特開 2024-76649 位置検出装置、描画装置、位置検出方法およびプログラム

(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】P2024076649

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】位置検出装置、描画装置、位置検出方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20240530BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20240530BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00

G01B11/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188314

(22)【出願日】2022-11-25

(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】中井 浩平

(72)【発明者】

【氏名】坂本 道昭

(72)【発明者】

【氏名】田中 尚武

【テーマコード（参考）】

2F065

2H197

【Ｆターム（参考）】

2F065AA03

2F065AA12

2F065AA21

2F065BB02

2F065BB17

2F065CC01

2F065DD03

2F065DD06

2F065FF04

2F065JJ19

2F065JJ26

2F065PP12

2F065PP24

2F065QQ23

2F065QQ24

2F065QQ31

2F065QQ38

2F065RR08

2F065SS01

2H197AA28

2H197AA29

2H197CD02

2H197CD12

2H197DA03

2H197EA01

2H197EA11

2H197EA19

2H197EB16

2H197HA02

(57)【要約】

【課題】基板の位置を精度良く検出する。
【解決手段】位置検出装置の記憶部１１１は、テンプレート群を記憶する。当該テンプレート群は、上記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータから生成されたテンプレートである基準テンプレート、および、基準テンプレートに含まれるパターン要素の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含む。テンプレート選択部１１４は、撮像部３により取得された撮像画像に対して上記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいてテンプレート群から適用テンプレートを選択する。位置検出部１１５は、撮像画像に対する適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて基板の位置を検出する。これにより、基板の位置を精度良く検出することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の位置を検出する位置検出装置であって、
基板の上面上に予め設けられているパターンの一部を撮像する撮像部と、
前記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータから生成されたテンプレートである基準テンプレート、および、前記基準テンプレートに含まれるパターン要素の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を記憶する記憶部と、
前記撮像部により取得された撮像画像に対して前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいて前記テンプレート群から適用テンプレートを選択するテンプレート選択部と、
前記撮像画像に対する前記適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて前記基板の位置を検出する位置検出部と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の位置検出装置であって、
前記テンプレート選択部によるパターンマッチングは、前記適用テンプレートおよび前記撮像画像にそれぞれ含まれるパターン要素のエッジを用いて行われることを特徴とする位置検出装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の位置検出装置であって、
前記基準ＣＡＤデータから所定の大きさのテンプレート領域を選択してラスタライズすることにより前記基準テンプレートを生成するテンプレート生成部をさらに備えることを特徴とする位置検出装置。

【請求項4】

請求項３に記載の位置検出装置であって、
前記テンプレート生成部は、前記基準ＣＡＤデータの前記パターンの線幅がそれぞれ変更された複数のオフセットＣＡＤデータから前記テンプレート領域をそれぞれ選択してラスタライズすることにより前記複数のオフセットテンプレートを生成することを特徴とする位置検出装置。

【請求項5】

請求項１または２に記載の位置検出装置であって、
所定枚数の基板のそれぞれについて前記テンプレート選択部により選択された前記適用テンプレートの種類を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする位置検出装置。

【請求項6】

請求項１または２に記載の位置検出装置であって、
前記テンプレート選択部による前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて、新たなオフセットテンプレートを生成して前記テンプレート群に追加するテンプレート群変更部をさらに備えることを特徴とする位置検出装置。

【請求項7】

請求項１または２に記載の位置検出装置であって、
前記基板上には、前記位置検出部によるパターンマッチングがそれぞれ行われる複数のマッチング領域が設定されており、
前記複数のマッチング領域のうち一のマッチング領域におけるパターンマッチングに用いられるテンプレートは、前記複数のマッチング領域のうち前記一のマッチング領域以外の２つ以上のマッチング領域について前記テンプレート選択部によりそれぞれ選択された２つ以上の前記適用テンプレートに基づいて、前記一のマッチング領域に対応する前記テンプレート群から選択されることを特徴とする位置検出装置。

【請求項8】

請求項１または２に記載の位置検出装置であって、
前記基板の前記上面には、前記パターンの下側に位置する下層パターンが予め設けられており、
前記撮像部の焦点深度の範囲に、前記パターンは含まれ、前記下層パターンは含まれないことを特徴とする位置検出装置。

【請求項9】

基板に光を照射してパターンの描画を行う描画装置であって、
請求項１または２に記載の位置検出装置と、
前記基板を保持するステージと、
前記基板の前記上面に変調された光を照射する描画ヘッドと、
前記基板の前記上面に平行な走査方向に、前記ステージを前記描画ヘッドに対して相対的に移動する走査機構と、
前記位置検出装置により検出された前記基板の位置に基づいて前記描画ヘッドおよび前記走査機構を制御することにより、前記描画ヘッドに対して前記走査方向に相対移動する前記基板への描画を実行させる描画制御部と、
を備えることを特徴とする描画装置。

【請求項10】

基板の位置を検出する位置検出方法であって、
ａ）基板の上面上に予め設けられているパターンの一部を撮像する工程と、
ｂ）前記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータから生成されたテンプレートである基準テンプレート、および、前記基準テンプレートに含まれるパターン要素の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を準備する工程と、
ｃ）前記ａ）工程にて取得された撮像画像に対して前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいて前記テンプレート群から適用テンプレートを選択する工程と、
ｄ）前記撮像画像に対する前記適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて前記基板の位置を検出する工程と、
を備えることを特徴とする位置検出方法。

【請求項11】

基板の位置を検出するプログラムであって、
前記プログラムがコンピュータによって実行されることにより、
ａ）基板の上面上に予め設けられているパターンの一部を撮像する工程と、
ｂ）前記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータから生成されたテンプレートである基準テンプレート、および、前記基準テンプレートに含まれるパターン要素の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を準備する工程と、
ｃ）前記ａ）工程にて取得された撮像画像に対して前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいて前記テンプレート群から適用テンプレートを選択する工程と、
ｄ）前記撮像画像に対する前記適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて前記基板の位置を検出する工程と、
が行われることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板の位置を検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体基板、プリント基板、または、有機ＥＬ表示装置もしくは液晶表示装置用のガラス基板等（以下、「基板」という。）に形成された感光材料に光を照射することにより、パターンの描画が行われている。このような描画を行う描画装置では、基板上に設けられたアライメントマークの位置を検出してパターンの描画位置を自動的に調節するアライメント処理が行われている。

【0003】

近年、プリント基板に対する描画では、１枚の基板から採取できるピース数を増加させるために、アライメントマークを配置するためのスペースの削減が求められている。そこで、基板にアライメント専用のマークを設けることなく、基板上のパターンの一部をアライメントマークとして利用することが行われている。

【0004】

例えば、特許文献１の露光装置では、基板上のパターンを撮像して得られた画像内において、当該パターンの一部が、アライメント処理に利用される基準マークモデル（すなわち、テンプレート）として設定されて予め登録される。そして、露光すべき基板が露光装置に搬入されると、当該基板上のパターンの一部がカメラにより撮像され、得られた画像と上記基準マークモデルとのパターンマッチングが行われて当該基板のアライメント処理が行われる。

