JP2001264015A

JP2001264015A - 位置検出方法及び位置検出装置並びに露光装置

Info

Publication number: JP2001264015A
Application number: JP2000079124A
Authority: JP
Inventors: Soichi Ueda; 壮一上田; Takafumi Miyoshi; 貴文三好
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる形状を有する基板に対して、ゴミなど
の発生を防止しつつ安定した位置検出を行うことができ
る位置検出方法及び位置検出装置、この位置検出装置を
備えた露光装置を提供することを目的とする。【解決手段】位置検出装置１は、基板Ｗの端部位置を
検出する検出系２と、この検出系２の検出結果に基づい
て基板Ｗの形状を判別するとともにこの判別結果に応じ
た算出手順により基板Ｗの中心位置を算出する算出部３
とを備えている。したがって、異なる形状を有する基板
Ｗが混在している場合であっても、それぞれの基板Ｗの
中心位置を安定して求めることができる。また、検出系
２は投光部２１及び受光部２２からなる光学センサ２０
を備え、非接触で基板Ｗの形状の判別及び中心位置の検
出を行うことができるので、ゴミなどの発生が防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、液晶表示
デバイス製造や半導体素子製造において基板の位置を求
める位置検出方法及び位置検出装置、並びにこれを用い
た露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイパネルやプラズ
マディスプレイパネル等を製造するためのリソグラフィ
工程では、ガラス基板等の基板の大型化に伴う無人化の
要請から、露光装置と他の基板処理装置、例えば、基板
にレジスト等の感光剤を塗布する塗布装置（コータ）や
感光剤が塗布された基板に現像を行う現像装置（デベロ
ッパ）等をインラインで接続したリソグラフィシステム
が多く用いられるようになっている。

【０００３】この種のリソグラフィシステムは、例え
ば、露光装置の収納装置（チャンバ）内に露光装置本
体、基板搬送装置、受け渡しポートを設け、感光剤塗布
機能及び現像機能の双方を備えたコータ・デベロッパの
チャンバ内にコータ・デベロッパ本体、基板搬送装置を
設けた構成になっている。コータ・デベロッパで所定の
処理が施された基板は、基板搬送装置により両チャンバ
に設けられた開口部を介して露光装置内の受け渡しポー
トへ搬送され、さらに露光装置本体へ搬送されて露光処
理を施される。一方、露光処理を終えた基板は、上記と
逆の順序でコータ・デベロッパに再度搬送されて所定の
処理を施されたり、露光装置から搬出されて検査工程等
へ送られたりする。

【０００４】ところで、このような基板には、平面視形
状が丸型や角型（４角形型）のものなど種々の形状を有
するものがある。例えば、角型基板としては液晶ディス
プレイ用ガラス基板や薄膜磁気ヘッド用基板が挙げら
れ、丸型基板としてはウェーハ基板等が挙げられる。こ
のような基板は、露光装置本体の露光ステージまで搬送
される途中に、この露光ステージに対する位置合わせ
（プリアライメント）を施される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この位置合わせを行う
に際し、従来では、角型基板に対する位置合わせは、４
辺のうち対向する辺どうしをピン等によって挟んで抑え
つけることにより行われており、一方、丸型基板に対す
る位置合わせは、センサを用いて周縁部を非接触でセン
シングすることにより行われていた。このように、基板
の形状によって位置合わせの方法が異なるため、角型基
板と丸型基板とを混在して処理する場合、異なる位置合
わせ機構によって個別に位置合わせを行うことが精度安
定のため有利であるが、多くのセンサ類や部材を必要と
するなど、装置の大型化やコストの上昇を招くととも
に、作業効率が低下する。

【０００６】さらに、上述のような角型基板の位置合わ
せの方法においては、基板とピンとの接触によって基板
の付着物（レジスト等）が飛散するなど、ゴミが発生す
る場合があるといった問題があった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、異なる形状を有する基板に対して、ゴミなど
の発生を防止しつつ安定した位置検出を行うことができ
る位置検出方法及び位置検出装置、この位置検出装置を
備えた露光装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図１４に対応付け
した以下の構成を採用している。本発明の位置検出方法
は、処理対象である基板（Ｗ）の端部位置（Ｐ１〜Ｐ
８）を検出し、この検出結果に基づいて基板（Ｗ）の形
状を判別し、この判別結果に応じた算出手順により基板
（Ｗ）の中心位置情報（Ｏ）を検出することを特徴とす
る。

【０００９】本発明によれば、基板（Ｗ）の形状を判別
してから、この基板（Ｗ）の中心位置（Ｏ）を求めるこ
とにより、異なる形状を有する基板（Ｗ）が混在してい
る場合であっても、それぞれの基板（Ｗ）の中心位置
（Ｏ）を安定して求めることができる。

【００１０】この場合、形状の判別は、基板（Ｗ）の端
部位置（Ｐ１〜Ｐ８）の検出結果に基づいて行われる
が、この端部位置（Ｐ１〜Ｐ８）を少なくとも８点検出
することによって、安定した形状の判別を行うことがで
きる。

【００１１】この８点の端部位置（Ｐ１〜Ｐ８）の検出
には、投光部（２１）及び受光部（２２）からなる光学
センサ（２０）を４箇所に所定間隔（Ｈ１、Ｈ２）で配
置するとともに、この光学センサ（２０）と基板（Ｗ）
とを相対移動させ、投光部（２１）と受光部（２２）と
の間に基板（Ｗ）を通過させることにより行われる。こ
のように、端部位置の検出は非接触で行われるので、ゴ
ミなどの発生を防止することができる。

【００１２】８点の端部位置（Ｐ１〜Ｐ８）のうち、隣
り合う任意の３点が一直線上に有るか否かを判断し、有
る場合には直線の傾きが相対移動の方向に対して所定角
度となるように基板（Ｗ）を回転させた後に、再度光学
センサ（２０）と基板（Ｗ）とを相対移動させ、この基
板（Ｗ）の端部位置（Ｐ１〜Ｐ８）を検出することによ
り、基板（Ｗ）の中心位置（Ｏ）を安定して求めること
ができる。すなわち、隣り合う任意の３点が一直線上に
有るということは、基板（Ｗ）は角型基板であり、この
角型の基板（Ｗ）を所定角度回転させてから再び光学セ
ンサ（２０）と基板（Ｗ）とを相対移動させることによ
り、４つの光学センサによって角型基板（Ｗ）の８点の
端部位置（Ｐ１〜Ｐ８）を検出することができ、これよ
り角型基板（Ｗ）の中心位置（Ｏ）を求めることができ
る。

【００１３】基板（Ｗ）が角型基板及び丸型基板のいず
れであるかの判別は、８点の端部位置（Ｐ１〜Ｐ８）の
うち、隣り合う任意の２点を１組とし且つ隣り合う任意
の２組からそれぞれ組ごとに２点を通る直線を描いて２
直線のなす角度を求め、この角度に基づいて行うことが
できる。

【００１４】そして、前記角度から基板（Ｗ）が角型基
板と判別された場合、任意の点を用いて２直線のそれぞ
れの長さを求め、この２直線及び角度に基づく三角形か
らこの角度を頂角とする底辺の中点位置を求めて、この
中点位置を角型基板の中心位置（Ｏ）とすることができ
る。この時に、複数の組合せを計算し、例えば平均する
ことにより、誤差を少なくすることができる。

【００１５】一方、前記角度から基板（Ｗ）が丸型基板
と判別された場合、前記８点のうち任意の３点から円の
中心位置を求めて、この中心位置を丸型基板の中心位置
（Ｏ）とすることができる。

【００１６】基板（Ｗ）の端部位置の検出方法として
は、基板（Ｗ）の端部位置に対応してセンサ（１３）を
配置するとともに、基板（Ｗ）内の所定点（Ｄ）を中心
としてこの基板（Ｗ）を回転させつつ、センサ（１３）
によりこの基板（Ｗ）の端部位置を検出する方法もあ
る。

