JP2005311113A - 位置合わせ装置と位置合わせ方法、搬送システムと搬送方法、及び露光システムと露光方法並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の大型化やスループットの低下を招くことなく基板の温度調節を行う。
【解決手段】 基板Ｗの回転状態を所定の回転状態に設定する。基板Ｗの回転状態を検出する第１検出手段２１と、基板Ｗを載置した状態で所定点を回転中心として回動可能であり、第１検出手段２１の検出結果に基づいて、基板Ｗを所定の回転状態に設定する回動手段１８と、基板Ｗの温度調節を行う第１温調手段と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、位置合わせ装置と位置合わせ方法、搬送システムと搬送方法、及び露光システムと露光方法並びにデバイス製造方法に関し、例えば、ウエハ等の基板をプリアライメントする際に用いて好適な位置合わせ装置と位置合わせ方法、搬送システムと搬送方法、及び露光システムと露光方法並びにデバイス製造方法に関するものである。

半導体素子等を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンをフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）の各ショット領域に転写するための露光装置として、従来はステップ・アンド・リピート方式（一括露光型、又はステッパー型）の投影露光装置が多用されていた。これに対して最近、投影光学系に対する負担をあまり重くすることなく、高精度に大面積の回路パターンを転写するという要請に応えるために、ショット間ではステップ移動を行い、各ショット領域への露光を行う際にはレチクルとウエハとを投影光学系に対して同期移動するという、所謂ステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置も注目されている。

これらの投影露光装置において、スループットを高めるためには、ウエハの位置合わせ、及び移動を行うためのウエハステージ上の露光済みのウエハを搬出（アンロード）すると共に、未露光のウエハをそのウエハステージ上に搬入（ロード）するというウエハのローディング動作を高速に行う必要がある。そして、例えば特許文献１に開示されているように、ウエハステージ上にウエハを載置する際には、予めウエハの搬送ラインからウエハ搬入アームにウエハを受け渡す段階で、ウエハの外形基準で大まかな位置合わせ（プリアライメント）を行っていた。
特開平９−３６２０２号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
ウエハは、コータ（または現像も行うコータ・デベロッパ）により表面にフォトレジストが塗布されベークされた後に露光装置に搬送されるため、ウエハステージ上に搬入する前に所定温度まで冷却（温度調節）する必要が生じる場合がある。ところが、コータからウエハステージ（露光装置）までの搬送ラインに温度調節装置を別途設けると、装置が大型化してしまうという問題が生じる。また、ウエハの搬送工程中に温度調節工程を別途設けると、スループットが低下して生産効率に与えるという問題も生じてしまう。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、装置の大型化やスループットの低下を招くことなく基板の温度調節が可能な位置合わせ装置と位置合わせ方法、搬送システムと搬送方法、及び露光システムと露光方法並びにデバイス製造方法をを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図６に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の位置合わせ装置は、基板（Ｗ）の回転状態を所定の回転状態に設定する位置合わせ装置において、基板（Ｗ）の回転状態を検出する第１検出手段（２１）と、基板（Ｗ）を載置した状態で所定点を回転中心として回動可能であり、第１検出手段（２１）の検出結果に基づいて、基板（Ｗ）を所定の回転状態に設定する回動手段（１８）と、基板（Ｗ）の温度調節を行う第１温調手段（２３）と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の位置合わせ方法は、基板（Ｗ）の回転状態を所定の回転状態に設定する位置合わせ方法であって、所定の基準点に対する基板（Ｗ）の偏心状態を検出し、検出結果に基づいて基板（Ｗ）の偏心状態を調整する調整工程（Ｓ２〜Ｓ６）と、基板（Ｗ）の回転状態を検出し、検出結果に基づいて、基板（Ｗ）を所定の回転状態に設定する設定工程（Ｓ７〜Ｓ８）と、調整工程（Ｓ２〜Ｓ６）と設定工程（Ｓ７〜Ｓ８）との間の少なくとも一部の期間において、基板（Ｗ）の温度調節を行う温調工程（Ｓ４）と、を有することを特徴とするものである。

