(57)【要約】【課題】基板の裏面にマークが設けられている場合に、そのマークに基づいてその基板の位置情報を検出する。【解決手段】ウエハＷの裏面に形成されたマーク４６を検出するマーク検出装置８であって、ウエハＷを一時的に保持するウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１と、搬送アーム６１の表面に設けられた参照マーク４８と、搬送アーム６１にウエハＷが保持されている状態で、ウエハＷのマーク４６と搬送アーム６１の参照マーク４８との中心の位置ずれ量及び角度のずれ量を検出する撮像装置５２Ａ，５２Ｂと、を備える。【選択図】図５
2015023233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されたマークを検出するマーク検出装置であって、
裏面に第１マークが形成された基板を一時的に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に設けられた第２マークと、
前記基板保持部に前記基板が保持されている状態で、前記第１マークと前記第２マークとの位置関係を検出する第１検出部と、
を備えるマーク検出装置。
【請求項２】
前記基板保持部は、前記基板が載置されるとともに前記第２マークが設けられたアーム部であり、
前記アーム部を受け渡し位置まで搬送するアーム搬送部と、
前記第１検出部によって前記第１マークと前記第２マークとの位置関係が検出された後で、前記アーム部から前記基板が受け渡される前に、前記アーム部に設けられた前記第２マークを検出する第２検出部と、を備える請求項１に記載のマーク検出装置。
【請求項３】
前記基板保持部は、前記基板の表面側から前記基板を保持した状態で、前記基板の表面の法線方向に移動可能に支持され、
前記基板を前記基板保持部による保持位置まで搬送する基板搬送部を備え、
前記第１検出部は、前記基板の裏面側から前記第１マークと前記第２マークとの位置関係を検出する請求項１に記載のマーク検出装置。
【請求項４】
前記第１検出部は、前記基板搬送部に設けられた請求項３に記載のマーク検出装置。
【請求項５】
前記第１検出部は、
前記基板保持部と独立に配置されたベース部材に設けられた撮像素子と、前記基板移動部に設けられて、前記第１マーク及び前記第２マークからの光を前記撮像素子に導く光学系と、を有する請求項３に記載のマーク検出装置。
【請求項６】
前記第１検出部は、前記第１マークの像及び前記第２マークの像が同一の視野内に形成される撮像素子を有する請求項４又は５に記載のマーク検出装置。
【請求項７】
前記基板の裏面に形成された前記第１マークは、前記裏面に直線に沿って配置された複数の凹部を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のマーク検出装置。
【請求項８】
前記基板は、直径が３００〜４５０ｍｍの円板状である請求項１〜７のいずれか一項に記載のマーク検出装置。
【請求項９】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のマーク検出装置と、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記マーク検出装置によって検出される前記基板の裏面に形成された前記第１マークと前記基板保持部に設けられた前記第２マークとの位置関係に基づいて、前記基板の位置及び回転角の少なくとも一方を補正する制御部と、
を備える露光装置。
【請求項１０】
基板に形成されたマークを検出するマーク検出方法であって、
裏面に第１マークが形成された基板を基板保持部で一時的に保持することと、
前記基板保持部に前記基板が保持されている状態で、前記第１マークと前記基板保持部に設けられた第２マークとの位置関係を検出することと、
を含むマーク検出方法。
【請求項１１】
前記基板保持部は、前記基板が載置されるとともに前記第２マークが設けられたアーム部であり、
前記基板を保持した前記アーム部を受け渡し位置まで搬送することと、
前記第１マークと前記第２マークとの位置関係が検出された後で、前記アーム部から前記基板が受け渡される前に、前記アーム部に設けられた前記第２マークを検出することと、を含む請求項１０に記載のマーク検出方法。
【請求項１２】
前記基板を前記基板保持部による保持位置まで搬送することと、
前記基板保持部が前記基板の表面側から前記基板を保持することと、
前記基板保持部を前記基板の表面の法線方向に移動することと、を含み、
前記第１マークと前記第２マークとの位置関係を検出することは、
前記基板が前記基板保持部に保持された状態で、前記基板の裏面側から前記第１マークと前記第２マークとの位置関係を検出することを含む請求項１０に記載のマーク検出方法。
【請求項１３】
前記第１マークと前記第２マークとの位置関係を検出することは、
前記基板を前記基板保持部による保持位置まで搬送する基板搬送部に設けられた検出部によって行われる請求項１２に記載のマーク検出方法。
【請求項１４】
前記第１マークと前記第２マークとの位置関係を検出することは、
前記基板保持部と独立に配置されたベース部材に設けられた撮像素子を用いて行われる請求項１２に記載のマーク検出方法。
【請求項１５】
前記第１マークと前記第２マークとの位置関係を検出することは、
前記第１マークの像及び前記第２マークの像を撮像素子の同一の視野内に形成することを含む請求項１３又は１４に記載のマーク検出方法。
【請求項１６】
前記基板の裏面に形成された前記第１マークは、前記裏面に直線に沿って配置された複数の凹部を有する請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
【請求項１７】
前記基板は、直径が３００〜４５０ｍｍの円板状である請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
【請求項１８】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光方法において、
請求項１０〜１７のいずれか一項に記載のマーク検出方法を用いて前記基板の裏面に形成された前記第１マークと前記基板保持部に設けられた前記第２マークとの位置関係を検出することと、
前記基板をステージに載置することと、
前記マーク検出方法によって検出された位置関係に基づいて、前記基板の位置及び回転角の少なくとも一方を補正することと、
を含む露光方法。
【請求項１９】
請求項９に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に設けられたマークを検出するマーク検出技術、そのマーク検出技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を生産するためのフォトリソグラフィ工程で使用される、いわゆるステッパー又はスキャニングステッパーなどの露光装置による露光対象の基板として、円板状の半導体ウエハ（以下、単にウエハという。）がある。このウエハの直径のＳＥＭＩ(Semiconductor Equipment and Materials International)規格(SEMI standards)は、電子デバイスを製造する際のスループット（生産性）を高めるために、数年ごとに１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍとほぼ１．２５〜１．５倍の割合で大きくなってきている。
【０００３】
従来のウエハのエッジ部には、外形基準で回転角（例えばウエハの結晶軸の方位）を検出するための切り欠き部としてのノッチ又はオリエンテーションフラットが形成されていた。そして、ウエハを露光装置にロードする際には、予めプリアライメント系によってウエハの切り欠き部等を検出しておき、この結果に基づいてウエハの回転角等の大まかな調整を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６２２５０１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近、電子デバイスを製造する際のスループットをより高めるために、ＳＥＭＩ規格では、直径４５０ｍｍのウエハの規格化が行われている。このように大型化したウエハでは、回転角を検出するための切り欠き部をエッジ部に設けると、ウエハに歪み等が生じる恐れがある。そこで、大型化したウエハでは、回転角を検出するために、裏面に例えば小さい凹部よりなるマークを設けることが検討されている。
【０００６】
ウエハは、裏面が支持された状態で露光装置に搬送されており、従来のプリアライメント系は、ウエハの表面（デバイスパターンが形成される面）側からウエハの切り欠き部を検出していたため、従来の技術ではウエハの裏面に設けられたマークの検出を行うことは困難である。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、基板の裏面にマークが設けられている場合に、そのマークに基づいて基板の位置又は回転角（方位）を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様によれば、基板に形成されたマークを検出するマーク検出装置であって、表面にデバイス用パターンが形成されるとともに裏面に第１マークが形成された基板を一時的に保持する基板保持部と、その基板保持部に設けられた第２マークと、その基板保持部にその基板が保持されている状態で、その第１マークとその第２マークとの位置関係を検出する第１検出部と、を備えるマーク検出装置が提供される。
【０００８】
第２の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の態様のマーク検出装置と、その基板を保持して移動するステージと、そのマーク検出装置によって検出されるその基板の裏面に形成されたその第１マークとその基板保持部に設けられたその第２マークとの位置関係に基づいて、その基板のそのパターンに対する位置及び回転角の少なくとも一方を補正する制御部と、を備える露光装置が提供される。
【０００９】
第３の態様によれば、基板に形成されたマークを検出するマーク検出方法であって、表面にデバイス用パターンが形成されるとともに裏面に第１マークが形成された基板を基板保持部で一時的に保持することと、その基板保持部にその基板が保持されている状態で、その第１マークとその基板保持部に設けられた第２マークとの位置関係を検出することと、を含むマーク検出方法が提供される。
