(57)【要約】【課題】基板の表面に形成された局所領域に対して設計データで記述されるパターンを短時間で描画する。【解決手段】基板Ｗの表面の全面画像ＷＩを撮像する第１撮像部を有する撮像手段と、第１撮像部により撮像された全面画像ＷＩを画像処理して局所領域ＣＰの配置を示す配置情報を取得する画像処理手段と、配置情報に基づいて設計データを補正して補正設計データを作成するデータ作成手段と、第１撮像部による全面画像ＷＩの撮像が完了した基板Ｗを撮像手段から処理ステージに搬送する搬送手段と、処理ステージを移動させて処理ステージ上の基板Ｗの表面に形成された局所領域ＣＰと補正設計データで記述されるパターンとの位置合せを行った上で、補正設計データに基づいてパターンを局所領域ＣＰに露光する露光手段とを備える。【選択図】図４
2014143335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ステージ上の基板の表面に形成された局所領域に対して設計データで記述されるパターンを描画する描画装置であって、
基板の表面の全面画像を撮像する第１撮像部を有する撮像手段と、
前記第１撮像部により撮像された前記全面画像を画像処理して前記局所領域の配置を示す配置情報を取得する画像処理手段と、
前記配置情報に基づいて前記設計データを補正して補正設計データを作成するデータ作成手段と、
前記第１撮像部による全面画像の撮像が完了した基板を前記撮像手段から前記処理ステージに搬送する搬送手段と、
前記処理ステージを移動させて前記処理ステージ上の前記基板の表面に形成された局所領域と前記補正設計データで記述されるパターンとの位置合せを行った上で、前記補正設計データに基づいて前記パターンを前記局所領域に露光する露光手段と
を備える描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載の描画装置であって、
前記画像処理手段は、前記全面画像に含まれる前記局所領域の画像の中心座標および傾きを前記配置情報として求める描画装置。
【請求項３】
請求項２に記載の描画装置であって、
前記画像処理手段は、前記全面画像が撮像された前記基板の前記処理ステージへの搬送と並行して前記配置情報を求める描画装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の描画装置であって、
前記撮像手段は前記基板を保持して回転する回転部を有し、
前記第１撮像部は、少なくとも前記基板の回転中心から前記基板の半径方向と平行な方向に前記基板の半径の長さを有する走査ラインの画像を、少なくとも前記基板が一回転する間、撮像して前記全面画像を取得する描画装置。
【請求項５】
請求項４に記載の描画装置であって、
前記撮像手段は、前記基板が回転している間に前記基板に予め形成されたマークを撮像する第２撮像部を有しており、
前記位置合せを行う前に、前記第２撮像部により撮像される画像に基づいて前記処理ステージに対する前記基板の相対位置を調整する描画装置。
【請求項６】
請求項５に記載の描画装置であって、
前記撮像手段は、前記第２撮像部により撮像した画像に基づいて前記マークの位置情報を求める位置情報取得部を有し、
前記搬送手段は前記位置情報に基づいて前記処理ステージへの基板の搬送を制御して前記処理ステージ上での前記基板の相対位置を調整する描画装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の描画装置であって、
前記データ作成手段は、前記補正設計データで記述されるパターンに含まれる基準点の座標を前記補正設計データから複数個導出する座標導出部を有し、
前記露光手段は、前記基準点の各々に対応する前記基板上の基準点を撮像する第３撮像部と、前記第３撮像部で撮像された複数の基準点の位置を計測する位置計測部と、前記位置計測部で計測された位置および前記座標導出部で導出された座標のずれ量を最小化させるように前記処理ステージを移動させて前記位置合せを行う露光制御部とを有する描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載の描画装置であって、
前記データ作成手段は、前記露光手段による前記基板上の基準点の撮像、位置計測および前記位置合せのうちの少なくとも１つと並行し、前記補正設計データをラスタライズして画素の集合により表現される描画データを作成するラスタライズ部を有し、
前記露光手段は前記描画データに基づいて露光を行う描画装置。
【請求項９】
基板の表面に形成された局所領域に対して設計データで記述されるパターンを描画する描画方法であって、
基板の表面の全面画像を撮像する第１工程と、
前記全面画像を含まれる局所領域の配置を示す配置情報を取得する第２工程と、
前記配置情報に基づいて前記設計データを補正して補正設計データを作成する第３工程と、
前記全面画像の撮像終了後に基板を処理ステージに搬送する第４工程と、
前記処理ステージ上の前記基板の表面に形成された局所領域と前記補正設計データで記述されるパターンとの位置合せを行う第５工程と、
前記位置合せの完了後に前記補正設計データに基づいて前記パターンを前記局所領域に露光する第６工程と
を備える描画方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の描画方法であって、
前記第２工程および前記第３工程のうち少なくとも一方は、前記第４工程と並行して実行される描画方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の描画方法であって、
前記第５工程は前記基板を保持したまま前記処理ステージを移動させて前記位置合せを行う工程であり、
