JP2006073916A - 位置調整方法、デバイス製造方法、位置調整装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体の位置を高精度に調整する位置調整方法を提供する。
【解決手段】ステップ１０３〜ステップ１１７において、ウエハステージＷＳＴに対するウエハＷの位置合わせを行う。次のステップ１１９では、ウエハＷをウエハステージＷＳＴにロードし、ウエハステージＷＳＴでは、サーチアライメントを行って、ウエハステージＷＳＴに対するウエハＷの残留回転量を算出する。ステップ１２５では、残留回転量が許容範囲内か否か判断し、許容範囲外であれば、ステップ１２７においてウエハを回収し、ステップ１２５での判断が肯定されるまで、ステップ１０３〜ステップ１２５を繰り返す。この際、ウエハＷの回転を調整する場合には、サーチアライメントで検出されたウエハＷの回転を考慮する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、位置調整方法、デバイス製造方法、位置調整装置及び露光装置に係り、特に、物体の位置を調整する位置調整方法、該位置調整方法を用いたデバイス製造方法、物体の位置を調整する位置調整装置及び該位置調整装置を備える露光装置に関する。

半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。

このような露光装置においては、ウエハ上に既に形成されているショット領域と、次に転写形成するショット領域との相対位置を最適化すべく、ウエハアライメントが行われており、そのウエハアライメントに先立って、ウエハ上にすでに形成されたウエハアライメント用のマークが、その検出系の捕捉範囲内（検出視野）に入るように、ウエハの位置及び回転を調整するいわゆるプリアライメントが行われている。

そして、このプリアライメントにおいて位置及び回転が調整されたウエハが、ステージ上に載置され、そのウエハに対してサーチアライメントやウエハアライメントが行われ、このウエハアライメントの結果に基づいて、ステージが投影光学系を介した転写位置（即ち、ウエハの露光位置）に移動し、露光が行われる。

このプリアライメントにおいては、光源から発せられる照明光によってウエハを裏面（ショット領域が形成されていない面）から照明し、ＣＣＤカメラ等の撮像素子を有する検出光学系によりウエハの外形を例えば３箇所（そのうち１箇所は、ノッチ又はオリエンテーションフラット（以下、「ノッチ」と略述する）が含まれるようにする必要がある）検出し、その検出結果からノッチが所定の方向に対してどれだけ回転しているかを検出することにより、ウエハの回転等に関する情報を算出している（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、ウエハ上に既に形成されているショット領域の配列が、ノッチに対してウエハ面内で傾斜した状態で転写形成されていると、プリアライメントによってノッチの方向に基づいてウエハの回転を調整しても、ウエハ上に実際に形成されているショット領域の配列と、転写形成するショット領域の配列とがずれてしまい、最適な重ね合わせ露光をすることが必ずしもできなくなるという不都合があった。
特開平７−２８８２７６号公報

上記事情の下になされた本発明は、第１の観点からすると、ステージ（ＷＳＴ）に対する物体（Ｗ）の位置合わせを行う第１工程と；前記第１工程を行った後に、前記物体を前記ステージに載置する第２工程と；前記第２工程を行った後に、前記ステージ上に置かれた前記物体の位置情報を検出する第３工程と；前記第３工程を行った後に、前記検出結果と許容範囲とを比較する第４工程と；前記検出結果が前記許容範囲内となるまで、前記物体を前記ステージから取り出して、前記検出結果を考慮しつつ、前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程と、前記第４工程とを少なくとも１回繰り返す第５工程と；を含む位置調整方法である。

これによれば、ステージ上に置かれた物体の位置情報の検出結果が許容範囲でなく、ステージから取り出して物体の位置を調整して置きなおす際には、そのステージ上に置かれたときの物体の位置情報の検出結果を考慮して、物体の位置を調整する。このようにすれば、ステージに対する物体の位置合わせ結果と、ステージに載置された物体の位置情報とのずれを考慮して、ステージに対する物体の位置合わせを行うことができるので、ステージ上の物体の位置を高精度に調整することができる。

本発明は、第２の観点からすると、物体（Ｗ）をステージ（ＷＳＴ）上に載置する前に、そのステージに対する前記物体の位置合わせを行う際には、過去にその位置合わせを行った後に検出された、前記ステージ上に載置された複数の物体の位置情報から推定される補正値に基づいて、位置合わせを行う工程を含む位置調整方法である。

これによれば、ステージに対する物体の位置合わせを行う際には、過去にステージ上に載置された複数の物体の位置情報から推定される補正値に基づいて、ステージに対する物体の位置合わせ結果と、ステージに載置された物体の位置情報とのずれを考慮しつつ位置合わせを行うことができるので、ステージ上の物体の位置を高精度に調整することができる。

本発明は、第３の観点からすると、デバイスを製造するデバイス製造方法であって、本発明の位置調整方法を用いて、物体（Ｗ）の位置調整を行ってステージに前記物体を受け渡す工程と；前記ステージ上に保持された物体に、デバイスパターンを転写する工程と；を含むデバイス製造方法である。かかる場合には、本発明の位置調整方法を用いて物体がステージ上に受け渡されるので、ステージ上の物体の位置を高精度に調整することができるため、その物体に対する高精度な露光を実現することができ、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができる。

本発明は、第４の観点からすると、物体（Ｗ）を保持するステージ（ＷＳＴ）と；前記ステージに前記物体を搬送する搬送系と；前記搬送系により前記ステージに前記物体を搬送する前に、前記ステージに対する前記物体の位置合わせを行う位置合わせ装置（４５，５１，５２等）と；前記ステージ上の前記物体の位置情報を検出する検出系（ＡＳ）と；前記検出系の検出結果が許容範囲内となるまで、前記物体を前記ステージから取り出して、前記検出結果を考慮しつつ、前記位置合わせ装置による位置合わせと、前記搬送系による搬送と、前記検出系による検出とを少なくとも１回繰り返し行わせ、前記ステージに前記物体を置き直すように制御する制御装置（２０）と；を備える位置調整装置である。

これによれば、ステージ上に置かれた物体の位置情報の検出結果が許容範囲でなく、ステージから取り出して物体の位置を調整して置きなおす際には、そのステージ上に置かれたときの物体の位置情報の検出結果を考慮して、物体の位置を調整する。このようにすれば、ステージに対する物体の位置合わせ結果と、ステージに載置された物体の位置情報とのずれを考慮して、ステージに対する物体の位置合わせを行うことができるので、ステージ上の物体の位置を高精度に調整することができる。

本発明は、第５の観点からすると、パターンを、物体上に転写する露光装置（１００）であって、本発明の位置調整装置と；前記位置調整装置により位置が調整された前記物体に、前記パターンを転写する転写装置（２０）と；を備える露光装置である。かかる場合には、本発明の位置調整装置を用いて物体の位置を高精度に調整することができるため、その物体に対し高精度な露光を実現することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１６（Ｂ）に基づいて説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る露光装置１００の一部（特に露光装置本体）の縦断面図が概略的に示されている。この露光装置１００は、クリーンルーム内に設置された本体チャンバ１４と、図１における該本体チャンバ１４の紙面左側に隣接するように設置された搬送チャンバ１５とを備えている。本体チャンバ１４及び搬送チャンバ１５は、互いの開口１４Ａ，１５Ａを介して内部空間が連結されている。

本体チャンバ１４内には、露光装置本体の大部分が収納されている。露光装置本体は、不図示の照明系の少なくとも一部、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、物体としてのウエハＷを保持可能なウエハステージＷＳＴ、アライメント検出系ＡＳ及びこれらの制御系としての主制御装置２０等を含んで構成されている。主制御装置２０は本体チャンバ１４及び搬送チャンバ１５の外部に配置されている。

露光装置本体は、前記投影光学系ＰＬを中心に構成されている。そこで、以下では、図１における紙面内上下方向、すなわち投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向をＺ軸方向（紙面下側を正とする）とし、図１における紙面内左右方向をＹ軸方向（紙面左側を正とする）とし、図１における紙面直交方向をＸ軸方向（紙面手前側を正とする）として説明を行う。

投影光学系ＰＬの−Ｚ側（上方）に位置するレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを、例えば真空吸着又は静電吸着等により吸着保持する。レチクルステージＲＳＴは、そのＸＹ平面内の位置情報が不図示の干渉計等により検出されており、検出された位置情報に基づいて、主制御装置２０の指示の下、例えば不図示のリニアモータ等によって、照明系の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面（Ｚ軸回りの回転を含む）内で少なくとも微小駆動可能に構成されている。レチクルＲに描かれた回路パターンが、不図示の照明系からの露光光ＩＬにより照明されると、その回路パターン上に、ほぼ均一な照度の照明領域が形成される。

投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例えば１／４又は１／５）を有する屈折光学系が使用されている。このため、露光光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が形成されると、このレチクルＲを通過した露光光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（倒立像）が、投影光学系ＰＬの下方（＋Ｚ側）に配置されたウエハステージＷＳＴに吸着保持されたウエハＷ上のその照明領域と共役な露光領域に形成される。

ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等を含む不図示のウエハステージ駆動部により、ウエハベース１７上をＸＹ平面内（Ｚ軸回りの回転方向θｚ方向を含む）及びＺ軸方向に移動可能であり、ＸＹ平面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））にも微小駆動可能となっている。また、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、複数の測長軸を有するウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と略述する）１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハ干渉計１８によって検出されたウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置２０に供給されている。主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいて、不図示のウエハステージ駆動部を介してウエハステージＷＳＴの位置（又は速度）を制御する。この制御により、ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、実線で示される投影光学系ＰＬ直下の露光位置（投影光学系ＰＬを介したパターンの転写位置）から、２点鎖線（仮想線）で示されるウエハＷの受け渡し位置、すなわちローディングポジションまで少なくとも移動可能となっている。

図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴの中央部近傍には、点線で示されるセンタテーブルＣＴが配設されている。ウエハステージＷＳＴに対しウエハＷをロードする際、又はウエハＷをアンロードする際には、不図示の駆動機構により駆動されることで、このセンタテーブルＣＴがウエハＷの中央部を下方から吸着保持した状態で上下動する。なお、センタテーブルＣＴは、その先端に形成された、真空吸着あるいは静電吸着による円板状の吸着部によってウエハＷを吸着保持するものとする。このセンタテーブルＣＴの駆動も、主制御装置２０の指示の下で行われる。

投影光学系ＰＬの＋Ｙ側側面近傍には、オフアクシス方式のアライメント検出系ＡＳが設けられている。このアライメント検出系ＡＳとしては、例えばディジタル画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＳの撮像結果は、主制御装置２０に出力されている。

主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。また、主制御装置２０には、例えばキーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置及びＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置、ハードディスクから成る記憶装置が、外付けで接続されている。これらの入力装置、表示装置、記憶装置はいずれも不図示としている。

上記構成要素から成る露光装置本体を有する露光装置１００は、ウエハＷをウエハステージＷＳＴに搬送する搬送系と、その搬送系により搬送されるウエハＷの位置合わせ、すなわちプリアライメントを行うプリアライメント系とをさらに備えている。露光装置１００においては、本体チャンバ１４内に、ウエハＷの搬送系の一部であるロードスライダ５０と、プリアライメント系の一部であるマーク検出系４２とが設けられている。

