特許 6357064 パターン形成装置およびパターン形成方法

(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】6357064

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】パターン形成装置およびパターン形成方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20180702BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 521

【請求項の数】16

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-200521(P2014-200521)

(22)【出願日】2014年9月30日

(65)【公開番号】特開2016-72434(P2016-72434A)

(43)【公開日】2016年5月9日

【審査請求日】2017年6月26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】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】中井 一博

【審査官】 長谷 潮

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３２９９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７９７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２０９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６８０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２２８３４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の一方側の主面に形成された複数のアライメントマークの位置情報に基づいて、前記主面にパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の前記主面に形成された前記複数のアライメントマークの少なくとも一部を撮像する撮像部と、
前記複数のアライメントマークのうち前記撮像部によって撮像された第１群のアライメントマークの第１位置情報から、前記第１群のアライメントマークよりも前記主面の周縁側に位置する第２群のアライメントマークの第２位置情報を演算して予測する演算部と、
前記主面にパターンを形成するパターン形成部と、
前記第２群のアライメントマークの少なくとも１つについてあらかじめ設定された撮像予想位置へ前記撮像部と前記基板とを相対移動させる移動機構と、
を備え、
前記撮像予想位置へ移動された前記撮像部の撮像視野に前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが含まれない場合、
前記演算部によって予測された前記第２位置情報の予測値を参照して前記撮像部が第２位置情報の実測値を取得した後、
前記パターン形成部は前記第２位置情報の実測値に応じて前記主面にパターンを形成し、
前記撮像予想位置へ移動された前記撮像部の撮像視野に前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが含まれる場合、前記パターン形成部は当該撮像視野から得られる前記第２群のアライメントマークの少なくとも１つの実測値を含む前記第２位置情報の実測値に応じて前記主面にパターンを形成する
ことを特徴とするパターン形成装置。

【請求項2】

請求項１に記載のパターン形成装置であって、
前記第１群のアライメントマークは、前記主面の中央に位置する中央アライメントマーク、および、該中央アライメントマークに隣接するアライメントマークを含むことを特徴とするパターン形成装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のパターン形成装置であって、
前記基板は、転写用基板上に形成された機能層の積層体が製品用基板の基層の前記一方側の主面上に反転転写されて形成されていることを特徴とするパターン形成装置。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記第２群のアライメントマークの数が、前記第１群のアライメントマークの数よりも多いことを特徴とするパターン形成装置。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、
前記露光パターンの形成は、描画データに基づいて空間変調された光を光学ヘッドから前記主面に上に照射しつつ、前記光学ヘッドと前記基板の前記主面とを相対移動させて行われることを特徴とするパターン形成装置。

【請求項6】

請求項５に記載のパターン形成装置であって、
前記描画データは、設計データに対して前記第２位置情報の実測値に応じたデータ処理が施されて生成されることを特徴とするパターン形成装置。

【請求項7】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、
前記露光パターンの形成は、マスクを介して前記主面に選択的に面状光を照射するマスク露光によって実行されることを特徴とするパターン形成装置。

【請求項8】

請求項７に記載のパターン形成装置であって、
共通の基準パターンに基づいてあらかじめ準備された複数のマスクのうち一のマスクが前記第２位置情報の実測値に応じて選択されて、前記パターンの形成が実行されることを特徴とするパターン形成装置。

【請求項9】

基板の一方側の主面に形成された複数のアライメントマークの位置情報に基づいて、前記主面にパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基板を保持する保持工程と、
保持される前記基板の前記主面に形成された第１群のアライメントマークを撮像部によって撮像して、第１位置情報の実測値を取得する第１撮像工程と、
前記第１撮像工程で取得された前記第１位置情報の前記実測値を基に、前記第１群のアライメントマークよりも前記主面の周縁側に位置する第２群のアライメントマークの第２位置情報の予測値を生成する予測工程と、
前記第２位置情報の前記予測値を参照して、保持される前記基板の前記主面に形成された前記第２群のアライメントマークを撮像し、前記第２位置情報の実測値を取得する第２撮像工程と、
前記第２位置情報の実測値を基に前記主面にパターンを形成するパターン形成工程と、
を備え、
前記第１撮像工程に先立って行われる工程として、前記第２群のアライメントマークの少なくとも１つについてあらかじめ設定された撮像予想位置へ前記撮像部と前記基板とを相対移動させ、前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが前記撮像部の撮像視野に含まれるか否かを確認する確認工程、
を備え、
前記確認工程において前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが前記撮像視野に含まれないと判定された場合には、前記第１撮像工程、前記予測工程、および前記第２撮像工程を経由してから、前記パターン形成工程を実行し、
前記確認工程において前記第２群のアライメントマークが前記撮像視野に含まれると判定された場合には、前記第１撮像工程、前記予測工程、および前記第２撮像工程を省略して、前記確認工程中で得た前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つの実測値を含む前記第２位置情報の実測値を基に前記パターン形成工程を実行することを特徴とするパターン形成方法。

【請求項10】

請求項９に記載のパターン形成方法であって、
前記第１群のアライメントマークは、前記主面の中央に位置する中央アライメントマーク、および、該中央アライメントマークに隣接するアライメントマークを含むことを特徴とするパターン形成方法。

【請求項11】

請求項９または請求項１０に記載のパターン形成方法であって、
前記基板は、転写用基板上に形成された機能層の積層体が製品用基板の基層の前記一方側の主面上に反転転写されて形成されていることを特徴とするパターン形成方法。

【請求項12】

請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
前記第２群のアライメントマークの数が、前記第１群のアライメントマークの数よりも多いことを特徴とするパターン形成方法。

【請求項13】

請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、
前記パターン形成工程は、描画データに基づいて空間変調された光を光学ヘッドから前記主面に上に照射しつつ、前記光学ヘッドと前記基板の前記主面とを相対移動させて行われることを特徴とするパターン形成方法。

【請求項14】

請求項１３に記載のパターン形成方法であって、
前記描画データは、設計データに対して前記第２位置情報の実測値に応じたデータ処理が施されて生成されることを特徴とするパターン形成方法。

【請求項15】

請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、
前記パターン形成工程は、マスクを介して前記主面に選択的に面状光を照射するマスク露光によって実行されることを特徴とするパターン形成方法。

【請求項16】

請求項１５に記載のパターン形成方法であって、
共通の基準パターンに基づいてあらかじめ準備された複数のマスクのうち一のマスクが前記第２位置情報の実測値に応じて選択されて、前記パターン形成工程が実行されることを特徴とするパターン形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板の一方側の主面に形成された複数のアライメントマークの位置情報に基づいて前記主面にパターンを形成するパターン形成装置およびパターン形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

パターン形成技術として、処理対象である基板の主面に対して露光によってパターン形成する技術や、処理対象である基板の主面に対して電子ビームなどの荷電粒子線を照射することによってパターン形成する技術が知られている。

【0003】

例えば、描画対象である基板の主面に露光用光を走査しつつ照射することによって、上記主面に所望の露光パターンを描画する直接描画技術が知られている（特許文献１、２）。また、別の例として、マスクを介して基板の主面に選択的に面状光を照射するマスク露光によってパターンを形成するマスク露光技術が知られている。