前記第６工程は、前記第５工程と並行して前記補正設計データをラスタライズして画素の集合により表現される描画データを作成する工程と、前記第５工程の完了後に前記描画データに基づいて前記パターンを前記局所領域に描画する工程とを含む描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データなどの設計データで記述されるパターンを基板の表面に形成された局所領域に描画する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板（以下単に「基板」という）に形成されるＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の高集積化に伴い、光ビームを照射してパターンを描画する描画装置が利用されている。この描画装置では、基板に描画すべきパターンを基板上に既設の局所領域に重ね合わせる処理、いわゆるアライメント処理を行いながら焼き付ける処理（いわゆる露光処理）を行う。例えば特許文献１に記載の装置では、アライメント処理としてグローバルアライメントとローカルアライメントとを実行している。これらはいずれも基板上の複数のアライメントマークをカメラで撮像し、そのマーク位置と設計データ上の位置とのズレを検出して描画時の補正に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０４４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の装置では、例えば基板に非線形な歪みが発生して局所領域の位置ズレが非線形なものとなっている場合、各局所領域の位置を正確に計測するために全局所領域についてマークを撮像して各マーク位置を検出する必要がある。その結果、ユーザが許容するタクトタイム内で描画処理を行うことが困難となることがあった。
【０００５】
また、近年、半導体装置の実装密度を向上させることを目的としてウェハなどの基板上に複数の半導体チップを実装するパッケージ技術、いわゆるＣＯＷ（Chip on Wafer）やＷＬＰ（Wafer Level Package）などが提案されている。これらのパッケージ技術では、基板上にマウントされた半導体チップに対して露光を行うケースが増えているが、マウント時の位置ズレやモールド時に発生する応力等に起因して各チップの位置ズレは離散的なものとなってしまう。このため、従来のアライメント処理をそのまま利用する場合、基板上に形成されたチップの位置、つまりパターンを描画すべき局所領域の位置を全て計測した上で描画時の補正を行う必要がある。その結果、基板上に実装される半導体チップにパターンを描画するのに要する時間が長くなり、ユーザ要求のタクトタイム内に描画処理することが難しい。
【０００６】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面に形成された局所領域に対して設計データで記述されるパターンを短時間で描画することが可能な描画装置および描画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】
【０００７】
本発明にかかる描画装置は、処理ステージ上の基板の表面に形成された局所領域に対して設計データで記述されるパターンを描画する描画装置であって、基板の表面の全面画像を撮像する第１撮像部を有する撮像手段と、第１撮像部により撮像された全面画像を画像処理して局所領域の配置を示す配置情報を取得する画像処理手段と、配置情報に基づいて設計データを補正して補正設計データを作成するデータ作成手段と、第１撮像部による全面画像の撮像が完了した基板を撮像手段から処理ステージに搬送する搬送手段と、処理ステージを移動させて処理ステージ上の基板の表面に形成された局所領域と補正設計データで記述されるパターンとの位置合せを行った上で、補正設計データに基づいてパターンを局所領域に露光する露光手段とを備えている。
【０００８】
また、本発明にかかる描画方法は、基板の表面に形成された局所領域に対して設計データで記述されるパターンを描画する描画方法であって、基板の表面の全面画像を撮像する第１工程と、全面画像を含まれる局所領域の配置を示す配置情報を取得する第２工程と、配置情報に基づいて設計データを補正して補正設計データを作成する第３工程と、全面画像の撮像終了後に基板を処理ステージに搬送する第４工程と、処理ステージ上の基板の表面に形成された局所領域と補正設計データで記述されるパターンとの位置合せを行う第５工程と、位置合せの完了後に補正設計データに基づいてパターンを局所領域に露光する第６工程とを備えている。
【０００９】
このように構成された発明では、全面画像に基づいて局所領域の配置を示す配置情報が取得され、当該配置情報に基づいて設計データを補正して補正設計データが作成される。そして、当該補正設計データで記述されるパターンと局所領域との位置合せが行われた後で、補正設計データに基づいてパターンが局所領域に露光される。したがって、処理ステージ上の基板の表面に形成された局所領域の全部について個別の位置計測を行うことなく、パターンを局部領域に描画することが可能となっている。
【００１０】
また、配置情報を取得するにあたって基板の表面の全面画像を撮像するが、処理ステージと異なる撮像手段で行っているため、次のような作用効果も得られる。本発明では、パターン描画のために、以下の処理、
（ａ）全面画像を撮像する処理、
（ｂ）全面画像に対する画像処理により配置情報を取得する処理、
（ｃ）配置情報に基づき補正設計データを作成する処理、
（ｄ）補正設計データで記述されるパターンと局所領域とを位置合わせする処理
（ｅ）補正設計データに基づきパターンを局所領域に露光する処理
を行う。これらの処理のうち処理（ｄ）および処理（ｅ）については、必ず処理ステージ上に基板を載置した状態で実行する必要があるのに対し、処理（ａ）〜（ｃ）については任意である。そこで、本発明では、全面画像を撮像した後に基板を処理ステージに搬送するように構成し、少なくとも処理（ａ）と、処理（ｄ）および処理（ｅ）とを分離した位置で実行するように構成している。したがって、処理（ｂ）および処理（ｃ）の各々については、全面画像を撮像した位置あるいは基板搬送中に行うことが可能となり、合理的な処理が可能となる。
【００１１】
