(57)【要約】【課題】基板の裏面のマーク及び基板のエッジ部のような種類の異なる複数の被検部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及びウエハＷのエッジ部を検出する検出装置８であって、ウエハＷの裏面のマーク４６及びウエハＷのエッジ部の一部を照明する第１照明系５２ＩＬ及び第２照明系８３と、ウエハＷを回転可能に載置する温調テーブル８６と、温調テーブル８６によって回転するウエハＷの裏面のマーク４６及びウエハＷのエッジ部の一部を撮像する撮像素子８２と、撮像素子８２からの撮像信号を用いてウエハＷの中心位置及び回転角の情報を求める演算部５５と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の裏面に形成されたマークを含む第１被検部、及び前記基板のエッジ部の少なくとも一部を含む第２被検部を照明する照明部と、
前記基板を回転可能に載置する載置部と、
前記載置部上で回転する前記基板の前記第１被検部及び前記第２被検部を撮像する撮像部と、
前記撮像部からの撮像情報を用いて前記基板の中心位置及び回転角の少なくとも一方を含む位置情報を求める演算部と、
を備える検出装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記撮像情報のうち前記第２被検部の情報を用いて前記基板の中心位置を求め、前記撮像情報のうち前記第１被検部の情報を用いて前記基板の回転角を求める請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記照明部は、照明用の光を発生する第１光源部と、前記第１光源からの光を拡散又は反射する導光部材と、を有し、
前記導光部材からの光によって少なくとも前記第２被検部を照明する請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記照明部は、照明用の光を発生する第２光源部と、前記第２光源部からの光を前記マークを含む領域に集光する集光光学系と、を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記基板の裏面に形成された前記マークは、前記裏面において直線に沿って配置された複数の凹部を有する請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記載置部を有するとともに、前記基板の温度制御が行われる温調テーブルと、
前記温調テーブルの回転角を制御する駆動部と、を備え、
前記温調テーブルに載置された前記基板の温度が調整されつつ、前記撮像部により前記第１被検部及び前記第２被検部が撮像される請求項１〜５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記撮像部は、前記駆動部によって連続的又は間欠的に回転される前記温調テーブルに載置された前記基板の前記第１及び第２被検部を複数回撮像し、
前記演算部は、撮像された前記複数の第１及び第２被検部の撮像情報を用いて前記基板の中心位置及び第１の回転角を求める請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記駆動部は、前記演算部によって求められた前記基板の前記第１の回転角に基づいて、前記第１被検部が前記撮像部の視野内に収まるように前記温調テーブルの回転角を制御し、
前記撮像部は、静止中の前記温調テーブルに載置された前記基板の前記第１被検部を撮像し、
前記演算部は、前記撮像部により得られる前記第１被検部の撮像情報を用いて前記基板の第２の回転角を求める請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記基板は、直径が３００〜４５０ｍｍの円板状である請求項１〜８のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか一項に記載の検出装置と、
前記基板を保持して前記投影光学系下を移動可能なステージと、
前記ステージに前記基板を搬送する基板搬送部と、
前記検出装置によって検出される前記基板の位置情報に基づいて、前記基板を前記基板搬送部に受け渡す際に、前記基板と前記基板搬送部との相対位置を補正する制御部と、
を備える露光装置。
【請求項１１】
前記基板搬送部に保持されている前記基板の位置情報を検出する位置合わせ部を備え、
前記制御部は、前記位置合わせ部によって検出される前記基板の位置情報に基づいて、前記基板を前記基板搬送部から前記ステージに受け渡す際に、前記基板と前記ステージとの相対位置を補正する請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
基板の裏面に形成されたマークを含む第１被検部、及び前記基板のエッジ部の少なくとも一部を含む第２被検部を照明することと、
前記基板を回転させることと、
回転する前記基板の前記第１被検部及び前記第２被検部を撮像することと、
前記撮像により得られる撮像情報を用いて前記基板の中心位置及び回転角の少なくとも一方を含む位置情報を求めることと、
を含む検出方法。
【請求項１３】
前記基板の位置情報を求めることは、前記撮像情報のうち前記第２被検部の情報を用いて前記基板の中心位置を求め、前記撮像情報のうち前記第１被検部の情報を用いて前記基板の回転角を求めることを含む請求項１２に記載の検出方法。
【請求項１４】
前記第２被検部を照明することは、光源部からの光を拡散又は反射して前記第２被検部を照明することを含む請求項１２又は１３に記載の検出方法。
【請求項１５】
前記第１被検部を照明することは、光源部からの光を前記マークを含む領域に集光することを含む請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項１６】
前記基板の裏面に形成された前記マークは、前記裏面において直線に沿って配置された複数の凹部を有する請求項１５に記載の検出方法。
【請求項１７】
前記基板の前記第１及び第２被検部が照明されている状態で、前記基板を温度制御が行われる温調テーブルに載置して、前記基板の温度を制御することを含む請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項１８】
連続的又は間欠的に回転される前記温調テーブルに載置された前記基板の前記第１及び第２被検部を複数回撮像することと、
撮像された複数の前記第１及び第２被検部の撮像情報を用いて前記基板の中心位置及び第１の回転角を求めることと、を含む請求項１７に記載の検出方法。
【請求項１９】
前記基板の前記第１の回転角に基づいて、前記第１被検部が前記撮像部の視野内に収まるように前記温調テーブルの回転角を制御することと、
静止中の前記温調テーブルに載置された前記基板の前記第１被検部を撮像することと、
該撮像により得られる前記第１被検部の撮像情報を用いて前記基板の第２の回転角を求めることと、を含む請求項１８に記載の検出方法。
【請求項２０】
前記基板は、直径が３００〜４５０ｍｍの円板状である請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項２１】
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方法において、
