JP2009277677A - 露光装置、基板搬送方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、開口、及び開口の内側で基板を保持可能な第１保持部を有する保持装置と、第１保持部に供給される前に、基板の外径を計測する計測装置と、計測された基板の外径と開口の内径とを比較する制御装置とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、基板搬送方法、及びデバイス製造方法に関する。

フォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、基板を保持可能な基板保持部を備え、その基板保持部に保持された基板を露光する。下記特許文献には、露光装置に関する技術の一例が開示されている。
米国特許出願公開第２００６／０１２６０３８号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１５８６３２号明細書 米国特許出願公開第２００７／０１７７１２５号明細書 米国特許出願公開第２００８／００４９２０９号明細書

例えば、基板を基板保持部にロードする際に、基板と基板保持部の周辺の部位とが接触してしまうと、基板保持部で基板を良好に保持できなくなったり、異物が発生したりする可能性がある。その結果、露光不良が発生し、不良デバイスが発生する可能性がある。

本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供することを目的とする。また本発明の態様は、基板を良好に搬送できる基板搬送方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、開口、及び開口の内側で基板を保持可能な第１保持部を有する保持装置と、第１保持部に供給される前に、基板の外径を計測する計測装置と、計測された基板の外径と開口の内径とを比較する制御装置と、を備える露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、基板搬送方法であって、開口の内側に基板を保持可能な第１保持部を所定位置に移動することと、第１保持部に基板が供給される前に、基板の外径を計測することと、計測された基板の外径と開口の内径とを比較することと、比較の結果に基づいて、第１保持部に基板を供給するか否かを判断することと、を含み、第１保持部は、露光光の照射位置に移動可能である基板搬送方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、第３の態様の基板搬送方法を用いて、第１保持部に基板を供給するか否かを判断することと、判断の結果に基づいて、第１保持部に基板を供給することと、第１保持部に保持された基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、露光不良の発生を抑制でき、不良デバイスの発生を抑制できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、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。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図、図２は、露光装置ＥＸを模式的に示す平面図である。本実施形態の露光装置ＥＸは、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

図１及び図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１に保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光光ＥＬの光路の少なくとも一部が液体ＬＱで満たされるように液浸空間を形成する液浸部材３と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置４とを備えている。また、露光装置ＥＸは、露光処理に関する各種情報を記憶した記憶装置５を備えている。記憶装置５は、制御装置４に接続されている。

また、露光装置ＥＸは、基板Ｐを搬送する搬送システム６を備えている。搬送システム６は、基板Ｐを基板ステージ２に供給可能な供給システム７と、基板ステージ２から基板Ｐを回収可能な回収システム８とを含む。

また、露光装置ＥＸは、基板Ｐの外径を計測する計測装置９を備えている。本実施形態において、基板Ｐはほぼ円形であり、基板Ｐの外径は基板Ｐの直径を含む。

また、露光装置ＥＸは、少なくとも投影光学系ＰＬが配置される内部空間を形成するチャンバ装置１０を備えている。チャンバ装置１０は、内部空間の環境（温度、湿度、クリーン度等）を調整可能な空調ユニット等の環境制御装置を有する。本実施形態においては、露光装置ＥＸのほぼ全体が、内部空間に配置されている。

露光装置ＥＸには、所定の外部装置ＣＤが接続されている。本実施形態において、外部装置ＣＤは、露光前の基板Ｐに感光膜を形成するコーティング装置、及び露光後の基板Ｐを現像するデベロッパ装置を有するコータ・デベロッパ装置である。露光装置ＥＸと外部装置ＣＤとはインターフェースＩＦを介して接続されている。基板Ｐは、露光装置ＥＸと外部装置ＣＤとの間で、インターフェースＩＦを介して搬送可能である。

照明系ＩＬは、所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬは、照明領域に配置されたマスクＭの少なくとも一部を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。

マスクステージ１は、マスクＭを保持した状態で、照明領域を含む第１ベース部材１１のガイド面内を移動可能である。ガイド面は、ＸＹ平面とほぼ平行である。本実施形態においては、マスクステージ１は、平面モータを含む第１駆動システム１２の作動により、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。マスクステージ１を移動するための平面モータは、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されているように、マスクステージ１に配置されたマグネットアレイと、第１ベース部材１１に配置されたコイルアレイとを有する。

