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JP2015018903A - Mark detection method and device, and exposure method and device - Google Patents

Mark detection method and device, and exposure method and device Download PDF

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JP2015018903A
JP2015018903A JP2013144473A JP2013144473A JP2015018903A JP 2015018903 A JP2015018903 A JP 2015018903A JP 2013144473 A JP2013144473 A JP 2013144473A JP 2013144473 A JP2013144473 A JP 2013144473A JP 2015018903 A JP2015018903 A JP 2015018903A
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JP
Japan
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substrate
mark
wafer
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JP2013144473A
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Inventor
匡俊 盛田
Masatoshi Morita
匡俊 盛田
佳己 木田
Yoshiki Kida
佳己 木田
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively detect a mark when the mark is provided on a rear surface of a substrate.SOLUTION: A mark detection device 8 for detecting a mark 46 formed on a rear surface of a wafer W, comprises: a wafer stage WST for holding a wafer W when the wafer W is irradiated with an exposure light; a wafer transfer device 66 for temporarily holding the wafer W before the wafer W is placed on the wafer stage WST; and a mark detection part 52 for detecting location information of the mark 46 on the rear surface of the wafer W in a state that the wafer W is held on the wafer transfer device 66.

Description

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。   The present invention relates to a mark detection technique for detecting a mark provided on a substrate, an exposure technique using the mark detection technique, and a device manufacturing technique using the exposure technique.

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。   As a substrate to be exposed by an exposure apparatus such as a so-called stepper or scanning stepper used in a photolithography process for producing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor element, a disk-shaped semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) There is.) In order to increase the throughput (productivity) when manufacturing electronic devices, the SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) standard (SEMI standards) of the diameter of the wafer is almost 125 mm, 150 mm, 200 mm, and 300 mm every few years. It is increasing at a rate of 1.25 to 1.5 times.

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)。   Further, a notch or an orientation flat as a notch for detecting the rotation angle on the basis of the outer shape is formed at the edge portion of the conventional wafer. When the wafer is loaded into the exposure apparatus, the position of the notch portion of the wafer is detected in advance by a pre-alignment system, and rough adjustment of the rotation angle of the wafer is performed based on this result ( For example, see Patent Document 1).

米国特許第6225012号U.S. Patent No. 6225012

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。   Recently, in order to further increase the throughput when manufacturing electronic devices, the SEMI standard has standardized a wafer having a diameter of 450 mm. In addition to the wafer having a diameter of 450 mm, it has been conventionally known that if a notch for detecting the rotation angle of the wafer is provided at the edge, the wafer may be distorted. Therefore, in order to detect the rotation angle of the wafer having a diameter of 450 mm, it is considered to provide a small mark made of, for example, a recess on the back surface.

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。   In this regard, the wafer is conventionally transported to the exposure apparatus with the back surface supported, and the pre-alignment system detects the notch of the wafer from the front surface (surface on which the device pattern is formed) side of the wafer. For this reason, it is difficult to detect the mark provided on the back surface of the wafer with the conventional technique. Furthermore, in order to increase the throughput, it is necessary to detect such marks as efficiently as possible.

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。   In view of such circumstances, an aspect of the present invention aims to enable efficient detection of a mark when the mark is provided on the back surface of the substrate.

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。   According to the first aspect, there is provided a mark detection device for detecting a first mark formed on the back surface of a substrate, the substrate stage holding the substrate when the substrate is irradiated with exposure light, and the substrate Before the substrate is placed on the stage, the substrate holding unit that temporarily holds the substrate, and the position information of the first mark is detected while the substrate is held by the substrate holding unit. And a mark detection device including the detection unit.

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。   According to the second aspect, in the exposure apparatus that illuminates the pattern with the exposure light and exposes the substrate with the exposure light through the pattern and the projection optical system, the mark detection apparatus according to the first aspect and the mark detection thereof An exposure apparatus is provided that includes a control unit that corrects at least one of the position and rotation angle of the substrate based on the position information of the first mark formed on the back surface of the substrate detected by the apparatus.

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。   According to the third aspect, there is provided a mark detection method for detecting a first mark formed on the back surface of a substrate, wherein the substrate is placed on a substrate stage that holds the substrate before exposure light is irradiated. Before holding the substrate temporarily by the substrate holding unit, and detecting the position information of the first mark in a state where the substrate is held by the substrate holding unit. A detection method is provided.

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。   According to the fourth aspect, in the exposure method of illuminating the pattern with the exposure light and exposing the substrate through the pattern with the exposure light, the pattern is formed on the back surface of the substrate using the mark detection method of the third aspect. Detecting the position information of the first mark, placing the substrate on the substrate stage, and at least the position and rotation angle of the substrate based on the position information detected by the mark detection method. An exposure method is provided that includes correcting one.

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。   According to a fifth aspect, the method includes forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure apparatus or the exposure method according to the aspect of the present invention, and processing the substrate on which the pattern is formed. A device manufacturing method is provided.

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。   According to the aspect of the present invention, since the position information of the mark (first mark) on the back surface of the substrate is detected while the substrate is held by the substrate holder, the mark can be detected efficiently. .

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。It is the figure which represented a part showing schematic structure of the exposure apparatus which concerns on 1st Embodiment in the cross section. 図1中のウエハステージを示す平面図である。It is a top view which shows the wafer stage in FIG. 図1の露光装置の制御系等を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a control system and the like of the exposure apparatus of FIG. (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。(A) is a plan view showing the surface of the wafer, (B) is an enlarged view showing a mark on the back surface of the wafer, (C) is a cross-sectional view of FIG. 4 (B), and (D) is an enlarged view showing a mark of a modification. (E) is an enlarged view showing a mark of another modified example, (F) is a plan view showing a notch of the wafer of the first conventional example, and (G) is a notch of the wafer of the second conventional example. It is a top view which shows a part. (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。(A) is a top sectional view showing a mechanism part of the mark detection device in FIG. 1, and (B) is a sectional view taken along line BB in FIG. 5 (A). 図5(B)中のマーク検出部を示す図である。It is a figure which shows the mark detection part in FIG.5 (B). 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。It is a flowchart which shows an example of the exposure method containing the mark detection method. (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。(A) is a top view which shows the state which transferred the wafer from the transfer arm to the wafer delivery apparatus, (B) is sectional drawing which follows the BB line of FIG. 8 (A). (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。(A) is a plan view showing another arrangement example of the mark detection unit, (B) is a plan view showing yet another arrangement example of the mark detection unit, and (C) is another configuration example of the drive mechanism of the mark detection unit. FIG. (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。(A) is a diagram showing a mark detection unit of the first modification, (B) is a partially enlarged view showing the vicinity of the edge portion of the wafer in FIG. 10 (A), (C) is in FIG. 10 (B). It is a bottom view which shows a partial reflection mirror. (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。(A) is a figure which shows the mark detection part of a 2nd modification, (B) is the elements on larger scale which show the image pick-up element and glass plate for optical path length correction | amendment in FIG. 11 (A). (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。(A) is a diagram showing a mark detection unit of the third modification, (B) is a partially enlarged view showing the vicinity of the edge portion of the wafer in FIG. 12 (A), (C) is in FIG. 12 (B). It is a top view which shows the surface of a prism. (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。(A) is a diagram showing a part of the mechanism portion of the mark detection apparatus according to the second embodiment in section, (B) is a diagram showing a state where the wafer stage is moved from the state of FIG. 13 (A). is there. 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。It is the figure which represented in part the section which shows the mechanism part of the mark detection apparatus of a modification. 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。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of an electronic device.

[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。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8B. FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus EX provided with a mark detection apparatus according to the present embodiment. The exposure apparatus EX is a scanning exposure type projection exposure apparatus composed of a scanning stepper (scanner). The exposure apparatus EX includes a projection optical system PL (projection unit PU). Hereinafter, the Z axis is taken in parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is set in the direction in which the reticle R and the wafer (semiconductor wafer) W are relatively scanned in a plane orthogonal to the Z axis, the Z axis and the Y axis. The description will be made by taking the X axis in a direction perpendicular to the axis. In addition, the rotation directions around the axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis are also referred to as θx, θy, and θz directions. In the present embodiment, the plane orthogonal to the Z axis (XY plane) is substantially parallel to the horizontal plane.

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。   The exposure apparatus EX includes, for example, an illumination system ILS disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890, and illumination light (exposure light) IL (for example, an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm) from the illumination system ILS. A reticle stage RST that holds and moves a reticle R (mask) illuminated by light or a harmonic of a solid-state laser (such as a semiconductor laser). Further, the exposure apparatus EX includes a projection unit PU including a projection optical system PL that exposes the wafer W (substrate) with the illumination light IL emitted from the reticle R, a wafer stage WST that holds and moves the wafer W, and a wafer. A main control device 20 comprising a mark detection device 8 as a pre-alignment system for detecting the position information of the wafer W including the position information of the W mark (including angle information, the same applies hereinafter), and a computer for controlling the operation of the entire device. (See FIG. 3). Further, since the positions of reticle stage RST and wafer stage WST are defined by the coordinate system (X, Y, Z) composed of the X axis, Y axis, and Z axis, this coordinate system (X, Y, Z). ) Is also referred to as a stage coordinate system.

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。   The reticle R is held on the upper surface of the reticle stage RST by vacuum suction or the like, and a circuit pattern or the like is formed on the pattern surface (lower surface) of the reticle R. The reticle stage RST can be finely driven in an XY plane on a reticle base (not shown) by a reticle stage drive system 25 shown in FIG. 3 including, for example, a linear motor and the like, and scanning designated in the scanning direction (Y direction). It can be driven at speed.

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。   Position information within the moving surface of the reticle stage RST (including the position in the X direction, the Y direction, and the rotation angle in the θz direction) is transferred to the moving mirror 22 (or mirror-finished) by the reticle interferometer 24 including a laser interferometer. For example, it is always detected with a resolution of about 0.5 to 0.1 nm via the stage end face. The measurement value of reticle interferometer 24 is sent to main controller 20 in FIG. Main controller 20 controls reticle stage drive system 25 based on the measurement value, thereby controlling the position and speed of reticle stage RST.

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。   In FIG. 1, the projection unit PU disposed below the reticle stage RST includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL having a plurality of optical elements held in a predetermined positional relationship within the lens barrel 40. A flat frame (hereinafter referred to as a measurement frame) 16 is supported by a frame mechanism (not shown) via a plurality of vibration isolation devices (not shown), and the projection unit PU is formed on the measurement frame 16. It is installed in the opening via a flange portion FL. The projection optical system PL is, for example, telecentric on both sides (or one side on the wafer side) and has a predetermined projection magnification β (for example, a reduction magnification such as 1/4 or 1/5).

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。   When the illumination area IAR of the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system ILS, the image of the circuit pattern in the illumination area IAR is projected via the projection optical system PL by the illumination light IL that has passed through the reticle R. It is formed in an exposure area IA (an area optically conjugate with the illumination area IAR) of one shot area of W. For example, the wafer W is obtained by applying a photoresist PR (photosensitive material) with a thickness of about several tens to 200 nm to a large disk-shaped substrate SU made of a semiconductor such as silicon and having a diameter of 450 mm (FIG. 10). 4 (C)). That is, as an example, the wafer W is a 450 mm wafer. The thickness of a substrate having a diameter of 450 mm is currently assumed to be, for example, about 900 to 1100 μm (for example, about 925 μm).