請求項１２〜２０のいずれか一項に記載の検出方法を用いて、前記基板の位置情報を求めるここと、
前記検出方法によって検出される前記基板の位置情報に基づいて、前記基板を前記基板搬送部に受け渡す際に、前記基板と前記基板搬送部との相対位置を補正することと、
前記基板搬送部から、前記基板を保持して前記投影光学系下を移動可能なステージに前記基板を受け渡すことと、
を含む露光方法。
【請求項２２】
前記基板搬送部に保持されている前記基板の位置情報を検出することと、
該検出される位置情報に基づいて、前記基板を前記基板搬送部から前記ステージに受け渡す際に、前記基板と前記ステージとの相対位置を補正することと、
を含む請求項２１に記載の露光方法。
【請求項２３】
請求項１０又は１１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２４】
請求項２１又は２２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、基板の外形及び／又は基板に設けられたマークを検出する検出技術、その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６，２２５，０１２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、直径３００ｍｍのウエハでも生じたように、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、裏面に例えば凹部よりなる小さいマークを設けることも検討されている。
【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、プリアライメント系において、例えばウエハの中心位置を検出するためには、ウエハの外形（エッジ部）も検出することが好ましい。
【０００７】
本発明の態様は、このような事情に鑑み、基板の裏面のマーク及び基板の外形のような種類の異なる複数の被検部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マークを含む第１被検部、及びその基板のエッジ部の少なくとも一部を含む第２被検部を照明する照明部と、その基板を回転可能に載置する載置部と、その載置部上で回転するその基板のその第１被検部及びその第２被検部を撮像する撮像部と、その撮像部からの撮像情報を用いてその基板の中心位置及び回転角の少なくとも一方を含む位置情報を求める演算部と、を備える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の態様の検出装置と、その基板を保持してその投影光学系下を移動可能なステージと、そのステージにその基板を搬送する基板搬送部と、その検出装置によって検出されるその基板の位置情報に基づいて、その基板をその基板搬送部に受け渡す際に、その基板とその基板搬送部との相対位置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マークを含む第１被検部、及びその基板のエッジ部の少なくとも一部を含む第２被検部を照明することと、その基板を回転させることと、回転するその基板の第１被検部及びその第２被検部を撮像することと、その撮像により得られる撮像情報を用いてその基板の中心位置及び回転角の少なくとも一方を含む位置情報を求めることと、を含む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及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、第３の態様の検出方法を用いて、その基板の位置情報を求めるここと、その検出方法によって検出されるその基板の位置情報に基づいて、その基板をその基板搬送部に受け渡す際に、その基板とその基板搬送部との相対位置を補正することと、その基板搬送部から、その基板を保持してその投影光学系下を移動可能なステージにその基板を受け渡すことと、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、回転可能な基板の第１被検部及び第２被検部を撮像するため、その種類の異なる２つの被検部を効率的に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の一例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）はウエハの切り欠き部を示す平面図、（Ｇ）は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）は検出装置の一例を示す一部を断面で表した図、（Ｂ）は図５（Ａ）中の温調テーブルを示す平面図、（Ｃ）は撮像素子で撮像される像の一例を示す図、（Ｄ）は撮像素子で撮像される像の他の例を示す図である。
【図６】（Ａ）はローディング装置の一例を示す断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のＢＢ線に沿って一部を断面で表した図である。
【図７】被検部の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）は搬送アームでウエハを搬送する状態を表す平面図、（Ｂ）は温調テーブルから搬送アームにウエハを受け渡した状態を示す図である。
【図９】（Ａ）はエッジ部の検出結果の一例を示す図、（Ｂ）はウエハの裏面のマークの検出結果の一例を示す図、（Ｃ）はウエハのノッチ部の検出結果の一例を示す図である。
【図１０】（Ａ）は別の変形例のウエハ裏面の複数のマークの配置を示す平面図、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）はそれぞれウエハ裏面の異なる位置にあるマークを示す部分拡大底面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）はそれぞれ図１０（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）のマークを検出したときに得られる信号の一例を示す図である。
【図１２】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】
本発明の実施形態の一例につき図１〜図９（Ｃ）を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの主に露光部（転写用のパターン及び投影光学系を介して基板を露光する部分）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（又はノッチ部）及びウエハＷの外形（エッジ部）を検出する第１のプリアライメント系５２を含む検出装置８（図５（Ａ）参照）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のウエハも検討されている。ただし、将来的に、例えばウエハＷに与える歪みを少なくしてウエハＷに切り欠き部を設ける技術が開発されたような場合には、４５０ｍｍウエハのエッジ部に切り欠き部（例えばノッチ部）が設けられる可能性もある。
【００２２】
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。