ロードスライダ５０は、真空吸着又は静電吸着等によりウエハＷを保持可能である。ロードスライダ５０は、ウエハＷを保持したまま、後述する搬送機構により、本体チャンバ１４と搬送チャンバ１５との間を、開口１４Ａ，１５Ａを通過して、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。搬送チャンバ１５内でウエハＷを受け取ったロードスライダ５０は、−Ｙ方向に移動して、図１に示されるように、本体チャンバ１４内のウエハステージＷＳＴのローディングポジション上方に移動する。そして、ロードスライダ５０と、ローディングポジションに位置するウエハステージＷＳＴに設けられたセンタテーブルＣＴとの協調動作により、ウエハステージＷＳＴへのウエハＷのロードが実現される。

また、ロードスライダ５０には、光をＺ軸方向に透過させる光透過部（図１では不図示）が設けられている。その光透過部の−Ｚ側の表面上には、ＸＹ平面内の２次元位置（回転含む）検出用のマークとしてのマーク５０Ｍが形成されている。ロードスライダ５０及びマーク５０Ｍの詳細については後述する。

このマーク検出系４２は、ロードスライダ５０がローディングポジション上方に位置するときのそのロードスライダ５０上のマーク５０Ｍの位置に対向する位置（すなわちマーク５０Ｍの上方）に配置されている。マーク検出系４２は、マーク５０Ｍを含むＸＹ平面内の領域を撮像するために、その領域を照明する光源と、２次元ＣＣＤカメラ等とを備えている。マーク検出系４２では、その光源からの照明光に対する反射光を２次元ＣＣＤカメラ等で受光し、いわゆる落射照明式でマーク５０Ｍを撮像する。マーク検出系４２は、投影光学系ＰＬ等の露光装置本体を支持する不図示の構造体に固定されているので、投影光学系ＰＬ等との位置関係は一定であり、その撮像視野の原点のＸＹ平面内の位置は、常に一定である。したがって、ＸＹ座標系とカメラの撮像視野によって規定される座標系、すなわちカメラ座標系とは常に一定の関係にある。マーク検出系４２によるマーク５０Ｍの撮像結果（ディジタル２次元画像データ）は、主制御装置２０に送られる。

図２には、プリアライメント系を含むウエハＷの搬送系を中心とした露光装置１００の一部の横断面図が概略的に示されている。ウエハＷの搬送系は、フロントオープニングユニファイドポッド（Front Opening Unified Pod：以下、「ＦＯＵＰ」と略述する）２７からウエハＷを取り出すロードロボット９２と、該ロードロボット９２からロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しの中継を行い、その中継の間にウエハＷに対するプリアライメントを行うプリアライメントステージ５２と、該プリアライメントステージ５２上に搭載されたターンテーブル５１と、前述のロードスライダ５０と、該ロードスライダ５０をＹ軸方向に駆動するＹ駆動機構６０と、露光済みのウエハをウエハステージＷＳＴからアンロードするためのアンロードスライダ６２と、該アンロードスライダ６２からウエハＷを受け取るアンロードロボット９３とを含んで構成されている。

ＦＯＵＰ２７は、例えば特開平８−２７９５４６号公報に開示された搬送コンテナと同様のものであり、一方の面のみにウエハＷを出し入れ可能な開口部が設けられ、該開口部に開閉可能な扉（蓋）が取り付けられた開閉型のコンテナ（密閉型のウエハカセット）である。このＦＯＵＰ２７の中には、ウエハＷが複数枚上下方向に所定間隔を隔てて収納されている。このＦＯＵＰ２７は、不図示のＦＯＵＰ搬送装置により、図２に示される位置にセッティングされる。このセッティングにより、搬送チャンバ１５に配設されたＦＯＵＰ２７用の開口１５Ｂが上記ＦＯＵＰ２７の開口部と連結される。そして、その開口部の扉が開かれた状態では、該開口部及び開口１５Ｂを介してＦＯＵＰ２７内部のウエハＷを搬送チャンバ１５内に搬入可能となっている。

前記ロードロボット９２は、そのアームの先端にウエハＷを吸着保持して搬送可能な、水平多関節ロボットであり、主に、ＦＯＵＰ２７からプリアライメントステージ５２へのウエハＷの搬送、アンロードロボット９３からの露光済みのウエハの回収を行う。ロードロボット９２の姿勢制御は、主制御装置２０の指示の下、ロードロボット９２の関節等に組み込まれた不図示の回転モータ等の駆動により行われる。

前記プリアライメントステージ５２は、ＸＹ平面内を移動可能なステージである。このプリアライメントステージ５２は、Ｙ軸方向に関し、ロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しが可能な位置と、ロードロボット９２によるウエハＷの受け渡しが可能な位置との間の移動が少なくとも可能となるように構成されている。プリアライメントステージ５２の制御は、主制御装置２０の指示の下、図２に示されるリニアモータ等の駆動機構の駆動により行われる。図２では、ロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しが可能な位置にあるプリアライメントステージ５２が示されている。

前記ターンテーブル５１は、このプリアライメントステージ５２の−Ｚ側の表面上略中央部に配設されており、上下動可能で、かつウエハＷを保持してＺ軸に平行な回転軸を中心に自転可能なテーブルである。このターンテーブル５１の−Ｚ側の端面には、真空吸着あるいは静電吸着等により、ウエハＷを吸着保持するための円板状のウエハ吸着保持面が設けられており、ターンテーブル５１の自転により、この吸着保持面に吸着保持されたウエハＷを回転させることが可能である。この回転は、主制御装置２０の指示の下、不図示の駆動機構の駆動により行われる。

なお、プリアライメントステージ５２のＸＹ位置、ターンテーブル５１の回転位置及びウエハ吸着保持面（ウエハ）の高さなどに関する情報は、不図示の位置検出センサによって検出され、主制御装置２０に送られている。主制御装置２０は、その情報に基づいて、プリアライメントステージ５２のＸＹ位置、ターンテーブル５１の位置（回転位置、Ｚ位置）を制御する。

ロードスライダ５０は、図２に示されるように、搬送チャンバ１５の開口１５Ａ及び本体チャンバ１４の開口１４Ａを通り、搬送チャンバ１５側から本体チャンバ１４側にまたがってＹ軸方向に延びるＹ駆動機構６０に接続されている。ロードスライダ５０は、主制御装置２０の指示の下、Ｙ駆動機構６０の駆動により、搬送チャンバ１５と本体チャンバ１４との間をＹ軸方向に移動（スライド）可能であり、搬送チャンバ１５内に移動してターンテーブル５１上に保持されたウエハＷを受け取り、−Ｙ側に移動して、ローディングポジション上方にウエハＷを搬送する。図２においては、ローディングポジション上方、すなわちマーク検出系４２によりマーク５０Ｍを検出可能な位置にロードスライダ５０が位置している様子が示されている。

図３（Ａ）には、ロードスライダ５０の上面図が示されている。図３（Ａ）に示されるように、ロードスライダ５０では、Ｘ軸方向に延びるアーム部の−Ｘ側端部近傍に、光透過部５０Ａが形成されており、その光透過部５０Ａの−Ｚ側表面の略中央部に、マーク５０Ｍが形成されている。さらに、ロードスライダ５０では、載置する物体を吸着保持するための吸着機構がそれぞれ設けられた一対の指部が設けられている。この一対の指部は、アーム部の一端と他端に連結されており、安定した状態でウエハＷを搬送することができるように、−Ｚ側から見て互いにウエハＷの中心を挟んだ状態でウエハＷを吸着保持することができるように構成されている。ロードスライダ５０では、ターンテーブル５１や、センタテーブルＣＴとのウエハＷの受け渡しを行う必要があるため、この一対の指部の間隔は、ターンテーブル５１やセンタテーブルＣＴの円板状の吸着保持面の直径よりも大きくなるように設定されている。

また、後述するように、プリアライメント系では、ウエハＷの中心位置及び回転量を算出すべく、ウエハＷの少なくとも３箇所のエッジ位置を検出するために、ロードスライダ５０上に保持されたウエハＷの外縁の一部を、−Ｚ側から撮像する。図３（Ａ）では、後述するプリアライメント装置によって撮像対象となるウエハＷの５つのエッジを含む領域が、それぞれ領域ＶＡ〜ＶＥとして示されている。すなわち、ウエハＷの中心に対して、＋Ｙ方向を６時方向とし、＋Ｘ方向を３時方向とすると、６時（領域ＶＡ）、７時半（領域ＶＢ）、４時半（領域ＶＣ）、３時（領域ＶＤ）、１時半（領域ＶＥ）の方向のウエハＷのエッジを含む領域が撮像対象の領域となる。この撮像は、いわゆる透過照明で行われるため、ロードスライダ５０の一対の指部は、それぞれ透過照明領域（領域ＶＡ〜ＶＥ）を、避けるように配設されている。

なお、このように撮像対象となる領域は、上述したように計５箇所であるが、実際には、ウエハＷのノッチが６時方向である場合には、６時、７時半、４時半の３つの領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣが撮像され、ウエハＷのノッチが３時方向である場合には、３時、４時半、１時半の３つの領域ＶＤ，ＶＣ，ＶＥが撮像されるようになる。すなわち、同一のウエハに対して、５箇所の領域がすべて撮像されることはない。以下では、この領域ＶＡ〜ＶＥを、撮像領域ＶＡ〜ＶＥとも呼ぶものとする。

図３（Ｂ）の斜視図に示されるように、ロードスライダ５０におけるアーム部と各指部との間の連結部は、Ｚ軸方向にある程度の幅を有しており、アーム部と各指部との高さが異なるように設計されている。このアーム部と指部とのＺ軸方向の間隔は、ウエハＷの厚みよりも十分に広くなるように規定され、アーム部と各指部とを連結する連結部同士のＸ軸方向の間隔は、ウエハＷの直径よりも十分に広くなるように規定されている。したがって、ロードスライダ５０を、Ｙ軸方向から見れば、アーム部と各指部とそれらの連結部とでウエハＷを囲むような空間が形成されているように見える。したがって、ロードスライダ５０は、Ｙ駆動機構６０による駆動により、例えばターンテーブル５１上に保持されたウエハＷに干渉することなくＹ軸方向に移動することができるようになっている。

図３（Ｃ）には、マーク５０Ｍ周辺の拡大図が示されている。図３（Ｃ）に示されるように、マーク５０Ｍは、Ｘ軸方向を配列方向とするライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）パターン（Ｘパターン）と、Ｙ軸方向を配列方向とするＬ／Ｓパターン（Ｙパターン）とを含んでいる。このうち、Ｘパターンは互いにＹパターンを挟むように２つ配置されているが、２つのＹパターンがＸパターンを挟むように配置されていても良い。各Ｌ／Ｓパターンにおけるライン部はクロム部（遮光部）となっており、光を透過させるスペース部とは、マーク５０Ｍを撮像したときの撮像結果（グレイ画像）における輝度が異なるようになる。そこで、マーク５０Ｍを撮像し、その撮像結果における、Ｘパターンに対応する部分の輝度分布に関するいわゆる鏡映対称性（反転対称性）が最大となる位置をＸパターンのＸ位置とし、Ｙパターンに対応する部分の輝度分布に関する鏡映対称性（反転対称性）が最大となる位置をＹパターンのＹ位置として検出することができる。