【0004】

例えば、直接描画装置では、通常、特定のパターンを含む設計データから変換された描画データに従って装置各部が制御されて、パターン形成処理が実行される。設計データは、変形の生じていない基板が基板保持部の理想的な位置に保持された場合を前提に作成される。しかしながら、処理対象となる基板が基板保持部の理想位置に配置されているとは限らない。また、処理対象となる基板においては、そり、ゆがみ、或いは歪などの変形が生じていることがある。このため、設計データから変換された描画データをそのまま用いて描画処理を実行したとしても、十分な描画品質が得られない場合がある。

【0005】

そこで、この種の装置では、一般に、パターン形成処理に先立って、アライメント処理が実行される。アライメント処理では、基板保持部に保持される基板の位置ずれや基板の変形にかかる情報を取得し、該位置ずれや変形を是正する。

【0006】

アライメント処理では、まず、撮像部が基板の主面を撮像することにより、該主面に形成された複数のアライメントマークの位置情報が取得される。これにより、基板の位置情報や形状情報が取得される。

【0007】

次に、上記位置情報や形状情報を考慮して、基板の位置ずれや基板の変形を是正する。この態様としては、上記位置情報や形状情報を考慮してデータ処理を行うことで上記是正を行う態様、上記位置情報や形状情報を考慮して基板の移動やマスクの選択など機構的な処理を行うことで上記是正を行う態様、或いは、上記位置情報や形状情報を考慮してデータ処理と機構的な処理とを組み合わせることで上記是正を行う態様、などが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第５４９６０４１号公報

【特許文献2】特開２００８−２４９９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、基板保持部に保持される基板の位置ずれが大きい場合や基板の変形が大きい場合には基板主面上でのアライメントマークの変位量も大きくなり、特定のアライメントマークについて撮像を行おうとしても、撮像部の撮像視野に該アライメントマークが含まれないという事態が生じる。

【0010】

この場合に、上記アライメントマークが撮像視野に含まれるまで手掛かりなく試行錯誤的に基板と撮像部とを相対移動させるとなると、装置のスループットが低下することとなる。

【0011】

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、アライメント処理におけるスループットを向上することができるパターン形成装置およびパターン形成方法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】

【0012】

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様にかかるパターン形成装置は、基板の一方側の主面に形成された複数のアライメントマークの位置情報に基づいて、前記主面にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の前記主面に形成された前記複数のアライメントマークの少なくとも一部を撮像する撮像部と、前記複数のアライメントマークのうち前記撮像部によって撮像された第１群のアライメントマークの第１位置情報から、前記第１群のアライメントマークよりも前記主面の周縁側に位置する第２群のアライメントマークの第２位置情報を演算して予測する演算部と、前記主面にパターンを形成するパターン形成部と、前記第２群のアライメントマークの少なくとも１つについてあらかじめ設定された撮像予想位置へ前記撮像部と前記基板とを相対移動させる移動機構と、を備え、前記撮像予想位置へ移動された前記撮像部の撮像視野に前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが含まれない場合、前記演算部によって予測された前記第２位置情報の予測値を参照して前記撮像部が第２位置情報の実測値を取得した後、前記パターン形成部は前記第２位置情報の実測値に応じて前記主面にパターンを形成し、前記撮像予想位置へ移動された前記撮像部の撮像視野に前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが含まれる場合、前記パターン形成部は当該撮像視野から得られる前記第２群のアライメントマークの少なくとも１つの実測値を含む前記第２位置情報の実測値に応じて前記主面にパターンを形成することを特徴とする。

【0013】

本発明の第２の態様にかかるパターン形成装置は、本発明の第１の態様にかかるパターン形成装置であって、前記第１群のアライメントマークは、前記主面の中央に位置する中央アライメントマーク、および、該中央アライメントマークに隣接するアライメントマークを含むことを特徴とする。

【0014】

本発明の第３の態様にかかるパターン形成装置は、本発明の第１の態様または第２の態様にかかるパターン形成装置であって、前記基板は、転写用基板上に形成された機能層の積層体が製品用基板の基層の前記一方側の主面上に反転転写されて形成されていることを特徴とする。

【0015】

本発明の第４の態様にかかるパターン形成装置は、本発明の第１の態様ないし第３の態様のいずれかにかかるパターン形成装置であって、前記第２群のアライメントマークの数が、前記第１群のアライメントマークの数よりも多いことを特徴とする。

【0016】

本発明の第５の態様にかかるパターン形成装置は、本発明の第１の態様ないし第４の態様のいずれかにかかるパターン形成装置であって、前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、前記露光パターンの形成は、描画データに基づいて空間変調された光を光学ヘッドから前記主面に上に照射しつつ、前記光学ヘッドと前記基板の前記主面とを相対移動させて行われることを特徴とする。

【0017】

本発明の第６の態様にかかるパターン形成装置は、本発明の第５の態様にかかるパターン形成装置であって、前記描画データは、設計データに対して前記第２位置情報の実測値に応じたデータ処理が施されて生成されることを特徴とする。

【0018】

本発明の第７の態様にかかるパターン形成装置は、本発明の第１の態様ないし第４の態様のいずれかにかかるパターン形成装置であって、前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、前記露光パターンの形成は、マスクを介して前記主面に選択的に面状光を照射するマスク露光によって実行されることを特徴とする。

【0019】

本発明の第８の態様にかかるパターン形成装置は、本発明の第７の態様にかかるパターン形成装置であって、共通の基準パターンに基づいてあらかじめ準備された複数のマスクのうち一のマスクが前記第２位置情報の実測値に応じて選択されて、前記パターンの形成が実行されることを特徴とする。

【0020】

本発明の第９の態様にかかるパターン形成方法は、基板の一方側の主面に形成された複数のアライメントマークの位置情報に基づいて、前記主面にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記基板を保持する保持工程と、保持される前記基板の前記主面に形成された第１群のアライメントマークを撮像部によって撮像して、第１位置情報の実測値を取得する第１撮像工程と、前記第１撮像工程で取得された前記第１位置情報の前記実測値を基に、前記第１群のアライメントマークよりも前記主面の周縁側に位置する第２群のアライメントマークの第２位置情報の予測値を生成する予測工程と、前記第２位置情報の前記予測値を参照して、保持される前記基板の前記主面に形成された前記第２群のアライメントマークを撮像し、前記第２位置情報の実測値を取得する第２撮像工程と、前記第２位置情報の実測値を基に前記主面にパターンを形成するパターン形成工程と、を備え、前記第１撮像工程に先立って行われる工程として、前記第２群のアライメントマークの少なくとも１つについてあらかじめ設定された撮像予想位置へ前記撮像部と前記基板とを相対移動させ、前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが前記撮像部の撮像視野に含まれるか否かを確認する確認工程、を備え、前記確認工程において前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つが前記撮像視野に含まれないと判定された場合には、前記第１撮像工程、前記予測工程、および前記第２撮像工程を経由してから、前記パターン形成工程を実行し、前記確認工程において前記第２群のアライメントマークが前記撮像視野に含まれると判定された場合には、前記第１撮像工程、前記予測工程、および前記第２撮像工程を省略して、前記確認工程中で得た前記第２群のアライメントマークの前記少なくとも１つの実測値を含む前記第２位置情報の実測値を基に前記パターン形成工程を実行することを特徴とする。

