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JP2002184665A - Device and method for alignment, and aligner - Google Patents

Device and method for alignment, and aligner

Info

Publication number
JP2002184665A
JP2002184665A JP2000379174A JP2000379174A JP2002184665A JP 2002184665 A JP2002184665 A JP 2002184665A JP 2000379174 A JP2000379174 A JP 2000379174A JP 2000379174 A JP2000379174 A JP 2000379174A JP 2002184665 A JP2002184665 A JP 2002184665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
substrate
alignment
optical path
light beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000379174A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kawaguchi
透 川口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2000379174A priority Critical patent/JP2002184665A/en
Publication of JP2002184665A publication Critical patent/JP2002184665A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for alignment, in which the space is economized using simple constitution and throughput lowering is avoided, and to provide an aligner. SOLUTION: The pre-alignment system PAS comprises light sources 1a-1c that respectively emit light fluxes, prisms 2a-2c, that are respectively arranged at positions facing the light sources 1a-1c, sandwiching a wafer W between and that respectively bend the light fluxes from the light sources 1a-1c to respectively irradiates a plurality of edge parts e1-e3 of the wafer W, and detector units 3a-3c that respectively detect the edge parts e1-e3, based on the light fluxes via the edge parts 1a-1c of the wafer W. The wafer W is positioned, based on the information of the positions of the edge parts e1-e3 detected by the detector units 3a-3c.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を位置決めす
るアライメント装置及びアライメント方法、及び露光装
置に関するものであり、特に、感光性基板を露光用ステ
ージに搬入する際に大まかな位置決めをするためのプリ
アライメント装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment apparatus and an alignment method for positioning a substrate, and an exposure apparatus. More particularly, the present invention relates to an alignment apparatus for roughly positioning a photosensitive substrate when it is carried into an exposure stage. The present invention relates to a pre-alignment apparatus and method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体デバイスや液晶表示デ
バイスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に、パタ
ーンが形成されたマスクに露光用照明光(露光光)を照
明し、このマスクのパターンの像を投影光学系を介して
フォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハや
ガラスプレート等の感光性基板上に投影露光する露光装
置が用いられている。このような露光装置においては、
感光性基板は基板搬送系により露光用ステージに搬入さ
れて載置されるが、感光性基板は露光用ステージに搬入
される前に大まかな位置決め動作(プリアライメント)
を施される。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor device or a liquid crystal display device is manufactured by lithography, a mask on which a pattern is formed is illuminated with illumination light for exposure (exposure light), and an image of the pattern of the mask is formed. There is used an exposure apparatus which projects and exposes a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist through a projection optical system. In such an exposure apparatus,
The photosensitive substrate is carried into the exposure stage by the substrate transport system and placed on it, but the photosensitive substrate is roughly positioned (pre-alignment) before being carried into the exposure stage.
Is given.

【0003】感光性基板をプリアライメントするプリア
ライメント装置としては、例えば特開平10−6497
9号公報に開示されている技術がある。これは、露光用
ステージ上に複数の照明部を設けておき、ステージから
基板ホルダを貫通してピン部材を突出させ、基板ホルダ
と感光性基板とを離間した状態で照明部より感光性基板
の複数のエッジ部に照明光をそれぞれ照明し、エッジ部
を介した光束に基づいてエッジ部を光学的に検出し、感
光性基板とステージとの相対的な位置決めを行うもので
ある。
A pre-alignment apparatus for pre-aligning a photosensitive substrate is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-6497.
There is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-90. In this method, a plurality of illumination units are provided on an exposure stage, a pin member is protruded from the stage through a substrate holder, and the photosensitive substrate is separated from the illumination unit in a state where the substrate holder and the photosensitive substrate are separated. A plurality of edge portions are illuminated with illumination light, and the edge portions are optically detected based on a light beam passing through the edge portions to perform relative positioning between the photosensitive substrate and the stage.

【0004】このような構成においては、基板ホルダに
ピン部材を貫通させるための穴を設ける必要があるが、
基板ホルダが感光性基板を吸着保持した際、この穴及び
穴周辺においては感光性基板を吸着することができない
ので、感光性基板の平面度が悪化する。また、基板ホル
ダ内に昇降するピン部材を設ける構成では、基板ホルダ
を支持する基板ステージの機構が複雑化して、大型化す
るという不都合がある。さらに、感光性基板は基板搬送
系からステージに対して直接渡され、プリアライメント
動作を露光用ステージ上で施される。したがって、露光
処理とプリアライメント動作とが同時に行えず、スルー
プットが低下する。
In such a configuration, it is necessary to provide a hole for penetrating the pin member in the substrate holder.
When the substrate holder sucks and holds the photosensitive substrate, the photosensitive substrate cannot be sucked around the hole and around the hole, so that the flatness of the photosensitive substrate deteriorates. In addition, in the configuration in which the pin member that moves up and down in the substrate holder is provided, there is a disadvantage that the mechanism of the substrate stage that supports the substrate holder is complicated and the size is increased. Further, the photosensitive substrate is directly transferred from the substrate transfer system to the stage, and a pre-alignment operation is performed on the exposure stage. Therefore, the exposure processing and the pre-alignment operation cannot be performed at the same time, and the throughput decreases.

【0005】そこで、特開平11−219999号公報
に開示される技術では、感光性基板を保持して昇降する
搬入用アームを設け、この搬入用アームで保持した状態
で感光性基板のエッジ部に照明部より照明光を照射し、
光学的にプリアライメントを行っている。こうすること
により、基板ホルダには穴が開けられず、ステージ上に
おいて感光性基板の平面度を損なうことがない。
Therefore, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-219999, a loading arm is provided for holding and moving up and down the photosensitive substrate, and the edge of the photosensitive substrate is held while being held by the loading arm. Irradiate illumination light from the illumination unit,
Pre-alignment is performed optically. By doing so, a hole is not formed in the substrate holder, and the flatness of the photosensitive substrate on the stage is not impaired.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記技術に
おいては、照明部は搬入用アームの下方に設けられてお
り、感光性基板のエッジ部を下方から照明し、感光性基
板の上方に設けた受光部でエッジ部を介した光束を受光
する。この場合、プリアライメント動作終了後、照明部
が搬入用アームの下方に存在していると、感光性基板を
ステージに載置できないので、この照明部は搬入用アー
ムの下方(感光性基板の底面側)に対して出し入れ可能
に設けられている。具体的には、プリアライメント動作
及びその後の露光動作は、搬入用アームに保持された感
光性基板の下方に照明部を移動し、感光性基板のエッジ
部の光学的検出を行った後、照明部を感光性基板の下方
から退避させ、次いで、露光用ステージを搬入用アーム
に保持された感光性基板の下方に移動し、搬入用アーム
を下降して感光性基板をステージに載せ、感光性基板を
載置したステージを投影光学系の下方に移動し、ファイ
ンアライメント処理後、露光処理する。このように、感
光性基板の受け渡し位置においては、下から順に、露光
用ステージ、照明部出し入れ駆動機構、基板搬送系(搬
入用アーム)、プリアライメント機構(受光部)が積み
重なるように配置されることとなり、高さ方向において
装置が密集し、装置全体の構成にスペースを確保するた
めの制限を与えかねない。また、逆に、装置の全体構成
が決定している場合、露光用ステージ、基板搬送系、プ
リアライメント機構にスペースの制約が加わるといった
不都合が生じる恐れがある。
In the above technique, the illuminating section is provided below the loading arm, and illuminates the edge of the photosensitive substrate from below, and is provided above the photosensitive substrate. The light receiving portion receives the light beam passing through the edge portion. In this case, after the pre-alignment operation, if the illumination unit is present below the loading arm, the photosensitive substrate cannot be placed on the stage. Therefore, this illumination unit is placed below the loading arm (the bottom surface of the photosensitive substrate). Side). Specifically, in the pre-alignment operation and the subsequent exposure operation, the illumination unit is moved below the photosensitive substrate held by the carry-in arm, and after the optical detection of the edge portion of the photosensitive substrate is performed, the illumination is performed. Part is retracted from below the photosensitive substrate, and then the exposure stage is moved below the photosensitive substrate held by the loading arm, and the loading arm is lowered to place the photosensitive substrate on the stage, The stage on which the substrate is placed is moved below the projection optical system, and after fine alignment processing, exposure processing is performed. As described above, at the photosensitive substrate transfer position, the exposure stage, the illuminating unit insertion / removal drive mechanism, the substrate transport system (loading arm), and the pre-alignment mechanism (light receiving unit) are arranged in a stacking order from the bottom. As a result, the devices are densely arranged in the height direction, which may impose a restriction on securing a space in the configuration of the entire device. On the other hand, when the overall configuration of the apparatus is determined, there is a possibility that inconveniences such as the restriction of space being added to the exposure stage, the substrate transfer system, and the pre-alignment mechanism may occur.

【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、簡易な構成で省スペース化され且つスループ
ット低下が回避されたアライメント装置及びアライメン
ト方法、及び露光装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide an alignment apparatus, an alignment method, and an exposure apparatus, which have a simple configuration, save space, and avoid a decrease in throughput. I do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図1〜図17に対応付け
した以下の構成を採用している。本発明のアライメント
装置(PAS)は、基板(W)を所定位置に対して光学
的に位置決めするアライメント装置において、アライメ
ント用光束を射出する照明部(1:1a〜1c)と、基
板(W)を挟んで照明部(1)と対向する位置に配置さ
れ、照明部(1)からの光束を折り曲げて基板(W)の
複数のエッジ部(e:e1〜e3)にこの光束をそれぞ
れ照射する光路折り曲げ部(2:2a〜2c)と、基板
(W)の複数のエッジ部(e)を介した光束に基づいて
複数のエッジ部(e)を検出する検出部(3:3a〜3
c、PC、CONT)とを備え、検出部(3、PC、C
ONT)で検出した複数のエッジ部(e)の位置情報に
基づいて、基板(W)を所定位置に対して位置決めする
ことを特徴とする。このとき、照明部(1)は基板
(W)の上方位置に配置され、光路折り曲げ部(2)は
基板(W)の下方位置に配置されていることを特徴とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs the following structure corresponding to FIGS. 1 to 17 shown in the embodiment. An alignment apparatus (PAS) according to the present invention is an alignment apparatus for optically positioning a substrate (W) with respect to a predetermined position. An illumination unit (1: 1a to 1c) for emitting a light beam for alignment and a substrate (W). , The light beam from the illumination unit (1) is bent to irradiate the plurality of edge portions (e: e1 to e3) of the substrate (W) with the light beam, respectively. A light path bending section (2: 2a to 2c) and a detection section (3: 3a to 3) for detecting a plurality of edges (e) based on a light beam passing through the plurality of edges (e) of the substrate (W).
c, PC, CONT) and a detection unit (3, PC, C
The substrate (W) is positioned with respect to a predetermined position based on the position information of the plurality of edge portions (e) detected by the ONT). At this time, the illumination unit (1) is arranged at a position above the substrate (W), and the optical path bending unit (2) is arranged at a position below the substrate (W).

【0009】本発明のアライメント方法は、基板(W)
を所定位置に対して光学的に位置決めするアライメント
方法において、基板(W)の上方位置から、この基板
(W)の下方位置に配置されている光路折り曲げ部
(2)に向かってアライメント用光束を照射し、光路折
り曲げ部(2)からの光束を、基板(W)の下方位置か
らこの基板(W)の複数のエッジ部(e)にそれぞれ照
射し、基板(W)の複数のエッジ部(e)を介した光束
に基づいて複数のエッジ部(e)を検出し、この検出し
た複数のエッジ部(e)の位置情報に基づいて基板
(W)を所定位置に対して位置決めすることを特徴とす
る。
According to the alignment method of the present invention, a substrate (W)
In an alignment method for optically positioning the light beam relative to a predetermined position, the alignment light beam is directed from an upper position of the substrate (W) toward an optical path bending portion (2) disposed at a lower position of the substrate (W). And irradiating the luminous flux from the optical path bending part (2) to a plurality of edges (e) of the substrate (W) from a position below the substrate (W), respectively. e) detecting a plurality of edge portions (e) based on the light beam passing through the e), and positioning the substrate (W) with respect to a predetermined position based on the detected positional information of the plurality of edge portions (e). Features.

【0010】本発明によれば、基板(W)を挟んで、ア
ライメント用光束を射出する照明部(1)と対向する位
置に光路折り曲げ部(2)を設けたことにより、照明部
(1)からの光束を光路折り曲げ部(2)に向かって照
射し、この光路折り曲げ部(2)からの光束を基板
(W)の複数のエッジ部(e)に照射し、このエッジ部
(e)を介した光束に基づいて複数のエッジ部(e)の
位置情報を検出部(3、PC、CONT)によって検出
することにより、プリアライメント動作を行うことがで
きる。そして、光路折り曲げ部(2)を、基板(W)を
挟んで照明部(1)と対向する位置に配置したことによ
り、照明部(1)と検出部(3)とを双方とも基板
(W)に対して同じ側に、つまり基板(W)の上方位置
に配置することができる。したがって、簡易な構成で省
スペース化を実現することができる。また、アライメン
ト動作を露光ステージ上では行わないので、スループッ
ト低下を回避することができる。
According to the present invention, the illumination section (1) is provided by providing the optical path bending section (2) at a position facing the illumination section (1) for emitting the alignment light beam with the substrate (W) interposed therebetween. Is radiated toward the bent optical path portion (2), and the luminous flux from the bent optical path portion (2) is irradiated to a plurality of edges (e) of the substrate (W). The pre-alignment operation can be performed by detecting the position information of the plurality of edge parts (e) by the detection unit (3, PC, CONT) based on the transmitted light flux. And since the optical path bending part (2) is arrange | positioned in the position which opposes the illumination part (1) across the board | substrate (W), both the illumination part (1) and the detection part (3) are the board | substrate (W). ) On the same side, that is, above the substrate (W). Therefore, space saving can be realized with a simple configuration. Further, since the alignment operation is not performed on the exposure stage, it is possible to avoid a decrease in throughput.

【0011】光路折り曲げ部(2)は少なくとも2面の
反射面(r1、r2、r3、r4)を有しているので、
光路折り曲げ部(2)自体の高さ方向のサイズを抑える
ことができる。したがって、装置全体の省スペース化を
実現することができる。
Since the optical path bending portion (2) has at least two reflecting surfaces (r1, r2, r3, r4),
The size in the height direction of the optical path bending portion (2) itself can be suppressed. Therefore, space saving of the whole apparatus can be realized.

【0012】光路折り曲げ部(2)はプリズムを有して
おり、このプリズムを用いて光束を安定してエッジ部に
照射することができる。
The optical path bending section (2) has a prism, and the prism can be used to stably irradiate a light beam to the edge.

【0013】このとき、プリズム(2)は少なくとも1
面の全反射面(r2)を有しているので、プリズム
(2)自体の高さ方向のサイズを抑えることができ、装
置全体の省スペース化を実現することができる。なお、
この全反射面(r2)を構成する光学部材(材質)に応
じた全反射の条件を満たす角度で光束が入射するよう
に、プリズムをはじめとする光路折り曲げ部(2)を構
成する光学部材の配置を予め設定しておく。
At this time, at least one prism (2) is provided.
Since the surface has the total reflection surface (r2), the size of the prism (2) itself in the height direction can be suppressed, and the space saving of the entire device can be realized. In addition,
The prism and other optical members constituting the optical path bending portion (2) such that the light flux enters at an angle satisfying the condition of total reflection according to the optical member (material) constituting the total reflection surface (r2). The arrangement is set in advance.

【0014】照明部(1)から検出部(3)へ向かう光
路上に、光束を拡散させる拡散部(5)を備えたことに
より、例えば、照明部(1)からの光束が平行光であっ
ても、この光束を所定の開口数NAを有する光束に変換
し、基板(W)のエッジ部(e)の像を形成することが
できる。
By providing a diffusing unit (5) for diffusing a light beam on an optical path from the lighting unit (1) to the detecting unit (3), for example, the light beam from the lighting unit (1) is parallel light. However, this light beam can be converted into a light beam having a predetermined numerical aperture NA to form an image of the edge portion (e) of the substrate (W).

【0015】本発明の露光装置(EX)は、所定のパタ
ーンをステージ(WST)上に載置される感光性基板
(W)へ露光する露光装置において、感光性基板(W)
の位置を光学的に検出する基板位置検出装置(PAS)
を備え、この基板位置検出装置(PAS)は、アライメ
ント用光束を射出する照明部(1)と、感光性基板
(W)を挟んで照明部(1)と対向する位置に配置さ
れ、照明部(1)からの光束を折り曲げて感光性基板
(W)の複数のエッジ部(e)にこの光束をそれぞれ照
射する光路折り曲げ部(2)と、感光性基板(W)の複
数のエッジ部(e)を介した光束に基づいて複数のエッ
ジ部(e)を検出する検出部(3、PC、CONT)と
を備え、検出部(3、PC、CONT)で検出した複数
のエッジ部(e)の位置情報に基づいて、感光性基板
(W)を位置決めすることを特徴とする。
An exposure apparatus (EX) of the present invention is an exposure apparatus for exposing a predetermined pattern to a photosensitive substrate (W) mounted on a stage (WST).
Position detection device (PAS) that optically detects the position of a substrate
The substrate position detecting device (PAS) is disposed at a position facing the lighting unit (1) with the photosensitive substrate (W) interposed therebetween, and a lighting unit (1) that emits a light beam for alignment. An optical path bending portion (2) for bending the light beam from (1) to irradiate the plurality of edge portions (e) of the photosensitive substrate (W) with the light beam, respectively, and a plurality of edge portions of the photosensitive substrate (W) ( e) detecting portions (3, PC, CONT) for detecting a plurality of edge portions (e) based on the light beam passing through the plurality of edge portions (e) detected by the detecting portion (3, PC, CONT). The method is characterized in that the photosensitive substrate (W) is positioned on the basis of the position information of (1).

