特開 2024-31443 照明装置および描画装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024031443

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】照明装置および描画装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00 Z

G03F9/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022134992

(22)【出願日】2022-08-26

(71)【出願人】

【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】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】岸脇 大介

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197AA29

2H197CA07

2H197CC05

2H197CD12

2H197CD41

2H197EA14

2H197EA15

2H197EA17

2H197EA19

2H197EB16

2H197EB23

(57)【要約】

【課題】撮像領域に対する照明角度を容易に変更可能な照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置５４は、環状光源部５５と、偏向ユニット５６とを備える。環状光源部５５は、環状に配置された複数の光源５５１を有し、複数の光源５５１のそれぞれからの光を第１照明角度で対象物９上の撮像領域に照射する。偏向ユニット５６は、偏向部５７、および、偏向部５７を複数の光源５５１からの光の経路外の第１位置と、当該経路上の第２位置とに選択的に配置する偏向部移動機構を有し、偏向部５７を第２位置に配置した際に、複数の光源５５１のそれぞれからの光を第１照明角度とは異なる第２照明角度で撮像領域に導く。これにより、撮像領域に対する照明角度を容易に変更することができる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物上の参照形状の撮像に用いられる照明装置であって、
環状に配置された複数の光源を有し、前記複数の光源のそれぞれからの光を第１照明角度で対象物上の撮像領域に照射する環状光源部と、
偏向部、および、前記偏向部を前記複数の光源からの光の経路外の第１位置と、前記経路上の第２位置とに選択的に配置する偏向部移動機構を有し、前記偏向部を前記第２位置に配置した際に、前記複数の光源のそれぞれからの光を前記第１照明角度とは異なる第２照明角度で前記撮像領域に導く偏向ユニットと、
を備えることを特徴とする照明装置。

【請求項2】

請求項１に記載の照明装置であって、
前記偏向部が、複数の光学素子を有し、
前記偏向部が前記第２位置に配置された際に、前記複数の光源のそれぞれからの光が前記複数の光学素子を順に経由することにより前記撮像領域に導かれ、
前記偏向部の前記第１位置への配置時と、前記第２位置への配置時とで、前記環状光源部と前記対象物との間の距離が一定であることを特徴とする照明装置。

【請求項3】

請求項２に記載の照明装置であって、
前記複数の光学素子が、
前記複数の光源からの光を反射する環状の外周面を有する第１筒状反射体と、
前記第１筒状反射体からの光を反射する環状の内周面を有する第２筒状反射体と、
を含み、
前記第１筒状反射体および前記第２筒状反射体が同じ中心軸を中心とすることを特徴とする照明装置。

【請求項4】

請求項３に記載の照明装置であって、
前記中心軸を含む断面に注目した場合に、前記第１筒状反射体の前記外周面、または／および、前記第２筒状反射体の前記内周面が凸形状または凹形状であり、前記複数の光学素子を経由した光が、前記撮像領域にておよそ集光することを特徴とする照明装置。

【請求項5】

請求項３に記載の照明装置であって、
前記偏向部移動機構が、前記偏向部を前記中心軸に沿って移動させ、
前記偏向部が前記第１位置に配置された際に、前記第２筒状反射体が、前記複数の光源を囲むことを特徴とする照明装置。

【請求項6】

描画装置であって、
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の照明装置と、
前記照明装置からの光の前記撮像領域における反射光を受光することにより、前記対象物である基板上の参照形状を示す撮像画像を取得する撮像部と、
前記基板に対して変調された光を照射する描画部と、
前記基板を保持するステージを、前記照明装置、前記撮像部および前記描画部に対して相対的に、前記基板に沿う走査方向に移動するステージ移動機構と、
前記撮像画像に基づいて描画データを補正しつつ、補正後の前記描画データに基づいて前記描画部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする描画装置。

【請求項7】

請求項６に記載の描画装置であって、
前記照明装置および前記撮像部の組合せを撮像ユニットとして、複数の撮像ユニットが、前記走査方向に垂直かつ前記基板に沿う幅方向に配列されており、
前記描画装置が、前記複数の撮像ユニットを前記幅方向に移動する複数の撮像ユニット移動機構をさらに備え、
前記複数の撮像ユニットのそれぞれにおいて、前記照明装置の前記偏向部移動機構および前記偏向部が前記走査方向に並ぶことを特徴とする描画装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置および描画装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基板上の感光材料にパターンをマスクレスで描画する描画装置（ダイレクトイメージング装置）が利用されている。描画装置では、周辺の温度変化により基板が伸縮し、パターンの描画位置精度が低下することに対応するため、基板上のアライメントマークを撮像するアライメントカメラが搭載される。アライメントカメラの撮像画像に基づいて基板の変形および位置ずれの情報を取得し、基板の変形および位置ずれに合わせて描画データを補正することにより、パターンの描画位置精度を向上することが可能となる。

