JP2007335613A - 基板位置検出装置、基板搬送装置、露光装置、基板位置検出方法及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 精度よく基板の位置を検出することができる基板位置検出装置を提供する。
【解決手段】縁部に識別形状を有する基板(W)のエッジ位置を、該基板を静止させた状態で検出して該基板の中心位置を求める第1検出装置(S1〜S5)と、前記第1検出装置とは別に設けられ前記基板の識別形状の回転位置を求めることにより所望の回転基準位置に対する前記基板の回転角度を求める第2検出装置(134)とを備える。
【選択図】 図2
【解決手段】縁部に識別形状を有する基板(W)のエッジ位置を、該基板を静止させた状態で検出して該基板の中心位置を求める第1検出装置(S1〜S5)と、前記第1検出装置とは別に設けられ前記基板の識別形状の回転位置を求めることにより所望の回転基準位置に対する前記基板の回転角度を求める第2検出装置(134)とを備える。
【選択図】 図2
Description
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッドなどを製造するフォトリソグラフィ工程において、露光装置の基板ステージ上に搬送する基板の位置を検出する基板位置検出装置、該基板位置検出装置により位置検出された基板を搬送する基板搬送装置、該基板搬送装置を備える露光装置、基板ステージ上に搬送する基板の位置を検出する基板位置検出方法及び位置検出された基板を用いるマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
半導体素子の製造工程の1つであるフォトリソグラフィ工程においては、ウエハやガラスプレートなどの基板上に感光材料(フォトレジスト)を塗布するレジスト塗布装置(コータ)、該感光材料が塗布された基板にレチクル(マスク)のパターンの像を投影転写して該パターンの潜像を形成する露光装置、及び該基板上に形成された潜像を現像する現像装置(デベロッパ)等が使用される。レジスト塗布装置と露光装置との間、及び露光装置と現像装置との間の基板の受け渡しは、複数の基板を収納できる基板キャリア(基板カセット)を用いて一括的に行うもの、あるいは、これと併用する形で若しくは独立的に、露光装置の近傍に配置されたレジスト塗布装置などとの間で基板を個別的に受け渡すようにしたもの(いわゆるインライン化したもの)がある。
レジストが塗布された基板は、基板キャリアに収納されてあるいはレジスト塗布装置から個別的に、所定の搬入位置に搬入され、露光装置が備える基板搬送装置により個別的に露光本体部(基板ステージ)との間で基板を受け渡す所定の受渡位置まで搬送される。露光処理が終了した基板は、露光本体部から当該基板搬送装置により所定の搬出位置に搬送され、基板キャリアに収納されてあるいは個別的に次の現像装置へと搬出される。基板の搬出入位置と露光本体部との間には、基板の位置及び姿勢を外形基準で予備的に調整するプリアライメント機構等の処理部が配置され、基板搬送装置は搬出入位置、処理部及び露光本体部との間で、基板を順次搬送する。基板搬送装置としては、各種のものが知られているが、例えば、多関節ロボットで基板を搬入位置からプリアライメントテーブル上に搬送し、プリアライメント(基板の外形計測による位置計測及び位置調整)を実施した後に、リニアモータ等により直線的に駆動されるスライダアーム(ロードスライダ)により、露光本体部との受渡位置まで搬送するようにしたものが使用されている(特許文献1参照)。
特開平2006−41095号公報
ところで、上述の搬送装置においては、ターンテーブルに載置されたウエハを回転させウエハの縁部をラインセンサにより検出することにより、ウエハの回転方向の位置とウエハの中心位置を同時に検出して、回転方向及び偏心に関するプリアライメントを行なっているため、ウエハが偏心しているような場合には、ラインセンサの検出精度の低い部分でウエハのエッジを検出することになりウエハの回転方向の位置及びウエハの中心位置の検出の精度が低下する。
本発明の課題は、精度よく基板の位置を検出することができる基板位置検出装置、該基板位置検出装置により位置検出された基板を搬送する基板搬送装置、該基板搬送装置を備える露光装置、基板ステージ上に搬送する基板の位置を精度よく検出する基板位置検出方法及び精度よく位置検出された基板を用いるマイクロデバイスの製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために本発明の構成について実施の形態の符号をカッコを付して説明するが本発明はこの符号の構成に限定されるものではない。
この発明の基板位置検出装置は、縁部に識別形状を有する基板(W)のエッジ位置を、該基板を静止させた状態で検出して該基板の中心位置を求める第1検出装置(S1〜S5)と、前記第1検出装置とは別に設けられ前記基板の識別形状の回転位置を求めることにより所望の回転基準位置に対する前記基板の回転角度を求める第2検出装置(134)とを備えることを特徴とする。
また、この発明の基板位置検出装置は、縁部に識別形状を有する基板(W)を保持する第1保持部(170)と、前記第1保持部に静止状態で保持された前記基板のエッジ位置を検出する少なくとも5つの検出器(S1〜S5)と、前記少なくとも5つの検出器のそれぞれにより検出されたエッジ位置を用いて前記基板の中心位置を検出する第1検出手段(10)とを備えることを特徴とする。
