JP2015023233A - マーク検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の裏面にマークが設けられている場合に、そのマークに基づいてその基板の位置情報を検出する。
【解決手段】ウエハWの裏面に形成されたマーク46を検出するマーク検出装置8であって、ウエハWを一時的に保持するウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61と、搬送アーム61の表面に設けられた参照マーク48と、搬送アーム61にウエハWが保持されている状態で、ウエハWのマーク46と搬送アーム61の参照マーク48との中心の位置ずれ量及び角度のずれ量を検出する撮像装置52A,52Bと、を備える。
【選択図】図5
【解決手段】ウエハWの裏面に形成されたマーク46を検出するマーク検出装置8であって、ウエハWを一時的に保持するウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61と、搬送アーム61の表面に設けられた参照マーク48と、搬送アーム61にウエハWが保持されている状態で、ウエハWのマーク46と搬送アーム61の参照マーク48との中心の位置ずれ量及び角度のずれ量を検出する撮像装置52A,52Bと、を備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、基板に設けられたマークを検出するマーク検出技術、そのマーク検出技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
半導体素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を生産するためのフォトリソグラフィ工程で使用される、いわゆるステッパー又はスキャニングステッパーなどの露光装置による露光対象の基板として、円板状の半導体ウエハ(以下、単にウエハという。)がある。このウエハの直径のSEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)規格(SEMI standards)は、電子デバイスを製造する際のスループット(生産性)を高めるために、数年ごとに125mm、150mm、200mm、300mmとほぼ1.25〜1.5倍の割合で大きくなってきている。
従来のウエハのエッジ部には、外形基準で回転角(例えばウエハの結晶軸の方位)を検出するための切り欠き部としてのノッチ又はオリエンテーションフラットが形成されていた。そして、ウエハを露光装置にロードする際には、予めプリアライメント系によってウエハの切り欠き部等を検出しておき、この結果に基づいてウエハの回転角等の大まかな調整を行っていた(例えば、特許文献1参照)。
最近、電子デバイスを製造する際のスループットをより高めるために、SEMI規格では、直径450mmのウエハの規格化が行われている。このように大型化したウエハでは、回転角を検出するための切り欠き部をエッジ部に設けると、ウエハに歪み等が生じる恐れがある。そこで、大型化したウエハでは、回転角を検出するために、裏面に例えば小さい凹部よりなるマークを設けることが検討されている。
ウエハは、裏面が支持された状態で露光装置に搬送されており、従来のプリアライメント系は、ウエハの表面(デバイスパターンが形成される面)側からウエハの切り欠き部を検出していたため、従来の技術ではウエハの裏面に設けられたマークの検出を行うことは困難である。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、基板の裏面にマークが設けられている場合に、そのマークに基づいて基板の位置又は回転角(方位)を検出できるようにすることを目的とする。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、基板の裏面にマークが設けられている場合に、そのマークに基づいて基板の位置又は回転角(方位)を検出できるようにすることを目的とする。
第1の態様によれば、基板に形成されたマークを検出するマーク検出装置であって、表面にデバイス用パターンが形成されるとともに裏面に第1マークが形成された基板を一時的に保持する基板保持部と、その基板保持部に設けられた第2マークと、その基板保持部にその基板が保持されている状態で、その第1マークとその第2マークとの位置関係を検出する第1検出部と、を備えるマーク検出装置が提供される。
第2の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の態様のマーク検出装置と、その基板を保持して移動するステージと、そのマーク検出装置によって検出されるその基板の裏面に形成されたその第1マークとその基板保持部に設けられたその第2マークとの位置関係に基づいて、その基板のそのパターンに対する位置及び回転角の少なくとも一方を補正する制御部と、を備える露光装置が提供される。
第3の態様によれば、基板に形成されたマークを検出するマーク検出方法であって、表面にデバイス用パターンが形成されるとともに裏面に第1マークが形成された基板を基板保持部で一時的に保持することと、その基板保持部にその基板が保持されている状態で、その第1マークとその基板保持部に設けられた第2マークとの位置関係を検出することと、を含むマーク検出方法が提供される。
第4の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して基板を露光する露光方法において、本発明の態様のマーク検出方法を用いてその基板の裏面に形成されたその第1マークとその基板保持部に設けられたその第2マークとの位置関係を検出することと、その基板をステージに載置することと、そのマーク検出方法によって検出された位置関係に基づいて、その基板のそのパターンに対する位置及び回転角の少なくとも一方を補正することと、を含む露光方法が提供される。
第5の態様によれば、本発明の態様の露光装置又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の態様によれば、基板の裏面に形成された第1マークと基板保持部に設けられた第2マークとの位置関係を検出しているため、その位置関係及びその第2マークの位置に基づいてその基板の位置又は回転角(方位)を検出できる。従って、基板側の第1マークに基づいて基板の位置又は回転角を検出できる。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態につき図1〜図7を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るマーク検出装置を備えた露光装置EXの概略構成を示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置EXは、投影光学系PL(投影ユニットPU)を備えている。以下、投影光学系PLの光軸AXと平行にZ軸を取り、これに直交する面内でレチクルRとウエハ(半導体ウエハ)Wとが相対走査される方向にY軸を、Z軸及びY軸に直交する方向にX軸を取って説明する。また、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な軸の回りの回転方向をθx、θy、及びθz方向とも呼ぶ。本実施形態では、Z軸に直交する平面(XY平面)はほぼ水平面に平行である。
本発明の第1の実施形態につき図1〜図7を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るマーク検出装置を備えた露光装置EXの概略構成を示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置EXは、投影光学系PL(投影ユニットPU)を備えている。以下、投影光学系PLの光軸AXと平行にZ軸を取り、これに直交する面内でレチクルRとウエハ(半導体ウエハ)Wとが相対走査される方向にY軸を、Z軸及びY軸に直交する方向にX軸を取って説明する。また、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な軸の回りの回転方向をθx、θy、及びθz方向とも呼ぶ。本実施形態では、Z軸に直交する平面(XY平面)はほぼ水平面に平行である。
露光装置EXは、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示される照明系ILSと、照明系ILSからの露光用の照明光(露光光)IL(例えば波長193nmのArFエキシマレーザ光、又は固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波など)により照明されるレチクルR(マスク)を保持して移動するレチクルステージRSTとを備えている。さらに、露光装置EXは、レチクルRから射出された照明光ILでウエハW(基板)を露光する投影光学系PLを含む投影ユニットPUと、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、ウエハWのマークの位置情報(角度情報を含む、以下同様)を含むウエハWの位置情報を検出するマーク検出装置8と、装置全体の動作を制御するコンピュータよりなる主制御装置20(図3参照)等とを備えている。また、レチクルステージRST及びウエハステージWSTの位置は、上記のX軸、Y軸、及びZ軸よりなる座標系(X,Y,Z)で規定されるため、この座標系(X,Y,Z)をステージ座標系とも称する。
レチクルRはレチクルステージRSTの上面に真空吸着等により保持され、レチクルRのパターン面(下面)には、回路パターンなどが形成されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含む図3のレチクルステージ駆動系25によって、不図示のレチクルベース上のXY平面内で微少駆動可能であると共に、走査方向(Y方向)に指定された走査速度で駆動可能である。
レチクルステージRSTの移動面内の位置情報(X方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角を含む)は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計24によって、移動鏡22(又は鏡面加工されたステージ端面)を介して例えば0.5〜0.1nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計24の計測値は、図3の主制御装置20に送られる。主制御装置20は、その計測値に基づいてレチクルステージ駆動系25を制御することで、レチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。
