(57)【要約】【課題】対象物上のアライメントマークの輪郭を迅速かつ高精度に検出する。【解決手段】パターン描画装置では、基板上のアライメントマークが低解像度にて撮像されて対象画像が取得され、対象画像中のアライメントマークの各エッジの複数の位置を横断する複数の直線上の画素値の分布である複数の対象プロファイルが取得される。一方、予め高解像度にて取得された参照画像中のアライメントマークから対応するエッジを横断する直線上の画素値の分布である参照プロファイル９４が取得され、参照プロファイル９４中のエッジの位置に対応する画素値が閾値として求められている。複数の対象プロファイルは参照プロファイルとフィッティングされることにより、対象画像中のアライメントマークの各エッジにおいて、複数の対象プロファイル上における閾値に対応する複数の位置が求められ、これらの位置に沿う輪郭線が迅速かつ高精度に取得される。【選択図】図１１
2008135423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上に設けられた位置決め用の目印の輪郭を検出する輪郭検出装置であって、
対象物上の目印を撮像して対象画像を取得する撮像部と、
前記対象画像よりも高解像度にて取得された参照画像において、前記参照画像中の目印に対して複数の注目エッジが予め定められており、各注目エッジを横断する方向における画素値の分布を参照プロファイルとして予め記憶するプロファイル記憶部と、
前記参照プロファイル上における前記対象物上の前記目印の輪郭の位置に対応する参照輪郭位置を決定する画素値を閾値として予め記憶する閾値記憶部と、
前記対象画像中の目印の前記各注目エッジに対応するエッジ上の複数の位置において、前記エッジを横断する方向における画素値の分布である複数の対象プロファイルを取得し、前記複数の対象プロファイルに対して前記参照プロファイルをフィッティングすることにより、前記複数の対象プロファイル上における前記閾値の位置に沿う輪郭線を取得する輪郭線取得部と、
を備えることを特徴とする輪郭検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の輪郭検出装置であって、
前記閾値記憶部に、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値が記憶されており、
前記輪郭線取得部による前記参照プロファイルの各対象プロファイルへのフィッティングにおいて、
前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比が、前記各対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する第１対象補助位置と求めるべき対象輪郭位置との間の距離と、前記対象輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２対象補助位置との間の距離との比に等しくなるように前記対象輪郭位置が求められ、
前記複数の対象プロファイル上の複数の対象輪郭位置に基づいて前記輪郭線が求められることを特徴とする輪郭検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の輪郭検出装置であって、
前記閾値記憶部により、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値が記憶されており、
前記輪郭線取得部による前記参照プロファイルの各対象プロファイルへのフィッティングにおいて、
前記複数の対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する複数の第１対象補助位置と前記第２補助閾値に対応する複数の第２対象補助位置とが求められ、
前記複数の第１対象補助位置および前記複数の第２対象補助位置に基づいて前記各注目エッジに平行な第１補助線および第２補助線がそれぞれ求められ、
前記第１補助線と前記第２補助線との間の領域を、前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比に分割する直線が前記輪郭線として求められることを特徴とする輪郭検出装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の輪郭検出装置であって、
前記複数の対象プロファイルのいずれか１つの対象プロファイル上において隣接する２つの画素値のうち、前記閾値よりも小さい一方の画素値が前記第１補助閾値として前記閾値記憶部に記憶され、前記閾値よりも大きい他方の画素値が前記第２補助閾値として前記閾値記憶部に記憶されることを特徴とする輪郭検出装置。
【請求項５】
対象物の位置決めを行う位置決め装置であって、
位置決め用の目印が設けられた対象物を保持する保持部と、
前記保持部を所定の平面内において移動するとともに前記平面に垂直な回転軸を中心として前記保持部を回転する保持部駆動機構と、
前記対象物上の前記目印の輪郭を検出する請求項１ないし４のいずれかに記載の輪郭検出装置と、
前記輪郭検出装置により検出された前記目印の輪郭の目標位置に対するずれ量を求めるずれ量算出部と、
前記ずれ量算出部からの出力に基づいて前記保持部駆動機構を制御することにより、前記目印を前記目標位置へと移動する位置制御部と、
を備えることを特徴とする位置決め装置。
【請求項６】
請求項５に記載の位置決め装置であって、
前記対象物が、微細パターンが形成される基板であることを特徴とする位置決め装置。
【請求項７】
基板上の感光材料に光を利用してパターンを描画するパターン描画装置であって、
請求項６に記載の位置決め装置と、
前記位置決め装置により前記保持部上に保持された基板の位置決めが行われた後に、前記基板上の感光材料に光を照射する光照射部と、
を備えることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項８】
対象物上に設けられた位置決め用の目印の輪郭を検出する輪郭検出方法であって、
ａ）対象物上の目印を撮像して取得される対象画像よりも高解像度にて取得された参照画像において、前記参照画像中の目印に対して複数の注目エッジが予め定められており、各注目エッジを横断する方向における画素値の分布を参照プロファイルとして記憶する工程と、
ｂ）前記参照プロファイル上における前記対象物上の前記目印の輪郭の位置に対応する参照輪郭位置を決定する画素値を閾値として記憶する工程と、
ｃ）前記対象物上の前記目印を撮像して前記対象画像を取得する工程と、
ｄ）前記対象画像中の目印の前記各注目エッジに対応するエッジ上の複数の位置において、前記エッジを横断する方向における画素値の分布である複数の対象プロファイルを取得する工程と、
ｅ）前記複数の対象プロファイルに対して前記参照プロファイルをフィッティングすることにより、前記複数の対象プロファイル上における前記閾値の位置に沿う輪郭線を取得する工程と、
を備えることを特徴とする輪郭検出方法。
【請求項９】
請求項８に記載の輪郭検出方法であって、
前記ｅ）工程よりも前に、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値を記憶する工程をさらに備え、
前記ｅ）工程における前記参照プロファイルのフィッティングにおいて、
前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比が、前記各対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する第１対象補助位置と求めるべき対象輪郭位置との間の距離と、前記対象輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２対象補助位置との間の距離との比に等しくなるように前記対象輪郭位置が求められ、
前記複数の対象プロファイル上の複数の対象輪郭位置に基づいて前記輪郭線が求められることを特徴とする輪郭検出方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の輪郭検出方法であって、
前記ｅ）工程よりも前に、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値を記憶する工程をさらに備え、
前記ｅ）工程における前記参照プロファイルのフィッティングにおいて、
前記複数の対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する複数の第１対象補助位置と前記第２補助閾値に対応する複数の第２対象補助位置とが求められ、
前記複数の第１対象補助位置および前記複数の第２対象補助位置に基づいて前記各注目エッジに平行な第１補助線および第２補助線がそれぞれ求められ、