【0016】本発明によれば、感光性基板(W)を挟ん
で、アライメント用光束を射出する照明部(1)と対向
する位置に光路折り曲げ部(2)を設けたことにより、
照明部(1)からの光束を光路折り曲げ部(2)に向か
って照射し、この光路折り曲げ部(2)からの光束を感
光性基板(W)の複数のエッジ部(e)に照射し、この
エッジ部(e)を介した光束に基づいて複数のエッジ部
(e)の位置情報を検出部(3、PC、CONT)によ
って検出することにより、感光性基板(W)の位置検出
及び位置決め動作を行うことができる。そして、光路折
り曲げ部(2)を、感光性基板(W)を挟んで照明部
(1)と対向する位置に配置したことにより、照明部
(1)と検出部(3)とを双方とも感光性基板(W)の
上方位置に配置することができるので、簡易な構成で省
スペース化を実現することができる。また、位置決め動
作を露光ステージ(WST)上では行わないので、スル
ープット低下を回避することができる。
According to the present invention, the optical path bending section (2) is provided at a position facing the illumination section (1) for emitting the alignment light beam with the photosensitive substrate (W) interposed therebetween.
The light beam from the illumination unit (1) is irradiated toward the optical path bending unit (2), and the light beam from the optical path bending unit (2) is irradiated on a plurality of edges (e) of the photosensitive substrate (W); The position detection and positioning of the photosensitive substrate (W) is performed by detecting the position information of the plurality of edges (e) by the detection unit (3, PC, CONT) based on the light beam passing through the edge (e). Actions can be taken. The light path bending section (2) is arranged at a position facing the illumination section (1) with the photosensitive substrate (W) interposed therebetween, so that both the illumination section (1) and the detection section (3) are exposed to light. Since it can be arranged above the flexible substrate (W), space saving can be realized with a simple configuration. Further, since the positioning operation is not performed on the exposure stage (WST), it is possible to avoid a decrease in throughput.

【0017】前記露光装置(EX)において、感光性基
板(W)を上方から保持する搬送アーム(28)を備え
ており、照明部(1)は感光性基板(W)の上方位置に
配置され、光路折り曲げ部(2)は感光性基板(W)の
下方位置に配置されており、感光性基板(W)を搬送ア
ーム(28)で保持した状態で、少なくとも1方向に関
する感光性基板(W)の位置決めを行うので、位置決め
動作を効率良く行うことができるとともに、位置決め後
の感光性基板(W)を精度良く露光処理することができ
る。
The exposure apparatus (EX) includes a transfer arm (28) for holding the photosensitive substrate (W) from above, and the illumination unit (1) is arranged at a position above the photosensitive substrate (W). The optical path bending portion (2) is arranged below the photosensitive substrate (W), and the photosensitive substrate (W) is held in at least one direction while the photosensitive substrate (W) is held by the transfer arm (28). 3), the positioning operation can be performed efficiently, and the photosensitive substrate (W) after the positioning can be subjected to the exposure processing with high accuracy.

【0018】前記露光装置(EX)において、検出部
(3、PC、CONT)で検出した複数のエッジ部
(e)の位置情報のうち少なくとも1方向の位置情報を
ステージ(WST)の位置情報のオフセットとするの
で、感光性基板(W)の任意の領域に対して精度良く露
光処理を行うことができる。
In the exposure apparatus (EX), the position information in at least one direction among the position information of the plurality of edge portions (e) detected by the detection section (3, PC, CONT) is used as the position information of the stage (WST). Since the offset is set, an exposure process can be performed with high accuracy on an arbitrary region of the photosensitive substrate (W).

【0019】なお、請求項9に記載の露光装置(EX)
において、前記少なくとも1方向は前記ステージ(WS
T)の前記感光性基板(W)載置面の法線方向を軸とす
る回転方向(θz方向)であることが好ましい。また、
前記少なくとも1方向は、前記θz方向及び前記感光性
基板(W)載置面の面内方向(XY方向)であることが
好ましい。
An exposure apparatus (EX) according to claim 9
Wherein the at least one direction corresponds to the stage (WS
The rotation direction (θz direction) around the normal direction of the photosensitive substrate (W) mounting surface of T) is preferable. Also,
The at least one direction is preferably the θz direction and an in-plane direction (XY direction) of the photosensitive substrate (W) mounting surface.

【0020】また、請求項10に記載の露光装置(E
X)において、前記少なくとも1方向の位置情報は前記
ステージ(WST)の前記感光性基板(W)載置面の面
内方向(XY方向)であることが好ましい。また、前記
少なくとも1方向は、前記感光性基板(W)載置面の面
内方向、及び前記感光性基板(W)載置面の法線方向を
軸とする回転方向(θz方向)であることが好ましい。
The exposure apparatus according to claim 10 (E)
In X), it is preferable that the position information in the at least one direction is an in-plane direction (XY direction) of the mounting surface of the photosensitive substrate (W) of the stage (WST). Further, the at least one direction is a rotation direction (θz direction) about an in-plane direction of the photosensitive substrate (W) mounting surface and a normal line direction of the photosensitive substrate (W) mounting surface. Is preferred.

【0021】また、本発明は、基板(W)の位置を光学
的に検出する基板位置検出装置(PAS)であって、ア
ライメント用光束を射出する照明部(1)と、前記基板
(W)を挟んで前記照明部(1)と対向する位置に配置
され、前記照明部(1)からの前記光束を折り曲げて前
記基板(W)の複数のエッジ部(e)に該光束をそれぞ
れ照射する光路折り曲げ部(2)と、前記基板(W)の
複数のエッジ部(e)を介した前記光束に基づいて前記
複数のエッジ部(e)を検出する検出部(3、PC、C
ONT)とを備え、前記検出装置(3、PC、CON
T)で検出した前記複数のエッジ部(e)の位置情報に
基づいて、前記基板(W)の位置を検出することを特徴
とする基板位置検出装置である。
The present invention also relates to a substrate position detecting device (PAS) for optically detecting the position of a substrate (W), comprising: an illuminating section (1) for emitting a light beam for alignment; , The light beam from the illumination unit (1) is bent to irradiate the plurality of edge portions (e) of the substrate (W) with the light beam, respectively. An optical path bending section (2) and a detection section (3, PC, C) for detecting the plurality of edge portions (e) based on the light beam passing through the plurality of edge portions (e) of the substrate (W).
ONT) and the detection device (3, PC, CON)
A substrate position detecting device, wherein the position of the substrate (W) is detected based on position information of the plurality of edge portions (e) detected in T).

【0022】上記基板位置検出装置(PAS)におい
て、前記照明部(1)は前記基板(W)の上方位置に配
置され、前記光路折り曲げ部(2)は前記基板(W)の
下方位置に配置されていることが好ましい。また、上記
何れかに記載の基板位置検出装置(PAS)において、
前記光路折り曲げ部(2)は少なくとも2面の反射面
(r1〜r4)を有していることが好ましい。
In the above-mentioned substrate position detecting device (PAS), the illuminating section (1) is disposed above the substrate (W), and the optical path bending section (2) is disposed below the substrate (W). It is preferred that Further, in any one of the substrate position detecting devices (PAS) described above,
The bent optical path portion (2) preferably has at least two reflecting surfaces (r1 to r4).

【0023】また、上記何れかに記載の基板位置検出装
置(PAS)において、前記光路折り曲げ部(2)はプ
リズムを有していることが好ましい。該プリズムを有す
る基板位置検出装置においては、前記プリズムは少なく
とも1面の全反射面(r2)を有していることが好まし
い。
In any one of the above-described substrate position detecting devices (PAS), it is preferable that the optical path bending portion (2) has a prism. In the substrate position detecting device having the prism, the prism preferably has at least one total reflection surface (r2).

【0024】また、上記何れかに記載の基板位置検出装
置(PAS)において、前記照明部(1)と前記検出部
(3)との間の光路中に配置されて、前記照明部(1)
からの光束を拡散させる拡散部(5)を備えていること
が好ましい。
Further, in the substrate position detecting device (PAS) according to any one of the above, the illuminating section (1) is disposed in an optical path between the illuminating section (1) and the detecting section (3).
It is preferable to include a diffusing portion (5) for diffusing light from the light source.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明のアライメント装置
及びアライメント方法、露光装置について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明のアライメント装置P
ASを備えた露光装置EX全体の概略構成図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an alignment apparatus, an alignment method, and an exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an alignment apparatus P of the present invention.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire exposure apparatus EX including an AS.

【0026】図1において、露光時には、水銀ランプ、
又はエキシマレーザ光源等の露光光源、この露光光源か
らの露光光の光量を制御するND可変フィルタ等の減光
器、その露光光の照度分布を均一化するためのオプティ
カル・インテグレータ(フライアイレンズ、又はロッド
レンズ等)、照明領域を規定する視野絞り、及びコンデ
ンサレンズ系等からなる照明光学系ILより、レチクル
R(マスク)上の矩形の照明領域に対して露光光ELが
照射される。露光光ELとしては、水銀ランプのg線
(波長436nm)、h線(波長405nm)、i線
(波長365nm)、KrF(波長248nm)、Ar
F(波長193nm)、若しくはF2 (波長157n
m)等のエキシマレーザ光、又は軟X線等が使用可能で
ある。
In FIG. 1, at the time of exposure, a mercury lamp,
Or an exposure light source such as an excimer laser light source, a dimmer such as an ND variable filter that controls the amount of exposure light from the exposure light source, and an optical integrator (fly-eye lens, Exposure light EL is applied to a rectangular illumination area on the reticle R (mask) from an illumination optical system IL including a field lens that defines an illumination area, a condenser lens system, and the like. Exposure light EL includes mercury lamp g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), i-line (wavelength 365 nm), KrF (wavelength 248 nm), Ar
F (wavelength 193 nm), or F 2 (wavelength 157n
m) or the like, or soft X-rays or the like can be used.

【0027】そして、露光光ELのもとで、レチクルR
に形成されているパターンの像が、投影光学系PLを介
して投影倍率β(βは1/5,1/4等)で、ウエハ
(感光性基板)W上の露光対象のショット領域上の矩形
の露光領域EA(図2参照)に投影される。ウエハWの
表面にはレジストが塗布されており、照明光学系IL内
にはレジストに対する露光量を間接的にモニタする計測
系が備えられている。この計測系の計測結果、及び装置
全体の動作を制御するコンピュータよりなる主制御系C
ONTの制御情報に基づいて、露光光源の出力、又は減
光器の減光率等が制御されて露光光ELの照度、ひいて
はレジストに対する露光量が適正化される。なお、露光
量はウエハWの走査速度、及び露光領域EAの走査方向
の幅にも依存している。
Then, under the exposure light EL, the reticle R
The image of the pattern formed on the exposure area on the wafer (photosensitive substrate) W at the projection magnification β (β is 1/5, 1/4, etc.) via the projection optical system PL. It is projected on a rectangular exposure area EA (see FIG. 2). A resist is applied to the surface of the wafer W, and a measurement system for indirectly monitoring the exposure amount of the resist is provided in the illumination optical system IL. A main control system C composed of a computer for controlling the measurement results of this measurement system and the operation of the entire apparatus.
Based on the control information of the ONT, the output of the exposure light source or the dimming rate of the dimmer is controlled to optimize the illuminance of the exposure light EL and, consequently, the amount of exposure to the resist. Note that the exposure amount also depends on the scanning speed of the wafer W and the width of the exposure area EA in the scanning direction.

【0028】以下、投影光学系PLの光軸AXに平行に
Z軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1の紙面に平行
(非走査方向)にX軸を取り、図1の紙面に垂直(走査
方向)にY軸を取って説明する。レチクルRはレチクル
ステージRST上に真空吸着によって保持され、レチク
ルステージRSTは、Y方向に連続移動すると共に、X
方向、Y方向、回転方向(θz方向)に微動可能となっ
ている。レチクルステージRSTの位置は不図示のレー
ザ干渉計を用いて計測され、この計測結果に基づいて、
主制御系CONTがレチクルステージRST上のレチク
ルRの走査方向、及び位置決め動作を制御する。
Hereinafter, the Z axis is taken in parallel with the optical axis AX of the projection optical system PL, and the X axis is taken in a plane perpendicular to the Z axis in a direction (non-scanning direction) parallel to the plane of FIG. The description will be made by taking the Y axis in the vertical direction (scanning direction). Reticle R is held on reticle stage RST by vacuum suction, and reticle stage RST continuously moves in the Y direction and X
Fine movement is possible in the direction, Y direction, and rotation direction (θz direction). The position of reticle stage RST is measured using a laser interferometer (not shown), and based on the measurement result,
The main control system CONT controls the scanning direction and the positioning operation of the reticle R on the reticle stage RST.

【0029】一方、露光中のウエハWは所定の厚さの円
板状のウエハホルダWH上に真空吸着によって保持され
ており、このウエハホルダWHがウエハステージWST
上に固定され、ウエハステージWSTは、定盤よりなる
ウエハベースWBに支持されている。ウエハWのZ方向
(光軸AX方向)の位置は、多点斜入射方式のオートフ
ォーカスセンサ(不図示)によって計測され、この計測
結果はステージ制御系WCに出力される。ステージ制御
系WCは、そのオートフォーカスセンサの検出結果に基
づいて、露光領域EA内でウエハWの表面のフォーカス
位置及び傾斜角が投影光学系PLの結像面に合致するよ
うにオートフォーカス方式及びオートレベリング方式で
ウエハステージWST内の3箇所のZ駆動部(不図示)
の動作を制御する。
On the other hand, the wafer W being exposed is held on a disk-shaped wafer holder WH of a predetermined thickness by vacuum suction, and this wafer holder WH is placed on the wafer stage WST.
Fixed above, wafer stage WST is supported by wafer base WB formed of a surface plate. The position of the wafer W in the Z direction (the optical axis AX direction) is measured by a multipoint oblique incidence type autofocus sensor (not shown), and the measurement result is output to the stage control system WC. The stage control system WC performs an autofocus method based on the detection result of the autofocus sensor so that the focus position and the tilt angle of the surface of the wafer W in the exposure area EA coincide with the imaging plane of the projection optical system PL. Three Z-drive units (not shown) in wafer stage WST by auto-leveling method
Control the operation of.

【0030】また、図1において、ウエハステージWS
TのX方向、Y方向の側面もそれぞれ移動鏡としての鏡
面に加工され、これらの鏡面にレーザ干渉計18より複
数軸のレーザビームが照射されている。レーザ干渉計1
8はウエハステージWSTのX座標、Y座標、及び回転
角等を計測し、この計測値をステージ制御系WC、及び
主制御系CONTに出力する。ステージ制御系WCは、
レーザ干渉計18の計測値、及び主制御系CONTから
の制御情報に基づいてウエハステージWSTのX方向、
Y方向への動作を制御する。ウエハステージWSTは、
例えばリニアモータ方式で、ウエハベースWB上をX方
向、Y方向に連続移動、及びステップ移動する。
In FIG. 1, wafer stage WS
Side surfaces in the X and Y directions of T are also processed into mirror surfaces as movable mirrors, and these mirror surfaces are irradiated with laser beams of a plurality of axes from the laser interferometer 18. Laser interferometer 1
8 measures the X coordinate, Y coordinate, rotation angle, and the like of the wafer stage WST, and outputs the measured values to the stage control system WC and the main control system CONT. The stage control system WC is
The X direction of the wafer stage WST based on the measurement value of the laser interferometer 18 and the control information from the main control system CONT,
The operation in the Y direction is controlled. Wafer stage WST
For example, by a linear motor system, the wafer base WB continuously moves in the X direction and the Y direction and moves stepwise.

【0031】そして、ウエハWに対する露光時には、ウ
エハW上の一つのショット領域への露光処理が終了した
後に、ウエハステージWSTをステップ移動することに
よって、ウエハW上の次のショット領域が投影光学系P
Lによる露光領域EAの手前に移動される。その後、レ
チクルステージRST及びウエハステージWSTを駆動
して、レチクルRとウエハWとを、投影倍率βを速度比
として投影光学系PLに対して同期走査して露光光EL
を照射するという動作が、ステップ・アンド・スキャン
方式で繰り返されて、ウエハW上の各ショット領域への
走査露光が行われる。
Then, when exposing the wafer W, after the exposure processing for one shot area on the wafer W is completed, the wafer stage WST is step-moved, so that the next shot area on the wafer W is projected onto the projection optical system. P
L is moved to a position short of the exposure area EA. After that, the reticle stage RST and the wafer stage WST are driven, and the reticle R and the wafer W are synchronously scanned with respect to the projection optical system PL using the projection magnification β as a speed ratio to expose the exposure light EL.
Is repeated in a step-and-scan manner, and scanning exposure is performed on each shot area on the wafer W.

