(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、そのマークを効率的に検出する。【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に露光光が照射される際にウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴにウエハＷが載置される前に、ウエハＷを一時的に保持するウエハ受け渡し装置６６と、ウエハ受け渡し装置６６にウエハＷが保持されている状態で、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部５２とを備える。【選択図】図５
2015018903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の裏面に形成された第１マークを検出するマーク検出装置であって、
前記基板に露光光が照射される際に当該基板を保持する基板ステージと、
前記基板ステージに前記基板が載置される前に、前記基板を一時的に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に前記基板が保持されている状態で、前記第１マークの位置情報を検出する検出部と、
を備えるマーク検出装置。
【請求項２】
前記基板保持部は、
前記基板の法線方向に移動可能に支持された本体部と、
前記基板の表面に対向可能な状態で前記本体部に支持されて、それぞれ前記基板の表面との間隔を制御可能な複数の間隔制御部と、
前記基板の裏面の一部を支持可能な先端部を有し、前記先端部が前記基板の裏面側に出し入れ可能に前記本体部に設けられた支持部と、を有し、
前記検出部は、
前記支持部の前記先端部に、前記基板の裏面に対向可能に設けられた反射面及び透過面を持つ半透過部材と、
前記半透過部材の前記反射面を介して前記基板の裏面側から前記基板のエッジ部を照明し、前記エッジ部の像を撮像する第１撮像部と、
前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像する第２撮像部と、を有する請求項１に記載のマーク検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、
前記支持部の前記先端部に、前記半透過部材と重なるように設けられて、前記半透過部材の前記透過面を通過する光の光路を折り曲げる光路折り曲げ部材を有し、
前記第２撮像部は、前記光路折り曲げ部材及び前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面及び前記光路折り曲げ部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像する請求項２に記載のマーク検出装置。
【請求項４】
前記光路折り曲げ部材の一面に反射面と、透過面とが形成され、
前記光路折り曲げ部材は前記半透過部材を兼用する請求項３に記載のマーク検出装置。
【請求項５】
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、
前記検出部は、
前記基板搬送部の前記半透過部材と重なるように位置決め可能な位置に設けられて、前記半透過部材の前記透過面を通過する光の光路を折り曲げる光路折り曲げ部材を有し、
前記第２撮像部は、前記光路折り曲げ部材及び前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面及び前記光路折り曲げ部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像する請求項２に記載のマーク検出装置。
【請求項６】
前記半透過部材は、前記透過面の近傍に設けられた反射部と、該反射部内に設けられた第２マークとを有し、
前記第２撮像部は、前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明するとともに前記半透過部材の前記反射部内の前記第２マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像するとともに、前記半透過部材の前記反射部を介して戻される反射光を受光して、前記第２マークの像を撮像する請求項２〜５のいずれか一項に記載のマーク検出装置。
【請求項７】
前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、前記基板のエッジ部の像及び前記基板の裏面の前記第１マークの像を同じ視野内で撮像可能な撮像素子を共有する請求項２〜６のいずれか一項に記載のマーク検出装置。
【請求項８】
前記基板保持部は、
前記基板の法線方向に移動可能に支持された本体部と、
前記基板の表面に対向可能な状態で前記本体部に支持されて、それぞれ前記基板の表面との間隔を制御可能な複数の間隔制御部と、
前記基板の裏面の一部を支持可能な先端部を有し、前記先端部が前記基板の裏面側に出し入れ可能に前記本体部に設けられた支持部と、を有し、
前記基板が前記基板保持部に保持されている状態で、前記基板の裏面に対向する位置に配置される先端部を有し、前記基板保持部の前記本体部とは独立に支持されたフレーム部材を備え、
前記検出部は、
前記フレーム部材の前記先端部に設けられた反射部材と、
前記反射部材を介して前記基板の裏面側から前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記反射部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像する撮像部と、を有する請求項１に記載のマーク検出装置。
【請求項９】
前記撮像部は、前記基板の前記裏面で反射され前記反射部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マーク及び前記基板の前記エッジ部の像を撮像する請求項８に記載のマーク検出装置。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか一項に記載のマーク検出装置。
【請求項１１】
前記基板は、直径が３００〜４５０ｍｍの円板状である請求項１〜１０のいずれか一項にマーク検出装置。
【請求項１２】
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１〜１１のいずれか一項に記載のマーク検出装置と、
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マークの位置情報に基づいて、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１３】
基板の裏面に形成された第１マークを検出するマーク検出方法であって、
露光光が照射される際に前記基板を保持する基板ステージに当該基板が載置される前に、前記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マークの位置情報を検出することと、
を含むマーク検出方法。
【請求項１４】
前記基板の裏面に対向するように、反射面及び透過面を持つ半透過部材を配置することを含み、
前記第１マークの位置情報を検出することは、
前記半透過部材の前記反射面を介して前記基板の裏面側から前記基板のエッジ部を照明し、前記エッジ部の像を撮像することと、
前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像することと、を含む請求項１３に記載のマーク検出方法。
【請求項１５】
前記基板の裏面に対向するように、かつ前記半透過部材と重なるように、前記半透過部材の前記透過面を通過する光の光路を折り曲げる光路折り曲げ部材を配置することを含み、
前記第１マークの像を撮像することは、前記光路折り曲げ部材及び前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面及び前記光路折り曲げ部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像することを含む請求項１４に記載のマーク検出方法。
【請求項１６】
前記光路折り曲げ部材の一面に反射面と、透過面とが形成され、
前記光路折り曲げ部材は前記半透過部材を兼用する請求項１５に記載のマーク検出方法。
【請求項１７】
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とともに、前記半透過部材と重なるように、前記半透過部材の前記透過面を通過する光の光路を折り曲げる光路折り曲げ部材を配置することを含み、
前記第１マークの像を撮像することは、前記光路折り曲げ部材及び前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面及び前記光路折り曲げ部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像する請求項１４に記載のマーク検出方法。
【請求項１８】
前記半透過部材は、前記透過面の近傍に設けられた反射部と、該反射部内に設けられた第２マークとを有し、
前記第１マークの像を撮像することは、
前記半透過部材の前記透過面を介して前記基板の裏面の前記第１マークを照明するとともに前記半透過部材の前記反射部内の前記第２マークを照明し、前記裏面で反射され前記透過面を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像するとともに、前記半透過部材の前記反射部を介して戻される反射光を受光して、前記第２マークの像を撮像することを含む請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
【請求項１９】
前記エッジ部の像を撮像することと、前記第１マークの像を撮像することは、
前記基板のエッジ部の像及び前記基板の裏面の前記第１マークの像を同一の撮像素子で撮像することを含む請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
【請求項２０】
