(57)【要約】【課題】高精度かつ短時間に、マークの位置情報を検出する。【解決手段】マーク５０Ｍに含まれるマークｍ０〜ｍ５のうちいずれか３つのマークの組合せからなる指標パターンＴ１等は、マーク５０Ｍの中心付近に配置されているので、マーク検出系４２の撮像視野ｆｖがマーク５０Ｍの領域内にある場合、その撮像視野ｆｖ内に、指標パターンＴ１等のうちの少なくとも１つのマークが存在するようになる。したがって、その指標パターンをマーク５０Ｍの撮像結果から検出することにより、撮像視野ｆｖが、マーク５０Ｍのどの辺りを捉えているのかを把握することが可能となる。この指標パターンを基に、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙから、マーク５０Ｍの位置を高精度に検出することができる。【選択図】図４
2006073915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に設けられ、前記物体の位置情報を検出する際に用いられるマークであって、
位置情報を計測可能な形状を有する計測用パターンが配置された第１領域と、前記計測用パターンとの位置関係が既知である、種類が異なる複数の指標パターンがそれぞれ異なる場所に配置された第２領域とを含むとともに、該マークは全体として、所定の撮像装置の撮像視野より大きいマーク領域を有し、
前記撮像装置により前記マーク領域内を撮像した場合に、前記複数の指標パターンのうちの少なくとも１つの指標パターンがその撮像結果に含まれるように前記複数の指標パターンが配置されているマーク。
【請求項２】
前記複数の指標パターンは、それぞれ複数種類のマークの組合せから形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマーク。
【請求項３】
前記第２領域では、
前記複数の指標パターンが、少なくとも一方向に配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマーク。
【請求項４】
前記第１領域には、
所定方向に関する位置情報を計測可能な形状を有する第１パターンと、前記所定方向に交差する方向に関する位置情報を計測可能な形状を有する第２パターンとが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマーク。
【請求項５】
前記第１領域は、
前記第１パターンが形成された少なくとも１つの領域と、前記第２パターンが形成された少なくとも１つの領域とに分割されており、
前記第１パターンが形成された領域と、前記第２パターンが形成された領域との間に、前記第２領域が配置されていることを特徴とする請求項４に記載のマーク。
【請求項６】
前記第２パターンが形成された領域が、前記第１パターンが形成された２つの領域に挟まれるように配置されており、
前記第２領域における指標パターンは、前記所定方向に配列されていることを特徴とする請求項５に記載のマーク。
【請求項７】
前記第１パターン及び前記第２パターンの少なくとも一方は、ライン・アンド・スペース・パターンであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のマーク。
【請求項８】
所定の物体を搬送するために設けられ、請求項１〜７のいずれか一項に記載されたマークが設けられた搬送部材と；
前記搬送部材が前記物体を搬送する際に、前記マークを撮像可能な少なくとも１つの撮像装置と；
前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記搬送部材が前記物体を搬送する際の前記マークの位置情報を検出する検出装置と；
前記検出結果に基づいて前記物体の位置情報を補正する補正装置と；を備える搬送装置。
【請求項９】
デバイスパターンを、基板上に転写する露光装置であって、
請求項８に記載の搬送装置と；
前記搬送装置から受け渡された基板を保持するステージと；
前記ステージに保持された基板上に、前記デバイスパターンを転写する転写装置と；を備える露光装置。
【請求項１０】
物体の位置情報を検出する位置検出方法であって、
前記物体上に設けられた請求項１に記載のマークを、撮像装置により撮像する撮像工程と；
前記撮像結果に基づいて、前記マークの位置を特定する特定工程と；
前記特定結果に基づいて、前記物体の位置情報を検出する検出工程と；を含む位置検出方法。
【請求項１１】
前記特定工程は、
前記撮像結果に基づいて、前記複数の指標パターンのうちの少なくとも１つの指標パターンを検出する第１副工程と；
前記検出結果に基づいて、前記撮像結果から前記計測用パターンの少なくとも一部に対応する撮像結果を抽出する第２副工程と；
前記抽出結果に基づいて、前記マークの位置情報を検出する第３副工程と；を含むことを特徴とする請求項１０に記載の位置検出方法。
【請求項１２】
前記計測用パターンは、所定方向に関する位置情報を検出するための第１パターンと、前記所定方向に交差する方向に関する位置情報を検出するための第２パターンとを含み、
前記第２副工程では、
前記第１パターン上の複数の異なる部分にそれぞれ対応する複数の撮像結果と、前記第２パターン上の複数の異なる部分にそれぞれ対応する複数の撮像結果とを抽出することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出方法。
【請求項１３】
前記第２副工程では、
前記第１パターン上の複数の異なる部分に対応する撮像結果と、前記第２パターン上の複数の異なる部分に対応する撮像結果との少なくとも一方を３つ以上抽出し、
前記第３副工程では、
最小二乗法を用いて、前記マークの位置情報を検出することを特徴とする請求項１２に記載の位置検出方法。
【請求項１４】
前記第１副工程では、
過去に検出された指標パターンの探索を優先的を行うことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の位置検出方法。
【請求項１５】
基板がステージ上の所定の位置に保持されるように前記基板を搬送して前記ステージに受け渡す搬送方法であって、
請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の位置検出方法を用いて、マークが設けられた搬送部材の位置情報を、前記搬送部材により前記基板を搬送する際に検出する工程と；
前記検出結果に基づいて、前記基板の受け渡し時の前記ステージと前記搬送部材との相対位置と、前記ステージに保持された前記基板の位置情報との少なくとも一方を調整する工程と；を含む搬送方法。
【請求項１６】
デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
請求項１５に記載の搬送方法を用いて、基板の受け渡し位置と前記投影光学系を介したデバイスパターンの転写位置との間を移動可能なステージに前記基板を受け渡す工程と；
前記ステージに保持された基板上に、前記デバイスパターンを転写する工程と；を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マーク、搬送装置、露光装置、位置検出方法及び搬送方法並びにデバイス製造方法に係り、特に、物体上に設けられ、前記物体の位置情報を検出する際に用いられるマーク、該マークが設けられた搬送部材を備える搬送装置、デバイスパターンを、基板上に転写する露光装置、物体の位置情報を検出する位置検出方法、該位置検出方法を用いる搬送方法、該搬送方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
このような露光装置においては、ウエハ上に既に形成されているショット領域と、次に転写形成するショット領域との相対位置を最適化すべく、ウエハアライメントが行われている。また、そのウエハアライメントに先立って、ウエハ上にすでに形成されたウエハアライメント用のマークが、その検出系の捕捉範囲内（検出視野）に入るように、ウエハの位置及び回転を調整する、いわゆるプリアライメントが行われている。
【０００４】
このプリアライメントにおいては、本出願人は、ウエハを搬入する搬入アームにマークを形成しておき、搬入アームにウエハを保持させた状態で、そのマークとウエハとの位置関係を予め検出しておき、ウエハをロードする直前にはマークの位置情報だけを検出し、検出されたマークの位置情報と上記位置関係とに基づいてウエハの位置を推定し、その推定位置に基づいてウエハの受け渡し位置を調整する技術を提案した（例えば特願２００３−３６３９５号）。この技術を採用すれば、ローディングポジションと転写位置とを接近させてスループットを飛躍的に向上させることができるようになるとともに、プリアライメント用の光源等を投影光学系から遠ざけることができるようになるので、その光源等から発生する熱が投影光学系の光学特性に与える影響を低減することが可能となり、露光装置内における転写位置近傍の雰囲気ガスの流れを円滑にすることができる。
【０００５】
しかしながら、上記技術を採用した場合には、例えば、ウエハの受け渡し位置近傍などに、搬入アーム上のマークを撮像するための撮像装置を、その撮像視野がそのマークを正確に捉えるように設置する必要がある。この設置を実現するためには、例えば、その撮像装置の倍率を低くして広範囲な領域の撮像を可能として搬入アーム上のマークを捉えやすくしたうえで、その撮像装置から得られる画像を確認しつつ撮像視野内の中央付近にマークが位置するように撮像装置の設置位置を調整し、撮像装置の倍率を徐々に大きくしていきながら、設置位置の調整を繰り返していくという煩雑な作業が必要であった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記事情の下になされた本発明は、第１の観点からすると、物体（５０）上に設けられ、前記物体の位置情報を検出する際に用いられるマーク（５０Ｍ）であって、位置情報を計測可能な形状を有する計測用パターン（ＬＳｘ，ＬＳｙ）が配置された第１領域（Ａｒ１）と、前記計測用パターンとの位置関係が既知である、種類が異なる複数の指標パターン（Ｔ１〜Ｔ１１）がそれぞれ異なる場所に配置された第２領域（Ａｒ２）とを含むとともに、該マークは全体として、所定の撮像装置の撮像視野より大きいマーク領域を有し、前記撮像装置により前記マーク領域内を撮像した場合に、前記複数の指標パターンのうちの少なくとも１つの指標パターンがその撮像結果に含まれるように前記複数の指標パターンが配置されているマークである。
【０００７】
これによれば、本発明のマークは、所定の撮像装置の撮像視野よりも全体的に大きいマークであるが、その撮像装置によるマークの撮像結果の中には、指標パターンが必ず含まれることとなる。この指標パターンは、互いに種類が異なるため、撮像結果に含まれる指標パターンの種類を検出すれば、撮像装置の撮像視野が、マークのどの辺りを捉えているかが明らかとなる。これにより、その撮像結果がマークの一部のみを撮像したものであっても、マークの位置情報を検出することができるようになる。このようなマークを用いれば、撮像装置の取り付け精度を厳密に規定しなくても、その撮像装置によりマークの少なくとも一部を捉え、その位置情報を検出することができる。
【０００８】
本発明は、第２の観点からすると、所定の物体を搬送するために設けられ、本発明のマーク（５０Ｍ）が設けられた搬送部材（５０）と；前記搬送部材が前記物体を搬送する際に、前記マークを撮像可能な少なくとも１つの撮像装置（４２，４５）と；前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記搬送部材が前記物体を搬送する際の前記マークの位置情報を検出する検出装置（２０）と；前記検出結果に基づいて前記物体の位置情報を補正する補正装置（２０）と；を備える搬送装置である。かかる場合には、本発明のマークが設けられた搬送部材により物体を搬送し、その搬送の際に、マークを撮像装置により撮像し、その撮像結果に基づいて、マークの位置情報を検出し、その検出結果に基づいて物体の位置情報を補正するので、高精度かつ短時間に物体を搬送することができる。
【０００９】
本発明は、第３の観点からすると、デバイスパターンを、基板（Ｗ）上に転写する露光装置（１００）であって、本発明の搬送装置と；前記搬送装置から受け渡された基板（Ｗ）を保持するステージ（ＷＳＴ）と；前記ステージに保持された基板上に、前記デバイスパターンを転写する転写装置（２０）と；を備える露光装置である。かかる場合には、本発明の搬送装置を用いて物体の搬送が行われるため、高スループットかつ高精度な露光を実現することができる。
【００１０】
本発明は、第４の観点からすると、物体（５０）の位置情報を検出する位置検出方法であって、前記物体上に設けられた本発明のマーク（５０Ｍ）を、撮像装置（４２，４５）により撮像する撮像工程と；前記撮像結果に基づいて、前記マークの位置を特定する特定工程と；前記特定結果に基づいて、前記物体の位置情報を検出する検出工程と；を含む位置検出方法である。かかる場合には、本発明のマークの撮像結果に基づいてマークの位置を特定し、その特定結果に基づいて、そのマークが形成された物体の位置情報を高精度かつ短時間に検出することができる。
【００１１】
本発明は、第５の観点からすると、基板（Ｗ）がステージ（ＷＳＴ）上の所定の位置に保持されるように前記基板を搬送して前記ステージに受け渡す搬送方法であって、本発明の位置検出方法を用いて、マーク（５０Ｍ）が設けられた搬送部材（５０）の位置情報を、前記搬送部材により基板を搬送する際に検出する工程と；前記検出結果に基づいて、前記基板の受け渡し時の前記ステージと前記搬送部材との相対位置と、前記ステージに保持された前記基板の位置情報との少なくとも一方を調整する工程と；を含む搬送方法である。かかる場合には、本発明の位置検出方法を用いて、マークが設けられた搬送部材の位置情報を検出するので、その検出結果に基づいて、ステージに保持される基板の位置を高精度かつ短時間に調整することができる。
【００１２】
本発明は、第６の観点からすると、デバイスを製造するデバイス製造方法であって、本発明の搬送方法を用いて、基板の受け渡し位置と前記投影光学系を介したデバイスパターンの転写位置との間を移動可能なステージに前記基板を受け渡す工程と；前記ステージに保持された基板上に、前記デバイスパターンを転写する工程と；を含むデバイス製造方法である。かかる場合には、本発明の搬送方法を用いて物体の位置情報の検出が行われるため、その基板に対する高スループットかつ高精度な露光を実現することができるので、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図２６（Ｂ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明の一実施形態に係る露光装置１００の一部（特に露光装置本体）の縦断面図が概略的に示されている。この露光装置１００は、クリーンルーム内に設置された本体チャンバ１４と、図１における該本体チャンバ１４の紙面左側に隣接するように設置された搬送チャンバ１５とを備えている。本体チャンバ１４及び搬送チャンバ１５は、互いの開口１４Ａ，１５Ａを介して内部空間が連結されている。
【００１５】
本体チャンバ１４内には、露光装置本体の大部分が収納されている。露光装置本体は、不図示の照明系の少なくとも一部、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板としてのウエハＷを保持可能なステージとしてのウエハステージＷＳＴ、アライメント検出系ＡＳ及びこれらの制御系としての主制御装置２０等を含んで構成されている。主制御装置２０は本体チャンバ１４及び搬送チャンバ１５の外部に配置されている。
【００１６】
露光装置本体は、前記投影光学系ＰＬを中心に構成されている。そこで、以下では、図１における紙面内上下方向、すなわち投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向をＺ軸方向（紙面下側を正とする）とし、図１における紙面内左右方向をＹ軸方向（紙面左側を正とする）とし、図１における紙面直交方向をＸ軸方向（紙面手前側を正とする）として説明を行う。
【００１７】
投影光学系ＰＬの−Ｚ側（上方）に位置するレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを、例えば真空吸着又は静電吸着等により吸着保持する。レチクルステージＲＳＴは、そのＸＹ平面内の位置情報が不図示の干渉計等により検出されており、検出された位置情報に基づいて、主制御装置２０の指示の下、例えば不図示のリニアモータ等によって、照明系の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面（Ｚ軸回りの回転を含む）内で少なくとも微小駆動可能に構成されている。このレチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲに描かれた回路パターンが、不図示の照明系からの露光光ＩＬにより照明されると、その回路パターン上に、ほぼ均一な照度の照明領域が形成される。
【００１８】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例えば１／４又は１／５）を有する屈折光学系が使用されている。このため、露光光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が形成されると、このレチクルＲを通過した露光光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（倒立像）が、投影光学系ＰＬの下方（＋Ｚ側）に配置されたウエハステージＷＳＴに吸着保持されたウエハＷ上のその照明領域と共役な領域に形成される。この領域を露光領域ともいう。
