JP2001358055A

JP2001358055A - 露光装置及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2001358055A
Application number: JP2000179549A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Okumura; 正彦奥村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットの更なる向上に寄与する露光装
置を提供する。【解決手段】レチクルステージＲＳＴが、レチクルＲ
を吸着する静電チャック３５を有している。また、レチ
クルステージＲＳＴを収納するチャンバ１５が設けら
れ、該チャンバ１５内部の雰囲気の湿度が湿度調整装置
６０によりに所定値以下に調整されている。このため、
レチクルステージＲＳＴを高加速度で駆動するときに
も、静電チャックの吸着力によりレチクルＲを安定して
保持することができる。走査露光方式により縮小投影露
光を行う場合は、レチクルステージＲＳＴに大きな加速
度が要求されるので、走査露光時のレチクルステージＲ
ＳＴとウエハステージＷＳＴの高加速度化、高速化が可
能となり、走査露光時間の短縮によりスループットの向
上が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及びデバ
イス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶
表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露
光装置及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子、液晶表示素子等を製
造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）等の
静止型露光装置が主として用いられていた。

【０００３】しかるに、近時における半導体素子の高集
積化やウエハ、マスクあるいはレチクル（以下、「レチ
クル」と総称する）の大型化に伴い、ステッパに比べて
より大きな面積を一度に露光することで、ショット数
（露光回数）の減少により高スループット化が可能で、
かつ投影光学系の結像特性が良好な部分のみを用いるこ
とから高精度な露光が可能なステップ・アンド・スキャ
ン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステ
ッパ）などの走査型露光装置が、その後開発され、今や
この走査型露光装置が主流となりつつある。この走査型
露光装置は、投影光学系に対してレチクル及びウエハを
相対走査するので、平均化効果があり、ディストーショ
ンや焦点深度の向上が期待できる等のメリットもある。

【０００４】この種の走査型露光装置における処理効率
（スループット）は、レチクルステージ及びウエハステ
ージの走査速度に依存する。すなわち、この処理効率を
向上させるためには、ステージの速度及び加速度をより
大きくして、走査露光に要する時間を短縮することが効
果的である。一般に、微細パターンの露光に用いられる
半導体露光装置では、レチクルの縮小像をウエハ上に投
影する縮小投影光学系が用いられるため、レチクルステ
ージ側に、ウエハステージ側に比べて高い速度及び加速
度が要求される。従って、レチクルを保持する機構に
は、このような高加速に耐え、レチクルを安定的に保持
することが求められている。

【０００５】現状のスキャニング・ステッパでは、この
レチクルを保持する機構として、真空吸引力を利用して
レチクルステージ上でレチクルを吸着保持する真空チャ
ック機構（以下、適宜「真空チャック」と呼ぶ）が採用
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】半導体露光装置に対す
る高スループット化の要求は、ますます厳しくなり、こ
れに対応するためにはレチクルステージの更なる高加速
度化の実現は必要不可欠である。

【０００７】上述した真空チャックにおける吸着力は、
吸引圧力と外気圧との差に、吸着面積を乗じたものにほ
ぼ比例する。そのため、真空チャックにおけるレチクル
に対する吸着部の面積の拡大の努力はこれまでも行われ
てきたが、今やこれも限界に達している。このような吸
着部の面積が限られている状況（条件）の下で、しかも
大気圧状態下、すなわち空気雰囲気中で真空チャック機
構を用いる場合には、発生する吸着力にも必然的に限界
がある。

【０００８】そのため、最近では、レチクルステージ
（レチクル支持部材）に電極を埋め込み、レチクルとの
間に電位差を与え、静電引力による吸着を行う静電チャ
ック機構（以下、適宜「静電チャック」と呼ぶ）を真空
チャックに代えて採用する動きがある。

【０００９】しかしながら、現在までの段階では、レチ
クルステージに今後要求される最大加速度に耐え、安定
してレチクルを保持できるだけの吸着力は得られていな
いのが実情である。

【００１０】更に、静電チャックでは、電極に対する電
圧の印加を開始してから十分な吸着力が発生するまでの
時間（ある程度の電荷が蓄積するまでの時間）が、真空
チャックの場合の吸引開始からその十分な吸着力を発生
するまでの時間に比べて長くなる。また、静電チャック
では、電極に対する電圧の印加を停止してから吸着力が
零となるまでの時間（電荷が全て解放されるまでの時
間）も、真空チャックの場合の吸引力が零になるまでの
時間に比べて長くなってしまう。前者は、レチクルをレ
チクルステージ上に載置してから加速を開始するまでに
時間を要することを意味し、後者は、レチクルを取り外
せるまでの時間が長く掛かること、すなわちレチクル交
換に要する時間が増大することを意味し、いずれも全体
的なスループットを低下させる要因となっている。

【００１１】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、スループットの更なる向上に寄
与する露光装置を提供することにある。

【００１２】本発明の第２の目的は、デバイスの生産性
を向上することが可能なデバイス製造方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者は、大気圧下の空
気中での使用を前提として、印加電圧、ステージ加速度
等のこれまでに考慮されていたパラメータ以外の静電チ
ャックの吸着力の安定性に影響を与えるパラメータを見
つけ出せれば上記の目的を達成できるであろうとの考え
の下、鋭意研究を重ねた結果、湿度が静電チャックの吸
着力に予想外の影響を与えていることを見出した。本発
明は、かかる発明者の得た新規知見に基づいてなされた
もので、以下のような構成を採用する。

【００１４】請求項１に記載の発明は、第１物体（Ｒ）
に形成されたパターンを第２物体（Ｗ）上に転写する露
光装置であって、前記第１物体を保持する第１ステージ
（ＲＳＴ）と；前記第２物体を保持する第２ステージ
（ＷＳＴ）とを備え、前記第１ステージ及び前記第２ス
テージの内の少なくとも一方の特定ステージが、電極
（４５ａ〜４５ｄ）に対する直流電圧の印加により生じ
る静電気を利用して前記保持対象の物体を吸着する静電
チャック（３５）を有し、前記特定ステージの近傍の雰
囲気の湿度を調整する湿度調整装置（６０）を備える。

【００１５】これによれば、第１物体を保持する第１ス
テージと、第２物体を保持する第２ステージの内の少な
くとも一方の特定ステージが、電極に対する直流電圧の
印加により生じる静電気を利用して保持対象の物体を吸
着する静電チャックを有しており、この特定ステージ近
傍の雰囲気の湿度を湿度調整装置によって調整すること
ができる。

