特許 7521988 基板位置検出方法、描画方法、基板位置検出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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】基板位置検出方法、描画方法、基板位置検出装置および描画装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

G03F7/20 521

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020158301

(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公開番号】P2022052111

(43)【公開日】2022-04-04

【審査請求日】2023-06-20

(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】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】田中 尚武

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５２０８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９７１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２１４２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００５２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０７９９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／２０－７／２４

Ｇ０３Ｆ ９／００－９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の位置を検出する基板位置検出方法であって、
ａ）格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する工程と、
ｂ）前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する工程と、
ｃ）前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する工程と、
を備え、
前記複数の基板要素はそれぞれ、１つ以上の角部が欠けた略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、
前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において、角部を除いて設定された線分の集合であることを特徴とする基板位置検出方法。

【請求項2】

請求項１に記載の基板位置検出方法であって、
前記基準画像は、前記領域外縁の前記各辺における最長の線分を含むことを特徴とする基板位置検出方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の基板位置検出方法であって、
前記基準画像では、前記領域外縁の前記各辺における線分は、前記各辺の他の辺との仮想的な交点から前記各辺の長さの１０％以上離間することを特徴とする基板位置検出方法。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板位置検出方法であって、
前記ｃ）工程において、前記基準画像とのパターンマッチング前に前記２つ以上の撮像画像に対してクロージング処理が行われることを特徴とする基板位置検出方法。

【請求項5】

基板の位置を検出する基板位置検出方法であって、
ａ）格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する工程と、
ｂ）前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する工程と、
ｃ）前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する工程と、
を備え、
前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、
前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、
前記ｂ）工程において１回の撮像で取得可能な撮像可能領域の大きさが前記各選択基板要素よりも小さく、
前記２つ以上の撮像画像はそれぞれ、前記ｂ）工程において複数回の撮像により得られた複数の部分画像をベース画像上に合成することにより生成され、
前記複数の部分画像の周囲における前記ベース画像の画素値と、前記複数の部分画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さいことを特徴とする基板位置検出方法。

【請求項6】

基板の位置を検出する基板位置検出方法であって、
ａ）格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する工程と、
ｂ）前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する工程と、
ｃ）前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する工程と、
を備え、
前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、
前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、
前記ｂ）工程において取得された撮像画像に選択基板要素の一部のみが含まれている場合、前記ｃ）工程では、前記撮像画像の周囲に枠状の拡張画像が付加された状態で前記パターンマッチングが行われ、
前記撮像画像の周囲における前記拡張画像の画素値と、前記撮像画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さいことを特徴とする基板位置検出方法。

【請求項7】

請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板位置検出方法であって、
前記ｂ）工程において取得された撮像画像に選択基板要素の一部のみが含まれている場合、前記ｃ）工程に代えて、または、前記ｃ）工程の後に、前記基板がエラー基板である旨が通知されることを特徴とする基板位置検出方法。

【請求項8】

基板に対する描画を行う描画方法であって、
ｄ）請求項１ないし７のいずれか１つに記載の基板位置検出方法により基板の位置を検出する工程と、
ｅ）前記ｄ）工程において検出された前記基板の位置に基づいて描画位置を調節しつつ、前記基板の前記複数の基板要素に対して光を照射して描画を行う工程と、
を備えることを特徴とする描画方法。

【請求項9】

基板の位置を検出する基板位置検出装置であって、
格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する基板保持部と、
前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する撮像部と、
前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する検出部と、
を備え、
前記複数の基板要素はそれぞれ、１つ以上の角部が欠けた略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、
前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において、角部を除いて設定された線分の集合であることを特徴とする基板位置検出装置。

【請求項10】

基板の位置を検出する基板位置検出装置であって、
格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する基板保持部と、
前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する撮像部と、
前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する検出部と、
を備え、
前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、
前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、
前記撮像部による１回の撮像で取得可能な撮像可能領域の大きさが前記各選択基板要素よりも小さく、
前記２つ以上の撮像画像はそれぞれ、前記撮像部による複数回の撮像により得られた複数の部分画像をベース画像上に合成することにより生成され、
前記複数の部分画像の周囲における前記ベース画像の画素値と、前記複数の部分画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さいことを特徴とする基板位置検出装置。

【請求項11】

基板の位置を検出する基板位置検出装置であって、
格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する基板保持部と、
前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する撮像部と、
前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する検出部と、
を備え、
前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、
前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、
前記撮像部により取得された撮像画像に選択基板要素の一部のみが含まれている場合、前記検出部では、前記撮像画像の周囲に枠状の拡張画像が付加された状態で前記パターンマッチングが行われ、
前記撮像画像の周囲における前記拡張画像の画素値と、前記撮像画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さいことを特徴とする基板位置検出装置。

【請求項12】

基板に対する描画を行う描画装置であって、
請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の基板位置検出装置と、
基板に対して光を照射して描画を行う描画部と、
前記基板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部を制御することにより、描画位置を調節しつつ前記基板の前記複数の基板要素に対して描画を行わせる描画制御部と、
を備える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、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が撮像され、撮像結果に基づい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、半導体パッケージ用基板では、１枚の基板から採取できるパッケージ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。この場合、当該パターンのうちアライメントマークとして利用される部分は、ユニークな形状を有し、かつ、基板上に一定数存在する必要がある。しかしながら、パターンの中からこのような条件を満たす部分を特定するためには繁雑な作業が必要であり、また、条件を満たす部分が必ずしも存在するとは限らない。