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。   When the wafer W is a 450 mm wafer, as shown in FIG. 4A, a form in which a notch portion is not provided in the circular edge portion of the wafer W has been studied. That is, in the wafer W shown in FIG. 4A, notches such as notches and orientation flats are not provided in the edge portions described above. In this case, the surface Wa of the wafer W (the surface on which the photoresist PR of the substrate SU is applied) is regularly divided into a large number of shot areas SA vertically and horizontally, and a device pattern DP is formed in each shot area SA. The If the shot area SA is about 26 mm wide and about 33 mm long, for example, about 180 shot areas SA are formed on the surface Wa of the wafer W, for example. In the first exposure of the wafer W, the surface Wa of the wafer W is not partitioned into the shot area SA.

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。   Further, a surface facing the front surface Wa of the wafer W or a surface of the base material SU of the wafer W on which the photoresist PR is not applied is referred to as a back surface Wb of the wafer W. 4B shows a part of the back surface Wb of the wafer W, and FIG. 4C is a cross-sectional view of FIG. As shown in FIGS. 4B and 4C, when the wafer W is a 450 mm wafer, the wafer W is located within the peripheral region 47 from the edge Wf of the back surface Wb of the wafer W to, for example, about 1 mm to several mm. A mark 46 composed of a plurality of small recesses 46a in a row is formed along the radial direction of W. As an example, the recess 46a has a circular shape with a diameter of about 100 μm and a depth of about 20 to 70 μm. In FIG. 4C, the recess 46a is cylindrical, but the recess 46a may be hemispherical. As an example, the direction of the mark 46 (the direction along a straight line passing through the centers of the plurality of recesses 46a) is set to a predetermined angle, for example, parallel to the direction of one crystal axis of the substrate SU of the wafer W. May be. Further, the shot area SA may be formed so that the direction of the mark 46 and the longitudinal direction (or short direction) of the shot area SA on the surface of the wafer W are parallel to each other.

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。   As an example, the mark 46 can be formed by cutting with a fine drill or irradiation with a processing laser beam. Further, the mark 46 can be formed by a lithography process including partial photoresist coating on the back surface Wb of the wafer W, exposure of the mark pattern, development, etching, and resist stripping. In the mark 46, a plurality of concave portions 46a may be formed in a plurality of rows in the radial direction. Further, the mark 46 may be formed by forming a plurality of recesses 46 a in a single row or in a plurality of rows in a circumferential direction parallel to the edge portion of the wafer W. Also, instead of the mark 46, as shown in FIG. 4D, a plurality of rows (or even one row) of partial marks 46A1 and 46A2 in which a plurality of recesses are arranged in the radial direction of the wafer W, and a plurality of recesses are formed on the wafer. A mark 46A including one row (or a plurality of rows) of mark portions 46A3 arranged in the circumferential direction of W may be used. Further, instead of the mark 46, as shown in FIG. 4E, a mark 46B made up of one or a plurality of elongated concave portions arranged along the radial direction (or circumferential direction) of the wafer W is used. Also good.

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。   In this embodiment, the mark 46 is formed at one place on the back surface Wb of the wafer W, but the number of the mark 46 is not particularly limited, and a plurality of marks 46 such as three may be formed. In addition, when a plurality of marks 46 are formed on the back surface Wb, it is preferable that the shapes are different in order to distinguish each mark. For example, in the case where a plurality of marks 46 shown in FIG. 4D are provided on the back surface Wb, the height of the mark portion 46A3 (the distance from the edge of the wafer W) among the marks 46 may be varied. As a result, the marks 46 formed on the back surface Wb of the wafer W can be individually identified. For example, in the case where a plurality of marks having a shape in which the mark portion 46A3 shown in FIG. 4D is added to the mark 46 in FIG. It is desirable to vary the height of the mark portion 46A3 (distance from the edge of the wafer W).

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。   In the exposure apparatus EX of FIG. 1, in order to perform exposure using the liquid immersion method, the lens barrel 40 that holds the tip lens 91 that is the optical element on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL is used. A nozzle unit 32 that constitutes a part of the local liquid immersion device 38 is provided so as to surround the lower end portion. The nozzle unit 32 is connected to a liquid supply device 34 and a liquid recovery device 36 (see FIG. 3) via a supply tube 31A and a recovery tube 31B for supplying an exposure liquid Lq (for example, pure water). . If the immersion type exposure apparatus is not used, the local immersion apparatus 38 may not be provided.

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。   The exposure apparatus EX also aligns the wafer W with an aerial image measurement system (not shown) that measures the position of the image of the alignment mark (reticle mark) of the reticle R by the projection optical system PL in order to align the reticle R. For example, an image processing system (FIA system) alignment system AL, an irradiation system 90a and a light receiving system 90b, and a multi-point oblique incidence system that measures Z positions at a plurality of locations on the surface of the wafer W. An autofocus sensor (hereinafter referred to as a multi-point AF system) 90 (see FIG. 3) and an encoder 6 (see FIG. 3) for measuring position information of wafer stage WST are provided. The aerial image measurement system is provided in, for example, wafer stage WST. The alignment system AL is a predetermined wafer mark selected from the alignment marks (wafer marks) attached to each shot area SA on the surface Wa of the wafer W when the second and subsequent layers of the wafer W are exposed. Used to detect the position of

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。   As shown in FIG. 2, the alignment system AL is, for example, in the X direction (non-scanning direction) in a region about the diameter of the wafer W arranged away from the projection optical system PL in the −Y direction. Consists of five-lens alignment systems ALc, ALb, ALa, ALd, and ALe arranged at approximately equal intervals, and is configured so that wafer marks at different positions on the wafer W can be detected simultaneously by the five-lens alignment systems ALa to ALe. ing. In addition, the loading that is the center position of wafer stage WST when loading wafer W at a position away from −Y direction with respect to alignment systems ALa to ALe and shifted to −X direction and + X direction to some extent. The position LP and the unloading position UP, which is the center position of the wafer stage WST when the wafer W is unloaded, are set. As shown in FIG. 1, a wafer transfer device 66 is arranged above the loading position LP (+ Z direction).

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。   As an example, the main body 67 of the wafer transfer device 66 is supported by a frame member FR1 supported independently of the measurement frame 16 so as to be movable in the Z direction. Further, near the loading position LP, a wafer transfer robot WLD for loading the wafer W into the exposure apparatus EX from the coater / developer (not shown) side is installed. As an example, the wafer transfer robot WLD includes a main body portion 64 installed on a floor surface, first and second intermediate arms 63 and 62 provided so as to be sequentially rotatable with respect to the main body portion 64, and a second intermediate portion. A fork-shaped transfer arm 61 (see FIG. 8A) is provided rotatably at the tip of the arm 62 and holds and transfers the wafer W by vacuum suction. The transfer arm 61 of the wafer transfer robot WLD transfers the wafer W placed on a rotary table (not shown) installed on the −Y direction side to below the wafer transfer device 66. The operations of the wafer transfer device 66 and the wafer transfer robot WLD are controlled by the transfer control system 50 (see FIG. 3).

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。   Further, the mark 46 (see FIG. 4B) formed on the back surface of the wafer W around the main body 67 of the wafer transfer device 66 and the position information of the edge portion in the vicinity thereof (including angle information, the same applies hereinafter). A mark detection unit 52 that detects the position of the wafer W and two edge detection units 53A and 53B that detect position information of two different edge portions of the wafer W are disposed. As an example, the mark detection unit 52 captures an image of the mark 46 in the test region on the back surface of the wafer W shown in FIGS. 4A and 4B, and at the same time, an image of the edge portion of the wafer W near the mark 46. Image. The test area FVB by the mark detection unit 52 in FIG. 4A is substantially the first test area (first field of view) including the mark 46 on the back surface of the wafer W, and the edge near the mark 46. This is a region combining the second region to be examined (second visual field) including the portion. The edge detection units 53A and 53B capture the image of the edge portion of the wafer W with the two test regions (fields of view) FVA2 and FVA1 at positions obtained by dividing the edge portion of the wafer W together with the test region FVB at substantially equal angular intervals. To do. Detection signals from the mark detection unit 52 and the edge detection units 53A and 53B are supplied to the calculation unit 55 (see FIG. 3). The computing unit 55 processes these detection signals to position the center of the wafer W in the X and Y directions, and the rotation angle of the wafer W (for example, the direction parallel to the mark 46 on the wafer W and the stage coordinate system (X , Y, Z) is calculated and an angle formed by an axis parallel to the Y axis is supplied to the main controller 20. A storage unit 56 such as a magnetic storage device is connected to the calculation unit 55.

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。   The mark detection device 8 includes the wafer stage WST, wafer transfer device 66, transfer control system 50, mark detection unit 52, edge detection units 53A and 53B, calculation unit 55, and storage unit 56. The main controller 20 can perform pre-alignment, for example, correction of the rough position and rotation angle of the wafer W, using the center position and rotation angle of the wafer W supplied from the calculation unit 55. The detailed configuration and operation of the mark detection device 8 will be described later. The transport control system 50 and the calculation unit 55 may have different functions on the software of the computer that constitutes the main control device 20.

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。   Further, another wafer delivery device (not shown) used when unloading the wafer W is disposed above the unloading position UP in FIG. 2, and unloaded near the unloading position UP. Another wafer transfer robot (not shown) for unloading the wafer W to the coater / developer side is arranged. The wafer transfer device 66 can also be used as the wafer transfer device for unloading.

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。   In FIG. 2, the irradiation system 90 a and the light receiving system 90 b of the multipoint AF system 90 are arranged along a region between the alignment systems ALa to ALe and the projection optical system PL as an example. With this configuration, after loading the wafer W onto the wafer stage WST at the loading position LP, the wafer stage WST is driven to move the wafer W from the exposure start position below the projection optical system PL substantially in the Y direction. In addition, the measurement of the Z position distribution on the wafer surface by the multi-point AF system 90 and the position measurement of a plurality of wafer marks on the wafer surface by the alignment systems ALa to ALe can be efficiently performed. The measurement results of the multipoint AF system 90 and the alignment system AL are supplied to the main controller 20.

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。   In FIG. 1, wafer stage WST is supported in a non-contact manner on an upper surface WBa parallel to the XY plane of base board WB via a plurality of unillustrated vacuum preload type static air bearings (air pads), for example. Wafer stage WST can be driven in the X and Y directions by a stage drive system 18 (see FIG. 3) including, for example, a planar motor or two sets of orthogonal linear motors. Wafer stage WST is provided in stage main body 30 driven in X and Y directions, wafer table WTB as a Z stage portion mounted on stage main body 30, and in stage main body 30. A Z stage drive unit that relatively finely drives the Z position of wafer table WTB and the tilt angles in the θx direction and θy direction is provided. A wafer holder 44 for holding the wafer W on a mounting surface substantially parallel to the XY plane by vacuum suction or the like is provided inside the central opening of the wafer table WTB.

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。
In addition, a large number of protrusions are formed on the upper surface of the wafer holder 44 in an area surrounded by a ring-shaped side wall, and as an example, an approximately equal angle along a circumference set to surround the center in the area. Bar-shaped members (hereinafter referred to as center pins) CP1, CP2, CP3 (see FIG. 5B) that can be moved up and down in the Z direction to deliver the wafer W to three locations (or 6 locations, etc.) at intervals. Is provided. In a state where the wafer W is placed on the placement surface (the surface of many protrusions) of the wafer holder 44, the tip portions of the center pins CP1 to CP3 are retracted to the back side of the wafer W.
In the present embodiment, a portion (Z stage portion) including wafer table WTB and wafer holder 44 of wafer stage WST is configured to be rotatable with respect to stage main body 30 by an angle designated in the θz direction. The main controller 20 controls the rotation angle in the θz direction of the Z stage portion via the stage drive system 18. Instead of rotating only the Z stage part, the stage body 30 and the Z stage part as a whole may be rotated in the θz direction.