【００２３】
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程度から数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程度の円形で深さが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。
【００２４】
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４６Ａａ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４６Ａａ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。さらに、マーク４６の代わりに、図４（Ｄ）のうち複数の凹部４６Ａａ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をマーク４６Ａとして使用してもよい。
【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ＴＬＥ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３４Ａ及び液体回収装置３４Ｂ（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３６ａ及び受光系３６ｂ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）３６（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、ローディング装置６６が配置されている。
【００２８】
ローディング装置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型の搬送アーム６１（図８（Ａ）参照）とを有する。
【００２９】
ウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１は、−Ｙ方向側に設置されて温度制御されて、かつ回転可能な温調テーブル８６（図５（Ａ）参照）に載置されたウエハＷをローディング装置６６の下方まで搬送する。ローディング装置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。
また、図５（Ａ）において、温調テーブル８６は、本実施形態の露光装置ＥＸと、ウエハＷに対するフォトレジストの塗布及び現像を行うコータ・デベロッパ（不図示）との間に設置されている。そのコータ・デベロッパでフォトレジストを塗布されたウエハＷが、コータ・デベロッパ側の搬送系（不図示）によって温調テーブル８６の上面に載置されて真空吸着され、ウエハＷの冷却及び温度の均一化が行われる。温調テーブル８６、及び温調テーブル８６の温度制御等を行う機構を含めた装置が温調装置８５である。温調装置８５の動作は搬送制御系５０によって制御されている。
【００３０】
また、温調テーブル８６に近接して、温調テーブル８６に載置されたウエハＷの裏面のマーク４６及びウエハＷのエッジ部の位置情報を検出する第１のプリアライメント系５２が設置されている。プリアライメント系５２は、ウエハＷの裏面のマーク４６及びウエハＷのエッジ部の一部を同一の視野内で撮像可能なＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子８２を備え、撮像素子８２の撮像信号が演算部５５（図３参照）に供給される。演算部５５では、その撮像信号を処理して温調テーブル８６に載置されているウエハＷの中心位置及び回転角を含む位置情報求め、求めた結果を搬送制御系５０に供給する。搬送制御系５０では、演算部５５から供給される位置情報を用いて、温調テーブル８６から搬送アーム６１にウエハＷを受け渡すときに、ウエハＷと搬送アーム６１との相対位置（相対回転角を含む）を補正する。
【００３１】
第１のプリアライメント系５２、温調装置８５、演算部５５、及び搬送制御系５０を含んで、ウエハＷの裏面のマーク（第１被検部）及びウエハＷのエッジ部（第２被検部）の位置情報（回転角を含む）を検出する検出装置８が構成されている。なお、検出装置８の詳細な構成については後述する。
また、図１において、ローディング装置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を検出するマーク検出部５３Ａ、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５３Ｂ，５３Ｃが配置されている。マーク検出部５３Ａ、及びエッジ検出部５３Ｂ，５３Ｃより第２のプリアライメント系５３が構成されている。
【００３２】
一例として、マーク検出部５３Ａ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５３Ａ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、及びそのマーク４６の近傍のエッジ部を含む第２の被検領域を合わせた領域である。エッジ検出部５３Ｂ，５３Ｃ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５３Ａ及びエッジ検出部５３Ｂ，５３Ｃの撮像信号は演算部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。
【００３３】
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、ローディング装置６６からウエハステージＷＳＴにウエハＷを受け渡すときにウエハＷとウエハステージＷＳＴとの相対位置の補正等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。
【００３４】
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ローディング装置（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、ローディング装置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。
【００３５】
また、図２において、多点ＡＦ系３６の照射系３６ａ及び受光系３６ｂ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３６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３６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。
【００３６】
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。
【００３７】
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５４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。
【００３８】
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。