投影光学系ＰＬは、所定の投影領域に露光光ＥＬを照射する。投影領域は、投影光学系ＰＬから射出される露光光ＥＬの照射位置を含む。投影光学系ＰＬは、投影領域に配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、又は１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸はＺ軸と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持した状態で、投影領域を含む第２ベース部材１３のガイド面内を移動可能である。ガイド面は、ＸＹ平面とほぼ平行である。本実施形態においては、基板ステージ２は、平面モータを含む第２駆動システム１４の作動により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。基板ステージ２を移動するための平面モータは、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されているように、基板ステージ２に配置されたマグネットアレイと、第２ベース部材１３に配置されたコイルアレイとを有する。

本実施形態において、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報は、レーザ干渉計を含む干渉計システム（不図示）によって計測される。基板Ｐの露光処理を実行するとき、あるいは所定の計測処理を実行するとき、制御装置４は、干渉計システムの計測結果に基づいて、第１、第２駆動システム１２、１４を作動し、マスクステージ１（マスクＭ）及び基板ステージ２（基板Ｐ）の位置制御を実行する。

搬送システム６は、外部装置ＣＤから搬入された基板Ｐを支持する搬入テーブル１５と、基板Ｐを搬送可能な搬送アーム１６を有する搬送機構１７と、基板ステージ２に基板Ｐを供給可能な供給アーム１８と、基板ステージ２から基板Ｐを回収可能な回収アーム１９と、外部装置ＣＤへ搬出される基板Ｐを支持する搬出テーブル２０とを備えている。また、搬送システム６は、搬送機構１７と供給アーム１８との間の搬送路に配置され、基板Ｐを支持可能な第１テーブル２１と、搬送機構１７と回収アーム１９との間の搬送路に配置され、基板Ｐを支持可能な第２テーブル２２とを含む。第１テーブル２１は、計測装置９に配置されている。

次に、基板ステージ２について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、投影光学系ＰＬから射出される露光光ＥＬの照射位置に配置された基板ステージ２を示す断面図、図４は、基板ステージ２を上方から見た平面図である。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持可能な第１保持部２３を有する。また、本実施形態においては、基板ステージ２は、例えば米国特許出願公開第２００７／０１７７１２５号明細書、米国特許出願公開第２００８／００４９２０９号明細書等に開示されているような、基板Ｐの周囲に配置されるプレート部材Ｔと、第１保持部２３の周囲に配置され、プレート部材Ｔを保持可能な第２保持部２４とを有する。

プレート部材Ｔは、開口２５を有する。第２保持部２４に保持されたプレート部材Ｔは、第１保持部２３に保持された基板Ｐの周囲に配置される。プレート部材Ｔを第２保持部２４で保持することによって、第１保持部２３の周囲に開口２５が設けられる。第１保持部２３は、開口２５の内側で、基板Ｐを保持する。

第１保持部２３は、基板Ｐの裏面と対向する。第１保持部２３は、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。第２保持部２４は、プレート部材Ｔの裏面と対向する。第２保持部２４は、プレート部材Ｔの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、プレート部材Ｔを保持する。また、本実施形態においては、第１保持部２３に保持された基板Ｐの表面と、第２保持部２４に保持されたプレート部材Ｔの表面とは、ほぼ同一平面内に配置される（ほぼ面一である）。

上述したように、本実施形態において、ＸＹ平面内における基板Ｐの外形は、ほぼ円形である。ＸＹ平面内における開口２５の形状は、ほぼ円形である。本実施形態において、第１保持部２３に保持された基板Ｐの外面（外側エッジ）と、第２保持部２４に保持されたプレート部材Ｔの開口２５の内面（内側エッジ）とは、ギャップＧを介して対向する。

第１保持部２３は、基板Ｐをリリース可能に保持する。第２保持部２４は、プレート部材Ｔをリリース可能に保持する。第１保持部２３及び第２保持部２４のそれぞれは、所謂、ピンチャック機構の少なくとも一部を有する。第１保持部２３は、基板ステージ２の第１チャック面２６に配置され、基板Ｐの裏面を支持する複数の凸部２７と、第１チャック面２６において複数の凸部２７の周囲に配置された第１周壁２８と、第１周壁２８の内側の第１チャック面２６に設けられ、気体を吸引可能な複数の第１吸引口２９とを備えている。第２保持部２４は、基板ステージ２の第２チャック面３０において第１周壁２８の周囲に形成された第２周壁３１と、第２チャック面３１において第２周壁３１の周囲に形成された第３周壁３２と、第２周壁３１と第３周壁３２との間の第２チャック面３０に形成され、プレート部材Ｔの裏面を支持する複数の凸部３３と、第２周壁３１と第３周壁３２との間の第２チャック面３０に設けられ、気体を吸引可能な複数の第２吸引口３４とを備えている。基板Ｐの裏面と第１周壁２８と第１チャック面２６とで囲まれた空間の気体が第１吸引口２９により吸引（排出）され、その空間が負圧になることによって、基板Ｐが凸部２７に吸着保持される。また、第１吸引口２９を用いる吸引動作が停止されることによって、第１保持部２３より基板Ｐを外すことができる。また、プレート部材Ｔの裏面と第２周壁３１と第３周壁３２と第２チャック面３０とで囲まれた空間の気体が第２吸引口３４により吸引（排出）され、その空間が負圧になることによって、プレート部材Ｔの下面が凸部３３に吸着保持される。また、第２吸引口３４を用いる吸引動作が停止されることによって、第２保持部２４よりプレート部材Ｔを外すことができる。