また、この発明の搬送装置は、所定の受渡位置へ基板(W)を保持して搬送する搬送装置(WL)であって、この発明の基板位置検出装置と、前記第1保持部(171)を水平方向に移動させる移動機構を備え、前記移動機構により前記第1保持部を水平方向に移動させることにより、前記第1検出手段(10)により検出された中心位置の所定の基準に対する位置ずれを補正することを特徴とする。
また、この発明の基板搬送装置は、所定の受渡位置へ基板(W)を保持して搬送する搬送装置(WL)であって、この発明の基板位置検出装置と、前記第1保持部(170)により保持されている前記基板を受け取り移動させる基板移動装置(160)と、前記第1検出手段(10)により検出された中心位置を用いて前記基板移動装置による前記基板の受取位置を変更することを特徴とする。
この発明の露光装置は、マスク(R)のパターンを可動ステージ(WST)上に載置された基板(W)に露光転写する露光装置(EX)であって、この発明の基板搬送装置を備えることを特徴とする。
また、この発明の基板位置検出方法は、縁部に識別形状を有する基板(W)のエッジ位置を、第1検出装置(S1〜S5)において該基板を静止させた状態で検出して該基板の中心位置を求める第1工程(S13,S14)と、前記第1工程後に、前記第1検出装置とは独立した第2検出装置(134)において、前記基板の識別形状の回転位置を求めることにより、所望の回転基準位置に対する前記基板の回転角度を求める第2工程とを含むことを特徴とする。
また、この発明の基板位置検出方法は、保持部(170)に保持された基板についての少なくとも5つのエッジ位置情報を取得する工程(S10)と、前記少なくとも5つのエッジ位置の中の少なくとも3つのエッジ位置を用いて複数の中心位置を算出する工程(S11)と、前記複数の中心位置の中の少なくとも2つの中心位置を用いて前記基板の中心位置を決定する工程(S13,S15)とを含むことを特徴とする。
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の基板位置検出方法を用いて検出された基板(W)の中心位置を用いて該基板の位置を調整する調整工程と、前記調整工程を経て可動ステージ上に載置された基板の露光を行なう露光工程と、前記露光工程により露光された基板の現像を行なう現像工程とを含むことを特徴とする。
この発明の基板位置検出装置によれば、中心位置を求める第1検出装置と、第1検出装置とは別に設けられた所望の回転基準位置に対する基板の回転角度を求める第2検出装置とを備えるため、第1の検出装置により検出結果に基づいて、基板の偏心を補正した後に第2の検出装置により所望の回転基準位置に対する回転角度を検出することができるため検出精度の向上を図ることができる。また、偏心(中心)検出、及び回転検出のそれぞれに必要な精度に応じて各検出装置で使用するセンサを選択使用することができる。また偏心検出を行なってから回転検出を行なうまでに、その偏心を補正する機構を第1、第2検出装置の間に配置するようにしておけば、偏心検出の結果に基づいて、偏心補正を行いつつウエハを第2検出装置まで搬送でき、(搬送装置に偏心補正機構を兼用させることがき)第1、第2検出装置に偏心補正機構を持たせることなく構造を簡略化することができる。
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る搬送装置を備える露光装置について説明する。図1は、実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。以下の説明においては、各図中に示したXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸が後述する露光装置に用いられるウエハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウエハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、後述する露光装置においては、レチクルR及びウエハWを移動させる方向(走査方向)をX軸方向に設定している。
この露光装置EXは、いわゆる液浸型の露光装置であると共に、投影光学系PLに対してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとを同期移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンの像をウエハW上のショット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。照明光学系ILは、ArFエキシマレーザ光源(波長193nm)等の光源から射出されるレーザ光の断面形状をスキャン方向(X方向)に直交する方向(Y方向)に伸びるスリット状に整形するとともに、その照度分布を均一化して照明光ELとして射出する。なお、本実施の形態では、光源としてArFエキシマレーザ光源を備える場合を例に挙げて説明するが、これ以外にg線(波長436nm)やi線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、又はKrFエキシマレーザ(波長248nm)、F2レーザ(波長157nm)、その他の光源を用いることができる。