【0022】

本発明の第１０の態様にかかるパターン形成方法は、本発明の第９の態様にかかるパターン形成方法であって、前記第１群のアライメントマークは、前記主面の中央に位置する中央アライメントマーク、および、該中央アライメントマークに隣接するアライメントマークを含むことを特徴とする。

【0023】

本発明の第１１の態様にかかるパターン形成方法は、本発明の第９の態様または第１０の態様にかかるパターン形成方法であって、前記基板は、転写用基板上に形成された機能層の積層体が製品用基板の基層の前記一方側の主面上に反転転写されて形成されていることを特徴とする。

【0024】

本発明の第１２の態様にかかるパターン形成方法は、本発明の第９の態様ないし第１１の態様のいずれかにかかるパターン形成方法であって、前記第２群のアライメントマークの数が、前記第１群のアライメントマークの数よりも多いことを特徴とする。

【0025】

本発明の第１３の態様にかかるパターン形成方法は、本発明の第９の態様ないし第１２の態様のいずれかにかかるパターン形成方法であって、前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、前記パターン形成工程は、描画データに基づいて空間変調された光を光学ヘッドから前記主面に上に照射しつつ、前記光学ヘッドと前記基板の前記主面とを相対移動させて行われることを特徴とする。

【0026】

本発明の第１４の態様にかかるパターン形成方法は、本発明の第１３の態様にかかるパターン形成方法であって、前記描画データは、設計データに対して前記第２位置情報の実測値に応じたデータ処理が施されて生成されることを特徴とする。

【0027】

本発明の第１５の態様にかかるパターン形成方法は、本発明の第９の態様ないし第１２の態様のいずれかにかかるパターン形成方法であって、前記パターンの形成は、前記基板の前記主面への露光パターンの形成であり、前記パターン形成工程は、マスクを介して前記主面に選択的に面状光を照射するマスク露光によって実行されることを特徴とする。

【0028】

本発明の第１６の態様にかかるパターン形成方法は、本発明の第１５の態様にかかるパターン形成方法であって、共通の基準パターンに基づいてあらかじめ準備された複数のマスクのうち一のマスクが前記第２位置情報の実測値に応じて選択されて、前記パターン形成工程が実行されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0029】

本発明の各態様では、まず、基板の主面に形成される複数のアライメントマークのうち第１群のアライメントマークについて撮像を行う。基板の位置ずれや基板の変形に起因したアライメントマークの理想状態からの変位量は、一般に基板の周縁側に位置するアライメントマーク（第２群のアライメントマーク）で相対的に大きく基板の中央側に位置するアライメントマーク（第１群のアライメントマーク）で相対的に小さい。これは、基板が理想の回転位置からある角度だけ回転して基板保持部に保持されたときに基板の中心からの径が大きくなるにつれて回転変位量が大きくなることや、基板がひずんでいるときに基板の中心からの距離が大きくなるにつれてひずみ量が大きくなることによるものである。本発明では、上記の通りまず基板の中央側に位置する第１群のアライメントマークについて撮像を行うため、撮像対象のアライメントマークが撮像視野に含まれやすく、より短時間で第１位置情報の実測値が取得される。

【0030】

次に、第１位置情報の実測値を基に第２群のアライメントマークの第２位置情報の予測値を生成する。そして、第２位置情報の予測値を参照して撮像部が第２群のアライメントマークを撮像し、第２位置情報の実測値が取得される。このため、本発明の各態様では、上記予測値を用いない他の態様に比べてより短時間で第２位置情報の実測値が取得される。

【0031】

そして、第２位置情報の実測値に応じて、基板の主面にパターン形成処理が行われる。このため、本発明の各態様では、第１位置情報の実測値に応じてパターン形成処理が行われる他の態様に比べて、基板の主面全体における位置情報や形状情報を考慮したパターン形成処理を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】描画装置１００の側面図である。

【図2】描画装置１００の上面図である。

【図3】描画装置１００における全体処理の流れを示すフロー図である。

【図4】描画装置１００におけるアライメント処理の流れを示すフロー図である。

【図5】基板Ｗの上面とアライメントカメラ６０の撮像視野６５とを示す上面図である。

【図6】基板Ｗの上面とアライメントカメラ６０の撮像視野６５とを示す上面図である。

【図7】基板Ｗの上面とアライメントカメラ６０の撮像視野６５とを示す上面図である。

【図8】基板Ｗの上面とアライメントカメラ６０の撮像視野６５とを示す上面図である。

【図9】基板Ｗの上面とアライメントカメラ６０の撮像視野６５とを示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。同様な構成および機能を有する部分には図面中で同じ符号が付され、重複説明が省略される。また、図面では、理解容易のため各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、図１および図２には、各部の方向関係を明確にするためＺ方向を鉛直方向としＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。

【0034】

＜１ 実施形態＞
＜１．１ 描画装置１００の全体構成＞
図１は、実施形態に係る描画装置の一例として描画装置１００の構成例を示す側面図である。図２は、図１の描画装置１００の構成例を示す上面図である。

【0035】

描画装置１００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の一方側主面に空間変調された光を照射してパターンを描画する直接描画装置である。ここで、基板Ｗとは、基層のみからなる単層基板と、基層の少なくとも一方側主面に機能層が積層された積層基板と、の双方を含む概念である。以下では、一例として、描画装置１００が円形の積層基板Ｗの主面にパターンを描画する態様について説明する。

【0036】

描画装置１００は、本体フレーム１０１に対してカバー１０２が取り付けられて形成される空間の内部に該装置の主たる構成を有する本体部１０５と、本体部１０５の外側（図１に示すように本体部１０５の右手側）に配される基板収納カセット１１０と、制御部７０と、を備える。

【0037】

また、描画装置１００の外部装置であるパターン設計装置１５０は、描画装置１００の制御部７０と通信回線によって接続されており、制御部７０との間で各種データ（例えば、露光パターンをＣＡＤ用のフォーマットで表現する設計データ）の授受が可能に構成されている。

【0038】

＜１．２ 各部の構成＞
＜１．２．１ 本体部１０５＞
本体部１０５は、露光処理に係る処理部１０６として、基板Ｗを水平姿勢で保持するステージ１０（保持部）と、ステージ１０を移動させるステージ移動機構２０と、ステージ１０の位置に対応した位置パラメータを計測する位置パラメータ計測機構３０と、基板Ｗの上面にパルス光を照射する光学ヘッド部５０（パターン形成部）と、アライメントカメラ６０（撮像部）と、を備えている。

【0039】

また、本体部１０５は、搬送ロボット１２０を備える。搬送ロボット１２０は、処理部１０６よりも＋Ｙ側に配され、処理部１０６と基板収納カセット１１０との間で基板Ｗの受渡しを行うロボットである。搬送ロボット１２０は、基板収納カセット１１０に収納される未処理の基板Ｗを基板収納カセット１１０から受取り、本体部１０５に渡す。また、搬送ロボット１２０は、処理部１０６での露光処理を施された処理済みの基板Ｗを処理部１０６から受取り、基板収納カセット１１０に渡す。

