補正するための補正量に応じた描画データを２種類の描画データから選択し、その描画データによりブロックデータを補正し、当該ブロックデータに基づき描画処理を実行している。したがって、画素サイズよりも細かいシフト量で各ブロックパターンの描画位置を補正することができ、その結果、下地パターンに対して描画パターンを高精度に重ねて描画することが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明にかかるパターン描画装置の一実施形態を示す正面図である。

【図2】図１のパターン描画装置の平面図である。

【図3】光学ユニットの構成を示す図である。

【図4】照射位置シフト機構の構成を模式的に示す図である。

【図5】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。

【図6】ランレングスデータおよびインデックスファイルの概略構成を示す模式図である。

【図7】ラスタライズ処理を模式的に示す図である。

【図8】ハーフ露光のみでパターンをシフトさせる方法を模式的に示す図である。

【図9】ハーフ露光およびハーフピッチデータシフトを組み合わせてパターンをシフトさせる方法を模式的に示す図である。

【図10】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。

【図11】補正量の算出処理を示すフローチャートである。

【図12】参照アライメントマーク座標と基板上マーク座標の関係を模式的に示す図である。

【図13】データ補正・生成処理を示すフローチャートである。

【図14】データ補正方法を示す模式図である。

【図15】ラインデータの生成方法を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本発明にかかるパターン描画装置の一実施形態を示す正面図である。また、図２は図１のパターン描画装置の平面図である。また、図３は光学ユニットの構成を示す図である。また、図４は照射位置シフト機構の構成を模式的に示す図である。さらに、図５は図１のパターン描画装置の電気的構成を示すブロック図である。パターン描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に光を照射して、パターンを描画する装置である。なお、基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板のいずれでもよい。図示例では円形の半導体基板の表面に形成された下地パターンに重ねて描画パターンが描画される。

【0017】

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

【0018】

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

【0019】

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

【0020】

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

【0021】

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

【0022】

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

【0023】

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

【0024】

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

【0025】

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

【0026】

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

【0027】

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

【0028】

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

【0029】

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

【0030】

アライメントユニット６０は、基板Ｗの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット６０は、照明ユニット６１のほか、鏡筒、対物レンズ、およびＣＣＤイメージセンサ６２（図５）を備える。アライメントユニット６０が備えるＣＣＤイメージセンサ６２は、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。

【0031】

照明ユニット６１は、鏡筒とファイバ６０１を介して接続され、アライメントユニット６０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット６１から延びるファイバ６０１によって導かれる光は、鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサ６２（図５）で受光される。これによって、基板Ｗの上面が撮像されて撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサ６２は、制御部９０のデータ処理部９２と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。なお、アライメントユニット６０はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。

【0032】

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

【0033】

本実施形態では、光学ユニット４０は、光照射部４１と、光学ヘッド４２を有している。光学ヘッド４２は光照射部４１から与えられるレーザ光を上記ストリップデータに基づき変調する。光照射部４１は、レーザ駆動部４１１、レーザ発振器４１２および照明光学系４１３を有している。この光照射部４１では、レーザ駆動部４１１の作動によりレーザ発振器４１２からレーザ光が出射され、照明光学系４１３を介して光学ヘッド４２に導入される。この光学ヘッド４２は、光照射部４１からの光を光学ヘッド４２内に導入する入射部４４と、導入された光を変調するための空間光変調素子４５と、入射部４４からの光を空間光変調素子４５へと導く光学系４６と、空間光変調素子４５で変調された光の光軸をシフトさせ、基板Ｗの上面において描画位置を副走査方向に相対的にシフトさせるための照射位置シフト機構４７と、照射位置シフト機構４７を介した光を基板Ｗの上面に導く投影光学系４８とを備える。

【0034】

空間光変調素子４５は、回折格子型の変調素子であり、半導体装置製造技術を利用して製造され、格子の深さを変更することができる回折格子となっている。本実施形態では、回折格子型の光変調素子として、ＧＬＶを使用しており、露光制御部９１から与えられる露光制御データに応じて後述するように画素単位で露光量を多段階（本実施形態では、「フル露光」、「ハーフ露光」および「露光なし」の３段階）に変更可能となっている。なお、ＧＬＶによる光の変調原理および階調制御原理については、既知であるため詳細については説明を省略する。

【0035】

照射位置シフト機構４７は、図４に示すように、２個のウェッジプリズム４７１と、ウェッジプリズム移動機構４７２とを備えており、空間光変調素子４５によって描画パターンに応じて空間変調された光を副走査方向Ｘに沿ってシフトさせる。本実施形態では、これらのウェッジプリズム４７１は、光が入射する光学面と出射する光学面が非平行となるプリズムであり、互いに略同一の構造を有しており、例えば、頂角、屈折率がいずれも同一となる構造を有している。そして、これらのうち一方のウェッジプリズム４７１が、ウェッジプリズム移動機構４７２によって、他方のウェッジプリズム４７１に対して入射光の光軸Ｌの方向に沿って直線的に移動させる。

【0036】

また、２個のウェッジプリズム４７１は、固定ステージ４７３、可動ステージ４７４にそれぞれ固定され、対向する光学面が互いに平行となり、かつ、互いに逆向きとなるように、入射光の光軸Ｌの方向に沿って並んで配置される。各ウェッジプリズム４７１は、例えば固定バンド４７５を用いて各ステージ４７３、４７４に固定される。