【0032】このような露光が重ね合わせ露光である場
合には、予めウエハW上の各ショット領域とレチクルR
のパターンの像とのアライメントを高精度に行っておく
必要がある。更に、投影光学系PLの結像特性等も高精
度に計測して、可能であれば補正しておく必要がある。
そのアライメントを行うために、レチクルRの上方には
レチクルアライメント顕微鏡(不図示)が配置され、投
影光学系PLのX方向の側面部には、オフ・アクシス方
式で画像処理方式によりウエハWのアライメントを行う
アライメントセンサ19が設置されている。アライメン
トセンサ19は、ウエハW上の被検マークを照明する照
明系、その被検マークの像を形成する拡大結像系、及び
その像を撮像するCCD型等の2次元の撮像素子を備え
ている。その撮像素子からの画像信号は主制御系CON
Tに出力され、ウエハWのアライメント時に主制御系C
ONTは、その画像信号を処理して所定の検出中心に対
する被検マークのX方向、Y方向への位置ずれ量を求め
る。主制御系CONTにはウエハW側のレーザ干渉計1
8で計測されるウエハステージWSTの座標も出力され
ており、主制御系CONTは、その座標にその被検マー
クの位置ずれ量を加算することによって、その被検マー
クのウエハステージWSTの座標系(X,Y)上での座
標を算出する。
If such exposure is overlay exposure, each shot area on the wafer W and the reticle R
It is necessary to perform high-precision alignment with the pattern image. Further, it is necessary to measure the imaging characteristics and the like of the projection optical system PL with high accuracy and correct them if possible.
In order to perform the alignment, a reticle alignment microscope (not shown) is arranged above the reticle R, and the wafer W is aligned with an off-axis image processing method on the side surface in the X direction of the projection optical system PL. Is provided. The alignment sensor 19 includes an illumination system for illuminating the test mark on the wafer W, an enlarged imaging system for forming an image of the test mark, and a two-dimensional image sensor such as a CCD type for imaging the image. I have. The image signal from the image sensor is sent to the main control system CON.
T to the main control system C when the wafer W is aligned.
The ONT processes the image signal to determine the amount of displacement of the test mark in the X and Y directions with respect to a predetermined detection center. The main control system CONT has a laser interferometer 1 on the wafer W side.
The coordinates of the wafer stage WST measured at step 8 are also output, and the main control system CONT adds the positional deviation amount of the test mark to the coordinates to obtain the coordinate system of the wafer stage WST for the test mark. The coordinates on (X, Y) are calculated.

【0033】また、図3は、図1の投影光学系PLの支
持機構等を示し、この図3において、投影光学系PL
は、極めて膨張率の小さい材料(インバール等)からな
る支持部材48に支持されている。即ち、投影光学系P
LのウエハWに最も近い部分のレンズエレメントを保持
する先端部PLaが、支持部材48の円筒状の保持部4
8a内に収納されている。そして、投影光学系PLの先
端部PLa、及び支持部材48の保持部48aがそれぞ
れ図2に点線で示されている。
FIG. 3 shows a support mechanism and the like for the projection optical system PL of FIG. 1. In FIG.
Is supported by a support member 48 made of a material having an extremely low expansion coefficient (such as Invar). That is, the projection optical system P
The distal end portion PLa for holding the lens element closest to the wafer W of L is provided on the cylindrical holding portion 4 of the support member 48.
8a. The distal end portion PLa of the projection optical system PL and the holding portion 48a of the support member 48 are indicated by dotted lines in FIG.

【0034】この図2は、ウエハステージWSTの座標
を計測するレーザ干渉計18のレーザビームの配置等を
示し、この図2において、矩形の露光領域EAの中心が
投影光学系PLの光軸AXとなっている。また、アライ
メントセンサ19の円形の検出視野19bの中心が検出
中心19aとなっている。検出中心19aは、例えばア
ライメントセンサ19内の指標マークの中心がアライメ
ント用の撮像素子上に投影された位置であり、本例では
検出中心19aと光軸AXとはY軸に平行な同一直線上
に配置されている。そして、図1のウエハW側のレーザ
干渉計18からウエハステージWSTのX方向の鏡面W
STxに対して、第1のレーザビームLBX1〜第5の
レーザビームLBX5よりなる5軸のレーザビームがX
軸に平行に照射されており、ウエハステージWSTのY
方向の鏡面WSTyに対して、第1のレーザビームLB
Y〜第3のレーザビームLBY3よりなる3軸のレーザ
ビームがY軸に平行に照射されている。
FIG. 2 shows the arrangement of the laser beam of the laser interferometer 18 for measuring the coordinates of the wafer stage WST. In FIG. 2, the center of the rectangular exposure area EA is the optical axis AX of the projection optical system PL. It has become. The center of the circular detection field 19b of the alignment sensor 19 is the detection center 19a. The detection center 19a is, for example, a position where the center of an index mark in the alignment sensor 19 is projected on an image sensor for alignment. In this example, the detection center 19a and the optical axis AX are on the same straight line parallel to the Y axis. Are located in Then, the laser interferometer 18 on the wafer W side in FIG.
For STx, a 5-axis laser beam including the first laser beam LBX1 to the fifth laser beam LBX5 is X
Irradiated parallel to the axis, the Y
The first laser beam LB with respect to the mirror surface WSTY in the direction
A three-axis laser beam consisting of Y to the third laser beam LBY3 is irradiated in parallel with the Y axis.

【0035】この場合、3軸のレーザビームLBX1〜
LBY3はそれぞれダブルパス方式となっており、それ
ぞれを例えば投影光学系PLの側面に設けた参照鏡(不
図示)から反射されるレーザビームと干渉させることに
よって、対応する計測点での変位がシングルパス方式に
比べて1/2のより細かい分解能で計測される。そし
て、X軸の2軸のレーザビームLBX1,LBX2の光
軸31X、及び1軸のレーザビームLBX4の光軸31
AはそれぞれX軸に平行で投影光学系PLの光軸AX、
及びアライメントセンサ19の検出中心19aを通る直
線上にあり、Y軸の2軸のレーザビームLBY1及びL
BY2の光軸31Yは、Y軸に平行でそれらの光軸AX
及び検出中心19aを通る直線上にある。
In this case, the three-axis laser beams LBX1 to LBX1
Each of the LBYs 3 is of a double-pass type. Each of the LBYs 3 interferes with a laser beam reflected from, for example, a reference mirror (not shown) provided on the side surface of the projection optical system PL, so that the displacement at the corresponding measurement point is a single-pass. It is measured with a finer resolution of 1/2 compared to the method. Then, the optical axis 31X of the two-axis laser beams LBX1 and LBX2 and the optical axis 31 of the one-axis laser beam LBX4
A is parallel to the X axis and is the optical axis AX of the projection optical system PL;
And two laser beams LBY1 and LBY on a straight line passing through the detection center 19a of the alignment sensor 19,
The optical axis 31Y of BY2 is parallel to the Y axis, and their optical axes AX
And on a straight line passing through the detection center 19a.

【0036】従って、通常の露光時には、X軸のレーザ
ビームLBX1及びLBX2によって計測される変位の
平均値をウエハステージWSTのX座標、Y軸のレーザ
ビームLBY1及びLBY2によって計測される変位の
平均値をウエハステージWSTのY座標とすることによ
って、投影光学系PLの光軸AXを基準としたウエハス
テージWSTの変位を、ヨーイング量に起因するアッベ
誤差の無い状態で高精度に計測できる。また、レーザビ
ームLBX1及びLBX2によって計測される変位の差
分、又はレーザビームLBY1及びLBY2によって計
測される変位の差分より、ウエハステージWSTのヨー
イング量を求めることができる。更に、本例では図1よ
り分かるように、レーザ干渉計18からのレーザビーム
の光路は、Z方向に対してウエハWの表面より下側に所
定量(HZ1とする)外れているため、ウエハステージ
WSTのX軸の周りの傾斜角(走査露光時のピッチング
量)、又はY軸の周りの傾斜角(走査露光時のローリン
グ量)が生じると、それぞれウエハステージWSTのY
座標、及びX座標にアッベ誤差が混入する。
Therefore, during normal exposure, the average value of the displacement measured by the X-axis laser beams LBX1 and LBX2 is changed to the average value of the displacement measured by the X-coordinate of the wafer stage WST and the Y-axis laser beams LBY1 and LBY2. Is the Y coordinate of the wafer stage WST, the displacement of the wafer stage WST with reference to the optical axis AX of the projection optical system PL can be measured with high accuracy without Abbe error caused by the yawing amount. Further, the yawing amount of wafer stage WST can be obtained from the difference between the displacements measured by laser beams LBX1 and LBX2, or the difference between the displacements measured by laser beams LBY1 and LBY2. Further, in this example, as can be seen from FIG. 1, the optical path of the laser beam from the laser interferometer 18 deviates by a predetermined amount (referred to as HZ1) below the surface of the wafer W in the Z direction. When the tilt angle around the X axis of the stage WST (the pitching amount at the time of scanning exposure) or the tilt angle around the Y axis (the rolling amount at the time of scanning exposure) occurs, the Y and Y of the wafer stage WST are respectively set.
Abbe error is mixed in the coordinates and the X coordinate.

【0037】そこで、このアッベ誤差を補正するため
に、図2において、レーザビームLBY1,LBY2に
対してZ方向に間隔HZ2だけずれた位置にレーザビー
ムLBY3が照射されており、このレーザビームLBY
3を介して検出されるY座標と、レーザビームLBY
1,LBY2を介して検出されるY座標との差分を間隔
HZ2で除算することによって、ウエハステージWST
のピッチング量θXが求められる。このピッチング量θ
Xを用いて、図1のステージ制御系WCは、上記のよう
に求められているウエハステージWSTのY座標からθ
Y・HZ1を差し引くことによって、アッベ誤差を補正
したY座標を求めている。同様にX軸においても、レー
ザビームLBX1,LBX2に対してZ方向にずれた位
置にレーザビームLBX3が照射されており、この計測
値を用いることによってローリング量θYに起因するア
ッベ誤差が補正されている。
In order to correct this Abbe error, a laser beam LBY3 is applied to a position shifted from the laser beams LBY1 and LBY2 by an interval HZ2 in the Z direction in FIG.
3 and the laser beam LBY
By dividing the difference from the Y coordinate detected via LBY1 and LBY2 by interval HZ2, wafer stage WST
Is obtained. This pitching amount θ
Using X, the stage control system WC of FIG. 1 calculates θ from the Y coordinate of the wafer stage WST obtained as described above.
By subtracting Y · HZ1, the Y coordinate with the Abbe error corrected is obtained. Similarly, in the X-axis, the laser beam LBX3 is irradiated at a position shifted in the Z direction with respect to the laser beams LBX1 and LBX2, and the Abbe error caused by the rolling amount θY is corrected by using the measured value. I have.

【0038】一方、ウエハWのアライメント時には、X
軸のレーザビームLBX4によって計測される変位をウ
エハステージWSTのX座標とすることによって、アラ
イメントセンサ19の検出中心19aを基準としたウエ
ハステージWSTの変位を、ヨーイング量に起因するア
ッベ誤差の無い状態で高精度に計測できる。この際に
も、ウエハステージWSTのローリング量に起因するア
ッベ誤差を補正するために、レーザビームLBX4に対
してZ方向に間隔HZ2だけずれた位置にレーザビーム
LBX5が照射されている。
On the other hand, during alignment of the wafer W, X
By using the displacement measured by the laser beam LBX4 of the axis as the X coordinate of the wafer stage WST, the displacement of the wafer stage WST with respect to the detection center 19a of the alignment sensor 19 can be changed without Abbe error caused by the yawing amount. Can be measured with high accuracy. Also at this time, in order to correct Abbe error caused by the rolling amount of the wafer stage WST, the laser beam LBX5 is irradiated to a position shifted from the laser beam LBX4 by the interval HZ2 in the Z direction.

【0039】また、ウエハステージWST上でウエハホ
ルダWHの周囲に、基準プレート34、空間像計測系3
5、及び照度むらセンサ36が配置されている。基準プ
レート34の表面には、アライメントセンサ19用の基
準マーク34a、及び図1のレチクルステージRST上
のレチクル用の基準マーク34b,34cが形成されて
おり、これらの基準マークを用いることによって、レチ
クルRのパターン像の中心(本例では光軸AXに合致し
ているものとする)とアライメントセンサ19の検出中
心19aとの間隔であるベースライン量が検出される。
また、空間像計測系35としては、例えばナイフエッジ
35aを通過した光量を受光する光電センサ等が設けら
れており、その光電センサの検出信号を処理することに
よって、投影光学系PLによる投影像のベストフォーカ
ス位置、像質(解像度等)、及びディストーション等の
諸収差が計測され、これらの計測結果は主制御系CON
Tに出力される。更に、照度むらセンサ36によって、
矩形の露光領域EA内での露光光の照度分布等が計測さ
れる。
On the wafer stage WST, around the wafer holder WH, the reference plate 34 and the aerial image measurement system 3
5, and an illuminance unevenness sensor 36. On the surface of the reference plate 34, a reference mark 34a for the alignment sensor 19 and reference marks 34b and 34c for the reticle on the reticle stage RST in FIG. 1 are formed. By using these reference marks, the reticle is used. A baseline amount, which is the distance between the center of the R pattern image (in this example, it is assumed to match the optical axis AX) and the detection center 19a of the alignment sensor 19, is detected.
Further, as the aerial image measurement system 35, for example, a photoelectric sensor or the like that receives the amount of light passing through the knife edge 35a is provided, and by processing a detection signal of the photoelectric sensor, a projection image of the projection optical system PL is processed. Various aberrations such as the best focus position, image quality (resolution, etc.), and distortion are measured.
Output to T. Further, by the uneven illuminance sensor 36,
The illuminance distribution and the like of the exposure light in the rectangular exposure area EA are measured.

【0040】さて、上記のようなアライメント、及び露
光を実行するために、ウエハWの交換を行う必要があ
る。さらに、ウエハWをウエハステージWSTにロード
する前に大まかな位置決め(プリアライメント)をする
必要がある。以下では、図1の露光装置EXのうち、ウ
エハステージWST上のウエハホルダWHに対するウエ
ハWの搬入及びウエハホルダWHからのウエハWの搬出
を行うためのウエハローダ系、ウエハWをプリアライメ
ントするためのプリアライメント系(基板位置検出装
置、アライメント装置)PASについて説明する。
Now, in order to execute the above-described alignment and exposure, it is necessary to exchange the wafer W. Further, it is necessary to perform rough positioning (pre-alignment) before loading wafer W onto wafer stage WST. In the following, in the exposure apparatus EX of FIG. 1, a wafer loader system for carrying in the wafer W to the wafer holder WH on the wafer stage WST and carrying out the wafer W from the wafer holder WH, and a pre-alignment for pre-aligning the wafer W The system (substrate position detection device, alignment device) PAS will be described.

【0041】図1において、投影光学系PLの+X方向
の側面近傍で、レーザ干渉計18と機械的に干渉しない
位置にウエハローダ系及びプリアライメント系PASが
配置されている。すなわち、投影光学系PLの側面にウ
エハプリアライメント駆動部24が設置され、このウエ
ハプリアライメント駆動部24の底面に回転上下部25
がZ軸に平行に配置され、回転上下部25の下端にウエ
ハロードアーム(搬送アーム)28が固定されている。
ウエハロードアーム28はウエハWをウエハステージW
STに搬入するものであって、搬入対象のウエハWを上
方から抱えて保持するアームである。ウエハロードアー
ム28は、回転上下部25によって例えば直動スピンド
ル方式でZ方向に比較的大きく変位できるとともに、回
転上下部25を全体として回転することによって、その
回転中心を軸としてウエハロードアーム28をZ軸まわ
り(θz方向)に所定の角度範囲で回転できるように構
成されている。
In FIG. 1, a wafer loader system and a pre-alignment system PAS are arranged near the side surface of the projection optical system PL in the + X direction and at a position that does not mechanically interfere with the laser interferometer 18. That is, the wafer pre-alignment drive unit 24 is installed on the side surface of the projection optical system PL,
Are arranged parallel to the Z axis, and a wafer load arm (transfer arm) 28 is fixed to the lower end of the rotating upper and lower part 25.
Wafer load arm 28 transfers wafer W to wafer stage W
The arm is carried into the ST, and holds the wafer W to be carried in from above. The wafer load arm 28 can be relatively displaced in the Z direction by, for example, a direct-acting spindle system by the rotating upper / lower portion 25, and by rotating the rotating upper / lower portion 25 as a whole, the wafer load arm 28 It is configured to be able to rotate around the Z axis (θz direction) within a predetermined angle range.