【００３９】
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（図２参照）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。
【００４０】
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４２Ｔ及び４２Ｕに供給する。計測値の切り替え部４２Ｔ，４２Ｕ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。また、ウエハステージＷＳＴの下部に中空部を設け、この中空部に設けた回折格子と、この中空部に外部から差し込まれるロッド状部材の先端に設けられた検出部とからなるエンコーダ（不図示）を追加して、このエンコーダの計測値をも用いるようにしてもよい。
【００４４】
次に、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を参照して、検出装置８の詳細な構成等につき説明する。図５（Ａ）において、検出装置８は、第１のプリアライメント系５２と、温調テーブル８６を有する温調装置８５とを備えている。温調テーブル８６は、ＸＹ平面に平行でウエハＷが載置される上面を持ち、ウエハＷの外形よりも小さい円板状の冷却部８６ａと、冷却部８６ａの底面に連結された円柱状の被駆動部８６ｅと、を有する。被駆動部８６ｅの−Ｚ方向の先端部が回転軸受け８７を介してθｚ方向に回転可能に平板状の支持板８８に連結され、支持板８８は、それぞれ支持板８８のＺ方向の位置を制御可能な３箇所の駆動部９２を介して床面に設置されている。駆動部９２としては、例えば支持板８８に係合したネジを回転させる回転モータ及びこの回転角を検出するロータリエンコーダの組み合わせが使用できる。搬送制御系５０が３箇所の駆動部９２の駆動量を互いに同じ量にして、その駆動量を制御することで、支持板８８及び温調テーブル８６をＺ方向に昇降できる。
【００４５】
また、支持板８８上に固定された回転モータ９０の回転軸が、歯車機構８７を介して被駆動部８６ｅに連結され、回転モータ９０によって、被駆動部８６ｅ（温調テーブル８６）を例えば±２００度程度の角度範囲（３６０度を超える角度範囲）内でθｚ方向に回転できるように構成されている。歯車機構８７及び回転モータ９０はカバー部材９１によって覆われている。回転モータ９０にはロータリエンコーダが組み込まれており、搬送制御系５０はそのロータリエンコーダの検出結果から温調テーブル８６の回転角をモニタし、このモニタ結果から、温調テーブル８６の回転角が連続的に若しくは間欠的に次第に変化するように、又は温調テーブル８６が所定の回転角で静止するように回転モータ９０を駆動する。温調テーブル８６の回転角の情報は搬送制御系５０を介して演算部５５にも供給される。
【００４６】
また、温調テーブル８６の冷却部８６ａ内には、図５（Ｂ）に示すように、蛇行するように液体の流路８６ｂが設けられ、外部の液体供給部９３から流路８６ｂに、可撓性を持ち長さに余裕のある配管９４Ａを介して、所定の一定の温度（例えばウエハステージＷＳＴに載置されるウエハＷの目標温度よりもある程度低い温度）に制御（冷却）された液体Ｃｏ（例えば純水若しくはフッ素系液体、又は冷媒等）が供給されている。流路８６ｂを流れた液体Ｃｏは、可撓性を持ち長さに余裕のある配管９４Ｂを介して液体供給部９３に戻されて、温度制御された後、配管９４Ａを介して流路８６ｂを循環する。一例として、コータ・デベロッパ（不図示）から搬送されて来るウエハＷの平均温度がその目標温度よりも高く、かつ温度分布が不均一の場合、冷却部８６ａ内に供給される液体Ｃｏの温度は、ウエハＷが冷却部８６ａに載置されている時間内に、ウエハＷの平均温度がその目標温度まで低下し、かつウエハＷの温度分布の不均一性が許容範囲内に収まるように設定されている。
【００４７】
また、冷却部８６ａの上面には、流路８６ｂと機械的に干渉しない配置で、多数の真空吸着用の吸着穴８６ｃ（吸引穴）が形成され、これらの多数の吸着穴８６ｃは冷却部８６ａ内の排気溝８６ｄ、及び可撓性を持ち長さに余裕のある排気管９６を介して真空ポンプ９５に連通している。排気管９６には、真空吸着を開始するためのバルブＶ１、及び真空吸着を解除する際に吸着穴８６ｃを大気に開放するためのバルブＶ２が設けられている。搬送制御系５０は、バルブＶ１及びＶ２を制御することによって、温調テーブル８６に対するウエハＷの真空吸着の開始、及びその真空吸着の解除を制御する。
【００４８】
図５（Ａ）において、温調テーブル８６に近接して第１のプリアライメント系５２が配置されている。プリアライメント系５２は、温調テーブル８６の冷却部８６ａに載置されているウエハＷの裏面側に配置されて、ウエハＷの裏面のマーク４６が形成された領域を検出用の光（検出光）ＤＬ１で照明可能な第１照明系５２ＩＬと、ウエハＷの表面側に配置されて、ウエハＷのエッジ部の一部を含む領域を検出光ＤＬ２で照明する導光板式の第２照明系８３と、第２照明系８３に近接して配置されて、検出光ＤＬ２の照明範囲を制御するための開口８４ａ（図５（Ｂ）参照）が形成された遮光板８４と、を有する。さらに、プリアライメント系５２は、第１照明系５２ＩＬからの検出光ＤＬ１によるウエハＷの裏面のマーク４６の像、及び第２照明系８３からの検出光ＤＬ２によるウエハＷのエッジ部Ｗｆの像を形成する結像系８１と、そのマーク４６の像及びエッジ部Ｗｆの像を同一の視野内で撮像する２次元の撮像素子８２（撮像部）と、を有する。
【００４９】
撮像素子８２の視野８２ｆＰ（ウエハＷの裏面を含む面において、撮像面と光学的に共役な領域）は、図５（Ｂ）に示すように、温調テーブル８６の回転中心とウエハＷの中心とが合致している状態で、ウエハＷの＋Ｙ方向のエッジ部から所定の距離Ｙoff だけウエハＷの内側に設定されている。視野８２ｆＰの中心と温調テーブル８６の回転中心とのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量は予め求められて、演算部５５内の記憶部に記憶されている。視野８２ｆＰのＸ方向の長さは１５ｍｍ程度、Ｙ方向の幅は１０ｍｍ程度であり、その距離Ｙoff は、ウエハＷの裏面のマーク４６の中心とエッジ部との距離の規格上の値よりもわずかに小さく設定されている。また、検出光ＤＬ２用の遮光板８４の開口８４ａは視野８２ｆＰを覆うことができる大きさである。さらに、不図示のコータ・デベロッパから搬送系（不図示）を介して温調テーブル８６上に搬送されるときのウエハＷの中心位置と、温調テーブル８６の回転中心位置とのずれ量の最大値は、その搬送系の機械的な位置決め精度程度よりもわずかに大きい程度（例えば±２ｍｍ程度）である。このため、仮にウエハＷの中心と温調テーブル８６の回転中心とがずれていても、温調テーブル８６を回転することによって、視野８２ｆＰ内にウエハＷのマーク４６及びエッジ部の両方を確実に収めることができる。
【００５０】
プリアライメント系５２において、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源７３から射出された検出光ＤＬ１は、コンデンサレンズ７４及び拡散板７５を介して、照明領域（照明視野）を規定する絞り（以下、照野絞りという）７６を照明する。照野絞り７６の開口を通過した検出光ＤＬ１は、コリメータレンズ７７、照明系の開口絞り（以下、照明σ絞りという）７９Ａ、光路を＋Ｚ方向に折り曲げるミラー７８、ビームスプリッター８０、及び第１対物レンズ８１Ａを介してウエハＷの裏面のマーク４６が通過する領域を含む照明領域を照明する。光源７３から第１対物レンズ８１Ａまでの部材を含んで第１照明系５２ＩＬが構成されている。