【００１７】この場合、基板（Ｗ）を回転させつつセン
サ（１３）でこの基板（Ｗ）の端部位置を検出し、基板
（Ｗ）の回転量と端部位置との座標系において表される
線（Ｔ）から不連続点（ｄ１〜ｄ４）が有るか否かを判
断し、角形基板の角部に相当する不連続点が有る場合に
はこの基板（Ｗ）が角型基板と、無い場合にはこの基板
（Ｗ）が丸型基板と判別する。

【００１８】そして、基板（Ｗ）が角型基板と判別され
た場合、基板座標系における４箇所の不連続点（ｄ１〜
ｄ４）のそれぞれの位置を求め、これら４箇所のうち任
意の３箇所の位置から角型基板の中心位置（Ｏ）を算出
する。

【００１９】このとき、角型基板の形状が正方形または
長方形である場合においては、任意の３箇所の位置を通
る円の中心位置を算出し、これを角型基板（Ｗ）の中心
位置（Ｏ）とすることができる。

【００２０】さらに、角型基板の形状が平行四辺形であ
る場合においては、任意の３箇所の位置を用いて三角形
を形成し、この三角形の辺のうち平行四辺形における辺
に該当するものを特定し、この対角線の中点を角型基板
（Ｗ）の中心位置（Ｏ）とすることができる。

【００２１】一方、基板（Ｗ）が丸型基板と判別された
場合、線（Ｔ）中の少なくとも任意の３箇所について基
板座標系におけるそれぞれの位置を求め、この３箇所の
位置を通る円の中心位置を算出し、これを丸型基板の中
心位置（Ｏ）とすることができる。

【００２２】本発明の位置検出装置（１）は、処理対象
である基板（Ｗ）の端部位置を検出する検出系（２）
と、この検出系（２）の検出結果に基づいて基板（Ｗ）
の形状を判別するとともにこの判別結果に応じた算出手
順により基板（Ｗ）の中心位置（Ｏ）を算出する位置算
出系（３）とを備えることを特徴とする。

【００２３】本発明によれば、検出系（２）によって基
板（Ｗ）の端部位置を検出し、この検出結果に基づい
て、位置算出系（３）により基板（Ｗ）の形状を判別し
てから中心位置（Ｏ）を求めることにより、異なる形状
を有する基板（Ｗ）が混在している場合であっても、そ
れぞれの基板（Ｗ）の中心位置（Ｏ）を安定して求める
ことができる。

【００２４】検出系（２）は、基板（Ｗ）に対して相対
移動するとともにこの基板（Ｗ）の移動方向に対して交
差する方向に所定間隔（Ｈ１、Ｈ２）で配置された複数
の投光部（２１）及び受光部（２２）からなる光学セン
サ（２０）を備えるので、非接触で基板（Ｗ）の形状の
判別及び中心位置（Ｏ）の検出を行うことができる。し
たがって、ゴミなどの発生が防止される。

【００２５】基板（Ｗ）を、前記相対移動の方向に対し
て所定角度となるように回転させる回転装置（４）を備
えることにより、基板（Ｗ）を光学センサ（２０）に対
して任意を角度で相対移動させることができ、安定した
形状の判別及び中心位置（Ｏ）の検出を行うことができ
る。

【００２６】基板（Ｗ）をこの基板（Ｗ）内の所定点
（Ｄ）を中心として回転させる回転装置（１１）を備
え、検出系（２）は、回転装置（１１）によって回転さ
れる基板（Ｗ）の端部位置に対応して配置されるセンサ
（１３）を備える構成とすることにより、基板（Ｗ）を
回転させつつセンサ（１３）によって端部位置を検出す
ることができる。

【００２７】本発明の露光装置（Ａ）は、露光ステージ
（１３０）まで搬送された基板（Ｗ）上にマスク（Ｍ）
のパターンの像を転写露光する露光装置（Ａ）におい
て、基板（Ｗ）の搬送途中に、露光ステージ（１３０）
に対して位置合わせをするためのこの基板（Ｗ）の中心
位置（Ｏ）を検出する位置検出装置（１）が設置され、
この位置検出装置（１）は、基板（Ｗ）の端部位置を検
出する検出系（２）と、この検出系（２）の検出結果に
基づいて基板（Ｗ）の形状を判別するとともにこの判別
結果に応じた算出手順により基板（Ｗ）の中心位置
（Ｏ）を算出する位置算出系（３）とを備えることを特
徴とする。

【００２８】本発明によれば、基板（Ｗ）の中心位置
（Ｏ）は位置検出装置（１）によって形状を判別されて
から求められるので、異なる形状を有する基板（Ｗ）が
混在している場合であっても、それぞれの基板（Ｗ）の
中心位置（Ｏ）は安定して求められる。したがって、露
光ステージ（１３０）に対する基板（Ｗ）の位置合わせ
を安定して行うことができるので、露光処理は精度良く
行われる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
位置検出方法及び位置検出装置、並びに露光装置を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の位置検出装置を
備えた露光装置Ａの一実施形態を示す構成図である。ま
た、図２は、位置検出装置を示す構成図であり、図３
は、回転装置を示す図である。さらに、図４は、露光装
置本体を示す構成図である。

【００３０】これらの図において、露光装置Ａは、露光
装置本体１００と、基板Ｗを搬送する搬送装置２００
と、この搬送装置２００による基板Ｗの搬送途中に、露
光装置本体１００の露光ステージ１３０に対して位置合
わせをするためのこの基板Ｗの中心位置を検出する位置
検出装置１と、これらの動作を統括制御する制御部９と
を備えている。そして、これら露光装置本体１００、搬
送装置２００、位置検出装置１は、チャンバ１０２内に
収容されている。

【００３１】露光装置Ａには、感光剤塗布機能及び現像
機能の双方を備えたコータ・デベロッパ１０３が隣接さ
れている。このコータ・デベロッパ１０３は露光装置本
体とは別のチャンバ内に収容されており、基板Ｗは露光
装置Ａに搬送される前にコータによってレジスト等の感
光剤を塗布され、一方、露光処理を終えた基板Ｗは現像
を行うデベロッパに搬送されて現像処理されるようにな
っている。そして、基板Ｗは、コータ・デベロッパ１０
３と露光装置Ａとの間を、コータ・デベロッパ１０３側
に設けられた搬送装置及び露光装置Ａ側に設けられた搬
送装置２００によって、受け渡しポート１０１を介して
受け渡し可能に設けられている。

【００３２】露光装置Ａは、異なる形状を有する複数種
類の基板Ｗを処理可能であって、本実施形態では、平面
視形状が丸型又は角型（四角形型）の基板Ｗを処理対象
としている。このような基板Ｗのうち、角型基板として
は液晶ディスプレイ用ガラス基板やプラズマディスプレ
イ用ガラス基板あるいは薄膜磁気ヘッド用基板が挙げら
れ、丸型基板としてはウェーハ基板やガラス基板等が挙
げられる。

【００３３】搬送装置２００は、ロボットアーム２０１
とこのロボットアーム２０１を移動自在に支持するガイ
ド部２０２とスライダ２０３とを備えており、ロボット
アーム２０１はガイド部２０２に沿って、図１中、Ｙ方
向に移動可能に設けられている。このロボットアーム２
０１は多関節型のロボットアームであって、先端部分に
は基板Ｗを吸着保持するための吸着保持部２０１ａが設
けられており、連結された真空ポンプの駆動・停止によ
り基板Ｗを吸着保持・解除するようになっている。

【００３４】搬送装置２００は、コータ・デベロッパ１
０３と露光装置Ａとの連結部分に設けれられた受け渡し
ポート１０１から基板Ｗを受け取り、露光装置本体１０
０の露光ステージ１３０まで搬送するものである。この
とき、ロボットアーム２０１は基端部２０１ｂを基準と
して旋回自在に設けられており、吸着保持部２０１ａに
よって保持している基板Ｗを所定の位置に搬送可能とな
っている。そして、搬送装置２００のロボットアーム２
０１は、コータ・デベロッパ１０３から受け取った基板
Ｗを、その搬送途中において、基板Ｗを収納するための
基板収納部（キャリア）２０４に搬送可能となってい
る。したがって、キャリア２０４は、例えば、塗布処理
を終え露光処理を施されるべき基板Ｗを複数収納してい
る。なお、キャリア２０４の近傍に位置するチャンバ１
０２の一部に開口部及び開閉扉を設け、この開口部から
キャリア２０４に、予め所定の処理を施された基板Ｗを
他の搬送装置あるいはオペレータにより収納するように
してもよい。このように、搬送装置２００は、基板Ｗを
受け渡しポート１０１から露光装置本体１００まで搬送
可能であるとともに、キャリア２０４内の基板Ｗを取り
出して露光装置本体１００まで搬送可能に設けられてい
る。