従って、本発明の位置合わせ装置及び位置合わせ方法では、基板（Ｗ）の回転状態を検出して基板（Ｗ）を所定の回転状態に設定する間、例えば所定の基準点に対する基板（Ｗ）の偏心状態を検出して調整する工程と、基板（Ｗ）の回転状態を検出して所定の回転状態に設定する工程との間で基板（Ｗ）の温度調節を行うので、搬送ラインに別途温度調節装置を設けたり、基板の搬送工程中に温度調節工程を設けたりする必要がなくなり、装置の大型化やスループットの低下を防止することができる。

そして、本発明の搬送システムは、基板（Ｗ）を第１位置から第２位置まで搬送する搬送システムであって、第１位置から前記第２位置までの搬送経路の途中に位置に、請求項１〜９のいずれか一項に記載の位置合わせ装置を備え、位置合わせ装置による位置合わせがなされた基板（Ｗ）を、第２位置に搬送することを特徴とするものである。

また、本発明の搬送方法は、基板（Ｗ）を第１位置から第２位置まで搬送する搬送方法であって、第１位置から第２位置までの搬送経路の途中の位置において、請求項１３に記載の位置合わせ方法を用いた位置合わせを行い、位置合わせがなされた基板（Ｗ）を、第２位置に搬送することを特徴としている。

従って、本発明の搬送システム及び搬送方法では、第１位置から第２位置まで基板を搬送する間に、基板（Ｗ）の回転状態を検出して所定の回転状態に設定できるとともに、温度調節装置や温度調節工程を別途設けることなく基板（Ｗ）に対する温度調節を実施できるので、装置の大型化やスループットの低下を防止することができる。

また、本発明の露光システムは、基板（Ｗ）上にパターンを転写する露光装置（３）を備える露光システム（１）において、請求項１０に記載の搬送システム（２）を有し、搬送システム（２）は、位置合わせ装置（９）による位置合わせがなされた基板（Ｗ）を、第２位置に設けられた露光装置（３）へ搬送することを特徴としている。

従って、本発明の露光システムでは、基板（Ｗ）を露光装置（３）へ搬送する途中で基板（Ｗ）の位置合わせを行っている間に、温度調節装置や温度調節工程を別途設けることなく基板（Ｗ）に対する温度調節を実施できるので、装置の大型化やスループットの低下を防止することができる。

また、本発明のデバイス製造方法は、請求項１１に記載の露光システム（１）を用いてデバイスを製造することを特徴としている。

従って、本発明のデバイス製造方法では、デバイス製造に係るスループットの低下を防止することが可能になり、生産効率の向上に寄与できる。

そして、本発明の露光方法は、基板（Ｗ）上にパターンを転写する露光方法であって、請求項１４に記載の搬送方法を用いて第２位置に搬送された基板（Ｗ）を、所定の露光位置に搬送し、該所定の露光位置において基板（Ｗ）を露光することを特徴としている。

従って、本発明の露光方法では、基板（Ｗ）を露光位置へ搬送する途中で基板（Ｗ）の位置合わせを行っている間に、温度調節装置や温度調節工程を別途設けることなく基板（Ｗ）に対する温度調節を実施できるので、装置の大型化やスループットの低下を防止することができる。

以上のように、本発明では、搬送工程中に温度調節装置及び温度調節工程を別途設ける必要がなくなり、装置の大型化及びスループット低下を防ぐことができ、生産効率に悪影響が及ぶことを防止できる。

以下、本発明の位置合わせ装置と位置合わせ方法、搬送システムと搬送方法、及び露光システムと露光方法並びにデバイス製造方法の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
ここでは、例えば、基板としてのウエハを露光装置へ搬送して露光処理を行う露光システムに対して本発明を適用する場合の例を用いて説明する。

図１は、本発明に係る露光システム１の一実施形態を示す概略構成図である。この露光システム１は、コータ・デベロッパＣＤでフォトレジストが塗布されたウエハ（基板）Ｗを搬送して露光処理を施すとともに、露光処理されたウエハＷを現像処理のために再度コータ・デベロッパＣＤに向けて搬出するものであって、搬送システム２、露光装置３を主体に構成されている。

