光量決定装置、位置検出装置、描画装置、および、光量決定方法
【課題】対象面に対して光を照射し、その反射光を検出することによって当該表面の位置を検出するにあたって、適切な出射光量の値を簡易に決定できる技術を提供する。
【解決手段】光源から、光源に対して相対的に移動する対象面（基板Ｗの上面）に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部に取得させて、対象面内の異なる位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・・Ｐ（Ｎ）で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく。続いて、取得された複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、有効データを与えた最大の出射光量を、位置検出を行う位置検出用光源の出射光量の最適値とする。
【解決手段】光源から、光源に対して相対的に移動する対象面（基板Ｗの上面）に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部に取得させて、対象面内の異なる位置Ｐ（１），Ｐ（２），・・・Ｐ（Ｎ）で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく。続いて、取得された複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、有効データを与えた最大の出射光量を、位置検出を行う位置検出用光源の出射光量の最適値とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって対象面の位置を検出するにあたって、検出用光源の出射光量を決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象面の位置（例えば、対象面の基準点に対する相対位置）を検出する方法の１つに、対象面に対して光を照射し、その反射光を検出するという手法がある。この手法について簡単に説明する。この手法においては、例えば、図１９に示すように、検出用光源９０１から対象面９００に、所定の入射角θで光（例えば、レーザ光）を入射し、その反射光を受光部９０２にて受光する。いま、対象面９００が基準位置ｈにある場合には、受光部９０２における反射光の受光位置が基準位置ｃとなることがわかっており、当該基準位置ｃの座標値が予め記憶されている。ここで、対象面９００の相対位置が、基準位置ｈからズレた位置ｈ’にある場合、受光部９０２における反射光の受光位置は基準位置ｃよりもズレた位置ｃ’に移動する。つまり、受光部９０２における反射光の受光位置をみれば、対象面９００が基準位置ｈからどれだけズレているかを特定することができる。したがって、例えば、基準点に対する基準位置ｈの相対位置を予め記憶しておけば、基準点に対する対象面９００の相対位置を特定することができる。
【０００３】
この手法は各種の装置で利用されている。例えば、いわゆる「直接描画装置」（感光材料が塗布された基板に対して光を照射して、ＣＡＤデータ等から基板の表面（対象面）に直接にパターン（露光パターン）を描画するタイプの露光装置）においては、対象面に光を照射してパターンを描画する際に、上記の手法で対象面の位置を検出し、検出結果に応じて光学ヘッドが備えるレンズの位置を調整する、いわゆる「オートフォーカス」が行われる。
【０００４】
ところで、直接描画装置においては、対象面である基板の表面に微細なパターンを高精度に描画する必要があり、そのためには、高精度なオートフォーカスを行う必要がある。高精度なオートフォーカスを行うためには、対象面の位置を高精度に検出しなければならない。
【０００５】
対象面の位置検出精度を向上させるための技術が、例えば特許文献１に記載されている。ここに開示されている技術によると、受光部において複数の反射光の受光画像を取得し、取得された複数の受光画像を積算することによって、対象面にパターンの要素が存在する場合であってもその影響を受けにくくし、常に高い精度で対象面の位置を検出可能としている。
【０００６】
ところで、対象面の位置を高精度に特定するためには、反射光の受光位置の特定精度を上げなければならないところ、受光部における反射光の受光強度が強すぎても弱すぎても、受光位置の特定精度が悪くなるという事情がある。つまり、対象面の位置を高精度に特定するためには、反射光の受光強度が適正範囲内にあることが必要である。
【０００７】
反射光の受光強度を適正範囲内に収めたければ、検出用光源の出射光量を対象面の反射率から逆算して予め設定しておけばよい。ところが、受光強度が適正範囲内の反射光が得られるような出射光量を特定することは実は非常に難しく、また手間がかかる。
【０００８】
というのも、対象面である基板の表面の反射率は、基板の表面状態（例えば、表面の材質、表面に塗布されている感光材料の種類、表面に塗布されている感光材料の厚み等）によって変わってくるため、ある表面状態の基板において適切な出射光量だったとしても、表面状態が僅かにでも異なる基板にとっては、それが適切な出射光量とはいえない（つまり、適正な出射光量は、基板の表面状態に依存して変わってくる）からである。
【０００９】
また、同じ基板でもその表面内に形成されるパターンの影響を受けて、相対的に反射率の低い（あるいは、高い）局所領域が存在するため、ある領域で反射された場合は適正範囲内の受光強度で反射光が得られたとしても、別の領域においては適正範囲内の受光強度で反射光が得られず、その領域については位置検出精度が悪くなるという事態が生じうる。つまり、適切な出射光量を特定する際には、基板全体に存在している反射率の偏りを加味した上で決定しなければならない。
【００１０】
検出用光源の出射光量は、従来は、熟練したオペレータが経験に基づいて決定することが一般的であった。しかしながら、上記の通り、基板の表面状態に適切に対応した設定値を決定することは、たとえ熟練したオペレータにとっても容易なことではない。また、たとえ熟練したオペレータであっても、常に一定の基準で出射光量を決定することは難しく、その結果、位置検出の精度を高いレベルで安定させることができない。
【００１１】
例えば特許文献２では、検出用光源の出射光量を段階的に変化させながら位置検出処理を行う。この構成によると、例えば、予め設定された出射光量が、基板の表面状態に厳密に対応していなくとも、受光強度が適正範囲内の反射光を得ることができる可能性が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２５８３６５号公報
【特許文献２】特開２００９−２４４３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したとおり、特許文献２の技術によると、受光強度が適正範囲内の反射光を得やすくなるものの、位置検出処理において検出用光源の出射光量を変化させることができる範囲には限界があるため、出射光量の初期値が基板の表面状態からみて見当はずれな値に設定されてしまった場合、そこから出射光量を変化させていっても、受光強度が適正範囲内の反射光をほとんど得ることができないことになる。つまり、特許文献２の技術を適用する場合であっても、出射光量の初期値を、基板の表面状態に適切に対応した値に設定しておくことが重要である。そして、この初期値を基板の表面状態に適切に対応した値に決定することは、上述したとおり容易なことではない。
【００１４】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって対象面の位置を検出するにあたって、検出用光源の適切な出射光量の値を簡易に決定できる技術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】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定装置であって、前記対象面に向けて光を出射する光源と、前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、を備える。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が、先に取得されたサンプルデータが前記有効データである場合は、前記光源の出射光量を変化させず、前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データである場合は、前記光源の出射光量を小さく変化させ、前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも小さい光量過小データである場合は、前記光源の出射光量を大きく変化させる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光量決定装置であって、前記サンプルデータが、前記対象面において、定められた長さ以上に相当する領域から有効な検出光量を得ている光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過多データと判断する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の光量決定装置であって、前記サンプルデータが、重心として０を与える光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過小データと判断する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が取得した前記複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた前記最適値を評価する評価部、をさらに備える。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光量決定装置であって、前記評価部が、前記サンプルデータ群において、前記有効データでないサンプルデータが連続して取得された個数が所定数よりも大きい場合に否定的評価を与える。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の光量決定装置であって、前記評価部が、前記サンプルデータ群の全体に対して、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データとされるサンプルデータが占める割合が、所定値よりも大きい場合に、否定的評価を与える。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項５から７のいずれかに記載の光量決定装置であって、前記評価部が、前記サンプルデータ群の全体に対して、前記有効データが占める割合が、所定値よりも小さい場合に、否定的評価を与える。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が、前記複数のサンプルデータを取得するデータ収集処理を、複数回繰り返して実行し、先に実行された前記データ収集処理で取得された前記複数のサンプルデータのうち、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を、次に実行する前記データ収集処理における前記光源の初期値に設定する。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が、前記データ収集処理において前記出射光量を変化させる刻み幅を、先に実行された前記データ収集処理における前記刻み幅よりも小さい値とする。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出装置であって、前記対象面に向けて光を出射する光源と、前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、を備え、前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する対象面に対して光を照射して、前記対象面にパターンを描画する描画装置であって、前記対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記対象面の位置に基づいて、前記光学ヘッドの光学系の前記対象面に対する位置を調整する位置調整部と、を備え、前記位置検出部が、前記対象面に向けて光を出射する光源と、前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、を備え、前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する。
【００２７】
請求項１３に記載の発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定方法であって、ａ）光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく工程と、ｂ）前記ａ）工程において取得された複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１〜１３に記載の発明によると、光源から、出射光量を変化させながら対象面の異なる位置に光を照射させて、複数のサンプルデータを取得する。そして、取得された複数のサンプルデータのうち、有効データを与えた最大の出射光量を検出用光源の出射光量の最適値として取得する。ここで最適値とされた値を用いて対象面の位置の検出を行えば、許容範囲内の受光量の反射光が得られる可能性が高いので、対象面の位置を高い精度で検出できる。特に、受光量が許容範囲以下となる反射光は、対象面の位置の検出精度を大きく悪化させる原因となるところ、このような反射光が得られる可能性が低くなる。つまり、この構成によると、対象面の表面状態に対応した適切な（対象面の位置を高い精度で検出可能な）出射光量の値を簡易に決定できる。
【００２９】
特に、請求項２に記載の発明によると、複数のサンプルデータを取得する一連の処理の中で、先に取得されたサンプルデータが光量過多データである場合は出射光量を小さく変化させ、先に取得されたサンプルデータが光量過小データである場合は出射光量を大きく変化させるので、サンプルデータとして有効データを数多く取得できる可能性が高くなる。したがって、対象面の状態に対応した適切な出射光量の値を効率的に決定することができる。
【００３０】
特に、請求項５に記載の発明によると、データ収集部が取得した複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた最適値を評価するので、最適値が、不適当なデータ収集処理に基づいて取得されたものである場合に、それを検知することができる。したがって、信頼性の低い最適値がそのまま出射光量として設定されてしまう危険を回避することができる。
【００３１】
特に、請求項９に記載の発明によると、先に実行されたデータ収集処理において取得された複数の光量分布データのうち、有効データを与えた最大の出射光量を光源の初期値に設定して、データ収集処理を繰り返す。この構成によると、データ収集処理の実行回数を重ねるにつれて、より多くの有効データを取得できる可能性が高くなる。その結果、対象面の状態に対応した最適値を高精度に決定することができる。
【００３２】
特に、請求項１０に記載の発明によると、データ収集処理において出射光量を変化させる刻み幅を、データ収集処理の繰り返し回数が増えるにつれて小さくするので、対象面の状態に適切に対応した最適値をさらに高精度に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】描画装置の側面図である。
【図２】描画装置の上面図である。
【図３】描画ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【図４】光学ヘッド部が備える位置検出ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【図５】光量分布データの様子を模式的に示す図である。
【図６】照明ユニットの構成例を示す図である。
【図７】アライメントユニットの構成例を示す図である。
【図８】位置検出ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【図９】描画装置において実行される処理の流れを示す図である。
【図１０】サンプルデータ収集処理の流れを示す図である。
【図１１】サンプルデータ収集処理における基板と位置検出ユニットとの相対位置関係を模式的に示す図である。
【図１２】サンプルデータの取得処理の流れを示す図である。
【図１３】受光部が取得する一群の光量分布データを模式的に示す図である。
【図１４】光量分布データを整理する処理の流れを示す図である。
【図１５】サンプルデータテーブルの構成例を模式的に示す図である。
【図１６】サンプルデータ収集処理の評価処理の流れを示す図である。
【図１７】最適値を決定する処理の全体の流れを示す図である。
【図１８】描画装置において実現される各機能を表すブロック図である。
【図１９】対象面の位置を検出する手法の原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照される各図には、各部材の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系が付されている。
【００３５】
＜１．描画装置１００の構成＞
＜１−１．全体構成＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る描画装置１００の構成を示した側面図および上面図である。描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された半導体基板（以下、単に「基板」という）Ｗの上面に光を照射して、所定のパターンを描画する装置（所謂「直接描画装置」）である。
【００３６】
描画装置１００は、本体フレーム１０１にカバーが取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、その備える各種の構成要素を配置した構成となっている。
【００３７】
描画装置１００の本体内部には、処理領域１０２と受渡領域１０３とが形成されている。処理領域１０２には、主として、基板Ｗを保持するステージ１０、ステージ１０を移動させるステージ移動機構２０、ステージ１０の位置を計測するステージ位置計測部３０、基板Ｗの上面に光を照射する光学ヘッド部４０、基板Ｗの上面に形成されたアライメントマークを撮像するアライメントユニット５０、および、基板Ｗの上面の基準位置に対する相対位置（Ｚ方向に沿う方向の位置であり、以下「高さ位置」という）を検出する位置検出ユニット６０が配置される。一方、受渡領域１０３には、処理領域に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０が配置される。
【００３８】
また、描画装置１００の本体外部には、アライメントユニット５０に照明光を供給する照明ユニット８０が配置される。また、本体外部には、描画装置１００が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。
【００３９】
なお、描画装置１００の本体外部であって、受渡領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。受渡領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。
【００４０】
＜１−２．各部の構成＞
＜ステージ１０＞
ステージ１０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。ステージ１０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）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。
【００４１】
＜ステージ移動機構２０＞
ステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、および回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を副走査方向に移動させる副走査機構２３と、副走査機構２３を介して支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、および、主走査機構２５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させる。
【００４２】
回転機構２１は、支持プレート２２上において、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転する。
【００４３】
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移動子とベースプレート２４の上面に敷設された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、副走査方向にの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が副走査方向に移動する。