また、基板ステージ２には、基板Ｐの裏面を支持した状態で、第１保持部２３に対してＺ軸方向に移動可能（昇降可能）な昇降部材３５が配置されている。本実施形態において、昇降部材３５は、基板Ｐの裏面の所定領域を支持可能な複数の支持部材３６と、支持部材３６を支持するベース部材３７とを含む。支持部材３６は、ロッド状の部材である。ベース部材３７は、プレート状の部材である。支持部材３６は、ベース部材３７上に、例えば３本設けられている。

基板ステージ２には、支持部材３６が配置される孔３８が複数形成されている。孔３８の周囲には、基板Ｐの裏面と接触可能な周壁４０が配置されている。支持部材３６、及びその支持部材３６に対応する孔３８は、第１チャック面２６の中央近傍において、正三角形のほぼ頂点に対応する位置にそれぞれ設けられている。

基板ステージ２の内部には、昇降部材３５をＺ軸方向に移動する駆動装置３９が配置されている。駆動装置３９は、ベース部材３７に接続されている。駆動装置３９は、ベース部材３７をＺ軸方向に移動することにより、複数の支持部材３６をＺ軸方向にほぼ同時に同一距離だけ移動することができる。制御装置４は、駆動装置３９を制御して、支持部材３６を第１保持部２３に対してＺ軸方向に移動可能である。

支持部材３６は、基板Ｐの裏面の所定領域を支持した状態で、Ｚ軸方向に移動可能である。制御装置４は、駆動装置３９を制御して、基板Ｐの裏面を支持した支持部材３６を、第１保持部２３に対してＺ軸方向に移動可能である。

次に、図３を参照して、本実施形態の液浸部材３について説明する。液浸部材３は、露光光ＥＬの光路の少なくとも一部が液体ＬＱで満たされるように液浸空間を形成する。液浸空間は、液体で満たされた部分（空間、領域）である。液浸部材３は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い終端光学素子４１の近傍に配置される。液浸部材３は、環状の部材である。液浸部材３は、露光光ＥＬの光路の周囲に配置される。

終端光学素子４１は、投影光学系ＰＬの像面に向けて露光光ＥＬを射出する射出面４２を有する。本実施形態において、液浸部材３は、終端光学素子４１から射出される露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間を形成可能である。本実施形態において、液浸部材３は、終端光学素子４１と、射出面４２から射出される露光光ＥＬの照射位置（投影領域）に配置された所定部材との間の露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間を形成する。本実施形態において、露光光ＥＬの照射位置に配置可能な所定部材は、照射位置を含む所定面内を移動可能な部材を含む。本実施形態において、その所定部材は、基板ステージ２、及びその基板ステージ２に保持された基板Ｐの少なくとも一方を含む。

少なくとも基板Ｐの露光時、終端光学素子４１の射出面４２から射出される露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように、一方側の終端光学素子４１及び液浸部材３と他方側の基板Ｐとの間に液体ＬＱが保持され、液浸空間が形成される。本実施形態においては、基板Ｐに露光光ＥＬが照射されているとき、投影光学系ＰＬの投影領域を含む基板Ｐの表面の一部の領域が液体ＬＱで覆われるように液浸空間が形成される。すなわち、液体ＬＱの界面（メニスカス、エッジ）の少なくとも一部は、液浸部材３の下面と基板Ｐの表面との間に形成される。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、局所液浸方式を採用する。