前記第１補助線と前記第２補助線との間の領域を、前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比に分割する直線が前記輪郭線として求められることを特徴とする輪郭検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に設けられた位置決め用の目印の輪郭を検出する輪郭検出装置および輪郭検出方法、並びに、当該輪郭検出装置を備える位置決め装置およびパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板やプリント基板、あるいは、プラズマ表示装置、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。
【０００３】
パターンを描画する装置では、通常、搬送機構により基板がステージ上に載置された後に描画が行われるが、搬送機構による載置のみでは、基板を目標位置（例えば、描画開始位置）に正確に位置させることは困難である。そこで、ステージ上の基板の位置を検出し、基板をステージと共に移動および回転することにより、基板の位置を調整することが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、ウエハ上に設けられた位置検出用マーク（いわゆる、アライメントマーク）を撮像することにより基板の位置を検出し、位置検出用マークの目標位置からのずれ量が許容範囲内に収まるように、ウエハをステージと共に移動および回転する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、パターンの高精細化に伴い、基板の位置調整に要求される精度も高くなっている。このため、位置決め用の目印を撮像するカメラの解像度を高くする必要があり、撮像に要する時間が増大するとともに撮像された目印の画像データの容量も大きくなっている。その結果、当該画像データを処理して目印の輪郭を検出することにより行われる基板の位置検出に要する時間が増大し、基板に対するパターン描画に要する時間も増大している。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板等の対象物上に設けられた位置決め用の目印の輪郭を迅速かつ高精度に検出することを主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、対象物上に設けられた位置決め用の目印の輪郭を検出する輪郭検出装置であって、対象物上の目印を撮像して対象画像を取得する撮像部と、前記対象画像よりも高解像度にて取得された参照画像において、前記参照画像中の目印に対して複数の注目エッジが予め定められており、各注目エッジを横断する方向における画素値の分布を参照プロファイルとして予め記憶するプロファイル記憶部と、前記参照プロファイル上における前記対象物上の前記目印の輪郭の位置に対応する参照輪郭位置を決定する画素値を閾値として予め記憶する閾値記憶部と、前記対象画像中の目印の前記各注目エッジに対応するエッジ上の複数の位置において、前記エッジを横断する方向における画素値の分布である複数の対象プロファイルを取得し、前記複数の対象プロファイルに対して前記参照プロファイルをフィッティングすることにより、前記複数の対象プロファイル上における前記閾値の位置に沿う輪郭線を取得する輪郭線取得部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の輪郭検出装置であって、前記閾値記憶部に、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値が記憶されており、前記輪郭線取得部による前記参照プロファイルの各対象プロファイルへのフィッティングにおいて、前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比が、前記各対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する第１対象補助位置と求めるべき対象輪郭位置との間の距離と、前記対象輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２対象補助位置との間の距離との比に等しくなるように前記対象輪郭位置が求められ、前記複数の対象プロファイル上の複数の対象輪郭位置に基づいて前記輪郭線が求められる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の輪郭検出装置であって、前記閾値記憶部により、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値が記憶されており、前記輪郭線取得部による前記参照プロファイルの各対象プロファイルへのフィッティングにおいて、前記複数の対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する複数の第１対象補助位置と前記第２補助閾値に対応する複数の第２対象補助位置とが求められ、前記複数の第１対象補助位置および前記複数の第２対象補助位置に基づいて前記各注目エッジに平行な第１補助線および第２補助線がそれぞれ求められ、前記第１補助線と前記第２補助線との間の領域を、前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比に分割する直線が前記輪郭線として求められる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の輪郭検出装置であって、前記複数の対象プロファイルのいずれか１つの対象プロファイル上において隣接する２つの画素値のうち、前記閾値よりも小さい一方の画素値が前記第１補助閾値として前記閾値記憶部に記憶され、前記閾値よりも大きい他方の画素値が前記第２補助閾値として前記閾値記憶部に記憶される。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、対象物の位置決めを行う位置決め装置であって、位置決め用の目印が設けられた対象物を保持する保持部と、前記保持部を所定の平面内において移動するとともに前記平面に垂直な回転軸を中心として前記保持部を回転する保持部駆動機構と、前記対象物上の前記目印の輪郭を検出する請求項１ないし４のいずれかに記載の輪郭検出装置と、前記輪郭検出装置により検出された前記目印の輪郭の目標位置に対するずれ量を求めるずれ量算出部と、前記ずれ量算出部からの出力に基づいて前記保持部駆動機構を制御することにより、前記目印を前記目標位置へと移動する位置制御部とを備える。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の位置決め装置であって、前記対象物が、微細パターンが形成される基板である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、基板上の感光材料に光を利用してパターンを描画するパターン描画装置であって、請求項６に記載の位置決め装置と、前記位置決め装置により前記保持部上に保持された基板の位置決めが行われた後に、前記基板上の感光材料に光を照射する光照射部とを備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、対象物上に設けられた位置決め用の目印の輪郭を検出する輪郭検出方法であって、ａ）対象物上の目印を撮像して取得される対象画像よりも高解像度にて取得された参照画像において、前記参照画像中の目印に対して複数の注目エッジが予め定められており、各注目エッジを横断する方向における画素値の分布を参照プロファイルとして記憶する工程と、ｂ）前記参照プロファイル上における前記対象物上の前記目印の輪郭の位置に対応する参照輪郭位置を決定する画素値を閾値として記憶する工程と、ｃ）前記対象物上の前記目印を撮像して前記対象画像を取得する工程と、ｄ）前記対象画像中の目印の前記各注目エッジに対応するエッジ上の複数の位置において、前記エッジを横断する方向における画素値の分布である複数の対象プロファイルを取得する工程と、ｅ）前記複数の対象プロファイルに対して前記参照プロファイルをフィッティングすることにより、前記複数の対象プロファイル上における前記閾値の位置に沿う輪郭線を取得する工程とを備える。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の輪郭検出方法であって、前記ｅ）工程よりも前に、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値を記憶する工程をさらに備え、前記ｅ）工程における前記参照プロファイルのフィッティングにおいて、前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比が、前記各対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する第１対象補助位置と求めるべき対象輪郭位置との間の距離と、前記対象輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２対象補助位置との間の距離との比に等しくなるように前記対象輪郭位置が求められ、前記複数の対象プロファイル上の複数の対象輪郭位置に基づいて前記輪郭線が求められる。