【００１０】
第４の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して基板を露光する露光方法において、本発明の態様のマーク検出方法を用いてその基板の裏面に形成されたその第１マークとその基板保持部に設けられたその第２マークとの位置関係を検出することと、その基板をステージに載置することと、そのマーク検出方法によって検出された位置関係に基づいて、その基板のそのパターンに対する位置及び回転角の少なくとも一方を補正することと、を含む露光方法が提供される。
【００１１】
第５の態様によれば、本発明の態様の露光装置又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、基板の裏面に形成された第１マークと基板保持部に設けられた第２マークとの位置関係を検出しているため、その位置関係及びその第２マークの位置に基づいてその基板の位置又は回転角（方位）を検出できる。従って、基板側の第１マークに基づいて基板の位置又は回転角を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す一部を断面で表した図である。
【図２】図１中のウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１の露光装置の制御系等を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）はウエハの表面を示す平面図、（Ｂ）はウエハ裏面のマークを示す拡大図、（Ｃ）は図４（Ｂ）の断面図、（Ｄ）は変形例のマークを示す拡大図、（Ｅ）は別の変形例のマークを示す拡大図、（Ｆ）は第１の従来例のウエハの切り欠き部を示す平面図、（Ｇ）は第２の従来例のウエハの切り欠き部を示す平面図である。
【図５】（Ａ）は図１中のマーク検出装置の機構部を示す平面図、（Ｂ）は図５（Ａ）の断面図、（Ｃ）は図５（Ｂ）中のウエハの裏面のマークを示す部分拡大図、（Ｄ）は図５（Ｂ）中の搬送アームの表面のマークを示す部分拡大図である。
【図６】ウエハをウエハステージの上方に搬送した状態の要部を示す一部を断面で表した図である。
【図７】マーク検出方法を含む露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】（Ａ）は第２の実施形態に係るマーク検出装置の機構部を示す一部を断面で表した図、（Ｂ）はマーク検出部及び演算部を示す図である。
【図９】マーク検出方法を含む露光方法の他の例の主要な工程を示すフローチャートである。
【図１０】（Ａ）は変形例のマーク検出装置の機構部を示す一部を断面で表した図、（Ｂ）は別の変形例のマーク検出装置の機構部を示す一部を断面で表した図である。
【図１１】電子デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１〜図７を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るマーク検出装置を備えた露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を備えている。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに直交する面内でレチクルＲとウエハ（半導体ウエハ）Ｗとが相対走査される方向にＹ軸を、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向にＸ軸を取って説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向をθｘ、θｙ、及びθｚ方向とも呼ぶ。本実施形態では、Ｚ軸に直交する平面（ＸＹ平面）はほぼ水平面に平行である。
【００１５】
露光装置ＥＸは、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示される照明系ＩＬＳと、照明系ＩＬＳからの露光用の照明光（露光光）ＩＬ（例えば波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光、又は固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波など）により照明されるレチクルＲ（マスク）を保持して移動するレチクルステージＲＳＴとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲから射出された照明光ＩＬでウエハＷ（基板）を露光する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵと、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、ウエハＷのマークの位置情報（角度情報を含む、以下同様）を含むウエハＷの位置情報を検出するマーク検出装置８と、装置全体の動作を制御するコンピュータよりなる主制御装置２０（図３参照）等とを備えている。また、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置は、上記のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸よりなる座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で規定されるため、この座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をステージ座標系とも称する。
【００１６】
レチクルＲはレチクルステージＲＳＴの上面に真空吸着等により保持され、レチクルＲのパターン面（下面）には、回路パターンなどが形成されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含む図３のレチクルステージ駆動系２５によって、不図示のレチクルベース上のＸＹ平面内で微少駆動可能であると共に、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能である。
【００１７】
レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計２４によって、移動鏡２２（又は鏡面加工されたステージ端面）を介して例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計２４の計測値は、図３の主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、その計測値に基づいてレチクルステージ駆動系２５を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００１８】
図１において、レチクルステージＲＳＴの下方に配置された投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。不図示のフレーム機構に対して複数の防振装置（不図示）を介して平板状のフレーム（以下、計測フレームという）１６が支持されており、投影ユニットＰＵは、計測フレーム１６に形成された開口内にフランジ部ＦＬを介して設置されている。投影光学系ＰＬは、例えば両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックで所定の投影倍率β（例えば１／４倍、１／５倍などの縮小倍率）を有する。
【００１９】
照明系ＩＬＳからの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介して照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの像が、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域ＩＡ（照明領域ＩＡＲと光学的に共役な領域）に形成される。ウエハＷは、一例としてシリコン等の半導体よりなる直径が４５０ｍｍの大型の円板状の基材ＳＵにフォトレジストＰＲ（感光材料）を数１０〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものである（図４（Ｃ）参照）。すなわち、一例としてウエハＷは４５０ｍｍウエハである。直径４５０ｍｍの基材の厚さは、現在では例えば９００〜１１００μｍ程度（例えば９２５μｍ程度）と想定されている。
【００２０】
ウエハＷが４５０ｍｍウエハである場合、図４（Ａ）に示すように、現状では、ウエハＷの円形のエッジ部に切り欠き部を設けない形態も検討されている。すなわち、図４（Ａ）に示すウエハＷでは、上記したエッジ部にノッチやオリエンテーションフラットなどの切り欠き部は設けられていない。この場合、ウエハＷの表面Ｗａ（基材ＳＵのフォトレジストＰＲが塗布された面）は、縦横に規則的に多数のショット領域ＳＡに区画され、各ショット領域ＳＡにそれぞれデバイスパターンＤＰが形成される。ショット領域ＳＡが例えば幅２６ｍｍ程度で長さ３３ｍｍ程度の大きさであれば、ウエハＷの表面Ｗａには例えば１８０個程度のショット領域ＳＡが形成される。なお、ウエハＷの１回目の露光に際しては、ウエハＷの表面Ｗａはショット領域ＳＡには区画されていない。
【００２１】
また、ウエハＷの表面Ｗａに対向する面、又はウエハＷの基材ＳＵのフォトレジストＰＲが塗布されていない面をウエハＷの裏面Ｗｂと称する。図４（Ｂ）は、ウエハＷの裏面Ｗｂの一部を示し、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の断面図である。図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示すように、ウエハＷが４５０ｍｍウエハである場合、ＳＥＭＩ規格では、ウエハＷの裏面Ｗｂのエッジ部Ｗｆから例えば１ｍｍから数ｍｍ程度までの周縁領域４７内に、ウエハＷの半径方向に沿って一列の複数の小さい凹部４６ａよりなるマーク４６を形成することが提案されている。一例として、凹部４６ａは直径が１００μｍ程度の円形である。図４（Ｃ）では、凹部４６ａは円柱状であるが、凹部４６ａは半球面状でもよい。一例として、複数の凹部４６ａの中心を通る直線に沿った方向をマーク４６の方向とみなす。このとき、マーク４６の方向は、ウエハＷの基材ＳＵの一つの結晶軸の方向に対して所定の角度に、例えば平行に設定してもよい。また、マーク４６の方向とウエハＷの表面のショット領域ＳＡの長手方向（又は短手方向）とが平行になるように、ショット領域ＳＡを形成してもよい。