【００４４】
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１００の基台１０６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１０６との間には、主走査方向にの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１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。
【００４５】
＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。
【００４６】
ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０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、ステージ１０の位置を計測する機構により構成することができる。この場合、ステージ位置計測部３０は、例えば、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。出射部３１、および各干渉計３４，３５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。
【００４７】
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の干渉計３４からステージ１０の第１の部位に照射される。そして、第１の部位において反射した第１分岐光が、再び第１干渉計３４へ入射する。第１干渉計３４は、ステージ１０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。
【００４８】
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からステージ１０の−Ｙ側の側面内における第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の部位において反射した第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、ステージ１０の第２の部位に向かう第２分岐光とステージ１０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。
【００４９】
制御部９０は、第１干渉計３４および第２干渉計３５のそれぞれから、ステージ１０の第１の部位の位置に対応した位置パラメータ、および、ステージ１０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、ステージ１０の位置を算出する。
【００５０】
＜光学ヘッド部４０＞
光学ヘッド部４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に光を照射する機構である。光学ヘッド部４０は、ステージ１０およびステージ移動機構２０を跨ぐようにして基台１０６上に架設されたフレーム１０７に設けられる。
【００５１】
光学ヘッド部４０は、レーザ光を出射するレーザ発振器４１と、レーザ発振器４１を駆動するレーザ駆動部４２と、レーザ発振器４１から出射された光を、強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光）とする照明光学系４３とを備える。これらの各部４１，４２，４３は、フレーム１０７の天板を形成するボックスの内部に配置される。また、これらの各部４１，４２，４３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００５２】
光学ヘッド部４０は、さらに、フレーム１０７の＋Ｙ側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容される描画ユニット４０１を備える。描画ユニット４０１は、レーザ発振器４１から出射され、照明光学系４３を介して入射した光にパターンデータに応じた変調を形成して、基板Ｗの上面に照射する。描画ユニット４０１の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、描画ユニット４０１の構成例を模式的に示す図である。
【００５３】
描画ユニット４０１は、空間変調ユニット４４と、投影光学系４５とを備える。描画ユニット４０１が備える各部４４，４５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００５４】
空間変調ユニット４４は、複数の空間光変調素子を一列に配列したものである。空間光変調素子は、電気的な制御により光を変調させる素子であり、例えば、回折格子型の空間光変調素子である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（サンノゼ、カリフォルニア）の登録商標）を用いて構成される。回折格子型の空間光変調素子は、印可される電圧に応じてその表面状態を変化させる。具体的には、電圧オン状態では、０次光を出射する表面状態となり、電圧オフ状態では、１次回折光（±１次回折光）を出射する表面状態となる。以下に説明するように、投影光学系４５は、１次回折光を遮断し、０次光のみを通過させる。つまり、０次光のみが基板Ｗの上面まで到達することになる。
【００５５】
照明光学系４３から出射された光は、ミラー４３１に入射し、定められた角度で空間変調ユニット４４に入射する。一方で、制御部９０は、パターンデータ（基板Ｗに描画すべきパターンを記述したＣＡＤデータ）に基づいて、ドライバ回路を介して、各空間光変調素子に対して電圧を印加する。これによって、空間変調ユニット４４に入射した光に、描画すべきパターンに応じた変調が形成されることになる。
【００５６】
投影光学系４５は、空間変調ユニット４４において空間変調された光を、基板Ｗの表面に導いて、基板Ｗの表面に結像させる機能部であり、例えば、空間変調ユニット４４側から順に、ゴースト光を遮断する遮光板４５１と、ズーム部を構成する２個のレンズ４５２，４５３と、高次回折光を遮断する絞り板４５４と、フォーカス部を構成するフォーカシングレンズ４５５とが配置される。
【００５７】
レンズ４５２，４５３を通過した光は、開口を有する絞り板４５４へと導かれる。ここで、一部の光（０次光）は絞り板４５４の開口を通過してフォーカシングレンズ４５５へ導かれ、残りの光（１次回折光）は絞り板４６４により遮断される。フォーカシングレンズ４６５を通過した光（０次光）は、定められた倍率で基板Ｗの表面に導かれる。
【００５８】
なお、投影光学系４５は、必ずしも、遮光板４５１、レンズ４５２，４５３、絞り板４５４、および、フォーカシングレンズ４５５により構成される必要はなく、他の光学素子が追加される等してもよい。
【００５９】
再び図１、図２を参照する。光学ヘッド部４０は、さらに、投影光学系４５が備えるフォーカシングレンズ４５５の位置を調整する駆動部４６と、基板Ｗの上面（具体的には、基板Ｗの上面内の各位置）の高さ位置を検出する位置検出ユニット４７とを備える。
【００６０】
駆動部４６は、投影光学系４５が備えるフォーカシングレンズ４５５をＺ軸方向に沿って直線的に移動させることによって、基板Ｗの上面内の各位置に対するフォーカシングレンズ４５５の位置（すなわち、基板Ｗの上面内の各位置とフォーカシングレンズ４５５との離間距離）を変化させる。なお、駆動部４６として、例えば、回転モータと、Ｚ軸方向に平行に配置されるボールネジと、フォーカシングレンズ４５５の支持台（あるいは、描画ユニット４０１の筐体）に固定されるナット部とを有する直動機構を採用することができる。
【００６１】
位置検出ユニット４７は、光学ヘッド部４０と対応付けられており、対応する光学ヘッド部４０の付近に配置されて、基板Ｗの上面内の各位置（具体的には、対応する光学ヘッド部４０が描画を行う予定の位置（描画予定位置））の高さ位置を検出する。位置検出ユニット４７の構成は後に詳細に説明する。
【００６２】
駆動部４６と位置検出ユニット４７とは、オートフォーカスを行う機能部（オートフォーカスユニット）構成する。すなわち、制御部９０は、位置検出ユニット４７に描画予定位置の高さ位置を検出させ、取得された位置情報（以下「高さ位置情報」という）に基づいて駆動部４６を制御して、光学ヘッド部４０のフォーカシングレンズ４５５が適切な位置（光学ヘッド部４０から照射される光を描画予定位置に結像させる位置）に置かれるように調整する。
【００６３】
ここで、位置検出ユニット４７の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、位置検出ユニット４７の構成例を模式的に示す図である。
【００６４】
位置検出ユニット４７は、主として、光源４７１と受光部４７２とを備える。光源４７１は、例えばレーザ光を出射するレーザ光源により構成される。光源４７１は制御部９０と接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。制御部９０は、光源４７１からの光の出射タイミング、光の出射時間、および、出射光量を制御する。
【００６５】
光源４７１から出射された光は、照明光学系４７１１、および、ミラー４７１２を介して基板Ｗの上面まで導かれる。照明光学系４７１１、および、ミラー４７１２は、光源４７１から出射された光を基板Ｗの上面の法線方向に対して所定の角度だけ傾斜した軸に沿って基板Ｗの上面に入射させる。基板Ｗの上面に入射し、そこで反射されたた光は、ミラー４７１３、リレー光学系４７１４、および、ミラー４７１５を介して受光部４７２まで導かれる。
【００６６】
受光部４７２は、ラインセンサ（例えば、ＣＭＯＳラインセンサ、あるいは、ＣＣＤラインセンサ）により構成され、直線状に配列された複数の画素を備える。各画素が、光源４７１から出射され、基板Ｗの上面で反射された反射光を受光し、これによって、当該反射光の受光強度の分布データ（以下「光量分布データ」という）が取得される。光量分布データは、図５に模式的に示すように、反射光を受光した各画素の位置情報（画素位置）と、各画素が受光した光の光量情報（具体的には、例えば蓄積電圧）とを含むデータである。
【００６７】
制御部９０は、受光部４７２が取得した光量分布データに基づいて、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を算出する。ここで、制御部９０が、光量分布データに基づいて高さ位置を算出する処理について説明する。
【００６８】
制御部９０は、所定のタイミングで受光部４７２から信号を出力させ、出力された信号をＡ／Ｄ変換して光量分布データとして取得する。図５に例示するように、光量分布データには、受光量が急激に増加し減少するピーク部分が存在する。このピーク部分は、例えば、ガウス曲線のような形状となる。このピーク部分の位置（具体的には、ピーク部分に対応する画素の位置）を特定することによって、反射光の受光位置を特定することができる。すなわち、基板Ｗの上面に反りや歪みが生じている場合は、このピーク位置が基準位置からズレた値となるので、ピーク位置の基準位置（具体的には、基準とされる画素の位置）からのズレ幅を算出することによって、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を特定することができる。
【００６９】
適切な受光強度の光量分布データが得られている場合、ピーク位置は、重心によって与えられる。そこで、制御部９０は、光量分布データを取得すると、当該光量分布データの重心を算出し、当該重心に対応する画素の位置を受光位置として取得する。さらに制御部９０は、受光位置情報に基づいて、高さ位置情報を算出する。そして、取得した高さ位置情報を、反射位置を特定するための情報（以下「反射位置情報」という）と対応付けて記憶する。
【００７０】
なお、上記の手法によると、光量分布データが適切な受光強度の場合、高精度に受光位置を検出できる（ひいては、高精度に高さ位置を検出できる）が、受光強度が強すぎる（あるいは、弱すぎる）場合、重心とピーク位置との誤差が大きくなり、受光位置の検出精度が悪化する（ひいては、高さ位置の検出精度が悪化する）。つまり、高さ位置を高精度に検出するためには、受光部４７２において適正範囲内の受光強度の光量分布データが得られていることが必要となる。受光部４７２において適正範囲内の受光強度の光量分布データを得るためには、光源４７１の出射光量が基板Ｗの表面状態に対応して適切に設定されていることが必要となる。この点については、後に詳細に説明する。
【００７１】
＜照明ユニット８０＞
照明ユニット８０は、アライメントユニット５０とファイバー８０１を介して接続され、アライメントユニット５０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット８０の構成について、図６を参照しながら説明する。図６は、照明ユニット８０の構成例を示す図である。
【００７２】
照明ユニット８０は、回転フィルタ８２を介してファイバー８０１と接続されるハロゲンランプ８１、ハロゲンランプ８１から出射されファイバー８０１に入射する光Ｌの光路上に配置された回転フィルタ８２、および、回転フィルタ８２を回転させる回転モータ８３を備える。ハロゲンランプ８１、および、回転モータ８３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００７３】
回転フィルタ８２は、それぞれ異なる種類のフィルタがはめ込まれた複数の窓と、フィルタがはめ込まれていない１個の窓とを備える。各窓は、回転フィルタ８２の回転軸を中心として放射状に配置されている。窓にはめ込まれている各種のフィルタは、それぞれ異なる領域の波長を透過するフィルタである。例えば、ある窓には可視光を透過するフィルタがはめ込まれており、別の窓には赤外光を透過するフィルタがはめ込まれている。
【００７４】
制御部９０は、アライメントユニット５０に供給すべき光の波長に応じて回転モータ８３を制御して回転フィルタ８２を回転させ、光路上（ハロゲンランプ８１からファイバー８０１に入射する光の光路上）に配置する窓を変更する。例えば、赤外光を供給すべき場合、制御部９０は、回転モータ８３を制御して、光路上に赤外光を透過するフィルタがはめ込まれた窓が配置されるように回転フィルタ８２回転させる。すると、ハロゲンランプ８１から出射された光のうち、赤外光のみがフィルタを透過し、ファイバー８０１には赤外光のみが入射することになる。すなわち、アライメントユニット５０には赤外光が供給されることになる。
【００７５】
＜アライメントユニット５０＞
アライメントユニット５０は、基板Ｗの上面に形成されたアライメントマークを撮像する。アライメントユニット５０の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、アライメントユニット５０の構成例を示す図である。
【００７６】
アライメントユニット５０は、鏡筒５１と、対物レンズ５２と、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成されるＣＣＤイメージセンサセンサ５３とを備える。
【００７７】
照明ユニット８０から延びるファイバー８０１により導かれる光は、鏡筒５１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５２を介してＣＣＤイメージセンサ５３で受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサ５３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。
【００７８】
＜位置検出ユニット６０＞
位置検出ユニット６０は、基板Ｗの上面（対象面）の基準位置に対する高さ位置を検出する。位置検出ユニット６０の構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、位置検出ユニット６０の構成例を示す図である。
【００７９】
位置検出ユニット６０の構成は、光学ヘッド部４０が備える位置検出ユニット４７の構成と同じである。すなわち、位置検出ユニット６０は、光源６１と受光部６２とを備える。さらに、位置検出ユニット６０は、照明光学系６０１、ミラー６０２，６０３、リレー光学系６０４、および、ミラー６０５を備える。各部の構成は、位置検出ユニット４７と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００８０】
＜制御部９０＞
制御部９０は、各種の演算処理を実行しつつ、描画装置１００が備える各部の動作を制御する。制御部９０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶する記憶部（例えば、ハードディスク）、各種表示を行うディスプレイ、キーボード及びマウスなどで構成される入力部、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部、等を備えるコンピュータにより構成される。コンピュータにインストールされたプログラムにしたがってコンピュータが動作することにより、当該コンピュータが描画装置１００の制御部９０として機能する。制御部９０において実現される各機能部は、コンピュータによって所定のプログラムが実行されることにより実現されてもよいし、専用のハードウエアによって実現されてもよい。
【００８１】
制御部９０が備える記憶部には、基板Ｗに描画すべきパターンを記述したデータ（パターンデータ）が格納される。パターンデータは、例えば、ＣＡＤを用いて生成されたＣＡＤデータである。制御部９０は、基板Ｗに対する一連の処理に先だってパターンデータを取得して記憶部に格納している。なお、パターンデータの取得は、例えば、ネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することにより行われてもよいし、記録媒体から読み取ることにより行われてもよい。
【００８２】
＜２．処理の流れ＞
描画装置１００において実行される処理の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９は、当該処理の流れを示す図である。
【００８３】
描画装置１００における処理は、ロット単位で行われる。搬送装置７０が、処理対象となるロットの１番目の基板Ｗを搬入してステージ１０に載置すると（ステップＳ１）、まず、光学ヘッド部４０が備える位置検出ユニット４７の光源４７１（検出用光源）の出射光量の最適値を決定する処理が行われ（ステップＳ２）、続いて、光源４７１の出射光量を設定する処理が行われる（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理においては、制御部９０が、ステップＳ２で決定された最適値をそのまま光源４７１の出射光量に設定してもよいし、オペレータが操作部を介して入力した値を制御部９０が受け付け、制御部９０が当該受け付けた値を光源４７１の出射光量に設定してもよい。ただし、後者の場合、ステップＳ２において決定された最適値を表示画面に表示させ、オペレータが表示された最適値を参考にして光源４７１の出射光量を決定できるようにする。
【００８４】
続いて、基板Ｗに対する描画処理が行われる（ステップＳ４）。この処理においては、まず、アライメントマークの撮像が行われる（ステップＳ４１）。具体的には、ステージ移動機構２０が、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させることによって基板Ｗをアライメントユニット５０に対して相対的に移動させて、アライメントユニット５０の下方に、基板Ｗにおけるアライメントマークの形成位置がおかれるように基板Ｗを移動させる。基板Ｗが所定位置まで移動させられると、アライメントユニット５０は、制御部９０からの指示に応じて、基板Ｗの上面を撮像する。これによって、アライメントマークの撮像データが得られることになる。
【００８５】
続いて、ステージ１０の位置調整が行われる（ステップＳ４２）。この処理においては、制御部９０は、まず、ステップＳ４１で得られた撮像データに基づいて、ステージ１０に対する基板Ｗの位置および向きを特定する。ステージ１０に対する基板Ｗの位置および向きが特定されると、制御部９０は、ステージ位置計測部３０およびステージ移動機構２０を制御して、ステージ１０に載置された基板Ｗが光学ヘッド部４０に対して定められた位置および向きとなるように、ステージ１０の位置を調整する。
【００８６】
ステップＳ４２の処理が完了すると、続いて、基板Ｗに対するパターンの描画が実行される（ステップＳ４３）。この処理においては、まず、ステージ移動機構２０が、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させることによって、基板Ｗを光学ヘッド部４０に対して主走査方向に沿って相対的に移動させる（主走査）。基板Ｗが主走査方向に沿って相対的に移動させられる間、光学ヘッド部４０は、制御部９０の制御下で、ラスタライズされたパターンデータに応じた変調が形成された光を基板Ｗに向けて照射する。基板Ｗの＋Ｙ側の端部が光学ヘッド部４０の下方を通過すると、１回の主走査が終了する。１回の主走査が終了すると、基板Ｗの上面に１ストライプ分の描画が行われることになる。
【００８７】