【0037】

一方のウェッジプリズム４７１が配置される固定ステージ４７３は、ベース部４７６上に固定されている。他方のウェッジプリズム４７１が配置される可動ステージ４７４は、ベース部４７６上に配置された一対のガイドレール４７２１に沿って移動可能とされている。ガイドレール４７２１は、ベース部４７６上に、Ｚ軸方向に沿って延在して形成されている。

【0038】

ベース部４７６には、回転モータ４７２２によって回転させられるボールねじ４７２３が配置されている。ボールねじ４７２３は、ガイドレール４７２１の延在方向に沿って延在しており、可動ステージ４７４のブラケット４７４１の雌ねじ部に螺合されている。この構成において、ボールねじ４７２３が回転モータ４７２２によって回動されることで、可動ステージ４７４がガイドレール４７２１に沿ってＺ方向に移動する。

【0039】

つまり、可動ステージ４７４、ガイドレール４７２１、回転モータ４７２２、およびボールねじ４７２３により、他方のウェッジプリズム４７１を入射光の光軸Ｌの方向に沿って直線的に移動させるウェッジプリズム移動機構４７２が構成される。ウェッジプリズム移動機構４７２は、他方のウェッジプリズム４７１を、一方のウェッジプリズム４７１に対して光軸Ｌの方向に沿って直線的に移動させることによって、２個のウェッジプリズム４７１の光軸Ｌの方向に沿う離間距離を変化させる。

【0040】

上記構成を備える照射位置シフト機構４７においては、２個のウェッジプリズム４７１の光軸Ｌに沿う離間距離を変化させることによって、ウェッジプリズム４７１に入射する光の経路をＸ軸方向に沿ってシフトさせることができる。なお、シフト量Δｘは、２つのウェッジプリズム４７１の離間距離に応じて定まる。

【0041】

照射位置シフト機構４７によってシフト量Δｘだけシフトされた光は投影光学系４８に入射される。この投影光学系４８は、対物レンズ４８２と、対物レンズ４８２を光軸に沿って移動させるアクチュエータとから構成されるフォーカス機構４８１を備えている。フォーカス機構４８１により対物レンズ４８２がＺ軸方向に移動することによって、空間光変調素子４５によって変調された光の焦点位置が調整させる。焦点位置が調整された光は、基板Ｗの上面に照射され、基板Ｗ上の感光材料の層を露光することにより、ストリップデータに対応した分割描画パターンが未処理基板Ｗに形成されている下地パターンに対して重ねて描画される。

【0042】

また、上記ストリップデータを生成するために、制御部９０はデータ処理部９２を有している。このデータ処理部９２はＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶部９２１等を有するコンピュータで構成されており、露光制御部９１とともに電装ラック（図示省略）内に配置されている。また、データ処理部９２内のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理することにより、ランレングスデータ生成部９２１、補正量算出部９２２およびデータ補正・生成部９２３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Ｄ１で記述されており、後述するように描画パターンの各部の露光量情報を有している。その設計データＤ１がデータ処理部９２に入力されると、記憶部９２５に書き込まれて保存される。そして、当該設計データＤ１に対して以下の処理が施されて複数のストリップデータが本発明の「露光制御データ」として生成され、露光制御部９１に供給されて描画パターンが光学ヘッド４２により基板Ｗ上に描画される。

【0043】

ランレングスデータ生成部９２１は、ベクトル形式の設計データＤ１をラスタライズして２種類のランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂを生成して記憶部９２５に保存する。これらのうちランレングスデータＤ２Ａは、基準のラスタライズ開始位置Ａからラスタライズ処理を行うことで得られるデータであるのに対し、ランレングスデータＤ２Ｂはラスタライズ開始位置ＡからＸ方向にシフトしたラスタライズ開始位置Ｂからラスタライズ処理を行うことで得られるデータである点で相違するが、ともに１または複数のブロックランレングスデータを含むストリップ単位に分割して記憶部９２５に保存される。ここでは、まずランレングスデータＤ２Ａの生成について図６および図７を参照しつつ説明する。

【0044】

図６はランレングスデータおよびインデックスファイルの概略構成を示す模式図である。また、図７はラスタライズ処理を模式的に示す図である。本実施形態では、図７に示すラスタライズ開始位置Ａからラスタライズ処理してランレングスデータＤ２Ａを生成しているが、後で説明するデータ処理を高精度に行うため、複数のブロックランレングスデータＤ２２Ａに区分けしている。より詳しくは、図６に示すように、描画パターンをＸ方向にＮmax本の分割パターンに分割し、各分割パターンに対応する分割描画データをストリップデータＤ２１Ａとしている。また、ランレングスデータＤ２ＡをＹ方向にストリップ単位よりも細かいブロック単位、つまりブロックランレングスデータＤ２２Ａに区分けしている。さらに、ランレングスデータ生成部９２１は、各ブロックランレングスデータＤ２２Ａを構成する複数のラインデータＤ２２Ａ１、…、Ｄ２２ＡＭの記憶部９２５での先頭アドレスを示す情報をまとめたインディクスファイルＩＤＡを作成し、記憶部９２５に保存する。このようにインディクスファイルＩＤＡを作成することでブロックランレングスデータＤ２２Ａへのアクセスが容易となり、優れたデータ処理性を確保している。