【0003】

特許文献１では、ワークの表面に形成された基準形状の検出に使用されるアライメント用光源ユニットが開示されている。当該ユニットでは、リング状の照明装置を上下方向に移動することにより、照明装置と基準形状との離間幅が、基準形状と周辺部とのコントラストが最適になる最適離間幅に設定される。また、照明装置から出射される光の、基準形状に対する照明角度を変更する手段も開示されている。具体的には、内部が中空とされたドーム状のケーシングの内壁に、ケーシングの下部から上部に向かって複数列の光源が設けられる。駆動対象の光源の列を切り替えることにより、照明角度が変更される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２５１５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、アライメントマークの外形を明瞭に撮像するために、特許文献１のようにリング状の照明装置を移動する場合に、撮像領域に対する、ある程度の照明強度を確保するには、各光源の光軸が撮像領域に向くように、照明装置における各光源の取り付け角度を調整する機構が必要となる。この場合、照明装置の構造が複雑になってしまう。また、ドーム状のケーシングに複数列の光源を設ける場合、照明装置が大型化するため、取り付け位置によっては、スペースの確保が難しいことがある。さらに、照明装置が大型化すると、複数のアライメントカメラを近接して配置することができなくなり、アライメントマークの撮像に支障が生じる場合もある。したがって、撮像領域に対する照明角度を容易に変更可能な新規な構造の照明装置が求められている。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、撮像領域に対する照明角度を容易に変更可能な照明装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様１は、対象物上の参照形状の撮像に用いられる照明装置であって、環状に配置された複数の光源を有し、前記複数の光源のそれぞれからの光を第１照明角度で対象物上の撮像領域に照射する環状光源部と、偏向部、および、前記偏向部を前記複数の光源からの光の経路外の第１位置と、前記経路上の第２位置とに選択的に配置する偏向部移動機構を有し、前記偏向部を前記第２位置に配置した際に、前記複数の光源のそれぞれからの光を前記第１照明角度とは異なる第２照明角度で前記撮像領域に導く偏向ユニットとを備える。

【0008】

本発明の態様２は、態様１の照明装置であって、前記偏向部が、複数の光学素子を有し、前記偏向部が前記第２位置に配置された際に、前記複数の光源のそれぞれからの光が前記複数の光学素子を順に経由することにより前記撮像領域に導かれ、前記偏向部の前記第１位置への配置時と、前記第２位置への配置時とで、前記環状光源部と前記対象物との間の距離が一定である。

【0009】

本発明の態様３は、態様２の照明装置であって、前記複数の光学素子が、前記複数の光源からの光を反射する環状の外周面を有する第１筒状反射体と、前記第１筒状反射体からの光を反射する環状の内周面を有する第２筒状反射体とを含み、前記第１筒状反射体および前記第２筒状反射体が同じ中心軸を中心とする。

【0010】

本発明の態様４は、態様３の照明装置であって、前記中心軸を含む断面に注目した場合に、前記第１筒状反射体の前記外周面、または／および、前記第２筒状反射体の前記内周面が凸形状または凹形状であり、前記複数の光学素子を経由した光が、前記撮像領域にておよそ集光する。

【0011】

本発明の態様５は、態様３（態様３または４であってもよい。）の照明装置であって、前記偏向部移動機構が、前記偏向部を前記中心軸に沿って移動させ、前記偏向部が前記第１位置に配置された際に、前記第２筒状反射体が、前記複数の光源を囲む。

【0012】

本発明の態様６は、描画装置であって、態様１ないし５のいずれか１つの照明装置と、前記照明装置からの光の前記撮像領域における反射光を受光することにより、前記対象物である基板上の参照形状を示す撮像画像を取得する撮像部と、前記基板に対して変調された光を照射する描画部と、前記基板を保持するステージを、前記照明装置、前記撮像部および前記描画部に対して相対的に、前記基板に沿う走査方向に移動するステージ移動機構と、 前記撮像画像に基づいて描画データを補正しつつ、補正後の前記描画データに基づいて前記描画部を制御する制御部とを備える。

【0013】

本発明の態様７は、態様６の描画装置であって、前記照明装置および前記撮像部の組合せを撮像ユニットとして、複数の撮像ユニットが、前記走査方向に垂直かつ前記基板に沿う幅方向に配列されており、前記描画装置が、前記複数の撮像ユニットを前記幅方向に移動する複数の撮像ユニット移動機構をさらに備え、前記複数の撮像ユニットのそれぞれにおいて、前記照明装置の前記偏向部移動機構および前記偏向部が前記走査方向に並ぶ。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、撮像領域に対する照明角度を容易に変更可能な照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】描画装置の構成を示す斜視図である。

