(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所定のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するためのパターニング手段を支持するための支持構造体と、
基板を保持するための基板テーブルと、
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に結像するための投影システムと、
を含むリソグラフィ投影装置に於いて、該装置が更に予備整列ユニットを含み、
該予備整列ユニットは、その内部の多角形平面をなす基板の位置および方位を決めるものであって、基板の平面に垂直な回転軸の周りに基板を回転するための手段と、
基板の回転角の範囲で基板の平面に平行な測定軸に沿う前記回転軸から基板のエッジまでの距離を決めるための非接触エッジセンサと、
前記非接触エッジセンサによって測定された値と該測定が行われたときの前記基板の回転角度とによって定義される該基板のエッジ上の各測定点に対して、これらの測定点の中から選択された測定点およびその両側に隣接する測定点を通る仮想円から基板のエッジの曲率半径を推定するための手段と、
前記各測定点を含む平面を四象限に分割し、各象限において最大の曲率半径推定値を有する測定点を基板の角に関連していると決める手段と、
角に関連していると決めた２つの測定点の間の前記エッジ上の測定点に対して最小二乗法を用いて最良適合線を決めるための手段と、
決められた最良適合線から予備整列ユニット内の基板の位置および方位を決めるための手段と、を含み、
前記基板の位置および方位を決めるための手段が、二つの前記最良適合線の交差点から、基板の少なくとも一つの角の位置を決めるリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置に於いて、
基板を回転するための手段が基板を３６０°に亘って回転し、非接触エッジセンサが回転軸から基板までのエッジの距離を回転中に所定数回決めるリソグラフィ投影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の何れか一項に記載されたリソグラフィ投影装置であって、
更に、基板を予備整列ユニットから基板テーブルまで転送するための転送手段を含み、
該転送手段が、基板を基板テーブル上に所定の位置から所定の範囲内に且つ所定の位置から既知の並進および回転オフセットで配置するために、基板の位置および方位を決めるための手段の結果を使用することからなるリソグラフィ投影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載されたリソグラフィ投影装置に於いて、
前記非接触エッジセンサが光学エッジセンサであることからなるリソグラフィ投影装置。
【請求項５】
少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程と、
放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程と、
投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程と、
放射線のパターン化したビームを放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程と、
を含むデバイス製造方法であって、
放射線のパターン化したビームを基板上に投影する前に、多角形平面をなす基板の位置および方位を決める工程を備え、該工程が、
基板を基板の平面に垂直な回転軸の周りに回転する工程と、
基板の複数の回転角で基板の平面に平行な測定軸に沿う前記回転軸から基板のエッジまでの距離を決めるために非接触エッジセンサを使う工程と、
前記非接触エッジセンサによって測定された値と該測定が行われたときの前記基板の回転角度とによって定義される該基板のエッジ上の各測定点に対して、これらの測定点の中から選択された測定点およびその両側に隣接する測定点を通る仮想円から基板のエッジの曲率半径を推定するための工程と、
前記測定点を含む平面を四象限に分割し、各象限において最大の曲率半径推定値を有する測定点を基板の角に関連していると決める工程と、
角に関連していると決めた２つの測定点の間の前記エッジ上の測定点に対して最小二乗法を用いて最良適合線を決めるための工程と、
決められた最良適合線から予備整列ユニット内の基板の位置および方位を決めるための工程と、を含み、
前記基板の位置及び方位を決めるための工程において、二つの前記最良適合線の交差点から、基板の少なくとも一つの角の位置を決めるデバイス製造方法。
【請求項６】
リソグラフィ投影装置を作動させるためのコンピュータプログラムであって、前記装置に、予備整列ユニット内の多角形平面をなす基板の位置および方位を計算する工程と、基板を基板テーブル上に所定の位置および方位の範囲内に且つ既知のオフセットで位置決めするための転送手段を制御するために基板の計算した位置および方位を使う工程と、を行うことを指示するものであり、
前記予備整列ユニット内の基板の位置および方位を計算する工程が、
非接触エッジセンサから、各々予備整列ユニットの回転軸から基板エッジまでの距離に対応する複数の第１データ要素を受ける工程と、
前記第１データ要素の各々に関連する、予備整列ユニットの回転軸の周りの基板の回転角に対応する複数の第２データ要素を受ける工程と、
前記第１および第２データ要素によって定義される該基板のエッジ上の各測定点に対して、これらの測定点の中から選択された測定点およびその両側に隣接する測定点を通る仮想円から基板のエッジの曲率半径を推定するための工程と、