【0045】

また、ラスタライズ処理により生成されたランレングスデータＤ２Ａは、設計データＤ１に含まれる露光量情報に応じた階調情報を有する複数の画素で表現されるものである。例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、設計データＤ１に含まれる描画パターンＰＴ１の一部（ここでは、英文字のＡ）はラスタライズ処理により複数の画素ＰＸで表現され、各画素とパターンＰＴ１との関係で「フル露光」、「ハーフ露光」、「露光なし」の３段階のデータが各画素ＰＸの階調情報としてセットされる。つまり、この「フル露光」は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、画素ＰＸ全体にパターンＰＴ１がかかっている場合に設定されるものであり、光照射部４１からの光が光学ヘッド４２を介して露光されて画素を形成するものである。このように、「フル露光」は画素ＰＸの露光量を最大値とするための階調情報となる。また、「露光なし」は、画素ＰＸにパターンＰＴ１が全くかかっていない、あるいはパターンＰＴ１のエッジが画素ＰＸにかかっているものの、パターンＰＴ１が画素ＰＸに部分的にかかっている領域の面積が画素ＰＸの半分よりも少ない場合に設定されるものであり、「露光なし」をセットすることで、光照射部４１からの光は基板Ｗに照射されず、「露光なし」がセットされた画素ＰＸの露光量は最小値となる。さらに、「ハーフ露光」は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、パターンＰＴ１のエッジが画素ＰＸにかかっており、しかも、パターンＰＴ１が画素ＰＸに部分的にかかっている領域の面積が画素ＰＸの半分以上となっている場合に設定されるものである。このように、「ハーフ露光」は、光照射部４１からの光の半分程度を基板Ｗに照射して画素ＰＸの露光量を最大値の半分とするための階調情報となる。

【0046】

また、ランレングスデータ生成部９２１は、図７（ａ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、ラスタライズ開始位置Ａと異なるラスタライズ開始位置Ｂからラスタライズ処理してランレングスデータＤ２Ｂを生成している。すなわち、ラスタライズ開始位置Ｂは、ラスタライズ開始位置Ａに対し、画素ＰＸの所定方向Ｘの画素サイズ（本実施形態では１［μｍ］）よりも小さいシフト量（本実施形態では、０．５［μｍ］）だけＸ方向にシフトした位置である。このため、ラスタライズ処理により生成されたランレングスデータＤ２ＢはランレングスデータＤ２Ａと異なる階調情報を有している。つまり、ラスタライズを開始する位置がＸ方向に半画素分シフトしたことに対応し、各画素ＰＸの階調情報が一部変化している。なお、ラスタライズを開始する位置が異なっている点を除き、分割パターンの分割数、ブロックランレングスデータの区分け数、インディクスファイルＩＤＢの作成などについてはランレングスデータＤ２Ａと同一である。このように、本実施形態では、ランレングスデータ生成部９２１が本発明の「ラスタライズ部」に相当する。

【0047】

ランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２ＢおよびインディクスファイルＩＤＡ、ＩＤＢの準備後、または、ランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２ＢおよびインディクスファイルＩＤＡ、ＩＤＢの準備と並行して、上記のようにしてカセットＣに収納されている未処理の基板Ｗが搬送装置７０により搬出され、搬送装置７０によってステージ１０に載置される。

【0048】

その後、データ処理部９２から与えられるアライメントマーク（基準マーク）の設計位置情報に基づきステージ移動機構２０によりステージ１０がアライメントユニット６０のＣＣＤイメージセンサ６２の直下位置に移動して基板Ｗ上の各アライメントマークを順番にＣＣＤイメージセンサ６２の撮像可能位置に位置決めし、ＣＣＤイメージセンサ６２によるマーク撮像が実行される。ＣＣＤイメージセンサ６２から出力される画像信号は電装ラック内の画像処理回路（図５において図示省略）により処理され、アライメントマークのステージ１０上の位置が正確に求められる。そして、これらの計測位置情報に基づき回転機構２１が作動してステージ１０を鉛直軸回りに微小回転させて基板Ｗへのパターン描画に適した向きにアライメント（位置合わせ）される。ここで、ステージ１０を光学ヘッド４２の直下位置に移動させた後で当該アライメントを行ってもよい。

【0049】

図５に示す補正量算出部９２２は、画像処理回路にて求められた基板Ｗ上のアライメントマークの計測位置情報、および基板Ｗの向きの修正量を取得し、アライメント後のアライメントマークの位置、並びに、設計データで記述された描画パターンの下地パターンに対する位置ズレを求め、その位置ズレを解消するための補正量を算出する。なお、補正量の算出については後で詳述する。

【0050】

一方、データ補正・生成部９２３は、ランレングスデータをブロック単位、つまり１ストリップに対応する２種類のブロックランレングスデータ（ブロックデータ）Ｄ２２Ａ、Ｄ２２Ｂを読み出し、ブロックランレングスデータごとに、ブロックランレングスデータＤ２２Ａ、Ｄ２２Ｂのうち補正量に対するブロックランレングスデータを選択するとともに、補正量に基づいて選択したブロックランレングスデータの補正を行う。また、データ補正・生成部９２３は、補正後の各ブロックランレングスデータからデータを切り出すとともに、それらを連結してＹ方向に延びるラインデータを生成し、さらにこうして生成されたラインデータを連結して分割領域に対応する描画データ、すなわち、１つのストリップ（つまり分割パターン）に相当するストリップデータ（露光制御データ）を生成し、露光制御部９１に出力する。

