JPH09252043A - 位置決め方法 - Google Patents

位置決め方法

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JPH09252043A
JPH09252043A JP5789396A JP5789396A JPH09252043A JP H09252043 A JPH09252043 A JP H09252043A JP 5789396 A JP5789396 A JP 5789396A JP 5789396 A JP5789396 A JP 5789396A JP H09252043 A JPH09252043 A JP H09252043A
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JP
Japan
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wafer
photosensitive substrate
alignment
stage
virtual
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JP5789396A
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Yoshiki Kida
佳己 木田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
    • G—PHYSICS
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非接触で行うことができ、かつ従来のピンを
用いたプリアライメント方法と互換性を有する新規なプ
リアライメント方法を提供する。 【解決手段】 ウエハＷ１がウエハステージのセンター
アップ上に載置されている状態で、観察視野５０ａ，５
１ａ，５２ａによってウエハの外周部を撮像して画像計
測し、その結果からセンターアップ上に載置されている
ウエハの位置及び姿勢を求める。その後、ウエハＷ１の
位置及び姿勢が従来のピンＰ1，Ｐ2，Ｐ3を押し当てて
行うプリアライメント方法によるプリアライメント結果
と同じになるように、センターアップを駆動しウエハを
回転させてプリアライメントを行う。その後にセンター
アップを下降させて、ウエハを基板ホルダに載置し、真
空吸着して固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやガ
ラスプレート等の感光基板を基板ステージ上に位置決め
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子を製造するた
めにステッパー等の投影露光装置が用いられている。投
影露光装置においては、レジスト等の感光剤が塗布され
たレチクル又はフォトマスク（以下、レチクルという）
上に形成されたパターンをウエハ又はガラスプレート等
の感光基板（以下、ウエハという）の所定の領域に高い
精度で転写するために、レチクルとウエハを高精度に位
置合わせ（アライメント）する必要がある。
【０００３】そのため、この種の投影露光装置には、ウ
エハ上に形成されたアライメントマークを光電的に検出
してレチクルとウエハとの位置合わせを行う、ファイン
アライメント光学系が組み込まれている。このファイン
アライメントの方式としては、レーザ光をウエハ上のド
ット列状のアライメントマークに照射し、そのマークに
より回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出す
るＬＳＡ（Laser StepAligmnent）方式、ハロゲンラン
プ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照明して撮像し
たアライメントマークの画像データを画像処理して計測
するＦＩＡ（Field Image Alignment）方式、あるいは
ウエハ上の回折格子状のアライメントマークに周波数を
僅かに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２
つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマー
クの位置を計測するＬＩＡ（Laser Interferometric Al
ingnment）方式等がある。また、アライメント方式は、
投影光学系を介してウエハの位置を計測するＴＴＬ（Th
rough the Lens）方式、投影光学系及びレチクルを介し
てレチクルとウエハとの位置関係を計測するＴＴＲ（Th
rough The Leticle）方式及び投影光学系を介すること
なく直接ウエハの位置を計測するオフ・アクシス方式に
大別される。
【０００４】ファインアライメント光学系によると、ウ
エハステージ上に載置されたウエハの少なくとも２点の
位置検出を行うことにより、並進方向及び回転方向の位
置を極めて高精度に検出することができる。しかし、こ
のファインアライメント光学系は、アライメントマーク
を照射するスポット光の投射範囲が狭いため、そのスポ
ット光の投射光軸近傍にアライメントマークがないとき
は、ウエハを大きく移動して広い領域をサーチしなけれ
ばならず、アライメントマークのサーチに多くの時間を
要する。このサーチ時間を短縮するためには、ウエハが
ウエハステージ上に載置されたときにウエハのアライメ
ントマークがファインアライメント光学系の視野内にな
ければならない。そのため、ウエハの搬送路中に回転テ
ーブルを備えるプリアライメント装置を設け、このプリ
アライメント装置によってウエハ搬送装置に対して回転
方向を含むウエハの位置規制を行い、ウエハステージ上
にピンを備えるプリアライメント機構を設け、ウエハを
ウエハステージ上に載置したときにピンにウエハを接触
させてプリアライメントを行っている。
【０００５】図１５は、外周の一部に直線状の切り欠き
部すなわちオリエンテーションフラット部が設けられた
ウエハに対する従来のプリアライメント機構の説明図で
ある。ウエハステージＳＴ上には所定の位置関係で３本
の固定ピン９１，９２，９３と１本の移動ピン９４が設
けられている。移動ピン９４は、矢印で示す１次元方向
に移動可能になっている。
【０００６】オリエンテーションフラット部ＦＰを有す
るウエハＷ１は、そのＦＰ部分が２本の固定ピン９１，