【００３５】露光ステージ１３０までの搬送の途中に
は、基板Ｗの形状を判別するとともに露光ステージ１０
３に対して位置合わせをするためのこの基板Ｗの中心位
置を検出する位置検出装置１が設けられている。この位
置検出装置１は、搬送装置２００の搬送路と独立して設
けられており、基板Ｗはロボットアーム２０１の動作に
よって位置検出装置１に供給される。受け渡しポート１
０１から露光ステージ１３０への搬送では、必ず位置検
出装置１を通過し、露光ステージ１３０から受け渡しポ
ート１０１への搬送では、位置検出装置１を通過しな
い。

【００３６】この位置検出装置１は、図１、図２に示す
ように、基板Ｗの端部位置を検出する検出系２と、この
検出結果に基づいて基板Ｗの形状を判別するとともにこ
の判別結果に応じた算出手順により基板Ｗの中心位置を
算出する位置算出系（算出部）３とを備えている。ま
た、算出部３は制御部９と接続している。このとき、検
出系２は、基板Ｗに対して相対移動する。検出系２は、
基板Ｗの移動方向に対して交差する方向に所定間隔Ｈで
配置された複数の投光部２１及び受光部２２を備える光
学センサ２０と、光学センサ２０の出力信号を処理する
処理部２３と、ロボットアーム２０１の伸縮量に応じて
パルスを発生するエンコーダ２４と、エンコーダ２４か
ら出力されるエンコーダパルスをカウントするカウンタ
２５とを備えている。本実施形態においては、検出器２
は露光装置本体１００に固定され、基板Ｗを保持したロ
ボットアーム２０１が検出器２に対して移動するが、本
発明はこれに限定されず、検出器２を位置が固定された
基板Ｗに対して移動するような構成であってもよい。

【００３７】光学センサ２０は、４つの投光部２１と、
これらの投光部２１に対応するように設けれられた受光
部２２とから構成されている。これら４つの投光部（受
光部）の間は、両端部の２つの間隔がＨ１、中心部の２
つの間隔がＨ２となるように設定されている。本実施形
態においては、例えばＨ１＝３０ｍｍ、Ｈ２＝５０ｍｍ
と設定する。そして、図２（ｂ）に示すように、ロボッ
トアーム２０１の吸着保持部２０１ａは、光学センサ２
０の投光部２１と受光部２２との間を移動可能に設けら
れており、吸着保持部２０１ａに保持される基板Ｗはロ
ボットアーム２０１の移動に伴って投光部２１と受光部
２２との間を通過可能となっている。この場合、投光部
２１からの投光光と基板Ｗの移動方向とは直交するよう
に設定されている。また、このときの基板Ｗの移動方向
は、図１において−Ｙ方向に設定されている。なお、基
板Ｗの移動方向は、図１において＋Ｙ方向に設定するこ
とも可能である。

【００３８】光学センサ２０には、受光部２２の出力信
号を処理するための処理部２３が接続されている。この
処理部２３は、光学センサ２０を通過する基板Ｗの端部
位置に関する情報をトリガ信号に変換するものである。
基板Ｗが通過する場合には投光部２１からの投光光は遮
光されて受光部２２に受光されず、一方、投光部２１と
受光部２２との間に基板Ｗが存在しない場合には、投光
部２１からの投光光は受光部２２に受光される。したが
って、受光部２２は図２（ａ）中、（ｇ１）のような信
号を出力する。処理部２３はこの受光部２２の出力信号
における遮光と受光との変化のタイミングをトリガ信号
に変換するものである。したがって、処理部２３から出
力される信号は（ｇ２）に示すように、８個のトリガ信
号を有するものになる。すなわち、基板Ｗは光学センサ
２０を通過することにより８点の端部位置を検出され
る。そして、このトリガ信号は、ラッチ２６を介して算
出部３に送られる。

【００３９】基板Ｗを光学センサ２０に通過させるロボ
ットアーム２０１には、アームの伸縮量に応じたパルス
を発生するエンコーダ２４が設けられている。また、エ
ンコーダ２４にはエンコーダ２４から出力されるエンコ
ーダパルスをカウントするカウンタ２５が接続されてお
り、エンコーダパルスをカウントすることによってロボ
ットアーム２０１の伸縮量はカウント値として認識され
る。このカウント値、すなわち、基板Ｗの移動方向にお
ける位置に関する情報は、ラッチ２６を介して算出部３
に送られる。

【００４０】また、受け渡しポート１０１あるいはキャ
リア２０４から露光装置本体１００に向かう基板Ｗの搬
送経路のうち、位置検出装置１の下流側には、投光部２
１と受光部２２との間を通過する基板Ｗの向きを、基板
Ｗの移動する方向に対して所定角度となるように回転さ
せる回転装置４が設けられている。この回転装置４は、
位置検出装置１に供給される基板Ｗの移動方向に対する
傾きを調整するためにこの基板Ｗを任意の角度に回転さ
せるものであって、図３に示すように、回転用モータ４
０に軸４１を介して回転自在に支持されているテーブル
４２と、回転用モータ４０に接続されこの回転用モータ
４０の回転量に応じてエンコーダパルスを発生するエン
コーダ４３と、このエンコーダ４３から出力されるエン
コーダパルスをカウントするカウンタ４４とを備えてい
る。さらに、テーブル４２を高さ方向に移動させるため
の上下動用モータ４５と、この上下動用モータ４５に接
続されたタコジェネレータ４６とを備えている。これら
は、Ｄ／Ａ変換部４７を介して制御部９に接続されてお
り、制御部９は、Ｄ／Ａ変換部４７を介して回転用モー
タ４０に回転指示を与えテーブル４２を回転させる。ま
た、このときの回転量は、回転用モータ４０に直結され
たエンコーダ４３からのエンコーダパルスをカウントす
ることによって求められる。

【００４１】ロボットアーム２０１は、基板Ｗを光学セ
ンサ２０に通過させた後に吸着保持を解いて回転装置４
のテーブル４２に載置可能になっており、基板Ｗを保持
した回転装置４は、この基板Ｗを水平方向に光学センサ
２０での検出結果に応じた所定角度だけ回転させた後、
再び基板Ｗをロボットアーム２０１に保持させることに
よって、再度光学センサ２０を通過する基板Ｗの通過方
向に対する向きを変更することができる。なお、基板Ｗ
の移動方向に対する回転は、例えば、ロボットアーム２
０１の基板保持部に回転機構を設け、この回転機構の回
転動作によっても行うことができる。

【００４２】スライダ２０３は、ロボットアーム２０１
から基板Ｗを受け取り露光装置本体１００に渡すもので
あって、ガイド部２０３ａに沿って移動可能に設けられ
ており、位置検出装置１において位置検出及び位置合わ
せ（プリアライメント）を施された基板Ｗを露光装置本
体１００の露光ステージ１３０まで搬送可能に設けられ
ている。また、このスライダ２０３は、露光装置本体１
００において露光処理を施された基板Ｗを露光装置本体
１００から受け取って搬送装置２００に渡すことも可能
である。露光処理を終えた基板Ｗは、搬送装置２００に
よって再びコータ・デベロッパ１０３に搬送されたり、
露光装置Ａから搬出されて検査工程等へ送られるように
なっている。