さらに、処理ステージ上に基板を載置した状態で処理（ａ）を実行するためには、全面画像を撮像するための構成（第１撮像部）を処理ステージの近傍に配置する必要があるが、このような構成が処理（ｄ）や処理（ｅ）を実行するための構成と干渉しないように装置設計することは事実上困難である。これに対し、本発明では処理（ａ）と、処理（ｄ）および処理（ｅ）とを分離した位置で実行するように構成しているため、装置の設計自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる描画装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の描画装置の平面図である。
【図３】図１の描画装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】アライメントユニットの構成を示す図である。
【図５】第１光照射部と第１撮像部との位置関係を模式的に示す平面図である。
【図６】第１光照射部の要部断面を模式的に示した断面図である。
【図７】第１光照射部から第１撮像部へ至る光路を模式的に示した平面図である。
【図８】図１の描画装置の動作を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明にかかる描画装置の一実施形態を示す正面図である。図２は図１の描画装置の平面図である。図３は図１の描画装置の電気的構成を示すブロック図である。描画装置はウェハなどの基板Ｗの表面にマウントされた半導体チップＣＰにパターンを描画する装置である。基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、ガラス基板などの各種基板のいずれでもよいが、図示例では円形のウェハを基板として用いている。なお、以下においては、表面に半導体チップＣＰがマウントされた、チップ搭載基板を単に「基板Ｗ」と称する。また、以下においては、装置の全体構成を説明した後、装置の主要構成である露光ユニット、プリアライメントユニット、画像処理ユニットおよびデータ作成ユニットの構成、ならびに描画動作について詳述する。
【００１４】
Ａ．全体構成
描画装置は、露光ユニット１００、プリアライメントユニット２００、搬送ユニット３００、画像処理ユニット４００およびデータ作成ユニット５００を有している。そして、これらのうち露光ユニット１００、プリアライメントユニット２００および搬送ユニット３００の主要構成要素が、本体フレーム６０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部に配置されている。
【００１５】
描画装置の本体内部は、処理領域６０２と受け渡し領域６０３とに区分されている。これらの領域のうち処理領域６０２には、主として、露光ユニット１００の主要構成である処理ステージ１、ステージ移動部２、ステージ位置計測部３、光学ユニット４、グローバルアライメント部５が配置されている。そして、露光ユニット１００の露光制御部６が露光ユニット１００の各部を制御することで光ビームを基板Ｗに露光してパターンを描画する。一方、受け渡し領域６０３には、図２に示すようにプリアライメントユニット２００および搬送ユニット３００が配置されている。プリアライメントユニット２００は、プリアライメント処理およびＣＡＤデータの補正処理に必要なチップ搭載基板Ｗの表面の全面画像を取得する。また、搬送ユニット３００は処理領域６０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送ロボット３０１を有している。なお、本実施形態では、プリアライメントユニット２００を２個配置しているが、プリアライメントユニット２００の個数はこれに限定されるものではなく、任意である。
【００１６】
また、描画装置の本体外部には、図１に示すようにグローバルアライメント部５に照明光を供給する照明部７が配置される。また、図１および図２への図示を省略しているが、同本体外部には上記露光制御部６、画像処理ユニット４００およびデータ作成ユニット５００が配置されている。
【００１７】
さらに、描画装置の本体外部で、受け渡し領域６０３に隣接する位置には、キャリアＣを載置するためのキャリア載置部６０４が配置される。そして、搬送ロボット３０１がキャリアＣ、プリアライメントユニット２００および処理ステージ１にアクセスして基板Ｗを次のように搬送する。つまり、搬送ロボット３０１は、キャリア載置部６０４に載置されたキャリアＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出し、いずれか一方のプリアライメントユニット２００に搬入し、プリアライメント処理を受けた基板Ｗを当該プリアライメントユニット２００から処理ステージ１に搬送し、描画処理を受けた基板Ｗを処理ステージ１からキャリアＣに搬出する。
【００１８】
Ｂ．露光ユニット１００の構成
処理ステージ１は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。処理ステージ１の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を付与することによって、処理ステージ１上に載置された基板Ｗを処理ステージ１の上面に固定保持することができるようになっている。そして、処理ステージ１はステージ移動部２により移動させられる。
【００１９】
ステージ移動部２は、処理ステージ１を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、及び回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動部２は、処理ステージ１を回転可能に支持する支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、支持プレート２２を副走査方向Ｘに移動させる副走査機構２３と、ベースプレート２４を主走査方向Ｙに移動させる主走査機構２５とを備える。副走査機構２３および主走査機構２５は露光制御部６からの指示に応じて処理ステージ１を移動させる。
【００２０】