９２の近傍に位置し、円周部分が残りの１本の固定ピン
９３の近傍に位置するようにして、図示しないウエハ搬
送機構によりウエハステージＳＴのウエハホルダＷＨ上
に載置される。続いて、移動ピン９４によって斜め方向
からウエハＷ１を３本の固定ピン９１，９２，９３に押
し付けることで、ウエハＷ１はウエハステージＳＴ上に
一義的に位置づけられ、プリアライメントされる。プリ
アライメント後、ウエハＷ１はウエハホルダＷＨに真空
吸着されて固定される。
【０００７】図１６は、外周の一部にＶ字形の切り欠き
部すなわちノッチ部が設けられたノッチウエハに対する
従来のプリアライメント機構の説明図である。ウエハス
テージＳＴ上には所定の位置関係で２本の固定ピン９
６，９７と、固定ピン９６，９７に対して矢印で示すよ
うに１次元方向に移動可能な１本の移動ピン９８が設け
られている。
【０００８】ノッチウエハＷ２は、そのノッチ部ＮＰが
移動ピン９８の近傍に位置し、ＮＰ部分の反対側の円周
部分が固定ピン９６，９７の近傍に位置するように、図
示しないウエハ搬送機構によりウエハステージＳＴ上に
載置される。続いて、移動ピン９８をウエハＷ２のＮＰ
部分に噛み合わせ、他の２本の固定ピン９６，９７の方
に押し付けることで、ウエハＷ２はウエハステージＳＴ
上に一義的に位置づけられて、プリアライメントされ
る。プリアライメント後、ウエハＷ２はウエハホルダＷ
Ｈに真空吸着されて固定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来のプリアライメン
ト機構は、上述のようにウエハをウエハステージのウエ
ハホルダに載置した状態で、その外周部分をステージ上
に設けた固定ピン及び移動ピンに機械的に接触させてプ
リアライメントを行っていた。しかし、ウエハとピンが
機械的に接触することで、ウエハ上に塗布されているレ
ジストの一部が剥離して微細な粒子となって飛散する。
飛散した微細な粒子はウエハ表面やレチクルに付着し、
ウエハ上へのパターン形成の妨げとなってデバイス製造
の歩留まりを低下させる原因となっていた。したがっ
て、プリアライメント操作によってウエハから微細な粒
子を飛散させないためにはプリアライメントを非接触で
行うことが望ましい。
【００１０】ところで、ウエハの半径には±０．１ｍｍ
程度の製造誤差がある。従来の接触ピンを用いるプリア
ライメント機構によると、このような形状に個体差があ
るウエハであってもウエハステージ上に各ウエハ毎に一
義的に位置決めして、プリアライメントされる。
【００１１】新しい非接触式のプリアライメント機構を
開発する場合、その新しい機構を搭載した投影露光装置
は従来の接触ピンによるプリアライメント機構を搭載し
た投影露光装置と混在して用いられる可能性が多分にあ
ることを考慮すると、非接触の新方式のプリアライメン
ト機構は接触ピンを用いる従来のプリアライメント機構
と互換性を有し、両者によって同等のプリアライメント
結果が得られることが望ましい。
【００１２】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、非接触で行うことができ、かつ従来のピン
を用いたプリアライメント方法と互換性を有する新規な
プリアライメント方法を提供することを目的とするもの
である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、ウエハやガラスプレート等の感光基板
が基板ステージ（ウエハステージ）のセンターアップ上
に載置されている状態で、感光基板の外周部を撮像して
画像計測し、画像計測の結果から、センターアップ上に
載置されている感光基板の位置及び姿勢を求める。その
後、感光基板の位置及び姿勢が従来のピンを押し当てて
行うプリアライメント方法によるプリアライメント結果
と同じになるように、センターアップを駆動して感光基
板を動かしプリアライメントを行う。その後にセンター
アップを下降させて、感光基板を基板ホルダに載置し、
真空吸着して固定する。
【００１４】すなわち、本発明は、２次元方向に移動可
能な基板ステージ上に実質的に円形で外周の一部に直線
状切り欠き部（オリエンテーションフラット部）を有す
る感光基板を位置決めするための位置決め方法におい
て、感光基板を基板ステージの上方の所定の受け渡し点
（センターアップ）に搬送し、受け渡し点において感光
基板の外周部を撮像し、所定の相対位置関係にある３本
の仮想ピンのうち２本の仮想ピンがオリエンテーション
フラット部に接触し残りの１本の仮想ピンが円形部分に
接触して感光基板の外周部に同時に接触するとしたとき
の３本の仮想ピンの第１の位置を求める工程と、第１の
位置を基板ステージ上に設定された３本の仮想ピンの第
２の位置に一致させるために必要な回転角及び並進位置
ずれ量を求める工程と、求められた回転角だけ感光基板
を回転させる工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
【００１５】この第１の方法における３本の仮想ピン
は、従来のプリアライメント機構における３本の固定ピ
ンに相当し、３本の仮想ピンの相対位置関係は、従来の
プリアライメント機構で用いられている３本の固定ピン
の相対位置関係と同一である。また、基板ステージ上に
設定された３本の仮想ピンの第２の位置は、従来のプリ
アライメント機構における基板ステージ上の３本の固定
ピンの位置と同一である。換言すると、この第１の方法
は、センターアップ上に載置された感光基板に対して３
本の固定ピンがその相対位置関係を保ったまま感光基板
の定められた部分に密着できる位置（第１の位置）を画
像計測で求め、その第１の位置と本来の固定ピンの位置
である第２の位置との間の位置関係から、プリアライメ
ントに必要な感光基板の回転角と並進量を求めるもので
ある。この第１の方法による感光基板のプリアライメン
トが、従来のピンを用いるプリアライメントと同等の結
果をもたらすことは明らかである。
【００１６】また、本発明は、２次元方向に移動可能な
基板ステージ上に実質的に円形で外周の一部に直線状切
り欠き部（オリエンテーションフラット部）を有する感
光基板を位置決めするための位置決め方法において、感
光基板を基板ステージの上方の所定の受け渡し点（セン
ターアップ）に搬送し、受け渡し点において感光基板の
外周部を撮像し、オリエンテーションフラット部の方向
に基づいて感光基板の回転角を求める工程と、オリエン
テーションフラット部に平行でオリエンテーションフラ