【００４３】露光装置本体１００は、スライダ２０３に
よって搬送される基板Ｗを保持するための露光ステージ
１３０を備えている。この露光装置本体１００は、図４
に示すように、光源１５３からの光束をマスクホルダ１
１１に保持されるマスクＭに照明する照明光学系１５０
と、この照明光学系１５０内に配され露光用照明光（露
光光）ＥＬを通過させる開口Ｓの面積を調整してこの露
光光ＥＬによるマスクＭの照明範囲を規定するブライン
ド部１４０と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパタ
ーンの像を基板Ｗ上に投影する投影光学系１２０と、基
板Ｗを保持する基板ホルダ１３２と、この基板ホルダ１
３２を支持する露光ステージ１３０とを備えている。

【００４４】照明光学系１５０は、例えば水銀ランプ等
の光源１５３と、この光源１５３から射出された露光光
を集光する楕円鏡１５４と、この集光された露光光をほ
ぼ平行な光束に変換するインプットレンズ１５５と、こ
のインプットレンズ１５５から出力された光束が入射し
て後側（マスクＭ側）焦点面に多数の二次元光源を形成
するフライアイレンズ１５６と、これら二次元光源から
射出された露光光を集光してマスクＭを均一な照度で照
明するコンデンサレンズ系とを備えている。

【００４５】ブラインド部１４０は、例えば、平面Ｌ字
状に屈曲し露光光ＥＬの光軸ＡＸと直交する面内で組み
合わせられることによって矩形状の開口Ｓを形成する一
対のブレード１４５Ａ、１４５Ｂと、これらブレード１
４５Ａ、１４５Ｂを制御部９の指示に基づいて光軸ＡＸ
と直交する面内で変位させる遮光部変位装置１４３Ａ、
１４３Ｂとを備えている。この可動ブレード１４５Ａ、
１４５Ｂの近傍には、開口形状が固定された固定ブライ
ンド１４６が配置されている。固定ブラインド１４６
は、例えば４つのナイフエッジにより矩形の開口を囲ん
だ視野絞りであり、その矩形開口の上下方向の幅がブレ
ード１４５Ａ、１４５Ｂによって規定されるようになっ
ている。このとき、開口Ｓの大きさはブレード１４５
Ａ、１４５Ｂの変位に伴って変化し、開口Ｓはフライア
イレンズ１５６から入射される露光光ＥＬのうち、通過
させた露光光ＥＬのみを反射ミラー１５１を介してメイ
ンコンデンサレンズ１５２に送る。開口Ｓにより規定さ
れた露光光ＥＬは、メインコンデンサレンズ１５２を介
してマスクホルダ１１１に保持されるマスクＭの特定領
域（パターン領域）ＰＡをほぼ均一な照度で照明する。
これら各光学部材及びブラインド部１４０は所定位置関
係で配置されており、ブラインド部１４０はマスクＭの
パターン面と共役な面に配置されている。

【００４６】マスクホルダ１１１は、その上面の４つの
コーナー部分に真空吸着部１１２を有し、この真空吸着
部１１２を介してマスクＭがマスクホルダ１１１上に保
持されている。このマスクホルダ１１１は、マスクＭ上
のパターンが形成された領域であるパターン領域ＰＡに
対応した開口（図示略）を有し、不図示の駆動機構によ
りＸ方向、Ｙ方向、θ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微
動可能となっており、これによって、パターン領域ＰＡ
の中心（マスクセンター）が投影光学系１２０の光軸Ａ
Ｘを通るようにマスクＭの位置決めが可能な構成となっ
ている。

【００４７】基板ステージ１３０は、基板ホルダ１３２
を載置した基板テーブル１３１と、この基板テーブル１
３１をＸ−Ｙ平面の２次元方向に移動可能に支持するＸ
Ｙステージ装置１３３とを備えている。この場合、投影
光学系１２０の光軸ＡＸは、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ方
向と一致している。すなわち、Ｘ−Ｙ平面は、投影光学
系１２０の光軸ＡＸと直交関係にある。基板ステージ１
３０上の基板ホルダ１３２に搬送された基板Ｗは、基板
ホルダ１３２によって真空吸着される。

【００４８】基板ステージ１３０のＸＹ方向の位置はレ
ーザ干渉計システムによって調整されるようになってい
る。これを詳述すると、基板ステージ１３０（基板テー
ブル１３１）の−Ｘ側の端部には、平面鏡からなるＸ移
動鏡１３６ＸがＹ方向に延設されている。このＸ移動鏡
１３６Ｘにほぼ垂直にＸ軸レーザー干渉計１３７Ｘから
の測長ビームが投射され、その反射光がＸ軸レーザー干
渉計１３７Ｘ内部のディテクタによって受光され、Ｘ軸
レーザー干渉計１３７Ｘ内部の参照鏡の位置を基準とし
てＸ移動鏡１３６Ｘの位置、すなわち基板ＷのＸ位置が
検出されるようになっている。同様に、図示は省略され
ているが、基板ステージ１３０の＋Ｙ側の端部には平面
鏡からなるＹ移動鏡がＹ方向に延設されている。そし
て、このＹ移動鏡を介してＹ軸レーザー干渉計によって
上記と同様にしてＹ移動鏡の位置、すなわち基板ＷのＹ
位置が検出される。Ｘ軸及びＹ軸それぞれのレーザー干
渉計の検出値（計測値）、すなわち基板ＷのＸＹ方向の
位置情報は制御部９に送られる。

【００４９】一方、投影光学系１２０の投影領域内に配
置された基板ＷのＺ方向の位置は斜入射方式の焦点検出
系の１つである多点フォーカス位置検出系（図示せず）
によって検出される。この検出値、すなわち基板ＷのＺ
方向の位置情報は制御部９に送られる。

【００５０】制御部９は、レーザー干渉システム及び多
点フォーカス位置検出系により得られた基板ＷのＸＹ方
向及びＺ方向の位置情報をモニターしつつ、駆動系とし
ての基板ステージ駆動装置１２１を介してＸＹステージ
装置１３３及び基板テーブル１３１を駆動し、マスクＭ
のパターン面と基板Ｗ表面とが投影光学系１２０に関し
て共役となるように、且つ投影光学系１２０の結像面と
基板Ｗとが一致するように、基板ＷのＸＹ方向、Ｚ方向
及び傾斜方向の位置決め動作を行う。このようにして位
置決めがなされた状態で照明光学系１５０から射出され
た露光光ＥＬによりマスクＭのパターン領域ＰＡがほぼ
均一な照度で照明されると、マスクＭのパターンの像が
投影光学系１２０を介して表面にフォトレジストを塗布
された基板Ｗ上に結像される。

【００５１】また、基板ホルダ１３２は、異なる形状を
有する基板Ｗを保持可能に設けられている。この場合、
角型基板あるいは丸型基板を保持可能に設けられてい
る。あるいは、基板ホルダ１３２を基板ステージ１３１
上に複数設けたり、基板ステージ自体を複数設け、それ
ぞれの基板ホルダ１３２を、異なる形状を有する基板Ｗ
に対応して設置するような構成であっても良い。すなわ
ち、基板ステージ１３１上に、角型基板用と丸型基板用
との基板ホルダ１３２を複数設けても良い。この場合、
位置検出装置１の検出結果に基づいて、スライダ２０３
をはじめとする基板ローダ系が基板Ｗを対応する基板ホ
ルダ１３２に搬送するとともに、この基板Ｗが投影光学
系１２０の投影領域に配置されるように、ＸＹステージ
装置１３３が駆動される。

【００５２】このような構成を持つ位置検出装置１を備
えた露光装置Ａによって、露光ステージまで搬送された
基板Ｗ上にマスクＭのパターンの像を転写露光する方法
について説明する。

【００５３】搬送装置２００によって、コータ・デベロ
ッパ１０３側から露光装置本体１００に基板Ｗが搬送さ
れる。搬送装置２００のロボットアーム２０１に保持さ
れている基板Ｗは、露光ステージ１３０まで搬送される
途中で、この基板Ｗの形状を判別するための位置検出装
置１に供給される。なお、基板Ｗは、ロボットアーム２
０１によってキャリア２０４から露光装置本体１００に
搬送されてもよく、このキャリア２０４から露光装置本
体１００まで搬送される途中において、位置検出装置１
に供給される。このとき、搬送される基板Ｗの形状は、
平面視丸型あるいは角型（４角形型）である。