【００２２】
一例として、マーク４６は、微小なドリルによる切削、又は加工用レーザ光の照射によって形成できる。さらに、マーク４６は、ウエハＷの裏面Ｗｂに対する部分的なフォトレジストの塗布、マーク用パターンの露光、現像、エッチング、及びレジスト剥離を含むリソグラフィ工程で形成することも可能である。なお、マーク４６において、複数の凹部４６ａを半径方向に複数列形成してもよい。さらに、マーク４６は、複数の凹部４６ａをウエハＷのエッジ部に平行な円周方向に一列に又は複数列に形成したものでもよい。また、マーク４６の代わりに、図４（Ｄ）に示すように、複数の凹部をウエハＷの半径方向に並べた複数列（一列でもよい）の部分マーク４６Ａ１，４６Ａ２と、複数の凹部をウエハＷの円周方向に並べた一列（又は複数列）のマーク部４６Ａ３とを含むマーク４６Ａを使用してもよい。さらに、マーク４６の代わりに、図４（Ｅ）に示すように、ウエハＷの半径方向（又は円周方向）に沿って並べた１本又は複数本の細長い凹部よりなるマーク４６Ｂを使用してもよい。
【００２３】
図１の露光装置ＥＸにおいて、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子である先端レンズ９１を保持する鏡筒４０の下端部の周囲を取り囲むように、局所液浸装置３８の一部を構成するノズルユニット３２が設けられている。ノズルユニット３２は、露光用の液体Ｌｑ（例えば純水）を供給するための供給管３１Ａ及び回収管３１Ｂを介して、液体供給装置３４及び液体回収装置３６（図３参照）に接続されている。なお、液浸タイプの露光装置としない場合には、上記の局所液浸装置３８は設けなくともよい。
【００２４】
また、露光装置ＥＸは、レチクルＲのアライメントを行うためにレチクルＲのアライメントマーク（レチクルマーク）の投影光学系ＰＬによる像の位置を計測する空間像計測系（不図示）と、ウエハＷのアライメントを行うために使用される例えば画像処理方式（ＦＩＡ系）のアライメント系ＡＬと、照射系９０ａ及び受光系９０ｂよりなりウエハＷの表面の複数箇所のＺ位置を計測する斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（以下、多点ＡＦ系という）９０（図３参照）と、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するためのエンコーダ６（図３参照）と、を備えている。空間像計測系は例えばウエハステージＷＳＴ内に設けられている。アライメント系ＡＬは、ウエハＷの２層目以降のレイヤに露光する際に、ウエハＷの表面Ｗａの各ショット領域ＳＡに付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）のうちから選択された所定のウエハマークの位置を検出するために使用される。
【００２５】
アライメント系ＡＬは、図２に示すように、一例として投影光学系ＰＬに対して−Ｙ方向に離れて配置されたウエハＷの直径程度の長さの領域に、Ｘ方向（非走査方向）にほぼ等間隔で配列された５眼のアライメント系ＡＬｃ，ＡＬｂ，ＡＬａ，ＡＬｄ，ＡＬｅから構成され、５眼のアライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅで同時にウエハＷの異なる位置のウエハマークを検出できるように構成されている。また、アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅに対して−Ｙ方向に離れた位置で、かつある程度−Ｘ方向及び＋Ｘ方向にシフトした位置に、それぞれウエハＷをロードするときのウエハステージＷＳＴの中心位置であるローディング位置ＬＰ、及びウエハＷをアンロードするときのウエハステージＷＳＴの中心位置であるアンローディング位置ＵＰが設定されている。
【００２６】
図２において、多点ＡＦ系９０の照射系９０ａ及び受光系９０ｂは、一例としてアライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅと投影光学系ＰＬとの間の領域に沿って配置されている。この構成によって、ローディング位置ＬＰでウエハＷをウエハステージＷＳＴにロードした後、ウエハステージＷＳＴを駆動して、ウエハＷをから投影光学系ＰＬの下方の露光開始位置までほぼＹ方向に移動することによって、多点ＡＦ系９０によるウエハ表面のＺ位置の分布の計測、及びアライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅによるウエハ表面の複数のウエハマークの位置計測を効率的に行うことができる。多点ＡＦ系９０及びアライメント系ＡＬの計測結果は主制御装置２０に供給される。
【００２７】
また、ローディング位置ＬＰの近くに、コータ・デベロッパ（不図示）側から露光装置ＥＸにウエハＷを搬入するウエハ搬送ロボットＷＬＤが設置されている。ウエハ搬送ロボットＷＬＤは、一例として、図１に示すように、床面に設置された本体部６４と、本体部６４に対して順次回転可能に設けられた第１及び第２の中間アーム６３，６２と、第２の中間アーム６２の先端部に回転可能に設けられるとともに、ウエハＷを真空吸着で保持して搬送するフォーク形の先端部を有する搬送アーム６１（図５（Ａ）参照）と、を備えた多関節型の搬送装置である。なお、アンローディング位置ＵＰの近くには、搬出（アンロード）されたウエハＷをコータ・デベロッパ側に搬出する別のウエハ搬送ロボット（不図示）が配置されている。
【００２８】
図５（Ａ）において、ウエハ搬送ロボットＷＬＤの本体部６４の−Ｙ方向側の床面上に、Ｚ方向に昇降可能で、かつウエハＷを真空吸着した状態で例えば±１８０度の範囲内で回転可能なテーブル（以下、ターンテーブルという。）６５が配置されている。コータ・デベロッパ（不図示）から搬送されて来るフォトレジストが塗布されたウエハＷが、ターンテーブル６５上に載置される。ウエハ搬送ロボットＷＬＤ及びターンテーブル６５の動作は搬送制御系５０（図３参照）によって制御される。
【００２９】
また、ターンテーブル６５に＋Ｙ方向（本体部６４側）に近接して、上方（＋Ｚ方向）の被検マークを検出するための第１のマーク検出用の撮像装置５２Ａが配置されている。さらに、撮像装置５２Ａに対向するように、かつわずかに＋Ｙ方向に位置ずれして、下方（−Ｚ方向）の被検マークを落射照明で検出するための第２のマーク検出用の撮像装置５２Ｂが配置されている。
【００３０】
撮像装置５２Ａ，５２Ｂ（第１及び第２の第１検出部）は、それぞれフォトレジストに対する感度の低い波長域（例えば可視域）の検出光を＋Ｚ方向及び−Ｚ方向に照射し、被検マークからの反射光を受光して結像光学系によって被検マーク（及び必要に応じて被検マークが形成された物体のエッジ部等）の像を形成し、この像を２次元の撮像素子で撮像する。その結像光学系の既知の倍率は図３の演算部５５に接続された記憶部５６に記憶されている。撮像装置５２Ａ，５２Ｂはそれぞれ床面のフレーム（不図示）及びターンテーブル６５の上方に配置されたフレーム（不図示）に取り付けられている。撮像装置５２Ａ，５２Ｂの撮像信号は演算部５５に供給され、演算部５５はその撮像信号を処理して被検マーク及び／又は物体のエッジ部の位置情報（位置及び／又は回転角）を求める。
【００３１】
一例として、図５（Ａ）において、コータ・デベロッパ（不図示）から別のウエハ搬送ロボット（不図示）によって搬送されて来たウエハＷが、ターンテーブル６５上の位置Ｂ１に載置されると、ターンテーブル６５は、ウエハＷの裏面のマーク４６が撮像装置５２Ａの視野内に入るまで回転される（図５（Ｂ）参照）。その後、ウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１をウエハＷの下方に移動し、ターンテーブル６５を降下させることで、図５（Ｂ）に示すように、ターンテーブル６５から搬送アーム６１にウエハＷが受け渡される。
【００３２】
図５（Ｂ）において、搬送アーム６１のウエハＷの裏面のマーク４６に対向する部分に観察用の開口６１ｃが形成されている。また、搬送アーム６１の開口６１ｃの近傍の表面に、搬送アーム６１の位置情報を示す２次元の凹凸の参照マーク４８が形成されている。搬送アーム６１の２本のアーム部をＹ軸に平行にした状態で、図５（Ｄ）に示すように、一例として、参照マーク４８は、Ｙ軸に平行な直線状の凹部よりなるラインパターン４８ａと、Ｘ軸に平行な直線状の凹部よりなるラインパターン４８ｂとから構成されている。参照マーク４８は、例えば微小なドリルによる切削、加工用レーザ光の照射、又はリソグラフィ工程等で形成できる。なお、参照マーク４８としては、Ｙ方向に周期的に配列されたライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという。）及びＸ方向に周期的に配列されたＬ＆Ｓパターンよりなるマーク、又は矩形の枠状のマーク等も使用できる。さらに、参照マーク４８としては、例えばドットプリンター方式でインクを吹き付けて形成した明暗のマーク等も使用できる。
【００３３】
図５（Ｂ）において、ターンテーブル６５から搬送アーム６１にウエハＷが受け渡された状態で、第１の撮像装置５２Ａが搬送アーム６１の開口６２ｃを通して、ウエハＷの裏面のマーク４６及びこのマークに最も近い位置のウエハＷのエッジ部の像を撮像できると同時に（図５（Ｃ）参照）、第２の撮像装置５２Ｂが搬送アーム６１の表面の参照マーク４８の像を撮像できるように（図５（Ｄ）参照）、撮像装置５２Ａ，５２Ｂが配置されている。すなわち、撮像装置５２Ａの視野ＦＶＢは、図４（Ａ）に示すように、ウエハＷの裏面のマーク４６を含む領域に設定される。また、一例として、ターンテーブル６５上にＸ方向及びＹ方向の間隔が既知の第１及び第２の校正用マーク、及びこれらの校正用マークの中心を通る校正用の直線が形成されたガラス板（不図示）を吸着保持した状態で、その第１及び第２の校正用マーク及び校正用の直線の像がそれぞれ撮像装置５２Ａ及び５２Ｂで撮像される。そして、得られた撮像信号に基づいて、演算部５５においてその第１及び第２の校正用マークのＸ方向及びＹ方向の位置（撮像装置５２Ａ，５２Ｂの各視野中心を基準とした位置）を求め、これらの結果の差分を上記の既知の間隔と比較することで、撮像装置５２Ａ，５２Ｂの２つの視野中心のステージ座標系上でのＸ方向及びＹ方向のオフセットΔＸoff及びΔＹoffが求められている。このオフセットΔＸoff及びΔＹoffは記憶部５６に記憶されている。また、一例として、撮像装置５２Ａ，５２Ｂの視野内の方向は、それぞれその校正用の直線に沿った方向を基準に校正される。