１回の主走査が終了すると、ステージ移動機構２０が、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、１ストライプの幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを光学ヘッド部４０に対して副査方向に沿って相対的に移動させる（副走査）。
【００８８】
副走査が終了すると、再び主走査が行われる。これによって、先の主走査で描画された１ストライプ分の描画領域の隣に、さらに１ストライプ分の描画が行われることになる。このように、主走査と副走査とが繰り返して行われることによって、基板Ｗの上面の全域にパターンが描画されることになる。
【００８９】
なお、光学ヘッド部４０が基板Ｗに対してパターンを描画している間、制御部９０は、位置検出ユニット４７および駆動部４６にオートフォーカスを行わせる。
【００９０】
具体的には、制御部９０は、位置検出ユニット４７の光源４７１から、ステップＳ３で設定された出射光量で光を照射させる。出射された光は基板Ｗの上面で反射して、その反射光が受光部４７２にて受光される。制御部９０は、受光部４７２が取得した反射光の光量分布データに基づいて、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を検出し、取得した高さ位置情報を反射位置情報と対応付けて記憶する。その一方で、制御部９０は、駆動部４６を制御してフォーカシングレンズ４５５の位置を調整する。具体的には、光学ヘッド部４０から光が照射されようとしている基板Ｗの上面内の位置と対応付けて記憶されている高さ位置情報を読み出し、当該位置に光学ヘッド部４０から出射される光の焦点が合うように、フォーカシングレンズ４５５を移動させる。
【００９１】
描画処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出する（ステップＳ５）。搬送装置７０が、続いて、当該ロットの２番目の基板Ｗを搬入してステージ１０に載置すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、当該基板Ｗに対する描画処理が行われる（ステップＳ４）。
【００９２】
以降は、ステップＳ６、ステップＳ４、および、ステップＳ５の処理が繰り返され、ロットを構成する複数の基板Ｗのそれぞれに対する描画処理が次々と行われていく。ロットを構成する全ての基板Ｗに対する描画処理が完了すると（ステップＳ６でＮＯ）、一連の処理が終了する。
【００９３】
＜３．出射光量の設定処理＞
位置検出ユニット４７の光源４７１の出射光量の最適値を決定する処理（図９のステップＳ２）について詳細に説明する。
【００９４】
＜３−１．サンプルデータ収集処理＞
最適値を決定する処理においては、「サンプルデータ収集処理」が行われる。「サンプルデータ収集処理」は、基板Ｗの上面内に設定された複数のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）（図１１参照）のそれぞれで、サンプルデータを取得する処理であり、制御部９０が、位置検出ユニット６０およびステージ移動機構２０を制御することにより実行される。
【００９５】
＜ａ．全体の流れ＞
サンプルデータ収集処理の全体の流れについて、図１０を参照しながら説明する。図１０は当該処理の流れを示す図である。
【００９６】
サンプルデータ収集処理においては、ステージ移動機構２０が、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を移動させることによって、基板Ｗを位置検出ユニット６０に対して相対的に移動させる。具体的には、図１１に示すように、まず、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させることによって、基板Ｗを位置検出ユニット６０に対して主走査方向に沿って相対的に移動させる（主走査）（矢印ＡＲ１１）。続いて、ステージ移動機構２０が、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、所定距離だけ移動させることによって、基板Ｗを位置検出ユニット６０に対して副査方向に沿って相対的に移動させる（副走査）（矢印ＡＲ１２）。副走査が終了すると、再び主走査が行われる（矢印ＡＲ１３）。このように、主走査と副走査とが繰り返して行われることによって、基板Ｗの上面の全域を位置検出ユニット６０が通過することになる。
【００９７】
制御部９０は、ステージ位置計測部３０からの計測値を取得することによって、位置検出ユニット６０と基板Ｗとの相対的な位置関係を常に検出している。一方で、制御部９０は、基板Ｗ上の複数点の座標を「サンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数））」として記憶しており、位置検出ユニット６０の下方に、基板Ｗのサンプル取得位置Ｐ（ｉ）が到達すると（ステップＳ２１でＹＥＳ）、位置検出ユニット６０に対して、サンプルデータの取得指示を与える。なお、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は、基板Ｗの上面の全域に満遍なく分布していることが好ましく、例えば、図１１に例示するように、基板Ｗ上に規定された格子状のラインの格子点に相当する位置をサンプル取得位置Ｐ（ｉ）とすることが好ましい。
【００９８】
位置検出ユニット６０は、制御部９０からサンプルデータの取得指示を受けると、当該指示に応じてサンプルデータの取得処理を行って、サンプルデータを取得する（ステップＳ２２）。この処理が行われることによって、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）で反射した反射光の光量分布データが、「有効」「光量過小」「光量過多」のいずれかの属性を付与され、反射位置情報、および、出射光量と対応付けられて、サンプルデータテーブルＴ（図１５参照）に格納される。サンプルデータの取得処理の具体的な流れについては後に説明する。
【００９９】
続いて、制御部９０は、ステップＳ２２で取得されたサンプルデータに基づいて、光源６１から出射する光量（出射光量）の調整を行う（ステップＳ２３）。具体的には、ステップＳ２２でサンプルデータとして取得された光量分布データに付与されている属性が「有効」である場合、出射光量をそのままとする（変化させない）。一方、付与されている属性が「光量過小」である場合、出射光量を、現在の設定値よりも所定の幅（以下「刻み幅」という）ΔＬだけ大きい値に変化させる。また、付与されている属性が「光量過多」である場合、出射光量を、現在の設定値よりも刻み幅ΔＬだけ小さい値に変化させる。
【０１００】
ステップＳ２３の処理が終了すると、次のサンプル取得位置Ｐ（ｉ＋１）に到達するのを待って、再び、サンプルデータの取得処理を行う。次のサンプル取得位置Ｐ（ｉ＋１）においては、先のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）で取得されたサンプルデータに基づいて調整された出射光量で、サンプルデータの取得処理が行われることになる。
【０１０１】
基板Ｗの上面の全域の走査が完了すると（具体的には、基板Ｗの上面の全域を位置検出ユニット６０が通過し終わると）（ステップＳ２４でＹＥＳ）、サンプルデータ収集処理が終了する。
【０１０２】
このように、サンプルデータ収集処理においては、光源６１から、出射光量を変化させながら、基板Ｗの上面の異なる位置（具体的には、基板Ｗの上面に設定された複数のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）のそれぞれ）に光を照射させることによって、複数のサンプルデータが取得される。
【０１０３】
＜ｂ．サンプルデータの取得処理＞
サンプルデータの取得処理（図１０のステップＳ２２）について、図１２を参照しながら説明する。図１２は当該処理の流れを示す図である。
【０１０４】
サンプルデータの取得指示が発行されると、制御部９０は、光源６１から、一定間隔で複数回（例えば、５回）、設定された出射光量で、光を出射させる（ステップＳ２２１）。ステージ１０は光源６１から光が出射される間も移動を続けているので、光源６１から出射された各光は、基板Ｗの上面の僅かに異なる位置（すなわち、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）からそれぞれ僅かにズレた位置）に入射することになるが、この位置のズレはサンプルデータの取得処理において無視できるほど小さく、各光は、同じ位置に入射しているとみなすことができる。
【０１０５】
光源６１から次々と出射された光は、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）で反射して、受光部６２において順に受光される。つまり、受光部６２では、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）でそれぞれ反射された複数の反射光の光量分布データが次々と取得されることになる（ステップＳ２２２）。ただし、この際、制御部９０は、受光部６２における光の取り込み時間を段階的に長くする。これによって、受光部６２における受光光量が段階的に変化することになる。すると、受光部６２において、図１３に例示するように、段階的に変化する一群の光量分布データＤ１０（Ｄ１，Ｄ２，・・・Ｄ５）が取得されることになる。
【０１０６】
制御部９０は、ステップＳ２２２の処理において、次々と取得される光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・Ｄ５を整理して、サンプルデータを取得する（ステップＳ２２３）。具体的には、ステップＳ２２２で取得された複数の光量分布データのうち、一の光量分布データを選択してサンプルデータとして記憶する。
【０１０７】
＜ｃ．光量分布データの整理＞
ステップＳ２２３の処理について、図１４を参照しながら詳細に説明する。図１４は当該処理の流れを示す図である。
【０１０８】
まず、制御部９０は、ステップＳ２２２で取得された一群の光量分布データＤ１０のうち、１番目に取得された光量分布データＤ１を読み出し（ステップＳ２２３１）、当該読み出した光量分布データＤ１が「有効データ」であるか否かを判断する（ステップＳ２２３２）。
【０１０９】
ここで「有効データ」とは、受光光量が許容範囲内にあり、数％内の誤差範囲で正確なピーク位置を与える光量分布データである。本発明の発明者によると、算出される重心が「０」でなく、かつ、基板Ｗの上面において所定の長さ（具体的には、１００マイクロメートル程度）より短い領域から有効な検出光量を得ている光量分布データは、約１％内の誤差範囲で正確なピーク位置を与えることが見いだされている。そこで、ここでは、重心が「０」でなく、かつ、有効な検出光量を得ている画素が隣接して出現する個数（以下「画素幅」という）が所定値よりも小さい光量分布データを有効データと判断する。例えば、１画素が基板Ｗの面内の距離に換算して３マイクロメートルに相当する場合、当該所定値を「３３（≒１００／３）」とすることができる。なお、ノイズの影響を加味すれば、蓄積電圧が例えば１０以上となる画素を、有効な検出光量を得ている画素とすることが好ましい。
【０１１０】
なお、受光光量が許容範囲より大きいために正確な重心を与えないデータ、具体的には、画素幅が所定値以上となる光量分布データを、以下「光量過多データ」という。例えば、受光光量が多く、裾広がりとなっている光量分布データの場合（例えば、図１３の光量分布データＤ５）、画素幅が所定値よりも大きくなる。つまり、このような光量分布データは、光量過多データと判断される。
【０１１１】
一方、受光光量が許容範囲より小さいために正確な重心を与えないデータ、具体的には、重心が「０」である光量分布データを、以下「光量過小データ」という。例えば、受光光量が少なく、有効な検出光量を得ている画素が「０」の光量分布データの場合、当該光量分布データが与える重心は「０」となる。つまり、このような光量分布データは、光量過小データと判断される。
【０１１２】
１番目に取得された光量分布データＤ１が有効データであると判断した場合（ステップＳ２２３２でＹＥＳ）、制御部９０は、当該光量分布データＤ１に「有効」の属性を与えて、当該光量分布データＤ１をサンプルデータとして記憶する（ステップＳ２２３３）。具体的には、制御部９０は、当該光量分布データＤ１を、その属性情報、その反射位置情報（当該光量分布データＤ１に係る反射光の基板Ｗの上面内における反射位置）、および、その出射光量（当該光量分布データＤ１を与えた際の光源６１の出射光量）とそれぞれ対応付けて記憶する。なお、サンプルデータは、例えば、テーブルの形で管理される。図１５には、サンプルデータを格納するテーブル（サンプルデータテーブルＴ）の構成例が模式的に示されている。
【０１１３】
一方、１番目に取得された光量分布データＤ１が有効データでないと判断した場合（ステップＳ２２３２でＮＯ）、制御部９０は、再びステップＳ２２３１の処理に戻り、２番目に取得された光量分布データＤ２を読み出し（ステップＳ２２３１）、当該読み出した光量分布データＤ２が「有効データ」であるか否かを判断する（ステップＳ２２３２）。
【０１１４】
つまり、制御部９０は、有効データが取得されるまで、ステップＳ２２３１、ステップＳ２２３２，および、ステップＳ２２３４の処理ループを繰り返す。
【０１１５】
ステップＳ２２２の処理で取得された光量分布データ群Ｄ１０のうち、最後に取得された光量分布データＤ５が有効データでない場合（すなわち、光量分布データ群Ｄ１０に含まれる全ての光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄ５が有効データでない場合）（ステップＳ２２３４でＹＥＳ）、制御部９０は、光量分布データ群Ｄ１０に含まれる全ての光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄ５のうち、最後に取得された光量分布データＤ５（すなわち、ステップＳ２２２で取得される複数の光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄ５のうち、最も受光光量が大きい光量分布データＤ５）が、光量過多データ、光量過小データのいずれであるかを判断する（ステップＳ２２３５）。
【０１１６】
そして、最後に取得された光量分布データＤ５に、ステップＳ２２３５の判断結果に応じた属性を与えて、当該光量分布データＤ５をサンプルデータとして記憶する（ステップＳ２２３６）。すなわち、最後に取得された光量分布データＤ５が光量過多データであると判断した場合、制御部９０は、当該光量分布データＤ５に「光量過多」の属性を与えて、当該光量分布データＤ５をサンプルデータとして記憶する。また、最後に取得された光量分布データＤ５が光量過小データであると判断した場合、制御部９０は、当該光量分布データＤ５に「光量過小」の属性を与えて、当該光量分布データＤ５をサンプルデータとして記憶する。具体的には、当該光量分布データＤ５を、その属性情報、その反射位置情報、および、その出射光量とそれぞれ対応付けてサンプルデータテーブルＴに格納する。
【０１１７】
つまり、ステップＳ２２３の処理においては、ステップＳ２２２の処理で取得された光量分布データ群Ｄ１０に有効データとされる光量分布データが含まれる場合は、当該光量分布データをサンプルデータとして取得し、有効データとされる光量分布データが含まれない場合は、最後に取得された光量分布データをサンプルデータとして取得することになる。
【０１１８】
＜ｄ．優良値＞
ところで、位置検出ユニット４７における検出精度を上げるためには、受光部４７２において「有効データ」とされる光量分布データをなるべく多く得ることが重要であるが、さらに、「光量過小データ」とされる光量分布データをなるべく少なくすることも重要である。というのも、「光量過小データ」とされる光量分布データは、上述したとおり、重心が「０」となるものであり、高さ位置の検出精度を大きく悪化させるからである。「光量過多データ」とされる光量分布データは、精度はよくないものの、一応の重心が算出可能であるので、高さ位置の検出精度に与える影響は、「光量過小データ」とされる光量分布データほどは大きくない。つまり、出射光量の理想的な値は、当該出射光量で基板Ｗの上面内の任意の位置において光量分布データを取得した場合に、「有効データ」とされる光量分布データの取得数が多く、かつ、「光量過小データ」とされる光量分布データの取得数が少なくなるようなものである。
【０１１９】
上述したサンプルデータ収集処理においては、基板Ｗの上面内の異なる位置において、それぞれ異なる出射光量の下でサンプルデータが取得されるところ、１回のサンプルデータ収集処理において取得された各サンプルデータの出射光量のうち、理想的な出射光量に最も近い値は、有効サンプルデータを与えた最大の出射光量である。そこで、制御部９０は、１回のサンプルデータ収集処理が終了すると、当該サンプルデータ収集処理において、有効サンプルデータを与えた最大の出射光量を、「優良値」として記憶する。
【０１２０】
＜３−２．サンプルデータ収集処理の評価＞
上述したとおり、サンプルデータ収集処理が１回行われると、基板Ｗの上面内に設定された複数のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）（図１１参照）のそれぞれで、一の光量分布データがサンプルデータとして取得されることになる。各サンプルデータは、属性（「有効」、「光量過小」、「光量過多」のいずれかの属性）が付与された上で、反射位置、および、出射光量と対応付けて記憶される（図１５参照）。なお、以下において、属性が「有効」とされたサンプルデータを「有効サンプルデータ」と、属性が「光量過小」とされたサンプルデータを「光量過小サンプルデータ」と、属性が「光量過多」とされたサンプルデータを「光量過多サンプルデータ」と、それぞれいう。
【０１２１】
サンプルデータ収集処理が終了すると、制御部９０は、当該サンプルデータ収集処理の評価を行う。この処理について、図１６を参照しながら説明する。図１６は当該処理の流れを示す図である。
【０１２２】
サンプルデータ収集処理の評価は、１回のサンプルデータ収集処理で取得された複数のサンプルデータの全部、あるいは、一部（例えば、後半に取得されたサンプルデータ）に基づいて行われる。ここでは、例えば、１回のサンプルデータ収集処理で取得された複数のサンプルデータのうち、後半に取得されたサンプルデータに基づいて、当該サンプルデータ収集処理の評価を行うとする。
【０１２３】
まず、制御部９０は、１回のサンプルデータ収集処理で取得された複数のサンプルデータのうち、後半に取得されたサンプルデータを、「サンプルデータ群」として読み出す（ステップＳ３１）。
【０１２４】
続いて、読み出したサンプルデータ群に基づいて、ハード異常の有無を調べる（ステップＳ３２）。具体的には、サンプルデータ群に含まれる各サンプルデータの全てが光量過小サンプルデータである場合、あるいは、サンプルデータ群に含まれる各サンプルデータの全てが光量過多サンプルデータである場合に、ハード異常と判断する。
【０１２５】
一方、ハード異常が検出されない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御部９０は、続いて、サンプルデータ群における「無効データ連続数Ｎ１」に基づいて、サンプルデータ収集処理を評価する（ステップＳ３３）。ただし、「無効位置連続数Ｎ１」とは、互いに隣接するサンプル取得位置Ｐ（ｉ）において、重心が「０」となるデータが連続する数をいう。制御部９０は、サンプルデータ群における無効データ連続数Ｎ１を特定し、特定した無効データ連続数Ｎ１が所定値（例えば、「１０」）よりも大きい場合に、サンプルデータ収集処理に否定的評価を与える（ステップＳ３６）。
【０１２６】
ステップＳ３３で肯定的評価が得られた場合（すなわち、無効データ連続数Ｎ１が所定値以下の場合）、制御部９０は、続いて、サンプルデータ群における「過剰光量率Ｎ２」に基づいて、サンプルデータ収集処理を評価する（ステップＳ３４）。ただし、「過剰光量率Ｎ２」とは、サンプルデータ群の全体に対して、光量過多サンプルデータが占める割合である。制御部９０は、サンプルデータ群における過剰光量率Ｎ２を特定し、特定した過剰光量率Ｎ２が所定値（例えば、「５％」）よりも大きい場合に、サンプルデータ収集処理に否定的評価を与える（ステップＳ３６）。
【０１２７】
ステップＳ３４で肯定的評価が得られた場合（すなわち、過剰光量率Ｎ２が所定値以下の場合）、制御部９０は、続いて、サンプルデータ群における「正常検出率Ｎ３」に基づいて、サンプルデータ収集処理を評価する（ステップＳ３５）。ただし、正常検出率Ｎ３とは、サンプルデータ群の全体に対して、有効サンプルデータが占める割合である。制御部９０は、サンプルデータ群における正常検出率Ｎ３を特定し、特定した正常検出率Ｎ３が所定値（例えば、「９５％」）よりも小さい場合に、サンプルデータ収集処理に否定的評価を与える（ステップＳ３６）。
【０１２８】
ステップＳ３５で肯定的評価が得られた場合（すなわち、正常検出率Ｎ３が所定値以下の場合）、制御部９０は、サンプルデータ収集処理に肯定的評価を与える（ステップＳ３７）。
【０１２９】