【００１９】
ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等を含む不図示のウエハステージ駆動部により、ウエハベース１７上をＸＹ平面内（Ｚ軸回りの回転方向θｚ方向を含む）及びＺ軸方向に移動可能であり、ＸＹ平面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））にも微小駆動可能となっている。また、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、複数の測長軸を有するウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と略述する）１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハ干渉計１８によって検出されたウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいて、不図示のウエハステージ駆動部を介してウエハステージＷＳＴの位置（又は速度）を制御する。この制御により、ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、実線で示される投影光学系ＰＬ直下の露光位置（投影光学系ＰＬを介したパターンの転写位置）から、２点鎖線（仮想線）で示されるウエハＷの受け渡し位置、すなわちローディングポジションまで少なくとも移動可能となっている。
【００２０】
図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴの中央部近傍には、点線で示されるセンタテーブルＣＴが配設されている。ウエハステージＷＳＴに対しウエハＷをロード又はアンロードする際には、このセンタテーブルＣＴが、不図示の駆動機構により駆動され、ウエハＷの中央部を下方から吸着保持した状態で上下動する。なお、センタテーブルＣＴは、その先端に形成された、真空吸着あるいは静電吸着による円板状の吸着部によってウエハＷを吸着保持するものとする。このセンタテーブルＣＴの駆動も、主制御装置２０の指示の下で行われる。
【００２１】
投影光学系ＰＬの＋Ｙ側側面近傍には、オフアクシス方式のアライメント検出系ＡＳが設けられている。このアライメント検出系ＡＳとしては、例えばディジタル画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＳの撮像結果は、主制御装置２０に出力されている。
【００２２】
主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。また、主制御装置２０には、例えばキーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置及びＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置、ハードディスクから成る記憶装置が、外付けで接続されている。これらの入力装置、表示装置、記憶装置はいずれも不図示としている。
【００２３】
上記構成要素を備える露光装置本体を有する露光装置１００は、ウエハＷをウエハステージＷＳＴに搬送する搬送系と、その搬送系により搬送されるウエハＷのプリアライメントを行うプリアライメント系とをさらに備えている。露光装置１００においては、本体チャンバ１４内に、ウエハＷの搬送系の一部であるロードスライダ５０と、プリアライメント系の一部であるマーク検出系４２とが設けられている。
【００２４】
ロードスライダ５０は、真空吸着又は静電吸着等によりウエハＷを保持可能である。ロードスライダ５０は、ウエハＷを保持したまま、後述する搬送機構により、本体チャンバ１４と搬送チャンバ１５との間を、開口１４Ａ，１５Ａを通過しつつ、Ｙ軸方向に移動可能である。搬送チャンバ１５内でウエハＷを受け取ったロードスライダ５０は、−Ｙ方向に移動して、図１に示されるように、本体チャンバ１４内のウエハステージＷＳＴのローディングポジション上方に移動する。そして、ロードスライダ５０と、ローディングポジションに位置するウエハステージＷＳＴに設けられたセンタテーブルＣＴとの協調動作により、ウエハステージＷＳＴへのウエハＷのロードが実現される。
【００２５】
また、ロードスライダ５０には、光をＺ軸方向に透過させる光透過部（図１では不図示）が設けられている。その光透過部の−Ｚ側の表面上には、ＸＹ平面内の２次元位置（回転含む）検出用のマークとしてのマーク５０Ｍが形成されている。ロードスライダ５０及びマーク５０Ｍの詳細については後述する。
【００２６】
このマーク検出系４２は、ロードスライダ５０がローディングポジション上方に位置するときのそのロードスライダ５０上のマーク５０Ｍの位置に対向する位置（すなわちマーク５０Ｍの上方）に配置されている。マーク検出系４２は、マーク５０Ｍを含むＸＹ平面内の領域を撮像するために、その領域を照明する光源と、２次元ＣＣＤカメラ等とを備えている。マーク検出系４２では、その光源からの照明光に対する反射光を２次元ＣＣＤカメラ等で受光し、いわゆる落射照明式でマーク５０Ｍを撮像する。マーク検出系４２は、投影光学系ＰＬ等の露光装置本体を支持する不図示の構造体に固定されているので、投影光学系ＰＬ等との位置関係は一定であり、その撮像視野の原点のＸＹ平面内の位置は、常に一定である。したがって、ＸＹ座標系とカメラの撮像視野によって規定される座標系、すなわちカメラ座標系とは常に一定である。マーク検出系４２によるマーク５０Ｍの撮像結果（ディジタル２次元画像データ）は、主制御装置２０に送られる。
【００２７】
図２には、ウエハＷの搬送系及びプリアライメント系を中心とした露光装置１００の一部の横断面図が概略的に示されている。ウエハＷの搬送系は、フロントオープニングユニファイドポッド（Front Opening Unified Pod：以下、「ＦＯＵＰ」と略述する）２７からウエハＷを取り出すロードロボット９２と、該ロードロボット９２からロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しの中継を行い、その中継の間にウエハＷに対するプリアライメントを行うプリアライメントステージ５２と、該プリアライメントステージ５２上に搭載されたターンテーブル５１と、前述のロードスライダ５０と、該ロードスライダ５０をＹ軸方向に駆動するＹ駆動機構６０と、露光済みのウエハＷをウエハステージＷＳＴからアンロードするためのアンロードスライダ６２と、該アンロードスライダ６２からウエハＷを受け取るアンロードロボット９３とを含んで構成されている。
【００２８】
ＦＯＵＰ２７は、例えば特開平８−２７９５４６号公報に開示された搬送コンテナと同様のものであり、一方の面のみにウエハＷを出し入れ可能な開口部が設けられ、該開口部に開閉可能な扉（蓋）が取り付けられた開閉型のコンテナ（密閉型のウエハカセット）である。このＦＯＵＰ２７の中には、ウエハＷが複数枚上下方向に所定間隔を隔てて収納されている。このＦＯＵＰ２７は、不図示のＦＯＵＰ搬送装置により、図２に示される位置にセッティングされる。このセッティングにより、搬送チャンバ１５に配設されたＦＯＵＰ２７用の開口１５Ｂが上記ＦＯＵＰ２７の開口部と連結され、その開口部の扉が開かれた状態では、該開口部及び開口１５Ｂを介してＦＯＵＰ２７内部のウエハＷを搬送チャンバ１５内に搬入可能となっている。
【００２９】
前記ロードロボット９２は、そのアームの先端にウエハＷを吸着保持して搬送可能な、水平多関節ロボットであり、主に、ＦＯＵＰ２７からプリアライメントステージ５２へのウエハＷの搬送、アンロードロボット９３からの露光済みのウエハの回収を行う。ロードロボット９２の姿勢制御は、主制御装置２０の指示の下、ロードロボット９２の関節等に組み込まれた不図示の回転モータ等の駆動により行われる。
【００３０】
前記プリアライメントステージ５２は、ＸＹ平面内を移動可能なステージである。このプリアライメントステージ５２は、Ｙ軸方向に関し、ロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しが可能な位置と、ロードロボット９２によるウエハＷの受け渡しが可能な位置との間の移動が少なくとも可能となるように構成されている。プリアライメントステージ５２の制御は、主制御装置２０の指示の下、図２に示されるようなリニアモータ等の駆動機構の駆動により行われる。図２では、ロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しが可能な位置にあるプリアライメントステージ５２が示されている。
【００３１】
前記ターンテーブル５１は、このプリアライメントステージ５２の−Ｚ側の表面上略中央部に配設されており、所定範囲で上下動可能で、かつウエハＷを保持してＺ軸に平行な回転軸を中心に自転可能なテーブルである。このターンテーブル５１の−Ｚ側の端面には、真空吸着あるいは静電吸着等により、ウエハＷを吸着保持するための円板状のウエハ吸着保持面が設けられており、ターンテーブル５１の自転により、この吸着保持面に吸着保持されたウエハＷを回転させることが可能である。この回転及び上下動は、主制御装置２０の指示の下、不図示の駆動機構の駆動により行われる。
【００３２】
なお、プリアライメントステージ５２のＸＹ位置及びターンテーブル５１の回転位置及びウエハ吸着保持面（ウエハＷ）の高さなどに関する情報は、不図示の位置検出センサによって検出され、主制御装置２０に送られている。主制御装置２０は、その情報に基づいて、プリアライメントステージ５２のＸＹ位置、ターンテーブル５１の位置（回転位置、Ｚ位置）を制御する。
【００３３】
ロードスライダ５０は、図２に示されるように、搬送チャンバ１５側から本体チャンバ１４側にまたがってＹ軸方向に延びるＹ駆動機構６０に接続されている。ロードスライダ５０は、主制御装置２０の指示の下、Ｙ駆動機構６０の駆動により、搬送チャンバ１５と本体チャンバ１４との間をＹ軸方向に移動（スライド）可能であり、搬送チャンバ１５に移動してターンテーブル５１上に保持されたウエハＷを受け取り、−Ｙ側に移動して、ローディングポジション上方にウエハＷを搬送する。図２においては、ローディングポジション上方、すなわちマーク検出系４２によりマーク５０Ｍを検出可能な位置にロードスライダ５０が位置している様子が示されている。
【００３４】
図３（Ａ）には、ロードスライダ５０の上面図が示されている。図３（Ａ）に示されるように、ロードスライダ５０では、Ｘ軸方向に延びるアーム部の−Ｘ側端部近傍に、光透過部５０Ａが形成されており、その光透過部５０Ａの−Ｚ側表面の略中央部に、マーク５０Ｍが形成されている。さらに、ロードスライダ５０では、載置する物体を吸着保持するための吸着機構がそれぞれ設けられた一対の指部が設けられている。この一対の指部は、アーム部の一端と他端に連結されており、安定した状態でウエハＷを搬送することができるように、−Ｚ側から見て互いにウエハＷの中心を挟んだ状態でウエハＷを吸着保持することができるように構成されている。ロードスライダ５０では、ターンテーブル５１や、センタテーブルＣＴとのウエハＷの受け渡しを行う必要があるため、この一対の指部の間隔は、ターンテーブル５１やセンタテーブルＣＴの円板状の吸着保持面の直径よりも大きくなるように設定されている。
【００３５】
また、後述するように、プリアライメント系では、ウエハＷの中心位置及び回転量を算出すべく、ウエハＷの少なくとも３箇所のエッジ位置を検出するために、ロードスライダ５０上に保持されたウエハＷの外縁の一部を、−Ｚ側から撮像する。図３（Ａ）では、後述するプリアライメント装置４５によって撮像対象となるウエハＷの５つのエッジを含む領域が、それぞれ領域ＶＡ〜ＶＥとして示されている。すなわち、ウエハＷの中心に対して、＋Ｙ方向を６時方向とし、＋Ｘ方向を３時方向とすると、６時（領域ＶＡ）、７時半（領域ＶＢ）、４時半（領域ＶＣ）、３時（領域ＶＤ）、１時半（領域ＶＥ）の方向のウエハＷのエッジを含む領域が撮像対象の領域となる。この撮像は、いわゆる透過照明で行われるため、ロードスライダ５０の一対の指部は、それぞれ透過照明領域（領域ＶＡ〜ＶＥ）を、避けるように配設されている。
【００３６】
なお、このように撮像対象となる領域は、上述したように計５箇所であるが、実際には、ウエハＷのノッチが６時方向である場合には、６時、７時半、４時半の３つの領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣが撮像され、ウエハＷのノッチが３時方向である場合には、３時、４時半、１時半の３つの領域ＶＤ，ＶＣ，ＶＥが撮像されるようになる。すなわち、同一のウエハに対して、５箇所の領域がすべて撮像されることはない。以下では、この領域ＶＡ〜ＶＥを、撮像領域ＶＡ〜ＶＥとも呼ぶものとする。
【００３７】
図３（Ｂ）の斜視図に示されるように、ロードスライダ５０におけるアーム部と各指部との間の連結部は、Ｚ軸方向にある程度の幅を有しており、アーム部と各指部との高さが異なるように設計されている。このアーム部と指部とのＺ軸方向の間隔は、ウエハＷの厚みよりも十分に広くなるように規定され、アーム部と各指部とを連結する連結部同士のＸ軸方向の間隔は、ウエハＷの直径よりも十分に広くなるように規定されている。したがって、ロードスライダ５０を、Ｙ軸方向から見れば、アーム部と各指部とそれらの連結部とでウエハＷを囲むような空間が形成されているように見える。これにより、ロードスライダ５０は、Ｙ駆動機構６０による駆動により、例えばターンテーブル５１上に保持されたウエハＷに干渉することなくＹ軸方向に移動することができるようになる。
【００３８】
図４には、マーク５０Ｍ周辺の拡大図が示されている。図４に示されるように、ガラスから成る光透過部５０の中央部に形成されたマーク５０Ｍは、第１領域としての領域Ａｒ１と、第２領域としての領域Ａｒ２とを含むマーク領域を有している。領域Ａｒ１は、さらに３つの領域に分割されている。この３つの領域のうちの−Ｘ側及び＋Ｘ側の領域には、Ｙ軸方向を配列方向とし、Ｙ軸方向に関する位置情報を計測可能な形状を有するパターンとしてのライン・アンド・スペース（以下、「Ｌ／Ｓ」と略述する）・パターンＬＳｙが配置されており、中央の領域には、Ｘ軸方向を配列方向とし、Ｘ軸方向に関する位置情報を計測可能な形状を有するパターンとしてのＬ／ＳパターンＬＳｘが配置されている。
【００３９】
なお、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙでは、ライン部が、クロム蒸着により遮光部として形成されており、スペース部が、光透過部となっているが、その逆であっても良い。いずれにしても、クロム部であるライン部と、光を透過させるスペース部とは、マーク５０Ｍを撮像したときの撮像結果（グレイ画像）における輝度が異なるように設定されているので、マーク５０Ｍを撮像すれば、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ（又はＬ／ＳパターンＬＳｙ）の少なくとも一部の領域の画像から、その一部の領域の輝度分布に関するいわゆる鏡映対称性（反転対称性）が最大となる位置を、その領域の中心Ｘ（Ｙ）位置として求めることができる。すなわち、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ及びＬ／ＳパターンＬＳｙは、ライン・アンド・スペース・パターンであるので、その少なくとも一部の領域を抽出すれば、その領域の位置情報を計測可能な形状を有するパターンであるとすることができる。
【００４０】
図４に示されるように、このうち、Ｌ／ＳパターンＬＳｙは、互いにＬ／ＳパターンＬＳｘを挟むように２つ配置されているが、２つのＬ／ＳパターンＬＳｘがＬ／ＳパターンＬＳｙを挟むように配置されていても良い。
【００４１】
なお、このＬ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙのライン部とスペース部のデューティ比は１：１であり、それぞれの間隔は、マーク検出系４２の１画素に対する位置計測精度が、例えば１／１００ｐｉｘｅｌ程度となるような、非常に高精度に位置情報を計測可能となるように規定されている。
【００４２】
また、領域Ａｒ２もさらに２つの領域ＳL，ＳRに分割されている。各領域ＳL，ＳRには、それぞれマークｍ０〜ｍ５が設けられている。各領域ＳL，ＳRでは、このマークｍ０〜ｍ５が、遮光部（クロム部）となっており、その他の部分が光透過部となっているが逆でも良い。マークｍ０〜ｍ５は、矩形マーク又は小さい矩形マークの組合せマークであり、それぞれがＹ軸方向に沿って等間隔に配置されている。第２領域Ａｒ２における領域ＳLとＳRとでは、マークｍ０〜ｍ５の配置順序が同一となっている。すなわち、マークｍ０〜ｍ５は、Ｙ軸方向に−Ｙ側から、ｍ１，ｍ４，ｍ２，ｍ４，ｍ３，ｍ４，ｍ０，ｍ５，ｍ３，ｍ５，ｍ２，ｍ５，ｍ１の順に、等間隔で配列されている。
【００４３】