【0005】

一方、特許文献２では、走査電子顕微鏡におけるパターンの自動測長において、ＣＡＤデータから任意の領域のパターンデータを取り込み、当該パターンデータからパターン輪郭エッジデータを抽出してテンプレートエッジデータを生成する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３－１７１９８８号公報

【特許文献2】特開２０００－２３６００７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、基板上に実際に形成されているパターンの線幅は、当該パターンを形成する装置の特性等により、ＣＡＤデータにて指定されている線幅よりも太くなったり細くなったりすることがある。したがって、特許文献２のようにＣＡＤデータ通りのテンプレートを使用してテンプレートマッチングを行うと、テンプレートにおけるパターンの線幅と、基板上に予め設けられているパターンの線幅とが異なり、マッチングスコアが低くなって基板の位置検出精度が低くなるおそれがある。なお、マッチングスコアが低い場合、オペレータが、テンプレートにおけるパターンの線幅を少しずつ変更し、マッチングスコアがある程度高くなるまで試行錯誤を繰り返すことも考えられるが、当該作業には多大な時間が必要になる。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の位置を精度良く検出することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の態様１は、基板の位置を検出する位置検出装置であって、前記位置検出装置は、基板の上面上に予め設けられているパターンの一部を撮像する撮像部と、前記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータから生成されたテンプレートである基準テンプレート、および、前記基準テンプレートに含まれるパターン要素の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を記憶する記憶部と、前記撮像部により取得された撮像画像に対して前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいて前記テンプレート群から適用テンプレートを選択するテンプレート選択部と、前記撮像画像に対する前記適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて前記基板の位置を検出する位置検出部と、を備える。

【0010】

本発明の態様２は、態様１の位置検出装置であって、前記テンプレート選択部によるパターンマッチングは、前記適用テンプレートおよび前記撮像画像にそれぞれ含まれるパターン要素のエッジを用いて行われる。

【0011】

本発明の態様３は、態様１または２の位置検出装置であって、前記位置検出装置は、前記基準ＣＡＤデータから所定の大きさのテンプレート領域を選択してラスタライズすることにより前記基準テンプレートを生成するテンプレート生成部をさらに備える。

【0012】

本発明の態様４は、態様３の位置検出装置であって、前記テンプレート生成部は、前記基準ＣＡＤデータの前記パターンの線幅がそれぞれ変更された複数のオフセットＣＡＤデータから前記テンプレート領域をそれぞれ選択してラスタライズすることにより前記複数のオフセットテンプレートを生成する。

【0013】

本発明の態様５は、態様１または２（態様１ないし４のいずれか１つ、であってもよい。）の位置検出装置であって、前記位置検出装置は、所定枚数の基板のそれぞれについて前記テンプレート選択部により選択された前記適用テンプレートの種類を表示する表示部をさらに備える。

【0014】

本発明の態様６は、態様１または２（態様１ないし５のいずれか１つ、であってもよい。）の位置検出装置であって、前記位置検出装置は、前記テンプレート選択部による前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて、新たなオフセットテンプレートを生成して前記テンプレート群に追加するテンプレート群変更部をさらに備える。

【0015】

本発明の態様７は、態様１または２（態様１ないし６のいずれか１つ、であってもよい。）の位置検出装置であって、前記基板上には、前記位置検出部によるパターンマッチングがそれぞれ行われる複数のマッチング領域が設定されており、前記複数のマッチング領域のうち一のマッチング領域におけるパターンマッチングに用いられるテンプレートは、前記複数のマッチング領域のうち前記一のマッチング領域以外の２つ以上のマッチング領域について前記テンプレート選択部によりそれぞれ選択された２つ以上の前記適用テンプレートに基づいて、前記一のマッチング領域に対応する前記テンプレート群から選択される。

【0016】

本発明の態様８は、態様１または２（態様１ないし７のいずれか１つ、であってもよい。）の位置検出装置であって、前記基板の前記上面には、前記パターンの下側に位置する下層パターンが予め設けられており、前記撮像部の焦点深度の範囲に、前記パターンは含まれ、前記下層パターンは含まれない。

【0017】

本発明の態様９は、基板に光を照射してパターンの描画を行う描画装置であって、前記描画装置は、態様１または２（態様１ないし８のいずれか１つ、であってもよい。）の位置検出装置と、前記基板を保持するステージと、前記基板の前記上面に変調された光を照射する描画ヘッドと、前記基板の前記上面に平行な走査方向に、前記ステージを前記描画ヘッドに対して相対的に移動する走査機構と、前記位置検出装置により検出された前記基板の位置に基づいて前記描画ヘッドおよび前記走査機構を制御することにより、前記描画ヘッドに対して前記走査方向に相対移動する前記基板への描画を実行させる描画制御部と、を備える。

【0018】

本発明の態様１０は、基板の位置を検出する位置検出方法であって、前記位置検出方法は、ａ）基板の上面上に予め設けられているパターンの一部を撮像する工程と、ｂ）前記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータから生成されたテンプレートである基準テンプレート、および、前記基準テンプレートに含まれるパターン要素の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を準備する工程と、ｃ）前記ａ）工程にて取得された撮像画像に対して前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいて前記テンプレート群から適用テンプレートを選択する工程と、ｄ）前記撮像画像に対する前記適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて前記基板の位置を検出する工程と、を備える。

【0019】

本発明の態様１１は、基板の位置を検出するプログラムであって、前記プログラムがコンピュータによって実行されることにより、ａ）基板の上面上に予め設けられているパターンの一部を撮像する工程と、ｂ）前記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータから生成されたテンプレートである基準テンプレート、および、前記基準テンプレートに含まれるパターン要素の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を準備する工程と、ｃ）前記ａ）工程にて取得された撮像画像に対して前記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいて前記テンプレート群から適用テンプレートを選択する工程と、ｄ）前記撮像画像に対する前記適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて前記基板の位置を検出する工程と、が行われる。

【発明の効果】

【0020】

本発明では、基板の位置を精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一の実施の形態に係る描画装置を示す斜視図である。

【図2】コンピュータの構成を示す図である。

【図3】制御部の機能を示すブロック図である。

【図4】基準テンプレートの一例を示す図である。

【図5】オフセットテンプレートの一例を示す図である。

【図6】オフセットテンプレートの一例を示す図である。

【図7】基板へのパターン描画の流れの一例を示す図である。

【図8】制御部の機能を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、本発明の一の実施の形態に係る描画装置１を示す斜視図である。描画装置１は、空間変調された略ビーム状の光を基板９上の感光材料に照射し、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。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している。図１に示す例では、Ｘ方向およびＹ方向は互いに垂直な水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。他の図においても同様である。

【0023】

基板９は、例えば、平面視において略矩形状の板状部材である。基板９は、例えば、多層プリント配線基板（以下、単に「プリント基板」と呼ぶ。）である。本実施の形態では、基板９の上面９１には、銅（Ｃｕ）等により形成された回路パターンが予め形成されており、当該回路パターン上に感光材料により形成されたレジスト膜が設けられている。そして、描画装置１において、基板９の当該レジスト膜にソルダパターンが描画（すなわち、形成）される。当該ソルダパターンは、上述の回路パターン上に、当該回路パターンに合わせて描画される。なお、基板９には、後述する位置検出処理（すなわち、アライメント処理）専用のアライメントマークは設けられていない。