図1において、レチクルステージRSTの下方に配置された投影ユニットPUは、鏡筒40と、鏡筒40内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系PLとを含む。不図示のフレーム機構に対して複数の防振装置(不図示)を介して平板状のフレーム(以下、計測フレームという)16が支持されており、投影ユニットPUは、計測フレーム16に形成された開口内にフランジ部FLを介して設置されている。投影光学系PLは、例えば両側(又はウエハ側に片側)テレセントリックで所定の投影倍率β(例えば1/4倍、1/5倍などの縮小倍率)を有する。
照明系ILSからの照明光ILによってレチクルRの照明領域IARが照明されると、レチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介して照明領域IAR内の回路パターンの像が、ウエハWの一つのショット領域の露光領域IA(照明領域IARと光学的に共役な領域)に形成される。ウエハWは、一例としてシリコン等の半導体よりなる直径が450mmの大型の円板状の基材SUにフォトレジストPR(感光材料)を数10〜200nm程度の厚さで塗布したものである(図4(C)参照)。すなわち、一例としてウエハWは450mmウエハである。直径450mmの基材の厚さは、現在では例えば900〜1100μm程度(例えば925μm程度)と想定されている。
ウエハWが450mmウエハである場合、図4(A)に示すように、現状では、ウエハWの円形のエッジ部に切り欠き部を設けない形態も検討されている。すなわち、図4(A)に示すウエハWでは、上記したエッジ部にノッチやオリエンテーションフラットなどの切り欠き部は設けられていない。この場合、ウエハWの表面Wa(基材SUのフォトレジストPRが塗布された面)は、縦横に規則的に多数のショット領域SAに区画され、各ショット領域SAにそれぞれデバイスパターンDPが形成される。ショット領域SAが例えば幅26mm程度で長さ33mm程度の大きさであれば、ウエハWの表面Waには例えば180個程度のショット領域SAが形成される。なお、ウエハWの1回目の露光に際しては、ウエハWの表面Waはショット領域SAには区画されていない。
また、ウエハWの表面Waに対向する面、又はウエハWの基材SUのフォトレジストPRが塗布されていない面をウエハWの裏面Wbと称する。図4(B)は、ウエハWの裏面Wbの一部を示し、図4(C)は図4(B)の断面図である。図4(B)、図4(C)に示すように、ウエハWが450mmウエハである場合、SEMI規格では、ウエハWの裏面Wbのエッジ部Wfから例えば1mmから数mm程度までの周縁領域47内に、ウエハWの半径方向に沿って一列の複数の小さい凹部46aよりなるマーク46を形成することが提案されている。一例として、凹部46aは直径が100μm程度の円形である。図4(C)では、凹部46aは円柱状であるが、凹部46aは半球面状でもよい。一例として、複数の凹部46aの中心を通る直線に沿った方向をマーク46の方向とみなす。このとき、マーク46の方向は、ウエハWの基材SUの一つの結晶軸の方向に対して所定の角度に、例えば平行に設定してもよい。また、マーク46の方向とウエハWの表面のショット領域SAの長手方向(又は短手方向)とが平行になるように、ショット領域SAを形成してもよい。
一例として、マーク46は、微小なドリルによる切削、又は加工用レーザ光の照射によって形成できる。さらに、マーク46は、ウエハWの裏面Wbに対する部分的なフォトレジストの塗布、マーク用パターンの露光、現像、エッチング、及びレジスト剥離を含むリソグラフィ工程で形成することも可能である。なお、マーク46において、複数の凹部46aを半径方向に複数列形成してもよい。さらに、マーク46は、複数の凹部46aをウエハWのエッジ部に平行な円周方向に一列に又は複数列に形成したものでもよい。また、マーク46の代わりに、図4(D)に示すように、複数の凹部をウエハWの半径方向に並べた複数列(一列でもよい)の部分マーク46A1,46A2と、複数の凹部をウエハWの円周方向に並べた一列(又は複数列)のマーク部46A3とを含むマーク46Aを使用してもよい。さらに、マーク46の代わりに、図4(E)に示すように、ウエハWの半径方向(又は円周方向)に沿って並べた1本又は複数本の細長い凹部よりなるマーク46Bを使用してもよい。
図1の露光装置EXにおいて、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系PLを構成する最も像面側(ウエハW側)の光学素子である先端レンズ91を保持する鏡筒40の下端部の周囲を取り囲むように、局所液浸装置38の一部を構成するノズルユニット32が設けられている。ノズルユニット32は、露光用の液体Lq(例えば純水)を供給するための供給管31A及び回収管31Bを介して、液体供給装置34及び液体回収装置36(図3参照)に接続されている。なお、液浸タイプの露光装置としない場合には、上記の局所液浸装置38は設けなくともよい。
また、露光装置EXは、レチクルRのアライメントを行うためにレチクルRのアライメントマーク(レチクルマーク)の投影光学系PLによる像の位置を計測する空間像計測系(不図示)と、ウエハWのアライメントを行うために使用される例えば画像処理方式(FIA系)のアライメント系ALと、照射系90a及び受光系90bよりなりウエハWの表面の複数箇所のZ位置を計測する斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ(以下、多点AF系という)90(図3参照)と、ウエハステージWSTの位置情報を計測するためのエンコーダ6(図3参照)と、を備えている。空間像計測系は例えばウエハステージWST内に設けられている。アライメント系ALは、ウエハWの2層目以降のレイヤに露光する際に、ウエハWの表面Waの各ショット領域SAに付設されたアライメントマーク(ウエハマーク)のうちから選択された所定のウエハマークの位置を検出するために使用される。
アライメント系ALは、図2に示すように、一例として投影光学系PLに対して−Y方向に離れて配置されたウエハWの直径程度の長さの領域に、X方向(非走査方向)にほぼ等間隔で配列された5眼のアライメント系ALc,ALb,ALa,ALd,ALeから構成され、5眼のアライメント系ALa〜ALeで同時にウエハWの異なる位置のウエハマークを検出できるように構成されている。また、アライメント系ALa〜ALeに対して−Y方向に離れた位置で、かつある程度−X方向及び+X方向にシフトした位置に、それぞれウエハWをロードするときのウエハステージWSTの中心位置であるローディング位置LP、及びウエハWをアンロードするときのウエハステージWSTの中心位置であるアンローディング位置UPが設定されている。
図2において、多点AF系90の照射系90a及び受光系90bは、一例としてアライメント系ALa〜ALeと投影光学系PLとの間の領域に沿って配置されている。この構成によって、ローディング位置LPでウエハWをウエハステージWSTにロードした後、ウエハステージWSTを駆動して、ウエハWをから投影光学系PLの下方の露光開始位置までほぼY方向に移動することによって、多点AF系90によるウエハ表面のZ位置の分布の計測、及びアライメント系ALa〜ALeによるウエハ表面の複数のウエハマークの位置計測を効率的に行うことができる。多点AF系90及びアライメント系ALの計測結果は主制御装置20に供給される。
また、ローディング位置LPの近くに、コータ・デベロッパ(不図示)側から露光装置EXにウエハWを搬入するウエハ搬送ロボットWLDが設置されている。ウエハ搬送ロボットWLDは、一例として、図1に示すように、床面に設置された本体部64と、本体部64に対して順次回転可能に設けられた第1及び第2の中間アーム63,62と、第2の中間アーム62の先端部に回転可能に設けられるとともに、ウエハWを真空吸着で保持して搬送するフォーク形の先端部を有する搬送アーム61(図5(A)参照)と、を備えた多関節型の搬送装置である。なお、アンローディング位置UPの近くには、搬出(アンロード)されたウエハWをコータ・デベロッパ側に搬出する別のウエハ搬送ロボット(不図示)が配置されている。
図5(A)において、ウエハ搬送ロボットWLDの本体部64の−Y方向側の床面上に、Z方向に昇降可能で、かつウエハWを真空吸着した状態で例えば±180度の範囲内で回転可能なテーブル(以下、ターンテーブルという。)65が配置されている。コータ・デベロッパ(不図示)から搬送されて来るフォトレジストが塗布されたウエハWが、ターンテーブル65上に載置される。ウエハ搬送ロボットWLD及びターンテーブル65の動作は搬送制御系50(図3参照)によって制御される。
また、ターンテーブル65に+Y方向(本体部64側)に近接して、上方(+Z方向)の被検マークを検出するための第1のマーク検出用の撮像装置52Aが配置されている。さらに、撮像装置52Aに対向するように、かつわずかに+Y方向に位置ずれして、下方(−Z方向)の被検マークを落射照明で検出するための第2のマーク検出用の撮像装置52Bが配置されている。
撮像装置52A,52B(第1及び第2の第1検出部)は、それぞれフォトレジストに対する感度の低い波長域(例えば可視域)の検出光を+Z方向及び−Z方向に照射し、被検マークからの反射光を受光して結像光学系によって被検マーク(及び必要に応じて被検マークが形成された物体のエッジ部等)の像を形成し、この像を2次元の撮像素子で撮像する。その結像光学系の既知の倍率は図3の演算部55に接続された記憶部56に記憶されている。撮像装置52A,52Bはそれぞれ床面のフレーム(不図示)及びターンテーブル65の上方に配置されたフレーム(不図示)に取り付けられている。撮像装置52A,52Bの撮像信号は演算部55に供給され、演算部55はその撮像信号を処理して被検マーク及び/又は物体のエッジ部の位置情報(位置及び/又は回転角)を求める。
一例として、図5(A)において、コータ・デベロッパ(不図示)から別のウエハ搬送ロボット(不図示)によって搬送されて来たウエハWが、ターンテーブル65上の位置B1に載置されると、ターンテーブル65は、ウエハWの裏面のマーク46が撮像装置52Aの視野内に入るまで回転される(図5(B)参照)。その後、ウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61をウエハWの下方に移動し、ターンテーブル65を降下させることで、図5(B)に示すように、ターンテーブル65から搬送アーム61にウエハWが受け渡される。
図5(B)において、搬送アーム61のウエハWの裏面のマーク46に対向する部分に観察用の開口61cが形成されている。また、搬送アーム61の開口61cの近傍の表面に、搬送アーム61の位置情報を示す2次元の凹凸の参照マーク48が形成されている。搬送アーム61の2本のアーム部をY軸に平行にした状態で、図5(D)に示すように、一例として、参照マーク48は、Y軸に平行な直線状の凹部よりなるラインパターン48aと、X軸に平行な直線状の凹部よりなるラインパターン48bとから構成されている。参照マーク48は、例えば微小なドリルによる切削、加工用レーザ光の照射、又はリソグラフィ工程等で形成できる。なお、参照マーク48としては、Y方向に周期的に配列されたライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという。)及びX方向に周期的に配列されたL&Sパターンよりなるマーク、又は矩形の枠状のマーク等も使用できる。さらに、参照マーク48としては、例えばドットプリンター方式でインクを吹き付けて形成した明暗のマーク等も使用できる。