【００１６】発明者の行った実験結果によると、電極に
対する印加電圧が同一の値であるとき、静電チャックの
発生する吸着力は、湿度が小さい程、大きくなることが
判明した。従って、湿度調整装置が湿度を低めに調整す
ることにより、特定ステージを高加速度で駆動するとき
にも、静電チャックの吸着力により安定して保持対象の
物体を保持することができる。例えば、走査露光方式に
より縮小投影露光を行う場合は、通常、第１物体を保持
する第１ステージの方に大きな加速度が要求されるの
で、特定ステージを少なくとも第１ステージとすること
により、その特定ステージ（第１ステージ）と第２ステ
ージとを同期移動して第１物体に形成されたパターンを
支障無く第２物体上に転写することができ、第２ステー
ジは勿論、第１ステージの高加速度化、高速化による走
査露光時間の短縮によりスループットの向上が可能であ
る。なお、本発明は走査型の露光装置のみならず静止型
の露光装置にも好適に適用できる。

【００１７】この場合において、請求項２に記載の発明
の如く、前記湿度調整装置は、前記特定ステージに設け
られた前記静電チャックを構成する前記電極に印加され
る前記電圧値と前記特定ステージに要求される加速度と
に応じて、前記湿度を調整することとすることができ
る。

【００１８】上記請求項１及び２に記載の各発明に係る
露光装置において、請求項３に記載の発明の如く、前記
特定ステージには、前記保持対象の物体に対する真空吸
引及び加圧気体の噴出の少なくとも一方を行うことによ
り、前記静電チャックの発生する静電吸引力を増減させ
るチャック補助機構の少なくとも一部（３７，７１，７
２，７３）が更に設けられていることとすることができ
る。かかる場合には、チャック補助機構を特定ステージ
に対する保持対象の物体のロード時、アンロード時に併
用することにより、吸着力を速やかに増加させたり、速
やかに零にしたりすることが可能になる。

【００１９】この場合において、静電チャック及びチャ
ック補助機構の少なくとも一部は、特定ステージに直接
設けられていても良いが、請求項４に記載の発明の如
く、前記特定ステージは、その一部を構成する絶縁体か
ら成るホルダ（３３ａ’〜３３ｄ’）を有し、該ホルダ
に、前記静電チャックの電極と前記チャック補助機構の
少なくとも一部とが設けられていることとしても良い。

【００２０】請求項５に記載の発明は、第１物体（Ｒ）
に形成されたパターンを第２物体（Ｗ）に転写する露光
装置であって、前記第１物体を保持する第１ステージ
（ＲＳＴ）と；前記第２物体を保持する第２ステージ
（ＷＳＴ）とを備え、前記第１ステージ及び前記第２ス
テージの内の少なくとも一方の特定ステージが、電極
（４５ａ〜４５ｄ）に対する直流電圧の印加により生じ
る静電気を利用して前記保持対象の物体を吸着する静電
チャック（３５’）と、前記保持対象の物体に対する真
空吸引及び加圧気体の噴出の少なくとも一方を行うチャ
ック補助機構の少なくとも一部（３７，７１，７２，７
３）とを有し、前記電極に対する前記電圧の印加を開始
してから所定時間の間は前記チャック補助機構による前
記保持対象の物体に対する真空吸引を並行して行う第１
の制御動作と、前記電極に対する前記電圧印加の停止と
ほぼ同時に前記チャック補助機構から前記保持対象の物
体に対して加圧気体の噴出を開始する第２の制御動作と
の少なくとも一方を行う制御装置（９０）を備える。

【００２１】これによれば、例えばチャック補助機構が
保持対象の物体に対する真空吸引を行う場合には、制御
装置は、第１の制御動作、すなわち電極に対する電圧の
印加を開始してから所定時間の間はチャック補助機構に
よる真空吸引を並行して行う。この場合、電極に対して
電圧が印加されてから、所定時間（例えば、目標とする
吸着力を得るまで）の間、真空吸引が並行して行われる
ので、目標とする吸着力が発生するまでに掛かる時間を
短縮することができ、特定ステージ上に載置される物体
の吸着動作を開始してから所望の加速度で移動を開始す
ることができるまでの時間を短くすることができる。

【００２２】また、チャック補助機構が加圧気体の噴出
を行う場合には、制御装置は、第２の制御動作、すなわ
ち電極に対する電圧印加の停止とほぼ同時にチャック補
助機構から物体に対する加圧気体の噴出を開始する。こ
の場合、電極に対する印加電圧の停止とほぼ同時に加圧
気体の噴出が開始されるので、印加電圧の停止後しばら
くの間、静電チャックの吸着力が残留していても、チャ
ック補助機構による加圧気体の噴出により相殺され、全
体としての吸着力を瞬時にほぼ零にすることができる。
従って、印加電圧の停止後、特定ステージ上から物体を
取り外すことができるまでの時間を短くすることができ
る。

【００２３】すなわち、制御装置が第１の制御動作と第
２の制御動作との少なくとも一方を行うことにより、装
置全体のスループットを向上させることが可能となる。
なお、請求項５に記載の発明に係る露光装置では、前述
した請求項１〜４に記載の各発明と同様にステージ周囲
雰囲気の湿度制御を行っても良いが、必ずしも行う必要
はない。すなわち、ステージ周囲は空気以外の雰囲気
下、あるいは減圧下でも良い。また、走査型の露光装置
に限らず静止型の露光装置にも好適に適用することがで
きる。

【００２４】請求項６に記載の発明は、リソグラフィ工
程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ
工程では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装
置を用いて露光を行うことを特徴とする。これによれ
ば、リソグラフィ工程で請求項１〜５に記載の各露光装
置を用いて露光が行われるので、その際のスループット
の向上が可能であり、結果的にデバイスの生産性を向上
させることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】《第１の実施形態》以下、本発明
の第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

【００２６】図１には、第１の実施形態に係る露光装置
１００の概略構成が示されている。この露光装置１００
は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパであ
る。

【００２７】この露光装置１００は、露光用照明光（以
下、「照明光」と略述する）ＩＬにより第１物体として
のレチクルＲ上のスリット状（Ｘ軸方向に細長い長方形
状又は円弧状）の照明領域を均一な照度で照明する照明
系ＩＯＰ、レチクルＲをＹ軸方向に所定のストロークで
駆動するとともに、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向
（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動する第１ステージ
（及び特定ステージ）としてのレチクルステージＲＳ
Ｔ、レチクルＲから射出される照明光ＩＬをウエハＷ上
に投射する投影光学系ＰＬ、第２物体としてのウエハＷ
をＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動する第２ステージ
としてのウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳ
Ｔ、ウエハステージＷＳＴ及び投影光学系ＰＬ等が搭載
された本体コラム５０、及びこれらの制御系等を備えて
いる。