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の輪郭検出方法であって、前記ｅ）工程よりも前に、前記閾値よりも小さい第１補助閾値、および、前記閾値よりも大きい第２補助閾値を記憶する工程をさらに備え、前記ｅ）工程における前記参照プロファイルのフィッティングにおいて、前記複数の対象プロファイルの前記第１補助閾値に対応する複数の第１対象補助位置と前記第２補助閾値に対応する複数の第２対象補助位置とが求められ、前記複数の第１対象補助位置および前記複数の第２対象補助位置に基づいて前記各注目エッジに平行な第１補助線および第２補助線がそれぞれ求められ、前記第１補助線と前記第２補助線との間の領域を、前記参照プロファイル上の前記第１補助閾値に対応する第１参照補助位置と前記参照輪郭位置との間の距離と、前記参照輪郭位置と前記第２補助閾値に対応する第２参照補助位置との間の距離との比に分割する直線が前記輪郭線として求められる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、対象物上に設けられた位置決め用の目印の輪郭を迅速かつ高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１および図２は、本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す側面図および平面図である。パターン描画装置１は、液晶表示装置用のガラス基板９（以下、単に「基板９」という。）上の感光材料に光を利用してパターンを描画する装置である。パターンが描画された基板９は、後続の別工程を経て、最終的には液晶表示装置の組立部品である微細パターンが形成されたカラーフィルタ基板となる。
【００１９】
図１および図２に示すように、パターン描画装置１は、基板９を保持する基板保持部であるステージ３、基台１１上に設けられてステージ３を移動および回転するステージ駆動機構２、ステージ３およびステージ駆動機構２を跨ぐように基台１１に固定されるフレーム１２、フレーム１２に取り付けられて基板９上の感光材料に光を照射する光照射部４、並びに、ステージ３上の基板９を撮像する撮像部６を備える。
【００２０】
パターン描画装置１は、また、これらの構成を制御する制御部を備える。図３は、制御部５の構成を示す図である。図３に示すように、制御部５は、通常のコンピュータと同様に、各種演算処理を行うＣＰＵ５１、実行されるプログラムを記憶したり演算処理の作業領域となるＲＡＭ５２、基本プログラムを記憶するＲＯＭ５３、各種情報を記憶する固定ディスク５４、作業者に各種情報を表示するディスプレイ５５、および、キーボードやマウス等の入力部５６等を接続した構成となっている。
【００２１】
図４は、制御部５のＣＰＵ５１（図３参照）等がプログラムに従って演算処理を行うことにより実現される機能を他の構成と共に示すブロック図である。図４に示すように、制御部５では、プロファイル記憶部５０１、閾値記憶部５０２、輪郭線取得部５０３、ずれ量算出部５０４および位置制御部５０５が、ＣＰＵ５１等により実現される機能となっている。なお、これらの機能は複数台のコンピュータにより実現されてもよい。パターン描画装置１では、ステージ駆動機構２、光照射部４および撮像部６が制御部５により制御され、また、撮像部６からの出力が制御部５に送られる。
【００２２】
図１および図２に示すように、ステージ駆動機構２は、ステージ３を回転可能に支持する支持プレート２１、支持プレート２１上においてステージ回転軸２２１を中心としてステージ３を回転するステージ回転機構２２、ステージ３を支持プレート２１と共に図１および図２中のＸ方向（以下、「副走査方向」という。）に移動する副走査機構２３、副走査機構２３を介して支持プレート２１を支持するベースプレート２４、並びに、ステージ３を支持プレート２１およびベースプレート２４と共にＸ方向に垂直なＹ方向（以下、「主走査方向」という。）に移動する主走査機構２５を備える。パターン描画装置１では、ステージ駆動機構２により、ステージ３の主面に平行な所定の平面内においてステージ３が移動され、また、当該平面に垂直なステージ回転軸２２１を中心としてステージ３が回転する。
【００２３】
ステージ回転機構２２は、ステージ３の（＋Ｘ）側に設けられたリニアモータ２２２を備え、リニアモータ２２２は、ステージ３の（＋Ｘ）側の側面に固定された移動子、および、支持プレート２１の上面に設けられた固定子を備える。ステージ回転機構２２では、リニアモータ２２２の移動子が固定子の溝に沿ってＹ方向に移動することにより、ステージ３が、支持プレート２１上に設けられたステージ回転軸２２１を中心として所定の角度の範囲内で回転する。
【００２４】
副走査機構２３は、支持プレート２１の下側（すなわち、（−Ｚ）側）において、ステージ３の主面に平行、かつ、主走査方向に垂直な副走査方向に伸びるリニアモータ２３１、並びに、リニアモータ２３１の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側において副走査方向に伸びる一対のリニアガイド２３２を備える。リニアモータ２３１は、支持プレート２１の下面に固定された移動子、および、ベースプレート２４の上面に設けられた固定子を備え、当該移動子が固定子に沿って副走査方向に移動することにより、支持プレート２１がステージ３と共に、リニアモータ２３１およびリニアガイド２３２に沿って副走査方向に直線的に移動する。
【００２５】
主走査機構２５は、ベースプレート２４の下側において、ステージ３の主面に平行な主走査方向に伸びるリニアモータ２５１、並びに、リニアモータ２５１の（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側において主走査方向に伸びる一対のエアスライダ２５２を備える。リニアモータ２５１は、ベースプレート２４の下面に固定された移動子、および、基台１１の上面に設けられた固定子を備え、当該移動子が固定子に沿って主走査方向に移動することにより、ベースプレート２４が、支持プレート２１およびステージ３と共に、リニアモータ２５１およびエアスライダ２５２に沿って主走査方向に直線的に移動する。
【００２６】
図２に示すように、光照射部４は、副走査方向に沿って等ピッチ（本実施の形態では、２００ｍｍピッチ）にて配列されてフレーム１２に取り付けられる複数の光学ヘッド４１を備える。また、光照射部４は、図１に示すように、各光学ヘッド４１に接続される光源光学系４２、並びに、光源であるレーザ発振器４３およびレーザ駆動部４４を備える。光照射部４では、各レーザ駆動部４４が駆動されることにより、レーザ発振器４３からパルス光（以下、単に「光」という。）が出射され、光源光学系４２を介して各光学ヘッド４１へと導かれる。
【００２７】
各光学ヘッド４１は、レーザ発振器４３からの光を下方に向けて出射する出射部４５、出射部４５からの光を部分的に遮るアパーチャユニット４６、および、アパーチャユニット４６を通過した光を基板９上に設けられた感光材料上へと導く光学系４７を備える。
【００２８】
図５は、アパーチャユニット４６の一部を示す平面図である。図５に示すように、アパーチャユニット４６は、複数の矩形状の透光部を有する第１アパーチャ板４６１、第１アパーチャ板４６１を（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側から保持する一対の保持部４６２、並びに、第１アパーチャ板４６１の主走査方向および副走査方向の位置を調整する位置調整機構４６３を備える。第１アパーチャ板４６１では、サイズが異なる３種類の透光部４６１１，４６１２，４６１３が、それぞれ副走査方向（すなわち、Ｘ方向）に沿って等ピッチにて複数配列されている。本実施の形態では、透光部４６１１のピッチ、透光部４６１２のピッチ、および、透光部４６１３のピッチは互いに異なる。図５では、理解を容易にするために、第１アパーチャ板４６１の透光部４６１１〜４６１３を除く領域（すなわち、遮光部）に平行斜線を付している。
【００２９】
位置調整機構４６３は、第１アパーチャ板４６１を一対の保持部４６２と共に主走査方向に移動する第１調整機構４６４、第１調整機構４６４の下側において副走査方向に伸びる一対のリニアガイド４６５、並びに、第１アパーチャ板４６１を保持部４６２および第１調整機構４６４と共にリニアガイド４６５に沿って副走査方向に移動する第２調整機構４６６を備える。本実施の形態では、第１調整機構４６４および第２調整機構４６６として、リニアモータが利用される。
【００３０】
図６は、アパーチャユニット４６の図５に示す部分と光学的に重なる他の部分を示す平面図である。図６に示すように、アパーチャユニット４６は、複数の矩形状の透光部を有する第２アパーチャ板４６７、第２アパーチャ板４６７を（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側から保持する一対の保持部４６８、並びに、第２アパーチャ板４６７を一対の保持部４６８と共に副走査方向に移動する第３調整機構４６９をさらに備える。本実施の形態では、第３調整機構４６９として、リニアモータが利用される。
【００３１】