【0051】

このように、本実施形態では、空間光変調素子４５としてＧＬＶを使用することによって画素単位で露光量を「フル露光」、「ハーフ露光」、「露光なし」の切替可能に構成する、いわゆる「ハーフ露光技術」を採用しているが、これに対して新たな技術を組み合わせている。その新たな技術とは、上記したように２種類のランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂを形成し、使用するランレングスデータを切り替えることによってデータを画素ＰＸのＸ方向の画素サイズよりも小さなシフト量だけシフトする、いわゆる「ハーフピッチデータシフト技術」であり、「ハーフ露光技術」と「ハーフピッチデータシフト技術」との組み合わせによって描画パターンをＸ方向に画素サイズよりも小さな単位でシフトすることができる。例えば図８に示すように、「ハーフ露光技術」のみを用いたパターン描画装置では、描画パターン（同図では、英文字「Ａ」）ＰＴ１をＸ方向に１画素単位でしかシフトさせることができない。これに対し、図９に示すように、「ハーフ露光技術」と「ハーフピッチデータシフト技術」とを組み合わせた場合、描画パターンをＸ方向に１画素単位でシフトさせることが可能であることはもちろんのこと、それに付加して、ランレングスデータの切替によって描画パターンをＸ方向にさらに０．５画素でシフトさせることができる。したがって、上記した２つのランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂのうちの一方、例えばランレングスデータＤ２Ａを元のランレングスデータとして、Ｘ方向の補正量が１画素、２画素、…などの画素の整数倍である場合には、ランレングスデータＤ２Ａを選択して補正量に基づきランレングスデータＤ２Ａを補正することによって、描画パターンＰＴ１をＸ方向にシフトさせて下地パターンと高精度に重ねることができる。一方、Ｘ方向の補正量が０．５画素、１．５画素、…などである場合には、ランレングスデータＤ２Ｂを選択して補正量に基づきランレングスデータＤ２Ｂを補正することによって、描画パターンＰＴ１をＸ方向にシフトさせて下地パターンと高精度に重ねることができる。なお、補正量が０．５画素、１画素、１．５画素、…、ｐ画素（ただし、ｐは整数）、（ｐ＋０．５）画素以外となる場合がある。そのため、例えば（ｐ−０．２５）≦補正量＜（ｐ＋０．２５）のとき、ランレングスデータＤ２Ａを選択し、（ｐ＋０．２５）≦補正量＜（ｐ＋０．７５）のとき、ランレングスデータＤ２Ｂを選択するように構成してもよい。なお、この点に関しては、後で説明するランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂの選択切替処理（図１３のステップＳ２６３）においても同様である。

【0052】

このように「ハーフ露光技術」と「ハーフピッチデータシフト技術」との組み合わせによって描画パターンをＸ方向に０．５画素、１画素、１．５画素、…、ｐ画素、（ｐ＋０．５）画素だけシフトさせることができる。そこで、本実施形態では、この組み合わせ技術を用い、以下のようにしてパターン描画を行っている。以下、図１０ないし図１５を参照しつつ本実施形態にかかるパターン描画方法について詳述する。

【0053】

図１０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１００では、未処理の基板Ｗを１ロット分収納するカセットＣがパターン描画装置１００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を記述した設計データＤ１が制御部９０に与えられると、制御部９０は以下の演算処理などを実行しながら装置各部（描画エンジン）を制御して各基板Ｗへの描画パターンの描画を実行する。

【0054】

搬送装置７０によってカセットＣから未処理基板Ｗを１枚本体部に搬入する（ステップＳ１１）。そして、分割パターンのカウント値Ｎをゼロにクリアした（ステップＳ１２）後、制御部９０からアライメントマーク（基準マーク）の設計位置情報が与えられると、その設計位置情報に基づきＣＣＤイメージセンサ６２により基板Ｗ上の各アライメントマークを順番に撮像し、アライメントマークのステージ１０上の位置を求める。そして、その計測位置情報に基づき回転機構２１により基板Ｗをパターン描画に適した向きにアライメント（位置合わせ）する。そして、基板Ｗ上のアライメントマークの計測位置情報、および基板Ｗの向きの修正量を制御部９０に与える（ステップＳ１３）。そして、カウント値Ｎを「１」だけインクリメントし（ステップＳ１４）、第Ｎ番目のストリップ（以下「第Ｎストリップ」という」）を描画するのに必要な第Ｎストリップデータが制御部９０から送信されてくるのを待つ。

【0055】

一方、制御部９０は設計データＤ１を受け取ると、記憶部９２５に保存した後、設計データＤ１をラスタライズして２種類のランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂを生成するとともに、インディクスファイルＩＤＡ、ＩＤＢを作成する（ステップＳ２１）。すなわち、制御部９０のランレングスデータ生成部９２１がラスタライズ開始位置Ａからラスタライズ処理してランレングスデータＤ２Ａを生成するとともに、インディクスファイルＩＤＡを作成する（第１のラスタライズ工程）。また、ランレングスデータ生成部９２１がラスタライズ開始位置ＡからＸ方向に０．５画素だけシフトしたラスタライズ開始位置Ｂからラスタライズ処理してランレングスデータＤ２Ｂを生成するとともに、インディクスファイルＩＤＢを作成する（第２のラスタライズ工程）。そして、これらランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２ＢおよびインディクスファイルＩＤＡ、ＩＤＢを記憶部９２５に書き込む（ステップＳ２２）。なお、ラスタライズの実行は基板搬入（ステップＳ１１）と並行して行ってもよいし、あるいは基板搬入前であってもよい。