マーク５０Ｍでは、Ｘパターン及びＹパターンの少なくとも一方は、ある程度の距離を置いて少なくとも２つ形成されているため、マーク５０ＭのＺ軸回りの回転によって、２つのＸパターン（またはＹパターン）によって検出される位置が異なったものとなる。したがって、この２つのＸパターンの位置の中間の位置をマーク５０Ｍの位置として検出することができ、２つのパターンの位置の差とその２つのパターンの間隔とに基づいて、マーク５０ＭのＺ軸回りの回転量（すなわちロードスライダ５０のＺ軸回りの回転量）も検出することができるようになる。なお、マーク５０Ｍでは、各Ｌ／Ｓパターンのライン部が光透過部で、スペース部がクロム部となっていても良い。

図２に戻り、前記アンロードスライダ６２は、ロードスライダ５０の下方（＋Ｚ側）を、Ｙ軸方向に移動（スライド）可能に構成されている。このアンロードスライダ６２は、露光が終了したウエハＷをウエハステージＷＳＴからアンロードする際に、ウエハＷを保持して上昇したセンタテーブルＣＴからウエハＷを真空吸着等による吸着により受け取って、＋Ｙ側に移動し、ウエハＷの受け渡し位置に移動する。このアンロードスライダ６２の駆動も、主制御装置２０の指示の下、不図示の駆動機構の駆動により行われる。

前記アンロードロボット９３は、その受け渡し位置で、アンロードスライダ６２からウエハＷを受け取り、例えばロードロボット９２にウエハＷを受け渡す水平多関節ロボットである。このアンロードロボット９３の姿勢制御も、主制御装置２０の指示の下、アンロードロボット９３の関節等に組み込まれた不図示の回転モータ等の駆動により行われる。

すなわち、本実施形態では、ロードロボット９２、ロードスライダ５０、プリアライメントステージ５２（ターンテーブル５１を含む）、Ｙ駆動機構６０、アンロードスライダ６２、アンロードロボット９３などにより、ウエハＷの搬送系が構成されている。

図４には、プリアライメント系の構成を概略的に示す斜視図が示されている。図４では、ロードロボット９２とのウエハＷの受け渡し位置（これを「第１位置」とする）にあるプリアライメントステージ５２が２点鎖線（仮想線）で示され、ロードスライダ５０とのウエハＷの受け渡し位置（これを「第２位置」とする）にあるプリアライメントステージ５２が実線で示されている。

このプリアライメント系は、照明装置８１Ａ〜８１Ｇ１，８１Ｇ２と、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂと、プリアライメント装置４５とを備えている。これらは、第１位置及び第２位置を中心にして配置された不図示の架台の天板上に、あるいはその天板から吊り下げられた状態で、プリアライメントステージ５２や、ロードスライダ５０の移動と干渉することがないように、支持されているものとする。ただし、照明装置８１Ａについては、天板ではなく、プリアライメントステージ５２上に形成されているものとする。

前記照明装置８１Ｇ１，８１Ｇ２は、プリアライメントステージ５２が第１位置にあるときに、ターンテーブル５１上に保持されたウエハＷの外縁の一部を＋Ｚ側から照明するように配置されている。前記ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂはそれぞれ、この照明装置８１Ｇ１，８１Ｇ２からの各照明光を、ウエハＷの上方で受光する。これにより、第１位置にあるプリアライメントステージ５２のターンテーブル５１上に保持されたウエハＷのエッジを、各ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂで検出することが可能となる。その検出結果は、主制御装置２０に送られる。

前記照明装置８１Ａ〜８１Ｅは、プリアライメントステージ５２が第２位置にあるときに、例えば、ターンテーブル５１（又はロードスライダ５０）に保持されたウエハＷにおける図３（Ａ）に示される撮像領域ＶＡ〜ＶＥに対応する外縁を＋Ｚ側からそれぞれ照明する。なお、この照明装置８１Ａの配設位置は、プリアライメントステージ５２上に限られるものではなく、例えば、図２に示される配設位置に退避／進入可能に不図示の天板に回転可能に吊り下げ支持されたＬ字状部材の端部に配設されるようにしても良い。このようにすれば、プリアライメントステージ５２が、第１位置と第２位置との間を移動する際には、その部材を回転させて照明装置８１Ａを退避させておき、プリアライメントステージ５２が第２位置に移動した後で、照明装置８１Ａを＋Ｚ側から領域ＶＡを照明可能な位置に進入させれば、照明装置８１ＡによりウエハＷを照明することができる。

上記Ｙ駆動機構６０は、第２位置よりも＋Ｙ側に延びており、ロードスライダ５０は、プリアライメントステージ５２が第２位置にあるときに、その位置（点線で示される位置）まで＋Ｙ側にスライドしてターンテーブル５１上に保持されたウエハＷを受け取ることが可能となっている。図４では、前述のように、第２位置上方に進入したロードスライダ５０が２点鎖線（仮想線）で示されている。ロードスライダ５０は、この位置で、ターンテーブル５１よりウエハＷを受け取る。

前記照明装置８１Ｆは、ロードスライダ５０が、ウエハＷを受け取った後、ロードスライダ５０上のマーク５０Ｍ付近を＋Ｚ側から照明する。マーク５０Ｍ近傍は前述のように光透過部５０Ａとなっているため、照明装置８１Ｆからの照明光は、ロードスライダ５０を透過し、プリアライメント装置４５に至る。なお、プリアライメント装置４５には、照明装置８１Ａ〜８１Ｆからの照明光を透過させる光透過部４５Ａ〜４５Ｆが設けられており、各照明光を内部に取り入れることができるようになっている。

プリアライメント装置４５は、照明装置８１Ａ〜８１Ｆからの照明光を受光することにより、ウエハＷのエッジ部（領域ＶＡ〜ＶＥ）やマーク５０Ｍの近傍（この撮像領域を領域ＶＦと呼ぶこととする）などを撮像する。その撮像結果は主制御装置２０に送られる。このように、照明装置８１Ａ〜８１ＥによってウエハＷを＋Ｚ側から照明し、プリアライメント装置４５によって−Ｚ側から撮像領域ＶＡ〜ＶＥを撮像すれば、その撮像結果において、ウエハＷに相当する部分は暗部として、ウエハＷでない部分は明部として撮像されるようになる。このようにすれば、その撮像結果からコントラストを際立たせた状態でウエハＷの外形を精度良く認識することができるようになる。なお、プリアライメント装置４５内に撮像領域ＶＡ〜ＶＦを照明する光源を設け、その光源から発せられた照明光を−Ｚ側に反射させるプリズムを、照明装置８１Ａ〜８１Ｆの代わりに配設し、そのプリズムからの反射光によってウエハＷ及びマーク５０Ｍを下方から照明するようにしても良い。プリアライメント装置４５内部の光学系の構成は、領域ＶＡ〜ＶＦの撮像が可能であれば、その光学系の設計に制限はない。

図５には、本実施形態におけるウエハの搬送系及びプリアライメント系に関連する制御系のブロック図が示されている。図５に示されるように、ウエハの搬送系及びプリアライメント系の制御系は、主制御装置２０を中心に構成されており、主制御装置２０より紙面左側に検出（撮像）に用いられる構成要素が示され、紙面右側には搬送動作やプリアライメントの結果によるウエハＷの調整動作に用いられる構成要素が配置されている。各構成要素の機能（構成及び個々の動作）はすでに説明したとおりである。なお、図５においては、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂがラインセンサ８３としてまとめられており、照明装置８１Ａ〜８１Ｇ１，８１Ｇ２が照明装置８１としてまとめられている。

このように構成されたプリアライメント系では、プリアライメント装置４５及びマーク検出系４２の撮像結果から、ウエハＷのエッジやマーク５０Ｍの位置情報を検出する必要がある。しかしながら、プリアライメント装置４５の個々の撮像視野や、マーク検出系４２の撮像視野によって規定される座標系は、ＸＹ座標系と完全に一致するわけではなく、それぞれの取り付け具合によって若干のずれが生じる。図６には、本実施形態におけるプリアライメントに関連する各種座標系が示されている。プリアライメントにおいては、まず、ウエハＷの位置合わせを行うための基準となる座標系を規定する必要がある。プリアライメントは、ウエハステージＷＳＴのウエハＷの位置合わせをウエハＷのエッジの撮像結果に基づいて行うので、この基準の座標系は、プリアライメント装置４５の撮像視野に基づいて決定される。すなわち、例えば、ウエハＷのノッチが６時方向である場合には、領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣに対応する撮像視野の位置関係によって規定される座標系をプリアライメントの基準座標系とし、ウエハＷのノッチが３時方向である場合には、領域ＶＣ，ＶＤ，ＶＥに対応する撮像視野の位置関係によって規定される座標系をプリアライメントの基準座標系とする。以下では、この基準座標系をウエハ座標系と呼ぶこととする。なお、ＸＹ座標系に対するウエハ座標系の回転成分をαとし、説明を簡単にするため、本実施形態では、α＝０であるとする。

図６では、このウエハ座標系としての座標軸であるＸ_W軸及びＹ_W軸が示されている。もっとも、プリアライメント装置４５が領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを撮像する際の個々の撮像視野によって規定されるいわゆる個々のカメラ座標系は、このウエハ座標系に対してそれぞれオフセット成分、回転成分、倍率成分を有している。本実施形態では、これらの成分がすでに算出されているものとする。同様に、プリアライメント装置４５が領域ＶＦを撮像する際のそれぞれの撮像視野によって規定される座標系を「プリ２ＴＡカメラ座標系」と呼び、この座標系のウエハ座標系に対する回転成分をθ_Aとする。同様に、マーク検出系４２の撮像視野によって規定される座標系を「プリ３カメラ座標系」と呼び、この座標系のウエハ座標系に対する回転成分をθ_Bとする。これらの回転成分θ_A，θ_Bの値は予め求められているものとする。以降、本実施形態では、回転量（すなわち角度）を表す変数は、−Ｚ方向に対して右ねじが回る方向を回転方向とする回転量を正とし、反対方向の回転量を負であるものとする。

次に、上記ウエハＷの搬送系における搬送動作について図７（Ａ）〜図９（Ｄ）を参照して説明する。この搬送動作は、前述の通り、主制御装置２０の指示の下で行われる。なお、前提として、搬送されるウエハＷは、通常のロット処理のウエハ（プロセスウエハ）であり、そのノッチ方向は６時であるものとするので、照明装置８１Ａ〜８１Ｅのうち、実際の照明に用いられる照明装置８１Ａ，８１Ｃ（照明装置８１Ｂは、照明装置８１Ｃの紙面奥側となるため、図示を省略している）だけを図示している。また、以下の搬送動作で行われるウエハＷの受け渡しでは、その受け渡し元でのウエハＷの吸着保持解除動作と、受け渡し先でのウエハＷの吸着保持開始動作は、ウエハＷのたわみ等によって発生するウエハＷの位置ずれが極力発生しないように、常に適切なタイミングで行われているものとする。

まず、図７（Ａ）に示されるように、ＦＯＵＰ２７等からウエハＷを取り出したロードロボット９２が、そのウエハＷを、第１位置に位置するプリアライメントステージ５２の上方に位置させると、ターンテーブル５１が上昇するか又はロードロボット９２が下降することにより、ロードロボット９２からターンテーブル５１へウエハＷが受け渡される。この時点で、ロードスライダ５０は、待機位置（ローディングポジションと、第２位置との間の位置）に位置しているものとする。また、この時点で、アンロードスライダ６２は、ウエハステージＷＳＴからアンロードされたウエハＷをアンロードロボット９３に受け渡すための受け渡し位置に移動しており、図７（Ａ）では図示されていない。ロードロボット９２は、ウエハＷをターンテーブル５１に受け渡した後、＋Ｙ側に退避する。