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。
Further, the upper surface of wafer table WTB has a surface that is substantially flush with the surface of wafer W and has been subjected to a liquid repellency treatment with respect to liquid Lq, and has a rectangular outer shape (contour) and a central portion of wafer W. A flat plate-like plate body 28 having a high flatness in which a circular opening that is slightly larger than the mounting area is formed.
In the configuration of the so-called immersion type exposure apparatus provided with the above-mentioned local immersion apparatus 38, the plate body 28 further has an outer shape (see FIG. 2) surrounding the circular opening 28a. It has a rectangular (contour) and a plate portion (liquid repellent plate) 28b whose surface has been subjected to a liquid repellent treatment, and a peripheral portion 28e surrounding the plate portion 28b. A pair of two-dimensional diffraction gratings 12A and 12B elongated in the X direction so as to sandwich the plate portion 28b in the Y direction are fixed on the upper surface of the peripheral portion 28e, and elongated in the Y direction so as to sandwich the plate portion 28b in the X direction. A pair of two-dimensional diffraction gratings 12C and 12D is fixed. The diffraction gratings 12 </ b> A to 12 </ b> D are reflection type diffraction gratings on which a two-dimensional grating pattern having a period of about 1 μm with the X direction and the Y direction as periodic directions is formed.

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。   In FIG. 1, the measurement grating 16 is irradiated with measurement laser light (measurement light) on the diffraction gratings 12 </ b> C and 12 </ b> D so that the projection optical system PL is sandwiched in the X direction on the bottom surface of the measurement frame 16. A plurality of triaxial detection heads 14 for measuring a three-dimensional relative position in the direction and the Z direction are fixed. Further, the measurement laser beam is irradiated to the diffraction gratings 12A and 12B so that the projection optical system PL is sandwiched in the Y direction on the bottom surface of the measurement frame 16, and the three-dimensional relative position with respect to the diffraction grating is measured. A plurality of triaxial detection heads 14 are fixed (see FIG. 2). Furthermore, one or a plurality of laser light sources (not shown) for supplying laser light (measurement light and reference light) to the plurality of detection heads 14 are also provided.

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。   In FIG. 2, during the period in which the wafer W is exposed through the projection optical system PL, any two detection heads 14 in the line A1 in the Y direction irradiate the diffraction grating 12A or 12B with measurement light, and perform diffraction. A detection signal of interference light between the diffracted light generated from the gratings 12A and 12B and the reference light is supplied to the corresponding measurement calculation unit 42 (see FIG. 3). In parallel with this, any two detection heads 14 in one row A2 in the X direction irradiate measurement light to the diffraction grating 12C or 12D, and interference light between the diffraction light generated from the diffraction gratings 12C and 12D and the reference light. Is supplied to the corresponding measurement calculation unit 42 (see FIG. 3). In the measurement calculation unit 42 for the detection heads 14 in one column A1 and one row A2, the relative positions of the wafer stage WST (wafer W) and the measurement frame 16 (projection optical system PL) in the X, Y, and Z directions ( Relative movement amount) is obtained with a resolution of 0.5 to 0.1 nm, for example, and the obtained measurement values are supplied to the switching units 92A and 92B. In the measurement value switching units 92 </ b> A and 92 </ b> B, information on the relative position supplied from the measurement calculation unit 42 corresponding to the detection head 14 facing the diffraction gratings 12 </ b> A to 12 </ b> D is supplied to the main controller 20.

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。   A plurality of detection heads 14 in one column A1 and one row A2, a laser light source (not shown), a plurality of measurement calculation units 42, switching units 92A and 92B, and diffraction gratings 12A to 12D constitute a three-axis encoder 6. . The detailed configuration of such an encoder and the above-described five-eye alignment system is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/094593. Based on the relative position information supplied from encoder 6, main controller 20 determines the position of wafer stage WST (wafer W) in the X, Y, and Z directions with respect to measurement frame 16 (projection optical system PL), and Information such as the rotation angle in the θz direction is obtained, and wafer stage WST is driven via stage drive system 18 based on this information.

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。
A laser interferometer that measures the three-dimensional position of wafer stage WST is provided in parallel with encoder 6 or instead of encoder 6, and wafer stage WST is driven using the measured value of this laser interferometer. May be.
Then, at the time of exposure of the exposure apparatus EX, the reticle R and the wafer W are first aligned as a basic operation. Thereafter, irradiation of the reticle R with the illumination light IL is started, and an image of a part of the pattern of the reticle R is projected onto one shot area on the surface of the wafer W via the projection optical system PL, while the reticle stage RST. The pattern image of the reticle R is transferred to the shot area by a scanning exposure operation that moves the wafer stage WST in synchronization with the Y direction using the projection magnification β of the projection optical system PL as a speed ratio (synchronous scanning). Thereafter, by repeating the operation (step movement) of moving the wafer W in the X and Y directions via the wafer stage WST and the above scanning exposure operation, for example, by the immersion method and the step-and-scan method. The pattern image of the reticle R is transferred to the entire shot area of the wafer W.

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。   At this time, in the detection head 14 of the encoder 6, since the optical path lengths of the measurement light and the diffracted light are shorter than those of the laser interferometer, the influence of the air fluctuation on the measurement value is very small as compared with the laser interferometer. Therefore, the pattern image of the reticle R can be transferred to the wafer W with high accuracy. In the present embodiment, the detection head 14 is disposed on the measurement frame 16 side, and the diffraction gratings 12A to 12D are disposed on the wafer stage WST side. As another configuration, the diffraction gratings 12A to 12D may be disposed on the measurement frame 16 side, and the detection head 14 may be disposed on the wafer stage WST side.

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。
Next, the configuration and operation of the mark detection apparatus 8 of this embodiment for detecting the position information of the wafer W including the position information of the mark 46 on the back surface of the wafer W will be described in detail.
5A is a plan view showing a mechanism part of the mark detection device 8 in FIG. 1, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5A. Note that FIG. 5A is also a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The mechanism unit of the mark detection device 8 includes a wafer stage WST, a wafer transfer device 66, a mark detection unit 52, and edge detection units 53A and 53B. In FIG. 5B, the wafer transfer device 66 is fixed to the disc-shaped main body 67 and the upper surface of the main body 67, and is disposed so as to be movable in the Z direction within the opening formed in the frame member FR1. The columnar slide member 69, a flange portion 69F fixed to the upper end of the slide member 69, and a plurality of actuators 70 for controlling the position of the flange portion 69F in the Z direction with respect to the frame member FR1. As the actuator 70, for example, a direct-acting screw mechanism or an air cylinder can be used, and a sensor (not shown) for measuring the Z position of the flange portion 69F is also mounted. The conveyance control system 50 in FIG. 3 drives the actuator 70 based on the measurement value of the sensor, so that the Z position of the main body 67 connected to the flange 69F via the slide member 69 can be controlled. An arbitrary mechanism other than the mechanism using the actuator 70 can be used as a mechanism for controlling the Z position of the main body 67.

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。   The main body 67 has a circular shape slightly larger than the wafer W. The wafer transfer device 66 includes a plurality of short columnar non-contact suction devices (hereinafter referred to as suction cups) 68 fixed to the bottom surface of the main body 67 and a side surface of the main body 67 at substantially equal angular intervals ( Here, the connecting members 71A, 71B, 71C (see FIG. 5A) fixed at intervals of 120 degrees (see FIG. 5A) and the rotating members 71Am, 71Bm, etc. are attached to the connecting members 71A, 71B, 71C so as to be rotatable. L-shaped suction portions 72A, 72B, 72C. The suction cup 68 can also be called a Bernoulli cup or a Bernoulli chuck. The tip portions of the suction portions 72A to 72C can be retracted in the side surface direction of the main body portion 67 by the corresponding motors 71Am and the like, as typically indicated by the dotted line position B5. Furthermore, the tip portions of the suction portions 72A to 72C can be rotated by the corresponding motors 71Am and the like until they are parallel to the bottom surface of the main body portion 67, and the wafer W is supported on the tip portions of the suction portions 72A to 72C in this state. Is possible. A vacuum suction hole (not shown) is provided at the tip of the suction parts 72A to 72C, and a gas is sucked from the hole by a vacuum pump (not shown) through a flexible pipe (not shown). Thus, the wafer W can be sucked and held.

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。   FIG. 5B shows a state in which the wafer W is held by the tip portions of the suction portions 72A to 72C so as to face the plurality of suction cups 68 on the bottom surface of the main body portion 67 with a predetermined interval. As shown in FIG. 5A, as an example, the plurality of suction cups 68 are arranged so as to face the center of the surface of the wafer W and a plurality of concentrically arranged positions. In FIG. 5A, the main body 67 is represented by a two-dot chain line.

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。   As indicated by an arrow B1, the suction cup 68 ejects clean gas at a variable flow rate substantially radially along the surface facing the wafer W. When the distance between the surface and the wafer W increases, Bernoulli increases. When the negative pressure due to the effect is generated and the wafer W is sucked to the suction cup 68 side and the distance between the surface and the wafer W is reduced, a force that separates the wafer W from the suction cup 68 is exerted by the pressure air cushion effect. As a result, the distance between the suction cup 68 and the wafer W can be maintained at a value corresponding to the flow rate of the gas without contact. Then, the transfer control system 50 controls the distance between the plurality of suction cups 68 and the wafer W independently of each other, so that the shape of the wafer W held in a substantially non-contact manner protrudes toward the wafer stage WST, for example. Can be set to any shape including a shape (hereinafter referred to as a downward convex shape). For example, the plurality of suction cups 68 hold the wafer W in a downward convex shape and hold it in a non-contact manner, move the wafer holder 44 of the wafer stage WST to the lower side of the wafer W, and move the tips of the suction portions 72A to 72C to the side surfaces of the main body 67. By retracting in the direction and driving the actuator 70 to lower the main body 67 toward the wafer holder 44, the large wafer W can be placed on the upper surface of the wafer holder 44 without being deformed.

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。   Further, the mark detection unit 52 includes a first optical system 54A fixed to the main body 67 in the vicinity of the connecting member 71A (adsorption unit 72A), and a Z direction along the −Y direction end of the first optical system 54A. The second optical system 54B is mounted so as to be movable, and the third optical system 54C is mounted on the suction portion 72A. The second optical system 54B can be moved in the Z direction between a position indicated by a solid line and a retracted position B2 indicated by a dotted line in FIG. Moreover, the edge detection parts 53A and 53B are being fixed to the main-body part 67 in the vicinity of the connection members 71B and 71C, respectively. Note that the first optical system 54A and the edge detection units 53A and 53B of the mark detection unit 52 may be fixed to the frame member FR1.

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。   FIG. 6 shows the mark detection unit 52 in FIG. In FIG. 6, a suction hole (not shown) is formed at the tip 72Ab of the suction part 72A, and the wafer W is placed on the tip 72Ab. In the present embodiment, the mark 46 is formed on the back surface of the wafer W between the front end portion 72Ab of the suction portion 72A and the edge portion of the wafer W. In addition, in FIG. 6, the shape of the adsorption | suction part 72A is simplified and represented. Further, the first optical system 54A of the mark detection unit 52 converts, for example, visible light (hereinafter referred to as detection light) DL, which is a wavelength region having low photosensitivity with respect to the photoresist on the wafer W, substantially in the −Z direction. It has a light source 73 that emits light. As an example, the light source 73 is a light emitting diode (LED), but a combination of a lamp and a light guide can be used as the light source 73.