【００２８】前記照明系ＩＯＰは、例えば、特開平９−
３２０９５６号公報、特開平４−１９６５１３号公報な
どに開示されるように、光源ユニット、シャッタ、２次
光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レ
チクルブラインド、及び結像レンズ系等（いずれも不図
示）から構成され、照度分布のほぼ均一な露光用照明光
を射出する。そして、この照明光がレチクルＲ上の矩形
（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲを均一な照度で照
明する。ここで、露光用照明光としては、例えば、超高
圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）や、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ光などの
遠紫外域又は真空紫外域の光が用いられる。

【００２９】前記本体コラム５０は、クリーンルームの
床面ＦＤに植設された３本あるいは４本の円柱型の支持
柱２１及びこれら支持柱２１上にそれぞれ搭載された防
振機構３１によって支持されたウエハステージ架台４０
と、該ウエハステージ架台４０上に搭載されたレチクル
ステージ架台４２とを備えている。

【００３０】前記ウエハステージ架台４０は、前記投影
光学系ＰＬを保持する鏡筒定盤３２と、該鏡筒定盤３２
から下方に延設された３本あるいは４本の吊り下げ脚部
１４と、これら吊り下げ脚部１４によってほぼ水平に吊
り下げ支持されたウエハステージ定盤２３とから構成さ
れている。

【００３１】前記鏡筒定盤３２には、その中央に平面視
円形の段付き開口が形成され、該段付き開口を介して投
影光学系ＰＬが上方から挿入されている。この投影光学
系ＰＬの鏡筒部にはその高さ方向ほぼ中央位置にフラン
ジＦＬＧが設けられ、該フランジＦＬＧを介して投影光
学系ＰＬが鏡筒定盤３２に固定されている。

【００３２】前記レチクルステージ架台４２は、ウエハ
ステージ架台４０の上面に植設された３本或いは４本の
脚部２２と、これらの脚部２２によって水平に支持さ
れ、中央部に矩形状の開口６３（図２参照）が設けられ
た天板１８とによって構成されている。

【００３３】前記天板１８は、照明系ＩＯＰが格納され
た照明系ハウジングと隙間無く接合された隔壁５１とと
もに、レチクルステージチャンバ１５を構成しており、
その内部空間が外部から隔離されている。このレチクル
ステージチャンバ１５の隔壁５１は、ステンレス（ＳＵ
Ｓ）等の脱ガスの少ない材料にて形成されている。

【００３４】レチクルステージチャンバ１５の隔壁５１
の天井部には、矩形の開口が形成されており、この開口
部に照明系を収納するハウジングの内部空間と、レチク
ルＲが配置されるレチクルステージチャンバ１５の内部
空間とを分離する状態で透過窓１７が配置されている。
この透過窓１７は、照明系ＩＯＰからレチクルＲに照射
される照明光ＩＬの光路上に配置されるため、照明光Ｉ
Ｌに対して透過性の高い材料によって形成されている。
また、前記天板１８に形成された開口６３（図２参照）
には、レチクルステージチャンバ１５の内部空間と外部
とを分離する状態で不図示の透過窓が配置されている。

【００３５】また、レチクルステージチャンバ１５の隔
壁５１には、図１に示されるように給気配管５８及び排
気配管５９が設けられている。この給気配管５８は、レ
チクルステージチャンバ１５内部の湿度調整を行う湿度
調整装置６０の一端に接続されており、排気配管５９
は、該湿度調整装置６０の他端に接続されている。な
お、図１においては、湿度調整装置は、作図の便宜上か
ら他の部分に比べてかなり小さく示されている。

【００３６】この湿度調整装置６０は、例えば、給気配
管５８及び排気配管５９にそれぞれ一端と他端が接続さ
れた空気経路と、この空気経路の途中に設けられた冷却
器、前記レチクルステージチャンバ１５内部の気体を排
気配管５９を介して冷却器に送り込み、冷却器を経由し
た空気を給気配管５８を介して再びレチクルステージチ
ャンバ１５内部に排出するポンプ、前記ポンプにより冷
却器に送り込まれる空気の流量を制御する流量調整弁、
及び前記流量調整弁及びポンプを制御するコントローラ
（いずれも図示省略）によって構成することができる。
前記冷却器としては、一定温度（レチクルステージチャ
ンバ１５等を含む露光装置本体が収納された不図示のエ
ンバイロンメンタル・チャンバ内の温度、圧力（例えば
大気圧）条件下における露点以下の温度）に冷却された
所定長さの管などを用いることができる。この冷却器に
よると、ポンプにより送り込まれた空気を露点以下に冷
却し、水蒸気を結露させることで、湿度を低下させるこ
とができる。湿度調整装置６０を構成する不図示のコン
トローラでは、主制御装置９０からの指令値に応じて、
流量調整弁及びポンプを制御することにより、レチクル
ステージチャンバ１５の内部が所定の湿度に保たれるよ
うに湿度の調整を行う（これについては、更に後述す
る）。なお、レチクルステージチャンバ１５内部は、湿
度調整装置６０によって湿度のみならず、温度、圧力も
所定値に維持されるようになっている。勿論、この温
度、圧力等の制御は、湿度調整装置以外の装置によって
行っても良い。

【００３７】前記本体コラム５０を構成するレチクルス
テージ架台４２の天板１８上には、レチクルステージＲ
ＳＴが載置されている。このレチクルステージＲＳＴ上
には、静電チャック３５を介してレチクルＲが吸着固定
されている。なお、静電チャック３５については、後に
詳述する。

【００３８】レチクルステージＲＳＴは、図１における
レチクルステージチャンバ１５における天井部分を取り
除いて示す横断面図である図２に示されるように、天板
１８上を一対のリニアモータ２５Ａ、２５Ｂにより、所
定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に、所定スト
ローク範囲で駆動可能となっている。

【００３９】これを更に詳述すると、レチクルステージ
ＲＳＴのＸ軸方向両側の側面には、前記一対のリニアモ
ータ２５Ａ、２５Ｂの可動子１９Ａ、１９Ｂがそれぞれ
突設されており、これらの可動子１９Ａ、１９Ｂに対向
して該一対の可動子１９Ａ、１９Ｂのそれぞれとともに
前記リニアモータ２５Ａ、２５Ｂをそれぞれ構成する固
定子（リニアガイド）２９Ａ、２９Ｂが走査方向である
Ｙ軸方向にそれぞれ延設されている。