液浸部材３は、液体ＬＱを供給する供給口４３と、液体ＬＱを回収する回収口４４とを備えている。供給口４３は、露光光ＥＬの光路に、清浄で温度調整された液体ＬＱを供給可能である。供給口４３は、露光光ＥＬの光路の近傍において、その光路に面するように液浸部材３の所定位置に配置されている。回収口４４は、液浸部材３と対向する基板Ｐ（物体）上の液体ＬＱを回収可能である。回収口４４は、基板Ｐの表面と対向するように液浸部材３の所定位置に配置されている。本実施形態において、回収口４４には多孔部材が配置され、回収口４４は、多孔部材の孔を介して液体ＬＱを回収する。

制御装置４は、供給口４３を用いる液体ＬＱの供給動作と並行して、回収口４４を用いる液体ＬＱの回収動作を実行することによって、一方側の終端光学素子４１及び液浸部材３と他方側の所定部材との間に、液体ＬＱで液浸空間を形成可能である。

次に、計測装置９について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、計測装置９の一例を示す概略構成図、図６は、計測装置９を模式的に示す平面図である。である。計測装置９は、ベース部材４５と、ベース部材４５上で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能なステージ４６と、ステージ４６上に配置され、基板Ｐを支持可能な第１テーブル２１とを備えている。

第１テーブル２１は、基板Ｐの裏面と対向可能な上面４７を有する。第１テーブル２１は、基板Ｐの表面（裏面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、上面４７で基板Ｐを保持する。本実施形態においては、気体を吸引可能な吸引口４８が上面４７に配置されており、第１テーブル２１は、基板Ｐの裏面を上面４７に吸着保持する。

第１テーブル２１は、ターンテーブルである。計測装置９は、第１テーブル２１を回転可能な駆動装置４９と、第１テーブル２１の回転量（回転角）を検出するエンコーダ５０とを備えている。第１テーブル２１は、駆動装置４９の作動により、基板Ｐを保持して回転可能である。

本実施形態において、計測装置９は、基板Ｐの外径を光学的に計測する。本実施形態の計測装置９は、基板Ｐを保持した第１テーブル２１の回転中に、第１テーブル２１の回転中心Ｃからの基板Ｐのエッジの位置変化を非接触で検出する第１センサ５１を備えている。

第１センサ５１は、基板Ｐの感光膜を感光させない波長の光を射出する光源５３と、光源５３から射出された光を平行な光束にする光学系５４と、光学系５４と対向するように配置される光電検出器５５とを備えている。光電検出器５５は、例えばＣＣＤリニアセンサである。基板Ｐのエッジは、光学系５４と光電検出器５５との間に配置される。

制御装置４は、基板Ｐを保持した第１テーブル２１を回転させながら、光源５３より光を射出する。光電検出器５５は、受光した光の強度に応じた検出信号を制御装置４に出力する。また、エンコーダ５０が、第１テーブル２１の回転角に関する検出信号を制御装置４に出力する。制御装置４は、光電検出器５５及びエンコーダ５０の検出信号に基づいて、第１テーブル２１の単位回転角（例えば０．５度）毎に、基板Ｐのエッジの位置変化を求めることができる。これにより、制御装置４は、基板Ｐのエッジのプロファイル、及び外径（直径）を求めることができる。

なお、計測装置９の第１テーブル２１は回転可能でなくてもよい。すなわち、計測装置９は、基板Ｐを回転させずに、基板Ｐのエッジ位置を求め、その結果に基づいて基板Ｐの外径（直径）を求めることもできる。例えば、図６に示すように、第１センサ５１と同様の構成の第２センサ５２を３箇所に配置することによって、基板Ｐを回転させずに、基板Ｐの外径（直径）を求めることができる。第２センサ５２は、第１センサ５１と同様に、基板Ｐの感光膜を感光させない波長の光を射出する光源５６と、光源５６から射出された光を平行な光束にする光学系５９と、光学系５９と対向するように配置される光電検出器５７とを備えている。光電検出器５７は、光電検出器５５と同様に、ラインセンサを用いることができる。

第２センサ５２を用いて基板Ｐの外径（直径）を計測する際、制御装置４は、位置センサ５８でステージ４６の位置情報を検出しながら、ステージ４６をＸＹ方向に移動し、３つの第２センサ５２のそれぞれが基板Ｐのエッジの位置を検出可能な位置でステージ４６を停止する。すなわち、３つの第２センサ５２のそれぞれの、光学系５９と光電検出器５７との間に基板Ｐのエッジが配置されるように、基板Ｐを位置決めする。制御装置４は、光電検出器５７の検出信号に基づいて、基板Ｐのエッジの３箇所の位置情報（座標）を求め、その３箇所の位置情報と円の外心の定義とに基づいて、基板Ｐの中心点とともに、基板Ｐの外径（直径）を求めることができる。