ット部から所定距離だけ離れた直線と感光基板の外周と
の２つの交点のうちの一方の交点の位置を求め、その交
点の位置及びオリエンテーションフラット部の方向に基
づいて感光基板の並進位置ずれ量を求める工程と、求め
られた回転角だけ感光基板を回転させる工程とを含むこ
とを特徴とするものである。
【００１７】この第２の方法では、まず画像計測でオリ
エンテーションフラット部の方向を求める。続いて、従
来のプリアライメント機構における３本の固定ピンと同
じ相対位置関係にある上述の３本の仮想ピンが、その相
対位置関係を保ったままセンターアッップ上に載置され
ている感光基板の定められた部分に密着したとして、円
周部分に接する仮想ピンの座標を求める。そして、オリ
エンテーションフラット部の方向からプリアライメント
に必要な感光基板の回転角を求め、また感光基板の回転
角と円周部分に接する仮想ピンの座標からプリアライメ
ントに必要な感光基板の並進移動量を求める。この第２
の方法による感光基板のプリアライメントが、従来のピ
ンを用いるプリアライメントと同等の結果をもたらすこ
とは明らかである。
【００１８】また、本発明は、２次元方向に移動可能な
基板ステージ上に実質的に円形で外周の一部にＶ字形の
切り欠き部（ノッチ部）を有する感光基板を位置決めす
るための位置決め方法において、感光基板を基板ステー
ジの上方の所定の受け渡し点（センターアップ）に搬送
し、受け渡し点において感光基板の外周部を撮像し、ノ
ッチ部の位置を求める工程と、所定間隔の２本の仮想ピ
ンとその２本の仮想ピンに対して定められた１次元方向
に移動可能な１本の仮想可動ピンが、仮想可動ピンをノ
ッチ部に位置させ残りの２本の仮想ピンを円形部分に接
触させて感光基板の外周部に同時に接触するとしたとき
の３本の仮想ピンの位置を求める工程と、前記３本の仮
想ピンの位置から感光基板の回転角及び並進位置ずれ量
を求める工程と、求められた回転角だけ感光基板を回転
させる工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１９】この第３の方法は、ノッチ部を有する感光
基板のプリアライメント方法に関する。所定間隔の２本
の仮想ピンと１本の仮想可動ピンは、従来のプリアライ
メント機構における２本の固定ピンと１本の移動ピンに
それぞれ相当する。２本の仮想ピンの間隔は、従来のプ
リアライメント機構で用いられている２本の固定ピンの
間の間隔と同一であり、２本の仮想ピンに対する１本の
仮想可動ピンの関係は従来のプリアライメント機構にお
ける２本の固定ピンに対する移動ピンの関係と同一であ
る。つまり、この第３の方法は、センターアップ上に載
置された感光基板に対して２本の固定ピンと１本の移動
ピンが、従来のプリアライメント機構におけるピン同士
の関係を保ちながら感光基板の定められた部分に密着で
きる位置を画像計測で求め、その位置情報に基づいてプ
リアライメントに必要な感光基板の回転角と並進量を求
めるものである。この第３の方法による感光基板のプリ
アライメントが、従来のピンを用いるプリアライメント
と同等の結果をもたらすことは明らかである。
【００２０】前記第１、第２、第３のいずれの方法にお
いても、プリアライメントに必要な感光基板の回転は、
センターアップを回転駆動することで行うことができ
る。また、並進位置ずれ量は基板ステージの２次元方向
移動のオフセットとすることでプリアライメントを行う
ことができる。
【００２１】本発明によると、感光基板を基板ステージ
の基板ホルダに精度良く載せるプリアライメントを非接
触に行うことができる。そのため、従来問題となってい
たような、感光基板のレジスト等がピンに接触して剥離
することによる微細な粒子の発生を防ぐことができる。
また、従来のピンを用いるプリアライメント機構との互
換性を保つことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明による投影露光装
置の一例の概略構成を示す図である。水銀灯やエキシマ
レーザ等からなる光源、フライアイレンズ、コンデンサ
レンズ等を含む照明系ＩＡからの照明光ＩＬのもとで、
レチクル１上のパターンが投影光学系３を介して例えば
１／４もしくは１／５に縮小されて、フォトレジストが
塗布されたウエハ６の各ショット領域に投影露光され
る。図１において、投影光学系３の光軸ＡＸに平行にＺ
軸をとり、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ
軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸をとる。
【００２３】レチクル１は、レチクル架台３１上に載置
されたレチクルステージ３２上に保持されている。レチ
クルステージ３２は、図示しないレチクル駆動系により
ＸＹ平面内での並進移動及びθ方向（回転方向）への回
転ができるように構成されている。レチクルステージ３
２の上端部にはＸ方向、Ｙ方向ともに移動鏡３３が設置
されており、移動鏡３３とレチクル架台３１上に固定さ
れたレーザ干渉計３４とによってレチクルステージ３２
のＸ方向及びＹ方向の位置が例えば０．０１μｍ程度の
分解能で常時検出され、同時にレチクルステージ３２の
回転角も検出されている。レーザ干渉計３４の測定値は
ステージ制御系１６に送られ、ステージ制御系１６はそ
の情報に基づいてレチクル架台３１上のレチクル駆動系
を制御する。また、ステージ制御系１６から中央制御系
１８にレーザ干渉計３４の測定値の情報が供給されてお
り、中央制御系１８はその情報に基づいてステージ制御
系１６を制御する構成となっている。
【００２４】一方、ウエハ６は、Ｘステージ１１上の試
料台２９に固定されたウエハホルダ３０上に真空吸着さ
れて保持されている。試料台２９はウエハ６の、投影光
学系３の光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）の位置及びチルト（傾
き）を補正するＺチルト駆動部（本例では３個のそれぞ
れＺ方向に移動される部材よりなる）１０に支持され、
Ｚチルト駆動部１０はＸステージ１１上に固定されてい
る。また、Ｘステージ１１はＹステージ１２上に載置さ
れ、Ｙステージ１２はウエハベース１４上に載置され、
それぞれ図示しないウエハステージ駆動系を介してＸ方
向及びＹ方向に移動できるようになっている。また、試
料台２９の上端部にはＬ字型の移動鏡１３が固定され、
この移動鏡１３と移動鏡１３に対向して配置されたレー
