JP2008198754A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエハステージ上で、搬送中にウエハがウエハ支持部で保持できない状況となり、以降の搬送が保証できない場合に、極力人手を介さずに自動的に搬送を行う。
【解決手段】 既存のセンサ５、６、７を利用して装置内における絶対座標でウエハ有無の計測を行い、その情報を基にウエハの姿勢（ずれ量、ずれの方向、傾き）を算出する。該情報と予め設定された許容量を比較して搬送の可否判断を行い、可能であれば搬送を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板を露光する露光装置に関する。

近年、半導体露光装置の性能向上に伴い、装置のフットプリントが拡大している。その理由は、機能改善を目的としてユニット自体のサイズが拡大している他、機能追加を目的として新ユニットが増設されているからである。
しかし、上記の性能向上や機能改善や機能追加等のメリットに対して、このようなサイズの拡大は搬送距離の長大による搬送時間の増加と、装置メンテナンス性の低下による作業時間の増加といった問題を引き起こしている。このとき、前者の搬送時間に関しては処理時間の短縮による対策がとられている。また、後者メンテナンス性に関してはサイズ自体の改善が厳しい状況であり、ハードウェアのモジュール化構造による作業時間の短縮や、人手を介さない自動処理機能により作業の簡便化が図られている。

本発明も、後者のメンテナンス性に関連する技術であり、特に装置の自動化による該作業性の向上を目的としている。
同目的の機能の一例を挙げると、ウエハステージ上におけるウエハの吸着支持部品（以下、チャックと呼ぶ）を交換するために、メンテナンス用の扉を開けて専用のステージにチャックを載せると自動的にチャックを交換する機能がある（特許文献１）。これは、最初に述べた装置サイズの拡大に伴って、露光ステージがアクセスしにくい位置、つまり、装置外周から離れた中心に近い位置に構成されるようになったからであり、人手による作業が困難な状況を改善する目的で実現された。そして、これにより作業時間が軽減されるだけでなく、様々なユニットが隣接した状況において、干渉のリスクの高い作業を省略することが可能となった。
特開平０８−１８１０５７号公報

本発明は、ウエハステージ上で該搬送に何らかのアクシデントが起こった場合の対処に関する技術である。具体的には、搬送中にウエハがウエハ支持部で保持できない状況（以下、ウエハロストと呼ぶ）となり、以降の搬送が保証できない場合に、ウエハの搬送可否判断を行い、可能であれば自動搬送を行うための技術である。
なお、上記のようなウエハロストは、通常、ウエハの受け渡しを行うタイミングで起こる。なぜなら搬送中は、ウエハは常に吸着状態にあり、ずれが起こって搬送停止になることは稀だからである。一方で受け渡しの最中はバキュームによる吸着が行われないタイミングがあり、その時点で振動などにより若干ずれて姿勢が変わってしまう可能性がある。

従来は、このようなケースでは装置の制御を止めて、人手によりウエハを回収していた。なぜなら、ウエハの支持に異常が起こっている状態で装置を稼動させることはウエハの落下等の危険を伴うからであり、人が目視で確認しながら手作業で回収を行う方がリスクが小さいと考えられたからである。
しかし、装置の大型化に伴い、装置の側面パネルを開けて、装置の内奥にあるウエハを取得することは距離的に困難である他、先述したように様々なユニットの隙間を縫って、ウエハにアクセスすることは他ユニットとの干渉のリスクが大きい。

これに対して、ウエハの存在する位置や吸着状態によっては、装置で自動的に搬送可能と思われる状況も少なからずあった。
したがって、ウエハが動かせない状況であるか、もしくはウエハを動かすと何らかのハードウェアと干渉の危険性がある場合を除いて、極力ウエハを自動で搬出する処理、又はウエハの位置を修正する処理が行われることが望ましい。
本発明は、そのような望ましい処理を行う露光装置の提供を例示的目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の露光装置は、基板を吸着保持し且つ移動するステージと、前記ステージとの間で該基板の受け渡しを行い且つ該基板を搬送する搬送部と、前記ステージに保持された該基板の表面における対象領域の位置を計測する計測器とを有し、該計測された位置に基づき前記ステージを移動させて該基板を露光する露光装置であって、前記ステージによる該基板の吸着状態の正否を判別し、該吸着状態が異常である場合に、前記計測器を用いて該基板の位置ずれ量を計測し、該計測された位置ずれ量に応じて前記ステージと前記搬送部との間で該基板の受け渡しを行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、上述のような望ましい処理を行う露光装置を提供することができる。