【００５４】基板Ｗは、ロボットアーム２０１の伸縮に
よって、位置検出装置１に設けられた光学センサ２０の
うち、それぞれ間隔Ｈ１、Ｈ２に４つずつ対応して設け
られた投光部２１と受光部２２との間を通過する。１つ
の投光部２１及び受光部２２によって、通過する基板Ｗ
の２箇所の端部位置が検出され、４つ設けられた投光部
２１及び受光部２２によって、基板Ｗの端部位置は８点
検出される。

【００５５】このとき、ロボットアーム２０１の伸縮量
は、この伸縮量に応じたエンコーダ２３から出力される
エンコーダパルスをカウンタ２４によってカウントする
ことにより、カウント値として検出することができる。
すなわち、カウント値からロボットアーム２０１の伸縮
量が検出可能となり、これから、基板Ｗの移動距離が検
出される。そして、カウンタ値から得られる基板Ｗの移
動距離と、光学センサ２０及び処理部２３から出力され
る遮光と受光とのタイミングに応じたトリガ信号とか
ら、算出部３は、基板Ｗの移動方向における端部位置に
関する情報を求める。一方、基板Ｗの移動方向と交差す
る方向における端部位置に関する情報は、それぞれの投
光部２１及び受光部２２の配置から得られる。

【００５６】こうして、基板Ｗの８点の端部位置Ｐ１〜
Ｐ８は、図５に示すように、ＸＹ座標系に表すことがで
きる。この場合、基板Ｗの移動方向がＹ軸、４つの投光
部２１及び受光部２２の配置方向（基板Ｗの移動方向と
交差する方向）がＸ軸となる。また、図５（ａ）、
（ｂ）に示すように、搬送される基板Ｗは丸型基板又は
角型基板のいずれかである。このとき、角型基板は平行
四辺形（正方形、長方形、ひし形を含む）に設定されて
いる。このように、位置検出装置１は、光学センサ２０
を通過する基板Ｗの８点の端部位置Ｐ１〜Ｐ８に関する
情報を検出する。

【００５７】次に、図６を用いて、検出した８点の端部
位置Ｐ１〜Ｐ８の座標から、基板Ｗの形状を判別し、こ
の判別結果に応じた算出手順によりこの基板Ｗの中心位
置を算出する手順について説明する。まず、前述したよ
うに、光学センサ２０からの出力信号に基づき、算出部
３が基板Ｗの８点の端部位置の座標を求める（ステップ
Ｓ１）。

【００５８】算出部３は、８点の端部位置Ｐ１〜Ｐ８の
うち、隣合う任意の３点がＸＹ座標系において、一直線
上に有るか否かを判断する（ステップＳ２）。

【００５９】ステップＳ２において、基板Ｗの端部位置
Ｐ１〜Ｐ８のうち、隣合う任意の３点が一直線上に無い
と判断された場合、８点の端部位置Ｐ１〜Ｐ８のうち、
隣合う任意の２点を１組とし、且つ、隣合う任意の２組
からそれぞれ組ごとに２点を通る直線を描いて２直線の
なす角度を求め、この角度に基づいて基板Ｗが角型基板
及び丸型基板のいずれかであることを判別する（ステッ
プＳ３）。すなわち、搬送される基板Ｗの形状は丸型又
は角型のいずれかであって、この形状に関する情報、す
なわち、２直線のなす角度及び基板Ｗの大きさに関する
情報は予め算出部３に入力されている。算出部３は、２
直線のなす角度と形状に関する情報とに基づいて、基板
Ｗが丸型であるか角型であるかを判別する。

【００６０】次に、丸型か角型かを判別された基板Ｗの
中心位置を求める手順について説明する。ステップＳ３
において、基板Ｗが角型基板であると判別された場合、
任意の点を用いて２直線のそれぞれの長さを求め、この
２直線及び角度に基づく三角形からこの角度を頂角とす
る底辺の中点位置を求めて、この中点位置を角型基板の
中心位置Ｏとする（ステップＳ４）。すなわち、図７に
示すように、例えば、端部位置Ｐ５及びＰ６を通る直線
Ｌ３と、端部位置Ｐ７及びＰ８を通る直線Ｌ４との交点
Ｃ３の座標は算出可能であるとともに、それぞれの直線
Ｌ３及びＬ４のＸＹ座標系における傾きは算出可能であ
る。よって、これらの直線Ｌ３とＬ４とが交わることに
よって形成される頂角Ｋの角度は算出可能である。同様
に、端部位置Ｐ１及びＰ２によって描かれる直線Ｌ１と
直線Ｌ４との交点Ｃ４の座標は算出可能であり、端部位
置Ｐ３及びＰ４によって描かれる直線Ｌ２と直線Ｌ３と
の交点Ｃ２の座標は算出可能である。よって、直線Ｌ３
及び直線Ｌ４の長さを求めることができる。したがっ
て、直線Ｌ３と直線Ｌ４とによって形成される頂角Ｋの
角度と、それぞれの直線Ｌ３及びＬ４との長さとに基づ
いて、交点Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４によって形成される三角形
を特定することができる。このとき、搬送される基板Ｗ
は平行四辺形（正方形、長方形、ひし形を含む）の角型
基板に設定されているため、交点Ｃ２とＣ４とを結ぶ直
線、すなわち、交点Ｃ３を頂点とする三角形の底辺の中
点位置が、角型（平行四辺形）の形状を有する基板Ｗの
中心位置Ｏとなる。さらに、計算に用いる点の組合せを
換えて、中心位置を複数求めて平均化することにより、
誤差を少なくする処理も合わせて行う。

【００６１】一方、ステップＳ３において、基板Ｗが丸
型基板であると判別された場合、検出した８点の端部位
置Ｐ１〜Ｐ８のうち任意の３点から円の中心を求めて、
この中心位置を丸型形状の基板Ｗの中心位置Ｏとする。
このとき、隣り合う３点の組み合わせから円の中心を求
めることは誤差が大きくなるため、互いに離間する任意
の３点の組み合わせを用いて円を特定する（ステップＳ
５）。

【００６２】さらに、８点の端部位置Ｐ１〜Ｐ８のう
ち、任意の３点の組み合わせは複数あるため、それぞれ
の組み合わせから円の中心座標を求め、その平均値を算
出する（ステップＳ６）。すなわち、８点の端部位置Ｐ
１〜Ｐ８のうち、隣り合う３点の組み合わせを除き、任
意の３点の組み合わせは４８通りあるため、４８通りの
円の中心座標を得ることができる。そして、この４８通
りの円の中心座標の平均値を求めることにより、より精
度の良い円の中心座標を算出することができる。平均値
を求めることにより、例えば、半導体素子用ウェーハを
始めとする丸型基板においてはアライメントを行うため
のノッチ部（切り欠き）やオリフラ（オリエンテーショ
ンフラット）等、座標を特定する上で特異点となる部分
が形成されていても、この特異点となる部分の影響を低
減させることができる。

【００６３】ノッチ部やオリフラ等の特異点がある場
合、あるいはしきい値を設定しておいてそのしきい値を
越えるような値が算出された場合は、その値をキャンセ
ルし、他の点を用いて得られた円の中心座標の平均値を
求めてもよい。あるいは、ノッチ部やオリフラを含んだ
状態で円の中心を求め、他の点の組合せを用いて円の中
心を求めた値より大きくずれた異常値であったら、その
値をキャンセルし、円の中心座標の平均値を求めてもよ
い。

【００６４】一方、ステップＳ２において、隣り合う任
意の３点が一直線上に有る場合には、まず、この３点で
形成される直線の座標系における傾きを演算する。すな
わち、この直線の傾きが基板Ｗの移動方向（あるいは光
学センサ２０の配列方向）に対して、どのくらい傾いて
いるかを算出する（ステップＳ７）。

