JP2517669B2

JP2517669B2 - 露光装置

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Publication number: JP2517669B2
Application number: JP1132419A
Authority: JP
Inventors: 太郎大森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH02309624A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体素子製造分野で用いられる露光装
置、特には、被露光基板（半導体ウエハ）を搬送する手
段を有することにより、被露光基板の取出し、露光、収
納を自動化した露光装置に関する。

［従来の技術］従来、半導体素子製造に用いられる露光装置として、
ステッパと呼ばれる装置が知られている。ステッパは、
被露光基板、例えば半導体ウエハを投影レンズ下でXYス
テージによりステップ移動させながら、原板、例えばレ
チクル上に形成されているパターンを投影レンズで縮小
し、１枚のウエハ上の複数箇所に順次露光して行くもの
である。ステッパは解像度及び重ね合せ精度の性能面か
ら、現在及びこれからのアライナ（露光装置）の主流と
みられている。

第10図は従来のステッパの側面からの概略図、第11図
は第10図のステッパを上方から見た際のウエハの搬送経
路を示す図である。第10図及び第11図において、１は原
板となるレチクル２のパターンを照明する照明部、３は
レチクル２のパターンをウエハ上に投影する投影レン
ズ、４はウエハを載置するトップステージ、５はトップ
ステージ４を載置するXYステージ、６はXYステージ５を
はじめとする装置全体を載置しているベース定盤、７は
ベース定盤６を支持し、装置全体の姿勢を保つと共に、
振動を抑制するためのエアマウント、８はウエハをトッ
プステージ４に載置するためのロボットハンド、９はト
ップステージ４にウエハを載置する前に、ウエハの外形
測定により、ウエハのオリフラや中心位置等を合せてお
くプリアライメントステージ、10は露光処理を終了した
ウエハをトップステージ４から回収するロボットハン
ド、11は処理前のウエハをいれておくウエハカセット、
12は処理後のウエハをいれておくウエハカセット、13は
ロボットハンド８、10、プリアライメントステージ９を
はじめとするウエハ搬送部を支持する支持部で、この支
持部13はベース定盤６に取り付けてある。

次に、第10図及び第11図において、ウエハ搬送の流れ
を述べる。ウエハカセット11に収納されているウエハ
は、不図示のロボットハンドによりプリアライメントス
テージ９に載置される。プリアライメントステージ９で
は、ウエハのオリフラ及び外周を検知して、ウエハがト
ップステージ４に載置されたときに、オリフラ及び外周
の位置が所定の位置になるようにプリアライメントを行
う。このアライメントは、後で述べるトップステージ４
上でのアライメントとは異なり、およそ20μｍ〜60μｍ
程度の精度でウエハをトップステージ４に載置するため
のものである。特にファーストマスク（初めてパターン
を焼付ける工程）においては、ウエハにアライメントマ
ークがないため、このアライメントのみで露光を行な
う。このため、精度が悪いと次工程以降の重ね合せのた
めのアライメントに時間がかかってしまい、スループッ
トを低下させてしまったり、アライメントが出来なくな
ってしまう恐れもある。もちろん、ファーストマスク以
外の工程でも、精度が悪いと重ね合せのためのアライメ
ントに時間がかかってしまい、スループットを低下させ
てしまうことになる。

次に、プリアライメントが終了したウエハは、予め所
定の位置に来ているトップステージ４に、ロボットハン
ド８によって載置される。ここで、トップステージ４に
載置されたウエハは、最終的なアライメントをされるわ
けであるが、このアライメントでは1/100μｍを問題に
する精度で行われる。そのため、XYステージ５及びトッ
プステージ４には、高精度の位置合せが要求されてい
る。次に、ウエハはXYステージ５により移動され、所定
の露光処理を行った後、ロボットハンド10によりトップ
ステージ４より回収され、不図示のロボットハンドによ
りウエハカセット12に収納される。

ここで上記露光処理中には、次のウエハがウエハカセ
ット11より取り出されプリアライメントを行い、いつで
も供給可能な状態まで進められ待機している。そしてト
ップステージ４上にあるウエハは露光処理終了後直ちに
回収され、上記次のウエハが直ちにトップステージ４に
供給されるという動作が繰り返される。

［発明が解決しようとしている課題］このような露光装置で処理される半導体素子、例えば
DRAMは、1M（メガ）ビットから4M（メガ）ビット、さら
には16M（メガ）ビットへと高集積化が進み、線幅も微
細化されると同時に、半導体素子個々も大型化してい
る。この大型化のため、１枚のウエハ上の半導体素子の
数は低下する。しかしながら、半導体素子の価格は処理
能力やメモリー容量には比例せず、ほぼ横ばいか時には
下降することもあるのが現実である。従って、露光装置
にはより細い線幅、よい高精度の位置合わせ、より高い
スループット等が要求されている。

ここで、露光装置の露光本体側では、XYステージ５及
びトップステージ４等により、1/100μｍを問題にする
位置決め制御が、しかも1/100秒を問題にするスピード
で行われている。そのため、上記XYステージ５及びトッ
プステージ４に外部振動が伝達したり、自己振動を起こ
すことにより共振したり、またこれらの振動の収束に時
間がかかるようでは問題である。そのため、上記XYステ
ージ５及びトップステージ４を載置しているベース定盤
６は、防振ゴムであるエアマウント７で支持されてい
る。

しかしながら、現在知られている制御型マウントに
は、上記振動に対してかなりの減衰能力はあるが、決し
て満足できるものではなく、振動発生そのものをなくさ
ないことには、高精度の位置合せやスループットの向上
にはならない。そのため、ウエハ搬送部等さまざまなア
クチュエーターにおいて、低振動アクチュエーターの採
用や除振構造の強化が進められてきてはいるが、スルー
プットを向上させるには、上記アクチュエーターをより
高速で動作させる事が必要となり、このことが逆に振動
を増大させ、高精度の位置合せを阻害している。