【００４０】レチクルステージＲＳＴの上面の−Ｘ側端
部には、平面ミラーから成るレチクルＸ移動鏡２７Ｘが
固定され、該移動鏡２７Ｘに対してレチクルＸ干渉計３
０Ｘからの測長ビームが垂直に照射されている。また、
レチクルステージＲＳＴの上面の−Ｙ側端部には、１対
のコーナーキューブ２７Ｙ₁、２７Ｙ₂が固定されてお
り、この１対のコーナーキューブ２７Ｙ₁、２７Ｙ₂に一
対のダブルパス干渉計を含むレチクルＹ干渉計３０Ｙの
各測長軸の測長ビームがそれぞれ垂直に照射されてい
る。

【００４１】このレチクルＸ干渉計３０Ｘによってレチ
クルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置が例えば０．５〜
１ｎｍ程度の分解能で常時検出され、レチクルＹ干渉計
３０Ｙによって、レチクルステージＲＳＴにθｚ回転が
存在しても、それぞれの測長ビームの投射位置のＹ軸方
向位置を例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で精度良く
検出することができる。また、レチクルＹ干渉計３０Ｙ
の各測長軸の計測値の差に基づいてレチクルステージＲ
ＳＴにθｚ回転（ヨーイング）も計測することができ
る。このようにレチクル移動鏡は、Ｘ移動鏡２７Ｘ、コ
ーナーキューブ２７Ｙ₁、２７Ｙ₂が設けられ、これに対
応してレチクルレーザ干渉計もレチクルＸ干渉計３０
Ｘ、レチクルＹ干渉計３０Ｙが設けられているが、図１
では、これらが代表的にレチクル移動鏡２７、レチクル
レーザ干渉計３０として図示されている。

【００４２】上記のレチクル干渉計３０（干渉計３０
Ｘ、３０Ｙ）によって計測されるレチクルステージＲＳ
Ｔの位置情報（又は速度情報）、すなわちレチクルＲの
位置情報（又は速度情報）はステージ制御系３８及びこ
れを介して主制御装置９０に供給される。ステージ制御
系３８は、基本的にはレチクル干渉計３０から出力され
る位置情報（又は速度情報）が主制御装置９０からの指
令値と一致するようにリニアモータ２５Ａ、２５Ｂを制
御している。

【００４３】前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは両
側テレセントリックな縮小系であり、光軸ＡＸ方向（Ｚ
軸方向）に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズ
エレメントから成る屈折光学系が使用されている。この
投影光学系ＰＬの投影倍率βは、例えば１／４、１／５
あるいは１／６である。このため、照明系ＩＯＰからの
照明光によってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明され
ると、このレチクルＲを通過した照明光により、投影光
学系ＰＬを介してレチクルＲの照明領域ＩＡＲ内の回路
パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレジス
トが塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役
な露光領域ＩＡに形成される。

【００４４】前記ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハ
ホルダ２８が真空吸着によって固定されており、このウ
エハホルダ２８上に不図示のバキュームチャック等を介
してウエハＷが吸着固定されている。このウエハステー
ジＷＳＴは、例えば、リニアモータ等を含む不図示のウ
エハステージ駆動部により、ステージ定盤２３の上方で
Ｙ軸及びＸ軸の２次元方向に駆動される。すなわち、ウ
エハステージＷＳＴは走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみ
ならずウエハＷ上の複数のショット領域を前記レチクル
上の照明領域ＩＡＲと共役な露光領域ＩＡに位置させる
ことができるように、走査方向に垂直な非走査方向（Ｘ
軸方向）にも移動可能に構成されており、ウエハＷ上の
各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次
のショットの露光のための走査開始位置まで移動するス
テッピング動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャ
ン動作を行なう。

【００４５】ウエハステージＷＳＴ上面のＸ軸方向の一
側の端部には、Ｘ位置計測用のＸ移動鏡がＹ軸方向に延
設され、Ｙ軸方向の一側の端部には、Ｙ位置計測用のＹ
移動鏡がＸ方向に延設されている。また、Ｘ移動鏡に対
向してＸ位置計測用のウエハレーザ干渉計（以下、「ウ
エハ干渉計」という）が設けられ、また、Ｙ移動鏡に対
向してＹ位置計測用のウエハ干渉計が設けられており、
ウエハ干渉計それぞれからの測長ビームが対向する移動
鏡に向かって照射されている。このように、ウエハ移動
鏡は、Ｘ移動鏡、Ｙ移動鏡が設けられ、これに対応して
レーザ干渉計もＸ位置計測用、Ｙ位置計測用のものが設
けられているが、図１では、これらが代表的に移動鏡１
６、ウエハ干渉計２０として示されている。

【００４６】上述したウエハ干渉計２０によって、ウエ
ハステージＷＳＴのＸ、Ｙ、θｚ方向の位置が所定の基
準位置、例えば投影光学系ＰＬの側面を基準として例え
ば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測される。そし
て、ウエハ干渉計２０からのウエハステージＷＳＴの位
置情報（又は速度情報）はステージ制御系３８及びこれ
を介して主制御装置９０に送られ，ステージ制御系３８
では主制御装置９０からの指示に応じてウエハステージ
ＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハ駆
動部（図示省略）を介してウエハステージＷＳＴを駆動
する。

【００４７】次に、レチクルステージＲＳＴに設けられ
た静電チャック３５について、レチクルステージＲＳＴ
上からレチクルＲを取り去った状態を示す図３の斜視図
に基づいて詳細に説明する。レチクルステージＲＳＴの
中央部に形成された前記開口６１の４角の近傍には、図
３に示されるように、レチクルを４角近傍の４点で支持
（保持）するホルダとしてのレチクル支持部材３３ａ，
３３ｂ，３３ｃ，３３ｄがそれぞれ配置されており、そ
の内部には、静電チャック３５を構成する電極としての
平板電極４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄがそれぞれ内
蔵されている（埋め込まれている）。なお、レチクル支
持部材３３ａ〜３３ｄは、それぞれの少なくとも表面近
傍部分は、導電性が低く、かつ脱ガスの少ない材質（テ
フロン（登録商標）など）により形成することが望まし
い。

【００４８】前記平板電極４５ａ〜４５ｄのうちの２つ
の平板電極４５ａ，４５ｄは、導線４６Ａを介してスイ
ッチＳＷの一端に接続され、このスイッチＳＷの他端
は、直流電圧源５５の一側（負極側）に接続されてい
る。また、残り２つの平板電極４５ｂ，４５ｃは、導線
４６Ｂを介して直流電圧源５５の他側（正極側）に接続
されている。