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。   The first optical system 54A includes a first lens system 74A and a second lens system 74B for illumination for condensing and collimating the detection light DL emitted from the light source 73, and the collimated detection light DL is substantially −Y. A mirror M1 that reflects in the direction, and a half prism 76 that splits the detection light DL reflected by the mirror M1 into a first detection light DL1 that is substantially in the −Z direction and a second detection light DL2 that is substantially in the −Y direction. Have. Further, the first optical system 54A includes a first objective lens system 77A that condenses the first detection light DL1 in a region including the edge portion of the wafer W supported by the suction unit 72A, and the first objective lens system 77A. It has the 2nd objective lens 77B which forms an image formation optical system, and the two-dimensional image pick-up element 79, such as CCD type or CMOS type.

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。   The first optical system 54A includes an illumination aperture stop (hereinafter referred to as illumination σ stop) 75A disposed between the mirror M1 and the half prism 76, and the half prism 76 and the second objective lens system 77B. An imaging aperture stop 75B disposed therebetween, a third objective lens system 77C that condenses the second detection light DL2, and a mirror M2 that reflects the collected detection light DL2 substantially in the −Z direction. Have The first optical system 54A is supported by a lens barrel member (not shown). The second optical system 54B of the mark detection unit 52 includes a mirror M3 that reflects the second detection light DL2 reflected by the mirror M2 substantially in the + Y direction, and a support member (not shown) that supports the mirror M3. Have

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。   The third optical system 54C of the mark detection unit 52 includes a right-angle prism type reflection member 78 provided in a recess 72Ac formed adjacent to the distal end portion 72Ab of the suction portion 72A. An opening 72Aa for passing light passing between the mirror M3 and the reflecting member 78 is formed in the adsorption portion 72A. The reflecting member 78 reflects the second detection light DL2 reflected by the mirror M3 and passed through the opening 72Aa in a substantially + Z direction toward a region including the mark 46 on the back surface of the wafer W (total reflection surface) 78a. , And a partial reflection surface 78b substantially parallel to the XY plane. The partial reflection surface 78b reflects the first detection light DL1 incident from the first objective lens system 77A, and the second detection light DL2 reflected by the reflection surface 78a and directed to the region including the mark 46. It has a transmission surface 78d. In the present embodiment, the first imaging optical system including the objective lens systems 77A and 77B in the mark detection unit 52 in FIG. 6 with the wafer W held by the suction units 72A to 72C in FIG. The surface Wa of the wafer W and the light receiving surface of the image sensor 79 are optically conjugate. In the second imaging optical system including the objective lens systems 77C and 77B, the back surface Wb (the surface on which the mark 46 is formed) of the wafer W and the light receiving surface of the image sensor 79 are optically conjugate.

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。   In the mark detection unit 52, the first detection light DL1 branched by the half prism 76 passes outside the edge portion of the wafer W via the first objective lens system 77A and is reflected by the partial reflection surface 78b of the reflection member 78. Reflected by the surface 78c. The first detection light DL1 reflected by the reflection surface 78c passes outside the edge portion of the wafer W, and passes through the first objective lens system 77A, the half prism 76, and the second objective lens system 77B, and the image sensor 79. An image of the edge portion in the test area FVB of the wafer W is formed on the light receiving surface.

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。   On the other hand, the second detection light DL2 branched by the half prism 76 is reflected by the mirrors M2 and M3, the opening 72Aa of the suction portion 72A, and the reflection surface 78a of the reflection member 78, and passes through the transmission surface 78d of the partial reflection surface 78b. Then, the light enters the test region (part of the test region FVB) including the mark 46 on the back surface Wb of the wafer W. The second detection light DL2 reflected by the test region including the mark 46 returns to the half prism 76 via the transmission surface 78d, the reflection surface 78a, the opening 72Aa, the mirror M3, and the mirror M2. Then, the second detection light DL2 returned to the half prism 76 passes through the second objective lens system 77B and is adjacent to the image of the edge portion of the wafer W on the light receiving surface of the image sensor 79. An image of the mark 46 is formed. The image sensor 79 captures the image of the edge portion and the image of the mark 46 as one image. A detection signal (here, an imaging signal) of the imaging element 79 is supplied to the calculation unit 55 in FIG.

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。   Note that detection light having a wide wavelength band may be employed as the second detection light DL2. Specifically, a light source for irradiating the second detection light DL2 for detecting the mark 46 on the wafer W, an optical system such as a mirror, and a light source for irradiating the first detection light DL1 for detecting the edge of the wafer W And an optical system such as a mirror may be provided, and at least the second detection light DL2 may be configured to be detection light having a wide wavelength band. Thereby, for example, even when a foreign matter or the like adheres to the mark 46 of the wafer W and is contaminated, the mark 46 can be detected. Further, when the mark 46 on the wafer W is contaminated with foreign matter or the like, for example, the mark 46 may be cleaned. Examples of the cleaning treatment include optical cleaning using ultraviolet light, chemical cleaning using a predetermined chemical, physical polishing using a grindstone, and the like.

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。
Further, the edge detectors 53A and 53B in FIG. 5A have the same configuration as the optical system in which the third objective lens system 77C and the mirror M2 are removed from the first optical system 54A of the mark detector 52 in FIG. is there. The edge detection units 53A and 53B capture images of the edge portions of the wafer W in the corresponding test regions FVA2 and FVA1, and supply detection signals to the calculation unit 55.
Next, in the exposure apparatus EX of the present embodiment, a detection method for detecting position information and the like of the mark 46 on the back surface of the wafer W using the mark detection apparatus 8 and an example of an exposure method using this detection method are shown in FIG. This will be described with reference to a flowchart. The operation of this method is controlled by the main controller 20 and the conveyance control system 50. First, in step 102 in FIG. 7, the reticle R is loaded onto the reticle stage RST in FIG. 1, and the alignment of the reticle R is performed. Thereafter, the wafer W coated with the photoresist is transferred from the coater / developer (not shown) to the transfer arm 61 of the wafer transfer robot WLD, and the tip of the transfer arm 61 holding the wafer W is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the wafer transfer device 66 moves below the plurality of suction cups 68 (step 104). 8B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 8A, and FIG. 8A corresponds to a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

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。   At this time, the second optical system 54 </ b> B of the mark detection unit 52 is retracted to the position B <b> 2 so as not to contact the transport arm 61, and the three suction units 72 </ b> A to 72 </ b> C attached to the main body 67 are representative. As shown by dotted line positions B4 and B5 in FIG. 8B, the wafer is retracted to a position where it does not collide with the wafer W moving in the Y direction. A gap is secured between the two arm portions 61a and 61b of the transfer arm 61 so that the suction portion 72A can pass therethrough. Thereafter, as shown by a solid line in FIG. 8B, the suction portions 72A to 72C are rotated to hold the wafer W at the front ends of the suction portions 72A to 72C, and the main body portion 67 of the wafer transfer device 66 is slightly moved. Then, the wafer W is transferred from the transfer arm 61 to the wafer transfer device 66 (step 106). Substantially in parallel with this operation, wafer stage WST moves to wafer loading position LP below wafer transfer device 66. Then, the transfer arm 61 moves in the −Y direction as indicated by an arrow B8.

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。   Thereafter, as shown in FIGS. 5A and 5B, the second optical system 54B of the mark detection unit 52 is positioned on the −Y direction side of the third optical system 54C (reflection member 78) in the suction unit 72A. The second detection light DL2 of the mark detection unit 52 is irradiated onto the test region including the mark 46 on the back surface of the wafer W via the mirrors M2 and M3 and the third optical system 54C, and the reflected light from the mark 46 An image of the mark 46 is formed on the light receiving surface of the image sensor 79 (see FIG. 6). At the same time, the first detection light DL1 from the first optical system 54A is irradiated to the test region including the edge portion of the wafer W in the vicinity of the mark 46, and in the vicinity of the image of the mark 46 on the light receiving surface of the image sensor 79. An image of the edge portion is formed, and a detection signal obtained by capturing the image of the mark 46 and the image of the edge portion with the image sensor 79 is supplied to the arithmetic unit 55. The calculation unit 55 processes the detection signal, and as an example, with reference to a predetermined pixel (or index mark) in the image sensor 79, the position of the image of the edge portion of the wafer W in the X and Y directions, the mark 46 The position of the center of the image in the X direction and the Y direction and the rotation angle of the image of the mark 46 are obtained (step 108). As the rotation angle of the image of the mark 46, for example, an inclination angle with respect to the Y axis of the stage coordinate system (X, Y, Z) is obtained. Thereafter, the second optical system 54B of the mark detection unit 52 is retracted to the position B2.

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)。   Substantially in parallel with step 108, detection light is irradiated from the edge detectors 53A and 53B into the test areas FVA2 and FVA1 including the edge part of the wafer W, and images of two edge parts are taken. The detection signal obtained in this way is supplied to the calculation unit 55. The computing unit 55 obtains the positions in the X and Y directions of the corresponding two edge portions from the detection signal (step 110). Further, the calculation unit 55 determines the X and Y directions in the stage coordinate system at the center of the wafer W from the position of the image of the three edge portions of the wafer W and the rotation angle of the image of the mark 46 on the back surface of the wafer W. The rotation angle of the position and the mark 46 (and consequently the wafer W itself) with respect to an axis parallel to the Y axis of the stage coordinate system is calculated, and the calculation result is stored in the storage unit 56 and supplied to the main controller 20 (step 112). ).

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。   5B, as an example, the center pins CP1 to CP3 are lifted from the wafer holder 44 side, and the suction of the wafer W by the suction portions 72A to 72C is released, and the tips of the center pins CP1 to CP3 are released. The wafer W is transferred to the part, and the suction parts 72A to 72C are retracted to the outside. Further, the main body 67 and the center pins CP1 to CP3 of the wafer transfer device 66 are moved in the −Z direction in a state where the wafer W is held in a non-contact manner so as to have a downward convex shape by the plurality of suction cups 68 of the wafer transfer device 66. Lower. Then, the wafer W is further lowered, and when the central portion of the wafer W comes into contact with the surface of the wafer holder 44 of the wafer stage WST, vacuum suction on the wafer holder 44 side is started and the holding of the plurality of suction cups 68 is released. As a result, the entire back surface of the wafer W is placed on the wafer holder 44 and sucked (step 114). Thereafter, the main body 67 of the wafer transfer device 66 is raised.

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。   Then, as an example, main controller 20 uses stage drive system 18 to set wafer stage WST (or wafer holder 44) so that the rotation angle of mark 46 (wafer W) obtained in step 112 becomes a known target value. ) Is corrected, and wafer stage WST is moved in the X and Y directions so that the center position of wafer W obtained in step 112 is at the target position (step 116). As a result, the pre-alignment of the wafer W is performed. When the first layer of the wafer W is exposed by performing pre-alignment, the arrangement direction of the many shot areas SA of the wafer W is set in accordance with the direction defined by the mark 46 of the wafer W, for example. Is done. Further, when the second and subsequent layers of the wafer W are exposed, since pre-alignment has been performed, the wafer mark attached to the shot area SA to be detected on the surface of the wafer W is quickly moved to the alignment system AL. Thus, the final alignment (fine alignment) of the wafer W can be efficiently performed.

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。   Thereafter, in the process of driving wafer stage WST to move wafer W below projection optical system PL (exposure position), alignment of wafer W is performed using alignment system AL (step 118). Is used to drive the wafer W, and an image of the pattern of the reticle R is scanned and exposed on each shot area of the wafer W (step 120). Thereafter, wafer stage WST is moved to unloading position UP, for example, another wafer transfer device is lowered, and wafer W is transferred from wafer holder 44 to the wafer transfer device, thereby unloading wafer W (step 122). ). The unloaded wafer W is transferred to a coater / developer (not shown) and developed. When the next wafer is exposed (step 124), the operations of steps 104 to 122 are repeated.