ザ干渉計１７とにより試料台２９のＸ方向及びＹ方向の
座標及び回転角が検出される。
【００２５】レーザ干渉計１７の測定値はステージ制御
系１６に送られ、ステージ制御系１６はその情報に基づ
いてウエハステージ駆動系を制御する。また、ステージ
制御系１６から中央制御系１８にレーザ干渉計１７の測
定値の情報が供給されており、中央制御系１８はその情
報に基づいてステージ制御系１６を制御する構成となっ
ている。ウエハステージの近傍にはウエハ６を受け渡し
するためのウエハ搬送装置３９（図２参照）が配置さ
れ、後述するようにウエハステージ内にはウエハの受け
渡し機構が備えられている。
【００２６】この投影露光装置には、レチクル１とウエ
ハ６との位置合わせを行うための例えばＴＴＬ方式のア
ライメントセンサ４及びオフアクシス方式の２つのアラ
イメントセンサ５ａ，５ｂが備えられている。アライメ
ント時には、これらのアライメントセンサ４，５ａ，５
ｂの何れかによりウエハ６上に形成されたアライメント
マークの位置又は所定のパターンの位置を検出し、その
検出結果に基づいて、常時ウエハ６の各ショット領域に
前工程で形成されたパターンとレチクル上のパターンと
を正確に位置合わせする。これらのアライメントセンサ
４，５ａ，５ｂからの検出信号はアライメント制御系１
５によって処理され、アライメント制御系１５は中央制
御系１８により制御されている。また、試料台２９上
に、ウエハ６の表面と同じ高さの表面を有する基準マー
ク部材４３が固定され、基準マーク部材４３の表面には
アライメントの基準となるマークが形成されている。
【００２７】以上のように、ステージ制御系１６及びア
ライメント制御系１５は中央制御系１８により制御さ
れ、中央制御系１８が投影露光装置の全体を統括的に制
御して、一定のシーケンスで露光動作が行われる構成と
なっている。
【００２８】投影光学系３のウエハ側の端部付近には、
３個のオフ・アクシス方式の２次元の画像処理装置５
０，５１，５２が配置されている。これらの画像処理装
置５０，５１，５２は、それぞれウエハが後述のように
ウエハホルダ３０の上方のローディングポジション（受
け渡し位置）に搬送されたときに、ウエハの外周部分の
エッジ部の像を撮像するものである。画像処理装置５
０，５１，５２からの撮像信号はアライメント制御系１
５に供給される。アライメント制御系１５では、供給さ
れた撮像信号から、その受け渡し位置にあるウエハの横
ずれ誤差及び回転誤差を算出する。画像処理装置５０，
５１，５２の配置及び誤差の算出方法については後述す
る。
【００２９】次に、ウエハ搬送系及びウエハステージ上
のウエハ受け渡し機構について図２を参照して説明す
る。なお、ウエハステージとは、ウエハホルダ３０、試
料台２９、Ｚチルト駆動部１０、Ｘステージ１１、Ｙス
テージ１２及びウエハベース１４を総称するものであ
る。
【００３０】図２（ａ）はウエハ搬送系及びウエハステ
ージ周辺の構成の平面図、図２（ｂ）はその側面図であ
る。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ウエハステー
ジの−Ｘ方向の上方には、ウエハを受け渡しするための
ウエハ搬送装置３９が配置されている。ウエハ搬送装置
３９は、Ｘ方向に直列に並んだウエハアーム２１，２
２、それらのウエハアーム２１，２２を所定の位置まで
スライドさせるスライダー２３、及びウエハアーム２
１，２２を駆動する図示しないアーム駆動系から構成さ
れている。また、スライダー２３は露光装置本体とは独
立に設置されており、スライダー２３の駆動時の振動が
露光装置本体側に伝わらないようになっている。２つの
ウエハアーム２１，２２はともにＵ字型の平板部を有
し、それらの上表面にウエハが載置されるようになって
いる。これらの２つのウエハアーム２１，２２により露
光後のウエハをアンロード（搬出）すると同時に、次の
ウエハをロードできるようになっている。
【００３１】すなわち、ウエハアーム２１，２２は、ロ
ーダ制御装置２４からの指令に基づき、スライダ２３に
沿って、ウエハがウエハステージ系に受け渡されるロー
ディングポジションまで移動し、ウエハアーム２２によ
り露光済みのウエハ６ａを搬出する。その後、ウエハア
ーム２１により次に露光されるウエハ６をウエハステー
ジ上に移動し、センターアップ３８上に載置する。図２
（ｂ）は、スライダー２３上のウエハアーム２２に露光
済みのウエハ６ａが載置され、ウエハアーム２１からセ
ンターアップ３８の先端部にウエハ６が渡された状態を
示している。
【００３２】センターアップ３８は、Ｘステージ１１上
に設けられた伸縮機構３５に支持され、試料台２９及び
ウエハホルダ３０の開口に遊嵌する３本のスピンドル部
３８ａ〜３８ｃを有し、伸縮機構３５の上下方向（Ｚ方
向）への移動により３本のスピンドル部３８ａ〜３８ｃ
がウエハを上下させてウエハの受け渡しが行われる。３
本のスピンドル部３８ａ〜３８ｃの先端にはそれぞれ真
空吸着用の吸着孔が設けられており、それらの先端はウ
エハ受け渡し時にはウエハアーム２１，２２との間で受
け渡しのできる高さまで移動し、ウエハをウエハホルダ
３０上に載置する際にはウエハホルダ３０の表面より低
い位置まで移動する。また、スピンドル部３８ａ〜３８
ｃの先端を真空吸引することにより、センターアップ３
８を上下させるときにウエハがずれないようになってい
る。
【００３３】伸縮機構３５は、その中心軸３５ｚを中心
としてＸＹ平面上で回転自在に支持され、Ｘステージ１
１上に設けられた回転駆動系３６により回転する駆動軸
３７と係合して、回転駆動系３６を制御する中央制御系
１８からの指令により所望の角度まで回転できるように
なっている。この回転制御系３６、駆動軸３７及び伸縮
機構３５からなる回転系は十分な角度設定分解能を持っ
ており、例えば２０μｒａｄの精度でウエハ６を回転さ
せることができる。
【００３４】図３を用いて、ウエハ搬送系におけるウエ
ハの姿勢制御について説明する。図３（ａ）は、ウエハ
搬送系中に設けられたターンテーブル６０を示す。図２
に示したウエハアーム２１は、このターンテーブル６０
上のウエハ６をウエハステージのセンターアップ３８に
渡す。ターンテーブル６０の近傍には、スリット状の光
ビーム６３をウエハ６の外周部に照射する投光部６１ａ
と、ウエハ６の外周部を通過した光ビームを受光して光
電変換する受光部６１ｂとを含む偏心センサ６１が配置
され、受光部６１ｂからの検出信号Ｓ１は中央制御系１