【0040】

処理部１０６のうち下方部分には、処理部１０６の各部を支持する基台１３０が配される。基台１３０上の＋Ｙ側の位置に、処理部１０６と搬送ロボット１２０との間で基板Ｗの受け渡しを行う基板受渡領域が設定されている。また、基台１３０上のＹ方向中央側の位置に、基板Ｗへのパターン描画を行うパターン描画領域が設定されている。また、基台１３０上の−Ｙ側の位置に、基板Ｗの上面を撮像する撮像領域が設定されている。

【0041】

ヘッド支持部１４０は、基台１３０から上方に立設された２本の脚部材１４１と、２本の脚部材１４１のよりも−Ｙ側で基台１３０から上方に立設される２本の脚部材１４２と、を備えている。また、ヘッド支持部１４０は、２本の脚部材１４１の頂部の間を橋渡しするように設けられた梁部材１４３と、２本の脚部材１４２の頂部の間を橋渡しするように設けられた梁部材１４４と、を備えている。そして、梁部材１４３の＋Ｙ側には光学ヘッド部５０が取付けられ、梁部材１４３の−Ｙ側にアライメントカメラ６０が取付けられている。

【0042】

アライメントカメラ６０は、その下方位置を撮像する撮像部であり、ステージ１０に保持搬送されてアライメントカメラ６０の下方位置にくる基板Ｗの上面を撮像する。基板Ｗの上面には、基板Ｗの位置情報（基板Ｗの回転やオフセット等の情報）および基板Ｗの形状情報（基板Ｗのひずみ等の情報）を検出するために用いられる複数のアライメントマークＭａが形成されている（図５）。アライメントカメラ６０は複数のアライメントマークＭａの少なくとも一部を撮像し、その撮像データを生成する。生成された撮像データは、制御部７０に送信される。制御部７０は、受信した撮像データを基に基板Ｗの位置情報および形状情報を検出し、検出された位置情報および形状情報を参照しつつ装置各部を制御する。

【0043】

なお、基板ＷにおけるアライメントマークＭａの形成態様は、その位置を正確に特定できる限りにおいて種々の態様を採用しうる。例えば、貫通孔など、機械的加工により形成されたアライメントマークＭａを利用する態様であってもよいし、印刷プロセスやフォトリソグラフィープロセスなどによってパターニングされたアライメントマークＭａを用いる態様であってもよい。本実施形態では、上面視において十字型で示される位置決めマークをアライメントマークＭａとしている（図５）。また、本実施形態では基板Ｗの上面に形成されるアライメントマークＭａの個数を２１個としているが、この個数も適宜に設定可能である。

【0044】

ステージ１０は、円筒状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持するための保持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されている。このため、ステージ１０上に基板Ｗが載置されると、基板Ｗは複数の吸引孔の吸引圧によりステージ１０の上面に吸着固定される。

【0045】

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と、支持プレート２２を副走査方向に移動させる副走査機構２３と、副走査機構２３を介して支持プレート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、を有している。

【0046】

回転機構２１は、ステージ１０の内部に取り付けられた回転子により構成されたモータを有している。また、ステージ１０の中央部下面側と支持プレート２２との間には回転軸受機構が設けられている。このため、モータを動作させると、回転子がθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に移動し、回転軸受機構の回転軸を中心としてステージ１０が回転する。

【0047】

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移動子とベースプレート２４の上面に敷設された固定子とにより副走査方向の推進力を発生させるリニアモータ２３ａを有している。また、副走査機構２３は、ベースプレート２４に対して支持プレート２２を副走査方向に沿って案内する一対のガイドレール２３ｂを有している。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上のガイドレール２３ｂに沿って支持プレート２２およびステージ１０が副走査方向（Ｘ方向）に移動する。

【0048】

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ヘッド支持部１４０の上面に敷設された固定子とにより主走査方向の推進力を発生させるリニアモータ２５ａを有している。また、主走査機構２５は、ヘッド支持部１４０に対してベースプレート２４を主走査方向に沿って案内する一対のガイドレール２５ｂを有している。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台１３０上のガイドレール２５ｂに沿ってベースプレート２４、支持プレート２２、およびステージ１０が主走査方向（Ｙ方向）に移動する。なお、このようなステージ移動機構２０としては、種々のＸ−Ｙ−θ軸移動機構を用いることができる。

【0049】

位置パラメータ計測機構３０は、レーザ光の干渉を利用してステージ１０の位置パラメータを計測する機構である。位置パラメータ計測機構３０は、主として、レーザ光出射部３１、ビームスプリッタ３２、ビームベンダ３３、第１の干渉計３４、および第２の干渉計３５を有する。

【0050】

レーザ光出射部３１は、計測用のレーザ光ＭＬを出射するための光源装置である。レーザ光出射部３１は、基台１３０や光学ヘッド部５０に対して固定された位置に設けられる。レーザ光出射部３１から出射されたレーザ光ＭＬは、まず、ビームスプリッタ３２に入射し、ビームスプリッタ３２からビームベンダ３３へ向かう第１の分岐光ＭＬ１と、ビームスプリッタ３２から第２の干渉計３５へ向かう第２の分岐光ＭＬ２とに分岐される。

【0051】

第１の分岐光ＭＬ１は、ビームベンダ３３により反射され、第１の干渉計３４に入射するとともに、第１の干渉計３４からステージ１０の−Ｙ側の端辺の第１の部位１０ａに照射される。そして、第１の部位１０ａにおいて反射した第１の分岐光ＭＬ１が、再び第１の干渉計３４へ入射する。第１の干渉計３４は、ステージ１０へ向かう第１の分岐光ＭＬ１とステージ１０から反射した第１の分岐光ＭＬ１との干渉に基づき、ステージ１０の第１の部位１０ａの位置に対応した位置パラメータを計測する。

【0052】

一方、第２の分岐光ＭＬ２は、第２の干渉計３５に入射するとともに、第２の干渉計３５からステージ１０の−Ｙ側の端辺の第２の部位（第１の部位１０ａとは異なる部位）１０ｂに照射される。そして、第２の部位１０ｂにおいて反射した第２の分岐光ＭＬ２が、再び第２の干渉計３５へ入射する。第２の干渉計３５は、ステージ１０へ向かう第２の分岐光ＭＬ２とステージ１０から反射した第２の分岐光ＭＬ２との干渉に基づき、ステージ１０の第２の部位１０ｂの位置に対応した位置パラメータを計測する。

【0053】

第１の干渉計３４および第２の干渉計３５は、それぞれの計測により取得された位置パラメータを、制御部７０へ送信する。制御部７０は、当該位置パラメータを用いて、ステージ１０の位置やステージ１０の移動速度の制御などを行う。

【0054】

光学ヘッド部５０は、その下方位置に向けて露光処理用のパルス光を照射する光照射部であり、ステージ１０に保持搬送されて光学ヘッド部５０の下方位置にくる基板Ｗの上面にパルス光を照射する部分である。なお、本実施形態では、基板Ｗの上面に紫外線の照射により感光するレジスト層が予め形成されており、光学ヘッド部５０が波長３５５ｎｍのパルス光（紫外線）を出射する場合について説明する。