【0024】

以下の説明では、基板９の上面９１上に予め形成されているパターン（すなわち、回路パターン）を「第１パターン」とも呼ぶ。また、描画装置１において基板９の上面９１上に描画される予定のパターン（すなわち、ソルダパターン）を「第２パターン」とも呼ぶ。なお、基板９の種類および形状等は様々に変更されてよい。また、描画装置１により基板９に描画されるパターンもソルダパターンには限定されず、様々に変更されてよい。

【0025】

図１に示すように、描画装置１は、ステージ２１と、ステージ移動機構２２と、撮像部３と、描画部４と、コンピュータ１００とを備える。ステージ２１は、撮像部３および描画部４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基板保持部である。ステージ２１は、例えば、基板９の下面を吸着して保持するバキュームチャックである。ステージ２１は、バキュームチャック以外の構造を有していてもよく、例えば、メカニカルチャックであってもよい。ステージ２１上に載置された基板９の上面９１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。

【0026】

ステージ移動機構２２は、ステージ２１を撮像部３および描画部４に対して水平方向（すなわち、基板９の上面９１に略平行な方向）に相対的に移動する移動機構である。ステージ移動機構２２は、第１移動機構２３と、第２移動機構２４とを備える。第２移動機構２４は、ステージ２１をガイドレールに沿ってＸ方向に直線移動する。第１移動機構２３は、ステージ２１を第２移動機構２４と共にガイドレールに沿ってＹ方向に直線移動する。第１移動機構２３および第２移動機構２４の駆動源は、例えば、リニアサーボモータ、または、ボールネジにモータが取り付けられたものである。第１移動機構２３および第２移動機構２４の構造は、様々に変更されてよい。

【0027】

描画装置１では、Ｚ方向に延びる回転軸を中心としてステージ２１を回転するステージ回転機構が設けられてもよい。また、ステージ２１をＺ方向に移動するステージ昇降機構が描画装置１に設けられてもよい。ステージ回転機構として、例えば、サーボモータが利用可能である。ステージ昇降機構として、例えば、リニアサーボモータが利用可能である。ステージ回転機構およびステージ昇降機構の構造は、様々に変更されてよい。

【0028】

撮像部３は、Ｘ方向に配列される複数（図１に示す例では、２つ）の撮像ヘッド３１を備える。各撮像ヘッド３１は、ステージ２１およびステージ移動機構２２を跨いで設けられる門形のヘッド支持部３０により、ステージ２１およびステージ移動機構２２の上方にて支持される。２つの撮像ヘッド３１のうち、一方の撮像ヘッド３１はヘッド支持部３０に固定されており、他方の撮像ヘッド３１はヘッド支持部３０上においてＸ方向に移動可能である。これにより、２つの撮像ヘッド３１間のＸ方向の距離を変更することができる。なお、撮像部３の撮像ヘッド３１の数は、１であってもよく、３以上であってもよい。

【0029】

各撮像ヘッド３１は、図示省略の撮像センサおよび光学系を備えるカメラである。各撮像ヘッド３１は、例えば、２次元の画像を取得するエリアカメラである。撮像センサは、例えば、マトリクス状に配列された複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を備える。各撮像ヘッド３１では、図示省略の光源から基板９の上面９１へと導かれた照明光（例えば、赤外線）の反射光が、光学系を介して撮像センサへと導かれる。撮像センサは、基板９の上面９１からの反射光を受光し、略矩形状の撮像領域の画像を取得する。上記光源としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の様々な光源が利用可能である。なお、各撮像ヘッド３１は、ラインカメラ等、他の種類のカメラであってもよい。

【0030】

描画部４は、Ｘ方向および／またはＹ方向に配列される複数の描画ヘッド４１を備える。図１に示す例では、６つの描画ヘッド４１がＸ方向に略直線状に配列される。各描画ヘッド４１は、ステージ２１およびステージ移動機構２２を跨いで設けられる門形のヘッド支持部４０により、ステージ２１およびステージ移動機構２２の上方にて支持される。ヘッド支持部４０は、撮像部３のヘッド支持部３０よりも（＋Ｙ）側に配置されている。なお、描画部４の描画ヘッド４１の数は適宜変更されてよい。例えば、描画ヘッド４１の数は１つであってもよく、２つ以上であってもよい。

【0031】

各描画ヘッド４１は、図示省略の光源、光学系および空間光変調素子を備える。空間光変調素子としては、ＤＭＤ（Digital Micro Mirror Device）やＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーチング・ライト・バルブ）（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）等の様々な素子が利用可能である。光源としては、ＬＤ（Laser Diode）等の様々な光源が利用可能である。複数の描画ヘッド４１は、略同じ構造を有する。

【0032】

描画装置１では、描画部４の複数の描画ヘッド４１から変調された（すなわち、空間光変調された）光を基板９の上面９１上に照射しつつ、ステージ移動機構２２により基板９をＹ方向に移動する。これにより、複数の描画ヘッド４１からの光の照射領域が基板９上にてＹ方向に走査され、基板９に対するパターンの描画が行われる。以下の説明では、Ｙ方向を「走査方向」とも呼び、Ｘ方向を「幅方向」とも呼ぶ。ステージ移動機構２２は、各描画ヘッド４１からの光の照射領域を基板９上にて走査方向に移動する走査機構である。

【0033】

描画装置１では、基板９に対する描画は、いわゆるシングルパス（ワンパス）方式で行われる。具体的には、ステージ移動機構２２により、ステージ２１が複数の描画ヘッド４１に対してＹ方向に相対移動され、複数の描画ヘッド４１からの光の照射領域が、基板９の上面９１上にてＹ方向（すなわち、走査方向）に１回のみ走査される。これにより、基板９に対する描画が完了する。なお、描画装置１では、ステージ２１のＹ方向への移動とＸ方向へのステップ移動とが繰り返されるマルチパス方式により、基板９に対する描画が行われてもよい。描画装置１においてマルチパス方式の描画が行われる場合、Ｙ方向は主走査方向であり、Ｘ方向は副走査方向である。また、ステージ移動機構２２の第１移動機構２３は、ステージ２１を主走査方向に移動させる主走査機構であり、第２移動機構２４は、ステージ２１を副走査方向に移動させる副走査機構である。

【0034】

図２は、コンピュータ１００の構成を示す図である。コンピュータ１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、入出力部１０３と、バス１０４とを備える通常のコンピュータである。バス１０４は、プロセッサ１０１、メモリ１０２および入出力部１０３を接続する信号回路である。メモリ１０２は、各種情報を記憶する。メモリ１０２は、例えば、記憶媒体７１に予め記憶されているプログラム１０９を読み出して記憶する。記憶媒体７１は、例えば、ＵＳＢメモリやＣＤ－ＲＯＭである。

【0035】

プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されるプログラム１０９等に従って、メモリ１０２等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値計算や画像処理）を実行する。入出力部１０３は、操作者からの入力を受け付けるキーボード１０５およびマウス１０６、並びに、プロセッサ１０１からの出力等を表示するディスプレイ１０７を備える。