搬送システム２は、コータ・デベロッパＣＤとのウエハＷの受け渡し位置（第１位置）と、第２位置に設置された露光装置３との間でウエハＷを搬送するものであって、ロードスライダ４及びアンロードスライダ５を有するスライダ装置６、Ｘ軸ロボット７、Ｙ軸ロボット８、ウエハＷの搬送経路の途中に設けられた位置合わせ装置としてのプリアライメント装置９及びアンロードテーブル１０から概略構成されている。なお、本実施の形態では、スライダ装置６及びＹ軸ロボット８の主なウエハ搬送方向をＹ方向とし、Ｘ軸ロボット７の主なウエハ搬送方向をＸ方向とし、これらＸ方向、Ｙ方向に直交する露光光ＩＬの光軸方向をＺ方向として説明する。

ロードスライダ４は、コータ・デベロッパＣＤから受け渡されたウエハＷを真空吸着等の保持手段により保持した状態でＹ方向に移動してＸ軸ロボット７（とのウエハ受け渡し位置）に搬送するものである。アンロードスライダ５は、Ｘ軸ロボット７から受け渡されるウエハＷを真空吸着等の保持手段により保持した状態でＹ方向に移動してコータ・デベロッパＣＤとの受け渡し位置へ搬送するものである。

Ｘ軸ロボット７は、ロードスライダ４、アンロードスライダ５（とのウエハ受け渡し位置）の近傍位置と、プリアライメント装置５（とのウエハ受け渡し位置）の近傍位置との間に亘ってＸ方向に延在するガイド１１ａ上をＸ方向に移動自在な移動部１１と、移動部１１上に関節軸を介して連結された水平関節型構造のアーム部１２、及びウエハＷを吸着保持する搬送アーム１３とから構成されている。同様に、Ｙ軸ロボット８は、プリアライメント装置５（とのウエハ受け渡し位置）の近傍位置と、露光装置装置５（とのウエハ受け渡し位置）の近傍位置との間に亘ってＹ方向に延在するガイド１４ａ上をＹ方向に移動自在な移動部１４と、移動部１４上に関節軸を介して連結された水平関節型構造のアーム部１５、及びウエハＷを吸着保持する搬送アーム１６とから構成されている。

図２（ａ）はプリアライメント装置５の平面図であり、図２（ｂ）は正面図である。これらの図に示すように、プリアライメント装置５は、温調テーブル１７（保持手段）、ターンテーブル（回動手段）１８、ＸＹテーブル（偏心補正手段）１９、Ｚ駆動部２０、ノッチ検出センサ（第１検出手段）２１、中心検出センサ（第２検出手段）２２、ウエハＷの温度調節を行う温調装置２３（第１温調手段；図３参照）とから構成されている。

温調テーブル１７は、中心部に貫通孔１７ａが形成された平面視略ドーナツ状に形成されており、その外形はウエハＷの外形よりも大きな値に設定されている。また、貫通孔１７ａの大きさは、後述するウエハＷに対する偏心補正を行った際にもターンテーブル１８と温調テーブル１７とが接触しない程度の十分な値に設定されている。

さらに、図３に示すように、温調テーブル１７には、流体である冷媒（冷却用媒体）が流通するための流路２４が設けられている。流路２４は、略円形のウエハ形状に対応して、同心円状に配置されている。流路２４に対しては、制御系５０による制御の下、熱交換器等の温度調節器２５から供給菅２６ａ及び排出管２６ｂを介して所定の温度に調節された冷媒が循環して供給される。なお、冷媒としては、ＨＦＥ（ハイドロ・フルオロ・エーテル）やフロリナートや水（純水）を用いることが可能であるが、本実施の形態では地球温暖化係数が低く、オゾン破壊係数がゼロであるため、地球環境保護の観点からＨＦＥを用いている。これら温度調節器２５、流路２４、供給菅２６ａ及び排出管２６ｂによって、第１温調手段としての上記温調装置２３が構成される。