レチクルRは、レチクルステージRST上に吸着保持されており、レチクルステージRST上の一端にはレチクル用干渉計システムIFRからの測長用のレーザビームが照射される移動鏡MRrが固定されている。レチクルRの位置決めは、レチクルステージRSTを光軸AXと垂直なXY平面内で並進移動させるとともに、XY平面内で微小回転させるレチクル駆動装置(不図示)によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルRのパターンの像をウエハW上に転写する際には、レチクルステージRSTを一定速度で所定のスキャン方向(X方向)に走査する。レチクルステージRSTの上方には、レチクルRの周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出するアライメント系OB1,OB2がスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。アライメント系OB1,OB2の検出結果は、レチクルRを投影光学系PLの光軸AXに対して所定の精度で位置決めするためなどに使用される。干渉計システムIFRは、移動鏡MRrにレーザビームを投射し、その反射ビームを受光してレチクルRの位置変化を計測する。
レンズ等の複数の光学素子を有する投影光学系PLの下方には、ウエハWを載置してXY平面に沿って2次元移動するウエハステージWSTが設けられている。ウエハステージWST上には、ウエハテーブルWTBが設けられ、ウエハテーブルWTBには、ウエハWを真空吸着するウエハホルダWHが交換可能に設けられている。ウエハテーブルWTBは、不図示のオートフォーカス機構(AF機構)の計測値に基づいて、ウエハホルダWHをZ方向(光軸AX方向)に微小移動させるとともに微小傾斜させる。ウエハステージWSTのXY平面内での移動座標位置とヨーイングによる微小回転量とは、ウエハ用干渉計システムIFWによって計測される。この干渉計システムIFWは、レーザ光源(不図示)からの測長用のレーザビームをウエハステージWSTのウエハテーブルWTBに固定された移動鏡MRwに照射し、その反射光と所定の参照光とを干渉させてウエハステージWSTの座標位置と微小回転量(ヨーイング量)とを計測する。
ウエハテーブルWTB上には、その外形が矩形状に形成され、そのほぼ中央部には、ウエハWの外径よりも僅かに大きい内径の開口(円形開口)が形成された撥水プレートPTが適宜に交換可能に設けられている。撥水プレートPTの表面には、フッ素系の材料等を用いた撥水処理(撥水コート)が施されている。また、図示を省略しているが、ウエハホルダWHの中央部には、上下方向(Z方向)に上下動可能なセンターテーブルが設けられている。センターテーブルは、ウエハステージWST(ウエハホルダWH)に対するウエハWの搬出入を行うための上下動機構であり、その中心にウエハWを負圧吸着するための吸着口が配置されている。
投影光学系PLの側方には、ウエハWに形成されたウエハマーク(アライメントマーク)の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサALGが設けられている。アライメントセンサALGとしては、この実施の形態では、ウエハW上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標(センサ内に設けられた指標板上の指標マーク)の像とを2次元CCD(Charge Coupled Device)等からなる撮像素子(カメラ)で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。アライメントセンサALGによる計測結果は、露光装置を全体的に制御する制御装置CNTに供給される。また、ウエハステージWSTのウエハテーブルWTB上には、AF機構が備えるAFセンサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる基準板FMBが取り付けられている。基準板FMBの表面には、レチクルRのマークとともにアライメント系OB1,OB2で検出可能な基準マーク(フィデューシャルマーク)やその他のマークが形成されている。AFセンサは投影光学系PLの像面に対するウエハWの表面のずれ量を計測するセンサである。ベースライン量とは、ウエハW上に投影されるレチクルのパターン像の基準位置(例えば、パターン像の中心)とアライメントセンサALGの視野中心との距離を示す量である。
この露光装置は、液浸型であるため、投影光学系PLの像面側(ウエハW側)の先端部近傍には、液浸機構を構成する液体供給ノズルSUNと、これと対向するように液体回収ノズルRENとが設けられている。液体供給ノズルSUNは、不図示の液体供給装置に供給管を介して接続されており、液体回収ノズルRENには、不図示の液体回収装置に接続された回収管が接続されている。液体としては、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が透過する超純水が用いられる。ArFエキシマレーザ光に対する水の屈折率nは、ほぼ1.44である。この水の中では、照明光(露光光)ELの波長は、193nm×1/n=約134nmに短波長化される。制御装置CNTが、液体供給装置及び液体回収装置を適宜に制御して、液体供給ノズルSUNから液体(純水)を供給するとともに、液体回収ノズルRENから液体を回収することにより、投影光学系PLとウエハWとの間に、一定量の液体Lqが保持される。なお、この液体Lqは露光処理中は常に入れ替わっている。