ウエハＷがターンテーブル５１上に保持されると、図７（Ｂ）に示されるように、プリアライメントステージ５２が第１位置にある状態で、ターンテーブル５１及び保持されたウエハＷを所定の角速度で回転させ、このウエハＷの回転中に、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂを用いてウエハＷのノッチを検出する。主制御装置２０は、その検出結果に基づいて、ウエハＷの回転量と、ターンテーブル５１の中心に対するウエハＷの中心のＸＹ２次元平面内の偏心量とを検出する。なお、このウエハＷの回転量とウエハＷの中心位置の偏心量の求め方は、例えば特開平１０−１２７０９号公報に開示されているので詳細な説明を省略する。図７（Ｂ）に示される工程は、ウエハＷの回転及び位置をラフに調整する「プリ１計測工程」とも呼ばれる。

そして、図７（Ｃ）に示されるように、このウエハＷの回転量とウエハＷの中心位置の偏心量とがキャンセルされるように、ウエハＷの位置調整を行う。回転量は、ターンテーブル５１を回転させることにより調整し、偏心量は、プリアライメントステージ５２をＸ軸方向、Ｙ軸方向に駆動することにより調整する。

次に、図７（Ｄ）に示されるように、プリアライメントステージ５２を−Ｙ方向に所定距離（一定距離）だけ移動させる。これにより、プリアライメント装置４５による計測が可能な位置（第２位置）にウエハＷが位置するようになる。そして、ウエハＷの外縁部をプリアライメント装置４５の焦点深度内に位置させるように、ターンテーブル５１の高さを調節する。

そして、図８（Ａ）に示されるように、ターンテーブル５１上に保持されたウエハＷに対し、照明装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにより、領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣをそれぞれ照明し、プリアライメント装置４５によって、領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣに対応するウエハＷのエッジをそれぞれ撮像する。主制御装置２０は、送られてきた撮像結果から、ウエハＷの回転量θ１を求める。この求め方については後述する。そして、求められた回転量θ１及び後述する補正回転量βがキャンセルされるように、ターンテーブル５１を回転し、ウエハＷの向きを所望の向き（すなわちノッチが６時方向を向くような向き）にファイン回転調整する。なお、この図８（Ａ）に示される工程を、特に「プリ２ＴＴ計測工程」と呼ぶものとする。

次に、図８（Ｂ）に示されるように、ターンテーブル５１からロードスライダ５０にウエハＷを受け渡す。この受け渡しは、退避位置にあったロードスライダ５０が、Ｙ駆動機構６０の駆動により＋Ｙ方向に進み、ターンテーブル５１上に保持されたウエハＷに干渉することなく通過して、その指部がウエハＷを保持することが可能な位置まで進入した後、ターンテーブル５１が下降することにより実現される。なお、この受け渡し動作と同時に、アンロードロボット９３に対する露光済みウエハの受け渡しを終えたアンロードスライダ６２を、退避位置に戻すようにする。なお、この受け渡し動作終了後も、プリアライメントステージ５２はすぐに＋Ｙ側に退避することはなく、しばらくの間、第２位置に留まるものとする。これは、照明装置８１Ａがプリアライメントステージ５２上に設けられており、以降の動作で、照明装置８１ＡによりウエハＷを照明する必要があるためである。

次に、図８（Ｃ）に示されるように、ロードスライダ５０に保持されたウエハＷに対し、上述のプリ２ＴＴ計測工程と同様に、照明装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにより、領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを照明し、プリアライメント装置４５によって、領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣに対応するウエハＷのエッジをあらためて撮像する。主制御装置２０は、送られてきた撮像結果から、ウエハ座標系におけるウエハの位置情報（中心位置座標（Ｘ_C、Ｙ_C）及び回転量θ_C）を求める。これらの求め方についても、上記プリ２ＴＴ計測工程と同様に後述する。なお、この図８（Ｃ）に示される工程を、特に、「プリ２ＬＡ計測工程」と呼ぶものとする。

次に、図８（Ｄ）に示されるように、照明装置８１Ｆにより領域ＶＦを照明し、プリアライメント装置４５によって、透過照明された領域ＶＦを撮像する。主制御装置２０は、送られてきた撮像結果から、プリ２ＴＡカメラ座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報（位置及び回転量）を検出する。この求め方の詳細についても後述する。なお、この図８（Ｄ）に示される工程を、特に「プリ２ＴＡ計測工程」と呼ぶものとする。

次に、図９（Ａ）に示されるように、ウエハＷを保持したロードスライダ５０を所定距離だけ移動させ、ローディングポジションに位置させると同時に、露光済みのウエハＷ’を保持するウエハステージＷＳＴをローディングポジションに移動させる。このときのウエハステージＷＳＴの停止位置は、上記プリ２ＬＡ計測工程において検出されたウエハＷの位置情報と、上記プリ２ＴＡ計測工程において検出されたマーク５０Ｍの位置情報とに基づいて算出される位置ずれ量だけ設計上のローディングポジション（基準ロード位置）からずれた位置とする。この位置の決定方法の詳細についても後述する。

次に、図９（Ｂ）に示されるように、マーク検出系４２が、落射照明により、マーク５０Ｍ周辺の領域ＶＦを撮像し、その撮像結果から、プリ３カメラ座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報（位置及び回転量）を検出する。この求め方の詳細についても後述する。なお、この図９（Ｂ）に示される工程を、特に「プリ３計測工程」と呼ぶものとする。

ここで、このプリ３計測工程において検出されたマーク５０Ｍの位置情報と、上記プリ２ＬＡ計測工程で検出されたウエハＷの位置情報と、上記プリ２ＴＡ計測工程において検出されたマーク５０Ｍの位置情報とに基づいて、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの後述する動作により推定されるロード位置などから、実際のロード位置との位置ずれを算出しておく。なお、このプリ３計測工程を行うと同時に、ウエハステージＷＳＴにおいては、露光済みのウエハＷ’の吸着を解除し、センタテーブルＣＴによりウエハＷを吸着保持しつつ上昇させる動作もあわせて行う。

次に、図９（Ｃ）に示されるように、露光済みウエハＷ’を保持するアンロードスライダ６２を＋Ｙ側に退避させた後、センタテーブルＣＴをさらに上昇させ、ロードスライダ５０からセンタテーブルＣＴにウエハＷを受け渡し、ロードスライダ５０が所定の待機位置に退避した後、センタテーブルＣＴが下降し、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが保持されるようになる。なお、この後、アンロードスライダ６２は、アンロードロボット９３との受け渡し位置に移動しており、その図示を図９（Ｄ）では省略している。

そして、図９（Ｄ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴは、上記プリ３計測工程で、算出された位置ずれを加味して、ウエハステージＷＳＴを、図１に示されるアライメント検出系ＡＳの下方へ移動させる。この後、アライメント検出系ＡＳを用いていわゆるサーチアライメントが実行されるが、このサーチアライメントにおける、このときのウエハステージＷＳＴの目標移動位置は、上述の位置ずれと、ウエハＷ上に形成された後述するサーチアライメントマークの設計位置座標とに基づいて決定される。このサーチアライメントに関し、上記目標移動位置の決定以外の処理手順については、例えば特開平２−２７２３０５号公報及びこれに対応する米国特許第５，１５１，７５０号などに詳細に開示されている方法と同様な方法が用いられるので、詳細な説明を省略する。このサーチアライメントの結果、ロードされたウエハＷのサーチアライメントマークの計測位置と設計位置との間の位置ずれ（ΔＸ、ΔＹ）と、ウエハＷの回転量θ２とを求めることができる。

ここで、本実施形態では、このウエハＷの回転量θ２が予め設定されている許容範囲内であるか否かを判断するが、ここでは、回転量θ２が、許容範囲であるものとして話を進める。

上記判断を行った後、そのサーチアライメントの結果を考慮してウエハアライメントが実施され、ウエハＷ上の各ショット領域の位置座標が算出され、その算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を制御しながら、レチクルＲ上に形成された回路パターンを、ウエハＷ上の各ショット領域に順次露光する。なお、この露光動作時には、レチクルステージＲＳＴをＸＹ平面内のＺ軸回りに回転させることにより、上記ウエハ回転量θ２をキャンセルした状態として露光を行うものとする。

以降、ウエハＷ上のすべてのショット領域に対する露光が終了すると、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示されるウエハＷ’と同様に、アンロードスライダ６２により露光済みのウエハＷがアンロードされる。そして、アンロードスライダ６２が、アンロードロボット９３との受け渡し位置に退避して、ウエハＷをアンロードロボット９３に受け渡すと、さらにそのウエハＷは、アンロードロボット９３からロードロボット９２に受け渡され、ロードロボット９２によってＦＯＵＰ２７に戻されるか、あるいは不図示の搬送系に受け渡され、インラインに接続された不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）に搬送されるようになる。

上述のように露光装置本体、搬送系及びプリアライメント系が構成され、ウエハ搬送動作が規定された本実施形態の露光装置１００により、露光処理を行う際の動作について、主制御装置２０内のＣＰＵの処理手順を示す図１０〜図１１のフローチャート及び図１２〜図１６（Ｂ）に沿って説明する。

なお、前提として、露光対象のウエハＷは、すでにショット領域が形成されたウエハであるものとする。このウエハＷには、図１２に示されるように、複数のショット領域ＳＡに付設されたサーチアライメントマークＳＹＭ，ＳθＭが少なくとも形成されており、後述するサーチアライメントにおいては、これらのサーチアライメントマークＳＹＭ，ＳθＭがアライメント検出系ＡＳにより検出されるようになる。

また、この露光動作が行われる前に、プリアライメント装置４５における撮像視野ＶＡ〜ＶＥは、ウエハＷがターンテーブル５１またはロードスライダ５０に保持されたときに、そのウエハＷのエッジ（６時、７時半、４時半、３時、１時半のエッジ）がそれぞれ同時に各撮像視野内に入るように調整されているものとし、プリアライメントステージ５２等の各ウエハ搬送系、マーク検出系４２や、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂ、各照明装置８１Ａ〜８１Ｇ１，Ｇ２の取り付け位置も、適切に調整されているものとする。また、ここでは、ウエハ座標系に対するプリ２ＴＡカメラ座標系及びプリ３カメラ座標系のＸ軸方向及びＹ軸方向の倍率成分はともに１であるものとする。

また、後述する各ステップでは、主制御装置２０が、上記搬送系やプリアライメント系等に指示を出すが、その指示伝達経路については上述した通りであるので、詳細な説明は行わないものとする。また、主制御装置２０は、その搬送系やプリアライメント系等からの応答などにより、指示した動作が完了したことが確認されるまで待ち、次のステップに進まないものとする。そして、本実施形態では、ウエハＷは常にノッチの方向を６時としてロードされるものとし、以下では、その方向でロードされるウエハＷの処理に必要な手順について説明する。

さらに、本実施形態では、プリ２ＬＡ計測工程でのウエハ座標系におけるウエハＷの基準位置情報（位置座標Ｏ（Ｘ₀，Ｙ₀））と、プリ２ＴＡカメラ座標系におけるマーク５０Ｍの基準位置情報（ＸＹ位置座標及び回転量）ｐ（Ｓ_CAx，Ｓ_CAy，θ_CA）とが予め求められているものとする（図１３（Ａ）参照）。また、ウエハＷとマーク５０Ｍの位置が、図１３（Ａ）に示される位置であった場合での、プリ３カメラ座標系におけるマーク５０Ｍの基準位置情報（ＸＹ位置座標及び回転量）ｑ（Ｓ_CBx，Ｓ_CBy，θ_CB）と、ウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされたときの、ＸＹ座標系におけるウエハの基準ロード位置の位置座標ＬＰ（ＬＰ_X，ＬＰ_Y）も予め求められているものとする（図１３（Ｂ）参照）。