ターンテーブル１８は、図２（ａ）に示すように、平面視円形を呈し、平面的的に温調テーブル１７の貫通孔１７ａ内に配置されており、モータ等の駆動装置２７（図２（ｂ）参照）により円形中心（所定点）を回転中心としてＺ軸と平行な軸周り（θＺ）に回動可能となっている。ターンテーブル１８の頂部には、図示しない吸引孔が設けられ、吸引孔を介して負圧吸引することでウエハＷを吸着保持する構成となっている。また、ターンテーブル１８の頂部には、当該ターンテーブル１８の温度を調節するためのペルチェ素子（第２温調手段）２８が設けられている。ペルチェ素子２８の駆動は制御系５０（図４参照）により制御される。

ＸＹテーブル１９は、ターンテーブル１８及び駆動装置２７を搭載しており、制御系５０の制御によりＸ方向及びＹ方向に自在に移動可能となっている。Ｚ駆動部２０は、ターンテーブル１８、駆動装置２７及びＸＹテーブル１９を搭載し、制御系５０の制御下で、ターンテーブル１８が温調テーブル１７から突出する位置と、ターンテーブル１８が温調テーブル１７に没入する位置との間をＺ方向に移動する。

ノッチ検出センサ２１は、ウエハＷに形成されたノッチを検出することでウエハＷの回転状態（θＺ方向の位置）を検出するものであって、投光部２１ａと受光部２１ｂとから構成されている。投光部２１ａは、温調テーブル１７の端縁の上方に、より詳細にはウエハＷが中心位置を補正されたときに、ウエハＷの周縁部の上方に、且つターンテーブル１８が温調テーブル１７から突出した状態でもウエハＷと接触しない位置に配置されており、鉛直方向（下方向）に向けて検知光Ｂ１を投光する。受光部２１ｂは、温調テーブル１７の下方で投光部２１ａから投光された検知光Ｂ１を受光可能な位置に配置されており、受光信号（検出信号）を制御系５０に出力する（図４参照）。

中心検出センサ２２は、ターンテーブル１８に載置・保持されたウエハＷの、ターンテーブル１８の回転中心に対する偏心状態を検出するものであって、投光部２２ａと受光部２２ｂとから構成されている。投光部２２ａは、温調テーブル１７の端縁の上方に、且つターンテーブル１８が温調テーブル１７から突出した状態でもウエハＷと接触しない位置に配置されており、鉛直方向（下方向）に向けて検知光Ｂ２を投光する。受光部２２ｂは、温調テーブル１７の下方で投光部２２ａから投光された検知光Ｂ２を受光可能な位置に配置されており、受光信号（検出信号）を制御系５０に出力する（図４参照）。

図４に示すように、制御系５０に対しては、受光部２１ｂ、２２ｂの検出信号が入力する。制御系５０は、入力信号に基づいてＸＹテーブル１９、Ｚ駆動部２０、温度調節器２５、駆動装置２７、ペルチェ素子２８の駆動をそれぞれ制御する。

図１に戻り、アンロードテーブル１０は、露光装置３からアンロードされたウエハを吸着保持するものであり、プリアライメント装置５の近傍で、Ｘ軸ロボット７及びＹ軸ロボット８の双方からアクセス可能な位置に配置されている。

露光装置３は、マスクとしてのレチクルＲを露光用照明光ＩＬで照明する不図示の照明系、半導体デバイス用パターンが形成されたレチクルＲを保持する不図示のレチクルステージ、このレチクルステージの下方に配置された投影光学系ＰＬ、および投影光学系ＰＬの下方で、ウエハＷを保持してＸＹ２次元方向に移動するウエハステージ２９等を備えている。この露光装置３では、ウエハステージ２９上にウエハＷが載置された状態でステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷ上の複数の露光領域（パターン領域）に順次転写されるようになっている。

すなわち、この露光装置３では、照明系からの露光用の照明光ＩＬにより、レチクルＲ上のスリット上の照明領域が照明された状態で、レチクルＲを保持するレチクルステージとウエハＷを保持するウエハステージ２９とを同期して、投影光学系ＰＬのレチクルＲからウエハＷへの投影倍率に応じた速度で移動させることにより、ウエハＷ上の１つの露光領域にレチクルＲのパターンが逐次転写される。