【００４９】ここで、上述のようにして構成された静電
チャック３５を介してレチクルＲをレチクルステージＲ
ＳＴ上で保持する方法について、その吸着原理を含めて
簡単に説明する。ここで、レチクルＲは一方の面に回路
パターンが形成された石英ガラス等のガラス基板から成
り、前記回路パターンが形成されたパターン面側のパタ
ーン領域の４角の部分がレチクル支持部材３３ａ〜３３
ｄによって支持される。以下の説明では、レチクルＲの
レチクル支持部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄによ
ってそれぞれ支持される部分には、図４に示されるよう
に、導電性の高いクロム等の金属膜３６ａ、３６ｂ、３
６ｃ、３６ｄ（但し、図４における紙面奥側の金属膜３
６ｃ、３６ｄは不図示）が蒸着によって形成されている
ものとする。なお、図４においては、金属膜３６ａ、３
６ｂの厚さを説明の便宜上から金属板と思える程度に厚
くしているが、実際には、数μｍ程度の厚さである。

【００５０】まず、不図示のレチクルローダにより、レ
チクルステージＲＳＴ上のレチクル支持部材３３ａ〜３
３ｄ上にレチクルＲが載置されると、主制御装置９０か
らの指示に応じて、ステージ制御系３８によりスイッチ
ＳＷがオンにされる。これにより、直流電圧源５５から
平板電極４５ａ，４５ｄと、平板電極４５ｂ，４５ｃと
の間に直流電圧が印加される。この直流電圧の印加から
所定時間経過すると、図４に示されるように、静電誘導
により、レチクル支持部材３３ａ、３３ｂが分極すると
ともに、金属膜３６ａ、３６ｂが帯電する。

【００５１】これを更に詳述すると、図４に示されるよ
うに、レチクル支持部材３３ａ側では、直流電圧源５５
の負極に接続された平板電極４５ａの表面（上面）に負
の電荷が蓄積し、この平板電極４５ａとの境界面近傍の
レチクル支持部材３３ａ部分がプラスに帯電し、これと
反対側の金属膜３６ａとの境界面近傍のレチクル支持部
材３３ａ部分がマイナスに帯電する。また、金属膜３６
ａのレチクル支持部材３３ａとの境界面の近傍はプラス
に帯電する。さらに、図示は省略されているが、金属膜
３６ａのレチクルＲとの境界面側はマイナスに帯電し、
レチクルＲの金属膜３６ａとの境界面側（パターン面
側）はプラスに帯電する。

【００５２】従って、レチクル支持部材３３ａ側では、
平板電極４５ａ表面に帯電するマイナスの電荷と、金属
膜３６ａのレチクル支持部材３３ａとの境界面近傍に帯
電するプラス電荷及びレチクルパターン面近傍に帯電す
るプラス電荷との間の、静電引力（クーロン引力）によ
り、レチクルＲがレチクル支持部材３３ａに吸着され
る。

【００５３】また、レチクル支持部材３３ｂ側では、図
４に示されるように、直流電圧源５５の正極に接続され
た平板電極４５ｂの表面（上面）に正の電荷が蓄積し、
この平板電極４５ｂとの境界面近傍のレチクル支持部材
３３ｂ部分がマイナスに帯電し、これと反対側の金属膜
３６ｂとの境界面近傍のレチクル支持部材３３ｂ部分が
プラスに帯電する。また、金属膜３６ｂのレチクル支持
部材３３ｂとの境界面の近傍はマイナスに帯電する。勿
論、レチクル支持部材３３ｂの内部では分極状態が生じ
ている。さらに、図示は省略されているが、金属膜３６
ｂのレチクルＲとの境界面側はプラスに帯電し、レチク
ルＲの金属膜３６ｂとの境界面側（パターン面側）はマ
イナスに帯電する。

【００５４】従って、レチクル支持部材３３ｂ側では、
平板電極４５ｂ表面に帯電するプラスの電荷と、金属膜
３６ｂのレチクル支持部材３３ｂとの境界面近傍に帯電
するマイナス電荷及びレチクルパターン面近傍に帯電す
るマイナス電荷との間の、静電引力（クーロン引力）に
より、レチクルＲがレチクル支持部材３３ｂに吸着され
る。

【００５５】また、図示は省略されているが、レチクル
支持部材３３ｃ側では、直流電圧の印加から所定時間経
過すると、静電誘導により、レチクル支持部材３３ｃが
分極し、金属膜３６ｃ、レチクルＲが帯電する。この場
合の各部材の帯電状態は、前述したレチクル支持部材３
３ｂ側と同様になる。従って、レチクル支持部材３３ｃ
側では、平板電極４５ｃ表面に蓄積されるプラスの電荷
と、金属膜３６ｃのレチクル支持部材３３ｃとの境界面
近傍に帯電するマイナス電荷及びレチクルパターン面近
傍に帯電するマイナス電荷との間の、静電引力（クーロ
ン引力）により、レチクルＲがレチクル支持部材３３ｃ
に吸着される。

【００５６】また、同じく図示は省略されているが、レ
チクル支持部材３３ｄ側では、直流電圧の印加から所定
時間経過すると、静電誘導により、レチクル支持部材３
３ｄが分極し、金属膜３６ｄ、レチクルＲが帯電する。
この場合の各部材の帯電状態は、前述したレチクル支持
部材３３ａ側と同様になる。従って、レチクル支持部材
３３ｄ側では、平板電極４５ｄ表面に蓄積されるマイナ
スの電荷と、金属膜３６ｄのレチクル支持部材３３ｄと
の境界面近傍に帯電するプラス電荷及びレチクルパター
ン面近傍に帯電するプラス電荷との間の、静電引力（ク
ーロン引力）により、レチクルＲがレチクル支持部材３
３ｄに吸着される。

【００５７】このようにして、レチクルＲは静電チャッ
ク３５により静電吸着され、レチクルステージＲＳＴ上
にて保持される。

【００５８】ところで、本実施形態では、投影光学系Ｐ
Ｌとして投影倍率β（例えば１／４、１／５あるいは１
／６）の縮小系が採用されているので、露光時には、レ
チクルステージＲＳＴをウエハステージＷＳＴの走査速
度Ｖｗの１／β倍、例えば４倍、５倍、あるいは６倍等
の速度Ｖｒ（＝Ｖｗ／β）で走査する必要があり、要求
される加速度も必然的に大きくなる。このため、レチク
ルＲは、その要求される加速度で駆動しても、レチクル
ステージＲＳＴ上でずれないように安定して保持される
必要がある。