図2は、実施の形態に係る露光装置EXに付属される基板(ウエハ)搬送装置の構成を示す図である。このウエハ搬送装置WLは、所定のフープ(FOUP)位置P1に搬入されたウエハキャリア(ウエハカセット)WC又は露光装置の前の処理工程であるレジスト塗布処理を行うレジスト塗布装置(コータ)若しくは後の処理工程である現像処理を行う現像装置(デベロッパ)に対する搬出入位置P2と、露光装置EXのウエハステージWSTに対する受渡位置P5との間で、搬送対象としてのウエハ(プロセスウエハ)Wを搬送する装置である。
ウエハ搬送装置WLは、不図示のウエハローダチャンバ内に収容されており、ウエハローダベースWLB上に、搬出入テーブル110、第1ロボット120、クーリングユニット130、ロードスライダ140、アンロードスライダ150、第2ロボット160及び偏心計測テーブル170を配置して構成されている。ウエハローダチャンバ内には、露光装置EXに付属する空調装置からダクトを介して所定温度に温調された気体(ここでは、空気)がダウンフロー供給されている。搬出入テーブル110は、詳細図示は省略されているが、ウエハWがそれぞれ載置される上下に2段のテーブルを有しており、上段は図外のレジスト塗布装置から送られるウエハWを受け取るためのテーブルであり、下段は図外の現像装置に対してウエハWを受け渡すためのテーブルである。
第1ロボット120は、ロボットベース121にその一端側が回動可能に取り付けられた第1アーム122、第1アーム122の他端側にその一端側が回動可能に取り付けられた第2アーム123、及び第2アーム123の他端側にその基端部側が回動可能に取り付けられたハンド部124を備えて構成されたスカラー型の多関節ロボットである。ロボットベース121は、Z軸ユニット127によりZ軸方向(上下方向)にスライド可能に支持されており、Z軸ユニット127が備えるサーボモータ及びリニアエンコーダ等からなる駆動部により、Z軸方向の所定範囲の任意の位置に位置決めできる。ロボットベース121、第1アーム122、第2アーム123、及びハンド部124のそれぞれの連結部分には、サーボモータ及びロータリーエンコーダ等からなる駆動部が設けられており、これらを制御することにより、ハンド部124を任意の位置に任意の姿勢で位置決めできる。ハンド部124は、その先端側に一対の指部125a,125bを有しており、各指部125a,125bの先端部近傍には、ウエハWを真空吸着するための負圧を供給する吸着溝(図示せず)が設けられている。
偏心計測テーブル170は、詳細図示は省略されているが、ウエハWがそれぞれ載置される上下に2段のテーブルを有しており、上段は第1ロボット120により搬送されるウエハWを載置し、載置されたウエハWの偏心を計測するためのテーブルであり、下段は第2ロボット160によりアンロードされたウエハWを一時的に載置する回収中継テーブルである。偏心計測テーブル170は、第1ロボット120からウエハWを受け取るため、偏心計測テーブル170の中心にセンターテーブル172を備えている。センターテーブル172は、第1ロボット120により位置P3において偏心計測テーブル170から離間して上方に搬入されたウエハWを、センターテーブル132を上昇させることにより受け取り、第1ロボット120が待避された後にセンターテーブル172を降下させて、ウエハWを偏心計測テーブル170の上面に載置させる。なお、センターテーブル172の先端には、ウエハWを真空吸引するための吸着口(不図示)が形成されている。偏心計測テーブル170の上部には、ウエハWのエッジ位置を計測するための5つの透過型のラインセンサS1,S2,S3,S4,S5が設けられている。ここで5つのラインセンサS1,S2,S3,S4,S5は、同一の円周上に略等間隔(72度間隔)で配置されている。5つのラインセンサS1,S2,S3,S4,S5により検出された5つのエッジ位置は、後述のウエハWの中心位置の検出に用いられる。ここで、ラインセンサS1〜S5、偏心計測テーブル170及び第2ロボット160は、偏心に関するプリアライメント部を構成している。
クーリングユニット130は、重ね合わせ精度(ウエハWのある層に形成されるパターンとその後に形成されるパターンとの重ね合わせ精度)を向上させるため、ウエハWを露光装置EXによる露光時の温度とほぼ同じ温度に冷却(温調)するためのユニットである。クーリングユニット130は、温調されるクールプレート131を備え、このクールプレート131上にウエハWを所定時間だけ載置することにより、ウエハWの全面を予め定められた所定の温度に温調する。