本発明の好ましい実施の形態に係る露光装置は、ウエハ（基板）を吸着保持し且つ移動するウエハステージと、該ステージとの間で該ウエハの受け渡しを行い且つ該ウエハを搬送する搬送部とを有する。更に、前記ステージに保持された該ウエハの表面における対象領域の位置を計測する計測器を有し、該計測された位置に基づき前記ステージを移動させて該ウエハを露光する。そして、前記ステージによる該ウエハの吸着状態の正否を判別し、該吸着状態が異常である場合に、前記計測器を用いて該ウエハの位置ずれ量を計測し、該計測された位置ずれ量に応じて前記ステージと前記搬送部との間で該ウエハの受け渡しを行う。

ここで、前記計測器としては、ウエハの表面における対象領域（計測ショット）の高さを計測するフォーカスセンサや、ウエハ上（基板上）のアライメントマークの位置を計測するアライメントスコープ等を用いることができる。
ウエハステージ上のウエハの位置ずれ量は、前記計測器を用いて前記ウエハステージ上の予め決められた複数の箇所のそれぞれにおけるウエハの表面の有無を判別し、該判別された有無に基づいて計測する。あるいは、前記計測器を用いて前記ウエハの少なくとも３つの端部の位置を検出し、該検出された少なくとも３つの端部の位置に基づいて該位置ずれ量を計測する。これらの位置ずれ量は、予め定められた座標平面における位置ずれ量、又はウエハの傾き量であってもよい。

本実施形態に係る露光装置は、前記位置ずれ量が予め決められた許容範囲にあるか否かを判別し、該位置ずれ量が該許容範囲にあると判別された場合に、前記ステージと前記搬送部との間でウエハの受け渡しを行う。一方、該位置ずれ量が該許容範囲にないと判別された場合には、該判別結果に係る情報を報知する。
前記ステージは、ウエハを吸着するチャックと、前記チャックを貫通でき且つウエハを吸着する受け渡しピンとを含む。そして、前記チャック及び前記受け渡しピンの少なくとも一方で該ウエハを正常に吸着できない場合に該吸着状態が異常であると判別する。また、前記ステージは、ウエハを真空により吸着し、該吸着状態の正否は、該真空の圧力に基づき判別することができる。

本実施形態に係る露光装置は、ウエハステージ上で、搬送中にウエハがウエハ支持部で保持できない状況となり、以降の搬送が保証できない場合には、既存のセンサ（計測器）で基板の姿勢を計測する。そして、予め設定された許容値と比較して、干渉の危険性が無ければ装置外に搬出する。また、ウエハの受け渡しの際に、ずらして受け取ることにより、ウエハの位置を修正して再処理を行う。
これにより、従来の手作業と比較して２次災害の危険性の低い対応が可能となる。また、姿勢の修正により再処理が可能となった場合には、従来リワーク等が行われていたウエハを処理できる可能性があるので、生産性の向上が期待できる。更に、新たにセンサを追加せずに既存のセンサを利用しているので、装置のコストアップを行わずにシステムの自動化が可能となる。

なお、センサを含む計測手段が移動して、ウエハの任意のポジションを計測できる場合は問題ないが、一般的にはセンサの位置が固定で、計測のためにはウエハの搬送が必要な場合が多く、この場合、そもそも搬送して良いかという問題がある。
この場合の搬送可否判断は、ウエハの吸着状態により行うものとする。

例えば、図３にあるようなウエハ外周部を支持するチャックでは、以下のようにして搬送可否判断を行う。すなわち、ウエハをバキューム吸着（以下、吸着）できず、ウエハを受け渡す際に使用されるウエハ中心に近い場所を支持する交換支持部（以下、受け渡しピン）ではウエハを吸着できる場合は、ウエハのずれが小さいものとする。そして、このとき受け渡しピンによりウエハを吸引した状態で駆動しながらセンサで計測することは可能である。