前記基板保持部とは独立に支持されたフレーム部材の先端部に前記基板の裏面が対向するように、前記基板保持部で前記基板を保持することを含み、
前記第１マークの位置情報を検出することは、
前記フレーム部材の前記先端部に設けられた反射部材を介して前記基板の裏面側から前記基板の裏面の前記第１マークを照明し、前記裏面で反射され前記反射部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マークの像を撮像することを含む請求項１３に記載のマーク検出方法。
【請求項２１】
前記第１マークの位置情報を検出することと並行して、
前記基板の前記裏面で反射され前記反射部材を介して戻される反射光を受光して、前記第１マーク及び前記基板の前記エッジ部の像を撮像することを含む請求項２０に記載のマーク検出方法。
【請求項２２】
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１３〜２１のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
【請求項２３】
前記基板は、直径が３００〜４５０ｍｍの円板状である請求項１３〜２２のいずれか一項にマーク検出方法。
【請求項２４】
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１３〜２３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マークの位置情報を検出することと、
前記基板を基板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情報に基づいて、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２５】
請求項１２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２６】
請求項２４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。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、そのウエハの直径のＳＥＭＩ(Semiconductor Equipment and Materials International)規格(SEMI standards)は、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】
また、従来のウエハのエッジ部には、外形基準で回転角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の位置を検出しておき、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
【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。この直径４５０ｍｍのウエハに限らず、従来よりウエハの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ことが判明している。そこで、この直径４５０ｍｍのウエハでは、回転角を検出するために、裏面に例えば凹部よりなる小さいマークを設けることが検討されている。
【０００６】
これに関して、ウエハは、従来、裏面が支持された状態で露光装置に搬送されており、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。さらに、スループットを高めるためには、そのようなマークはできるだけ効率的に検出する必要がある。
【０００７】
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、そのマークを効率的に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】
【０００８】
第１の態様によれば、基板の裏面に形成された第１マークを検出するマーク検出装置であって、その基板に露光光が照射される際に当該基板を保持する基板ステージと、その基板ステージにその基板が載置される前に、その基板を一時的に保持する基板保持部と、その基板保持部にその基板が保持されている状態で、その第１マークの位置情報を検出する検出部と、を備えるマーク検出装置が提供される。
【０００９】
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、第１の態様のマーク検出装置と、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マークの位置情報に基づいて、その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、を備える露光装置が提供される。
【００１０】
第３の態様によれば、基板の裏面に形成された第１マークを検出するマーク検出方法であって、露光光が照射される前にその基板を保持する基板ステージに当該基板が載置される前に、その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マークの位置情報を検出することと、を含むマーク検出方法が提供される。
【００１１】
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、第３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マークの位置情報を検出することと、その基板を基板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情報に基づいて、その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、を含む露光方法が提供される。
【００１２】
第５の様態によれば、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】
【００１３】
本発明の態様によれば、基板保持部に基板が保持されている状態で、その基板の裏面のマーク（第１マーク）の位置情報を検出しているため、そのマークを効率的に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。
【図６】図５（Ｂ）中のマーク検出部を示す図である。
【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）は搬送アームからウエハ受け渡し装置にウエハを渡した状態を示す平面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。
【図９】（Ａ）はマーク検出部の別の配置例を示す平面図、（Ｂ）はマーク検出部のさらに別の配置例を示す平面図、（Ｃ）はマーク検出部の駆動機構の他の構成例を示す図である。
【図１０】（Ａ）は第１変形例のマーク検出部を示す図、（Ｂ）は図１０（Ａ）中のウエハのエッジ部の近傍を示す部分拡大図、（Ｃ）は図１０（Ｂ）中の部分反射ミラーを示す底面図である。
【図１１】（Ａ）は第２変形例のマーク検出部を示す図、（Ｂ）は図１１（Ａ）中の撮像素子及び光路長補正用ガラス板を示す部分拡大図である。
【図１２】（Ａ）は第３変形例のマーク検出部を示す図、（Ｂ）は図１２（Ａ）中のウエハのエッジ部の近傍を示す部分拡大図、（Ｃ）は図１２（Ｂ）中のプリズムの表面を示す平面図である。
【図１３】（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）は図１３（Ａ）の状態からウエハステージを移動した状態を示す図である。
【図１４】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１５】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】
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１〜図８（Ｂ）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、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。
【００１６】
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プリアライメント系としてのマーク検出装置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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
ウエハＷが４５０ｍｍウエハである場合、図４（Ａ）に示すように、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。
【００２２】
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、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。一例として、凹部４６ａは、直径が１００μｍ程度の円形であり、その深さは２０〜７０μｍ程度である。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、マーク４６の方向（複数の凹部４６ａの中心を通る直線に沿った方向）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。
【００２３】
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。
【００２４】