図5(B)において、ターンテーブル65から搬送アーム61にウエハWが受け渡された状態で、第1の撮像装置52Aが搬送アーム61の開口62cを通して、ウエハWの裏面のマーク46及びこのマークに最も近い位置のウエハWのエッジ部の像を撮像できると同時に(図5(C)参照)、第2の撮像装置52Bが搬送アーム61の表面の参照マーク48の像を撮像できるように(図5(D)参照)、撮像装置52A,52Bが配置されている。すなわち、撮像装置52Aの視野FVBは、図4(A)に示すように、ウエハWの裏面のマーク46を含む領域に設定される。また、一例として、ターンテーブル65上にX方向及びY方向の間隔が既知の第1及び第2の校正用マーク、及びこれらの校正用マークの中心を通る校正用の直線が形成されたガラス板(不図示)を吸着保持した状態で、その第1及び第2の校正用マーク及び校正用の直線の像がそれぞれ撮像装置52A及び52Bで撮像される。そして、得られた撮像信号に基づいて、演算部55においてその第1及び第2の校正用マークのX方向及びY方向の位置(撮像装置52A,52Bの各視野中心を基準とした位置)を求め、これらの結果の差分を上記の既知の間隔と比較することで、撮像装置52A,52Bの2つの視野中心のステージ座標系上でのX方向及びY方向のオフセットΔXoff及びΔYoffが求められている。このオフセットΔXoff及びΔYoffは記憶部56に記憶されている。また、一例として、撮像装置52A,52Bの視野内の方向は、それぞれその校正用の直線に沿った方向を基準に校正される。
また、演算部55は、撮像装置52Aの撮像信号を処理して、一例として、ウエハWの裏面のマーク46の中心(例えば複数の凹部46aの中心を結ぶ線分の中心)の位置及びマーク46の方向(例えば複数の凹部46aの中心を通る直線に沿った方向)と所定の基準となる方向(例えば撮像装置52Aの視野内で上記の校正用の直線に平行な方向)とのθz方向の角度(以下、マーク46の角度という。)を算出する。さらに、演算部55は、撮像装置52Bの撮像信号を処理して、搬送アーム61の参照マーク48の中心(例えばラインパターン48a,48bの交点)の位置、及び参照マーク48の方向(例えばラインパターン48aに平行な方向)の所定の基準となる方向(例えば撮像装置52Bの視野内で上記の校正用の直線に平行な方向)とのθz方向の角度(以下、参照マーク48の角度という。)を算出する。なお、以下では、撮像装置52A等の撮像信号を処理して、被検マーク又は被検部の位置及び/又は角度等の位置情報を算出することを、撮像装置52A等を介して被検マーク又は被検部の位置情報を検出するともいう。
その後、演算部55は、その算出結果(検出結果)、及び上記の記憶されているオフセットΔXoff,ΔYoffを用いて、参照マーク48の中心に対するマーク46の中心のステージ座標系上でのX方向、Y方向への位置ずれ量ΔXM,ΔYM、及び参照マーク48の角度に対するマーク46の角度のずれ量(又は回転角のずれ量)ΔθMを求める。これらの位置ずれ量ΔXM,ΔYM、及び角度のずれ量ΔθMは記憶部56に記憶される。
また、図5(A)に示すように、ウエハステージWSTがローディング位置LPに移動した状態で、ウエハステージWSTに載置されるウエハWのX方向、Y方向の位置を位置B2とする。この位置B2にあるウエハWの上方に、ウエハWのエッジ部に沿ってほぼ等角度間隔で、プリアライメント用の第1、第2、及び第3の撮像装置54A,54B,54Cが配置されている。一例として、撮像装置54A〜54Cは、図1の計測フレーム16から分岐したフレーム16a(図6参照)に固定されている。この際に、第1の撮像装置54A(第2検出部)は、ウエハWの−Y方向側(ウエハ搬送ロボットWLD側)のエッジ部、及びそのエッジ部の外側の領域(ウエハWを保持する状態で、搬送アーム61の参照マーク48が含まれる領域)が視野内に含まれるように位置決めされている。さらに、第2及び第3の撮像装置54B,54Cは、それぞれウエハWのエッジ部が対応する視野FVA1及びFVA2(図4(A)参照)内に含まれるように位置決めされている。この意味で、撮像装置54Aはマーク検出部、撮像装置54B,54Cはそれぞれウエハのエッジ検出部ということもできる。なお、図5(B)の撮像装置52AによってウエハWのエッジ部の位置をも検出する場合には、撮像装置54AではウエハWのエッジ部の位置を検出することなく、搬送アーム61の参照マーク48のみを検出してもよい。
撮像装置54A〜54Cは、それぞれフォトレジストに対する感度の低い波長域(例えば可視域)の検出光を−Z方向に照射し、被検マーク及び/又はウエハWのエッジ部を含む被検領域からの反射光を受光して結像光学系によって被検マーク及び/又はウエハWのエッジ部の像を形成し、この像を2次元の撮像素子で撮像する。このように撮像装置54A〜54Cは、落射照明方式である。これらの結像光学系の既知の倍率は記憶部56に記憶されている。撮像装置54A〜54Cの検出中心のステージ座標系上での位置は予め求められて、記憶部56に記憶されている。撮像装置54A〜54Cの撮像信号はそれぞれ図3の演算部55に供給され、演算部55はそれらの撮像信号を処理して被検マーク及び/又はエッジ部のステージ座標系上での位置情報(位置及び/又は回転角)を求める。
ウエハ搬送ロボットWLD、ターンテーブル65、搬送制御系50、ターンテーブル65に近接して配置された2つの撮像装置52A,52B、ローディング位置LPの上方に配置されたプリアライメント用の3つの撮像装置54A〜54C、演算部55、及び記憶部56を含んで、本実施形態のマーク検出装置8が構成されている。一例として、図5(A)に示すように、ウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61に保持されたウエハWをローディング位置LPの上方の位置B2に移動した状態で、プリアライメント用の撮像装置54Aを用いて搬送アーム61の参照マーク48の位置及び参照マーク48に近い位置にあるウエハWのエッジ部の位置を検出し、プリアライメント用の他の撮像装置54B,54Cを用いてウエハWの2箇所のエッジ部の位置を検出する。そして、演算部55では、一例として、撮像装置54A(又は撮像装置52A)及び撮像装置54B,54Cを用いて検出されるウエハWの3箇所のエッジ部の位置から、ステージ座標系におけるウエハWの中心のX方向及びY方向の位置を算出する。
さらに、演算部55では、一例として撮像装置54Aの撮像信号を処理して、搬送アーム61の参照マーク48の方向のY軸に対する角度(参照マーク48の角度)δθYを求め、この角度δY及び上記の記憶してある角度のずれ量ΔθM(参照マーク48の角度とウエハWの裏面のマーク46の角度とのずれ量)を用いて、ステージ座標系のY軸に対するマーク46の角度を算出する。この角度は、マーク46の角度を基準としたウエハWのステージ座標系に対する回転角とみなすことができる。これらの算出結果は、記憶部56に記憶されるとともに主制御装置20に供給される。主制御装置20は、演算部55から供給されるウエハWの中心位置及び回転角を用いて、例えばウエハWの大まかな位置及び回転角の補正であるプリアライメントを行うことができる。なお、搬送制御系50及び演算部55は、主制御装置20を構成するコンピュータのソフトウェア上の互いに異なる機能であってもよい。
図1において、ウエハステージWSTは、不図示の複数の例えば真空予圧型空気静圧軸受(エアパッド)を介して、ベース盤WBのXY面に平行な上面WBaに非接触で支持されている。ウエハステージWSTは、例えば平面モータ、又は直交する2組のリニアモータを含むステージ駆動系18(図3参照)によってX方向及びY方向に駆動可能である。ウエハステージWSTは、X方向、Y方向に駆動されるステージ本体30と、ステージ本体30上に搭載されたZステージ部としてのウエハテーブルWTBと、ステージ本体30内に設けられて、ステージ本体30に対するウエハテーブルWTBのZ位置、及びθx方向、θy方向のチルト角を相対的に微小駆動するZステージ駆動部とを備えている。ウエハテーブルWTBの中央の開口の内側には、ウエハWを真空吸着等によってほぼXY平面に平行な載置面上に保持するウエハホルダ44が設けられている。ウエハホルダ44には、ウエハ搬送ロボットWLDとの間でウエハWの受け渡しを行うための、ウエハWを真空吸着で保持した状態でZ方向に昇降可能な複数(例えば3本又は6本等)の棒状部材(以下、センターピンという。)(不図示)が配置されている。また、ウエハホルダ44の上面にウエハWを吸着保持する吸着機構(不図示)も設けられている。なお、図6には、例えば3本のセンターピンCP1〜CP3を備えた場合に、搬送アーム61からウエハWを受け取るために、センターピンCP1〜CP3を上昇させた状態が示されている。ウエハWをウエハホルダ44に載置した状態では、センターピンCP1〜CP3は、ウエハWの裏面側に退避する。
これらのセンターピン、これらのセンターピンをZ方向に駆動する駆動部(不図示)、及びその吸着機構を含んでウエハWの保持機構51(図3参照)が構成されている。保持機構51は搬送制御系50によって制御され、搬送制御系50は主制御装置20によって制御されている。
本実施形態では、ウエハステージWSTのウエハテーブルWTB及びウエハホルダ44を含む部分(Zステージ部)は、ステージ本体30に対してθz方向に指定された角度だけ回転可能に構成されている。主制御装置20がステージ駆動系18を介してそのZステージ部のθz方向の回転角を制御する。なお、Zステージ部のみを回転するのではなく、ステージ本体30及びZステージ部を全体としてθz方向に回転するようにしてもよい。
本実施形態では、ウエハステージWSTのウエハテーブルWTB及びウエハホルダ44を含む部分(Zステージ部)は、ステージ本体30に対してθz方向に指定された角度だけ回転可能に構成されている。主制御装置20がステージ駆動系18を介してそのZステージ部のθz方向の回転角を制御する。なお、Zステージ部のみを回転するのではなく、ステージ本体30及びZステージ部を全体としてθz方向に回転するようにしてもよい。
また、ウエハテーブルWTBの上面には、ウエハWの表面とほぼ同一面となる、液体Lqに対して撥液化処理された表面を有し、かつ外形(輪郭)が矩形でその中央部にウエハWの載置領域よりも一回り大きな円形の開口が形成された高平面度の平板状のプレート体28が設けられている。