このうち、マークｍ０は、マーク５０ＭのＹ軸方向に関する中心を示すマークとしているため、中心にしか配置されていない。また、マークｍ４は、マーク５０ＭのＹ軸方向に関して中心より上側（−Ｙ側）にしか配置されておらず、マークｍ５は、その中心より下側（＋Ｙ側）にしか配置されていない。残りのマークｍ１，ｍ２，ｍ３は、マークｍ０，ｍ４，ｍ５の間に挟まれるように、マーク５０ＭのＹ軸方向の中心から、マークｍ３，ｍ２，ｍ１の順に配置されている。
【００４４】
ここで、マークｍ０〜ｍ５の幾つかのマークの組合せを１つのマークとして捉える。例えば、図４に示されるように、マークｍ１，ｍ４，ｍ２の組合せから成るマークを、破線内に示される１つのマークＴ１とみなすことができる。このように、上記マークｍ０〜ｍ５のうちの３つのマークの組合せを１つのマークとして捉えれば、それらの組合せマークを、上記第２領域Ａｒ２から抽出することができる。すなわち、図５に示されるような１１個のマークが抽出される。これらのマークを、それぞれマークＴ１〜Ｔ１１とする。
【００４５】
各マークＴ１〜Ｔ１１は、それぞれ種類が異なるので、マーク検出系４２の視野がマーク５０Ｍのどの辺りを指しているかを示す指標パターンとして作用する。例えば、その視野内にマークＴ１が入っていれば、マーク検出系４２が、マーク５０Ｍの−Ｙ側端部近傍を捉えているということがわかる。以下では、このマークＴ１〜Ｔ１１を指標パターンＴ１〜Ｔ１１と呼ぶものとする。また、指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、領域ＳL，ＳRについて、Ｙ軸方向について、等間隔に一列に配置されているので、Ｙ軸方向の位置を特定するための目盛マークとして作用する。指標パターンＴ１〜Ｔ１１が示す目盛の一例が、以下の表１に示されている。ただし、カメラの光学系の引き回し、およびミラーの挿入などにより、撮像された画像がマーク５０Ｍのとおりにならず、その画像に回転、上下回転又は左右反転が施される可能性がある。各マークＴ１〜Ｔ１１は、マーク５０Ｍに従ったマークであるが、画像が元のマークに対して上下反転された場合、または１８０度回転された場合はこの限りではない。この場合、マーク５０Ｍが見た目上、上下逆さの状態で撮像されるため、各マークＴ１〜Ｔ１１も上下逆さに変換する必要がある。
【００４６】
【表１】
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表１に示されるように、例えば指標パターンＴ６の中心位置は、Ｙ軸方向に関するマーク５０Ｍの中心位置、すなわち原点に一致しており、指標パターンＴ６は、０（原点）を示す目盛マークであるとすることができる。また、指標パターンＴ１〜Ｔ５は、指標パターンＴ６の−Ｙ側にそれぞれ、１ｍｍ間隔で配置されているので、上記原点からの距離がそれぞれ−５．０〜−１．０ｍｍの位置を示す目盛マークであるとみなすことができる。さらに、指標パターンＴ７〜Ｔ１１については、指標パターンＴ６の＋Ｙ側にそれぞれ１ｍｍ間隔で配置されているので、上記原点からの距離がそれぞれ＋１．０〜＋５．０ｍｍの位置を示す目盛マークであるとみなすことができる。図６には、指標パターンＴ１〜Ｔ１１と、その指標パターンが示す目盛との対応関係が模式的に示されている。
【００４７】
また、図４には、マーク検出系４２等の撮像視野ｆｖが示されている。指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、Ｘ軸方向に関して、マーク５０Ｍの中心付近に配置されているので、マーク検出系４２の撮像視野が、マーク５０Ｍのマーク領域内にある場合、その撮像視野ｆｖ内に、指標パターンＴ１〜Ｔ１１のうちの少なくとも１つのパターンが含まれるようになる。したがって、その指標パターンを撮像結果から検出することにより、撮像視野ｆｖが、マーク５０Ｍのどの辺りを捉えているのかを把握することが可能となる。なお、撮像視野ｆｖが、マーク５０Ｍのどの部分を捉えるかは、ロードスライダ５０と、マーク検出系４２との位置関係によって決まる。したがって、撮像視野ｆｖは、図４に示される位置に常にあるわけではない。
【００４８】
なお、この指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙとは、位置関係が既知であり、指標パターンＴ１〜Ｔ１１のうちのいずれか１つのパターンの位置情報が検出されていれば、その位置情報からＬ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙの概略位置を把握することができるようになっている。
【００４９】
図２に戻り、前記アンロードスライダ６２は、ロードスライダ５０の下方（＋Ｚ側）を、Ｙ軸方向に移動（スライド）可能に構成されている。このアンロードスライダ６２は、露光が終了したウエハＷをウエハステージＷＳＴからアンロードする際に、ウエハＷを保持して上昇したセンタテーブルＣＴからウエハＷを真空吸着等による吸着により受け取って、＋Ｙ側に移動し、ウエハＷの受け渡し位置に移動する。このアンロードスライダ６２の駆動も、主制御装置２０の指示の下、不図示の駆動機構の駆動により行われる。
【００５０】
前記アンロードロボット９３は、その受け渡し位置で、アンロードスライダ６２からウエハＷを受け取り、例えばロードロボット９２にウエハＷを受け渡す水平多関節ロボットである。このアンロードロボット９３の姿勢制御も、主制御装置２０の指示の下、アンロードロボット９３の関節等に組み込まれた不図示の回転モータ等の駆動により行われる。
【００５１】
すなわち、本実施形態では、ロードロボット９２、ロードスライダ５０、プリアライメントステージ５２（ターンテーブル５１を含む）、Ｙ駆動機構６０、アンロードスライダ６２、アンロードロボット９３などにより、ウエハＷの搬送系が構成されている。
【００５２】
図７には、プリアライメント系の構成を概略的に示す斜視図が示されている。図７では、ロードロボット９２とのウエハＷの受け渡し位置（これを「第１位置」とする）にあるプリアライメントステージ５２が２点鎖線（仮想線）で示され、ロードスライダ５０とのウエハＷの受け渡し位置（これを「第２位置」とする）にあるプリアライメントステージ５２が実線で示されている。
【００５３】
このプリアライメント系は、照明装置８１Ａ〜８１Ｇ１，８１Ｇ２と、２つのラインセンサ８３Ａ，８３Ｂと、プリアライメント装置４５とを備えている。これらは、第１位置及び第２位置の上方に配置された不図示の架台の天板上に、あるいは天板から吊り下げた状態で、プリアライメントステージ５２や、ロードスライダ５０の移動と干渉することがないように、支持されているものとする。ただし、照明装置８１Ａについては、その天板ではなく、プリアライメントステージ５２上に形成されているものとする。
【００５４】
前記照明装置８１Ｇ１，８１Ｇ２はそれぞれ、プリアライメントステージ５２が第１位置にあるときに、ターンテーブル５１上に保持されたウエハＷの外縁の一部を＋Ｚ側から照明するように配置されている。前記ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂはそれぞれ、これら照明装置８１Ｇ１，８１Ｇ２からの各照明光を、ウエハＷの上方で受光する。これにより、第１位置にあるプリアライメントステージ５２のターンテーブル５１上に保持されたウエハＷのエッジを、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂで検出することが可能となる。その検出結果は、主制御装置２０に送られる。
【００５５】
前記照明装置８１Ａ〜８１Ｅは、プリアライメントステージ５２が第２位置にあるときに、例えば、ターンテーブル５１（又はロードスライダ５０）に保持されたウエハＷにおける図３（Ａ）に示される撮像領域ＶＡ〜ＶＥに対応する外縁を＋Ｚ側からそれぞれ照明する。なお、この照明装置８１Ａの配設位置は、プリアライメントステージ５２上に限られるものではなく、例えば、図７に示される配設位置に退避／進入可能に不図示の天板に回転可能に吊り下げ支持されたＬ字状部材の端部に配設されるようにしても良い。このようにすれば、プリアライメントステージ５２が、第１位置と第２位置との間を移動する際には、その部材を回転させて照明装置８１Ａを退避させておき、プリアライメントステージ５２が第２位置に移動した後で、照明装置８１Ａを＋Ｚ側から領域ＶＡを照明可能な位置に進入させれば、照明装置８１ＡによりウエハＷを照明することができる。
【００５６】
上記Ｙ駆動機構６０は、第２位置よりも＋Ｙ側に延びており、ロードスライダ５０は、プリアライメントステージ５２が第２位置にあるときに、その位置（点線で示される位置）まで＋Ｙ側にスライドしてターンテーブル５１上に保持されたウエハＷを受け取ることが可能となっている。図７では、前述のように、第２位置上方に進入したロードスライダ５０が２点鎖線（仮想線）で示されている。ロードスライダ５０は、この位置で、ターンテーブル５１よりウエハＷを受け取る。
【００５７】
前記照明装置８１Ｆは、ロードスライダ５０が、ウエハＷを受け取った後、ロードスライダ５０上のマーク５０Ｍ付近を＋Ｚ側から照明する。マーク５０Ｍ近傍は前述のように光透過部５０Ａとなっているため、照明装置８１Ｆからの照明光は、ロードスライダ５０を透過し、プリアライメント装置４５に至る。なお、プリアライメント装置４５には、照明装置８１Ａ〜８１Ｆからの照明光を透過させる光透過部４５Ａ〜４５Ｆが設けられており、各照明光を内部に取り入れることができるようになっている。
【００５８】
プリアライメント装置４５は、照明装置８１Ａ〜８１Ｆからの照明光を受光することにより、ウエハＷのエッジ部（領域ＶＡ〜ＶＥ）やマーク５０Ｍを撮像する。この撮像結果は、主制御装置２０に送られる。本実施形態では、マーク５０Ｍにおける撮像領域の大きさを、図４に示されるマーク検出系４２の撮像視野ｆｖと同一とし、これを撮像領域ＶＦとする。このように、照明装置８１Ａ〜８１ＥによってウエハＷを＋Ｚ側から照明し、プリアライメント装置４５によって−Ｚ側から撮像領域ＶＡ〜ＶＥを撮像すれば、その撮像結果において、ウエハＷに相当する部分は暗部として、ウエハＷでない部分は明部として撮像されるようになる。このようにすれば、その撮像結果からコントラストを際立たせた状態でウエハＷの外形を精度良く認識することができるようになる。プリアライメント装置４５内部の光学系の構成は、領域ＶＡ〜ＶＦの撮像が可能であれば、特に制限はない。
【００５９】
図８には、本実施形態におけるウエハの搬送系及びプリアライメント系に関連する制御系のブロック図が示されている。図８に示されるように、ウエハＷの搬送系及びプリアライメント系の制御系は、主制御装置２０を中心に構成されている。図８では、主制御装置２０より紙面左側に検出（撮像）に用いられる構成要素が示され、紙面右側には搬送動作やプリアライメントの結果によるウエハＷの調整動作に用いられる構成要素が配置されている。各構成要素の機能（構成及び個々の動作）はすでに説明したとおりである。なお、図８においては、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂがラインセンサ８３としてまとめられており、照明装置８１Ａ〜８１Ｇ１，８１Ｇ２が照明装置８１としてまとめられている。
【００６０】
このように構成されたプリアライメント系では、プリアライメント装置４５及びマーク検出系４２の撮像結果から、ウエハＷのエッジやマーク５０Ｍの位置情報を検出する必要がある。しかしながら、プリアライメント装置４５の個々の撮像視野や、マーク検出系４２の撮像視野によって規定される座標系は、ＸＹ座標系と完全に一致するわけではなく、それぞれの取り付け具合によって若干のずれが生じる。図９には、本実施形態におけるプリアライメントに関連する各種座標系が示されている。プリアライメントにおいては、まず、ウエハＷの位置合わせを行うための基準となる座標系を規定する必要がある。プリアライメントは、ウエハステージＷＳＴのウエハＷの位置合わせをウエハＷのエッジの撮像結果に基づいて行うので、この基準の座標系は、プリアライメント装置４５の撮像視野に基づいて決定される。すなわち、例えば、ウエハＷのノッチが６時方向である場合には、領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣに対応する撮像視野の位置関係によって規定される座標系をプリアライメントの基準座標系とし、ウエハＷのノッチが３時方向である場合には、領域ＶＣ，ＶＤ，ＶＥに対応する撮像視野の位置関係によって規定される座標系をプリアライメントの基準座標系とする。以下では、この基準座標系をウエハ座標系と呼ぶこととする。以下では、ウエハＷのノッチが６時方向に向いている場合についてのみ説明することとする。
【００６１】
図９には、このウエハ座標系としての座標軸であるＸW軸及びＹW軸が示されている。もっとも、領域ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを撮像する際の個々の撮像視野によって規定されるいわゆる個々のカメラ座標系は、このウエハ座標系に対してそれぞれオフセット成分、回転成分、倍率成分を有している。本実施形態では、較正用マークが設けられた後述する較正用基準ウエハ（ガラスウエハ）ＷS等を用いた較正処理によって、これらの成分がすでに算出されているものとする。
【００６２】
同様に、プリアライメント装置４５が領域ＶＦを撮像する際のそれぞれの撮像視野によって規定される座標系を「プリ２ＴＡカメラ座標系」と呼び、この座標系のウエハ座標系に対する回転成分をθT2とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する倍率をそれぞれＭＸCT2及びＭＹCT2とする。同様に、マーク検出系４２の撮像視野によって規定される座標系を「プリ３カメラ座標系」と呼び、この座標系のウエハ座標系に対する回転成分をθT3とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する倍率をそれぞれＭＸCT3及びＭＹCT3とする。これらの回転成分θT2，θT3の値も、上述した較正用基準ウエハを用いた較正処理により、予め求められているものとする。以降、本実施形態では、回転量（すなわち角度）を表す変数は、−Ｚ方向に対して右ねじが回る方向を回転方向とする回転量を正とし、反対方向の回転量を負であるものとしている。
【００６３】
なお、ウエハ座標系に対するプリ２ＬＡカメラ座標系の原点位置及びプリ３カメラ座標系の原点位置は明らかではないものとする。そこで、本実施形態では、ウエハ座標系に対する回転が０で、倍率が１であるマーク座標系を設定し、そのマーク座標系を基準として、マーク５０Ｍの位置を決定するものとする。
【００６４】
上述のように露光装置本体、搬送系及びプリアライメント系が構成された本実施形態の露光装置１００により、露光処理を行う際の動作について、主制御装置２０内のＣＰＵの処理手順を示す図１０〜図１５のフローチャート及び図１６〜図２６（Ｂ）に沿って説明する。
【００６５】
なお、前提として、この露光動作が行われる前に、プリアライメント装置４５における撮像視野ＶＡ〜ＶＥは、ウエハＷがターンテーブル５１またはロードスライダ５０に保持されたときに、そのウエハＷのエッジ（６時、７時半、４時半、３時、１時半のエッジ）がそれぞれ同時に各撮像視野内に入るように調整されているものとし、サブルーチン１０１を実行する前には、プリアライメントステージ５２等の各ウエハ搬送系、マーク検出系４２や、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂ、各照明装置８１Ａ〜８１Ｇ１，８１Ｇ２の機械的な取り付け位置も、適切に調整されているものとし、更に図１０のサブルーチン１０３を実行する前（上記サブルーチン１０１を実行した後）は、上述の較正処理もすでに行われているものとする。この較正処理では、ＸＹ座標系に対するウエハ座標系の回転量αも求められているものとする。
【００６６】
また、後述する各ステップでは、主制御装置２０が、上記搬送系やプリアライメント系等に指示を出すが、その指示伝達経路については上述した通りであるので、詳細な説明は行わないものとする。また、主制御装置２０は、その搬送系やプリアライメント系等からの応答などにより、指示した動作が完了したことが確認されるまで待ち、次のステップに進まないものとする。そして、本実施形態では、ウエハＷは常にノッチの方向を６時としてロードされるものとし、以下では、その方向でロードされるウエハＷの処理に必要な手順についてのみ説明する。
【００６７】
また、ＦＯＵＰに格納されているウエハのうち、ロードロボット９２によって最初に取り出されるウエハは、図１６に示される工具ウエハＷSであるものとする。この工具ウエハＷSは、上述したガラスウエハである較正用基準ウエハとは異なる、プロセスのウエハと同じ材質のシリコンウエハである。図１６に示されるように、その表面上に、基準マークＳＭａ，ＳＭｂ，ＳＭｃ，ＳＭｄが形成されている。この基準マークＳＭａ，ＳＭｂ，ＳＭｃ，ＳＭｄは、工具ウエハＷSの表面において、ＸW軸又はＹW軸に平行な四辺を有し、工具ウエハＷSの中心を中心とする矩形の頂点位置に形成されており、その形状は、２次元Ｌ／Ｓパターン等の様な、その２次元位置を精度良く検出することが可能な２次元位置検出用マークとしての機能を有する形状となっている。したがって、この基準マークＳＭａ，ＳＭｂ，ＳＭｃ，ＳＭｄの位置をそれぞれ検出すれば、それらの位置から工具ウエハＷsの中心ＯＪの位置や回転量を算出することができるようになっている。
【００６８】