クーリングユニット130は、第2ロボット160を介して温調すべきウエハWを受け取るため、クールプレート131の中心にセンターテーブル132を備えている。センターテーブル132は、第2ロボット160により位置P4においてクールプレート131から離間して上方に搬入されたウエハWを、センターテーブル132を上昇させることにより受け取り、第2ロボット160が待避された後にセンターテーブル132を降下させて、ウエハWをクールプレート131の上面に載置させる。クールプレート131で温調されたウエハWは、センターテーブル132が上昇されて、後述するスライダアーム143に受け渡される。なお、センターテーブル132の先端には、ウエハWを真空吸引するための吸着口(不図示)が形成されている。クーリングユニット130には回転方向のウエハプリアライメント動作を行なうプリアライメント部が併設されており、ここでウエハWの回転方向のプリアライメントが行われる。このため、ウエハWの周縁部にあるノッチ部の位置を検出するためのラインセンサ134がクールプレート131の上方に設けられている。ここで回転方向のプリアライメントは、回転可能に構成されているセンターテーブル132を上昇させウエハWを吸着させた状態で、センターテーブル132を回転させてウエハWを回転させつつラインセンサ134によりウエハWの外形を検出してウエハWのノッチ部(又はオリフラ部)の位置を計測する。そして計測されたノッチ部の位置が所定の回転方向に位置するように、センターテーブル132を回転させて、回転方向のプリアライメントを行なう。
ロードスライダ140は、ガイド141に沿ってスライド可能なスライダ142に取り付けられたスライダアーム(ロードスライダアーム)143を備えて構成され、スライダアーム143がクーリングユニット130及び回転方向のプリアライメント部が配置された位置P4と、ウエハステージWSTの露光装置EXに対する所定の受渡位置P5との間で往復移動される。スライダアーム143は、一対の指部145a,145bを有しており、各指部145a,145bには搬送するウエハWを真空吸着するための一対の吸着溝(図示せず)が設けられている。なお、図1において、CT1はウエハステージWSTのウエハホルダWHの中央部に上下動可能に設けられたセンターテーブルであり、センターテーブルCT1の先端面には、ウエハWを真空吸着保持するための負圧を供給する吸着孔が設けられている。
アンロードスライダ150は、ガイド151に沿ってスライド可能なスライダ152に取り付けられたハンド部153を備えて構成される。ハンド部153は、左右非対称に配置された一対の指部155a,155bを有しており、各指部155a,155bには搬送するウエハWを真空吸着するための吸着ピン(図示せず)が設けられている。スライダ152は不図示のリニアモータ及びリニアエンコーダ等を有する駆動部により駆動され、ハンド部153が、ウエハステージWSTとの受渡位置P5と、第2ロボット160のハンド部164との受渡位置P6との間で往復移動される。
第2ロボット160は、ロボットベース161にその一端側が回動可能に取り付けられた第1アーム162、第1アーム162の他端側にその一端側が回動可能に取り付けられた第2アーム163、及び第2アーム163の他端側にその基端部側が回動可能に取り付けられたハンド部164を備えて構成されたスカラー型の多関節ロボットである。ロボットベース161、第1アーム162、第2アーム163、及びハンド部164のそれぞれの連結部分には、サーボモータ及びロータリーエンコーダ等からなる駆動部が設けられており、これらを制御することにより、ハンド部164を任意の位置に任意の姿勢で位置決めできる。ハンド部164は、その先端側に一対の指部165a,165bを有しており、各指部165a,165bの先端部近傍には、ウエハWを真空吸着するための負圧を供給する吸着溝(図示せず)が配置されている。
図3は、この実施の形態に係る基板搬送装置のシステム構成の一部を示すブロック図である。この基板搬送装置WLは、基板搬送装置全体の制御を行なうWL制御部10を備えており、WL制御部10には、ラインセンサS1,S2,S3,S4,S5が接続されており、検出されたウエハのエッジ位置に関する検出値が入力される。また、WL制御部10には、ラインセンサS1,S2,S3,S4,S5により検出された検出値等を記憶する記憶部12が接続されている。更に、WL制御部10には、第2ロボット駆動部14等が接続されている。なお、WL制御部10は、露光装置EXと同期した動作を行なうため、露光装置EXの制御装置CONTと接続されている。
次に、この搬送装置WLにおけるウエハWの搬送動作について説明する。フープ(FOUP)位置P1に搬入されたウエハキャリアWC内に収納されたウエハWを処理する場合には、ウエハキャリアWC内のウエハWが、第1ロボット120により取り出され、偏心計測テーブル170の位置P3まで搬送され偏心計測テーブル170上に載置される。また、レジスト塗布装置からインラインで搬入されるウエハWを処理する場合には、レジスト塗布装置の搬送装置によりウエハWが搬出入テーブル110の上段テーブル上に載置されているため、第1ロボット120により偏心計測テーブル170の位置P3まで搬送され偏心計測テーブル170上に載置される。偏心計測テーブル170においては、ウエハの中心位置が検出される。図4は、偏心計測テーブル170におけるウエハWの中心位置の検出方法を説明するためのフローチャートである。まず、WL制御装置10は、ラインセンサS1,S2,S3,S4,S5のそれぞれにより検出された偏心計測テーブル170上で静止したウエハWのエッジ位置の情報を取得し(ステップS10)、所定の3つのエッジ位置の情報から5つの中心位置を算出する(ステップS11)。即ち、ラインセンサS1,S3,S4から得られたウエハWのエッジ位置の情報を用い三角形の外心の定義によってウエハWの中心位置を求める。同様にラインセンサS2,S4,S5から得られたウエハWのエッジ位置の情報、ラインセンサS1,S3,S5から得られたウエハWのエッジ位置の情報、ラインセンサS1,S2,S4から得られたウエハWのエッジ位置の情報、ラインセンサS2,S3,S5から得られたウエハWのエッジ位置の情報を用い三角形の外心の定義によって、それぞれウエハWの中心位置を求める。