つまり、制御部９０は、サンプルデータ群における無効データ連続数Ｎ１が所定値以下であり、かつ、サンプルデータ群における過剰光量率Ｎ２が所定値以下であり、かつ、サンプルデータ群における正常検出率Ｎ３が所定値以上である場合に、サンプルデータ収集処理に肯定的評価を与える。なお、評価の閾値となる各値は、オペレータが任意に設定できるものとする。
【０１３０】
サンプルデータ収集処理において、光量過多サンプルデータ（あるいは、光量過小サンプルデータ）が連続する個数が多い場合、あるいは、光量過多サンプルデータが占める割合が多い場合、あるいは、有効サンプルデータが取得されている割合が小さい場合、当該サンプルデータ収集処理は、信頼性が低い処理であり、そこから得られる優良値も信頼性が低いと判断できる。つまり、サンプルデータ収集処理の全体を評価することによって、当該サンプルデータ収集処理に基づいて取得される優良値が信頼できる値であるか否かを判断することができる。
【０１３１】
＜３−３．出射光量を設定する処理の全体の流れ＞
出射光量の最適値を決定する処理（図９のステップＳ２）においては、上述したサンプルデータ収集処理（および、当該サンプルデータ収集処理を評価する処理）が、定められた回数（例えば、２回）繰り返して行われた後に、最適値が決定される。
【０１３２】
最適値を決定する処理の全体の流れについて、図１７を参照しながら説明する。図１７は当該処理の流れを示す図である。
【０１３３】
制御部９０は、サンプルデータ収集処理が終了すると（ステップＳ４１）、当該サンプルデータ収集処理における優良値を取得し（ステップＳ４２）、さらに、当該サンプルデータ収集処理の評価を行う（ステップＳ４３）。なお、図示は省略しているが、ステップＳ４３の処理においてハード異常が検出された場合（図１６のステップＳ３２でＹＥＳ）、制御部９０は、動作停止指示を発行する。この場合、その時点で行われているサンプルデータ収集処理が完了した時点で、定められた回数のサンプルデータ収集処理が行われていなくとも、出射光量の最適値を決定する処理を中止する。
【０１３４】
ステップＳ４１〜ステップＳ４３の処理が終了すると、続いて、制御部９０は、定められた回数のサンプルデータ収集処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ４４）。
【０１３５】
定められた回数のサンプルデータ収集処理が終了していない場合は（ステップＳ４４でＮＯ）、制御部９０は、ステップＳ４２で取得された優良値を光源６１の初期値に設定するとともに、刻み幅ΔＬをより小さな値に再設定した上で（ステップＳ４５）、もう一度サンプルデータ収集処理を行わせる（ステップＳ４１）。
【０１３６】
したがって、例えばｎ回目のサンプルデータ収集処理においては、出射光量が、（ｎ−１）回目のサンプルデータ収集処理において取得された優良値を初期値として、より小さな刻み幅ΔＬで変化されていくことになる。このため、ｎ回目のサンプルデータ収集処理において取得される優良値は、（ｎ−１）回目のサンプルデータ収集処理における優良値よりも、理想的な出射光量の値により近いものとなっている可能性が高い。つまり、サンプルデータ収集処理を繰り返すにつれて、優良値は理想的な出射光量の値に近づいていく可能性が高い。なお、サンプルデータ収集処理を繰り返す回数は、オペレータが任意に設定できるものとする。
【０１３７】
定められた回数のサンプルデータ収集処理が終了すると（ステップＳ４４でＹＥＳ）、制御部９０は、最後に実行したサンプルデータ収集処理における優良値を、出射光量の最適値として取得する（ステップＳ４６）。
【０１３８】
続いて、制御部９０は、ステップＳ４６で取得された最適値の評価を行う（ステップＳ４７）。具体的には、繰り返して実行された各サンプルデータ収集処理の全てが、肯定的評価を受けている場合に、ステップＳ４６で取得された最適値に肯定的評価を与える。ここで、ステップＳ４６で取得された最適値に否定的評価が与えられた場合、制御部９０は、出射光量の最適値を決定できなかったとして、所定のエラー処理（例えば、エラー表示）を行って処理を終了する。一方、ステップＳ４６で取得された最適値に工程的評価が与えられた場合、制御部９０は、当該最適値を出力する。具体的には、例えば、表示画面に表示させる。つまり、ステップＳ４７において肯定的評価が与えられた場合に限って、ステップＳ４６で取得された最適値が、光源６１の出射光量として採用され得ることになる。
【０１３９】
＜４．機能ブロック＞
ここで、描画装置１００において実現される各機能について、図１８を参照しながら整理しておく。図１８は、描画装置１００において実現される各機能を表すブロック図である。
【０１４０】
上述した説明から明らかになった通り、制御部９０は、位置検出ユニット６０およびステージ移動機構２０を制御してサンプルデータ収集処理を実行させる。具体的には、制御部９０は、ステージ移動機構２０を制御して基板Ｗを光源６１に対して相対的に移動させるとともに、光源６１から基板Ｗの上面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部６２に取得させて、基板Ｗの上面内の異なる位置（サンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）のそれぞれ）で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく。つまり、制御部９０には、データ収集部９１１としての機能が実現されている。
【０１４１】
データ収集部９１１は、上述したとおり、サンプルデータ収集処理において、先に取得されたサンプルデータに基づいて、次のサンプルデータを取得する際の光源６１の出射光量を調整する。具体的には、先に取得されたサンプルデータが有効データである場合は、出射光量を変化させず、先に取得されたサンプルデータが光量過多データである場合は、出射光量を小さく変化させ、先に取得されたサンプルデータが光量過小データである場合は、出射光量を大きく変化させる。
【０１４２】
また、データ収集部９１１は、サンプルデータ収集処理を、複数回繰り返して実行する。この際に、先に実行されたサンプルデータ収集処理に基づいて取得された優良値を、次に実行するサンプルデータ収集処理における光源６１の初期値に設定する。さらに、サンプルデータ収集処理において光源６１からの出射光量を変化させる刻み幅ΔＬを、先に実行されたサンプルデータ収集処理よりも小さい値とする。
【０１４３】
また、制御部９０は、データ収集部９１１が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、有効データを与えた最大の出射光量を出射光量の最適値として取得する。つまり、制御部９０には、最適値取得部９１２としての機能が実現されている。
【０１４４】
また、制御部９０は、データ収集部９１１がサンプルデータ収集処理を行うことによって取得した複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた最適値を評価する。つまり、制御部９０には、評価部９１３としての機能が実現されている。
【０１４５】
評価部９１３は、サンプルデータ群において、無効データ連続数Ｎ１が所定数よりも多い場合、あるいは、過剰光量率Ｎ２が所定値よりも大きい場合、あるいは、正常検出率Ｎ３が所定値よりも小さい場合、に当該サンプルデータ収集処理（ひいては、当該サンプルデータ収集処理に基づいて取得された最適値）に否定的評価を与える。
【０１４６】
＜５．効果＞
上記の実施の形態によると、サンプルデータ収集処理を行って複数のサンプルデータを取得し、取得された複数のサンプルデータのうち、有効データを与えた最大の出射光量を最適値として取得する。上述したとおり、ここで最適値とされた値は、出射光量の理想的な値に近く、この値を用いれば、基板Ｗの上面の位置を高い精度で検出できる。つまり、この構成によると、基板Ｗの表面状態に対応した適切な出射光量の値を簡易に決定できる。
【０１４７】
また、上記の実施の形態においては、サンプルデータ収集処理の中で、先に取得されたサンプルデータの属性に応じて出射光量を変化させるので、サンプルデータとして有効データを数多く取得できる可能性が高くなる。したがって、基板Ｗの表面状態に対応した適切な出射光量の値を効率的に決定することができる。
【０１４８】
また、上記の実施の形態によると、サンプルデータ収集処理において取得された複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該サンプルデータ収集処理（ひいは、当該サンプルデータ収集処理から取得された最適値）を評価するので、最適値が、不適当なサンプルデータ収集処理に基づいて取得されたものである場合に、それを検知することができる。したがって、信頼性の低い最適値がそのまま出射光量として設定されてしまう危険を回避することができる。
【０１４９】
また、上記の実施の形態によると、先に実行されたデータ収集処理において取得された優良値を光源の初期値に設定して、サンプルデータ収集処理を繰り返す。この構成によると、サンプルデータ収集処理の実行回数を重ねるにつれて、より多くの有効データを取得できる可能性が高くなる。その結果、理想的な値に近い最適値を取得することができる。また、サンプルデータ収集処理において出射光量を変化させる刻み幅を、サンプルデータ収集処理の繰り返し回数が増えるにつれて小さくするので、理想的な値により近い最適値を取得することができる。
【０１５０】
＜６．変形例＞
＜６−１．オートフォーカス＞
オートフォーカスを実行するにあたって、位置検出ユニット６０は、次の態様で基板Ｗの上面の高さ位置を検出してもよい。
【０１５１】
ステージ１０上に載置された基板Ｗが移動して、基板Ｗにおける検出すべき領域が位置検出ユニット６０の下方に到達すると、制御部９０は、光源４７１から、設定された出射光量で、一定間隔で複数回、設定された出射光量で光を出射させる。ステージ１０は光源４７１から光が出射される間も移動を続けているので、光源４７１から出射された各光は、基板Ｗの上面内の僅かに異なる位置に入射することになるが、この位置のズレはオートフォーカスにおいて無視できるほど小さい。
【０１５２】
光源４７１から次々と出射された光は、基板Ｗの上面で反射して、受光部４７２において順に受光されることになる。つまり、受光部４７２では、基板Ｗの上面内のほぼ同一の位置でそれぞれ反射された複数の反射光の光量分布データが次々と取得されることになる。ただし、この際、制御部９０は、受光部４７２における光の取り込み時間を段階的に変化させる（例えば、段階的に長くする）。これによって、受光部４７２における受光光量が段階的に変化することになる。すると、受光部４７２において、段階的に変化する光量分布データ群が取得されることになる。
【０１５３】
続いて、制御部９０は、取得された複数の光量分布データのうち、最大受光量が所定の範囲にある光量分布データを１つ選択して、当該選択した光量分布データを用いて重心を算出する。
【０１５４】
上述したとおり、描画装置１００においては、位置検出ユニット４７における光源４７１の出射光量が、基板Ｗの表面状態に対して適切な値に設定されており、設定された出射光量を用いれば、位置検出ユニット４７において、高い可能性で適切な光量分布データを得ることができるようになっているが、上記の変形例を適用すれば、適切な光量分布データを得る可能性をさらに高めることができる。
【０１５５】
＜６−２．最適値のデータベース化＞
上記の実施の形態においては、新たなロットに係る基板Ｗの処理を開始する際に、位置検出ユニット６０の光源６１の出射光量の最適値を決定する処理を行う構成としている。ここで、当該処理において取得された最適値を、基板Ｗの表面状態を示す情報（例えば、表面の材質、表面に塗布されている感光材料の種類、表面に塗布されている感光材料の厚み等）と対応付けて記憶部に蓄積していく構成としてもよい。
【０１５６】
この場合、新たなロットに係る基板Ｗの処理を開始する場合に、当該ロットに係る基板Ｗの表面状態が既知である場合は、当該表面状態と対応付けて記憶された最適値を用いて、出射光量を設定することができる。この場合、当該ロットに係る基板Ｗの処理を開始する際に、出射光量の最適値を決定する一連の処理を行う必要はない。つまり、出射光量の最適値を決定する処理は、未知の表面状態の基板Ｗに対する処理を開始する際にのみ実行すればよい。
【０１５７】
＜６−３．アライメントユニット５０でのオートフォーカス＞
上記の実施の形態において、アライメントユニット５０がアライメントマークを撮像する際に、オートフォーカスを行う構成としてもよい。
【０１５８】
この変形例においては、描画装置１００は、上記の構成に加えて、対物レンズ５２の位置を調整する駆動部を備える。駆動部は、対物レンズ５２をＺ軸方向に沿って直線的に移動させることによって、基板Ｗの上面の法線方向に沿う対物レンズ５２の位置（すなわち、基板Ｗの上面と対物レンズ５２との離間距離）を変化させる。なお、駆動部として、例えば、回転モータと、Ｚ軸方向に平行に配置されるボールネジと、対物レンズ５２の支持台に固定されるナット部とを有する直動機構を採用することができる。この駆動部と位置検出ユニット６０とにより、アライメントユニット５０のオートフォーカスを行う機能部（オートフォーカスユニット）が実現される。
【０１５９】
具体的には、制御部９０は、位置検出ユニット６０の光源６１から、ステップＳ３で設定された出射光量で光を照射させる。出射された光は基板Ｗの上面で反射して、その反射光が受光部６２にて受光される。制御部９０は、受光部６２が取得した反射光の光量分布データに基づいて、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を検出し、取得した高さ位置情報を反射位置情報と対応付けて記憶する。その一方で、制御部９０は、対物レンズ５２の駆動部を制御して対物レンズ５２の位置を調整してピント合わせを行う。
【０１６０】
＜６−４．その他の変形例＞
上記の実施の形態においては、出射光量の最適値を決定する処理は、位置検出ユニット６０を用いて行われていたが、光学ヘッド部４０が備える位置検出ユニット４７を用いて行われてもよい。
【０１６１】
また、上記の実施の形態においては、空間光変調器４４１として、回折格子型の空間変調器を利用していたが、空間光変調器４４１の構成はこれに限らない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタル・マイクロミラー・デバイス）を利用してもよい。
【０１６２】
また、上記の実施の形態においては、処理対象となる基板Ｗは、半導体基板であるとしたが、その他の各種の基板（例えば、プリント基板、液晶表示装置に具備される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などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等）が処理対象とされてもよい。
【符号の説明】
【０１６３】
４０ 光学ヘッド部
４７ 位置検出ユニット
６０ 位置検出ユニット
６１ 光源
６２ 受光部
９０ 制御部
１００ 描画装置
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって対象面の位置を検出するにあたって、検出用光源の出射光量を決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象面の位置（例えば、対象面の基準点に対する相対位置）を検出する方法の１つに、対象面に対して光を照射し、その反射光を検出するという手法がある。この手法について簡単に説明する。この手法においては、例えば、図１９に示すように、検出用光源９０１から対象面９００に、所定の入射角θで光（例えば、レーザ光）を入射し、その反射光を受光部９０２にて受光する。いま、対象面９００が基準位置ｈにある場合には、受光部９０２における反射光の受光位置が基準位置ｃとなることがわかっており、当該基準位置ｃの座標値が予め記憶されている。ここで、対象面９００の相対位置が、基準位置ｈからズレた位置ｈ’にある場合、受光部９０２における反射光の受光位置は基準位置ｃよりもズレた位置ｃ’に移動する。つまり、受光部９０２における反射光の受光位置をみれば、対象面９００が基準位置ｈからどれだけズレているかを特定することができる。したがって、例えば、基準点に対する基準位置ｈの相対位置を予め記憶しておけば、基準点に対する対象面９００の相対位置を特定することができる。
【０００３】
この手法は各種の装置で利用されている。例えば、いわゆる「直接描画装置」（感光材料が塗布された基板に対して光を照射して、ＣＡＤデータ等から基板の表面（対象面）に直接にパターン（露光パターン）を描画するタイプの露光装置）においては、対象面に光を照射してパターンを描画する際に、上記の手法で対象面の位置を検出し、検出結果に応じて光学ヘッドが備えるレンズの位置を調整する、いわゆる「オートフォーカス」が行われる。
【０００４】
ところで、直接描画装置においては、対象面である基板の表面に微細なパターンを高精度に描画する必要があり、そのためには、高精度なオートフォーカスを行う必要がある。高精度なオートフォーカスを行うためには、対象面の位置を高精度に検出しなければならない。
【０００５】
対象面の位置検出精度を向上させるための技術が、例えば特許文献１に記載されている。ここに開示されている技術によると、受光部において複数の反射光の受光画像を取得し、取得された複数の受光画像を積算することによって、対象面にパターンの要素が存在する場合であってもその影響を受けにくくし、常に高い精度で対象面の位置を検出可能としている。
【０００６】
ところで、対象面の位置を高精度に特定するためには、反射光の受光位置の特定精度を上げなければならないところ、受光部における反射光の受光強度が強すぎても弱すぎても、受光位置の特定精度が悪くなるという事情がある。つまり、対象面の位置を高精度に特定するためには、反射光の受光強度が適正範囲内にあることが必要である。
【０００７】
反射光の受光強度を適正範囲内に収めたければ、検出用光源の出射光量を対象面の反射率から逆算して予め設定しておけばよい。ところが、受光強度が適正範囲内の反射光が得られるような出射光量を特定することは実は非常に難しく、また手間がかかる。
【０００８】
というのも、対象面である基板の表面の反射率は、基板の表面状態（例えば、表面の材質、表面に塗布されている感光材料の種類、表面に塗布されている感光材料の厚み等）によって変わってくるため、ある表面状態の基板において適切な出射光量だったとしても、表面状態が僅かにでも異なる基板にとっては、それが適切な出射光量とはいえない（つまり、適正な出射光量は、基板の表面状態に依存して変わってくる）からである。
【０００９】
また、同じ基板でもその表面内に形成されるパターンの影響を受けて、相対的に反射率の低い（あるいは、高い）局所領域が存在するため、ある領域で反射された場合は適正範囲内の受光強度で反射光が得られたとしても、別の領域においては適正範囲内の受光強度で反射光が得られず、その領域については位置検出精度が悪くなるという事態が生じうる。つまり、適切な出射光量を特定する際には、基板全体に存在している反射率の偏りを加味した上で決定しなければならない。
【００１０】
検出用光源の出射光量は、従来は、熟練したオペレータが経験に基づいて決定することが一般的であった。しかしながら、上記の通り、基板の表面状態に適切に対応した設定値を決定することは、たとえ熟練したオペレータにとっても容易なことではない。また、たとえ熟練したオペレータであっても、常に一定の基準で出射光量を決定することは難しく、その結果、位置検出の精度を高いレベルで安定させることができない。
【００１１】
例えば特許文献２では、検出用光源の出射光量を段階的に変化させながら位置検出処理を行う。この構成によると、例えば、予め設定された出射光量が、基板の表面状態に厳密に対応していなくとも、受光強度が適正範囲内の反射光を得ることができる可能性が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２５８３６５号公報
【特許文献２】特開２００９−２４４３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したとおり、特許文献２の技術によると、受光強度が適正範囲内の反射光を得やすくなるものの、位置検出処理において検出用光源の出射光量を変化させることができる範囲には限界があるため、出射光量の初期値が基板の表面状態からみて見当はずれな値に設定されてしまった場合、そこから出射光量を変化させていっても、受光強度が適正範囲内の反射光をほとんど得ることができないことになる。つまり、特許文献２の技術を適用する場合であっても、出射光量の初期値を、基板の表面状態に適切に対応した値に設定しておくことが重要である。そして、この初期値を基板の表面状態に適切に対応した値に決定することは、上述したとおり容易なことではない。