【００３４】
また、演算部５５は、撮像装置５２Ａの撮像信号を処理して、一例として、ウエハＷの裏面のマーク４６の中心（例えば複数の凹部４６ａの中心を結ぶ線分の中心）の位置及びマーク４６の方向（例えば複数の凹部４６ａの中心を通る直線に沿った方向）と所定の基準となる方向（例えば撮像装置５２Ａの視野内で上記の校正用の直線に平行な方向）とのθｚ方向の角度（以下、マーク４６の角度という。）を算出する。さらに、演算部５５は、撮像装置５２Ｂの撮像信号を処理して、搬送アーム６１の参照マーク４８の中心（例えばラインパターン４８ａ，４８ｂの交点）の位置、及び参照マーク４８の方向（例えばラインパターン４８ａに平行な方向）の所定の基準となる方向（例えば撮像装置５２Ｂの視野内で上記の校正用の直線に平行な方向）とのθｚ方向の角度（以下、参照マーク４８の角度という。）を算出する。なお、以下では、撮像装置５２Ａ等の撮像信号を処理して、被検マーク又は被検部の位置及び／又は角度等の位置情報を算出することを、撮像装置５２Ａ等を介して被検マーク又は被検部の位置情報を検出するともいう。
【００３５】
その後、演算部５５は、その算出結果（検出結果）、及び上記の記憶されているオフセットΔＸoff，ΔＹoffを用いて、参照マーク４８の中心に対するマーク４６の中心のステージ座標系上でのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量ΔＸＭ，ΔＹＭ、及び参照マーク４８の角度に対するマーク４６の角度のずれ量（又は回転角のずれ量）ΔθＭを求める。これらの位置ずれ量ΔＸＭ，ΔＹＭ、及び角度のずれ量ΔθＭは記憶部５６に記憶される。
【００３６】
また、図５（Ａ）に示すように、ウエハステージＷＳＴがローディング位置ＬＰに移動した状態で、ウエハステージＷＳＴに載置されるウエハＷのＸ方向、Ｙ方向の位置を位置Ｂ２とする。この位置Ｂ２にあるウエハＷの上方に、ウエハＷのエッジ部に沿ってほぼ等角度間隔で、プリアライメント用の第１、第２、及び第３の撮像装置５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃが配置されている。一例として、撮像装置５４Ａ〜５４Ｃは、図１の計測フレーム１６から分岐したフレーム１６ａ（図６参照）に固定されている。この際に、第１の撮像装置５４Ａ（第２検出部）は、ウエハＷの−Ｙ方向側（ウエハ搬送ロボットＷＬＤ側）のエッジ部、及びそのエッジ部の外側の領域（ウエハＷを保持する状態で、搬送アーム６１の参照マーク４８が含まれる領域）が視野内に含まれるように位置決めされている。さらに、第２及び第３の撮像装置５４Ｂ，５４Ｃは、それぞれウエハＷのエッジ部が対応する視野ＦＶＡ１及びＦＶＡ２（図４（Ａ）参照）内に含まれるように位置決めされている。この意味で、撮像装置５４Ａはマーク検出部、撮像装置５４Ｂ，５４Ｃはそれぞれウエハのエッジ検出部ということもできる。なお、図５（Ｂ）の撮像装置５２ＡによってウエハＷのエッジ部の位置をも検出する場合には、撮像装置５４ＡではウエハＷのエッジ部の位置を検出することなく、搬送アーム６１の参照マーク４８のみを検出してもよい。
【００３７】
撮像装置５４Ａ〜５４Ｃは、それぞれフォトレジストに対する感度の低い波長域（例えば可視域）の検出光を−Ｚ方向に照射し、被検マーク及び／又はウエハＷのエッジ部を含む被検領域からの反射光を受光して結像光学系によって被検マーク及び／又はウエハＷのエッジ部の像を形成し、この像を２次元の撮像素子で撮像する。このように撮像装置５４Ａ〜５４Ｃは、落射照明方式である。これらの結像光学系の既知の倍率は記憶部５６に記憶されている。撮像装置５４Ａ〜５４Ｃの検出中心のステージ座標系上での位置は予め求められて、記憶部５６に記憶されている。撮像装置５４Ａ〜５４Ｃの撮像信号はそれぞれ図３の演算部５５に供給され、演算部５５はそれらの撮像信号を処理して被検マーク及び／又はエッジ部のステージ座標系上での位置情報（位置及び／又は回転角）を求める。
【００３８】
ウエハ搬送ロボットＷＬＤ、ターンテーブル６５、搬送制御系５０、ターンテーブル６５に近接して配置された２つの撮像装置５２Ａ，５２Ｂ、ローディング位置ＬＰの上方に配置されたプリアライメント用の３つの撮像装置５４Ａ〜５４Ｃ、演算部５５、及び記憶部５６を含んで、本実施形態のマーク検出装置８が構成されている。一例として、図５（Ａ）に示すように、ウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１に保持されたウエハＷをローディング位置ＬＰの上方の位置Ｂ２に移動した状態で、プリアライメント用の撮像装置５４Ａを用いて搬送アーム６１の参照マーク４８の位置及び参照マーク４８に近い位置にあるウエハＷのエッジ部の位置を検出し、プリアライメント用の他の撮像装置５４Ｂ，５４Ｃを用いてウエハＷの２箇所のエッジ部の位置を検出する。そして、演算部５５では、一例として、撮像装置５４Ａ（又は撮像装置５２Ａ）及び撮像装置５４Ｂ，５４Ｃを用いて検出されるウエハＷの３箇所のエッジ部の位置から、ステージ座標系におけるウエハＷの中心のＸ方向及びＹ方向の位置を算出する。
【００３９】
さらに、演算部５５では、一例として撮像装置５４Ａの撮像信号を処理して、搬送アーム６１の参照マーク４８の方向のＹ軸に対する角度（参照マーク４８の角度）δθＹを求め、この角度δＹ及び上記の記憶してある角度のずれ量ΔθＭ（参照マーク４８の角度とウエハＷの裏面のマーク４６の角度とのずれ量）を用いて、ステージ座標系のＹ軸に対するマーク４６の角度を算出する。この角度は、マーク４６の角度を基準としたウエハＷのステージ座標系に対する回転角とみなすことができる。これらの算出結果は、記憶部５６に記憶されるとともに主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、演算部５５から供給されるウエハＷの中心位置及び回転角を用いて、例えばウエハＷの大まかな位置及び回転角の補正であるプリアライメントを行うことができる。なお、搬送制御系５０及び演算部５５は、主制御装置２０を構成するコンピュータのソフトウェア上の互いに異なる機能であってもよい。
【００４０】
図１において、ウエハステージＷＳＴは、不図示の複数の例えば真空予圧型空気静圧軸受（エアパッド）を介して、ベース盤ＷＢのＸＹ面に平行な上面ＷＢａに非接触で支持されている。ウエハステージＷＳＴは、例えば平面モータ、又は直交する２組のリニアモータを含むステージ駆動系１８（図３参照）によってＸ方向及びＹ方向に駆動可能である。ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動されるステージ本体３０と、ステージ本体３０上に搭載されたＺステージ部としてのウエハテーブルＷＴＢと、ステージ本体３０内に設けられて、ステージ本体３０に対するウエハテーブルＷＴＢのＺ位置、及びθｘ方向、θｙ方向のチルト角を相対的に微小駆動するＺステージ駆動部とを備えている。ウエハテーブルＷＴＢの中央の開口の内側には、ウエハＷを真空吸着等によってほぼＸＹ平面に平行な載置面上に保持するウエハホルダ４４が設けられている。ウエハホルダ４４には、ウエハ搬送ロボットＷＬＤとの間でウエハＷの受け渡しを行うための、ウエハＷを真空吸着で保持した状態でＺ方向に昇降可能な複数（例えば３本又は６本等）の棒状部材（以下、センターピンという。）（不図示）が配置されている。また、ウエハホルダ４４の上面にウエハＷを吸着保持する吸着機構（不図示）も設けられている。なお、図６には、例えば３本のセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３を備えた場合に、搬送アーム６１からウエハＷを受け取るために、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３を上昇させた状態が示されている。ウエハＷをウエハホルダ４４に載置した状態では、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３は、ウエハＷの裏面側に退避する。
【００４１】
これらのセンターピン、これらのセンターピンをＺ方向に駆動する駆動部（不図示）、及びその吸着機構を含んでウエハＷの保持機構５１（図３参照）が構成されている。保持機構５１は搬送制御系５０によって制御され、搬送制御系５０は主制御装置２０によって制御されている。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢ及びウエハホルダ４４を含む部分（Ｚステージ部）は、ステージ本体３０に対してθｚ方向に指定された角度だけ回転可能に構成されている。主制御装置２０がステージ駆動系１８を介してそのＺステージ部のθｚ方向の回転角を制御する。なお、Ｚステージ部のみを回転するのではなく、ステージ本体３０及びＺステージ部を全体としてθｚ方向に回転するようにしてもよい。
【００４２】
また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハＷの表面とほぼ同一面となる、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハＷの載置領域よりも一回り大きな円形の開口が形成された高平面度の平板状のプレート体２８が設けられている。
なお、上述の局所液浸装置３８を設けたいわゆる液浸型の露光装置の構成にあっては、プレート体２８は、さらに図２に示されるように、その円形の開口２８ａを囲む、外形（輪郭）が矩形で、表面に撥液化処理が施されたプレート部（撥液板）２８ｂ、及びプレート部２８ｂを囲む周辺部２８ｅを有する。周辺部２８ｅの上面に、プレート部２８ｂをＹ方向に挟むようにＸ方向に細長い１対の２次元の回折格子１２Ａ，１２Ｂが固定され、プレート部２８ｂをＸ方向に挟むようにＹ方向に細長い１対の２次元の回折格子１２Ｃ，１２Ｄが固定されている。回折格子１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれＸ方向、Ｙ方向を周期方向とする周期が１μｍ程度の２次元の格子パターンが形成された反射型の回折格子である。
【００４３】