【００５１】
また、第２照明系８３は、一例として、平板状のアクリル板等の導光板８３ｂと、導光板８３ｂの側面から検出光ＤＬ２を供給するＬＥＤ等の光源８３ａと、導光板８３ｂの背面に設けられた反射シート８３ｃと、導光板８３ｂの表面（ウエハＷに対向する面）に設けられた拡散シート８３ｄと、を有する。このように、第２照明系８３はエッジライト方式の導光板８３ｂを使用しているため、Ｚ方向の幅の狭い空間内に容易に設置することができる。検出光ＤＬ１，ＤＬ２の波長域は、ウエハＷに塗布されたフォトレジストに対する感光性の低い波長域（例えば可視域）である。
【００５２】
また、第１照明系５２ＩＬから射出されてウエハＷの裏面のマーク４６を含む領域で反射した検出光ＤＬ１、及び第２照明系８３から射出されてウエハＷのエッジ部Ｗｆの外側を通過した検出光ＤＬ２は、第１対物レンズ８１Ａ、ビームスプリッター８０、開口絞り７９Ｂ、及び第２対物レンズ８１Ｂを介して、撮像素子８２の撮像面にマーク４６及びエッジ部Ｗｆの像を形成する。第１対物レンズ８１Ａ、ビームスプリッター８０、及び第２対物レンズ８１Ｂを含んで結像系８１が構成されている。
【００５３】
この場合、結像系８１に関して、ウエハＷの裏面に接する面と撮像素子８２の多数の画素が配列された領域である撮像面８２ｆ（図５（Ｃ）参照）に接する面とは光学的に共役であり、結像系８１の色収差は検出光ＤＬ１，ＤＬ２の波長域で補正されている。また、第２対物レンズ８１Ｂの光軸方向の位置を調整して、ウエハＷの裏面と撮像面とを共役にするためのオートフォーカス機構（不図示）が設けられている。このため、仮にウエハＷのエッジ部にわずかな撓み等が生じていても、撮像素子８２の共通の撮像面８２ｆにウエハＷのマーク４６の像４６Ｐ（図５（Ｃ）参照）及びエッジ部の像ＷｆＰが鮮明に形成される。
【００５４】
次に、ローディング装置６６及び第２のプリアライメント系５３の構成等につき詳細に説明する。
図６（Ａ）は図１中のローディング装置６６及びプリアライメント系５３を示す平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。なお、図６（Ａ）は、図６（Ｂ）のＡＡ線に沿う断面図でもある。図６（Ｂ）において、ローディング装置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。
【００５５】
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、ローディング装置６６は、本体部６７の底面に固定された複数の短い円柱状の吸引用の部材（以下、サクションカップという）６８と、本体部６７の上端にほぼ等角度間隔（ここでは１２０度間隔）で固定されたマーク検出部５３Ａ及びエッジ検出部５３Ｂ，５３Ｃに固定された連結部材７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ（図６（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。なお、サクションカップ６８は、ベルヌーイカップ（ベルヌーイチャック）とも呼ぶことができる。
【００５６】
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。
【００５７】
図６（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６（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６（Ａ）において、本体部６７は２点鎖線で表されている。
【００５８】
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。
【００５９】
なお、ローディング装置６６からウエハホルダ４４にウエハＷを受け渡す際に、よりウエハＷを安定に支持するために、ウエハホルダ４４内の円周上にほぼ等角度間隔で設定された３箇所に、それぞれＺ方向に昇降可能で、かつ先端部でウエハＷを真空吸着可能な３本の棒状の部材（以下、センターピンという）ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３が設けられている。ウエハＷがウエハホルダ４４上に載置された状態では、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３の先端部はウエハホルダ４４の上面よりも下方に退避している。なお、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３の本数及び配置は任意であるとともに、必ずしもセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３を設ける必要はない。また、センターピンＣＰ１〜ＣＰ３を設ける場合には、ローディング装置６６を省略できる場合もある。
【００６０】
さらに、マーク検出部５３Ａに連結された吸着部７２Ａには、マーク検出部５３ＡからウエハＷのエッジ部近傍に照射される検出光ＤＬ１を＋Ｚ方向に反射するミラー面、及び検出光ＤＬ１の−Ｙ方向側に照射される検出光ＤＬ２を折り曲げてウエハＷの裏面のマーク４６に照射するための直交する２つの反射面を有するプリズム部材５４Ｃが備えられている。マーク検出部５３Ａは、プリズム部材５４Ｃで反射される検出光ＤＬ１によるウエハＷの被検領域ＦＶＢ内のエッジ部の像、及びプリズム部材５４Ｃを介して戻される検出光ＤＬ２によるマーク４６の像を撮像できる。この撮像信号を演算部５５で処理することによって、マーク４６の位置及び回転角、並びにそのエッジ部の位置を求めることができる。
【００６１】
同様に、エッジ検出部５３Ｂ，５３Ｃに対応する吸着部７２Ｂ，７２Ｃには、それぞれエッジ検出部５３Ｂ，５３ＣからウエハＷのエッジ部の近傍に照射される検出光を反射する平面ミラー（不図示）が組み込まれている。エッジ検出部５３Ｂ，５３Ｃは、対応する吸着部７２Ｂ，７２Ｃで反射される検出光による被検領域ＦＶＡ２，ＦＶＡ１内のウエハＷのエッジ部の像を撮像できる。これらの撮像信号を演算部５５で処理することによって、それらのエッジ部の位置を求めることができる。なお、マーク検出部５３Ａ及びエッジ検出部５３Ｂ，５３Ｃにおいて、ウエハＷのエッジ部の像の撮像は、ウエハＷの表面（エッジ部を含む領域）からの反射光を用いて行うことも可能である。
【００６２】
次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、検出装置８を用いてウエハＷの位置情報（回転角を含む）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・デベロッパから搬送系（不図示）を介して図５（Ａ）の温調テーブル８６の冷却部８６ａの上面に、フォトレジストが塗布されたウエハＷが載置される。この際に、冷却部８６ａ内の流路８６ｂには温度制御（冷却）された液体Ｃｏが循環しているため、ウエハＷを冷却部８６ａの上面に載置したときから、ウエハＷの温度制御（平均温度を目標温度に近づけ、温度分布を均一化すること）が開始される。