なお、上記の前提としては、ウエハ支持に異常が起こるケースとして、ウエハの変形のためにチャックで吸着できない場合を考えている。このとき、ウエハの変形は主に熱処理のプロセスが原因で起こることが知られており、その形状はウエハ外周部で、より曲率が大きいお椀型である場合が多い。したがって、チャックで吸着できない場合でも、交換支持部での吸着ができる可能性が高いと考えられる。

そして、このような状況では、ウエハがずれている可能性があるとはいえ、完全な吸着が行えていないだけでウエハのずれは小さいと推測される。したがって、先述したリスクを冒して作業するよりも、ウエハの状態を調べて可能であれば自動で搬送を行った方が安全な処理が行える。また、仮に自動搬送できなかったとしても、手作業の回収のための有益な情報となる。

なお、チャックでも交換支持部でも吸着が確認されない場合は、ウエハが支持部上に無いか、もしくは、コンタミ等の汚れにより吸着に異常をきたしている等の原因が考えられる。また、交換支持部に吸着機構が無い場合もウエハの駆動の保証が判断できない。この場合は、カメラの撮像により姿勢を確認する等の、別手段によりウエハの駆動を保証することにより、本発明を適用することが可能である。

上記のような前提で計測が可能であると判断した場合は、装置に備え付けられたセンサを用いてウエハ表面の計測を行う。このとき、使用するセンサは、本来フォーカスの計測やアライメントの計測に使用されるものであるが、本実施形態では単純にウエハ表面の計測可否、つまりウエハの有無を確認することに使用する。

姿勢算出の手段を簡単に説明すると、センサを使用して装置ステージにおける絶対座標でウエハ有無の計測を行い、その情報を基にウエハの位置ずれ量を算出する。例えば、ウエハ外周を数点計測し、連続した特定の数点が計測できない場合は、その部分からウエハ中心に結んだベクトルの方向にずれが発生しているものと考えられる。更に、使用したセンサがフォーカスセンサであれば同時にウエハ表面の傾きを算出できる。

本実施の形態によれば、上記の手段を用いてウエハの姿勢の計測を行い、予め設定された許容値と比較して、干渉の危険性が無ければ装置外に搬出することが可能である。また、ウエハの受け渡しの際に、ずらして受け取ることにより、ウエハの位置を修正して再処理を行うことも可能である。
これにより、従来の手作業と比較して２次災害の危険性の低い対応が可能となる。また、姿勢の修正により再処理が可能となった場合には、従来リワーク等が行われていたウエハを処理できる可能性があるので生産性の向上が期待できる。更に、新たにセンサを追加せずに既存のセンサを利用しているので、装置のコストアップを行わずにシステムの自動化が可能となる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
［実施例１］
図１は本発明が適用される半導体露光装置の一例を示している。各ユニットの名称および役割に関して説明する。１はレチクルである。２はレチクル１を走査するためのレチクルステージである。レチクルステージ２はレチクルステージガイド３上を移動する。４は投影系（投影光学系）である。５はパターンの位置計測用のアライメントスコープである。６、７はウエハ上面の位置計測を行うためのフォーカス計測系のフォーカス検出系（投光部）とフォーカス検出系（受光部）である。

８はウエハであり、チャック９はウエハ８を保持する。微動ステージ１０は、チャックをＸ、Ｙ、Ｚ、θ（ＸＹ平面に平行な方向の回転）およびチルト（ＸＹ平面に対する傾き）の各方向に微小な駆動が可能である。粗動ステージ１１は微動ステージ１０をＸＹ方向に駆動することが可能である。粗動ステージ１１はウエハステージ定盤１２上を駆動する。

露光処理は、投影系４にベースライン長と呼ばれる距離を介し隣接して配置されたアライメントスコープ５によりウエハ８上のパターンの位置を計測した後、このウエハ８を粗動ステージ１１により投影系４の下に送り込む。そして、レチクル１上のパターンが所定の位置に転写されるように、レチクル１とウエハ８とを投影系４の倍率比の速度で、投影系４に対して相対的にスキャン動作させて、レチクル１上のパターンをウエハ８上の所定の位置に転写する。また、上記転写中には、フォーカス計測系によりウエハ上面の位置を逐次計測し、ウエハ上面の位置が投影系４の像面位置に一致するように微動ステージ１０によりウエハ８の移動を行いながら露光動作を行っている。