図１において、計測フレーム１６の底面に、投影光学系ＰＬをＸ方向に挟むように、回折格子１２Ｃ，１２Ｄに計測用のレーザ光（計測光）を照射して、回折格子に対するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３次元の相対位置を計測するための複数の３軸の検出ヘッド１４が固定されている。さらに、計測フレーム１６の底面に、投影光学系ＰＬをＹ方向に挟むように、回折格子１２Ａ，１２Ｂに計測用のレーザ光を照射して、回折格子に対する３次元の相対位置を計測するための複数の３軸の検出ヘッド１４が固定されている（図２参照）。さらに、複数の検出ヘッド１４にレーザ光（計測光及び参照光）を供給するための一つ又は複数のレーザ光源（不図示）も備えられている。
【００４４】
図２において、投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光している期間では、Ｙ方向の一列Ａ１内のいずれか２つの検出ヘッド１４は、回折格子１２Ａ又は１２Ｂに計測光を照射し、回折格子１２Ａ，１２Ｂから発生する回折光と参照光との干渉光の検出信号を対応する計測演算部４２（図３参照）に供給する。これと並列に、Ｘ方向の一行Ａ２内のいずれか２つの検出ヘッド１４は、回折格子１２Ｃ又は１２Ｄに計測光を照射し、回折格子１２Ｃ，１２Ｄから発生する回折光と参照光との干渉光の検出信号を対応する計測演算部４２（図３参照）に供給する。これらの一列Ａ１及び一行Ａ２の検出ヘッド１４用の計測演算部４２では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）と計測フレーム１６（投影光学系ＰＬ）とのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の相対位置（相対移動量）を例えば０．５〜０．１ｎｍの分解能で求め、それぞれ求めた計測値を切り替え部９２Ａ及び９２Ｂに供給する。計測値の切り替え部９２Ａ，９２Ｂでは、回折格子１２Ａ〜１２Ｄに対向している検出ヘッド１４に対応する計測演算部４２から供給される相対位置の情報を主制御装置２０に供給する。
【００４５】
一列Ａ１及び一行Ａ２内の複数の検出ヘッド１４、レーザ光源（不図示）、複数の計測演算部４２、切り替え部９２Ａ，９２Ｂ、及び回折格子１２Ａ〜１２Ｄから３軸のエンコーダ６が構成されている。このようなエンコーダ及び上述の５眼のアライメント系の詳細な構成については、例えば米国特許出願公開第２００８／０９４５９３号明細書に開示されている。主制御装置２０は、エンコーダ６から供給される相対位置の情報に基づいて、計測フレーム１６（投影光学系ＰＬ）に対するウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等の情報（ステージ座標系上での位置情報）を求め、この情報に基づいてステージ駆動系１８を介してウエハステージＷＳＴを駆動する。
【００４６】
なお、エンコーダ６と並列に、又はエンコーダ６の代わりに、ウエハステージＷＳＴの３次元的な位置を計測するレーザ干渉計を設け、このレーザ干渉計の計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴを駆動してもよい。
そして、露光装置ＥＸの露光時には、基本的な動作として先ずレチクルＲ及びウエハＷのアライメントが行われる。その後、レチクルＲへの照明光ＩＬの照射を開始して、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンの一部の像をウエハＷの表面の一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向に移動する動作（ステップ移動）と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、例えば液浸法でかつステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００４７】
この際に、エンコーダ６の検出ヘッド１４においては、計測光及び回折光の光路長はレーザ干渉計に比べて短いため、レーザ干渉計と比べて、計測値に対する空気揺らぎの影響が非常に小さい。このため、レチクルＲのパターン像をウエハＷに高精度に転写できる。なお、本実施形態では、計測フレーム１６側に検出ヘッド１４を配置し、ウエハステージＷＳＴ側に回折格子１２Ａ〜１２Ｄを配置している。この他の構成として、計測フレーム１６側に回折格子１２Ａ〜１２Ｄを配置し、ウエハステージＷＳＴ側に検出ヘッド１４を配置してもよい。
【００４８】
次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、マーク検出装置８を用いてウエハＷの裏面のマーク４６に基づいてウエハＷの位置情報を検出する検出方法、及びこの検出方法を用いる露光方法の一例につき図７のフローチャートを参照して説明する。この方法の動作は主制御装置２０及び搬送制御系５０によって制御される。まず、図７のステップ１０２において、図１のレチクルステージＲＳＴにレチクルＲがロードされ、レチクルＲのアライメントが行われる。次のステップ１０４において、不図示のコータ・デベロッパから図５（Ａ）のターンテーブル６５上の位置Ｂ１に、フォトレジストが塗布されたウエハＷが搬送されて吸着保持され、ウエハＷの裏面のマーク４６が撮像装置５２Ａの視野内の中心付近に来るように、ターンテーブル６５が回転される。そして、ウエハＷの裏面にウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１が差し込まれ、ターンテーブル６５の吸着を解除してターンテーブル６５を降下させることで、ターンテーブル６５から搬送アーム６１にウエハＷが受け渡され、ウエハＷは搬送アーム６１の上面に吸着保持される。
【００４９】
この状態で、撮像装置５２Ａを用いて、搬送アーム６１の開口６１ｃを通してウエハＷの裏面のマーク４６の中心位置及び角度（回転角）を検出し（ステップ１０６）、撮像装置５２Ｂを用いて搬送アーム６１の参照マーク４８の中心位置及び角度（回転角）を検出する（ステップ１０８）。なお、ステップ１０６，１０８は実質的に同時に実行される。そして、演算部５５では、それらの検出結果を用いて、参照マーク４８の中心に対するマーク４６の中心のステージ座標系上でのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量ΔＸＭ，ΔＹＭ、及び参照マーク４８の角度に対するマーク４６の角度のずれ量ΔθＭを算出し、算出結果を記憶部５６に記憶させる（ステップ１１０）。その位置ずれ量ΔＸＭ，ΔＹＭ及び角度のずれ量ΔθＭは、２つのマーク４６，４８の位置関係又は２つのマーク４６，４８の相対位置情報とみなすことができる。
【００５０】
その後、図６に示すように、ウエハ搬送ロボットＷＬＤを駆動して搬送アーム６１をローディング位置ＬＰの上方の位置Ｂ３に移動する（ステップ１１２）。これによって、搬送アーム６１に保持されたウエハＷは位置Ｂ２に移動する。なお、図５（Ｂ）の状態（撮像装置５２Ａ，５２Ｂでマーク４６，４８を検出した状態）と、図６の状態（撮像装置５４Ａ〜５４Ｃで参照マーク４８及びウエハＷの外形を検出する状態）とでは、搬送アーム６１の角度が１８０度異なっているため、上記のマーク４８，４６間の位置ずれ量ΔＸＭ，ΔＹＭ、及び角度のずれ量ΔθＭは符号を反転してから記憶部５６に再度記憶される。
【００５１】
そして、ウエハＷが位置Ｂ２にある状態で、プリアライメント用の撮像装置５４Ａを用いて、搬送アーム６１の参照マーク４８及びこの参照マーク４８に最も近い位置にあるウエハＷのエッジ部を検出する（ステップ１１４）。演算部５５では、その検出結果よりステージ座標系における参照マーク４８の中心位置及び参照マーク４８のＹ軸に対する角度δθＹ、並びにそのウエハＷのエッジ部の位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置）を算出する。
【００５２】
さらに、プリアライメント用の他の撮像装置５４Ｂ，５４Ｃを用いてウエハＷの他の２箇所のエッジ部を検出する（ステップ１１６）。なお、ステップ１１４，１１６のマーク及び／又はエッジ部の検出（撮像）は実質的に同時に実行される。演算部５５では、撮像装置５４Ａ〜５４Ｃを用いて検出されるウエハＷの３箇所のエッジ部の位置からステージ座標系におけるウエハＷの中心位置ＣＸ，ＣＹを算出し、参照マーク４８の角度δθＹ及び上記の記憶してある角度のずれ量ΔθＭを用いて、ステージ座標系のＹ軸に対するウエハＷの裏面のマーク４６の角度（ウエハＷの回転角）δθＷを算出する（ステップ１１８）。これらの算出結果は、記憶部５６に記憶されるとともに主制御装置２０に供給される。
【００５３】
これまでの動作とほぼ並行して、ステップ１２０において、ウエハステージＷＳＴは、図６に示すようにローディング位置ＬＰに移動する。この際に、主制御装置２０は、ステップ１１８で算出されたウエハＷの中心位置ＣＸ，ＣＹに基づいてステージ駆動系１８を介して、ウエハＷの中心がウエハホルダ４４の中心に合致するように、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置を制御する。これはウエハＷの中心位置を補正することを意味する。
【００５４】
そして、ウエハホルダ４４から複数のセンターピン（不図示）が上昇し、搬送アーム６１による吸着を解除し、さらにセンターピンを上昇させることで、搬送アーム６１からセンターピンにウエハＷが受け渡される。この後、搬送アーム６１は−Ｙ方向に退避し、そのセンターピンを降下させることで、ウエハＷがウエハホルダ４４に載置され、保持機構５１の吸着機構（不図示）によってウエハＷがウエハホルダ４４に吸着される。
【００５５】
次のステップ１２２において、主制御装置２０は、一例として、ステージ駆動系１８を介して、ステップ１１８で求められたウエハＷの裏面のマーク４６の角度（ウエハＷの回転角）δθＷが既知の目標値になるように、ウエハホルダ４４が固定されたＺステージ（又はウエハホルダ４４を含むウエハステージＷＳＴ全体）の回転角を補正する。これによって、ウエハＷのプリアライメントが行われたことになる。プリアライメントを行うことによって、ウエハＷの１層目のレイヤに露光する場合には、ウエハＷの多数のショット領域ＳＡの配列方向が、例えばウエハＷのマーク４６で規定される方向に応じて設定される。さらに、ウエハＷの２層目以降のレイヤに露光する場合には、プリアライメントが行われているため、ウエハＷの表面の検出対象のショット領域ＳＡに付設されたウエハマークを迅速にアライメント系ＡＬの被検領域（視野）内に追い込むことができ、ウエハＷの最終的なアライメント（ファイン・アライメント）を効率的に行うことができる。