【００１４】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって対象面の位置を検出するにあたって、検出用光源の適切な出射光量の値を簡易に決定できる技術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】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定装置であって、前記対象面に向けて光を出射する光源と、前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、を備える。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が、先に取得されたサンプルデータが前記有効データである場合は、前記光源の出射光量を変化させず、前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データである場合は、前記光源の出射光量を小さく変化させ、前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも小さい光量過小データである場合は、前記光源の出射光量を大きく変化させる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光量決定装置であって、前記サンプルデータが、前記対象面において、定められた長さ以上に相当する領域から有効な検出光量を得ている光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過多データと判断する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の光量決定装置であって、前記サンプルデータが、重心として０を与える光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過小データと判断する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が取得した前記複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた前記最適値を評価する評価部、をさらに備える。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光量決定装置であって、前記評価部が、前記サンプルデータ群において、前記有効データでないサンプルデータが連続して取得された個数が所定数よりも大きい場合に否定的評価を与える。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の光量決定装置であって、前記評価部が、前記サンプルデータ群の全体に対して、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データとされるサンプルデータが占める割合が、所定値よりも大きい場合に、否定的評価を与える。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項５から７のいずれかに記載の光量決定装置であって、前記評価部が、前記サンプルデータ群の全体に対して、前記有効データが占める割合が、所定値よりも小さい場合に、否定的評価を与える。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が、前記複数のサンプルデータを取得するデータ収集処理を、複数回繰り返して実行し、先に実行された前記データ収集処理で取得された前記複数のサンプルデータのうち、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を、次に実行する前記データ収集処理における前記光源の初期値に設定する。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光量決定装置であって、前記データ収集部が、前記データ収集処理において前記出射光量を変化させる刻み幅を、先に実行された前記データ収集処理における前記刻み幅よりも小さい値とする。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出装置であって、前記対象面に向けて光を出射する光源と、前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、を備え、前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する対象面に対して光を照射して、前記対象面にパターンを描画する描画装置であって、前記対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記対象面の位置に基づいて、前記光学ヘッドの光学系の前記対象面に対する位置を調整する位置調整部と、を備え、前記位置検出部が、前記対象面に向けて光を出射する光源と、前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、を備え、前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する。
【００２７】
請求項１３に記載の発明は、対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定方法であって、ａ）光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく工程と、ｂ）前記ａ）工程において取得された複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１〜１３に記載の発明によると、光源から、出射光量を変化させながら対象面の異なる位置に光を照射させて、複数のサンプルデータを取得する。そして、取得された複数のサンプルデータのうち、有効データを与えた最大の出射光量を検出用光源の出射光量の最適値として取得する。ここで最適値とされた値を用いて対象面の位置の検出を行えば、許容範囲内の受光量の反射光が得られる可能性が高いので、対象面の位置を高い精度で検出できる。特に、受光量が許容範囲以下となる反射光は、対象面の位置の検出精度を大きく悪化させる原因となるところ、このような反射光が得られる可能性が低くなる。つまり、この構成によると、対象面の表面状態に対応した適切な（対象面の位置を高い精度で検出可能な）出射光量の値を簡易に決定できる。
【００２９】
特に、請求項２に記載の発明によると、複数のサンプルデータを取得する一連の処理の中で、先に取得されたサンプルデータが光量過多データである場合は出射光量を小さく変化させ、先に取得されたサンプルデータが光量過小データである場合は出射光量を大きく変化させるので、サンプルデータとして有効データを数多く取得できる可能性が高くなる。したがって、対象面の状態に対応した適切な出射光量の値を効率的に決定することができる。
【００３０】
特に、請求項５に記載の発明によると、データ収集部が取得した複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた最適値を評価するので、最適値が、不適当なデータ収集処理に基づいて取得されたものである場合に、それを検知することができる。したがって、信頼性の低い最適値がそのまま出射光量として設定されてしまう危険を回避することができる。
【００３１】
特に、請求項９に記載の発明によると、先に実行されたデータ収集処理において取得された複数の光量分布データのうち、有効データを与えた最大の出射光量を光源の初期値に設定して、データ収集処理を繰り返す。この構成によると、データ収集処理の実行回数を重ねるにつれて、より多くの有効データを取得できる可能性が高くなる。その結果、対象面の状態に対応した最適値を高精度に決定することができる。
【００３２】
特に、請求項１０に記載の発明によると、データ収集処理において出射光量を変化させる刻み幅を、データ収集処理の繰り返し回数が増えるにつれて小さくするので、対象面の状態に適切に対応した最適値をさらに高精度に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】描画装置の側面図である。
【図２】描画装置の上面図である。
【図３】描画ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【図４】光学ヘッド部が備える位置検出ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【図５】光量分布データの様子を模式的に示す図である。
【図６】照明ユニットの構成例を示す図である。
【図７】アライメントユニットの構成例を示す図である。
【図８】位置検出ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【図９】描画装置において実行される処理の流れを示す図である。
【図１０】サンプルデータ収集処理の流れを示す図である。
【図１１】サンプルデータ収集処理における基板と位置検出ユニットとの相対位置関係を模式的に示す図である。
【図１２】サンプルデータの取得処理の流れを示す図である。
【図１３】受光部が取得する一群の光量分布データを模式的に示す図である。
【図１４】光量分布データを整理する処理の流れを示す図である。
【図１５】サンプルデータテーブルの構成例を模式的に示す図である。
【図１６】サンプルデータ収集処理の評価処理の流れを示す図である。
【図１７】最適値を決定する処理の全体の流れを示す図である。
【図１８】描画装置において実現される各機能を表すブロック図である。
【図１９】対象面の位置を検出する手法の原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照される各図には、各部材の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系が付されている。
【００３５】
＜１．描画装置１００の構成＞
＜１−１．全体構成＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る描画装置１００の構成を示した側面図および上面図である。描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された半導体基板（以下、単に「基板」という）Ｗの上面に光を照射して、所定のパターンを描画する装置（所謂「直接描画装置」）である。
【００３６】
描画装置１００は、本体フレーム１０１にカバーが取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、その備える各種の構成要素を配置した構成となっている。
【００３７】
描画装置１００の本体内部には、処理領域１０２と受渡領域１０３とが形成されている。処理領域１０２には、主として、基板Ｗを保持するステージ１０、ステージ１０を移動させるステージ移動機構２０、ステージ１０の位置を計測するステージ位置計測部３０、基板Ｗの上面に光を照射する光学ヘッド部４０、基板Ｗの上面に形成されたアライメントマークを撮像するアライメントユニット５０、および、基板Ｗの上面の基準位置に対する相対位置（Ｚ方向に沿う方向の位置であり、以下「高さ位置」という）を検出する位置検出ユニット６０が配置される。一方、受渡領域１０３には、処理領域に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０が配置される。
【００３８】
また、描画装置１００の本体外部には、アライメントユニット５０に照明光を供給する照明ユニット８０が配置される。また、本体外部には、描画装置１００が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。
【００３９】
なお、描画装置１００の本体外部であって、受渡領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。受渡領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。
【００４０】
＜１−２．各部の構成＞
＜ステージ１０＞
ステージ１０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。ステージ１０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）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。
【００４１】
＜ステージ移動機構２０＞
ステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、および回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を副走査方向に移動させる副走査機構２３と、副走査機構２３を介して支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、および、主走査機構２５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させる。
【００４２】
回転機構２１は、支持プレート２２上において、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転する。
【００４３】
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移動子とベースプレート２４の上面に敷設された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、副走査方向にの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が副走査方向に移動する。
【００４４】
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１００の基台１０６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１０６との間には、主走査方向にの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１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。
【００４５】
＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。
【００４６】
ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０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、ステージ１０の位置を計測する機構により構成することができる。この場合、ステージ位置計測部３０は、例えば、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。出射部３１、および各干渉計３４，３５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。
【００４７】
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の干渉計３４からステージ１０の第１の部位に照射される。そして、第１の部位において反射した第１分岐光が、再び第１干渉計３４へ入射する。第１干渉計３４は、ステージ１０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。
【００４８】
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からステージ１０の−Ｙ側の側面内における第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の部位において反射した第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、ステージ１０の第２の部位に向かう第２分岐光とステージ１０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。
【００４９】
制御部９０は、第１干渉計３４および第２干渉計３５のそれぞれから、ステージ１０の第１の部位の位置に対応した位置パラメータ、および、ステージ１０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、ステージ１０の位置を算出する。
【００５０】
＜光学ヘッド部４０＞
光学ヘッド部４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に光を照射する機構である。光学ヘッド部４０は、ステージ１０およびステージ移動機構２０を跨ぐようにして基台１０６上に架設されたフレーム１０７に設けられる。
【００５１】
光学ヘッド部４０は、レーザ光を出射するレーザ発振器４１と、レーザ発振器４１を駆動するレーザ駆動部４２と、レーザ発振器４１から出射された光を、強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光）とする照明光学系４３とを備える。これらの各部４１，４２，４３は、フレーム１０７の天板を形成するボックスの内部に配置される。また、これらの各部４１，４２，４３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００５２】
光学ヘッド部４０は、さらに、フレーム１０７の＋Ｙ側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容される描画ユニット４０１を備える。描画ユニット４０１は、レーザ発振器４１から出射され、照明光学系４３を介して入射した光にパターンデータに応じた変調を形成して、基板Ｗの上面に照射する。描画ユニット４０１の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、描画ユニット４０１の構成例を模式的に示す図である。
【００５３】
描画ユニット４０１は、空間変調ユニット４４と、投影光学系４５とを備える。描画ユニット４０１が備える各部４４，４５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００５４】
空間変調ユニット４４は、複数の空間光変調素子を一列に配列したものである。空間光変調素子は、電気的な制御により光を変調させる素子であり、例えば、回折格子型の空間光変調素子である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（サンノゼ、カリフォルニア）の登録商標）を用いて構成される。回折格子型の空間光変調素子は、印可される電圧に応じてその表面状態を変化させる。具体的には、電圧オン状態では、０次光を出射する表面状態となり、電圧オフ状態では、１次回折光（±１次回折光）を出射する表面状態となる。以下に説明するように、投影光学系４５は、１次回折光を遮断し、０次光のみを通過させる。つまり、０次光のみが基板Ｗの上面まで到達することになる。
【００５５】
照明光学系４３から出射された光は、ミラー４３１に入射し、定められた角度で空間変調ユニット４４に入射する。一方で、制御部９０は、パターンデータ（基板Ｗに描画すべきパターンを記述したＣＡＤデータ）に基づいて、ドライバ回路を介して、各空間光変調素子に対して電圧を印加する。これによって、空間変調ユニット４４に入射した光に、描画すべきパターンに応じた変調が形成されることになる。
【００５６】
投影光学系４５は、空間変調ユニット４４において空間変調された光を、基板Ｗの表面に導いて、基板Ｗの表面に結像させる機能部であり、例えば、空間変調ユニット４４側から順に、ゴースト光を遮断する遮光板４５１と、ズーム部を構成する２個のレンズ４５２，４５３と、高次回折光を遮断する絞り板４５４と、フォーカス部を構成するフォーカシングレンズ４５５とが配置される。
【００５７】
レンズ４５２，４５３を通過した光は、開口を有する絞り板４５４へと導かれる。ここで、一部の光（０次光）は絞り板４５４の開口を通過してフォーカシングレンズ４５５へ導かれ、残りの光（１次回折光）は絞り板４６４により遮断される。フォーカシングレンズ４６５を通過した光（０次光）は、定められた倍率で基板Ｗの表面に導かれる。
【００５８】
なお、投影光学系４５は、必ずしも、遮光板４５１、レンズ４５２，４５３、絞り板４５４、および、フォーカシングレンズ４５５により構成される必要はなく、他の光学素子が追加される等してもよい。
【００５９】
再び図１、図２を参照する。光学ヘッド部４０は、さらに、投影光学系４５が備えるフォーカシングレンズ４５５の位置を調整する駆動部４６と、基板Ｗの上面（具体的には、基板Ｗの上面内の各位置）の高さ位置を検出する位置検出ユニット４７とを備える。
【００６０】
駆動部４６は、投影光学系４５が備えるフォーカシングレンズ４５５をＺ軸方向に沿って直線的に移動させることによって、基板Ｗの上面内の各位置に対するフォーカシングレンズ４５５の位置（すなわち、基板Ｗの上面内の各位置とフォーカシングレンズ４５５との離間距離）を変化させる。なお、駆動部４６として、例えば、回転モータと、Ｚ軸方向に平行に配置されるボールネジと、フォーカシングレンズ４５５の支持台（あるいは、描画ユニット４０１の筐体）に固定されるナット部とを有する直動機構を採用することができる。
【００６１】
位置検出ユニット４７は、光学ヘッド部４０と対応付けられており、対応する光学ヘッド部４０の付近に配置されて、基板Ｗの上面内の各位置（具体的には、対応する光学ヘッド部４０が描画を行う予定の位置（描画予定位置））の高さ位置を検出する。位置検出ユニット４７の構成は後に詳細に説明する。