【００６５】このとき、隣り合う任意の３点が一直線上
に有るということは、図８に示すように、例えば、端部
位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（あるいはＰ４、Ｐ５、Ｐ６）が
一直線上に並び、この直線が基板Ｗの移動方向に対して
ほぼ直交になった状態である。この場合、基板Ｗは角型
基板であると特定できる。このような状態においては、
ステップＳ４で示したような、中心位置Ｏを求めるため
の三角形の特定が困難となる。したがって、これら３点
で形成される直線の傾きが基板Ｗの搬送方向（すなわち
Ｙ軸方向）に対して所定角度となるようにこの基板Ｗを
回転させるために、この基板Ｗを回転装置４に搬送する
（ステップＳ８）。

【００６６】回転装置４に渡された基板Ｗは、位置検出
装置１における搬送方向（Ｙ軸方向）に対して所定角度
（この場合、４５゜）を有するように回転される（ステ
ップＳ９）。

【００６７】回転装置４によって所定の角度だけ回転さ
れた基板Ｗは、ロボットアーム２０１に渡される（ステ
ップＳ１０）。

【００６８】基板Ｗは、ロボットアーム２０１の伸縮に
よって、基板Ｗは位置検出装置１の投光部２１と受光部
２２との間を通過する。位置検出装置１は、基板Ｗの８
点の端部位置Ｐ１〜Ｐ８の座標を再度検出する（ステッ
プＳ１１）。ステップＳ１１において端部位置Ｐ１〜Ｐ
８の座標を検出された基板Ｗは、ステップＳ４によって
中心位置Ｏを求められる。

【００６９】こうして、基板Ｗの形状が丸型であるか角
型であるかに応じて、予め設定されている算出手順によ
り、基板Ｗの中心位置Ｏが算出される（ステップＳ１
２）。算出部３の算出結果は制御部９に送出される。そ
して、この中心位置Ｏに基づいて露光装置本体１００の
露光ステージ１３０に対する位置合わせ（プリアライメ
ント）が行われ、プリアライメントを施された基板Ｗ
は、搬送装置２００及びスライダ２０３などの基板ロー
ダ系により、露光装置本体１００の露光ステージ１３０
上に設けられた基板ホルダ１３２に供給される。そし
て、露光装置本体１は、基板Ｗの形状に応じた露光処理
を行う。

【００７０】このように、基板Ｗの形状が、丸型あるい
は角型が混在している場合においても、基板Ｗの形状を
判別してから基板Ｗの中心位置Ｏを求めることにより、
形状の判別及び中心位置Ｏの算出は安定して行われる。
したがって、露光ステージ１３０に対する位置合わせ
も、少ないセンサ数で安定して精度良く行われるので、
露光ステージ１３０に搬送された基板Ｗに対する露光処
理は安定して行われる。

【００７１】また、基板Ｗの形状の判別及び中心位置Ｏ
の検出には、投光部２１及び受光部２２からなる光学セ
ンサ２０を用いて行われる。すなわち、形状判別及び位
置検出は非接触で行われるので、位置検出工程において
ゴミの発生などを防止することができる。したがって、
基板Ｗに対する露光処理は安定して行われる。

【００７２】次に、本発明の位置検出装置の第２実施形
態について図９、図１０、１１、１２を参照しながら説
明する。第２実施形態に関わる位置検出装置１０は、基
板Ｗを回転させる回転装置１１と、この回転装置１１に
よって回転される基板Ｗの端部位置に対応して配置され
るセンサ１３を有する検出系１２と、算出部（位置算出
系）３０とを備えている。

【００７３】回転装置１１は、基板Ｗの平面中心など、
所定点Ｄを中心としてこの基板Ｗを回転自在に支持する
ものである。この回転装置１１は、図９に示すように、
回転用モータ１４０に軸１４１を介して回転自在に支持
されているテーブル１４２と、回転用モータ１４０に接
続されこの回転用モータ１４０の回転量に応じてエンコ
ーダパルスを発生するエンコーダ１４３と、このエンコ
ーダ１４３から出力されるエンコーダパルスをカウント
するカウンタ１４４とを備えている。さらに、テーブル
１４２を高さ方向に移動させるための上下動用モータ１
４５と、この上下動用モータ１４５に接続されたタコジ
ェネレータ１４６とを備えている。これらは、Ｄ／Ａ変
換部１４７を介して制御部９及び算出部３０に接続され
ており、制御部９は、Ｄ／Ａ変換部１４７を介して回転
用モータ１４０にテーブル１４２を回転させるよう指示
する。また、エンコーダ１４３からのエンコーダパルス
はカウンタ１４４を介してカウント値として、算出部３
０に送られるようになっている。テーブル１４２の回転
量（例えば３６０°）は、回転用モータ１４０に直結さ
れたエンコーダ１４３からのエンコーダパルスをカウン
トすることによって求められる。

【００７４】センサ１３は、回転装置１１によって回転
する基板Ｗの端部位置を検出するものであって、投光部
１３１と受光部１３２とを備えている。この投光部１３
１と受光部１３２との間には基板Ｗの端部位置が配置さ
れるように設置されており、基板Ｗはこの投光部１３１
と受光部１３２との間で回転可能に設けられている。投
光部１３１からの投光光は、基板Ｗの回転に伴って受光
部１３２に対して遮光又は受光されるようになってい
る。また、受光部１３２はＣＣＤセンサによって構成さ
れており、受光部１３２の出力信号はＡ／Ｄ変換部１３
３を介して算出部３０に送られるようになっている。な
お、センサ１３を反射型センサとし、基板Ｗに向かって
投光した投光光の反射光を検出する構成とすることも可
能である。

【００７５】このような構成を持つ位置検出装置１０に
よって、基板Ｗの形状の判別及び中心位置の検出の方法
について説明する。

【００７６】搬送装置２００のロボットアーム２０１
は、コータ・デベロッパ１０３あるいは、チャンバ２０
４から位置検出装置１０まで基板Ｗを搬送し、位置検出
装置１０に設けられているテーブル１４２に載置する
（ステップＳＳ１）。

【００７７】基板Ｗを保持したテーブル１４２は、回転
用モータ１４０によって任意の回転速度で回転される。
そして、センサ１３のうち受光部１３２からは、基板Ｗ
の形状に応じた検出信号が出力される。このとき、基板
Ｗを保持したテーブル１４２はほぼ３６０゜あるいは３
６０゜以上回転するように設定されており、受光部１３
２からの信号はモニタに出力され、例えば図１０
（ｂ）、図１１（ｂ）に示すような検出信号を出力する
（ステップＳＳ２）。この図１０（ｂ）、図１１（ｂ）
に示すグラフは、基板Ｗの回転角（エンコーダ角）と受
光部１３２の出力信号との関係を示す図であって、横軸
が回転角、縦軸が受光部１３２の出力信号を示してい
る。そして、基板Ｗをほぼ３６０゜回転させたテーブル
１４２は回転を停止される（ステップＳＳ３）。

【００７８】次いで、受光部１３２の出力信号に基づい
て、基板Ｗの形状が丸型か角型かを判別する。具体的に
は、基板Ｗをほぼ３６０゜回転させつつセンサ１３でこ
の基板Ｗの端部位置を検出し、基板Ｗの回転量と端部位
置との座標系において表される線Ｔから４箇所の不連続
点が有るか否かを判断する（ステップＳＳ４）。そし
て、４箇所の不連続点が有る場合にはこの基板Ｗが角型
基板であると、無い場合にはこの基板Ｗが丸型基板であ
ると判別する。

【００７９】基板Ｗが角型基板であると判別された場
合、基板座標系における４箇所の不連続点のそれぞれの
位置を求める（ステップＳＳ５）。すなわち、図１０に
示すように、基板Ｗが角型である場合、基板Ｗの角部ｄ
１〜ｄ４に相当する部分においては、投光部１３１から
の投光光が基板Ｗに遮光されて受光部１３２まで達し
ず、モニターの出力値は図１０（ｂ）に示すように低下
し、不連続点となって表れる。