【0055】

光学ヘッド部５０は、照明光学系５３を介して１つのレーザ発振器５４に接続されている。また、レーザ発振器５４には、レーザ発振器５４の駆動を行うレーザ駆動部５５が接続されている。レーザ駆動部５５、レーザ発振器５４、および照明光学系５３は、ボックス１７２の内部に設けられている。レーザ駆動部５５を動作させると、レーザ発振器５４からパルス光が出射され、当該パルス光が照明光学系５３を介して光学ヘッド部５０の内部に導入される。

【0056】

光学ヘッド部５０の内部には、照射された光を空間変調する空間光変調器、空間光変調器を制御する描画制御部、および、光学ヘッド部５０の内部に導入されたパルス光を空間光変調器を介して基板Ｗの上面に照射する光学系、など（それぞれ図示省略）が主に設けられている。空間光変調器としては、例えば、回折格子型の空間光変調器であるＧＬＶ（登録商標：Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）などが採用される。光学ヘッド部５０の内部に導入されたパルス光は、空間光変調器などによって所定のパターン形状に成形された光束として基板Ｗの上面に直接照射され、基板Ｗ上のレジスト等の感光層を露光する。これにより、基板Ｗの上面にパターンが描画される。

【0057】

描画装置１００は、光学ヘッド部５０による露光幅分ずつ基板Ｗを副走査方向にずらしながら、主走査方向へのパターンの描画を所定回数繰り返すことにより、基板Ｗの描画領域全面にパターンを形成する。

【0058】

＜１．２．２ 基板収納カセット１１０＞
基板収納カセット１１０は、露光処理を受けるべき未処理の基板Ｗを収納する第１の収納部と、露光処理が施された処理済みの基板Ｗを収納する第２の収納部と、を有する。また、既述の通り、搬送ロボット１２０は基板収納カセット１１０との間で基板Ｗの受渡しを行うことができる。

【0059】

このため、第１の収納部に収納される未処理の基板Ｗは、搬送ロボット１２０を介して処理部１０６に搬送され、露光処理を実行される。そして、露光処理が施された処理済みの基板Ｗが、搬送ロボット１２０を介して第２の収納部に収納される。

【0060】

＜１．２．３ 制御部７０＞
制御部７０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。

【0061】

制御部７０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置等がバスラインを介して相互接続された一般的なコンピュータを含んで構成される。ＲＯＭは基本プログラム等を格納しており、ＲＡＭはＣＰＵ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。記憶装置にはプログラムが格納されており、このプログラムに記述された手順に従って、主制御部としてのＣＰＵが演算処理を行うことにより、各種処理（例えば、後述するアライメント処理や描画処理）が実現される。プログラムは、予め記憶装置等のメモリに格納されていても構わないし、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）で記憶装置に提供されても構わない。また、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記憶装置に提供されても構わない。なお、制御部７０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ェア的に実現されてもよい。

【0062】

また、制御部７０は、バスラインを介して入力部、表示部、通信部など（いずれも図示せず）にも接続されている。入力部は、例えば、キーボードおよびマウスによって構成される入力デバイスであり、オペレータからの各種の操作入力を受け付ける。表示部は、液晶表示装置、ランプ等により構成される表示装置であり、ＣＰＵによる制御の下、各種の情報を表示する。通信部は、ネットワークを介して外部装置との間でコマンドやデータなどの送受信を行うデータ通信機能を有する。

【0063】

＜１．３ 描画装置１００の動作＞
＜１．３．１ 全体処理＞
描画装置１００が基板Ｗに対して実行する一連の処理について、図３を参照しながら説明する。図３は、当該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７０の制御下で行われる。

【0064】

まず、搬送ロボット１２０が、基板収納カセット１１０から未処理の基板Ｗを１枚取り出して、ステージ１０上に載置する（ステップＳＴ１）。

【0065】

このとき、基板Ｗの周縁の一部に形成された図示しない切り欠き部（例えば、ノッチ、オリエンテーションフラット等）が所定の位置となるよう基板Ｗの回転位置を考慮した状態で基板Ｗがステージ１０上に載置される。これによって、ステージ１０に載置された基板Ｗが定められた回転位置におおまかに位置合わせされる。基板Ｗがステージ１０上に載置されると、ステージ１０は当該基板Ｗを吸着保持する（保持工程）。

【0066】

ステージ移動機構２０は、ステージ１０をアライメントカメラ６０の下方位置まで移動させる。そして、ステージ移動機構２０がステージ１０を移動させつつ、アライメントカメラ６０が基板Ｗの上面に形成されたアライメントマークＭａの少なくとも一部を撮像する。この撮像によりアライメントカメラ６０で生成された撮像データは、制御部７０に送信される。制御部７０は、受信した撮像データを基に、基板Ｗの位置情報および形状情報を検出する。そして、この位置情報および形状情報を用いて、理想状態からみた基板Ｗの位置ずれおよび形状変化を是正するアライメント処理を行う（ステップＳＴ２）。

【0067】

本実施形態では、アライメント処理として、基板Ｗの位置ずれおよび形状変化を考慮して描画データを生成する態様について説明する。アライメント処理については、後述する＜１．３．２ アライメント処理＞で詳細に説明する。

【0068】

アライメント処理の後、ステージ移動機構２０がステージ１０を光学ヘッド部５０の下方位置まで移動させる。そして、描画データに基づいて空間変調された光を光学ヘッド部５０から基板Ｗの上面に照射しつつ、ステージ移動機構２０がステージ１０を移動させて光学ヘッド部５０と基板Ｗとを相対移動させる。これにより、基板Ｗの上面に特定の露光パターンを描画する描画処理が実行される（ステップＳＴ３、パターン形成工程）。

【0069】

描画処理では、まず、ステージ移動機構２０によって基板Ｗが主走査の往路方向（例えば、＋Ｙ方向）に沿って移動される。このとき、制御部７０は、描画データのうち当該主走査で描画対象となる領域に描画すべきデータを記述した部分を読み出す。そして、制御部７０は、読み出された当該データに応じて変調ユニット８２を制御して、光学ヘッド部５０から当該データに応じて空間変調された描画光を基板Ｗに向けて出射させる。光学ヘッド部５０が基板Ｗに向けて断続的に描画光を出射しながら、ステージ移動機構２０が基板Ｗを主走査の往路方向（＋Ｙ方向）に沿って１回移動させることにより、基板Ｗの上面のうち１本の長尺領域（Ｙ方向に沿って延在し、Ｘ方向に沿う幅が描画光の幅に相当する領域）に特定のパターンが描画されることになる。このように主走査の往路方向に沿って基板Ｗを移動させることを往路主走査と呼ぶ。

【0070】

描画光の照射を伴う往路主走査が終了すると、ステージ移動機構２０は、ステージ１０を副走査方向（例えば、−Ｘ方向）に、描画光の幅に相当する距離だけ移動させる。これを基板Ｗからみると、光学ヘッド部５０は＋Ｘ方向に上記長尺領域の幅分だけ移動することになる。このように副走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｗを移動させることを副走査と呼ぶ。