また、特にステッパのウエハ搬送部においては、上に
述べたように半導体素子個々の大型化のため１枚のウエ
ハ上の半導体素子の数が低下し、さらには露光照明部の
改良等により本体側の処理時間が短くなるとの理由か
ら、ウエハの供給及び回収速度はもとより、ウエハカセ
ット11からウエハを取り出し、プリアライメントを終了
し、トップステージに受け渡せる状態までの時間を短縮
する必要がある。

ところで、トップステージ４からのウエハ回収動作及
び供給動作の大部分の動作は、露光本体側が露光以外の
動作、すなわち最終露光終了後のウエハ受け渡し位置へ
の移動中、ウエハ受け渡し中及びウエハ受け渡し終了後
のステージ移動中という特に振動が問題になる高精度の
位置合せ動作以外の比較的振動問題の緩やかなタイミン
グでの動作である。ところが、ウエハカセットからウエ
ハを取り出しプリアライメントステージ９に載置するま
での動作、プリアライメント及びトップステージ４から
回収されたウエハをウエハカセットに収納するという動
作中は、露光本体側が連続的な露光動作、すなわち振動
が問題になる高精度の位置合せ動作が行われるタイミン
グであり、ここでの振動発生は非常に問題である。

特に、ウエハカセットへのウエハ出し入れの為のロボ
ットは、動作ストロークも長くまた複雑な動作が要求さ
れるため、発生する振動を抑えることは非常に厳しく、
さらに高速化を図るほど困難になってくるものであり、
ウエハ搬送部のロボットの中でも特に問題となる。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その
目的は高いスループットを有すると共に、ロボットハン
ドを含む基板搬送系側から基板ステージを含む露光装置
本体側への振動伝達を低下させることにより高精度な位
置合わせを可能にする露光装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］前述の目的を達成するために、本発明は、原板（レチ
クル）のパターンを被露光基板（ウエハ）に投影露光す
るための投影レンズと、被露光基板を前記投影レンズに
対して移動する基板ステージと、前記基板ステージ上に
被露光基板がプリアライメントされた状態で載置される
ように被露光基板をプリアライメントするプリアライメ
ントステージと、前記基板ステージで被露光基板を移動
させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レンズを介
して原板のパターンを順次投影露光している際に前記プ
リアライメントステージに向けて次の被露光基板を搬送
するロボットハンドを有する露光装置において、前記基
板ステージを支持する本体側定盤（ベース定盤）に対し
て前記ロボットハンドを支持する搬送系側定盤（搬送系
ベース）を分離し、前記本体側定盤と前記搬送系側定盤
のそれぞれを床に対して独立支持したことを特徴として
いる。この場合には、前記ロボットハンドが露光済みの
被露光基板を前記基板ステージから回収するものである
とより好ましい。

また、本発明は、原板のパターンを被露光基板に投影
露光するための投影レンズと、被露光基板を前記投影レ
ンズに対して移動する基板ステージと、前記基板ステー
ジ上に被露光基板がプリアライメントされた状態で載置
されるように被露光基板をプリアライメントするプリア
ライメントステージと、前記基板ステージで被露光基板
を移動させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レン
ズを介して原板のパターンを順次投影露光している際に
前記プリアライメントステージに向けて次の被露光基板
を搬送する第１ロボットハンドと、前記基板ステージ上
の被露光基板が回収された後に前記プリアラメイントス
テージでプリアライメントされた次の被露光基板を前記
基板ステージに受け渡す第２ロボットハンドを有する露
光装置において、前記基板ステージを支持する本体側定
盤に対して前記第１及び第２ロボットハンドを支持する
搬送系側定盤を分離し、前記本体側定盤と前記搬送系側
定盤のそれぞれを床に対して独立支持したことを特徴と
している。

更に、本発明は、原板のパターンを被露光基板に投影
露光するための投影レンズと、被露光基板を前記投影レ
ンズに対して移動する基板ステージと、前記基板ステー
ジ上に被露光基板がプリアライメントされた状態で載置
されるように被露光基板をプリアライメントするプリア
ライメントステージと、前記基板ステージで被露光基板
を移動させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レン
ズを介して原板のパターンを順次投影露光している際に
前記プリアライメントステージに向けて次の被露光基板
を搬送する第１ロボットハンドと、前記基板ステージ上
の被露光基板が回収された後に前記プリアライメントス
テージでプリアライメントされた次の被露光基板を前記
基板ステージに受け渡す第２ロボットハンドを有する露
光装置において、前記基板ステージを支持する本体側定
盤に対して前記第１ロボットハンドを支持する搬送系側
定盤を分離し、前記本体側定盤と前記搬送系側定盤のそ
れぞれを床に対して独立支持し、前記第２ロボットハン
ドを前記本体側定盤と前記搬送系側定盤の一方に選択的
に支持させることを特徴としている。この場合には、前
記プリアライメントステージと前記第２ロボットハンド
を前記本体側定盤と前記搬送系側定盤の一方に選択的に
支持させるとより好ましい。

更に、本発明は、原板のパターンを被露光基板に投影
露光するための投影レンズと、被露光基板を前記投影レ
ンズに対して移動する基板ステージと、前記基板ステー
ジ上に被露光基板がプリアライメントされた状態で載置
されるように被露光基板をプリアライメントするプリア
ライメントステージと、前記基板ステージで被露光基板
を移動させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レン
ズを介して原板のパターンを順次投影露光している際に
前記プリアライメントステージに向けて次の被露光基板
を搬送する第１ロボットハンドと、前記基板ステージ上
の被露光基板が回収された後に前記プリアラメイントス
テージでプリアライメントされた次の被露光基板を前記
基板ステージに受け渡す第２ロボットハンドを有する露
光装置において、前記基板ステージを支持する本体側定
盤に対して前記第１ロボットハンドを支持する搬送系側
定盤を分離し、前記本体側定盤と前記搬送系側定盤のそ
れぞれを床に対して独立支持し、前記第２ロボットハン
ドは前記本体側定盤に対してエア浮上により支持される
ことを特徴としている。この場合には、前記第２ロボッ
トハンドの支持状態が前記本体側定盤に対してエア浮上
されている状態と前記本体側定盤に固定されている状態
の一方に選択可能とされるものであるとより好ましい。