図２は図１の装置における搬送システムの一例を示している。各ユニットの名称および役割に関して説明する。インラインユニット２４はコータデベロッパとのウエハの受け渡しに使用されるステーションである。また別の形態として複数のウエハをオープンカセットに入れてオープンカセットエレベータ２０にセットして装置に受け渡す場合もある。ウエハ搬入ハンド（以下、ＳＣＨ）２５は、ウエハ搬入時にはインラインユニット２４、またはオープンカセットエレベータ２０に置かれたオープンカセット中のウエハを、プリアライメントユニット（以下、ＰＡ）２６へ搬送する。またＳＣＨ２５は、後述するウエハ回収ステーション（以下、ＲＣＶ）２１から搬入元のインラインユニット２４もしくはオープンカセットエレベータ２０に置かれたオープンカセットにウエハを搬送する。ＰＡ２６では粗く位置決めが行われる。ウエハ送り込みハンド（以下、ＳＨ）２３は、ＰＡ２６から供給位置にあるウエハチャックまでウエハを搬送する。ウエハステージで一連の処理が行われた後にウエハ（チャック）が回収位置に移動する。ウエハ回収ハンド（以下、ＲＨ）２２は回収位置のウエハをＲＣＶ２１に移動する。

図３は上記搬送システムにおけるウエハ搬送シーケンスを示している。コータデベロッパ３０からインラインユニット３１へ置かれたウエハ、もしくは、オープンカセットエレベータ４０に置かれたオープンカセットに在るウエハをＳＣＨ３２によりＰＡ３３に搬送する。続いて、ＰＡ３３に在るウエハをＳＨ３４により供給位置に待機した受け渡しピン３７へと搬送する。この後、チャック３６で吸着されて露光ステージ上でより精度の高い位置決めが行われ、同ステージ上でフォーカス等の幾つかのキャリブレーション計測や修正が行われた後に露光処理が行われる。

露光終了後に回収位置に待機したチャック３６に在るウエハが受け渡しピン３７に受け渡され、ＲＨ３８によりＲＣＶ３９へとウエハを搬送する。続いてＲＣＶ３９に在るウエハをＳＣＨ３２により、搬入元であるインラインユニット３１、もしくは、オープンカセットエレベータ４０にあるオープンカセットへと搬送し、露光装置内部での通常の搬送シーケンスが完了する。

上記のような構成において露光装置にトラブルが起こり、装置のリセット処理と共にウエハステージ上に存在するウエハを搬出する場合に関して、提案する機能の実施例を説明する。
ウエハの回収にあたり、搬出の可否を判断するために先ずはウエハの吸着状態を確認する。このとき、ウエハステージ３５上の受け渡しピン３７にはエア吸着機能が存在するものとする。

吸着状態の確認手順としては、まず、受け渡しピン３７で吸着状態の確認を行う。具体的には、バキュームのエア圧力が定められた圧力以下になることを計測により確認する。続いて、チャック３６を用いて同様に吸着状態の確認を行う。このとき、受け渡しピン３７とチャック３６を用いての確認に問題なければ、ウエハの姿勢が正常であると判断して、そのまま搬送する。一方、双方の吸着状態に問題がある場合はそのままで搬送することは困難であるので、カメラ等を用いて姿勢を確認する等、別手段を用いて搬送を保証した上で、後述する手段で計測／修正を行うものとする。

本実施例ではウエハのずれが起こっている場合は、受け渡しピン３７による吸着は可能でチャック３６による吸着ができない状態を想定している。その理由は、通常、ウエハは様々なプロセスを経るうちに熱によりお椀型に変形が起こるからである。この場合、ウエハの外周に近いほど曲率が大きくなるため、受け渡しピン３７による中心部分での吸着よりもチャック３６による外周部分での吸着が困難になる。
このとき、受け渡しピン３７で吸着できているということは、ウエハが受け渡しピン３７上にあり、吸引した状態で落下のリスクの少ないウエハの搬送が可能であるということである。したがって、受け渡しピン３７による吸着が可能で、チャック３６による吸着ができない場合は、搬送可能と判断して後述する計測処理を行う。