【0071】

副走査が終了すると、描画光の照射を伴う復路主走査が実行される。すなわち、光学ヘッド部５０が基板Ｗに向けて断続的に描画光を出射しながら、ステージ移動機構２０が基板Ｗを主走査の復路方向（往路方向と逆向きの方向であり、本実施形態では−Ｙ方向）に沿って１回移動させる。この復路主走査によって、先の往路主走査で描画された長尺領域の隣の長尺領域にパターンが描画される。

【0072】

描画光の照射を伴う復路主走査が終了すると、副走査が行われた上で、再び、描画光の照射を伴う往路主走査が行われる。当該往路主走査によって、先の復路主走査で描画された長尺領域の隣の長尺領域にパターンが描画される。以後も同様に、副走査を挟みつつ、描画光の照射を伴う主走査が繰り返して行われ、描画対象領域の全域が特定のパターンで露光されると、描画処理が終了する。

【0073】

描画処理が終了すると、搬送ロボット１２０が処理済みの基板Ｗをステージ１０から受け取って基板収納カセット１１０に収容する（ステップＳＴ４）。これによって、当該基板Ｗに対する一連の処理が終了する。

【0074】

処理済みの基板Ｗを基板収納カセット１１０に収容した後、搬送ロボット１２０は、新たな未処理の基板Ｗを基板収納カセット１１０から取り出す。今度は、当該基板Ｗに対して上述した一連の処理が施されることになる。

【0075】

＜１．３．２ アライメント処理＞
描画処理は、特定のパターンを含む設計データ（例えば、ベクター形式のデータ）から変換された、描画装置１００が処理可能な記述形式を有する描画データ（例えば、ラスター形式のデータ）に従って行われる。

【0076】

設計データは、変形の生じていない基板Ｗがステージ１０上の理想的な位置に配置された場合を前提に作成されている。ただし、処理対象となる基板Ｗがステージ１０上の理想位置に理想の回転角度で配置されているとは限らない。また、処理対象となる基板Ｗにおいては、そり、ゆがみ、或いは歪などの変形が生じていることがある。このため、設計データから変換された描画データをそのまま用いて描画処理を実行したとしても、十分な描画品質が得られない場合がある。

【0077】

そのため、描画処理に先立って、描画対象たる基板Ｗの位置情報および形状情報を取得しておき、これらの情報を基に基板Ｗの位置ずれや変形を是正するよう設計データにデータ処理を行い、描画データを生成する（アライメント処理）。

【0078】

図４は、アライメント処理（図３に示すステップＳＴ２）の流れを示す図である。図５〜図９は、基板Ｗの上面と基板Ｗの上面におけるアライメントカメラ６０の撮像視野６５とを示す上面図である。以下では、基板Ｗの上面に形成された複数のアライメントマークＭａのうち基板Ｗの中央に位置するアライメントマークをアライメントマークＭａ０（中央アライメントマーク）と呼ぶ。また、アライメントマークＭａ０に隣接する一のアライメントマークをアライメントマークＭａ１と呼ぶ。また、基板Ｗの周縁側に位置する４点のアライメントマークをアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４と呼ぶ。

【0079】

後述するステップＳＴ２５では、基板Ｗの周縁側に位置する４点のアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４を順次に撮像する。これは、基板Ｗの周縁側での撮像結果を用いることにより、基板Ｗの全体的な位置情報および形状情報を取得するためである。このとき、変形のない基板Ｗがステージ１０上に理想的に載置された状態であれば、制御部７０が有するマークデータ（変形のない基板Ｗがステージ１０上に理想的に載置された状態におけるアライメントマークＭａの位置情報を含むデータ）を基にステージ移動機構２０が基板Ｗを移動させることで、アライメントマークＭａ１１がアライメントカメラ６０の撮像視野６５に含まれることとなる（図５）。しかしながら、基板Ｗに変形が生じているときや基板Ｗがステージ１０上の理想的な位置に配されていないときには、マークデータを基に基板Ｗを移動させたとしても、アライメントマークＭａ１１が撮像視野６５に含まれない場合がある（図６）。このような場合に、アライメントマークＭａ１１が撮像視野６５に含まれるまで手掛かりなく試行錯誤的に基板Ｗを移動させるとなると、装置のスループットが低下することとなる。また、アライメントマークＭａ１２〜Ｍａ１４についても同様に試行錯誤するとなると、スループットの低下はより著しくなる。なお、図５は理想位置に配された基板Ｗを示す上面図であり、図６〜図９は理想位置からのある角度だけ回転して配された基板Ｗを示す上面図である。

【0080】

そこで、本実施形態ではスループットの向上をはかるため、ステップＳＴ２５に先立ってステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４の工程を行い、４点のアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４の位置を予測する。以下、図４〜図９を参照しつつ、本実施形態のアライメント処理について詳細に説明する。

【0081】

まず、変形のない基板Ｗがステージ１０上に理想的に配置された状態であれば撮像視野６５にアライメントマークＭａ０が含まれるよう、ステージ移動機構２０がマークデータを基に基板Ｗを移動させる。そして、アライメントカメラ６０によって、アライメントマークＭａ０を撮像する（ステップＳＴ２１）。図７は、この状態における基板Ｗの上面および撮像視野６５を示す上面図である。

【0082】

基板Ｗの位置ずれや基板Ｗの変形に起因したアライメントマークＭａの理想状態からの変位量は、一般に基板Ｗの周縁側で相対的に大きく基板Ｗの中央側で相対的に小さい。これは、基板Ｗが理想の回転位置からある角度だけ回転してステージ１０上に載置されたときに基板Ｗの中心からの径が大きくなるにつれて回転変位量が大きくなることや、基板Ｗがひずんでいるときに基板Ｗの中心からの距離が大きくなるにつれてひずみ量が大きくなることによるものである。

【0083】

したがって、基板Ｗの中央に位置するアライメントマークＭａ０（すなわち、相対的に変位量の小さいアライメントマークＭａ０）を撮像するステップＳＴ２１では、アライメントマークＭａ０が撮像視野６５に含まれやすい。

【0084】

もちろん、基板Ｗが理想的な位置から平行移動（オフセット）されてステージ１０上に載置された場合のように、基板Ｗの中心側と周縁側とで相違なくアライメントマークＭａの位置が変位する場合もある。この場合には、基板Ｗの中心に位置するアライメントマークＭａ０を撮像するステップＳＴ２１においても、撮像対象のアライメントマークＭａ０が撮像視野６５に含まれないことがありうる。その際には、例えば、アライメントマークＭａ０が撮像視野６５に含まれるまで試行錯誤的に基板Ｗを移動させることとなる。とはいえ、基板Ｗの位置ずれおよび基板Ｗの変形を総合的に考慮した場合には、上述の通り基板Ｗの中央側の方が周縁側に比べて相対的にアライメントマークＭａの変位量が小さい。このため、基板Ｗの中央に位置するアライメントマークＭａ０を撮像するステップＳＴ２１の態様では、基板Ｗの周縁側に位置するアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４を撮像する態様に比べてより短時間で撮像を済ませることができる。