［作用］本発明によれば、ロボットハンドを含む基板搬送系側
から基板ステージを含む露光装置本体側への振動伝達を
低下させることができ、露光装置本体側で基板ステージ
を移動させながら被露光基板上の複数箇所へ原板のパタ
ーンを順に投影露光している際、その露光動作に無関係
に搬送系側のロボットハンドで次に露光装置本体側に搬
送される被露光基板に対してプリアライメント動作等の
準備動作を高速に行うことができる。また、この準備動
作によって搬送系側で生じる振動が露光装置本体側の基
板ステージの移動に影響を与えることがないので、基板
ステージによる被露光基板のアライメントを高精度なも
のにできると共に、そのアライメントを高速に行うこと
ができる。このため本発明によれば、スループットの向
上も期待できる。

特に、プリアライメントステージに向けて被露光基板
を搬送する第１ロボットハンドと、プリアライメントス
テージでプリアライメントされた被露光基板を基板ステ
ージに受け渡す第２ロボットハンドを設け、これらのロ
ボットハンドを基板ステージを支持する露光装置本体側
に対して分離し、床に対して独立支持する場合には、よ
り高速な基板搬送が可能になる。また、これらのロボッ
トハンドを露光装置本体側で支持させる場合に比して装
置本体側定盤のオーバーハング量を小さくできるので、
装置本体の小型化及び装置本体側定盤に作用する偏荷重
の低減を可能にできる。

また、第２ロボットハンドを露光装置本体側定盤と搬
送系側定盤の一方に選択的に支持させる場合には、より
高速な基板搬送が可能になると共に、被露光基板をそれ
ぞれ独立支持された露光装置本体側定盤と搬送系側定盤
の間で問題なく搬送することができる。第２ロボットハ
ンドを露光装置本体側定盤に対してエア浮上させて支持
する場合にも、ロボットハンドの動作による振動が基板
ステージの移動に影響を与えることがなく、高精度なア
ライメントが期待できる。

［実施例の説明］［実施例１］第１図ないし第２図は本発明の第１の実施例を示す。
同図は、ステッパのウエハ搬送部を中心とした部分の概
略図であり、第１図は装置を上面から、第２図は装置を
側面から見た図である。これらの図において、９はプリ
アライメントステーションとなるプリアライメントステ
ージ、14はロボットハンド10によりトップステージ４か
ら回収されたウエハを一時的に置いておくバッファース
テーション、15はロボットハンド８に対してウエハが所
定の位置となるようにX,Y及びθ方向にプリアライメン
トステージ９を駆動する駆動ユニット、16はロボットハ
ンド8,10、プリアライメントステージ９、駆動ユニット
15、及びバッファーステーション14を本体側のベース定
盤６に固定しておくための本体側搬送系支持部、17は不
図示の床面に固定されている搬送系ベースである。ベー
ス17はカセットステーションを構成するウエハカセット
11,12と、ウエハカセット11から取り出したウエハをプ
リアライメントステージ９に搬送すると共に、バッファ
ーステーション14からウエハをウエハカセット12に収納
するロボットハンド22を支持している。上記床面にはエ
アマウント７を介してベース定盤６が固定されている。
また、20はプリアライメントステージ９に置かれている
ウエハである。ロボットハンド22は例えば米国特許ナン
バー4,735,548（Apr.5,1988）に記されているようなも
のである。

次に、上記構成に置いてウエハ搬送の流れを述べる。
ウエハカセット11からロボット22がウエハを取り出し、
プリアライメントステージ９へウエハを受け渡す。第１
図はプリアライメントステージ９へウエハ20が受け渡さ
れた状態である。駆動ユニット15は、ウエハ20の外周部
の測定結果に基づいてロボットハンド８に対してウエハ
20が所定の位置になるように、X,Y及びθ方向にプリア
ライメントステージ９を移動させ、プリアライメントを
行う。次に、ロボットハンド８が駆動され、プリアライ
メントステージ９に載置されているウエハ20を受け取
り、露光本体側のウエハ受渡し地点の上方の所定の待機
位置（図示点線位置）へ移動し、受渡しの指令がくるま
で待機する。

上記待機位置で、ウエハ20及びロボットハンド８が待
機することが、本体側の様々な動作や機能に対して障害
にならないことは当然である。ロボットハンド８はトッ
プステージ４に対してウエハ20の外形を正確に合せて受
け渡す必要があり、搬送部側ではロボットハンド８及び
プリアライメントステージ９の総合性能が要求される。

次に、本体側からウエハ搬送部に対してウエハ供給の
指令がくると、ロボットハンド８が駆動され、ウエハを
本体側にあるトップステージ４に受渡す。受渡し終了
後、速やかにハンド８は本体側より回避し、次のウエハ
のプリアライメントが終了するまで待機する。なお、本
体側で露光終了したウエハは、ロボットハンド10により
回収され、バッファーステーション14に載置され、さら
にロボット22により処理済みのウエハを収納するウエハ
カセット12に収納される。以上がウエハ搬送の流れであ
る。

ところで、ベース定盤６はエアマウント７で支持され
ている。エアマウント７は床からの振動をベース定盤６
に伝えないためと、ベース定盤６上で発生した振動を吸
収するための目的で設置されている強力なダンパーであ
り、XYステージ５等の重量物のX,Y方向への高速移動に
よって生じる装置の床に対する姿勢変化を制御するオー
トレベラーの機能も持っている。

このエアマウント７のオートーレベラー機能は、ロボ
ットハンド22が、ウエハカセット11から取り出したウエ
ハをプリアライメントステージ９に受け渡すとき、及び
バッファーステーション14からウエハを取るときに障害
とならないレベルで充分であり、具体的には0.1〜0.5mm
/1000mm（垂直／水平）程度の水準で充分である。ま
た、0.1〜0.5mm程度の水準のシフトであれば、ロボット
ハンド22のウエハ保持部とウエハにずれが生じても、プ
リアライメントステージ９への受け渡し時や、ウエハカ
セット12へのウエハ収納時の障害にはならない。