前記測定点を含む平面を四象限に分割し、各象限において最大の曲率半径推定値を有する測定点を基板の角に関連していると決める工程と、
角に関連していると決めた２つの測定点の間の前記エッジ上の測定点に対して最小二乗法を用いて最良適合線を決めるための工程と、
決められた最良適合線から予備整列ユニット内の基板の位置および方位を決めるための工程と、を含み、
前記基板の位置及び方位を決めるための工程において、二つの前記最良適合線の交差点から、基板の少なくとも一つの角の位置を決めるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ投影装置であって：
−    放射線の投影ビームを供給するための放射線システム；
−    所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体；
−    基板を保持するための基板テーブル；および
−    パターン化したビームを基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置に関する。
【０００２】
ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すものとして広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある；
−    マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、および種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
−    プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。プログラム可能ミラーアレイの代替実施例は、極小ミラーのマトリックス配置を使用し、適当な局部電界を印加することにより、または圧電作動手段を使うことにより、それらの各々を軸線周りに個々に傾斜することができる。やはり、これらのミラーは、マトリックスアドレス可能で、アドレス指定したミラーが入射放射線ビームをアドレス指定されないミラーの方へ異なる方向に反射し；この様にして、反射ビームをこれらのマトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化する。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。上に説明した両方の場合に、パターニング手段は、一つ以上のプログラム可能ミラーアレイを含むことができる。ここで言及したようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
−    プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記のように、この場合の支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
簡単のために、この本文の残りは、ある場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが；しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置−普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ−では、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、ＵＳ６，０４６，７９２から収集することができ、それを参考までにここに援用する。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、パターン（例えば、マスクの中の）を、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【０００５】
簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。この放射線システムも放射線のこの投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、参考までにここに援用する、ＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある。
【０００６】
この種の装置では、基板（例えば、ウエハ）を所定の位置から所定の範囲内に且つこの所定の位置から既知の並進および回転オフセットで基板テーブルに給送しなければならない。これは、典型的には、ウエハ取扱いシステムの一部である、予備整列ユニット、または“予備整列器”によって行う。この予備整列器は、この予備整列器に関するウエハの方位を決め、このウエハがウエハテーブルに仕様内で到達するようにそれを配置し、および所定の位置からの残りのオフセットが何であるかを決める。
【０００７】
ウエハの一つのエッジまたは一つの角を既知の面または面の対に機械的に押し付けることによってウエハを予備整列することは、予てから知られている。しかし、これは、達成可能な精度が比較的低く、遅く、ウエハのエッジを欠く結果になることがあって、それが更に精度を低下するかも知れず、ウエハに汚染を持込むことがあり、摩耗とウエハ膨張に影響されることがあり、切欠き（例えば、ウエハの方位を印すために使用するもの）を検出できず、および取扱えるウエハサイズの範囲に典型的に制限されるので、不都合である。