【0056】

次に、制御部９０は分割パターンのカウント値Ｎをゼロにクリアした（ステップＳ２３）後、アライメントマーク（基準マーク）の設計位置情報を描画エンジン側に与える。そして、ステージ位置計測部３０により計測された計測位置情報および基板Ｗの向きの修正量が与えられると、アライメント後のアライメントマークの位置、並びに、設計データで記述された描画パターンの下地パターンに対する位置ズレ量を求め、さらに位置ズレ量に基づき各ブロックランレングスデータＤ２２Ａの補正量を算出する（ステップＳ２４）。この補正量の算出処理について、図１１および図１２を参照しつつ説明する。

【0057】

図１１は補正量の算出処理を示すフローチャートである。図１２は参照アライメントマーク座標と基板上マーク座標の関係を模式的に示す図である。制御部９０の補正量算出部９２２が、参照アライメントマーク座標ＲＭ１（ｒｘ１、ｒｙ１）、ＲＭ２（ｒｘ２、ｒｙ２）、ＲＭ３（ｒｘ３、ｒｙ３）、ＲＭ４（ｒｘ４、ｒｙ４）を設計データＤ１から選定し、これらの設計位置情報を描画エンジン側に与える（ステップＳ２４１）。そして、描画エンジンでのアライメント計測（ステップＳ１３）により計測された計測位置情報を受け取り、記憶部９２５に一時的に保存する（ステップＳ２４２）。すなわち、各参照アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３、ＲＭ４に対応して基板Ｗに形成されているマーク（以下「基板上マーク」という）の基板上マーク座標ＭＫ１（ｍｘ１、ｍｙ１）、ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、ＭＫ３（ｍｘ３、ｍｙ３）、ＭＫ４（ｍｘ４、ｍｙ４）が計測位置情報として制御部９０に与えられ、記憶部９２５に保存される。なお、ここでは位置ズレ量の検出原理を容易に理解できるよう、基板Ｗの向きの修正量がゼロであると仮定して説明する。

【0058】

それに続いて、補正量算出部９２２は、以下の演算、つまり
ｄｘ１＝ｍｘ１−ｒｘ１、ｄｙ１＝ｍｙ１−ｒｙ１、
ｄｘ２＝ｍｘ２−ｒｘ２、ｄｙ２＝ｍｙ２−ｒｙ２、
ｄｘ３＝ｍｘ３−ｒｘ３、ｄｙ３＝ｍｙ３−ｒｙ３、
ｄｘ４＝ｍｘ４−ｒｘ４、ｄｙ４＝ｍｙ４−ｒｙ４
を実行して両マークの差分（ｄｘ１、ｄｙ１）、（ｄｘ２、ｄｙ２）、（ｄｘ３、ｄｙ３）、（ｄｘ４、ｄｙ４）を算出する（ステップＳ２４３）。こうして得られた差分（ｄｘ１、ｄｙ１）、（ｄｘ２、ｄｙ２）、（ｄｘ３、ｄｙ３）、（ｄｘ４、ｄｙ４）が下地パターンとの位置ズレ量に相当する。

【0059】

次のステップＳ２４４では、制御部９０の補正量算出部９２２が各ブロックランレングスデータＤ２２Ａについて、差分（ｄｘ１、ｄｙ１）、（ｄｘ２、ｄｙ２）、（ｄｘ３、ｄｙ３）、（ｄｘ４、ｄｙ４）から当該ブロックランレングスデータＤ２２Ａを下地パターンとマッチングさせるための補正量を求める。なお、この実施形態では、図１２に示すように、投影変換による補正を用いている。

【0060】

図１２中の符号Trans（ｘ，ｙ）は参照アライメントマーク座標ＲＭ１（ｒｘ１、ｒｙ１）、ＲＭ２（ｒｘ２、ｒｙ２）、ＲＭ３（ｒｘ３、ｒｙ３）、ＲＭ４（ｒｘ４、ｒｙ４）を基板上マーク座標ＭＫ１（ｍｘ１、ｍｙ１）、ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、ＭＫ３（ｍｘ３、ｍｙ３）、ＭＫ４（ｍｘ４、ｍｙ４）に投影する変換関数を表している。この実施形態では、変換関数Trans（ｘ，ｙ）は、参照アライメントマーク座標ＲＭ１（ｒｘ１、ｒｙ１）、ＲＭ２（ｒｘ２、ｒｙ２）、ＲＭ３（ｒｘ３、ｒｙ３）を基板上マーク座標ＭＫ１（ｍｘ１、ｍｙ１）、ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、ＭＫ３（ｍｘ３、ｍｙ３）に投影するアフィン変換で表される。もちろん、参照アライメントマーク座標ＲＭ１（ｒｘ１、ｒｙ１）、ＲＭ２（ｒｘ２、ｒｙ２）、ＲＭ３（ｒｘ３、ｒｙ３）、ＲＭ４（ｒｘ４、ｒｙ４）を基板上マーク座標ＭＫ１（ｍｘ１、ｍｙ１）、ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、ＭＫ３（ｍｘ３、ｍｙ３）、ＭＫ４（ｍｘ４、ｍｙ４）に投影する斜影変換であってもよい。