図１０に示されるように、まず、ステップ１０１において、ロードロボット９２に対し、ウエハＷの搬入を指示する。ロードロボット９２は、図７（Ａ）に示されるように、ＦＯＵＰ２７からウエハＷを取り出し、ターンテーブル５１に受け渡す。なお、このときウエハＷのノッチは、６時方向に向いているものとする。

次のステップ１０３では、図７（Ｂ）に示されるように、プリ１計測工程を行い、ステップ１０４では、図７（Ｃ）に示されるように、プリ１計測工程の算出結果に基づいて、プリアライメントステージ５２のＸＹ移動及びターンテーブル５１の回転により、ウエハＷの位置を略調整する。

次のステップ１０５では、図７（Ｄ）に示されるように、プリアライメントステージ５２を、第２位置に移動させ、ステップ１０７において、図８（Ａ）に示されるように、プリ２ＴＴ計測工程を行う。ここでは、透過照明によるウエハＷのノッチを含むウエハＷのエッジを撮像結果の輝度分布から検出することにより、回転量θ１を算出し、その回転量（θ１＋β）をキャンセルするようにターンテーブル５１を回転させる。そして、ステップ１０７では、ターンテーブル５１の回転調整により、回転量（θ１＋β）がキャンセルされる。なお、ここで、βは、キャンセルする回転量の補正値であり、初期値を０としている。すなわち、ここでは、βは初期値のままであるので、β＝０となっており、回転量θ１がそのままキャンセルされるものとする。なお、このβについては、後のステップ１２７において詳述する。

次のステップ１０９では、図８（Ｂ）に示されるように、ターンテーブル５１からロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しが行われる。そして、ステップ１１１では、図８（Ｃ）に示されるように、プリ２ＬＡ計測工程が行われる。このプリ２ＬＡ計測工程は、上記ステップ１０７のプリ２ＴＴ計測工程と同様に実施される。なお、ここで検出されるウエハＷの位置情報、すなわち中心座標及び回転量を、Ｃ（Ｘ_C，Ｙ_C，θ_C）とする。Ｘ_CはＸ座標であり、Ｙ_CはＹ座標であり、θ_Cは回転量であるが、このＸ座標Ｘ_C及びＹ座標Ｙ_Cは、Ｏ（Ｘ₀，Ｙ₀）を原点としたときの座標値であるものとする。図１４（Ａ）には、ウエハ座標系におけるウエハＷの位置情報（中心座標及び回転量）Ｃ（Ｘ_C，Ｙ_C，θ_C）が模式的に示されている。この位置情報Ｃ（Ｘ_C，Ｙ_C，θ_C）は、不図示の記憶装置に記憶される。

次のステップ１１３では、図８（Ｄ）に示されるように、プリ２ＴＡ計測工程を行う。この動作は、上記ステップ１１３と同じである。検出されたプリ２ＴＡカメラ座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報（位置座標及び回転量）をｐ’（Ｓ_CAx’，Ｓ_CAy’，θ_CA’）とする。Ｓ_CAx’はＸ座標であり、Ｓ_CAy’はＹ座標であり、θ_CA’は回転量である。図１４（Ａ）には、位置情報ｐ’（Ｓ_CAx’，Ｓ_CAy’，θ_CA’）が模式的に示されている。位置情報ｐ’（Ｓ_CAx’，Ｓ_CAy’，θ_CA’）は、不図示の記憶装置に記憶される。

次のステップ１１５では、図９（Ａ）に示されるように、ロードスライダ５０を、Ｙ駆動機構６０の駆動により、ローディングポジション上方まで移動させるとともに、ウエハステージＷＳＴをローディングポジションまで移動させる。なお、ここでは、ロードスライダ５０からウエハＷを受け渡すときのウエハステージＷＳＴの位置を推定し、その推定結果に基づいてＸＹ座標系におけるウエハステージＷＳＴのロード位置を決定する。以下では、その推定方法について詳細に説明する。

上述したように、プリ２ＬＡ計測工程でのウエハ座標系におけるウエハＷの基準位置情報Ｏ（Ｘ₀，Ｙ₀）と、プリ２ＴＡ計測工程でのプリ２ＴＡカメラ座標系におけるマーク５０Ｍの基準位置情報ｐ（Ｓ_CAx，Ｓ_CAy，θ_CA）とが求められている（図１３（Ａ）参照）。また、ＸＹ座標系におけるウエハの基準ロード位置ＬＰ（ＬＰ_X，ＬＰ_Y）が求められている（図１３（Ｂ）参照）。

さらに、この時点では、上記ステップ１１１（図１０）におけるウエハＷに対するプリ２ＬＡ計測工程と、上記ステップ１１３（図１０）におけるプリ２ＴＡ計測工程とが実施されており、プリ２ＬＡ計測工程でのウエハ座標系におけるウエハＷの位置情報Ｃ（Ｘ_C，Ｙ_C，θ_C）と、プリ２ＴＡ計測工程でのプリ２ＴＡカメラ座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報ｐ’（Ｓ_CAx’，Ｓ_CAy’，θ_CA’）とが求められている（図１４（Ａ）参照）。これらの位置情報ｐ，Ｏ，ＬＰ，Ｃ，ｐ’が、ウエハステージＷＳＴのウエハＷの受け渡し位置の推定に用いられる。

ここでは、ウエハＷの位置ずれを、マーク５０Ｍの位置ずれによる平行移動成分とマーク５０Ｍの回転量の差に起因する位置ずれ成分である回転成分とに分けて推定する。まず、ウエハＷの位置ずれの平行成分の推定について説明する。図１５（Ａ）には、プリ２ＬＡ計測工程におけるウエハＷの基準位置情報Ｏ（以下、単に「基準位置Ｏ」と呼ぶ）と、プリ２ＬＡ計測工程（ステップ１１１）におけるウエハＷの位置情報Ｃと（以下、単に「位置Ｃ」と呼ぶ）と、プリ２ＴＡ計測工程におけるマーク５０Ｍの基準位置情報ｐ（以下、単に「基準位置ｐ」と呼ぶ）と、プリ２ＴＡ計測工程（ステップ１１３）におけるマーク５０Ｍの位置情報ｐ’（以下、単に「位置ｐ’」と呼ぶ）の位置関係を模式的に示すベクトル図が示されている。図１５（Ａ）では、マーク５０Ｍの基準位置ｐと、ウエハの基準位置Ｏとの相対位置関係を示すベクトルがベクトルＰとして示されており、ウエハＷをロードしたときのプリ２ＬＡ計測工程におけるマーク５０Ｍの位置ｐ’と、ウエハＷの中心の位置Ｃとの相対位置関係を示すベクトルがベクトルＰ’として示されている。本実施形態では、このベクトルＰ、Ｐ’を基準として、ウエハＷをロードする際のウエハステージＷＳＴの位置の位置ずれの平行移動成分を推定する。

すなわち、マーク５０Ｍの中心と、ウエハＷの中心とがベクトルＰで表される位置関係にあり、その位置関係にあった場合のロード位置が基準ロード位置ＬＰで既知であることから、ウエハＷがロードされるべき位置は、位置ＬＰを基点とした、ベクトルＰ’とベクトルＰとの差のベクトルＰ’−Ｐで表される位置であると推定される。この位置ずれを示すベクトルをベクトルＷ_Aとする。

この平行移動成分の具体的な計算方法について説明する。図１５（Ａ）に示されるように、マーク５０Ｍの基準位置ｐ（Ｓ_CAx，Ｓ_CAy）と、ウエハＷのロード時にプリ２ＬＡ計測工程で検出されたマーク５０Ｍの位置ｐ’（Ｓ_CAx’，Ｓ_CAy’）との差のベクトルＡ_pのＸ成分及びＹ成分は次式で表される。
Ｓｐ_x＝Ｓ_CAx’−Ｓ_CAx …（１）
Ｓｐ_y＝Ｓ_CAy’−Ｓ_CAy …（２）

ただし、前述のように、位置ｐと位置ｐ’のＸ座標及びＹ座標は、プリ２ＴＡカメラ座標系で求められたものであるため、その位置座標を、次式のようにウエハ座標系の座標値に変換する必要がある。

ここで、Ｓｗｐ_xは、ベクトルＡ_pのＸ成分であり、Ｓｗｐ_yは、ベクトルＡ_pのＹ成分である。また、θ_Aは上述のとおり、ウエハ座標系に対するプリ２ＬＡカメラ座標系の回転成分である。

次に、ベクトルＷ_Aを求める。ベクトルＷ_AのＸ，Ｙ成分を（Ｗ_Ax，Ｗ_Ay）とすると、（Ｗ_Ax，Ｗ_Ay）は、それぞれ次式のように表される。

したがって、ここでは、基準ロード位置ＬＰを基準とするベクトルＷ_Aを上記式（１）〜（４）を計算して求め、それをウエハステージＷＳＴのローディング位置の位置ずれ量の平行移動成分とし、不図示の記憶装置に格納する。

次に、位置ずれの回転成分を推定する。マーク５０Ｍの基準位置ｐと、マーク５０Ｍの位置ｐ’とが仮に完全に一致しており、マーク５０Ｍから、ウエハＷの中心までの距離も同じであったとしても、マーク５０Ｍの回転量が違っていれば、ウエハＷの中心位置が異なるようになる。この位置ずれの回転成分とは、このマーク５０Ｍの回転によるウエハＷの位置ずれのことをいう。

本実施形態では、プリアライメント装置４５やマーク検出系４２によって、プリ２ＴＡ計測工程でのマーク５０Ｍの基準の回転量θ_CAと、ウエハＷ搬送時におけるプリ２ＴＡ計測工程でのマーク５０Ｍの回転量θ_CA’とがすでに検出されている。そこで、これらのマーク５０Ｍの基準回転量θ_CA，回転量θ_CA’からウエハＷの位置ずれの回転成分を推定する。

マーク５０Ｍの中心ｐ’と、基準位置ｐとがベクトルＰで表される位置関係にあり、基準ロード位置が位置ＬＰであったことから、ウエハＷがロードされるべき位置は、図１５（Ｂ）に示されるように、位置Ｃを基点とした、マーク５０Ｍの回転量θ_CAとマーク５０Ｍの回転量θ_CA’との差のベクトルで表される位置となるであろうと推定される。そこで、マーク５０Ｍの回転量θ_CAとマーク５０Ｍの回転量θ_CA’との差を、例えば図１５（Ｂ）に示されるθ_p（＝θ_CA’−θ_CA）であるとする。

プリ２ＬＡ計測工程におけるマーク５０Ｍの回転量は、ウエハＷ等がロードスライダ５０に保持される前のロードスライダ５０の姿勢によって決定される。これは、ロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しがターンテーブル５１の駆動によって行われるため、ロードスライダ５０の姿勢はその受け渡しの間変化せず、マーク５０Ｍの回転量は一定であるとみなせるからである。このことにより、ローディングポジションへ搬送後、この回転量が修正されるとすると、マーク５０Ｍの基準回転量θ_CA’でのロード位置は、マーク５０Ｍの回転量θ_CAでのロード位置ＬＰから、マーク５０Ｍの中心を回転中心として、θ_pの方向（回転方向）とは、逆方向にずれるようになると考えられる。すなわち、修正すべきウエハＷの中心位置の回転量は、−θ_pであると推定される。なお、図１５（Ｂ）においては、θ_pは、正（反時計回り）であるものとしているが、θ_pは、負（時計回り）である場合もあり、その場合には、−θ_pは、正（反時計回り）となる。