８に供給されている。ターンテーブル６０がウエハ６を
吸着保持した状態で回転すると、ウエハ６の偏心及び切
り欠き部（オリエンテーションフラット部又はノッチ
部）の存在によって偏心センサ６１内を通過するウエハ
６の幅が変化し、受光部６１ｂで受光される光ビーム６
３の光量が変化する。
【００３５】図３（ｂ）は、受光部６１ｂから出力され
る検出信号Ｓ１を示す。検出信号Ｓ１は、ターンテーブ
ル６０の回転角φに対して、正弦波状で、切り欠き部に
対応する部分６２で高レベルとなるように変化する。中
央制御系１８では、この検出信号Ｓ１及びターンテーブ
ル６０の回転角φより、偏心センサ６１の中心に切り欠
き部が位置しているときの回転角φ0、及びウエハ６の
偏心量を求め、切り欠き部が所定の方向になるようにし
てターンテーブル６０を静止させる。また、中央制御系
１８は、その偏心量の情報に基づいて、ウエハ６をロー
ディングポジションで受け取るときのウエハ用の試料台
２９の位置を調整する。
【００３６】次に、図４により画像処理装置５０につい
て説明する。図４において、ランプ又は発光ダイオード
等の光源５８から、ウエハ６に塗布されているフォトレ
ジストに対する感光性の弱い波長帯の照明光が、光ガイ
ド５７の一端に集光される。そして、光ガイド５７の他
端から射出された照明光が、コリメータレンズ５６、ハ
ーフプリズム５４及び対物レンズ５３を介して、３本の
スピンドル部３８ａ〜３８ｃの先端上のローディングポ
ジションにあるウエハ６の外周のエッジ部に照射されて
いる。そのエッジ部からの反射光は、対物レンズ５３、
ハーフプリズム５４及び結像レンズ５５を経て２次元Ｃ
ＣＤ等からなる撮像素子５９に入射し、撮像素子５９の
撮像面にウエハ６のエッジ部の像が形成される。
【００３７】ここでは、画像処理装置５０についてのみ
説明したが、他の画像処理装置５１，５２も同様の構成
を有する。各撮像装置５０，５１，５２からの撮像信号
はアライメント制御系１５に供給され、アライメント制
御系１５では、その撮像信号よりウエハ６の検出対象の
エッジ位置を求め、後述する演算処理を行ってプリアラ
イメントに必要なウエハの回転角及び並進移動量を計算
する。
【００３８】図５は、画像処理装置の他の構成例を示す
図である。図５において、図示しないランプ又は発光ダ
イオード等の光源から発せられた、フォトレジストに対
する感光性の弱い波長帯の照明光が光ガイド７２の一端
に集光される。光ガイド７２の他端から射出された照明
光は、偏向ミラー７３により折り曲げられ、試料台２９
ａの上面の開口部７５を通して射出される。試料台２９
ａ上に配置されたウエハホルダ３０ａには、その開口部
７５を通過した照明光を通すための切り欠き部７４が設
けてある。３本のスピンドル部３８ａ〜３８ｃの先端上
のローディングポジションにあるウエハ６の外周のエッ
ジ部には、開口部７５及び切り欠き部７４を通過した照
明光が照射される。そして、そのエッジ部の近傍を通過
した照明光は、対物レンズ５３ａ、結像レンズ５５ａを
経て、２次元ＣＣＤ等からなる撮像素子５９の撮像面に
そのエッジ部の像を形成する。光源からの照明光を光ガ
イド７２によって試料台２９ａの開口部７５に導く代わ
りに、試料台２９ａの開口部７５の位置に発光ダイオー
ド等の光源を直接配置してもよい。
【００３９】続いて、オリエンテーションフラット部を
有するウエハとノッチ部を有するウエハの各々につい
て、画像処理装置５０，５１，５２による計測結果から
ウエハの回転角と並進位置ずれを求め、プリアライメン
トを行う処理手順について詳述する。
【００４０】〔処理手順１〕最初に、図６及び図７に示
したウエハの配置図と図８のフローチャートを用いて、
オリエンテーションフラット部（ＦＰ）を有するウエハ
Ｗ１をプリアライメントするための処理手順について説
明する。
【００４１】図６は、図１５に示した従来のプリアライ
メント機構の３本の固定ピン９１，９２，９３の位置関
係を説明する図である。図示するように、ピン９１及び
ピン９２はウエハＷ１のオリエンテーションフラット部
ＦＰに接点９１ａ及び接点９２ａで接触し、ピン９３は
ウエハＷ１の円周部分に接点９３ａで接触している。直
線ＳＬは、点９３ａを通り、点９１ａと点９２ａを結ぶ
直線に平行な直線である。また、点ＣＰは、点９２ａか
ら直線ＳＬに向けて引いた垂線が直線ＳＬと交わる点で
ある。このとき、点９２ａと点ＣＰとの間の距離はａ、
点９３ａと点ＣＰの間の距離はｂ、点９１ａと点９２ａ
の間の距離はｃであるとする。これらの値ａ，ｂ，ｃ
は、ピン９１，９２，９３の配置によって定まる設計値
である。
【００４２】図７は、図１に示した投影露光装置が備え
る３つの画像処理装置５０，５１，５２によるウエハス
テージ上の観察視野５０ａ，５１ａ，５２ａとセンター
アップ３８上に保持されたウエハＷ１の位置関係を示し
ている。図７に示すように、ウエハＷ１のＦＰ部分の上
に画像処理装置５０，５１による２つの観察視野５０
ａ，５１ａが設定され、ウエハＷ１の円周上に画像処理
装置５２による残りの１個の観察視野５２ａが設定され
ている。観察視野５０ａ，５１ａ，５２ａの位置は予め
装置定数として定められている。
【００４３】図７において、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3は仮想ピン
を表す。これらの仮想ピンＰ1，Ｐ2，Ｐ3は、図６及び
図１５に示した従来のプリアライメント機構の固定ピン
９１，９２，９３と同一の位置関係を有するが、実際に
ウエハステージ上に存在するわけではない。
【００４４】まず、ウエハＷ１のＦＰ部分に観察視野を
有する画像処理装置によって、ウエハＷ１のＦＰ部分を
表す直線の式を求める（Ｓ８０１）。これは、観察視野
５０ａを有する画像処理装置５０による計測結果から求
めた下記〔数１〕の直線式と観察視野５１ａを有する画
像処理装置５１による計測結果から求めた下記〔数２〕
の直線式を平均することで〔数３〕のように求められ
る。もちろん、〔数３〕の代わりに〔数１〕又は〔数
２〕を用いることもできる。
【００４５】
【数１】Ｙ＝Ａ1Ｘ＋Ｂ1
【００４６】
【数２】Ｙ＝Ａ2Ｘ＋Ｂ2
【００４７】
【数３】Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ Ａ＝(Ａ1＋Ａ2)／２、Ｂ＝(Ｂ1＋Ｂ2)／２ 次に、ウエハＷ１の円周部分に観察視野５２ａを有する
画像処理装置５２による計測結果から、ウエハＷ１の円