上に述べた搬送部のうち、ロボットハンド8,10及びプ
リアライメントステージ９は、本体側搬送系支持部16を
介して本体側のベース定盤６に取り付いており、ベース
定盤６の姿勢変化に対して一体で変化する。ところが、
ウエハカセット11,12及びロボット22は、本体側のベー
ス定盤６には取り付いておらず、搬送系ベース17に載置
されており、本体側であるベース定盤６の姿勢変化とは
無関係である。ということは、本構成においては、ウエ
ハカセット11,12及びロボット22等の搬送系ベース17に
載置されているユニットにおいては、たとえ振動を発生
させても、本体側のベース定盤６には無関係であるとい
える。このことによって、露光中にウエハカセットを無
造作に交換しても影響なく、またウエハカセットに対し
てウエハを高速で、しかも従来のような厳しい振動対策
なしに出し入れを行っても、装置本体側の性能に影響を
与えることがない。従って、この例によれば、装置全体
の性能として、より細い線幅、より高精度の位置合わ
せ、より高いスループットを可能にする。

［実施例２］第３図及び第４図は本発明の第２の実施例を示す。同
図はステッパのウエハ搬送部を中心とした部分の概略図
であり、第３図は装置を上面から、第４図は装置を側面
から見た図である。これらの図において、８はウエハを
プリアライメントステージ９からトップステージ４に供
給するロボットハンド、13はロボットハンド８及びプリ
アライメントステージを本体側のベース定盤６に固定し
ている支持部、21はセンダーとレシーバーを兼ねた一対
のウエハカセット、22は第１の実施例で述べたロボット
で、ウエハカセット21からのウエハの出し入れ、プリア
ライメントステージ９へのウエハの供給、及びトップス
テージ４からのウエハの回収を行うものである。17はロ
ボット22及びウエハカセット21を支持している搬送系ベ
ースであり、床面に固定されている。

次に、上記構成に置いてウエハ搬送の流れを述べる。
一方のウエハカセット21からロボット22によって取り出
されたウエハは、プリアライメントステージ９に供給さ
れる。プリアライメントステージ９は、ウエハの外周を
測定する不図示のセンサの測定値に基づいて、ロボット
ハンド８に対するウエハの位置とオリフラの角度を合
せ、所謂プリアライメントをおこなう。そして、プリア
ライメント終了後、ウエハはロボットハンド８によりト
ップステージ４に供給される。次に、ウエハは不図示の
露光部によりステップアンドリピート露光される。露光
終了後、ロボット22によりトップステージ４から回収さ
れ、処理前に入っていたウエハカセット21の同じスロッ
トに入れられる。一方、この時には、ウエハを回収され
たトップステージ４には、ロボットハンド８により２枚
目のウエハが供給されており、露光部は次の露光を開始
している。

１枚目のウエハがプリアライメントステージ９に供給
されると、２枚目のウエハはロボット22により直ちにウ
エハカセット21から取り出され、１枚目のウエハがプリ
アライメントステージ９からなくなるのを待っている。
そして、１枚目のウエハのプリアライメント終了後、１
枚目のウエハがロボットハンド８により取り上げられる
と、２枚目のウエハがロボット22により直ちにプリアラ
イメントステージ９に供給され、プリアライメントが実
行される。１枚目のウエハがトップステージ４に供給さ
れ、その露光が終了するまでの間に、２枚目のウエハは
プリアライメントを終了し、ロボットハンド８により取
り上げられトップステージ４への供給のため待機する。
以上の動作が繰り返されウエハが次々と処理されていく
というのがウエハ搬送の流れである。

ところで、第１の実施例と同様に、ベース定盤６は、
床からの振動をベース定盤６に伝えないようにするため
と、ベース定盤６上で発生した振動を吸収する目的で設
置されているエアマウント７で支持されている。また、
エアマウント７は、XYステージ５等の重量物の高速移動
によって生じる、装置の床に対する姿勢変化を制御する
オートレベラーの機能を持っている。このエアマウント
７のオートレベラー機能は、第１の実施例と同様に、ロ
ボット22がウエハをプリアライメントステージ９に受け
渡すとき及びトップステージ４からウエハを回収すると
きに障害にならないレベルでのもので良い。また、搬送
系ベース17は、本体側ベース定盤６とは分離されてお
り、振動の伝達はない。

上に述べたように、ウエハ搬送部のうち、プリアライ
メントステージ９とウエハ供給用のロボットハンド８以
外を、本体のベース定盤６から分離して床置きとするこ
とにより、次の３点の効果がある。

搬送系ベース17側から発生する振動に対して本体側の
ベース定盤６は一切の影響を受けないので、搬送系ベー
ス17側の動作条件がウエハ搬送のための条件のみで決定
でき、搬送部の動作速度を上げることが可能となり、ウ
エハ搬送部のスループットが向上する。動作速度の上昇
により、ひとつのロボット22でウエハカセット21からの
ウエハ出し入れ、プリアライメントステージ９へのウエ
ハ供給、及びトップステージ４からのウエハ回収が可能
となるなどウエハ搬送部が簡素になる。

高精度な位置決めが必要なトップステージ４及びXYス
テージ５に、外部振動の影響が少なくなり、位置決め精
度及びスループットが向上する。

ウエハサイズの大型化によりウエハ搬送部も大型化し
て、ウエハの搬送部のベース定盤６からのオーバーハン
グ量が多くなると、従来例では、支持部13が大型化し、
エアマウントの偏荷重及びロボット等の動作によるモー
メント荷重の増大によるエアマウントの実質性能の低下
等が発生するが、これを分離することにより軽減でき
る。

ところで、この実施例において、トップステージ４及
びXYステージ５のアライメントやステップアンドリピー
ト露光のための移動は、載置されたウエハの状態や種類
によって常に一定とはならないが、ウエハの受け渡し位
置は、インチサイズが変わったりして装置を大改造でも
しないかぎり、決められた所定の位置となる。また、エ
アマウント７は露光時の位置決めやスループットが最高
のレベルになるように配慮することが大切であり、分離
した搬送部からの受け渡しのためのオートレベラー機能
を確保するために、上記位置決めやスループットの性能
を犠牲にするようでは装置とし成り立たない。