本実施形態では、この修正回転量−θ_pに基づいて、上述のように求められた、マーク５０Ｍの回転成分に伴うウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれベクトルＤｔ₁を次式を用いて算出する。

Ｄｔ_1x，Ｄｔ_1yは、ベクトルＤｔ₁のＸ軸成分及びＹ軸成分である。ここでは、マーク５０ＭとウエハＷとの距離の設計値Ｌと、ウエハ座標系のＸ_W軸に対するマーク５０Ｍの中心とウエハＷの中心とを結ぶ線分の回転量の設計値θ_Dを用いている（図３（Ａ）参照）。

上述のように算出された、ウエハＷの平行移動成分としてのベクトルＷ_Aと、回転成分Ｄｔ₁とを次式のように加算すれば、ウエハステージＷＳＴのロード位置の位置ずれ量を推定することができる。

ここで、Ｄ_1x，Ｄ_1yは、ベクトルＤ₁のＸ成分及びＹ成分である。なお、ここで、ウエハ座標系と、ＸＹ座標系との回転量αが無視できない場合には、この回転量αにより、このベクトルＤ₁を回転させたベクトルをロード位置の推定に用いるようにしても良い。

主制御装置２０は、この位置ずれベクトルＤ₁を不図示の記憶装置に格納する。本実施形態では、そのベクトルＤ₁に対応する位置を、ウエハステージＷＳＴのロード位置として推定し、その推定ロード位置にウエハステージＷＳＴを移動させる。

次に、図１０のステップ１１７において、図９（Ｂ）に示されるように、プリ３計測工程を行う。マーク検出系４２の撮像結果は、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、この撮像結果に基づいて、プリ３カメラ座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報（位置及び回転）を、プリ２ＴＡ計測工程と同様にして検出する。プリ３カメラ座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報をｑ’（Ｓ_CBx’，Ｓ_CBy’，θ_CB’）とする。Ｓ_CBx’はＸ座標であり、Ｓ_CBy’はＹ座標であり、θ_CB’は回転量である。なお、この位置情報ｑ’（Ｓ_CBx’，Ｓ_CBy’，θ_CB’）は、不図示の記憶装置に記憶される。図１４（Ｂ）には、このステップ１１７におけるプリ３計測工程においてロードスライダ５０のマーク５０Ｍの位置情報ｑ’の一例が示されている。

次のステップ１１９では、図９（Ｃ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷをロードする（第２工程）。このときのウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのロード位置をＬＰ’（ＬＰ_x’，ＬＰ_y’）とする。図１４（Ｂ）には、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのロード位置ＬＰ’の一例が示されている。なお、ウエハステージＷＳＴ上に露光済みのウエハＷ’が保持されている場合には、このロード動作を行う前に、図９（Ｂ）に示されるように、ロード前にウエハステージＷＳＴからウエハＷ’をアンロードする。

次のステップ１２１では、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれ量を算出する。ここでも、その位置ずれ量を、マーク５０Ｍの位置ずれによる平行移動成分と、マーク５０Ｍの回転量の差に起因する回転成分とに分けてそれぞれ推定するものとする。

図１６（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれ量の推定方法を模式的に示すベクトル図が示されている。図１６（Ａ）では、プリ３カメラ座標系におけるマーク５０Ｍの基準位置情報ｑ（以下、「基準位置ｑ」と略述する）と、ウエハＷの基準ロード位置ＬＰとの相対位置関係を示すベクトルがベクトルＱとして示されている。本実施形態では、ベクトルＱを基準として、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのロード位置の位置ずれの平行移動成分を推定する。

まず、平行移動成分の推定方法について説明する。上記ステップ１１９におけるウエハステージＷＳＴのロード位置は、基準ロード位置ＬＰ（すなわちベクトルＱ）に、ベクトルＷ_Aを加算した位置（ＬＰ’）となっている。しかしながら、ウエハＷをロードする際のプリ３計測工程におけるマーク５０Ｍの基準位置ｑ（Ｓ_CBx，Ｓ_CBy）と、ウエハＷをロードする際のプリ３計測によって検出されたマーク５０Ｍの位置情報ｑ’（Ｓ_CBx’，Ｓ_CBy’）（以下、「位置ｑ’」と略述する）とのずれにより、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのローディングポジションは、当初に予定していた位置からその分だけずれることとなる。したがって、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれの平行移動成分は、プリ３カメラ座標系におけるマーク５０Ｍの基準位置ｑ（Ｓ_CBx，Ｓ_CBy）と、ウエハＷのロード時にマーク検出系４２によって検出されたマーク５０Ｍの位置ｑ’（Ｓ_CBx’，Ｓ_CBy’）との差のベクトルＡ_qとなる。このベクトルＡ_qの各座標軸成分Ｓｑ_x，Ｓｑ_yは以下の式（７）、式（８）で表される。
Ｓｑ_x＝Ｓ_CBx’−Ｓ_CBx …（７）
Ｓｑ_y＝Ｓ_CBy’−Ｓ_CBy …（８）
しかし、前述のように、ベクトルＡ_qの各成分は、プリ３カメラ座標系で求められたものであり、各成分を、次式のようにウエハ座標系の位置座標に変換しておく必要がある。

ここで、Ｓｗｑ_xは、ベクトルＡ_qのＸ成分であり、Ｓｗｑ_yは、ベクトルＡ_qのＹ成分である。また、θ_Bは上述のとおり、ウエハ座標系に対するプリ２ＬＡカメラ座標系の回転成分である。したがって、主制御装置２０は、このベクトルＡ_qを、平行移動成分の位置ずれ量として不図示の記憶装置に記憶する。

次に、位置ずれの回転成分の推定を行う。本実施形態では、プリ３計測工程におけるマーク５０Ｍの基準回転量θ_CBが既知であり、ウエハＷを搬入する際のプリ３計測工程におけるマーク５０Ｍの回転量θ_CB’がマーク検出系４２により検出されている。そこで、これらマーク５０Ｍの回転量から、ウエハＷの中心位置の位置ずれの回転成分を推定する。

また、図１６（Ｂ）には、基準位置ｑでのマーク５０Ｍの基準回転量θ_CBと位置ｑ’でのマーク５０Ｍの回転量θ_CB’との差を示す回転量θ_qの一例が示されている。本実施形態では、位置ｑ及び位置ｑ’によって検出されるマーク５０Ｍの回転量の差が、ロードスライダ５０に保持された後のマーク５０Ｍの回転ずれとなる。プリ３計測工程におけるマーク５０Ｍの回転量は、ウエハＷ等がロードスライダ５０に保持された後のロードスライダ５０の姿勢によって決定される。この場合、位置ｑ’でのマーク５０Ｍの向きと基準位置ｑでのマーク５０Ｍの回転の差がθ_q（＝θ_CB’−θ_CB）であるとすると、その結果修正すべきウエハの回転ずれは、そのまま＋θ_qとなる。すなわち、ウエハの中心の推定位置の修正回転量は、＋θ_qとなる。

本実施形態では、この修正回転量＋θ_qに基づいて、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれの回転成分を算出するように、マーク５０ＭとウエハＷとの距離をＬ（設計値）とし、ウエハ座標系のＸ_W軸に対するマーク５０Ｍに対するウエハＷの中心の回転成分の設計値をθ_Dとすると、回転成分を示すベクトルＤｔ₂は、次式のようになる。

ここで、Ｄｔ_2x，Ｄｔ_2yは、ベクトルＤｔ₂のＸ成分及びＹ成分である。上記式（９）、式（１０）より、最終的なウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれベクトルＤ₂は、次式のようになる。

ここで、Ｄ_2x，Ｄ_2yは、ベクトルＤ₂のＸ成分及びＹ成分である。主制御装置２０は、この位置ずれベクトルＤ₂を不図示の記憶装置に格納する。なお、ここで、ウエハ座標系と、ＸＹ座標系との回転量αが無視できない場合には、この回転量αにより、このベクトルＤ₂を回転させたベクトルを求め、これを記憶装置に格納するようにしても良い。

また、ロード後のウエハＷの回転量θも、θ＝（θ_C＋θ_q−θ_p）という計算式で推定することができる。ここでは、この回転量θも算出して合わせて不図示の記憶装置に記憶する。なお、θ_Cは、プリ２ＬＡ計測によって計測されたウエハＷの回転成分である。

次のステップ１２３ではサーチアライメントを行う（第３工程）。ここでは、図１２に示されるような、ウエハＷ上に形成されたサーチアライメントマークＳＹＭ，ＳθＭを、アライメント検出系ＡＳの下方に位置させるように、ウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内で移動させるが、このときのウエハステージＷＳＴの移動先は、サーチアライメントマークＳＹＭ，ＳθＭの設計上の位置座標に、ウエハＷの位置ずれベクトルＤ₂（又はそのベクトルを回転量αだけ回転させたベクトル）と、ウエハ回転量θとで補正することによって得られる位置とする。そして、ここでは、アライメント検出系ＡＳの撮像結果から算出されたサーチアライメントマークの実測位置情報と、設計上の位置情報との差から、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置情報（位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ）、回転量θ２）が求められる。この位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ）及び回転量θ２は、不図示の記憶装置に記憶される。

次のステップ１２５では、ウエハＷの回転量θ２が、許容範囲内であるか否かが判断される（第４工程）。この判断が肯定されれば、図１１のステップ１２９に進み、否定されればステップ１２７に進む。ここでは、回転量θ２が、許容範囲を超えており、判断が否定され、ステップ１２７に進むものとして話を進める。なお、この許容範囲としては、例えば、レチクルステージＲＳＴの回転により調整可能な回転量などが設定される。

ステップ１２７では、ウエハの自動回収を行う。具体的には、ウエハＷは、アンロードスライダ６２によりアンロードされる。その後、アンロードロボット９３は、アンロードスライダ６２からウエハＷを受け取り、ロードロボット９２にそのウエハＷを受け渡す。また、ステップ１２７では、サーチアライメントにおいて算出したウエハＷの回転量θ２を回転補正量βに代入する。ステップ１２７を完了した後、ステップ１０３に戻る。

以降ステップ１２５において判断が肯定されるまで、ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ１０５→ステップ１０７→ステップ１０９→ステップ１１１→ステップ１１３→ステップ１１５→ステップ１１７→ステップ１１９→ステップ１２１→ステップ１２３→ステップ１２５（判断）→ステップ１２７が少なくとも１回繰り返される（第５工程）。この繰り返しでは、βにサーチアライメントの結果としてのウエハＷの回転量θ２が代入され、ステップ１０７において、ターンテーブル５１が調整する回転量が（θ１＋β）（すなわち（θ１＋θ２））となる。すなわち、ステップ１０７においてターンテーブル５１の回転を調整する際には、上記ステップ１２３（サーチアライメント）において算出された回転量θ２がそのターンテーブル５１の回転量に足し込まれるので、実際のウエハＷ上に形成されたサーチアライメントマークＳＹＭ，ＳθＭに代表されるウエハＷ上のショット領域の配列の回転がプリアライメントに反映されるようになる。