また、ウエハの変形状態（外周部分が平坦で中心部分に凹凸がある場合）によっては、その逆の結果も考えられる。この場合もチャック３６で吸着ができているということは、ウエハがチャック３６上にあり、吸引した状態で落下のリスクの無いウエハの搬送が可能であるということである。したがって、チャック３６による吸着が可能で、受け渡しピン３７による吸着ができない場合も、搬送可能と判断して後述する計測処理を行う。

図４は、本実施例で用いるフォーカス計測システムの概要図である。計測光（ＬＥＤ光）はＬＥＤボックス４１から各チャンネルに用意された光ファイバ４２経由で投光部４３に導入される。投光部４３から射光された計測光がウエハ４４の計測ショット４５の表面で反射し、受光部４６で計測される。このとき、同時に投光部４３から照射された基準光が受光部４６で計測され、それらの位相差（位置差）によりフォーカス量（高さ情報）が算出される。

本実施例では、該センサを用いて図５に示すようにウエハ外周を等間隔で数点計測を行い、ウエハの位置を算出する。例えば、Ｏ１が計測できない場合は、Ｏ１からウエハの中心方向に結んだベクトルの方向にウエハがずれていることが分かる。更に、このときＯ２およびＯ８が計測できる場合は、以下で述べる方法によりウエハのずれ量（範囲）が算出できる。

ずれ量の算出方法に関して説明する。計測点上の軸を左上からそれぞれＯＸ（１，２，…，ｎ）およびＯＹ（１，２，…，ｍ）と決める。すると、図５および６上における垂直方向のずれに対する観測区間はＯＹ（Ｍ）〜ＯＹ（Ｍ＋１）で定義され、軸上の観測点とウエハ外周とのｘ，ｙの自由度（δＭｘ，δＭｙ）が不定量となる。このとき、該量がウエハの姿勢推定の精度（分解能）となる。
なお、観測点数は、後述するように点数が多いほど計測分解能が上がるので要求精度とのトレードオフにより決定する。また、観測点の配置の仕方は、図では等間隔に配置しているが、ずれの計測に指向性がある場合は、局所的に計測点数を増やした計測を行うことも可能である。

観測点数がｐ個の時の観測点座標は以下のように表すことができる。このとき、ｉは０（１２）時の位置の点を１番目とし、時計回りの順に番号付ける。

ここで、ｄｐはウエハ外周からのオフセット距離であり、該距離を設ける場合はウエハエッジからＯＹ（１）までが観測区間となる。例えば、Ｏ１が計測できない場合は少なくとも距離ｄｐ分だけずれていることが分かる。
この観測点を通るようなｘｙ方向の軸ＯＸ、ＯＹは次式で表される。
（イ）奇数個の観測点が計測できない場合（図５の垂直方向）

（ロ）偶数個の観測点が計測できない場合（図６の垂直方向）
この場合は、図５の絶対座標を反時計回りにπ／ｐ度回転させて考える。すなわち

次に、観測区間毎の不定領域を定義する。（イ）、（ロ）のどちらの場合でも１方向で考えることにより、他の方向はそれが回転した状態であると考えることができる。観測区間Ｍは、Ｙ軸ＯＹ（Ｍ）〜ＯＹ（Ｍ＋１）で定義され、区間の個数は（イ）Ｍ＝１，２，・・・，（ｐ／２＋１）、（ロ）Ｍ＝１，２，・・・，（ｐ／２）となる。そして不定量とは、観測区間ＭではＯＹ（Ｍ）上の観測点Ｏでウエハが検知できなくなってから、ＯＹ（Ｍ＋１）上で観測できる場合に起こり得るウエハの位置ずれ量である。