なお、上述の局所液浸装置38を設けたいわゆる液浸型の露光装置の構成にあっては、プレート体28は、さらに図2に示されるように、その円形の開口28aを囲む、外形(輪郭)が矩形で、表面に撥液化処理が施されたプレート部(撥液板)28b、及びプレート部28bを囲む周辺部28eを有する。周辺部28eの上面に、プレート部28bをY方向に挟むようにX方向に細長い1対の2次元の回折格子12A,12Bが固定され、プレート部28bをX方向に挟むようにY方向に細長い1対の2次元の回折格子12C,12Dが固定されている。回折格子12A〜12Dは、それぞれX方向、Y方向を周期方向とする周期が1μm程度の2次元の格子パターンが形成された反射型の回折格子である。
なお、上述の局所液浸装置38を設けたいわゆる液浸型の露光装置の構成にあっては、プレート体28は、さらに図2に示されるように、その円形の開口28aを囲む、外形(輪郭)が矩形で、表面に撥液化処理が施されたプレート部(撥液板)28b、及びプレート部28bを囲む周辺部28eを有する。周辺部28eの上面に、プレート部28bをY方向に挟むようにX方向に細長い1対の2次元の回折格子12A,12Bが固定され、プレート部28bをX方向に挟むようにY方向に細長い1対の2次元の回折格子12C,12Dが固定されている。回折格子12A〜12Dは、それぞれX方向、Y方向を周期方向とする周期が1μm程度の2次元の格子パターンが形成された反射型の回折格子である。
図1において、計測フレーム16の底面に、投影光学系PLをX方向に挟むように、回折格子12C,12Dに計測用のレーザ光(計測光)を照射して、回折格子に対するX方向、Y方向、Z方向の3次元の相対位置を計測するための複数の3軸の検出ヘッド14が固定されている。さらに、計測フレーム16の底面に、投影光学系PLをY方向に挟むように、回折格子12A,12Bに計測用のレーザ光を照射して、回折格子に対する3次元の相対位置を計測するための複数の3軸の検出ヘッド14が固定されている(図2参照)。さらに、複数の検出ヘッド14にレーザ光(計測光及び参照光)を供給するための一つ又は複数のレーザ光源(不図示)も備えられている。
図2において、投影光学系PLを介してウエハWを露光している期間では、Y方向の一列A1内のいずれか2つの検出ヘッド14は、回折格子12A又は12Bに計測光を照射し、回折格子12A,12Bから発生する回折光と参照光との干渉光の検出信号を対応する計測演算部42(図3参照)に供給する。これと並列に、X方向の一行A2内のいずれか2つの検出ヘッド14は、回折格子12C又は12Dに計測光を照射し、回折格子12C,12Dから発生する回折光と参照光との干渉光の検出信号を対応する計測演算部42(図3参照)に供給する。これらの一列A1及び一行A2の検出ヘッド14用の計測演算部42では、ウエハステージWST(ウエハW)と計測フレーム16(投影光学系PL)とのX方向、Y方向、Z方向の相対位置(相対移動量)を例えば0.5〜0.1nmの分解能で求め、それぞれ求めた計測値を切り替え部92A及び92Bに供給する。計測値の切り替え部92A,92Bでは、回折格子12A〜12Dに対向している検出ヘッド14に対応する計測演算部42から供給される相対位置の情報を主制御装置20に供給する。
一列A1及び一行A2内の複数の検出ヘッド14、レーザ光源(不図示)、複数の計測演算部42、切り替え部92A,92B、及び回折格子12A〜12Dから3軸のエンコーダ6が構成されている。このようなエンコーダ及び上述の5眼のアライメント系の詳細な構成については、例えば米国特許出願公開第2008/094593号明細書に開示されている。主制御装置20は、エンコーダ6から供給される相対位置の情報に基づいて、計測フレーム16(投影光学系PL)に対するウエハステージWST(ウエハW)のX方向、Y方向、Z方向の位置、及びθz方向の回転角等の情報(ステージ座標系上での位置情報)を求め、この情報に基づいてステージ駆動系18を介してウエハステージWSTを駆動する。
なお、エンコーダ6と並列に、又はエンコーダ6の代わりに、ウエハステージWSTの3次元的な位置を計測するレーザ干渉計を設け、このレーザ干渉計の計測値を用いて、ウエハステージWSTを駆動してもよい。
そして、露光装置EXの露光時には、基本的な動作として先ずレチクルR及びウエハWのアライメントが行われる。その後、レチクルRへの照明光ILの照射を開始して、投影光学系PLを介してレチクルRのパターンの一部の像をウエハWの表面の一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率βを速度比としてY方向に同期して移動(同期走査)する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルRのパターン像が転写される。その後、ウエハステージWSTを介してウエハWをX方向、Y方向に移動する動作(ステップ移動)と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、例えば液浸法でかつステップ・アンド・スキャン方式でウエハWの全部のショット領域にレチクルRのパターン像が転写される。
そして、露光装置EXの露光時には、基本的な動作として先ずレチクルR及びウエハWのアライメントが行われる。その後、レチクルRへの照明光ILの照射を開始して、投影光学系PLを介してレチクルRのパターンの一部の像をウエハWの表面の一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率βを速度比としてY方向に同期して移動(同期走査)する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルRのパターン像が転写される。その後、ウエハステージWSTを介してウエハWをX方向、Y方向に移動する動作(ステップ移動)と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、例えば液浸法でかつステップ・アンド・スキャン方式でウエハWの全部のショット領域にレチクルRのパターン像が転写される。
この際に、エンコーダ6の検出ヘッド14においては、計測光及び回折光の光路長はレーザ干渉計に比べて短いため、レーザ干渉計と比べて、計測値に対する空気揺らぎの影響が非常に小さい。このため、レチクルRのパターン像をウエハWに高精度に転写できる。なお、本実施形態では、計測フレーム16側に検出ヘッド14を配置し、ウエハステージWST側に回折格子12A〜12Dを配置している。この他の構成として、計測フレーム16側に回折格子12A〜12Dを配置し、ウエハステージWST側に検出ヘッド14を配置してもよい。
次に、本実施形態の露光装置EXにおいて、マーク検出装置8を用いてウエハWの裏面のマーク46に基づいてウエハWの位置情報を検出する検出方法、及びこの検出方法を用いる露光方法の一例につき図7のフローチャートを参照して説明する。この方法の動作は主制御装置20及び搬送制御系50によって制御される。まず、図7のステップ102において、図1のレチクルステージRSTにレチクルRがロードされ、レチクルRのアライメントが行われる。次のステップ104において、不図示のコータ・デベロッパから図5(A)のターンテーブル65上の位置B1に、フォトレジストが塗布されたウエハWが搬送されて吸着保持され、ウエハWの裏面のマーク46が撮像装置52Aの視野内の中心付近に来るように、ターンテーブル65が回転される。そして、ウエハWの裏面にウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61が差し込まれ、ターンテーブル65の吸着を解除してターンテーブル65を降下させることで、ターンテーブル65から搬送アーム61にウエハWが受け渡され、ウエハWは搬送アーム61の上面に吸着保持される。
この状態で、撮像装置52Aを用いて、搬送アーム61の開口61cを通してウエハWの裏面のマーク46の中心位置及び角度(回転角)を検出し(ステップ106)、撮像装置52Bを用いて搬送アーム61の参照マーク48の中心位置及び角度(回転角)を検出する(ステップ108)。なお、ステップ106,108は実質的に同時に実行される。そして、演算部55では、それらの検出結果を用いて、参照マーク48の中心に対するマーク46の中心のステージ座標系上でのX方向、Y方向への位置ずれ量ΔXM,ΔYM、及び参照マーク48の角度に対するマーク46の角度のずれ量ΔθMを算出し、算出結果を記憶部56に記憶させる(ステップ110)。その位置ずれ量ΔXM,ΔYM及び角度のずれ量ΔθMは、2つのマーク46,48の位置関係又は2つのマーク46,48の相対位置情報とみなすことができる。
その後、図6に示すように、ウエハ搬送ロボットWLDを駆動して搬送アーム61をローディング位置LPの上方の位置B3に移動する(ステップ112)。これによって、搬送アーム61に保持されたウエハWは位置B2に移動する。なお、図5(B)の状態(撮像装置52A,52Bでマーク46,48を検出した状態)と、図6の状態(撮像装置54A〜54Cで参照マーク48及びウエハWの外形を検出する状態)とでは、搬送アーム61の角度が180度異なっているため、上記のマーク48,46間の位置ずれ量ΔXM,ΔYM、及び角度のずれ量ΔθMは符号を反転してから記憶部56に再度記憶される。
そして、ウエハWが位置B2にある状態で、プリアライメント用の撮像装置54Aを用いて、搬送アーム61の参照マーク48及びこの参照マーク48に最も近い位置にあるウエハWのエッジ部を検出する(ステップ114)。演算部55では、その検出結果よりステージ座標系における参照マーク48の中心位置及び参照マーク48のY軸に対する角度δθY、並びにそのウエハWのエッジ部の位置(X方向、Y方向の位置)を算出する。
さらに、プリアライメント用の他の撮像装置54B,54Cを用いてウエハWの他の2箇所のエッジ部を検出する(ステップ116)。なお、ステップ114,116のマーク及び/又はエッジ部の検出(撮像)は実質的に同時に実行される。演算部55では、撮像装置54A〜54Cを用いて検出されるウエハWの3箇所のエッジ部の位置からステージ座標系におけるウエハWの中心位置CX,CYを算出し、参照マーク48の角度δθY及び上記の記憶してある角度のずれ量ΔθMを用いて、ステージ座標系のY軸に対するウエハWの裏面のマーク46の角度(ウエハWの回転角)δθWを算出する(ステップ118)。これらの算出結果は、記憶部56に記憶されるとともに主制御装置20に供給される。
これまでの動作とほぼ並行して、ステップ120において、ウエハステージWSTは、図6に示すようにローディング位置LPに移動する。この際に、主制御装置20は、ステップ118で算出されたウエハWの中心位置CX,CYに基づいてステージ駆動系18を介して、ウエハWの中心がウエハホルダ44の中心に合致するように、ウエハステージWSTのX方向、Y方向の位置を制御する。これはウエハWの中心位置を補正することを意味する。
そして、ウエハホルダ44から複数のセンターピン(不図示)が上昇し、搬送アーム61による吸着を解除し、さらにセンターピンを上昇させることで、搬送アーム61からセンターピンにウエハWが受け渡される。この後、搬送アーム61は−Y方向に退避し、そのセンターピンを降下させることで、ウエハWがウエハホルダ44に載置され、保持機構51の吸着機構(不図示)によってウエハWがウエハホルダ44に吸着される。