【0004】

一方、特許文献１では、主面上に複数のダイが配置された基板等のワークピースを描画装置においてアライメントする際に、ワークピースの縁部や角部、または、基準ダイの縁部や角部を基準フィーチャとして用いることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特表２０１３－５２０８２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、半導体パッケージ用基板では、パッケージが作成される矩形領域の角部は、斜めに面取りされていたり、小さい矩形が切り抜かれている等、イレギュラーな形状を有する場合がある。当該角部の形状は、基板毎に異なる場合もあり、１枚の基板上の複数の矩形領域において異なる場合もある。したがって、当該矩形領域をパターンマッチングにより検出してアライメントマークとして用いようとしても、パターンマッチング用のテンプレートと当該矩形領域の角部が一致せず、検出できない、または、誤検出されるおそれがある。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の位置検出を容易かつ精度良く行うことを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の発明は、基板の位置を検出する基板位置検出方法であって、ａ）格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する工程と、ｂ）前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する工程と、ｃ）前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する工程とを備え、前記複数の基板要素はそれぞれ、１つ以上の角部が欠けた略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において、角部を除いて設定された線分の集合である。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板位置検出方法であって、前記基準画像は、前記領域外縁の前記各辺における最長の線分を含む。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板位置検出方法であって、前記基準画像では、前記領域外縁の前記各辺における線分は、前記各辺の他の辺との仮想的な交点から前記各辺の長さの１０％以上離間する。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板位置検出方法であって、前記ｃ）工程において、前記基準画像とのパターンマッチング前に前記２つ以上の撮像画像に対してクロージング処理が行われる。

【0012】

請求項５に記載の発明は、基板の位置を検出する基板位置検出方法であって、ａ）格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する工程と、ｂ）前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する工程と、ｃ）前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する工程と、を備え、前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、前記ｂ）工程において１回の撮像で取得可能な撮像可能領域の大きさが前記各選択基板要素よりも小さく、前記２つ以上の撮像画像はそれぞれ、前記ｂ）工程において複数回の撮像により得られた複数の部分画像をベース画像上に合成することにより生成され、前記複数の部分画像の周囲における前記ベース画像の画素値と、前記複数の部分画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さい。

【0013】

請求項６に記載の発明は、基板の位置を検出する基板位置検出方法であって、ａ）格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する工程と、ｂ）前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する工程と、ｃ）前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する工程と、を備え、前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、前記ｂ）工程において取得された撮像画像に選択基板要素の一部のみが含まれている場合、前記ｃ）工程では、前記撮像画像の周囲に枠状の拡張画像が付加された状態で前記パターンマッチングが行われ、前記撮像画像の周囲における前記拡張画像の画素値と、前記撮像画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さい。

【0014】

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板位置検出方法であって、前記ｂ）工程において取得された撮像画像に選択基板要素の一部のみが含まれている場合、前記ｃ）工程に代えて、または、前記ｃ）工程の後に、前記基板がエラー基板である旨が通知される。

【0015】

請求項８に記載の発明は、基板に対する描画を行う描画方法であって、ｄ）請求項１ないし７のいずれか１つに記載の基板位置検出方法により基板の位置を検出する工程と、ｅ）前記ｄ）工程において検出された前記基板の位置に基づいて描画位置を調節しつつ、前記基板の前記複数の基板要素に対して光を照射して描画を行う工程とを備える。

【0016】

請求項９に記載の発明は、基板の位置を検出する基板位置検出装置であって、格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する基板保持部と、前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する撮像部と、前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する検出部とを備え、前記複数の基板要素はそれぞれ、１つ以上の角部が欠けた略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において、角部を除いて設定された線分の集合である。
請求項１０に記載の発明は、基板の位置を検出する基板位置検出装置であって、格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する基板保持部と、前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する撮像部と、前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する検出部と、を備え、前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、前記撮像部による１回の撮像で取得可能な撮像可能領域の大きさが前記各選択基板要素よりも小さく、前記２つ以上の撮像画像はそれぞれ、前記撮像部による複数回の撮像により得られた複数の部分画像をベース画像上に合成することにより生成され、前記複数の部分画像の周囲における前記ベース画像の画素値と、前記複数の部分画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さい。
請求項１１に記載の発明は、基板の位置を検出する基板位置検出装置であって、格子状の分割予定ラインによりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素を有する基板を保持する基板保持部と、前記複数の基板要素から選択された２つ以上の選択基板要素をそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像を取得する撮像部と、前記２つ以上の撮像画像のそれぞれに対して基準画像を用いたパターンマッチングを行うことにより、前記２つ以上の選択基板要素の位置をそれぞれ求め、前記基板の位置を検出する検出部と、を備え、前記複数の基板要素はそれぞれ、略矩形状の領域外縁の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域を有し、前記基準画像は、前記領域外縁の各辺において角部を除いて設定された線分の集合であり、前記撮像部により取得された撮像画像に選択基板要素の一部のみが含まれている場合、前記検出部では、前記撮像画像の周囲に枠状の拡張画像が付加された状態で前記パターンマッチングが行われ、前記撮像画像の周囲における前記拡張画像の画素値と、前記撮像画像全体の平均画素値との差は、前記パターン領域を背景領域と区別するために設定されている画素値の差よりも小さい。

【0017】

請求項１２に記載の発明は、基板に対する描画を行う描画装置であって、請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の基板位置検出装置と、基板に対して光を照射して描画を行う描画部と、前記基板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部を制御することにより、描画位置を調節しつつ前記基板の前記複数の基板要素に対して描画を行わせる描画制御部とを備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明では、基板の位置検出を容易かつ精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【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】基板を示す平面図である。

【図3】制御部が備えるコンピュータの構成を示す図である。

【図4】制御部の機能を示すブロック図である。

【図5】基板へのパターンの描画の流れを示す図である。

【図6】基板を示す平面図である。

【図7】撮像画像を示す図である。

【図8】比較例の基準画像を示す図である。

【図9】基準画像を示す図である。

【図10A】選択基板要素の一部を示す拡大図である。

【図10B】クロージング処理後の選択基板要素の一部を示す拡大図である。

【図11A】選択基板要素の一部を示す拡大図である。

【図11B】クロージング処理後の選択基板要素の一部を示す拡大図である。

【図12A】選択基板要素の一部を示す拡大図である。

【図12B】クロージング処理後の選択基板要素の一部を示す拡大図である。

【図12C】基準画像を示す図である。

【図13】撮像画像の他の例を示す図である。

【図14A】撮像画像および拡張画像を示す図である。

【図14B】撮像画像および拡張画像を示す図である。

【図15】撮像画像の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

図２は、基板９の（+Ｚ）側の主面（以下、「上面９１」とも呼ぶ。）を示す平面図である。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、半導体パッケージ用基板である。基板９の上面９１では、感光材料により形成されたレジスト膜が銅層上に設けられる。描画装置１では、基板９の当該レジスト膜に回路パターンが描画（すなわち、形成）される。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。