【図2】撮像ユニットおよび撮像ユニット移動機構を示す図である。

【図3】リング照明装置の断面図である。

【図4】リング照明装置の平面図である。

【図5】リング照明装置の断面図である。

【図6】リング照明装置の他の例を示す図である。

【図7】リング照明装置の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本発明の一の実施の形態に係る描画装置１の構成を示す斜視図である。図１では、互いに直交する３つの方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向として矢印にて示す。図１に示す例では、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0017】

描画装置１は、対象物である基板９上の感光材料に空間変調された光を照射し、当該光の照射領域を基板９上にて走査することによりパターンの描画を行う直接描画装置である。基板９は、例えば、プリント配線基板である。基板９は、半導体基板やガラス基板等であってもよく、フレキシブル基板等、フィルム状の基板であってもよい。本実施の形態では、基板９の主面（後述の上面９１）に、感光材料であるレジスト膜が、当該主面の略全体を覆うように設けられている。描画装置１では、基板９のレジスト膜にパターンが描画される。後工程では、現像等の処理が行われ、レジスト膜のパターンが形成された基板９が得られる。

【0018】

描画装置１は、ステージ２１と、ステージ移動機構２２と、描画部３と、制御部４と、複数の撮像ユニット５と、複数の撮像ユニット移動機構６（後述の図２参照）とを備える。制御部４は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータが所定のプログラムを実行することにより実現され、描画装置１の全体制御を担う。ステージ２１は、描画部３の下方（すなわち、（－Ｚ）側）において、水平状態の基板９を下側から保持する略平板状の保持部である。ステージ２１上に載置された基板９の（＋Ｚ）側の主面９１（以下、「上面９１」と呼ぶ。）は、Ｚ方向に対して略垂直であり、Ｘ方向およびＹ方向に略平行である。ステージ２１は、基板９の外縁を把持するもの等であってもよい。

【0019】

ステージ移動機構２２は、支持プレート２３と、ベースプレート２４と、基台２５と、回動機構２６と、主走査機構２７と、副走査機構２８とを備える。支持プレート２３は、ステージ２１を下方から支持する。回動機構２６は、例えば、リニアモータと、回動軸とを有する。リニアモータは、ステージ２１の端部に取り付けられた可動子と、支持プレート２３の上面に設けられた固定子とを有する。回動軸は、Ｚ方向に略平行であり、ステージ２１の下面の中央部に設けられる。当該リニアモータの駆動により、ステージ２１が当該回動軸を中心として所定の角度範囲内で回動する。

【0020】

副走査機構２８は、例えば、リニアモータと、一対のガイド部とを有する。リニアモータは、支持プレート２３の下面に取り付けられた可動子と、ベースプレート２４の上面に設けられた固定子とを有する。一対のガイド部は、Ｘ方向に延びており、支持プレート２３とベースプレート２４との間に設けられる。当該リニアモータの駆動により、支持プレート２３がベースプレート２４上のガイド部に沿ってＸ方向に移動する。

【0021】

主走査機構２７は、例えば、リニアモータと、一対のガイド部とを有する。リニアモータは、ベースプレート２４の下面に取り付けられた可動子と、基台２５の上面に設けられた固定子とを有する。一対のガイド部は、Ｙ方向に延びており、ベースプレート２４と基台２５との間に設けられる。当該リニアモータの駆動により、ベースプレート２４が基台２５上のガイド部に沿ってＹ方向に移動する。換言すると、主走査機構２７は、基板９の上面９１に沿うＹ方向に、基板９およびステージ２１を移動する。以下の説明では、Ｙ方向を「走査方向」といい、走査方向に垂直かつ基板９の上面９１に沿うＸ方向を「幅方向」という。回動機構２６、副走査機構２８および主走査機構２７の駆動源は、リニアモータ以外であってもよく、例えば、ボールねじにモータを取り付けたものが用いられてもよい。ステージ移動機構２２では、ステージ２１をＺ方向に昇降させるステージ昇降機構が設けられてもよい。また、回動機構２６が省略されてもよい。

【0022】

描画部３は、幅方向に配列される複数の描画ヘッド３１を備える。本実施の形態では、描画ヘッド３１の個数は、５であるが、４以下、または、６以上であってもよい。複数の描画ヘッド３１は、ステージ２１を跨いで設けられるヘッド支持部１９により、ステージ２１の上方にて支持される。各描画ヘッド３１は、光源部と、光変調部とを備える。光源部は、例えば、ＬＥＤまたは半導体レーザ等の光源を有し、光変調部に向けて所定波長の光を出射する。光変調部は、光源部からの光を変調する。光変調部により変調された光は、ステージ２１上の基板９の上面９１に照射される。光変調部としては、例えば、複数の光変調素子が二次元に配列されたＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等が利用される。光変調部は、複数の光変調素子が一次元に配列された変調器等であってもよい。