次のステップ122において、主制御装置20は、一例として、ステージ駆動系18を介して、ステップ118で求められたウエハWの裏面のマーク46の角度(ウエハWの回転角)δθWが既知の目標値になるように、ウエハホルダ44が固定されたZステージ(又はウエハホルダ44を含むウエハステージWST全体)の回転角を補正する。これによって、ウエハWのプリアライメントが行われたことになる。プリアライメントを行うことによって、ウエハWの1層目のレイヤに露光する場合には、ウエハWの多数のショット領域SAの配列方向が、例えばウエハWのマーク46で規定される方向に応じて設定される。さらに、ウエハWの2層目以降のレイヤに露光する場合には、プリアライメントが行われているため、ウエハWの表面の検出対象のショット領域SAに付設されたウエハマークを迅速にアライメント系ALの被検領域(視野)内に追い込むことができ、ウエハWの最終的なアライメント(ファイン・アライメント)を効率的に行うことができる。
その後、ウエハステージWSTを駆動してウエハWを投影光学系PLの下方(露光位置)に移動する過程で、アライメント系ALを用いてウエハWのアライメントが行われ(ステップ124)、このアライメントの結果を用いてウエハWを駆動することで、ウエハWの各ショット領域にレチクルRのパターンの像が走査露光される(ステップ126)。その後、ウエハステージWSTのアンローディング位置UPへの移動、ウエハホルダ44によるウエハWに対する吸着の解除、センターピン(不図示)の上昇によるウエハWの上昇、ウエハWの裏面へのアンロード用のウエハ搬送ロボットの搬送アーム(不図示)の差し込み、及びセンターピンの降下によって、ウエハWがアンロードされて、その搬送アームに受け渡される(ステップ130)。アンロードされたウエハWはコータ・デベロッパ(不図示)に搬送されて現像される。そして、次のウエハに露光する場合には(ステップ132)、ステップ104〜130の動作が繰り返される。
この露光方法によれば、ターンテーブル65の近傍の撮像装置52A,52Bを用いて、ウエハWのマーク46と搬送アーム61の参照マーク48との角度のずれ量ΔθMを検出して記憶している。そして、ウエハWがローディング位置LPの上方の位置B2にあるときに、プリアライメント用の撮像装置54Aを用いて搬送アーム61の参照マーク48の角度を検出し、この検出結果とその記憶されたずれ量ΔθMからウエハWの裏面のマーク46の角度(ウエハWの回転角)を算出している。さらに、この算出されたウエハWの回転角に基づいて、ウエハWの回転角を補正している。従って、ウエハWの外形に切り欠き部がなく、ウエハWの裏面にマーク46が形成されている場合にも、プリアライメント位置にはウエハWの裏面のマーク46を検出するための撮像装置(マーク検出系)等を設置する必要がないため、プリアライメント用の撮像装置54A〜54Cとしてはほぼ従来の装置を使用できるとともに、ウエハステージWSTを効率的に移動することができる。
また、撮像装置54A〜54Cで検出されるウエハWの3箇所のエッジ部の位置からウエハWの中心位置を求め、この中心位置に基づいてウエハWをウエハステージWST(ウエハホルダ44)に載置しているとともに、ウエハWの回転角も補正されているため、ウエハWの2層目以降に露光する場合には、ウエハWの最終的なアライメントを効率的に行うことができ、レチクルRのパターンの像を高い重ね合わせ精度でウエハWの各ショット領域に露光できる。
なお、図4(F)に示すように、直径が300mm等であって、切り欠き部としてノッチ部NTが設けられている従来のウエハW1を使用する場合、例えば2つの被検領域(視野)FVA1,FVA2でウエハW1のエッジ部の位置が検出され、被検領域FVA3でノッチ部NTの位置及び方向が検出され、これらの検出結果からウエハW1の中心及び回転角が求められていた。一方、図4(G)に示すように、直径が300mm等であって、切り欠き部としてオリエンテーションフラット部OFが設けられているウエハW2を使用する場合、例えば2つの被検領域FVA2,FVA3でオリエンテーションフラット部OFの位置及び角度が検出され、被検領域FVA1でウエハW2のエッジ部の位置が検出され、これらの検出結果からウエハW2の中心及び回転角が求められていた。そして、このようにして求められたウエハW1,W2の中心及び回転角に基づいてウエハW1,W2のプリアライメントが行われていた。
これに対して、本実施形態のように外形に切り欠き部がなく、裏面にマーク46が形成されたウエハWを使用する場合には、マーク検出装置8を用いてそのウエハ裏面のマーク46の位置情報を検出することによって、ウエハWのプリアライメントを行うことができる。
上述のように本実施形態の露光装置EXは、表面Waにデバイス用パターンDP1が形成されるとともに裏面Wbにマーク46(第1マーク)が形成されたウエハW(基板)のマーク46の位置情報(位置及び/又は角度の情報を含む)を検出するマーク検出装置8を備えている。そして、マーク検出装置8は、ウエハWを一時的に保持するウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61(基板保持部)と、搬送アーム61の表面に設けられた参照マーク48(第2マーク)と、搬送アーム61にウエハWが保持されている状態で、マーク46,48の位置関係(例えば角度のずれ量ΔθM)を検出する撮像装置52A,52B(第1検出部)と、を備えている。
上述のように本実施形態の露光装置EXは、表面Waにデバイス用パターンDP1が形成されるとともに裏面Wbにマーク46(第1マーク)が形成されたウエハW(基板)のマーク46の位置情報(位置及び/又は角度の情報を含む)を検出するマーク検出装置8を備えている。そして、マーク検出装置8は、ウエハWを一時的に保持するウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61(基板保持部)と、搬送アーム61の表面に設けられた参照マーク48(第2マーク)と、搬送アーム61にウエハWが保持されている状態で、マーク46,48の位置関係(例えば角度のずれ量ΔθM)を検出する撮像装置52A,52B(第1検出部)と、を備えている。
また、本実施形態のウエハWの裏面のマーク46の位置情報を検出するマーク検出方法は、裏面にマーク46が形成されたウエハWを搬送アーム61で一時的に保持するステップ104と、搬送アーム61にウエハWが保持されている状態で、マーク46と搬送アーム61の参照マーク48との位置関係を検出するステップ106〜110と、を有する。
本実施形態によれば、ウエハWの裏面に形成されたマーク46と搬送アーム61の表面に設けられた参照マーク48との位置関係を検出しているため、その後は、例えば参照マーク48を検出することによって、この検出結果及びその位置関係よりウエハWの位置又は回転角(方位)を検出できる。従って、ウエハWが450mmウエハのように大型で、かつ裏面にマーク46が形成されている場合であっても、ウエハWの裏面のマーク46に基づいてウエハWの位置又は回転角を検出できる。
本実施形態によれば、ウエハWの裏面に形成されたマーク46と搬送アーム61の表面に設けられた参照マーク48との位置関係を検出しているため、その後は、例えば参照マーク48を検出することによって、この検出結果及びその位置関係よりウエハWの位置又は回転角(方位)を検出できる。従って、ウエハWが450mmウエハのように大型で、かつ裏面にマーク46が形成されている場合であっても、ウエハWの裏面のマーク46に基づいてウエハWの位置又は回転角を検出できる。
また、本実施形態のマーク検出装置8は、搬送アーム61(アーム部)をローディング位置LPに対応する位置B3(受け渡し位置)まで搬送するアーム搬送部(ウエハ搬送ロボットWLDの搬送アーム61以外の部分)と、撮像装置52A,52Bによってマーク46,48の位置関係が検出された後で、搬送アーム61からウエハホルダ44にウエハWが受け渡される前(ステップ114)に、搬送アーム61の表面の参照マーク48(第2マーク)を検出するプリアライメント用の撮像装置54A(第2検出部)と、を備えている。
このため、ローディング位置LPの近傍には、搬送アーム61の表面の参照マーク48を検出するための撮像装置54Aを配置すればよいため、ローディング位置LPの近傍での検出部の構成を簡素化できる。
また、本実施形態の露光装置EXは、露光用の照明光IL(露光光)でレチクルRのパターンを照明し、照明光ILでそのパターン及び投影光学系PLを介してウエハWを露光する露光装置において、本実施形態のマーク検出装置8と、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、マーク検出装置8によって検出されるウエハWの裏面に形成されたマーク46と搬送アーム61に設けられた参照マーク48との位置関係に基づいて、ウエハWの位置及び回転角を補正する主制御装置20(制御部)と、を備えている。
また、本実施形態の露光装置EXは、露光用の照明光IL(露光光)でレチクルRのパターンを照明し、照明光ILでそのパターン及び投影光学系PLを介してウエハWを露光する露光装置において、本実施形態のマーク検出装置8と、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、マーク検出装置8によって検出されるウエハWの裏面に形成されたマーク46と搬送アーム61に設けられた参照マーク48との位置関係に基づいて、ウエハWの位置及び回転角を補正する主制御装置20(制御部)と、を備えている。
また、露光装置EXによる露光方法は、本実施形態のマーク検出方法を用いてウエハWのマーク46と搬送アーム61の参照マーク48との位置関係を検出するステップ104〜110と、ウエハWをウエハステージWSTのウエハホルダ44に載置するステップ120と、その検出された位置関係に基づいて、ウエハWの位置及び回転角を補正するステップ120,122とを有する。
本実施形態の露光装置又は露光方法によれば、大型のウエハWを使用することによって高いスループットを得ることができる。さらに、ウエハWの裏面にマーク46が形成されていても、そのマーク46と搬送アーム61の参照マーク48との位置関係に基づいて、ウエハWの位置及び回転角を補正することでプリアライメントが行われる。このため、その後のウエハWの最終的なアライメントを効率的に行うことができ、より高いスループットを得ることができる。
なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。
まず、上記の実施形態では、ステップ120,122でウエハWの中心位置の補正(ウエハホルダ44の中心をウエハWの中心に合わせること)及び回転角の補正を行っているが、その位置及び回転角の少なくとも一方を補正するだけでもよい。