【0042】ウエハプリアライメント駆動部24は、図
3に示すように、投影光学系PLを支持する支持部材4
8に固定されている。そして、ウエハプリアライメント
駆動部24の底面に回転上下部25を介してウエハロー
ドアーム28がZ方向に移動自在、かつ回転自在に保持
されている。
As shown in FIG. 3, the wafer pre-alignment drive unit 24 includes a support member 4 for supporting the projection optical system PL.
8 is fixed. A wafer load arm 28 is held on the bottom surface of the wafer pre-alignment drive unit 24 via a rotating upper and lower part 25 so as to be movable in the Z direction and rotatable.

【0043】図3、図4、図5に示すように、ウエハプ
リアライメント駆動部24の底面で、ウエハロードアー
ム28に保持されているウエハWに接触しない位置には
回転軸46が回転自在に設置され、この回転軸46の下
端に複数の光路折り曲げ部2(後述)を支持している光
路折り曲げ部支持部45が固定されている。
As shown in FIGS. 3, 4, and 5, a rotation shaft 46 is rotatably provided at a position on the bottom surface of the wafer pre-alignment drive unit 24 where the wafer W is not in contact with the wafer W held by the wafer load arm 28. An optical path bending section support section 45 that is installed and supports a plurality of optical path bending sections 2 (described later) is fixed to the lower end of the rotating shaft 46.

【0044】ここで、図5、図6を参照しながら、ウエ
ハWの位置を光学的に検出するプリアライメント系(基
板位置検出装置、アライメント装置)PASについて説
明する。本実施形態では、ウエハWの複数のエッジ部e
1〜e3を照明し、複数のエッジ部e1〜e3を介した
検出光に基づいて複数のエッジ部e1〜e3を検出し、
複数のエッジ部e1〜e3の位置情報に基づいてウエハ
Wの位置を光学的に求め、位置決めする。ここで、ロー
ダ系からウエハステージWSTへ搬送されるウエハWの
切り欠き(ノッチ)の方向や切り欠きの種類、あるいは
ウエハWのサイズなどの情報は、予め主制御系CONT
に入力されている。
Here, a pre-alignment system (substrate position detecting device, alignment device) PAS for optically detecting the position of the wafer W will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the plurality of edge portions e of the wafer W
1 to e3 are illuminated, and a plurality of edge portions e1 to e3 are detected based on detection light passing through the plurality of edge portions e1 to e3,
The position of the wafer W is optically obtained and positioned based on the position information of the plurality of edge portions e1 to e3. Here, information such as the direction of the notch (notch) of the wafer W transferred from the loader system to the wafer stage WST, the type of the notch, or the size of the wafer W is previously stored in the main control system CONT.
Has been entered.

【0045】図5、図6に示すように、プリアライメン
ト系PASは、アライメント用光束を射出する複数のプ
リアライメント用光源(照明部)1(1a〜1c)と、
ウエハWを挟んで光源1a〜1cと対向する位置に配置
され、光源1a〜1cからの光束を折り曲げてウエハW
の複数のエッジ部e(e1〜e3)にこの光束をそれぞ
れ照射する光路折り曲げ部2(2a〜2c)と、ウエハ
Wの複数のエッジ部e1〜e3を介した光束に基づい
て、このウエハWの複数のエッジ部e1〜e3をそれぞ
れ検出する複数の検出器(検出部)3(3a〜3c)と
を備えている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the pre-alignment system PAS includes a plurality of pre-alignment light sources (illumination units) 1 (1a to 1c) for emitting alignment light beams.
The light source 1a is disposed at a position facing the light sources 1a to 1c with the wafer W interposed therebetween.
Of the wafer W based on the light path bending portions 2 (2a to 2c) for irradiating the light beams to the plurality of edge portions e (e1 to e3) of the wafer W, respectively, and the light beam passing through the plurality of edge portions e1 to e3 of the wafer W. And a plurality of detectors (detection units) 3 (3a to 3c) for detecting the plurality of edge portions e1 to e3, respectively.

【0046】光源1a〜1cは、例えばLEDなどによ
って構成されており、プリアライメント用の照明光(可
視光または赤外光)を射出する。光源1a〜1cからそ
れぞれ射出したアライメント用光束は、コリメータレン
ズ4a〜4cにそれぞれ入射する。コリメータレンズ4
(4a〜4c)のそれぞれは、その前側焦点位置が光源
1a〜1cのそれぞれとほぼ一致しており、光源1a〜
1cの光束をほぼ平行光束にし、ウエハWの複数のエッ
ジ部のそれぞれをケーラー照明する。
Each of the light sources 1a to 1c is composed of, for example, an LED, and emits illumination light (visible light or infrared light) for pre-alignment. The alignment light beams emitted from the light sources 1a to 1c respectively enter the collimator lenses 4a to 4c. Collimator lens 4
In each of (4a to 4c), the front focal position thereof substantially coincides with each of the light sources 1a to 1c.
The light beam 1c is converted into a substantially parallel light beam, and each of the plurality of edges of the wafer W is subjected to Koehler illumination.

【0047】コリメータレンズ4a〜4cのそれぞれの
光路下流側には、アライメント用光束を透過可能な拡散
板(拡散部)5(5a〜5c)がそれぞれ設けられてい
る。この拡散板5a〜5cは、平行平板ガラスの表面を
粗く研磨したものであり、光源1a〜1cから射出しコ
リメータレンズ4a〜4cを介して供給されたアライメ
ント用光束を透過させることによって拡散し、拡散する
ことによって見かけの光源像の大きさを拡大するもので
ある。ウエハWのエッジ部e1〜e3に向かうアライメ
ント用光束は拡散板5a〜5cにそれぞれ拡散されるこ
とによって、所定の開口数NAを有するようになる。
Diffusion plates (diffusion portions) 5 (5a to 5c) capable of transmitting the alignment light beam are provided on the downstream side of the optical paths of the collimator lenses 4a to 4c, respectively. The diffusion plates 5a to 5c are obtained by roughly polishing the surface of a parallel plate glass, and are diffused by transmitting alignment light beams emitted from the light sources 1a to 1c and supplied through the collimator lenses 4a to 4c. The size of the apparent light source image is enlarged by diffusion. The alignment light beams traveling toward the edge portions e1 to e3 of the wafer W are diffused by the diffusion plates 5a to 5c, respectively, to have a predetermined numerical aperture NA.

【0048】そして、光源1a〜1c、コリメータレン
ズ4a〜4c、拡散板5a〜5cによって、所定の開口
数NAを有するアライメント用光束を射出する照明装置
S(S1〜S3)が構成され、これら照明装置S1〜S
3は、支持部材48に固定されているプリアライメント
駆動部24に設置されている。したがって、ウエハWが
ウエハロードアーム28に保持された際、これらプリア
ライメント駆動部24に設けられた光源1a〜1c(照
明装置S1〜S3)は、ウエハWの上方位置に配置され
るようになっている。
The light sources 1a to 1c, the collimator lenses 4a to 4c, and the diffusion plates 5a to 5c constitute an illuminating device S (S1 to S3) for emitting an alignment light beam having a predetermined numerical aperture NA. Devices S1 to S
3 is installed on the pre-alignment drive unit 24 fixed to the support member 48. Therefore, when the wafer W is held by the wafer load arm 28, the light sources 1a to 1c (illumination devices S1 to S3) provided in the pre-alignment drive unit 24 are arranged at positions above the wafer W. ing.

【0049】ウエハWを挟んで光源1a〜1c(照明装
置S1〜S3)のそれぞれと対向する位置には、光路折
り曲げ部2a〜2cがそれぞれ配置されている。これら
光路折り曲げ部2a〜2cはそれぞれプリズムによって
構成されている。光路折り曲げ部2a〜2cは光路折り
曲げ支持部45に支持されている。光路折り曲げ部支持
部45は、その端部を回転可能な回転軸46に支持され
ており、回転軸46の上端はウエハプリアライメント駆
動部24に接続している。そして、回転軸46を軸とし
て回転することにより、光路折り曲げ部支持部45は、
ウエハロードアーム28に保持されたウエハWの下方位
置に対して出し入れされるようになっている。そして、
ウエハWのプリアライメント時には、回転上下部25の
上昇によってウエハWは保持部48aに近接した位置ま
で上昇し、その保持部48aの底面から間隔g1の範囲
内のウエハWの底面側に、回転軸46の回転によって光
路折り曲げ部2a〜2cを支持した光路折り曲げ部支持
部45が挿入される。ウエハWの底面側に光路折り曲げ
部支持部45が挿入されることにより、光路折り曲げ部
2a〜2cは、ウエハWを挟んで照明装置S1〜S3と
対向するように、ウエハWの下方位置に配置されるよう
になっている。なお、光路折り曲げ部支持部45および
回転軸46は、3組の光路折り曲げ部2a〜2cのそれ
ぞれについて個別に設けても良い。
Light path bending portions 2a to 2c are arranged at positions facing the light sources 1a to 1c (illumination devices S1 to S3) with the wafer W interposed therebetween. Each of the optical path bending portions 2a to 2c is constituted by a prism. The optical path bending sections 2a to 2c are supported by the optical path bending supporting section 45. The optical path bending portion support portion 45 has its end supported by a rotatable rotation shaft 46, and the upper end of the rotation shaft 46 is connected to the wafer pre-alignment driving portion 24. Then, by rotating about the rotation shaft 46, the optical path bending portion support portion 45
The wafer is loaded into and removed from a position below the wafer W held by the wafer load arm 28. And
At the time of pre-alignment of the wafer W, the wafer W rises to a position close to the holding portion 48a due to the rising of the rotating upper and lower portions 25, and the rotation shaft By the rotation of 46, the optical path bending section support section 45 supporting the optical path bending sections 2a to 2c is inserted. By inserting the optical path bending portion support portion 45 into the bottom surface side of the wafer W, the optical path bending portions 2a to 2c are arranged at positions below the wafer W so as to face the lighting devices S1 to S3 with the wafer W interposed therebetween. It is supposed to be. In addition, the optical path bending part support part 45 and the rotating shaft 46 may be individually provided for each of the three sets of the optical path bending parts 2a to 2c.

【0050】図7はアライメント用光束が照射されるウ
エハWのエッジ部e近傍の側方断面図である。図7に示
すように、ウエハWの上方位置から光源1より射出さ
れ、コリメータレンズ4、拡散板5を通過したアライメ
ント用光束は、光路折り曲げ部であるプリズム2にそれ
ぞれ入射する。プリズム2はそれぞれ第1面r1、第2
面r2、第3面r3を有している。第1面r1は、光源
1側から供給される光束を反射する反射面となってい
る。第2面r2は、光源1側から第1面r1へ向かう光
束を透過可能であるとともに、第1面r1から所定の角
度で入射する光束を全反射する全反射面となっている。
第3面r3は、第2面r2からの光束を反射して上方に
配置されているウエハWのエッジ部eに供給する反射面
となっている。
FIG. 7 is a side sectional view of the vicinity of the edge e of the wafer W irradiated with the alignment light beam. As shown in FIG. 7, the alignment light beam emitted from the light source 1 from above the wafer W and passed through the collimator lens 4 and the diffusion plate 5 is incident on the prism 2 which is an optical path bending part. The prism 2 has a first surface r1 and a second surface r1, respectively.
It has a surface r2 and a third surface r3. The first surface r1 is a reflection surface that reflects a light beam supplied from the light source 1 side. The second surface r2 is a total reflection surface that is capable of transmitting a light beam traveling from the light source 1 side to the first surface r1 and totally reflecting a light beam incident from the first surface r1 at a predetermined angle.
The third surface r3 is a reflection surface that reflects the light beam from the second surface r2 and supplies the light to the edge e of the wafer W disposed above.

【0051】図6に戻って、光源1a〜1cのそれぞれ
から射出され、プリズム2a〜2cによって折り曲げら
れた光束は、ウエハWの複数のエッジ部e1〜e3を照
射した後、偏向ミラー6(6a〜6c)に達する。偏向
ミラー6a〜6cはそれぞれの光束を−Y方向に折り曲
げてリレーレンズ系R(R1〜R3)に供給する。リレ
ーレンズ系R1〜R3はそれぞれ、偏向ミラー6a〜6
cからの光束が入射される第1リレーレンズ7a〜7c
と、第1リレーレンズ7a〜7cの光路下流側にそれぞ
れ設けられた開口絞り8a〜8cと、開口絞り8a〜8
cを通過した光束が入射される第2リレーレンズ9a〜
9cとを備えている。
Returning to FIG. 6, the luminous flux emitted from each of the light sources 1a to 1c and bent by the prisms 2a to 2c irradiates a plurality of edges e1 to e3 of the wafer W, and then deflects the light to the deflection mirror 6 (6a ~ 6c). The deflection mirrors 6a to 6c bend the respective light beams in the -Y direction and supply the light beams to the relay lens system R (R1 to R3). The relay lens systems R1 to R3 are respectively provided with deflection mirrors 6a to 6a.
the first relay lenses 7a to 7c into which the light beam from the first c enters.
Aperture stops 8a to 8c provided on the optical path downstream side of the first relay lenses 7a to 7c, respectively, and aperture stops 8a to 8
The second relay lenses 9a to 9c to which the light beam having passed through c is incident.
9c.

【0052】リレーレンズ系R1〜R3は、アライメン
ト用光束が照射されたウエハWのエッジ部e1〜e3の
像を検出器3a〜3cにそれぞれ形成する。検出器3a
〜3cは、例えばCCDのような2次元の撮像素子によ
って構成されている。ここで、第1リレーレンズ7a〜
7cのそれぞれの後側焦点位置と、第2リレーレンズ9
a〜9cのそれぞれの前側焦点位置とは、開口絞り8a
〜8cの位置でほぼ一致するように設定されている。ま
た、第1リレーレンズ7a〜7cの前側焦点位置はウエ
ハWのエッジ部e1〜e3にそれぞれ一致しており、第
2リレーレンズ9a〜9cの後側焦点位置は検出器3a
〜3cにそれぞれ一致している。そして、リレーレンズ
系R1〜R3を通過した光束は検出器3a〜3cの撮像
面上にウエハWのエッジ部e1〜e3の像をそれぞれ形
成する。
The relay lens systems R1 to R3 form images of the edge portions e1 to e3 of the wafer W irradiated with the alignment light beam on the detectors 3a to 3c, respectively. Detector 3a
To 3c are configured by a two-dimensional image sensor such as a CCD. Here, the first relay lenses 7a to
7c and the second relay lens 9
The front focal positions of each of the aperture stop 8a
The positions are set so as to be substantially the same at the positions of 88c. The front focal positions of the first relay lenses 7a to 7c coincide with the edge portions e1 to e3 of the wafer W, respectively, and the rear focal positions of the second relay lenses 9a to 9c are detected by the detector 3a.
To 3c. The light beams that have passed through the relay lens systems R1 to R3 form images of the edge portions e1 to e3 of the wafer W on the imaging surfaces of the detectors 3a to 3c, respectively.

【0053】こうして、3つの検出器3a〜3cは、検
出した3つのエッジ部e1〜e3の像に応じた撮像信号
をプリアライメント制御系(検出部)PCに出力し、プ
リアライメント系制御系PCはこの出力結果を主制御系
(検出部)CONTに出力する。主制御系CONTで
は、出力された撮像信号を処理し、ウエハWの中心のX
座標位置及びY座標位置並びにウエハWのノッチのZ軸
まわり(θz方向)の回転座標位置を算出する。主制御
系CONTは、ウエハWをウエハロードアーム28で保
持した状態で、ウエハWのノッチのZ軸まわりの回転座
標位置に応じて回転上下部25を所定角度だけ回転駆動
し、ウエハWのθz方向に関する位置決めを行う。すな
わち、ウエハステージWSTに対するウエハWの回転ず
れを補正する。そして、主制御系CONTは、検出器3
a〜3cにより検出したエッジ部e1〜e3の位置情報
を用いて算出したウエハWの中心のX座標位置及びY座
標位置に応じて露光装置に対するウエハWの中心ずれを
オフセットとしてウエハステージWSTにのせるよう、
このオフセット情報をステージ制御系WCに出力する。
ウエハロードアーム28によってウエハWをロードされ
たウエハステージWSTは、露光処理を行うに際し、前
記オフセット情報に基づいて、ウエハWを投影光学系P
Lの投影領域に配置する。このようにして、ウエハWの
外形基準による位置合わせ(プリアライメント)が行わ
れる。その後、ウエハロードアーム28からウエハステ
ージWST上のウエハホルダWH上にウエハWが渡され
るようになっている。
Thus, the three detectors 3a to 3c output imaging signals corresponding to the detected images of the three edge portions e1 to e3 to the pre-alignment control system (detection unit) PC, and the pre-alignment system control system PC Outputs this output result to the main control system (detection unit) CONT. The main control system CONT processes the output image signal and outputs X at the center of the wafer W.
The coordinate position, the Y coordinate position, and the rotational coordinate position of the notch of the wafer W about the Z axis (θz direction) are calculated. The main control system CONT, while holding the wafer W by the wafer load arm 28, drives the rotating upper and lower part 25 to rotate by a predetermined angle in accordance with the rotational coordinate position of the notch of the wafer W around the Z axis. Performs positioning in the direction. That is, the rotational deviation of wafer W with respect to wafer stage WST is corrected. The main control system CONT is provided with the detector 3
In accordance with the X-coordinate position and the Y-coordinate position of the center of the wafer W calculated using the position information of the edge portions e1 to e3 detected by a to 3c, the center shift of the wafer W with respect to the exposure apparatus is set as an offset and So that
This offset information is output to the stage control system WC.
The wafer stage WST loaded with the wafer W by the wafer load arm 28 projects the wafer W on the projection optical system P based on the offset information when performing the exposure processing.
It is arranged in the L projection area. In this way, the alignment (pre-alignment) based on the outer shape reference of the wafer W is performed. Thereafter, the wafer W is transferred from the wafer load arm 28 onto the wafer holder WH on the wafer stage WST.