周部分を表す円の式を次の〔数４〕のように求める（Ｓ
８０２）。
【００４８】
【数４】(Ｘ−Ｘ0)2＋(Ｙ−Ｙ0)2＝Ｒ0 2 続いて、〔数３〕で表される直線に平行でウエハＷ１の
中心に向かって距離ａだけ離れた直線Ｌ3を〔数５〕の
ように求める（Ｓ８０３）。
【００４９】
【数５】Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ＋ａ(１＋Ａ2)1/2 次に、前記〔数４〕によって表されるウエハの円周部分
と前記〔数５〕によって表される直線Ｌ3との交点Ｐ
3(Ｘ3,Ｙ3)を次式〔数６〕のように求める（Ｓ８０
４）。
【００５０】
【数６】Ｘ3＝[Ｘ0−ＡＣ＋[(Ｘ0−ＡＣ)2−(１＋Ａ2)
(Ｘ0 2＋Ｃ2−Ｒ0 2)]1/2]／(１＋Ａ2) Ｙ3＝ＡＸ3＋Ｂ＋ａ(１＋Ａ2)1/2 ただし、Ｃ＝Ｂ＋ａ(１＋Ａ2)1/2−Ｙ0 次に、交点Ｐ3からの距離がｂで直線Ｌ3上の点Ｐ4(Ｘ4,
Ｙ4)と、点Ｐ4からの距離がｃで直線Ｌ3上の点Ｐ5(Ｘ5,
Ｙ5)を次式〔数７〕のように求める（Ｓ８０５）。
【００５１】
【数７】Ｘ4＝Ｘ3−ｂ／(１＋Ａ) Ｙ4＝ＡＸ3−Ａｂ／(１＋Ａ)＋Ｂ＋ａ(１＋Ａ2)1/2 Ｘ5＝Ｘ3−(ｂ＋ｃ)／(１＋Ａ) Ｙ5＝ＡＸ3−Ａ(ｂ＋ｃ)／(１＋Ａ)＋Ｂ＋ａ(１＋Ａ2)
1/2 次に、Ｐ4を通り直線Ｌ3に垂直な直線Ｌ2とＦＰ部分と
の交点Ｐ2(Ｘ2,Ｙ2)と、Ｐ5を通り直線Ｌ3に垂直な直線
Ｌ1とＦＰ部分との交点Ｐ1(Ｘ1,Ｙ1)を次式〔数８〕の
ように求める（Ｓ８０６）。
【００５２】
【数８】Ｘ2＝Ｘ4＋ａＡ／(１＋Ａ2）1/2 Ｙ2＝ＡＸ4＋ａＡ2／(１＋Ａ2）1/2＋Ｂ Ｘ1＝Ｘ5＋ａＡ／(１＋Ａ2）1/2 Ｙ1＝ＡＸ5＋ａＡ2／(１＋Ａ2）1/2＋Ｂ こうして求められた座標Ｐ1(Ｘ1,Ｙ1)，Ｐ2(Ｘ2,Ｙ2)，
Ｐ3(Ｘ3,Ｙ3)は、従来のプリアライメント機構のピン９
１，９２，９３がウエハＷ１に接触する点の座標であ
る。続いて、ウエハホルダに対して点Ｐ1(Ｘ1,Ｙ1)，Ｐ
2(Ｘ2,Ｙ2)，Ｐ3(Ｘ3,Ｙ3)の位置の回転角θと、ウエハ
の仮想中心の座標ＰC(ＸC,ＹC)を求める（Ｓ８０７）。
計測された仮想ピンの座標Ｐ1(Ｘ1,Ｙ1)，Ｐ2(Ｘ2,
Ｙ2)，Ｐ3(Ｘ3,Ｙ3)と固定ピンの位置の座標Ｐ1'(ｘ1,
ｙ1)，Ｐ2'(ｘ2,ｙ2)，Ｐ3'(ｘ3,ｙ3)の間には、次の
〔数９〕関係がある。
【００５３】
【数９】ｘj＝Ｘjcosθ−Ｙjsinθ＋ＸC ｙj＝Ｘjsinθ＋Ｙjcosθ＋ＹC （ｊ＝１，２，３） 前記式〔数９〕で求めた回転角θ及びウエハＷ１の仮想
中心の座標位置ＰC(ＸC,ＹC)に基づいてウエハＷ１のプ
リアライメント、すなわちウエハＷ１の回転と位置補正
を行う。ウエハＷ１の回転方向のプリアライメントは、
回転制御系３６、駆動軸３７及び伸縮機構３５からなる
回転系によってウエハステージのセンターアップ３８を
−θだけ回転駆動して行う（Ｓ８０８）。
【００５４】また、並進方向のプリアライメントは、
Ｘ，Ｙステージの位置にずれの分だけオフセットをのせ
ることによって行う。すなわち、ウエハの回転後の仮想
中心の位置ＰC'(ＸC',ＹC')は、プリアライメント座標
系でのセンターアップ回転中心の座標を(Ｘ0,Ｙ0)とし
て、次の〔数１０〕のようになるため、この(ＸC',
ＹC')の値をＸ，Ｙ方向のオフセットとして用いる（Ｓ
８０９）。
【００５５】
【数１０】 ＸC'＝(ＸC−Ｘ0)cosθ＋(ＹC−Ｙ0)sinθ＋Ｘ0 ＹC'＝−(ＸC−Ｘ0)sinθ＋(ＹC−Ｙ0)cosθ＋Ｙ0
【００５６】〔処理手順２〕次に、図９に示したウエハ
の配置図及び図１０のフローチャートを用いて、オリエ
ンテーションフラット（ＦＰ）部を有するウエハＷ１を
プリアライメントするための処理手順の他の例について
説明する。
【００５７】図９において、実線で描かれたウエハＷ１
はウエハステージのセンターアップ上に保持されている
プリアライメント前のウエハを表し、仮想線で描かれて
いるウエハは従来のピンを用いたプリアライメント機構
でプリアライメントされた状態のウエハを表す。固定ピ
ン９１，９２，９３及び仮想ピンＰ1，Ｐ2，Ｐ3の位置
関係は、図６及び図７で説明したのと同様である。この
例では、ウエハＷ１はプリアライメント状態から角度θ
だけ回転し、ウエハの仮想中心がＸ方向にＸCだけ位置
ずれし、Ｙ方向にＹCだけ位置ずれした座標ＰC(ＸC,
ＹC)に位置してセンターアップ上に保持されている。
【００５８】まず、初期値としてウエハの回転角θ＝
０、ウエハの仮想中心の位置としてＸC＝０、ＹC＝０を
設定し、カウンタをｎ＝１に設定する（Ｓ１００１）。
次に、カウンタｎに１を加算した後（Ｓ１００２）、仮
想ピンＰ1，Ｐ2がオリエンテーションフラット部ＦＰと
接触する点Ｐ1(Ｘ1,Ｙ1)，Ｐ2(Ｘ2,Ｙ2)を次式〔数１
１〕から求める（Ｓ１００３）。ただし、〔数１１〕に
おいて、２ｄ0＝ｃ、ｈ＝ａとした。
【００５９】
【数１１】Ｘ1＝−ｄ0cosθ＋ｈsinθ＋ＸC Ｙ1＝−ｄ0sinθ−ｈcosθ＋ＹC Ｘ2＝ｄ0cosθ＋ｈsinθ＋ＸC Ｙ2＝ｄ0sinθ−ｈcosθ＋ＹC 次に、点Ｐ1を通りＹ軸からθ傾いた直線Ｌ1と、点Ｐ2
を通りＹ軸からθ傾いた直線Ｌ2を次式〔数１２〕から
求める（Ｓ１００４）。
【００６０】
【数１２】直線Ｌ1：(Ｘ−Ｘ1)＝−tanθ(Ｙ−Ｙ1) 直線Ｌ2：(Ｘ−Ｘ2)＝−tanθ(Ｙ−Ｙ2) 次に、観察視野５０ａ及び５１ａにより、直線Ｌ1とＦ
Ｐ部分との交点Ｐ1(Ｘ1,Ｙ1)及び直線Ｌ2とＦＰ部分と
の交点Ｐ2(Ｘ2,Ｙ2)を画像処理で求め（Ｓ１００５）、
画像処理で求めた交点Ｐ1及びＰ2の座標に基づいてθ値
を次式〔数１３〕で修正する（Ｓ１００６）。
【００６１】
【数１３】θ＝tan-1[(Ｙ2−Ｙ1)／(Ｘ2−Ｘ1)] 次に、直線Ｐ1Ｐ2に平行で距離ｈだけウエハ中心よりの
直線Ｌ3を求める（Ｓ１００７）。この直線Ｌ3は、次の
〔数１４〕で表される。
【００６２】
【数１４】直線Ｌ3：(Ｙ2−Ｙ1)Ｘ−(Ｘ2−Ｘ1)Ｙ−Ｘ1
Ｙ2＋Ｘ2Ｙ1＋ｈ[(Ｙ2−Ｙ1)2−(Ｘ2−Ｘ1)2]1/2＝０ 次に、直線Ｌ3とウエハ円周の交点Ｐ3(Ｘ3,Ｙ3)を画像
処理で求め（Ｓ１００８）、ウエハの仮想中心の座標Ｐ
C(ＸC,ＹC)を次式〔数１５〕によって求める（Ｓ１００
９）。
【００６３】
【数１５】ＸC＝Ｘ3−Ｒ0cosθ ＹC＝Ｙ3−Ｒ0sinθ 再度ステップ１００２から１００９を繰り返し（Ｓ１０