【0022】

図２に例示する基板９は、格子状の分割予定ライン９３によりそれぞれが略矩形状に区画された複数の基板要素９４を有する。図２に示す例では、各基板要素９４は略正方形状である。複数の基板要素９４は、Ｘ方向およびＹ方向にマトリクス状に配置される。複数の基板要素９４は、描画装置１によるパターンの描画よりも後工程において、それぞれチップ部品等が実装されて半導体パッケージとされた後、分割予定ライン９３に沿って分割される。図２では、各基板要素９４を実際よりも大きく描き、基板要素９４の数を実際よりも少なく描いている。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ない。

【0023】

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、制御部１０とを備える。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。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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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）のヘッド３１を備える。各ヘッド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つのヘッド３１のうち、一方のヘッド３１はヘッド支持部３０に固定されており、他方のヘッド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。

【0027】

各ヘッド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）等の素子を備える。各ヘッド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。

【0028】

描画部４は、Ｘ方向およびＹ方向に配列される複数（図１に示す例では、５つ）のヘッド４１を備える。各ヘッド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のヘッド４１の数は１つであってもよく、複数であってもよい。

【0029】

各ヘッド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。複数のヘッド４１は、略同じ構造を有する。

【0030】

描画装置１では、描画部４の複数のヘッド４１から変調（すなわち、空間変調）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に対する回路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。

【0031】

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が複数のヘッド４１に対してＹ方向に相対移動され、複数のヘッド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。

【0032】

図３は、制御部１０が備えるコンピュータ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、プログラムおよび各種情報を記憶する。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されるプログラム等に従って、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。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）や回路基板等であってもよく、これらと１つ以上のコンピュータとの組み合わせであってもよい。

【0033】

図４は、コンピュータ１００により実現される制御部１０の機能を示すブロック図である。図４では、制御部１０以外の構成も併せて示す。制御部１０は、記憶部１１１と、撮像制御部１１２と、検出部１１３と、描画制御部１１４とを備える。記憶部１１１は、主にメモリ１０２により実現され、後述するパターンマッチングに使用される基準画像（すなわち、テンプレート）、および、基板９に描画される予定のパターンのデータ（すなわち、描画用データ）等の各種情報を予め記憶する。

【0034】

撮像制御部１１２、検出部１１３および描画制御部１１４は、主にプロセッサ１０１により実現される。撮像制御部１１２は、撮像部３およびステージ移動機構２２を制御することにより、基板９の上面９１の一部を撮像部３に撮像させて画像（以下、「撮像画像」とも呼ぶ。）を取得させる。当該撮像画像は、記憶部１１１へと送られて格納される。検出部１１３は、当該撮像画像を用いて基板９の位置を検出する。基板９の位置検出の詳細については後述する。描画制御部１１４は、検出部１１３により検出された基板９の位置、および、記憶部１１１に予め記憶されている描画用データ等に基づいて、描画部４およびステージ移動機構２２を制御することにより、描画位置を調節しつつ描画部４に基板９に対する描画を行わせる。

【0035】

次に、描画装置１による基板９へのパターンの描画の流れについて、図５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、基板９が描画装置１に搬入され、ステージ２１により保持される（ステップＳ１１）。このとき、ステージ２１は、撮像部３および描画部４よりも（－Ｙ）側に位置している。続いて、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の下方へと移動する。

【0036】

描画装置１では、基板９の複数の基板要素９４（図２参照）のうち、予め選択されている２つ以上の基板要素９４の基板９上における設計位置が、記憶部１１１（図４参照）に予め記憶されている。当該２つ以上の基板要素９４は、Ｘ方向およびＹ方向において互いに隣接しておらず、離間している。本実施の形態では、図６にて符号９４ａを付した二点鎖線にて囲むように、基板９の４つの角部に位置する４つの基板要素（以下、「選択基板要素９４ａ」とも呼ぶ。）の設計位置が、記憶部１１１に予め記憶されている。選択基板要素９４ａの設計位置とは、選択基板要素９４ａが設計情報通りに基板９上に形成され、かつ、基板９に歪み等の変形が生じていない理想的な状態における選択基板要素９４ａの位置である。

【0037】

描画装置１では、撮像部３が、各選択基板要素９４ａの設計位置に基づいて撮像制御部１１２によって制御されることにより、４つの選択基板要素９４ａの撮像が撮像部３によってそれぞれ行われ、４つの撮像画像が取得される（ステップＳ１２）。例えば、基板９上において（＋Ｙ）側に配置される２つの選択基板要素９４ａが撮像された後、ステージ移動機構２２により基板９が（＋Ｙ）方向へと移動し、基板９上において（－Ｙ）側に配置される２つの選択基板要素９４ａが撮像される。なお、選択基板要素９４ａの数は４には限定されず、２以上であればよい。ステップＳ１２では、撮像部３により２つ以上の撮像画像が取得される。

【0038】

図７は、１つの撮像画像８１を示す図である。略矩形状の撮像画像８１には、１つの選択基板要素９４ａが含まれる。図７に示す例では、略正方形状の撮像画像８１に、基板９上において（－Ｘ）側かつ（－Ｙ）側の角部に位置する１つの選択基板要素９４ａの全体と、当該選択基板要素９４ａに隣接する複数の基板要素９４の一部が含まれる。撮像画像８１は、例えば、２５６階調のグレースケール画像である。撮像画像８１では、各画素の画素値は、最小画素値である０（黒）から最大画素値である２５５（白）の範囲のいずれかである。撮像画像８１全体の平均画素値（すなわち、撮像画像８１における全画素の画素値の算術平均）は、例えば、９０～１２０である。