丸いウエハの光学的予備整列を行うことも知られている。しかし、これは、予て正方形または矩形ウエハには適用できなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、欠けによって生ずる損傷の危険を避け、従来の方法より迅速且つより正確な、多角形基板を予備整列する方法および装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このおよびその他の目的は、この発明によれば、冒頭の段落で指定するリソグラフィ装置で更に予備整列ユニットを含み、それが予備整列ユニット内の基板の位置および方位を決め：
−    基板の平面に実質的に垂直な回転軸の周りに基板を回転するための手段；
−    基板の回転角の範囲で基板の平面に平行な測定軸に沿う基板のエッジの上記回転軸からの距離を決めるための非接触エッジセンサ；
−    決めた距離および対応する角度によって定義される各エッジに関連する点から基板の少なくとも二つの主要エッジのための最良適合線を決めるための手段；および
−    決った最良適合線から予備整列ユニット内の基板の位置および方位を決めるための手段；
を含み、そして、予備整列ユニットが多角形、平面基板の位置および方位を決めるようになっていることを特徴とする装置によって達成される。
【００１０】
この装置は、使用中、予備整列プロセス中に基板のエッジへの損傷の危険を最小にするが、基板が回転対称である必要がないので好都合である。更に、それは、角が損傷しているか、または切欠きのあるものでも、基板の位置および方位を正確に決められるだろう。
【００１１】
この発明の好適実施例では、基板の位置および方位を決めるための手段が、二つの上記最良適合線の交差点から、基板の少なくとも一つの角の位置を確立する。基板の角が損傷している場合、装置は、この基板が損傷していなかったら角があった場所を決められるだろう。それで基板が損傷していても、基板の位置および方位を正確に決められる。
【００１２】
この最良適合線を決めるための手段は、決定した距離および角度によって定義される、各決定点に対して、各点および両側の各隣接点に円を適合することによって、基板のエッジの曲率半径を推定するための手段；これらの曲率半径推定値から、どの点が基板の角に関連しているかを決めるための手段；および角に関連していると決めた隣接点間の点に対して最良適合線を決めるための手段を含んでもよい。
【００１３】
この発明のその上更に好適な実施例で、装置は、更に、基板を基板テーブル上に所定の位置から所定の範囲内に且つ所定の位置から既知の並進および回転オフセットで配置するために、基板の位置および方位を決めるための手段の結果を使用する、基板を基板テーブル上に配置するための転送手段を含む。
【００１４】
この発明の更なる態様によれば、デバイス製造方法で：
−    少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程；
−    放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程；
−    この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程；
−    この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程；
を含む方法であって：
この放射線のパターン化したビームを基板上に投影する前に：
−    この基板をこの基板の平面に実質的に垂直な回転軸の周りに回転する工程；
−    この基板の複数の回転角でこの基板の平面に平行な測定軸に沿うこの基板のエッジの上記回転軸からの距離を決めるために非接触エッジセンサを使う工程；
−    これらの決めた距離および対応する角度によって定義される各エッジに関連する点からこの基板の少なくとも二つの主要エッジのための最良適合線を決める工程；および
−    これらの決った最良適合線から予備整列ユニット内の基板の位置および方位を決める工程；
によってこの予備整列ユニット内の基板の位置および方位を決めることに特徴があり、並びにこの予備整列ユニットが多角形、平面基板の位置および方位を決めるようになっていることを特徴とする方法が提供される。
【００１５】
この発明の更なる態様によれば、リソグラフィ投影装置を作動させるためのコンピュータプログラムで、この装置に：
−    予備整列ユニット内の基板の位置および方位を計算するステップ；並びに
−    この基板を基板テーブル上に所定の位置および方位の範囲内に且つ既知のオフセットで配置するために、転送手段を制御するためにこの基板の計算した位置および方位を使うステップ；
を行うことを指示するためのコード手段を含むプログラムに於いて、この予備整列ユニット内の基板の位置および方位を計算するためのコード手段が：
−    非接触エッジセンサから、各々この予備整列ユニットの回転軸からの基板エッジの距離に対応する第１複数のデータ要素を受けるステップ；
−    各々この第１複数のデータ要素の一つに関連する、この予備整列ユニットの回転軸の周りのこの基板の回転角に対応する第２複数のデータ要素を受けるステップ；
−    各エッジに関連する第１および第２データ要素からこの基板の少なくとも二つの主要エッジのための最良適合線を計算するステップ；並びに
−    これらの最良適合線から予備整列ユニット内の基板の位置および方位を計算するステップ；
を行うためのコード手段を含むこと、そして、この予備整列ユニットが多角形、平面基板の位置および方位を決めるようになっていることを特徴とするプログラムが提供される。