次に、上記の構成の露光システム１の中、プリアライメント装置９の動作を図５のフローチャート及び図６の動作図を参照して説明する。
図６（ａ）に示すように、温調テーブル１７の上方にウエハＷが搬入されると、Ｚ駆動部２０の駆動により貫通孔１７ａを介してターンテーブル１８を温調テーブル１７から突出させてウエハＷを吸着保持させる（ステップＳ１；図５参照）。

ここで、プリアライメント装置９に搬送されたウエハＷは、位置合わせされない状態で保持されるため、まずウエハＷに対する偏心調整を行う。具体的には、図６（ｂ）に示すように、駆動装置２７の駆動によりターンテーブル１８を回動させることで、ウエハＷをθＺ方向に回転させる。そして、回転するウエハＷに投光部２２ａから検知光Ｂ２を投光させ、受光部２２ｂで受光する。受光部２２ｂが受光する検知光Ｂ２は、ターンテーブル１８の回転中心に対するウエハの偏心状態（偏心量）に応じて遮光されるため、制御系５０は受光部２２ｂの検出信号（受光信号）に基づいてウエハＷの偏心量（回転中心に対するウエハＷの中心位置）を計測する（ステップＳ２）。

続いて、Ｚ駆動部２０の駆動により、図６（ｃ）に示すように、ターンテーブル１８を下降させ（ステップＳ３）、ウエハＷを温調テーブル１７上に吸着保持させる。このとき、温調テーブル１７は、制御系５０の制御下で温度調節器２５から温度制御された冷媒が供給・循環しているため、所定温度に温度調節されている。そのため、この温調テーブル１７に保持されたウエハＷは、温調テーブル１７との熱交換により露光処理に適した温度（例えば２３℃）に冷却される（ステップＳ４；温調工程）。また、ターンテーブル１８も、制御系５０の制御下でペルチェ素子２８により温調テーブル１７と同様の温度に温度調節されている。従って、ウエハＷが直接冷却されない部位は、温調テーブル１７の貫通孔１７ａに臨む箇所のみとなり、ウエハＷに生じる温度勾配を最低限に抑えることができる。

温調テーブル１７及びターンテーブル１８によりウエハＷを所定時間（例えば２０秒）冷却すると、一旦ウエハＷに対するターンテーブル１８の吸着を解除するとともに、ステップＳ２で検出したウエハＷの偏心量（及び偏心方向）に基づいてＸＹテーブル１９を介してターンテーブル１８を移動させ、ターンテーブル１８の回転中心をウエハＷの中心とほぼ一致させる（ステップＳ５）。

ウエハ中心とターンテーブル１８の回転中心が一致すると、図６（ｄ）に示すように、Ｚ駆動部２０の駆動によりターンテーブル１８を上昇させてウエハＷを吸着保持するとともに、温調テーブル１７によるウエハＷの吸着を解除してウエハＷを温調テーブル１７の上方に位置させる（ステップＳ６）。このとき、ウエハＷは、予めＸＹテーブル１９の移動により中心がターンテーブル１８の回転中心に対して偏心調整された状態で保持される。上記ステップＳ２〜Ｓ６により、ウエハＷの偏心状態を検出して調整する調整工程が構成される。

そして、ステップＳ７では、ウエハＷのθＺ方向の位置合わせを行う。具体的には、駆動装置２７の駆動によりターンテーブル１８を回動させることで、ウエハＷをθＺ方向に回転させる。そして、回転するウエハＷにノッチ検出センサ２１の投光部２１ａから検知光Ｂ１を投光させ、受光部２１ｂで受光する。検知光Ｂ１は、その光路にウエハＷのノッチが位置したときに受光部２１ｂに到達して受光される。そのため、制御系５０は、受光部２１ｂが検出信号（受光信号）を出力したときのウエハＷのθＺ方向の位置により、ウエハＷのノッチ位置を計測することができる。