【0039】

図７に示すように、選択基板要素９４ａは、パターン領域９５を備える。パターン領域９５（ダイとも呼ばれる。）は、描画装置１における描画処理よりも後工程において、チップ部品等が実装される領域である。パターン領域９５には、描画装置１に搬入される前の段階で、所定のパターンが予め形成されている。図７では、パターン領域９５に予め形成されているパターンの図示を省略し、パターン領域９５に平行斜線を付す。パターン領域９５は、略矩形状の外縁（以下、「領域外縁９５１」とも呼ぶ。）を有する。換言すれば、領域外縁９５１の内側の領域がパターン領域９５である。図７に示す例では、領域外縁９５１は略正方形状である。他の基板要素９４についても同様である。

【0040】

図７に示す例では、選択基板要素９４ａのパターン領域９５の領域外縁９５１は、Ｘ方向に略平行な一対の辺と、Ｙ方向に略平行な一対の辺とを有する略矩形状である。ただし、パターン領域９５の４つの角部においては、領域外縁９５１の形状は矩形の一部ではない。例えば、パターン領域９５の（－Ｘ）側かつ（＋Ｙ）側の角部はＸ方向およびＹ方向に対して斜めに面取りされており、領域外縁９５１はＸ方向およびＹ方向に対して傾斜している。パターン領域９５の（－Ｘ）側かつ（－Ｙ）側の角部、および、（＋Ｘ）側かつ（＋Ｙ）側の角部においても同様である。また、パターン領域９５の（＋Ｘ）側かつ（－Ｙ）側の角部は、小さい矩形領域が切り抜かれた形状を有し、領域外縁９５１はクランク状に折れ曲がっている。すなわち、図７に示す例では、領域外縁９５１は、角部が欠けた略矩形状である。

【0041】

パターン領域９５の角部における領域外縁９５１の形状、および、領域外縁９５１の外側に位置する小さい三角形や矩形等の図形は、描画装置１における描画処理よりも後に行われる予定のチップ部品等の実装工程や、パッケージ完成品（すなわち、半導体パッケージ）とされた後の電装機器への実装工程において、チップ部品やパッケージ完成品の位置決め等に利用される。領域外縁９５１の欠損している角部（すなわち、領域外縁９５１の４辺に外接する最小矩形と領域外縁９５１との差であり、以下、「欠損角部」とも呼ぶ。）の大きさは、当該最小矩形の各辺において、例えば各辺の長さの５％以下である。なお、パターン領域９５では、４つの角部の全てにおいて領域外縁９５１の角部が欠けている必要はない。ただし、通常は、パターン領域９５の１つ以上の角部において、領域外縁９５１の角部は欠けている。

【0042】

撮像部３により取得された撮像画像８１は、図４に示す制御部１０へと送られ、記憶部１１１に格納される。記憶部１１１では、上述のように、パターンマッチングに使用される基準画像が予め記憶されている。描画装置１では、選択基板要素９４ａのパターン領域９５の領域外縁９５１に対応する図形が、基準画像として用いられる。

【0043】

制御部１０では、検出部１１３において、撮像画像８１に対して基準画像を用いたパターンマッチングが行われることにより、撮像画像８１中における領域外縁９５１の位置が求められ、領域外縁９５１の位置に基づいて選択基板要素９４ａの位置が求められる。当該パターンマッチングは、公知の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）により行われる。パターンマッチングによる選択基板要素９４ａの位置の算出は、各撮像画像８１について行われる。

【0044】

そして、各撮像画像８１における選択基板要素９４ａの位置、および、各撮像画像８１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の位置が検出部１１３により検出される（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において検出部１１３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、および、当該基板９上における複数の基板要素９４の位置等の情報である。

【0045】

ここで、仮に、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、図８に示すような４つの角部を有する矩形の基準画像（以下、「比較例の基準画像７０１」と呼ぶ。）を用いるとすると、上述のように、領域外縁９５１（図７参照）は角部が欠けた略矩形状であるため、領域外縁９５１の位置が検出できなかったり、領域外縁９５１の位置が誤って検出されるおそれがある。すなわち、比較例の基準画像７０１を用いたパターンマッチングでは、基板９の位置を精度良く検出することは難しい。

【0046】

そこで、描画装置１では、図９に示すように、領域外縁９５１（図７参照）から角部を除いた図形（すなわち、領域外縁９５１のＸ方向またはＹ方向に略平行な各辺において、角部を除いて設定された線分７２の集合）が基準画像７１として用いられる。これにより、各撮像画像８１において、角部が欠けた矩形である領域外縁９５１の位置をパターンマッチングにより精度良く求めることができる。その結果、ステージ２１上における基板９の位置検出が精度良く行われる。なお、基準画像７１は、正常な基板要素９４を撮像して得られた画像から、領域外縁９５１を角部を除いて抽出することにより生成されてもよく、基板要素９４に予め形成されているパターンの設計データ（例えば、ＣＡＤデータ）から既知の方法で生成されてもよい。

【0047】

上述の基準画像７１を構成する各線分７２は、当該各辺の他の辺との仮想的な交点である仮想頂点７３から、各辺の長さの１０％以上離れていることが好ましい。基準画像７１の各線分７２は、基準画像７１において領域外縁９５１の各辺に対応する辺における線分であり、以下、単に「領域外縁９５１の各辺における線分７２」とも呼ぶ。仮想頂点７３とは、領域外縁９５１の隣接する２本の辺の延長線（図９中において二点鎖線にて描く）の交点である。また、各辺の長さとは、当該各辺を挟む２つの仮想頂点７３間の距離であり、上述の領域外縁９５１の４辺に外接する最小矩形の各辺の長さに対応する。以下の説明では、仮想頂点７３と線分７２の端点との間の最短距離を「角部離間距離Ｄ１」と呼ぶ。