【0036】

描画装置１では、コンピュータ１００によってプログラム１０９が実行されることにより、図３に示す制御部１０の各機能が実現される。制御部１０は、描画装置１の一部である。図３は、制御部１０の機能を示すブロック図である。図３では、制御部１０以外の構成も併せて示す。

【0037】

図３に示す制御部１０は、ステージ移動機構２２、撮像部３および描画部４等を制御する。制御部１０は、記憶部１１１と、撮像制御部１１２と、テンプレート生成部１１３と、テンプレート選択部１１４と、位置検出部１１５と、データ生成部１１６と、描画制御部１１７とを備える。記憶部１１１は、主にメモリ１０２により実現され、描画装置１におけるパターンの描画に関する各種情報を予め記憶する。記憶部１１１に記憶されている情報には、例えば、基板９に描画される予定の第２パターンのＣＡＤデータであるパターンＣＡＤデータ（以下、「第２ＣＡＤデータ」とも呼ぶ。）、および、後述する基板９のアライメント処理に使用されるテンプレート等が含まれる。

【0038】

撮像制御部１１２、テンプレート生成部１１３、テンプレート選択部１１４、位置検出部１１５、データ生成部１１６および描画制御部１１７は、主にプロセッサ１０１により実現される。撮像制御部１１２は、ステージ移動機構２２を制御することによりステージ２１を移動させ、撮像部３を制御することにより基板９の上面９１の一部を撮像させて、上記第１パターンの一部の画像（以下、「撮像画像」とも呼ぶ。）を取得させる。当該撮像画像は、例えばグレースケールの画像であり、後述するように、基板９のアライメント処理の際に利用される。当該撮像画像は、撮像部３から記憶部１１１へと送られて、記憶部１１１に格納される。

【0039】

テンプレート生成部１１３は、第１パターンのＣＡＤデータであるパターンＣＡＤデータ（以下、「第１ＣＡＤデータ」とも呼ぶ。）等に基づいて、基板９のアライメント処理の際に用いられる複数のテンプレートを生成する。記憶部１１１では、当該複数のテンプレートから選択された２つ以上のテンプレートが、パターンマッチングに利用されるテンプレート群として記憶される。テンプレート選択部１１４は、当該テンプレート群から、上記撮像画像に対するパターンマッチングに適した一のテンプレートである適用テンプレートを選択する。位置検出部１１５は、上記撮像画像に対して当該適用テンプレートを用いたパターンマッチングを行うことにより、ステージ２１上における基板９の位置（すなわち、描画部４に対する基板９の相対位置）を検出する。

【0040】

描画装置１では、位置検出部１１５、テンプレート選択部１１４、テンプレート生成部１１３、記憶部１１１および撮像部３等により、基板９の位置を検出する位置検出装置６が構成される。図３では、位置検出装置６に含まれる構成を二点鎖線にて囲む。位置検出装置６は、描画装置１の一部であり、上記構成以外の構成を含んでいてもよい。例えば、ステージ２１、ステージ移動機構２２および撮像制御部１１２等が位置検出装置６に含まれてもよい。また、テンプレート選択部１１４により選択された適用テンプレートの種類等が、図２に示すディスプレイ１０７に表示される場合、表示部であるディスプレイ１０７も位置検出装置６に含まれてもよい。

【0041】

データ生成部１１６は、上述の第２ＣＡＤデータをラスタライズして、ラスタデータである描画データ（以下、「第２描画データ」とも呼ぶ。）を生成する。第２描画データは、例えば、ランレングスデータである。描画制御部１１７は、データ生成部１１６により生成された第２描画データ、および、位置検出部１１５により検出された基板９の位置等に基づいて、描画部４およびステージ移動機構２２等を制御することにより、基板９上の描画位置を調節しつつ、描画部４に基板９に対する第２パターンの描画を実行させる。

【0042】

なお、制御部１０は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）や回路基板等でにより実現されてもよく、これらと１つ以上のコンピュータとの組み合わせにより実現されてもよい。

【0043】

図４は、テンプレートの一例を示す図である。図４に示すテンプレート８１は、テンプレート生成部１１３によって第１ＣＡＤデータから生成されたものである。具体的には、テンプレート生成部１１３は、第１ＣＡＤデータから所定の大きさのテンプレート領域を選択し、当該テンプレート領域をラスタライズすることにより、テンプレート８１を生成する。上記テンプレート領域は、第１ＣＡＤデータが示す第１パターンの一部である比較的小さい略矩形状の領域である。第１パターンは、複数のパターン要素を含み、テンプレート領域には、当該複数のパターン要素のうち、１つ以上のパターン要素の少なくとも一部が含まれる。なお、テンプレート領域は、撮像部３の各撮像ヘッド３１（図１参照）の視野よりも小さい領域である。

【0044】

図４に示す例では、テンプレート８１は、第１パターンに含まれる一のパターン要素９３の一部である略直線状の部位を含む。図４に例示するパターン要素９３は、図中の上下方向に略平行に延びており、パターン要素９３の長手方向に垂直な左右方向の幅（すなわち、線幅）Ｂ１は、当該長手方向の全長に亘って略一定である。図４では、パターン要素９３に平行斜線を付し、パターン要素９３のエッジ（すなわち、パターン要素９３と背景領域９６との境界）を太線にて示す。図５および図６においても同様である。実際のテンプレート８１では、図４に例示するパターン要素９３よりも複雑な形状を有する１つ以上のパターン要素の少なくとも一部が含まれる。

【0045】

第１ＣＡＤデータでは、第１パターンに含まれる各パターン要素が、設計図面等にて指定されている形状と同じ形状にて定義されている。したがって、第１ＣＡＤデータでは、各パターン要素の線幅は、設計通りの線幅（すなわち、設計図面等にて指定されている線幅）である。また、第１ＣＡＤデータから生成されたテンプレート８１においても、テンプレート８１に含まれるパターン要素９３の線幅は、設計図面等にて指定されている線幅と同じである。以下の説明では、テンプレート８１を「基準テンプレート８１」とも呼ぶ。また、第１ＣＡＤデータを「基準ＣＡＤデータ」とも呼ぶ。

【0046】

図５および図６はそれぞれ、図４に示す基準テンプレート８１に含まれるパターン要素９３の線幅を変更したテンプレート８２ａ，８２ｂを示す図である。以下の説明では、テンプレート８２ａ，８２ｂをそれぞれ、「オフセットテンプレート８２ａ」および「オフセットテンプレート８２ｂ」とも呼ぶ。図５に例示するオフセットテンプレート８２ａでは、パターン要素９３ａの線幅が、基準テンプレート８１のパターン要素９３の線幅よりも小さくなっている。また、図６に例示するオフセットテンプレート８２ｂでは、パターン要素９３ｂの線幅が、基準テンプレート８１のパターン要素９３の線幅よりも大きくなっている。パターン要素９３とパターン要素９３ａとの線幅の差は、パターン要素９３とパターン要素９３ｂとの線幅の差と同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0047】