【0085】

アライメントカメラ６０によって取得されたアライメントマークＭａ０の撮像データは制御部７０に送信される。制御部７０は、この撮像データを基に、理想配置され変形のない理想的な基板ＷにおけるアライメントマークＭａ０の位置と実際の基板ＷにおけるアライメントマークＭａ０の位置との変位量を算出する。制御部７０は、マークデータおよび上記変位量を基に実際の基板ＷにおけるアライメントマークＭａ１の位置を予測する（ステップＳＴ２２）。

【0086】

そして、撮像視野６５にアライメントマークＭａ１が含まれるよう、ステージ移動機構２０がステップＳＴ２２で得られた予測結果を基に基板Ｗを移動させる。移動後、アライメントカメラ６０によって、アライメントマークＭａ１を撮像する（ステップＳＴ２３）。図８は、この状態における基板Ｗの上面および撮像視野６５を示す上面図である。

【0087】

アライメントマークＭａ１は、基板Ｗの中央に位置するアライメントマークＭａ０に隣接しており、アライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４と比べて相対的に変位量の小さいアライメントマークである。このため、アライメントマークＭａ１を撮像するステップＳＴ２３では、ステップＳＴ２１の場合と同様の理由から、アライメントマークＭａ１が撮像視野６５に含まれやすい。また、ステップＳＴ２３ではステップＳＴ２２で得られた予測結果を考慮してステージ１０を移動させる。このため、ステップＳＴ２３では、上記予測結果を考慮しない他の態様（実測に基づく情報を考慮しない他の態様）に比べてアライメントマークＭａ１が撮像視野６５に含まれやすい。ステップＳＴ２１〜２３は、アライメントマークＭａ０、Ｍａ１（後述する第１群のアライメントマーク）を撮像する工程であり、本発明の第１撮像工程に相当する。

【0088】

アライメントカメラ６０によって取得されたアライメントマークＭａ１の撮像データは制御部７０に送信される。制御部７０は、アライメントカメラ６０から取得したアライメントマークＭａ０、Ｍａ１の撮像データを基に、理想配置され変形のない理想的な基板ＷにおけるアライメントマークＭａの座標値から実際の基板ＷにおけるアライメントマークＭａの座標値へと変換する際のヘルマート変換行列を算出する。ヘルマート変換は、後述するアフィン変換に比べて必要な測定点数が少なく演算も簡便である点で、望ましい。制御部７０は、マークデータおよび上記ヘルマート変換行列を基に、実際の基板ＷにおけるアライメントマークＭａ１１〜アライメントマークＭａ１４の位置を予測する（ステップＳＴ２４、予測工程）。

【0089】

そして、撮像視野６５にアライメントマークＭａ１１が含まれるよう、ステージ移動機構２０がステップＳＴ２４で得られた予測結果を参照して基板Ｗを移動させる。移動後、アライメントカメラ６０によって、アライメントマークＭａ１１を撮像する（ステップＳＴ２５、図９）。同様に、ステップＳＴ２４で得られた予測結果を参照して基板Ｗを移動させ、アライメントカメラ６０によって、アライメントマークＭａ１２〜Ｍａ１４を順次に撮像する（ステップＳＴ２５）。ステップＳＴ２５は、アライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４（後述する第２群のアライメントマーク）を撮像する工程であり、本発明の第２撮像工程に相当する。

【0090】

ステップＳＴ２５ではステップＳＴ２４で得られた予測結果を参照してステージ１０を移動させる。このため、ステップＳＴ２５では、上記予測結果を参照しない他の態様に比べてアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４が撮像視野６５に含まれやすい。

【0091】

アライメントカメラ６０によって取得されたアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４の撮像データは制御部７０に送信される。制御部７０は、アライメントカメラ６０から取得したアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４の撮像データを基に、理想配置され変形のない理想的な基板ＷにおけるアライメントマークＭａの座標値から実際の基板ＷにおけるアライメントマークＭａの座標値へと変換する際のアフィン変換行列を算出する。アフィン変換は、前述のヘルマート変換に比べて高精度な変換である点で、望ましい。制御部７０は、マークデータおよび上記アフィン変換行列を基に設計データを補正して、補正後の設計データに対してＲＩＰ処理を行い、描画データを生成する（ステップＳＴ２６）。ステップＳＴ２６においては、基板Ｗの周縁に形成されたアライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４の撮像データを基に描画データが生成されるため、該描画データには基板Ｗの全体的な位置情報および形状情報が反映され、望ましい。この位置情報および形状情報は、線形変換（例えば、上記アフィン変換や射影正規化変換など）で表現されても良いし、非線形変換（例えば、薄板スプライン補間など）で表現されても良い。また、この位置情報および形状情報は、複数の変換の組み合わせ（例えば、線形変換と非線形変換との組み合わせ）で表現されても良い。

【0092】

＜１．３．３ アライメント処理の効果＞
本実施形態におけるアライメント処理の効果を説明する。以下では、アライメントマークＭａ０、Ｍａ１をまとめて第１群のアライメントマークと表現し、アライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４をまとめて第２群のアライメントマークと表現する。また、アライメントカメラ６０での撮像により取得される情報のうち、アライメントマークＭａ０、Ｍａ１の位置情報を第１位置情報と表現し、アライメントマークＭａ１１〜Ｍａ１４の位置情報を第２位置情報と表現する。

【0093】

本実施形態のアライメント処理では、まず、第１群のアライメントマークに対してアライメントカメラ６０による撮像を行い、第１位置情報を取得する（ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２３）。制御部７０（演算部）は、実測により取得された第１位置情報から、第２位置情報を演算により予測する（ステップＳＴ２４）。その後、アライメントカメラ６０は、ステップＳＴ２４により得られた第２位置情報の予測値を参照して第２群のアライメントマークを撮像し、第２位置情報の実測値を取得する（ステップＳＴ２５）。そして、第２位置情報の実測値に応じて、描画処理の際の各部の動作を規定する描画データが生成される。

【0094】

このように、本実施形態では、基板Ｗの中央側に位置して撮像視野６５に含まれやすい第１群のアライメントマークについて、まずアライメントカメラ６０による撮像を行う。このため、より短時間で第１位置情報の実測値を取得することができる。

【0095】

また、基板Ｗの周縁側に位置して撮像視野６５に含まれにくい第２群のアライメントマークについては、第１位置情報を基に得られた第２位置情報の予測値を参照してアライメントカメラ６０による撮像を行う。このため、本実施形態の態様では、上記予測値を用いない他の態様に比べてより短時間で第２位置情報の実測値を取得することができる。本実施形態では、第２位置情報の予測に際し必要な測定点数が少なく演算も簡便なヘルマート変換を用いる点で、望ましい。ヘルマート変換は、せん断変形を考慮しない変換であるので、せん断変形を考慮するアフィン変換に比べて精度の低い変換であると考えられる。しかしながら、上記予測の主たる目的は第２群のアライメントマークを撮像視野６５に含まれやすくすることであり、一般に基板Ｗのせん断変形は上記目的を逸するほど大きいものではない。このため、相対的に低精度のヘルマート変換であったとしても上記目的は十分に達成される。