【００８０】図１０に示すように、角型の基板Ｗの回転
角はエンコーダ１４３によって検出可能であり、また、
基板Ｗの回転中心である所定点Ｄとそれぞれの角部ｄ１
〜ｄ４とのそれぞれの距離Ｒ１〜Ｒ４は、図１０（ｂ）
に示すように、センサ１３の出力信号の不連続点から検
出することができる。したがって、回転角と出力信号の
それぞれの不連続点とから、角部ｄ１〜ｄ４の位置を検
出することができる。なお、この場合、基板Ｗの回転中
心である所定点Ｄは、基板Ｗにおいて任意の位置に設定
することができる。すなわち、この所定点Ｄを、基板Ｗ
の図心以外の点に設定することができる。また、センサ
１３の投光部１３１及び受光部１３２は、回転する基板
Ｗの角部ｄ１〜ｄ４に配置させる必要は無く、回転する
基板Ｗの角部と辺部とが通過可能であって、遮光と受光
とが繰り返される位置に配置されていればよい。すなわ
ち、例えば、所定点Ｄが図心以外であれば、それぞれの
不連続点の間隔が変化する。

【００８１】次いで、得られた不連続点の４箇所のう
ち、任意の３箇所の位置から角型基板Ｗの中心位置を求
める。このとき、角型基板Ｗの形状が正方形又は長方形
である場合、検出した３点の位置を通る円の中心位置を
算出し、これを角型基板Ｗの中心位置Ｏとする。すなわ
ち、正方形又は長方形が内接する円を考え、その円の中
心座標を求める（ステップＳＳ６）。

【００８２】このとき、４点ある位置情報から任意の３
点の抽出する組み合わせは４通りあり、それぞれの組み
合わせの３点における円の中心を算出する。そして、そ
れぞれの組み合わせにおいて求めた円の中心座標の平均
値を円の中心、すなわち、基板Ｗの中心位置Ｏとする
（ステップＳＳ７）。

【００８３】なお、この角型基板Ｗの中心座標を求める
に際し、前述した任意の３点の位置を用いて三角形を形
成し、この三角形の辺のうち、角型基板Ｗにおける対角
線に該当するものを特定し、この対角線の中点を角型基
板Ｗの中心位置とすることもできる。すなわち、平行四
辺形からなる角型基板Ｗの中心座標を求めるに際し、任
意の３点の位置を用いて三角形を形成し、この三角形の
辺のうち、最も長い辺の中点を角型基板Ｗの中心位置と
することもできる。この場合、角型基板Ｗの形状は正方
形や長方形に限らず、ひし形を含む平行四辺形ならば、
この方法を適用することができる。

【００８４】一方、基板Ｗが丸型基板であると判別され
た場合、基板座標系における任意の複数箇所についてそ
れぞれの位置を求める。この場合、図１１に示すよう
に、基板Ｗが丸型である場合、投光部１３からの投光光
は基板Ｗに遮光されず、したがって受光部１３２から出
力される信号のモニター値は図１１（ｂ）に示すよう
に、連続した線Ｔを示す。この連続した線Ｔから、任意
の複数の点のデータを基板座標系に換算する。本実施形
態では、任意の８点のデータを基板座標系に換算する
（ステップＳＳ８）。このとき、８点のデータは、円の
形状に沿って等間隔の位置について検出することが望ま
しい。

【００８５】そして、この８点のデータから任意の３点
を抽出し、この３点の位置を通る円の中心座標を算出
し、これを丸型基板Ｗの中心位置Ｏとする（ステップＳ
Ｓ９）。

【００８６】このとき、８点のデータのうち任意の３点
の組み合わせは複数あるが、隣合う任意の３点の組み合
わせは演算誤差が大きくなる可能性があるため、除外す
ることが望ましい。したがって、８点のデータのうちの
任意の３点の組み合わせは４８通りとなる。そして、隣
合う点どうしの組み合わせを除いた任意の３点において
円の中心座標を４８通り求め、この４８通りの中心座標
の平均値を丸型基板Ｗの中心位置Ｏとする（ステップＳ
Ｓ１０）。

【００８７】こうして、基板Ｗが丸型であるか角型であ
るかを判別し、この判別結果に応じた算出手順により基
板Ｗの中心位置Ｏの算出を終了する（ステップＳＳ１
１）。

【００８８】このように、基板Ｗの端部位置に対応して
センサ１３を配置するとともに、基板Ｗ内の所定点Ｄを
中心としてこの基板Ｗを回転させつつ、センサ１３によ
りこの基板Ｗの端部位置を検出することもできる。

【００８９】本発明に係る基板Ｗとしては、液晶表示用
デバイス用のガラスプレートのみならず、薄膜磁気ヘッ
ド用のセラミックウェーハや半導体デバイス用の半導体
ウェーハであってもよい。また、パターンを備えたマス
ク又はレチクルであってもよい。

【００９０】露光装置としては、マスクＭと基板Ｗとを
静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、基板Ｗを
順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方
式の露光装置（ステッパー）に限らず、マスクＭと基板
Ｗとを同期移動してマスクＭのパターンを基板Ｗに露光
するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置
（スキャニング・ステッパー）にも適用することができ
る。

【００９１】露光装置の種類としては、上記液晶表示デ
バイス製造用の露光装置のみならず、半導体ウェーハ製
造用の露光装置や薄膜磁気ヘッド製造用の露光装置、撮
像素子（ＣＣＤ）あるいはマスクＭなどを製造するため
の露光装置などにも広く適用できる。

【００９２】照明光学系１５０の光源１５３として、水
銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線
（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエ
キシマレーザ（２４８ｎｍ）や、Ｘ線や電子線などの荷
電粒子線などを用いることができる。例えば、電子線を
用いる場合には、電子銃として熱電子放射型のランタン
ヘキサボライト（ＬａＢ6 ）、タンタル（Ｔａ）を用い
ることができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザな
どの高周波などを用いてもよい。

【００９３】投影光学系１２０の倍率は、縮小系のみな
らず、等倍系および拡大系のいずれでもよい。

【００９４】また、投影光学系１２０としては、エキシ
マレーザーなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石
英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ2 レ
ーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光
学系にし（マスクＭも反射型タイプのものを用いる）、
また電子銃を用いる場合には光学系として電子レンズお
よび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、
電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまで
もない。

【００９５】なお、位置検出用のビームの光路部分を、
両端に光透過窓が設けられた容器で覆い、この容器の内
部のガスの温度、圧力等を制御するようにしてもよい。
あるいは、この容器内部を真空にしてもよい。これによ
り、その外部の光路上の空気揺らぎに起因する測長誤差
を低減することができる。かかる詳細は、例えば特開平
１０−１０５２４１号公報等に開示されている。

【００９６】露光ステージやマスクステージにリニアモ
ータを用いる場合には、エアベアリングを用いたエア浮
上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた
磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、基板ステー
ジ、マスクステージは、ガイドに沿って移動するタイプ
でもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであって
もよい。

【００９７】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に
設ければよい。

【００９８】なお、レーザー干渉計用の参照鏡（固定
鏡）を投影光学系に固定し、これを基準としてＸ移動
鏡、Ｙ移動鏡の位置を計測することも比較的多く行われ
るが、かかる場合には、参照ビームと測長ビームとを分
離する偏光ビームスプリッタ（プリズム）より先の光学
素子を基板室内部に収納し、レーザー光源、ディテクタ
等を基板室外に配置するようにしてもよい。

【００９９】露光ステージの移動により発生する反力
は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装
置においても適用可能である。

【０１００】マスクステージの移動により発生する反力
は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもよい。本発明はこのような構造を備えた露光装置
においても適用可能である。

【０１０１】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【０１０２】半導体デバイスは、図１３に示すように、
デバイスの機能・性能設計を行うステップ５０１、この
設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ５０
２、デバイスの基材となる基板（ガラスプレート、ウェ
ーハ）を製造するステップ５０３、前述した実施形態の
露光装置によりマスクのパターンを基板に露光する基板
処理ステップ５０４、デバイス組み立てステップ（ダイ
シング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含
む）５０５、検査ステップ５０６等を経て製造される。

