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

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

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）、Ｆ_２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。

本発明の実施の形態に係る露光装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基板搬送装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基板搬送装置のシステムブロック図である。 本発明の実施の形態に係る基板搬送装置により行なわれるウエハの位置検出を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るウエハの位置検出の際にラインセンサにより検出されるウエハの縁部の位置を説明する図である。 本発明の実施の形態に係るウエハの位置検出の際にラインセンサにより検出されるウエハの縁部の位置を説明する図である。 本発明の他の実施の形態に係る偏心計測テーブルを示す図である。 本発明の実施の形態に係るマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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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