【0054】次に、ウエハローダ系の支持機構、及びウ
エハアンロードアーム等について説明する。図3におい
て、投影光学系PLを支持する低膨張率の材料からなる
支持部材48に、ウエハプリアライメント駆動部24が
固定され、ウエハプリアライメント駆動部24の底面に
回転上下部25を介してウエハロードアーム28がZ方
向に移動自在、かつ回転自在に保持されている。この場
合、ウエハロードアーム28に保持されたウエハWは、
Z方向において投影光学系PLを保持する保持部48a
の底面からウエハホルダWHの上面までの間隔(g1+
g2)の範囲で昇降できるように構成されている。
Next, the support mechanism of the wafer loader system and the wafer unload arm will be described. In FIG. 3, a wafer pre-alignment drive unit 24 is fixed to a support member 48 made of a material having a low expansion coefficient that supports the projection optical system PL. The load arm 28 is held movably and rotatable in the Z direction. In this case, the wafer W held by the wafer load arm 28
Holder 48a that holds projection optical system PL in the Z direction
From the bottom surface of the wafer holder to the upper surface of the wafer holder WH (g1 +
It is configured to be able to move up and down in the range of g2).

【0055】また、前述したように、光路折り曲げ部支
持部45がウエハプリアライメント駆動部24に接続し
た回転軸46に支持されており、回転軸46を回転する
ことによって、ウエハロードアーム28に保持されるウ
エハWの下方位置に対して、光路折り曲げ部2を備えた
光路折り曲げ支持部45が出し入れされるようになって
いる。ウエハプリアライメント駆動部24の背面側に
は、ウエハ搬送機構支持部42が設置され、光路折り曲
げ部支持部45の底面からウエハホルダWHの上面まで
の間隔g2の範囲内でウエハ搬送機構支持部42にウエ
ハ搬送アーム43、及びウエハステージWSTからウエ
ハWを搬出するためのウエハアンロードアーム38が取
り付けられている。ここで、ウエハアンロードアーム3
8はウエハロードアーム28と同様の構成・形状となっ
ている。
Further, as described above, the optical path bending portion support portion 45 is supported by the rotating shaft 46 connected to the wafer pre-alignment driving portion 24, and is held on the wafer load arm 28 by rotating the rotating shaft 46. An optical path bending support section 45 having the optical path bending section 2 is put in and out of a position below the wafer W to be inserted. On the back side of the wafer pre-alignment drive unit 24, a wafer transfer mechanism support unit 42 is installed, and the wafer transfer mechanism support unit 42 is disposed within a range g2 from the bottom surface of the optical path bending unit support unit 45 to the upper surface of the wafer holder WH. A wafer transfer arm 43 and a wafer unload arm 38 for unloading the wafer W from the wafer stage WST are attached. Here, the wafer unload arm 3
8 has the same configuration and shape as the wafer load arm 28.

【0056】ウエハ搬送アーム43は、ウエハアンロー
ドアーム38の上方でY軸に平行に形成されたスリット
状の開口42aに沿って、不図示の駆動部によってY方
向に移動できる。また、ウエハ搬送機構支持部42には
開口42aの下側にこの開口42aに平行にスリット状
の開口42bが形成され、この開口42bに沿って不図
示の駆動部によってY方向に移動自在にウエハアンロー
ドアーム38が支持されている。更に、ウエハアンロー
ドアーム38は、開口42bの幅方向(Z方向)に所定
範囲で昇降できるように支持されている。そのウエハ搬
送機構支持部42は、投影光学系PLを支持する支持部
材48とは別の部材に取り付けられている。このように
投影光学系PL及びウエハプリアライメント駆動部24
用の支持部材48と、ウエハ搬送機構支持部42とを互
いに異なる部材に固定することによって、ウエハ搬送ア
ーム43、及びウエハアンロードアーム38で発生する
振動が、ウエハプリアライメント駆動部24、及び投影
光学系PLに伝わることがなくなり、プリアライメン
ト、及び露光時の位置合わせを高精度に行うことができ
る。
The wafer transfer arm 43 can be moved in the Y direction by a drive unit (not shown) along a slit-like opening 42a formed parallel to the Y axis above the wafer unload arm 38. A slit-shaped opening 42b is formed in the wafer transfer mechanism support portion 42 below the opening 42a in parallel with the opening 42a, and the wafer is movably moved in the Y direction along the opening 42b by a driving unit (not shown). An unload arm 38 is supported. Further, the wafer unload arm 38 is supported so as to be able to move up and down within a predetermined range in the width direction (Z direction) of the opening 42b. The wafer transfer mechanism support section 42 is attached to a member different from the support member 48 that supports the projection optical system PL. Thus, the projection optical system PL and the wafer pre-alignment driving unit 24
Of the wafer transport arm 43 and the wafer unload arm 38, the vibration generated by the wafer transport arm 43 and the wafer unload arm 38 is fixed to the wafer It is not transmitted to the optical system PL, and pre-alignment and alignment at the time of exposure can be performed with high accuracy.

【0057】また、ウエハ搬送機構支持部42の右側に
不図示であるが、露光処理前、及び露光処理済みのウエ
ハをレジストのコータデベロッパ等との間で搬送するた
めのウエハ搬送ラインが設置されている。ウエハ搬送ア
ーム43は、そのウエハ搬送ラインの露光処理前のウエ
ハを開口42aに沿ってウエハロードアーム28まで搬
送する役割を果たし、ウエハアンロードアーム38は、
ウエハホルダWHから搬出された露光処理後のウエハW
を開口42bに沿ってそのウエハ搬送ラインまで搬送す
る役割を果たしている。更に、そのウエハ搬送ラインか
らウエハ搬送アーム43にウエハWを受け渡す際には、
一例として、そのウエハWはターンテーブル及び位置検
出装置(不図示)を介して外形基準で大まかに位置、及
び回転角の調整が行われている。このターンテーブル等
を用いた位置等の調整を1回目の予備的な位置合わせと
みなすと、上記のウエハロードアーム28に保持された
ウエハWのプリアライメントは、2回目の予備的な位置
合わせとみなすこともできる。
Although not shown, a wafer transfer line (not shown) is provided on the right side of the wafer transfer mechanism support portion 42 for transferring the wafer before and after the exposure process to a resist coater / developer or the like. ing. The wafer transfer arm 43 serves to transfer the wafer before the exposure processing of the wafer transfer line to the wafer load arm 28 along the opening 42a, and the wafer unload arm 38
Wafer W after exposure processing unloaded from wafer holder WH
Along the opening 42b to the wafer transfer line. Further, when transferring the wafer W from the wafer transfer line to the wafer transfer arm 43,
As an example, the position and the rotation angle of the wafer W are roughly adjusted on the basis of the outer shape via a turntable and a position detection device (not shown). If the adjustment of the position and the like using the turntable or the like is regarded as the first preliminary alignment, the pre-alignment of the wafer W held on the wafer load arm 28 is performed in the same manner as the second preliminary alignment. Can also be considered.

【0058】上記のように、ウエハ搬送アーム43から
ウエハロードアーム28にウエハWを渡す際には、光路
折り曲げ部支持部45は、回転軸46の回転によって受
け渡し位置(ウエハロードアーム28とウエハ搬送アー
ム43との間の位置)から退避している。そして、ウエ
ハロードアーム28を図3の開口42aよりも僅かに低
い高さまで降下させた状態で、ウエハ搬送アーム43に
よってウエハWの中心を回転上下部25の中心まで移動
させた後、ウエハロードアーム28を上昇させることに
よって、ウエハWはウエハロードアーム28に渡され
る。これらの回転上下部25、回転軸46、ウエハ搬送
アーム43、及びウエハアンロードアーム38の動作は
図1のローダ系制御系RCによって制御されており、ロ
ーダ系制御系RCは主制御系CONTとの間でタイミン
グ情報の授受等を行っている。
As described above, when the wafer W is transferred from the wafer transfer arm 43 to the wafer load arm 28, the optical path bending portion support 45 is rotated by the rotation of the rotating shaft 46 (the transfer position between the wafer load arm 28 and the wafer transfer arm 28). From the arm 43). Then, with the wafer load arm 28 lowered to a slightly lower height than the opening 42a in FIG. By raising 28, wafer W is transferred to wafer load arm 28. The operations of the rotating upper / lower section 25, the rotating shaft 46, the wafer transfer arm 43, and the wafer unload arm 38 are controlled by the loader system control system RC shown in FIG. 1, and the loader system control system RC is different from the main control system CONT. The transmission and reception of timing information and the like are performed.

【0059】図4は、本例の露光装置EXにおけるウエ
ハステージWSTとウエハローダ系との位置関係を示す
平面図である。ウエハロードアーム28は、搬入対象の
ウエハWを上から抱える構造であり、そのウエハWとの
2箇所の接触部には真空吸着でウエハを保持するための
吸着部が形成されている。同様に、ウエハアンロードア
ーム38にも、搬出対象のウエハW(W1)を底面側か
ら真空吸着によって保持するための吸着部が形成されて
いる。さらに、ウエハ搬送アーム43の先端部にもウエ
ハを真空吸着する吸着部が形成されている。そして、図
4においてはウエハロードアーム28に保持されたウエ
ハWのプリアライメントが行われ、ウエハ搬送アーム4
3にはウエハWの次に露光されるウエハW(W2)が保
持されている。
FIG. 4 is a plan view showing the positional relationship between wafer stage WST and wafer loader system in exposure apparatus EX of this embodiment. The wafer load arm 28 has a structure that holds the wafer W to be loaded from above, and suction portions for holding the wafer by vacuum suction are formed at two contact portions with the wafer W. Similarly, the wafer unload arm 38 also has a suction portion for holding the wafer W (W1) to be unloaded from the bottom side by vacuum suction. Further, a suction portion for vacuum-sucking the wafer is formed at the tip of the wafer transfer arm 43. Then, in FIG. 4, the wafer W held by the wafer load arm 28 is pre-aligned, and the wafer transfer arm 4
3 holds a wafer W (W2) to be exposed next to the wafer W.

【0060】本実施形態では、プリアライメントの結果
によっては回転上下部25を介してウエハロードアーム
28をθz方向に所定角度だけ回転し、さらにウエハス
テージWST上にウエハロードアーム28を配置した状
態でウエハステージWSTの駆動を行うことがある。
In this embodiment, depending on the result of the pre-alignment, the wafer load arm 28 is rotated by a predetermined angle in the θz direction via the rotating upper and lower portions 25, and the wafer load arm 28 is placed on the wafer stage WST. The wafer stage WST may be driven.

【0061】この構成において、ウエハロードアーム2
8からウエハホルダWH上にウエハWを渡すには、回転
上下部25の中心にウエハホルダWHの中心が合致する
ようにウエハステージWSTを移動してから、ウエハロ
ードアーム28を降下させて、ウエハステージWSTを
移動させればよい。逆に、ウエハホルダWHからウエハ
アンロードアーム38にウエハWを渡す際には、予めウ
エハアンロードアーム38の中心を回転上下部25の中
心に合致させて、ウエハステージWSTを移動して、ウ
エハホルダWHの中心を回転上下部25の中心まで移動
させた後、ウエハアンロードアーム38を上昇させれば
よい。
In this configuration, the wafer load arm 2
8 to transfer the wafer W onto the wafer holder WH, the wafer stage WST is moved so that the center of the wafer holder WH coincides with the center of the rotating upper and lower part 25, and then the wafer load arm 28 is lowered to move the wafer stage WST Should be moved. Conversely, when the wafer W is transferred from the wafer holder WH to the wafer unload arm 38, the center of the wafer unload arm 38 is made to coincide with the center of the rotating upper / lower portion 25 in advance, and the wafer stage WST is moved. May be moved to the center of the rotating upper and lower portions 25, and then the wafer unload arm 38 may be raised.

【0062】次に、ウエハWのプリアライメント時の一
連の動作について、図8を参照しながら説明する。図8
(a)〜(f)はそれぞれ投影光学系PLの下部、及び
ウエハローダ系の概略を示している。まず、ウエハロー
ドアーム28を、ウエハアンロードアーム38と機械的
に干渉しない高さのウエハ受け取り位置に移動する。こ
の際、光路折り曲げ部2a〜2cを支持している光路折
り曲げ部支持部45は退避しているものとする。そし
て、ウエハWを保持したウエハ搬送アーム43をウエハ
搬送機構支持部42に沿って+Y方向にウエハ受け取り
位置まで移動する。その後、ウエハ搬送アーム43の真
空吸着をオフにするとともに、ウエハロードアーム28
の吸着部の真空吸着をオンにして、ウエハロードアーム
28をZ方向にプリアライメント位置まで上昇させる。
これによって、ウエハロードアーム28にウエハWが渡
される。
Next, a series of operations during pre-alignment of the wafer W will be described with reference to FIG. FIG.
(A) to (f) schematically show the lower part of the projection optical system PL and the wafer loader system, respectively. First, the wafer load arm 28 is moved to a wafer receiving position at a height that does not mechanically interfere with the wafer unload arm 38. At this time, it is assumed that the optical path bending section support section 45 supporting the optical path bending sections 2a to 2c is retracted. Then, the wafer transfer arm 43 holding the wafer W is moved along the wafer transfer mechanism support portion 42 in the + Y direction to the wafer receiving position. Thereafter, the vacuum suction of the wafer transfer arm 43 is turned off, and the wafer load arm 28 is turned off.
Is turned on, and the wafer load arm 28 is raised in the Z direction to the pre-alignment position.
As a result, the wafer W is transferred to the wafer load arm 28.

【0063】次いで、回転軸46を介して光路折り曲げ
部支持部45をウエハWの底面側に移動して、光路折り
曲げ部支持部45に支持されている光路折り曲げ部2a
〜2cをウエハロードアーム28に保持されているウエ
ハWの下方位置に配置する。そして、プリアライメント
駆動部24に支持され、ウエハWの上方位置に配置され
ている光源1a〜1cから、ウエハWの下方位置に配置
されている光路折り曲げ部2a〜2cに向かってそれぞ
れアライメント用光束を照射する(図8(a)参照)。
Next, the optical path bending section support section 45 is moved to the bottom surface side of the wafer W via the rotating shaft 46, and the optical path bending section 2a supported by the optical path bending section support section 45 is moved.
2c are disposed below the wafer W held by the wafer load arm 28. The alignment light fluxes are supported by the pre-alignment drive unit 24 and directed from the light sources 1a to 1c arranged above the wafer W to the optical path bending units 2a to 2c arranged below the wafer W, respectively. (See FIG. 8A).

【0064】光源1a〜1cから射出し、コリメータレ
ンズ4a〜4c、拡散板5a〜5cを透過したアライメ
ント用光束は、光路折り曲げ部2a〜2cによって折り
曲げられた後、ウエハWの複数のエッジ部e1〜e3を
照射する。ウエハWの複数のエッジ部e1〜e3を介し
た光束は、リレーレンズ系R1〜R3を介して検出器3
a〜3cに供給され、検出器3a〜3cはこの光束に基
づいてエッジ部e1〜e3を検出する。検出器3a〜3
cの撮像信号は主制御系CONTに出力され、主制御系
CONTは複数のエッジ部e1〜e3の位置情報に基づ
いて、回転上下部25の回転軸を基準として、ウエハW
の中心の面内方向の位置ずれ量(ΔX,ΔY)、及びノ
ッチを基準とした回転誤差Δθzを算出する。主制御系
CONTは、ローダ系制御系RCにより、回転上下部2
5を介して−Δθzだけウエハロードアーム28を回転
して待機させておく。また、ウエハWの面内方向の位置
ずれ量(ΔX,ΔY)は、ウエハWの最終的なアライメ
ントを行う際のオフセットとして考慮されているが、そ
の代わりに、例えばウエハステージWSTをローディン
グ位置に移動する際に、その位置ずれ量(ΔX,ΔY)
分だけウエハステージWSTの位置をずらしてもよい。
The alignment light beams emitted from the light sources 1a to 1c and transmitted through the collimator lenses 4a to 4c and the diffusion plates 5a to 5c are bent by the optical path bending portions 2a to 2c, and then are bent at a plurality of edge portions e1 of the wafer W. ~ E3. The light beam passing through the plurality of edge portions e1 to e3 of the wafer W is detected by the detector 3 via the relay lens systems R1 to R3.
The detectors 3a to 3c detect the edge portions e1 to e3 based on the light flux. Detectors 3a-3
The imaging signal of c is output to the main control system CONT, and the main control system CONT uses the rotation axis of the rotation upper and lower unit 25 as a reference based on the position information of the plurality of edge parts e1 to e3.
Of the center in the in-plane direction (ΔX, ΔY) and the rotation error Δθz based on the notch. The main control system CONT is controlled by the loader system control system RC to rotate the upper and lower parts 2.
5, the wafer load arm 28 is rotated by -Δθz and kept in a standby state. In addition, the positional deviation amount (ΔX, ΔY) of the wafer W in the in-plane direction is considered as an offset when the final alignment of the wafer W is performed. Instead, for example, the wafer stage WST is moved to the loading position. When moving, the displacement amount (ΔX, ΔY)
The position of wafer stage WST may be shifted by an amount.