これらの量の算出を説明する。まず、計測区間Ｍの各軸ＯＹ（Ｍ）、ＯＹ（Ｍ＋１）と通る半径ｒの円を求める。ｒはウエハ半径（１２インチウエハは１５０［ｍｍ］、８インチウエハは１００［ｍｍ］）であり、このとき求めた２円の中心をそれぞれＣＭ、ＣＭ＋１とする。すると、不定量（δＭｘ，δＭｙ）は以下の式で表される。
δＭｘ＝Ｍｉｎ（距離Ａ，距離Ｂ）
ここで、距離Ａは「半径がｒで中心が（０，δＭｙ）の円とＯＹ（Ｍ）との交点」と「同軸上の同象限（近傍にある）観測点」との距離である。また、距離Ｂは「半径がｒで中心が（０，δＭｙ）の円とＯＹ（Ｍ＋１）との交点」と「同軸上の同象限（近傍にある）観測点」との距離である。
このとき、δＭｙは、ＣＭ＜δＭｙ＜ＣＭ＋１であり、距離Ａと距離Ｂは次の式で表せる。

なお、実際には、これらの不定量は特定することができないため、該値の最大量（ΔＭｘ，ΔＭｙ）が修正可否判断の対象量となる。該最大量は以下の式で表せる。

この方程式はマクローリン展開を用いて近似的に解くか、あるいは、Ｙを一定量ずつ変化させ、Ａ−Ｂ＞０となった時点でのＹを解とする数値計算的な解法を用いて解くことができる。
求まった不定最大量（ΔＭｘ，ΔＭｙ）はずれの範囲を表し、先述したように算出するズレ量の精度となる。したがって、該範囲よりも小さい精度で姿勢を修正する場合は、過修正してしまう可能性があるため、確認・再駆動という追い込み処理が必要となる。
ウエハのずれ量は、各区間で不定最大量（ΔＭｘ，ΔＭｙ）を対象となる区間で総計した量となる。

また、ずれの方向は、計測できなかったポイント（以下、計測不可点）の位置とウエハの中心の関係から算出する。このとき、通常計測できないポイントは円周上に連続して存在するはずであり、もし、不連続な計測不可点が計測された場合には、計測エラーとして処理を中止するか、再計測を行う。

ずれの方向の算出手順は、円周上において連続する計測不可点の中心位値Ｐを求めて、該位置Ｐからウエハ中心Ｏにベクトルを結ぶ。このとき、該ベクトルの示す方向がずれの方向を表す。但し、このとき求まる方向は、計測点数に依存した分解能における方向の推定値であり、前述した不定なずれ量を含んだ上での平均的なずれの方向を意味している。

なお、不観測点が奇数個の場合は、Ｐは連続する不観測点の中心の点となる。不観測点が偶数個の場合は、Ｐは連続する不観測点を結ぶ最短の円弧の中心位置となる。例えば、図５においてウエハの中心をＯ０とすると、Ｏ１が計測できない場合はＯ１から中心Ｏ０を結ぶベクトルが推定方向になり、Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３が計測できない場合はＯ２からＯ０を結ぶベクトルが推定方向となる。また、Ｏ１、Ｏ２が計測できない場合はＯ１とＯ２を結ぶ円弧のうち距離が短い方の中心位置をＯ１．５としてＯ１．５からＯ０を結ぶベクトルが推定方向になる。
更に、計測可能なポイントに関してはフォーカス情報が得られるので、それらの高さ情報を基に最小二乗法等を用いてウエハ面の傾き量の近似値を算出することが可能である。

上記で求めたウエハのずれ量とずれの方向および傾き量を、予め装置に入力された許容量と比較し、閾値（許容量）以下であれば搬送可能であると判断してウエハの搬出を行う。本実施例では、搬送可能な状態と判断した場合は、ウエハステージ３５上のウエハをＲＨ３８によりＲＣＶ３９へ搬送し、ＳＣＨ３２により搬送元のインラインユニット３１もしくはオープンカセットエレベータ４０上のオープンカセットに搬送する。
なお、計測区間に対応するウエハずれの推定量Ｄｘ、Ｄｙは予め計算しておくことが可能であり、計測時には計測不可点を求めて対応する該量を記憶装置から参照することが可能である。