【００６３】
その後、マーク検出部５２の第１照明系５２ＩＬ及び第２照明系８３からそれぞれウエハＷのエッジ部を含む領域に対して検出光ＤＬ１，ＤＬ２の照射を開始する。
そして、ステップ１０６において、マーク検出部５２を用いてウエハＷの裏面のマーク４６及びエッジ部のラフ計測を行う。このために、搬送制御系５０で温調テーブル８６（ウエハＷ）を例えば−１８０度から＋１８０度までほぼ連続的に回転させるとともに、この回転の間に、所定の角度間隔で、マーク検出部５２の撮像素子８２によってウエハＷの裏面のマーク４６及びエッジ部の像を複数回（例えば１００〜２００回）撮像する。得られた複数の撮像信号は演算部５５に供給され、演算部５５では、それらの複数の撮像信号を各撮像信号が得られたときの温調テーブル８６（ウエハＷ）の回転角φｉ（ｉ＝１，２，…，Ｉ：ｉは１００〜２００の整数）とともに記憶する。
【００６４】
そして、ステップ１０８において、演算部５５では、一例として、ｉ番目（回転角φｉ）の撮像信号に対応する画像から図５（Ｃ）のウエハＷのエッジ部の像ＷｆＰのＸ方向の中央部のＹ方向の位置Ｙｉを求める。そして、図９（Ａ）に示すように、得られた位置Ｙｉ（ｉ＝１〜Ｉ）から例えば最小自乗法によって、ウエハＷの中心位置と、温調テーブル８６の回転中心とのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量（ΔＸ１，ΔＹ１）を求める。さらに、演算部５５では、一例として、ｉ番目の撮像信号から得られる画像（輝度分布）と（ｉ＋１）番目の撮像信号から得られる画像（輝度分布）との差分δＳｉ（図９（Ｂ）参照）を求める。そして、この差分δＳｉが例えば最小になるときの回転角φｊ（第１の回転角）を、ウエハＷの裏面のマーク４６が図５（Ｃ）の撮像面８２ｆ内に収まっているときの温調テーブル８６の回転角として求める。位置ずれ量（ΔＸ１，ΔＹ１）及び回転角φｊは搬送制御系５０に供給される。その後、算出した回転角φｊなどに基づき、ウエハＷの裏面のマーク４６がファイン計測（後述）で用いる撮像素子８２の撮像視野内に収まるように温調テーブル８６を回転させる。
【００６５】
なお、本実施形態におけるラフ計測では、ウエハＷを回転させながら複数の撮像信号を取得している。よって、マーク４６Ａがマーク部４６Ａ３を含むマークである場合には、このマーク部４６Ａ３は円周方向に長い横線の画像となって現れることになる。したがって、マーク４６がマーク部４６Ａ３又は円周方向に周期的に配列されたマーク部を含むマークである場合には、この横線の画像も計測してもよい。このとき、例えば図１０（Ａ）に示すとおり、ウエハＷの裏面の複数（図１０（Ａ）では３箇所）の領域Ｗｂ１，Ｗｂ２，Ｗｂ３に形状が類似したマーク４６Ｃ，４６Ｄ，４６Ｅがある場合には、ウエハＷのエッジから円周方向に周期的に配列されたマーク部（マーク部４６Ａ３に対応する部分）の中心までの距離に基づいて各マーク４６Ｃ，４６Ｄ，４６Ｅを判別してもよい。
【００６６】
図１０（Ａ）の例では、一例として、ウエハ裏面のマークが形成された領域Ｗｂ１，Ｗｂ２，Ｗｂ３のうち、ウエハＷの中心に対する２つの領域Ｗｂ１，Ｗｂ２の中心の開き角φＡ１は１１０度、２つの領域Ｗｂ２，Ｗｂ３の中心の開き角φＡ２は１３０度、２つの領域Ｗｂ３，Ｗｂ１の中心の開き角φＡ３は１２０度である。なお、ウエハＷに点線で示すようにノッチ部ＮＴが形成される場合には、例えば領域Ｗｂ１がノッチ部ＮＴに対して所定角度（例えば１０度程度）ずれた位置に設けられる。
【００６７】
また、ウエハＷの裏面Ｗｂの領域Ｗｂ１，Ｗｂ２及びＷｂ３にはそれぞれ図１０（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示すマーク４６Ｃ，４６Ｄ，４６Ｅが形成される。マーク４６Ｃ，４６Ｅは、それぞれウエハＷの円周方向に所定間隔で配列された複数（この例では３個）の部分マーク４６Ｃ２，４６Ｃ３，４６Ｃ４を有し、両端の部分マーク４６Ｃ２，４６Ｃ４はそれぞれウエハＷの半径方向にほぼ平行に１列の複数の小さい凹部４６ａを配列したものであり、中央の部分マーク４６Ｃ３はウエハＷの半径方向にほぼ平行に配列された複数列（この例では３列）の複数の小さい凹部４６ａを有する。また、マーク４６Ｄは、ウエハＷの円周方向に所定間隔で配列された複数（この例では３個）の部分マーク４６Ｄ２，４６Ｃ３，４６Ｄ３を有し、両端の部分マーク４６Ｄ２，４６Ｄ３はそれぞれウエハＷの半径方向にほぼ平行に配列された複数列（この例では２列）の複数の小さい凹部４６ａを有する。部分マーク４６Ｃ２〜４６Ｃ４，４６Ｄ２，４６Ｄ３の端部の凹部４６ａの中心とウエハＷのエッジ部Ｗｆとの距離ａ１は例えば１ｍｍ程度である。
【００６８】
また、マーク４６Ｃ，４６Ｄ，４６Ｅは、それぞれウエハＷの円周方向に一列に周期的に配列された複数の小さい凹部４６ａよりなるマーク部４６Ｃ１，４６Ｄ１，４６Ｅ１を有し、マーク部４６Ｃ１，４６Ｄ１，４６Ｅ１の中心からエッジ部Ｗｆまでの距離ｂ１，ｂ２，ｂ３が互いに異なっている。一例として、ｂ１＞ｂ２＞ｂ３に設定され、距離ｂ３は距離ａ１と同じである。マーク４６Ｃ，４６Ｄ，４６Ｅを図５（Ａ）のプリアライメント系５２の撮像素子８２で撮像し、撮像素子８２からの撮像信号をウエハＷの円周方向に積算して得られる信号ＩＳｉは、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）（横軸がウエハＷの半径方向の位置ｙを示す。）のようになる。信号ＩＳｉが小さくなる部分がマーク部４６Ｃ１，４６Ｄ１，４６Ｅ１に対応しているため、信号ＩＳｉが小さくなる部分（マーク部の中心）とエッジ部Ｗｆの位置ｙｅとの距離ｂ１〜ｂ３を求めることができる。
【００６９】
次に、ステップ１１０において、マーク検出部５２を用いてウエハＷの裏面のマーク４６のファイン計測を行う。上述したとおり、ラフ計測の後でウエハＷの裏面のマーク４６は撮像素子８２の撮像視野内に収まるように配置されているので、ファイン計測では撮像視野内のどの位置にマーク４６があるのか検出される。具体的には、マーク検出部５２の撮像素子８２によってウエハＷの裏面のマーク４６の像を撮像する。得られた撮像信号は演算部５５に供給される。この後、検出光ＤＬ１，ＤＬ２の照射は停止される。そして、ステップ１１２において、演算部５５では、その撮像信号をパターンマッチング等で処理して、マーク４６の像４６Ｐのステージ座標系のＹ軸に対する回転角ΔφＡ（第２の回転角）を算出する。回転角ΔφＡは搬送制御系５０に供給される。
なお、本実施形態では、温調テーブルが回転せずに静止した状態でファイン計測がなされるが、温調テーブルを適宜回転させつつファイン計測を行ってもよい。
【００７０】
その後、搬送制御系５０は、その回転角ΔφＡを相殺するように温調テーブル８６を回転させる（ステップ１１４）。これによって、マーク検出部５３ＡでウエハＷの裏面のマーク４６が検出可能となるようにウエハＷの裏面のマーク４６の位置が調整される。本実施形態では、温調テーブル８６に載置されたウエハＷの裏面のマーク４６の方向は、例えばステージ座標系のＹ軸にほぼ平行になり、ウエハＷの回転角が補正されたことになる。さらに、ステップ１１６において、図８（Ａ）に示すように、温調テーブル８６の冷却部８６ａに載置されているウエハＷの裏面側にウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１を差し込む。この際に、搬送アーム６１のアーム部をＹ軸に平行にしておくとともに、ステップ１０８で求められた位置ずれ量（ΔＸ１，ΔＹ１）を用いて、ウエハＷの中心と、搬送アーム６１でウエハＷを保持する際のウエハＷの中心位置の目標位置とが合致するように、搬送アーム６１のＸ方向、Ｙ方向の位置を補正する。