なお、本実施形態ではウエハＷの裏面Ｗｂの一箇所にマーク４６を形成しているが、マーク４６の個数は特に限定はなく、例えば３つなど複数のマーク４６形成してもよい。また、複数のマーク４６が裏面Ｗｂに形成される場合には、それぞれのマークを見分けるため形状を異ならせることが好ましい。例えば図４（Ｄ）に示すマーク４６が裏面Ｗｂに複数させる場合には、各マーク４６のうちマーク部４６Ａ３の高さ（ウエハＷのエッジからの距離）を異ならせることなどが考えられる。これによりウエハＷの裏面Ｗｂに複数形成された各マーク４６を個別に判別することが可能となる。また、例えば図４（Ｂ）のマーク４６に、図４（Ｄ）で示したマーク部４６Ａ３を追加した形状のマークを裏面Ｗｂに複数形成する場合には、上記と同様に各マーク４６のうちマーク部４６Ａ３の高さ（ウエハＷのエッジからの距離）を異ならせることが望ましい。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。ローディング位置ＬＰの上方（＋Ｚ方向）に、図１に示すように、ウエハ受け渡し装置６６が配置されている。
【００２８】
ウエハ受け渡し装置６６の本体部６７は、一例として計測フレーム１６とは独立に支持されたフレーム部材ＦＲ１に、Ｚ方向に移動可能に支持されている。また、ローディング位置ＬＰの近くに、コータ・デベロッパ（不図示）側から露光装置ＥＸにウエハＷを搬入するウエハ搬送ロボットＷＬＤが設置されている。ウエハ搬送ロボットＷＬＤは、一例として、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搬送アーム６１（図８（Ａ）参照）とを有する。ウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１は、−Ｙ方向側に設置された回転テーブル（不図示）に載置されたウエハＷをウエハ受け渡し装置６６の下方まで搬送する。ウエハ受け渡し装置６６及びウエハ搬送ロボットＷＬＤ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、ウエハ受け渡し装置６６の本体部６７の周囲に、ウエハＷの裏面に形成されたマーク４６（図４（Ｂ）参照）及びこの近傍のエッジ部の位置情報（角度情報を含む、以下同様）を検出するマーク検出部５２、並びにウエハＷの互いに異なる２箇所のエッジ部の位置情報を検出する２つのエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂが配置されている。一例として、マーク検出部５２は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すウエハＷの裏面の被検領域でマーク４６の像を撮像すると同時に、マーク４６の近傍のウエハＷのエッジ部の像を撮像する。図４（Ａ）のマーク検出部５２による被検領域ＦＶＢは、実質的にウエハＷの裏面のマーク４６を含む第１の被検領域（第１の視野）、及びそのマーク４６の近傍のエッジ部を含む第２の被検領域（第２の視野）を合わせた領域である。エッジ検出部５３Ａ，５３Ｂは、被検領域ＦＶＢとともにウエハＷのエッジ部をほぼ等角度間隔で分割した位置にある２つの被検領域（視野）ＦＶＡ２，ＦＶＡ１でウエハＷのエッジ部の像を撮像する。マーク検出部５２及びエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂの検出信号は演算部５５（図３参照）に供給される。演算部５５は、それらの検出信号を処理してウエハＷの中心のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びウエハＷの回転角（例えばウエハＷのマーク４６に平行な方向と、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＹ軸に平行な軸とがなす角度）を算出し、算出結果を主制御装置２０に供給する。演算部５５には磁気記憶装置等の記憶部５６が接続されている。
【００３０】
ウエハステージＷＳＴ、ウエハ受け渡し装置６６、搬送制御系５０、マーク検出部５２、エッジ検出部５３Ａ，５３Ｂ、演算部５５、及び記憶部５６を含んで、マーク検出装置８が構成されている。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。マーク検出装置８の詳細な構成及び動作については後述する。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。
【００３１】
さらに、図２のアンローディング位置ＵＰの上方には、ウエハＷの搬出時に使用される別のウエハ受け渡し装置（不図示）が配置され、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。なお、ウエハ受け渡し装置６６によってその搬出用のウエハ受け渡し装置を兼用することも可能である。
【００３２】
また、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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、ウエハホルダ４４の上面にはリング状の側壁部で囲まれた領域に多数の突部が形成され、一例として、その領域内の中心を囲むように設定される円周に沿ってほぼ等角度間隔で３箇所（又は６箇所等でもよい）に、ウエハＷの受け渡しを行うためにＺ方向に昇降可能な棒状部材（以下、センターピンという）ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３（図５（Ｂ）参照）が設けられている。ウエハＷがウエハホルダ４４の載置面（多数の突部の表面）に載置された状態では、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３の先端部はウエハＷの裏面側に退避している。
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。
【００３５】
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い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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、ウエハＷの裏面のマーク４６の位置情報を含むウエハＷの位置情報を検出するための本実施形態のマーク検出装置８の構成及び動作につき詳細に説明する。
図５（Ａ）は図１中のマーク検出装置８の機構部を示す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。なお、図５（Ａ）は、図５（Ｂ）のＡＡ線に沿う断面図でもある。マーク検出装置８の機構部は、ウエハステージＷＳＴ、ウエハ受け渡し装置６６、マーク検出部５２、及びエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂを備えている。図５（Ｂ）において、ウエハ受け渡し装置６６は、円板状の本体部６７と、本体部６７の上面に固定されるとともに、フレーム部材ＦＲ１に形成された開口内にＺ方向に移動可能に配置された円柱状のスライド部材６９と、スライド部材６９の上端に固定されたフランジ部６９Ｆと、フレーム部材ＦＲ１に対してフランジ部６９ＦのＺ方向の位置を制御する複数のアクチュエータ７０と、を有する。アクチュエータ７０としては、例えば直動型のねじ機構、又はエアーシリンダ等が使用可能であり、フランジ部６９ＦのＺ位置を計測するセンサ（不図示）も装着されている。図３の搬送制御系５０がそのセンサの計測値に基づいてアクチュエータ７０を駆動することで、フランジ部６９Ｆにスライド部材６９を介して連結された本体部６７のＺ位置を制御できる。なお、本体部６７のＺ位置を制御する機構としては、アクチュエータ７０を用いる機構以外の任意の機構を使用できる。
【００４２】
また、本体部６７はウエハＷよりもわずかに大きい円形である。そして、ウエハ受け渡し装置６６は、本体部６７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。）６８と、本体部６７の側面にほぼ等角度間隔（ここでは１２０度間隔）で固定された連結部材７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ（図５（Ａ）参照）と、連結部材７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃに対して回転用のモータ７１Ａｍ，７１Ｂｍ等によって回転可能に取り付けられたＬ字形の吸着部７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃとを備えている。サクションカップ６８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。吸着部７２Ａ〜７２Ｃの先端部は、代表的に点線の位置Ｂ５で示すように、それぞれ対応するモータ７１Ａｍ等によって本体部６７の側面方向に退避可能である。さらに、吸着部７２Ａ〜７２Ｃの先端部は、それぞれ対応するモータ７１Ａｍ等によって本体部６７の底面と平行になるまで回転可能であり、この状態で吸着部７２Ａ〜７２Ｃの先端部にウエハＷを支持可能である。吸着部７２Ａ〜７２Ｃの先端部には真空吸着用の穴（不図示）が設けられ、この穴から可撓性を持つ配管（不図示）を介して真空ポンプ（不図示）で気体を吸引することで、ウエハＷを吸着保持できる。
【００４３】
図５（Ｂ）は、本体部６７の底面の複数のサクションカップ６８に所定間隔を隔てて対向するように、吸着部７２Ａ〜７２Ｃの先端部でウエハＷを保持している状態を示す。図５（Ａ）に示すように、複数のサクションカップ６８は、一例としてウエハＷの表面の中心及び複数の同心円状に配置された位置に対向するように配置されている。なお、図５（Ａ）において、本体部６７は２点鎖線で表されている。
【００４４】