【００５９】先にも説明したように、発明者は、湿度が
静電チャックの吸着力に予想外の影響を与えていること
を見出した。このため、本実施形態では、レチクルステ
ージＲＳＴ付近の湿度を、湿度調整装置６０により調整
して、静電チャック３５によるレチクルＲに対する吸着
力を十分に維持できるようにしている。

【００６０】以下、これについて詳述する。図５には、
発明者が行った実験の結果得られた静電チャックの電極
に対する印加電圧Ｅ（横軸）と静電吸着力Ｐ（縦軸）と
の関係が、湿度（相対湿度）によって如何なる影響を受
けるかを説明するためのグラフの一例が示されている。
この図５において、実線Ｌ１は、真空中（相対湿度０
％）における印加電圧と静電吸着力との関係を示し、一
点鎖線Ｌ２は、相対湿度５０％における印加電圧と静電
吸着力との関係を示し、二点鎖線Ｌ３は、相対湿度７５
％における印加電圧と静電吸着力との関係を示す。な
お、温度、圧力等の条件は、露光装置のエンバイロンメ
ンタル・チャンバ内とほぼ同一条件に設定した場合の例
である。

【００６１】この図５のグラフからわかるように、静電
吸着力Ｐは、印加電圧Ｅが大きいほど大きく、雰囲気の
相対湿度が低いほど大きくなる傾向がある。この理由と
しては、相対湿度の高い雰囲気中では、レチクルと静電
チャックとの間の電気抵抗が低下するため、十分な電荷
を帯電させることができないことが原因であると考えら
れる。

【００６２】発明者は、いろいろな相対湿度条件下で、
実験を繰り返して図５のようなデータを得、これらに基
づいて解析した結果、静電吸着力Ｐ（Ｎ）と、印加電圧
Ｅ（Ｖ）、相対湿度Ｈ_R（％）との間の関係は、およそ
次式（１）のように表すことができることが判明した。

【００６３】Ｐ＝ｋ・Ｅ・（１−Ｈ_R×０．０１） ……（１）ここで、ｋは、レチクルＲを吸着する電極の形状、材質
などに依存する定数である。

【００６４】一方、レチクルＲをレチクルステージＲＳ
Ｔ上のレチクル支持部材上に載置して静電チャック３５
により吸着し、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴに
対して位置ずれしないための条件は、レチクルステージ
ＲＳＴの駆動時にレチクルＲに対して作用する慣性力Ｆ
₀が、レチクルＲとレチクル支持部材との間の摩擦力Ｆ
より小さいこと、すなわち、次式（２）が成立すること
である。Ｆ＞Ｆ₀ ……（２）

【００６５】レチクルＲの質量をｍ（ｋｇ）、レチクル
ステージＲＳＴに要求される最大加速度をα（ｍ／
ｓ²）、レチクルＲに作用する慣性力Ｆ₀（Ｎ）は、次式
（３）で表される。Ｆ₀＝ｍ・α ……（３）

【００６６】また、レチクルＲとレチクル支持部材との
間の最大静止摩擦係数をμとすると、摩擦力Ｆ（Ｎ）
は、式（１）より次式（４）で表される。Ｆ＝μ・Ｐ＝μ・ｋ・Ｅ・（１−Ｈ_R×０．０１）……（４）

【００６７】従って、要求される最大加速度αでレチク
ルＲがずれない（滑りを発生しない）ための条件は、式
（３）、式（４）と式（２）とから、次式（５）で表す
ことができる。 μ・ｋ・Ｅ・（１−Ｈ_R×０．０１）＞ｍ・α ……（５）

【００６８】上式（５）を変形すると、次式（６）の要
求される最大加速度α、印加電圧Ｅと、相対湿度Ｈ_Rと
が満足しなければならない関係が求められる。Ｈ_R＜１００｛１−ｍ・α／（μ・ｋ・Ｅ）｝ ……（６）

【００６９】以上より、要求される最大加速度α、印加
電圧Ｅに応じて、式（６）が成立するように、相対湿度
Ｈ_Rを制御することにより、レチクルＲの位置ずれを回
避することができると言える。

【００７０】そこで、本実施形態では、主制御装置９０
から与えられる最大加速度α、直流電圧源５５から電極
への印加電圧（一定電圧）Ｅの情報に基づいて、湿度調
整装置６０（のコントローラ）が、上式（６）が成立す
るように、前述した流量調整弁及びポンプを制御するこ
とにより、レチクルステージチャンバ１５内部の湿度を
調整する。これにより、レチクルＲに対する高い吸着力
を常に安定して確保することができるようになってい
る。

【００７１】次に、上述のようにして構成された露光装
置１００による露光動作の流れについて図１を参照しつ
つ、簡単に説明する。

【００７２】まず、主制御装置９０の管理の下、不図示
のレチクルローダ、ウエハローダによって、レチクルロ
ード、ウエハロードが行なわれ、また、レチクル顕微
鏡、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板、オフアク
シス・アライメント検出系（いずれも図示省略）等を用
いて、レチクルアライメント、ベースライン計測（アラ
イメント検出系の検出中心と投影光学系ＰＬの光軸との
間の距離の計測）等の準備作業が所定の手順で行なわれ
る。

【００７３】その後、主制御装置９０により、不図示の
アライメント検出系を用いて例えば特開昭６１−４４４
２９号公報などに開示されるＥＧＡ（エンハンスト・グ
ローバル・アライメント）等のウエハアライメントが実
行される。このようなアライメントの終了後、以下のよ
うにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が
行なわれる。

【００７４】この露光動作にあたって、主制御装置９０
からのアライメント結果に基づく指示に応じて、ステー
ジ制御系３８がウエハ干渉計２０の計測値をモニタしつ
つウエハＷのファーストショット（第１番目のショット
領域）の露光のための走査開始位置にウエハステージＷ
ＳＴを移動する。そして、ステージ制御系３８では、リ
ニアモータ２５Ａ、２５Ｂ及びウエハ駆動系を介してレ
チクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸
方向の走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれ
ぞれの目標走査速度に達すると、照明光ＩＬによってレ
チクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開
始される。

【００７５】ステージ制御系３８では、特に上記の走査
露光時にレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度
ＶｒとウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖｗ
とが投影光学系ＰＬの投影倍率βに応じた速度比に維持
されるようにレチクルステージＲＳＴ及びウエハステー
ジＷＳＴを同期制御する。