また、基板Ｐの外径を計測するための計測装置９として、例えば基板Ｐの画像（光学像）を取得可能な撮像装置（カメラ）を用いてもよい。制御装置４は、その撮像装置で取得された画像に基づいて、基板Ｐの外径を求めることができる。

なお、第１センサ５１、あるいは第２センサ５２で基板Ｐのエッジ位置が検出可能ならば、ステージ４６は可動でなくてもよい。

図１及び図２に示すように、計測装置９は、搬送システム６の搬送路の配置されている。本実施形態において、計測装置９は、供給システム７の供給路（搬送路）に配置されている。

供給システム７は、外部装置ＣＤから供給された露光前の基板Ｐを基板ステージ２に供給可能である。供給システム７は、搬入テーブル１５、搬送機構１７、計測装置９の第１テーブル２１、供給アーム１８、及び昇降部材３５を含む。

搬入テーブル１５、搬送機構１７、第１テーブル２１、及び供給アーム１８は、外部装置ＣＤから供給された基板Ｐを、昇降部材３５に供給可能である。昇降部材３５は、搬入テーブル１５、搬送機構１７、第１テーブル２１、及び供給アーム１８を介して外部装置ＣＤから供給された基板Ｐを、第１保持部２３に供給可能である。計測装置９は、第１保持部２３に供給される前に、基板Ｐの外径を計測する。

回収システム８は、基板ステージ２から露光後の基板Ｐを回収して外部装置ＣＤに搬送可能である。回収システム８は、昇降部材３５、回収アーム１９、第２テーブル２２、搬送機構１７、及び搬出テーブル２０を含む。

昇降部材３５は、第１保持部２３に保持されている基板Ｐを、第１保持部２３から離して、回収アーム１９に渡すことができる。回収アーム１９、第２テーブル２２、搬送機構１７、及び搬出テーブル２０は、第１保持部２３から渡された基板Ｐを回収して、外部装置ＣＤに搬送可能である。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸの動作の一例について、図７のフローチャート、及び図８、図９の模式図を参照して説明する。

露光前の基板Ｐが、外部装置ＣＤより露光装置ＥＸに搬入される（ステップＳ１）。露光装置ＥＸに搬入された基板Ｐは、搬入テーブル１５に支持される。制御装置４は、搬送機構１７を用いて、搬入テーブル１５の基板Ｐを、計測装置９の第１テーブル２１に搬送する（ステップＳ２）。

制御装置４は、計測装置９を用いて、基板Ｐの外径（直径）を計測する（ステップＳ３）。

制御装置４は、計測された基板Ｐの外径と、プレート部材Ｔの開口２５の内径とを比較する。本実施形態において、開口２５の内径は、所定の計測装置により予め計測されており、その開口２５の内径に関する情報は、記憶装置５に予め記憶されている。制御装置４は、計測装置９で計測した基板Ｐの外径と、記憶装置５に保持されている開口２５の内径とを比較する。

本実施形態において、内径と外径との比較は、内径と外径との差の導出を含む。制御装置４は、内径と外径との差を導出する（ステップＳ４）。

制御装置４は、比較の結果に基づいて、第１保持部２３に基板Ｐを供給するか否かを判断する。本実施形態においては、制御装置４は、導出した内径と外径との差が、予め定められている許容範囲内か否かを判断する（ステップＳ５）。そして、制御装置４は、その判断した結果に基づいて、その計測装置９で外径を計測した基板Ｐを第１保持部２３に供給するか否かを判断する。

許容範囲は、第１保持部２３に基板Ｐを良好に搬送できて保持できるかどうかに基づいて予め定められている。また、許容範囲は、第１保持部２３に基板Ｐを保持した状態でその基板Ｐを良好に露光できるかどうかに基づいて予め定められている。

本実施形態においては、許容範囲は、基板Ｐとプレート部材Ｔとが接触しないように定められている。例えば、内径より大きい外径の基板Ｐを第１保持部２３に供給すると、基板Ｐとプレート部材Ｔとが接触してしまうという問題が発生する。

また、基板Ｐの外径と開口２５の内径との差が大きい場合、すなわち、ギャップＧが大きい場合、液体ＬＱがギャップＧに浸入してしまう可能性が高くなる。例えばギャップＧに浸入した液体ＬＱが、基板Ｐの裏面に付着したり、第１保持部２３に付着したりすると、その液体ＬＱの気化熱により、基板Ｐ、あるいは基板ステージ２が熱変形してしまう等、問題が発生する可能性がある。