サクションカップ６８は、矢印Ｂ１で示すように、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６８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６８から離す力が作用する。この結果、サクションカップ６８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５０が、複数のサクションカップ６８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６８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、吸着部７２Ａ〜７２Ｃの先端部を本体部６７の側面方向に退避させて、アクチュエータ７０を駆動して本体部６７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。
【００４５】
また、マーク検出部５２は、連結部材７１Ａ（吸着部７２Ａ）の近傍で本体部６７に固定された第１光学系５４Ａと、第１光学系５４Ａの−Ｙ方向の端部に沿ってＺ方向に移動可能に装着された第２光学系５４Ｂと、吸着部７２Ａに装着された第３光学系５４Ｃと、を有する。第２光学系５４Ｂは、不図示のモータによって、図５（Ｂ）の実線で示す位置と点線で示す退避位置Ｂ２との間でＺ方向に移動可能である。また、エッジ検出部５３Ａ及び５３Ｂは、それぞれ連結部材７１Ｂ及び７１Ｃの近傍で本体部６７に固定されている。なお、マーク検出部５２の第１光学系５４Ａ及びエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂは、フレーム部材ＦＲ１に固定してもよい。
【００４６】
図６は、図５（Ｂ）中のマーク検出部５２を示す。図６において、吸着部７２Ａの先端部７２Ａｂに吸着用の穴（不図示）が形成され、先端部７２ＡｂにウエハＷが載置されている。本実施形態では、吸着部７２Ａの先端部７２ＡｂとウエハＷのエッジ部との間のウエハＷの裏面にマーク４６が形成されている。なお、図６において、吸着部７２Ａの形状は簡略化して表されている。また、マーク検出部５２の第１光学系５４Ａは、ウエハＷのフォトレジストに対する感光性の低い波長域である例えば可視域の検出用の光（以下、検出光という）ＤＬをほぼ−Ｚ方向に射出する光源７３を有する。一例として、光源７３は発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、光源７３として、ランプとライトガイドとの組み合わせ等も使用できる。
【００４７】
第１光学系５４Ａは、光源７３から射出された検出光ＤＬをそれぞれ集光及びコリメートする照明用の第１レンズ系７４Ａ及び第２レンズ系７４Ｂと、そのコリメートされた検出光ＤＬをほぼ−Ｙ方向に反射するミラーＭ１と、ミラーＭ１で反射された検出光ＤＬをほぼ−Ｚ方向に向かう第１検出光ＤＬ１とほぼ−Ｙ方向に向かう第２検出光ＤＬ２とに分割するハーフプリズム７６とを有する。さらに、第１光学系５４Ａは、吸着部７２Ａで支持されているウエハＷのエッジ部を含む領域に第１検出光ＤＬ１を集光する第１対物レンズ系７７Ａと、第１対物レンズ系７７Ａとともに結像光学系を形成する第２対物レンズ７７Ｂと、ＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型等の２次元の撮像素子７９とを有する。
【００４８】
また、第１光学系５４Ａは、ミラーＭ１とハーフプリズム７６との間に配置された照明用の開口絞り（以下、照明σ絞りという）７５Ａと、ハーフプリズム７６と第２対物レンズ系７７Ｂとの間に配置された結像用の開口絞り７５Ｂと、第２検出光ＤＬ２を集光する第３対物レンズ系７７Ｃと、その集光された検出光ＤＬ２をほぼ−Ｚ方向に反射するミラーＭ２とを有する。第１光学系５４Ａは鏡筒部材（不図示）に支持されている。そして、マーク検出部５２の第２光学系５４Ｂは、そのミラーＭ２で反射された第２検出光ＤＬ２をほぼ＋Ｙ方向に反射するミラーＭ３と、このミラーＭ３を支持する支持部材（不図示）とを有する。
【００４９】
また、マーク検出部５２の第３光学系５４Ｃは、吸着部７２Ａの先端部７２Ａｂに隣接して形成された凹部７２Ａｃに設けられた直角プリズム型の反射部材７８より構成されている。吸着部７２Ａには、ミラーＭ３と反射部材７８との間を通過する光を通すための開口７２Ａａが形成されている。反射部材７８は、ミラーＭ３で反射されて開口７２Ａａを通過した第２検出光ＤＬ２をほぼ＋Ｚ方向に、ウエハＷの裏面のマーク４６を含む領域に向けて反射する反射面（全反射面）７８ａ、及びＸＹ面にほぼ平行な部分反射面７８ｂを有する。部分反射面７８ｂは、第１対物レンズ系７７Ａから入射する第１検出光ＤＬ１を反射する反射面７８ｃ、及び反射面７８ａで反射されてマーク４６を含む領域に向かう第２検出光ＤＬ２を透過する透過面７８ｄを有する。本実施形態では、図５（Ａ）の吸着部７２Ａ〜７２ＣによりウエハＷを保持した状態で、図６のマーク検出部５２において、対物レンズ系７７Ａ，７７Ｂよりなる第１結像光学系に関して、ウエハＷの表面Ｗａと撮像素子７９の受光面とは光学的に共役である。また、対物レンズ系７７Ｃ，７７Ｂよりなる第２結像光学系に関して、ウエハＷの裏面Ｗｂ（マーク４６が形成されている面）と撮像素子７９の受光面とは光学的に共役である。
【００５０】
マーク検出部５２において、ハーフプリズム７６で分岐された第１検出光ＤＬ１は、第１対物レンズ系７７Ａを介してウエハＷのエッジ部の外側を通過し、反射部材７８の部分反射面７８ｂの反射面７８ｃで反射される。反射面７８ｃで反射された第１検出光ＤＬ１は、ウエハＷのエッジ部の外側を通過し、第１対物レンズ系７７Ａ、ハーフプリズム７６、及び第２対物レンズ系７７Ｂを介して、撮像素子７９の受光面にウエハＷの被検領域ＦＶＢ内のエッジ部の像を形成する。
【００５１】
一方、ハーフプリズム７６で分岐された第２検出光ＤＬ２は、ミラーＭ２，Ｍ３、吸着部７２Ａの開口７２Ａａ、及び反射部材７８の反射面７８ａで反射され、部分反射面７８ｂの透過面７８ｄを通過して、ウエハＷの裏面Ｗｂのマーク４６を含む被検領域（被検領域ＦＶＢ内の一部の領域）に入射する。そのマーク４６を含む被検領域で反射された第２検出光ＤＬ２は、透過面７８ｄ、反射面７８ａ、開口７２Ａａ、ミラーＭ３、及びミラーＭ２を介してハーフプリズム７６に戻る。そして、ハーフプリズム７６に戻された第２検出光ＤＬ２は、第２対物レンズ系７７Ｂを介して、撮像素子７９の受光面に、ウエハＷのエッジ部の像に隣接するように、ウエハＷのマーク４６の像を形成する。撮像素子７９はそのエッジ部の像及びマーク４６の像を一つの画像として撮像する。撮像素子７９の検出信号（ここでは撮像信号）は図３の演算部５５に供給される。
【００５２】
なお、第２検出光ＤＬ２として、波長帯域の広い検出光を採用してもよい。具体的には、ウエハＷのマーク４６を検出する第２検出光ＤＬ２を照射するための光源とミラー等の光学系と、ウエハＷのエッジを検出する第１検出光ＤＬ１を照射するための光源とミラー等の光学系とをそれぞれ設け、少なくとも第２検出光ＤＬ２を上記波長帯域の広い検出光とする構成としてもよい。これにより、例えばウエハＷのマーク４６に異物等が付着して汚染された場合にも、マーク４６の検出を行うことができる。また、ウエハＷのマーク４６が異物等で汚染された場合などには、例えばマーク４６の洗浄処理を行なってもよい。洗浄処理としては、例えば紫外光などによる光洗浄、所定の薬液による薬液洗浄、砥石を用いた物理的な研磨などが挙げられる。
【００５３】
また、図５（Ａ）のエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂは、それぞれ図６のマーク検出部５２の第１光学系５４Ａから第３対物レンズ系７７Ｃ及びミラーＭ２を除いた光学系と同様の構成である。エッジ検出部５３Ａ及び５３Ｂは、それぞれ対応する被検領域ＦＶＡ２，ＦＶＡ１内のウエハＷのエッジ部の像を撮像し、検出信号を演算部５５に供給する。
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の位置情報等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。その後、不図示のコータ・デベロッパからウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１に、フォトレジストが塗布されたウエハＷが受け渡され、ウエハＷを保持した搬送アーム６１の先端部が、図８（Ａ）に示すように、ウエハ受け渡し装置６６の複数のサクションカップ６８の下方に移動する（ステップ１０４）。なお、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図であり、図８（Ａ）は図８（Ｂ）のＡＡ線に沿う断面図に相当する。
【００５４】
この際に、マーク検出部５２の第２光学系５４Ｂは、搬送アーム６１と接触しないように位置Ｂ２に退避しており、本体部６７に装着された３つの吸着部７２Ａ〜７２Ｃは、代表的に図８（Ｂ）の点線の位置Ｂ４，Ｂ５で示すように、Ｙ方向に移動するウエハＷと衝突しない位置に退避している。搬送アーム６１の２本のアーム部６１ａ，６１ｂの間には、吸着部７２Ａが通過できるだけの隙間が確保されている。その後、図８（Ｂ）に実線で示すように、吸着部７２Ａ〜７２Ｃを回転させて、吸着部７２Ａ〜７２Ｃの先端部でウエハＷを保持して、ウエハ受け渡し装置６６の本体部６７をわずかに＋Ｚ方向に上昇させることによって、搬送アーム６１からウエハ受け渡し装置６６にウエハＷが受け渡される（ステップ１０６）。この動作とほぼ並行して、ウエハステージＷＳＴは、ウエハ受け渡し装置６６の下方のウエハのローディング位置ＬＰに移動する。そして、搬送アーム６１は、矢印Ｂ８で示すように−Ｙ方向に移動する。
【００５５】
その後、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、マーク検出部５２の第２光学系５４Ｂを吸着部７２Ａ内の第３光学系５４Ｃ（反射部材７８）の−Ｙ方向側に位置に移動し、マーク検出部５２の第２検出光ＤＬ２をミラーＭ２，Ｍ３及び第３光学系５４Ｃを介してウエハＷの裏面のマーク４６を含む被検領域に照射し、マーク４６からの反射光によって撮像素子７９（図６参照）の受光面にマーク４６の像を形成する。これと同時に、第１光学系５４Ａからの第１検出光ＤＬ１をマーク４６の近傍のウエハＷのエッジ部を含む被検領域に照射し、撮像素子７９の受光面のマーク４６の像の近傍にそのエッジ部の像を形成し、撮像素子７９でマーク４６の像及びエッジ部の像を撮像して得られる検出信号を演算部５５に供給する。演算部５５ではその検出信号を処理して、一例として、撮像素子７９内の所定の画素（又は指標マーク）を基準として、ウエハＷのエッジ部の像のＸ方向、Ｙ方向の位置、マーク４６の像の中心のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びマーク４６の像の回転角を求める（ステップ１０８）。マーク４６の像の回転角として、例えばステージ座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＹ軸に対する傾斜角が求められる。その後、マーク検出部５２の第２光学系５４Ｂは位置Ｂ２に退避する。