ウエハＷのノッチ位置が計測できたら、制御系５０はターンテーブル１８を駆動して、ウエハＷを受け渡す際の（回転方向の）所定位置にウエハＷを位置合わせする（ステップＳ８）。上記ステップＳ７〜Ｓ８により、ウエハＷの回転状態を検出して所定の回転状態に設定する設定工程が構成される。このようにウエハＷに対するプリアライメント及び温度調節が完了したら、ターンテーブル１８によるウエハＷの吸着保持を解除して、図６（ｅ）に示すように、ウエハＷを搬出する（ステップＳ９）。

続いて、露光システム１におけるウエハＷの搬送及び露光処理について、図１を参照して説明する。
コータ・デベロッパＣＤでフォトレジストが塗布され、受け渡し位置へ搬送されたウエハＷは、ロードスライダ４に保持された状態で＋Ｙ方向に搬送されてＸ軸ロボット７に受け渡される。Ｘ軸ロボット７は、予め移動部１１がガイド１１ａに沿って移動しロードスライダ４と対向する位置で待機しており、アーム部１２を駆動し、搬送アーム１３によりウエハＷを吸着保持すると、−Ｘ方向に移動して保持したウエハＷをプリアライメント装置９に搬入する。

上述したように、プリアライメント装置９でプリアライメント（位置合わせ）及び温度調節がなされたウエハＷは、Ｙ軸ロボット８により搬出される。すなわち、図６（ｅ）に示したように、プリアライメント及び温度調節がなされターンテーブル１８上に載置されたウエハＷに対して、Ｙ軸ロボット８は、アーム部１５を駆動し、搬送アーム１６によりウエハＷを吸着保持すると、露光装置３への受け渡し位置まで＋Ｙ方向に移動して、保持したウエハＷを露光装置３のウエハステージ２９上に搬入する。

ウエハＷが載置されると、ウエハステージ２９はウエハＷを保持して所定の露光位置まで移動する（搬送する）。そして、上述したように、レチクルＲを保持するレチクルステージとウエハＷを保持するウエハステージ２９とを同期して、投影光学系ＰＬのレチクルＲからウエハＷへの投影倍率に応じた速度で移動させることにより、ウエハＷ上の１つの露光領域にレチクルＲのパターンが逐次転写される。

露光処理が完了すると、ウエハステージ２９は、Ｙ軸ロボット８とのウエハ受け渡し位置まで移動する。Ｙ軸ロボット８は、アーム部１５を駆動し、搬送アーム１６によりウエハＷを吸着保持すると、アンロードテーブル１０への受け渡し位置まで−Ｙ方向に移動して、保持したウエハＷをアンロードテーブル１０上に載置する。なお、Ｙ軸ロボット８は、ウエハＷをアンロードテーブル１０に載置すると、プリアライメント及び温度調整がなされたウエハをプリアライメント装置９から搬出して露光装置３へ搬送する。

アンロードテーブル１０にウエハＷが載置（吸着保持）されると、Ｘ軸ロボット７は、アーム部１２を駆動し、搬送アーム１３によりウエハＷを吸着保持すると、アンロードスライダ５への受け渡し位置まで＋Ｘ方向に移動して、保持したウエハＷをアンロードスライダ５に渡す。なお、Ｘ軸ロボット７によるウエハＷのアンロードは、ロードスライダ４からプリアライメント装置９へウエハをロードした直後に行われ、さらにウエハＷをアンロードスライダ５にアンロードした直後にロードスライダ４からプリアライメント装置９へウエハをロードすることで、ウエハを搬送しない状態でＸ軸ロボット７が移動することがなくなり、搬送効率を向上させることができる。

ウエハＷを受け取ったアンロードスライダ５は、−Ｙ方向に移動してコータ・デベロッパＣＤとのウエハ受け渡し位置までウエハＷを搬送する。そして、コータ・デベロッパＣＤに搬入されたウエハＷに対しては、現像処理が施される。