【００７６】そして、レチクルＲのパターン領域の異な
る領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全
面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上のフ
ァーストショットの走査露光が終了する。これにより、
レチクルＲの回路パターンが投影光学系ＰＬを介してフ
ァーストショットに縮小転写される。

【００７７】このようにして、ファーストショットの走
査露光が終了すると、主制御装置９０からの指示に応
じ、ステージ制御系３８により、ウエハステージＷＳＴ
がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、セカンドショット
（第２番目のショット領域）の露光のための走査開始位
置に移動される。

【００７８】そして、主制御装置９０の管理の下、セカ
ンドショットに対して上記と同様の走査露光が行われ
る。

【００７９】このようにして、ウエハＷ上のショット領
域の走査露光と次ショット領域露光のためのステッピン
グ動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対
象ショット領域にレチクルＲの回路パターンが順次転写
される。

【００８０】以上、詳細に説明したように、本実施形態
の露光装置１００によると、レチクルステージ周辺雰囲
気の湿度が一定以下に調整されるので、湿度による影響
を受けやすい静電チャック３５を用いてレチクルＲを保
持しても、安定した吸着力を発生させることができる。
従って、レチクルステージＲＳＴの移動の際、例えばレ
チクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期
移動の際等に、レチクルステージＲＳＴを高加速度にて
駆動しても、レチクルＲが位置ずれするのをほぼ確実に
防止することができる。これにより、走査露光方式にて
レチクルＲのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に
投影光学系ＰＬを介して正確に転写することができる。
また、この走査露光に際して、縮小投影方式の走査型露
光装置の律束条件となるレチクルステージＲＳＴの最大
加速度、最高速度をともに向上させることができるの
で、露光時間の短縮によるスループットの向上が可能で
ある。

【００８１】なお、上記実施形態では、レチクルステー
ジ周辺雰囲気の湿度調整のために、レチクルステージの
周囲をチャンバ１５で囲み、その内部の空気の湿度を湿
度調整装置６０により調整したが、これに限らず、半導
体工場内にドライエアの供給源を設け、この供給源から
複数台の露光装置のエンバイロンメンタル・チャンバ内
に配管系を介してドライエア（相対湿度５％程度）を供
給する場合には、このドライエアをレチクルステージチ
ャンバ１５内に供給することにより、湿度調整を行って
も良い。また、エンバイロンメンタル・チャンバ内の温
度などを所定値に維持するために空調用の気体が供給さ
れているが、その気体を供給する空調機などでその湿度
を調整するだけでも良い。さらに、いずれの場合にも、
レチクルステージチャンバ１５は必須ではなく、設けな
くても良いし、湿度調整装置６０もいかなる構成であっ
ても構わない。

【００８２】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態を図６〜図８に基づいて説明する。ここで、前
述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分に
ついては、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略
にし若しくは省略するものとする。

【００８３】この第２の実施形態に係る露光装置は、レ
チクルステージ部分の構成が前述した第１の実施形態の
露光装置と異なるのみで、その他の部分の構成等は第１
の実施形態の露光装置と同様になっている。従って、以
下では、この相違点を中心として説明する。

【００８４】図６には、本第２の実施形態に係るレチク
ルステージＲＳＴ’及びレチクルチャック機構３５’の
構成が概略的に示されている。本実施形態のレチクルチ
ャック機構３５’は、第１の実施形態と同様、ホルダと
してのレチクル支持部材３３ａ’，３３ｂ’，３３
ｃ’，３３ｄ’（但し、レチクル支持部材３３ｃ’，３
３ｄ’は不図示）を備えているが、本実施形態のレチク
ルチャック機構３５’においては、第１の実施形態と同
様の静電チャックに加え、チャック補助機構としての真
空吸着・エアフロー機構の一部を併せ持つ構成となって
いる。

【００８５】ここで、チャック補助機構について、レチ
クル支持部材３３ａ’を取り出してかつ一部破断して示
す図７の斜視図に基づいて説明する。レチクル支持部材
３３ａ’の上面（レチクルＲが載置される側の面）に
は、平面視矩形で所定深さの凹溝７１が形成されてい
る。この凹溝７１の−Ｙ側の側壁には、一端が凹溝７１
の内部空間に連通し、他端がレチクル支持部材３３ａ’
の下面の外部に連通した逆Ｌ字状の貫通孔７２が形成さ
れている。この貫通孔７２の他端側は、実際には、図６
に示されるように、レチクルステージＲＳＴ内部に形成
された通気孔７３と連通し、この通気孔７３のレチクル
ステージＲＳＴの外面側の端部は、配管３７の一端に接
続されており、この配管３７の他端側は、二股に分岐
し、一方の分岐端は真空源（例えばバキュームポンプ）
に接続され、他方の分岐端は空気源（例えば空気ポン
プ）に接続されている。配管３７の前記分岐部には、方
向切換え弁が設けられており、この方向切換え弁を切り
換えることにより、配管３７を真空源側に接続したり、
空気源側に接続したりできるように構成されている。

【００８６】また、レチクル支持部材３３ａ’の凹溝７
１の下側には、前述した第１実施形態の静電チャック３
５と同様の静電チャックを構成する平板電極４５ａが埋
め込まれている。この平板電極４５ａは、導線４６Ａ及
びスイッチＳＷを介して直流電圧源５５の負極に接続さ
れている。

【００８７】その他のレチクル支持部材３３ｂ’，３３
ｃ’，３３ｄ’も、上記レチクル支持部材３３ａ’と同
様に、凹溝７１及び逆Ｌ字状の貫通孔７２が形成されて
いる。また、これらのレチクル支持部材３３ｂ’，３３
ｃ’，３３ｄ’に形成された貫通孔７２の凹溝７１と反
対側の端部は、レチクルステージＲＳＴ’内部に形成さ
れた通気孔７３に連通している（図６参照）。また、レ
チクル支持部材３３ｂ’，３３ｃ’，３３ｄ’の凹溝７
１の下側には平板電極４５ｂ，４５ｃ，４５ｄがそれぞ
れ埋め込まれている。また、これらの平板電極４５ｂ，
４５ｃ，４５ｄは、第１の実施形態の場合と同様にし
て、直流電圧電源５５等に接続され、静電チャック機構
が構成されている（図３参照）。