【００７１】
その後、図８（Ｂ）に示すように、温調テーブル８６を−Ｚ方向に降下させることで、ウエハＷが搬送アーム６１に受け渡される。なお、ウエハＷが温調テーブル８６から搬送アーム６１に受け渡される際に、搬送アーム６１を＋Ｚ方向に上昇させてもよい。このとき、ウエハＷの中心は、搬送アーム６１上の目標位置に設定され、ウエハＷの回転角（マーク４６の方向）はＹ軸に平行な目標とする方向に設定されている。このとき、図８（Ａ）に示すように、ウエハステージＷＳＴはローディング位置ＬＰに位置している。なお、図８（Ａ）ではローディング装置６６の図示を省略し、第２のプリアライメント系５３のみを図示している。
【００７２】
そして、ウエハ搬送ロボットＷＬＤを駆動して、ウエハＷを温調テーブル８６上の位置Ｂ１から、ローディング位置ＬＰの上方の位置Ｂ２に搬送し、搬送アーム６１から図６（Ａ）のローディング装置６６に受け渡す（ステップ１１８）。この状態で、ウエハＷはローディング装置６６の複数のサクションカップ６８によって非接触状態で保持されつつ、吸着部７２Ａ〜７２ＣがウエハＷの裏面に接触して吸着保持される。この際に、第１のプリアライメント系５２の検出結果に基づいて、ウエハＷと搬送アーム６１との位置関係がほぼ目標とする位置関係になっているため、ウエハＷは、ローディング装置６６によるウエハＷの目標とする保持位置で、安全にローディング装置６６によって保持される。さらに、ウエハＷの回転角がほぼ目標とする角度になっており、ウエハＷの裏面のマーク４６が第２のプリアライメント系５３のマーク検出部５３Ａによって確実に検出される位置にあるため、マーク４６の検出を効率的に行うことができる。
なお、本実施形態では、検出装置８を用いた検出が行われている間、温調テーブル８６によるウエハＷの温度制御が行われているが、温調テーブル８６によるウエハＷの温度制御が完了した後に検出装置８を用いた検出が行われてもよい。
【００７３】
その後、第２のプリアライメント系５３のマーク検出部５３Ａによって、ウエハＷの裏面のマーク４６及びエッジ部の像を撮像し、エッジ検出部５３Ｂ，５３ＣによってウエハＷの他の２箇所のエッジ部の像を撮像する（ステップ１２０）。撮像信号は演算部５５に供給される。演算部５５ではそれらの撮像信号を処理して、一例として、ウエハＷの３箇所のエッジ部の像からウエハＷの中心位置と、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ４４の中心位置（目標位置）とのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量（ΔＸ２，ΔＹ２）を求め、ウエハＷのマーク４６の像からウエハＷのマーク４６のステージ座標系のＹ軸に対する回転角ΔφＢ（第３の回転角）を算出する（ステップ１２２）。位置ずれ量（ΔＸ２，ΔＹ２）及び回転角ΔφＢは搬送制御系５０及び主制御装置２０に供給されて、主制御装置２０内の記憶部に記憶される。
【００７４】
そして、図６（Ｂ）の状態からローディング装置６６の複数のサクションカップ６８でウエハＷを例えば下凸形状（ウエハＷの中央部が−Ｚ方向に撓んだ形）となるように非接触で保持した状態で、ローディング装置６６の本体部６７を−Ｚ方向に降下させながら、吸着部７２Ａ〜７２Ｃを外側に退避させる。なお、ウエハＷが平らになるようにサクションカップ６８で非接触支持してもよい。また、上記した本体部６７の−Ｚ方向への降下と、吸着部７２Ａ〜７２Ｃの外側への退避は、同時でなくともよい。例えば吸着部７２Ａ〜７２Ｃを先に外側へ退避させた後に、本体部６７を−Ｚ方向へ降下させてもよい。その後、次第に降下するセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３でもウエハＷを支持した状態で、本体部６７とともにウエハ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１２４）。その後、ローディング装置６６の本体部６７は上昇する。また、ウエハＷがウエハホルダ４４に載置される前に、主制御装置２０はステージ駆動系１８を介して、ウエハステージＷＳＴの位置をその位置ずれ量（ΔＸ２，ΔＹ２）を相殺するように補正しておく。これによって、ウエハＷの中心がウエハホルダ４４の中心に合致する状態で、ウエハＷはウエハホルダ４４に載置される。
【００７５】
その後、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１２２で求められた回転角ΔφＢ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）の回転角を補正する（ステップ１２６）。これによって、ウエハＷの２回目のプリアライメントが完了したことになる。２回目の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。
【００７６】
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１２８）、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１３０）。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１３２）。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１３４）、ステップ１０４〜１３２の動作が繰り返される。
【００７７】
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、検出装置８によってマーク４６及びウエハＷ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をウエハ搬送ロボットＷＬＤの搬送アーム６１に対してほぼ目標とする位置関係で受け渡すことができる。このため、ウエハ搬送ロボットＷＬＤからローディング装置６６（又はセンターピンＣＰ１〜ＣＰ３）に対して、ほぼ目標とする位置関係でウエハＷを受け渡すことでき、その後の第２のプリアライメント系５３によるマーク４６及びエッジ部の検出を効率的に行うことができる。そして、この検出結果を用いることで、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。
【００７８】
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。
【００７９】
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、検出装置８（第１のプリアライメント系５２）及びプリアライメント系５３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、ローディング装置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。