【００５６】
また、ステップ１０８と実質的に並行して、エッジ検出部５３Ａ，５３ＢからウエハＷのエッジ部を含む被検領域ＦＶＡ２，ＦＶＡ１内に検出光を照射し、２箇所のエッジ部の像を撮像して得られる検出信号を演算部５５に供給する。演算部５５は、その検出信号から対応する２つのエッジ部の像のＸ方向、Ｙ方向の位置を求める（ステップ１１０）。さらに、演算部５５は、そのウエハＷの３つのエッジ部の像の位置、及びウエハＷの裏面のマーク４６の像の回転角より、ウエハＷの中心のステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向の位置、及びマーク４６（ひいてはウエハＷ自体）のステージ座標系のＹ軸に平行な軸に対する回転角を算出し、算出結果を記憶部５６に記憶するとともに、主制御装置２０に供給する（ステップ１１２）。
【００５７】
そして、図５（Ｂ）の状態から、一例として、ウエハホルダ４４側からセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３を上昇させて、吸着部７２Ａ〜７２ＣによるウエハＷの吸着を解除して、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３の先端部にウエハＷを受け渡し、吸着部７２Ａ〜７２Ｃを外側に退避させる。さらに、ウエハ受け渡し装置６６の複数のサクションカップ６８でウエハＷを下凸形状となるように非接触で保持した状態で、ウエハ受け渡し装置６６の本体部６７及びセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３を−Ｚ方向に降下させる。そして、さらにウエハＷを降下させて、ウエハＷの中央部がウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４の表面に接触したときに、ウエハホルダ４４側の真空吸着を開始し、複数のサクションカップ６８の保持を解除することで、ウエハＷの裏面の全面がウエハホルダ４４に載置され、吸着される（ステップ１１４）。その後、ウエハ受け渡し装置６６の本体部６７は上昇する。
【００５８】
そして、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１１２で求められたマーク４６（ウエハＷ）の回転角が既知の目標値になるようにウエハステージＷＳＴ（又はウエハホルダ４４が固定された部分）の回転角を補正し、ステップ１１２で求められたウエハＷの中心位置が目標位置に来るようにウエハステージＷＳＴをＸ方向、Ｙ方向に移動する（ステップ１１６）。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。
【００５９】
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１１８）、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１２０）。その後、ウエハステージＷＳＴをアンローディング位置ＵＰに移動し、例えば別のウエハ受け渡し装置を降下させ、ウエハホルダ４４からそのウエハ受け渡し装置にウエハＷを受け渡すことで、ウエハＷがアンロードされる（ステップ１２２）。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１２４）、ステップ１０４〜１２２の動作が繰り返される。
【００６０】
この露光方法によれば、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、マーク検出装置８によってマーク４６及びウエハＷの３箇所のエッジ部の位置情報を検出し、この検出結果からウエハＷの中心位置及びマーク４６（ウエハＷ）の回転角を求めることで、ウエハＷのプリアライメントを行うことができる。従って、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
また、本実施形態の露光装置によれば、ウエハ受け渡し装置６６を用いてウエハＷを実質的に非接触状態で下凸形状にして、ウエハＷをウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４に載置している。このため、ウエハＷが４５０ｍｍウエハのように大型であっても、ウエハＷの平面度を高く維持した状態でウエハＷをウエハホルダ４４に保持できる。従って、大型のウエハＷを用いて高いスループットを得るとともに、ウエハＷの全面で露光精度（解像度等）を高く維持して、レチクルＲのパターンの像を高精度に露光できる。
【００６３】
上述のように本実施形態の露光装置ＥＸは、ウエハＷ（基板）の裏面に形成されたマーク４６（第１マーク）の位置情報（角度情報を含む）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に露光用の照明光ＩＬ（露光光）が照射される際にウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）と、ウエハステージＷＳＴにウエハＷが載置される前に、ウエハＷを一時的に保持するウエハ受け渡し装置６６（基板保持部）と、ウエハ受け渡し装置６６にウエハＷが保持されている状態で、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部５２とを備えている。
【００６４】
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、ウエハステージＷＳＴにウエハＷが載置される前に、ウエハＷをウエハ受け渡し装置６６で一時的に保持するステップ１０６と、ウエハ受け渡し装置６６にウエハＷが保持されている状態で、マーク４６の位置情報を検出するステップ１０８とを有する。
本実施形態によれば、ウエハ受け渡し装置６６にウエハＷが保持されている状態で、ウエハＷの裏面のマーク４６の位置情報を検出している。すなわち、ウエハＷをウエハステージＷＳＴに載置するまでの搬送中にマーク４６を検出しているため、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、マーク４６の位置情報を効率的に検出できる。
【００６５】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光用の照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターンを介してウエハＷを露光する露光装置であって、マーク検出装置８と、マーク検出装置８によって検出されるウエハＷの裏面のマーク４６の位置情報に基づいて、ウエハＷの中心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。そして、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の裏面に形成されたマーク４６の位置情報を検出するステップ１０８と、ウエハＷをウエハステージＷＳＴに載置するステップ１１４と、そのマーク検出方法によって検出された位置情報に基づいて、ウエハＷの中心の位置及び回転角を補正するステップ１１６と、を有する。
【００６６】
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の位置情報を効率的に検出でき、この検出結果を用いてウエハ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。
【００６７】
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１１６でウエハＷの中心の位置及び回転角を補正しているが、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、図８において、搬送アーム６１の移動に対してマーク検出部５２の第２光学系５４Ｂが干渉しないように、例えばマーク検出部５２とエッジ検出部５３Ａの間を搬送アーム６１が通る構成としてもよい。これによれば、搬送アーム６１の位置に依らずマーク検出部５２の第２光学系５４Ｂの位置を位置Ｂに退避させることなく固定することができる。
【００６８】
また、上記の実施形態では、ウエハ受け渡し装置６６の本体部６７の中心に対する一つの吸着部７２Ａの方向と、マーク検出部５２の方向とが同じであり、吸着部７２Ａにマーク検出部５２の第３光学系５４Ｃ（反射部材７８）を配置しているため、ウエハ受け渡し装置６６及びマーク検出部５２の構成を全体として簡略化できる。
これに対して、図９（Ａ）の別の配置例で示すように、ウエハ受け渡し装置６６の吸着部７２Ａ〜７２Ｃの設置位置と、マーク検出部５２の設置位置とを変えてもよい。なお、図９（Ａ）及び後述の図９（Ｂ）、（Ｃ）において図５（Ａ）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。
【００６９】
図９（Ａ）に示すウエハ受け渡し装置６６の本体部６７の外周部において、連結部材７１Ｃに対してほぼ左回りに３０度ずれた方向（図９（Ａ）の−Ｘ方向）に連結部材７１Ｄが固定され、連結部材７１Ｄに対してモータ７１Ｄｍによって回転可能に、吸着部７２Ａとほぼ同じＬ字形の形状で、かつ吸着機構が設けられていない回転部材７２Ｄが支持されている。また、マーク検出部５２は、連結部材７１Ｄの近傍に設けられた第１光学系５４Ａと、この端部に移動可能に設けられた第２光学系５４Ｂと、回転部材７２Ｄに固定された反射部材７８（第３光学系５４Ｃ）とを有する。この場合、ウエハＷの裏面の反射部材７８に対向する被検領域ＦＶＢ内（ウエハＷの−Ｘ方向の端部の裏面）にマーク４６（図５（Ｂ）参照）が形成されており、そのマーク４６及びこの近傍のエッジ部の像がマーク検出部５２を用いて撮像される。