１０）、ウエハＷ１の回転角θ及び仮想中心の座標Ｐ
C(ＸC,ＹC)を求める。こうして求めた回転角θ及び仮想
中心の座標ＰC(ＸC,ＹC)に基づいてウエハＷ１のプリア
ライメントを行う。ウエハＷ１の回転方向のプリアライ
メントは、回転制御系３６、駆動軸３７及び伸縮機構３
５からなる回転系によってセンターアップ３８を−θだ
け回転駆動して行う（Ｓ１０１１）。
【００６４】また、並進方向のプリアライメントは、
Ｘ，Ｙステージの位置にずれの分だけオフセットをのせ
ることによって行う。すなわち、ウエハの回転後の仮想
中心の位置ＰC'(ＸC',ＹC')は、プリアライメント座標
系でのセンターアップ回転中心の座標を(Ｘ0,Ｙ0)とし
て次の〔数１６〕のようになるため、この(ＸC',ＹC')
の値をＸ，Ｙ方向のオフセットとして用いる（Ｓ１０１
２）。
【００６５】
【数１６】 ＸC'＝(ＸC−Ｘ0)cosθ＋(ＹC−Ｙ0)sinθ＋Ｘ0 ＹC'＝−(ＸC−Ｘ0)sinθ＋(ＹC−Ｙ0)cosθ＋Ｙ0
【００６６】〔処理手順３〕次に、図１１及び図１２に
示したウエハの配置図、図１３のフローチャート及び図
１４に示すノッチ位置の説明図を用いて、ノッチ部を有
するウエハＷ２のプリアライメントのための処理手順に
ついて説明する。
【００６７】図１１は、図１に示した投影露光装置に備
えられている３つの画像処理装置５０，５１，５２によ
るウエハステージ上の観察視野５０ａ，５１ａ，５２ａ
とセンターアップ３８上に保持されたウエハＷ２の位置
関係を示している。図１１に示すように、ノッチ部ＮＰ
の上に画像処理装置５０の観察視野５０ａが設定され、
ＮＰ部分と反対側のウエハＷ２の円周上に画像処理装置
５１及び５２による観察視野５１ａ，５２ａが設定され
ている。観察視野５０ａ，５１ａ，５２ａの位置は予め
装置定数として定められている。
【００６８】図１１において、Ｐ1，Ｐ2は仮想固定ピン
を表し、ＰNは仮想移動ピンを表す。これらの仮想ピン
Ｐ1，Ｐ2，ＰNは、図１６に示した従来のプリアライメ
ント機構の固定ピン９６，９７及び移動ピン９８と同一
の位置関係を有するが、実際にウエハステージ上に存在
するわけではない。仮想ピンＰ1とＰ2の間隔は２ｄ0＝
２1/2Ｒ0である。
【００６９】図１２は、プリアライメント座標系に対し
て角度θだけ回転してセンターアップ上に保持されたウ
エハＷ２に、仮想ピンＰ1，Ｐ2，ＰNが接触した状態を
図示する説明図である。仮想ピンＰ1とＰ2を結ぶ線分を
斜辺とする直角二等辺三角形の直角を挟む頂点をウエハ
Ｗ２の仮想中心ＰCとし、この仮想中心ＰCとノッチ部分
ＮＰの位置ＰN（ノッチ部ＮＰの２つのエッジに接触す
る仮想位置決めピン中心Ｏの位置）の間の距離をＲとす
る。
【００７０】まず、初期値としてウエハの回転角θに対
してθ＝０を、ウエハの半径Ｒに対してＲ＝Ｒ0を設定
し、カウンタｎをｎ＝１に設定する（Ｓ１３０１）。次
に、画像処理装置５０の計測結果からノッチ部ＮＰの位
置ＰN(ＸN,ＹN)を求める（Ｓ１３０２）。
【００７１】ノッチ部ＮＰの位置ＰN(ＸN,ＹN)の検出方
法について、図１４を参照して説明する。図１４（ａ）
は、ウエハＷ２のノッチ部ＮＰの拡大図である。従来の
プリアライメント機構は、ウエハホルダ上でウエハＷ２
の位置決めを行うために、ノッチ部ＮＰに所定の直径ｄ
の円柱状の位置決めピンを押し当てていた。したがっ
て、ノッチ部ＮＰの形状の規格はその位置決めピンの形
状に基づいて定められていた。そこで、ノッチ部ＮＰを
観察視野５０ａ内に含む画像処理装置５０からの画像デ
ータより、ノッチ部ＮＰの２つのエッジに接触する直径
ｄの仮想位置決めピン６４を想定し、この仮想位置決め
ピン６４の中心ＯのＸ座標及びＹ座標を検出する。この
仮想位置決めピン６４の中心Ｏの位置をノッチ部ＮＰの
位置ＰN(ＸN,ＹN)とする。
【００７２】また、別の方法として、図１４（ｂ）に示
すように、観察視野５０ａ内の画像データよりノッチ部
ＮＰの２つのエッジ６５ａ，６５ｂの交点Ｐの座標、及
び一方のエッジ６５ｂとウエハの外周との交点６５ｃの
座標を求める方法もある。この場合、エッジ６５ａ上に
交点６５ｃと対象な位置に交点６５ｄを仮想的に設け、
３つの交点Ｐ，６５ｃ，６５ｄを頂点とする三角形を仮
定する。そして、底辺である交点６５ｃ，６５ｄの間隔
に対して比例配分によって、底辺の間隔がｄとなる三角
形の位置を求め、この三角形の底辺の中心を中心Ｏとし
て、この中心ＯのＸ座標及びＹ座標を求め、それをノッ
チ部ＮＰの位置ＰN(ＸN,ＹN)としてもよい。処理ステッ
プに戻り、次に、カウンタｎに１を加算し（Ｓ１３０
３）、次の〔数１７〕からＰMの座標ＰM(ＸM,ＹM)を求
める（Ｓ１３０４）。
【００７３】
【数１７】ＸM＝ＸN−(Ｒ＋ｄ0)sinθ ＹM＝ＹN＋(Ｒ＋ｄ0)cosθ 次に、下記の〔数１８〕によって表される、ＰMを通り
ＰMＰNに垂直な直線Ｌと画像処理装置５１，５２による
計測によって得られるウエハ円周との交点Ｐ1(Ｘ1,
Ｙ1)，Ｐ2(Ｘ2,Ｙ2)を求める（Ｓ１３０５）。
【００７４】
【数１８】直線Ｌ：(Ｙ−ＹM)＝Ａ(Ｘ−ＸM) Ａ＝−(ＸM−ＸN)／(ＹM−ＹN) 次に、下記の〔数１９〕により、交点Ｐ1とＰ2の中点Ｐ
M'(ＸM',ＹM')を求める（Ｓ１３０６）。
【００７５】
【数１９】ＸM'＝(Ｘ1＋Ｘ2)／２ ＹM'＝(Ｙ1＋Ｙ2)／２ 続いて、点ＰMと点ＰM'の座標値を用いて、次の〔数２
０〕に従って回転角θの値を変更する（Ｓ１３０７）。
【００７６】
【数２０】θ→θ＋(ＸM−ＸM')／[Ｒ0(１＋Ａ2)1/2] 次に、点Ｐ1と点Ｐ2の距離Ｄを求め、下記の〔数２１〕
に従って設計値Ｄ0＝２ｄ0の値からＲの値を変更する
（Ｓ１３０８）。
【００７７】
【数２１】Ｒ→Ｒ＋(Ｄ−Ｄ0)／２ 次に、下記の〔数２２〕に基づいてウエハＷ２の仮想中
心の座標ＰC(ＸC,ＹC)を求める（Ｓ１３０９）。
【００７８】
【数２２】ＸC＝ＸN−Ｒsinθ ＹC＝ＹN＋Ｒcosθ 再度ステップ１３０３からステップ１３０９を繰り返し
（Ｓ１３１０）、回転角θ及び仮想中心の座標ＰC(ＸC,
ＹC)を求める。この値に基づいてウエハＷ２のプリアラ
イメントを行う。ウエハＷ２の回転方向のプリアライメ
ントは、回転制御系３６、駆動軸３７及び伸縮機構３５
からなる回転系によってセンターアップ３８を−θだけ
回転駆動して行う（Ｓ１３１１）。
【００７９】また、並進方向のプリアライメントは、
Ｘ，Ｙステージの位置にずれの分だけオフセットをのせ
ることによって行う。すなわち、ウエハの回転後の仮想