副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた図示しない移動子とベースプレート２４の上面に敷設された図示しない固定子とにより構成されたリニアモータ２３ａを有している。また、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向に延びる一対のガイド部２３ｂが設けられている。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、ベースプレート２４上のガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向Ｘに移動する。
【００２１】
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描画装置の基台８上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台８との間には、主走査方向に延びる一対のガイド部２５ｂが設けられている。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台６０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向Ｙに移動する。
【００２２】
ステージ位置計測部３は、処理ステージ１の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３は、露光制御部６と電気的に接続されており、露光制御部６からの指示に応じて処理ステージ１の位置を計測する。ステージ位置計測部３は、例えば処理ステージ１に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、処理ステージ１の位置を計測する機構により構成されているが、その構成動作はこれに限定されるものではない。この実施形態では、ステージ位置計測部３は、レーザ光を出射する出射部３１と、ビームスプリッタ３２と、ビームベンダ３３と、第１干渉計３４と、第２干渉計３５とを備える。これら出射部３１、各干渉計３４、３５は、露光制御部６と電気的に接続されており、露光制御部６からの指示に応じて処理ステージ１の位置を計測する。
【００２３】
出射部３１から出射されたレーザ光は、まずビームスプリッタ３２に入射し、ビームベンダ３３に向かう第１分岐光と、第２干渉計３５に向かう第２分岐光とに分岐される。第１分岐光は、ビームベンダ３３により反射され、第１干渉計３４に入射するとともに、第１干渉計３４から処理ステージ１の第１の部位に照射される。そして、第１の部位で反射した第１分岐光が、再び第１干渉計３４へと入射する。第１干渉計３４は、処理ステージ１の第１の部位に向かう第１分岐光と第１の部位で反射された第１分岐光との干渉に基づいて第１の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。
【００２４】
一方、第２分岐光は、第２干渉計３５に入射するとともに、第２干渉計３５から処理ステージ１の第２の部位（ただし、第２の部位は、第１の部位とは異なる位置である。）に照射される。そして、第２の部位で反射した第２分岐光が、再び第２干渉計３５へ入射する。第２干渉計３５は、処理ステージ１の第２の部位に向かう第２分岐光と処理ステージ１の第２の部位で反射された第２分岐光との干渉に基づいて第２の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。
【００２５】
露光制御部６は、第１干渉計３４および第２干渉計３５の各々から、処理ステージ１の第１の部位の位置に対応した位置パラメータ及び処理ステージ１の第２の部位の位置に対応した位置パラメータを取得する。そして、取得した各位置パラメータに基づいて、露光制御部６は処理ステージ１の位置を算出する。
【００２６】
光学ユニット４は、２つの光学ヘッド４０ａ、４０ｂを有している。光学ヘッド４０ａ、４０ｂはともに同一構成を有しており、光照射部４１から与えられるレーザ光をＣＡＤデータで記述されたパターンに対応する描画データに基づき変調する。ここでは、図１を参照しつつ光学ヘッド４０ａに関連する構成について説明するが、光学ヘッド４０ｂについても同様に構成されている。なお、光学ヘッドの設置数はこれに限定されず任意である。
【００２７】
光照射部４１は、レーザ駆動部４１１、レーザ発振器４１２および照明光学系４１３を有している。この光照射部４１では、レーザ駆動部４１１の作動によりレーザ発振器４１２からレーザ光が出射され、照明光学系４１３を介して光学ヘッド４０ａに導入される。この光学ヘッド４０ａには、光変調素子が設けられており、描画データに基づきレーザ光を変調する。そして、光学ヘッド４０ａは変調レーザ光を光学ヘッド４０ａの直下位置で移動している基板Ｗに対して落射することで処理ステージ１に保持された基板Ｗ上の半導体チップＣＰを露光してパターンを描画する。これによって、基板Ｗの表面にマウントされている半導体チップＣＰに対してＣＡＤデータで記述されたパターンが重ねて描画される。
【００２８】
グローバルアライメント部５は、後述するようにデータ作成ユニット５００から指定されるグローバルアライメントマークＧＭを撮像する。グローバルアライメント部５は、鏡筒、対物レンズ、およびＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサを有する第３撮像部５１を備える。本実施形態では、ＣＣＤイメージセンサとしてエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）を用いているが、これに限定されるものではない。また、グローバルアライメント部５は、図示しない昇降機構によって所定の範囲内で昇降可能に支持されている。
【００２９】
照明部７は鏡筒とファイバ７１を介して接続され、グローバルアライメント部５に対して照明用の光を供給する。照明部７から延びるファイバ７１によって導かれる光は、第３撮像部５１の鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサで受光される。これによって、基板Ｗの上面が撮像されて撮像データが取得されることになる。第３撮像部５１はマーク位置計測部５２と電気的に接続されており、取得した撮像データをマーク位置計測部５２に出力する。マーク位置計測部５２は当該撮像データに基づいてグローバルアライメントマークＧＭの座標位置を求め、露光制御部６に出力する。