【００７０】
また、エッジ検出部５３Ａ，５３Ｂは、例えば本体部６７の側面にマーク検出部５２に対してほぼ±１２０度異なる方向に固定され、エッジ検出部５３Ａ，５３Ｂの設置位置も吸着部７２Ａ〜７２Ｃの設置位置とは異なっている。この配置例においても、エッジ検出部５３Ａ，５３ＢによってウエハＷの２箇所のエッジ部の像が撮像される。この後の処理は上記の実施形態と同様である。
【００７１】
また、図９（Ｂ）のさらに別の配置例で示すように、吸着部７２Ａに対してマーク検出部５２をほぼ隣接するように配置してもよい。図９（Ｂ）において、本体部６７の側面に連結部材７１Ｅを介して吸着部７２Ａ及び回転部材７２Ｄが隣接して回転可能に取り付けられている。そして、回転部材７２Ｄに、マーク検出部５２の第３光学系５４Ｃとしての反射部材７８が固定され、回転部材７２と同じ方向にマーク検出部５２の第１光学系５４Ａ及び第２光学系５４Ｂが設けられている。また、吸着部７２Ａ及び回転部材７２Ｄは、共通のモータ７１Ｅｍで同時に回転駆動される。この配置例においては、ウエハＷの裏面の反射部材７８に対向する被検領域ＦＶＢ内（ウエハＷの−Ｙ方向の端部からわずかに右回りに回転した方向）内にマーク４６（図５（Ｂ）参照）が形成されており、そのマーク４６及びこの近傍のエッジ部の像がマーク検出部５２を用いて撮像される。なお、他のエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂは、ウエハＷの中心を基準とした場合にそれぞれ吸着部７２Ｂ，７２Ｃと同じ方向に設けられている。なお、エッジ検出部５３Ａ，５３Ｂは、それぞれ吸着部７２Ｂ，７２Ｃと隣接するように配置されていてもよい。
【００７２】
また、この配置例において、図９（Ｃ）に示すように、吸着部７２Ａ及び回転部材７２Ｄを互いに別の連結部材７１Ａ及び７１Ｄを介して本体部６７に取り付け、吸着部７２Ａ及び回転部材７２Ｄを互いに別のモータ７１Ａｍ及び７１Ｄｍによって回転駆動してもよい。
次に、上記の実施形態では、光源７３からの検出光をウエハＷの裏面に導くために、検出光を迂回するための第２光学系５４Ｂを有するマーク検出部５２が使用されている。これに対して、図１０（Ａ）の第１変形例のマーク検出部５２Ａで示すように、第１対物レンズ系７７Ａを通過した検出光をウエハＷの裏面にも導くようにしてもよい。なお、図１０（Ａ）において図６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。
【００７３】
図１０（Ａ）において、光源７３から射出される検出光のうち、ウエハＷのエッジ部の検出に使用される第１検出光ＤＬ１を点線で表し、ウエハＷの裏面のマーク４６の検出に使用される第２検出光ＤＬ２を実線で表している。一例として、ウエハＷのエッジ部は被検領域（視野）の中心部にあり、マーク４６は被検領域の周辺部にあるため、照明σ絞り７５Ａ内で第１検出光ＤＬ１はほぼ光軸に平行であり、第２検出光ＤＬ２は光軸に対して比較的大きく傾斜している。また、裏面にマーク４６が形成されたウエハＷが、図５（Ｂ）に示すウエハ受け渡し装置６６の吸着部７２Ａ（図１０（Ａ）では図示省略）の先端部の上面に保持されている。
【００７４】
また、ウエハＷの裏面のマーク４６に近接するように部分反射ミラー８１が配置され、部分反射ミラー８１の底面側に直角プリズム形の反射部材８２が配置されている。この変形例では、一例として、部分反射ミラー８１は吸着部７２Ａに固定され、反射部材８２は、ウエハ受け渡し装置６６の底面にウエハＷを搬送するための図１に示すウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１に固定されている。
【００７５】
図１０（Ｂ）の部分拡大図で示すように、部分反射ミラー８１は、ウエハＷのエッジ部及びこの近傍の領域に対向する部分が反射面８１ｂとなり、反射面８１ｂにＹ方向に接する部分（マーク４６に対向する部分を含む）が透過面８１ａ，８１ｃとなっている。また、図１０（Ｃ）は図１０（Ｂ）内の部分反射ミラー８１の底面図である。図１０（Ｃ）に示すように、部分反射ミラー８１の透過面８１ｃにＸ方向に隣接する部分が反射面８１ｄ，８１ｅとなり、反射面８１ｄ，８１ｅ中にＹ方向に細長いライン状の指標マーク８３Ａ，８３Ｂ（第２マーク）が形成されている。一例として、指標マーク８３Ａ，８３Ｂは反射面８１ｄ，８１ｅの他の領域よりも反射率が低い領域（黒色部）であるが、指標マーク８３Ａ，８３Ｂを他の領域よりも反射率が高い領域としてもよい。
【００７６】
図１０（Ａ）において、光源７３から射出された検出光ＤＬ１，ＤＬ２は、照明用の第１レンズ系７４Ａ及び第２レンズ系７４Ｂ、並びにミラーＭ１を介して第１のハーフプリズム７６Ａに入射し、ハーフプリズム７６Ａで分岐された検出光ＤＬ１，ＤＬ２は第１対物レンズ系７７Ａに入射する。そして、第１対物レンズ系７７Ａから射出された第１検出光ＤＬ１は、ウエハＷのエッジ部の外側を通過し、部分反射ミラー８１の反射面８１ｂ（図１０（Ｂ）参照）で反射される。反射面８１ｂで反射された第１検出光ＤＬ１は、ウエハＷのエッジ部の外側を通過し、第１対物レンズ系７７Ａ、ハーフプリズム７６Ａ、第２対物レンズ系７７Ｂ、及び第２のハーフプリズム７６Ｂを介して、第１の撮像素子７９Ａの受光面にウエハＷのエッジ部の像を形成する。
【００７７】
一方、第１対物レンズ系７７Ａから射出された第２検出光ＤＬ２は、部分反射ミラー８１の透過面８１ａ（図１０（Ｃ）参照）、反射部材８２、及び部分反射ミラー８１の透過面８１ｃを介して、ウエハＷの裏面のマーク４６を含む被検領域に入射する。さらに、反射部材８２で反射された第２検出光ＤＬ２の一部は、図１０（Ｃ）の透過面８１ｃを挟むように設けられた２つの指標マーク８３Ａ，８３Ｂを照明する。マーク４６を含む被検領域で反射されて部分反射ミラー８１の透過面８１ｃを通過した光束、及び指標マーク８３Ａ，８３Ｂを含む領域で反射された光束を含む第２検出光ＤＬ２は、反射部材８２、及び部分反射ミラー８１の透過面８１ａを介して第１対物レンズ系７７Ａに戻される。第１対物レンズ系７７Ａに戻された第２検出光ＤＬ２は、ハーフプリズム７６Ａ、第２対物レンズ系７７Ｂ、第２のハーフプリズム７６Ｂ、及び光路長補正用のガラス板８０を介して、第２の撮像素子７９Ｂの受光面に、ウエハＷのマーク４６の像及び指標マーク８３Ａ，８３Ｂの像を形成する。
【００７８】
このようにマーク検出部５２Ａは、部分反射ミラー８１、反射部材８２、ウエハＷのエッジ部及びマーク４６の像を形成する対物レンズ系７７Ａ，７７Ｂ、そのエッジ部の像及びマーク４６の像をそれぞれ撮像する撮像素子７９Ａ及び７９Ｂ、並びにマーク４６の形成面と撮像素子７９Ｂの受光面とを共役にするための光路長補正用ガラス板８０を備えている。この変形例では、吸着部７２Ａ等によりウエハＷを保持した状態で、マーク検出部５２Ａにおいて、対物レンズ系７７Ａ，７７Ｂよりなる第１結像光学系に関して、ウエハＷの表面と第１の撮像素子７９Ａの受光面とは光学的に共役である。また、対物レンズ系７７Ａ，７７Ｂ及び光路長補正用ガラス板８０よりなる第２結像光学系に関して、ウエハＷの裏面（マーク４６が形成されている面）と第２の撮像素子７９Ｂの受光面とは光学的に共役である。なお、部分反射ミラー８１の指標マーク８３Ａ，８３Ｂが形成された面は、ウエハＷの裏面に対してほぼ焦点深度の幅内にある。
【００７９】
このため、第１の撮像素子７９Ａの受光面の中央部にウエハＷのエッジ部の像が高コントラストで形成され、第２の撮像素子７９Ｂの受光面の周辺部にマーク４６及び指標マーク８３Ａ，８３Ｂの像が高コントラストで形成される。なお、撮像素子７９Ａの受光面の周辺部にマーク４６の像等がデフォーカスした状態で形成され、撮像素子７９Ｂの受光面の中央部にウエハＷのエッジ部の像がデフォーカスした状態で形成されるが、これらのデフォーカスした像は使用されない。
【００８０】
第１の撮像素子７９ＡはウエハＷのエッジ部の像の検出信号を図３の演算部５５に供給し、第２の撮像素子７９Ｂはマーク４６及び指標マーク８３Ａ，８３Ｂの像の検出信号を演算部５５に供給する。演算部５５では、撮像素子７９Ａ，７９Ｂの検出信号（ここでは撮像信号）を処理して、ウエハＷのエッジ部及びウエハＷの裏面のマーク４６の像の位置情報を求める。マーク４６の像の位置情報には、指標マーク８３Ａ，８３Ｂの像の長手方向に対するマーク４６の像の配列方向の傾斜角が含まれる。また、指標マーク８３Ａ，８３Ｂの長手方向と、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＹ軸に平行な軸とがなす角度は既知である。このため、マーク検出部５２Ａを用いて得られるウエハＷのマーク４６及びエッジ部の位置情報を用いて、上記の実施形態と同様にウエハＷのプリアライメントを行うことができる。
【００８１】
この変形例のマーク検出部５２Ａは、部分反射ミラー８１及び反射部材８２を備えることによって、第１対物レンズ系７７Ａが検出光ＤＬ１，ＤＬ２に関して共通に使用可能とされているため、光学系の構成が簡素化できる。
なお、この変形例において、部分反射ミラー８１及び反射部材８２をともに吸着部７２Ａに固定してもよく、又は部分反射ミラー８１及び反射部材８２をともに搬送アーム６１に固定してもよい。
【００８２】
次に、第２変形例につき図１１（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。上記の第１変形例は、ウエハＷのエッジ部の像とマーク４６の像とを互いに異なる撮像素子７９Ａ，７９Ｂで撮像していたが、この第２変形例では、ウエハＷのエッジ部及びマーク４６の像を共通の撮像素子で撮像する。なお、図１１（Ａ）において図１０（Ａ）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。
【００８３】