【0065】このように、ウエアロードアーム28はθ
z方向の位置決めを行うことができる。つまり、ウエハ
ステージWSTにウエハWを載せるときはウエハロード
アーム28を、回転上下部25を回転中心としてθz方
向に回転させながらウエハWをウエハステージWSTに
載せる。また、求めたX方向及びY方向のずれ量は、こ
のずれ量をウエハステージWSTの位置のオフセットと
しておき、露光処理するに際し、前記オフセットに基づ
いてウエハステージWSTの位置を調整する。
As described above, the wear load arm 28
Positioning in the z direction can be performed. That is, when the wafer W is placed on the wafer stage WST, the wafer W is placed on the wafer stage WST while rotating the wafer load arm 28 in the θz direction about the rotation upper and lower portions 25 as the center of rotation. With respect to the obtained shift amounts in the X direction and the Y direction, the shift amounts are set as offsets of the position of the wafer stage WST, and the position of the wafer stage WST is adjusted based on the offset when performing the exposure processing.

【0066】その後、図8(b)に示すように、回転軸
46を回転して光路折り曲げ部支持部45をウエハWの
下方位置から退避させることによって、プリアライメン
トが終了する。その後でウエハ交換が実行される。ま
た、そのプリアライメントの実行中に、ウエハステージ
WST上では別のウエハW1に対する露光処理が並行し
て実行されている。
Thereafter, as shown in FIG. 8 (b), the pre-alignment is completed by rotating the rotation shaft 46 to retract the optical path bending portion support portion 45 from a position below the wafer W. Thereafter, the wafer exchange is performed. Further, during the execution of the pre-alignment, an exposure process for another wafer W1 is being executed in parallel on wafer stage WST.

【0067】次に、図8(b)に示すように、ウエハホ
ルダWHの中心(ウエハステージWSTの中心)がウエ
ハWのローディング位置に合致するようにウエハステー
ジWSTを移動する。本実施形態における「ローディン
グ位置」とは、ウエハホルダWHの表面を含む平面とウ
エハロードアーム28の回転上下部25の中心線(回転
軸)とが交差する点である。また、図8(b)に示すよ
うに、ウエハステージWSTがローディング位置まで移
動する前に、予めウエハ搬送機構支持部42に沿ってウ
エハアンロードアーム38の中心がローディング位置の
上方に達している。したがって、ウエハW1への露光処
理が終わってウエハステージWSTをローディング位置
まで移動することによって、ウエハW1はウエハアンロ
ードアーム38に保持される。このときに、ウエハアン
ロードアーム38の上方にウエハロードアーム28が重
なるように待機している。
Next, as shown in FIG. 8B, wafer stage WST is moved so that the center of wafer holder WH (the center of wafer stage WST) matches the loading position of wafer W. The “loading position” in the present embodiment is a point at which a plane including the surface of the wafer holder WH intersects with the center line (rotation axis) of the rotating upper and lower portion 25 of the wafer load arm 28. As shown in FIG. 8B, before the wafer stage WST moves to the loading position, the center of the wafer unload arm 38 has reached above the loading position in advance along the wafer transfer mechanism support portion 42. . Therefore, wafer W1 is held by wafer unload arm 38 by moving wafer stage WST to the loading position after the exposure processing on wafer W1 is completed. At this time, the wafer load arm 28 is on standby so as to overlap the wafer unload arm 38.

【0068】そして、ウエハホルダWHの真空吸着をオ
フにし、ウエハアンロードアーム38の真空吸着をオン
にするとともに、ウエハアンロードアーム38をZ方向
に所定量(ここでは、ウエハW1やウエハアンロードア
ーム38の吸着部がウエハステージWST、又はウエハ
ホルダWHと機械的に干渉しない位置まで)上昇させ
る。これによって、ウエハホルダWHからウエハアンロ
ードアーム38に露光処理済みのウエハW1が渡され
る。その後、図8(c)に示すように、ウエハアンロー
ドアーム38をウエハ搬送機構支持部42に沿って−Y
方向に退避させるとともに、ウエハロードアーム28を
−Z方向に、ウエハアンロードアーム38と機械的に干
渉しない位置まで降下させて待機させる。これは、ウエ
ハアンロードアーム38の移動のタイミングがずれた場
合の接触を避けるとともに、ウエハアンロードアーム3
8が退避した後でのウエハロードアーム28からウエハ
ステージWSTまでの距離が短くなり、処理時間が短縮
できるためである。
Then, the vacuum suction of the wafer holder WH is turned off, the vacuum suction of the wafer unload arm 38 is turned on, and the wafer unload arm 38 is moved in the Z direction by a predetermined amount (here, the wafer W1 or the wafer unload arm). 38) to a position where the suction portion 38 does not mechanically interfere with the wafer stage WST or the wafer holder WH). Thus, the exposed wafer W1 is transferred from the wafer holder WH to the wafer unload arm 38. Thereafter, as shown in FIG. 8C, the wafer unload arm 38 is moved along the wafer transfer mechanism support portion 42 by −Y
And the wafer load arm 28 is lowered in the −Z direction to a position where the wafer load arm 28 does not mechanically interfere with the wafer unload arm 38 to be on standby. This avoids contact when the movement timing of the wafer unload arm 38 is shifted, and also prevents the wafer unload arm 3 from moving.
This is because the distance from wafer load arm 28 to wafer stage WST after evacuation of wafer 8 is reduced, and the processing time can be shortened.

【0069】そして、図8(d)に示すように、ウエハ
ロードアーム28をウエハステージWSTまで降下さ
せ、ウエハホルダWHの真空吸着をオンにすることによ
って、ウエハロードアーム28からウエハホルダWHに
未露光のウエハWが渡される。この動作と並行に、図8
(d)において、ウエハアンロードアーム38は更に−
Y方向に不図示のウエハ搬送ラインまで移動して、ウエ
ハW1をそのウエハ搬送ラインに渡して戻って来る。
Then, as shown in FIG. 8 (d), the wafer load arm 28 is lowered to the wafer stage WST, and the vacuum suction of the wafer holder WH is turned on. The wafer W is delivered. In parallel with this operation, FIG.
In (d), the wafer unload arm 38 is further
The wafer W1 is moved in the Y direction to a wafer transfer line (not shown), and returns after passing the wafer W1 to the wafer transfer line.

【0070】次に、図8(e)に示すように、ウエハス
テージWSTを移動してウエハロードアーム28をウエ
ハWから離してから、ウエハロードアーム28を上昇さ
せる。具体的には、ウエハロードアーム28を、ウエハ
搬送アーム43が搬送して来るウエハを受け取ることが
できる位置、すなわち、ウエハの受け取り位置まで上昇
させる。次いで、図8(f)に示すように、ウエハステ
ージWSTを順次アライメント位置、ベースライン量計
測位置、及び露光位置に移動して、ウエハWに対する最
終的なアライメント(ファインアライメント)を行った
後、露光処理を行う。これと並行して、次に露光される
ウエハW2を載せたウエハ搬送アーム43の中心が、ウ
エハロードアーム28の中心まで移動した後、ウエハロ
ードアーム28を上昇させることで、ウエハロードアー
ム28にウエハW2が受け渡される。この際に、ウエハ
アンロードアーム38は図8(a)に示すように、ウエ
ハのアンロード位置に待機する。その後、上記の動作を
繰り返すことによって次のウエハへの露光処理が行われ
る。
Next, as shown in FIG. 8E, the wafer stage WST is moved to separate the wafer load arm 28 from the wafer W, and then the wafer load arm 28 is raised. Specifically, the wafer load arm 28 is raised to a position where the wafer carried by the wafer carrying arm 43 can receive the wafer, that is, a wafer receiving position. Next, as shown in FIG. 8F, the wafer stage WST is sequentially moved to an alignment position, a baseline amount measurement position, and an exposure position, and a final alignment (fine alignment) with respect to the wafer W is performed. Perform exposure processing. In parallel with this, the center of the wafer transfer arm 43 on which the wafer W2 to be exposed next is placed moves to the center of the wafer load arm 28, and then the wafer load arm 28 is raised, so that the wafer load arm 28 The wafer W2 is delivered. At this time, the wafer unload arm 38 waits at the wafer unload position, as shown in FIG. Thereafter, the above-described operation is repeated to perform exposure processing on the next wafer.

【0071】以上説明したように、ウエハWの下方位置
に光路折り曲げ部2a〜2cを設けたことにより、光源
1a〜1c(照明装置S1〜S3)や検出器3a〜3c
など各装置を、ウエハWの上方位置に全て配置した状態
でプリアライメント動作を行うことができ、簡易な構成
で省スペース化を実現することができる。さらに駆動部
46の軽量化も図ることができる。そして、プリアライ
メント系PASを簡易な構成とすることにより、装置の
コストの低減効果を期待することができる。加えて、プ
リアライメント系PASの構成を簡略化したことによ
り、露光装置EX内のガスの流れをあまり阻害すること
なく、非常に高精度な温空調制御を必要とするウエハス
テージWSTまわりの諸性能に悪影響を及ぼすことを回
避することができる。
As described above, the provision of the optical path bending portions 2a to 2c below the wafer W allows the light sources 1a to 1c (illumination devices S1 to S3) and the detectors 3a to 3c to be provided.
The pre-alignment operation can be performed in a state where all the devices are arranged above the wafer W, and space saving can be realized with a simple configuration. Further, the weight of the driving section 46 can be reduced. By using a simple configuration of the pre-alignment system PAS, an effect of reducing the cost of the apparatus can be expected. In addition, by simplifying the configuration of the pre-alignment system PAS, various performances around the wafer stage WST that require extremely high-precision temperature air conditioning control without significantly obstructing the gas flow in the exposure apparatus EX. Can be avoided.

【0072】光路折り曲げ部2a〜2cをウエハWの下
方位置に配置し、アライメント用光束をウエハWの下方
側からエッジ部e1〜e3に照射するようにしたことに
より、ウエハWの表面(露光処理面)側にはアライメン
ト用光束が直接照明されない。すなわち、アライメント
用光束は、ウエハWのレジストが感光しない波長帯域に
設定されてはいるが、アライメント用光束をウエハWの
表面側から照射すると、散乱光などの漏れた光によって
レジストに対して少なからず悪影響を及ぼす場合もあ
る。しかしながら、光路折り曲げ部2a〜2cをウエハ
Wの下方に配置し、ウエハWの露光処理面とは反対側か
らエッジ部e1〜e3にアライメント用光束を透過照明
するようにしたことにより、アライメント用光束がレジ
ストへ悪影響を及ぼすおそれを低減することができる。
The optical path bending portions 2a to 2c are arranged below the wafer W, and the alignment beam is irradiated from the lower side of the wafer W to the edge portions e1 to e3. The alignment beam is not directly illuminated on the (surface) side. That is, although the alignment light beam is set in a wavelength band in which the resist of the wafer W is not exposed, when the alignment light beam is irradiated from the front surface side of the wafer W, a small amount of light such as scattered light leaks from the resist. May have adverse effects. However, the optical path bending portions 2a to 2c are arranged below the wafer W, and the alignment light beams are transmitted and illuminated to the edge portions e1 to e3 from the side opposite to the exposure processing surface of the wafer W. Can adversely affect the resist.

【0073】また、光路折り曲げ部であるプリズム2は
複数の反射面r1〜r3を有しているので、プリズム2
自体の高さ方向のサイズを抑えることができ、さらに、
全反射面r2を設けることによって、高さ方向のサイズ
をさらに抑えることができる。したがって、装置全体の
省スペース化を実現することができる。なお、全反射面
r2の材質に応じた臨界角で光束が入射するように、そ
の光路上流側の反射面r1の配置を設定しておく。ま
た、光路折り曲げ部2a〜2cを設けたことにより、光
源1a〜1c(照明装置S1〜S3)から光路折り曲げ
部2a〜2cへ光束を照射する際、この光束をウエハW
から離れた位置に通過させることができる。したがっ
て、アライメント用光束がレジストに悪影響を及ぼすよ
うな波長に設定されている際には、その悪影響を抑える
ことができる。
Further, since the prism 2 as the optical path bending portion has a plurality of reflecting surfaces r1 to r3, the prism 2
The size in the height direction of itself can be suppressed,
By providing the total reflection surface r2, the size in the height direction can be further suppressed. Therefore, space saving of the whole apparatus can be realized. The arrangement of the reflection surface r1 on the upstream side of the optical path is set so that the light flux enters at a critical angle corresponding to the material of the total reflection surface r2. In addition, since the light path bending portions 2a to 2c are provided, when the light sources 1a to 1c (the lighting devices S1 to S3) irradiate the light beams to the light path bending portions 2a to 2c, the light beams are transferred to the wafer W.
Can be passed to a position away from the vehicle. Therefore, when the alignment light beam is set to a wavelength that adversely affects the resist, the adverse effect can be suppressed.

【0074】そして、従来では、ウエハホルダ内に突没
自在に設けられていたウエハ上下ピンの上下動の動作
を、ウエハロードアーム28、及びウエハアンロードア
ーム38の昇降動作で代替したことにより、ウエハホル
ダWH側にはウエハ上下ピンを設ける必要がなくなって
いる。したがって、ウエハホルダWH上におけるウエハ
Wの平面度を良好に維持することができる。また、ウエ
ハステージWSTの構成を簡素化・小型化できることに
なり、ウエハステージWSTを駆動するためのリニアモ
ータ等の駆動モータの出力を大きくすることなく、ひい
ては発熱量を増大させることなく、ウエハステージWS
Tのステップ移動速度、及び走査速度を容易に向上でき
るため、露光工程のスループットが向上する。さらに、
プリアライメント動作は露光ステージ上では行わないの
で、スループット低下を回避することができる。
The vertical movement of the upper and lower pins of the wafer, which is conventionally provided in the wafer holder so as to be freely protruded and retracted, is replaced by the lifting and lowering operation of the wafer load arm 28 and the wafer unload arm 38. There is no need to provide upper and lower wafer pins on the WH side. Therefore, good flatness of wafer W on wafer holder WH can be maintained. In addition, the configuration of the wafer stage WST can be simplified and reduced in size, so that the output of the drive motor such as a linear motor for driving the wafer stage WST can be increased without increasing the heat generation amount. WS
Since the step moving speed of T and the scanning speed can be easily improved, the throughput of the exposure process is improved. further,
Since the pre-alignment operation is not performed on the exposure stage, a decrease in throughput can be avoided.

【0075】拡散板5a〜5cを設けたことにより、結
像に必要な拡がりを持った開口数NAを有する光束を形
成することができる。つまり、例えば、簡易的な光源
(LED等)を用いた場合などは、エッジ部e1〜e3
の像を結像させるのに十分な開口数NAを有する光束を
形成することが困難であるが、拡散板(拡散部)5a〜
5cを設けたことにより、結像に必要な開口数NAを持
ったアライメント用光束を生成することができる。な
お、光源1a〜1cが、結像に必要な開口数NAを有す
る光束を射出可能な程度に十分に大きければ、拡散板5
a〜5cは設けなくてもよい。
By providing the diffusion plates 5a to 5c, it is possible to form a light beam having a numerical aperture NA having a necessary width for image formation. That is, for example, when a simple light source (such as an LED) is used, the edge portions e1 to e3
It is difficult to form a light beam having a numerical aperture NA sufficient to form the image of
By providing 5c, it is possible to generate an alignment light beam having a numerical aperture NA required for imaging. If the light sources 1a to 1c are large enough to emit a light beam having a numerical aperture NA required for image formation, the diffusion plate 5
a to 5c may not be provided.

【0076】上記実施形態においては、ウエハWのノッ
チが−Y方向を向くように位置決めすべきタイプのウエ
ハWに対するプリアライメントを行うものである。そし
て、照明装置S1〜S3及び光路折り曲げ部2a〜2b
はウエハWの外周部に対応しており、図6において、照
明装置S2から射出された光束を折り曲げる光路折り曲
げ部2bは、ウエハWの中心から−Y方向の位置に配置
されている。また、照明装置S1及び光路折り曲げ部2
aは照明装置S2及び光路折り曲げ部2bを基準として
−X側に設けられており、照明装置S3及び光路折り曲
げ部2cは+X側に設けられている。このように、上記
実施形態においては、エッジ部e1〜e3の検出点を3
つとし、照明装置S、光路折り曲げ部2、検出器3を有
する検出装置を、これら3つのエッジ部e1〜e3に対
応して3つ設けた構成としているが、検出装置を6つな
ど複数設け、ある3つの検出点に基づいてウエハWの方
向を90°反転可能とすることができる。このような技
術は、本出願人による特開平10−64979号公報に
開示されている。
In the above embodiment, pre-alignment is performed on a wafer W of a type to be positioned so that the notch of the wafer W is directed in the −Y direction. Then, the lighting devices S1 to S3 and the optical path bending portions 2a to 2b
Corresponds to the outer peripheral portion of the wafer W. In FIG. 6, the optical path bending portion 2b that bends the light beam emitted from the illumination device S2 is disposed at a position in the −Y direction from the center of the wafer W. Further, the lighting device S1 and the optical path bending portion 2
“a” is provided on the −X side with respect to the illumination device S2 and the optical path bending portion 2b, and the illumination device S3 and the optical path bending portion 2c are provided on the + X side. As described above, in the above embodiment, the detection points of the edge portions e1 to e3 are set to 3
And three detecting devices having the illumination device S, the bent optical path portion 2 and the detector 3 are provided in correspondence with these three edge portions e1 to e3, but a plurality of detecting devices such as six are provided. The direction of the wafer W can be inverted by 90 ° based on three certain detection points. Such a technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-64979 by the present applicant.