【００６２】
駆動部４６と位置検出ユニット４７とは、オートフォーカスを行う機能部（オートフォーカスユニット）構成する。すなわち、制御部９０は、位置検出ユニット４７に描画予定位置の高さ位置を検出させ、取得された位置情報（以下「高さ位置情報」という）に基づいて駆動部４６を制御して、光学ヘッド部４０のフォーカシングレンズ４５５が適切な位置（光学ヘッド部４０から照射される光を描画予定位置に結像させる位置）に置かれるように調整する。
【００６３】
ここで、位置検出ユニット４７の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、位置検出ユニット４７の構成例を模式的に示す図である。
【００６４】
位置検出ユニット４７は、主として、光源４７１と受光部４７２とを備える。光源４７１は、例えばレーザ光を出射するレーザ光源により構成される。光源４７１は制御部９０と接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。制御部９０は、光源４７１からの光の出射タイミング、光の出射時間、および、出射光量を制御する。
【００６５】
光源４７１から出射された光は、照明光学系４７１１、および、ミラー４７１２を介して基板Ｗの上面まで導かれる。照明光学系４７１１、および、ミラー４７１２は、光源４７１から出射された光を基板Ｗの上面の法線方向に対して所定の角度だけ傾斜した軸に沿って基板Ｗの上面に入射させる。基板Ｗの上面に入射し、そこで反射されたた光は、ミラー４７１３、リレー光学系４７１４、および、ミラー４７１５を介して受光部４７２まで導かれる。
【００６６】
受光部４７２は、ラインセンサ（例えば、ＣＭＯＳラインセンサ、あるいは、ＣＣＤラインセンサ）により構成され、直線状に配列された複数の画素を備える。各画素が、光源４７１から出射され、基板Ｗの上面で反射された反射光を受光し、これによって、当該反射光の受光強度の分布データ（以下「光量分布データ」という）が取得される。光量分布データは、図５に模式的に示すように、反射光を受光した各画素の位置情報（画素位置）と、各画素が受光した光の光量情報（具体的には、例えば蓄積電圧）とを含むデータである。
【００６７】
制御部９０は、受光部４７２が取得した光量分布データに基づいて、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を算出する。ここで、制御部９０が、光量分布データに基づいて高さ位置を算出する処理について説明する。
【００６８】
制御部９０は、所定のタイミングで受光部４７２から信号を出力させ、出力された信号をＡ／Ｄ変換して光量分布データとして取得する。図５に例示するように、光量分布データには、受光量が急激に増加し減少するピーク部分が存在する。このピーク部分は、例えば、ガウス曲線のような形状となる。このピーク部分の位置（具体的には、ピーク部分に対応する画素の位置）を特定することによって、反射光の受光位置を特定することができる。すなわち、基板Ｗの上面に反りや歪みが生じている場合は、このピーク位置が基準位置からズレた値となるので、ピーク位置の基準位置（具体的には、基準とされる画素の位置）からのズレ幅を算出することによって、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を特定することができる。
【００６９】
適切な受光強度の光量分布データが得られている場合、ピーク位置は、重心によって与えられる。そこで、制御部９０は、光量分布データを取得すると、当該光量分布データの重心を算出し、当該重心に対応する画素の位置を受光位置として取得する。さらに制御部９０は、受光位置情報に基づいて、高さ位置情報を算出する。そして、取得した高さ位置情報を、反射位置を特定するための情報（以下「反射位置情報」という）と対応付けて記憶する。
【００７０】
なお、上記の手法によると、光量分布データが適切な受光強度の場合、高精度に受光位置を検出できる（ひいては、高精度に高さ位置を検出できる）が、受光強度が強すぎる（あるいは、弱すぎる）場合、重心とピーク位置との誤差が大きくなり、受光位置の検出精度が悪化する（ひいては、高さ位置の検出精度が悪化する）。つまり、高さ位置を高精度に検出するためには、受光部４７２において適正範囲内の受光強度の光量分布データが得られていることが必要となる。受光部４７２において適正範囲内の受光強度の光量分布データを得るためには、光源４７１の出射光量が基板Ｗの表面状態に対応して適切に設定されていることが必要となる。この点については、後に詳細に説明する。
【００７１】
＜照明ユニット８０＞
照明ユニット８０は、アライメントユニット５０とファイバー８０１を介して接続され、アライメントユニット５０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット８０の構成について、図６を参照しながら説明する。図６は、照明ユニット８０の構成例を示す図である。
【００７２】
照明ユニット８０は、回転フィルタ８２を介してファイバー８０１と接続されるハロゲンランプ８１、ハロゲンランプ８１から出射されファイバー８０１に入射する光Ｌの光路上に配置された回転フィルタ８２、および、回転フィルタ８２を回転させる回転モータ８３を備える。ハロゲンランプ８１、および、回転モータ８３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００７３】
回転フィルタ８２は、それぞれ異なる種類のフィルタがはめ込まれた複数の窓と、フィルタがはめ込まれていない１個の窓とを備える。各窓は、回転フィルタ８２の回転軸を中心として放射状に配置されている。窓にはめ込まれている各種のフィルタは、それぞれ異なる領域の波長を透過するフィルタである。例えば、ある窓には可視光を透過するフィルタがはめ込まれており、別の窓には赤外光を透過するフィルタがはめ込まれている。
【００７４】
制御部９０は、アライメントユニット５０に供給すべき光の波長に応じて回転モータ８３を制御して回転フィルタ８２を回転させ、光路上（ハロゲンランプ８１からファイバー８０１に入射する光の光路上）に配置する窓を変更する。例えば、赤外光を供給すべき場合、制御部９０は、回転モータ８３を制御して、光路上に赤外光を透過するフィルタがはめ込まれた窓が配置されるように回転フィルタ８２回転させる。すると、ハロゲンランプ８１から出射された光のうち、赤外光のみがフィルタを透過し、ファイバー８０１には赤外光のみが入射することになる。すなわち、アライメントユニット５０には赤外光が供給されることになる。
【００７５】
＜アライメントユニット５０＞
アライメントユニット５０は、基板Ｗの上面に形成されたアライメントマークを撮像する。アライメントユニット５０の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、アライメントユニット５０の構成例を示す図である。
【００７６】
アライメントユニット５０は、鏡筒５１と、対物レンズ５２と、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成されるＣＣＤイメージセンサセンサ５３とを備える。
【００７７】
照明ユニット８０から延びるファイバー８０１により導かれる光は、鏡筒５１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５２を介してＣＣＤイメージセンサ５３で受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサ５３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。
【００７８】
＜位置検出ユニット６０＞
位置検出ユニット６０は、基板Ｗの上面（対象面）の基準位置に対する高さ位置を検出する。位置検出ユニット６０の構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、位置検出ユニット６０の構成例を示す図である。
【００７９】
位置検出ユニット６０の構成は、光学ヘッド部４０が備える位置検出ユニット４７の構成と同じである。すなわち、位置検出ユニット６０は、光源６１と受光部６２とを備える。さらに、位置検出ユニット６０は、照明光学系６０１、ミラー６０２，６０３、リレー光学系６０４、および、ミラー６０５を備える。各部の構成は、位置検出ユニット４７と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００８０】
＜制御部９０＞
制御部９０は、各種の演算処理を実行しつつ、描画装置１００が備える各部の動作を制御する。制御部９０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶する記憶部（例えば、ハードディスク）、各種表示を行うディスプレイ、キーボード及びマウスなどで構成される入力部、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部、等を備えるコンピュータにより構成される。コンピュータにインストールされたプログラムにしたがってコンピュータが動作することにより、当該コンピュータが描画装置１００の制御部９０として機能する。制御部９０において実現される各機能部は、コンピュータによって所定のプログラムが実行されることにより実現されてもよいし、専用のハードウエアによって実現されてもよい。
【００８１】
制御部９０が備える記憶部には、基板Ｗに描画すべきパターンを記述したデータ（パターンデータ）が格納される。パターンデータは、例えば、ＣＡＤを用いて生成されたＣＡＤデータである。制御部９０は、基板Ｗに対する一連の処理に先だってパターンデータを取得して記憶部に格納している。なお、パターンデータの取得は、例えば、ネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することにより行われてもよいし、記録媒体から読み取ることにより行われてもよい。
【００８２】
＜２．処理の流れ＞
描画装置１００において実行される処理の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９は、当該処理の流れを示す図である。
【００８３】
描画装置１００における処理は、ロット単位で行われる。搬送装置７０が、処理対象となるロットの１番目の基板Ｗを搬入してステージ１０に載置すると（ステップＳ１）、まず、光学ヘッド部４０が備える位置検出ユニット４７の光源４７１（検出用光源）の出射光量の最適値を決定する処理が行われ（ステップＳ２）、続いて、光源４７１の出射光量を設定する処理が行われる（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理においては、制御部９０が、ステップＳ２で決定された最適値をそのまま光源４７１の出射光量に設定してもよいし、オペレータが操作部を介して入力した値を制御部９０が受け付け、制御部９０が当該受け付けた値を光源４７１の出射光量に設定してもよい。ただし、後者の場合、ステップＳ２において決定された最適値を表示画面に表示させ、オペレータが表示された最適値を参考にして光源４７１の出射光量を決定できるようにする。
【００８４】
続いて、基板Ｗに対する描画処理が行われる（ステップＳ４）。この処理においては、まず、アライメントマークの撮像が行われる（ステップＳ４１）。具体的には、ステージ移動機構２０が、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させることによって基板Ｗをアライメントユニット５０に対して相対的に移動させて、アライメントユニット５０の下方に、基板Ｗにおけるアライメントマークの形成位置がおかれるように基板Ｗを移動させる。基板Ｗが所定位置まで移動させられると、アライメントユニット５０は、制御部９０からの指示に応じて、基板Ｗの上面を撮像する。これによって、アライメントマークの撮像データが得られることになる。
【００８５】
続いて、ステージ１０の位置調整が行われる（ステップＳ４２）。この処理においては、制御部９０は、まず、ステップＳ４１で得られた撮像データに基づいて、ステージ１０に対する基板Ｗの位置および向きを特定する。ステージ１０に対する基板Ｗの位置および向きが特定されると、制御部９０は、ステージ位置計測部３０およびステージ移動機構２０を制御して、ステージ１０に載置された基板Ｗが光学ヘッド部４０に対して定められた位置および向きとなるように、ステージ１０の位置を調整する。
【００８６】
ステップＳ４２の処理が完了すると、続いて、基板Ｗに対するパターンの描画が実行される（ステップＳ４３）。この処理においては、まず、ステージ移動機構２０が、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させることによって、基板Ｗを光学ヘッド部４０に対して主走査方向に沿って相対的に移動させる（主走査）。基板Ｗが主走査方向に沿って相対的に移動させられる間、光学ヘッド部４０は、制御部９０の制御下で、ラスタライズされたパターンデータに応じた変調が形成された光を基板Ｗに向けて照射する。基板Ｗの＋Ｙ側の端部が光学ヘッド部４０の下方を通過すると、１回の主走査が終了する。１回の主走査が終了すると、基板Ｗの上面に１ストライプ分の描画が行われることになる。
【００８７】
１回の主走査が終了すると、ステージ移動機構２０が、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、１ストライプの幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを光学ヘッド部４０に対して副査方向に沿って相対的に移動させる（副走査）。
【００８８】
副走査が終了すると、再び主走査が行われる。これによって、先の主走査で描画された１ストライプ分の描画領域の隣に、さらに１ストライプ分の描画が行われることになる。このように、主走査と副走査とが繰り返して行われることによって、基板Ｗの上面の全域にパターンが描画されることになる。
【００８９】
なお、光学ヘッド部４０が基板Ｗに対してパターンを描画している間、制御部９０は、位置検出ユニット４７および駆動部４６にオートフォーカスを行わせる。
【００９０】
具体的には、制御部９０は、位置検出ユニット４７の光源４７１から、ステップＳ３で設定された出射光量で光を照射させる。出射された光は基板Ｗの上面で反射して、その反射光が受光部４７２にて受光される。制御部９０は、受光部４７２が取得した反射光の光量分布データに基づいて、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を検出し、取得した高さ位置情報を反射位置情報と対応付けて記憶する。その一方で、制御部９０は、駆動部４６を制御してフォーカシングレンズ４５５の位置を調整する。具体的には、光学ヘッド部４０から光が照射されようとしている基板Ｗの上面内の位置と対応付けて記憶されている高さ位置情報を読み出し、当該位置に光学ヘッド部４０から出射される光の焦点が合うように、フォーカシングレンズ４５５を移動させる。
【００９１】
描画処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出する（ステップＳ５）。搬送装置７０が、続いて、当該ロットの２番目の基板Ｗを搬入してステージ１０に載置すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、当該基板Ｗに対する描画処理が行われる（ステップＳ４）。
【００９２】
以降は、ステップＳ６、ステップＳ４、および、ステップＳ５の処理が繰り返され、ロットを構成する複数の基板Ｗのそれぞれに対する描画処理が次々と行われていく。ロットを構成する全ての基板Ｗに対する描画処理が完了すると（ステップＳ６でＮＯ）、一連の処理が終了する。
【００９３】
＜３．出射光量の設定処理＞
位置検出ユニット４７の光源４７１の出射光量の最適値を決定する処理（図９のステップＳ２）について詳細に説明する。
【００９４】
＜３−１．サンプルデータ収集処理＞
最適値を決定する処理においては、「サンプルデータ収集処理」が行われる。「サンプルデータ収集処理」は、基板Ｗの上面内に設定された複数のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）（図１１参照）のそれぞれで、サンプルデータを取得する処理であり、制御部９０が、位置検出ユニット６０およびステージ移動機構２０を制御することにより実行される。
【００９５】
＜ａ．全体の流れ＞
サンプルデータ収集処理の全体の流れについて、図１０を参照しながら説明する。図１０は当該処理の流れを示す図である。
【００９６】
サンプルデータ収集処理においては、ステージ移動機構２０が、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を移動させることによって、基板Ｗを位置検出ユニット６０に対して相対的に移動させる。具体的には、図１１に示すように、まず、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させることによって、基板Ｗを位置検出ユニット６０に対して主走査方向に沿って相対的に移動させる（主走査）（矢印ＡＲ１１）。続いて、ステージ移動機構２０が、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、所定距離だけ移動させることによって、基板Ｗを位置検出ユニット６０に対して副査方向に沿って相対的に移動させる（副走査）（矢印ＡＲ１２）。副走査が終了すると、再び主走査が行われる（矢印ＡＲ１３）。このように、主走査と副走査とが繰り返して行われることによって、基板Ｗの上面の全域を位置検出ユニット６０が通過することになる。
【００９７】
制御部９０は、ステージ位置計測部３０からの計測値を取得することによって、位置検出ユニット６０と基板Ｗとの相対的な位置関係を常に検出している。一方で、制御部９０は、基板Ｗ上の複数点の座標を「サンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数））」として記憶しており、位置検出ユニット６０の下方に、基板Ｗのサンプル取得位置Ｐ（ｉ）が到達すると（ステップＳ２１でＹＥＳ）、位置検出ユニット６０に対して、サンプルデータの取得指示を与える。なお、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は、基板Ｗの上面の全域に満遍なく分布していることが好ましく、例えば、図１１に例示するように、基板Ｗ上に規定された格子状のラインの格子点に相当する位置をサンプル取得位置Ｐ（ｉ）とすることが好ましい。
【００９８】
位置検出ユニット６０は、制御部９０からサンプルデータの取得指示を受けると、当該指示に応じてサンプルデータの取得処理を行って、サンプルデータを取得する（ステップＳ２２）。この処理が行われることによって、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）で反射した反射光の光量分布データが、「有効」「光量過小」「光量過多」のいずれかの属性を付与され、反射位置情報、および、出射光量と対応付けられて、サンプルデータテーブルＴ（図１５参照）に格納される。サンプルデータの取得処理の具体的な流れについては後に説明する。
【００９９】
続いて、制御部９０は、ステップＳ２２で取得されたサンプルデータに基づいて、光源６１から出射する光量（出射光量）の調整を行う（ステップＳ２３）。具体的には、ステップＳ２２でサンプルデータとして取得された光量分布データに付与されている属性が「有効」である場合、出射光量をそのままとする（変化させない）。一方、付与されている属性が「光量過小」である場合、出射光量を、現在の設定値よりも所定の幅（以下「刻み幅」という）ΔＬだけ大きい値に変化させる。また、付与されている属性が「光量過多」である場合、出射光量を、現在の設定値よりも刻み幅ΔＬだけ小さい値に変化させる。
【０１００】
ステップＳ２３の処理が終了すると、次のサンプル取得位置Ｐ（ｉ＋１）に到達するのを待って、再び、サンプルデータの取得処理を行う。次のサンプル取得位置Ｐ（ｉ＋１）においては、先のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）で取得されたサンプルデータに基づいて調整された出射光量で、サンプルデータの取得処理が行われることになる。
【０１０１】
基板Ｗの上面の全域の走査が完了すると（具体的には、基板Ｗの上面の全域を位置検出ユニット６０が通過し終わると）（ステップＳ２４でＹＥＳ）、サンプルデータ収集処理が終了する。
【０１０２】
このように、サンプルデータ収集処理においては、光源６１から、出射光量を変化させながら、基板Ｗの上面の異なる位置（具体的には、基板Ｗの上面に設定された複数のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）のそれぞれ）に光を照射させることによって、複数のサンプルデータが取得される。
【０１０３】
＜ｂ．サンプルデータの取得処理＞
サンプルデータの取得処理（図１０のステップＳ２２）について、図１２を参照しながら説明する。図１２は当該処理の流れを示す図である。
【０１０４】