第２アパーチャ板４６７、保持部４６８および第３調整機構４６９は、第１アパーチャ板４６１、保持部４６２（図４参照）および位置調整機構４６３の上側に配置され、位置調整機構４６３の第１調整機構４６４上に固定される。第２アパーチャ板４６７では、第１アパーチャ板４６１の複数の透光部４６１１〜４６１３にそれぞれ対応する、サイズが異なる３種類の透光部４６７１，４６７２，４６７３が、それぞれ副走査方向（すなわち、Ｘ方向）に沿って等ピッチにて複数配列されている。図６では、図の理解を容易にするために、位置調整機構４６３、および、第１アパーチャ板４６１の透光部４６１１〜４６１３を破線にて描いている。また、第２アパーチャ板４６７の透光部４６７１〜４６７３を除く領域に平行斜線を付している。
【００３２】
図６に示すように、レーザ発振器４３から出射部４５（図１参照）を介して出射された光の照射領域４５１（図６中にて、二点鎖線にて示す。）に、第２アパーチャ板４６７の透光部４６７３、および、透光部４６７３と部分的に重なる第１アパーチャ板４６１の透光部４６１３が配置された場合、出射部４５からの光は、透光部４６７３と透光部４６１３とが重なる領域のみを透過し、光学系４７を介して、図７に示すように、基板９上の複数の矩形状の照射領域９０に導かれる。
【００３３】
パターン描画装置１では、第１アパーチャ板４６１に対する第２アパーチャ板４６７の副走査方向における相対位置を調整することにより、基板９上に導かれる光の副走査方向における幅（すなわち、複数の照射領域９０のそれぞれの幅）が変更される。また、第１アパーチャ板４６１および第２アパーチャ板４６７を主走査方向に移動し、出射部４５からの光の照射領域４５１に透光部４６１１，４６７１、または、透光部４６１２，４６７２を配置することにより、基板９上の照射領域９０の大きさやピッチ等が変更される。
【００３４】
図１および図２に示す撮像部６は、ステージ３に保持された基板９の４つの角部の上方に配置される４つのアライメントカメラ６１を備える。アライメントカメラ６１は、図示省略のフレームに固定されている。
【００３５】
次に、パターン描画装置１によるパターンの描画の流れについて説明する。パターン描画装置１によりパターンが描画される際には、まず、４つの角部上に形状が既知である位置決め用の目印（以下、「アライメントマーク」という。）が設けられた基板９が、ステージ３上に載置されて保持される。本実施の形態では、図８に示すように、十字状のアライメントマーク９１が基板９上に形成されている。
【００３６】
続いて、図１に示す撮像部６のアライメントカメラ６１により、基板９上の４つのアライメントマーク９１が撮像され、各アライメントマーク９１の画像（以下、「対象画像」という。）が取得されて制御部５（図４参照）に送られる。制御部５では、対象画像に対して２値化処理が行われた後、膨張処理および収縮処理が複数回行われる。これにより、２値画像中のアライメントマークのエッジ（アライメントマークと背景との境界）がある程度平滑化され、また、２値画像中の孤立点が除去される。そして、当該平滑化処理および孤立点除去処理が行われた２値画像において、対象画像中のアライメントマークの輪郭（すなわち、演算により求められたアライメントマークの形状を規定する輪郭線の集合であり、上記エッジとは異なる。）が存在するであろう領域がある程度検出される。
【００３７】
次に、制御部５により、多値の対象画像９２における上記検出された領域近傍において、さらに後述の処理を行うことにより、対象画像中のアライメントマークの輪郭が検出される。そして、当該輪郭の位置およびその周囲に対象画像よりも高解像度の副画素（すなわち、サブピクセル）が生成される。
【００３８】
輪郭が検出されると、検出されたアライメントマークの輪郭の目標位置に対するずれ量が、制御部５のずれ量算出部５０４（図４参照）により求められる。具体的には、基板９が所定の位置（本実施の形態では、描画開始位置）に位置した状態におけるアライメントマーク９１の２値化画像を基準画像として、検出された輪郭に基づいて２値化された（すなわち、副画素に対して２値化が行われた）アライメントマーク９１の画像のパターンマッチングを行うことにより、上記ずれ量が算出される。
【００３９】
そして、制御部５の位置制御部５０５（図４参照）により、ずれ量算出部５０４からの出力（すなわち、４つのアライメントマーク９１のずれ量）に基づいてステージ駆動機構２が制御されることにより、基板９がステージ３と共に移動および回転する。これにより、アライメントマーク９１が目標位置へと移動し、基板９が描画開始位置に位置する。
【００４０】
ステージ３上に保持された基板９の位置決めが行われると、制御部５によりステージ駆動機構２および光照射部４が制御されることにより、基板９がステージ３と共に（＋Ｙ）方向に移動し、移動中の基板９に対して光の照射が行われることにより、主走査方向に平行に伸びるストライプ状のパターンが感光材料上に描画される。ステージ３の主走査方向への１回の移動が終了すると、光の照射が停止された状態で、基板９がステージ３と共に副走査方向に所定の距離（本実施の形態では、５０ｍｍ）だけ移動した後、１回目の主走査とは逆方向（すなわち、（−Ｙ）方向）に基板９を移動しつつ照射領域９０に光が照射される。
【００４１】
パターン描画装置１では、基板９の主走査方向および副走査方向への移動が繰り返されることにより、基板９の感光材料上に画素パターンが描画され、後工程において現像処理が施されることにより、カラーフィルタ基板の複数のサブ画素が形成される。
【００４２】
次に、対象画像中のアライメントマークの輪郭検出について説明する。図９は、撮像部６により撮像された１つの対象画像９２を示す図である。図９では、図の理解を容易にするために、対象画像９２中のアライメントマーク９２１（すなわち、アライメントマーク９１の像）に平行斜線を付している（図１０においても同様）。対象画像９２では、アライメントマーク９２１は周囲の領域よりも濃度が高い（濃度が高い場合に画素値が大きくなるものとする。）ため、黒く表示されており、アライメントマーク９２１以外の領域９２４（以下、「背景領域９２４」という。）は白く表示されている。
【００４３】
対象画像９２は比較的低解像度にて撮像された画像であるため、アライメントマーク９２１のエッジ（すなわち、アライメントマーク９２１と背景領域９２４との境界）はあいまいになっており、実際のアライメントマーク９１（図８参照）の輪郭に対応する部位の近傍の領域はグレーに表示されている。以下の説明では、アライメントマーク９２１の中心側において明確に黒く表示されている十字状の領域９２２を「中心領域９２２」と呼び、中心領域９２２の周囲においてグレーに表示されている領域９２３を「周辺領域９２３」と呼ぶ。
【００４４】
図１０は、対象画像９２よりも高解像度にて取得されたアライメントマーク９１の画像９３（以下、「参照画像９３」という。）を示す図であり、当該参照画像９３は、対象画像９２中のアライメントマーク９２１（図９参照）の輪郭検出に利用される。本実施の形態では、参照画像９３は、撮像部６のアライメントカメラ６１（図１参照）の解像度を対象画像９２の撮像時に比べて高く設定して基板９上のアライメントマーク９１を撮像することにより予め取得されており、制御部５（図４参照）に記憶されている。なお、参照画像９３は、パターン描画装置１以外の他の装置により取得されて制御部５に格納されてもよい。
【００４５】
参照画像９３中のアライメントマーク９３１も、対象画像９２中のアライメントマーク９２１と同様に、中心領域９３２および周辺領域９３３を有する。参照画像９３は高解像度にて撮像された画像であるため、対象画像９２に比べて、アライメントマーク９３１の周辺領域９３３が小さく（すなわち、幅が細く）なっており、中心領域９３２と背景領域９３４との境界（すなわち、アライメントマーク９３１のエッジ）がより明確になっている。
【００４６】
参照画像９３では、アライメントマーク９３１に対して、基板９の位置決め時に利用される複数の注目エッジ９３５が予め定められている。図１１は、１つの注目エッジ９３５を横断する方向（すなわち、当該注目エッジ９３５に垂直な方向）における画素値の分布である参照プロファイル９４を示す図である。図１１では、横軸が各画素に便宜上付した番号（すなわち、基板９上における画素の位置であり、以下、「画素番号」という。）を示し、縦軸が各画素の画素値を示す（図１３においても同様）。参照プロファイル９４は、当該注目エッジ９３５の中央を通る１本の直線９３５ａ（図１０参照）上における画素値の分布である。また、参照プロファイル９４は、１つの注目エッジ９３５上の複数の位置において、当該注目エッジ９３５を横断する方向における画素値の分布が取得され、取得された複数の画素値の分布を平均することにより得られてもよい。
【００４７】
図１１に示すように、本実施の形態では、注目エッジ９３５近傍の２０個の画素の画素値の分布が参照プロファイル９４とされる。また、以下では、図１０に示すアライメントマーク９３１の中心領域９３２内の画素の値、および、背景領域９３４内の画素の値がそれぞれ、１００および０であるものとして説明する。したがって、周辺領域９３３内の画素の値は０より大きく１００より小さくなる（対象画像９２中のアライメントマーク９２１においても同様）。
【００４８】