このように、本実施の形態では、プリアライメント装置９に温調装置２３が設けられているので、ウエハＷに対するプリアライメントを行う際にウエハＷの温度調節を実施できる。そのため、本実施の形態では、ウエハＷの搬送工程（搬送ライン）中に、温度調節装置及び温度調節工程を別途設ける必要がなくなり、装置の大型化及びスループット低下を防ぐことができる。特に、本実施の形態では、ウエハＷに対する偏心補正のために、ウエハＷを温調テーブル１７に保持させている間に温度調節を行っているため、温調に係るタイムロスを小さくすることができ、生産効率の向上に一層寄与することになる。

また、本実施の形態では、ペルチェ素子２８によりターンテーブル１８に対しても温度調節を行っているので、ターンテーブル１８の上下動のために温調テーブル１７に貫通孔１７ａが形成されていた場合でも、ウエハＷを広範囲に亘って温度調節することができるため、ウエハＷに温度勾配が生じることを抑制することが可能になる。しかも、ターンテーブル１８に対する温調をペルチェ素子２８を用いて行うことで、冷媒を用いる場合のような煩雑な配管作業が不要になり、作業の簡便化にも寄与できる。

次に、本発明の一実施形態の露光システムを使用したデバイスの製造について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による露光システムを用いてデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産のフローチャートである。図７に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ステップ２０４（ウエハプロセスステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（組立ステップ）において、ステップ２０４において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップ２０５には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

なお、上記実施の形態では、プリアライメント装置９におけるウエハＷの温調を所定の時間行うものとして説明したが、搬送されたウエハの温度に変動がある場合や、製造工程（搬送工程）の都合上、温度調節に掛けられる時間が制限される場合等、温調テーブル１７でウエハを保持しておく時間を一様に設定することが困難になる場合がある。このような場合は、温調装置２３（温度調節器２５）を、温調テーブル１７に供給する冷媒の温度、流速、及び流量のうちの少なくとも一つの流体特性を任意に制御できる構成とし、ウエハＷを温調テーブル１７で保持する時間に応じて上記の流体特性を制御すればよい。

例えば、ウエハＷを保持する時間が短い場合には、冷媒の温度を下げる、流速を増す、流量を増す等の手段を講じることができる。このような場合、予め実験棟により、ウエハの保持時間と上記流体特性との関係をマップとして記憶しておき、ウエハの保持時間が決定されたら、この保持時間とマップとに基づいて流体特性を設定すればよい。

なお、上記実施の形態では、ウエハＷの搬送経路においてプリアライメント装置９で温度調節を実施する構成としたが、これに限定されるものではく、例えばロードスライダ４、Ｘ軸ロボット７の搬送アーム１３、Ｙ軸ロボット８の搬送アーム１６に温度調節手段を設ける構成としてもよい。この場合も、冷媒用温調回路を形成することが困難であることを考慮して、電気的に温度調節を行うペルチェ素子等を用いることが好ましい。

また、上記実施の形態では、本発明の位置合わせ装置及び搬送システムを露光システムに適用する構成としたが、基板に対して位置合わせ及び温度調節が行われる他のシステムにも適用可能である。

なお、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハＷのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置３としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・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；USP5,473,410）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

露光装置３の種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスク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。

また、露光光ＩＬの光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線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（ＬａＢ_６）、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等の高調波などを用いてもよい。

例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。

また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小系となっている。

投影光学系ＰＬ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。また、投影光学系ＰＬは屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであってもよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であるときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージすることが望ましい。また電子線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。

ウエハステージ２９やレチクルステージにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、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、各ステージは、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。

各ステージの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットと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との他方をステージの移動面側に設ければよい。

ウエハステージ２９の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）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。
レチクルステージの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）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。

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。

本発明の実施の形態を示す図であって、露光システムの概略的な外観斜視図である。 同露光システムを構成するプリアライメント装置の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 同露光システムを構成する温調装置の概略を示す図である。 温調装置の制御系を示すブロック図である。 プリアライメントに係るフローチャート図である。 （ａ）〜（ｅ）は、プリアライメントに係る動作図である。 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