この実施例におけるウエハの受け渡しで問題になるの
は、トップステージ４からのウエハ回収動作である。こ
れは、トップステージ４の周囲には、位置測定用レーザ
ー干渉計のミラーをはじめさまざまな物があり、ウエハ
受け渡し時、Ｚ方向に関してロボット22のフィガーとト
ップステージ４との間に十分なクリアランスが取れない
ためである。この場合、エアマウント７のオートレベラ
ーのセンサーによ、トップステージ４がウエハ受け渡し
位置に移動した後、受け渡しに必要な相対位置関係に入
っているかどうか確認し、必要な範囲に入るのを待って
ウエハの受け渡しを行う方法が有効である。

また、本実施例は、本体側ベース定盤６と搬送系ベー
ス17は床面でのみつながっている構成であったが、これ
は物理的に分離していなければならないわけでなく、振
動伝達においてのみ分離していれば良いわけであり、装
置の構成上同一ベース上にあっても、ダンパーや、エア
マウント、ゴムマウント等で両者の振動を隔離してやる
ことにより成立する。

［実施例３］第５図は、上に述べた第２の実施例に対して、ウエハ
搬送部全体を本体側から分離させた第３の実施例を示し
ている。同図はステッパのウエハ搬送部を中心とした部
分の概略図である。同図において、17はロボットハンド
８、プリアライメントステージ９、ウエハカセット21及
びロボット22等のウエハ搬送部全体を支持している搬送
系ベースである。また、搬送系ベース17には、不図示の
位置検出センサーが付いており、上記位置検出センサー
はベース定盤６の位置を常に検出している。即ち、搬送
系ベース17とベース定盤６の相対位置を測定している。
その他については、第３図の支持部13がないだけで、第
３図と同様である。

次に、上記構成に置いてウエハ搬送の流れを述べる。
ウエハカセット21からロボット22によって取り出された
ウエハは、プリアライメントステージ９に供給される。
プリアライメントステージ９は、前述の実施例と同様
に、ロボットハンド８に対するウエハの位置とオリフラ
の角度を合せる。そして、プリアライメント終了後、ウ
エハはロボットハンド８によりハンドリングされ、露光
装置本体側にウエハを受け渡すための所定の待機位置へ
移動される。ここで露光装置本体側であるトップステー
ジ４がウエハを必要としたら、トップステージ４はXYス
テージ５によって所定の受渡し位置に移動し、ウエハ要
求の信号を搬送部に送る。この後、ベース定盤６の位置
がエアマウント７のオートレベラー機能により所定の位
置エリアに入ったことを上述の位置検出センサーで確認
してから、ロボットハンド８によりウエハを供給する。

次に、ウエハは露光装置本体で露光され、露光終了
後、露光装置本体は所定の受け渡し位置にXYステージ５
によりウエハを移動し、搬送部へ信号を送る。搬送部は
上記ウエハ供給と同様に上記位置検出センサーによる確
認の上、ロボット22によりウエハを回収し、ウエハが処
理前に入っていたウエハカセット21の同じスロットにそ
のウエハを入れる。また、第２の実施例で述べたよう
に、２枚目のウエハを用意しておき、ロボットハンド８
により供給する。以上の動作が繰り返され、ウエハが次
々と処理されていくというのが、ウエハ搬送の流れであ
る。

ところで、上記位置検出センサーによるウエハの回収
と供給が可能かどうかの判断の基準は、回収と供給では
異なるものである。即ち、ウエハ供給時は、先の［従来
の技術］の項で述べたような精度が必要であり、ウエハ
回収時は第１の実施例で述べたバッファーステーション
14からウエハを取り出し、ウエハカセットへ収納すると
いうレベルであり、極論すればウエハがウエハカセット
のスロットに無事入れば問題でない。

上記位置検出センサーによるウエハ回収と供給が可能
かどうかの判断の基準は、ウエハ回収時はウエハ供給時
に比べて非常に緩い基準で可能である。これは装置にと
って非常に好都合である。なぜならば、露光を終了した
トップステージ４がウエハ受け渡し位置に高速移動して
くることによるベース定盤６の変位は、瞬時に収束する
ことはなく、特にウエハ供給時のレベルになるには若干
の時間が必要であるので、これがウエハ回収動作中に達
成できれば、装置のスループットには影響ないからであ
る。

また、本実施例では、位置検出センサーで、搬送系ベ
ース17とベース定盤６の相対位置を測定しているが、こ
れは搬送系ベース17とトップステージ４の相対位置を測
定するようにしても良い。この場合、上記トップステー
ジ４の位置の測定データを、トップステージ４やXYステ
ージ５のドライバーコントロール部に送り、直接サーボ
をかけることにより、搬送部とトップステージ４との相
対位置関係を高速で調整することも可能である。

［実施例４］第６図及び第７図は本発明の第４の実施例を示す。こ
れらの図は、ステッパのウエハ搬送部を中心とした部分
の概略図であり、第６図は装置を側面から、第７図は装
置を上から見た図である。また、これらの図は、ウエハ
搬送部の一部を本体側である露光部に取付け、上記一部
以外の物は上記露光部より分離したステッパを示すもの
である。

これらの図において、20はウエハ、25は露光本体側の
構造体であるベース定盤６に取り付けられた本体側の支
持部、26は支持部25に取付られている位置合わせ用の一
対のテーパーピン、31はウエハ搬送部を支持しているベ
ースで、露光本体側の構造体とは直接固定していない。
32はベース31を床から支えているマウントで、露光本体
側の構造体を支持しているエアマウント７とは床によっ
てのみつながっている。