オフセットテンプレート８２ａ，８２ｂは、図３に示すテンプレート生成部１１３により生成される。具体的には、テンプレート生成部１１３は、第１ＣＡＤデータ（すなわち、基準ＣＡＤデータ）の第１パターンの線幅を所定の規則に従って小さくしたオフセットＣＡＤデータを生成する。当該オフセットＣＡＤデータでは、たとえば、第１パターンに含まれる各パターン要素の線幅が、基準ＣＡＤデータよりも所定値（例えば、５μｍ）だけ小さくされている。そして、当該オフセットＣＡＤデータにおいて、上述のテンプレート領域に対応する領域（すなわち、上述のテンプレート領域と同じ位置に位置する同じ大きさの領域であり、以下、単に「テンプレート領域」とも呼ぶ。）が、テンプレート生成部１１３によって選択されてラスタライズされることにより、オフセットテンプレート８２ａが生成される。

【0048】

また、テンプレート生成部１１３は、第１ＣＡＤデータ（すなわち、基準ＣＡＤデータ）の第１パターンの線幅を所定の規則に従って大きくしたオフセットＣＡＤデータを生成する。当該オフセットＣＡＤデータでは、たとえば、第１パターンに含まれる各パターン要素の線幅が、基準ＣＡＤデータよりも所定値（例えば、５μｍ）だけ大きくされている。そして、当該オフセットＣＡＤデータにおいて、上述のテンプレート領域に対応する領域が、テンプレート生成部１１３によって選択されてラスタライズされることにより、オフセットテンプレート８２ｂが生成される。

【0049】

テンプレート生成部１１３では、３つ以上のオフセットテンプレートが生成されてもよい。例えば、上述のオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂに加えて、オフセットテンプレート８２ａよりもパターン要素の線幅が小さいオフセットテンプレート、および、オフセットテンプレート８２ｂよりパターン要素の線幅が大きいオフセットテンプレートが、テンプレート生成部１１３にて生成されてもよい。

【0050】

また、テンプレート生成部１１３で生成される複数のオフセットテンプレートは、オフセットテンプレート８２ａのように、基準テンプレート８１よりもパターン要素の線幅が小さいもののみであってもよい。あるいは、テンプレート生成部１１３で生成される複数のオフセットテンプレートは、オフセットテンプレート８２ｂのように、基準テンプレート８１よりもパターン要素の線幅が大きいもののみであってもよい。なお、テンプレート生成部１１３で生成される各オフセットテンプレートは、基準テンプレート８１から線幅のみが変更されたものであり、基準テンプレート８１を回転させたり歪ませたりするような線幅変更以外の変形は含んでいない。

【0051】

テンプレート生成部１１３にて生成された基準テンプレート８１、および、複数のオフセットテンプレート（本実施の形態では、オフセットテンプレート８２ａ，８２ｂ）は、記憶部１１１に格納される。また、記憶部１１１では、基準テンプレート８１および複数のオフセットテンプレートのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレートの集合が選択され、パターンマッチングに利用されるテンプレート群として記憶される。

【0052】

当該テンプレート群は、テンプレート生成部１１３にて生成された全てのテンプレート（すなわち、基準テンプレート８１および複数のオフセットテンプレート）を含んでいてもよく、テンプレート生成部１１３にて生成された全テンプレートのうち一部のみを含んでいてもよい。当該テンプレート群は、基準テンプレート８１を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。すなわち、テンプレート群は、基準テンプレート８１と、複数のオフセットテンプレートのうち１つ以上のオフセットテンプレートと、を含んでいてもよい。あるいは、テンプレート群は、基準テンプレート８１を含まず、複数のオフセットテンプレートのうち２つ以上のオフセットテンプレートを含んでいてもよい。

【0053】

次に、描画装置１による基板９へのパターン描画の流れの一例について、図７を参照しつつ説明する。基板９に対する描画の際には、まず、テンプレート生成部１１３において、上述のテンプレート領域に対応する基準テンプレート８１およびオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂ（図４－６参照）が生成され、記憶部１１１に記憶される（ステップＳ１１）。

【0054】

記憶部１１１では、基準テンプレート８１およびオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂのうち、２つ以上のテンプレートが選択され、当該２つ以上のテンプレートを含む上記テンプレート群が記憶されることにより準備される（ステップＳ１２）。本実施の形態では、当該テンプレート群は、基準テンプレート８１、および、オフセットテンプレート８２ａ，８２ｂの３つのテンプレートにより構成される。換言すれば、テンプレート群は、テンプレート生成部１１３にて生成された全てのテンプレートを含む。ステップＳ１１～Ｓ１２では、第１パターン上において互いに位置が異なる複数のテンプレート領域のそれぞれについて、基準テンプレート８１およびオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂが生成され、複数のテンプレート領域にそれぞれ対応する複数のテンプレート群が記憶部１１１に記憶される。

【0055】

続いて、基板９が図１に示す描画装置１に搬入され、ステージ２１により保持される。ステージ２１は、撮像部３および描画部４よりも（－Ｙ）側の搬出入位置に位置している。ステージ２１上に保持された基板９の上面９１上には、上述の第１パターンが予め設けられている。

【0056】

次に、ステージ移動機構２２により、基板９がステージ２１と共に（＋Ｙ）方向へと移動され、撮像部３の下方に位置する。そして、撮像制御部１１２（図３参照）により撮像部３およびステージ移動機構２２が制御されることにより、基板９上において複数のテンプレート領域にそれぞれ対応する複数の撮像領域が撮像され、それぞれが第１パターンの一部を含む複数の撮像画像が取得される（ステップＳ１３）。上述の撮像領域は、後述するように、位置検出部１１５によるパターンマッチングが行われる領域であり、以下、「マッチング領域」とも呼ぶ。

【0057】

上記複数の撮像領域はそれぞれ、基板９がステージ２１上の設計位置に正確に保持された状態において、対応するテンプレート領域を略中心とする略矩形状の領域である。上記複数の撮像領域の形状および大きさは、互いに同じである。当該撮像領域は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ平行な一対の辺を有し、Ｘ方向およびＹ方向の双方において、対応するテンプレート領域よりも大きい。したがって、ステージ２１上における基板９の位置が設計位置から多少ずれていたとしても、テンプレート領域に含まれるパターン要素９３は撮像画像内に含まれる。ステップＳ１３にて取得された撮像画像は、記憶部１１１に格納される。なお、ステップＳ１３は、ステップＳ１１～Ｓ１２よりも前に行われてもよく、ステップＳ１１～Ｓ１２と並行して行われてもよい。

【0058】

ステップＳ１３にて撮像が行われる基板９の上面９１には、第１パターンの下側（すなわち、第１パターンが設けられている層の（－Ｚ）側の層）に、他のパターンが予め設けられている場合がある。仮に、第１パターンの下側に位置する当該他のパターン（以下、「下層パターン」とも呼ぶ。）が上述の撮像画像に含まれると、後述するパターンマッチングにおいて、下層パターンが第１パターンと誤認される可能性がある。そこで、描画装置１では、撮像部３の各撮像ヘッド３１の焦点深度の範囲に、第１パターンは含まれ、下層パターンは含まれないように、各撮像ヘッド３１の上下方向の位置が調節される。これにより、ステップＳ１３にて取得された撮像画像に下層パターンが含まれることを抑制または防止することができる。