【００５６】
その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷを投影光学系ＰＬの下方（露光位置）に移動する過程で、アライメント系ＡＬを用いてウエハＷのアライメントが行われ（ステップ１２４）、このアライメントの結果を用いてウエハＷを駆動することで、ウエハＷの各ショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される（ステップ１２６）。その後、ウエハステージＷＳＴのアンローディング位置ＵＰへの移動、ウエハホルダ４４によるウエハＷに対する吸着の解除、センターピン（不図示）の上昇によるウエハＷの上昇、ウエハＷの裏面へのアンロード用のウエハ搬送ロボットの搬送アーム（不図示）の差し込み、及びセンターピンの降下によって、ウエハＷがアンロードされて、その搬送アームに受け渡される（ステップ１３０）。アンロードされたウエハＷはコータ・デベロッパ（不図示）に搬送されて現像される。そして、次のウエハに露光する場合には（ステップ１３２）、ステップ１０４〜１３０の動作が繰り返される。
【００５７】
この露光方法によれば、ターンテーブル６５の近傍の撮像装置５２Ａ，５２Ｂを用いて、ウエハＷのマーク４６と搬送アーム６１の参照マーク４８との角度のずれ量ΔθＭを検出して記憶している。そして、ウエハＷがローディング位置ＬＰの上方の位置Ｂ２にあるときに、プリアライメント用の撮像装置５４Ａを用いて搬送アーム６１の参照マーク４８の角度を検出し、この検出結果とその記憶されたずれ量ΔθＭからウエハＷの裏面のマーク４６の角度（ウエハＷの回転角）を算出している。さらに、この算出されたウエハＷの回転角に基づいて、ウエハＷの回転角を補正している。従って、ウエハＷの外形に切り欠き部がなく、ウエハＷの裏面にマーク４６が形成されている場合にも、プリアライメント位置にはウエハＷの裏面のマーク４６を検出するための撮像装置（マーク検出系）等を設置する必要がないため、プリアライメント用の撮像装置５４Ａ〜５４Ｃとしてはほぼ従来の装置を使用できるとともに、ウエハステージＷＳＴを効率的に移動することができる。
【００５８】
また、撮像装置５４Ａ〜５４Ｃで検出されるウエハＷの３箇所のエッジ部の位置からウエハＷの中心位置を求め、この中心位置に基づいてウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ４４）に載置しているとともに、ウエハＷの回転角も補正されているため、ウエハＷの２層目以降に露光する場合には、ウエハＷの最終的なアライメントを効率的に行うことができ、レチクルＲのパターンの像を高い重ね合わせ精度でウエハＷの各ショット領域に露光できる。
【００５９】
なお、図４（Ｆ）に示すように、直径が３００ｍｍ等であって、切り欠き部としてノッチ部ＮＴが設けられている従来のウエハＷ１を使用する場合、例えば２つの被検領域（視野）ＦＶＡ１，ＦＶＡ２でウエハＷ１のエッジ部の位置が検出され、被検領域ＦＶＡ３でノッチ部ＮＴの位置及び方向が検出され、これらの検出結果からウエハＷ１の中心及び回転角が求められていた。一方、図４（Ｇ）に示すように、直径が３００ｍｍ等であって、切り欠き部としてオリエンテーションフラット部ＯＦが設けられているウエハＷ２を使用する場合、例えば２つの被検領域ＦＶＡ２，ＦＶＡ３でオリエンテーションフラット部ＯＦの位置及び角度が検出され、被検領域ＦＶＡ１でウエハＷ２のエッジ部の位置が検出され、これらの検出結果からウエハＷ２の中心及び回転角が求められていた。そして、このようにして求められたウエハＷ１，Ｗ２の中心及び回転角に基づいてウエハＷ１，Ｗ２のプリアライメントが行われていた。
【００６０】
これに対して、本実施形態のように外形に切り欠き部がなく、裏面にマーク４６が形成されたウエハＷを使用する場合には、マーク検出装置８を用いてそのウエハ裏面のマーク４６の位置情報を検出することによって、ウエハＷのプリアライメントを行うことができる。
上述のように本実施形態の露光装置ＥＸは、表面Ｗａにデバイス用パターンＤＰ１が形成されるとともに裏面Ｗｂにマーク４６（第１マーク）が形成されたウエハＷ（基板）のマーク４６の位置情報（位置及び／又は角度の情報を含む）を検出するマーク検出装置８を備えている。そして、マーク検出装置８は、ウエハＷを一時的に保持するウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１（基板保持部）と、搬送アーム６１の表面に設けられた参照マーク４８（第２マーク）と、搬送アーム６１にウエハＷが保持されている状態で、マーク４６，４８の位置関係（例えば角度のずれ量ΔθＭ）を検出する撮像装置５２Ａ，５２Ｂ（第１検出部）と、を備えている。
【００６１】
また、本実施形態のウエハＷの裏面のマーク４６の位置情報を検出するマーク検出方法は、裏面にマーク４６が形成されたウエハＷを搬送アーム６１で一時的に保持するステップ１０４と、搬送アーム６１にウエハＷが保持されている状態で、マーク４６と搬送アーム６１の参照マーク４８との位置関係を検出するステップ１０６〜１１０と、を有する。
本実施形態によれば、ウエハＷの裏面に形成されたマーク４６と搬送アーム６１の表面に設けられた参照マーク４８との位置関係を検出しているため、その後は、例えば参照マーク４８を検出することによって、この検出結果及びその位置関係よりウエハＷの位置又は回転角（方位）を検出できる。従って、ウエハＷが４５０ｍｍウエハのように大型で、かつ裏面にマーク４６が形成されている場合であっても、ウエハＷの裏面のマーク４６に基づいてウエハＷの位置又は回転角を検出できる。
【００６２】
また、本実施形態のマーク検出装置８は、搬送アーム６１（アーム部）をローディング位置ＬＰに対応する位置Ｂ３（受け渡し位置）まで搬送するアーム搬送部（ウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１以外の部分）と、撮像装置５２Ａ，５２Ｂによってマーク４６，４８の位置関係が検出された後で、搬送アーム６１からウエハホルダ４４にウエハＷが受け渡される前（ステップ１１４）に、搬送アーム６１の表面の参照マーク４８（第２マーク）を検出するプリアライメント用の撮像装置５４Ａ（第２検出部）と、を備えている。
【００６３】
このため、ローディング位置ＬＰの近傍には、搬送アーム６１の表面の参照マーク４８を検出するための撮像装置５４Ａを配置すればよいため、ローディング位置ＬＰの近傍での検出部の構成を簡素化できる。
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光用の照明光ＩＬ（露光光）でレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光装置において、本実施形態のマーク検出装置８と、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、マーク検出装置８によって検出されるウエハＷの裏面に形成されたマーク４６と搬送アーム６１に設けられた参照マーク４８との位置関係に基づいて、ウエハＷの位置及び回転角を補正する主制御装置２０（制御部）と、を備えている。
【００６４】
また、露光装置ＥＸによる露光方法は、本実施形態のマーク検出方法を用いてウエハＷのマーク４６と搬送アーム６１の参照マーク４８との位置関係を検出するステップ１０４〜１１０と、ウエハＷをウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４に載置するステップ１２０と、その検出された位置関係に基づいて、ウエハＷの位置及び回転角を補正するステップ１２０，１２２とを有する。
【００６５】
本実施形態の露光装置又は露光方法によれば、大型のウエハＷを使用することによって高いスループットを得ることができる。さらに、ウエハＷの裏面にマーク４６が形成されていても、そのマーク４６と搬送アーム６１の参照マーク４８との位置関係に基づいて、ウエハＷの位置及び回転角を補正することでプリアライメントが行われる。このため、その後のウエハＷの最終的なアライメントを効率的に行うことができ、より高いスループットを得ることができる。
【００６６】
なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。
まず、上記の実施形態では、ステップ１２０，１２２でウエハＷの中心位置の補正（ウエハホルダ４４の中心をウエハＷの中心に合わせること）及び回転角の補正を行っているが、その位置及び回転角の少なくとも一方を補正するだけでもよい。
また、上述の実施形態において、例えばウエハＷの裏面のマーク４６の中心と、マーク４６に最も近いウエハＷのエッジ部との間隔が、例えば規格等である値を中心とする範囲内になるように定められている場合には、ステップ１１８において、ステップ１１０で求めたマーク４８，４６の中心の位置ずれ量ΔＸＭ，ΔＹＭ、角度のずれ量ΔθＭ、ステップ１１４で求めた搬送アーム６１の参照マーク４８の中心位置、及びその既知の間隔より、マーク４６に最も近い（例えばマーク４６の延長線上にある）ウエハＷのエッジ部の位置を算出してもよい。この場合には、プリアライメント用の撮像装置５４Ａは搬送アーム６１の参照マーク４８のみを検出できればよいため、撮像装置５４Ａを小型化できる。
【００６７】
また、上述の実施形態では、ステップ１０６で、撮像装置５２Ａを用いてウエハＷの裏面のマーク４６の位置情報を検出している。この代わりに、ステップ１０６で、撮像装置５２Ａを用いて、ウエハＷのマーク４６の位置情報、及びそのマーク４６に最も近いウエハＷのエッジ部の位置を検出してもよい。この場合、その検出結果より、ステップ１１０で、搬送アーム６１の参照マーク４８の中心に対するそのウエハＷのマーク４６に最も近いエッジ部の相対位置（ステージ座標系上でのＸ方向及びＹ方向の間隔ΔＸＥ，ΔＹＥ）を求める。また、参照マーク４８の中心に対するマーク４６の中心の位置ずれ量ΔＸＭ，ΔＹＭは必ずしも求める必要がない。
【００６８】