本実施形態においては、ギャップＧに液体ＬＱが浸入しないように、そのギャップＧの最適な範囲（許容範囲）が予め定められている。その最適な範囲は、例えば実験によって予め求めることができる。また、基板Ｐの表面における液体ＬＱの接触角、プレート部材Ｔの表面における液体ＬＱの接触角、液体ＬＱの表面張力等に応じて、ギャップＧの最適な範囲を定めることができる。

このように、許容範囲は、第１保持部２３に基板Ｐを保持(搬送）するときに、基板Ｐが基板ステージ２（プレート部材Ｔ）と接触せず、且つ、ギャップＧが最適な範囲となるように予め定められており、記憶装置５に記憶されている。

ステップＳ５において、開口２５の内径と基板Ｐの外径との差が許容範囲内であると判断したとき、制御装置４は、第１保持部２３に基板Ｐを供給することを決定する。制御装置４は、供給システム７を制御して、第１テーブル２１に支持されている基板Ｐを、供給アーム１８及び昇降部材３５を介して、第１保持部２３に供給する(ステップＳ６）。

図８は、第１保持部２３に基板Ｐを供給することが決定されたときの動作の一例を示す模式図である。図８（Ａ）に示すように、制御装置４は、基板ステージ２を基板交換位置(ローディングポジション）に移動して、第１保持部２３に対して昇降部材３５を上昇させ、供給アーム１８を用いて、基板Ｐを昇降部材３５に渡す。昇降部材３５は、基板Ｐを支持する。そして、図８（Ｂ）に示すように、制御装置４は、供給アーム１８を基板ステージ２から退避させた後、基板Ｐを支持した昇降部材３５を下降させる。これにより、基板Ｐが第１保持部２３に供給され、保持される。

制御装置４は、第１保持部２３に保持された基板Ｐの露光を開始する（ステップＳ７）。露光後の基板Ｐは、回収システム８によって回収される。制御装置４は、昇降部材３５を上昇させて、露光後の基板Ｐと第１保持部２３とを離し、その露光後の基板Ｐを回収アーム１９を用いて昇降部材３５より回収する。回収アーム１９に回収された露光後の基板Ｐは、第２テーブル２２に支持された後、搬送機構１７により、搬出テーブル２０に搬送される。搬出テーブル２０に支持された基板Ｐは、露光装置ＥＸより外部装置ＣＤに搬送される。外部装置ＣＤに搬送された露光後の基板Ｐは、例えば現像処理等、所定のプロセス処理が施される。

ステップＳ５において、開口２５の内径と基板Ｐの外径との差が許容範囲外であると判断したとき、制御装置４は、第１保持部２３に基板Ｐを供給しないことを決定する。

本実施形態においては、制御装置４は、供給システム７を制御して、第１テーブル２１に支持されている基板Ｐを、供給アーム１８を介して、昇降部材３５に供給する(ステップＳ８）。

本実施形態においては、制御装置４は、昇降部材３５から第１保持部２３へ基板Ｐを供給せずに、昇降部材３５から回収アーム１９へ基板Ｐを渡す（ステップＳ９）。

図９は、第１保持部２３に基板Ｐを供給しないことが決定されたときの動作の一例を示す模式図である。図９（Ａ）に示すように、制御装置４は、基板ステージ２を基板交換位置(ローディングポジション）に移動して、第１保持部２３に対して昇降部材３５を上昇させ、供給アーム１８を用いて、基板Ｐを昇降部材３５に渡す。昇降部材３５は、基板Ｐを支持する。そして、図９（Ｂ）に示すように、制御装置４は、供給アーム１８を基板ステージ２から退避させた後、基板Ｐを支持した昇降部材３５を下降させずに、回収アーム１９を用いて、その昇降部材３５に支持されている基板Ｐを回収する。これにより、例えば基板Ｐの外径が開口２５の内径より大きくても、基板Ｐとプレート部材Ｔとの接触を抑制することができる。