【0096】

また、本実施形態では、制御部７０が第２位置情報の実測値に応じて描画データを生成する。このため、本実施形態の態様では、制御部７０が第１位置情報の実測値に応じて描画データを生成する他の態様に比べて、基板Ｗの全体における位置情報や形状情報を考慮した描画データを生成することができる。本実施形態では、この位置情報や形状情報が、より高精度なアフィン変換で表現される点で、望ましい。

【0097】

また、本実施形態では、描画データの生成のために実測される第２群のアライメントマークの数（４個）が、第２位置情報を予測するために実測される第１群のアライメントマークの数（２個）よりも多い。ここで、描画データの生成精度はパターン描画精度（ひいては、最終製品の品質）に直結するため高精度であることが求められるが、第２位置情報の予測は上記の通り第２群のアライメントマークが撮像視野６５に含まれる程度で足りる。このため、より高精度な実測が求められる第２群のアライメントマークについて測定点数が多くされ、低精度の実測でも許容される第１群のアライメントマークについて測定点数が少なくされることで、最終製品の品質を高めつつアライメント処理におけるスループットの向上が図られる。

【0098】

その結果、アライメント処理におけるスループットを向上しつつ、基板Ｗの全体情報を考慮した描画データを生成することができる。

【0099】

＜２ 変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、この発明は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。

【0100】

上記実施形態では、積層基板Ｗにパターンを描画する態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、基層のみからなる単層基板にパターンを描画する態様でも構わない。なお、アライメント処理のスループットを向上できるという本発明の効果は、基板Ｗ上でアライメントマークの位置が変化しやすい基板Ｗ（言い換えると、従来のアライメント処理では撮像視野６５にアライメントマークが含まれにくくスループットが低下しやすい基板Ｗ）に対して、特に有効である。このため、転写用基板（例えば、サファイア基板）上に形成された機能層の積層体が製品用基板（例えば、シリコンウエハ）の基層の一方側主面に反転転写されて形成される積層基板Ｗ（例えば、ＬＥＤ基板）など、積層基板の形成過程で各層が擦れあいアライメントマークの位置が変化しやすい基板Ｗは、本発明の適用対象として好ましい。

【0101】

また、上記実施形態では、描画データに基づいて空間変調された光を光学ヘッド部５０から基板Ｗの上面に照射しつつ光学ヘッド部５０と基板Ｗとを相対移動させて基板Ｗ上に露光パターンを形成する態様について説明したが、これに限られるもではない。本発明は、第２位置情報の実測値に基づいて基板Ｗの主面にパターンを形成する種々のパターン形成装置に適用可能である。例えば、マスクを介して基板Ｗの上面に選択的に面状光を照射するマスク露光によってパターンを形成する装置にも本発明を適用しうる。この場合、共通の基準パターンに基づいて予め複数のマスクを準備しておき、第２位置情報の実測値に応じて上記複数のマスクの中から一のマスクを選択してマスク露光を実施することで、基板Ｗの位置ずれおよび変形を是正することができる。このように、アライメントマークの位置情報を基に基板Ｗの位置ずれおよび変形を是正するアライメント処理の態様は、データ処理で行う上記実施形態の態様の他、機構的な処理で行う本変形例の態様や、データ処理と機構的な処理とを組み合わせて行う態様など、種々の態様を採用しうる。また、パターン形成の態様も、上記した露光によるパターン形成の他、電子ビームなどの荷電粒子線を基板Ｗの上面に照射することによるパターン形成など、種々の態様を採用しうる。

【0102】

上記実施形態では、第１群のアライメントマークが、基板Ｗの主面中央に位置するアライメントマークＭａ０、および、これに隣接するアライメントマークＭａ１の２点によって構成される態様について説明したが、これに限られるものではない。第１群のアライメントマークが３点以上のアライメントマークによって構成される態様でも構わない。なお、上記実施形態のように第１群のアライメントマークがアライメントマークＭａ０、Ｍａ１を含む態様であれば、これらのアライメントマークＭａ０、Ｍａ１が撮像視野６５に含まれやすいことによって効率よくアライメント処理を実行でき望ましい。また、第２群のアライメントマークについても、上記実施形態のように４点の態様の他、３点以下または５点以上の態様を採用しうる。

【0103】

また、上記実施形態では、第２位置情報の実測値のみに応じて描画データが生成される態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、第１位置情報の実測値および第２位置情報の実測値に応じて描画データが生成される態様であっても構わない。このように基板主面の中央側での位置情報（第１位置情報）および周縁側での位置情報（第２位置情報）を用いて描画データを生成する場合、非線形変換（例えば、薄板スプライン補間など）を用いることでより高精度に基板Ｗの位置情報および形状情報を表現することができる。

【0104】

上記実施形態では、基板Ｗの主面全体に対してアライメント処理を一体的に行う態様（言い換えると、基板Ｗの主面全体に対して位置ずれおよび変形を一体的に是正する態様）を説明したが、これに限られるものではない。基板Ｗの主面を複数の区画に仮想的に分割して区画ごとにアライメント処理を行う態様（例えば、分割された区画ごとに描画データを生成する態様）でも構わない。

【0105】

上記実施形態では、ステージ１０上で保持された基板Ｗに対してまず第１撮像工程（ステップＳＴ２１〜ＳＴ２３）を実施する態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、第１撮像工程に先立って行われる工程として、第２群のアライメントマークの少なくとも１つ（例えば、アライメントマークＭａ１１）についてあらかじめ設定された撮像予想位置へアライメントカメラ６０と基板Ｗとを相対移動させ、アライメントマークＭａ１１がアライメントカメラ６０の撮像視野６５に含まれるか否かを確認する確認工程、を備える態様であってもよい。この態様では、確認工程においてアライメントマークＭａ１１が撮像視野６５に含まれないと判定された場合には、上記実施形態と同様に第１撮像工程、予測工程、および第２撮像工程を経由してから、パターン形成工程を実行する。他方、確認工程においてアライメントマークＭａ１１が撮像視野６５に含まれると判定された場合には、第１撮像工程、予測工程、および第２撮像工程を省略して、確認工程中で得たアライメントマークＭａ１１の実測値を含む第２位置情報の実測値を基にパターン形成工程を実行する。このように確認工程の結果に応じて、第１撮像工程、予測工程、および第２撮像工程を適宜に省略できるため、装置のスループットが向上しうる。

【0106】

また、上記実施形態では、ステージ１０が基板ＷをＸＹ面内で移動させることによって、基板Ｗと光学ヘッド部５０との相対移動や基板Ｗとアライメントカメラ６０との相対移動を実現する態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、光学ヘッド部５０をＸＹ面内で移動させる移動機構やアライメントカメラ６０をＸＹ面内で移動させる移動機構を設けても良い。

【0107】

以上、実施形態およびその変形例に係るパターン形成装置およびパターン形成方法について説明したが、これらは本発明に好ましい実施形態の例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0108】

１０ ステージ
２０ ステージ移動機構
３０ 位置パラメータ計測機構
５０ 光学ヘッド部
６０ アライメントカメラ
６５ 撮像視野
７０ 制御部
１００ 描画装置
１１０ 基板収納カセット
１２０ 搬送ロボット
Ｍａ、Ｍａ０、Ｍａ１、Ｍａ１１〜Ｍａ１４ アライメントマーク
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】