【0061】

制御部９０の補正量算出部９２２は上記したように参照アライメントマーク座標（設定値）と基板上マーク座標（計測値）に基づき変換関数Trans（ｘ，ｙ）を求める。また、設計データＤ１で予め規定されている各ブロックランレングスデータＤ２２Ａの設計描画位置（ｂｘ１，ｂｙ１）、（ｂｘ２，ｂｙ２）、…を変換関数Trans（ｘ，ｙ）により基板Ｗ上の位置（ｗｂｘ１，ｗｂｙ１）、（ｗｂｘ２，ｗｂｙ２）、…にそれぞれ変換し、設計描画位置との差分を次式、
ｂｄｘ１＝ｗｂｘ１−ｂｘ１、ｂｄｙ１＝ｗｂｙ１−ｂｙ１、
ｂｄｘ２＝ｗｂｘ２−ｂｘ２、ｂｄｙ２＝ｗｂｙ２−ｂｙ２、
…
にしたがって求める。さらに、補正量算出部９２２はこれらの差分ｂｄｘ１、ｂｄｙ１、ｂｄｘ２、ｂｄｙ２、…を画素ＰＸのＸ方向の画素サイズで割り、その商を補正量として求める。

【0062】

こうして各ブロックランレングスデータＤ２２Ａの補正量の算出が完了すると、カウント値Ｎを「１」だけインクリメントする（ステップＳ２５）。そして、データ補正・生成部９２３による上記補正量に基づくブロックランレングスデータのデータ補正処理および第Ｎストリップデータのデータ生成処理を行って下地パターンとの位置ズレを考慮して修正した第Ｎストリップデータ（露光制御データ）を取得する（ステップＳ２６：データ補正・生成工程）。

【0063】

図１３はデータ補正・生成処理を示すフローチャートである。また、図１４はデータ補正方法を示す模式図であり、ランレングスデータを区分けして形成される複数のブロックランレングスデータのうちの一に着目して図示している。さらに、図１５はラインデータの生成方法を示す模式図である。このデータ補正・生成処理では、最初に元データとなるブロックランレングスデータＤ２２Ａを構成するラインデータのカウント値Ｍをゼロにリセットする（ステップＳ２６１）。そして、第Ｎストリップに関連するブロックランレングスデータＤ２２Ａを記憶部９２５から読み出す（ステップＳ２６２）。このように読み出されたブロックランレングスデータＤ２２Ａは図１４において実線で示すように設計データＤ１をラスタライズしたランレングスデータをブロック単位に区分けしたものであり、下地パターンとの位置ズレは考慮していない（なお、図１５では当該データＤ２２Ａを点線で示している）。そこで、第Ｎストリップに関連するブロックランレングスデータに対してデータ補正処理（ステップＳ２６３〜Ｓ２６５）を実行する。このデータ補正処理は本発明の「データ補正工程」に相当するものであり、各ブロックランレングスデータＤ２２Ａの補正量に応じてデータ補正内容を切り替える処理である。より詳しくは、ステップＳ２４で求められたＸ方向の補正量が画素ＰＸのＸ方向の画素サイズ（本実施形態では１［μｍ］）の整数倍である場合には、図１４（ａ）の太破線で示されるように、元のブロックランレングスデータＤ２２Ａから当該補正量（同図（ａ）の場合、Ｘ方向に−２画素、Ｙ方向に１画素）だけシフトした位置のデータを切り出し、これを補正されたブロックランレングスデータＤ２２とする（ステップＳ２６４）。一方、ステップＳ２４で求められたＸ方向の補正量が画素ＰＸのＸ方向の画素サイズの非整数倍である場合には、図１４（ｂ）の太破線で示されるように、シフトしたブロックランレングスデータＤ２２Ｂから当該補正量（同図（ｂ）の場合、Ｘ方向に−２画素、Ｙ方向に１画素）だけシフトした位置のデータを切り出し、これを補正されたブロックランレングスデータＤ２２とする（ステップＳ２６５）。

【0064】

次に、Ｘ方向の補正量に基づき求められたブロックランレングスデータＤ２２からラインデータを順番に切り出して第Ｎストリップデータを生成する（ステップＳ２６６〜Ｓ２６８）。より詳しくは、ステップＳ２６６でカウント値Ｍを「１」だけインクリメントした後、図１５に示すように各ブロックランレングスデータＤ２２の第Ｍ番目のラインデータＤ２２Ｍを切り出すとともに、それらのラインデータＤ２２Ｍを連結して第ＮストリップデータＤ２１の第ＭラインデータＤ２１Ｍを生成する（ステップＳ２６７）。これらの処理（ステップＳ２６６、Ｓ２６７）を最終ライン、つまり第Ｍmax番目のラインまで繰り返して第ＮストリップデータＤ２１の再構築を完成させる。こうして得られた第ＮストリップデータＤ２１を記憶部９２５に一時的に保存する（ステップＳ２６９）。