【０１０３】

【発明の効果】本発明の位置検出方法及び位置検出装置
並びに露光装置は、以下のような効果を有するものであ
る。（１）基板の形状が、丸型あるいは角型が混在している
場合においても、基板の形状を判別してからこの基板の
中心位置を求めることにより、形状の判別及び中心位置
の算出は安定して行われる。したがって、露光ステージ
に対する位置合わせも、少ないセンサ数で安定して精度
良く行われるので、露光ステージに搬送された基板に対
する露光処理は安定して行われる。（２）基板の形状の判別及び中心位置の検出には、投光
部及び受光部からなる光学センサを用いて行われる。す
なわち、形状判別及び位置検出は非接触で行われるの
で、位置検出工程においてゴミなどの発生を防止するこ
とができる。したがって、基板に対する露光処理は安定
して行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置検出装置を備えた露光装置の一実
施形態を示す構成図である。

【図２】本発明の位置検出装置の第１実施形態を示す構
成図である。

【図３】回転装置を説明するための構成図である。

【図４】露光装置本体を説明するための構成図である。

【図５】異なる形状を有するそれぞれの基板の端部位置
を検出する様子を説明する図である。

【図６】本発明の位置検出方法の第１実施形態を説明す
るためのフローチャート図である。

【図７】基板の中心位置の算出方法を説明するための図
である。

【図８】基板の端部位置が一直線上に並ぶ様子を説明す
るための図である。

【図９】本発明の位置検出装置の第２実施形態を示す構
成図である。

【図１０】第２実施形態における角型基板の中心位置の
検出方法を説明するための図である。

【図１１】第２実施形態における丸型基板の中心位置の
検出方法を説明するための図である。

【図１２】本発明の位置検出方法の第２実施形態を説明
するためのフローチャート図である。

【図１３】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフロ
ーチャート図である。

【符号の説明】

１位置検出装置２検出系３位置算出系（算出部）４回転装置１０位置検出装置１１検出系１３センサ２１投光部２２受光部２０光学センサ１００露光装置本体１３０露光ステージＡ露光装置Ｄ所定点Ｈ（Ｈ１、Ｈ２）間隔ＭマスクＯ中心位置Ｐ１〜Ｐ８端部位置Ｔ線Ｗ基板ｄ１〜ｄ４不連続点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５ＷＦターム(参考） 2F065 AA17 AA51 BB01 BB03 CC19 CC21 FF02 GG12 HH04 JJ01 JJ05 MM04 2H097 BA10 GB00 KA03 KA28 LA10 LA12 5F031 CA02 CA05 DA01 FA01 FA02 FA07 FA11 FA12 GA02 GA08 GA36 GA45 GA47 GA48 HA12 HA13 HA53 HA58 HA59 JA01 JA04 JA05 JA06 JA14 JA17 JA21 JA28 JA29 JA30 JA32 JA36 JA51 KA06 KA07 KA11 KA12 LA03 LA04 LA08 MA27 5F046 FC04 FC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理対象である基板の端部位置を検出
し、この検出結果に基づいて前記基板の形状を判別し、
この判別結果に応じた算出手順により前記基板の中心位
置情報を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】請求項１に記載の位置検出方法におい
て、前記基板の端部位置を少なくとも８点検出すること
を特徴とする位置検出方法。
【請求項３】請求項２に記載の位置検出方法におい
て、投光部及び受光部からなる光学センサを４箇所に所定間
隔で配置するとともに、この光学センサと前記基板とを
相対移動させ、前記投光部と前記受光部との間に前記基
板を通過させることにより８点の端部位置を検出するこ
とを特徴とする位置検出方法。
【請求項４】請求項３に記載の位置検出方法におい
て、前記８点の端部位置のうち、隣り合う任意の３点が一直
線上に有るか否かを判断し、有る場合には前記直線の傾
きが前記相対移動の方向に対して所定角度となるように
前記基板を回転させた後に、再度前記光学センサと前記
基板とを相対移動させ、この基板の端部位置を検出する
ことを特徴とする位置検出方法。
【請求項５】請求項３に記載の位置検出方法におい
て、前記８点の端部位置のうち、隣り合う任意の２点を１組
とし且つ隣り合う任意の２組からそれぞれ組ごとに２点
を通る直線を描いて２直線のなす角度を求め、この角度
に基づいて前記基板が角型基板及び丸型基板のいずれか
であることを判別することを特徴とする位置検出方法。
【請求項６】請求項５に記載の位置検出方法におい
て、前記角度から前記基板が角型基板と判別された場合、任
意の点を用いて前記２直線のそれぞれの長さを求め、こ
の２直線及び角度に基づく三角形からこの角度を頂角と
する底辺の中点位置を求めて、この中点位置を角型基板
の中心位置とすることを特徴とする位置検出方法。
【請求項７】請求項５に記載の位置検出方法におい
て、前記角度から前記基板が丸型基板と判別された場合、前
記８点のうち任意の３点から円の中心位置を求めて、こ
の中心位置を丸型基板の中心位置とすることを特徴とす
る位置検出方法。
【請求項８】請求項１に記載の位置検出方法におい
て、前記基板の端部位置に対応してセンサを配置するととも
に、基板内の所定点を中心としてこの基板を回転させつ
つ、前記センサによりこの基板の端部位置を検出するこ
とを特徴とする位置検出方法。
【請求項９】請求項８に記載の位置検出方法におい
て、前記基板を回転させつつ前記センサでこの基板の端部位
置を検出し、前記基板の回転量と前記端部位置との座標
系において表される線から不連続点が有るか否かを判断
し、角型基板の角部に相当する不連続点が有る場合には
この基板が角型基板と、無い場合にはこの基板が丸型基
板と判別することを特徴とする位置検出方法。
【請求項１０】請求項９に記載の位置検出方法におい
て、前記基板が角型基板と判別された場合、基板座標系にお
ける４箇所の不連続点のそれぞれの位置を求め、これら
４箇所のうち任意の３箇所の位置から前記角型基板の中
心位置を算出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の位置検出方法にお
いて、前記角型基板の形状が正方形または長方形である場合、
前記任意の３箇所の位置を通る円の中心位置を算出し、
これを前記角型基板の中心位置とすることを特徴とする
位置検出方法。
【請求項１２】請求項１０に記載の位置検出方法にお
いて、前記角型基板の形状が平行四辺形である場合、前記任意
の３箇所の位置を用いて三角形を形成し、この三角形の
辺のうち前記平行四辺形における対角線に該当するもの
を特定し、この辺の中点を前記角型基板の中心位置とす
ることを特徴とする位置検出方法。
【請求項１３】請求項９に記載の位置検出方法におい
て、前記基板が丸型基板と判別された場合、前記線中の少な
くとも任意の３箇所について基板座標系におけるそれぞ
れの位置を求め、この３箇所の位置を通る円の中心位置
を算出し、これを前記丸型基板の中心位置とすることを
特徴とする位置検出方法。
【請求項１４】処理対象である基板の端部位置を検出
する検出系と、この検出系の検出結果に基づいて前記基板の形状を判別
するとともにこの判別結果に応じた算出手順により前記
基板の中心位置を算出する位置算出系とを備えることを
特徴とする位置検出装置。
【請求項１５】請求項１４に記載の位置検出装置にお
いて、前記検出系は、前記基板に対して相対移動するとともに
この基板の移動方向に対して交差する方向に所定間隔で
配置された複数の投光部及び受光部からなる光学センサ
を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１６】請求項１５に記載の位置検出装置にお
いて、前記基板を、前記相対移動の方向に対して所定角度とな
るように回転させる回転装置を備えることを特徴とする
位置検出装置。
【請求項１７】請求項１４に記載の位置検出装置にお
いて、前記基板をこの基板内の所定点を中心として回転させる
回転装置を備え、前記検出系は、前記回転装置によって回転される基板の
端部位置に対応して配置されるセンサを備えることを特
徴とする位置検出装置。
【請求項１８】露光ステージまで搬送された基板上に
マスクのパターンの像を転写露光する露光装置におい
て、前記基板の搬送途中に、前記露光ステージに対して位置
合わせをするためのこの基板の中心位置を検出する位置
検出装置が設置され、この位置検出装置は、前記基板の端部位置を検出する検
出系と、この検出系の検出結果に基づいて前記基板の形状を判別
するとともにこの判別結果に応じた算出手順により前記
基板の中心位置を算出する位置算出系とを備えることを
特徴とする露光装置。