【００３０】
Ｃ．プリアライメントユニット２００の構成
図４はプリアライメントユニットの概略構成を例示する側面図である。プリアライメントユニット２００は、搬送ロボット３０１によりキャリアＣから搬送されてきた基板Ｗのノッチ（図８中の符号ＮＴ）の位置情報を取得して搬送ユニット３００に提供するプリアライメント処理と、基板Ｗの表面の全面画像を撮像し、当該画像情報を画像処理ユニット４００に送信する全面画像取得処理とを実行する。プリアライメントユニット２００では、回転テーブル２１０が設けられており、搬送ロボット３０１から基板Ｗを受け取る。この回転テーブル２１０は搬送ロボット３０１によって搬送されてきた基板Ｗを支持する上面を有している。この回転テーブル２１０の上面には、複数の吸引孔が形成されており、図示を省略する吸引手段によって各吸引孔を吸引することで、基板Ｗが回転テーブル２１０上で吸着されて保持される。また、回転テーブル２１０はモータ２２０の回転軸に連結されており、モータ２２０からの回転駆動力を受けて、基板Ｗを保持しつつＺ軸周りに回転する。
【００３１】
プリアライメントユニット２００は、回転テーブル２１０に保持された基板Ｗの表面の全面画像を取得するために、第１光照射部２３０および第１撮像部２４０を有している。第１光照射部２３０は、図４および図５に示すように、回転テーブル２１０上に水平に保持された基板Ｗの上方の位置であって、基板Ｗの中心Ｃwを通る鉛直線Ｌvに対してＹ軸方向の一方側の位置に配置される。これに対して、第１撮像部２４０は、回転テーブル２１０上に水平に保持された基板Ｗの上方の位置であって、上記鉛直線Ｌvに対してＹ軸方向の他方側の位置に配置される。つまり、第１光照射部２３０と第１撮像部２４０とは、基板Ｗの中心Ｃwを通る鉛直軸Ｌvを挟んで互いに反対側に配置されている。そして、第１光照射部２３０から射出されて基板Ｗに入射角α1で入射した光は、基板Ｗにおいて反射角α2で正反射（α1＝α2）された後に第１撮像部２４０へ向かう。
【００３２】
この際、現在主流の３００［ｍｍ］の径を有する半導体ウェハを基板Ｗとして用いる場合には、光が基板Ｗへ入射する入射角α1は、２０度ないし４５度となる。次世代型のより大型化した基板、具体的には４５０［ｍｍ］の半導体ウェハを基板Ｗとして用いる場合も同様である。
【００３３】
第１撮像部２４０は、基板Ｗから反射角α2で正反射された光を反射する光学系２４１と、光学系２４１で反射された光を検出して電気信号に変換する光電変換部２４２とを有する。光学系２４１は、長方形状を有した平板状のミラー２４１１を保持板２４１２で保持した構成を有しており、基板Ｗからの正反射光をミラー２４１１で反射して光電変換部２４２へと導く。この光電変換部２４２は、例えばラインセンサカメラで構成される。このラインセンサカメラとしては、ＣＣＤやＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のラインセンサ素子、増幅器、駆動回路、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、メモリ、入出力回路、結像レンズ（撮像レンズ）および筐体等によって構成される周知のラインセンサカメラを用いることができる。
【００３４】
このように、第１光照射部２３０が射出した光は基板Ｗで反射された後に、第１撮像部２４０へと入射する。こうして、第１撮像部２４０によって基板Ｗの画像を撮像することができる。続いては、これら第１光照射部２３０および第１撮像部２４０のより具体的な構成について説明する。
【００３５】
図５は第１光照射部と第１撮像部との位置関係を模式的に示す平面図である。図６は第１光照射部の要部断面を模式的に示した断面図である。図７は第１光照射部から第１撮像部へ至る光路を模式的に示した平面図である。なお、図７では、光路を示すために光電変換部２４２が光学系２４１に対してずらして記載されているが、実際には図４および図５に示すように、光電変換部２４２は光学系２４１の直上に配置されている。
【００３６】
第１光照射部２３０は、Ｘ軸方向に長尺な円柱形状の光源２３１を、同じくＸ軸方向に長尺であって中空の円筒支持部材２３２で周方向に覆った構成を具備している。円筒支持部材２３２にはＹ軸方向に延びるスリット２３２１（図６）が回転テーブル２１０上の基板Ｗへ向けて開口しており、光源２３１から射出された光はスリット２３２１を介して基板Ｗに照射される。これによって、基板ＷにはＸ軸方向に延びる直線状に光が照射されることとなる。また、円筒支持部材２３２と光源２３１との隙間には、スリット２３２１の逆側から光源２３１を覆うように反射材２３１１が設けられている。これによって、光源２３１からスリット２３２１の逆向きに射出された光は、反射材２３１１でスリット２３２１へと反射される。その結果、スリット２３２１を通過する光量を増大させて、基板Ｗに照射される光量を十分に確保することが可能となっている。
【００３７】
図５に示すように、光源２３１は、回転テーブル２１０上の基板Ｗの中心Ｃwに対して、Ｙ軸方向の一方側に寄って配置されている。これに対して、光源２３１の他方端は、連結部２３３、連結管２３４および光ファイバ２３５を介してＬＥＤ(Light Emitting Diode)に接続されている。より具体的には、連結管２３４の一方端が連結部２３３を介して光源２３１の端（他方端）に接続されている。また、連結管２３４の他方端が光ファイバ２３５を介してＬＥＤ２３６に接続されている。したがって、ＬＥＤ２３６からの光が、光ファイバ２３５によって導光された後に、連結管２３４および連結部２３３を介して光源２３１に到達して、光源２３１から射出される。
【００３８】