なお、工具ウエハは、上記構成のものに限らず、ウエハの中心にマークが設けられているようなものであっても良い。
【００６９】
まず、図１０のサブルーチン１０１では、ウエハＷの搬送及びプリアライメントを行う。図１１には、サブルーチン１０１のフローチャートが示されている。このサブルーチンでは、図１１に示されるように、まず、ステップ２０１において、ロードロボット９２に対し、工具ウエハＷSの搬入を指示する。ロードロボット９２は、例えばＦＯＵＰ２７に格納されていた工具ウエハＷSを搬送し、ターンテーブル５１に受け渡す。
【００７０】
次のステップ２０３では、照明装置８１Ｇ１，８１Ｇ２により工具ウエハＷSを照明し、ラインセンサ８３Ａ，８３Ｂによって、ターンテーブル５１上の工具ウエハＷSの偏心量及び回転量を検出する、いわゆるプリ１計測工程を行う。次のステップ２０４では、算出された工具ウエハＷSの偏心量及び回転量がキャンセルされるように、プリアライメントステージ５２及びターンテーブル５１を調整する。次のステップ２０５では、プリアライメントステージ５２を、第２位置に移動させる。
【００７１】
次のステップ２０７では、プリアライメント装置４５により第２位置の工具ウエハＷSの残留回転量を計測する。この計測を「プリ２ＴＴ計測」と呼ぶこととする。この計測は、プリアライメント装置４５の撮像視野ＶＡ〜ＶＣのウエハ座標系に対するオフセット成分、回転成分、倍率成分を考慮して、透過照明によりノッチを含む工具ウエハＷSの３つのエッジ位置を撮像結果の輝度分布から検出し、その３つのエッジ位置から工具ウエハＷSの回転量を検出する。そして、この回転量を、ターンテーブル５１を回転させることによりキャンセルする。これにより、前述のように、ターンテーブル５１上のウエハのファイン回転調整が実現される。
【００７２】
次のステップ２０９では、ターンテーブル５１からロードスライダ５０へのウエハの受け渡しを行う。そして、ステップ２１１では、工具ウエハＷSのロードスライダ５０への受け渡し完了後、ロードスライダ５０に保持されたウエハの中心位置座標Ｏ（Ｘ0，Ｙ0）及び回転量を計測する。この計測をプリ２ＬＡ計測と呼ぶ。図２３（Ａ）には、このプリ２ＬＡ計測工程において検出された、ウエハ座標系における工具ウエハＷSの中心位置座標Ｏ（Ｘ0，Ｙ0）が模式的に示されている。この中心座標Ｏ（Ｘ0，Ｙ0）及び回転量は、不図示の記憶装置に格納される。以降のプリ２ＬＡ計測工程において検出されるウエハの中心位置座標は、すべて、この位置座標Ｏを原点とした位置座標であるものとする。なお、プリ２ＴＴ計測において、工具ウエハＷSは、ファイン回転調整が行われるため、その回転量は、通常ほぼ０となっている。
【００７３】
次のサブルーチン２１３では、プリアライメント装置４５により、ロードスライダ５０上のマーク５０Ｍの位置を計測する。この計測を、プリ２ＴＡ計測と呼ぶ。図１２には、サブルーチン２１３の処理を示すフローチャートが示されている。図１２に示されるように、まず、ステップ３０１において、プリアライメント装置４５により、マーク５０Ｍの撮像を行う。この撮像により得られる画像データを、画像データＰとする。以下では、この画像データＰを適宜、画像Ｐともいう。ここでは、例えば、プリアライメント装置４５の撮像視野ｆｖが、図４に示される位置にあり、図１７（Ａ）に示されるような画像Ｐが得られたものとして話を進める。
【００７４】
次のステップ３０３では、ロードスライダ５０のマーク５０Ｍの位置計測が初期計測であるか否かを判断する。ここで、判断が肯定された場合には、マーク５０Ｍの初期計測を行うサブルーチン３０５に進み、否定された場合には、マーク５０Ｍの通常計測を行うサブルーチン３１０に進む。ここでは、ＦＯＵＰ２７の１枚目、すなわち工具ウエハＷSがロードされる初期計測なので、判断が肯定され、サブルーチン３０５に進むものとして話を進める。
【００７５】
図１３には、サブルーチン３０５のフローチャート、すなわち、初期計測の手順を示すフローチャートが示されている。図１３に示されるように、まず、ステップ４０１では、画像ＰについてＹ軸方向プロジェクションを行う。ここで、プロジェクションとは、画像における各画素の輝度値を積算していく積算処理のことをいい、Ｙ軸方向プロジェクションでは、輝度値をＹ軸方向に積算する。ここでは、例えば図１７（Ａ）に示される画像Ｐにおける各画素での輝度値を、Ｙ軸方向に積算していく。ここでいうＹ軸方向とは、プリ２ＴＡカメラ座標系におけるＹ軸方向のことである。このようにすれば、プリ２ＴＡカメラ座標系における各Ｘ位置に関する画素の輝度の加算値を求めることができる。したがって、この輝度値の加算値をＸ軸方向に並べていけば、図１７（Ｂ）に示されるような、Ｘ軸方向に関する輝度の積算値の変化を示す波形（これを「プロジェクション波形」という）Ｗｐが得られる。図１７（Ｂ）に示されるように、プロジェクション波形Ｗｐは、透過照明によって得られたものであるため、光透過部の面積が比較的大きい第２領域Ａｒ２に対応する部分が、第１領域Ａｒ１に対応する部分よりもその値が大きくなる。そのため、プロジェクション波形Ｗｐは、マーク５０Ｍの中心Ｘ位置付近を基準として上に凸な波形となる。上記プロジェクションが終了するとステップ４０３に進む。
【００７６】
図４に示されるように、マーク５０Ｍは、そのＸ軸方向に関するマーク５０Ｍの中心位置を通るＹ軸に平行な直線に対して線対称である。したがって、プリアライメント装置４５の撮像視野がマーク５０Ｍの中心を捉えていれば、その撮像結果の輝度の積算値であるプロジェクション波形Ｗｐもそのマーク５０Ｍの中心Ｘ位置に関して線対称となるはずである。線対称のマーク５０Ｍに対して、その中心Ｘ位置を求めるには、その波形の反転対称性相関度を求めるのが有効である。その中心Ｘ位置は、その位置を基準として、その位置よりも左側の波形に対し、その位置よりも右側の波形をＸ軸方向に関して反転させて重ね合わせ、それらの相関度、いわゆる反転対称性相関度が最大となる位置の近傍に存在すると考えられるからである。そこで、次のステップ４０３では、前記ステップ４０１で求めたプロジェクション波形ＷｐについてのＸ軸方向に関する反転対称性相関度関数Ｃ（ｘ）を算出する。
【００７７】
この反転対称性相関度関数Ｃ（ｘ）を求める際には、その相関度を計算する範囲を規定する相関計算窓が用いられる。図１８（Ａ）には、その相関計算窓の一例として相関演算窓Ｗｉｎが示されている。相関計算窓Ｗｉｎの幅Ｒｗは、図１８（Ａ）に示されるように、Ｌ／ＳパターンＬＳｘが形成された領域と、プロジェクション波形における第２領域Ａｒ２、すなわち指標パターンＴ１〜Ｔ１１が形成された領域に対応した部分が十分に含まれる大きさに設定されている。
【００７８】
相関計算窓Ｗｉｎの基準位置は、その窓の中央の位置であるものとする。反転対称性相関演算においては、この基準位置よりも左側の波形と、その基準位置よりも右側の波形をＸ軸方向に反転させた波形との相関性が演算される。
【００７９】
ここでは、相関計算窓Ｗｉｎの基準位置を、図１８（Ｂ）に示される位置Ｐ１とし、その位置Ｐ１から図１８（Ｂ）の矢印が示す向き（＋Ｘ方向）に例えば１画素単位で移動させつつ、各基準位置での相関計算窓Ｗｉｎ内における反転対称性相関度を求める。図１８（Ｃ）には、このようにして求められた、反転対称性相関度関数Ｃ（ｘ）の一例が示されている。
【００８０】
次のステップ４０５では、マーク５０Ｍの概略中心Ｘ位置Ｘmを決定する。前述のように、マーク５０ＭはＸ軸方向に関して線対称であるため、反転対称性相関度関数Ｃ（ｘ）の値が最大となる位置が、マーク５０Ｍの概略中心Ｘ位置として推定される。そこで、図１８（Ｃ）に示されるように、反転対称性相関度関数Ｃ（ｘ）の値が最大（この値をＣ（ｘm）とする）となるＸ位置Ｘmを、マーク５０Ｍの概略中心位置として決定することができる。
【００８１】
以降の処理は、この概略中心位置Ｘmを基準として行われる。まず、この概略中心位置Ｘmを基準として、指標パターンＴ１〜Ｔ１１を、テンプレートマッチングにより探索する。ところで、主制御装置２０では、上記表１に示されるマーク５０Ｍの各指標パターンＴ１〜Ｔ１１のテンプレート画像データ（以下、「テンプレート」と略述する）を、不図示の記憶装置に記憶している。このテンプレート画像データをそれぞれテンプレートＴ１’〜Ｔ１１’とする。このテンプレートＴ１’〜Ｔ１１’としては、指標パターンＴ１〜Ｔ１１の設計情報などから計算により求められたものとしても良いし、予め指標パターンＴ１〜Ｔ１１を所定の撮像装置（例えばマーク検出系４２など）で撮像することにより得られた撮像結果から抽出されたものとしても良い。
【００８２】
本実施形態では、まず、以下のステップ４０７、ステップ４０９において、そのテンプレートマッチングを行う範囲を制限する。まず、ステップ４０７では、上記ステップ４０５において決定された概略中心位置Ｘmに基づいて、テンプレートＴ１’〜Ｔ１１’のマッチングを行うＸ軸方向の範囲を決定する。
【００８３】
指標パターンＴ１〜Ｔ１１が存在する範囲は、マーク５０Ｍの各寸法（設計値）から、ある程度予想することができる。図１９（Ａ）には、マーク５０Ｍに関する各種寸法が示されている。ここで、マーク５０ＭのＸ軸方向に関する中心を通る直線を、直線Ｌｘ０とする。また、このＬ／ＳパターンＬＳｘと、第２領域Ａｒ２との境界線を、直線Ｌｘ１とする。そして、この直線Ｌｘ０からＬ／ＳパターンＬＳｘのＸ軸方向に関する両端までの距離の設計値をＬ１とする。また、このＬ／ＳパターンＬＳｙと第２領域Ａｒ２との境界線を、直線Ｌｘ２とする。そして、直線Ｌｘ０から直線Ｌｘ２までの距離の設計値をＬ２とする。指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、この線Ｌｘ１と、線Ｌｘ２との間に存在すると考えられる。そこで、本実施形態では、マーク５０Ｍに基づいて予め決められた上記設計値Ｌ１，Ｌ２を用いて、Ｘ軸方向に関して、例えば、位置Ｘm−Ｌ２から、位置Ｘm−Ｌ１までを、テンプレートマッチングを行うＸ軸方向の範囲として決定する。なお、指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、Ｘ方向Ｌ／ＳパターンＬＳｘに対し両側に対称に配置されているが、ここでは、片側の指標パターンＴ１〜Ｔ１１のみを探索すれば足りるので、左側（−Ｘ側）の方だけを探索することとする。
【００８４】
次のステップ４０９では、テンプレートＴ１’〜Ｔ１１’とのマッチングを行うＹ軸方向の範囲を決定する。本実施形態では、プリアライメント装置４５及びマーク検出系４２の撮像視野より大きいマーク５０Ｍの位置情報を用いてプリアライメントを行うが、ロードスライダ５０の位置制御の再現性を考慮すれば、検出されるマーク位置を、プリアライメント装置４５の撮像視野の中心付近とすることが望ましい。したがって、指標パターンＴ１〜Ｔ１１のうち、画像Ｐの中心近傍にある指標パターンを検出するのが望ましい。したがって、本実施形態では、テンプレートマッチングを行うＹ軸方向に関する範囲を、画像Ｐの中心付近の範囲とする。そこで、図１９（Ａ）に示されるように、画像Ｐを２等分する直線Ｌｙ０を設定する。そして、その直線Ｌｙ０から±Ｙ方向へそれぞれ距離Ｌ３だけ離れた位置にある直線Ｌｙ１と、直線Ｌｙ２とを設定する。そして、直線Ｌｙ１と直線Ｌｙ２とに挟まれた範囲を、Ｙ軸方向に関するテンプレートマッチングを行う範囲として決定する。
【００８５】
本実施形態では、上記表１及び図６にも示されるように、マーク５０Ｍにおいては、Ｙ軸方向に１．０ｍｍ間隔で指標パターンＴ１〜Ｔ１１が配置されている。したがって、指標パターンの中心を検出するには、Ｙ軸方向に関するテンプレートマッチングの範囲の大きさ（ここでは２×Ｌ３となる）を、少なくとも１．０ｍｍ以上とする必要がある。
【００８６】
以上の処理により、図１９（Ａ）に示されるＸ軸方向の範囲とＹ軸方向の範囲とで指定された領域が、テンプレートＴ１’〜Ｔ１１’のマッチングを行う領域として決定される。直線Ｌｘ１と直線Ｌｙ１，Ｌｙ２との交点をそれぞれａ、ｂ、直線Ｌｘ２と直線Ｌｙ１，Ｌｙ２との交点をそれぞれｃ、ｄとすると、これら４つの交点ａ〜ｄを頂点とする長方形の内側の領域内で、テンプレートＴ１’〜テンプレートＴ１１’の中心を動かしつつ、テンプレートマッチングが行われる。なお、この領域をマッチング領域ＭＡと呼ぶこととする。
【００８７】
以下のステップ４１１〜ステップ４２３では、テンプレートマッチングを行い、マッチング領域ＭＡ内に含まれる指標パターンの種類及び位置を検出する。上記ステップ４０７、ステップ４０９で求めたマッチング領域ＭＡには、１１種類の目盛マークのテンプレートＴ１’〜Ｔ１１’のうち、どのテンプレートに対応した指標パターンの中心が存在するかが未知であるため、ここでは、全てのテンプレートについてマッチングを行い、画像Ｐの中心近辺に存在する指標パターンＴ１〜Ｔ１１の種類、位置を検出する。
【００８８】
そこで、次のステップ４１１では、テンプレートの種類を示すカウンタｋの値（以下、「カウンタ値ｋ」と略述する）を１に初期化する。
【００８９】
次のステップ４１３では、画像Ｐと、テンプレートＴｋ’とのテンプレートマッチングを行う。このテンプレートマッチングでは、テンプレートＴｋ’の中心を、マッチング領域ＭＡ内において例えば１画素ずつ移動させながら、テンプレートＴｋ’と、画像ＰにおけるテンプレートＴｋ’と重なる部分の画像との間で、次式で示される正規化相互相関度関数Ｃｒk（ｘ，ｙ）の式を用いて、その関数Ｃｒk（ｘ，ｙ）の値が最大になる位置Ｐkmaxを探索する。なお、次式では、ｘ，ｙをテンプレートの中心位置とし、テンプレートＴｋ’のＸ軸方向、Ｙ軸方向の大きさをそれぞれｔx，ｔyとし、テンプレートの所定の画素の輝度をＴ（ｉ，ｊ）とし、画像ＰのＴ（ｉ，ｊ）に対応する画素の輝度をＩ（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｊ）としている。
【００９０】
【数１】
2006073915.tif 000004
ここで、Ｔavgは、テンプレートＴｋ’における輝度の平均値であり、Ｉavgは、画像Ｐにおける、そのテンプレートＴｋ’と重ね合わされる領域の輝度の平均値であり、それぞれ次式で表される。
【００９１】
【数２】
2006073915.tif 000005
【００９２】
【数３】
2006073915.tif 000006
ステップ４１５では、カウンタ値ｋを参照し、カウンタ値ｋが１１以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ４１９に進み、否定されればステップ４１７に進む。カウンタ値ｋが１１以上であるということは、すべてのテンプレートについてのマッチングが終了したことを意味する。ここでは、カウンタ値ｋが１であり、最初のテンプレートＴ１’についてのマッチングが行われたのみであるので、ここでの判断は否定され、ステップ４１７に進む。ステップ４１７では、カウンタ値ｋの値を１だけインクリメントして（ｋ←ｋ＋１）して、ステップ４１３に戻る。ステップ４１３では、次のテンプレート（ここではテンプレートＴ２’）のマッチングを行う。このように、ステップ４１５での判断が肯定されるまで、ステップ４１３→ステップ４１５→ステップ４１７の処理、判断が繰り返され、テンプレートＴ２’〜Ｔ１１’における正規化相互相関度関数Ｃｒk（ｘ，ｙ）が最大値となる位置Ｐkmaxが求められる。
【００９３】
全てのテンプレートＴ１’〜Ｔ１１’のマッチングが終了すると、ステップ４１５での判断が肯定され、ステップ４１９に進む。
【００９４】
ステップ４１９では、ステップ４１３で求められた正規化相互相関値Ｃｒk（ｘ，ｙ）の最大値Ｃｒkmax（ｘ，ｙ）が、最大であったテンプレートＴｋ’を選出する。この最大値をＣｒkmax’（ｘ，ｙ）とし、選出されたテンプレートＴｋ’を、ＴｋS’とする。例えば、マッチング領域ＭＡが、図１９（Ａ）に示されるように選択されている場合では、図５に示されるテンプレートＴ７’が選出されるようになる。
【００９５】
ステップ４２１では、選出されたテンプレートの正規化相互相関の最大値Ｃｒkmax’（ｘ，ｙ）が、所定の閾値以上であるか否かを判断する。この判断が肯定された場合はステップ４２３に進み、否定された場合には、ステップ４２５に進む。ステップ４２５では、不図示の表示装置に、指標パターンが検出されなかった旨の表示を行い、露光装置１００の各種動作を強制終了させる。強制終了後、オペレータは、表示装置の表示を確認しつつ、目視等で、原因調査を行い、調整を行う。
【００９６】
一方、ステップ４２３では、ステップ４１９で選出されたテンプレートＴｋS’に基づいて、マッチング領域ＭＡの中心付近に存在する指標パターンの種類及び位置を決定する。例えば、図１９（Ａ）に示されるようなマッチング領域ＭＡが選択されていた場合には、テンプレートＴ７’に対応する指標パターンＴ７が決定され、指標パターンＴ７の中心位置が、Ｐkmaxとして決定されることになる。
【００９７】
ステップ４２３の処理が終了すると、図１４のステップ５０１に進む。ステップ５０１では、決定した指標パターン位置Ｐkmaxに基づいて、仮中心ＰTを決定する。図１９（Ｂ）に示されるように、仮中心ＰTの決定には、マーク５０Ｍにおける、Ｘ軸方向に関する指標パターンと中心位置との間の距離の設計値Ｌ４が用いられる。すなわち、前記指標パターン位置Ｐkmaxから＋Ｘ方向にＬ４だけ隔てた点を仮中心ＰTとして決定する。
【００９８】
ステップ５０３では、Ｌ／ＳパターンＬＳｘの矩形の計測範囲を決定する。このＸ軸方向計測範囲は、前記仮中心ＰTに基づいて定められる。この計測範囲は複数指定される。その数は予め決めておくことができ、例えば６つとする。