33はＺ方向に上下動する位置合せ板、34は位置合せ板
33に取り付けられている位置合せ用の一対のテーパーピ
ン、35は位置合せ板33が上下するガイドになり、ベース
31に取り付けられている一対のガイドシャフト、36は位
置合せ板33がガイドシャフト35に沿って上下動するため
のガイドベアリング、37は位置合せ板33を上下動させる
ためのアクチュエーターであるところのエアシリンダ
ー、38はロボットハンド８を駆動するためのアクチュエ
ーター等を含むハンド駆動ユニット、39はハンド駆動ユ
ニット38の位置合せをおこなうためにテーパーピン26及
びテーパーピン34に対向する位置に配置されているテー
パー穴、41はプリアライメントステージ９を駆動するた
めのアクチュエーター等を含む駆動ユニットである。

また、22は第２の実施例で述べたロボットで、ウエハ
カセット21と共にベース31に設置されており、ウエハカ
セット21からのウエハ出し入れ、プリアライメントステ
ージ９へのウエハ供給及びトップステージ４からのウエ
ハ回収を行うものである。

次に、上記構成におけるウエハ搬送の流れを述べる。
ウエハカセット21からロボット22によって取り出された
ウエハは、プリアライメントステージ９に供給され、プ
リアライメントステージ９は、前述の実施例と同様に、
ロボットハンド８に対するウエハの位置とオリフラの角
度を合せる。

第６図のプリアライメントステージ９へウエハ20が受
け渡された状態である。ここで、位置合せ板33は、エア
シリンダー37により所定位置までＺ方向に上昇してお
り、テーパーピン34がテーパー穴39に合致している。テ
ーパーピン34（位置合せ板33）は、ガイドシャフト35及
びガイドベアリング36によって、ベース31に対して平面
方向（XY方向）に正確な位置を保っているから、この
時、ロボットハンド８及び駆動ユニット38は、プリアラ
イメントステージ９及び駆動ユニット41に対して所定の
正確な位置関係を保っている。また、この時には、装置
本体側と、ベース31で支持されているウエハ搬送部が、
振動等により相対的に移動し合っても、エアシリンダー
37によってハンド駆動ユニット38が持ち上げられている
ため、本体側の支持部25に取付けられているテーパーピ
ン26は、対向するテーパー穴39に対して接触しない十分
なクリアランスを持っている。

次に、ハンド駆動ユニット38によりロボットハンド８
が駆動され、プリアライメントステージ９に載置されて
いるウエハ20を、露光本体側のウエハ受渡し地点の上方
の所定の待機位置へ移動し、受渡しの指令がくるまで待
機する。上記待機位置でウエハ20及びロボットハンド８
が待機することが、本体側の様々な動作や機能に対して
障害にならないことは当然である。次に、本体側からウ
エハ搬送部に対してウエハ供給の指令がくると、エアシ
リンダー36により位置合わせ板33がＺ方向に下降動作を
はじめ、ハンド駆動ユニット38が下降し、テーパーピン
26が対向するテーパー穴39に対して接触を始める。同時
に、テーパーピン34は対向するテーパー穴39に対して離
れはじめ、ついには接触しない状態まで完全に分離し、
駆動ユニット38は、テーパーピン26及びテーパー穴39に
よって、支持部25に対して所定の正確な位置関係を保つ
ようになる。

そして、ハンド駆動ユニット38によりロボットハンド
８が駆動され、ウエハ20を本体側にあるトップステージ
４に受渡すための動作に入り、終了後速やかにハンド８
は本体側より回避し、エアシリンダー36により位置合わ
せ板33が上昇動作を始め、ハンド駆動ユニット38がテー
パーピン34及びテーパー穴39によって支持され、当初の
正確な位置関係を保つようになる。なお、露光終了後の
ウエハ回収及びウエハの連続的な処理については、上に
述べたハンド駆動ユニット38に関する位置合せ等を除け
ば、第２の実施例と同様である。以上がウエハ搬送の流
れである。

本実施例では、ウエハをウエハカセット21から取り出
してからトップステージ４に供給のための待機状態まで
の動作と、トップステージ４からの回収からウエハカセ
ット21への収納までの動作というウエハ搬送のほとんど
の工程が、振動等に関して、本体側である露光装置部に
一切の影響を与えないことになる。また、ハンド駆動ユ
ニット38が本体側に支持されている時、即ち、本体側に
影響を与える可能性のある場合は、トップステージ４に
ウエハを供給する時のみであり、この場合は第２の実施
例でも述べたように、トップステージ４及びXYステージ
５の位置決め精度は露光時のような厳しい精度は必要で
なく、装置全体のスループット等の性能に全く影響を与
えない。

また、本実施例では、エアシリンダー36によって位置
合せ板33が下降し、ハンド駆動ユニット38が支持部25に
受け渡される際に過渡的な状態が存在するが、この時本
体側は通常ウエハへの露光が終了し、ウエハ受け渡し位
置へトップステージ４がXYステージ５等により高速移動
中、もしくは上記露光が終了したウエハをウエハ搬送部
が回収中であり、逆に位置合せ板33が上昇しハンド駆動
ユニット38が位置合せ板33に受け渡される際の過渡的な
状態は、トップステージ４がウエハの供給を受け、ウエ
ハの状態確認やアライメントや露光をおこなう位置へ移
動中であり、上記２種の過渡的状態はやはり装置全体の
スループット等の性能に全く影響を与えない。

また、本実施例では、ロボットハンド８とハンド駆動
ユニット38を受け渡す機構のアクチュエーターをエアシ
リンダー、ガイドをリニアベアリングとし、位置合せを
テーパーピンを使用して行なったが、本発明は上記機構
に制限されるものでなく、上記機構を多間接リンク機構
やモーターに置き換えるなどしても良い。とにかく、上
記のロボットハンド８とハンド駆動ユニット38が確実に
受け渡され、且つそれらの位置再現性が確保されれば成
立する。