こうして、第１光照射部２３０から射出された光が、Ｘ軸方向に延びる直線状に基板Ｗに照射された後に第１撮像部２４０へと向かう。つまり、図７の破線で示すように、第１光照射部２３０から射出された光は、回転テーブル２１０上の基板Ｗで正反射された後に、光学系２４１でさらに反射されて光電変換部２４２に入射する。ここで、光電変換部２４２に入射する光が基板Ｗで反射される領域を撮像領域Ａdとすると、撮像領域Ａdは、基板Ｗの端から中心Ｃwまでの範囲に重複する。この際、撮像領域Ａdは、基板Ｗの半径よりやや長い直線形状を有しており、基板Ｗの端から中心Ｃwまでの範囲Ａrの両側にはみ出している。なお、図７では、撮像領域Ａdがこの範囲Ａrに対して基板中心Ｃw側にはみ出した範囲に符号ΔＡrが付されている。そして、このような撮像領域Ａdで反射された光が縮小されて、光電変換部２４２の受光部に結像される。こうして、第１撮像部２４０は撮像領域Ａd内における１ライン分の基板Ｗの画像を撮像する。このプリアライメントユニット２００では、回転テーブル２１０が１回転以上して停止するまでの間、次に説明するプリアライメント処理と並行して第１撮像部２４０が所定の回転角度毎に撮像した１ライン分の画像を順次画像処理ユニット４００に送信する。
【００３９】
また、プリアライメントユニット２００は、プリアライメント処理を行うために、第２光照射部２５０、第２撮像部２６０および位置情報取得部２７０を有している。第２光照射部２５０は図５に示すようにハロゲンランプなどの白色光源２５１、回転フィルタ部材２５２、フィルタ回転モータ２５３および光ファイバ２５４を備えている。回転フィルタ部材２５２は、フィルタ回転モータ２５３により回転駆動される回転板を有しており、当該回転板に対し、可視光を透過する可視光用フィルタ、赤外光を透過する赤外光用フィルタおよびいずれのフィルタも配置されていない透過窓が設けられている。そして、フィルタ回転モータ２５３により回転板を回転位置決めすることで、可視光用フィルタ、赤外光用フィルタおよび透過窓のいずれかが白色光源２５１と光ファイバ２５４の間に位置決めされる。この位置決め後に、白色光源２５１が点灯すると、フィルタ位置決め態様に応じた光が光ファイバ２５４の一方端に入射し、第２撮像部２６０に導光される。
【００４０】
第２撮像部２６０は回転テーブル２１０上に水平に保持された基板Ｗの周縁上方の位置であって、鉛直線Ｌvに対してＸ軸方向の一方側の位置に配置される。第２撮像部２６０は、図４に示すように鏡筒２６１、対物レンズ２６２およびＣＣＤカメラ２６３を有している。そして、第２光照射部２５０から導光される光が鏡筒２６１および対物レンズ２６２を介して基板Ｗの表面の周縁部に落射して照明する。また、基板Ｗの表面で反射した反射光は対物レンズ２６２および鏡筒２６１を介してＣＣＤカメラ２６３で受光され、当該周縁部の画像が撮像される。
【００４１】
第２撮像部２６０で撮像された画像は位置情報取得部２７０に与えられる。位置情報取得部２７０は撮像された画像から基板Ｗの周縁部に形成されるノッチを認識する。そして、位置情報取得部２７０は、回転テーブル２１０が停止した時点でのノッチの回転角度を位置情報として取得し、搬送ユニット３００に送信する。なお、位置情報を受け取った搬送ユニット３００は、回転テーブル２１０から処理ステージ１に搬送するに際し、搬送ロボット３０１による回転テーブル２１０からの基板Ｗの受取、基板Ｗの搬送および処理ステージ１への基板Ｗの載置をコントロールして処理ステージ１に対して基板Ｗを位置決めする。このように、本実施形態では、プリアライメントユニット２００で撮像された基板Ｗの周縁部の画像に基づき搬送ロボット３０１と協同してプリアライメント処理が実行される。もちろん、搬送ロボット３０１が回転テーブル２１０から基板Ｗを受け取る前に、位置情報取得部２７０で取得された位置情報に基づいてプリアライメントユニット２００の回転テーブル２１０が回転して基板Ｗのプリアライメント処理を完了させてもよい。
【００４２】
Ｄ．画像処理ユニット４００
画像処理ユニット４００は第１撮像部２４０の撮像結果に対して画像処理を実行するものであり、露光制御部６とともに電装ラック（図示省略）内に配置されている。画像処理ユニット４００は、第１撮像部２４０から送信されてくる１ライン分の画像を順次受信することで、回転角度と回転中心からの距離（動径）を座標軸とする極座標系で表される基板表面の全面画像（図８中の符号ＷＩ）を取得する。また、画像処理ユニット４００は座標変換部４１０および配置情報取得部４２０を備えており、各部で以下の処理を実行する。
【００４３】
座標変換部４１０は極座標系で示される全面画像をＸＹ座標系で示される画像に変換する。なお、本実施形態では、従来周知の座標変換方法を用いているため、ここでは変換方法の説明については省略する。
【００４４】
配置情報取得部４２０は、ＸＹ座標系で示される画像から基板Ｗの表面にマウントされている各半導体チップＣＰの形状を認識する。例えば半導体チップＣＰが矩形形状を有する場合、配置情報取得部４２０はチップ矩形を認識し、各半導体チップＣＰの中心座標および傾きを配置情報として求め、当該配置情報をデータ作成ユニット５００に送信する。また、半導体チップＣＰ上に形成された位置情報がわかっている２点以上のマークを認識し、配置情報を求めてもよい。
【００４５】
Ｅ．データ作成ユニット５００
データ作成ユニット５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶部５１０等を有するコンピュータで構成されており、露光制御部６、画像処理ユニット４００とともに電装ラック内に配置されている。また、データ作成ユニット５００内のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理することにより、データ作成部５２０、アライメント座標導出部５３０およびラスタライズ部５４０が実現される。本実施形態では、矩形形状の半導体チップＣＰに重ね合わせて描画するパターンは外部のＣＡＤ等により生成されたベクトル形式の設計データで記述されており、その設計データがデータ作成ユニット５００に入力されると、記憶部５１０に書き込まれて保存される。そして、データ作成部５２０が配置情報取得部４２０から受信した配置情報に基づいて設計データ５１１を補正して補正設計データを作成し、アライメント座標導出部５３０およびラスタライズ部５４０に送る。