また、上述の実施形態において、例えばウエハWの裏面のマーク46の中心と、マーク46に最も近いウエハWのエッジ部との間隔が、例えば規格等である値を中心とする範囲内になるように定められている場合には、ステップ118において、ステップ110で求めたマーク48,46の中心の位置ずれ量ΔXM,ΔYM、角度のずれ量ΔθM、ステップ114で求めた搬送アーム61の参照マーク48の中心位置、及びその既知の間隔より、マーク46に最も近い(例えばマーク46の延長線上にある)ウエハWのエッジ部の位置を算出してもよい。この場合には、プリアライメント用の撮像装置54Aは搬送アーム61の参照マーク48のみを検出できればよいため、撮像装置54Aを小型化できる。
まず、上記の実施形態では、ステップ120,122でウエハWの中心位置の補正(ウエハホルダ44の中心をウエハWの中心に合わせること)及び回転角の補正を行っているが、その位置及び回転角の少なくとも一方を補正するだけでもよい。
また、上述の実施形態において、例えばウエハWの裏面のマーク46の中心と、マーク46に最も近いウエハWのエッジ部との間隔が、例えば規格等である値を中心とする範囲内になるように定められている場合には、ステップ118において、ステップ110で求めたマーク48,46の中心の位置ずれ量ΔXM,ΔYM、角度のずれ量ΔθM、ステップ114で求めた搬送アーム61の参照マーク48の中心位置、及びその既知の間隔より、マーク46に最も近い(例えばマーク46の延長線上にある)ウエハWのエッジ部の位置を算出してもよい。この場合には、プリアライメント用の撮像装置54Aは搬送アーム61の参照マーク48のみを検出できればよいため、撮像装置54Aを小型化できる。
また、上述の実施形態では、ステップ106で、撮像装置52Aを用いてウエハWの裏面のマーク46の位置情報を検出している。この代わりに、ステップ106で、撮像装置52Aを用いて、ウエハWのマーク46の位置情報、及びそのマーク46に最も近いウエハWのエッジ部の位置を検出してもよい。この場合、その検出結果より、ステップ110で、搬送アーム61の参照マーク48の中心に対するそのウエハWのマーク46に最も近いエッジ部の相対位置(ステージ座標系上でのX方向及びY方向の間隔ΔXE,ΔYE)を求める。また、参照マーク48の中心に対するマーク46の中心の位置ずれ量ΔXM,ΔYMは必ずしも求める必要がない。
この場合、ステップ118では、図6の撮像装置54Aを用いて検出される搬送アーム61の参照マーク48の中心位置と、その間隔ΔXE,ΔYEとを用いて、ウエハWのマーク46に最も近いウエハWのエッジ部のステージ座標系上での位置を算出できる。従って、この位置、及び他の2つの撮像装置54B,54Cを用いて検出されるウエハWの他の2箇所のエッジ部の位置からウエハWの中心位置を算出できる。このため、プリアライメント用の撮像装置54Aは搬送アーム61の参照マーク48のみを検出できればよいため、撮像装置54Aを小型化できる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態につき図8(A)〜図9を参照して説明する。本実施形態の露光装置の基本的な構成は図1の露光装置EXとほぼ同様であるが、マーク検出装置の構成が異なっている。なお、図8(A)、(B)及び図9において、図1〜図6及び図8に対応する部分には同一又は類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。
第2の実施形態につき図8(A)〜図9を参照して説明する。本実施形態の露光装置の基本的な構成は図1の露光装置EXとほぼ同様であるが、マーク検出装置の構成が異なっている。なお、図8(A)、(B)及び図9において、図1〜図6及び図8に対応する部分には同一又は類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図8(A)は、本実施形態に係るマーク検出装置8Aの機構部を示す一部を断面とした正面図、図8(B)は、図8(A)中の撮像装置の配置を示す平面図である。図8(A)において、例えば450mmウエハよりなり裏面にマーク46が形成されたウエハWが載置可能なウエハホルダ44を備えたウエハステージWSTがローディング位置LPに移動している。
そのローディング位置LPの−Y方向に、ウエハWを吸着保持可能なフォーク形の先端部を有する多関節型の搬送アーム61Aを備えたウエハ搬送ロボットWLDAが配置されている。また、ローディング位置LPの上方(+Z方向)に、ウエハ搬送ロボットWLDAからウエハステージWST(ウエハホルダ44)にウエハWを受け渡すためのローディング装置68が配置されている。このため、本実施形態のウエハホルダ44には、ウエハWを昇降させるためのセンターピンは設けられていない。ただし、ウエハホルダ44にウエハWを吸着するための吸着機構は設けられている。ローディング装置68は、ウエハホルダ44上のウエハWをアンローディング用のウエハ搬送ロボット(不図示)に受け渡す際にも使用される。ローディング装置68は、不図示のフレームに支持されている。
ローディング装置68は、ウエハWよりもわずかに大きい円板状の本体部69と、この本体部69をその不図示のフレームに対してZ方向に昇降させる駆動部(不図示)と、本体部69の底面に固定された複数の短い円柱状の非接触の吸引装置(以下、「サクションカップ」という。)70と、を備えている。サクションカップ70は、ベルヌーイカップ又はベルヌーイチャックとも呼ぶことができる。複数のサクションカップ70は、ウエハWのほぼ全面を覆うことが可能な領域内の中心及び複数の同心円に沿ってほぼ等角度間隔で設定された複数の位置に配置されている。
図8(A)は、本体部69の底面の複数のサクションカップ70に所定間隔を隔てて対向してウエハWが配置されるように、ウエハWを保持する搬送アーム61Aが位置決めされている状態を示す。搬送アーム61Aは、コータ・デベロッパ(不図示)から搬送されて来たウエハWが載置されるターンテーブル65(図5(A)参照)とローディング装置68の底面との間を移動可能である。
サクションカップ70は、それぞれほぼウエハWに対向する面に沿って放射状に可変の流量で清浄な気体を噴き出しており、その面とウエハWとの距離が大きくなると、ベルヌーイ効果による負圧が発生してウエハWがサクションカップ70側に吸引され、その面とウエハWとの距離が小さくなると、圧力エアクッション効果によってウエハWをサクションカップ70から離す力が作用する。この結果、サクションカップ70とウエハWとの距離を、非接触でその気体の流量に応じた値に維持できる。そして、搬送制御系(不図示)が、複数のサクションカップ70とウエハWとの距離を互いに独立に制御することで、実質的に非接触に保持しているウエハWの形状を例えばウエハステージWST側に凸となる形状(以下、下凸形状という)を含む任意の形状に設定できる。例えば複数のサクションカップ70によってウエハWを下凸形状にして非接触に保持し、ウエハWの下方にウエハステージWSTのウエハホルダ44を移動し、駆動部(不図示)によって本体部69をウエハホルダ44側に降下させることで、大型のウエハWを変形させることなくウエハホルダ44の上面に載置することができる。
また、例えば図5(A)の撮像装置52Aの検出結果を用いて、ウエハWは裏面のマーク46が搬送アーム61Aの中間アーム62との連結部側に来るように、回転角が大まかに調整されている。図8(A)に示すように、ウエハWが搬送アーム61AによってウエハステージWSTに対する受け渡し用の位置B2に保持されている状態で、ウエハWのマーク46は−Y方向側に位置している。そして、マーク46の近傍のウエハWのエッジ部の外側の領域の上方の本体部69の底面に、図5(D)の参照マーク48と同様に、Y方向に長いラインパターンとX方向に長いラインパターンとを交差させた形状の参照マーク48Aが形成されている。参照マーク48Aは、凹凸マーク又は明暗マークのいずれでもよい。参照マーク48Aのステージ座標系上での位置及び角度は予め求められており、図8(B)の演算部55Aに接続された記憶部(不図示)に記憶されている。
さらに、搬送アーム61Aの中間アーム62との連結部付近の凹部61Abに、図5(B)の撮像装置52A,52Bと同様の撮像装置52C,52D(第1検出部)が設けられている。一方の撮像装置52Dは、搬送アーム61A内の開口部61Aa及びミラー57Aを介して、ウエハWの裏面のマーク46及びこのマーク46に最も近いウエハWのエッジ部の像を撮像する。撮像装置52Dの視野52Dfは、ウエハWのエッジ部を含む領域である(図8(B)参照)。他方の撮像装置52Cは、開口部61Aa及びミラー57Bを介して、ローディング装置68の本体部69の底面の参照マーク48Aの像を撮像する。撮像装置52C,52Dの撮像信号は図8(B)の演算部55Aに供給される。
演算部55Aは、それらの撮像信号を処理して、マーク46の中心の位置及び角度、並びにマーク46に最も近いウエハWのエッジ部の位置を求めるとともに、参照マーク48Aの中心の位置及び角度を求める。さらに、演算部55Aは、ローディング装置68の参照マーク48Aを基準として、ウエハWのマーク46のθz方向の角度のずれ量、及びマーク46に最も近いウエハWのエッジ部のX方向、Y方向の位置を算出する。
また、本体部69の底面に、ウエハWのエッジ部に沿って、撮像装置52Dの視野52Dfとともにほぼ等角度間隔になるように、ウエハWのエッジ部の像を落射照明で検出する2つの撮像装置54B,54Cが配置されている。撮像装置54B,54Cの撮像信号は演算部55Aに供給されている。ウエハ搬送ロボットWLDA、撮像装置52C,52D、ローディング装置68、撮像装置54B,54C、演算部55A、及び記憶部(不図示)を含んで、本実施形態のマーク検出装置8Aが構成されている。
演算部55Aは、撮像装置52C,52Dの検出結果から得られるローディング装置68の参照マーク48Aに対するウエハWのマーク46の角度のずれ量から、ステージ座標系のY軸に対するウエハWのマーク46の角度(ウエハWの回転角)を算出する。さらに、演算部55Aは、撮像装置52D及び撮像装置54B,54Cの検出結果から得られるウエハWの3箇所のエッジ部の位置から、ステージ座標系上でのウエハWの中心の位置を算出する。これらの算出結果は主制御装置(不図示)に供給される。この外の構成は第1の実施形態と同様である。なお、この実施形態において、図8(A)中に2点鎖線で示すように、ローディング装置68と併用して、ウエハWがウエハホルダ44に載置されるときにウエハWの裏面を支持するために、ウエハホルダ44中にZ方向に昇降可能な複数のセンターピンCP1〜CP3を設けてもよい。センターピンCP1〜CP3の本数は任意である。
次に、本実施形態の露光装置において、マーク検出装置8Aを用いてウエハWの裏面のマーク46に基づいてウエハWの位置情報を検出する検出方法、及びこの検出方法を用いる露光方法の一例の主要な工程につき図9のフローチャートを参照して説明する。