この場合、ステップ１１８では、図６の撮像装置５４Ａを用いて検出される搬送アーム６１の参照マーク４８の中心位置と、その間隔ΔＸＥ，ΔＹＥとを用いて、ウエハＷのマーク４６に最も近いウエハＷのエッジ部のステージ座標系上での位置を算出できる。従って、この位置、及び他の２つの撮像装置５４Ｂ，５４Ｃを用いて検出されるウエハＷの他の２箇所のエッジ部の位置からウエハＷの中心位置を算出できる。このため、プリアライメント用の撮像装置５４Ａは搬送アーム６１の参照マーク４８のみを検出できればよいため、撮像装置５４Ａを小型化できる。
【００６９】
［第２の実施形態］
第２の実施形態につき図８（Ａ）〜図９を参照して説明する。本実施形態の露光装置の基本的な構成は図１の露光装置ＥＸとほぼ同様であるが、マーク検出装置の構成が異なっている。なお、図８（Ａ）、（Ｂ）及び図９において、図１〜図６及び図８に対応する部分には同一又は類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７０】
図８（Ａ）は、本実施形態に係るマーク検出装置８Ａの機構部を示す一部を断面とした正面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）中の撮像装置の配置を示す平面図である。図８（Ａ）において、例えば４５０ｍｍウエハよりなり裏面にマーク４６が形成されたウエハＷが載置可能なウエハホルダ４４を備えたウエハステージＷＳＴがローディング位置ＬＰに移動している。
【００７１】
そのローディング位置ＬＰの−Ｙ方向に、ウエハＷを吸着保持可能なフォーク形の先端部を有する多関節型の搬送アーム６１Ａを備えたウエハ搬送ロボットＷＬＤＡが配置されている。また、ローディング位置ＬＰの上方（＋Ｚ方向）に、ウエハ搬送ロボットＷＬＤＡからウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ４４）にウエハＷを受け渡すためのローディング装置６８が配置されている。このため、本実施形態のウエハホルダ４４には、ウエハＷを昇降させるためのセンターピンは設けられていない。ただし、ウエハホルダ４４にウエハＷを吸着するための吸着機構は設けられている。ローディング装置６８は、ウエハホルダ４４上のウエハＷをアンローディング用のウエハ搬送ロボット（不図示）に受け渡す際にも使用される。ローディング装置６８は、不図示のフレームに支持されている。
【００７２】
ローディング装置６８は、ウエハＷよりもわずかに大きい円板状の本体部６９と、この本体部６９をその不図示のフレームに対してＺ方向に昇降させる駆動部（不図示）と、本体部６９の底面に固定された複数の短い円柱状の非接触の吸引装置（以下、「サクションカップ」という。）７０と、を備えている。サクションカップ７０は、ベルヌーイカップ又はベルヌーイチャックとも呼ぶことができる。複数のサクションカップ７０は、ウエハＷのほぼ全面を覆うことが可能な領域内の中心及び複数の同心円に沿ってほぼ等角度間隔で設定された複数の位置に配置されている。
【００７３】
図８（Ａ）は、本体部６９の底面の複数のサクションカップ７０に所定間隔を隔てて対向してウエハＷが配置されるように、ウエハＷを保持する搬送アーム６１Ａが位置決めされている状態を示す。搬送アーム６１Ａは、コータ・デベロッパ（不図示）から搬送されて来たウエハＷが載置されるターンテーブル６５（図５（Ａ）参照）とローディング装置６８の底面との間を移動可能である。
【００７４】
サクションカップ７０は、それぞれほぼウエハＷに対向する面に沿って放射状に可変の流量で清浄な気体を噴き出しており、その面とウエハＷとの距離が大きくなると、ベルヌーイ効果による負圧が発生してウエハＷがサクションカップ７０側に吸引され、その面とウエハＷとの距離が小さくなると、圧力エアクッション効果によってウエハＷをサクションカップ７０から離す力が作用する。この結果、サクションカップ７０とウエハＷとの距離を、非接触でその気体の流量に応じた値に維持できる。そして、搬送制御系（不図示）が、複数のサクションカップ７０とウエハＷとの距離を互いに独立に制御することで、実質的に非接触に保持しているウエハＷの形状を例えばウエハステージＷＳＴ側に凸となる形状（以下、下凸形状という）を含む任意の形状に設定できる。例えば複数のサクションカップ７０によってウエハＷを下凸形状にして非接触に保持し、ウエハＷの下方にウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４を移動し、駆動部（不図示）によって本体部６９をウエハホルダ４４側に降下させることで、大型のウエハＷを変形させることなくウエハホルダ４４の上面に載置することができる。
【００７５】
また、例えば図５（Ａ）の撮像装置５２Ａの検出結果を用いて、ウエハＷは裏面のマーク４６が搬送アーム６１Ａの中間アーム６２との連結部側に来るように、回転角が大まかに調整されている。図８（Ａ）に示すように、ウエハＷが搬送アーム６１ＡによってウエハステージＷＳＴに対する受け渡し用の位置Ｂ２に保持されている状態で、ウエハＷのマーク４６は−Ｙ方向側に位置している。そして、マーク４６の近傍のウエハＷのエッジ部の外側の領域の上方の本体部６９の底面に、図５（Ｄ）の参照マーク４８と同様に、Ｙ方向に長いラインパターンとＸ方向に長いラインパターンとを交差させた形状の参照マーク４８Ａが形成されている。参照マーク４８Ａは、凹凸マーク又は明暗マークのいずれでもよい。参照マーク４８Ａのステージ座標系上での位置及び角度は予め求められており、図８（Ｂ）の演算部５５Ａに接続された記憶部（不図示）に記憶されている。
【００７６】
さらに、搬送アーム６１Ａの中間アーム６２との連結部付近の凹部６１Ａｂに、図５（Ｂ）の撮像装置５２Ａ，５２Ｂと同様の撮像装置５２Ｃ，５２Ｄ（第１検出部）が設けられている。一方の撮像装置５２Ｄは、搬送アーム６１Ａ内の開口部６１Ａａ及びミラー５７Ａを介して、ウエハＷの裏面のマーク４６及びこのマーク４６に最も近いウエハＷのエッジ部の像を撮像する。撮像装置５２Ｄの視野５２Ｄｆは、ウエハＷのエッジ部を含む領域である（図８（Ｂ）参照）。他方の撮像装置５２Ｃは、開口部６１Ａａ及びミラー５７Ｂを介して、ローディング装置６８の本体部６９の底面の参照マーク４８Ａの像を撮像する。撮像装置５２Ｃ，５２Ｄの撮像信号は図８（Ｂ）の演算部５５Ａに供給される。
【００７７】
演算部５５Ａは、それらの撮像信号を処理して、マーク４６の中心の位置及び角度、並びにマーク４６に最も近いウエハＷのエッジ部の位置を求めるとともに、参照マーク４８Ａの中心の位置及び角度を求める。さらに、演算部５５Ａは、ローディング装置６８の参照マーク４８Ａを基準として、ウエハＷのマーク４６のθｚ方向の角度のずれ量、及びマーク４６に最も近いウエハＷのエッジ部のＸ方向、Ｙ方向の位置を算出する。
【００７８】
また、本体部６９の底面に、ウエハＷのエッジ部に沿って、撮像装置５２Ｄの視野５２Ｄｆとともにほぼ等角度間隔になるように、ウエハＷのエッジ部の像を落射照明で検出する２つの撮像装置５４Ｂ，５４Ｃが配置されている。撮像装置５４Ｂ，５４Ｃの撮像信号は演算部５５Ａに供給されている。ウエハ搬送ロボットＷＬＤＡ、撮像装置５２Ｃ，５２Ｄ、ローディング装置６８、撮像装置５４Ｂ，５４Ｃ、演算部５５Ａ、及び記憶部（不図示）を含んで、本実施形態のマーク検出装置８Ａが構成されている。
【００７９】
演算部５５Ａは、撮像装置５２Ｃ，５２Ｄの検出結果から得られるローディング装置６８の参照マーク４８Ａに対するウエハＷのマーク４６の角度のずれ量から、ステージ座標系のＹ軸に対するウエハＷのマーク４６の角度（ウエハＷの回転角）を算出する。さらに、演算部５５Ａは、撮像装置５２Ｄ及び撮像装置５４Ｂ，５４Ｃの検出結果から得られるウエハＷの３箇所のエッジ部の位置から、ステージ座標系上でのウエハＷの中心の位置を算出する。これらの算出結果は主制御装置（不図示）に供給される。この外の構成は第１の実施形態と同様である。なお、この実施形態において、図８（Ａ）中に２点鎖線で示すように、ローディング装置６８と併用して、ウエハＷがウエハホルダ４４に載置されるときにウエハＷの裏面を支持するために、ウエハホルダ４４中にＺ方向に昇降可能な複数のセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３を設けてもよい。センターピンＣＰ１〜ＣＰ３の本数は任意である。
【００８０】
次に、本実施形態の露光装置において、マーク検出装置８Ａを用いてウエハＷの裏面のマーク４６に基づいてウエハＷの位置情報を検出する検出方法、及びこの検出方法を用いる露光方法の一例の主要な工程につき図９のフローチャートを参照して説明する。
まず、図９のステップ１１２Ａにおいて、図８（Ａ）に示すように、フォトレジストが塗布されたウエハＷを保持したウエハ搬送ロボットＷＬＤＡの搬送アーム６１Ａがローディング装置６８の本体部６９の下方に移動し、ウエハＷが受け渡し用の位置Ｂ２に位置決めされる。この状態で、ローディング装置６８のサクションカップ７０によるウエハＷの非接触状態での弱い保持を開始し、搬送アーム６１Ａによる吸着を解除する（ステップ１３４）。この状態ではウエハＷは搬送アーム６１Ａに載置されている。
【００８１】
その後、撮像装置５２Ｄによって、ウエハＷの裏面のマーク４６の位置及び角度、並びにウエハＷのエッジ部の位置を検出し（ステップ１０６Ａ）、これとほぼ並行して、撮像装置５２Ｃによって、ローディング装置６８の参照マーク４８Ａの位置を検出する（ステップ１３４）。この後、ローディング装置６８の本体部６９をわずかに上昇させ、ウエハＷを搬送アーム６１Ａから離した状態で、搬送アーム６１Ａを−Ｙ方向に退避させる（ステップ１３８）。
【００８２】
また、演算部５５Ａがステップ１０６Ａ，１３４の検出結果に基づいて、マーク４６，４８Ａ間の角度のずれ量、及びウエハＷのエッジ部の位置を算出して記憶する（ステップ１４０）。その後、撮像装置５４Ｂ，５４ＣによってウエハＷの他の２箇所のエッジ部の位置を検出し（ステップ１１６Ａ）、演算部５５Ａが、ステップ１４０の算出結果及びステップ１１６Ａの検出結果に基づいて、ウエハＷの中心位置及び回転角（Ｙ軸に対するマーク４６の角度）を算出して記憶するとともに、その算出結果を主制御装置（不図示）に供給する（ステップ１１８Ａ）。その後、ローディング装置６８本体部６９を降下させて、ウエハＷをウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４に載置し、サクションカップ７０による保持を解除し、ウエハホルダ４４による吸着を開始する（ステップ１２０Ａ）。この際に、ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷの中心がウエハホルダ４４の中心に合致するように位置決めされている。その後、例えばウエハホルダ４４を含むＺステージを回転することで、ウエハＷの回転角が補正され、ウエハＷのプリアライメントが完了する。この後のウエハＷのアライメント及び露光は第１の実施形態と同様である。