【００９９】
図１９（Ｃ）には、一例として、仮中心ＰTに基づいて決定された、６つのＸ軸方向計測範囲が２点鎖線で示されている。ここでは、Ｘ軸方向に関して仮中心ＰTを中心とする所定幅の範囲が、Ｌ／ＳパターンＬＳｘの計測範囲のＸ軸方向の大きさとして指定される
。このＸ軸方向計測範囲のＸ軸方向の大きさは、Ｌ／ＳパターンＬＳｘのＸ軸方向の幅の設計値よりも十分に大きな値とし、Ｌ／ＳパターンＬＳｘの最も＋Ｘ側及び最も−Ｘ側にあるライン部が、その計測範囲に必ず含まれるように設定される。Ｘ軸方向の計測範囲のＹ軸方向の大きさや、それぞれの間隔などについても、任意の大きさとすることができる。要は、各Ｘ軸方向計測範囲は、Ｘ軸方向に関する同一位置に、仮中心ＰTを中心として、Ｌ／ＳパターンＬＳｘをＸ軸方向に完全に含むように配置されていれば良い。この６つのＸ軸方向計測範囲をそれぞれ計測範囲ｍ（ｍ＝１〜６）で表すものとする。
【０１００】
ステップ５０５では、Ｌ／ＳパターンＬＳｙの複数の矩形の計測範囲、すなわちＹ軸方向の計測範囲を仮決めする。このＹ軸方向の計測範囲についても、仮中心ＰTのＹ位置を中心とする範囲とし、Ｘ軸方向の大きさ、数は任意でよい。また、このＹ軸方向の計測範囲は、Ｙ方向Ｌ／ＳパターンＬＳｙを構成するラインが、所定の本数含まれるようにＹ軸方向の大きさが設定される。例えば、図２０（Ａ）に破線で示される５つのＹ軸方向の計測範囲は、Ｌ／ＳパターンＬＳｙを構成するラインを１２本含むように設定されている。この５つのＹ軸方向の計測範囲を計測範囲ｎ（ｎ＝１〜６）とする。
【０１０１】
ステップ５０７では、図２０（Ｂ）に示されるように、ステップ５０３で決定した各Ｘ軸方向の計測範囲ｍのＬ／ＳパターンＬＳｘに基づいて、そのＸ方向計測範囲ｍの代表点としてのその範囲の中心点（Ｘcm，Ｙcm）を決定し、各中心点の座標からＸ軸方向Ｌ／ＳパターンＬＳｘの代表点に基づく最小二乗近似直線Ｌｘをを求める。
【０１０２】
Ｘ軸方向の計測範囲ｍ内のＬ／ＳパターンＬＳｘの中心位置の決定は、Ｌ／ＳパターンＬＳｘがＸ軸方向に関して線対称であることを利用して、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ全体の反転対称性相関度及びＬ／ＳパターンＬＳｘを構成する各ライン部の反転対称性相関度に基づいて行われる。以下、Ｌ／ＳパターンＬＳｘにおける各計測範囲ｍの中心位置の決定方法について説明する。
【０１０３】
まず、各計測範囲ｍに含まれる各画素（ピクセル）の輝度を、Ｙ軸方向に加算し、それぞれの加算結果を示す１次元波形を求める。さらに、その１次元波形に対し、例えばディジタルフィルタリング処理の一種であるＳＩＮＣ補間を行い、離散データの波形である上記１次元波形における位置の検出精度を高める。そして、検出精度が高められた１次元波形に対して走査する所定幅の観察窓を用いた相関演算により、その１次元波形の軸方向位置に対する全体の鏡映（反転）対称性相関度を示す相関関数やＬ／ＳパターンＬＳｘの各ライン部の反転対称性相関度を示す相関関数などを求め、各反転対称性相関度の相関関数同士を乗じてその相関度を示す波形を尖鋭なものとしたり、２次関数フィッティングを施したりして、検出精度を高めつつ、反転対称性（鏡映対称性）が最大となる位置を、その計測範囲内のＬ／ＳパターンＬＳｘの中心位置（すなわちＬ／Ｓ位置）として検出する。
【０１０４】
そして、このようにして求められた複数のＸ軸方向の計測範囲ｍの中心点に関する最小二乗近似直線Ｌｘを求める。図２０（Ｃ）には、この直線Ｌｘの一例が示されている。
【０１０５】
次のステップ５０９では、前記ステップ５０７で求めた、直線Ｌｘの傾きＡを算出する。次のステップ５１１では、前記ステップ５０９で求めた直線Ｌｘの傾きＡに基づく、Ｌ／ＳパターンＬＳｙの計測範囲ｎの位置補正を行う。この位置補正を行うのは、Ｙ軸方向に関する各計測範囲ｎ相互間で、常にＬ／ＳパターンＬＳｙを構成するライン群の中から、同一のライン群が含まれるようにするためである。
【０１０６】
この位置補正は、前記ステップ５０９で得られた傾きＡに基づいて行われる。具体的には、前記ステップ５０５において、図２１（Ａ）に示されるように、その中心が、仮中心Ｐｔを通りＸ軸に平行な直線上に配置されるように仮決めされたＹ方向計測範囲ｎの中心点の位置を、仮中心ＰTを通り、傾きが１／Ａである直線Ｌｙ’上に配置されるように、Ｙ軸方向の計測範囲ｎを＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に移動させることにより行う。図２１（Ｂ）には、この位置補正により、直線Ｌｙ’上に配置された、Ｙ軸方向計測範囲が示されている。なお、ロードスライダ５０は高精度に制御されているため、マーク５０Ｍの実際の回転量は微小であるが、図２０（Ａ）〜図２２（Ｂ）では、説明の便宜上、マーク５０Ｍの回転を強調して図示している。
【０１０７】
次のステップ５１３では、図２２（Ａ）に示されるように、ステップ５１１で決定した各計測範囲ｎの画像に基づいて、各画像範囲ｎの中心点（Ｘcn，Ｙcn）を決定する。Ｙ軸方向の各計測範囲ｎ内の中心点の決定は、上記ステップ５０７と同様の方法により行う。ステップ５１３終了後は、サブルーチン３０５を終了し、図１２のステップ３０７に進む。
【０１０８】
ステップ３０７では、図１４のステップ５０７及びステップ５１３で求められた、Ｘ軸方向の計測範囲ｍ及びＹ軸方向の計測範囲ｎ内にあるＬ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙのプリ２ＴＡカメラ座標系での中心点の位置座標（Ｘcm，Ｙcm）、（Ｘcn，Ｙcn）を、マーク座標系の位置座標に変換する。マーク座標系への変換を表す式は、較正用基準ウエハによる較正処理により予め求められているため、プリ２ＴＡカメラ座標系における回転量θCT2、倍率ＭＸCT2，ＭＹCT2、マーク座標系原点位置（Ｘ0，Ｙ0）を用いて、次式のように表される。
【０１０９】
【数４】
2006073915.tif 000007
ここで、マーク座標系の原点位置（Ｘ0，Ｙ0）は、カメラ原点（０，０）とすることができる。なお、上記式（４）では、Ｘ軸方向の計測範囲の中心点（Ｘcm，Ｙcm）に関する式だけを示しているが、Ｙ軸方向の計測範囲の中心点（Ｘcn，Ｙcn）を求める場合には、その中心点（Ｘcn，Ｙcn）を、（Ｘcm，Ｙcm）と入れ替え、その変換座標値（Ｘn，Ｙn）を、（Ｘm，Ｙm）と入れ替えれば良い。
【０１１０】
次のステップ３０９では、最小二乗法を用いることにより、上記式（４）によって得られた中心点（Ｘm，Ｙm）から、最小二乗近似直線Ｌｘｍを決定し、中心点（Ｘn、Ｙn）からは、最小二乗近似直線Ｌｙｍを決定する。図２２（Ｂ）には、この２つの直線Ｌｘｍ，Ｌｙｍが示されている。そして、この２つの直線Ｌｘｍ，Ｌｙｍの交点を算出し、その交点をマーク５０Ｍの位置ＰT’として決定する。また、直線Ｌｘｍ又は直線Ｌｙｍの傾き、あるいは直線Ｌｘｍ，Ｌｙｍの傾きの平均を、マーク５０Ｍの回転量θCT2とする。
【０１１１】
なお、このマーク５０Ｍの位置情報（位置ＰT’及び回転量θCT2）を、ｐ（ＳCAx，ＳCAy，θCA）とする。ＳCAxはＸ座標であり、ＳCAyはＹ座標であり、θCAは回転量である。図２３（Ａ）には、マーク座標系における位置情報ｐ（ＳCAx，ＳCAy，θCA）が模式的に示されている。マーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報ｐ（ＳCAx，ＳCAy，θCA）は、不図示の記憶装置に記憶される。
【０１１２】
次のステップ２１５では、ロードスライダ５０を、Ｙ駆動機構６０の駆動により、ローディングポジション上方まで移動させるとともに、ウエハステージＷＳＴをローディングポジションへ移動させる。このときのウエハステージＷＳＴのロード位置を、設計上の位置とする。そして、サブルーチン２１７において、プリ３計測工程を行う。ここでは、マーク検出系４２による撮像により得られた撮像結果に基づいて、マーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報を検出する。このサブルーチン２１７の処理については、プリアライメント装置４５によって撮像された画像ではなく、マーク検出系４２によって撮像された画像が処理対象となる他は、前述した図１２のサブルーチン２１３（プリ２ＴＡ計測）の処理と同様なので、詳細な説明を省略する。この場合にも、サブルーチン２１３においては、サブルーチン３１０ではなく、サブルーチン３０５が実行される。なお、マーク検出系４２においては、前述の通り落射照明系で撮像が行われるため、図１７（Ａ）に示される画像とは、明部と暗部とが逆になったような画像が得られるようになるが、処理に影響はない。また、このプリ３計測工程におけるマーク座標系への変換式では、倍率としてＭＸCT3，ＭＹCT3を用い、回転として、θT3を用い、カメラ原点を（０，０）に設定する。
【０１１３】
このサブルーチン２１３で得られたこのプリ３計測時のマーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報（マーク５０Ｍの位置ＰT’及び回転量θCT3）をｑ（ＳCBx，ＳCBy，θCB）とする。ＳCBxはＸ座標であり、ＳCByはＹ座標であり、θCBは回転量である。図２３（Ｂ）には、マーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報ｑ（ＳCBx，ＳCBy，θCB）が模式的に示されている。このマーク５０Ｍの位置情報ｑ（ＳCBx，ＳCBy，θCB）は、不図示の記憶装置に記憶される。
【０１１４】
サブルーチン２１７終了後、図１０に戻り、ステップ１０３において、工具ウエハＷSをウエハステージＷＳＴにロードする。工具ウエハＷSがセンタテーブルＣＴに完全に受け渡された後、センタテーブルＣＴが下降して、最終的に工具ウエハＷSがウエハステージＷＳＴに載置され、真空吸着により吸着保持される。
【０１１５】
次のステップ１０５では、ロードされたウエハが工具ウエハＷSであるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ１２５に進み、否定されればステップ１０６に進む。ここでは、判断が肯定され、ステップ１２５に進む。
【０１１６】
ステップ１２５では、ウエハステージＷＳＴを−Ｙ方向に移動させ、アライメント検出系ＡＳの下方に位置させる。そして、工具ウエハＷS上の基準マークＳＭａ，ＳＭｂ，ＳＭｃ，ＳＭｄの位置情報を検出する。具体的には、ウエハ干渉計１８から得られる位置情報に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動制御し、工具ウエハＷS上の基準マークＳＭａ，ＳＭｂ，ＳＭｃ，ＳＭｄが、アライメント検出系ＡＳの下方に順次位置するように工具ウエハＷSを移動させ、アライメント検出系ＡＳにより基準マークＳＭａ，ＳＭｂ，ＳＭｃ，ＳＭｄを撮像する。この撮像結果は、主制御装置２０に供給される。
【０１１７】
主制御装置２０は、基準マークＳＭａ〜ＳＭｄの位置情報から、ＸＹ座標系における工具ウエハＷSの中心の位置座標を算出する。この位置座標が、ＸＹ座標系における工具ウエハＷSのロード位置座標である。ここで、算出されたロード位置座標を、ＬＰ（ＬＰX，ＬＰY）とし、この点が、ウエハＷのロード時における推定ロード位置の基準点となる。図２３（Ｂ）には、このＸＹ座標系における工具ウエハＷSのロード位置座標ＬＰ（ＬＰX，ＬＰY）が示されている。算出された情報、ロード位置座標ＬＰ（ＬＰX，ＬＰY）は、不図示の記憶装置に記憶される。
【０１１８】
次のステップ１１９では、工具ウエハＷSをアンロードする。ここでは、アンロードスライダ６２により工具ウエハＷSがアンロードされる。そして、アンロードスライダ６２が、アンロードロボット９３との受け渡し位置に退避して、工具ウエハＷSをアンロードロボット９３に受け渡すと、さらにその工具ウエハＷS、アンロードロボット９３からロードロボット９２に受け渡され、ロードロボット９２によってＦＯＵＰ２７に戻される。
【０１１９】
次のステップ１２１では、すべてのウエハに対する露光が終了したか否かが判断される。この判断が肯定されれば処理を終了し、否定されればサブルーチン１０１に戻る。ここでは、工具ウエハＷSに対する処理が終了しただけなので、判断は否定され、サブルーチン１０１に戻る。
【０１２０】
次のサブルーチン１０１では、再び、図１１のステップ２０１〜サブルーチン２１７の処理が行われる。ただし、ここでは、搬送されプリアライメントが行われるのは、通常のウエハＷである。すなわち、ステップ２０１において、ロードロボット９２は、ＦＯＵＰ２７からウエハＷを取り出し、ターンテーブル５１に受け渡す。次のステップ２０３では、プリ１計測工程を行い、ステップ２０４では、プリ１計測工程の計測結果に基づいて、プリアライメントステージ５２のＸＹ移動及びターンテーブル５１の回転により、ウエハＷの位置を略調整する。
【０１２１】
次のステップ２０５では、プリアライメントステージ５２を、第２位置に移動させ、ステップ２０７において、プリ２ＴＴ計測工程を行う。ここでは、透過照明によるウエハＷのノッチを含むウエハＷのエッジを撮像結果の輝度分布から検出することにより、ウエハＷの回転量を算出し、その回転量をキャンセルするようにターンテーブル５１を回転させ、ファイン回転調整を行う。
【０１２２】
次のステップ２０９では、ターンテーブル５１からロードスライダ５０へのウエハＷの受け渡しが行われ、ステップ２１１では、プリ２ＬＡ計測工程が行われる。なお、ここで検出されるウエハＷの位置情報、すなわち中心座標及び回転量を、Ｃ（ＸC，ＹC，θC）とする。ＸCはＸ座標であり、ＹCはＹ座標であり、θCは回転量であるが、このＸ座標及びＹ座標は、Ｏ（Ｘ0，Ｙ0）を原点としたときの座標値であるものとする。図２４（Ａ）には、ウエハ座標系におけるウエハＷの位置情報（中心座標及び回転量）Ｃ（ＸC，ＹC，θC）が模式的に示されている。この位置情報Ｃ（ＸC，ＹC，θC）は、不図示の記憶装置に記憶される。
【０１２３】
次のサブルーチン２１３では、プリ２ＴＡ計測工程を行う。このサブルーチン２１３では、図１２に示されるように、まず、ステップ３０１において、プリアライメント装置４５により、マーク５０Ｍの撮像を行う。
【０１２４】
次のステップ３０３では、ロードスライダ５０の位置計測が初期計測であるか否かを判断する。ここでは、すでに初期計測が行われているので、判断が否定され、通常計測サブルーチン３１０に進む。
【０１２５】
図１５には、サブルーチン３１０のフローチャート、すなわち、通常計測の手順を示すフローチャートが示されている。
【０１２６】
図１５に示されるように、ステップ６０１では、テンプレートＴ１’〜Ｔ１１’の中から、初期計測において選出されたテンプレートの情報を取得する。このテンプレートをＴａ’とする。これは、プリ２ＴＡ計測時のロードスライダ５０の停止位置の再現性が高く、その誤差は微小であり、図１３のステップ４２３で選出された目盛マークと同一の目盛マークが撮像範囲の中心に位置する可能性が高く、該目盛マークに対応したテンプレートＴａ’のマッチングから行うことが効率的だからである。
【０１２７】
ステップ６０３では、画像Ｐに対するテンプレートＴａ’のマッチングを行う。このマッチングは、初期計測サブルーチン３０５で決定されたマッチング領域ＭＡ内で行われ、そのサブルーチン４１３でのマッチングと同様の方法で行われる。このマッチングの結果、正規化相互相関値Ｃｒk（ｘ，ｙ）の最大値Ｃｒkmax（ｘ，ｙ）及びそのＸ位置及びＹ位置が検出される。
【０１２８】
ステップ６０５では、前記ステップ６０３で算出したテンプレートＴａ’でのマッチングの結果算出される正規化相互相関度関数Ｃｒk（ｘ，ｙ）の最大値Ｃｒkmax（ｘ，ｙ）が所定の閾値より大きいか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ６０７に進み、否定されればステップ６２１に進む。ステップ６２１では、目盛マークが無かった旨のアラーム表示を不図示の表示装置に表示させ、処理を強制終了する。
【０１２９】
一方、ステップ６０７〜ステップ６１５では、ステップ６０１で取得した情報が正しいものであるか否かを検証するために、正規化相互相関値Ｃｒk（ｘ，ｙ）の最大値Ｃｒkmax（ｘ，ｙ）が最大となった位置での、１１種類のテンプレートＴ１’〜Ｔ１１’と画像Ｐとのマッチングを行う。以下、その手順について説明する。
【０１３０】
ステップ６０７では、テンプレートの種類を示すカウンタ値ｋに１をセットし、最初にマッチングするテンプレートをＴ１’とする。ステップ６０９では、テンプレートＴｋ’（ここではテンプレートＴ１’）のマッチングを行う。このマッチングも、正規化相互相関度関数Ｃｒk（ｘ、ｙ）を算出することにより行われる。
【０１３１】
ステップ６１１では、カウンタ値ｋを参照し、その値が１１以上であるか、すなわち、すべてのテンプレートについてマッチングを行ったか否かを判断する。ここでの判断が否定された場合は、ステップ６１３に進み、肯定された場合にはステップ６１５に進む。ここではカウンタ値ｋが１であるので、判断は否定され、ステップ６１３に進む。
【０１３２】