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。   According to this exposure method, when there is no notch on the outer shape of the wafer W and the mark 46 is formed on the back surface of the wafer W, the mark detection device 8 causes the mark 46 and the three edge portions of the wafer W to be formed. By detecting the position information and obtaining the center position of the wafer W and the rotation angle of the mark 46 (wafer W) from the detection result, the wafer W can be pre-aligned. Therefore, when the second and subsequent layers of the wafer W are exposed, the final alignment of the wafer W can be performed efficiently, and each shot area of the wafer W can be formed with high overlay accuracy with the pattern image of the reticle R. Can be exposed.

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。   As shown in FIG. 4F, when a conventional wafer W1 having a diameter of 300 mm or the like and provided with a notch portion NT as a notch portion is used, for example, two test regions (fields of view) are used. The position of the edge portion of the wafer W1 is detected by the FVA1 and FVA2, the position and direction of the notch portion NT is detected in the test region FVA3, and the center and rotation angle of the wafer W1 are obtained from these detection results. On the other hand, as shown in FIG. 4G, when using a wafer W2 having a diameter of 300 mm or the like and provided with an orientation flat portion OF as a notch, for example, in two test regions FVA2 and FVA3 The position and angle of the orientation flat portion OF are detected, the position of the edge portion of the wafer W2 is detected in the test area FVA1, and the center and rotation angle of the wafer W2 are obtained from these detection results. Based on the centers and rotation angles of the wafers W1 and W2 thus obtained, the wafers W1 and W2 are pre-aligned.

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。
On the other hand, when using a wafer W having no cutout in the outer shape and having the mark 46 formed on the back surface as in the present embodiment, the mark 46 on the back surface of the wafer is used by using the mark detection device 8. The wafer W can be pre-aligned by detecting the position information.
Further, according to the exposure apparatus of the present embodiment, the wafer W is placed in the downward convex shape in a substantially non-contact state using the wafer delivery device 66, and the wafer W is placed on the wafer holder 44 of the wafer stage WST. . For this reason, even if the wafer W is large like a 450 mm wafer, the wafer W can be held on the wafer holder 44 in a state where the flatness of the wafer W is maintained high. Accordingly, high throughput can be obtained using the large wafer W, and the exposure accuracy (resolution, etc.) can be kept high on the entire surface of the wafer W, and the pattern image of the reticle R can be exposed with high accuracy.

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。   As described above, the exposure apparatus EX of the present embodiment includes the mark detection apparatus 8 that detects position information (including angle information) of the mark 46 (first mark) formed on the back surface of the wafer W (substrate). Yes. The mark detection apparatus 8 includes a wafer stage WST (substrate stage) that holds the wafer W when the wafer W is irradiated with exposure illumination light IL (exposure light), and the wafer W placed on the wafer stage WST. Before the wafer transfer is performed, the wafer transfer device 66 (substrate holding unit) that temporarily holds the wafer W and the position information of the mark 46 on the back surface of the wafer W in the state where the wafer W is held by the wafer transfer device 66 are obtained. And a mark detection unit 52 for detection.

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。
In the mark detection method for detecting the position information of the mark 46 on the back surface of the wafer W according to the present embodiment, the wafer W is temporarily held by the wafer transfer device 66 before the wafer W is placed on the wafer stage WST. And step 108 for detecting the position information of the mark 46 in a state where the wafer W is held by the wafer transfer device 66.
According to the present embodiment, the position information of the mark 46 on the back surface of the wafer W is detected while the wafer W is held by the wafer delivery device 66. That is, since the mark 46 is detected during the transfer until the wafer W is placed on the wafer stage WST, the wafer W is large like a 450 mm wafer and the mark 46 is formed on the back surface. However, the position information of the mark 46 can be detected efficiently.

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。   The exposure apparatus EX of the present embodiment is an exposure apparatus that illuminates the pattern of the reticle R with the illumination light IL for exposure and exposes the wafer W through the pattern with the illumination light IL. And a main controller 20 (control unit) that corrects the position and rotation angle of the center of the wafer W based on the position information of the mark 46 on the back surface of the wafer W detected by the mark detection device 8. . In the exposure method using the exposure apparatus EX, the step 108 of detecting the position information of the mark 46 formed on the back surface of the wafer W using the mark detection method of the present embodiment and the wafer W are placed on the wafer stage WST. Step 114, and Step 116 for correcting the position and rotation angle of the center of the wafer W based on the position information detected by the mark detection method.

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。   According to the exposure apparatus or the exposure method of this embodiment, high throughput can be obtained by using a large wafer W. Further, even if the mark 46 is formed on the back surface of the wafer W, the position information of the mark 46 can be detected efficiently, and pre-alignment is performed by correcting the position and rotation angle of the wafer W using this detection result. Since this is performed, the final alignment of the subsequent wafer W can be efficiently performed, and higher throughput can be obtained.

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。
In the above embodiment, the following modifications are possible.
First, in the above-described embodiment, the position and rotation angle of the center of the wafer W are corrected in step 116. However, at least one of the position and rotation angle may be corrected.
In FIG. 8, for example, the conveyance arm 61 is configured to pass between the mark detection unit 52 and the edge detection unit 53 </ b> A so that the second optical system 54 </ b> B of the mark detection unit 52 does not interfere with the movement of the conveyance arm 61. Also good. Accordingly, the position of the second optical system 54B of the mark detection unit 52 can be fixed to the position B without being retracted regardless of the position of the transport arm 61.

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。
Further, in the above-described embodiment, the direction of one suction part 72A with respect to the center of the main body part 67 of the wafer transfer device 66 is the same as the direction of the mark detection part 52, and the first detection part 52 of the mark detection part 52 is connected to the suction part 72A. Since the three optical systems 54C (reflection members 78) are arranged, the configuration of the wafer transfer device 66 and the mark detection unit 52 can be simplified as a whole.
On the other hand, as shown in another arrangement example in FIG. 9A, the installation position of the suction units 72A to 72C of the wafer transfer device 66 and the installation position of the mark detection unit 52 may be changed. In FIG. 9A and later-described FIGS. 9B and 9C, portions corresponding to FIG. 5A are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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。   In the outer peripheral portion of the main body portion 67 of the wafer delivery device 66 shown in FIG. 9A, the connecting member 71D is displaced in the direction (-X direction in FIG. 9A) that is substantially 30 degrees counterclockwise with respect to the connecting member 71C. Is supported, and a rotating member 72D having substantially the same L shape as the suction portion 72A and not provided with a suction mechanism is supported so as to be rotatable by the motor 71Dm with respect to the connecting member 71D. The mark detection unit 52 includes a first optical system 54A provided in the vicinity of the connecting member 71D, a second optical system 54B provided movably at the end, and a reflecting member fixed to the rotating member 72D. 78 (third optical system 54C). In this case, a mark 46 (see FIG. 5B) is formed in the test region FVB (the back surface of the end portion in the −X direction of the wafer W) facing the reflecting member 78 on the back surface of the wafer W. An image of the mark 46 and an edge portion in the vicinity thereof is picked up using the mark detection unit 52.

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。   Further, the edge detection units 53A and 53B are fixed to the side surface of the main body 67 in a direction different by about ± 120 degrees with respect to the mark detection unit 52, for example, and the installation positions of the edge detection units 53A and 53B are It is different from the installation position. Also in this arrangement example, images of two edge portions of the wafer W are taken by the edge detection portions 53A and 53B. The subsequent processing is the same as in the above embodiment.

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。   Further, as shown in still another arrangement example in FIG. 9B, the mark detection unit 52 may be arranged so as to be substantially adjacent to the adsorption unit 72A. In FIG. 9B, an adsorbing portion 72A and a rotating member 72D are attached to the side surface of the main body 67 via a connecting member 71E so as to be rotatable. The reflecting member 78 as the third optical system 54C of the mark detection unit 52 is fixed to the rotation member 72D, and the first optical system 54A and the second optical system 54B of the mark detection unit 52 are arranged in the same direction as the rotation member 72. Is provided. Further, the suction portion 72A and the rotating member 72D are simultaneously driven to rotate by a common motor 71Em. In this arrangement example, the mark 46 (in FIG. 5 (FIG. 5 (FIG. 5)) is located in the test area FVB facing the reflecting member 78 on the back surface of the wafer W (a direction rotated slightly clockwise from the −Y direction end of the wafer W). B) is formed, and the mark 46 and the image of the edge portion in the vicinity thereof are picked up using the mark detection unit 52. The other edge detection units 53A and 53B are provided in the same direction as the suction units 72B and 72C, respectively, when the center of the wafer W is used as a reference. Note that the edge detection units 53A and 53B may be disposed adjacent to the suction units 72B and 72C, respectively.

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。
Further, in this arrangement example, as shown in FIG. 9C, the suction portion 72A and the rotation member 72D are attached to the main body portion 67 through mutually different connecting members 71A and 71D, and the suction portion 72A and the rotation member 72D are attached. You may rotationally drive by motor 71Am and 71Dm which are mutually different.
Next, in the above embodiment, in order to guide the detection light from the light source 73 to the back surface of the wafer W, the mark detection unit 52 having the second optical system 54B for bypassing the detection light is used. On the other hand, the detection light that has passed through the first objective lens system 77A may be guided to the back surface of the wafer W, as shown by the mark detection unit 52A of the first modified example of FIG. 10A, parts corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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。   In FIG. 10A, among the detection lights emitted from the light source 73, the first detection light DL1 used for detection of the edge portion of the wafer W is indicated by a dotted line and used for detection of the mark 46 on the back surface of the wafer W. The second detection light DL2 is indicated by a solid line. As an example, since the edge portion of the wafer W is in the center of the test region (field of view) and the mark 46 is in the peripheral portion of the test region, the first detection light DL1 is substantially on the optical axis in the illumination σ stop 75A. They are parallel and the second detection light DL2 is relatively inclined with respect to the optical axis. Further, the wafer W on which the mark 46 is formed on the back surface is held on the upper surface of the tip portion of the suction portion 72A (not shown in FIG. 10A) of the wafer transfer device 66 shown in FIG.

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。   Further, a partial reflection mirror 81 is disposed so as to be close to the mark 46 on the back surface of the wafer W, and a right-angle prism-shaped reflection member 82 is disposed on the bottom surface side of the partial reflection mirror 81. In this modification, as an example, the partial reflection mirror 81 is fixed to the suction portion 72A, and the reflection member 82 is a transfer arm of the wafer transfer robot WLD shown in FIG. 1 for transferring the wafer W to the bottom surface of the wafer transfer device 66. 61 is fixed.

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。   As shown in the partially enlarged view of FIG. 10B, in the partial reflection mirror 81, a portion facing the edge portion of the wafer W and a region in the vicinity thereof becomes a reflection surface 81b, and a portion (in contact with the reflection surface 81b in the Y direction). (Including a portion facing the mark 46) are the transmission surfaces 81a and 81c. FIG. 10C is a bottom view of the partial reflection mirror 81 in FIG. As shown in FIG. 10C, portions adjacent to the transmission surface 81c of the partial reflection mirror 81 in the X direction become reflection surfaces 81d and 81e, and line-shaped index marks 83A elongated in the Y direction in the reflection surfaces 81d and 81e. , 83B (second mark) are formed. As an example, the index marks 83A and 83B are regions (black portions) having a lower reflectance than the other regions of the reflecting surfaces 81d and 81e. However, the index marks 83A and 83B are regions having a higher reflectance than the other regions. Also good.