【0059】

ステップＳ１３が終了すると、テンプレート選択部１１４（図３参照）により、各撮像画像に対して、各撮像画像に対応する上述のテンプレート群を用いたパターンマッチングが行われて適用テンプレートが選択される（ステップＳ１４）。具体的には、まず、一の撮像画像が選択され、当該一の撮像画像に対応するテンプレート群が記憶部１１１から読み出される。続いて、当該テンプレート群に含まれる複数のテンプレートのそれぞれについて、当該一の撮像画像に対するパターンマッチングが行われ、各テンプレートを用いた際のマッチングスコアが取得される。そして、各テンプレートに対応するマッチングスコアに基づいて、テンプレート群からパターンマッチングに適した一のテンプレートが選択され、当該一のテンプレートが基板９の位置検出に適用される「適用テンプレート」として設定される。ステップＳ１４では、複数の撮像領域のそれぞれについて、上記と同様に、対応するテンプレート群から適用テンプレートが選択される。

【0060】

ステップＳ１４におけるパターンマッチングは、公知の様々なパターンマッチング法（例えば、幾何学形状パターンマッチングや正規化相関サーチ等）により行われてよい。本実施の形態では、ステップＳ１４におけるパターンマッチングは、各テンプレートおよび撮像画像にそれぞれ含まれるパターン要素のエッジを用いて行われる。また、適用テンプレートの選択では、テンプレート群に含まれる各テンプレートのマッチングスコアを比較し、マッチングスコアが最大のもの（すなわち、撮像画像とのマッチングの程度がもっと高いもの）が適用テンプレートとされる。

【0061】

なお、ステップＳ１４では、必ずしもマッチングスコアが最大のテンプレートが適用テンプレートとされる必要はなく、他のテンプレートが適用テンプレートとされてもよい。例えば、オフセットテンプレート８２ａを用いた際のマッチングスコアが最大であり、基準テンプレート８１を用いた際のマッチングスコアが、オフセットテンプレート８２ａのマッチングスコアよりも少しだけ小さい場合、基準テンプレート８１が適用テンプレートとして選択されてもよい。あるいは、マッチングスコアが所定の閾値よりも大きい複数のテンプレートから、任意の一のテンプレートが選択されてもよい。

【0062】

ステップＳ１４が終了すると、位置検出部１１５（図３参照）により、各撮像画像に対する適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて、基板９の位置が検出される（ステップＳ１５）。具体的には、各撮像画像におけるテンプレートと同じパターン要素の位置、および、各撮像画像を取得した際の基板９と撮像部３との相対位置等に基づいて、ステージ２１上における基板９の位置が検出される。ステップＳ１５では、適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果として、例えば、ステップＳ１４にて行われた各テンプレートによるパターンマッチングのうち、最終的に適用テンプレートとなったテンプレートによるパターンマッチングの結果が流用される。あるいは、各撮像画像に対して、各撮像画像に対応する適用テンプレートを用いたパターンマッチングが改めて行われ、当該パターンマッチングの結果が使用されてもよい。

【0063】

ステップＳ１５においてパターンマッチングが行われる場合、当該パターンマッチングは公知の様々なパターンマッチング法（例えば、幾何学形状パターンマッチングや正規化相関サーチ等）により行われてよい。例えば、ステップＳ１５におけるパターンマッチングは、ステップＳ１４と同様に、各テンプレートおよび撮像画像にそれぞれ含まれるパターン要素のエッジを用いて行われる。また、ステップＳ１５における複数の撮像画像に対するパターンマッチングは、ステップＳ１４における複数の撮像画像に対する適用テンプレートの選択と並行して行われてもよい。例えば、一の撮像画像に対応する適用テンプレートの選択は、適用テンプレートが選択済みである他の撮像画像に対するパターンマッチングと並行して行われてもよい。

【0064】

ステップＳ１５において位置検出部１１５により検出される基板９の位置とは、ステージ２１上における基板９のＸ方向およびＹ方向における座標、基板９の向き、並びに、基板９の歪み等による変形を示す情報を含む。また、基板９の変形を示す情報とは、変形している基板９の形状等の情報である。上述のように、描画装置１では、パターンマッチングに適した適用テンプレートがテンプレート群から選択され、当該適用テンプレートを用いて基板９のアライメント処理が行われる。したがって、ステージ２１上における基板９の位置を精度良く検出することができる。

【0065】

ステップＳ１５が終了すると、データ生成部１１６（図３参照）により、記憶部１１１から第２ＣＡＤデータが読み出され、第２ＣＡＤデータのラスタライズが行われて第２描画データが生成される（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１６は、ステップＳ１５と並行して行われてもよく、ステップＳ１５よりも前に行われてもよい。ステップＳ１６がステップＳ１５よりも前に行われる場合、例えば、ステップＳ１６は、ステップＳ１１～Ｓ１４のいずれかと並行して行われてもよく、ステップＳ１１～Ｓ１４のいずれか２つのステップの間に行われてもよく、ステップＳ１１よりも前に行われてもよい。

【0066】

第２描画データが生成されると、第２描画データおよびステップＳ１５にて検出された基板９の位置に基づいて、描画部４およびステージ移動機構２２が描画制御部１１７（図３参照）によって制御される。これにより、描画部４の描画ヘッド４１に対してＹ方向に相対移動される基板９に向けて、上述の変調された光が照射され、基板９の上面９１上に第２パターンが描画される（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、ステップＳ１５にて検出された基板９の位置に基づいて、描画部４から基板９へと照射される光ビームの変調間隔および変調タイミング、並びに、基板９上における光ビームの走査位置等が、描画部４およびステージ移動機構２２において既知の補正方法にて機械的に自動補正される。これにより、第１パターン上に第２パターンを位置精度良く描画することができる。

【0067】

第２パターンの描画が終了した基板９は、描画装置１から搬出される。そして、第１パターンが予め設けられている新たな基板９が描画装置１に搬入され、上述のステップＳ１１～Ｓ１７が行われることにより、当該第１パターン上に第２パターンが描画される。

【0068】

描画装置１では、所定枚数（例えば、１ロット）の複数の基板９に対して第２パターンの描画が行われた後、各基板９の複数の撮像画像に対してそれぞれ選択された適用テンプレートの種類が、ディスプレイ１０７に表示される。具体的には、基板９上に設定された複数の撮像領域（すなわち、複数のマッチング領域）のそれぞれについて、各基板９への第２パターンの描画の際にステップＳ１４にて選択された適用テンプレートの種類（例えば、基準テンプレート８１およびオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂのうち選択された１つのテンプレートを示す名称や記号）が、撮像領域毎および基板９毎にディスプレイ１０７上に一覧表示される。オペレータは、ディスプレイ１０７の上記表示を様々な用途に活用することができる。