パターン描画装置１では、参照画像９３中のアライメントマーク９３１の複数の注目エッジ９３５のそれぞれを横断する参照プロファイル９４が、制御部５のプロファイル記憶部５０１（図４参照）に予め記憶されている。また、参照プロファイル９４上における基板９上のアライメントマーク９１の輪郭の位置（以下、「参照輪郭位置」という。）を決定する画素値が、閾値として制御部５の閾値記憶部５０２（図４参照）に予め記憶されている。当該閾値は、予め適切な方法により求められており、本実施の形態では、「６０」に設定されている。したがって、参照プロファイル９４の画素番号が１２の画素（以下、「１２番の画素」という。）の位置が参照輪郭位置となる。
【００４９】
閾値記憶部５０２には、当該閾値の他に、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出に利用される２つの補助閾値が記憶される。２つの補助閾値の一方は、閾値よりも小さく、かつ、対象画像９２の背景領域９２４内の画素の値（本実施の形態では、０）よりも大きい。また、２つの補助閾値の他方は、閾値よりも大きく、かつ、対象画像９２の中心領域９２２内の画素の値（本実施の形態では、１００）よりも小さい。以下の説明では、２つの補助閾値のうち、閾値よりも小さい方を「第１補助閾値」と呼び、閾値よりも大きい方を「第２補助閾値」と呼ぶ。
【００５０】
図１２．Ａおよび図１２．Ｂは、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出の流れを示す図である。パターン描画装置１により、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭が検出される際には、まず、既述のように、制御部５に予め記憶されている参照画像９３から各注目エッジ９３５の参照プロファイル９４が取得されてプロファイル記憶部５０１に記憶される（ステップＳ１１）。また、参照プロファイル９４上の参照輪郭位置を決定する閾値が、例えば使用者により入力されて閾値記憶部５０２に記憶される（ステップＳ１２）。
【００５１】
以上の準備作業が完了すると、続いて、参照画像９３の撮像時よりも解像度が低く設定された状態のアライメントカメラ６１により、基板９上のアライメントマーク９１が撮像されて図９に示す対象画像９２が取得され、制御部５の輪郭線取得部５０３（図４参照）に送られる（ステップＳ１３）。輪郭線取得部５０３では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の注目エッジ９３５（図１０参照）に対応するエッジ９２５上の複数の位置において、エッジ９２５を横断する方向（すなわち、エッジ９２５に垂直な方向）に伸びる直線９２５ａ上における画素値の分布である複数の対象プロファイルが取得される。輪郭線取得部５０３では、複数の注目エッジ９３５に対応する複数のエッジ９２５のそれぞれにおいて、複数の対象プロファイルが取得される（ステップＳ１４）。
【００５２】
ステップＳ１４では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の向きが参照画像９３中のアライメントマーク９３１に対して傾いている場合、両アライメントマークの向きを一致させた上で、参照プロファイル９４の取得時と同じ方向における画素値の分布が対象プロファイルとして求められる。両アライメントマークの向きの一致は、対象画像９２を２値化した上でアライメントマーク９２１の重心を参照画像９３中のアライメントマーク９３１の重心に一致させ、両アライメントマークの差分が最も小さくなるまで、当該重心を中心として対象画像９２を参照画像９３に対して相対的に回転することにより行われる。
【００５３】
図１３は、一の対象プロファイル９５を示す図である。対象プロファイル９５では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１において、参照画像９３中のアライメントマーク９３１における参照プロファイル９４が取得された範囲（すなわち、注目エッジ９３５に垂直な方向における範囲）と等しい範囲の画素値の分布として取得される。ただし、上述のように、対象画像９２は参照画像９３に比べて解像度が低いため、図１１および図１３に示すように、参照プロファイル９４として２０個の画素値が取得される範囲において、対象プロファイル９５としては４個の画素値のみが取得される。
【００５４】
次に、一のエッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５から、これらの対象プロファイル９５を代表するものとして、図１３に示す一の対象プロファイル９５が選択され、当該対象プロファイル９５の複数の画素値と閾値記憶部５０２に記憶されている閾値とが比較される。そして、対象プロファイル９５上において隣接するとともに一方が閾値よりも小さく、他方が閾値よりも大きい２つの画素値が選択され、閾値よりも小さい方の画素値が第１補助閾値として閾値記憶部５０２に記憶され、閾値よりも大きい方の画素値が第２補助閾値として閾値記憶部５０２に記憶される（ステップＳ１５）。本実施の形態では、対象プロファイル９５の２番の画素の画素値「２０」が、注目しているエッジ９２５に係る第１補助閾値として記憶され、３番の画素の画素値「８５」がこのエッジ９２５に係る第２補助閾値として記憶される。
【００５５】
続いて、図１１に示す参照プロファイル９４上において、第１補助閾値、閾値および第２補助閾値にそれぞれ対応する画素の位置である第１参照補助位置、参照輪郭位置および第２参照補助位置が求められる（ステップＳ１６）。本実施の形態では、第１参照補助位置として画素値「２０」に対応する９番の画素の位置が取得され、参照輪郭位置として画素値「６０」に対応する１２番の画素の位置が取得され、さらに、第２参照補助位置として画素値「８５」に対応する１３番の画素の位置が取得される。そして、第１参照補助位置と参照輪郭位置との間の距離（すなわち、画素数）と、参照輪郭位置と第２参照補助位置との間の距離との比が、「３：１」と求められる。
【００５６】
このとき、参照プロファイル９４に含まれる複数の画素値の中に閾値に等しいものがない場合には、参照プロファイル９４の閾値近傍の複数の画素値に基づいて参照輪郭位置が求められる。本実施の形態では、参照プロファイル９４上において、一方が閾値よりも小さく、他方が閾値よりも大きい隣接する２つの画素値が選択され、当該２つの画素値の間を閾値に基づいて補間することにより参照輪郭位置が求められる（第１参照補助位置、第２参照補助位置の算出においても同様）。
【００５７】
仮に、閾値が「６０」ではなく「５８」であるとすると、参照プロファイル９４から画素値が「５０」である１１番の画素と、画素値が「６０」である１２番の画素とが選択され、１１番および１２番の画素の間を「４：１」に分割する１２番の画素寄りの参照プロファイル９４上の位置が参照輪郭位置とされる。なお、上記補間処理に代えて、参照プロファイル９４上において閾値に最も近い画素値を有する画素の位置（この場合は、１２番の画素の位置）を参照輪郭位置としてもよい（第１参照補助位置および第２参照補助位置の算出においても同様）。
【００５８】
複数の対象プロファイル９５を代表する図１３に示す対象プロファイル９５に基づいて、第１参照補助位置と参照輪郭位置との間の距離と、参照輪郭位置と第２参照補助位置との間の距離との比が求められると、まず、図１３に示す対象プロファイル９５上において、第１補助閾値に対応する第１対象補助位置（すなわち、２番の画素の位置）と第２補助閾値に対応する第２対象補助位置（すなわち、３番の画素の位置）との間に、参照プロファイル９４上の上記距離の比を対応させることにより（すなわち、参照プロファイル９４をフィッティングすることにより）、閾値に対応する対象輪郭位置が求められる。すなわち、対象プロファイル９５の第１対象補助位置と対象輪郭位置との間の距離と、対象輪郭位置と第２対象補助位置との間の距離との比が、上述の距離の比（３：１）に等しくなるように対象輪郭位置が求められる。図１３では、対象輪郭位置を、符号９５１ａを付した丸印にて表している。
【００５９】
図１４は、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の一のエッジ９２５近傍を示す拡大図である。輪郭線取得部５０３では、一のエッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５（図１４中では、エッジ９２５上の各対象プロファイル９５が取得された位置に符号９５ａを付した直線を描いている。）に対して上述のように参照プロファイル９４をそれぞれフィッティングすることにより、図１４に示すように、当該エッジ９２５に沿う複数の対象輪郭位置９５１が求められる（ステップＳ１７）。
【００６０】
各対象プロファイル９５に対する参照プロファイル９４のフィッティングにおいて、対象プロファイル９５に含まれる複数の画素値の中に第１補助閾値に等しいものがない場合には、当該対象プロファイル９５の第１補助閾値近傍の複数の画素値に基づいて第１対象補助位置が求められる。本実施の形態では、対象プロファイル９５上において、一方が第１補助閾値よりも小さく、他方が第１補助閾値よりも大きい隣接する２つの画素値が選択され、当該２つの画素値の間を第１補助閾値に基づいて補間することにより第１対象補助位置が求められる（第２対象補助位置の算出においても同様）。