更に、本実施例では、ロボットハンド８とハンド駆動
ユニット38を、ウエハ搬送部と本体側露光装置部で受渡
す構成としたが、受渡すユニットがロボットハンド８と
ハンド駆動ユニット38に限定されるものではない。例え
ば、上記構成にさらにプリアライメントステージ部分を
加えてもよい。この場合、トップステージ４への供給に
関してはなんら変更点もなく、また、トップステージ４
からの回収にも影響はない。上記実施例に対して異なる
点は、プリアライメントステージ９とロボットハンド８
が同一のユニット状態にあるので、受け渡し時の再現性
に関する誤差がなく、プリアライメントステージ９から
ウエハを受け取る時の精度がむしろ向上する。また、こ
の場合には、エアシリンダー37によってハンド駆動ユニ
ット38等が搬送部側であるベース31で支持されてい状態
においては、高い精度の必要がなく、また、上記ベース
31で支持されている状態になるときの繰り返し再現性も
高い精度の必要がない。

このように搬送部の様々なユニットのうち、本体側で
ある露光装置部に必要なユニットを必要な時だけ受け渡
すことにより、搬送部の振動等の影響を受けない高精度
でスループットの高い装置となる。

［実施例５］第８図及び第９図は本発明の第５の実施例を示す。こ
れらの図は、ステッパのウエハ搬送部を中心とした部分
の概略図であり、第８図は装置を側面から、第９図は装
置を上から見た図である。これらの図は、ウエハ搬送部
の一部を本体側である露光部にエア浮上可能にして取付
け、上記一部以外の物は上記露光部より分離したステッ
パを示すものである。これらの図において、51はハンド
駆動ユニット38及び駆動ユニット41を支えるベース定
盤、52はベース定盤をエア浮上するための複数のエアパ
ッド、53はエアパッド52を固定し、ベース定盤51をエア
パッド52を介してX,Y,Zの各方向について支えている保
持部、54は保持部53はベース定盤６に固定するための支
持部である。31はロボット22及びウエハカセット21を支
持している搬送部のベースであり、マウント32を介して
床面に固定されており、本体側とは分離されている。

第８図はプリアライメントステージ９へウエハ20が受
け渡された状態である。ここで、ベース定盤51はエアパ
ッド52に対して10μｍ程度の浮上量でエア浮上してい
る。ロボットハンド８及び駆動ユニット38は、プリアラ
イメントステージ９及び駆動ユニット41に対して、ベー
ス定盤51を通じて固定されているから、所定の正確な位
置関係を保っている。次に、ハンド駆動ユニット38によ
りロボットハンド８が駆動され、プリアライメントステ
ージ９に載置されているウエハ20を受け取り、本体側の
ウエハ受渡し地点の上方の所定の待機位置へウエハを移
動し、受け渡しの指令がくるまで待機する。上記待機位
置で、ウエハ20及びロボットハンド８が待機すること
が、本体側の様々な動作や機能に対して障害にならない
ことは当然である。

次に、本体側からウエハ搬送部に対してウエハ供給の
指令がくると、本体側のベース定盤６から保持部53等を
通じてエア浮上しているベース定盤51は、エアパッド52
からのエアをカットされ、エア浮上をとりやめる。この
ことにより、ベース定盤51はエアパッド52に対してＺ方
向では完全に接地し、ベース定盤51とエアパッド52の摩
擦のため、ベース定盤51とベース定盤６は支持部54等を
介して一体構造と等価の状態になる。ここで、不図示の
位置検出センサーにより、ベース定盤51とベース定盤６
の位置関係を測定し、測定結果をトップステージ４及び
XYステージ５にフィードバックし、ロボットハンド８の
ウエハ受け渡しの標準位置に対してのズレをトップステ
ージ４及びXYステージ５で補正する。その後、ハンド駆
動ユニット38によりロボットハンド８が駆動され、ウエ
ハ20を本体側にあるトップステージ４に受け渡すための
動作に入る。

受け渡し終了後、ロボットハンド８は本体側よりすみ
やかに退避すると共に、エアパッド52にエアを供給する
ことにより、ベース定盤51をエア浮上させる。なお、露
光終了後のウエハ回収及びウエハの連続的な処理につい
ては、上述したベース定盤51のエア浮上に関する点、及
び接地時の位置補正等を除けば第２の実施例と同様であ
る。以上がウエハ搬送の流れである。

ここでベース定盤51がエア浮上している状態において
は、ベース定盤51と保持部53の間には、極低周波の振動
以外は伝達されない。具体的には、一般的なウエハ用ス
テッパのプリアライメントステージ及びウエハ供給用ロ
ボットハンドの重量を、10μｍ程度エア浮上させること
により、３〜4Hz以上の振動伝達に対してカットするこ
とができる。トップステージ４及びXYステージ５は、３
〜4Hz以下の振動には十分追従できる能力があるから、
ベース定盤51がエア浮上している状態では、ロボットハ
ンド８やプリアライメントステージ９がどのような振動
を発生させても、本体側であるベース定盤６側の高精度
位置合せや露光に影響を与えない。また、ベース定盤51
が保持部53側に接地している状態や、エア浮上から接
地、または接地状態からエア浮上という過渡的な状態に
おいては、上に述べた第４の実施例と同じ事がいえ、や
はり装置全体のスループット等の性能に全く影響を与え
ない。

この実施例では、ベース定盤51がエアパッド52に接地
している状態において、ベース定盤51とエアパッド52の
摩擦により、ベース定盤51とベース定盤６の位置関係を
保つ方法を述べたが、この状態でエアパッド52に負圧を
供給することにより積極的にロックするようにしても良
い。また、この実施例は、ベース定盤51がエアパッド52
に接地している状態で位置補正をおこなったが、これに
対して第４の実施例でおこなったように、テーパーピン
とテーパー穴等を使用して、接地した時のみベース定盤
51が保持部53に対して位置決めされると共に、エア浮上
時はクリアランスを持っている構成にすることにより、
上記位置補正を不要としても良い。また、エア浮上の状
態から接地する段階で、まずXY方向の位置を規制するエ
アパッドへのエアをカットし、これと同時にベース定盤
51に保持部53に対してXY方向の規制をするガイドを押し
付けてXY方向における位置決めを行ない、次にＺ方向の
位置を規制するエアパッドへのエアをカットすることに
よりベース定盤51の接地時の位置を出すようにして、上
記位置補正を不要にしても良い。