【0048】

上述のように、領域外縁９５１の欠損角部の大きさは、領域外縁９５１の４辺に外接する最小矩形の辺の長さの５％以下である。したがって、角部離間距離Ｄ１が当該辺の長さの１０％以上とされることにより、撮像画像８１におけるパターンマッチングの際に、基準画像７１の線分７２が、撮像画像８１の領域外縁９５１の欠損角部とマッチングされることを防止することができる。なお、パターンマッチングの精度向上の観点からは、線分７２は長い方が好ましい。特に、基板９の位置検出の安定性（すなわち、頑強さ）を確保するという観点からは、角部離間距離Ｄ１は上記辺の長さの２５％以下とされることが好ましい。

【0049】

描画装置１では、検出部１１３により検出された基板９の位置に基づいて、描画制御部１１４により描画部４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の各基板要素９４に対するパターンの描画が、描画位置を調節しつつ精度良く行われる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、基板９の上記位置に基づいて、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。

【0050】

上述の図７では、パターン領域９５の各辺の角部を除く部位において、領域外縁９５１を１本の直線として描いているが、実際には、１本の直線とは限らない。例えば、図１０Ａの拡大図に示すように、パターン領域９５の外縁部にランド９６が存在する場合、領域外縁９５１の（＋Ｙ）側の辺は、ランド９６により図１０Ａ中の左右に分割された２本の直線となる。この場合、基準画像７１（図９参照）では、（＋Ｙ）側の線分７２も、ランド９６に対応する位置にて分割される必要があるが、上述のように、パターンマッチングの精度向上の観点からは、線分７２は長い方が好ましい。

【0051】

そこで、ステップＳ１３において、各撮像画像８１と基準画像７１とのパターンマッチング前に、各撮像画像８１に対してクロージング処理が行われることが好ましい。これにより、図１０Ｂに示すように、ランド９６およびランド９６近傍の空隙（すなわち、背景）が、周囲の部位（すなわち、パターン領域９５の一部）に吸収され、領域外縁９５１の（＋Ｙ）側の辺は１本の直線となる。その結果、基準画像７１の上記辺と対応する線分７２は分割されず、１本の長い直線を線分７２として利用できる。したがって、ステップＳ１３におけるパターンマッチングの精度が向上され、基板９の位置検出の精度が向上する。なお、図１０Ｂでは、クロージング処理前に存在したランド９６の位置を二点鎖線にて示す（図１２Ｂにおいても同様）。

【0052】

ステップＳ１３のクロージング処理は、上述のようにランド９６等による基準画像７１の線分７２の分割防止以外にも、基板９の位置検出において有益である。例えば、図１１Ａに示すように、パターン領域９５の外縁部に、領域外縁９５１に近接して略平行に延びる直線９７が存在する場合、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、当該直線９７が領域外縁９５１と誤認されて、基板９の位置検出の精度が低下する可能性がある。この場合、パターンマッチング前にクロージング処理が行われることにより、図１１Ｂに示すように、直線９７が周囲の部位（すなわち、パターン領域９５の一部）に吸収されて消去される。これにより、直線９７が領域外縁９５１と誤認されることが防止され、基板９の位置検出の精度低下が防止される。なお、図１１Ｂでは、クロージング処理前に存在した直線９７の位置を二点鎖線にて示す。

【0053】

一方、図１２Ａに示すように、パターン領域９５の（＋Ｙ）側の外縁部に、複数のランド９６が近接してＸ方向に配列されたランドパターンが存在する場合、上述のクロージング処理が行われた場合であっても、図１２Ｂに示すように、領域外縁９５１の（＋Ｙ）側の辺は、図１２Ｂ中の左右に分割された２本の直線となる。したがって、基準画像７１においても、図１２Ｃに示すように、（＋Ｙ）側の線分７２は、複数のランド９６に対応する位置にて２本の線分７２ａ，７２ｂに分割される。この場合、ステップＳ１３のパターンマッチングでは、基準画像７１の（＋Ｙ）側の辺として、２本の線分７２ａ，７２ｂの双方が用いられる。

【0054】

当該パターンマッチングでは、２本の線分７２ａ，７２ｂのうち一方の線分のみが、基準画像７１の（＋Ｙ）側の辺として用いられてもよい。ただし、上述のように、パターンマッチングの精度向上の観点からは長い線分が用いられることが好ましいため、図１２Ｃに示す例では、２本の線分７２ａ，７２ｂのうち、少なくとも長い方の線分７２ａが基準画像７１の（＋Ｙ）側の辺として用いられることが好ましい。換言すれば、基準画像７１の１つの辺が２本以上の線分に分割されている場合、パターンマッチングの精度向上の観点からは、少なくとも当該１つの辺における最長の線分が、基準画像７１に含まれていることが好ましい。

【0055】

描画装置１では、ステージ２１上の基板９の位置ずれや基板９の変形が大きい場合、図１３に示すように、ステップＳ１２において取得された撮像画像８１に、１つの選択基板要素９４ａの一部のみが含まれている場合がある。図１３に示す例では、選択基板要素９４ａの（＋Ｘ）側の部位が、撮像画像８１の（＋Ｘ）側の外縁から外側にはみ出している。図１３では、パターン領域９５のうち撮像画像８１からはみ出している部分の描画領域外縁９５１を破線にて描く（図１４Ａおよび図１４Ｂにおいても同様）。