次に、求められた5つの中心位置の差が所定の範囲内か否かの判断を行い(ステップS12)、所定の範囲内と判断された場合、即ち、図5に示すように5つのラインセンサ(図中A〜Eで位置を図示)が全てウエハWのノッチ部以外の位置を検出している場合には、5つの中心位置の平均値を求めることによりウエハWの中心位置を算出する(ステップS13)。なお、図5は、ラインセンサS1によるウエハWの検出点をA、ラインセンサS2によるウエハWの検出点をB、ラインセンサS3によるウエハWの検出点をC、ラインセンサS4によるウエハWの検出点をD、ラインセンサS5によるウエハWの検出点をEで示しており、5つのラインセンサが全てウエハWのノッチ部以外の位置を検出している場合を示している。一方、所定の範囲内でない判断された場合、即ち、図6に示すように、5つのラインセンサの中の何れか1つがウエハWのノッチ部の位置を検出している場合には、差の小さい2つの中心位置を抽出し(ステップS14)、2つの中心位置の平均値を求めることによりウエハの中心位置を算出する(ステップS15)。なお、図6においてもA〜Eは、ラインセンサS1〜S5によるウエハWの検出点を示しており、ラインセンサS1(図6のA)は、ウエハWのノッチ部の位置を検出している。
次に、ステップS13またはステップS15において求められた中心位置を用いて、偏心計測テーブル170の所定の位置からのずれ量を求め、更に第2ロボット160がウエハWを偏心計測テーブル170から受け取る際の受取位置を求め、第2ロボット160の駆動を行なう第2ロボット駆動部14に対して制御信号の出力を行なう。第2ロボット駆動部14は、制御信号に基づいて、第2ロボット160によりウエハWを受け取る際の第2ロボット160のハンド部124の位置を補正することにより、ウエハWの偏心計測テーブル170の所定の位置からの中心位置のずれを解消する。第2ロボット160により取り出されたウエハWは、クーリングユニット130との受渡位置P4まで搬送され、上昇したセンターテーブル132上に受け渡される。
次いで、クーリングユニット130に併設されている回転方向のプリアライメント部による回転方向のプリアライメントが行われる。即ち、クーリングユニット130に設けられたセンターテーブル132を回転させることにより、ラインセンサ134によりウエハWのノッチ部(あるいはオリフラ部)回転位置が検出され、所定の回転基準位置に対するウエハWの回転角度が求められる。そして、所定の回転基準位置に対するウエハWの回転角度だけセンターテーブル132が回転された位置で停止することにより、ウエハWの回転方向のずれが補正される。回転方向のプリアライメントが終了したウエハWは、センターテーブル132が降下されることにより、クーリングプレート131の上面上に載置され、所定の時間だけクーリングプレート131上に載置されることにより、その温度が全面に渡って一様に所定温度となるように調整される。ウエハWの冷却が終了したならば、−Y軸方向側の所定の待機位置にロードスライダ140のスライダアーム143が予め待機している状態で、センターテーブル132が上昇された後に、該スライダアーム143が所定の受渡位置P4まで前進(+Y軸方向に移動)されて停止される。その後、センターテーブル132による吸着保持が解除された状態で該センターテーブル132が降下されることにより、温調(冷却)されたウエハWがスライダアーム143に受け渡される。次いで、ロードスライダ140により、+Y軸方向に搬送されて、ウエハステージWSTとの受渡位置P5まで搬送される。
次に、センターテーブルCT1の先端面がスライダアーム143の上面より僅かに上に位置した状態で、センターテーブルCT1の上昇が停止され、センターテーブルCT1によるウエハWの吸着保持が行われる。センターテーブルCT1によるウエハWの吸着保持が行われたならば、次いで、スライダアーム143を待避させると共に、センターテーブルCT1を降下させ、ウエハWがウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置される直前に、センターテーブルCT1によるウエハWの吸着保持を解除し、センターテーブルCT1を更に降下させることにより、ウエハWがウエハステージWST上に載置される。次いで、ウエハステージWST上において、ウエハWはウエハホルダWHに吸着保持され、ウエハステージWSTにより所定の露光位置に搬送されて、アライメントセンサALGによるウエハW上のマークを計測するサーチアライメント及びファインアライメントが実施された後に、露光装置EXによりレチクルRのパターンの像がウエハW上に露光転写される。ウエハWに対する露光処理が終了したならば、ウエハステージWSTが移動されて、受渡位置P5に再度位置される。露光処理が終了したウエハWはセンターテーブルCT1を介してアンロードスライダ150のアンロードアーム153に受け渡される。