【0077】次に、本発明のプリアライメント系(基板
位置検出装置、アライメント装置)の他の実施形態につ
いて、図9〜図16を用いて説明する。ここで、図9〜
図16は、アライメント用光束が照射されるウエハWの
エッジ部e近傍を側方から見た断面図であり、上述した
実施形態と同一あるいは同等の構成部分については、説
明を簡略もしくは省略する。
Next, another embodiment of the pre-alignment system (substrate position detecting device, alignment device) of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view of the vicinity of the edge portion e of the wafer W to be irradiated with the light beam for alignment viewed from the side, and the description of the same or equivalent components as those in the above-described embodiment will be simplified or omitted.

【0078】図9に示すプリアライメント系は、アライ
メント用光束を射出する光源1と、光源1からの光束が
入射されるコリメータレンズ4と、コリメータレンズ4
の光路下流側に配置され、コリメータレンズ4を通過し
た光束を透過させることによってこの光束を拡散する拡
散板5と、拡散板5からの光束が入射され、ウエハWの
下方位置に配置されているプリズム2とを備えている。
このプリズム2は、反射面である第1面r1、第2面r
2、第3面r3を有しており、第2面r2は所定の臨界
角を有する全反射面となっている。第1面r1と第2面
r2とは角度h1を成しており、第2面r2と第3面r
3とは角度h2を成している。そして、h1<h2の関
係が成り立っている。図9に示すように、光源1からの
光束はプリズム2に対して傾斜方向から入射するように
なっており、面r1、r2、r3を反射した光束は、ウ
エハWのエッジ部eを下方から照射するようになってい
る。このように、プリズム2の各反射面r1、r2、r
3を所定の角度に設定することにより、プリズム2に対
して傾斜方向からアライメント用光束を照射しても、ウ
エハWのエッジ部eを下方からケーラー照明することが
できる。
The pre-alignment system shown in FIG. 9 includes a light source 1 for emitting a light beam for alignment, a collimator lens 4 on which a light beam from the light source 1 is incident, and a collimator lens 4.
And a diffusion plate 5 that diffuses the light beam by transmitting the light beam that has passed through the collimator lens 4, and the light beam from the diffusion plate 5 is incident thereon, and is disposed below the wafer W. And a prism 2.
This prism 2 has a first surface r1 and a second surface r1, which are reflection surfaces.
It has a second surface r3, and the second surface r2 is a total reflection surface having a predetermined critical angle. The first surface r1 and the second surface r2 form an angle h1, and the second surface r2 and the third surface r2
3 forms an angle h2. Then, the relationship h1 <h2 holds. As shown in FIG. 9, the light beam from the light source 1 is incident on the prism 2 from an oblique direction, and the light beam reflected on the surfaces r1, r2, and r3 moves the edge portion e of the wafer W from below. Irradiation. Thus, each reflection surface r1, r2, r of the prism 2
By setting 3 to a predetermined angle, even when the prism 2 is irradiated with the alignment light beam from the inclined direction, the edge portion e of the wafer W can be Koehler-illuminated from below.

【0079】このように、アライメント用光束をプリズ
ム2に対して傾斜方向から入射するようにしたので、照
明装置S側の光束は検出器3及びリレーレンズ系Rから
更に離れた位置を通過することができる。したがって、
例えば照射装置S側の光束から散乱光が生じても、照明
装置S側からの散乱光が検出器3に検出されるおそれが
低減されるので、精度良いウエハWの位置検出を行うこ
とができる。さらに、光源1からの光束をプリズム2に
対して傾斜方向から入射させることに伴って、アライメ
ント用光束の光軸に対して垂直に配置されるべき拡散板
5も、プリズム2に対して傾斜して配置されることにな
る。したがって、例えば、光源1からの光束が拡散板5
に拡散された際、この拡散光が検出器3に直接検出され
てしまって精度良い検出が行えなくなるおそれがある
が、拡散板5が傾斜して配置されるので、拡散板5は自
然と検出器3から離れたところに配置されるとともに、
拡散板5からの拡散光が検出器3に直接達する可能性が
低減される。このように、拡散板5を傾斜して配置する
とともに、光源1からの光束をプリズム2に対して傾斜
方向から照射するようにしたことにより、光源1側の散
乱光が検出器3及びリレーレンズ系Rに悪影響を及ぼす
ようなことがない。言い換えれば、検出器3及びリレー
レンズ系Rに拡散板5を含む照明装置Sからの散乱光が
入射しないように、拡散板5の設置位置や角度を設定
し、この設置位置や角度に応じて光源1からの光束の照
射角度や、プリズム2の設置位置及び各反射面r1〜r
3の角度を設定する。そして、具体的には、拡散板5か
らの散乱光が、リレーレンズ系Rの開口絞り8(8a〜
8c)より外側を通過するように設定する。そして、ア
ライメント用光束をプリズム2に対して傾斜方向から入
射するようにしたので、図7に示した実施形態よりも高
さ方向(Z方向)の省スペース化を達成できる。
As described above, since the light beam for alignment is made to enter the prism 2 in an oblique direction, the light beam on the illuminating device S side passes through a position further away from the detector 3 and the relay lens system R. Can be. Therefore,
For example, even if scattered light is generated from the light beam on the irradiation device S side, the possibility that the scattered light from the illumination device S side is detected by the detector 3 is reduced, so that the position of the wafer W can be accurately detected. . Further, as the light beam from the light source 1 is incident on the prism 2 in an oblique direction, the diffusion plate 5 to be arranged perpendicular to the optical axis of the alignment light beam is also inclined with respect to the prism 2. Will be arranged. Therefore, for example, the light beam from the light source 1
When the light is diffused, the diffused light may be directly detected by the detector 3 and accurate detection may not be performed. However, since the diffuser plate 5 is arranged at an inclination, the diffuser plate 5 is naturally detected. While being placed away from the container 3,
The possibility that the diffused light from the diffuser plate 5 reaches the detector 3 directly is reduced. As described above, the diffuser plate 5 is arranged obliquely, and the luminous flux from the light source 1 is applied to the prism 2 from the oblique direction. There is no adverse effect on system R. In other words, the installation position and angle of the diffusion plate 5 are set so that the scattered light from the illumination device S including the diffusion plate 5 does not enter the detector 3 and the relay lens system R, and the position and angle of the diffusion plate 5 are set according to the installation position and angle. The irradiation angle of the light beam from the light source 1, the installation position of the prism 2, and each of the reflection surfaces r1 to r
Set the angle of 3. Specifically, the scattered light from the diffusion plate 5 is transmitted to the aperture stop 8 (8a to 8a) of the relay lens system R.
8c) Set to pass outside. Since the light beam for alignment is incident on the prism 2 in an oblique direction, space saving in the height direction (Z direction) can be achieved as compared with the embodiment shown in FIG.

【0080】図10は、プリズム2での反射回数を増や
した例である。すなわち、本実施形態では、プリズム2
のうち、第1面r1と第2面r2との成す角度、及び第
3面r3と第2面r2との成す角度が図7で示した例よ
り小さく設定されており、光源1からの光束は第1面r
1で反射した後、第2面r2で反射し、次いで第2面r
2と対向する第4面r4で反射し、第4面r4で反射し
た後、第2面r2で再び反射し、第2面r2で反射した
後、第3面r3で反射し、ウエハWのエッジ部eを照射
するようになっている。このように、プリズム2による
光束の反射回数を任意に設定することができる。そし
て、プリズム2による反射回数を多くすることにより、
照明装置Sと検出器3及びリレーレンズ系Rとの距離が
長くなるので、照明装置Sに設けられた拡散板5からの
散乱光が検出器3及びリレーレンズ系R側に達するおそ
れが低減され、精度良い検出を行うことができる。ま
た、第1面r1と第2面r2との成す角度及び第3面r
3と第2面r2との成す角度を小さくして反射回数を多
くすることにより、プリズム2の高さ方向のサイズを更
に抑えることができ、装置全体の省スペース化を実現す
ることができる。
FIG. 10 shows an example in which the number of reflections on the prism 2 is increased. That is, in the present embodiment, the prism 2
Among them, the angle formed by the first surface r1 and the second surface r2 and the angle formed by the third surface r3 and the second surface r2 are set smaller than the example shown in FIG. Is the first surface r
1 then reflects at the second surface r2 and then at the second surface r
After being reflected on the fourth surface r4 opposite to the second surface r2, reflected on the fourth surface r4, reflected again on the second surface r2, reflected on the second surface r2, reflected on the third surface r3, The edge portion e is irradiated. As described above, the number of times of reflection of the light beam by the prism 2 can be arbitrarily set. By increasing the number of reflections by the prism 2,
Since the distance between the illuminating device S and the detector 3 and the relay lens system R is increased, the possibility that scattered light from the diffuser plate 5 provided in the illuminating device S reaches the detector 3 and the relay lens system R is reduced. , Accurate detection can be performed. The angle formed by the first surface r1 and the second surface r2 and the third surface r
By increasing the number of reflections by reducing the angle between the third surface r2 and the second surface r2, the size of the prism 2 in the height direction can be further suppressed, and the space saving of the entire apparatus can be realized.

【0081】図11に示すように、拡散部5を、例えば
プリズム2内部に設けることも可能である。この拡散部
5は、第1プリズム2Aの射出面(あるいは第2プリズ
ム2Bの入射面)に配置され、光束を透過可能な透過型
拡散面である。このように、拡散部5を光源1近傍では
なく、ウエハWのエッジ部eにより近いところに設ける
ことにより、拡散部5の大きさ(面積)を小さく設定す
ることができる。したがって、省スペース化を実現する
ことができる。なお、拡散面5を第2プリズム2Bの射
出面に配置する構成とすることも可能である。
As shown in FIG. 11, the diffusing section 5 can be provided, for example, inside the prism 2. The diffusing unit 5 is a transmission-type diffusing surface that is disposed on the exit surface of the first prism 2A (or the incident surface of the second prism 2B) and can transmit a light beam. As described above, the size (area) of the diffusion unit 5 can be set small by providing the diffusion unit 5 not near the light source 1 but near the edge e of the wafer W. Therefore, space saving can be realized. Note that it is also possible to adopt a configuration in which the diffusion surface 5 is arranged on the exit surface of the second prism 2B.

【0082】光路折り曲げ部2としては、上記各実施形
態のようなプリズムに限らず、図12に示すように、平
板ガラスからなる偏向ミラーを複数(2枚)組み合わせ
た構成とすることももちろん可能である。この場合、図
12のように、拡散部5を光源1近傍に配置する構成の
他に、図13に示すように、2枚の偏向ミラーの間の光
路上に透過型の拡散部5を配置する構成とすることも可
能である。さらに、光路折り曲げ部としての偏向ミラー
は複数枚に限らず、図14に示すように、1枚の偏向ミ
ラーによって光路折り曲げ部2を構成することも可能で
ある。なお、偏向ミラーを2枚以上の複数枚設けて、少
なくとも2面の反射面を有するように構成することより
も、偏向ミラーを寝かせて(図14に示す角度h1を小
さくして)配置できるので、光路折り曲げ部2のZ方向
の省スペース化を実現することができる。さらに、図1
5に示すように、偏向ミラーの代わりに、光束を反射可
能な反射型の拡散面5を光路上に設け、この拡散面5に
よって光路を折り曲げるとともに、拡散するようにして
もよい。
The optical path bending section 2 is not limited to the prism as in each of the above embodiments, but may be a combination of a plurality (two) of deflecting mirrors made of flat glass as shown in FIG. It is. In this case, in addition to the configuration in which the diffusion unit 5 is arranged near the light source 1 as shown in FIG. 12, the transmission type diffusion unit 5 is arranged on the optical path between two deflection mirrors as shown in FIG. It is also possible to adopt a configuration in which: Further, the number of deflecting mirrors as the optical path bending section is not limited to a plurality, and the optical path bending section 2 can be configured by one deflecting mirror as shown in FIG. It is to be noted that the deflection mirror can be laid down (the angle h1 shown in FIG. 14 is reduced) and arranged more than two or more deflection mirrors are provided to have at least two reflection surfaces. Thus, the space saving of the optical path bending portion 2 in the Z direction can be realized. Further, FIG.
As shown in FIG. 5, instead of a deflecting mirror, a reflective diffusion surface 5 capable of reflecting a light beam may be provided on the optical path, and the light path may be bent and diffused by the diffusion surface 5.

【0083】上記各実施形態では、アライメント用光束
に所定の開口数NAを持たせるために光路上に拡散部5
を設けたものであるが、拡散部5を設けずに、図16に
示すように、レンズ系によってウエハWのエッジ部eに
向かう光束に所定の開口数NAを持たせることができ
る。つまり、図16に示すように、プリアライメント系
は、アライメント用光束を射出する光源1と、この光源
1の光路下流側に配置されたリレーレンズ55と、リレ
ーレンズ55の光路下流側に配置されたコリメータレン
ズ4と、コリメータレンズ4からの光束が入射され、ウ
エハWの下方位置に配置されているプリズム2とを備え
ている。ここで、リレーレンズ55は拡大倍率を有し、
拡大倍率のもとでリレーレンズ55とコリメータレンズ
4との間に光源像を形成する。コリメータレンズ4には
拡大された光源像からの光束が入射し、コリメータレン
ズ4を透過した光束はプリズム2を介してウエハWのエ
ッジ部eを照明する。ここで、コリメータレンズ4の前
側焦点位置は光源像とほぼ一致しており、ウエハWのエ
ッジ部はケーラー照明される。このように、本実施形態
では、ウエハWのエッジ部に向かう光束に所定の開口数
NAを持たせるために、拡散部5ではなく、リレーレン
ズ系55で光源像を実際に拡大している。なお、本実施
形態においても、光路上に拡散部5を設け、リレーレン
ズ系55と拡散部5との双方を用いて光束に開口数NA
を持たせるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the diffusing portion 5 is provided on the optical path so that the alignment light beam has a predetermined numerical aperture NA.
However, the luminous flux heading to the edge e of the wafer W can be given a predetermined numerical aperture NA by a lens system as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 16, the pre-alignment system includes a light source 1 that emits a light beam for alignment, a relay lens 55 disposed downstream of the light path of the light source 1, and a downstream side of the optical path of the relay lens 55. A collimator lens 4 and a prism 2 on which a light beam from the collimator lens 4 is incident and is disposed below the wafer W. Here, the relay lens 55 has an enlargement magnification,
A light source image is formed between the relay lens 55 and the collimator lens 4 under the magnification. The light beam from the enlarged light source image is incident on the collimator lens 4, and the light beam transmitted through the collimator lens 4 illuminates the edge e of the wafer W via the prism 2. Here, the front focal position of the collimator lens 4 substantially matches the light source image, and the edge of the wafer W is illuminated with Koehler. As described above, in the present embodiment, the light source image is actually enlarged not by the diffusion unit 5 but by the relay lens system 55 in order to give the light flux toward the edge of the wafer W a predetermined numerical aperture NA. Also in the present embodiment, the diffusing unit 5 is provided on the optical path, and the light flux is given a numerical aperture NA by using both the relay lens system 55 and the diffusing unit 5.
May be provided.

【0084】なお、上記各実施形態において、ウエハロ
ードアーム28や照明装置S1〜S3、光路折り曲げ部
2a〜2c、検出器3a〜3cなどの各装置はそれぞれ
直径が12インチ(約300mm)のウエハ(12イン
チウエハ)用の装置であり、例えば直径が8インチ(約
200mm)のウエハ(8インチウエハ)を露光する場
合にはそれに合わせた別のウエハロードアームや各装置
が使用される。同様に、ウエハホルダWHも12インチ
ウエハ用であり、8インチウエハの露光時には別の小型
のウエハホルダが使用される。なお、例えばウエハホル
ダWHを複数の大きさのウエハに対して共通に使用でき
るようにしてもよい。
In each of the above embodiments, each device such as the wafer load arm 28, the illuminating devices S1 to S3, the optical path bending portions 2a to 2c, and the detectors 3a to 3c is a wafer having a diameter of 12 inches (about 300 mm). (12-inch wafer), for example, when exposing a wafer (8-inch wafer) having a diameter of 8 inches (about 200 mm), another wafer load arm and other devices corresponding to the exposure are used. Similarly, the wafer holder WH is for a 12-inch wafer, and another small wafer holder is used when exposing an 8-inch wafer. Note that, for example, the wafer holder WH may be commonly used for wafers of a plurality of sizes.