ステップ６１３では、カウンタ値ｋをインクリメントして（ｋ←ｋ＋１）、ステップ６０９において次のテンプレート（ここではテンプレートＴ２’）のマッチングを行う。以下、ステップ６１１での判断が肯定されるまで、ステップ６０９→ステップ６１１→ステップ６１３の処理、判断が繰り返される。全てのテンプレートのマッチングが終了すると、ステップ６１１での判断が肯定され、ステップ６１５に進む。なお、ここでのループ処理では、テンプレートＴａ’のマッチングを改めて行うようになるが、その必要はなく。テンプレートＴａ’を除く、１０種類のテンプレートでのマッチングが行われれば良い。
【０１３３】
ステップ６１５では、各テンプレートをマッチングした際の、各テンプレートの反転対称性相関度関数Ｃｒk（ｘ、ｙ）の最大値Ｃｒkmax（ｘ）をそれぞれ比較して、反転対称性相関度関数Ｃｒk（ｘ、ｙ）の最大値Ｃｒkmax（ｘ）が最も大きかったテンプレートを、テンプレートＴｂ’として、テンプレートＴ１’〜Ｔ１１’の中から決定する。
【０１３４】
ステップ６１７では、前記ステップ６１５で決定された、テンプレートＴｂ’がテンプレートＴａ’と同一であるか否かを判断する。ここでの判断が否定された場合は、ステップ６２１に進み、肯定された場合にはステップ６１９に進む。ステップ６２１以降の処理は、前述したとおりである。
【０１３５】
一方、ステップ６１９では、ステップ６０１で取得した情報に基づくテンプレートＴａ’に対応する目盛マークが、ステップ６０３で検出された位置に存在するとみなし、その目盛マークの種類、位置情報を不図示の記憶装置に記憶する。ステップ６１９の終了後、
図１４のステップ５０１に進む。以降のステップ５０１〜ステップ５１３の処理は、前述したとおりであるので、それらの説明を省略する。ステップ５１３終了後は、サブルーチン３１０の処理を終了し、図１２のステップ３０７に進む。
【０１３６】
ステップ３０７、ステップ３０９の処理は、上述した通りであるので説明を省略する。これらの処理を終了する際には、マーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報（位置Ｐ’T及び回転量θCT2）が検出されている。ここでは、この位置情報を、ｐ’（ＳCAx’，ＳCAy’，θCA’）とする。ＳCAx’はＸ座標であり、ＳCAy’はＹ座標であり、θCA’は回転量である。図２４（Ａ）には、位置情報ｐ’（ＳCAx’，ＳCAy’，θCA’）が模式的に示されている。位置情報ｐ’（ＳCAx’，ＳCAy’，θCA’）は、不図示の記憶装置に記憶される。ステップ３０９終了後は、図１１のステップ２１５に進む。
【０１３７】
次のステップ２１５では、ロードスライダ５０を、Ｙ駆動機構６０の駆動により、ローディングポジション上方まで移動させるとともに、ウエハステージＷＳＴをローディングポジションまで移動させる。なお、ここでは、ロードスライダ５０からウエハＷを受け渡すときのウエハステージＷＳＴの位置を推定し、その推定結果に基づいてＸＹ座標系におけるウエハステージＷＳＴのロード位置を決定する。以下では、その推定方法について詳細に説明する。
【０１３８】
上述したように、この時点では、工具ウエハＷSに対して行われたステップ２１１（図１１）におけるプリ２ＬＡ計測工程と、サブルーチン２１３（図１１）におけるプリ２ＴＡ計測工程とが実施されており、プリ２ＬＡ計測工程でのウエハ座標系における工具ウエハＷSの位置情報Ｏ（Ｘ0，Ｙ0）と、プリ２ＴＡ計測工程でのマーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報ｐ（ＳCAx，ＳCAy，θCA）とが求められている（図２３（Ａ）参照）。また、ＸＹ座標系における工具ウエハＷSのロード位置ＬＰ（ＬＰX，ＬＰY）が求められている（図２３（Ｂ）参照）。
【０１３９】
さらに、この時点では、上記ステップ２１１（図１１）におけるウエハＷに対するプリ２ＬＡ計測工程と、上記サブルーチン２１３（図１１）におけるプリ２ＴＡ計測工程とが実施されており、プリ２ＬＡ計測工程でのウエハ座標系におけるウエハＷの位置情報Ｃ（ＸC，ＹC，θC）と、プリ２ＴＡ計測工程でのマーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報ｐ’（ＳCAx’，ＳCAy’，θCA’）とが求められている（図２４（Ａ）参照）。これらの位置情報ｐ，Ｏ，ＬＰ，Ｃ，ｐ’が、ウエハステージＷＳＴのウエハＷの受け渡し位置の推定に用いられる。
【０１４０】
ここでは、ウエハＷの位置ずれを、マーク５０Ｍの位置ずれによる平行移動成分とマーク５０Ｍの回転量の差に起因する位置ずれ成分である回転成分とに分けて推定する。まず、ウエハＷの位置ずれの平行成分の推定について説明する。図２５（Ａ）には、プリ２ＬＡ計測工程（ステップ２１１）において検出されたウエハ座標系におけるウエハＷの位置情報Ｏ，Ｃ（以下、単に「位置Ｏ」、「位置Ｃ」と呼ぶ）と、プリ２ＴＡ計測工程（ステップ２１３）において検出されたマーク５０Ｍの位置情報ｐ，ｐ’（以下、単に「位置ｐ」、「位置ｐ’」と呼ぶ）の位置関係を模式的に示すベクトル図が示されている。図２５（Ａ）では、工具ウエハＷSをロードしたときのプリ２ＬＡ計測工程におけるマーク５０Ｍの位置ｐと、工具ウエハＷSの中心の位置Ｏとの相対位置関係を示すベクトルがベクトルＰとして示されており、ウエハＷをロードしたときのプリ２ＬＡ計測工程におけるマーク５０Ｍの位置ｐ’と、ウエハＷの中心の位置Ｃとの相対位置関係を示すベクトルがベクトルＰ’として示されている。本実施形態では、このベクトルＰ、Ｐ’を基準として、ウエハＷをロードする際のウエハステージＷＳＴの位置の位置ずれの平行移動成分を推定する。
【０１４１】
すなわち、マーク５０Ｍの中心と、工具ウエハＷSの中心とがベクトルＰで表される位置関係にあり、その位置関係にあった工具ウエハＷSがロードされた位置が位置ＬＰであったことから、ウエハＷがロードされるべき位置は、位置ＬＰを基点とした、ベクトルＰ’とベクトルＰとの差のベクトルＰ’−Ｐで表される位置であると推定される。この位置ずれを示すベクトルをベクトルＷAとする。
【０１４２】
この平行移動成分の具体的な計算方法について説明する。まず最初に、図２５（Ａ）に示されるように、工具ウエハＷSのロード時のプリ２ＬＡ計測工程で検出されたマーク５０Ｍの位置ｐ（ＳCAx，ＳCAy）と、ウエハＷのロード時にプリ２ＬＡ計測工程で検出されたマーク５０Ｍの位置ｐ’（ＳCAx’，ＳCAy’）との差のベクトルＡpのＸ成分及びＹ成分は次式で表される。
Ｓｗｐx＝ＳCAx’−ＳCAx    …（５）
Ｓｗｐy＝ＳCAy’−ＳCAy    …（６）
【０１４３】
次に、ベクトルＷAを求める。ベクトルＷAのＸ，Ｙ成分を（ＷAx，ＷAy）とすると、（ＷAx，ＷAy）は、それぞれ次式のように表される。
【０１４４】
【数５】
2006073915.tif 000008
したがって、ここでは、工具ウエハＷSのロード位置ＬＰを基準とするベクトルＷAを上記式（５）〜（７）を計算して求め、それをウエハステージＷＳＴのローディング位置の位置ずれ量の平行移動成分とし、不図示の記憶装置に格納する。
【０１４５】
次に、位置ずれの回転成分を推定する。工具ウエハＷSを保持したときのマーク５０Ｍの位置ｐと、ウエハＷを保持したときのマーク５０Ｍの位置ｐ’とが仮に完全に一致しており、マーク５０Ｍから、ウエハの中心までの距離も同じであったとしても、マーク５０Ｍの回転量が異なれば、工具ウエハＷSとウエハＷとの中心位置がずれるようになる。回転成分とは、このマーク５０Ｍの回転によるウエハＷの位置ずれのことをいう。
【０１４６】
本実施形態では、プリアライメント装置４５やマーク検出系４２によって、工具ウエハＷS搬送時におけるプリ２ＴＡ計測工程でのマーク５０Ｍの回転量θCAと、ウエハＷ搬送時におけるプリ２ＴＡ計測工程でのマーク５０Ｍの回転量θCA’とがすでに検出されている。そこで、これらのマーク５０Ｍの回転量θCA，θCA’からウエハＷの位置ずれの回転成分を推定する。
【０１４７】
マーク５０Ｍの中心と、工具ウエハＷSの中心とがベクトルＰで表される位置関係にあり、その位置関係にあった工具ウエハＷSがロードされた位置が位置ＬＰであったことから、ウエハＷがロードされるべき位置は、図２５（Ｂ）に示されるように、位置Ｃを基点とした、マーク５０Ｍの回転量θCAとマーク５０Ｍの回転量θCA’との差のベクトルで表される位置となると推定される。そこで、マーク５０Ｍの回転量θCAとマーク５０Ｍの回転量θCA’との差を、例えば図２５（Ｂ）に示されるθp（＝θCA’−θCA）であるとする。
【０１４８】
プリ２ＬＡ計測工程におけるマーク５０Ｍの回転量は、工具ウエハＷS又はウエハＷ等がロードスライダ５０に保持される前のロードスライダ５０の姿勢によって決定される。これは、ロードスライダ５０へのウエハの受け渡しがターンテーブル５１の駆動によって行われるため、ロードスライダ５０の姿勢はその間変化せず、マーク５０Ｍの回転量は一定であるとみなせるからである。このことより、ローディングポジションへ搬送後、この回転量が修正されるとすると、マーク５０Ｍの回転量θCA’でのロード位置は、マーク５０Ｍの回転量θCAでのロード位置ＬＰから、マーク５０Ｍの中心を回転中心として、θpの方向（回転方向）とは、逆方向に回転するようになると考えられる。すなわち、修正すべきウエハＷの中心位置の回転量は、−θpであると推定される。なお、図２５（Ｂ）においては、θpは、正（反時計回り）であるものとしているが、θpは、負（時計回り）である場合もあり、その場合には、−θpは、正（反時計回り）となる。
【０１４９】
本実施形態では、この修正回転量−θpに基づいて、上述のように求められた、マーク５０Ｍの回転成分に伴うウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれベクトルＤｔ1を次式を用いて算出する。
【０１５０】
【数６】
2006073915.tif 000009
Ｄｔ1x，Ｄｔ1yは、ベクトルＤｔ1のＸ軸成分及びＹ軸成分である。ここでは、マーク５０ＭとウエハＷとの距離の設計値Ｌと、ウエハ座標系のＸW軸に対するマーク５０Ｍ中心と工具ウエハＷSの中心とを結ぶ線分の回転量の設計値θDを用いている。
【０１５１】
上述のように算出された、ウエハＷの平行移動成分としてのベクトルＷAと、回転成分Ｄｔ1とを次式のように加算すれば、ウエハステージＷＳＴのロード位置の位置ずれ量を推定することができる。
【０１５２】
【数７】
2006073915.tif 000010
ここで、Ｄ1x，Ｄ1yは、ベクトルＤ1のＸ成分及びＹ成分である。なお、ここで、ウエハ座標系と、ＸＹ座標系との回転量αが無視できない場合には、この回転量αにより、このベクトルＤ1を回転させたベクトルをロード位置の推定に用いるようにしても良い。
【０１５３】
主制御装置２０は、この位置ずれベクトルＤ1を不図示の記憶装置に格納する。本実施形態では、そのベクトルＤ1に対応する位置を、ウエハステージＷＳＴのロード位置として推定し、その推定ロード位置にウエハステージＷＳＴを移動させて、ウエハＷをロードする。
【０１５４】
図１１に戻り、サブルーチン２１７において、プリ３計測工程を行う。マーク検出系４２の撮像結果は、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、この撮像結果に基づいて、マーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報（位置及び回転）を、工具ウエハＷSロード時のサブルーチン２１３と同様にして検出する。このサブルーチン２１３において検出されたマーク５０Ｍの位置ＰT’及び回転量θCT3を、位置情報ｑ’（ＳCBx’，ＳCBy’，θCB’）とする。ＳCBx’はＸ座標であり、ＳCBy’はＹ座標であり、θCB’は回転量である。なお、この位置情報ｑ’（ＳCBx’，ＳCBy’，θCB’）は、不図示の記憶装置に記憶される。図２４（Ｂ）には、このサブルーチン２１７におけるプリ３計測工程においてロードスライダ５０のマーク５０Ｍの位置情報ｑ’の一例が示されている。サブルーチン２１７終了後は、サブルーチン１０１の処理を終了し、図１０のステップ１０３に進む。
【０１５５】
次のステップ１０３では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷをロードする。このときのウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのロード位置をＬＰ’（ＬＰx’，ＬＰy’）とする。図２４（Ｂ）には、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのロード位置ＬＰ’が示されている。なお、ウエハステージＷＳＴ上に露光済みのウエハが保持されている場合には、このロード動作を行う前に、ウエハステージＷＳＴからそのウエハをアンロードする必要がある。
【０１５６】
次のステップ１０６では、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれ量を算出する。ここでも、その位置ずれ量を、マーク５０Ｍの位置ずれによる平行移動成分と、マーク５０Ｍの回転量の差に起因する回転成分とに分けてそれぞれ推定するものとする。
【０１５７】
図２６（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれ量の推定方法を模式的に示すベクトル図が示されている。図２６（Ａ）では、工具ウエハＷSをロードするときのマーク座標系におけるマーク５０Ｍの位置情報ｑ（以下、「位置ｑ」と略述する）と、工具ウエハＷSのローディングポジションＬＰとの相対位置関係を示すベクトルがベクトルＱとして示されている。本実施形態では、ベクトルＱを基準として、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのロード位置の位置ずれの平行移動成分を推定する。
【０１５８】
まず、平行移動成分の推定方法について説明する。上記ステップ１０３におけるウエハステージＷＳＴのロード位置は、ローディングポジションＬＰ（すなわちベクトルＱ）に、ベクトルＷAを加算した位置（ＬＰ’）となっている。しかしながら、工具ウエハＷSをロードする際のプリ３計測工程によって検出されたマーク５０Ｍの位置ｑ（ＳCBx，ＳCBy）と、ウエハＷをロードする際のプリ３計測によって検出されたマーク５０Ｍの位置情報ｑ’（ＳCBx’，ＳCBy’）（以下、「位置ｑ’」と略述する）とのずれにより、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのローディングポジションは、当初に予定していた位置からその位置ずれ分だけずれることとなる。したがって、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれの平行移動成分は、工具ウエハＷSのロード時にマーク検出系４２によって検出されたマーク５０Ｍの位置ｑ（ＳCBx，ＳCBy）と、ウエハＷのロード時にマーク検出系４２によって検出されたマーク５０Ｍの位置ｑ’（ＳCBx’，ＳCBy’）との差のベクトルＡqとなる。このベクトルＡqの各座標軸成分Ｓｗｑx，Ｓｗｑyは以下の式（１０）、式（１１）で表される。
Ｓｗｑx＝ＳCBx’−ＳCBx    …（１０）
Ｓｗｑy＝ＳCBy’−ＳCBy    …（１１）
したがって、主制御装置２０は、このベクトルＡqを、平行移動成分の位置ずれ量として不図示の記憶装置に記憶する。
【０１５９】
次に、位置ずれの回転成分の推定を行う。本実施形態では、マーク検出系４２によって、工具ウエハＷSを搬入する際のプリ３計測工程におけるマーク５０Ｍの回転量θCB、ウエハＷを搬入する際のプリ３計測工程におけるマーク５０Ｍの回転量θCB’が検出されている。そこで、これらマーク５０Ｍの回転量から、ウエハＷの中心位置の位置ずれの回転成分を推定する。
【０１６０】
また、図２６（Ｂ）には、位置ｑでのマーク５０Ｍの回転θCBと位置ｑ’でのマーク５０Ｍの回転θCB’との差を示す回転量θqの一例が示されている。本実施形態では、位置ｑ及び位置ｑ’によって検出されるマーク５０Ｍの回転量の差が、ロードスライダ５０に保持された後のマーク５０Ｍの回転ずれとなる。プリ３計測工程におけるマーク５０Ｍの回転量は、工具ウエハＷS又はウエハＷ等がロードスライダ５０に保持された後のロードスライダ５０の姿勢によって決定される。この場合、位置ｑ’でのマーク５０Ｍの回転と位置ｑでのマーク５０Ｍの回転の差がθq（＝θCB’−θCB）であるとすると、その結果修正すべきウエハの方向の回転ずれは、そのまま＋θqとなる。すなわち、ウエハの中心の推定位置の修正回転量は、＋θqとなる。
【０１６１】
本実施形態では、この修正回転量＋θqに基づいて、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれの回転成分を算出するように、マーク５０ＭとウエハＷとの距離をＬ（設計値）とし、ウエハ座標系のＸW軸に対するマーク５０Ｍに対する工具ウエハＷSの中心の回転成分の設計値をθDとすると、回転成分を示すベクトルＤｔ2は、次式のようになる。
【０１６２】
【数８】
2006073915.tif 000011
ここで、Ｄｔ2x，Ｄｔ2yは、ベクトルＤｔ2のＸ成分及びＹ成分である。上記式（１０）〜式（１２）より、最終的なウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれベクトルＤ2は、次式のようになる。
【０１６３】
【数９】
2006073915.tif 000012