【００４６】
アライメント座標導出部５３０は上記補正設計データに含まれるグローバルアライメントマーク（図８中の符号ＧＭ）の座標を導出し、露光制御部６に送信する。これを受けて露光制御部６はグローバルアライメント部５によるグローバルアライメント処理を実行する。
【００４７】
ラスタライズ部５４０は、アライメント座標導出部５３０によるグローバルアライメントマークの座標導出処理および露光制御部６によるグローバルアライメント処理と並行して補正設計データをラスタライズしてランレングスデータ（描画データ）５１２を生成して記憶部５１０に保存する。そして、露光制御部６からのデータ要求に応じてランレングスデータ５１２が記憶部５１０から露光制御部６に出力され、当該ランレングスデータ５１２にしがたって半導体チップＣＰへのパターン描画が実行される。
【００４８】
Ｆ．描画動作
次に、上記のように構成された描画装置によるパターン描画動作について図８を参照しながら詳述する。図８は図１の描画装置によるパターンの描画動作を模式的に示す図である。なお、同図中の「ＰＡＬユニット」はプリアライメントユニットの略称であり、「データ作成ユニット５００」、「画像処理ユニット４００」、「ＰＡＬユニット２００」および「露光ユニット１００」で示す欄に記載された模式図は、それぞれデータ作成ユニット５００、画像処理ユニット４００、プリアライメントユニット２００および露光ユニット１００で実行される動作内容を模式的に示している。
【００４９】
この描画装置では、搬送ロボット３０１がキャリア載置部６０４に載置されたキャリアＣから複数の半導体チップＣＰがマウントされた基板Ｗを搬出し、プリアライメントユニット２００の回転テーブル２１０に搬送する。すると、図８中の「ＰＡＬユニット２００」の欄に示すように、回転テーブル２１０が少なくとも１回転以上回転する間に、第２撮像部２６０により撮像された画像（以下「周縁画像」という）に基づいて位置情報取得部２７０がノッチＮＴを識別し、当該ノッチＮＴの回転角度を位置情報として取得する。そして、プリアライメントユニット２００は当該位置情報を搬送ユニット３００に与え、搬送ロボット３０１は回転テーブル２１０から処理ステージ１基板Ｗを搬送する間に処理ステージ１に対して基板Ｗを位置決めする。これによって、処理ステージ１ではノッチＮＴがほぼ一定方向を向いた状態で位置決めされる。
【００５０】
プリアライメントユニット２００では、周縁画像の撮像と並行して、第１撮像部２４０は撮像した画像データを画像処理ユニット４００に送信する。したがって、回転テーブル２１０が１回転した段階で画像処理ユニット４００は極座標系で基板Ｗの全面画像ＷＩを取得し、図示を省略する画像メモリに一時的に保存する。そして、上記のように搬送ロボット３０１によって基板Ｗを処理ステージ１に搬送するのと並行して画像処理ユニット４００はＸＹ変換処理および配置情報の取得処理を実行する。これらの処理のうちＸＹ変換処理は従来より周知の方法により実行されるものであり、座標変換部４１０がＸＹ変換処理を実行することによって、極座標系で示される全面画像ＷＩがＸＹ座標系で示される全面画像ＷＩに変換される。そして、ＸＹ座標系の全面画像ＷＩに基づいて配置情報取得部４２０が各半導体チップＣＰの形状（本実施形態では「矩形」）を認識し、各半導体チップＣＰの中心座標ＣＣおよび傾きθを配置情報として求め、当該配置情報をデータ作成ユニット５００に送信する。
【００５１】
データ作成ユニット５００は、各半導体チップＣＰの理想位置からのズレ量を求める。つまり、設計データ５１１には各半導体チップＣＰの中心座標ＣＣ0と傾きθ0に関する情報、つまりチップデータが含まれており、チップデータと配置情報（中心座標ＣＣ、傾きθ）と対比することでＸ座標のズレ量ΔＸ、Ｙ座標のズレ量ΔＹおよび角度のズレ量Δθが求められる。そして、データ作成ユニット５００はズレ量を設計データ５１１に反映して座標補正および回転補正し、それら補正された設計データ（以下「補正設計データ」という）を記憶部５１０に一時的に記憶する。なお本実施形態では、設計データ５１１は、半導体装置や液晶装置のパターンを形成するＣＡＤデータであり、セル（ＧＤＳＩＩ規格ではＳＴＲＵＣＴＵＲＥに対応)と呼ばれる概念を用いたものである。このため、設計データ５１１では、定義したパターンのレイアウトを命令する「ＳＲＥＦ」で各チップの配置を規定しているため、上記ズレ量に基づいてＳＲＥＦ命令中のＸ、Ｙ、θのプロパティを変更するのみで補正設計データを得ることができる。したがって、設計データ５１１の補正を短時間で行うことが可能となっており、搬送ロボット３０１による基板Ｗの処理ステージ１への搬送と並行して補正設計データを得ることが可能となっている。
【００５２】
データ作成ユニット５００では、補正設計データが得られると、アライメント座標導出部５３０が補正設計データからグローバルアライメントマークＧＭの座標を導出し、露光ユニット１００の露光制御部６に出力する。本実施形態では、予め４点のグローバルアライメントマークＧＭが設定されているが、グローバルアライメントマークＧＭの個数はこれに限定されるものではなく、任意の複数点を予め設定することができる。また、これに並行して、ラスタライズ部５４０は補正設計データのラスタライズ処理を開始する。このラスタライズ処理はグローバルアライメントマークＧＭの座標導出処理および次に説明する露光制御部６によるグローバルアライメント処理と並行して実行され、ランレングスデータ（描画データ）５１２を生成して記憶部５１０に保存する。
【００５３】
グローバルアライメントマークＧＭの座標を受け取った露光制御部６はグローバルアライメント処理を行う。すなわち、アライメント座標導出部５３０から与えられるグローバルアライメントマークＧＭの座標情報に基づきステージ移動部２により処理ステージ１が第３撮像部５１の直下位置に移動して各グローバルアライメントマークＧＭを順番に第３撮像部５１の撮像可能位置に位置決めし、第３撮像部５１によるマーク撮像が実行される（グローバル用アライメント計測）。この第３撮像部５１から出力される画像信号はマーク位置計測部５２により処理され、グローバルアライメントマークＧＭの処理ステージ１上の位置が正確に求められる。そして、これらの計測位置情報に基づき回転機構２１が作動して処理ステージ１を鉛直軸回りに微小回転させて各チップＣＰへのパターン描画に適した向きにアライメント（位置合わせ）される。なお、処理ステージ１を光学ヘッド４０ａ、４０ｂの直下位置に移動させた後で当該アライメントを行ってもよい。