ステップ１２５の判断が肯定された後、図１１のステップ１２９に進む。ステップ１２９では、ウエハアライメントを行う。すなわち、サーチアライメントの結果（ΔＸ，ΔＹ，θ２）を考慮して、ウエハＷ上の複数のサンプルショット領域に付設されたアライメントマークの位置を不図示のアライメント検出系ＡＳにより計測し、その計測結果に基づいて、統計処理方法により全てのショット領域の配列座標を算出する、いわゆるＥＧＡ演算を行う。これにより、ウエハＷ上の全てのショット領域のＸＹ座標系上における配列座標が算出される。この処理については、例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示されているので、詳細な説明を省略する。

次のステップ１３１では、ショット領域の配列番号を示すカウンタｊに１をセットし、最初のショット領域を露光対象領域とする。

そして、ステップ１３５では、ＥＧＡ演算にて算出された露光対象領域の配列座標に基づいて、不図示の照明系からの露光光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域を照明し、露光を行う。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の露光対象領域に縮小転写される。すなわち、ここでは、ショット領域の配列の回転量がほとんど０となった状態で露光することができるので、精度良く回路パターン（デバイスパターン）を転写することができる。

ステップ１３７では、カウンタ値ｊを参照し、全てのショット領域に露光が行われたか否かを判断する。ここでは、ｊ＝１、すなわち、最初のショット領域に対して露光が行なわれたのみであるので、ステップ１３５での判断は否定され、ステップ１３７に進む。

ステップ１３７では、カウンタｊの値をインクリメント（ｊ←ｊ＋１）して、次のショット領域を露光対象領域とし、ステップ１３３に戻る。以下、ステップ１３５での判断が肯定されるまで、ステップ１３３→ステップ１３５→ステップ１３７の処理、判断が繰り返される。

ウエハＷ上の全てのショット領域へのパターンの転写が終了すると、ステップ１３５での判断が肯定され、ステップ１３９に移行する。

ステップ１３９では、ウエハＷのアンロードを行う。ウエハＷは、アンロードスライダ６２によりアンロードされ、アンロードロボット９３及びロードロボット９２によってＦＯＵＰ２７に戻されるか、不図示の搬送系により、インラインに接続されたＣ／Ｄに搬送される。ステップ１３９終了後は、露光動作を終了する。

本実施形態では、上記ステップ１１５においてウエハステージＷＳＴを位置ずれ量Ｄ₁によって推定された推定ロード位置に移動させてから、上記ステップ１１７においてプリ３計測工程を行い、その結果求められたウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれ量Ｄ₂についてはサーチアライメントマークの設計位置座標を補正することによりその位置ずれを吸収するようにしたが、これには限られない。例えば、ウエハステージＷＳＴを推定ロード位置に移動させる前に、プリ３計測工程を行い、位置ずれ量Ｄ₁＋Ｄ₂を求め、その位置ずれ量によって推定された推定ロード位置に、ウエハステージＷＳＴを移動させてウエハＷをロードするようにしても良い。また、ウエハＷのロード時のウエハステージＷＳＴの位置を常に同一のロード位置（すなわち原点Ｏ）として、位置ずれ量Ｄ₁＋Ｄ₂を考慮して、サーチアライメントマークの位置座標の補正を行うようにしても良い。ウエハステージＷＳＴのロード位置の推定値を平行移動成分Ｗ_Aだけで推定ロード位置を決定し、回転成分Ｄｔ₁については、回転成分Ｄｔ₂と同様に、サーチアライメントマークの位置座標の補正に含まれるようにしても良い。このときには位置ずれ量の回転成分ベクトルは、図１７に示されるベクトルＤｔ_LPとなる。このベクトルＤｔ_LPの算出式は次式のようになる。

ここで、Ｄｔ_LPxはＸ成分であり、Ｄｔ_LPyはＹ成分である。このときのサーチアライメントマークの位置座標の補正ベクトルは、Ａ_q＋Ｄｔ_LPとすれば良い。

本実施形態では、ステップ１２７終了後は、ステップ１０３に戻ることとしたが、ステップ１０５に戻ることとしても良い。また、ステップ１０７において、サーチアライメントによって検出されたウエハの回転量θ２をそのまま補正値βとしたが、回転量θ２に所定の係数を乗じて得られる値をβとしても良い。また、ステップ１２５では、回転量が許容範囲となるまで、肯定されないものとしたが、所定回数（例えば１回）繰り返したら、ステップ１２５での判断を肯定するようにしても良い。また、所定回数繰り返しても、回転量が許容範囲内とならない場合には、表示装置等にその旨をアラーム表示して、処理を強制終了するようにしても良い。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０のＣＰＵが行う、ステップ１０３〜ステップ１１７（図１０）が第１工程に対応する。

以上詳細に述べたように、本実施形態によれば、ウエハステージＷＳＴ上に置かれたウエハの位置情報の検出結果（サーチアライメントの検出結果）が許容範囲でなく、ウエハステージＷＳＴからウエハＷを取り出して、その位置を調整して置きなおす場合には、そのウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置情報の検出結果を考慮して、ウエハＷの位置を調整する。このようにすれば、ウエハステージＷＳＴに対するウエハＷの位置合わせ結果と、ウエハステージＷＳＴに載置されたウエハＷの位置情報との定性的なずれを考慮してウエハステージＷＳＴに対してウエハＷを位置合わせすることができるので、ウエハＷの位置を高精度に調整することができる。

本実施形態の位置調整方法は、露光装置１００内でウエハＷを搬送する際の定性的なずれをキャンセルするのも有効であり、ウエハＷ上に既に形成されているショット領域の配列が、ウエハＷのノッチに対して傾斜していた場合などに特に有効である。すなわち、ウエハのノッチを検出することにより行われるプリアライメントと、ウエハＷ上のショット配列との定性的なずれの除去に特に有効である。

なお、本実施形態では、サーチアライメントの結果が許容範囲内となるまで、プリアライメントを続けるが、実際のウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの回転量を検出して、ウエハＷのプリアライメントを行うので、通常は、１回プリアライメントを繰り返すだけで、そのウエハＷの回転量をほぼ０とすることが期待されるので、スループットに与える影響は少ないと考えられる。また、この位置調整方法は、プロセスのウエハを実際にロードする際に行われるので、特別な基準ウエハなどを一切用いる必要がない。したがって、基準ウエハ等を揃える必要がなく、その基準ウエハを用いた特別な計測工程を行うことなく、通常のプロセス中で行うことができるので、コスト面及びスループットに有利である。

なお、上記実施形態における露光動作は、種々の変形を行い得る。例えば、上記ステップ１２３では、サーチアライメントにおいて記憶された回転量θ２を、記憶しておき、過去ｎ回の回転量θ２を用いて今回ロードされるウエハＷの残留回転量を推定し、その残留回転量を、ステップ１０７におけるターンテーブル５１の回転量に、その補正値γとして上乗せするようにしても良い。

このようなウエハＷの残留回転量の推定方法としては、様々な方法を適用し得る。例えば、直近の過去ｎ回におけるサーチアライメントによって検出されたウエハＷの回転量θ２の平均値を回転量の補正値として用いることができる。また、ウエハＷの回転量θ２の時系列の変化により予測する自己回帰モデル（通称ＡＲモデル）に基づく線形予測値を補正値γとして適用しても良い。また、プリ２ＬＡ計測、プリ２ＴＡ計測、プリ３計測の計測結果を説明変数として回転量の補正値を推定する多変量解析方法（例えば重回帰分析法）などを用いて、補正値γを推定するようにしても良い。いずれにしても、統計的手法を用いて、過去のウエハＷの回転量θ２から補正量を推定すれば良い。

この他、カルバックライブラーの情報量などの情報量、赤池情報量規準（ＡＩＣ）などに代表される情報量規準、順序統計、ＥＭアルゴリズムなどの他の統計的手法を用いて、あるいは、これら統計的手法を組み合わせた手法を用いて、補正値を統計的に求めるようにしても良い。このように、過去のサーチアライメントの結果に基づいてウエハＷの残留回転量を推定すれば、例えば、長時間の運用による、露光装置１００のプリアライメント系、例えば、マーク検出系４２の取り付け位置の微妙な変化や、ロードスライダ５０の停止位置のずれなどの経時変化によるプリアライメントの検出精度の変化に対応することができるようになる。

また、上記実施形態では、上記ステップ１２７におけるウエハの自動回収を、アンロード動作と同様の動作としたが、これには限らず、ロードスライダ５０を用いてウエハを回収するようにしても良い。この場合、ウエハＷを回収したロードスライダ５０は、第２位置に移動して、プリアライメントステージ５２上のターンテーブル５１に、ウエハＷを受け渡すようになる。この場合、ステップ１２７終了後は、ステップ１０３に戻らず、ステップ１０５に戻るようにすることができるので、スループットに有利となる。

しかしながら、露光装置１００では、スループットを向上すべく、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷが露光されている間に、次の露光対象であるウエハＷがプリアライメントステージ５２上にロードされ、ターンテーブル５１上に待機している場合もある。ウエハの自動回収の経路をウエハＷのロード経路とは逆とする場合には、ターンテーブル５１上に待機しているウエハＷを退避させる必要がある。図１８には、その退避場所が設定された露光装置の横断面図が示されている。図１８に示されるように、搬送チャンバ１５内にその待機場所としてのテーブル２８が設けられている。

この場合、ステップ１２５における判断が否定されると、ステップ１２７におけるウエハ自動回収においては、まず、ターンテーブル５１に次の露光対象となるウエハＷ（これをＷ”とする）を保持した状態で、プリアライメントステージ５２が第１位置に進み、ロードロボット９２が、ターンテーブル５１上のウエハＷ”を受け取り、テーブル２８上にウエハＷ”を載置する。その後、プリアライメントステージ５２が第２位置に戻り、ウエハステージＷＳＴ上からアンロードされ、ロードスライダ５０上に保持されたウエハＷをターンテーブル５１上に受け渡す。

そして、ターンテーブル５１上に保持されたウエハＷの回転量が調整され、ロードスライダ５０上に受け渡された後、ロードロボット９２がテーブル２８上に退避していた次の露光対象となるウエハＷ”が改めてターンテーブル５１に受け渡されるようにすれば良い。なお、ウエハの退避場所は、テーブル２８以外であっても良く、例えば、ロードロボット９２のアームを次の露光対象のウエハＷ”の退避場所とするようにしても良い。

なお、上記実施形態では、ウエハＷの回転を再調整する場合について述べたが、これに限らず、ウエハＷのＸＹ平面内の位置ずれ量の再調整についても、本発明を適用することができるのは勿論である。

また、上記実施形態では、ウエハ座標系と各カメラ座標系との関係が既知であれば、マーク５０ＭとウエハＷとの相対位置関係を直接求めて、ウエハＷのロード位置を推定するようにしても良いことは勿論である。なお、この場合にも、ウエハＷの推定ロード位置やサーチアライメントマークの位置座標の補正量は、平行成分と回転成分とに分けてそれぞれ推定するのが望ましい。

また、上記実施形態では、ロードスライダ５０上に形成されたマーク５０Ｍを図３（Ｃ）に示されるようなＸ軸方向及びＹ軸方向のＬ／Ｓパターンを有するマーク５０Ｍとしたが、本発明では、これらマークの形状は限定されず、ボックスマークや、十字マークや、井桁マーク、田の字マークその他あらゆる形状の２次元位置検出用のマークを適用することができる。要は、撮像視野内に含まれるような２次元位置（回転含む）の検出用マークであれば良い。