中心の位置ＰC'(ＸC',ＹC')は、プリアライメント座標
系でのセンターアップ回転中心の座標を(Ｘ0,Ｙ0)とし
て次の〔数２３〕のようになるため、この(ＸC',ＹC')
の値をＸ，Ｙ方向のオフセットとして用いる（Ｓ１３１
２）。
【００８０】
【数２３】 ＸC'＝(ＸC−Ｘ0)cosθ＋(ＹC−Ｙ0)sinθ＋Ｘ0 ＹC'＝−(ＸC−Ｘ0)sinθ＋(ＹC−Ｙ0)cosθ＋Ｙ0
【００８１】
【発明の効果】本発明によると、感光基板に非接触でプ
リアライメントを行うことができるため、感光基板にピ
ンが接触することによるゴミの発生を防ぐことができ
る。また、従来のプリアライメント方法との互換性を保
つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投影露光装置の一例の概略構成を
示す図。
【図２】ウエハ搬送系及びウエハステージ上のウエハ受
け渡し機構についての説明図であり、（ａ）はウエハ搬
送系及びウエハステージ周辺の構成の平面図、（ｂ）は
その側面図。
【図３】ウエハ搬送系におけるウエハの姿勢制御につい
て説明図であり、（ａ）はターンテーブルの概略図、
（ｂ）は検出信号を示す図。
【図４】画像処理装置の一例の説明図。
【図５】画像処理装置の他の例の説明図。
【図６】従来のプリアライメント機構の３本の固定ピン
の位置関係を説明する図。
【図７】ウエハに対する画像処理装置の観察視野の位置
関係を示す図。
【図８】ウエハをプリアライメントするための処理手順
の一例を示すフローチャート。
【図９】処理手順を説明するためのウエハの配置図。
【図１０】ウエハをプリアライメントするための処理手
順の他の例を示すフローチャート。
【図１１】ウエハに対する画像処理装置の観察視野の位
置関係を示す図。
【図１２】処理手順を説明するためのウエハの配置図。
【図１３】ウエハをプリアライメントするための処理手
順の他の例を示すフローチャート。
【図１４】ノッチウエハのノッチ部の位置を検出する方
法を説明する図。
【図１５】オリエンテーションフラット部が設けられた
ウエハに対する従来のプリアライメント機構の説明図で
ある。
【図１６】ノッチ部が設けられたウエハに対する従来の
プリアライメント機構の説明図。
【符号の説明】
１…レチクル、３…投影光学系、６…ウエハ、１０…Ｚ
チルト駆動部、１１…Ｘステージ、１２…Ｙステージ、
１４…ウエハベース、１５…アライメント制御系、１６
…ステージ制御系、１８…中央制御系、２１，２２…ウ
エハアーム、２３…スライダー、２９…試料台、３０…
ウエハホルダ、３５…伸縮機構、３６…回転制御系、３
７…駆動軸、３８…センターアップ、３８ａ〜３８ｃ…
スピンドル部、３９…ウエハ搬送装置、５０，５１，５
２…画像処理装置、５０ａ，５１ａ，５２ａ…観察視
野、５９…撮像素子、６０…ターンテーブル、６１…偏
心センサ、９１，９２，９３…固定ピン、９４…移動ピ
ン、９６，９７…固定ピン、９８…移動ピン、ＦＰ…オ
リエンテーションフラット部、ＮＰ…ノッチ部、Ｐ1，
Ｐ2，Ｐ3，ＰN…仮想ピン、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次元方向に移動可能な基板ステージ上
    に実質的に円形で外周の一部に直線状切り欠き部を有す
    る感光基板を位置決めするための位置決め方法におい
    て、 前記感光基板を前記基板ステージの上方の所定の受け渡
    し点に搬送し、前記受け渡し点において前記感光基板の
    外周部を撮像し、所定の相対位置関係にある３本の仮想
    ピンのうち２本の仮想ピンが前記直線状切り欠き部に接
    触し残りの１本の仮想ピンが前記円形部分に接触して前
    記感光基板の外周部に同時に接触するとしたときの前記
    ３本の仮想ピンの第１の位置を求める工程と、 前記第１の位置を前記基板ステージ上に設定された前記
    ３本の仮想ピンの第２の位置に一致させるために必要な
    回転角及び並進位置ずれ量を求める工程と、 前記求められた回転角だけ前記感光基板を回転させる工
    程とを含むことを特徴とする位置決め方法。
  2. 【請求項２】 ２次元方向に移動可能な基板ステージ上
    に実質的に円形で外周の一部に直線状切り欠き部を有す
    る感光基板を位置決めするための位置決め方法におい
    て、 前記感光基板を前記基板ステージの上方の所定の受け渡
    し点に搬送し、前記受け渡し点において前記感光基板の
    外周部を撮像し、前記感光基板の前記直線状切り欠き部
    の方向に基づいて前記感光基板の回転角を求める工程
    と、 前記直線状切り欠き部に平行で前記直線状切り欠き部か
    ら所定距離だけ離れた直線と前記感光基板の外周との２
    つの交点のうちの一方の交点の位置を求め、前記交点の
    位置及び前記直線状切り欠き部の方向に基づいて前記感
    光基板の並進位置ずれ量を求める工程と、 前記求められた回転角だけ前記感光基板を回転させる工
    程とを含むことを特徴とする位置決め方法。
  3. 【請求項３】 ２次元方向に移動可能な基板ステージ上
    に実質的に円形で外周の一部にＶ字形の切り欠き部を有
    する感光基板を位置決めするための位置決め方法におい
    て、 前記感光基板を前記基板ステージの上方の所定の受け渡
    し点に搬送し、前記受け渡し点において前記感光基板の
    外周部を撮像し、前記Ｖ字形の切り欠き部の位置を求め
    る工程と、 所定間隔の２本の仮想ピンと前記２本の仮想ピンに対し
    て定められた１次元方向に移動可能な１本の仮想可動ピ
    ンが、前記仮想可動ピンを前記Ｖ字形切り欠き部に位置
    させ残りの２本の仮想ピンを前記円形部分に接触させて
    前記感光基板の外周部に同時に接触するとしたときの前
    記３本の仮想ピンの位置を求める工程と、 前記３本の
    仮想ピンの位置から前記感光基板の回転角及び並進位置
    ずれ量を求める工程と、 前記求められた回転角だけ前記感光基板を回転させる工
    程とを含むことを特徴とする位置決め方法。
  4. 【請求項４】 前記並進位置ずれ量を前記基板ステージ
    の２次元方向移動のオフセットとすることを特徴とする
    請求項１〜４のいずれか１項記載の位置決め方法。
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