【0023】

複数の撮像ユニット５は、複数の描画ヘッド３１の（－Ｙ）側において、幅方向に配列される。図１の描画装置１では、２個の撮像ユニット５が設けられ、走査方向における同じ位置にて幅方向に並ぶ。図１では、撮像ユニット５を支持する構成（後述の撮像ユニット支持部１８および撮像ユニット移動機構６）の図示を省略している。撮像ユニット５の個数は３以上であってもよい。描画装置１の設計によっては、１つの撮像ユニット５のみが設けられてもよい。

【0024】

図２は、撮像ユニット５および撮像ユニット移動機構６を示す図である。描画装置１では、上記ヘッド支持部１９の（－Ｙ）側には、ステージ２１を跨ぐ撮像ユニット支持部１８が設けられる。撮像ユニット支持部１８には、複数の撮像ユニット移動機構６が取り付けられ、複数の撮像ユニット５は、複数の撮像ユニット移動機構６にそれぞれ支持される。図２の例では、各撮像ユニット移動機構６は、モータ６１と、ボールねじ６２と、ガイドレール（図示省略）とを有する。ボールねじ６２のねじ軸、および、ガイドレールは幅方向に延びており、ボールねじ６２のナットは、撮像ユニット５に固定される。モータ６１が駆動することにより、撮像ユニット５が幅方向に移動する。撮像ユニット移動機構６は、リニアモータ等、他の駆動源により実現されてもよい。

【0025】

各撮像ユニット５は、撮像部５１と、落射照明装置５２と、光学系５３と、リング照明装置５４とを備える。光学系５３は、例えば、ハーフミラーおよびレンズ等を有する。光学系５３は、基板９の上面９１に略垂直（すなわち、Ｚ方向に略平行）な光軸Ｊ１を有し、当該光軸Ｊ１に沿って上面９１からの光を撮像部５１に導く。撮像部５１は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像デバイスを有する。上面９１において光軸Ｊ１を中心とする所定範囲の領域は、撮像領域であり、撮像領域の像が光学系５３により撮像部５１の撮像面に形成される。これにより、撮像領域を示す撮像画像（のデータ）が取得される。

【0026】

落射照明装置５２は、光学系５３の鏡筒５３０に取り付けられ、照明光を出射する。当該照明光は、光学系５３により光軸Ｊ１に沿って上面９１に導かれる。落射照明装置５２からの照明光は、上面９１に対して略垂直に入射する。後述するように、撮像ユニット５では、落射照明装置５２またはリング照明装置５４のいずれかを利用しつつ、撮像部５１により撮像画像が取得される。落射照明装置５２を利用する場合には、既述のように、照明光が光軸Ｊ１に沿って撮像領域に対して略垂直に照射され、当該照明光の正反射光による撮像画像が取得される。以下の説明では、落射照明装置５２を利用した撮像領域の照明を「同軸落射照明」という。

【0027】

図３は、リング照明装置５４の断面図であり、光軸Ｊ１を含む面における断面を示す。図４は、リング照明装置５４の平面図であり、（＋Ｚ）側から（－Ｚ）方向を向いて見たリング照明装置５４を示す。図４では、後述の偏向部移動機構５８の図示を省略している。リング照明装置５４は、鏡筒５３０（図２参照）の下端部に取り付けられる。リング照明装置５４は、ケーシング５４０と、環状光源部５５と、偏向ユニット５６とを備える。ケーシング５４０は、上面部５４１と、外筒部５４２とを有する。上面部５４１は、光軸Ｊ１を中心とする円環状板部である。外筒部５４２は、光軸Ｊ１を中心とし、上面部５４１の外縁から（－Ｚ）方向に延びる。

【0028】

環状光源部５５は、複数の光源５５１を有する。各光源５５１は、例えば、ＬＥＤ等の発光素子を含む。複数の光源５５１は、光学系５３の光軸Ｊ１を中心として環状に配置され、外筒部５４２の下部に取り付けられる。詳細には、複数の光源５５１は、光軸Ｊ１を中心とする周方向に等角度間隔で配列される。また、複数（全て）の光源５５１の光軸が、上面９１上の光軸Ｊ１の位置近傍を通過するように、複数の光源５５１の出射方向が（－Ｚ）方向から光軸Ｊ１側に向かって傾斜する。これにより、複数の光源５５１のそれぞれからの光が、略一定の照明角度（以下、「第１照明角度」という。）で撮像領域に照射される。第１照明角度は、各光源５５１の光軸と光学系５３の光軸Ｊ１とがなす角度である。各光源５５１からの光は、上面９１上にておよそ集光する。なお、光源５５１の個数は、図４に示す個数より多くてもよく、少なくてもよい。