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。   In FIG. 10A, the detection lights DL1 and DL2 emitted from the light source 73 are incident on the first half prism 76A via the first lens system 74A and the second lens system 74B for illumination and the mirror M1. The detection lights DL1 and DL2 branched by the half prism 76A are incident on the first objective lens system 77A. Then, the first detection light DL1 emitted from the first objective lens system 77A passes the outside of the edge portion of the wafer W and is reflected by the reflection surface 81b (see FIG. 10B) of the partial reflection mirror 81. . The first detection light DL1 reflected by the reflecting surface 81b passes outside the edge portion of the wafer W, and the first objective lens system 77A, the half prism 76A, the second objective lens system 77B, and the second half prism 76B. Then, an image of the edge portion of the wafer W is formed on the light receiving surface of the first image sensor 79A.

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。   On the other hand, the second detection light DL2 emitted from the first objective lens system 77A passes through the transmission surface 81a (see FIG. 10C) of the partial reflection mirror 81, the reflection member 82, and the transmission surface 81c of the partial reflection mirror 81. Then, the light enters the test region including the mark 46 on the back surface of the wafer W. Further, part of the second detection light DL2 reflected by the reflecting member 82 illuminates two index marks 83A and 83B provided so as to sandwich the transmission surface 81c of FIG. The second detection light DL2 including the light beam reflected by the test region including the mark 46 and passing through the transmission surface 81c of the partial reflection mirror 81 and the light beam reflected by the region including the index marks 83A and 83B is reflected by the reflecting member 82. , And the first objective lens system 77A through the transmission surface 81a of the partial reflection mirror 81. The second detection light DL2 returned to the first objective lens system 77A passes through the half prism 76A, the second objective lens system 77B, the second half prism 76B, and the glass plate 80 for correcting the optical path length. The image of the mark 46 on the wafer W and the images of the index marks 83A and 83B are formed on the light receiving surface of the image sensor 79B.

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。   As described above, the mark detection unit 52A receives the partial reflection mirror 81, the reflection member 82, the edge portions of the wafer W and the objective lens systems 77A and 77B that form the image of the mark 46, the image of the edge portion, and the image of the mark 46, respectively. The image sensors 79A and 79B to be imaged, and an optical path length correcting glass plate 80 for conjugating the formation surface of the mark 46 and the light receiving surface of the image sensor 79B are provided. In this modified example, the surface of the wafer W and the first imaging element are related to the first imaging optical system including the objective lens systems 77A and 77B in the mark detection unit 52A while the wafer W is held by the suction unit 72A and the like. The light receiving surface of 79A is optically conjugate. Further, regarding the second imaging optical system including the objective lens systems 77A and 77B and the optical path length correcting glass plate 80, the back surface of the wafer W (the surface on which the mark 46 is formed) and the light receiving surface of the second image sensor 79B. Is optically conjugate. The surface of the partial reflection mirror 81 on which the index marks 83A and 83B are formed is substantially within the depth of focus with respect to the back surface of the wafer W.

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。   Therefore, an image of the edge portion of the wafer W is formed with high contrast at the center of the light receiving surface of the first image sensor 79A, and the mark 46 and the index marks 83A, 83B are formed at the periphery of the light receiving surface of the second image sensor 79B. The 83B image is formed with high contrast. The image of the mark 46 is formed in a defocused state around the light receiving surface of the image sensor 79A, and the image of the edge portion of the wafer W is formed in a defocused state at the center of the light receiving surface of the image sensor 79B. However, these defocused images are not used.

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。   The first image sensor 79A supplies the detection signal of the image of the edge portion of the wafer W to the calculation unit 55 of FIG. 3, and the second image sensor 79B calculates the detection signal of the image of the mark 46 and the index marks 83A and 83B. To the unit 55. The arithmetic unit 55 processes the detection signals (here, the imaging signals) of the image sensors 79A and 79B to obtain the positional information of the image of the mark 46 on the edge portion of the wafer W and the back surface of the wafer W. The position information of the image of the mark 46 includes an inclination angle in the arrangement direction of the image of the mark 46 with respect to the longitudinal direction of the image of the index marks 83A and 83B. Further, the angle formed by the longitudinal direction of the index marks 83A and 83B and the axis parallel to the Y axis of the stage coordinate system (X, Y, Z) is known. For this reason, the wafer W can be pre-aligned similarly to the above-described embodiment by using the mark 46 of the wafer W obtained by using the mark detection unit 52A and the position information of the edge portion.

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。
Since the mark detection unit 52A of this modification includes the partial reflection mirror 81 and the reflection member 82, the first objective lens system 77A can be used in common with respect to the detection lights DL1 and DL2. Can be simplified.
In this modification, both the partial reflection mirror 81 and the reflection member 82 may be fixed to the suction portion 72A, or both the partial reflection mirror 81 and the reflection member 82 may be fixed to the transport arm 61.

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。   Next, a second modification will be described with reference to FIGS. 11 (A) and 11 (B). In the first modification, the image of the edge portion of the wafer W and the image of the mark 46 are picked up by different image pickup elements 79A and 79B. In the second modification, the edge portion and the mark of the wafer W are marked. 46 images are captured by a common image sensor. Note that in FIG. 11A, portions corresponding to those in FIG. 10A are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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。   FIG. 11A shows a mark detector 52B of the second modification. In FIG. 11A, the first detection light DL1 reflected by the reflection surface 81b of the partial reflection mirror 81 passes outside the edge portion of the wafer W, and the first objective lens system 77A, the half prism 76A, and the first The image of the edge portion of the wafer W is formed at the center of the light receiving surface of the image sensor 79A via the two objective lens system 77B. In addition, an optical path length correcting glass plate 80A for conjugating the formation surface of the mark 46 of the wafer W and the light receiving surface of the image sensor 79A is disposed in front of the peripheral region of the light receiving surface of the image sensor 79A. Yes. As shown in an enlarged view in FIG. 11B, the optical path length correcting glass plate 80A is disposed in the optical path of the second detection light DL2 for detecting the mark 46 on the back surface of the wafer W.

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。   In FIG. 11A, a light beam that has been reflected by the test region including the mark 46 on the wafer W and passed through the transmission surface 81c of the partial reflection mirror 81 (see FIG. 10C), and the partial reflection mirror 81 are provided. The second detection light DL2 including the light beam reflected in the region including the index marks 83A and 83B (see FIG. 10C) is reflected through the reflection member 82 and the transmission surface 81a of the partial reflection mirror 81 to the first objective. Returned to the lens system 77A. The second detection light DL2 returned to the first objective lens system 77A passes through the half prism 76A, the second objective lens system 77B, and the optical path length correction glass plate 80A to the periphery of the light receiving surface of the image sensor 79A. Then, an image of the mark 46 on the wafer W and an image of the index marks 83A and 83B are formed. By processing the detection signal of the image sensor 79A, the position information of the image of the mark 46 on the edge portion of the wafer W and the back surface of the wafer W can be obtained efficiently.

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。
In the mark detection unit 52B of this modification, the glass plate 80A that corrects the optical path length of the second detection light DL2 is disposed in front of the light receiving surface of the image sensor 79A, so that the edge of the wafer W is simultaneously performed by the common image sensor 79A. The image of the part and the image of the mark 46 on the back surface of the wafer W are taken. For this reason, the configuration of the mark detection unit 52B is further simplified.
Next, a third modification will be described with reference to FIGS. In the mark detection units 52 </ b> A and 52 </ b> B of the above modification, a partial reflection mirror 81 and a reflection member 82 are provided on the back side of the wafer W. In the third modification, the optical member on the back surface side of the wafer W is combined into one. 12A to 12C, the portions corresponding to those in FIGS. 11A, 10B, and 10C are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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。   FIG. 12A shows a mark detection unit 52C of a third modification. In FIG. 12 (A), it faces the mark 46 on the back surface of the wafer W held by the suction portions 72A to 72C (not shown in FIG. 12 (A)) of the wafer transfer device 66 of FIG. 5 (A). A right-angle prism-shaped optical member 82A is disposed. As an example, the optical member 82A is fixed to the suction portion 72A. The optical member 82A has an incident surface parallel to the back surface of the wafer W and two reflecting surfaces that intersect the incident surface at 45 degrees and are orthogonal to each other.

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。   As shown in the partially enlarged view of FIG. 12B, on the incident surface of the optical member 82A, the portion facing the edge portion of the wafer W and the region in the vicinity thereof becomes the reflecting surface 82Ab, and is in contact with the reflecting surface 82Ab in the Y direction. Portions (including a portion facing the mark 46) are transmission surfaces 82Aa and 82Ac (see FIG. 12C). FIG. 12C is a plan view of the optical member 82A in FIG. 12B and a plan view of an optical member 82B that can be used in place of the optical member 82A. As shown in FIG. 12C, the portions adjacent to the transmission surface 82Ac of the incident surface of the optical member 82A in the X direction become the reflection surfaces 82Ad, 82Ae, and the line-shaped index elongated in the Y direction in the reflection surfaces 82Ad, 82Ae. Marks 83A and 83B are formed. As an example, the index marks 83A and 83B are regions (black portions) having a lower reflectance than the other regions of the reflecting surfaces 82Ad and 82Ae, but the index marks 83A and 83B are regions having a higher reflectance than the other regions. Also good.

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。
As shown by the optical member 82B, the width of the reflective surface 82Ad and the width of the region 82Af where the transmission surface 82Ac and the like are formed may be the same. Further, in the optical member 82B, the transmission surface on the −Y direction side of the reflection surface 82Ab is not shown. Other configurations are the same as those of the mark detection unit 52B of the second modified example of FIG.
In FIG. 12A, the first detection light DL1 emitted from the first objective lens system 77A is incident on the reflecting surface 82Ab (see FIG. 12B) of the optical member 82A. The first detection light DL1 reflected by the reflection surface 82Ab passes outside the edge portion of the wafer W, and passes through the first objective lens system 77A, the half prism 76A, and the second objective lens system 77B. An image of the edge portion of the wafer W is formed at the center of the light receiving surface of 79A.

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。   On the other hand, the second detection light DL2 emitted from the first objective lens system 77A includes a transmission surface 82Aa (see FIG. 12C) of the optical member 82A, two orthogonal reflection surfaces of the optical member 82A, and the optical member 82A. Is incident on the test region including the mark 46 on the back surface of the wafer W through the transmission surface 82Ac. Further, a part of the second detection light DL2 reflected by the two orthogonal reflecting surfaces of the optical member 82A has two index marks 83A and 83B provided so as to sandwich the transmitting surface 82Ac of FIG. Illuminate. The second detection light DL2 including the light beam reflected by the test region including the mark 46 and passing through the transmission surface 82Ac of the optical member 82A and the light beam reflected by the region including the index marks 83A and 83B is transmitted from the optical member 82A. The light is returned to the first objective lens system 77A via two orthogonal reflecting surfaces and the transmitting surface 82Aa of the optical member 82A. The second detection light DL2 returned to the first objective lens system 77A passes through the half prism 76A, the second objective lens system 77B, and the glass plate 80A for optical path length correction, and the periphery of the light receiving surface of the image sensor 79A. Then, an image of the mark 46 on the wafer W and an image of the index marks 83A and 83B are formed. By processing the detection signal of the image sensor 79A, the position information of the image of the mark 46 on the edge portion of the wafer W and the back surface of the wafer W can be obtained efficiently.