サンプルデータの取得指示が発行されると、制御部９０は、光源６１から、一定間隔で複数回（例えば、５回）、設定された出射光量で、光を出射させる（ステップＳ２２１）。ステージ１０は光源６１から光が出射される間も移動を続けているので、光源６１から出射された各光は、基板Ｗの上面の僅かに異なる位置（すなわち、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）からそれぞれ僅かにズレた位置）に入射することになるが、この位置のズレはサンプルデータの取得処理において無視できるほど小さく、各光は、同じ位置に入射しているとみなすことができる。
【０１０５】
光源６１から次々と出射された光は、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）で反射して、受光部６２において順に受光される。つまり、受光部６２では、サンプル取得位置Ｐ（ｉ）でそれぞれ反射された複数の反射光の光量分布データが次々と取得されることになる（ステップＳ２２２）。ただし、この際、制御部９０は、受光部６２における光の取り込み時間を段階的に長くする。これによって、受光部６２における受光光量が段階的に変化することになる。すると、受光部６２において、図１３に例示するように、段階的に変化する一群の光量分布データＤ１０（Ｄ１，Ｄ２，・・・Ｄ５）が取得されることになる。
【０１０６】
制御部９０は、ステップＳ２２２の処理において、次々と取得される光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・Ｄ５を整理して、サンプルデータを取得する（ステップＳ２２３）。具体的には、ステップＳ２２２で取得された複数の光量分布データのうち、一の光量分布データを選択してサンプルデータとして記憶する。
【０１０７】
＜ｃ．光量分布データの整理＞
ステップＳ２２３の処理について、図１４を参照しながら詳細に説明する。図１４は当該処理の流れを示す図である。
【０１０８】
まず、制御部９０は、ステップＳ２２２で取得された一群の光量分布データＤ１０のうち、１番目に取得された光量分布データＤ１を読み出し（ステップＳ２２３１）、当該読み出した光量分布データＤ１が「有効データ」であるか否かを判断する（ステップＳ２２３２）。
【０１０９】
ここで「有効データ」とは、受光光量が許容範囲内にあり、数％内の誤差範囲で正確なピーク位置を与える光量分布データである。本発明の発明者によると、算出される重心が「０」でなく、かつ、基板Ｗの上面において所定の長さ（具体的には、１００マイクロメートル程度）より短い領域から有効な検出光量を得ている光量分布データは、約１％内の誤差範囲で正確なピーク位置を与えることが見いだされている。そこで、ここでは、重心が「０」でなく、かつ、有効な検出光量を得ている画素が隣接して出現する個数（以下「画素幅」という）が所定値よりも小さい光量分布データを有効データと判断する。例えば、１画素が基板Ｗの面内の距離に換算して３マイクロメートルに相当する場合、当該所定値を「３３（≒１００／３）」とすることができる。なお、ノイズの影響を加味すれば、蓄積電圧が例えば１０以上となる画素を、有効な検出光量を得ている画素とすることが好ましい。
【０１１０】
なお、受光光量が許容範囲より大きいために正確な重心を与えないデータ、具体的には、画素幅が所定値以上となる光量分布データを、以下「光量過多データ」という。例えば、受光光量が多く、裾広がりとなっている光量分布データの場合（例えば、図１３の光量分布データＤ５）、画素幅が所定値よりも大きくなる。つまり、このような光量分布データは、光量過多データと判断される。
【０１１１】
一方、受光光量が許容範囲より小さいために正確な重心を与えないデータ、具体的には、重心が「０」である光量分布データを、以下「光量過小データ」という。例えば、受光光量が少なく、有効な検出光量を得ている画素が「０」の光量分布データの場合、当該光量分布データが与える重心は「０」となる。つまり、このような光量分布データは、光量過小データと判断される。
【０１１２】
１番目に取得された光量分布データＤ１が有効データであると判断した場合（ステップＳ２２３２でＹＥＳ）、制御部９０は、当該光量分布データＤ１に「有効」の属性を与えて、当該光量分布データＤ１をサンプルデータとして記憶する（ステップＳ２２３３）。具体的には、制御部９０は、当該光量分布データＤ１を、その属性情報、その反射位置情報（当該光量分布データＤ１に係る反射光の基板Ｗの上面内における反射位置）、および、その出射光量（当該光量分布データＤ１を与えた際の光源６１の出射光量）とそれぞれ対応付けて記憶する。なお、サンプルデータは、例えば、テーブルの形で管理される。図１５には、サンプルデータを格納するテーブル（サンプルデータテーブルＴ）の構成例が模式的に示されている。
【０１１３】
一方、１番目に取得された光量分布データＤ１が有効データでないと判断した場合（ステップＳ２２３２でＮＯ）、制御部９０は、再びステップＳ２２３１の処理に戻り、２番目に取得された光量分布データＤ２を読み出し（ステップＳ２２３１）、当該読み出した光量分布データＤ２が「有効データ」であるか否かを判断する（ステップＳ２２３２）。
【０１１４】
つまり、制御部９０は、有効データが取得されるまで、ステップＳ２２３１、ステップＳ２２３２，および、ステップＳ２２３４の処理ループを繰り返す。
【０１１５】
ステップＳ２２２の処理で取得された光量分布データ群Ｄ１０のうち、最後に取得された光量分布データＤ５が有効データでない場合（すなわち、光量分布データ群Ｄ１０に含まれる全ての光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄ５が有効データでない場合）（ステップＳ２２３４でＹＥＳ）、制御部９０は、光量分布データ群Ｄ１０に含まれる全ての光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄ５のうち、最後に取得された光量分布データＤ５（すなわち、ステップＳ２２２で取得される複数の光量分布データＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄ５のうち、最も受光光量が大きい光量分布データＤ５）が、光量過多データ、光量過小データのいずれであるかを判断する（ステップＳ２２３５）。
【０１１６】
そして、最後に取得された光量分布データＤ５に、ステップＳ２２３５の判断結果に応じた属性を与えて、当該光量分布データＤ５をサンプルデータとして記憶する（ステップＳ２２３６）。すなわち、最後に取得された光量分布データＤ５が光量過多データであると判断した場合、制御部９０は、当該光量分布データＤ５に「光量過多」の属性を与えて、当該光量分布データＤ５をサンプルデータとして記憶する。また、最後に取得された光量分布データＤ５が光量過小データであると判断した場合、制御部９０は、当該光量分布データＤ５に「光量過小」の属性を与えて、当該光量分布データＤ５をサンプルデータとして記憶する。具体的には、当該光量分布データＤ５を、その属性情報、その反射位置情報、および、その出射光量とそれぞれ対応付けてサンプルデータテーブルＴに格納する。
【０１１７】
つまり、ステップＳ２２３の処理においては、ステップＳ２２２の処理で取得された光量分布データ群Ｄ１０に有効データとされる光量分布データが含まれる場合は、当該光量分布データをサンプルデータとして取得し、有効データとされる光量分布データが含まれない場合は、最後に取得された光量分布データをサンプルデータとして取得することになる。
【０１１８】
＜ｄ．優良値＞
ところで、位置検出ユニット４７における検出精度を上げるためには、受光部４７２において「有効データ」とされる光量分布データをなるべく多く得ることが重要であるが、さらに、「光量過小データ」とされる光量分布データをなるべく少なくすることも重要である。というのも、「光量過小データ」とされる光量分布データは、上述したとおり、重心が「０」となるものであり、高さ位置の検出精度を大きく悪化させるからである。「光量過多データ」とされる光量分布データは、精度はよくないものの、一応の重心が算出可能であるので、高さ位置の検出精度に与える影響は、「光量過小データ」とされる光量分布データほどは大きくない。つまり、出射光量の理想的な値は、当該出射光量で基板Ｗの上面内の任意の位置において光量分布データを取得した場合に、「有効データ」とされる光量分布データの取得数が多く、かつ、「光量過小データ」とされる光量分布データの取得数が少なくなるようなものである。
【０１１９】
上述したサンプルデータ収集処理においては、基板Ｗの上面内の異なる位置において、それぞれ異なる出射光量の下でサンプルデータが取得されるところ、１回のサンプルデータ収集処理において取得された各サンプルデータの出射光量のうち、理想的な出射光量に最も近い値は、有効サンプルデータを与えた最大の出射光量である。そこで、制御部９０は、１回のサンプルデータ収集処理が終了すると、当該サンプルデータ収集処理において、有効サンプルデータを与えた最大の出射光量を、「優良値」として記憶する。
【０１２０】
＜３−２．サンプルデータ収集処理の評価＞
上述したとおり、サンプルデータ収集処理が１回行われると、基板Ｗの上面内に設定された複数のサンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）（図１１参照）のそれぞれで、一の光量分布データがサンプルデータとして取得されることになる。各サンプルデータは、属性（「有効」、「光量過小」、「光量過多」のいずれかの属性）が付与された上で、反射位置、および、出射光量と対応付けて記憶される（図１５参照）。なお、以下において、属性が「有効」とされたサンプルデータを「有効サンプルデータ」と、属性が「光量過小」とされたサンプルデータを「光量過小サンプルデータ」と、属性が「光量過多」とされたサンプルデータを「光量過多サンプルデータ」と、それぞれいう。
【０１２１】
サンプルデータ収集処理が終了すると、制御部９０は、当該サンプルデータ収集処理の評価を行う。この処理について、図１６を参照しながら説明する。図１６は当該処理の流れを示す図である。
【０１２２】
サンプルデータ収集処理の評価は、１回のサンプルデータ収集処理で取得された複数のサンプルデータの全部、あるいは、一部（例えば、後半に取得されたサンプルデータ）に基づいて行われる。ここでは、例えば、１回のサンプルデータ収集処理で取得された複数のサンプルデータのうち、後半に取得されたサンプルデータに基づいて、当該サンプルデータ収集処理の評価を行うとする。
【０１２３】
まず、制御部９０は、１回のサンプルデータ収集処理で取得された複数のサンプルデータのうち、後半に取得されたサンプルデータを、「サンプルデータ群」として読み出す（ステップＳ３１）。
【０１２４】
続いて、読み出したサンプルデータ群に基づいて、ハード異常の有無を調べる（ステップＳ３２）。具体的には、サンプルデータ群に含まれる各サンプルデータの全てが光量過小サンプルデータである場合、あるいは、サンプルデータ群に含まれる各サンプルデータの全てが光量過多サンプルデータである場合に、ハード異常と判断する。
【０１２５】
一方、ハード異常が検出されない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御部９０は、続いて、サンプルデータ群における「無効データ連続数Ｎ１」に基づいて、サンプルデータ収集処理を評価する（ステップＳ３３）。ただし、「無効位置連続数Ｎ１」とは、互いに隣接するサンプル取得位置Ｐ（ｉ）において、重心が「０」となるデータが連続する数をいう。制御部９０は、サンプルデータ群における無効データ連続数Ｎ１を特定し、特定した無効データ連続数Ｎ１が所定値（例えば、「１０」）よりも大きい場合に、サンプルデータ収集処理に否定的評価を与える（ステップＳ３６）。
【０１２６】
ステップＳ３３で肯定的評価が得られた場合（すなわち、無効データ連続数Ｎ１が所定値以下の場合）、制御部９０は、続いて、サンプルデータ群における「過剰光量率Ｎ２」に基づいて、サンプルデータ収集処理を評価する（ステップＳ３４）。ただし、「過剰光量率Ｎ２」とは、サンプルデータ群の全体に対して、光量過多サンプルデータが占める割合である。制御部９０は、サンプルデータ群における過剰光量率Ｎ２を特定し、特定した過剰光量率Ｎ２が所定値（例えば、「５％」）よりも大きい場合に、サンプルデータ収集処理に否定的評価を与える（ステップＳ３６）。
【０１２７】
ステップＳ３４で肯定的評価が得られた場合（すなわち、過剰光量率Ｎ２が所定値以下の場合）、制御部９０は、続いて、サンプルデータ群における「正常検出率Ｎ３」に基づいて、サンプルデータ収集処理を評価する（ステップＳ３５）。ただし、正常検出率Ｎ３とは、サンプルデータ群の全体に対して、有効サンプルデータが占める割合である。制御部９０は、サンプルデータ群における正常検出率Ｎ３を特定し、特定した正常検出率Ｎ３が所定値（例えば、「９５％」）よりも小さい場合に、サンプルデータ収集処理に否定的評価を与える（ステップＳ３６）。
【０１２８】
ステップＳ３５で肯定的評価が得られた場合（すなわち、正常検出率Ｎ３が所定値以下の場合）、制御部９０は、サンプルデータ収集処理に肯定的評価を与える（ステップＳ３７）。
【０１２９】
つまり、制御部９０は、サンプルデータ群における無効データ連続数Ｎ１が所定値以下であり、かつ、サンプルデータ群における過剰光量率Ｎ２が所定値以下であり、かつ、サンプルデータ群における正常検出率Ｎ３が所定値以上である場合に、サンプルデータ収集処理に肯定的評価を与える。なお、評価の閾値となる各値は、オペレータが任意に設定できるものとする。
【０１３０】
サンプルデータ収集処理において、光量過多サンプルデータ（あるいは、光量過小サンプルデータ）が連続する個数が多い場合、あるいは、光量過多サンプルデータが占める割合が多い場合、あるいは、有効サンプルデータが取得されている割合が小さい場合、当該サンプルデータ収集処理は、信頼性が低い処理であり、そこから得られる優良値も信頼性が低いと判断できる。つまり、サンプルデータ収集処理の全体を評価することによって、当該サンプルデータ収集処理に基づいて取得される優良値が信頼できる値であるか否かを判断することができる。
【０１３１】
＜３−３．出射光量を設定する処理の全体の流れ＞
出射光量の最適値を決定する処理（図９のステップＳ２）においては、上述したサンプルデータ収集処理（および、当該サンプルデータ収集処理を評価する処理）が、定められた回数（例えば、２回）繰り返して行われた後に、最適値が決定される。
【０１３２】
最適値を決定する処理の全体の流れについて、図１７を参照しながら説明する。図１７は当該処理の流れを示す図である。
【０１３３】
制御部９０は、サンプルデータ収集処理が終了すると（ステップＳ４１）、当該サンプルデータ収集処理における優良値を取得し（ステップＳ４２）、さらに、当該サンプルデータ収集処理の評価を行う（ステップＳ４３）。なお、図示は省略しているが、ステップＳ４３の処理においてハード異常が検出された場合（図１６のステップＳ３２でＹＥＳ）、制御部９０は、動作停止指示を発行する。この場合、その時点で行われているサンプルデータ収集処理が完了した時点で、定められた回数のサンプルデータ収集処理が行われていなくとも、出射光量の最適値を決定する処理を中止する。
【０１３４】
ステップＳ４１〜ステップＳ４３の処理が終了すると、続いて、制御部９０は、定められた回数のサンプルデータ収集処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ４４）。
【０１３５】
定められた回数のサンプルデータ収集処理が終了していない場合は（ステップＳ４４でＮＯ）、制御部９０は、ステップＳ４２で取得された優良値を光源６１の初期値に設定するとともに、刻み幅ΔＬをより小さな値に再設定した上で（ステップＳ４５）、もう一度サンプルデータ収集処理を行わせる（ステップＳ４１）。
【０１３６】
したがって、例えばｎ回目のサンプルデータ収集処理においては、出射光量が、（ｎ−１）回目のサンプルデータ収集処理において取得された優良値を初期値として、より小さな刻み幅ΔＬで変化されていくことになる。このため、ｎ回目のサンプルデータ収集処理において取得される優良値は、（ｎ−１）回目のサンプルデータ収集処理における優良値よりも、理想的な出射光量の値により近いものとなっている可能性が高い。つまり、サンプルデータ収集処理を繰り返すにつれて、優良値は理想的な出射光量の値に近づいていく可能性が高い。なお、サンプルデータ収集処理を繰り返す回数は、オペレータが任意に設定できるものとする。
【０１３７】
定められた回数のサンプルデータ収集処理が終了すると（ステップＳ４４でＹＥＳ）、制御部９０は、最後に実行したサンプルデータ収集処理における優良値を、出射光量の最適値として取得する（ステップＳ４６）。
【０１３８】
続いて、制御部９０は、ステップＳ４６で取得された最適値の評価を行う（ステップＳ４７）。具体的には、繰り返して実行された各サンプルデータ収集処理の全てが、肯定的評価を受けている場合に、ステップＳ４６で取得された最適値に肯定的評価を与える。ここで、ステップＳ４６で取得された最適値に否定的評価が与えられた場合、制御部９０は、出射光量の最適値を決定できなかったとして、所定のエラー処理（例えば、エラー表示）を行って処理を終了する。一方、ステップＳ４６で取得された最適値に工程的評価が与えられた場合、制御部９０は、当該最適値を出力する。具体的には、例えば、表示画面に表示させる。つまり、ステップＳ４７において肯定的評価が与えられた場合に限って、ステップＳ４６で取得された最適値が、光源６１の出射光量として採用され得ることになる。
【０１３９】
＜４．機能ブロック＞
ここで、描画装置１００において実現される各機能について、図１８を参照しながら整理しておく。図１８は、描画装置１００において実現される各機能を表すブロック図である。
【０１４０】
上述した説明から明らかになった通り、制御部９０は、位置検出ユニット６０およびステージ移動機構２０を制御してサンプルデータ収集処理を実行させる。具体的には、制御部９０は、ステージ移動機構２０を制御して基板Ｗを光源６１に対して相対的に移動させるとともに、光源６１から基板Ｗの上面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部６２に取得させて、基板Ｗの上面内の異なる位置（サンプル取得位置Ｐ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）のそれぞれ）で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく。つまり、制御部９０には、データ収集部９１１としての機能が実現されている。
【０１４１】
データ収集部９１１は、上述したとおり、サンプルデータ収集処理において、先に取得されたサンプルデータに基づいて、次のサンプルデータを取得する際の光源６１の出射光量を調整する。具体的には、先に取得されたサンプルデータが有効データである場合は、出射光量を変化させず、先に取得されたサンプルデータが光量過多データである場合は、出射光量を小さく変化させ、先に取得されたサンプルデータが光量過小データである場合は、出射光量を大きく変化させる。
【０１４２】
また、データ収集部９１１は、サンプルデータ収集処理を、複数回繰り返して実行する。この際に、先に実行されたサンプルデータ収集処理に基づいて取得された優良値を、次に実行するサンプルデータ収集処理における光源６１の初期値に設定する。さらに、サンプルデータ収集処理において光源６１からの出射光量を変化させる刻み幅ΔＬを、先に実行されたサンプルデータ収集処理よりも小さい値とする。
【０１４３】
また、制御部９０は、データ収集部９１１が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、有効データを与えた最大の出射光量を出射光量の最適値として取得する。つまり、制御部９０には、最適値取得部９１２としての機能が実現されている。
【０１４４】
また、制御部９０は、データ収集部９１１がサンプルデータ収集処理を行うことによって取得した複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた最適値を評価する。つまり、制御部９０には、評価部９１３としての機能が実現されている。
【０１４５】
評価部９１３は、サンプルデータ群において、無効データ連続数Ｎ１が所定数よりも多い場合、あるいは、過剰光量率Ｎ２が所定値よりも大きい場合、あるいは、正常検出率Ｎ３が所定値よりも小さい場合、に当該サンプルデータ収集処理（ひいては、当該サンプルデータ収集処理に基づいて取得された最適値）に否定的評価を与える。
【０１４６】
＜５．効果＞
上記の実施の形態によると、サンプルデータ収集処理を行って複数のサンプルデータを取得し、取得された複数のサンプルデータのうち、有効データを与えた最大の出射光量を最適値として取得する。上述したとおり、ここで最適値とされた値は、出射光量の理想的な値に近く、この値を用いれば、基板Ｗの上面の位置を高い精度で検出できる。つまり、この構成によると、基板Ｗの表面状態に対応した適切な出射光量の値を簡易に決定できる。
【０１４７】
また、上記の実施の形態においては、サンプルデータ収集処理の中で、先に取得されたサンプルデータの属性に応じて出射光量を変化させるので、サンプルデータとして有効データを数多く取得できる可能性が高くなる。したがって、基板Ｗの表面状態に対応した適切な出射光量の値を効率的に決定することができる。