【0029】

偏向ユニット５６は、偏向部５７と、偏向部移動機構５８（図２参照）とを備える。偏向部５７は、複数の光学素子を有する。図３および図４に示す例では、当該複数の光学素子は、第１筒状反射体５７１と、第２筒状反射体５７２とを含む。第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２は、共に光学系５３の光軸Ｊ１を中心とする筒状である。すなわち、光軸Ｊ１は、第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２の中心軸である。図４のように光軸Ｊ１に沿って見た場合に、第１筒状反射体５７１は、第２筒状反射体５７２の内側に配置される。また、第２筒状反射体５７２の内径は、ケーシング５４０の外径よりも僅かに大きい。図３に示す状態では、光軸Ｊ１を中心とする径方向において、第２筒状反射体５７２の内周面が、ケーシング５４０の外周面に近接した状態で対向する。第２筒状反射体５７２は、ケーシング５４０の外部において環状光源部５５を囲む。また、第２筒状反射体５７２の下端が、ケーシング５４０の下端に近接する。第１筒状反射体５７１は、第２筒状反射体５７２の（＋Ｚ）側に配置される。また、第１筒状反射体５７１は、ケーシング５４０の内部に配置される。

【0030】

第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２は、例えば、金属により形成される。第１筒状反射体５７１の環状の外周面は、鏡面加工が施された反射面である。第２筒状反射体５７２の環状の内周面は、鏡面加工が施された反射面である。第１筒状反射体５７１の外周面、および、第２筒状反射体５７２の内周面に、金属膜等が蒸着されてもよい。図３の例では、第１筒状反射体５７１の外周面は、光軸Ｊ１を中心とする円錐台面であり、（＋Ｚ）側の端部の直径が（－Ｚ）側の端部の直径よりも小さい。第１筒状反射体５７１の外周面の法線は、径方向の外側かつ（＋Ｚ）側を向く。第２筒状反射体５７２の内周面は、光軸Ｊ１を中心とする円筒面である。第１筒状反射体５７１の内周面の法線は、径方向の内側を向き、光軸Ｊ１に略直交する。

【0031】

第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２は、例えば、複数の連結部５６１により互いに連結される。図３の例では、各連結部５６１は、Ｚ方向に延びる部位と、径方向に延びる部位とを有するＬ字状の部材である。各連結部５６１の一端は、第１筒状反射体５７１の（－Ｚ）側の端部に接続され、他端は第２筒状反射体５７２の（－Ｚ）側の端部に接続される。複数の連結部５６１は、周方向に等角度間隔で配置される。後述の偏向部５７の移動では、第１筒状反射体５７１と第２筒状反射体５７２とが一体的に移動する。

【0032】

偏向部移動機構５８は、例えば、ソレノイドを有し、図２に示すように、機構本体５８１と、可動軸（プランジャ）５８２とを有する。機構本体５８１は、ケーシング５４０の（－Ｙ）側の部位に固定される。可動軸５８２は、Ｚ方向に延びており、端部が第２筒状反射体５７２の外周面に固定される。偏向部移動機構５８により、偏向部５７が光軸Ｊ１に沿って移動する。具体的には、偏向部移動機構５８が可動軸５８２を引き込むことにより、図３に示すように、第２筒状反射体５７２が、ケーシング５４０の外周面に対向する位置に配置され、第１筒状反射体５７１がケーシング５４０の内部にて外筒部５４２と光軸Ｊ１との間に配置される。以下の説明では、図３に示す偏向部５７（第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２）の位置を「第１位置」という。第１位置は、複数の光源５５１からの光の経路外の位置であり、各光源５５１からの光は、偏向部５７のいずれの構成にも入射しない。

【0033】

また、偏向部移動機構５８が可動軸５８２を押し出すことにより、図５に示すように、第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２が、ケーシング５４０から基板９側に離れた位置に配置される。以下の説明では、図５に示す偏向部５７の位置を「第２位置」という。第２位置は、複数の光源５５１からの光の経路上の位置であり、偏向部５７が第２位置に配置された際に、各光源５５１からの光が複数の光学素子を順に経由する。詳細には、各光源５５１からの光は、第１筒状反射体５７１の外周面にて反射され、第２筒状反射体５７２の内周面に向かう。当該光は、第２筒状反射体５７２の内周面にて反射され、上面９１の撮像領域に向かう。これにより、複数の光源５５１のそれぞれからの光が、第１照明角度よりも大きい、略一定の照明角度（以下、「第２照明角度」という。）で撮像領域に照射される。第２照明角度は、各光源５５１の光軸に沿って出射され、偏向部５７を経由して上面９１に至る光線（主光線）と、光学系５３の光軸Ｊ１とがなす角度である。