【００１６】
この本明細書では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この本文で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標部分”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００１７】
本明細書では、“放射線”および“ビーム”という用語を紫外放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）およびＥＵＢ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫外放射線）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明する。
これらの図で、対応する参照記号は、対応する部品を示す。
【００１９】
図１は、この発明の特別の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
−    放射線（例えば、ＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための、この特別の場合放射線源ＬＡも含む、放射線システムＥｘ、ＩＬ；
−    マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するための、およびこのマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
−    基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための、およびこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
−    マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（一つ以上のダイを含む）上に結像するための、投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、レンズグループ、反射屈折または反射光学システム）を含む。
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
【００２０】
この線源ＬＡ（例えば、水銀灯、エキシマレーザ、プラズマ放電源または電子銃は、放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含む。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２１】
図１に関して、線源ＬＡは、（この線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、それが作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注意すべきで；この後者のシナリオは、線源ＬＡがエキシマレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２２】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上にマスクホルダで保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）を使って実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００２３】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｙ方向）に速度νで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍνで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００２４】
この装置は、更に予備整列器を含み、それは、この予備整列器から基板テーブルへ振動を伝達するのを防ぐために、この基板テーブルから、例えば、機械的に遮断してある。ウエハ取扱いロボットのような基板取扱い装置を使ってウエハをこの予備整列器へ給送する。次に、基板取扱い装置がこのウエハを基板テーブルＷＴへ転送する。この基板取扱い装置は、ウエハを予備整列器へ給送したものと同じでもよく、または第２基板取扱い装置でもよい。配置精度を損わないことを保証するために、この基板取扱い装置は、予備整列器に対して固定位置にあってもよい。その代りに、移動中この基板取扱い装置を予備整列器から機械的に遮断してもよい。この場合、基板取扱い装置は、ウエハを拾い上げる前に、予備整列器に対するその位置を明確にするために、後に一時的に予備整列器に結合する。そのようなシステムの例は、参考までにここに援用するＥＰ−１０５２５４８−Ａ２に見られる。
【００２５】
この予備整列器は、例えば気体軸受によって、ウエハを支持することができ、このウエハの位置を固定するためおよびそれを必要に応じて動かすために限られた機械的接触しか使わない。この予備整列器は、幾つかの他の機能にも役立つことができる。この気体軸受に使用する気体は、ウエハの温度安定化を支援するために加熱または冷却することができる。この気体は、ウエハに蓄積した電荷を徐々に放電するために帯電させてもよく、およびウエハの下側の汚染物質を吹飛ばすために使用すべく濾過してもよい。これらの使い方の全てがウエハへの損傷の可能性を減じ、位置精度の改善を助ける。そのような予備整列器の例は、参考までにここに援用するＥＰ−１０５２５４６−Ａ２に見られる。