【0065】

図１０に戻って説明を続ける。第ＮストリップデータＤ２１の再構築が完了すると、制御部９０は第ＮストリップデータＤ２１を露光制御データとして露光制御部９１に出力する（ステップＳ２７）。なお、本実施形態では、制御部９０は、第ＮストリップデータＤ２１を出力した後、次のステップＳ２８でカウント値Ｎが最終値Ｎmaxでない、つまりデータ補正・生成を行っていないストリップデータＤ２１Ａが残っていると判定すると、ステップＳ２５に戻り、次に説明するように描画エンジンで第Ｎストリップの描画を行っている間に、次の第（Ｎ＋１）ストリップデータＤ２１の再構築を行う。

【0066】

一方、再構築された第ＮストリップデータＤ２１を受け取った描画エンジンでは、その第ＮストリップデータＤ２１に基づき露光処理を実行して第Ｎストリップを基板Ｗに描画する（ステップＳ１５）。このように制御部９０側で第Ｎストリップのデータ補正・生成処理を行って第ＮストリップデータＤ２１の再構築を行うとともに、描画エンジン側では再構築後の第ＮストリップデータＤ２１に基づき描画処理を行っている。このように制御部９０側でのデータ補正・生成処理と、描画エンジン側での描画処理との組み合わせによって、設計データＤ１で記述されている描画パターンと下地パターンとの間に位置ズレが生じていたとしても、第Ｎストリップを下地パターンに合致させた状態で描画することが可能となっている。このような処理の組み合わせ（ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ２５〜Ｓ２７）は、ステップＳ１６、Ｓ２８でカウント値Ｎが最終値Ｎmaxであると判定されるまで繰り返され、この結果、所望の描画パターンが下地パターンと一致されながら基板Ｗに描画される。

【0067】

基板Ｗへの描画が完了すると、ステージ１０は描画済み基板Ｗを載置したまま基板受渡位置（図１および図２の右側領域）に移動した後、搬送装置７０により基板ＷがカセットＣへと戻され、ステップＳ１８でカセットＣに収納されている１ロット分の全基板Ｗについて描画処理が実行されたことが確認されるまで、ステップＳ１１に戻り、次の基板Ｗが取り出されて上記したと同様の一連の処理が繰り返される。また、制御部９０側では、未処理基板ＷがカセットＣに残っている間、描画エンジン側と同様に処理を繰り返す。ただし、同一ロット内の基板Ｗについては、同一の下地パターンが形成されており、しかも、それらに同一の描画パターンを描画するため、２枚目以降の基板Ｗに対して処理を繰り返す場合には、ランレングスデータの生成処理（ステップＳ２１）およびランレングスデータの記憶部９２５への書込処理（ステップＳ２２）は不要である。そこで、本実施形態では、同一ロット内の基板Ｗについて処理を繰り返す場合、これらの処理（ステップＳ２１、Ｓ２２）をスキップし、ステップＳ２３に戻って補正量の算出（ステップＳ２４）、データ補正・生成処理（ステップＳ２６）および第Ｎストリップデータの送信（ステップＳ２７）を繰り返して行う。これにより１ロット分の基板Ｗに対する描画に要する時間を大幅に短縮することができる。

【0068】

さらに、カセットＣに収納されている全ての基板Ｗに対するパターン描画が終了すると、カセットＣがパターン描画装置１００から搬出される。

【0069】

以上のように、本実施形態によれば、空間光変調素子４５としてＧＬＶを使用することで「ハーフ露光技術」を実行可能となっているのみならず、上記した「ハーフピッチデータシフト技術」を実行可能となっており、これらを組み合わせることで画素サイズよりも細かいシフト量で描画位置をＸ方向に補正することができ、その結果、下地パターンに対して描画パターンを高精度に重ねて描画することが可能となっている。

【0070】

また、ベクトル形式の設計データＤ１を描画処理前にラスタライズ処理（ＲＩＰ処理）してランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂを生成しておき、描画処理ではストリップ、つまり分割パターン単位でランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂを選択的に用いてブロックランレングスデータを直接補正してストリップデータＤ２１を再構築しており、下地パターンに対する位置ズレに対応したストリップデータ（分割描画データ）Ｄ２１をリアルタイムに生成している。そして、そのストリップデータＤ２１に基づき分割パターンを描画している。このため、描画処理中にＲＩＰ処理を行っていた特許文献１に記載の装置に比べてパターン描画を短時間で開始することができる。また、各分割パターンを描画するための時間も、描画パターンの内容にかかわらず、ほぼ同一であり、パターン描画を安定して実行することができる。

【0071】

また、第Ｎストリップの描画と、第（Ｎ＋１）ストリップデータの生成とを並行して行っているため、全ストリップを描画するのに要する時間を短縮することができる。

【0072】

また、上記実施形態では、図１１および図１２に示すように参照アライメントマーク座標（設定値）と基板上マーク座標（計測値）に基づき変換関数Trans（ｘ，ｙ）を求め、その変換関数Trans（ｘ，ｙ）を用いて各ブロックランレングスデータＤ２Ａ、Ｄ２Ｂｂの補正量を算出している（ステップＳ２４）。したがって、基板Ｗが線形に歪んだ場合はもちろんのこと非線形に歪んだ場合であって、上記補正量を正確に求めることができ、描画パターンを下地パターンに高精度に一致させることが可能となっている。