前記の閾値は、ずれ量、ずれの方向および傾きであり、露光装置の操作画面から値を設定し保存するか、もしくはオンライン通信を介してホストサーバから値を設定し保存する。
例えば、本実施例では、インラインステーションに置く場合の許容量が搬送経路上で最も小さいとし、それらの水平方向（ｘ，ｙ）のマージンを許容ずれ量に入力し保存する。許容傾き量に関しては、ステージ上での傾きの平均値ｍおよび標準偏差σを測定し、ｍ±３σを入力し保存する。そして、上記で計算した推定ずれ量と推定方向を基にウエハ中心のｘ、ｙ方向のずれ量を算出して、傾きを含めた３つの量を比較する。このとき、該量が全て許容範囲以内であれば自動で搬出を行い、そうでなければ搬送不可能と判断して、装置の画面、もしくはオンライン通信により状況を通知する。

このとき、仮に閾値以上の状態であっても、受け渡し部分で先ほど算出した姿勢に対して、ウエハの中心と点対称な位置にずらして置くことが可能であれば、ずれを修正した形でウエハを搬送することが可能となる。したがって、許容量を超えた場合でも、ずれを修正した形で搬送を行うことが可能である。

［実施例２］
実施例２において、本発明を適用する半導体露光装置、搬送システムおよびフォーカスシステムは実施例１で述べたものと同一とし、上述した吸着確認により、ウエハずれの可能性がある状況とする。また、以降で述べる方法によりウエハの位置を求めた後の、位置修正および搬送に関しては実施例１と同一である。
本実施例では図４に示すセンサを用いて、図７に示すようにウエハ外周付近の３つの計測ラインを定めて、予め定めた範囲で一定間隔のフォーカス計測を行う。このとき、フォーカスの計測可否でウエハのエッジ位置が判別できるので、３つのウエハエッジの座標情報を基にウエハの位置情報を算出する。また、計測できたポイントで得られたフォーカス情報を基にしてウエハ表面の傾き情報を算出する。

位置情報の算出方法に関して説明する。まずチャック中心（正常な姿勢でのウエハの中心）から円周に３つの垂線を仮定して、正常な姿勢の場合のウエハのエッジから一定の計測範囲を定める。このとき該範囲は、ウエハステージの駆動限界、搬送経路上のクリアランスにより定めるものとする。
上記の３つの計測ライン上において予め定めた計測ポイントでフォーカス計測を行う。このとき、該間隔が求める位置情報の精度に相当するので、要求精度と計測時間のトレードオフを鑑みて決定するものとする。また、図では一定間隔で計測を行っているが、ウエハのずれ量に傾向（分布）がみられる場合は間隔を変化させながら計測してもよい。

ライン上の計測では図のように計測ポイントを順番に計測し、最初にフォーカスが計測できたウエハエッジ位置（ｘ，ｙ）を求める。本例では３つの計測ラインで該位置（ｘ_Ａ，ｙ_Ａ）、（ｘ_Ｂ，ｙ_Ｂ）、（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）を計測する。なお、ウエハエッジが求まったら、以降の計測ポイントを必ずしも計測する必要はない。但し、ウエハの傾きの算出精度を高めるためにウエハ内部の計測ポイントを全て計測してもよい。

円の方程式は以下で表されるので、上記の３点（ｘ_Ａ，ｙ_Ａ）、（ｘ_Ｂ，ｙ_Ｂ）、（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）を代入し、係数の位置（ａ，ｂ）および半径ｒを求めることにより、ウエハ位置を推定することが可能である。
（ｘ−ａ）^２＋（ｙ−ｂ）^２＝ｒ^２
このとき、ｒはウエハ半径（１２インチウエハは１５０［ｍｍ］、８インチウエハは１００［ｍｍ］）である。
また、上記で計測したウエハ上のフォーカス情報を元にして最小２情報によりウエハの傾き量を算出する。
なお、計測の間隔をΔとすると、ウエハ中心からウエハエッジまでの距離

に対してΔの誤差が生じる。つまり計測により算出されるウエハの位置は（ａ＋Δ，ｂ＋Δ）となるため、要求精度に応じてΔを設定するものとする。
また、本例では３つの計測ライン（ウエハエッジ）を計測しているが、Δを図４のセンサの計測精度以下に設定した場合は、更に多くのラインを計測して最小２乗法を用いて位置情報の算出精度を高めることも可能である。