次いで、ウエハWはアンロードスライダ150により、第2ロボット160との受渡位置P6まで搬送され、第2ロボット160のハンド部164に受け渡される。第2ロボット160のハンド部164に受け渡されたウエハWは、偏心計測テーブルの170の位置P6まで搬送され、偏心計測テーブルの170の下段に設けられている回収中継テーブルに載置される。回収中継テーブルに載置されたウエハWは、第1ロボット120のハンド部124に受け渡され、第1ロボット120により、フープ位置P1に設置されたウエハキャリアWC内まで、又は位置P2の搬出入テーブル110の現像装置に対して搬出するための下段テーブルまで搬送される。
この実施の形態に係る基板位置検出装置によれば、偏心計測テーブル及び複数のラインセンサ等により構成されウエハの中心位置を求める第1検出装置と、センタテーブル及び1つのラインセンサ等により構成され所望の回転基準位置に対するウエハの回転角度を求める第2検出装置とを備えるため、第1の検出装置による検出結果に基づいて、ウエハの偏心を補正した後に第2の検出装置により所望の回転基準位置に対するウエハの回転角度を検出することができるため検出精度の向上を図ることができる。また、この発明の実施の形態に係る基板搬送装置によれば、ウエハの中心位置のずれは第1の検出装置により検出し、中心位置のずれを補正した状態で、ウエハをクールプレートの中心部の設けられたセンターテーブルに載置し、所望の回転基準位置に対するウエハの回転角度を検出するため、クールプレートの位置でウエハをクールプレートに載置する前に行なわれるプリアライメントに要する時間を短縮することができる。また、クールプレートの位置では、回転方向のプリアライメントのみを行なうため、クールプレートの位置におけるプリアライメント機構を簡素化することができる。
上述の実施の形態にかかる露光装置では、投影光学系を用いて所定のパターンを感光性基板(ウエハW)に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子)を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエハWに所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図8のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図8のステップS301において、ウエハW上に金属膜が蒸着される。次のステップS302において、塗布装置により、そのウエハW上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップS303において、上述の実施の形態にかかる基板搬送装置WLによりウエハWの中心位置が検出され、この中心位置に基づいてウエハWの位置が調整され、ウエハの受け渡し位置まで搬送され、基板ステージWST上に載置される。基板ステージWST上に載置されたウエハWに対して、所定の回路パターンが投影光学系PLを介して、ウエハW上の各ショット領域に順次露光転写される。
その後、ウエハWは、基板搬送装置WLにより現像装置に対する受け渡し位置まで搬送され、現像装置に受け渡される。ステップS304において、そのウエハW上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップS305において、そのウエハW上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、所定のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行ない、ウエハWから複数のデバイスに切断され、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、高精度な半導体デバイスを製造することができる。なお、ステップS301〜ステップS305では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
なお、上述の実施の形態においては、偏心計測テーブル170において検出したウエハWの中心位置と偏心計測テーブル170の所定の位置とのずれを、第2ロボット160によりウエハWを受け取る位置を補正することにより解消させているが、図7に示すように、XY平面内で移動することが可能な移動機構を備える偏心計測テーブル171を備えることにより、検出されたずれ量だけ偏心計測テーブル171をXY平面内で移動することにより、ウエハWの中心位置のずれを解消するようにしても良い。この場合には、第2ロボット160は、常に同じ位置で、ウエハWを受け取ることができる。
また、上述の実施の形態においては、検出された5つのウエハのエッジ位置の中の所定の3つのエッジ位置を用いて三角形の外心の定義により求められた5つのウエハの中心位置から正確なウエハの中心位置を求めているが、ラインセンサS1,S2,S3,S4から得られたウエハWのエッジ位置の情報を用い最小二乗法を用いてウエハWの中心位置を求め、同様にラインセンサS1,S2,S3,S5から得られたウエハWのエッジ位置の情報、ラインセンサS1,S2,S4,S5から得られたウエハWのエッジ位置の情報、ラインセンサS1,S3,S4、S5から得られたウエハWのエッジ位置の情報、ラインセンサS2,S3,S4,S5から得られたウエハWのエッジ位置の情報を用い最小二乗法を用いて、それぞれウエハWの中心位置を求め、この5つのウエハの中心位置から正確なウエハの中心位置を求めてもよい。