【００６１】
輪郭線取得部５０３により複数の対象輪郭位置９５１が求められると、複数の対象プロファイル９５上の当該複数の対象輪郭位置９５１に基づいて、当該エッジ９２５における輪郭線９５２が最小二乗法等により求められる（ステップＳ１８）。このとき、輪郭線９５２は、当該エッジ９２５に対応する参照画像９３中の注目エッジ９３５に平行であるものとして算出される。
【００６２】
一のエッジ９２５における輪郭線９５２が求められると、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の次のエッジ９２５が選択され（ステップＳ１９）、ステップＳ１５に戻り、次のエッジ９２５に対して、第１補助閾値および第２補助閾値の取得、参照プロファイル９４上における第１参照補助位置、参照輪郭位置および第２参照補助位置の取得、並びに、複数の対象プロファイル９５への参照プロファイル９４のフィッティングによる複数の対象輪郭位置９５１の算出および輪郭線９５２の検出（ステップＳ１５〜Ｓ１８）が行われる。
【００６３】
パターン描画装置１では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の複数のエッジ９２５に対して、輪郭線取得部５０３によりステップＳ１５〜Ｓ１８が繰り返される。そして、選択された複数のエッジ９２５の全てにおいて、各エッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５に参照プロファイル９４がフィッティングされることにより、当該複数の対象プロファイル９５上における閾値の位置（すなわち、対象輪郭位置９５１）に沿う輪郭線９５２が取得され、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭が算出される（すなわち、基板９上に設けられたアライメントマーク９１の輪郭が検出される。）（ステップＳ１９）。
【００６４】
パターン描画装置１では、複数の基板９に対して、アライメントマーク９１の輪郭検出、基板９の位置決め、および、パターンの描画が連続的に行われる。２枚目以降の基板９に対するアライメントマーク９１の輪郭検出では、上述のステップＳ１１，Ｓ１２における準備作業は省略され、ステップＳ１３〜Ｓ１９のみが行われる。
【００６５】
以上に説明したように、パターン描画装置１では、撮像部６のアライメントカメラ６１により基板９上のアライメントマーク９１を撮像し、取得された対象画像９２において、アライメントマーク９２１の各エッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５に対して、予め取得されている参照画像９３中のアライメントマーク９３１から得られた参照プロファイル９４をフィッティングする。これにより、各エッジ９２５において、複数の対象プロファイル９５上における閾値の位置（すなわち、対象輪郭位置９５１）に沿う輪郭線９５２が取得される。
【００６６】
パターン描画装置１では、基板９の位置決めにおいて、比較的解像度が低く設定されたアライメントカメラ６１によりアライメントマーク９１を撮像して対象画像９２を取得することにより、高解像度にて対象画像９２を取得する場合に比べて、対象画像９２の取得に要する時間を短縮することができる。また、対象画像９２のデータ容量を小さくすることができるため、対象画像９２に対して行われる輪郭線９５２の検出に係る処理に要する時間を短縮することができる。その結果、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭を迅速に算出することができる。
【００６７】
パターン描画装置１の輪郭線取得部５０３では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１において、高解像度にて取得された参照プロファイル９４を各エッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５に対してフィッティングすることにより、比較的低解像度の対象画像９２からアライメントマーク９２１の輪郭線９５２を高精度に取得することができる。その結果、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭を高精度に検出することができる。
【００６８】
このように、パターン描画装置１では、高解像度にて取得した対象画像からアライメントマークの輪郭を検出する場合に比べて、対象画像９２中における迅速なアライメントマーク９２１の輪郭検出を実現しつつ輪郭の検出精度を高度に維持することができる。換言すれば、基板９上に設けられたアライメントマーク９１の輪郭を迅速かつ高精度に検出することができる。その結果、基板９の位置決め精度を維持しつつ位置決めに要する作業時間を短縮することができ、基板９に対するパターンの描画を迅速かつ高精度に行うことができる。
【００６９】
輪郭線取得部５０３による参照プロファイル９４の各対象プロファイル９５に対するフィッティングでは、閾値よりも小さい第１補助閾値、および、閾値よりも大きい第２補助閾値を利用し、対象プロファイル９５の第１補助閾値に対応する第１対象補助位置と対象輪郭位置９５１との間の距離と、対象輪郭位置９５１と第２補助閾値に対応する第２対象補助位置との間の距離との比が、参照プロファイル９４の第１参照補助位置と参照輪郭位置との間の距離と、参照輪郭位置と第２参照補助位置との間の距離との比に等しくなるように対象輪郭位置９５１が求められる。このように、２つの補助閾値を利用して参照プロファイル９４のフィッティングを簡素なものとすることにより、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出をより迅速に行うことができる。
【００７０】
パターン描画装置１では、一のエッジ９２５に係る第１補助閾値および第２補助閾値を、当該エッジ９２５に係る複数の対象プロファイル９５のうちの一の対象プロファイル９５に含まれる複数の画素値から選択することにより、少なくとも、当該一の対象プロファイル９５上において第１対象補助位置および第２対象補助位置を求める際に、上述の補間処理を省略することができる。その結果、第１対象補助位置および第２対象補助位置を容易かつ迅速に精度良く求めることができる。
【００７１】
また、実際の対象プロファイル９５に含まれる画素値を第１補助閾値および第２補助閾値とすることにより、他の対象プロファイル９５においても、第１補助閾値および第２補助閾値に等しい画素値が含まれる可能性が高くなる。このため、複数の対象プロファイル９５に対する第１対象補助位置および第２対象補助位置の算出を、容易かつ迅速に精度良く行うことができる。その結果、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出をより迅速かつより高精度に行うことができる。なお、第１対象補助位置の算出では、上記補間処理に代えて、対象プロファイル９５上において第１補助閾値に最も近い画素値を有する画素の位置を第１対象補助位置としてもよい（第２対象補助位置の算出においても同様）。
【００７２】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。第２の実施の形態に係るパターン描画装置では、装置の構成は図１ないし図６に示すパターン描画装置１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。当該パターン描画装置によるパターンの描画の流れは、対象画像９２のアライメントマーク９２１（図９参照）の輪郭検出において、参照プロファイル９４（図１１参照）のフィッティング方法が異なる点を除き、第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
図１５．Ａおよび図１５．Ｂは、第２の実施の形態に係るパターン描画装置による対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出の流れを示す図である。当該パターン描画装置により、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭が検出される際には、まず、第１の実施の形態と同様に、参照画像９３から各注目エッジ９３５（図１０参照）に係る参照プロファイル９４が取得されてプロファイル記憶部５０１（図４参照）に記憶され、参照プロファイル９４上の参照輪郭位置を決定する閾値が閾値記憶部５０２（図４参照）に記憶される（ステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００７４】