【0069】

以上に説明したように、基板９の位置を検出する位置検出装置６は、撮像部３と、記憶部１１１と、テンプレート選択部１１４と、位置検出部１１５とを備える。撮像部３は、基板９の上面９１上に予め設けられているパターン（上記例では、第１パターン）の一部を撮像する。記憶部１１１は、テンプレート群を記憶する。当該テンプレート群は、上記パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータ（上記例では、第１ＣＡＤデータ）から生成されたテンプレートである基準テンプレート８１、および、基準テンプレート８１に含まれるパターン要素９３の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂのうち、２つ以上のテンプレートを含む。テンプレート選択部１１４は、撮像部３により取得された撮像画像に対して上記テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいてテンプレート群から適用テンプレートを選択する。位置検出部１１５は、撮像画像に対する適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて基板９の位置を検出する。

【0070】

位置検出装置６では、上述のように、パターンの線幅を異ならせた複数のテンプレートから、パターンマッチングに適した適用テンプレートを選択することにより、基板９上に設けられたパターンの線幅の設計値からのずれや、撮像画像から取得されるパターンの線幅の設計値からのずれ等が存在する場合であっても、基板９の位置を精度良く検出することができる。

【0071】

上述のように、テンプレート選択部１１４によるパターンマッチングは、適用テンプレートおよび撮像画像にそれぞれ含まれるパターン要素のエッジを用いて行われることが好ましい。これにより、ステップＳ１４におけるパターンマッチングを容易に行うことができ、基板９の位置を容易に検出することができる。また、パターン要素のエッジを用いたパターンマッチングでは、テンプレートの線幅が基板上の実際の線幅と異なると、マッチングスコアが比較的大きく低下し、基板９の位置検出精度も低下する。これに対し、上述の位置検出装置６では、パターンマッチングに適した線幅の適用テンプレートを使用してパターンマッチングを行うため、パターン要素のエッジを用いたパターンマッチングにおいても、基板９の位置を精度良く検出することができる。ステップＳ１５においてパターンマッチングを行う場合についても同様である。

【0072】

上述のように、位置検出装置６は、上記基準ＣＡＤデータから所定の大きさのテンプレート領域を選択してラスタライズすることにより基準テンプレート８１を生成するテンプレート生成部１１３をさらに備えることが好ましい。これにより、位置検出装置６において基準テンプレート８１の生成も行うことができるため、基板９の位置検出に係る作業を位置検出装置６にてまとめて行うことができる。その結果、基板９の位置検出に係る作業を簡素化することができる。

【0073】

上述のように、テンプレート生成部１１３は、基準ＣＡＤデータのパターンの線幅がそれぞれ変更された複数のオフセットＣＡＤデータから、上記テンプレート領域をそれぞれ選択してラスタライズすることにより、複数のオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂを生成することが好ましい。このように、位置検出装置６においてオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂの生成も行うことにより、基板９の位置検出に係る作業をさらに簡素化することができる。

【0074】

上述のように、基板９の上面９１には、パターン（上記例では、第１パターン）の下側に位置する下層パターンが予め設けられる場合がある。この場合、撮像部３の焦点深度の範囲に、当該パターンは含まれ、下層パターンは含まれないことが好ましい。これにより、ステップＳ１４およびステップＳ１５におけるパターンマッチングの際に、下層パターンのエッジ等が、第１パターンのエッジ等として誤検出されることを抑制することができる。その結果、基板９の位置検出精度を向上することができる。特に、ストライプ状やボーダー状に配置された複数のパターン要素が、上記パターンおよび下層パターンに含まれて上下方向に重なっている場合等、上述のように下層パターンを焦点深度の範囲から外すことにより、基板９の位置検出精度を好適に向上することができる。

【0075】

上述のように、位置検出装置６は、所定枚数の基板９のそれぞれについてテンプレート選択部１１４により選択された適用テンプレートの種類を表示する表示部（上記例では、ディスプレイ１０７）をさらに備えることが好ましい。これにより、当該表示部における表示を見たオペレータが、基板９上の複数の撮像領域（すなわち、マッチング領域）のそれぞれにおいて、選択される適用テンプレートの傾向を容易に把握することができる。また、オペレータは、処理曜日や処理時刻毎に選択される適用テンプレートの傾向を容易に把握することもできる。当該オペレータは、把握した上述の傾向を様々な目的（例えば、基板９に対するエッチング処理の偏り是正等）に利用することができる。なお、当該表示部はディスプレイ１０７には限定されず、他の様々な構成（例えば、適用テンプレートの種類を印刷用紙に印刷して表示するプリンタ）であってもよい。

【0076】

上述のように、基板９に光を照射してパターンの描画を行う描画装置１は、上記位置検出装置６と、ステージ２１と、描画ヘッド４１と、走査機構（上記例では、ステージ移動機構２２）と、描画制御部１１７とを備える。ステージ２１は、基板９を保持する。描画ヘッド４１は、基板９の上面９１に変調された光を照射する。走査機構は、基板９の上面９１に平行な走査方向（上記例では、Ｙ方向）に、ステージ２１を描画ヘッド４１に対して相対的に移動する。描画制御部１１７は、位置検出装置６により検出された基板９の位置に基づいて描画ヘッド４１および走査機構を制御することにより、描画ヘッド４１に対して走査方向に相対移動する基板９への描画を実行させる。位置検出装置６では、上述のように、基板９の位置を精度良く検出することができる。このため、描画装置１において、基板９へのパターン（上記例では、第２パターン）の描画を位置精度良く行うことができる。

【0077】

基板９の位置を検出する上述の位置検出方法は、基板９の上面９１上に予め設けられているパターン（上記例では、第１パターン）の一部を撮像する工程（ステップＳ１３）と、当該パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータ（上記例では、第１ＣＡＤデータ）から生成されたテンプレートである基準テンプレート８１、および、基準テンプレート８１に含まれるパターン要素９３の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を準備する工程と（ステップＳ１１～Ｓ１２）、ステップＳ１３にて取得された撮像画像に対して当該テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいてテンプレート群から適用テンプレートを選択する工程と（ステップＳ１４）、上記撮像画像に対する適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて基板９の位置を検出する工程（ステップＳ１５）と、を備える。これにより、上述のように、基板９の位置を精度良く検出することができる。

【0078】

上述のように、プログラム１０９がコンピュータ１００によって実行されることにより、基板９の上面９１上に予め設けられているパターン（上記例では、第１パターン）の一部を撮像する工程（ステップＳ１３）と、当該パターンのＣＡＤデータである基準ＣＡＤデータ（上記例では、第１ＣＡＤデータ）から生成されたテンプレートである基準テンプレート８１、および、基準テンプレート８１に含まれるパターン要素９３の線幅をそれぞれ変更したテンプレートである複数のオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂのうち、２つ以上のテンプレートを含むテンプレート群を準備する工程と（ステップＳ１１～Ｓ１２）、ステップＳ１３にて取得された撮像画像に対して当該テンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングを行い、マッチングスコアに基づいてテンプレート群から適用テンプレートを選択する工程と（ステップＳ１４）、上記撮像画像に対する適用テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて基板９の位置を検出する工程（ステップＳ１５）と、が行われる。これにより、上述のように、基板９の位置を精度良く検出することができる。