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。
The mark detection unit 52C according to this modification simultaneously captures an image of the edge portion of the wafer W and an image of the mark 46 on the back surface of the wafer W by using a common image sensor 79A, and an optical member 82A is provided on the back surface side of the wafer W. Since only the arrangement is required, the configuration of the mark detection unit 52C is further simplified.
In the above embodiment, the wafer W is supported by the center pins CP <b> 1 to CP <b> 3 when the wafer W is moved up and down by the wafer transfer device 66. However, when the wafer W can be moved up and down stably by the wafer transfer device 66, the center pins CP1 to CP3 may be omitted.

[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。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 13 (A) and 13 (B). The basic configuration of the exposure apparatus of the present embodiment is substantially the same as that of the exposure apparatus EX of FIG. 1, but the configuration of the mark detection apparatus and the configuration of a part of the position measurement mechanism of wafer stage WST are different. 13A and 13B, parts corresponding to those in FIGS. 5A, 5B, and 11A are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted. .

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。   FIGS. 13A and 13B show the mechanical part of the mark detection apparatus 8A according to this embodiment. The mark detection device 8A includes a wafer stage WST, a wafer transfer device 66 that temporarily holds the wafer W, a mark detection unit 52D that detects a mark 46 on the back surface of the wafer W, and edge portions at two locations on the wafer W. It has two edge detection parts 53A and 53B (53B is not shown) to detect. In FIG. 13A, the wafer W is held by suction portions 72A, 72B, 72C (72C not shown) of the wafer transfer device 66, and a mark 46 is formed on the back surface of the wafer W at a position close to the suction portion 72A. Is formed. FIG. 13A shows a state in which wafer stage WST on base board WB is moving in the −Y direction toward loading position LP below main body 67 of wafer transfer device 66. An opening 30a is formed in the bottom surface of the stage main body 30 of the wafer stage WST of the exposure apparatus of the present embodiment so as to penetrate in the Y direction, and the diffraction gratings 12A to 12D in FIG. A similar two-dimensional diffraction grating 12E is fixed.

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。   Further, independent of the frame member FR1 that supports the wafer transfer device 66, another frame member FR2 is stably supported on the floor surface via a vibration isolator (not shown). An L-shaped branch frame FR3 is fixed to the bottom surface of the frame member FR2. Similar to the detection head 14 in FIG. 2, the measurement beam is irradiated to the diffraction grating 12E on the end of the elongated flat plate rod portion FR3a parallel to the Y direction of the branch frame FR3 on the + Y direction side, and the diffraction grating 12E (and thus A detection head 14A for measuring relative displacement in the X and Y directions with respect to wafer stage WST) is fixed. That is, when wafer stage WST is moved in the −Y direction, rod portion FR3a of branch frame FR3 is inserted into opening portion 30a of stage body 30, and is provided on stage body 30 by detection head 14A provided on rod portion FR3a. The diffraction grating 12E can be detected. As described above, the exposure apparatus of this embodiment includes an additional encoder including the diffraction grating 12E and the detection head 14A in addition to the encoder 6 of FIG. With this additional encoder, the position of wafer stage WST in the X and Y directions can be measured in the vicinity of loading position LP.

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。   Further, the mark detection unit 52D of the present embodiment includes a first optical system 54D provided on the upper surface of the frame member FR2, and a bottom surface of the frame member FR2 with the opening FR2a of the frame member FR2 sandwiched from the first optical system 54D. And a third optical system 54F provided on the branch frame FR3. In the first optical system 54D, the detection light DL emitted from the light source 73 enters the half prism 76A via the illumination lens systems 74A and 74B and the mirror M1, and is detected by the half prism 76A. Passes through the aperture FR2a and enters the third optical system 54F via the first objective lens system 77A of the second optical system 54E and the mirror M4.

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。   In the third optical system 54F, the detection light DL incident from the mirror M4 passes through the mirror M5, the first lens system 77D of the relay optical system, the mirror M6, the second lens system 77E of the relay optical system, and the mirror M7. The light enters the test region including the mark 46 on the back surface of the wafer W held by the wafer transfer device 66. It is also possible to include the edge portion of the wafer W in this test region. In the present embodiment, the relative positions of the wafer transfer device 66 and the optical systems 54D to 54F (including the mirror M7) of the mark detection unit 52D are fixed, and the mirror M7 is in the Y direction of the rod portion FR3a of the branch frame FR3. It is fixed to the upper surface of almost the center.

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。   The detection light DL reflected by the test area on the back surface of the wafer W is passed through the mirror M7, the lens system 77E, the mirror M6, the lens system 77D, the mirrors M5 and M4, and the first objective lens system 77A. It is returned to the 54D half prism 76A. Then, the detection light DL returned to the half prism 76A forms an image of the mark 46 on the wafer W on the light receiving surface of the image sensor 79A via the second objective lens system 77B.

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。   In the present embodiment, the back surface of the wafer W is related to the imaging optical system including the objective lens systems 77A and 77B and the relay optical system including the lens systems 77D and 77E while the wafer W is held by the wafer transfer device 66. And the light receiving surface of the image sensor 79A are conjugate to the optical system, and the image of the mark 46 on the back surface of the wafer W is formed with high contrast on the light receiving surface of the image sensor 79A. When the edge portion of the wafer W is included in the test region, an image of the edge portion is formed along with the image of the mark 46 on the light receiving surface of the image sensor 79A. The image sensor 79A captures an image of the mark 46 (or the edge portion and the mark 46), and supplies a detection signal to the calculation unit 55 in FIG. Further, the edge detection units 53A and 53B (53B is not shown) capture images of two edge portions of the wafer W, and supply detection signals to the calculation unit 55. The calculation unit 55 processes these detection signals to determine the center position and rotation angle of the wafer W.

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。
Thereafter, as shown in FIG. 13B, wafer stage WST is moved below wafer transfer device 66 (loading position LP), and wafer W is transferred from wafer transfer device 66 to wafer holder 44 of wafer stage WST. The wafer W is pre-aligned by correcting the position and rotation angle of the wafer W.
According to this embodiment, since the mark detection unit 52D is provided in the frame member FR2 (branch frame FR3), the suction unit 72A of the wafer transfer device 66 and the like are not provided with an optical system, and the wafer W can be stably formed. The position information of the mark 46 on the back surface can be detected efficiently.

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。
In the above embodiment, the following modifications are possible.
In the above embodiment, the mark 46 on the back surface of the wafer W is detected while the wafer W is held by the wafer transfer device 66. On the other hand, as shown by the mark detection device 8B of the modified example of FIG. 14, the mark 46 on the back surface of the wafer W is marked with the wafer W held by the transfer arm 61 of the wafer transfer robot WLD of FIG. It may be detected. In FIG. 14, parts corresponding to those in FIGS. 5A, 5B, and 13A are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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。   FIG. 14 shows a main part of the mark detection device 8B of this modification. The mark detection device 8B includes a wafer stage WST, a wafer transfer robot WLD (substrate holding device) having a transfer arm 61 that temporarily holds the wafer W, and a mark detection unit 52E that detects a mark 46 on the back surface of the wafer W. And two edge detectors 53A1 and 53B1 that detect edge portions at two locations on the wafer W. The configuration of the edge detectors 53A1 and 53B1 is the same as that of the edge detectors 53A and 53B in FIG. 5A, but the edge detectors 53A1 and 53B1 of this modification are fixed to the frame member FR2A. FIG. 14 shows a state where wafer stage WST on base plate WB of the exposure apparatus is moving in the −Y direction toward loading position LP below transfer arm 61.

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。   In this modified example, a plurality of bar-shaped members (center pins) that can be vacuum-sucked so as to be movable in the Z direction are arranged in wafer holder 44 of wafer stage WST, and transfer arm 61 is connected to wafer holder 44 via these bar-shaped members. The wafer W is configured to be delivered. Therefore, in this modification, the wafer transfer device 66 of FIG. 5A is not necessarily required. In addition, an opening 30a is formed in the bottom surface of stage main body 30 of wafer stage WST so as to penetrate in the Y direction, and a two-dimensional diffraction grating 12E is fixed to the upper surface of opening 30a.

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。   Further, the frame member FR2A is stably supported on the floor surface via a vibration isolator (not shown). An L-shaped branch frame FR3A is fixed to the bottom surface of the frame member FR2A, and the transfer arm 61 and the like pass through a notch FR3Ab provided in the branch frame FR3A. The detection head 14A is fixed to the end of the elongated flat plate rod portion FR3Aa parallel to the Y direction of the branch frame FR3A on the + Y direction side, and the position of the wafer stage WST can be measured by the diffraction grating 12E and the detection head 14A.

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。   The mark detection unit 52E of this modification includes a first optical system 54G provided on the frame member FR2A and a second optical system 54H provided on the rod portion FR3Aa of the branch frame FR3A. In the second optical system 54H, the detection light DL emitted from the light source 73A enters the half prism 76B via the illumination lens system 74A, and the first detection light DL1 branched in the + Z direction by the half prism 76B is generated. Then, the light passes through the side surface of the edge portion of the wafer W and enters the first optical system 54G. In the first optical system 54G, the incident first detection light DL1 is received by the first imaging element 79A (for example, a CCD or a CMOS image sensor) via the objective lens systems 77A and 77B (first imaging optical system). An image of the edge portion of the wafer W is formed on the surface.

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。   On the other hand, the second detection light DL2 branched in the + Y direction by the half prism 76B enters the half prism 76C, and the second detection light DL2 branched in the + Z direction by the half prism 76C passes the mark 46 on the back surface of the wafer W. Illuminate the area to be examined. The second detection light DL2 reflected by the test region passes through the half prism 76C, passes through an opening (not shown) provided in the rod portion FR3Aa, and is reflected by the mirror M8 on the bottom surface side of the rod portion FR3Aa. The The reflected second detection light DL2 passes through the objective lens systems 77D and 77E (second imaging optical system) to the light receiving surface of the second imaging element 79B (for example, a CCD or CMOS image sensor) and the back surface of the wafer W. An image of the mark 46 is formed. The imaging elements 79A and 79B respectively capture the edge portion of the wafer W and the image of the mark 46, and supply a detection signal to the calculation unit 55 in FIG. Further, the edge detection units 53A1 and 53B1 capture images of two edge portions of the wafer W, and supply detection signals to the calculation unit 55. The calculation unit 55 processes these detection signals to determine the center position and rotation angle of the wafer W.

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。
Thereafter, wafer stage WST is moved below transfer arm 61 (loading position LP), wafer W is transferred from transfer arm 61 to wafer holder 44 of wafer stage WST, and then the position and rotation angle of wafer W are corrected. Thus, pre-alignment of the wafer W is performed.
According to this modification, since the mark detection unit 52E is provided on the frame member FR2A (branch frame FR3A), the position of the mark 46 on the back surface of the wafer W can be stably provided without providing the transfer arm 61 with an optical system. Information can be detected efficiently.

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。   In each of the above embodiments, the imaging type edge detection units 53A and 53B are used to detect the edge portion of the wafer W. As another configuration, for example, a parallel light beam is irradiated so as to pass through the edge portion of the wafer W, and the light passing through the edge portion is detected by a photoelectric detector such as a photomultiplier or a photodiode via a condensing optical system. The position of the edge portion may be detected from the received light amount (detection signal).

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。   Further, in each of the above-described embodiments, in order to detect the position of the mark 46 on the back surface of the wafer W, the mark detection units 52 to 52D of the imaging method are used. As another configuration, for example, a detection unit that detects position information of the mark 46 by irradiating the mark 46 with a coherent light beam and detecting diffracted light generated from the mark 46 may be used. As another configuration, for example, a detection unit that detects position information of the mark 46 may be configured by using a laser displacement meter that can detect a step on the back surface of the wafer W due to the mark 46.