【0034】

偏向部５７が第２位置に配置された際には、各光源５５１からの光は、第２筒状反射体５７２と基板９との間の経路上で集光した後、発散しつつ、撮像領域に照射される。各光源５５１から複数の光学素子（第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２）を経由して撮像領域に至る距離は、偏向部５７が第１位置に配置された際における、各光源５５１から撮像領域に至る距離よりも僅かに大きいのみである。したがって、偏向部５７が第２位置に配置された際に、各光源５５１からの光が撮像領域において大きく広がることはない。実際には、図４に示すように光軸Ｊ１に沿って見た場合、偏向部５７が第２位置に配置された状態では、第２筒状反射体５７２の内周面からの反射光は収束しつつ撮像領域に向かう（図４中の細い実線参照）。これに対し、偏向部５７が第１位置に配置された状態では、各光源５５１からの光は発散しつつ撮像領域に向かう（図４中の二点鎖線参照）。

【0035】

リング照明装置５４からの照明光（すなわち、複数の光源５５１から光の集合）を撮像領域に照射することにより、当該照明光の拡散反射光による撮像画像が撮像部５１により取得される。詳細には、偏向部５７を第１位置に配置することにより、照明光を第１照明角度で撮像領域に照射した状態（以下、「通常リング照明」という。）にて、撮像画像が取得される。また、偏向部５７を第２位置に配置することにより、照明光を第２照明角度で撮像領域に照射した状態（以下、「ローアングル照明」という。）にて、撮像画像が取得される。偏向部５７を第１位置および第２位置のいずれに配置する場合も、Ｚ方向における撮像部５１および光学系５３の位置は同じである。したがって、撮像ユニット５では、フォーカス調整機構等を設けることなく、通常リング照明での撮像、および、ローアングル照明での撮像が可能である。

【0036】

描画装置１によるパターンの描画では、まず、処理対象の基板９が、図１のステージ２１上に載置されて保持される。基板９の上面９１には複数のアライメントマーク（指定マーク）が形成されている。アライメントマークは、アライメント動作において参照すべき参照形状であり、基板９上に予め設けられている貫通孔や配線等の一部であってもよい。続いて、ステージ移動機構２２および複数の撮像ユニット移動機構６の駆動により、各撮像ユニット５の下方にアライメントマークが配置され、撮像部５１により、アライメントマークを撮像した撮像画像が取得される。

【0037】

撮像画像の取得の際には、アライメントマークの断面形状や、アライメントマークを覆うレジスト膜の種類等に応じて、上述の同軸落射照明、通常リング照明、および、ローアングル照明のいずれか１つの照明方法が、操作者により予め選択されている。事前準備として、同軸落射照明、通常リング照明、および、ローアングル照明を順に切り替えつつ、操作者が撮像部５１にて取得される画像を確認することにより、１つの照明方法が選択されてもよい。複数の撮像ユニット５では、選択された照明方法を用いて撮像画像が取得される。

【0038】

基板９の一例では、走査方向（Ｙ方向）における両端部のそれぞれに複数のアライメントマークが設けられ、ステージ移動機構２２が基板９を走査方向に移動することにより、基板９の両端部における複数のアライメントマークが複数の撮像部５１により順次撮像される。複数の撮像画像は、制御部４に入力される。制御部４では、複数の撮像画像から、ステージ２１上の基板９における複数のアライメントマークの重心位置が求められる。制御部４では、変形および位置ずれ（以下、単に「変形等」という。）が生じていない理想的な基板における複数のアライメントマークの重心位置も予め記憶されており、実際の基板９におけるアライメントマークの位置と比較される。これにより、パターンの描画時における基板９の変形等を示す情報が取得される。

【0039】

描画装置１では、基板９に描画すべきパターンを示す設計データから、複数の描画ヘッド３１の制御に用いられる描画データが生成されており、上記情報が示す基板９の変形等に合わせて描画データが補正される。そして、ステージ移動機構２２による基板９の移動に並行して、補正後の描画データに基づいて複数の描画ヘッド３１が制御部４により制御され、基板９に対するパターンの描画が実行される。

【0040】

ところで、アライメントマークの断面において側壁部がなだらかな形状である場合や、アライメントマークを覆うレジスト膜の種類等によっては、同軸落射照明や通常リング照明を用いて取得される撮像画像では、アライメントマークの外形が不明瞭となることがある。その結果、アライメントマークの重心位置を正確に求めることができず、変形等の情報を精度よく取得することができない。これに対し、ローアングル照明を利用することにより、上記の場合でも、アライメントマークのエッジでの拡散反射光を撮像部５１に導くことが可能となり、撮像画像においてアライメントマークの外形が明瞭となる。これにより、アライメントマークの重心位置を正確に求めて、変形等の情報を精度よく取得することができる。その結果、基板９の変形等に合わせてパターンを精度よく描画することが可能となる。

【0041】

上面９１において複数の個片領域が設定された基板９（いわゆる、多面付け基板）が、描画装置１における処理対象とされてもよい。この場合、例えば、各個片領域に対して複数のアライメントマークが設けられており、上記と同様にして、複数のアライメントマークを示す複数の撮像画像が取得される。これにより、各個片領域の変形等を示す情報が取得される。その後、個片領域の変形等に合わせて描画データが補正され、補正後の描画データに基づいて基板９に対するパターンの描画が実行される。