まず、図9のステップ112Aにおいて、図8(A)に示すように、フォトレジストが塗布されたウエハWを保持したウエハ搬送ロボットWLDAの搬送アーム61Aがローディング装置68の本体部69の下方に移動し、ウエハWが受け渡し用の位置B2に位置決めされる。この状態で、ローディング装置68のサクションカップ70によるウエハWの非接触状態での弱い保持を開始し、搬送アーム61Aによる吸着を解除する(ステップ134)。この状態ではウエハWは搬送アーム61Aに載置されている。
まず、図9のステップ112Aにおいて、図8(A)に示すように、フォトレジストが塗布されたウエハWを保持したウエハ搬送ロボットWLDAの搬送アーム61Aがローディング装置68の本体部69の下方に移動し、ウエハWが受け渡し用の位置B2に位置決めされる。この状態で、ローディング装置68のサクションカップ70によるウエハWの非接触状態での弱い保持を開始し、搬送アーム61Aによる吸着を解除する(ステップ134)。この状態ではウエハWは搬送アーム61Aに載置されている。
その後、撮像装置52Dによって、ウエハWの裏面のマーク46の位置及び角度、並びにウエハWのエッジ部の位置を検出し(ステップ106A)、これとほぼ並行して、撮像装置52Cによって、ローディング装置68の参照マーク48Aの位置を検出する(ステップ134)。この後、ローディング装置68の本体部69をわずかに上昇させ、ウエハWを搬送アーム61Aから離した状態で、搬送アーム61Aを−Y方向に退避させる(ステップ138)。
また、演算部55Aがステップ106A,134の検出結果に基づいて、マーク46,48A間の角度のずれ量、及びウエハWのエッジ部の位置を算出して記憶する(ステップ140)。その後、撮像装置54B,54CによってウエハWの他の2箇所のエッジ部の位置を検出し(ステップ116A)、演算部55Aが、ステップ140の算出結果及びステップ116Aの検出結果に基づいて、ウエハWの中心位置及び回転角(Y軸に対するマーク46の角度)を算出して記憶するとともに、その算出結果を主制御装置(不図示)に供給する(ステップ118A)。その後、ローディング装置68本体部69を降下させて、ウエハWをウエハステージWSTのウエハホルダ44に載置し、サクションカップ70による保持を解除し、ウエハホルダ44による吸着を開始する(ステップ120A)。この際に、ウエハステージWSTは、ウエハWの中心がウエハホルダ44の中心に合致するように位置決めされている。その後、例えばウエハホルダ44を含むZステージを回転することで、ウエハWの回転角が補正され、ウエハWのプリアライメントが完了する。この後のウエハWのアライメント及び露光は第1の実施形態と同様である。
上述のように本実施形態の露光装置は、裏面Wbにマーク46(第1マーク)が形成されたウエハW(基板)のマーク46の位置情報(位置及び/又は角度の情報を含む)を検出するマーク検出装置8Aを備えている。そして、マーク検出装置8Aは、ステップ134でウエハWを一時的に保持するローディング装置68(基板保持部)と、ステップ106A,134において、ローディング装置68の本体部の底面に設けられた参照マーク48A(第2マーク)と、ローディング装置68に保持されているウエハWのマーク46との位置関係(例えば角度のずれ量)を検出する撮像装置52C,52D(第1検出部)と、を備えている。
また、ローディング装置68の本体部69は、ウエハWの表面側からウエハWを保持した状態で、ウエハWの表面の法線方向(Z方向)に移動可能に支持され、マーク検出装置8Aは、ウエハWをローディング装置68による保持位置(位置B2)まで搬送するウエハ搬送ロボットWLDA(基板搬送部)を備え、撮像装置52C,52Dは、ウエハWの裏面側からマーク46,48Aの位置関係を検出している。さらに、撮像装置52C,52Dは、ウエハ搬送ロボットWLDAの搬送アーム61Aに設けられている。
本実施形態によれば、ウエハWの裏面に形成されたマーク46とローディング装置68の本体部69の底面に設けられた参照マーク48Aとの位置関係を検出しているため、その参照マーク48Aの位置及びその位置関係に基づいてウエハWの位置(マーク46が設けられている部分の位置)及び回転角(方位)を検出できる。従って、ウエハWが450mmウエハのように大型で、かつ裏面にマーク46が形成されている場合であっても、ウエハWの裏面のマーク46に基づいてウエハWの位置及び回転角を検出できる。従って、この検出結果に基づいてウエハWのプリアライメントを行うことによって、その後のウエハWのアライメントを効率的に行うことができる。
また、本実施形態では、実質的にローディング装置68に保持されているウエハWのマーク46と本体部の参照マーク48Aとの位置関係を搬送アーム61Aに設けられた撮像装置52C,52Dを用いて検出しており、マーク46,48Aの位置関係を効率的に検出できるとともに、その位置関係の検出部を小型化できる。
なお、上記の実施形態では次のような変形が可能である。
なお、上記の実施形態では次のような変形が可能である。
まず、ステップ120Aにおいて、サクションカップ70でウエハWを非接触に保持した状態でローディング装置68の本体部69を降下させて、ウエハWをウエハホルダ44に載置する際に、ウエハWの中心位置が次第にX方向、Y方向にシフトする恐れがあるとともに、ウエハWがわずかに回転する恐れもある。このような場合には、予め露光工程を開始する前に、ローディング装置68でウエハWを降下させるときのウエハWの位置のX方向及びY方向のシフト量ΔLX,ΔLY、及び/又は回転角の変化量ΔLθを計測しておき、この計測結果を記憶部に記憶させておいてもよい。
そして、図9のステップ118Aにおいて、ウエハWの中心位置及び回転角を算出する際に、ウエハWの中心位置からそのシフト量ΔLX,ΔLYを差し引き、ウエハWの回転角からのその変化量ΔLθを差し引いておいてもよい。そして、ウエハWの中心位置にウエハホルダ44の中心を合わせるときには、そのシフト量ΔLX,ΔLYを差し引く前のウエハWの中心位置に基づいてウエハステージWSTを駆動し、ウエハWの回転角を補正するときには、その変化量ΔLθを差し引く前の回転角に基づいてウエハホルダ44を回転すればよい。これにより、ローディング装置68でウエハWを降下させるときに、ウエハWの位置及び/又は回転角が変化しても、ウエハWのプリアライメントを高精度に行うことができる。
また、上記の実施形態では、2つの撮像装置52C,52BDを用いて、ウエハWのマーク46とローディング装置68の参照マーク48Aとの位置関係を検出している。これに対して、図10(A)の第1変形例のマーク検出装置で示すように、一つの撮像装置52Cでマーク46,48Aの位置関係を検出してもよい。
図10(A)において、搬送アーム61Aの凹部61Acに撮像装置52Cが設けられ、撮像装置52Cが搬送アーム61A内の開口部及びミラー57Cを介してウエハWの裏面のマーク46、ウエハWのエッジ部、及びローディング装置68の本体部69の参照マーク48Aを検出している。なお、撮像装置52Cの結像光学系の焦点深度は深く設定され、マーク46及び参照マーク48Aはその焦点深度の範囲内にあり、撮像装置52Cは、マーク46及び参照マーク48Aの像を同じ撮像素子で撮像できるように構成されている。これによって、撮像装置52C(第1検出部)の構成が簡素化できる。
図10(A)において、搬送アーム61Aの凹部61Acに撮像装置52Cが設けられ、撮像装置52Cが搬送アーム61A内の開口部及びミラー57Cを介してウエハWの裏面のマーク46、ウエハWのエッジ部、及びローディング装置68の本体部69の参照マーク48Aを検出している。なお、撮像装置52Cの結像光学系の焦点深度は深く設定され、マーク46及び参照マーク48Aはその焦点深度の範囲内にあり、撮像装置52Cは、マーク46及び参照マーク48Aの像を同じ撮像素子で撮像できるように構成されている。これによって、撮像装置52C(第1検出部)の構成が簡素化できる。
また、上記の実施形態では、搬送アーム61Aに撮像装置52C,52D(又は52Cのみ)が設けられている。これに対して、図10(B)の第2変形例のマーク検出装置で示すように、撮像装置の撮像素子がある部分を、ウエハ搬送ロボットWLDBとは別のフレームFR1に固定してもよい。
図10(B)において、フレームFR1は例えば図1の計測フレーム16とは別体で床面に支持されている。フレームFR1に、撮像素子及び結像光学系を含む撮像部52Eと、検出用の照明光(検出光)を発生する照明部59と、その検出光を−Z方向に分岐するビームスプリッタ57Eとが設置されている。
図10(B)において、フレームFR1は例えば図1の計測フレーム16とは別体で床面に支持されている。フレームFR1に、撮像素子及び結像光学系を含む撮像部52Eと、検出用の照明光(検出光)を発生する照明部59と、その検出光を−Z方向に分岐するビームスプリッタ57Eとが設置されている。
また、ウエハWを受け渡し用の位置に支持している搬送アーム61Bを支持する中間アーム62上に、ビームスプリッタ57Eで分岐された検出光を+Y方向に折り曲げるミラー57Fと、第1レンズ系RL1とを保持する鏡筒部58が固定されている。また、搬送アーム61Bの開口61Ba内に、第1レンズ系RL1からの検出光を受光する第2レンズ系RL2と、第1レンズ系RL1からの検出光を2つに分岐するビームスプリッタ57Dと、ビームスプリッタ57Dで分岐された第1の検出光をウエハWの裏面のマーク46に向けるミラー57Aとが設けられている。ビームスプリッタ57Dで分岐された第2の検出光はローディング装置68の本体部69の参照マーク48Aに照射される。第1レンズ系RL1及び第2レンズ系RL2から、参照マーク48A及びマーク46の像を撮像部52Eにリレーするリレー光学系が構成されている。
この変形例では、マーク46及びこの近傍のウエハWのエッジ部からの反射光及び参照マーク48Aからの反射光は、ビームスプリッタ57D、第2レンズ系RL2、第1レンズ系RL1、ミラー57E、及びビームスプリッタ57Eを介して撮像部52Eに入射し、撮像部52Eではマーク46及び参照マーク48Aの像を共通の撮像素子で受光できる。従って、ウエハ搬送ロボットWLDBに撮像素子等を配置する必要がない。
なお、上記の各実施形態では、ウエハWのエッジ部を検出するために撮像方式のエッジ検出部54B,54C等が使用されている。別の構成として、例えばウエハWのエッジ部を通るように平行な光ビームを照射し、そのエッジ部を通過した光を集光光学系を介してフォトマルチプライア又はフォトダイオード等の光電検出器で受光し、この受光量(検出信号)からそのエッジ部の位置を検出してもよい。
また、上記の各実施形態では、ウエハWの裏面のマーク46等の位置を検出するために、撮像方式の撮像装置52A,52B等が使用されている。別の構成として、例えばマーク46等に可干渉性を持つ光ビームを照射し、マーク46等から発生する回折光を検出することによって、マーク46の位置情報を検出する検出部を使用してもよい。
また、上記の実施形態ではウエハWは450mmウエハであるが、ウエハWの直径が300〜450mm程度であっても、その裏面にマークが形成されている場合には、上記の実施形態のマーク検出装置によってそのマークに基づいてウエハWの位置情報を検出できる。