Ｗ ウエハ（基板）
１ 露光システム
２ 搬送システム
３ 露光装置
９ プリアライメント装置（位置合わせ装置）
１７ 温調テーブル（保持手段）
１８ ターンテーブル（回動手段）
１９ ＸＹテーブル（偏心補正手段）
２１ ノッチ検出センサ（第１検出手段）
２２ 中心検出センサ（第２検出手段）
２３ 温調装置（第１温調手段）
２８ ペルチェ素子（第２温調手段）

Claims (15)

1. 基板の回転状態を所定の回転状態に設定する位置合わせ装置において、
   前記基板の回転状態を検出する第１検出手段と、
   前記基板を載置した状態で所定点を回転中心として回動可能であり、前記第１検出手段の検出結果に基づいて、前記基板を前記所定の回転状態に設定する回動手段と、
   前記基板の温度調節を行う第１温調手段と、を有することを特徴とする位置合わせ装置。
2. 前記基板を、前記回動手段とは独立に保持可能な保持手段を有し、
   前記第１温調手段は、少なくともその一部が前記保持手段に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ装置。
3. 前記回動手段による前記設定動作の完了までの少なくとも一部の期間において、前記基板を前記保持手段上に保持せしめて前記第１温調手段による前記基板の温調動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の位置合わせ装置。
4. 前記回動手段に載置された前記基板の、前記所定点に対する偏心状態を検出する第２検出手段と、
   前記偏心状態に基づいて、前記基板の中心を前記所定点にほぼ一致させる偏心補正手段とを更に有し、
   前記偏心補正手段による偏心補正が行われた後で、且つ前記第１温調手段による検出が行われる前に、前記基板を前記保持手段に保持せしめて前記温調を行うことを特徴とする請求項３に記載の位置合わせ装置。
5. 前記回動手段を温調する第２温調手段を更に有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
6. 前記第２温調手段は、前記基板が前記保持手段に載置されている状態のときに、前記回動手段の温調を行うことを特徴とする請求項５に記載の位置合わせ装置。
7. 前記第２温調手段は、ペルチェ素子を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の位置合わせ装置。
8. 前記第１温調手段は、温度制御された流体を前記保持手段に供給するとともに、前記供給する流体の温度、流速、及び流量のうちの少なくとも一つの流体特性を任意に制御可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
9. 前記第１温調手段は、前記基板を前記保持手段上に保持しておく時間に応じて、前記流体特性を制御することを特徴とする請求項８に記載の位置合わせ装置。
10. 基板を第１位置から第２位置まで搬送する搬送システムであって、
    前記第１位置から前記第２位置までの搬送経路の途中の位置に、請求項１〜９のいずれか一項に記載の位置合わせ装置を備え、
    前記位置合わせ装置による位置合わせがなされた基板を、前記第２位置に搬送することを特徴とする搬送システム。
11. 基板上にパターンを転写する露光装置を備える露光システムにおいて、
    請求項１０に記載の搬送システムを有し、
    前記搬送システムは、前記位置合わせ装置による位置合わせがなされた基板を、前記第２位置に設けられた前記露光装置へ搬送することを特徴とする露光システム。
12. 請求項１１に記載の露光システムを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。
13. 基板の回転状態を所定の回転状態に設定する位置合わせ方法であって、
    所定の基準点に対する前記基板の偏心状態を検出し、該検出結果に基づいて前記基板の偏心状態を調整する調整工程と、
    前記基板の回転状態を検出し、該検出結果に基づいて、前記基板を所定の回転状態に設定する設定工程と、
    前記調整工程と前記設定工程との間の少なくとも一部の期間において、前記基板の温度調節を行う温調工程と、を有することを特徴とする位置合わせ方法。
14. 基板を第１位置から第２位置まで搬送する搬送方法であって、
    前記第１位置から前記第２位置までの搬送経路の途中の位置において、請求項１３に記載の位置合わせ方法を用いた位置合わせを行い、
    前記位置合わせがなされた基板を、前記第２位置に搬送することを特徴とする搬送方法。
15. 基板上にパターンを転写する露光方法であって、
    請求項１４に記載の搬送方法を用いて前記第２位置に搬送された基板を、所定の露光位置に搬送し、該所定の露光位置において前記基板を露光することを特徴とする露光方法。
    

Images