【００２６】
図２に概略的に示すように、本発明の予備整列器は、ウエハＷをこの予備整列器の軸ＲＡの周りに回転するためのおよびこのウエハをこのウエハに平行な平面で並進するためのウエハ支持体１、このウエハの平面内の軸に沿う、この軸ＲＡからのこのウエハのエッジの距離（以後半径と呼ぶ）を決めるためのエッジセンサＥＳおよびこのウエハ表面上のマークの場所を決めるためのマークセンサＭＳを含む。
【００２７】
ウエハＷを基板取扱い装置からこの予備整列器へ給送するとき、それはウエハ支持体１上の任意且つ未知の位置にあるだろう。従ってこの予備整列器は、このウエハの位置および方位を正確に決めねばならない。これを容易にするために四つの座標系を使用する。それらの二つ、エッジセンサ座標系ＥＳＣＳとマークセンサ座標系ＭＳＣＳは、それぞれ、ウエハの幾何形状およびその上のマークに対して固定してある。
【００２８】
図３ａは、このエッジセンサ座標系ＥＳＣＳとマークセンサ座標系ＭＳＣＳの間の関係を示す。このエッジセンサ座標系は、予備整列器の回転軸ＲＡとこの回転軸ＲＡから最も遠いエッジセンサＥＳの画素を通過するそのＸ軸によって定義する。このＹ軸は、このＸ軸に垂直で、やはり回転軸ＲＡを通過する線である。これらの軸の両方は、予備整列器上にあるときのウエハの平面内にある。マークセンサ座標系のＸ軸は、予備整列器の回転軸ＲＡとマークセンサＭＳ上の設定点を通過する線である。
【００２９】
マークセンサＭＳは、このエッジセンサ座標系およびマークセンサ座標系のそれぞれの軸が所定の角度C6（例えば、６０°）にあるように配置してある。実際には、エッジセンサＥＳとマークセンサＭＳの取付け公差のために、C6に小さなオフセット、C6offsetがある。従って、軸間の全角度は、C6+C6offsetである。このC6offsetは、較正手順中に決めてもよい。
【００３０】
図３ｂは、幾何学的ウエハ座標系ＧＷＣＳを示す。このＧＷＣＳの軸は、この場合正方形である、ウエハＷのエッジと平行である。このＧＷＣＳの原点は、この正方形ウエハの幾何学的中心である。もし、切欠きＮがあれば、それは、例えば、この座標系の第４象限Ｑ４にあるだろう。このウエハ座標系ＷＣＳは、このウエハの表面上の基準のような、特定のマークの位置によって定義する。従って、この幾何学的ウエハ座標系と各個々のウエハに対して一定のままであるウエハ座標系との間にオフセットがあるだろう。
【００３１】
図４は、予備整列器でウエハＷの位置および方位を決める際に追従する工程を示す。ウエハを予備整列器に受けてから、それを３６０°に亘って回転し、この実施例では電荷結合素子であるエッジセンサＥＳから、例えば、２００個の値（ＣＣＤ値と呼ぶ）を得る。この発明が２００ＣＣＤ値の使用に限定されないことおよびそれ以上またはそれ以下のＣＣＤ値を得てもよいことは明白だろう。次にこれらのＣＣＤ値を、各々この測定を行った角度に関係する一連の半径値に変換する。この場合、この“半径”は、予備整列器の回転軸ＲＡからエッジセンサＥＳによって決められるウエハのエッジ上の点までの距離を意味する。従って、ウエハのエッジ上の各測定点は、このエッジセンサ座標系の極座標によって記述する。これらの値から、エッジセンサ座標系と幾何学的ウエハ座標系の間の関係または“オフセットベクトル”を決めることができる（以下参照）。図５に示すように、この関係を二つの座標系の原点の間の距離ｒおよびＥＳＣＳをＧＷＣＳから回転した角度ｔｈによって記述することができる。明確にするために、ｒをGWCS_ESCS_r_offsetと表示し、ｔｈをGWCS_ESCS_th_offsetと表示する。
【００３２】
次に、ウエハＷが許容場所の指定範囲内にあるかどうかを決めることができる（即ち、GWCS_ESCS_r_offsetを予め設定した閾値と比較する）。この許容オフセットは、例えば、０．５ｍｍかも知れない。もし、ウエハがこの指定した限界内になければ、ウエハを再心出しするためにウエハ支持体を使ってウエハを動かしてもよい。次に、この新しい場所に対してこれらの測定工程を繰返す。このサイクルは、ウエハを場所の指定範囲内に配置するために、必要なだけ繰返すことができる。
【００３３】
もし、ウエハに切欠きＮがあるならば、エッジセンサ座標系ＥＳＣＳでのこの切欠きの方位を決めてもよい（以下に詳しく説明）。しかし、この切欠きの方位確定を予備整列の前に行ってもよい。エッジセンサ座標系内のこの切欠きの方位GWCS_ESCS_thetaは、GWCS_ESCS_th_offsetと組合わせて幾何学的ウエハ座標系ＧＷＣＳ内で見つかる切欠き方位である。
【００３４】
マークセンサ座標系でこれらの方位を持つことは、屡々より便利である。これらの角度は、次のように変換してもよい：
GWCS_MSCS_theta      =GWCS_ESCS_theta+(C6+C6offset)
GWCS_MSCS_th_offset  =GWCS_ESCS_th_offset+(C6+C6offset)
マークセンサ座標系とエッジセンサ座標系の原点が一致するので：
GWCS_MSCS_r_offset   =GWCS_ESCS_r_offset
であることに注意すべきである。
【００３５】
ウエハＷ上の形態の位置および方位を指定するためには（マークセンサ座標系で）、幾何学的ウエハ座標系とウエハ座標系の差である、WCS_GWCS_offsetベクトルを、角度GWCS_MSCS_th_offset、長さGWCS_ESCS_r_offsetのベクトルである、マークセンサ座標系でのウエハの幾何学的中心のベクトル位置に加える。このウエハ上の形態の方位は、WCS_GWCS_offsetベクトル角度とGWCS_MSCS_thetaの和である。