回収アーム１９に回収された未露光の基板Ｐは、第２テーブル２２に支持された後、搬送機構１７により、搬出テーブル２０に搬送される。搬出テーブル２０に支持された基板Ｐは、露光装置ＥＸより外部装置ＣＤに搬送される。なお、回収アーム１９に回収された未露光の基板Ｐは、外部装置ＣＤとは別の装置に搬送されてもよい。また、未露光の基板Ｐを外部装置ＣＤに搬送する場合、露光装置ＥＸは、外部装置ＣＤに、未露光の基板Ｐが搬送されることを通知することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１保持部２３に供給される前に、基板Ｐの外径を計測し、その計測された基板Ｐの外径と開口２５の内径とを比較するようにしたので、その比較の結果に応じて、供給システム７を制御して、開口２５の内径に応じた最適な外径を有する基板Ｐを第１保持部２３に搬送することができる。したがって、露光不良の発生を抑制し、不良デバイスの発生を抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１０は、第２実施形態に係る露光装置ＥＸの動作を説明するための模式図である。露光装置ＥＸは、複数の基板Ｐを順次基板ステージ２にロードして、それら基板Ｐを順次露光する。図１０に示す例では、露光装置ＥＸ内に、複数の基板Ｐが存在する。具体的には、第１〜第５基板Ｐ１〜Ｐ５が存在する。図１０において、第１基板Ｐ１は、露光後の基板であり、回収システム８によって第１保持部２３より回収され、搬出テーブル２０に支持されている。第２基板Ｐ２は、露光後の基板であり、回収システム８によって第１保持部２３より回収され、第２テーブル２２に支持されている。第３基板Ｐ３は、露光後（または露光中）の基板であり、第１保持部２３に保持されている。第４基板Ｐ４は、露光前の基板であり、第１テーブル２１に保持されて、計測装置９で外径の計測が実行されている。第５基板Ｐ５は、露光前の基板であり、搬入テーブル１５に支持されている。

以下、計測装置９で計測された第４基板Ｐ４の外径と開口２５の内径との差が許容範囲外である場合の露光装置ＥＸの動作の一例について説明する。

第４基板Ｐ４の外径と開口２５の内径との差が許容範囲外であり、第４基板Ｐ４を第１保持部２３に供給しないことを決定したとき、制御装置４は、第１テーブル２１から昇降部材３５への第４基板Ｐ４の供給せずに、その第４基板Ｐ４を、第１テーブル２１から回収システム８へ渡す。

本実施形態において、制御装置４は、回収システム８に存在する第１、第２、第３基板Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が外部装置ＣＤへ排出された後、第１テーブル２１から回収システム８へ第４基板Ｐ４を渡す。

すなわち、制御装置４は、第１〜第３基板Ｐ１〜Ｐ３の全てが外部装置ＣＤに排出されるまで、第４基板Ｐ４を第１テーブル２１（計測装置９）に待機させる。第４基板Ｐ４が第１テーブル２１に待機されている間、第１、第２、第３基板Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が、回収システム８により、外部装置ＣＤに順次搬送される。

第３基板Ｐ３が外部装置ＣＤへ搬出された後、制御装置４は、搬送機構１７を用いて、第１テーブル２１から第４基板Ｐ４を搬出し、搬出テーブル２０に搬送する。搬出テーブル２０に支持された第４基板Ｐ４は、外部装置ＣＤに搬出される。未露光の第４基板Ｐ４を外部装置ＣＤに搬送する場合、露光装置ＥＸは、外部装置ＣＤに、未露光の第４基板Ｐ４が搬送されることを通知することができる。

なお、第１〜第３基板Ｐ１〜Ｐ３の全てが外部装置ＣＤに排出されるのを待たずに、第１、第２基板Ｐ１、Ｐ２が外部装置ＣＤに排出され、第３基板Ｐ３が搬出テーブル２０に支持された後、外部装置ＣＤに搬出される前に、制御装置４は、搬送機構１７を用いて、第１テーブル２１から第４基板Ｐ４を搬出することもできる。そして、第３基板Ｐ３が外部装置ＣＤに搬出された後（第３基板Ｐ３が搬出テーブル２０から退いた後）、制御装置４は、搬送機構１７に支持されている第４基板Ｐ４を、搬出テーブル２０に搬送する。その後、搬出テーブル２０上の第４基板Ｐ４は、外部装置ＣＤに排出される。なお、搬送機構１７によって回収された未露光の基板Ｐ４は、外部装置ＣＤとは別の装置に搬送されてもよい。また、未露光の基板Ｐを外部装置ＣＤに搬送する場合、露光装置ＥＸは、外部装置ＣＤに、未露光の基板Ｐが搬送されることを通知することができる。

上述の実施形態の液体ＬＱは純水であるが、純水以外の液体であってもよい。液体ＬＱとしては、露光光ＥＬに対して透過性であり、露光光ＥＬに対して高い屈折率を有し、投影光学系ＰＬあるいは基板Ｐの表面を形成する感光材（フォトレジスト）などの膜に対して安定なものが好ましい。