【0042】

以上に説明したように、リング照明装置５４は、環状光源部５５と、偏向ユニット５６とを備える。環状光源部５５は、環状に配置された複数の光源５５１を有し、複数の光源５５１のそれぞれからの光を第１照明角度で基板９上の撮像領域に照射する。偏向ユニット５６は、偏向部５７、および、偏向部５７を複数の光源５５１からの光の経路外の第１位置と、当該経路上の第２位置とに選択的に配置する偏向部移動機構５８を有し、偏向部５７を第２位置に配置した際に、複数の光源５５１のそれぞれからの光を第１照明角度とは異なる第２照明角度で撮像領域に導く。このように、リング照明装置５４では、偏向部５７を第１位置と第２位置とに選択的に配置することにより、撮像領域に対する照明角度を容易に変更することができる。また、簡単な構造の偏向部５７を設けることにより、リング照明装置５４の外形サイズが過度に大型化することを防止することができる。

【0043】

好ましくは、偏向部５７が、複数の光学素子（上記の例では、第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２）を有する。偏向部５７が第２位置に配置された際に、複数の光源５５１のそれぞれからの光が上記複数の光学素子を順に経由することにより撮像領域に導かれる。また、偏向部５７の第１位置への配置時と、第２位置への配置時とで、環状光源部５５と基板９との間の距離が一定である。これにより、（後述の図７のリング照明装置５４とは異なり）環状光源部５５を上下方向に移動させることなく、照明角度を変更することができる。

【0044】

好ましくは、上記複数の光学素子が、複数の光源５５１からの光を反射する環状の外周面を有する第１筒状反射体５７１と、第１筒状反射体５７１からの光を反射する環状の内周面を有する第２筒状反射体５７２とを含む。第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２は、同じ中心軸（上記の例では、光軸Ｊ１）を中心とする。これにより、高価な光学素子等を用いることなく、偏向ユニット５６を容易に、かつ、安価に実現することができる。

【0045】

好ましくは、偏向部移動機構５８が、偏向部５７を中心軸に沿って移動させ、偏向部５７が第１位置に配置された際に、第２筒状反射体５７２が、複数の光源５５１の周囲を囲む。このような構造により、第２筒状反射体５７２が最も基板９に近接する部材となるリング照明装置５４において、偏向部５７の第１位置への配置時、すなわち、偏向部５７の不使用時における、リング照明装置５４と基板９との間の距離（ワーキングディスタンス）を大きくすることができる。その結果、基板９の反りを低減するために、基板９の四辺をクランプするクランプ機構をステージ２１に設ける場合でも、当該クランプ機構との干渉を回避しつつローアングル照明を実現することが可能となる。なお、偏向部移動機構５８では、ソレノイド以外の駆動源（エアシリンダや、モータおよびボールねじの組合せ等）が用いられてもよい。撮像ユニット５の設計によっては、偏向部移動機構５８による偏向部５７の移動方向は、Ｚ方向以外であってもよい。

【0046】

好ましい描画装置１は、上記リング照明装置５４と、撮像部５１と、描画部３と、ステージ移動機構２２と、制御部４とを備える。撮像部５１は、リング照明装置５４からの光の撮像領域における反射光を受光することにより、基板９上の参照形状を示す撮像画像を取得する。描画部３は、基板９に対して変調された光を照射する。ステージ移動機構２２は、基板９を保持するステージ２１を、リング照明装置５４、撮像部５１および描画部３に対して相対的に、基板９に沿う走査方向に移動する。制御部４は、撮像画像に基づいて描画データを補正しつつ、補正後の描画データに基づいて描画部３を制御する。描画装置１では、リング照明装置５４を用いて好ましい撮像画像を取得することができ、基板９の変形等に合わせてパターンを精度よく描画することができる。

【0047】

好ましくは、リング照明装置５４および撮像部５１の組合せを撮像ユニット５として、複数の撮像ユニット５が、走査方向に垂直かつ基板９に沿う幅方向に配列される。また、上記描画装置１は、複数の撮像ユニット５を幅方向に移動する複数の撮像ユニット移動機構６をさらに備える。複数の撮像ユニット５のそれぞれにおいて、リング照明装置５４の偏向部移動機構５８および偏向部５７が走査方向に並ぶ。このように、複数の撮像ユニット５の配列方向とは異なる方向に偏向部移動機構５８および偏向部５７が並ぶことにより、複数の撮像ユニット５を幅方向に互いに近接して配置することができる。その結果、上述のように、各個片領域に対して複数のアライメントマークが設けられており、幅方向に並ぶ２つのアライメントマーク間の距離が小さい場合であっても、複数の撮像ユニット５を用いて当該２つのアライメントマークを同時に撮像することができる。