【００８３】
上述のように本実施形態の露光装置は、裏面Ｗｂにマーク４６（第１マーク）が形成されたウエハＷ（基板）のマーク４６の位置情報（位置及び／又は角度の情報を含む）を検出するマーク検出装置８Ａを備えている。そして、マーク検出装置８Ａは、ステップ１３４でウエハＷを一時的に保持するローディング装置６８（基板保持部）と、ステップ１０６Ａ，１３４において、ローディング装置６８の本体部の底面に設けられた参照マーク４８Ａ（第２マーク）と、ローディング装置６８に保持されているウエハＷのマーク４６との位置関係（例えば角度のずれ量）を検出する撮像装置５２Ｃ，５２Ｄ（第１検出部）と、を備えている。
【００８４】
また、ローディング装置６８の本体部６９は、ウエハＷの表面側からウエハＷを保持した状態で、ウエハＷの表面の法線方向（Ｚ方向）に移動可能に支持され、マーク検出装置８Ａは、ウエハＷをローディング装置６８による保持位置（位置Ｂ２）まで搬送するウエハ搬送ロボットＷＬＤＡ（基板搬送部）を備え、撮像装置５２Ｃ，５２Ｄは、ウエハＷの裏面側からマーク４６，４８Ａの位置関係を検出している。さらに、撮像装置５２Ｃ，５２Ｄは、ウエハ搬送ロボットＷＬＤＡの搬送アーム６１Ａに設けられている。
【００８５】
本実施形態によれば、ウエハＷの裏面に形成されたマーク４６とローディング装置６８の本体部６９の底面に設けられた参照マーク４８Ａとの位置関係を検出しているため、その参照マーク４８Ａの位置及びその位置関係に基づいてウエハＷの位置（マーク４６が設けられている部分の位置）及び回転角（方位）を検出できる。従って、ウエハＷが４５０ｍｍウエハのように大型で、かつ裏面にマーク４６が形成されている場合であっても、ウエハＷの裏面のマーク４６に基づいてウエハＷの位置及び回転角を検出できる。従って、この検出結果に基づいてウエハＷのプリアライメントを行うことによって、その後のウエハＷのアライメントを効率的に行うことができる。
【００８６】
また、本実施形態では、実質的にローディング装置６８に保持されているウエハＷのマーク４６と本体部の参照マーク４８Ａとの位置関係を搬送アーム６１Ａに設けられた撮像装置５２Ｃ，５２Ｄを用いて検出しており、マーク４６，４８Ａの位置関係を効率的に検出できるとともに、その位置関係の検出部を小型化できる。
なお、上記の実施形態では次のような変形が可能である。
【００８７】
まず、ステップ１２０Ａにおいて、サクションカップ７０でウエハＷを非接触に保持した状態でローディング装置６８の本体部６９を降下させて、ウエハＷをウエハホルダ４４に載置する際に、ウエハＷの中心位置が次第にＸ方向、Ｙ方向にシフトする恐れがあるとともに、ウエハＷがわずかに回転する恐れもある。このような場合には、予め露光工程を開始する前に、ローディング装置６８でウエハＷを降下させるときのウエハＷの位置のＸ方向及びＹ方向のシフト量ΔＬＸ，ΔＬＹ、及び／又は回転角の変化量ΔＬθを計測しておき、この計測結果を記憶部に記憶させておいてもよい。
【００８８】
そして、図９のステップ１１８Ａにおいて、ウエハＷの中心位置及び回転角を算出する際に、ウエハＷの中心位置からそのシフト量ΔＬＸ，ΔＬＹを差し引き、ウエハＷの回転角からのその変化量ΔＬθを差し引いておいてもよい。そして、ウエハＷの中心位置にウエハホルダ４４の中心を合わせるときには、そのシフト量ΔＬＸ，ΔＬＹを差し引く前のウエハＷの中心位置に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動し、ウエハＷの回転角を補正するときには、その変化量ΔＬθを差し引く前の回転角に基づいてウエハホルダ４４を回転すればよい。これにより、ローディング装置６８でウエハＷを降下させるときに、ウエハＷの位置及び／又は回転角が変化しても、ウエハＷのプリアライメントを高精度に行うことができる。
【００８９】
また、上記の実施形態では、２つの撮像装置５２Ｃ，５２ＢＤを用いて、ウエハＷのマーク４６とローディング装置６８の参照マーク４８Ａとの位置関係を検出している。これに対して、図１０（Ａ）の第１変形例のマーク検出装置で示すように、一つの撮像装置５２Ｃでマーク４６，４８Ａの位置関係を検出してもよい。
図１０（Ａ）において、搬送アーム６１Ａの凹部６１Ａｃに撮像装置５２Ｃが設けられ、撮像装置５２Ｃが搬送アーム６１Ａ内の開口部及びミラー５７Ｃを介してウエハＷの裏面のマーク４６、ウエハＷのエッジ部、及びローディング装置６８の本体部６９の参照マーク４８Ａを検出している。なお、撮像装置５２Ｃの結像光学系の焦点深度は深く設定され、マーク４６及び参照マーク４８Ａはその焦点深度の範囲内にあり、撮像装置５２Ｃは、マーク４６及び参照マーク４８Ａの像を同じ撮像素子で撮像できるように構成されている。これによって、撮像装置５２Ｃ（第１検出部）の構成が簡素化できる。
【００９０】
また、上記の実施形態では、搬送アーム６１Ａに撮像装置５２Ｃ，５２Ｄ（又は５２Ｃのみ）が設けられている。これに対して、図１０（Ｂ）の第２変形例のマーク検出装置で示すように、撮像装置の撮像素子がある部分を、ウエハ搬送ロボットＷＬＤＢとは別のフレームＦＲ１に固定してもよい。
図１０（Ｂ）において、フレームＦＲ１は例えば図１の計測フレーム１６とは別体で床面に支持されている。フレームＦＲ１に、撮像素子及び結像光学系を含む撮像部５２Ｅと、検出用の照明光（検出光）を発生する照明部５９と、その検出光を−Ｚ方向に分岐するビームスプリッタ５７Ｅとが設置されている。
【００９１】
また、ウエハＷを受け渡し用の位置に支持している搬送アーム６１Ｂを支持する中間アーム６２上に、ビームスプリッタ５７Ｅで分岐された検出光を＋Ｙ方向に折り曲げるミラー５７Ｆと、第１レンズ系ＲＬ１とを保持する鏡筒部５８が固定されている。また、搬送アーム６１Ｂの開口６１Ｂａ内に、第１レンズ系ＲＬ１からの検出光を受光する第２レンズ系ＲＬ２と、第１レンズ系ＲＬ１からの検出光を２つに分岐するビームスプリッタ５７Ｄと、ビームスプリッタ５７Ｄで分岐された第１の検出光をウエハＷの裏面のマーク４６に向けるミラー５７Ａとが設けられている。ビームスプリッタ５７Ｄで分岐された第２の検出光はローディング装置６８の本体部６９の参照マーク４８Ａに照射される。第１レンズ系ＲＬ１及び第２レンズ系ＲＬ２から、参照マーク４８Ａ及びマーク４６の像を撮像部５２Ｅにリレーするリレー光学系が構成されている。
【００９２】
この変形例では、マーク４６及びこの近傍のウエハＷのエッジ部からの反射光及び参照マーク４８Ａからの反射光は、ビームスプリッタ５７Ｄ、第２レンズ系ＲＬ２、第１レンズ系ＲＬ１、ミラー５７Ｅ、及びビームスプリッタ５７Ｅを介して撮像部５２Ｅに入射し、撮像部５２Ｅではマーク４６及び参照マーク４８Ａの像を共通の撮像素子で受光できる。従って、ウエハ搬送ロボットＷＬＤＢに撮像素子等を配置する必要がない。
【００９３】
なお、上記の各実施形態では、ウエハＷのエッジ部を検出するために撮像方式のエッジ検出部５４Ｂ，５４Ｃ等が使用されている。別の構成として、例えばウエハＷのエッジ部を通るように平行な光ビームを照射し、そのエッジ部を通過した光を集光光学系を介してフォトマルチプライア又はフォトダイオード等の光電検出器で受光し、この受光量（検出信号）からそのエッジ部の位置を検出してもよい。
【００９４】
また、上記の各実施形態では、ウエハＷの裏面のマーク４６等の位置を検出するために、撮像方式の撮像装置５２Ａ，５２Ｂ等が使用されている。別の構成として、例えばマーク４６等に可干渉性を持つ光ビームを照射し、マーク４６等から発生する回折光を検出することによって、マーク４６の位置情報を検出する検出部を使用してもよい。
また、上記の実施形態ではウエハＷは４５０ｍｍウエハであるが、ウエハＷの直径が３００〜４５０ｍｍ程度であっても、その裏面にマークが形成されている場合には、上記の実施形態のマーク検出装置によってそのマークに基づいてウエハＷの位置情報を検出できる。
【００９５】
また、上記の各実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１１に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（露光方法）によりレチクルのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００９６】
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理（現像等）することと、を含んでいる。この際に、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法によれば、基板が大型で裏面にマークが形成されていても、その基板のマークを効率的に検出し、基板のアライメントを効率的に行うことができるため、極めて大きいスループット（生産性）で電子デバイスを高精度に製造できる。
【００９７】
なお、本発明は、上述の走査露光型の投影露光装置（スキャナ）の他に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ等）にも適用できる。さらに、本発明は、液浸型露光装置以外のドライ露光型の露光装置にも同様に適用することができる。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光装置にも適用することができる。
【００９８】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００９９】
ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＬＤ…ウエハ搬送ロボット、８，８Ａ…マーク検出装置、４４…ウエハホルダ、４６…ウエハ裏面の参照マーク４８，４８Ａ…参照マーク、５２Ａ，５２Ｂ…マーク用の撮像装置、５４Ａ…マーク及びエッジ部用の撮像装置、５４Ｂ，５４Ｃ…エッジ部用の撮像装置、５５…演算部、６１…搬送アーム、６８…ローディング装置、７０…サクションカップ
【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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