【0056】

撮像画像８１における選択基板要素９４ａの部分的含有は、例えば、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、検出された選択基板要素９４ａの形状と基準画像７１の形状との一致度が所定値を満たすか否か等に基づいて判断される。この場合、描画装置１では、例えば、ステップＳ１３の基板９の位置検出に代えて、ステージ２１上の基板９がエラー基板である旨が、描画装置１のオペレータ等に通知され、基板９に対する描画処理（ステップＳ１４）が中止される。あるいは、撮像画像８１における選択基板要素９４ａの部分的含有は、例えば、撮像画像８１からパターンマッチングにより求められた選択基板要素９４ａの位置に基づいて検出された基板９の位置が、所定の範囲内か否か等に基づいて判断される。この場合、描画装置１では、例えば、ステップＳ１３における基板９の位置検出の後に、ステージ２１上の基板９がエラー基板である旨が、描画装置１のオペレータ等に通知され、基板９に対する描画処理（ステップＳ１４）が中止される。

【0057】

選択基板要素９４ａが撮像画像８１からはみ出している場合に基板９をエラー基板とする理由は、撮像画像８１の外縁のうち選択基板要素９４ａと重なっている部分（図１３に示す例では、（＋Ｘ）側の外縁の一部）が、選択基板要素９４ａの領域外縁９５１と同じくＹ方向に延びる直線であるので、当該外縁の一部が領域外縁９５１と誤認されることを防止するためである。オペレータ等への通知は、例えば、ディスプレイ１０７（図３参照）への警告表示等により行われる。これにより、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、撮像画像８１の外縁の上記一部が領域外縁９５１と誤認され、基板９の位置が誤検出された状態で描画処理が行われることを防止することができる。

【0058】

あるいは、描画装置１では、上述のように撮像画像８１に選択基板要素９４ａの一部のみが含まれている場合、図１４Ａに示すように、ステップＳ１３において撮像画像８１の周囲に略矩形枠状の拡張画像８２が付加され、この状態でパターンマッチングが行われる。拡張画像８２の内縁は、撮像画像８１の外縁と全周に亘って一致する。拡張画像８２の幅（すなわち、撮像画像８１の外縁と拡張画像８２の外縁との間の最短距離）は、例えば、１００画素～３００画素である。拡張画像８２の幅は、選択基板要素９４ａの大きさ等に合わせて様々に変更されてよい。図１４Ａに示す例では、拡張画像８２は、一様な画素値（すなわち、濃度）を有する画像である。拡張画像８２の画素値は、例えば、最大画素値と最小画素値との中間値である１２８である。図１４Ａでは、パターン領域９５のうち撮像画像８１からはみ出している部分の描画領域外縁９５１を破線にて描く（図１４Ｂにおいても同様）。

【0059】

このように、撮像画像８１に拡張画像８２が付加されることにより、パターンマッチングの際に、図１４Ｂに示すように、基準画像７１の一部を撮像画像８１の外縁よりも外側に位置させることができる。このため、選択基板要素９４ａの一部が撮像画像８１の外縁よりも外側にはみ出している場合であっても、撮像画像８１内において選択基板要素９４ａの領域外縁９５１と基準画像７１の線分７２とを精度良くマッチングさせることができる。その結果、基板９の位置を精度良く検出することができる。

【0060】

描画装置１では、拡張画像８２の画素値と撮像画像８１全体の平均画素値との差は、選択基板要素９４ａのパターン領域９５をパターン領域９５の外側の領域（すなわち、背景領域）と区別するために予め設定されている画素値の差（以下、「パターン領域閾値」とも呼ぶ。）よりも小さいことが好ましい。これにより、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、選択基板要素９４ａの領域外縁９５１と同じく直線である撮像画像８１と拡張画像８２との境界を、領域外縁９５１と誤認することを防止することができる。その結果、基板９の位置をさらに精度良く検出することができる。なお、上記パターン領域閾値は、描画装置１による基板９の処理よりも前に、制御部１０の記憶部１１１に予め記憶される。

【0061】

上述の拡張画像８２の濃度は、必ずしも一様である必要はない。拡張画像８２の濃度が一様でない場合、少なくとも、撮像画像８１の周囲（すなわち、撮像画像８１の近傍）における拡張画像８２の画素値と撮像画像８１全体の平均画素値との差が、パターン領域閾値よりも小さいことが好ましい。これにより、上記と略同様に、撮像画像８１と拡張画像８２との境界が領域外縁９５１と誤認されることが防止され、その結果、基板９の位置をさらに精度良く検出することができる。

【0062】

描画装置１では、ステップＳ１２において、撮像部３による１回の撮像で取得可能な撮像可能領域の大きさが選択基板要素９４ａよりも小さい場合、選択基板要素９４ａ近傍において撮像位置を少しずつずらしながら複数回の撮像が行われる。そして、図１５に示すように、当該複数回の撮像により得られた複数の画像（すなわち、選択基板要素９４ａの一部を含む画像であり、以下、「部分画像８３」とも呼ぶ。）が、部分画像８３よりも大きいベース画像８４上に合成されることにより、撮像画像８１が生成される。各部分画像８３に対応する基板９上の領域は、他の部分画像８３に対応する基板９上の領域と部分的に重複する。ベース画像８４は、部分的に重複して配置された複数の部分画像８３よりも大きい略矩形状の画像であり、当該複数の部分画像８３の全体がベース画像８４上に配置される。当該複数の部分画像８３には、選択基板要素９４ａの全体が含まれている。図１５に示す例では、ベース画像８４は、複数の部分画像８３と重なる領域を除き、一様な画素値（すなわち、濃度）を有する画像である。ベース画像８４の画素値は、複数の部分画像８３と重なる領域を除き、例えば、最大画素値と最小画素値との中間値である１２８である。

【0063】

描画装置１では、ベース画像８４の画素値と複数の部分画像８３全体の平均画素値との差は、上述のパターン領域閾値よりも小さいことが好ましい。これにより、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、選択基板要素９４ａの領域外縁９５１と同じく直線である部分画像８３とベース画像８４との境界を、領域外縁９５１と誤認することを防止することができる。その結果、基板９の位置をさらに精度良く検出することができる。