なお、上述した実施例１および２では、フォーカスセンサの一つの計測値（チャンネル）を利用しているが、多チャンネルで計測可能な場合はそれらの計測値を計算に含めることも可能である。
また、別の実施例として、フォーカスセンサではなくアライメント計測を行うためのアライメントスコープ５およびイメージセンサを利用することも可能である。但し、この場合はフォーカス情報が得られないので、ウエハのずれおよびずれの方向を算出することになる。

［実施例３］
次に、上述の露光装置を利用した微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造プロセスを説明する。
図８は半導体デバイスの製造のフローを示す。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスク（原版またはレチクルともいう）を製作する。
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクを設置した露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程である。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置を用いて、回路パターンを有するマスクを介し、レジスト処理ステップ後のウエハを露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の一実施例に係る露光装置の構成を示す図である。 図１の装置におけるウエハ搬送システムの構成を示す図である。 図１の装置におけるウエハの搬送シーケンスの概要を示す図である。 図１の装置におけるフォーカス計測システムの概要を示す図である。 図１の装置における計測例（計測点方向のズレ）を説明する図である。 図１の装置における計測例（計測点の中間方向のズレ）を説明する図である。 図１の装置における他の計測例を説明する図である。 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。

符号の説明

５ アライメントスコープ
６、４３ フォーカス検出系（投光部）
７、４６ フォーカス検出系（受光部）
８ ウエハ
９、３６ チャック
２０、４０ オープンカセットエレベータ
２１、３９ ウエハ回収ステーション（ＲＣＶ）
２２、３８ ウエハ回収ハンド（ＲＨ）
２３、３４ ウエハ送り込みハンド（ＳＨ）
２４、３１ インラインユニット
２５、３２ ウエハ搬入ハンド（ＳＣＨ）
２６、３３ プリアライメントユニット（ＰＡ）
３０ コータデベロッパ
３５ ウエハステージ
３７ 受け渡しピン

Claims (12)

1. 基板を吸着保持し且つ移動するステージと、前記ステージとの間で該基板の受け渡しを行い且つ該基板を搬送する搬送部と、前記ステージに保持された該基板の表面における対象領域の位置を計測する計測器とを有し、該計測された位置に基づき前記ステージを移動させて該基板を露光する露光装置であって、
   前記ステージによる該基板の吸着状態の正否を判別し、該吸着状態が異常である場合に、前記計測器を用いて該基板の位置ずれ量を計測し、該計測された位置ずれ量に応じて前記ステージと前記搬送部との間で該基板の受け渡しを行う、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記計測器は、該基板の表面における対象領域の高さを計測する計測器である、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記計測器は、該基板上のアライメントマークの位置を計測する計測器である、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記計測器を用いて前記ステージ上の予め決められた複数の箇所のそれぞれにおける該基板の表面の有無を判別し、該判別された有無に基づいて該位置ずれ量を計測する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
5. 前記計測器を用いて該基板の少なくとも３つの端部の位置を検出し、該検出された少なくとも３つの端部の位置に基づいて該位置ずれ量を計測する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の露光装置。
6. 該位置ずれ量は、予め定められた座標平面における位置ずれ量を含む、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の露光装置。
7. 該位置ずれ量は、該基板の傾き量を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
8. 該位置ずれ量が予め決められた許容範囲にあるか否かを判別し、該位置ずれ量が該許容範囲にあると判別された場合に、前記ステージと前記搬送部との間で該基板の受け渡しを行う、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置。
9. 該位置ずれ量が予め決められた許容範囲にあるか否かを判別し、該位置ずれ量が該許容範囲にないと判別された場合に、該判別結果に係る情報を報知する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の露光装置。
10. 前記ステージは、該基板を吸着するチャックと、前記チャックを貫通でき且つ該基板を吸着する受け渡しピンとを含み、
    前記チャック及び前記受け渡しピンの少なくとも一方で該基板を正常に吸着できない場合に該吸着状態が異常であると判別する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の露光装置。
11. 前記ステージは、該基板を真空により吸着し、該吸着状態の正否は、該真空の圧力に基づき判別する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の露光装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
    該露光された基板を現像するステップと、を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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