上記準備作業が完了すると、撮像部６（図１参照）により基板９上のアライメントマーク９１（図８参照）が撮像されて対象画像９２が取得され（ステップＳ２３）、制御部５の輪郭線取得部５０３により、各エッジ９２５上の複数の位置における複数の対象プロファイル９５（図１３参照）が取得される（ステップＳ２４）。そして、一のエッジ９２５において、複数の対象プロファイル９５を代表するものとして選択された一の対象プロファイル９５と閾値記憶部５０２に記憶されている閾値とが比較され、第１補助閾値および第２補助閾値が取得されて閾値記憶部５０２に記憶される（ステップＳ２５）。
【００７５】
図１６は、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の一のエッジ９２５近傍を示す拡大図である。輪郭線取得部５０３では、一のエッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５（図１６中では、図１４と同様、エッジ９２５上の各対象プロファイル９５が取得された位置に符号９５ａを付した直線を描いている。）のそれぞれにおいて、第１補助閾値に対応する画素の位置である第１対象補助位置９５３が求められ、第２補助閾値に対応する画素の位置である第２対象補助位置９５４が求められる（ステップＳ２６）。第１補助閾値および第２補助閾値に等しい画素値が対象プロファイル９５に含まれていない場合、第１対象補助位置９５３および第２対象補助位置９５４は、第１の実施の形態と同様の補間により求められる。
【００７６】
複数の第１対象補助位置９５３および複数の第２対象補助位置９５４が求められると、図１６に示すように、複数の第１対象補助位置９５３に基づいて最小二乗法等により第１補助線９５５が求められ、また、複数の第２対象補助位置９５４に基づいて最小二乗法等により第２補助線９５６が求められる（ステップＳ２７）。このとき、第１補助線９５５および第２補助線９５６は、当該エッジ９２５に対応する参照画像９３中の注目エッジ９３５に平行であるものとして算出される。
【００７７】
第１補助線９５５および第２補助線９５６が求められると、参照プロファイル９４上において、第１補助閾値、閾値および第２補助閾値にそれぞれ対応する画素の位置である第１参照補助位置、参照輪郭位置および第２参照補助位置が求められる（ステップＳ２８）。そして、第１参照補助位置と参照輪郭位置との間の距離（すなわち、画素数）と、参照輪郭位置と第２参照補助位置との間の距離との比が、「３：１」と求められる。
【００７８】
輪郭線取得部５０３では、第１補助線９５５および第２補助線９５６の間の領域に参照プロファイル９４がフィッティングされることにより、第１補助線９５５および第２補助線９５６に平行であって、第１補助線９５５と第２補助線９５６との間の領域を上記距離の比に分割する直線が、当該エッジ９２５における輪郭線９５２として求められる（ステップＳ２９）。
【００７９】
一のエッジ９２５における輪郭線９５２が求められると、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の次のエッジ９２５が選択され（ステップＳ３０）、ステップＳ２５に戻り、次のエッジ９２５に対して、第１補助閾値および第２補助閾値の取得、複数の対象プロファイル９５上における第１対象補助位置および第２対象補助位置の算出、第１補助線９５５および第２補助線９５６の算出、参照プロファイル９４上における第１参照補助位置、参照輪郭位置および第２参照補助位置の取得、並びに、第１補助線９５５と第２補助線９５６との間の領域への参照プロファイル９４のフィッティングによる輪郭線９５２の検出（ステップＳ２５〜Ｓ２９）が行われる。
【００８０】
パターン描画装置では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の複数のエッジ９２５に対して、輪郭線取得部５０３によりステップＳ２５〜Ｓ２９が繰り返される。そして、選択された複数のエッジ９２５の全てにおいて、各エッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５に参照プロファイル９４がフィッティングされることにより、当該複数の対象プロファイル９５上における閾値の位置に沿う輪郭線が取得され、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭が算出される（すなわち、基板９上に設けられたアライメントマーク９１の輪郭が検出される。）（ステップＳ３０）。
【００８１】
第２の実施の形態に係るパターン描画装置では、第１の実施の形態と同様に、複数の基板９に対して、アライメントマーク９１の輪郭検出、基板９の位置決め、および、パターンの描画が連続的に行われ、２枚目以降の基板９に対するアライメントマーク９１の輪郭検出では、上述のステップＳ２１，Ｓ２２における準備作業は省略され、ステップＳ２３〜Ｓ３０のみが行われる。
【００８２】
以上に説明したように、第２の実施の形態に係るパターン描画装置では、第１の実施の形態と同様に、比較的低解像度に設定された撮像部６のアライメントカメラ６１により基板９上のアライメントマーク９１を撮像し、取得された対象画像９２において、アライメントマーク９２１の各エッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５に対して、高解像度の参照画像９３から得られた参照プロファイル９４をフィッティングすることにより、各エッジ９２５において、複数の対象プロファイル９５上における閾値の位置に沿う輪郭線９５２が取得される。ただし、当該パターン描画装置では、第１の実施の形態とは異なり、複数の対象プロファイル９５上における閾値の位置を求めることはせず、当該閾値の位置に沿うと考えられる輪郭線９５２が直接求められる。
【００８３】
これにより、第１の実施の形態と同様に、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭を迅速かつ高精度に算出することができる。すなわち、基板９上に設けられたアライメントマーク９１の輪郭を迅速かつ高精度に検出することができる。その結果、基板９の位置決め精度を維持しつつ位置決めに要する作業時間を短縮することができ、基板９に対するパターンの描画を迅速かつ高精度に行うことができる。
【００８４】
また、当該パターン描画装置では、輪郭線取得部５０３による参照プロファイル９４の各対象プロファイル９５に対するフィッティングにおいて、閾値よりも小さい第１補助閾値、および、閾値よりも大きい第２補助閾値を利用して複数の対象プロファイル９５上の第１補助線９５５および第２補助線９５６を求め、第１補助線９５５と第２補助線９５６との間の領域を、参照プロファイル９４の第１参照補助位置と参照輪郭位置との間の距離と、参照輪郭位置と第２参照補助位置との間の距離との比に分割する直線が、輪郭線９５２として求められる。このように、２つの補助閾値を利用して参照プロファイル９４のフィッティングを簡素なものとすることにより、第１の実施の形態と同様に、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出をより迅速に行うことができる。
【００８５】
さらには、第１の実施の形態と同様に、複数の対象プロファイル９５のうちの一の対象プロファイル９５に含まれる画素値を第１補助閾値および第２補助閾値とすることにより、複数の対象プロファイル９５に対する第１対象補助位置９５３および第２対象補助位置９５４の算出を、容易かつ迅速に精度良く行うことができる。その結果、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出をより迅速かつより高精度に行うことができる。
【００８６】
第２の実施の形態に係るパターン描画装置では、特に、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の各エッジ９２５において、参照プロファイル９４のフィッティングが１回のみ行われる。これにより、参照プロファイル９４のフィッティングに要する時間を短縮することができ、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出をさらに迅速に行うことができる。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００８８】
例えば、第１の実施の形態に係るパターン描画装置１では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出において、参照プロファイル９４の画素の位置と画素値との関係を予め関数にて表しておき、ステップＳ１６における第１参照補助位置、参照輪郭位置および第２参照補助位置の算出において、当該関数を用いて各位置が算出されてもよい（第２の実施の形態に係るパターン描画装置においても同様）。
【００８９】
上記の実施の形態に係るパターン描画装置では、対象画像９２中のアライメントマーク９２１の輪郭検出において、必ずしも、各エッジ９２５上の一の対象プロファイル９５に含まれる画素値が、各エッジ９２５に係る第１補助閾値および第２補助閾値とされる必要はない。第１補助閾値および第２補助閾値は、対象プロファイル９５に含まれる画素値とは無関係に予め設定されて閾値記憶部５０２に記憶されていてもよい。