【0079】

上述のように、基板９上には、位置検出部１１５によりパターンマッチングがそれぞれ行われる複数のマッチング領域（すなわち、撮像領域）が設定されている。そして、テンプレート選択部１１４では、複数のマッチング領域のそれぞれについて、対応するテンプレート群の各テンプレートを用いたパターンマッチングが行われ、各テンプレートのマッチングスコアに基づいて当該テンプレート群から適用テンプレートが選択される。ただし、テンプレート選択部１１４による適用テンプレートの選択は、他の方法により行われてもよい。

【0080】

例えば、複数のマッチング領域のうち、一のマッチング領域におけるパターンマッチングに用いられるテンプレートは、複数のマッチング領域のうち、当該一のマッチング領域以外の２つ以上のマッチング領域についてテンプレート選択部１１４によりそれぞれ選択された２つ以上の適用テンプレートに基づいて、当該一のマッチング領域に対応するテンプレート群から選択される。これにより、多数のマッチング領域が設定される基板９の位置検出に要する時間を短くすることができる。

【0081】

具体的には、例えば、基板９上の正方形領域の各頂点に位置する４つのマッチング領域について、上述のステップＳ１４にて説明した方法（すなわち、テンプレート群からマッチングスコアが最も高いテンプレートを選択する方法）により、テンプレート群から適用テンプレートがそれぞれ選択される。そして、４つの適用テンプレートが同じ種類のテンプレート（例えば、基準テンプレート８１）であった場合、上記正方形領域の内側に位置する他のマッチング領域では、テンプレート群の各テンプレートを用いたパターンマッチングを行うことなく、上記４つのマッチング領域で選択された適用テンプレートと同じテンプレート（例えば、基準テンプレート８１）が適用テンプレートとして選択される。

【0082】

あるいは、上述の正方形領域の各頂点に位置する４つのマッチング領域のうち３つのマッチング領域に対してステップＳ１４にて説明した方法にて選択された適用テンプレートがオフセットテンプレート８２ａであり、１つのマッチング領域に対して当該方法にて選択された適用テンプレートが基準テンプレート８１であったとする。この場合、当該正方形領域の内側に位置する複数のマッチング領域のうち、当該３つのマッチング領域と位置的に近いマッチング領域では、テンプレート群の各テンプレートを用いたパターンマッチングを行うことなく、オフセットテンプレート８２ａが適用テンプレートとして選択される。また、当該正方形領域の内側に位置する複数のマッチング領域のうち、上記１つのマッチング領域と位置的に近いマッチング領域では、テンプレート群の各テンプレートを用いたパターンマッチングを行うことなく、基準テンプレート８１が適用テンプレートとして選択される。

【0083】

なお、一のマッチング領域に対して、テンプレート群の各テンプレートを用いたパターンマッチングを行うことなく、他の２つ以上のマッチング領域の適用テンプレートに基づいて適用テンプレートを選択する具体的な方法は、上述の例には限定されず、様々に変更されてよい。

【0084】

上述の位置検出装置６は、図８に示すように、テンプレート群変更部１１８をさらに備えていてもよい。テンプレート群変更部１１８は、テンプレート選択部１１４によるテンプレート群に含まれる各テンプレートを用いたパターンマッチングの結果に基づいて、新たなオフセットテンプレートを生成して当該テンプレート群に追加する。これにより、当該オフセットテンプレートの追加以降に行われる基板９の位置検出において、撮像画像に対するパターンマッチングにさらに適した適用テンプレートを選択することができる。その結果、基板９の位置検出精度をさらに向上することができる。

【0085】

具体的には、例えば、一のマッチング領域について、テンプレート群の各テンプレートのマッチングスコアが、テンプレート選択部１１４により得られる。続いて、各テンプレートのマッチングスコアが、当該各テンプレートにおけるパターン要素の線幅と基準テンプレート８１におけるパターン要素９３の線幅との差（以下、「基準線幅差」とも呼ぶ。）を横軸としてグラフ化される。次に、当該グラフ（すなわち、散布図）にて、テンプレート群に含まれる複数のテンプレートのマッチングスコアを多項式近似し、近似線のピーク（すなわち、マッチングスコアの最大値）における基準線幅差を求める。そして、求められた基準線幅差だけ基準テンプレート８１から線幅が異なる新たなオフセットテンプレートが、テンプレート群変更部１１８により生成されてテンプレート群に追加される。当該新たなオフセットテンプレートの生成は、例えば、上述のオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂと同じ方法にて行われる。

【0086】

なお、テンプレート群変更部１１８が新たなオフセットテンプレートをテンプレート群に追加する際には、例えば、テンプレート群に含まれる複数のテンプレートのうち、当該新たなオフセットテンプレートとの線幅の差が最も大きいテンプレートがテンプレート群から除外されてもよい。これにより、ステップＳ１４において適用テンプレートを選択する際の処理量増大を抑制することができる。

【0087】

上述の位置検出装置６、位置検出方法、プログラム１０９および描画装置１では、様々な変更が可能である。

【0088】

例えば、テンプレート生成部１１３によるオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂの生成は、必ずしも、上述のオフセットＣＡＤデータから選択されたテンプレート領域がラスタライズされることによって行われる必要はなく、様々に変更されてよい。例えば、ビットマップデータである基準テンプレート８１において、パターン要素９３の線幅が変更されることにより、オフセットテンプレート８２ａ，８２ｂが生成されてもよい。

【0089】

また、基準テンプレート８１およびオフセットテンプレート８２ａ，８２ｂは、必ずしも位置検出装置６にて生成される必要はなく、他の装置にて生成されて位置検出装置６へと送られ、記憶部１１１に格納されてもよい。この場合、位置検出装置６からテンプレート生成部１１３が省略されてもよい。

【0090】

位置検出装置６では、所定枚数（例えば、１ロット）の基板９のそれぞれについて選択された適用テンプレートの種類は、必ずしも表示される必要はない。この場合、位置検出部１１５から上述の表示部が省略されてもよい。

【0091】

位置検出装置６では、一の基板９について上述のように選択された適用テンプレートを、当該一の基板９に関連する他の基板９（例えば、当該一の基板９と同じロットの他の基板９）に適用してもよい。この場合、当該他の基板９では、ステップＳ１４における各テンプレートのマッチングスコアの算出、および、適用テンプレートの選択が省略されるため、当該他の基板９のアライメント処理に要する時間を短縮することができる。

【0092】

撮像部３の焦点深度の範囲は、上記例には限定されず、様々に変更されてよい。

【0093】

位置検出装置６は、必ずしも描画装置１の一部である必要はなく、描画装置１から独立した装置として使用されてもよい。

【0094】

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】

【0095】

１ 描画装置
３ 撮像部
６ 位置検出装置
９ 基板
２１ ステージ
２２ ステージ移動機構
４１ 描画ヘッド
８１ 基準テンプレート
８２ａ，８２ｂ オフセットテンプレート
９１ （基板の）上面
９３，９３ａ，９３ｂ パターン要素
１０７ ディスプレイ
１０９ プログラム
１１１ 記憶部
１１３ テンプレート生成部
１１４ テンプレート選択部
１１５ 位置検出部
１１７ 描画制御部
１１８ テンプレート群変更部
Ｓ１１～Ｓ１７ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】