【0085】なお、上記各実施形態のプリアライメント
系PAS及び露光装置EXとして、レチクルRとウエハ
Wとを同期移動してレチクルRのパターンを露光する走
査型の露光装置にも適用するばかりでなく、レチクルR
とウエハWとを静止した状態でレチクルRのパターンを
露光し、ウエハWを順次ステップ移動させるステップ・
アンド・リピート型の露光装置にも適用することができ
る。
The pre-alignment system PAS and exposure apparatus EX of each of the above embodiments can be applied not only to the scanning type exposure apparatus for exposing the pattern of the reticle R by synchronously moving the reticle R and the wafer W. , Reticle R
Exposing the pattern of the reticle R while the wafer W is stationary and sequentially moving the wafer W stepwise.
The present invention can also be applied to an AND repeat type exposure apparatus.

【0086】なお、上記各実施形態の露光装置EXとし
て、投影光学系PLを用いることなくレチクルRとウエ
ハWとを密接させてレチクルRのパターンを露光するプ
ロキシミティ露光装置にも適用することができる。
The exposure apparatus EX of each of the above embodiments can also be applied to a proximity exposure apparatus that exposes the pattern of the reticle R by bringing the reticle R and the wafer W into close contact without using the projection optical system PL. it can.

【0087】露光装置EXの用途としては半導体製造用
の露光装置に限定されることなく、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露光する液晶用の
露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置
にも広く適当できる。
The application of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but may be, for example, an exposure apparatus for a liquid crystal for exposing a liquid crystal display element pattern on a square glass plate or a thin film magnetic head. It can be widely applied to an exposure apparatus for performing the above.

【0088】投影光学系PLの倍率は縮小系のみならず
等倍及び拡大系のいずれでもよい。
The magnification of the projection optical system PL may be not only a reduction system but also an equal magnification or an enlargement system.

【0089】投影光学系PLとしては、エキシマレーザ
などの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石な
どの遠紫外線を透過する材料を用い、F2 レーザやX線
を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にす
る。
[0089] As the projection optical system PL, using a material which transmits far ultraviolet rays such as quartz and fluorite as the glass material when using a far ultraviolet ray such as an excimer laser, catadioptric system when using a F 2 laser or X-ray Alternatively, use a refraction optical system.

【0090】ウエハステージWSTやレチクルステージ
RSTにリニアモータを用いる場合は、エアベアリング
を用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタ
ンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。ま
た、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもい
いし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
When a linear motor is used for wafer stage WST or reticle stage RST, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. The stage may be of a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide.

【0091】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット(永久磁石)と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側(ベース)に
設ければよい。
When a plane motor is used as the stage driving device, one of the magnet unit (permanent magnet) and the armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the moving surface of the stage. (Base).

【0092】ウエハステージWSTの移動により発生す
る反力は、特開平8−166475号公報に記載されて
いるように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)
に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた
露光装置においても適用可能である。
The reaction force generated by the movement of wafer stage WST is mechanically moved to the floor (ground) using a frame member, as described in JP-A-8-166475.
You may escape to The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.

【0093】レチクルステージRSTの移動により発生
する反力は、特開平8−330224号公報に記載され
ているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大
地)に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備
えた露光装置においても適用可能である。
The reaction force generated by the movement of the reticle stage RST may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.

【0094】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。
As described above, the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention converts various subsystems including the components described in the claims of the present application into predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy,
It is manufactured by assembling to maintain optical accuracy. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from various subsystems includes mechanical connections, wiring connections of electric circuits, and piping connections of pneumatic circuits among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.

【0095】半導体デバイスは、図17に示すように、
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(ウエハ、
ガラスプレート)を製造するステップ203、前述した
実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハ
に露光するウエハ処理ステップ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
ケージ工程を含む)205、検査ステップ206等を経
て製造される。
The semiconductor device is, as shown in FIG.
Step 201 for designing the function and performance of the device, step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on this design step, and a substrate (wafer,
Step 203 of manufacturing a glass plate), wafer processing step 204 of exposing a reticle pattern to a wafer by the exposure apparatus of the above-described embodiment, device assembly step (including dicing step, bonding step, package step) 205, and inspection step 206 Manufactured through and the like.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明のアライメント装置及びアライメ
ント方法、露光装置は以下のような効果を有するもので
ある。本発明のアライメント装置及びアライメント方法
によれば、基板を挟んで、アライメント用光束を射出す
る照明部と対向する位置に光路折り曲げ部を設けたこと
により、照明部からの照明光を光路折り曲げ部に向かっ
て照射し、この光路折り曲げ部からの光束を基板の複数
のエッジ部に照射し、このエッジ部を介した光束に基づ
いて複数のエッジ部の位置情報を検出部によって検出す
ることにより、プリアライメント動作を行うことができ
る。そして、光路折り曲げ部を、基板を挟んで照明部と
対向する位置に配置したことにより、照明部と検出部と
を双方とも基板に対して同じ側に、つまり基板の上方位
置に配置することができる。したがって、簡易な構成で
省スペース化を実現することができる。また、アライメ
ント動作を露光ステージ上では行わないので、スループ
ット低下を回避することができる。
The alignment apparatus, the alignment method, and the exposure apparatus according to the present invention have the following effects. According to the alignment apparatus and the alignment method of the present invention, the optical path bending section is provided at a position opposed to the illumination section that emits the alignment light beam across the substrate, so that the illumination light from the illumination section is applied to the optical path bending section. By irradiating the light beam from the bent portion of the optical path to a plurality of edges of the substrate, and detecting the position information of the plurality of edges by the detecting portion based on the luminous flux passing through the edge portion. An alignment operation can be performed. By arranging the optical path bending portion at a position facing the illumination portion with the substrate interposed therebetween, it is possible to arrange both the illumination portion and the detection portion on the same side of the substrate, that is, at a position above the substrate. it can. Therefore, space saving can be realized with a simple configuration. Further, since the alignment operation is not performed on the exposure stage, it is possible to avoid a decrease in throughput.

【0097】本発明の露光装置によれば、感光性基板を
挟んで、アライメント用光束を射出する照明部と対向す
る位置に光路折り曲げ部を設けたことにより、照明部か
らの照明光を光路折り曲げ部に向かって照射し、この光
路折り曲げ部からの光束を感光性基板の複数のエッジ部
に照射し、このエッジ部を介した光束に基づいて複数の
エッジ部の位置情報を検出部によって検出することによ
り、感光性基板の位置検出及び位置決め動作を行うこと
ができる。そして、光路折り曲げ部を、感光性基板を挟
んで照明部と対向する位置に配置したことにより、照明
部と検出部とを双方とも基板の上方位置に配置すること
ができるので、簡易な構成で省スペース化を実現するこ
とができる。また、アライメント動作を露光ステージ上
では行わないので、スループット低下を回避することが
できる。
According to the exposure apparatus of the present invention, the optical path bending section is provided at a position opposite to the illumination section for emitting the alignment light beam with the photosensitive substrate interposed therebetween, so that the illumination light from the illumination section is bent. And irradiates the light from the bent portion of the optical path to the plurality of edges of the photosensitive substrate, and detects the position information of the plurality of edges based on the luminous flux passing through the edges by the detection unit. Thus, the position detection and positioning operation of the photosensitive substrate can be performed. By arranging the optical path bending portion at a position facing the illumination portion with the photosensitive substrate interposed therebetween, both the illumination portion and the detection portion can be arranged at a position above the substrate. Space saving can be realized. Further, since the alignment operation is not performed on the exposure stage, it is possible to avoid a decrease in throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のアライメント装置を備えた露光装置を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an exposure apparatus provided with an alignment apparatus of the present invention.

【図2】ウエハステージに設けられた計測系を示す平面
図である。
FIG. 2 is a plan view showing a measurement system provided on a wafer stage.

【図3】ウエハローダ系を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a wafer loader system.

【図4】本発明のアライメント装置を示す上方から見た
構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing the alignment apparatus of the present invention as viewed from above.

【図5】本発明のアライメント装置を示す構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an alignment apparatus of the present invention.

【図6】本発明のアライメント装置を示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view showing an alignment apparatus of the present invention.

【図7】本発明のアライメント装置の一実施形態を示す
ウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 7 is a side sectional view showing the vicinity of an edge portion of a wafer showing an embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図8】プリアライメント動作を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining a pre-alignment operation.

【図9】本発明のアライメント装置の他の実施形態を示
すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 9 is a side sectional view near an edge portion of a wafer showing another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図10】本発明のアライメント装置の他の実施形態を
示すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 10 is a side sectional view near an edge portion of a wafer showing another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図11】本発明のアライメント装置の他の実施形態を
示すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 11 is a side sectional view showing the vicinity of an edge portion of a wafer showing another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図12】本発明のアライメント装置の他の実施形態を
示すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 12 is a side sectional view showing the vicinity of an edge portion of a wafer according to another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図13】本発明のアライメント装置の他の実施形態を
示すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 13 is a side sectional view showing the vicinity of an edge portion of a wafer according to another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図14】本発明のアライメント装置の他の実施形態を
示すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 14 is a side sectional view showing the vicinity of an edge portion of a wafer according to another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図15】本発明のアライメント装置の他の実施形態を
示すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 15 is a side sectional view showing the vicinity of an edge portion of a wafer according to another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図16】本発明のアライメント装置の他の実施形態を
示すウエハのエッジ部近傍の側方断面図である。
FIG. 16 is a side sectional view showing the vicinity of an edge portion of a wafer according to another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.

【図17】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフロ
ーチャート図である。
FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1(1a〜1c) 光源(照明部) 2(2a〜2c) プリズム(光路折り曲げ部) 3(3a〜3c) 検出器(検出部) 5(5a〜5c) 拡散板(拡散部、拡散面) 28 ウエハロードアーム(搬送アーム) 45 光路折り曲げ部支持部 CONT 主制御系(検出部) e(e1〜e3) エッジ部 PAS プリアライメント系(アライメント装置、基
板位置検出装置) PC プリアライメント制御系(検出部) PL 投影光学系 R(R1〜R3) リレーレンズ系 S(S1〜S3) 照明装置(照明部) W ウエハ(基板、感光性基板)
1 (1a-1c) Light source (illumination unit) 2 (2a-2c) Prism (optical path bending unit) 3 (3a-3c) Detector (detection unit) 5 (5a-5c) Diffusion plate (diffusion unit, diffusion surface) 28 Wafer load arm (transfer arm) 45 Optical path bending section support section CONT Main control system (detection section) e (e1 to e3) Edge section PAS Prealignment system (alignment device, substrate position detection device) PC prealignment control system (detection) Unit) PL Projection optical system R (R1 to R3) Relay lens system S (S1 to S3) Illumination device (illumination unit) W Wafer (substrate, photosensitive substrate)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板を所定位置に対して光学的に位置決
めするアライメント装置において、 アライメント用光束を射出する照明部と、 前記基板を挟んで前記照明部と対向する位置に配置さ
れ、前記照明部からの前記光束を折り曲げて前記基板の
複数のエッジ部に該光束をそれぞれ照射する光路折り曲
げ部と、 前記基板の複数のエッジ部を介した前記光束に基づいて
前記複数のエッジ部を検出する検出部とを備え、 前記検出部で検出した前記複数のエッジ部の位置情報に
基づいて、前記基板を前記所定位置に対して位置決めす
ることを特徴とするアライメント装置。
1. An alignment apparatus for optically positioning a substrate with respect to a predetermined position, comprising: an illumination unit for emitting a light beam for alignment; and an illumination unit disposed at a position facing the illumination unit with the substrate interposed therebetween. An optical path bending section for bending the light beam from the substrate to irradiate the light beam to a plurality of edge portions of the substrate, and detecting the plurality of edge portions based on the light beam through the plurality of edge portions of the substrate. An alignment unit that positions the substrate with respect to the predetermined position based on position information of the plurality of edges detected by the detection unit.
【請求項2】 請求項1に記載のアライメント装置にお
いて、 前記照明部は前記基板の上方位置に配置され、前記光路
折り曲げ部は前記基板の下方位置に配置されていること
を特徴とするアライメント装置。
2. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit is disposed at a position above the substrate, and the optical path bending unit is disposed at a position below the substrate. .
【請求項3】 請求項1又は2に記載のアライメント装
置において、 前記光路折り曲げ部は少なくとも2面の反射面を有して
いることを特徴とするアライメント装置。
3. The alignment device according to claim 1, wherein the bent portion of the optical path has at least two reflecting surfaces.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載のアライメ
ント装置において、 前記光路折り曲げ部はプリズムを有していることを特徴
とするアライメント装置。
4. The alignment device according to claim 1, wherein the optical path bending portion has a prism.
【請求項5】 請求項4に記載のアライメント装置にお
いて、 前記プリズムは少なくとも1面の全反射面を有している
ことを特徴とするアライメント装置。
5. The alignment apparatus according to claim 4, wherein the prism has at least one total reflection surface.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかに記載のアライメ
ント装置において、 前記照明部から前記検出部へ向かう光路上に、前記光束
を拡散させる拡散部を備えることを特徴とするアライメ
ント装置。
6. The alignment apparatus according to claim 1, further comprising a diffusing unit that diffuses the light beam on an optical path from the illumination unit to the detection unit.
【請求項7】 基板を所定位置に対して光学的に位置決
めするアライメント方法において、 前記基板の上方位置から、該基板の下方位置に配置され
ている光路折り曲げ部に向かってアライメント用光束を
照射し、 前記光路折り曲げ部からの前記光束を、前記基板の下方
位置から該基板の複数のエッジ部にそれぞれ照射し、 前記基板の複数のエッジ部を介した前記光束に基づいて
前記複数のエッジ部を検出し、該検出した前記複数のエ
ッジ部の位置情報に基づいて前記基板を前記所定位置に
対して位置決めすることを特徴とするアライメント方
法。
7. An alignment method for optically positioning a substrate with respect to a predetermined position, comprising: irradiating an alignment light beam from an upper position of the substrate to a bent optical path disposed at a lower position of the substrate. Irradiating the plurality of edge portions of the substrate with the light beam from the optical path bending portion from a position below the substrate, and the plurality of edge portions based on the light beam through the plurality of edge portions of the substrate. Detecting the position of the substrate with respect to the predetermined position based on the detected position information of the plurality of edge portions.
【請求項8】 所定のパターンをステージ上に載置され
る感光性基板へ露光する露光装置において、 前記感光性基板の位置を光学的に検出する基板位置検出
装置を備え、 該基板位置検出装置は、 アライメント用光束を射出する照明部と、 前記感光性基板を挟んで前記照明部と対向する位置に配
置され、前記照明部からの前記光束を折り曲げて前記感
光性基板の複数のエッジ部に該光束をそれぞれ照射する
光路折り曲げ部と、 前記感光性基板の複数のエッジ部を介した前記光束に基
づいて前記複数のエッジ部を検出する検出部とを備え、 前記検出部で検出した前記複数のエッジ部の位置情報に
基づいて、前記感光性基板を位置決めすることを特徴と
する露光装置。
8. An exposure apparatus for exposing a predetermined pattern to a photosensitive substrate mounted on a stage, comprising: a substrate position detecting device for optically detecting a position of the photosensitive substrate; An illumination unit that emits a light beam for alignment, and is disposed at a position facing the illumination unit with the photosensitive substrate interposed therebetween, and the light beam from the illumination unit is bent to form a plurality of edge portions of the photosensitive substrate. An optical path bending unit for irradiating each of the light beams; and a detection unit for detecting the plurality of edge portions based on the light beams passing through the plurality of edge portions of the photosensitive substrate, wherein the plurality of light beams detected by the detection unit are included. An exposure apparatus for positioning the photosensitive substrate based on positional information of an edge portion of the photosensitive substrate.
【請求項9】 請求項8に記載の露光装置において、 前記感光性基板を上方から保持する搬送アームを備えて
おり、 前記照明部は前記感光性基板の上方位置に配置され、前
記光路折り曲げ部は前記感光性基板の下方位置に配置さ
れており、 前記感光性基板を前記搬送アームで保持した状態で、少
なくとも1方向に関する前記感光性基板の位置決めを行
うことを特徴とする露光装置。
9. The exposure apparatus according to claim 8, further comprising: a transfer arm that holds the photosensitive substrate from above, wherein the illumination unit is disposed at a position above the photosensitive substrate, and the optical path bending unit is provided. An exposure apparatus is disposed at a position below the photosensitive substrate, and performs positioning of the photosensitive substrate in at least one direction in a state where the photosensitive substrate is held by the transfer arm.
【請求項10】 請求項8又は9に記載の露光装置にお
いて、 前記検出部で検出した前記複数のエッジ部の位置情報の
うち少なくとも1方向の位置情報を前記ステージの位置
情報のオフセットとすることを特徴とする露光装置。
10. The exposure apparatus according to claim 8, wherein position information in at least one direction among position information of the plurality of edge portions detected by the detection unit is an offset of position information of the stage. Exposure apparatus characterized by the above-mentioned.
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