【００８０】
上述のように本実施形態の露光装置ＥＸは、ウエハＷのウエハＷ（基板）の裏面に形成されたマーク４６（第１被検部）、及びウエハＷのエッジ部の一部（第２被検部）を検出する検出装置８を備えている。そして、検出装置８は、ウエハＷの裏面のマーク４６及びウエハＷのエッジ部の一部を照明する第１照明系５２ＩＬ及び第２照明系８３（照明部）と、ウエハＷを回転可能に載置する温調テーブル８６（載置部）と、温調テーブル８６によって回転するウエハＷのマーク４６及びエッジ部の一部を撮像する撮像素子８２（撮像部）と、撮像素子８２からの撮像信号（撮像情報）を用いてウエハＷの中心位置及び回転角の情報（位置情報）を求める演算部５５と、を備えている。
【００８１】
また、検出装置８を用いる検出方法は、ウエハＷの裏面のマーク４６及びウエハＷのエッジ部の一部を照明するステップ１０４と、ウエハＷを回転させるステップ１０６と、回転するウエハＷのマーク４６及びエッジ部の一部を撮像するステップ１０６と、その撮像で得られた撮像信号（撮像情報）を用いてウエハＷの中心位置及び回転角の情報（位置情報）を求めるステップ１０８と、を有する。
【００８２】
本実施形態によれば、回転可能に支持されているウエハＷの裏面のマーク４６（第１の被検部）及びウエハＷのエッジ部（第２の被検部）を撮像素子８２で撮像する際に、ウエハＷの回転によってそれらの被検部を容易に撮像素子８２の視野内に移動できるため、その種類の異なる２つの被検部を効率的に検出できる。
なお、ウエハＷの裏面のマーク４６及びウエハＷのエッジ部の一部は、撮像素子８２の同一の視野内で撮像できることが好ましい。これによって、その種類の異なる２つの被検部をより効率的に検出できる。
【００８３】
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、検出装置８と、ウエハＷを保持して投影光学系ＰＬの下を移動可能なウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴにウエハＷを搬送するウエハ搬送ロボットＷＬＤ（基板搬送部）と、検出装置８によって検出されるウエハＷの位置情報に基づいて、ウエハＷをウエハ搬送ロボットＷＬＤに受け渡す際に、ウエハＷとウエハ搬送ロボットＷＬＤとの相対位置を補正する（ステップ１１４，１１６）搬送制御系５０と、を備えている。
【００８４】
本実施形態の露光装置ＥＸ又は露光装置ＥＸを用いる露光方法によれば、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及びエッジ部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１回目のプリアライメントが行われるため、その後のウエハＷのウエハステージＷＳＴへの載置等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。
【００８５】
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１１４及び１１６でウエハＷの中心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、上記の実施形態では、図５（Ａ）において、ウエハＷのエッジ部を照明するためにＺ方向の幅を小さくできる導光板方式の第２照明系８３が使用されている。この導光板方式の第２照明系８３の代わりに、第１照明系５２ＩＬから照射されてウエハＷのエッジ部の外側を通過した検出光ＤＬ１をウエハＷ側に反射する反射部材を使用してもよい。
【００８６】
また、この導光板方式の第２照明系８３の代わりに、光源８３ａと、光源８３ａから＋Ｙ方向に射出される検出光ＤＬ２をウエハＷ側（−Ｚ方向）に反射するミラーと、拡散板とを含む照明系を使用してもよい。
また、上記の実施形態では、ウエハＷの裏面のマーク４６を検出対象としている。この他に、例えばウエハＷに歪みをほとんど与えることなく、４５０ｍｍウエハ等の大型のウエハＷのエッジ部にノッチ部ＮＴを形成する技術が開発されたような場合には、図５（Ｄ）に示すように、撮像素子８２の撮像面８２ｆでノッチ部ＮＴの像ＮＴＰ及びエッジ部の像を撮像してもよい。この場合には、第１のプリアライメント系５２の照明系としては、第１照明系５２ＩＬを省略して、第２照明系８３のみを設けてもよい。そして、ノッチ部ＮＴの像ＮＴＰ及びエッジ部の像の撮像信号からウエハＷの中心位置及びノッチ部ＮＴを基準とした回転角を求めることができる。この場合には、ステップ１０８に対応するステップにおいて、一例として、ノッチ部の像の隣り合う１画面分の撮像信号の差分ΣδＳｉ（図９（Ｃ）参照）を求めることで、この差分ΣδＳｉのピークからノッチ部の位置（ウエハＷの回転角）を検出できる。
【００８７】
さらに、ウエハＷの裏面のマーク４６及びノッチ部ＮＴの両方が設けられた場合にも、第１のプリアライメント系５２によって、マーク４６及びノッチ部ＮＴ（第１被検部）及びウエハＷのエッジ部（第２被検部）を効率的に検出できる。
また、直径が３００ｍｍのウエハの裏面にマークが形成された場合にも、上記の実施形態のプリアライメント系５２によってそのマーク及びエッジ部を効率的に検出できる。
【００８８】
また、上記の各実施形態では、第１のプリアライメント系５２は、温調テーブル８６の近傍に配置されているため、温調テーブル８６によるウエハＷの温度調整（冷却）とウエハＷの１回目のプリアライメントとを同時に行うことができる。
なお、温調機能のない回転テーブルに載置されたウエハＷのプリアライメントを行う場合に、第１のプリアライメント系５２を使用してもよい。
【００８９】
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１２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。
【００９０】
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、その基板のマーク等を効率的に検出し、基板のプリ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。
【００９１】
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。
【００９２】
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】
【００９３】
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…検出装置、４４…ウエハホルダ、４６…ウエハ裏面のマーク、５２…第１のプリアライメント系、５２ＩＬ…第１照明系、５３…第２のプリアライメント系、５３Ａ…マーク検出部、５３Ｂ，５３Ｃ…エッジ検出部、５５…演算部、６６…ローディング装置、６８…サクションカップ、８２…撮像素子、８３…第２照明系、８６…温調テーブル
【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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