図１１（Ａ）は第２変形例のマーク検出部５２Ｂを示す。図１１（Ａ）において、部分反射ミラー８１の反射面８１ｂで反射された第１検出光ＤＬ１は、ウエハＷのエッジ部の外側を通過し、第１対物レンズ系７７Ａ、ハーフプリズム７６Ａ、及び第２対物レンズ系７７Ｂを介して、撮像素子７９Ａの受光面の中央部にウエハＷのエッジ部の像を形成する。また、撮像素子７９Ａの受光面の周辺部の領域の前面に、ウエハＷのマーク４６の形成面と撮像素子７９Ａの受光面とを共役にするための光路長補正用ガラス板８０Ａが配置されている。図１１（Ｂ）に拡大して示すように、光路長補正用ガラス板８０Ａは、ウエハＷの裏面のマーク４６を検出するための第２検出光ＤＬ２の光路に配置されている。
【００８４】
図１１（Ａ）において、ウエハＷのマーク４６を含む被検領域で反射されて部分反射ミラー８１の透過面８１ｃ（図１０（Ｃ）参照）を通過した光束、及び部分反射ミラー８１に設けられた指標マーク８３Ａ，８３Ｂ（図１０（Ｃ）参照）を含む領域で反射された光束を含む第２検出光ＤＬ２は、反射部材８２、及び部分反射ミラー８１の透過面８１ａを介して第１対物レンズ系７７Ａに戻される。第１対物レンズ系７７Ａに戻された第２検出光ＤＬ２は、ハーフプリズム７６Ａ、第２対物レンズ系７７Ｂ、及び光路長補正用ガラス板８０Ａを介して、撮像素子７９Ａの受光面の周辺部に、ウエハＷのマーク４６の像及び指標マーク８３Ａ，８３Ｂの像を形成する。撮像素子７９Ａの検出信号を処理することで、ウエハＷのエッジ部及びウエハＷの裏面のマーク４６の像の位置情報を効率的に求めることができる。
【００８５】
この変形例のマーク検出部５２Ｂは、撮像素子７９Ａの受光面の前面に第２検出光ＤＬ２の光路長を補正するガラス板８０Ａを配置することによって、共通の撮像素子７９Ａによって同時にウエハＷのエッジ部の像及びウエハＷの裏面のマーク４６の像を撮像している。このため、マーク検出部５２Ｂの構成がより簡素化されている。
次に、第３変形例につき図１２（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。上記の変形例のマーク検出部５２Ａ，５２Ｂでは、ウエハＷの裏面側に部分反射ミラー８１及び反射部材８２が設けられている。この第３変形例では、ウエハＷの裏面側の光学部材を一つにしている。なお、図１２（Ａ）〜（Ｃ）において図１１（Ａ）及び図１０（Ｂ）、（Ｃ）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。
【００８６】
図１２（Ａ）は第３変形例のマーク検出部５２Ｃを示す。図１２（Ａ）において、図５（Ａ）のウエハ受け渡し装置６６の吸着部７２Ａ〜７２Ｃ（図１２（Ａ）では図示省略）で保持されているウエハＷの裏面のマーク４６に対向するように、直角プリズム形の光学部材８２Ａが配置されている。一例として、光学部材８２Ａは、吸着部７２Ａに固定されている。光学部材８２Ａは、ウエハＷの裏面に平行な入射面と、この入射面に４５度で交差するとともに互いに直交する２つの反射面とを有する。
【００８７】
図１２（Ｂ）の部分拡大図で示すように、光学部材８２Ａの入射面は、ウエハＷのエッジ部及びこの近傍の領域に対向する部分が反射面８２Ａｂとなり、反射面８２ＡｂにＹ方向に接する部分（マーク４６に対向する部分を含む）が透過面８２Ａａ，８２Ａｃ（図１２（Ｃ）参照）となっている。また、図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）内の光学部材８２Ａの平面図、及び光学部材８２Ａの代わりに使用可能な光学部材８２Ｂの平面図である。図１２（Ｃ）に示すように、光学部材８２Ａの入射面の透過面８２ＡｃにＸ方向に隣接する部分が反射面８２Ａｄ，８２Ａｅとなり、反射面８２Ａｄ，８２Ａｅ中にＹ方向に細長いライン状の指標マーク８３Ａ，８３Ｂが形成されている。一例として、指標マーク８３Ａ，８３Ｂは反射面８２Ａｄ，８２Ａｅの他の領域よりも反射率が低い領域（黒色部）であるが、指標マーク８３Ａ，８３Ｂを他の領域よりも反射率が高い領域としてもよい。
【００８８】
なお、光学部材８２Ｂで示すように、反射面８２Ａｄの幅と、透過面８２Ａｃ等が形成されている領域８２Ａｆとの幅を同じ程度にしてもよい。また、光学部材８２Ｂにおいて、反射面８２Ａｂの−Ｙ方向側の透過面が図示省略されている。この他の構成は図１１（Ａ）の第２変形例のマーク検出部５２Ｂと同様である。
図１２（Ａ）において、第１対物レンズ系７７Ａから射出された第１検出光ＤＬ１は光学部材８２Ａの反射面８２Ａｂ（図１２（Ｂ）参照）に入射する。その反射面８２Ａｂで反射された第１検出光ＤＬ１は、ウエハＷのエッジ部の外側を通過し、第１対物レンズ系７７Ａ、ハーフプリズム７６Ａ、及び第２対物レンズ系７７Ｂを介して、撮像素子７９Ａの受光面の中央部にウエハＷのエッジ部の像を形成する。
【００８９】
一方、第１対物レンズ系７７Ａから射出された第２検出光ＤＬ２は、光学部材８２Ａの透過面８２Ａａ（図１２（Ｃ）参照）、光学部材８２Ａの直交する２つの反射面、及び光学部材８２Ａの透過面８２Ａｃを介して、ウエハＷの裏面のマーク４６を含む被検領域に入射する。さらに、光学部材８２Ａの直交する２つの反射面で反射された第２検出光ＤＬ２の一部は、図１２（Ｃ）の透過面８２Ａｃを挟むように設けられた２つの指標マーク８３Ａ，８３Ｂを照明する。マーク４６を含む被検領域で反射されて光学部材８２Ａの透過面８２Ａｃを通過した光束、及び指標マーク８３Ａ，８３Ｂを含む領域で反射された光束を含む第２検出光ＤＬ２は、光学部材８２Ａの直交する２つの反射面、及び光学部材８２Ａの透過面８２Ａａを介して第１対物レンズ系７７Ａに戻される。第１対物レンズ系７７Ａに戻された第２検出光ＤＬ２は、ハーフプリズム７６Ａ、第２対物レンズ系７７Ｂ、及び光路長補正用のガラス板８０Ａを介して、撮像素子７９Ａの受光面の周辺部に、ウエハＷのマーク４６の像及び指標マーク８３Ａ，８３Ｂの像を形成する。撮像素子７９Ａの検出信号を処理することで、ウエハＷのエッジ部及びウエハＷの裏面のマーク４６の像の位置情報を効率的に求めることができる。
【００９０】
この変形例のマーク検出部５２Ｃは、共通の撮像素子７９Ａによって同時にウエハＷのエッジ部の像及びウエハＷの裏面のマーク４６の像を撮像するとともに、ウエハＷの裏面側には光学部材８２Ａを配置するだけでよいため、マーク検出部５２Ｃの構成がより簡素化されている。
また、上記の実施形態では、ウエハ受け渡し装置６６によるウエハＷの昇降時にセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３によるウエハＷの支持も併用している。しかしながら、ウエハ受け渡し装置６６によって安定にウエハＷの昇降を行うことができる場合には、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３を省略してもよい。
【００９１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態につき図１３（Ａ）、（Ｂ）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、及びウエハステージＷＳＴの位置計測機構の一部の構成が異なっている。なお、図１３（Ａ）、（Ｂ）において、図５（Ａ）、（Ｂ）及び図１１（Ａ）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。
【００９２】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本実施形態に係るマーク検出装置８Ａの機構部を示す。マーク検出装置８Ａは、ウエハステージＷＳＴと、ウエハＷを一時的に保持するウエハ受け渡し装置６６と、ウエハＷの裏面のマーク４６を検出するマーク検出部５２Ｄと、ウエハＷの２箇所でエッジ部を検出する２つのエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂ（５３Ｂは不図示）とを有する。図１３（Ａ）において、ウエハ受け渡し装置６６の吸着部７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ（７２Ｃは不図示）にウエハＷが保持されており、吸着部７２Ａに近接した位置のウエハＷの裏面にマーク４６が形成されている。また、図１３（Ａ）は、ベース盤ＷＢ上のウエハステージＷＳＴが、ウエハ受け渡し装置６６の本体部６７の下方のローディング位置ＬＰに向かって−Ｙ方向に移動している状態を示している。本実施形態の露光装置のウエハステージＷＳＴのステージ本体３０の底面部には、Ｙ方向に貫通するように開口部３０ａが形成され、開口部３０ａの上面に、図２の回折格子１２Ａ〜１２Ｄと同様の２次元の回折格子１２Ｅが固定されている。
【００９３】
また、ウエハ受け渡し装置６６を支持するフレーム部材ＦＲ１とは独立に、床面に対して防振装置（不図示）を介して安定に別のフレーム部材ＦＲ２が支持されている。フレーム部材ＦＲ２の底面にＬ字形の分岐フレームＦＲ３が固定されている。分岐フレームＦＲ３のＹ方向に平行な細長い平板状のロッド部ＦＲ３ａの＋Ｙ方向側の端部に、図２の検出ヘッド１４と同様に、回折格子１２Ｅに計測ビームを照射して回折格子１２Ｅ（ひいてはウエハステージＷＳＴ）との間のＸ方向、Ｙ方向の相対変位を計測する検出ヘッド１４Ａが固定されている。すなわち、ウエハステージＷＳＴを−Ｙ方向に移動すると、分岐フレームＦＲ３のロッド部ＦＲ３ａがステージ本体３０の開口部３０ａ内に差し込まれ、ロッド部ＦＲ３ａに設けられた検出ヘッド１４Ａによってステージ本体３０に設けられた回折格子１２Ｅを検出可能となる。このように本実施形態の露光装置は、図３のエンコーダ６に加えて、回折格子１２Ｅ及び検出ヘッド１４Ａよりなる付加的なエンコーダを備えている。この付加的なエンコーダによって、ローディング位置ＬＰの近傍でウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置を計測できる。
【００９４】