以上述べたように、ウエハ搬送部の一部を、本体側で
ある露光部にエア浮上して取付け、必要に応じてエア浮
上を停止し接地することにより、搬送部の振動等の影響
を受けない高精度でスループットの高い装置となる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、ロボットハン
ドを含む基板搬送系側から基板ステージを含む露光装置
本体側への振動伝達を低下させることができ、露光装置
本体側で基板ステージを移動させながら被露光基板上の
複数箇所へ原板のパターンを順に投影露光している際、
その露光動作に無関係に搬送系側のロボットハンドで次
に露光装置本体側に搬送される被露光基板に対してプリ
アライメント動作等の準備動作を高速に行うことができ
る。また、この準備動作によって搬送系側で生じる振動
が露光装置本体側の基板ステージの移動に影響を与える
ことがないので、基板ステージによる被露光基板のアラ
イメントを高精度なものにできると共に、そのアライメ
ントを高速に行うことができる。このため本発明によれ
ば、スループットの向上も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の露光装置の第１の実施例の上面を示す
図、第２図は第１の実施例の側面を示す図、第３図は本
発明の第２の実施例の上面を示す図、第４図は第２の実
施例の側面を示す図、第５図は本発明の第３の実施例の
上面を示す図、第６図は本発明の第４の実施例の側面を
示す図、第７図は第４の実施例の上面を示す図、第８図
は本発明の第５の実施例の側面を示す図、第９図は第５
の実施例の上面を示す図、第10図は従来のステッパの側
面を示す図、第11図は従来のステッパの上面を示す図で
ある。４……トップステージ、５……XYステージ、６……ベー
ス定盤、７……エアマウント、８……ロボットハンド、
９……プリアライメントステージ、10……ロボットハン
ド、20……ウエハ、22……ロボット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原板のパターンを被露光基板に投影露光す
るための投影レンズと、被露光基板を前記投影レンズに
対して移動する基板ステージと、前記基板ステージ上に
被露光基板がプリアライメントされた状態で載置される
ように被露光基板をプリアライメントするプリアライメ
ントステージと、前記基板ステージで被露光基板を移動
させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レンズを介
して原板のパターンを順次投影露光している際に前記プ
リアライメントステージに向けて次の被露光基板を搬送
するロボットハンドを有する露光装置において、前記基
板ステージを支持する本体側定盤に対して前記ロボット
ハンドを支持する搬送系側定盤を分離し、前記本体側定
盤と前記搬送系側定盤のそれぞれを床に対して独立支持
したことを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記ロボットハンドは露光済みの被露光基
板を前記基板ステージから回収することを特徴とする請
求項１に記載の露光装置。
【請求項３】原板のパターンを被露光基板に投影露光す
るための投影レンズと、被露光基板を前記投影レンズに
対して移動する基板ステージと、前記基板ステージ上に
被露光基板がプリアライメントされた状態で載置される
ように被露光基板をプリアライメントするプリアライメ
ントステージと、前記基板ステージで被露光基板を移動
させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レンズを介
して原板のパターンを順次投影露光している際に前記プ
リアライメントステージに向けて次の被露光基板を搬送
する第１ロボットハンドと、前記基板ステージ上の被露
光基板が回収された後に前記プリアライメントステージ
でプリアライメントされた次の被露光基板を前記基板ス
テージに受け渡す第２ロボットハンドを有する露光装置
において、前記基板ステージを支持する本体側定盤に対
して前記第１及び第２ロボットハンドを支持する搬送系
側定盤を分離し、前記本体側定盤と前記搬送系側定盤の
それぞれを床に対して独立支持したことを特徴とする露
光装置。
【請求項４】原板のパターンを被露光基板に投影露光す
るための投影レンズと、被露光基板を前記投影レンズに
対して移動する基板ステージと、前記基板ステージ上に
被露光基板がプリアライメントされた状態で載置される
ように被露光基板をプリアライメントするプリアライメ
ントステージと、前記基板ステージで被露光基板を移動
させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レンズを介
して原板のパターンを順次投影露光している際に前記プ
リアライメントステージに向けて次の被露光基板を搬送
する第１ロボットハンドと、前記基板ステージ上の被露
光基板が回収された後に前記プリアラメイントステージ
でプリアライメントされた次の被露光基板を前記基板ス
テージに受け渡す第２ロボットハンドを有する露光装置
において、前記基板ステージを支持する本体側定盤に対
して前記第１ロボットハンドを支持する搬送系側定盤を
分離し、前記本体側定盤と前記搬送系側定盤のそれぞれ
を床に対して独立支持し、前記第２ロボットハンドを前
記本体側定盤と前記搬送系側定盤の一方に選択的に支持
させることを特徴とする露光装置。
【請求項５】前記プリアライメントステージと前記第２
ロボットハンドを前記本体側定盤と前記搬送系側定盤の
一方に選択的に支持させることを特徴とする請求項４に
記載の露光装置。
【請求項６】原板のパターンを被露光基板に投影露光す
るための投影レンズと、被露光基板を前記投影レンズに
対して移動する基板ステージと、前記基板ステージ上に
被露光基板がプリアライメントされた状態で載置される
ように被露光基板をプリアライメントするプリアライメ
ントステージと、前記基板ステージで被露光基板を移動
させながら被露光基板の複数箇所に前記投影レンズを介
して原板のパターンを順次投影露光している際に前記プ
リアライメントステージに向けて次の被露光基板を搬送
する第１ロボットハンドと、前記基板ステージ上の被露
光基板が回収された後に前記プリアラメイントステージ
でプリアライメントされた次の被露光基板を前記基板ス
テージに受け渡す第２ロボットハンドを有する露光装置
において、前記基板ステージを支持する本体側定盤に対
して前記第１ロボットハンドを支持する搬送系側定盤を
分離し、前記本体側定盤と前記搬送系側定盤のそれぞれ
を床に対して独立支持し、前記第２ロボットハンドは前
記本体側定盤に対してエア浮上により支持されることを
特徴とする露光装置。
【請求項７】前記第２ロボットハンドの支持状態は前記
本体側定盤に対してエア浮上されている状態と前記本体
側定盤に固定されている状態の一方に選択可能とされる
ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。