なお、本実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、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ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐ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）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、例えば米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

また、露光装置ＥＸとして、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、及び米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐ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）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、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。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。

上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。

上述の実施形態の露光装置は、本願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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１１に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクからの露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

第１実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る露光装置を模式的に示す平面図である。 露光光の照射位置に配置された基板ステージを示す断面図である。 基板ステージを上方から見た平面図である。 第１実施形態に係る計測装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る計測装置を模式的に示す平面図である。 第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。 第１実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。 第２実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。 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である。

符号の説明

２…基板ステージ、４…制御装置、７…供給システム、８…回収システム、９…計測装置、１５…搬入テーブル、１６…搬送アーム、１７…搬送機構、１８…供給アーム、１９…回収アーム、２０…搬出テーブル、２１…第１テーブル、２２…第２テーブル、２３…第１保持部、２４…第２保持部、２５…開口、３５…昇降部材、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｐ…基板、Ｔ…プレート部材

Claims (19)

1. 露光光で基板を露光する露光装置であって、
   開口、及び前記開口の内側で前記基板を保持可能な第１保持部を有する保持装置と、
   前記第１保持部に供給される前に、前記基板の外径を計測する計測装置と、
   前記計測された前記基板の外径と前記開口の内径とを比較する制御装置と、を備える露光装置。
2. 前記制御装置は、前記比較の結果に基づいて、前記第１保持部に前記基板を供給するか否かを判断する請求項１記載の露光装置。
3. 前記比較は、前記内径と前記外径との差の導出を含み、
   前記制御装置は、前記差が許容範囲外のとき、前記第１保持部に前記基板を供給しないことを決定する請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記基板を前記保持装置に供給可能な供給システムを備え、
   前記制御装置は、前記比較の結果に基づいて、前記供給システムを制御する請求項３記載の露光装置。
5. 前記供給システムは、前記基板を前記第１保持部に供給可能な第１供給装置と、前記第１供給装置に前記基板を供給可能な第２供給装置とを含む請求項４記載の露光装置。
6. 前記供給しないことを決定したとき、前記制御装置は、前記第２供給装置から前記第１供給装置への前記基板の供給を停止する請求項５記載の露光装置。
7. 前記保持装置から基板を回収可能な回収システムを備え、
   前記供給しないことを決定したとき、前記制御装置は、前記第２供給装置から前記回収システムへ前記基板を渡す請求項６記載の露光装置。
8. 前記制御装置は、前記回収システムに存在する基板が排出された後、前記第２供給装置から前記回収システムへ前記基板を渡す請求項７記載の露光装置。
9. 前記供給しないことを決定したとき、前記制御装置は、前記第１供給装置から前記第１保持部への前記基板の供給を停止する請求項５〜８のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記保持装置から基板を回収可能な回収システムを備え、
    前記供給しないことを決定したとき、前記制御装置は、前記第１供給装置から前記回収システムへ前記基板を渡す請求項９記載の露光装置。
11. 前記第１供給装置は、前記基板を支持した状態で、前記第１保持部に対して昇降可能なリフト部材を含む請求項５〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記計測装置の少なくとも一部は、前記第２供給装置の供給路に配置される請求項５〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
13. 前記計測装置は、前記基板の外径を光学的に計測する請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
14. 前記制御装置は、前記内径情報を予め有する請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
15. 前記第１保持部の周囲に配置され、プレート部材を保持する第２保持部を備え、
    前記プレート部材を前記第２保持部で保持することによって、前記第１保持部の周囲に前記開口が設けられる請求項１〜１４のいずれか一項記載の露光装置。
16. 液体を介して前記基板を露光する請求項１〜１５のいずれか一項記載の露光装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
18. 基板搬送方法であって、
    開口の内側に基板を保持可能な第１保持部を所定位置に移動することと、
    前記第１保持部に基板が供給される前に、前記基板の外径を計測することと、
    前記計測された前記基板の外径と前記開口の内径とを比較することと、
    前記比較の結果に基づいて、前記第１保持部に前記基板を供給するか否かを判断することと、を含み、
    前記第１保持部は、露光光の照射位置に移動可能である基板搬送方法。
19. 請求項１８記載の基板搬送方法を用いて、前記第１保持部に基板を供給するか否かを判断することと、
    前記判断の結果に基づいて、前記第１保持部に前記基板を供給することと、
    前記第１保持部に保持された前記基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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