また、上記の実施形態ではウエハWは450mmウエハであるが、ウエハWの直径が300〜450mm程度であっても、その裏面にマークが形成されている場合には、上記の実施形態のマーク検出装置によってそのマークに基づいてウエハWの位置情報を検出できる。
また、上記の各実施形態の露光装置EX又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(又はマイクロデバイス)を製造する場合、電子デバイスは、図11に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたレチクル(マスク)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造してレジストを塗布するステップ223、前述した実施形態の露光装置(露光方法)によりレチクルのパターンを基板(感光基板)に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、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)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置EX又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理(現像等)することと、を含んでいる。この際に、上記の実施形態の露光装置EX又は露光方法によれば、基板が大型で裏面にマークが形成されていても、その基板のマークを効率的に検出し、基板のアライメントを効率的に行うことができるため、極めて大きいスループット(生産性)で電子デバイスを高精度に製造できる。
なお、本発明は、上述の走査露光型の投影露光装置(スキャナ)の他に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ等)にも適用できる。さらに、本発明は、液浸型露光装置以外のドライ露光型の露光装置にも同様に適用することができる。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光装置にも適用することができる。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光装置にも適用することができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
EX…露光装置、R…レチクル、W…ウエハ、WST…ウエハステージ、WLD…ウエハ搬送ロボット、8,8A…マーク検出装置、44…ウエハホルダ、46…ウエハ裏面の参照マーク48,48A…参照マーク、52A,52B…マーク用の撮像装置、54A…マーク及びエッジ部用の撮像装置、54B,54C…エッジ部用の撮像装置、55…演算部、61…搬送アーム、68…ローディング装置、70…サクションカップ
Claims (20)
- 基板に形成されたマークを検出するマーク検出装置であって、
裏面に第1マークが形成された基板を一時的に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に設けられた第2マークと、
前記基板保持部に前記基板が保持されている状態で、前記第1マークと前記第2マークとの位置関係を検出する第1検出部と、
を備えるマーク検出装置。 - 前記基板保持部は、前記基板が載置されるとともに前記第2マークが設けられたアーム部であり、
前記アーム部を受け渡し位置まで搬送するアーム搬送部と、
前記第1検出部によって前記第1マークと前記第2マークとの位置関係が検出された後で、前記アーム部から前記基板が受け渡される前に、前記アーム部に設けられた前記第2マークを検出する第2検出部と、を備える請求項1に記載のマーク検出装置。 - 前記基板保持部は、前記基板の表面側から前記基板を保持した状態で、前記基板の表面の法線方向に移動可能に支持され、
前記基板を前記基板保持部による保持位置まで搬送する基板搬送部を備え、
前記第1検出部は、前記基板の裏面側から前記第1マークと前記第2マークとの位置関係を検出する請求項1に記載のマーク検出装置。 - 前記第1検出部は、前記基板搬送部に設けられた請求項3に記載のマーク検出装置。
- 前記第1検出部は、
前記基板保持部と独立に配置されたベース部材に設けられた撮像素子と、前記基板移動部に設けられて、前記第1マーク及び前記第2マークからの光を前記撮像素子に導く光学系と、を有する請求項3に記載のマーク検出装置。 - 前記第1検出部は、前記第1マークの像及び前記第2マークの像が同一の視野内に形成される撮像素子を有する請求項4又は5に記載のマーク検出装置。
- 前記基板の裏面に形成された前記第1マークは、前記裏面に直線に沿って配置された複数の凹部を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載のマーク検出装置。
- 前記基板は、直径が300〜450mmの円板状である請求項1〜7のいずれか一項に記載のマーク検出装置。
- 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
請求項1〜12のいずれか一項に記載のマーク検出装置と、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記マーク検出装置によって検出される前記基板の裏面に形成された前記第1マークと前記基板保持部に設けられた前記第2マークとの位置関係に基づいて、前記基板の位置及び回転角の少なくとも一方を補正する制御部と、
を備える露光装置。 - 基板に形成されたマークを検出するマーク検出方法であって、
裏面に第1マークが形成された基板を基板保持部で一時的に保持することと、
前記基板保持部に前記基板が保持されている状態で、前記第1マークと前記基板保持部に設けられた第2マークとの位置関係を検出することと、
を含むマーク検出方法。 - 前記基板保持部は、前記基板が載置されるとともに前記第2マークが設けられたアーム部であり、
前記基板を保持した前記アーム部を受け渡し位置まで搬送することと、
前記第1マークと前記第2マークとの位置関係が検出された後で、前記アーム部から前記基板が受け渡される前に、前記アーム部に設けられた前記第2マークを検出することと、を含む請求項10に記載のマーク検出方法。 - 前記基板を前記基板保持部による保持位置まで搬送することと、
前記基板保持部が前記基板の表面側から前記基板を保持することと、
前記基板保持部を前記基板の表面の法線方向に移動することと、を含み、
前記第1マークと前記第2マークとの位置関係を検出することは、
前記基板が前記基板保持部に保持された状態で、前記基板の裏面側から前記第1マークと前記第2マークとの位置関係を検出することを含む請求項10に記載のマーク検出方法。 - 前記第1マークと前記第2マークとの位置関係を検出することは、
前記基板を前記基板保持部による保持位置まで搬送する基板搬送部に設けられた検出部によって行われる請求項12に記載のマーク検出方法。 - 前記第1マークと前記第2マークとの位置関係を検出することは、
前記基板保持部と独立に配置されたベース部材に設けられた撮像素子を用いて行われる請求項12に記載のマーク検出方法。 - 前記第1マークと前記第2マークとの位置関係を検出することは、
前記第1マークの像及び前記第2マークの像を撮像素子の同一の視野内に形成することを含む請求項13又は14に記載のマーク検出方法。 - 前記基板の裏面に形成された前記第1マークは、前記裏面に直線に沿って配置された複数の凹部を有する請求項10〜15のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
- 前記基板は、直径が300〜450mmの円板状である請求項10〜16のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
- 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光方法において、
請求項10〜17のいずれか一項に記載のマーク検出方法を用いて前記基板の裏面に形成された前記第1マークと前記基板保持部に設けられた前記第2マークとの位置関係を検出することと、
前記基板をステージに載置することと、
前記マーク検出方法によって検出された位置関係に基づいて、前記基板の位置及び回転角の少なくとも一方を補正することと、
を含む露光方法。 - 請求項9に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。 - 請求項18に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013152458A JP2015023233A (ja) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | マーク検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
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JP2013152458A JP2015023233A (ja) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | マーク検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
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JP2015023233A true JP2015023233A (ja) | 2015-02-02 |
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JP2013152458A Pending JP2015023233A (ja) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | マーク検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111989763A (zh) * | 2018-04-23 | 2020-11-24 | 东京毅力科创株式会社 | 测定方法和测定装置 |
JP7051455B2 (ja) | 2018-01-16 | 2022-04-11 | キオクシア株式会社 | パターン形成装置および半導体装置の製造方法 |
-
2013
- 2013-07-23 JP JP2013152458A patent/JP2015023233A/ja active Pending
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