【０１４８】
また、上記の実施の形態によると、サンプルデータ収集処理において取得された複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該サンプルデータ収集処理（ひいは、当該サンプルデータ収集処理から取得された最適値）を評価するので、最適値が、不適当なサンプルデータ収集処理に基づいて取得されたものである場合に、それを検知することができる。したがって、信頼性の低い最適値がそのまま出射光量として設定されてしまう危険を回避することができる。
【０１４９】
また、上記の実施の形態によると、先に実行されたデータ収集処理において取得された優良値を光源の初期値に設定して、サンプルデータ収集処理を繰り返す。この構成によると、サンプルデータ収集処理の実行回数を重ねるにつれて、より多くの有効データを取得できる可能性が高くなる。その結果、理想的な値に近い最適値を取得することができる。また、サンプルデータ収集処理において出射光量を変化させる刻み幅を、サンプルデータ収集処理の繰り返し回数が増えるにつれて小さくするので、理想的な値により近い最適値を取得することができる。
【０１５０】
＜６．変形例＞
＜６−１．オートフォーカス＞
オートフォーカスを実行するにあたって、位置検出ユニット６０は、次の態様で基板Ｗの上面の高さ位置を検出してもよい。
【０１５１】
ステージ１０上に載置された基板Ｗが移動して、基板Ｗにおける検出すべき領域が位置検出ユニット６０の下方に到達すると、制御部９０は、光源４７１から、設定された出射光量で、一定間隔で複数回、設定された出射光量で光を出射させる。ステージ１０は光源４７１から光が出射される間も移動を続けているので、光源４７１から出射された各光は、基板Ｗの上面内の僅かに異なる位置に入射することになるが、この位置のズレはオートフォーカスにおいて無視できるほど小さい。
【０１５２】
光源４７１から次々と出射された光は、基板Ｗの上面で反射して、受光部４７２において順に受光されることになる。つまり、受光部４７２では、基板Ｗの上面内のほぼ同一の位置でそれぞれ反射された複数の反射光の光量分布データが次々と取得されることになる。ただし、この際、制御部９０は、受光部４７２における光の取り込み時間を段階的に変化させる（例えば、段階的に長くする）。これによって、受光部４７２における受光光量が段階的に変化することになる。すると、受光部４７２において、段階的に変化する光量分布データ群が取得されることになる。
【０１５３】
続いて、制御部９０は、取得された複数の光量分布データのうち、最大受光量が所定の範囲にある光量分布データを１つ選択して、当該選択した光量分布データを用いて重心を算出する。
【０１５４】
上述したとおり、描画装置１００においては、位置検出ユニット４７における光源４７１の出射光量が、基板Ｗの表面状態に対して適切な値に設定されており、設定された出射光量を用いれば、位置検出ユニット４７において、高い可能性で適切な光量分布データを得ることができるようになっているが、上記の変形例を適用すれば、適切な光量分布データを得る可能性をさらに高めることができる。
【０１５５】
＜６−２．最適値のデータベース化＞
上記の実施の形態においては、新たなロットに係る基板Ｗの処理を開始する際に、位置検出ユニット６０の光源６１の出射光量の最適値を決定する処理を行う構成としている。ここで、当該処理において取得された最適値を、基板Ｗの表面状態を示す情報（例えば、表面の材質、表面に塗布されている感光材料の種類、表面に塗布されている感光材料の厚み等）と対応付けて記憶部に蓄積していく構成としてもよい。
【０１５６】
この場合、新たなロットに係る基板Ｗの処理を開始する場合に、当該ロットに係る基板Ｗの表面状態が既知である場合は、当該表面状態と対応付けて記憶された最適値を用いて、出射光量を設定することができる。この場合、当該ロットに係る基板Ｗの処理を開始する際に、出射光量の最適値を決定する一連の処理を行う必要はない。つまり、出射光量の最適値を決定する処理は、未知の表面状態の基板Ｗに対する処理を開始する際にのみ実行すればよい。
【０１５７】
＜６−３．アライメントユニット５０でのオートフォーカス＞
上記の実施の形態において、アライメントユニット５０がアライメントマークを撮像する際に、オートフォーカスを行う構成としてもよい。
【０１５８】
この変形例においては、描画装置１００は、上記の構成に加えて、対物レンズ５２の位置を調整する駆動部を備える。駆動部は、対物レンズ５２をＺ軸方向に沿って直線的に移動させることによって、基板Ｗの上面の法線方向に沿う対物レンズ５２の位置（すなわち、基板Ｗの上面と対物レンズ５２との離間距離）を変化させる。なお、駆動部として、例えば、回転モータと、Ｚ軸方向に平行に配置されるボールネジと、対物レンズ５２の支持台に固定されるナット部とを有する直動機構を採用することができる。この駆動部と位置検出ユニット６０とにより、アライメントユニット５０のオートフォーカスを行う機能部（オートフォーカスユニット）が実現される。
【０１５９】
具体的には、制御部９０は、位置検出ユニット６０の光源６１から、ステップＳ３で設定された出射光量で光を照射させる。出射された光は基板Ｗの上面で反射して、その反射光が受光部６２にて受光される。制御部９０は、受光部６２が取得した反射光の光量分布データに基づいて、基板Ｗの上面（具体的には、反射位置）の高さ位置を検出し、取得した高さ位置情報を反射位置情報と対応付けて記憶する。その一方で、制御部９０は、対物レンズ５２の駆動部を制御して対物レンズ５２の位置を調整してピント合わせを行う。
【０１６０】
＜６−４．その他の変形例＞
上記の実施の形態においては、出射光量の最適値を決定する処理は、位置検出ユニット６０を用いて行われていたが、光学ヘッド部４０が備える位置検出ユニット４７を用いて行われてもよい。
【０１６１】
また、上記の実施の形態においては、空間光変調器４４１として、回折格子型の空間変調器を利用していたが、空間光変調器４４１の構成はこれに限らない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタル・マイクロミラー・デバイス）を利用してもよい。
【０１６２】
また、上記の実施の形態においては、処理対象となる基板Ｗは、半導体基板であるとしたが、その他の各種の基板（例えば、プリント基板、液晶表示装置に具備される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などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等）が処理対象とされてもよい。
【符号の説明】
【０１６３】
４０ 光学ヘッド部
４７ 位置検出ユニット
６０ 位置検出ユニット
６１ 光源
６２ 受光部
９０ 制御部
１００ 描画装置
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定装置であって、
前記対象面に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、
前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、
前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、
前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、
を備える光量決定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が、
先に取得されたサンプルデータが前記有効データである場合は、前記光源の出射光量を変化させず、
前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データである場合は、前記光源の出射光量を小さく変化させ、
前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも小さい光量過小データである場合は、前記光源の出射光量を大きく変化させる光量決定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光量決定装置であって、
前記サンプルデータが、前記対象面において、定められた長さ以上に相当する領域から有効な検出光量を得ている光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過多データと判断する光量決定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光量決定装置であって、
前記サンプルデータが、重心として０を与える光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過小データと判断する光量決定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が取得した前記複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた前記最適値を評価する評価部、
をさらに備える光量決定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光量決定装置であって、
前記評価部が、
前記サンプルデータ群において、前記有効データでないサンプルデータが連続して取得された個数が所定数よりも大きい場合に否定的評価を与える光量決定装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の光量決定装置であって、
前記評価部が、
前記サンプルデータ群の全体に対して、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データとされるサンプルデータが占める割合が、所定値よりも大きい場合に、否定的評価を与える光量決定装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載の光量決定装置であって、
前記評価部が、
前記サンプルデータ群の全体に対して、前記有効データが占める割合が、所定値よりも小さい場合に、否定的評価を与える光量決定装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が、
前記複数のサンプルデータを取得するデータ収集処理を、複数回繰り返して実行し、
先に実行された前記データ収集処理で取得された前記複数のサンプルデータのうち、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を、次に実行する前記データ収集処理における前記光源の初期値に設定する光量決定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が、
前記データ収集処理において前記出射光量を変化させる刻み幅を、先に実行された前記データ収集処理における前記刻み幅よりも小さい値とする光量決定装置。
【請求項１１】
対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出装置であって、
前記対象面に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、
前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、
前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、
前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、
を備え、
前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する位置検出装置。
【請求項１２】
光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する対象面に対して光を照射して、前記対象面にパターンを描画する描画装置であって、
前記対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出した前記対象面の位置に基づいて、前記光学ヘッドの光学系の前記対象面に対する位置を調整する位置調整部と、
を備え、
前記位置検出部が、
前記対象面に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、
前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、
前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、
前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、
を備え、
前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する描画装置。
【請求項１３】
対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定方法であって、
ａ）光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく工程と、
ｂ）前記ａ）工程において取得された複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する工程と、
を備える光量決定方法。
【請求項１】
対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定装置であって、
前記対象面に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、
前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、
前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、
前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、
を備える光量決定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が、
先に取得されたサンプルデータが前記有効データである場合は、前記光源の出射光量を変化させず、
前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データである場合は、前記光源の出射光量を小さく変化させ、
前記先に取得されたサンプルデータが、受光量が前記許容範囲よりも小さい光量過小データである場合は、前記光源の出射光量を大きく変化させる光量決定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光量決定装置であって、
前記サンプルデータが、前記対象面において、定められた長さ以上に相当する領域から有効な検出光量を得ている光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過多データと判断する光量決定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光量決定装置であって、
前記サンプルデータが、重心として０を与える光量分布データである場合に、当該サンプルデータを前記光量過小データと判断する光量決定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が取得した前記複数のサンプルデータの全部または一部から構成されるサンプルデータ群に基づいて、当該複数のサンプルデータに基づいて得られた前記最適値を評価する評価部、
をさらに備える光量決定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光量決定装置であって、
前記評価部が、
前記サンプルデータ群において、前記有効データでないサンプルデータが連続して取得された個数が所定数よりも大きい場合に否定的評価を与える光量決定装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の光量決定装置であって、
前記評価部が、
前記サンプルデータ群の全体に対して、受光量が前記許容範囲よりも大きい光量過多データとされるサンプルデータが占める割合が、所定値よりも大きい場合に、否定的評価を与える光量決定装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載の光量決定装置であって、
前記評価部が、
前記サンプルデータ群の全体に対して、前記有効データが占める割合が、所定値よりも小さい場合に、否定的評価を与える光量決定装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が、
前記複数のサンプルデータを取得するデータ収集処理を、複数回繰り返して実行し、
先に実行された前記データ収集処理で取得された前記複数のサンプルデータのうち、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を、次に実行する前記データ収集処理における前記光源の初期値に設定する光量決定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光量決定装置であって、
前記データ収集部が、
前記データ収集処理において前記出射光量を変化させる刻み幅を、先に実行された前記データ収集処理における前記刻み幅よりも小さい値とする光量決定装置。
【請求項１１】
対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出装置であって、
前記対象面に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、
前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、
前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、
前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、
を備え、
前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する位置検出装置。
【請求項１２】
光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する対象面に対して光を照射して、前記対象面にパターンを描画する描画装置であって、
前記対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出した前記対象面の位置に基づいて、前記光学ヘッドの光学系の前記対象面に対する位置を調整する位置調整部と、
を備え、
前記位置検出部が、
前記対象面に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光の前記対象面での反射光を受光して、前記反射光の光量分布データを取得する受光部と、
前記光源と前記対象面とを相対的に移動させる搬送部と、
前記光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを前記受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していくデータ収集部と、
前記データ収集部が取得した複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する最適値取得部と、
を備え、
前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源から、前記最適値取得部が取得した最適値により規定される光量で光を出射する描画装置。
【請求項１３】
対象面に対して検出用光源から光を照射し、その反射光を検出することによって前記対象面の位置を検出するにあたって、前記検出用光源の出射光量を決定する光量決定方法であって、
ａ）光源から、前記光源に対して相対的に移動する前記対象面に対して、出射光量を変化させながら間欠的に光を照射させるとともに、その反射光の光量分布データを受光部に取得させて、前記対象面内の異なる位置で反射した反射光の光量分布データをサンプルデータとして次々と取得していく工程と、
ｂ）前記ａ）工程において取得された複数のサンプルデータのうち、受光量が許容範囲内にあるものを有効データとして抽出し、前記有効データを与えた最大の前記出射光量を前記検出用光源の出射光量の最適値として取得する工程と、
を備える光量決定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−７３１８８（Ｐ２０１２−７３１８８Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９８７２（Ｐ２０１０−２１９８７２）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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