また、上述の実施の形態においては、液浸型のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合について説明したが、液浸型でなくてもよく、また、ステップ・アンド・リピート方式等の露光装置等に適用することも可能である。また、半導体素子のみならず、液晶表示素子、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、及びDNAチップ等の製造にも用いられる露光装置、並びにレチクル又はマスクを製造するための露光装置にも本発明を適用できる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
EX…露光装置、WST…ウエハステージ、WH…ウエハホルダ、W…ウエハ、WL…ウエハ搬送装置、110…搬出入テーブル、120…第1ロボット、130…温調テーブル、140…ロードスライダ、150…アンロードスライダ、160…第2ロボット、170,171…偏心計測テーブル。
Claims (13)
- 縁部に識別形状を有する基板のエッジ位置を、該基板を静止させた状態で検出して、該基板の中心位置を求める第1検出装置と、
前記第1検出装置とは別に設けられ、前記基板の識別形状の回転位置を求めることにより、所望の回転基準位置に対する前記基板の回転角度を求める第2検出装置と、
を備えることを特徴とする基板位置検出装置。 - 前記第1検出装置は、
前記基板を静止した状態で保持する第1保持部と、
前記第1保持部に保持された前記基板のエッジ位置を検出する少なくとも5つの検出器と、
前記少なくとも5つの検出器のそれぞれにより検出されたエッジ位置を用いて前記基板の中心位置を検出する第1検出手段と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の基板位置検出装置。 - 縁部に識別形状を有する基板を保持する第1保持部と、
前記第1保持部に静止状態で保持された前記基板のエッジ位置を検出する少なくとも5つの検出器と、
前記少なくとも5つの検出器のそれぞれにより検出されたエッジ位置を用いて前記基板の中心位置を検出する第1検出手段と、
を備えることを特徴とする基板位置検出装置。 - 前記第1検出手段は、前記検出器により検出されたエッジ位置の中の少なくとも3つのエッジ位置を用いて算出された少なくとも2つの中心位置を用いて前記基板の中心位置を検出することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の基板位置検出装置。
- 前記少なくとも2つの中心位置は、差分が所定範囲内の中心位置であることを特徴とする請求項4記載の基板位置検出装置。
- 前記基板を保持する第2保持部と、
前記第2保持部を回転させる回転機構と、
前記基板の前記識別形状の回転位置を求めることにより、所望の回転基準位置に対する前記基板の回転角度を検出する第2検出手段とを更に備えた、
請求項3乃至請求項5の何れか一項に記載の基板位置検出装置。 - 所定の受渡位置へ基板を保持して搬送する搬送装置であって、
請求項2乃至請求項6の何れか一項に記載の基板位置検出装置と、
前記第1保持部を水平方向に移動させる移動機構を備え、
前記移動機構により前記第1保持部を水平方向に移動させることにより、前記第1検出手段により検出された中心位置の所定の基準に対する位置ずれを補正することを特徴とする基板搬送装置。 - 所定の受渡位置へ基板を保持して搬送する搬送装置であって、
請求項2乃至請求項6の何れか一項に記載の基板位置検出装置と、
前記第1保持部により保持されている前記基板を受け取り移動させる基板移動装置と、
前記第1検出手段により検出された中心位置を用いて前記基板移動装置による前記基板の受取位置を変更することを特徴とする基板搬送装置。 - マスクのパターンを可動ステージ上に載置された基板に露光転写する露光装置であって、
請求項7または請求項8に記載の基板搬送装置を備えることを特徴とする露光装置。 - 縁部に識別形状を有する基板のエッジ位置を、第1検出装置において該基板を静止させた状態で検出して該基板の中心位置を求める第1工程と、
前記第1工程後に、前記第1検出装置とは独立した第2検出装置において、前記基板の識別形状の回転位置を求めることにより、所望の回転基準位置に対する前記基板の回転角度を求める第2工程と、
を含むことを特徴とする基板位置検出方法。 - 前記第1工程は、少なくとも5つの検出器のそれぞれにより検出されたエッジ位置を用いて前記基板の中心位置を検出する工程を含むことを特徴とする請求項10記載の基板位置検出方法。
- 保持部に保持された基板についての少なくとも5つのエッジ位置情報を取得する工程と、
前記少なくとも5つのエッジ位置の中の少なくとも3つのエッジ位置を用いて複数の中心位置を算出する工程と、
前記複数の中心位置の中の少なくとも2つの中心位置を用いて前記基板の中心位置を決定する工程と、
を含むことを特徴とする基板位置検出方法。 - 請求項10乃至請求項12の何れか一項に記載の基板位置検出方法を用いて検出された基板の中心位置を用いて該基板の位置を調整する調整工程と、
前記調整工程を経て可動ステージ上に載置された基板の露光を行なう露光工程と、
前記露光工程により露光された基板の現像を行なう現像工程と
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
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