ここで、Ｄ2x，Ｄ2yは、ベクトルＤ2のＸ成分及びＹ成分である。主制御装置２０は、この位置ずれベクトルＤ2を不図示の記憶装置に格納する。なお、ここで、ウエハ座標系と、ＸＹ座標系との回転量αが無視できない場合には、この回転量αにより、このベクトルＤ2を回転させたベクトルを求め、これを不図示の記憶装置に格納するようにしても良い。
【０１６４】
また、ロード後のウエハＷの回転量θも、θ＝（θC＋θq−θp）という計算式で推定することができる。ここでは、この回転量θも算出して合わせて不図示の記憶装置に記憶する。なお、θCは、プリ２ＬＡ計測によって計測されたウエハＷの回転成分である。
【０１６５】
次のステップ１０７ではサーチアライメントを行う。ここでは、ウエハＷ上に形成されたサーチアライメントマークを、アライメント検出系ＡＳの下方に位置させるように、ウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内で移動させるが、このときのウエハステージＷＳＴの移動先は、サーチアライメントマークの設計上の位置座標に、ウエハＷの位置ずれベクトルＤ2（又はそのベクトルを回転量αだけ回転させたベクトル）と、ウエハ回転量θとで補正することによって得られる位置とする。そして、ここでは、アライメント検出系ＡＳの撮像結果から算出されたサーチアライメントマークの実測位置情報と、設計上の位置情報との差から、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置情報（位置ずれ量及び回転量）が求められる。なお、サーチアライメントによって算出されたウエハＷの回転量は、レチクルステージＷＳＴの回転によりキャンセルされる。
【０１６６】
次のステップ１０９では、ウエハアライメントを行う。すなわち、サーチアライメントの結果を考慮して、ウエハＷ上の複数のサンプルショット領域に付設されたアライメントマークの位置を不図示のアライメント検出系ＡＳにより計測し、その計測結果に基づいて、統計処理方法により全てのショット領域の配列座標を算出する、いわゆるＥＧＡ演算を行う。これにより、ウエハＷ上の全てのショット領域のＸＹ座標系上における配列座標が算出される。この処理については、例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示されているので、詳細な説明を省略する。
【０１６７】
次のステップ１１１では、ショット領域の配列番号を示すカウンタｐに１をセットし、最初のショット領域を露光対象領域とする。
【０１６８】
そして、ステップ１１３では、ＥＧＡ演算にて算出された露光対象領域の配列座標に基づいて、不図示の照明系からの露光光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域を照明し、露光を行う。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の露光対象領域に縮小転写される。
【０１６９】
ステップ１１５では、カウンタｐの値（以下、「カウンタ値ｐ」と呼ぶ）を参照し、全てのショット領域に露光が行われたか否かを判断する。ここでは、カウンタ値ｐは１であり、最初のショット領域に対して露光が行なわれたのみであるので、ステップ１１５での判断は否定され、ステップ１１７に進む。
【０１７０】
ステップ１１７では、カウンタ値ｐをインクリメント（ｐ←ｐ＋１）して、次のショット領域を露光対象領域とし、ステップ１１３に戻る。以下、ステップ１１５での判断が肯定されるまで、ステップ１１３→ステップ１１５→ステップ１１７の処理、判断が繰り返される。
【０１７１】
ウエハＷ上の全てのショット領域へのパターンの転写が終了すると、ステップ１１５での判断が肯定され、ステップ１１９に進む。
【０１７２】
ステップ１１９では、ウエハＷのアンロードを行う。ウエハＷは、アンロードスライダ６２によりアンロードされ、アンロードロボット９３によってＦＯＵＰ２７に戻されるか、不図示の搬送系により、インラインに接続されたコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）に搬送される。次のステップ１２１では、ロット内のすべてのウエハＷの露光が終了したか否かが判断される。この判断が否定された場合にはサブルーチン１０１に戻り、肯定された場合には、処理を終了する。ここでは、まだ１枚目のウエハＷの露光が完了しただけなので、判断が否定され、サブルーチン１０１に戻るものとする。以降ステップ１２１において判断が肯定されるまで、サブルーチン１０１〜ステップ１２１の処理が繰り返し行われ、ＦＯＵＰ２７内のウエハＷに対する露光が行われる。
【０１７３】
本実施形態では、図１１のステップ２１５においてウエハステージＷＳＴを位置ずれ量Ｄ1によって推定された推定ロード位置に移動させてから、図１１のサブルーチン２１７においてプリ３計測工程を行い、その結果求められたウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの位置ずれ量Ｄ2についてはサーチアライメントマークの設計位置座標を補正することによりその位置ずれを吸収するようにしたが、これには限られない。例えば、ウエハステージＷＳＴを推定ロード位置に移動させる前に、プリ３計測工程を行い、位置ずれ量Ｄ1＋Ｄ2を求め、その位置ずれ量によって推定された推定ロード位置に、ウエハステージＷＳＴを移動させてウエハＷをロードするようにしても良い。また、ウエハＷのロード時のウエハステージＷＳＴの位置を常に同一のロード位置（すなわち原点Ｏ）として、位置ずれ量Ｄ1＋Ｄ2を考慮して、サーチアライメントマークの位置座標の補正を行うようにしても良い。ウエハステージＷＳＴのロード位置の推定値を平行移動成分ＷAだけで推定ロード位置を決定し、回転成分Ｄｔ1については、回転成分Ｄｔ2と同様に、サーチアライメントマークの位置座標の補正に含まれるようにしても良い。このときには位置ずれ量の回転成分ベクトルは、図２７に示されるベクトルＤｔLPとなる。このベクトルＤｔLPの算出式は次式のようになる。
【０１７４】
【数１０】
2006073915.tif 000013
ここで、ＤｔLPxはＸ成分であり、ＤｔLPyはＹ成分である。このときのサーチアライメントマークの位置座標の補正ベクトルは、Ａq＋ＤｔLPとすれば良い。
【０１７５】
本実施形態では、同一の座標系（プリ２ＬＡカメラ座標系、プリ３カメラ座標系及びウエハ座標系（ＸＹ座標系））における位置情報の差分によってのみ、ウエハＷの位置を推定するので、ウエハ座標系とプリ２ＴＡカメラ座標系及びプリ３カメラ座標系との位置関係が一部未知であるか否かに関わらず、ウエハＷのプリアライメントを実現することができる。このようにすれば、ウエハ座標系におけるプリ２ＴＡカメラ座標系及びプリ３カメラ座標系との位置関係を完全に求める必要がなくなるため、露光装置１００の調整時間を短縮することが可能となる。
【０１７６】
なお、本実施形態では、工具ウエハＷSを用いて、各カメラ座標系に関する較正を厳密に行わずに、ウエハＷのプリアライメントを高精度に行う方法であったが、これに限らず、ウエハ座標系と各カメラ座標系との関係が既知であれば、マーク５０ＭとウエハＷとの相対位置関係を直接求めて、ウエハＷのロード位置を推定するようにしても良いことは勿論である。なお、この場合にも、ウエハＷの推定ロード位置やサーチアライメントマークの位置座標の補正量は、平行成分と回転成分とに分けてそれぞれ推定するのが望ましい。
【０１７７】
なお、本実施形態における計算式は、説明を簡略化するため、プリアライメント装置４５の撮像結果がすべて正像であるものとして説明したが、上述したように、実際には、撮像結果が、鏡像であるものも含まれているので、その場合には、上記式（４）のような座標変換式における回転行列の回転方向や位置座標の反転などを考慮する必要がある。
【０１７８】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、このマークをマーク検出系４２及びプリアライメント装置４５によって撮像すれば、その撮像結果の中には、指標パターンＴ１〜Ｔ１１のうち少なくとも１つのパターンが必ず含まれることとなる。この指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、互いに種類が異なるパターンであるため、この指標パターンに基づけば、マーク検出系４２及びプリアライメント装置４５の撮像視野が、マーク５０Ｍのどの辺りを捉えているかが明らかとなる。これにより、マーク５０Ｍの撮像結果がマーク５０Ｍの一部のみを撮像したものであっても、マーク５０Ｍの位置情報を検出することができるようになる。このようなマーク５０Ｍを用いれば、マーク検出系４２及びプリアライメント装置４５の取り付け精度を厳密に規定しなくても、それらによってマーク５０Ｍを捉えることができる。そのため、マーク検出系４２及びプリアライメント装置４５を厳密に取り付ける煩雑な作業を行うことなく、マーク５０Ｍの位置情報を短時間に精度良く検出することができる。
【０１７９】
また、本実施形態のマーク５０Ｍが、上記指標パターンの他に、位置情報を高精度に計測可能な形状を有する計測用パターンとして、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙを備えている。本実施形態では、指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、マーク５０Ｍの位置をラフに検出するためのものであり、最終的なマーク５０Ｍの位置は、このＬ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙによって検出されるので、高精度にマーク５０Ｍの位置情報を検出することができる。したがって、単に、撮像装置の撮像視野がマークのどの辺りを捉えているのかを示す目盛として作用するパターンのみを備えているマークよりも高精度に位置情報を検出することができる。
【０１８０】
また、本実施形態では、指標パターンＴ１〜Ｔ１１を、テンプレートマッチングにより検出するが、指標パターンＴ１〜Ｔ１１を、複数種類のパターンの組み合わせから成るパターンとしている。このようにすれば、指標パターンの一部を共通化したり、テンプレートマッチング処理などを一部共通化することができるので、テンプレートを記憶する記憶装置の記憶容量を少なくすることができるとともに、その処理の高速化を図ることができる。なお、指標パターンの組合せに用いられるパターンは、必ずしも種類が異なるパターン同士を組合せなければならないということではなく、その組合せ数にも限られない。また、その組合せ方法が多層的であっても良い。例えば、指標パターンの組合せに用いるパターンｍ１〜ｍ３などは、さらに小さな矩形マークの組合せとすることができる。
【０１８１】
また、本実施形態では、指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、Ｙ軸方向に配列されているので、目盛マークとして作用する。このようにすれば、マーク検出系４２やプリアライメント装置４５の撮像結果から、マーク中心までの距離を把握することも可能となる。なお、この指標パターンの配列方向に制限はなく、Ｘ軸方向単独、ＸＹ両軸方向又はそれらに交差する方向など、複数の方向に配列されていても良い。
【０１８２】
また、本実施形態では、マーク５０Ｍが、Ｘ軸方向に関する位置情報を検出可能な形状を有するＬ／ＳパターンＬＳｘと、Ｙ軸方向に関する位置情報を検出可能な形状を有するＬ／ＳパターンＬＳｙの２つが配置されている。このようにすれば、マーク５０ＭのＸＹ２次元平面内の位置情報を検出することが可能となる。また、本実施形態では、Ｌ／ＳパターンＬＳｘの配置されている領域と、Ｌ／ＳパターンＬＳｙの配置されている領域とが分割されており、その間に指標パターンＴ１〜Ｔ１１が配置されている。このようにすれば、指標パターンＴ１〜Ｔ１１を、マーク５０Ｍの中央付近に配置することができるので、撮像装置の撮像視野内に指標パターンＴ１〜Ｔ１１を捉えやすくなる。
【０１８３】
また、本実施形態では、マーク５０Ｍは、Ｌ／ＳパターンＬＳｘが、Ｌ／ＳパターンＬＳｙに挟まれるように配置されている。このようにすれば、マーク５０Ｍは、Ｘ軸方向に関して対称な形状となり、輝度の積算により得られるプロジェクション波形も、マーク５０Ｍの中心に関して対称な波形となる。したがって、例えば反転対称性相関演算などの比較的単純な処理で、マーク５０Ｍの概略中心位置を検出することができるようになるので、マーク５０Ｍの位置情報を短時間かつ高精度に検出することができる。なお、マーク５０Ｍは、Ｙ軸方向に対称であってもよいことは勿論である。また、マーク５０Ｍのように、同じ方向に関する位置を計測する２つの計測用パターンを遠ざけて配置すれば、マーク５０Ｍの回転量を精度良く検出することができるようにもなる。
【０１８４】
また、本実施形態では、計測用パターンを、規則的にライン部とスペース部とが配置されたＬ／Ｓパターンとしているので、信頼性の高い位置情報を検出することができる。
【０１８５】
また、本実施形態では、Ｌ／ＳパターンＬＳｘの撮像結果と、Ｌ／ＳパターンＬＳｙの撮像結果との一方を、少なくとも３つ抽出し、その抽出結果における代表点（中心点）を検出し、それらの代表点に基づくＸ軸方向及びＹ軸方向に関する最小二乗近似直線を求め、それらの直線の交点をマーク５０Ｍの位置として特定している。このようにすれば、統計的手法を用いてマーク５０Ｍの位置を高精度に特定することができる。なお、必ずしも、計測用パターンの撮像結果を３つ以上抽出する必要はなく、１つでも良い。１つの場合は、その抽出結果の代表点をマーク５０Ｍの位置とすれば良く、２つの場合は、各抽出結果の代表点を結ぶ直線に基づいてマーク５０Ｍの位置を特定すれば良い。
【０１８６】
また、上記実施形態では、実際にウエハＷをロードする際のマーク５０Ｍの計測においては、ロードスライダの位置制御の再現性に基づいて、原則として、初期計測時のときに選出されたテンプレートを優先して指標パターンの探索を行う。このようにすれば、探索に要する時間を短縮することができる。
【０１８７】
このように、本実施形態の露光装置１００では、マーク５０Ｍが形成されたロードスライダ５０によりウエハＷを搬送し、プリアライメントを行った後に、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷをロードする。なお、このロードの際には、プリアライメントの結果を反映し、ウエハＷの受け渡し時のウエハステージＷＳＴとロードスライダ５０との相対位置と、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷの位置情報との少なくとも一方を高精度に調整することができるので、高精度な露光を実現することができる。
【０１８８】
なお、上記実施形態では、マーク５０Ｍを、Ｌ／ＳパターンＬＳｘと、Ｌ／ＳパターンＬＳｙとの２つの計測用パターンを含むものとしたが、計測用パターンとしては、少なくとも１方向の位置情報を計測可能な計測用パターンがあれば良い。上記実施形態のように、マーク５０ＭのＸＹ平面内に関する位置を検出する必要がある場合には、各軸方向に関する１次元計測用パターンを、それぞれロードスライダ５０上に設ければ良い。
【０１８９】
また、指標パターンＴ１〜Ｔ１１は、一方向に並んでいなくても良い。要は、撮像装置の撮像視野内に、いずれか１つの指標パターンが収まるように配置されていれば良い。例えば、マーク中心を中心として、複数の指標パターンが放射状に配置されるようにしても良い。
【０１９０】
また、上記実施形態では、マーク５０Ｍのうちの−Ｘ側の指標パターンＴ１〜Ｔ１１のみ探索するようにしたが、＋Ｘ側の指標パターンＴ1〜Ｔ１１のみ探索するようにしても良いし、両側の指標パターンをそれぞれ探索するようにしても良い。
【０１９１】
また、上記実施形態では、Ｌ／ＳパターンＬＳｘ，ＬＳｙ上の各計測範囲ｍ，ｎの代表点の位置座標をそれぞれマーク座標系の位置座標に変換してから、最小二乗近似直線を求めたが、各カメラ座標系上での位置座標に基づいてＸＹ軸それぞれの最小二乗近似直線を求め、それらの交点を求めてから、その交点の位置座標を、マーク座標系の位置座標に変換するようにしても良い。
【０１９２】
また、上記実施形態では、マーク５０Ｍをロードスライダ５０の−Ｘ側端部近傍に配設したが、これに限らず、アーム部の略中央部に配設するようにしても良いし、＋Ｘ側端部に配設するようにしても良い。
【０１９３】
また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの残存回転量、すなわちサーチアライメントで検出されたウエハＷの回転量を、レチクルステージＲＳＴの回転で補正したが、例えばセンタテーブルＣＴをθｚ方向に回転可能とし、レチクルステージＲＳＴのθｚの回転範囲が小さくその回転量を十分にキャンセルできない場合には、センタテーブルＣＴのθｚの回転、あるいはレチクルステージＲＳＴとセンタテーブルＣＴの回転により、ウエハＷの回転量をキャンセルするようにしても良い。また、ウエハステージＷＳＴそのものを回転させるようにしても良い。なお、センタテーブルＣＴ、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの少なくとも１つを回転させる代わりに、あるいはこれと組み合わせて、ロード前にロードスライダ５０を微小回転させても良い。
【０１９４】