【0048】

図６は、リング照明装置５４の他の例を示す図であり、図３および図５と同様に、光軸Ｊ１を含む面における断面を示す。当該断面に注目する場合に、図６のリング照明装置５４では、第１筒状反射体５７１の外周面が、外側に向かって突出する凸面である。また、第２筒状反射体５７２の内周面が、外側に向かって窪む凹面である。リング照明装置５４では、各光源５５１からの光の経路上である第２位置に偏向部５７が配置された際に、各光源５５１から出射され、第１筒状反射体５７１の外周面、および、第２筒状反射体５７２の内周面を順に経由した光が、基板９上の撮像領域にておよそ集光する。換言すると、各光源５５１からの光が撮像領域にておよそ集光するように、第１筒状反射体５７１の外周面、および、第２筒状反射体５７２の内周面の曲率が決定されている。以上のように、図６のリング照明装置５４では、偏向部５７の第１位置への配置時と第２位置への配置時との双方において、各光源５５１からの光を撮像領域にておよそ集光させることができ、撮像領域に照射される光の強度を容易に高くすることができる。

【0049】

リング照明装置５４では、偏向部５７の第２位置への配置時に、各光源５５１からの光を撮像領域にておよそ集光させることが可能であるならば、光軸Ｊ１を含む断面に注目した場合に、第１筒状反射体５７１の外周面、および、第２筒状反射体５７２の内周面のそれぞれは、凸形状および凹形状のいずれであってもよい。また、第１筒状反射体５７１の外周面、および、第２筒状反射体５７２の内周面の一方が平坦であってもよい。以上のように、光軸Ｊ１を含む断面に注目した場合に、偏向部５７が含む複数の光学素子を経由した光が、撮像領域にておよそ集光するように、第１筒状反射体５７１の外周面、または／および、第２筒状反射体５７２の内周面が凸形状または凹形状であればよい。

【0050】

上記リング照明装置５４および描画装置１では様々な変形が可能である。

【0051】

リング照明装置５４の偏向部５７は、反射体以外の光学素子を含んでもよく、例えば、ドーナツ状のレンズ等が用いられてもよい。また、偏向部５７は、３以上の光学素子により構成されてもよく、１つの光学素子のみを含んでもよい。図７の例では、偏向部５７は、１つの筒状反射体５７４のみを有する。図７中に実線にて示すように、偏向部５７が第２位置に配置された際に、各光源５５１からの光は、筒状反射体５７４の内周面にて反射され、第２照明角度で上面９１の撮像領域に照射される。図７では、各光源５５１の光軸に沿って出射され、偏向部５７を経由して上面９１に至る光線（主光線）を破線にて示す。また、図７中に二点鎖線にて示すように、偏向部５７が第１位置に配置された際には、各光源５５１からの光は偏向部５７を経由することなく、第２照明角度とは異なる第１照明角度で撮像領域に照射される。

【0052】

実際には、図７のリング照明装置５４では、昇降機構５４３が設けられており、偏向部５７の第１位置への配置時と、第２位置への配置時とで、環状光源部５５と基板９との間の距離が変更される。これにより、偏向部５７の第１位置への配置時と第２位置への配置時との双方において、各光源５５１からの光を撮像領域に照射することが可能となる。なお、図７のリング照明装置５４を用いる場合、例えば、撮像ユニット５の光学系５３にフォーカス調整機構等を設けることにより、環状光源部５５と基板９との間の距離の変更前後において、撮像部５１の撮像面に撮像領域の像が形成可能である。

【0053】

環状光源部５５では、複数の光源５５１が矩形の環状に配列されてもよい。また、撮像ユニット５の設計によっては、第１筒状反射体５７１および第２筒状反射体５７２の中心軸と、光学系５３の光軸Ｊ１とが異なっていてもよい。

【0054】

ステージ移動機構２２は、リング照明装置５４、撮像部５１および描画部３に対してステージ２１を相対的に移動すればよく、位置が固定されたステージ２１に対してリング照明装置５４、撮像部５１および描画部３を移動するものであってもよい。

【0055】

上記実施の形態では、リング照明装置５４は、描画装置１に設けられるが、リング照明装置５４は、マスクを利用してパターンを露光する露光装置や、検査装置等において、基板９上の参照形状の撮像に用いられてもよい。また、リング照明装置５４は、基板９以外の対象物上の参照形状の撮像に用いられてもよい。

【0056】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0057】

１ 描画装置
３ 描画部
４ 制御部
５ 撮像ユニット
６ 撮像ユニット移動機構
９ 基板
２１ ステージ
２２ ステージ移動機構
５１ 撮像部
５４ リング照明装置
５５ 環状光源部
５６ 偏向ユニット
５７ 偏向部
５８ 偏向部移動機構
５５１ 光源
５７１ 第１筒状反射体
５７２ 第２筒状反射体
Ｊ１ 光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】