また、本実施形態のマーク検出部５２Ｄは、フレーム部材ＦＲ２の上面に設けられた第１光学系５４Ｄと、第１光学系５４Ｄに対してフレーム部材ＦＲ２の開口ＦＲ２ａを挟んでフレーム部材ＦＲ２の底面に設けられた第２光学系５４Ｅと、分岐フレームＦＲ３に設けられた第３光学系５４Ｆとを有する。第１光学系５４Ｄにおいて、光源７３から射出された検出光ＤＬは、照明用のレンズ系７４Ａ，７４Ｂ、及びミラーＭ１を介してハーフプリズム７６Ａに入射し、ハーフプリズム７６Ａで反射された検出光ＤＬは、開口ＦＲ２ａを通過して第２光学系５４Ｅの第１対物レンズ系７７Ａ及びミラーＭ４を介して第３光学系５４Ｆに入射する。
【００９５】
第３光学系５４Ｆにおいて、ミラーＭ４から入射した検出光ＤＬは、ミラーＭ５、リレー光学系の第１レンズ系７７Ｄ、ミラーＭ６、リレー光学系の第２レンズ系７７Ｅ、及びミラーＭ７を介して、ウエハ受け渡し装置６６に保持されているウエハＷの裏面のマーク４６を含む被検領域に入射する。この被検領域にウエハＷのエッジ部を含むことも可能である。本実施形態では、ウエハ受け渡し装置６６とマーク検出部５２Ｄの光学系５４Ｄ〜５４Ｆ（ミラーＭ７を含む）との相対位置は固定されており、ミラーＭ７は、分岐フレームＦＲ３のロッド部ＦＲ３ａのＹ方向のほぼ中央部の上面に固定されている。
【００９６】
ウエハＷの裏面の被検領域で反射された検出光ＤＬは、ミラーＭ７、レンズ系７７Ｅ、ミラーＭ６、レンズ系７７Ｄ、ミラーＭ５，Ｍ４、及び第１対物レンズ系７７Ａを介して第１光学系５４Ｄのハーフプリズム７６Ａに戻される。そして、ハーフプリズム７６Ａに戻された検出光ＤＬは、第２対物レンズ系７７Ｂを介して撮像素子７９Ａの受光面にウエハＷのマーク４６の像を形成する。
【００９７】
本実施形態では、ウエハＷがウエハ受け渡し装置６６に保持されている状態で、対物レンズ系７７Ａ，７７Ｂよりなる結像光学系、及びレンズ系７７Ｄ，７７Ｅよりなるリレー光学系に関して、ウエハＷの裏面と撮像素子７９Ａの受光面とは光学系に共役であり、撮像素子７９Ａの受光面にはウエハＷの裏面のマーク４６の像が高コントラストで形成される。また、ウエハＷのエッジ部が被検領域に含まれている場合には、撮像素子７９Ａの受光面にはマーク４６の像とともにそのエッジ部の像も形成される。撮像素子７９Ａはそのマーク４６（又はエッジ部及びマーク４６）の像を撮像し、検出信号を図３の演算部５５に供給する。また、エッジ検出部５３Ａ，５３Ｂ（５３Ｂは不図示）によってウエハＷの２箇所のエッジ部の像が撮像され、検出信号が演算部５５に供給される。演算部５５ではそれらの検出信号を処理してウエハＷの中心の位置及び回転角を求める。
【００９８】
その後、図１３（Ｂ）に示すように、ウエハステージＷＳＴをウエハ受け渡し装置６６の下方（ローディング位置ＬＰ）に移動して、ウエハ受け渡し装置６６からウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４にウエハＷを受け渡した後、ウエハＷの位置及び回転角を補正することでウエハＷのプリアライメントが行われる。
この実施形態によれば、マーク検出部５２Ｄがフレーム部材ＦＲ２（分岐フレームＦＲ３）に設けられているため、ウエハ受け渡し装置６６の吸着部７２Ａ等には光学系を設けることなく、安定にウエハＷの裏面のマーク４６の位置情報を効率的に検出できる。
【００９９】
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。
上記の実施形態では、ウエハ受け渡し装置６６にウエハＷが保持されている状態でウエハＷの裏面のマーク４６を検出していた。これに対して、図１４の変形例のマーク検出装置８Ｂで示すように、図１のウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１にウエハＷが保持されている状態で、ウエハＷの裏面のマーク４６を検出してもよい。なお、図１４において、図５（Ａ）、（Ｂ）及び図１３（Ａ）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。
【０１００】
図１４は、この変形例のマーク検出装置８Ｂの要部を示す。マーク検出装置８Ｂは、ウエハステージＷＳＴと、ウエハＷを一時的に保持する搬送アーム６１を有するウエハ搬送ロボットＷＬＤ（基板保持装置）と、ウエハＷの裏面のマーク４６を検出するマーク検出部５２Ｅと、ウエハＷの２箇所でエッジ部を検出する２つのエッジ検出部５３Ａ１，５３Ｂ１とを有する。エッジ検出部５３Ａ１，５３Ｂ１の構成は図５（Ａ）のエッジ検出部５３Ａ，５３Ｂと同様であるが、この変形例のエッジ検出部５３Ａ１，５３Ｂ１はフレーム部材ＦＲ２Ａに固定されている。図１４は、露光装置のベース盤ＷＢ上のウエハステージＷＳＴが、搬送アーム６１の下方のローディング位置ＬＰに向かって−Ｙ方向に移動している状態を示している。
【０１０１】
この変形例では、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４中にはＺ方向に移動可能に真空吸着可能な複数の棒状部材（センターピン）が配置され、これらの棒状部材を介して搬送アーム６１からウエハホルダ４４にウエハＷを受け渡すことができるように構成されている。従って、この変形例では、図５（Ａ）のウエハ受け渡し装置６６は必ずしも必要ではない。また、ウエハステージＷＳＴのステージ本体３０の底面部には、Ｙ方向に貫通するように開口部３０ａが形成され、開口部３０ａの上面に２次元の回折格子１２Ｅが固定されている。
【０１０２】
さらに、床面に対して防振装置（不図示）を介して安定にフレーム部材ＦＲ２Ａが支持されている。フレーム部材ＦＲ２Ａの底面にＬ字形の分岐フレームＦＲ３Ａが固定され、搬送アーム６１等は、分岐フレームＦＲ３Ａに設けられた切り欠き部ＦＲ３Ａｂ内を通過している。分岐フレームＦＲ３ＡのＹ方向に平行な細長い平板状のロッド部ＦＲ３Ａａの＋Ｙ方向側の端部に検出ヘッド１４Ａが固定され、回折格子１２Ｅ及び検出ヘッド１４ＡによってウエハステージＷＳＴの位置を計測可能である。
【０１０３】
この変形例のマーク検出部５２Ｅは、フレーム部材ＦＲ２Ａに設けられた第１光学系５４Ｇと、分岐フレームＦＲ３Ａのロッド部ＦＲ３Ａａに設けられた第２光学系５４Ｈとを有する。第２光学系５４Ｈにおいて、光源７３Ａから射出された検出光ＤＬは、照明用のレンズ系７４Ａを介してハーフプリズム７６Ｂに入射し、ハーフプリズム７６Ｂで＋Ｚ方向に分岐された第１検出光ＤＬ１が、ウエハＷのエッジ部の側面を通過して、第１光学系５４Ｇに入射する。第１光学系５４Ｇにおいて、入射した第１検出光ＤＬ１は、対物レンズ系７７Ａ，７７Ｂ（第１結像光学系）を介して第１の撮像素子７９Ａ（例えばＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなど）の受光面にウエハＷのエッジ部の像を形成する。
【０１０４】
一方、ハーフプリズム７６Ｂで＋Ｙ方向に分岐された第２検出光ＤＬ２は、ハーフプリズム７６Ｃに入射し、ハーフプリズム７６Ｃで＋Ｚ方向に分岐された第２検出光ＤＬ２はウエハＷの裏面のマーク４６を含む被検領域を照明する。この被検領域で反射された第２検出光ＤＬ２は、ハーフプリズム７６Ｃを通過し、ロッド部ＦＲ３Ａａに設けられた開口（不図示）を通過し、ロッド部ＦＲ３Ａａの底面側でミラーＭ８により反射される。反射された第２検出光ＤＬ２は、対物レンズ系７７Ｄ，７７Ｅ（第２結像光学系）を介して第２の撮像素子７９Ｂ（例えばＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなど）の受光面にウエハＷの裏面のマーク４６の像を形成する。撮像素子７９Ａ，７９ＢはそれぞれウエハＷのエッジ部及びマーク４６の像を撮像し、検出信号を図３の演算部５５に供給する。また、エッジ検出部５３Ａ１，５３Ｂ１によってウエハＷの２箇所のエッジ部の像が撮像され、検出信号が演算部５５に供給される。演算部５５ではそれらの検出信号を処理してウエハＷの中心の位置及び回転角を求める。
【０１０５】
その後、ウエハステージＷＳＴを搬送アーム６１の下方（ローディング位置ＬＰ）に移動して、搬送アーム６１からウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４にウエハＷを受け渡した後、ウエハＷの位置及び回転角を補正することでウエハＷのプリアライメントが行われる。
この変形例によれば、マーク検出部５２Ｅがフレーム部材ＦＲ２Ａ（分岐フレームＦＲ３Ａ）に設けられているため、搬送アーム６１には光学系を設けることなく、安定にウエハＷの裏面のマーク４６の位置情報を効率的に検出できる。
【０１０６】
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５３Ａ，５３Ｂ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。
【０１０７】
また、上記の各実施形態では、ウエハＷの裏面のマーク４６の位置を検出するために、撮像方式のマーク検出部５２〜５２Ｄ等が使用されている。別の構成として、例えばマーク４６に可干渉性を持つ光ビームを照射し、マーク４６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、別の構成として、例えばマーク４６によるウエハＷの裏面の段差を検出可能なレーザー変位計を用いることでマーク４６の位置情報を検出する検出部を構成してもよい。
【０１０８】
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１５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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
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…ウエハ裏面のマーク、５２…マーク検出部、５３Ａ，５３Ｂ…エッジ検出部、５５…演算部、６６…ウエハ受け渡し装置、６７…本体部、６８…サクションカップ、７２Ａ〜７２Ｃ…吸着部
【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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