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。   Further, when an electronic device (or microdevice) such as a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus EX or the exposure method of each of the above embodiments, the electronic device has functions and performances of the electronic device as shown in FIG. Step 221 for performing design, Step 222 for manufacturing a reticle (mask) based on this design step, Step 223 for manufacturing a substrate (wafer) as a base material of the device and applying a resist, and the exposure apparatus of the above-described embodiment Substrate processing step 224 including a step of exposing a reticle pattern to the substrate (photosensitive substrate) by (exposure method), a step of developing the exposed substrate, a heating (curing) and etching step of the developed substrate, and a device assembly step ( (Including processing processes such as dicing, bonding, and packaging) 5, and an inspection step 226, and the like.

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。   In other words, in this device manufacturing method, the pattern of the photosensitive layer is formed on the substrate using the exposure apparatus EX or the exposure method of the above embodiment, and the substrate on which the pattern is formed is processed (development, etc.). And doing. At this time, according to the exposure apparatus EX or the exposure method of the above embodiment, even if the substrate is large and a mark is formed on the back surface, the mark on the substrate is efficiently detected, and the alignment of the substrate is efficiently performed. Therefore, an electronic device can be manufactured with high accuracy with extremely high throughput (productivity).

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。
The present invention can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper or the like) in addition to the above-described scanning exposure type projection exposure apparatus (scanner). Furthermore, the present invention can be similarly applied to a dry exposure type exposure apparatus other than an immersion type exposure apparatus.
In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure apparatus when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which a mask pattern of various devices is formed using a photolithography process.

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。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

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   EX ... Exposure apparatus, R ... Reticle, W ... Wafer, WST ... Wafer stage, WLD ... Wafer transfer robot, 8, 8A ... Mark detection device, 44 ... Wafer holder, 46 ... Mark on wafer back surface, 52 ... Mark detection section, 53A , 53B ... Edge detection unit, 55 ... Calculation unit, 66 ... Wafer transfer device, 67 ... Main unit, 68 ... Suction cup, 72A to 72C ... Adsorption unit

Claims (26)

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。
A mark detection device for detecting a first mark formed on the back surface of a substrate,
A substrate stage for holding the substrate when the substrate is irradiated with exposure light;
A substrate holding unit for temporarily holding the substrate before the substrate is placed on the substrate stage;
A detection unit that detects position information of the first mark in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
A mark detection apparatus comprising:
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。
The substrate holder is
A main body supported to be movable in the normal direction of the substrate;
A plurality of spacing control units that are supported by the main body in a state of being capable of facing the surface of the substrate and capable of controlling the spacing with the surface of the substrate, respectively.
A front end portion capable of supporting a part of the back surface of the substrate; and a support portion provided on the main body portion so that the front end portion can be inserted into and removed from the back surface side of the substrate.
The detector is
A transflective member having a reflective surface and a transmissive surface provided on the front end of the support portion so as to face the back surface of the substrate;
A first imaging unit that illuminates an edge portion of the substrate from the back surface side of the substrate through the reflective surface of the semi-transmissive member and captures an image of the edge portion;
An image of the first mark is received by illuminating the first mark on the back surface of the substrate through the transmission surface of the semi-transmissive member and receiving reflected light reflected by the back surface and returned through the transmission surface. The mark detection apparatus according to claim 1, further comprising: a second imaging unit that images
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。
The detector is
An optical path bending member that is provided at the distal end portion of the support portion so as to overlap the semi-transmissive member and folds an optical path of light passing through the transmission surface of the semi-transmissive member;
The second imaging unit illuminates the first mark on the back surface of the substrate through the transmission surface of the optical path bending member and the semi-transmissive member, and reflects the transmission surface and the optical path bending member reflected on the back surface. The mark detection apparatus according to claim 2, wherein the mark detection apparatus receives reflected light returned through the first mark and picks up an image of the first mark.
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。
A reflection surface and a transmission surface are formed on one surface of the optical path bending member,
The mark detection apparatus according to claim 3, wherein the optical path bending member also serves as the semi-transmissive member.
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。
A substrate transfer unit that transfers the substrate to a holding position by the substrate holding unit;
The detector is
An optical path bending member that is provided at a position that can be positioned so as to overlap the semi-transmissive member of the substrate transport unit, and that bends an optical path of light that passes through the transmission surface of the semi-transmissive member;
The second imaging unit illuminates the first mark on the back surface of the substrate through the transmission surface of the optical path bending member and the semi-transmissive member, and reflects the transmission surface and the optical path bending member reflected on the back surface. The mark detection apparatus according to claim 2, wherein the mark detection apparatus receives reflected light returned through the first mark and picks up an image of the first mark.
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。
The semi-transmissive member has a reflective portion provided in the vicinity of the transmissive surface, and a second mark provided in the reflective portion,
The second imaging unit illuminates the first mark on the back surface of the substrate through the transmissive surface of the semi-transmissive member and illuminates the second mark in the reflective portion of the semi-transmissive member, Receiving reflected light that is reflected by and reflected back through the transmitting surface, picks up an image of the first mark, and receives reflected light returned through the reflecting portion of the semi-transmissive member, The mark detection apparatus according to claim 2, wherein an image of the second mark is picked up.
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。   The said 1st imaging part and the said 2nd imaging part share the image pick-up element which can image the image of the edge part of the said board | substrate, and the image of the said 1st mark of the back surface of the said board | substrate within the same visual field. The mark detection device according to any one of the above. 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。
The substrate holder is
A main body supported to be movable in the normal direction of the substrate;
A plurality of spacing control units that are supported by the main body in a state of being capable of facing the surface of the substrate and capable of controlling the spacing with the surface of the substrate, respectively.
A front end portion capable of supporting a part of the back surface of the substrate; and a support portion provided on the main body portion so that the front end portion can be inserted into and removed from the back surface side of the substrate.
A frame member having a front end portion disposed at a position facing the back surface of the substrate in a state where the substrate is held by the substrate holding portion and supported independently from the main body portion of the substrate holding portion. With
The detector is
A reflective member provided at the tip of the frame member;
Illuminating the first mark on the back surface of the substrate from the back surface side of the substrate through the reflecting member, receiving reflected light reflected by the back surface and returned through the reflecting member, and The mark detection apparatus according to claim 1, further comprising: an imaging unit that captures an image.
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。   The said imaging part receives the reflected light reflected on the said back surface of the said board | substrate, and returns via the said reflection member, The image of the said 1st mark and the said edge part of the said board | substrate is imaged. Mark detection device. 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。   The said 1st mark formed in the back surface of the said board | substrate is a mark detection apparatus as described in any one of Claims 1-9 which has several recessed part arrange | positioned along the straight line in the said back surface. 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。   The mark detection apparatus according to claim 1, wherein the substrate has a disk shape with a diameter of 300 to 450 mm. 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。
In an exposure apparatus that illuminates a pattern with exposure light and exposes the substrate through the pattern and the projection optical system with the exposure light,
The mark detection device according to any one of claims 1 to 11,
A controller that corrects at least one of the position and the rotation angle of the substrate based on the position information of the first mark formed on the back surface of the substrate detected by the mark detection device;
An exposure apparatus comprising:
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。
A mark detection method for detecting a first mark formed on a back surface of a substrate,
Temporarily holding the substrate by a substrate holding unit before the substrate is placed on a substrate stage that holds the substrate when exposure light is irradiated;
Detecting position information of the first mark in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
Mark detection method including
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。
Disposing a transflective member having a reflective surface and a transmissive surface so as to face the back surface of the substrate,
Detecting the position information of the first mark
Illuminating an edge portion of the substrate from the back surface side of the substrate through the reflective surface of the semi-transmissive member, and capturing an image of the edge portion;
An image of the first mark is received by illuminating the first mark on the back surface of the substrate through the transmission surface of the semi-transmissive member and receiving reflected light reflected by the back surface and returned through the transmission surface. The mark detection method according to claim 13, further comprising:
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。
Disposing an optical path bending member that bends an optical path of light passing through the transmission surface of the semi-transmissive member so as to face the back surface of the substrate and to overlap the semi-transmissive member;
Taking an image of the first mark illuminates the first mark on the back surface of the substrate through the transmission surface of the optical path bending member and the semi-transmissive member, and is reflected by the back surface and the transmission surface and The mark detection method according to claim 14, further comprising: receiving reflected light returned through the optical path bending member and capturing an image of the first mark.
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。
A reflection surface and a transmission surface are formed on one surface of the optical path bending member,
The mark detection method according to claim 15, wherein the optical path bending member also serves as the semi-transmissive member.
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。
Including transporting the substrate to a holding position by the substrate holder, and disposing an optical path bending member that bends an optical path of light passing through the transmission surface of the semi-transmissive member so as to overlap the semi-transmissive member,
Taking an image of the first mark illuminates the first mark on the back surface of the substrate through the transmission surface of the optical path bending member and the semi-transmissive member, and is reflected by the back surface and the transmission surface and The mark detection method according to claim 14, wherein reflected light returned through the optical path bending member is received to capture an image of the first mark.
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。
The semi-transmissive member has a reflective portion provided in the vicinity of the transmissive surface, and a second mark provided in the reflective portion,
Taking an image of the first mark
The first mark on the back surface of the substrate is illuminated through the transmissive surface of the semi-transmissive member and the second mark in the reflective portion of the semi-transmissive member is illuminated, and is reflected on the back surface to reflect the transmissive surface. And receiving the reflected light returned through the reflecting portion of the translucent member and receiving the reflected light returned through the reflecting portion of the semi-transmissive member to capture the image of the second mark. The mark detection method according to any one of claims 14 to 17, further comprising:
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。
Taking an image of the edge portion and taking an image of the first mark are:
19. The mark detection method according to claim 14, comprising capturing an image of an edge portion of the substrate and an image of the first mark on the back surface of the substrate with the same image sensor.
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。
Holding the substrate by the substrate holding portion so that the back surface of the substrate faces the front end portion of the frame member supported independently of the substrate holding portion,
Detecting the position information of the first mark
Reflected light that illuminates the first mark on the back surface of the substrate from the back surface side of the substrate through a reflective member provided at the tip of the frame member and is reflected by the back surface and returned through the reflective member. The mark detection method according to claim 13, further comprising: picking up an image of the first mark.
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。
In parallel with detecting the position information of the first mark,
21. The mark detection according to claim 20, further comprising: receiving reflected light that is reflected from the back surface of the substrate and returned through the reflecting member to capture an image of the first mark and the edge portion of the substrate. Method.
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。   The said 1st mark formed in the back surface of the said board | substrate is a mark detection method as described in any one of Claims 13-21 which has a some recessed part arrange | positioned along the straight line in the said back surface. 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。   The mark detection method according to any one of claims 13 to 22, wherein the substrate has a disk shape with a diameter of 300 to 450 mm. 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。
In an exposure method of illuminating a pattern with exposure light and exposing the substrate through the pattern with the exposure light,
Using the mark detection method according to any one of claims 13 to 23 to detect positional information of the first mark formed on the back surface of the substrate;
Placing the substrate on a substrate stage;
Correcting at least one of the position and rotation angle of the substrate based on the position information detected by the mark detection method;
An exposure method comprising:
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。
Forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure apparatus according to claim 12;
Processing the substrate on which the pattern is formed;
A device manufacturing method including:
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。
Forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure method according to claim 24;
Processing the substrate on which the pattern is formed;
A device manufacturing method including:
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