【0064】

上述のベース画像８４の濃度は、複数の部分画像８３と重ならない領域全体において必ずしも一様である必要はない。ベース画像８４の濃度が一様でない場合、少なくとも、複数の部分画像８３の周囲（すなわち、複数の部分画像８３の近傍）におけるベース画像８４の画素値と複数の部分画像８３全体の平均画素値との差が、パターン領域閾値よりも小さいことが好ましい。これにより、上記と略同様に、部分画像８３とベース画像８４との境界が領域外縁９５１と誤認されることが防止され、その結果、基板９の位置をさらに精度良く検出することができる。

【0065】

以上に説明したように、基板９の位置を検出する基板位置検出方法は、格子状の分割予定ライン９３によりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素９４を有する基板９を保持する工程（ステップＳ１１）と、複数の基板要素９４から選択された２つ以上の選択基板要素９４ａをそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像８１を取得する工程（ステップＳ１２）と、当該２つ以上の撮像画像８１のそれぞれに対して基準画像７１を用いたパターンマッチングを行うことにより、上記２つ以上の選択基板要素９４ａの位置をそれぞれ求め、基板９の位置を検出する工程（ステップＳ１３）と、を備える。複数の基板要素９４はそれぞれ、略矩形状の領域外縁９５１の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域９５を有する。基準画像７１は、領域外縁９５１の各辺において角部を除いて設定された線分７２の集合である。

【0066】

これにより、上述のように、略矩形状の領域外縁９５１の角部が欠損している場合であっても、各撮像画像８１において領域外縁９５１の位置をパターンマッチングにより精度良く求めることができる。また、基準画像７１として、基板要素９４の領域外縁９５１の一部と対応する線分７２を用いることにより、パターン領域９５内のパターンからユニークな形状を有する部分等を抽出して基準画像として設定する場合に比べて、基準画像７１の設定を容易とすることができる。その結果、基板９の位置検出処理（すなわち、アライメント処理）専用のマークを基板９上に設ける場合に比べて、基板９上に配置可能な基板要素９４の数を増加させつつ、基板９の位置検出を容易かつ精度良く行うことができる。

【0067】

上述のように、半導体パッケージ用基板では、ステップＳ１４よりも後に行われるチップ部品の実装工程等において基板要素９４の位置決め等に利用可能なように、各基板要素９４のパターン領域９５において領域外縁９５１の角部が欠損している場合が多い。当該基板位置検出方法では、領域外縁９５１の角部が欠損している場合であっても、基板９の位置検出を容易かつ精度良く行うことができるため、当該基板位置検出方法は、半導体パッケージ用基板の位置検出に特に適している。

【0068】

上述のように、基準画像７１は、領域外縁９５１の各辺における最長の線分７２を含むことが好ましい。これにより、ステップＳ１３におけるパターンマッチングの精度を向上することができる。その結果、基板９の位置検出の精度を向上することができる。

【0069】

上述のように、基準画像７１では、領域外縁９５１の各辺における線分７２は、当該各辺の他の辺との仮想的な交点（すなわち、仮想頂点７３）から当該各辺の長さの１０％以上離間することが好ましい。これにより、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、領域外縁９５１の欠損角部による影響を低減または防止することができる。その結果、基板９の位置検出の精度を向上することができる。

【0070】

上述のように、ステップＳ１３において、基準画像７１とのパターンマッチング前に上記２つ以上の撮像画像８１に対してクロージング処理が行われることが好ましい。これにより、上述のようなパターン領域９５の外縁部のランド９６や、領域外縁９５１に近接する直線９７等によるパターンマッチングへの影響を低減または防止することができる。その結果、基板９の位置検出の精度を向上することができる。

【0071】

上述のように、図１５に示す例では、ステップＳ１２において１回の撮像で取得可能な撮像可能領域の大きさが各選択基板要素９４ａよりも小さい。また、当該２つ以上の撮像画像８１はそれぞれ、ステップＳ１２において複数回の撮像により得られた複数の部分画像８３をベース画像８４上に合成することにより生成される。この場合、複数の部分画像８３の周囲におけるベース画像８４の画素値と、当該複数の部分画像８３全体の平均画素値との差は、パターン領域９５を背景領域と区別するために設定されている画素値の差（すなわち、パターン領域閾値）よりも小さいことが好ましい。これにより、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、部分画像８３とベース画像８４との境界が領域外縁９５１と誤認して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の位置検出の精度を向上することができる。

【0072】

上述のように、図１４Ａおよび図１４Ｂに示す例では、ステップＳ１２において取得された撮像画像８１に選択基板要素９４ａの一部のみが含まれている場合、ステップＳ１３では、撮像画像８１の周囲に枠状の拡張画像８２が付加された状態でパターンマッチングが行われる。これにより、選択基板要素９４ａが撮像部３の撮像可能領域からずれている場合であっても、基板９の位置検出を行うことができる。この場合、撮像画像８１の周囲における拡張画像８２の画素値と、撮像画像８１全体の平均画素値との差は、パターン領域９５を背景領域と区別するために設定されている画素値の差（すなわち、パターン領域閾値）よりも小さいことが好ましい。これにより、ステップＳ１３のパターンマッチングにおいて、撮像画像８１と拡張画像８２との境界が領域外縁９５１と誤認して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の位置検出の精度を向上することができる。

【0073】

上述のように、図１３に示す例では、ステップＳ１２において取得された撮像画像に選択基板要素９４ａの一部のみが含まれている。この場合、ステップＳ１３に代えて、または、ステップＳ１３の後に、基板９がエラー基板である旨が通知されることも好ましい。これにより、図１４Ａおよび図１４Ｂに示される例とは異なり、基板９の位置検出を行うことはできないが、撮像画像８１の外縁が領域外縁９５１と誤認されて基板９の位置が誤検出された状態で描画処理が行われることを防止することができる。