【0073】

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、１または複数のブロックランレングスデータを含むストリップ単位に分割してデータ補正・生成処理を実行しているが、ブロックランレングスデータ単位で行ってもよい。

【0074】

また、上記実施形態では、「フル露光」、「ハーフ露光」および「露光なし」の３段階で露光量を変更可能となっているが、さらに露光量の階調数はこれに限定されるものではなく、任意である。

【0075】

また、上記実施形態では、シフト量を画素サイズの半分に設定しているが、シフト量はこれに限定されるものではなく、画素サイズよりも小さい値に設定することで上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0076】

また、上記実施形態では、投影変換による補正を用いているが、投影変換以外の方法を用いてよい。例えば上記実施形態では参照アライメントマーク座標ＲＭ１（ｒｘ１、ｒｙ１）、ＲＭ２（ｒｘ２、ｒｙ２）、ＲＭ３（ｒｘ３、ｒｙ３）を基板上マーク座標ＭＫ１（ｍｘ１、ｍｙ１）、ＭＫ２（ｍｘ２、ｍｙ２）、ＭＫ３（ｍｘ３、ｍｙ３）に投影するアフィン変換を用いているが、この場合、２つの三角形の境界付近では位置ズレが大きくなる傾向にあり、異なる可能性が生じる。

【0077】

また、最近点変換による補正を採用してもよい。つまり、各ブロックランレングスデータＤ２２Ａにおいて、ブロックランレングスデータＤ２２Ａの配置位置から参照アライメントマーク座標ＲＭ１（ｒｘ１、ｒｙ１）、…、ＲＭ４（ｒｘ４、ｒｙ４）までの距離をそれぞれ求め、最も近い点に対応する位置ズレ量に基づき歪み補正量を求めてもよい。例えば、ブロックランレングスデータＤ２２Ａの初期描画位置（ｂｘ１、ｂｙ１）が参照アライメントマーク座標ＲＭ１（ｒｘ１、ｒｙ１）に最も近い場合、
ｂｄｘ１＝ｒｘ１−ｍｘ１
ｂｄｙ１＝ｒｙ１−ｍｙ１
となる。また、初期描画位置（ｂｘ１、ｂｙ１）から各参照アライメントマーク座標ＲＭ１〜ＲＭ４までの距離に応じて重み付けを行ってもよい。つまり、初期描画位置（ｂｘ１、ｂｙ１）から各参照アライメントマークＲＭ１〜ＲＭ４までの距離を、それぞれＷ１〜Ｗ４としたとき、
ｂｄｘ１＝（ｒｘ１−ｍｘ１）＊Ｗ１＋（ｒｘ２−ｍｘ２）＊Ｗ２
＋（ｒｘ３−ｍｘ３）＊Ｗ３＋（ｒｘ４−ｍｘ４）＊Ｗ４
ｂｄｙ１＝（ｒｙ１−ｍｙ１）＊Ｗ１＋（ｒｙ２−ｍｙ２）＊Ｗ２
＋（ｒｙ３−ｍｙ３）＊Ｗ３＋（ｒｙ４−ｍｙ４）＊Ｗ４
で位置ズレ量を求めてもよい。

【0078】

これらの最近点変換を用いた場合、参照アライメントマークの点数は２点でも、４点以上でも同じアルゴリズムで適用することができる。これに対し、投影変換では、４点以上になった場合には、投影平面を構成する頂点データの選択の仕方により、補正結果が異なってくるため、参照アライメントマークの点数が多くなるにしたがって最近点変換の方が投影変換よりも有利であると言える。

【0079】

また、参照アライメントマークの点数が多くなると、描画ブロックから配置位置（ｂｘｉ、ｂｙｉ）から各参照アライメントマークまでの距離計算に要する時間が増大するが、この場合ボロノイ図を利用してもよい。というのも、ボロノイ図を用いることで、複数の参照アライメントマークがある平面に任意の点を配置し、どの参照点が最も近いかを高速に求めることができるからである。

【0080】

また、上記実施形態では、本発明の「描画データ」、「ブロックデータ」としてランレングスデータを用いているが、これ以外にビットマップデータなどのラスター形式のデータを使用してもよい。

【0081】

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とデータ処理部９２とを一体的に備えているが、描画エンジンと同等の機能を有する既存のパターン描画装置に対し、データ処理部９２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Ｄ２１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。

【0082】

また、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、下地パターンが形成されたプリント配線基板等の描画対象物に利用することができる。

【0083】

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

【符号の説明】

【0084】

９０…制御部
９１…露光制御部
９２…データ処理部
１００…パターン描画装置
９２１…ランレングスデータ生成部（ラスタライズ部）
９２２…補正量算出部
９２３…データ補正・生成部
Ａ…（第１の）ラスタライズ開始位置
Ｂ…（第２の）ラスタライズ開始位置
Ｄ１…設計データ（ベクトルデータ）
Ｄ２１…ストリップデータ（露光制御データ）
Ｄ２２、Ｄ２２Ａ、Ｄ２２Ｂ…ブロックランレングスデータ（ブロックデータ）
ＩＤＡ、ＩＤＢ…インディクスファイル
ＰＴ１…描画パターン
ＰＸ…画素
Ｗ…基板
Ｘ…第１方向
Ｙ…第２方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】