【００９０】
この場合、閾値記憶部５０２に対する第１補助閾値および第２補助閾値の格納は、必ずしも、対象プロファイル９５の取得よりも後に行われる必要はなく、第１の実施の形態に係るパターン描画装置１では、参照プロファイル９４上における第１参照補助位置、参照輪郭位置および第２参照補助位置の算出（ステップＳ１６）よりも前に行われていればよい。また、第２の実施の形態に係るパターン描画装置では、複数の対象プロファイル９５上における第１対象補助位置および第２対象補助位置の算出（ステップＳ２６）よりも前に行われていればよい。
【００９１】
第２の実施の形態に係るパターン描画装置では、第１参照補助位置、参照輪郭位置および第２参照補助位置の算出（ステップＳ２８）は、第１対象補助位置および第２対象補助位置の算出（ステップＳ２６）よりも前、あるいは、第１対象補助位置および第２対象補助位置、並びに、第１補助線および第２補助線の算出（ステップＳ２６，Ｓ２７）と並行して行われてもよい。
【００９２】
上記実施の形態に係るパターン描画装置では、参照画像９３中のアライメントマーク９３１の各注目エッジ９３５において、複数の参照プロファイル９４が取得されて閾値記憶部５０２に記憶されてもよい。例えば、アライメントマーク９３１の一の注目エッジ９３５において、エッジ９２５上の複数の対象プロファイル９５が取得される位置と対応する複数の位置にて参照プロファイル９４が取得され、各対象プロファイル９５に対して、個別の参照プロファイル９４がフィッティングされてもよい。また、アライメントマーク９３１の一の注目エッジ９３５において、エッジ９２５上の一の対象プロファイル９５が取得される位置に対応する領域に含まれる複数の位置にて複数の参照プロファイルが取得され、当該複数の参照プロファイルの平均値が、一の対象プロファイル９５に対応する参照プロファイル９４とされてもよい。
【００９３】
アライメントマーク９１は、必ずしも、基板９の４つの角部に設けられる必要はなく、基板９上の描画と干渉しない位置（好ましくは、３箇所以上）にアライメントマーク９１が設けられていればよい。基板９上に３つのアライメントマーク９１が設けられる場合、当該３つのアライメントマーク９１は、直線上に並ばないように、例えば、基板９の３つの角部にそれぞれ配置される。
【００９４】
また、アライメントマーク９１の形状は十字状には限定されず、様々な形状のアライメントマークが基板９上に設けられてよい。例えば、図１７．Ａに示すように、Ｘ方向およびＹ方向（すなわち、主走査方向および副走査方向）にそれぞれ平行な一対の辺を有する正方形状のアライメントマーク９１ａが基板９上に設けられてもよく、図１７．Ｂに示すように、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ平行な直線により構成された外周縁および内周縁を有する矩形枠状のアライメントマーク９１ｂが基板９上に設けられてもよい。また、図１７．Ｃに示すように、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ平行な直線により構成された複数の長方形の集合であるアライメントマーク９１ｃが基板９上に設けられてもよい。このように、各アライメントマークを、主走査方向および副走査方向に伸びる複数の直線により囲まれた形状とすることにより、アライメントマークの輪郭検出を容易とすることができる。
【００９５】
上記実施の形態に係るパターン描画装置は、液晶表示装置用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板に対するパターンの描画に利用されてもよく、また、プラズマ表示装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の平面表示装置用のガラス基板、半導体基板やプリント配線基板、あるいは、フォトマスク用のガラス基板等に対するパターンの描画に利用することもできる。
【００９６】
パターン描画装置のパターン描画に係る構成が省略された他の構成、すなわち、基板９を保持するステージ３、ステージ３を移動および回転するステージ駆動機構２、アライメントマーク９１を撮像する撮像部６、並びに、制御部５のプロファイル記憶部５０１、閾値記憶部５０２、輪郭線取得部５０３、ずれ量算出部５０４および位置制御部５０５は、基板９に対するパターン描画を行わない他の装置において、基板９の位置決めを行う位置決め装置として利用することもできる。この場合も、上述のように、基板９の位置決め精度を維持しつつ位置決めに要する作業時間を短縮することができる。ところで、基板上に微細なパターンを形成する装置では、パターンの形成開始前に短時間で精度良く基板の位置決めを行うことが求められているため、上記位置決め装置は、このような装置における基板の位置決めに好ましく利用される。
【００９７】
また、パターン描画装置のパターン描画および基板９の位置決めに係る構成が省略された他の構成、すなわち、アライメントマーク９１を撮像する撮像部６、並びに、制御部５のプロファイル記憶部５０１、閾値記憶部５０２および輪郭線取得部５０３は、基板９に対するパターン描画および基板９の位置決めを行わない他の装置において、基板９上に設けられた位置決め用のアライメントマーク９１の輪郭を検出する輪郭検出装置として利用することもできる。この場合も、上述のように、アライメントマーク９１の輪郭を迅速かつ高精度に検出することができる。
【００９８】
さらには、パターン描画装置およびその構成の一部は、基板以外の様々な対象物上に設けられた位置決め用のアライメントマークの輪郭検出や当該対象物の位置決めに利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１の実施の形態に係るパターン描画装置の側面図である。
【図２】パターン描画装置の平面図である。
【図３】制御部の構成を示す図である。
【図４】制御部により実現される機能を他の構成と共に示すブロック図である。
【図５】アパーチャユニットの一部を示す平面図である。
【図６】アパーチャユニットの他の一部を示す平面図である。
【図７】基板上の照射領域を示す平面図である。
【図８】基板上のアライメントマークを拡大して示す図である。
【図９】対象画像を示す図である。
【図１０】参照画像を示す図である。
【図１１】参照プロファイルを示す図である。
【図１２．Ａ】アライメントマークの輪郭検出の流れを示す図である。
【図１２．Ｂ】アライメントマークの輪郭検出の流れを示す図である。
【図１３】対象プロファイルを示す図である。
【図１４】対象画像中のアライメントマークの一部を示す拡大図である。
【図１５．Ａ】第２の実施の形態に係るパターン描画装置におけるアライメントマークの輪郭検出の流れを示す図である。
【図１５．Ｂ】アライメントマークの輪郭検出の流れを示す図である。
【図１６】対象画像中のアライメントマークの一部を示す拡大図である。
【図１７．Ａ】基板上のアライメントマークの他の例を示す図である。
【図１７．Ｂ】基板上のアライメントマークの他の例を示す図である。
【図１７．Ｃ】基板上のアライメントマークの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１    パターン描画装置
２    ステージ駆動機構
３    ステージ
４    光照射部
６    撮像部
９    基板
９１，９１ａ〜９１ｃ，９２１，９３１    アライメントマーク
９２    対象画像
９３    参照画像
９４    参照プロファイル
９５    対象プロファイル
５０１    プロファイル記憶部
５０２    閾値記憶部
５０３    輪郭線取得部
５０４    ずれ量算出部
５０５    位置制御部
９２５    エッジ
９３５    注目エッジ
９５１    対象輪郭位置
９５２    輪郭線
９５３    第１対象補助位置
９５４    第２対象補助位置
９５５    第１補助線
９５６    第２補助線
Ｓ１１〜Ｓ１９，Ｓ２１〜Ｓ３０    ステップ
【図１】
2008135423.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
2008135423.tif 000012
【図１１】
2008135423.tif 000013
【図１２．Ａ】
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【図１２．Ｂ】
2008135423.tif 000015
【図１３】
2008135423.tif 000016
【図１４】
2008135423.tif 000017
【図１５．Ａ】
2008135423.tif 000018
【図１５．Ｂ】
2008135423.tif 000019
【図１６】
2008135423.tif 000020
【図１７．Ａ】
2008135423.tif 000021
【図１７．Ｂ】
2008135423.tif 000022
【図１７．Ｃ】
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