【００３６】
図６は、幾何学的ウエハ座標系とエッジセンサ座標系の間のベクトルオフセットを決めるために必要な工程を示す。最初の工程は、ウエハのエッジ上の各測定点に対するこのウエハのエッジの曲率半径を推定することである。これは、両側の点を使い、３点に円を適合して計算することができる。次に、これらの曲率半径値をこれらの測定点を予め設定した閾値と比較して、これらの測定点を“線”、“円”または“その他”に分類する。“線”として分類しなかったこれらの点をこの段階で捨てる。
【００３７】
次に、エッジセンサ座標系ＥＳＣＳをその四象限に分割し、各象限の測定値を比較する。ウエハがウエハの幅の四分の一以上、即ち、単一象限の大きさ以上オフセットしていないとすると、各象限が角の一つを含むだろう。従って、最大半径値を有する各象限の測定点を“角点”であると考える。一旦四つの“角”を確認すると、線を形成する、隣接する角の間の残りの測定点は、ウエハの一つのエッジ上にあるものと考える。これらの測定点をエッジセンサ座標系ＥＳＣＳ内でデカルト座標系に変換する。次に、標準的最小二乗法を使って各エッジ線に対する形状の最良適合線ｙ＝ＡＸ＋ｂを決める。次に、各エッジ線に於ける点のこの最良適合線からの距離の変動を解析する。この線から標準偏差値の３倍を超える点は捨てる。もし、この段階で捨てた点の数が閾値を超えたならば、例えば、もし幾らかあるならば、“角”を決めた点から、この工程で捨てる点の数が閾値以下であるまで、点を捨てずにこの手順を繰返す。
【００３８】
この様にして一旦四つのエッジ線が見つかると、これらの線を外挿し、それらが交わる（原点に最も近い−即ち、ほぼ平行な線が交わるより遠い交線を無視して）四つの点がこのウエハＷの角を定義する。もし、ウエハに切欠きがあるならば、切り欠いた角で、見つかる角は、切欠きがなかったら角があるところだろう。
【００３９】
その代りに、使用する角がエッジ線を見付けるための成功した手順に於いて各象限の最大半径で見つかった“角”でもよい。この場合、四つの角全部を見付ける必要はない。もし、一つの角が認識できないならば、それを他の角の位置から推定してもよい。
【００４０】
次に、これら四つの角を使ってエッジセンサ座標系ＥＳＣＳと幾何学的ウエハ座標系ＧＷＣＳの間のオフセットベクトルを見付けてもよい。これらの角の位置の平均値は、ウエハの幾何学的中心（それはこの幾何学的ウエハ座標系の原点である）である。従って、これは、上でGWCS_ESCS_r_offsetとも呼ぶ、ｒを定義する。これらの角を結ぶ各線の方位角の平均値は、ｔｈ＋４５°であり、ここでｔｈは、上でGWCS_ESCS_th_offsetと呼ぶ、ＥＳＣＳをＧＷＣＳから回転する角度である。
【００４１】
正方形ウエハは、四つの角の一つに切欠きのあるものだけに限られてもよい。従って、ウエハは、露出すべきウエハの側面が所定の方向を有するように限られるとすると、正方形ウエハの切欠きの方位は、単純に切欠きのある角を決めることによって決めることができる。先の工程で決めてもよい、またはこの点で決めてもよい曲率半径値を使って認識した角に切欠きがあるかないかを決めることができる。角への損傷によって生ずるかも知れない虚偽切欠きの擬似認識を防ぐために、切欠きの大きさに対して閾値を設定することができる。
【００４２】
切欠きの検出は、予備整列器がウエハの位置および方位を決めてから行ってもよい。その代りに、それを事前予備整列工程で行ってもよい。この場合、切欠きの位置を決めるためにウエハの高速走査を行う。次に、これに正確なウエハ心出し並びに位置および方位決定が続く。
切欠きなしの予備方向付けしたウエハを使う、幾つかの実施例では、ウエハの元の方位決定を保存し、切欠き検出工程を行わない。
【００４３】
上に説明した方法は、四つの辺および四つの角（その一つが切欠き付きでもよい）のある基板、即ち正方形または矩形基板用である。しかし、この方法は、例えば、異なる数の“角点”を決め且つ中間の点に対する最良適合線を見付けることによって、他の多角形基板に使うために改作できることが分るだろう。
【００４４】
この発明の特定の実施例を上に説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが分るだろう。この説明は、この発明を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例によるリソグラフィ投影装置を描く図。
【図２】本発明による予備整列ユニットを描く略図。
【図３ａ】エッジセンサ座標系とマークセンサ座標系の間の関係を描く図。
【図３ｂ】幾何学的ウエハ座標系を描く図。
【図４】予備整列器でウエハの位置および方位を決めるために使う工程を示す図。
【図５】エッジセンサ座標系と幾何学的ウエハ座標系の間のオフセットを示す図。
【図６】エッジセンサ座標系と幾何学的ウエハ座標系の間のオフセットを決めるために使う工程を示す図。
【符号の説明】
Ｃ  目標部分
ＥＳ  エッジセンサ
Ｅｘ  ビーム拡大器
ＩＬ  照明システム
ＬＡ  放射線源
ＭＡ  マスク
ＭＴ  支持構造体
ＰＢ  投影ビーム
ＰＬ  投影システム
ＲＡ  回転軸
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル
１  回転手段
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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