また、このようなマークは１つだけでも良く、３つ以上あっても良い。また、形状及び大きさの少なくとも一方が互いに異なる複数のマークがロードスライダ５０上の異なる位置にそれぞれ設けられていることとしても良い。この場合には、ロードスライダ５０の搬送精度の再現性の幅に対してマーク検出系４２，プリアライメント装置４５の撮像視野が比較的狭いものであっても、それらがロードスライダ５０上のいずれかのマークを検出する確率が向上するので、そのマークの検出結果からロードスライダ５０の位置情報を精度良く検出することができる。例えば、各マークの縦横のアスペクト比を算出すれば、検出されたのがどのマークであるかを認識することができる。また、前述の十字マーク、井桁マーク、田の字マークを適宜異なる位置に形成するようにしても良い。また、複数のマークをマトリクス状に配置するようにしても良い。要は、本発明は、マークの形状及び配置には制限されない。

また、上記実施形態では、マーク５０Ｍをロードスライダ５０の−Ｘ側端部近傍に配設したが、これに限らず、アーム部の略中央部に配設するようにしても良いし、＋Ｘ側端部に配設するようにしても良い。

また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの残存回転量、すなわちサーチアライメントで検出された回転量θ２を、レチクルステージＲＳＴの回転で補正したが、レチクルステージＲＳＴのθｚの回転範囲が小さくその回転量θ２を十分にキャンセルできない場合には、例えばセンタテーブルＣＴをθｚ方向に回転可能とし、センタテーブルＣＴのθｚの回転、あるいはレチクルステージＲＳＴとセンタテーブルＣＴの回転により、回転ずれ量θ２をキャンセルするようにしても良い。また、ウエハステージＷＳＴそのものを回転させるようにしても良い。なお、センタテーブルＣＴ、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの少なくとも１つを回転させる代わりに、あるいはこれと組み合わせて、ロード前にロードスライダ５０を微小回転させても良い。

また、上記実施形態では、ノッチ付のウエハを処理する場合について説明したが、オリエンテーションフラット付のウエハを処理する場合にも本発明を適用することができることは言うまでもない。

また、アンローディングポジションについては、ローディングポジションと同じ位置であっても良いし、別の位置であっても良い。いずれにしても、アンロード時は、プリアライメントを行う必要がないので、搬出アームやウエハが投影光学系ＰＬに干渉しない限り、アンローディングポジションを転写位置に近づけることができる。また、ウエハの外形やロードスライダ５０のマーク５０Ｍの検出に用いるセンサは撮像装置に限られるものではなく、例えば光量センサなどを用いても良い。さらに、上記実施形態では、プリ１計測工程を行うものとしたが、例えばウエハの中心とターンテーブル５１の回転中心とのずれ量を比較的小さくしてウエハをターンテーブル５１に保持できるときは、プリ１計測工程を行わなくても良い。要は、サーチアライメントで検出されたウエハの回転量を調整可能な機構がプリアライメント系に備えられていれば良い。

また、上記実施形態では、プリ１計測工程と、プリ２ＬＡ計測工程と、プリ２ＴＡ計測工程と、プリ３計測工程とを含むプリアライメントを行う場合について述べたが、本発明は、プリアライメントの方法には限定されない。例えば、ロードスライダ５０のマーク５０Ｍを設けずに、単にウエハＷのエッジからウエハＷの位置及び回転のみを検出し、調整するプリアライメントにも本発明を適用することができるのは勿論である。

また、上記実施形態では、照明装置をウエハＷの下方に配置し、撮像装置をウエハＷの上方に配置したが、これは逆であっても構わない。

また、プリ１計測工程を必ず第１位置で行う必要はなく、第２位置において、ターンテーブル５１を回転させ、プリアライメント装置４５をラインセンサとして用いて、プリ１計測工程に相当する動作を行うようにしても良い。

また、上記実施形態は、ウエハＷのアライメントに関するものであったが、レチクルＲの位置合わせについても適用可能であることは勿論であり、ウエハホルダなど、露光装置の部品を自動で交換する際にも適用することが可能である。

上記実施形態の露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式のいずれかの縮小投影露光装置とすることができる。また、プロキシミティ方式などの露光装置、あるいはミラープロジェクション・アライナー、及びフォトリピータにも本発明を適用することができる。

また、本発明は、露光光源には限定されない。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体が満たされる液浸型露光装置に本発明を適用しても良い。

また、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。

また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。

さらに、露光装置以外の検査装置、加工装置などの装置であっても、搬送後の物体の位置決め精度が要求される装置であれば、本発明の位置調整方法を好適に適用することができる。

半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光工程によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。

以上説明したように、本発明に係る位置調整方法及び装置は、物体の位置を調整するのに適しており、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適しており、本発明の露光装置は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程に適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る露光装置の横断面図である。 図３（Ａ）は、ロードスライダの構造を示す上面図であり、図３（Ｂ）は、ロードスライダの構造を示す斜視図であり、図３（Ｃ）はロードスライダ上のマークの一例を示す図である。 プリアライメント系の構成を示す斜視図である。 制御系の構成を示すブロック図である。 各座標系の関係を示す図である。 図７（Ａ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その１）であり、図７（Ｂ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その２）であり、図７（Ｃ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その３）であり、図７（Ｄ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その４）である。 図８（Ａ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その５）であり、図８（Ｂ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その６）であり、図８（Ｃ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その７）であり、図８（Ｄ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その８）である。 図９（Ａ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その９）であり、図９（Ｂ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その１０）であり、図９（Ｃ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その１１）であり、図９（Ｄ）は、ウエハの搬送手順を概略的に示す図（その１２）である。 本発明の一実施形態の露光動作を示すフローチャート（その１）である。 本発明の一実施形態の露光動作を示すフローチャート（その２）である。 ウエハの一例を示す図である。 図１３（Ａ）は、プリアライメント時のウエハの基準位置とロードスライダのマークの基準位置との関係を示す図であり、図１３（Ｂ）は、ローディング時のロードスライダのマークの基準位置と、ウエハの基準ロード位置との関係を示す図である。 図１４（Ａ）は、プリアライメント時のウエハの中心位置と、ロードスライダのマークの位置との関係を示す図であり、図１４（Ｂ）は、ローディング時のロードスライダのマークの位置と、ウエハステージＷＳＴのローディングポジションの推定位置との関係を示す図である。 図１５（Ａ）は、ウエハの位置ずれの平行成分の一例を示すベクトル図であり、図１５（Ｂ）は、ウエハの位置ずれの回転成分の一例を示すベクトル図である。 図１６（Ａ）は、ウエハの残留位置ずれの平行成分の一例を示すベクトル図であり、図１６（Ｂ）は、ウエハの残留位置ずれの回転成分の一例を示すベクトル図である。 ウエハの位置ずれの全体の回転成分を概略的に示す図である。 本実施形態の露光装置１００の構成の変形例を示す図である。

符号の説明

２０…主制御装置（制御装置）、２８…テーブル（退避機構）、４２…マーク検出系、４５…プリアライメント装置、５０…ロードスライダ（搬送系）、５０Ｍ…マーク、５１…ターンテーブル、５２…プリアライメントステージ、６０…Ｙ駆動機構、８１Ａ〜８１Ｇ１，８１Ｇ２…照明装置、８３Ａ、８３Ｂ…ラインセンサ、１００…露光装置、ＡＳ…アライメント検出系（検出系）、ＰＬ…投影光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ）。

Claims (13)

1. ステージに対する物体の位置合わせを行う第１工程と；
   前記第１工程を行った後に、前記物体を前記ステージに載置する第２工程と；
   前記第２工程を行った後に、前記ステージ上に置かれた前記物体の位置情報を検出する第３工程と；
   前記第３工程を行った後に、前記検出結果と許容範囲とを比較する第４工程と；
   前記検出結果が前記許容範囲内となるまで、前記物体を前記ステージから取り出して、前記検出結果を考慮しつつ、前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程と、前記第４工程とを少なくとも１回繰り返す第５工程と；を含む位置調整方法。
2. 複数の物体各々に対して、前記第１工程から前記第４工程までの処理及び前記第１工程から前記第５工程までの処理のいずれか一方の処理を行った後、前記第４工程において前記検出結果が前記許容範囲内となったときには、その物体の検出結果を記憶する第６工程をさらに含み、
   前記第１工程では、それまでの記憶内容から推定される補正値に基づいて、前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の位置調整方法。
3. 前記第１工程では、
   統計的演算手法により、前記補正値を推定することを特徴とする請求項２に記載の位置調整方法。
4. 前記記憶内容の平均値と、前記記憶内容に基づいて作成された自己回帰モデルが示す値と、多変量解析方法を用いた前記記憶内容の解析結果との少なくとも一方を前記補正値とすることを特徴とする請求項３に記載の位置調整方法。
5. 前記第５工程において、前記第１工程を繰り返し行う前に、
   前記ステージに対する位置合わせが行われる前記物体が置かれる場所に、他の物体が置かれている場合には、該他の物体を退避場所に一時退避させる第７工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置調整方法。
6. 物体をステージ上に載置する前に、そのステージに対する前記物体の位置合わせを行う際には、過去にその位置合わせを行った後に検出された、前記ステージ上に載置された複数の物体の位置情報から推定される補正値に基づいて、位置合わせを行う工程を含む位置調整方法。
7. 前記工程では、
   統計的演算手法により、補正値を推定することを特徴とする請求項６に記載の位置調整方法。
8. 前記記憶内容の平均値と、前記記憶内容に基づいて作成された自己回帰モデルが示す値と、多変量解析方法を用いた前記記憶内容の解析結果との少なくとも一方を前記補正値として推定することを特徴とする請求項７に記載の位置調整方法。
9. デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の位置調整方法を用いて、物体の位置調整を行ってステージに前記物体を受け渡す工程と；
   前記ステージ上に保持された物体に、デバイスパターンを転写する工程と；を含むデバイス製造方法。
10. 物体を保持するステージと；
    前記ステージに前記物体を搬送する搬送系と；
    前記搬送系により前記ステージに前記物体を搬送する前に、前記ステージに対する前記物体の位置合わせを行う位置合わせ装置と；
    前記ステージ上の前記物体の位置情報を検出する検出系と；
    前記検出系の検出結果が許容範囲内となるまで、前記物体を前記ステージから取り出して、前記検出結果を考慮しつつ、前記位置合わせ装置による位置合わせと、前記搬送系による搬送と、前記検出系による検出とを少なくとも１回繰り返し行わせ、前記ステージに前記物体を置き直すように制御する制御装置と；を備える位置調整装置。
11. 前記検出系の検出結果が許容範囲内となったとき、その検出結果を記憶する記憶装置をさらに備え、
    前記位置合わせ装置は、前記記憶内容を考慮しつつ、前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項１０に記載の位置調整装置。
12. 前記物体を前記ステージから取り出して、前記検出結果を考慮しつつ前記位置合わせを繰り返し行う際に、他の物体を前記位置合わせが行われる位置から一時退避させる退避機構をさらに備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の位置調整装置。
13. パターンを、物体上に転写する露光装置であって、
    請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の位置調整装置と；
    前記位置調整装置により位置が調整された物体に、前記パターンを転写する転写装置と；を備える露光装置。
    
    

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