【0074】

基板９に対する描画を行う描画方法は、上述の基板位置検出方法により基板９の位置を検出する工程（ステップＳ１１～Ｓ１３）と、当該工程において検出された基板９の位置に基づいて描画位置を調節しつつ、基板９の複数の基板要素９４に対して光を照射して描画を行う工程（ステップＳ１４）と、を備える。これにより、基板９の各基板要素９４に対して、精度良く描画を行うことができる。

【0075】

図１に例示する描画装置１では、一部の構成が基板９の位置を検出する基板位置検出装置５として機能する。基板位置検出装置５は、基板保持部（すなわち、ステージ２１）と、撮像部３と、検出部１１３と、を備える。ステージ２１は、格子状の分割予定ライン９３によりそれぞれが矩形状に区画された複数の基板要素９４を有する基板９を保持する。撮像部３は、複数の基板要素９４から選択された２つ以上の選択基板要素９４ａをそれぞれ撮像して２つ以上の撮像画像８１を取得する。検出部１１３は、当該２つ以上の撮像画像８１のそれぞれに対して基準画像７１を用いたパターンマッチングを行うことにより、当該２つ以上の選択基板要素９４ａの位置をそれぞれ求め、基板９の位置を検出する。当該複数の基板要素９４はそれぞれ、略矩形状の領域外縁９５１の内側に所定のパターンが形成されているパターン領域９５を有する。基準画像７１は、領域外縁９５１の各辺において角部を除いて設定された線分７２の集合である。基板位置検出装置５では、上記と同様に、位置検出処理（すなわち、アライメント処理）専用のマークを基板９上に設ける場合に比べて基板９上に設けられる基板要素９４の数を増加させつつ、基板９の位置検出を容易かつ精度良く行うことができる。

【0076】

描画装置１は、上述の基板位置検出装置５と、描画部４と、描画制御部１１４とを備える。描画部４は、基板９に対して光を照射して描画を行う。描画制御部１１４は、基板位置検出装置５により検出された基板９の位置に基づいて描画部４を制御することにより、描画位置を調節しつつ基板９の複数の基板要素９４に対して描画を行わせる。これにより、上記と同様に、基板９の各基板要素９４に対して、精度良く描画を行うことができる。

【0077】

上述の描画装置１、基板位置検出装置５、描画方法、および、基板位置検出方法では、様々な変更が可能である。

【0078】

例えば、基準画像７１は、領域外縁９５１の各辺に対応する線分を含むのであれば、必ずしも、領域外縁９５１の各辺における最長の線分７２を含む必要はない。また、基準画像７１において、（＋Ｘ）側、（－Ｘ）側、（＋Ｙ）側および（－Ｙ）側の４辺にそれぞれ含まれる線分７２の数（すなわち、領域外縁９５１の４辺に対応する各辺に含まれる線分７２の数）は、１であっても、２以上であってもよい。

【0079】

基準画像７１では、領域外縁９５１の各辺における線分７２と仮想頂点７３との間の距離は、当該各辺の長さの１０％未満であってもよい。

【0080】

ステップＳ１３では、パターンマッチング前の各撮像画像８１に対して、クロージング処理以外の画像処理が行われもよい。あるいは、各撮像画像８１に対して画像処理を行うことなく、パターンマッチングが行われてもよい。

【0081】

基板位置検出装置５では、図１１Ａに示すように、選択基板要素９４ａにおいて領域外縁９５１に近接する直線９７が存在する場合であっても、ステップＳ１３において必ずしもクロージング処理が行われる必要はない。例えば、パターンマッチングよりも前に撮像画像８１に対して画像処理が行われ、領域外縁９５１の一の辺に近接する直線（例えば、領域外縁９５１との間の距離が所定の閾値以下の直線）の存否が確認される。そして、当該一の辺に近接する直線が存在する場合、当該一の辺と当該直線との間の領域が、当該直線と同じ画素値で塗り潰される。換言すれば、当該一の辺と当該直線との間の領域の画素群に、当該直線の画素値と同じ画素値が付与される。基板位置検出装置５では、領域外縁９５１の他の３辺に対して同様の処理が行われた後、上述のパターンマッチングが行われる。これにより、領域外縁９５１に近接する直線を領域外縁９５１と誤認することが抑制または防止される。その結果、基板９の位置検出の精度を向上することができる。

【0082】

なお、上述の近接する直線が領域外縁９５１よりも内側（すなわち、パターン領域９５内）に位置する場合、パターンマッチングでは、上述の塗り潰された領域（すなわち、太くなった領域外縁９５１）の外側のエッジが、基準画像７１の線分７２に対応する線分として検出される。また、上述の近接する直線が領域外縁９５１よりも外側に位置する場合、パターンマッチングでは、上述の塗り潰された領域（すなわち、太くなった領域外縁９５１）の内側のエッジが、基準画像７１の線分７２に対応する線分として検出される。

【0083】

上述の基板９は、必ずしも半導体パッケージ用基板には限定されない。基板位置検出装置５では、例えば、半導体基板、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等のフラットパネル表示装置用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、太陽電池パネル用の基板等の位置検出が行われてもよい。

【0084】

基板位置検出装置５は、必ずしも描画装置１で利用される必要はなく、描画装置１以外の様々な装置（例えば、ステッパ式露光装置またはチップマウンタ）において利用されてもよい。また、基板位置検出装置５は、他の装置に組み込まれることなく、単独で使用されてもよい。

【0085】

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】

【0086】

１ 描画装置
３ 撮像部
４ 描画部
５ 基板位置検出装置
９ 基板
２１ ステージ
７１ 基準画像
７２，７２ａ，７２ｂ 線分
７３ 仮想頂点
８１ 撮像画像
８２ 拡張画像
８３ 部分画像
８４ ベース画像
９３ 分割予定ライン
９４ 基板要素
９４ａ 選択基板要素
９５ パターン領域
１１３ 検出部
１１４ 描画制御部
９５１ 領域外縁
Ｓ１１～Ｓ１４ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】