また、上記実施形態では、センタテーブルＣＴの上下動によってウエハのロード及びアンロードを行うものとしたが、例えばセンタテーブルＣＴは固定としてウエハステージＷＳＴの一部（ウエハホルダなど）を上下動させても良い。さらに、上記実施形態では、センタテーブルＣＴが３本のピンを有するものとしても良い。また、上記実施形態ではウエハステージＷＳＴにセンタテーブルＣＴを設けるものとしたが、必ずしもセンタテーブルＣＴを設けなくても良く、センタテーブルＣＴを用いないでウエハのロード及びアンロードを行う露光装置にも本発明を適用することができる。例えば特開平１１−２８４０５２号公報などに開示されているように、ウエハホルダの２箇所を切り欠いてロードスライダ又はアンロードスライダが進入する空隙を設け、この空隙内でロードスライダ又はアンロードスライダを上下動させてウエハＷのロード及びアンロードを行う方式を採用しても構わない。この露光装置では、ロードスライダ５０、ウエハステージＷＳＴ、及びレチクルステージＲＳＴの少なくとも１つを回転させることでウエハＷの回転ずれ量をキャンセルすれば良い。
【０１９５】
また、上記実施形態では、ロードスライダ５０をＹ軸方向のみに可動としたが、ロードスライダ５０は、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向及びθｚ方向の位置を調整可能となっていても良い。この場合には、ウエハステージＷＳＴの位置調整及びセンタテーブルＣＴ等の回転等を行わなくても、ウエハの受け渡しに先立ってロードスライダ５０をその基準位置からＸ軸及びＹ軸方向とθｚ方向にそれぞれ微動することで、前述のウエハＷの位置ずれ量及び回転ずれ量をキャンセルするようにしても良い。ロードスライダ５０で調整するかウエハステージＷＳＴ等で調整するかは、それらの位置決め精度の優劣を考慮して選択すれば良い。
【０１９６】
また、上記実施形態で説明したように、ロードスライダ５０上のマーク５０Ｍは落射照明系及び透過照明系のどちらでも検出することができるが、ウエハの外形は、ウエハの裏面から照明を当てることによって検出するのが望ましい。上記実施形態では、マークとウエハの外形とを同時に撮像しないため、一方の照明系が、他方の撮像結果に悪影響を及ぼさないようにできるという効果も生ずる。
【０１９７】
また、上記実施形態におけるロードスライダ５０は、撮像装置ＶＡ〜ＶＥの撮像領域を避けるような形状となっている必要があるが、画像処理精度が高く、ウエハの外形も落射照明によって精度良く検出可能であるときには、ロードスライダは、その撮像領域を避ける形状となっていなくても良い。また、ロードスライダの光に対する反射特性を、ウエハの反射特性と著しく異なるようにすれば、ロードスライダの指部が、プリアライメント装置４５の撮像領域ＶＡ〜ＶＥに収まるような形状となっていても良い。要は、ロードスライダ５０の形状が上記実施形態に限定されるものでなく任意で構わない。搬送部材としては、その形状、構造は、上記実施形態のロードスライダ５０には限定されず、例えば、ウエハを吊り下げながら搬送する形態のものであっても良い。
【０１９８】
また、上記実施形態では、ノッチ付のウエハを処理する場合について説明したが、オリエンテーションフラット付のウエハを処理する場合にも本発明を適用することができることは言うまでもない。
【０１９９】
また、上記実施形態では、ウエハのプリアライメントを行う際に、ウエハの外形を３箇所検出するとしたが、ウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量が精度良く算出できるのであれば、ウエハの外形をある程度広い撮像範囲（ノッチ等を必ず含む範囲）で１箇所だけ検出するだけでも良いし、領域ＶＡ〜ＶＥのすべてのエッジを検出するようにしても良い。
【０２００】
また、上記実施形態では、プリアライメント装置４５やマーク検出系４２など、マーク５０Ｍの検出に用いるセンサは撮像装置に限られるものではなく、例えば光量センサなどを用いても良い。このことはマーク検出系４２についても同様である。さらに、上記実施形態では、プリ１計測工程を行うものとしたが、例えばウエハの中心とターンテーブル５１の回転中心とのずれ量を比較的小さくしてウエハをターンテーブル５１に保持できるときは、プリ１計測工程を行わなくても良い。
【０２０１】
また、上記実施形態では、照明装置をウエハＷの下方に配置し、撮像装置をウエハＷの上方に配置したが、これは逆であっても構わない。
【０２０２】
また、上記実施形態では、露光装置１００が１つのウエハステージを備えるものとしたが、例えば国際公開ＷＯ９８／２４１１５号やＷＯ９８／４０７９１号などに開示されているような、２つのウエハステージを備える露光装置にも本発明を適用することができる。なお、ウエハがローディングされたウエハステージはローディングポジションから、前述の転写位置に先立ってアライメント位置に移動されることが多いので、アライメント検出系ＡＳの配置をも考慮してローディングポジションを決定することが好ましい。
【０２０３】
また、上記実施形態は、ウエハＷのプリアライメントに関するものであったが、レチクルＲの位置合わせについても適用可能であることは勿論であり、ウエハホルダなど、露光装置の部品を自動で交換する際にも適用することが可能である。
【０２０４】
上記実施形態の露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式のいずれかの縮小投影露光装置とすることができる。また、プロキシミティ方式などの露光装置、あるいはミラープロジェクション・アライナー、及びフォトリピータにも本発明を適用することができる。
【０２０５】
また、本発明は、露光光源には限定されない。露光光ＩＬを発する不図示の照明系の光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ2レーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光など発するものを用いることができる。また、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を発生させる超高圧水銀ランプを用いることも可能である。さらには、Ａｒ2レーザ光源（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光源に限らず、ＤＦＢ（Distributed Feedback、分布帰還）半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を照明光として照射する光源を用いても良い。また、ＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線及びイオンビームなどの荷電粒子線を露光ビームとして用いる露光装置に本発明を適用しても良い。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体が満たされる液浸型露光装置に本発明を適用しても良い。
【０２０６】
また、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。
【０２０７】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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。
【０２０８】
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。
【０２０９】
さらに、露光装置以外の検査装置、加工装置などの装置であっても、搬送後の物体の位置決め精度が要求される装置であれば、本発明の搬送方法を好適に適用することができる。
【０２１０】
《デバイス製造方法》
次に、上述した露光装置１００をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【０２１１】
図２８には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図２８に示されるように、まず、ステップ７０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ７０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ７０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０２１２】
次に、ステップ７０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ７０１〜ステップ７０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ７０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ７０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ７０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【０２１３】
最後に、ステップ７０６（検査ステップ）において、ステップ７０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０２１４】
図２９には、半導体デバイスにおける、上記ステップ７０４の詳細なフロー例が示されている。図２９において、ステップ７１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ７１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ７１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ７１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ７１１〜ステップ７１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０２１５】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ７１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ７１６（露光ステップ）において、上記実施形態の露光装置１００を用いてマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ７１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、
ステップ７１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ７１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０２１６】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０２１７】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ７１６）において上記実施形態の露光装置１００及び露光方法が用いられるので、スループットを向上させることができ、高精度な露光を実現することができる。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０２１８】
以上説明したように、本発明のマークは、その位置情報を検出するのに適しており、本発明に係る位置検出方法は、物体の位置情報を検出するのに適しており、本発明に係る搬送装置及び方法は、基板がステージ上の所定の位置に保持されるようにその基板を搬送してステージに受け渡すのに適しており、本発明の露光装置は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程に適しており、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る露光装置の横断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、ロードスライダの構造を示す上面図であり、図３（Ｂ）は、ロードスライダの構造を示す斜視図である。
【図４】マークの一例を示す図である。
【図５】指標パターンの一例を示す図である。
【図６】指標パターンと目盛との対応関係を示す図である。
【図７】プリアライメント系の構成を示す斜視図である。
【図８】制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】各座標系の関係を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の露光動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のサブルーチン１０１を示すフローチャートである。
【図１２】図１１のサブルーチン２１３、サブルーチン２１７を示すフローチャートである。
【図１３】図１１のサブルーチン３０５を示すフローチャート（その１）である。
【図１４】図１１のサブルーチン３０５、３１０を示すフローチャート（その２）である。
【図１５】図１１のサブルーチン３１０を示すフローチャートである。
【図１６】工具ウエハの一例を示す図である。
【図１７】図１７（Ａ）は、マークの撮像結果の一例を示す図であり、図１７（Ｂ）は、プロジェクション波形を示す図である。
【図１８】図１８（Ａ）は、反転対称性相関度演算に用いられる相関演算窓を示す図であり、図１８（Ｂ）は、演算の開始位置に相関演算窓がある状態を示す図であり、図１８（Ｃ）は、反転対称性相関度関数Ｃ（ｘ）を示す図である。
【図１９】図１９（Ａ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その１）であり、図１９（Ｂ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その２）であり、図１９（Ｃ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その３）である。
【図２０】図２０（Ａ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その４）であり、図２０（Ｂ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その５）であり、図２０（Ｃ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その６）である。
【図２１】図２１（Ａ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その７）であり、図２１（Ｂ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その８）である。
【図２２】図２２（Ａ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その９）であり、図２２（Ｂ）は、マーク位置の中心算出方法を示す図（その１０）である。
【図２３】図２３（Ａ）は、プリアライメント時の工具ウエハの中心位置とロードスライダのマークの位置との関係を示す図であり、図２３（Ｂ）は、ローディング時のロードスライダのマークの位置と、工具ウエハの中心位置との関係を示す図である。
【図２４】図２４（Ａ）は、プリアライメント時のウエハの中心位置と、ロードスライダのマークの位置との関係を示す図であり、図２４（Ｂ）は、ローディング時のロードスライダのマークの位置と、ウエハステージＷＳＴのローディングポジションの推定位置との関係を示す図である。
【図２５】図２５（Ａ）は、ウエハの位置ずれの平行成分の一例を示すベクトル図であり、図２５（Ｂ）は、ウエハの位置ずれの回転成分の一例を示すベクトル図である。
【図２６】図２６（Ａ）は、ウエハの残留位置ずれの平行成分の一例を示すベクトル図であり、図２６（Ｂ）は、ウエハの残留位置ずれの回転成分の一例を示すベクトル図である。
【図２７】ウエハの位置ずれの全体の回転成分を概略的に示す図である。
【図２８】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図２９】図２８のステップ７０４の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２２０】
２０…主制御装置（転写装置、検出装置、補正装置）、４２…マーク検出系、４５…プリアライメント装置、５０…ロードスライダ（物体、搬送部材）、５０Ｍ…マーク、５１…ターンテーブル、５２…プリアライメントステージ、６０…Ｙ駆動機構、８１Ａ〜８１Ｇ１，８１Ｇ２…照明装置、８３Ａ，８３Ｂ…ラインセンサ、１００…露光装置、Ａｒ１…第１領域、Ａｒ２…第２領域、ＬＳｘ，ＬＳｙ…Ｌ／Ｓパターン（計測用パターン）、ＰＬ…投影光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｔ１〜Ｔ１１…指標パターン、Ｗ…ウエハ（基板）、ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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