【００５４】
グローバルアライメント処理が完了すると、露光制御部６はデータ作成ユニット５００に対してデータ要求を行い、記憶部５１０から読み出されるランレングスデータ５１２ランレングスデータ５１２にしがたって半導体チップＣＰに対するパターン描画を行う。
【００５５】
以上のように、本実施形態では、処理ステージ１上の基板Ｗに実装された半導体チップＣＰの位置を全て計測することなく、各チップＣＰにパターンを描画することが可能であり、パターン描画に要する時間を短縮することができる。また、プリアライメント処理と同時に全面画像ＷＩを撮像しており、キャリアＣからの基板Ｗの取出から当該基板Ｗ上の半導体チップＣＰにパターンを描画するまでの一連の処理を合理的に行うことができる。
【００５６】
また、全面画像ＷＩを撮像する処理を処理ステージ１と異なるプリアライメントユニット２００で行っているため、次のような作用効果が得られる。まず、処理ステージ１で基板Ｗを保持した状態で全面画像ＷＩの撮像からパターン露光までを一貫して行うことも可能であるが、この場合、以下の処理、
（ａ）全面画像ＷＩを撮像する処理、
（ｂ）全面画像ＷＩに対する画像処理により配置情報を取得する処理、
（ｃ）配置情報に基づき補正設計データを作成する処理、
（ｄ）補正設計データで記述されるパターンと半導体チップＣＰとを位置合わせする処理、
（ｅ）補正設計データに基づきパターンを半導体チップＣＰに露光する処理
をシリアルで行う必要がある。したがって、各処理に要する時間がそのままタクトタイムを構成する主要因となる。これに対し、本実施形態では処理（ｄ）および処理（ｅ）については処理ステージ１上に基板Ｗを載置した状態で実行するが、次に処理すべき基板Ｗに対する処理（ａ）については処理（ｄ）や処理（ｅ）を行っている間に並行して行うことができ、処理（ｂ）あるいは処理（ｃ）については処理ステージ１への基板Ｗの搬送中に並行して行うことができる。したがって、本実施形態によればタクトタイムを大幅に短縮することができる。
【００５７】
また、処理ステージ１上に基板Ｗを載置した状態で全面画像ＷＩを撮像するためには、第１光照射部２３０および第１撮像部２４０を処理ステージ１の上方位置に配置する必要がある。しかしながら、これらの構成が光学ヘッド４０ａ、４０ｂや第３撮像部５１などの構成部品と干渉しないように装置設計することは事実上困難である。これに対し、本実施形態では全面画像ＷＩの撮像をプリアライメントユニット２００で行うように構成しているため、上記干渉の考慮が不要であり、装置の設計自由度を高めることができる。
【００５８】
このように本実施形態では、半導体チップＣＰが本発明の「局所領域」に相当している。また、プリアライメントユニット２００が本発明の「撮像手段」として機能しており、プリアライメントユニット２００中の回転テーブル２１０が本発明の「回転部」に相当している。ノッチＮＴが本発明の「基板に予め形成されたマーク」に相当し、グローバルアライメントマークＧＭが本発明の「基準点」に相当する。
【００５９】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、プリアライメントユニット２００を装備する描画装置に対して本発明を適用しているが、プリアライメントユニットを有さないものの処理ステージと異なる位置で全面画像を撮像する撮像部を有する描画装置、あるいは当該撮像部を追加装備する描画装置に対しても本発明を適用することができる。
【００６０】
また、上記実施形態では、基板Ｗの表面にマウントされた半導体チップＣＰに対してパターンを描画する技術に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、基板表面に既設されたパターンに対して別のパターンを描画する技術に対しても本発明を適用することができる。この場合、既設されたパターンが本発明の「局所領域」に相当する。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、プリアライメントユニット２００から処理ステージ１への基板Ｗの搬送中に、配置情報を取得する処理（ｂ）と、配置情報に基づき補正設計データを作成する処理（ｃ）とを並行して行っているが、上記基板搬送中にいずれか一方の処理のみを実行するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、基板の表面に形成された局所領域にパターンを描画する描画技術全般に適用することができる。処理対象となる基板としては、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板など各種のものを用いることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１…処理ステージ
６…露光制御部
５１…第３撮像部
５２…マーク位置計測部
１００…露光ユニット
２００…プリアライメントユニット（撮像手段）
２１０…回転テーブル（回転部）
２４０…第１撮像部
２６０…第２撮像部
２７０…位置情報取得部
３００…搬送ユニット
４００…画像処理ユニット
５００…データ作成ユニット
５１１…設計データ
５１２…ランレングスデータ
５３０…アライメント座標導出部
５４０…ラスタライズ部
ＣＰ…半導体チップ（局所領域）
ＧＭ…グローバルアライメントマーク（基準点）
ＮＴ…ノッチ（基板に予め形成されたマーク）
Ｗ…基板
ＷＩ…全面画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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