【００８８】本実施形態では、前述した第１の実施形態
の場合と同様にして、平板電極４５ａ〜４５ｄを含んで
構成される静電チャックによる静電吸引力によりレチク
ルＲをレチクル支持部材３３ａ’〜３３ｄ’に吸着保持
することができる。また、本第２の実施形態では、方向
切換え弁を真空源側に切り換えるとともに、真空源をオ
ンにすることにより、上記の真空源で発生した負圧によ
り配管３７、通気孔７３及び貫通孔７２を介してそれぞ
れの凹溝７１部分にレチクルＲに対する真空吸引力を発
生させる（以下、「バキューム」とも呼ぶ）ことによ
り、静電チャック機構のみを用いる場合に比べて、レチ
クル支持部材３３ａ’〜３３ｄ’部分とレチクルＲとの
間の吸引力（吸着力）を増加させることができる。一
方、方向切換え弁を空気源側に切り換えるとともに、空
気源をオンにすることにより、上記の空気源から発生す
る加圧空気を配管３７、通気孔７３及び貫通孔７２を介
してそれぞれの凹溝７１部分からレチクルＲに対し噴出
する（以下、「エアフロー」とも呼ぶ）ことにより、静
電チャック機構が発生する、レチクル支持部材３３ａ’
〜３３ｄ’部分とレチクルＲとの間の吸引力（吸着力）
を、減少あるいはキャンセルすることができる。すなわ
ち、本第２の実施形態では、レチクル支持部材３３ａ’
〜３３ｄ’に形成された凹溝７１、貫通孔７２、レチク
ルステージＲＳＴ内部に形成された通気孔７３、配管３
７、方向切換え弁、真空源、及び空気源等によって、静
電チャックとレチクルＲとの間に生じる吸引力を増減さ
せるチャック補助機構が構成されている。

【００８９】次に、本第２の実施形態に係る静電チャッ
クとチャック補助機構との制御方法、その時発生する吸
着力（吸引力）の時間変化について図８（Ａ）〜図８
（Ｃ）に基づいて説明する。

【００９０】まず、静電チャックのみを用いる場合につ
いて、図８（Ａ）を参照して説明する。

【００９１】不図示のレチクルローダにより、レチクル
ステージＲＳＴ’上のレチクル支持部材３３ａ’〜３３
ｄ’上にレチクルＲが載置されると、主制御装置９０か
らの指示に応じて、ステージ制御系３８によりスイッチ
ＳＷがオンにされる。これにより、直流電圧源５５から
平板電極４５ａ，４５ｄと平板電極４５ｂ，４５ｃとの
間に直流電圧が印加され、ある一定の静電吸着力（以下
「限界静電吸着力」という）を発生するまで（電荷が帯
電（蓄積）されるまで）の間、静電吸着力Ｐ₁は緩やか
なカーブを描くように上昇し続ける。そして限界静電吸
着力に達した後は、電圧の印加が停止（解除）されるま
で一定に保たれる。その後、スイッチＳＷがオフされて
印加電圧の解除が行われると、平板電極４５ａ〜４５ｄ
に蓄積していた電荷は徐々に解放されるので、全ての電
荷が解放されるまで静電吸着力Ｐ ₁は徐々に減少する。

【００９２】図８（Ａ）によれば、電圧の印加開始か
ら、レチクルステージＲＳＴ’に要求される加速度に耐
え得る十分な吸着力Ｐ₀を発生するまでに時間Ｔ１を要
し、電圧を解除してからレチクルＲを取りはずすことが
できるまでに時間Ｔ２を要することがわかる。これらの
時間Ｔ１、Ｔ２の長短は、電荷の蓄積、開放の速さに依
存しており、レチクル支持部材３３ａ’〜３３ｄ’の電
気抵抗や、静電容量など材料の特性に大きく関わってい
る。しかしながら、レチクル支持部材３３ａ’〜３３
ｄ’の材料としては、剛性の高さ、熱膨張率の低さな
ど、複数の特性に対して同時に十分な性能を持っていな
ければならないため、必ずしも電荷の蓄積時間、開放時
間の短い材料を選ぶことはできない。

【００９３】一方、図８（Ｂ）には、前述したチャック
補助機構を用いて、図８（Ａ）の電圧の印加開始時点で
バキュームを開始し、電圧印加解除の時点でバキューム
を解除すると同時にエアフローを開始した場合の真空吸
着力Ｐ₂の変化が示されている。この図８（Ｂ）から明
らかなように、チャック補助機構によるバキュームが開
始されると、真空吸着力Ｐ₂は短時間で、所定の吸着力
（前述した加速度に耐え得る十分な吸着力Ｐ₀より小さ
い）に達し、バキュームが解除されるまで一定の力が維
持される。そして、バキュームが解除されかつエアフロ
ーが開始されると、短時間で所定の斥力を発生し、その
後エアフローが解除されるまで一定の斥力が維持され
る。

【００９４】図８（Ｃ）には、図８（Ａ）と図８（Ｂ）
の制御を同時に行ったとき、すなわち、静電チャックの
平板電極間に電圧印加を開始すると同時にチャック補助
機構によるバキュームを開始するとともに、電圧の印加
を解除すると同時にエアフローを開始した場合の吸引力
（吸着力）、及び斥力の時間変化が示されている。

【００９５】この図８（Ｃ）に示されるように、電圧の
印加及びバキュームが同時に開始されると、図８（Ａ）
の静電吸着力及び図８（Ｂ）の真空吸着力を合計した力
（総吸着力）Ｐ（＝Ｐ₁＋Ｐ₂）が生じる。このため、総
吸着力Ｐが要求される加速度に耐えられる吸着力Ｐ₀に
達するまでの時間Ｔ１’は、図８（Ａ）の時間Ｔ１より
も大幅に短縮される。また、電圧の印加停止及びエアフ
ローの開始（この場合、バキュームの停止も意味する）
がなされると、図８（Ａ）に示される電圧解除から静電
吸着力が無くなるまでの時間Ｔ２よりも短い時間Ｔ２’
で吸着力が零となり、それ以降は、レチクルＲをレチク
ル支持部材から離そうとする力（斥力）が発生するよう
になる。

【００９６】従って、図８（Ｃ）のような制御を行うこ
とにより、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ’上に
載置してから所定の加速度の運動を開始できるまでの時
間を短縮できると同時に、静電チャックの電極間の電圧
印加の停止後、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ’
上から取り外すことが可能となるまでの時間を短縮する
ことができることがわかる。

【００９７】そこで、本第２の実施形態では、主制御装
置９０が、図８（Ｃ）のようなチャック補助機構に対す
る制御を行うようにしている。その他の部分の構成等
は、前述した第１の実施形態と同様になっている。

【００９８】以上説明したように、本第２の実施形態の
露光装置によると、前述した第１の実施形態と同等の効
果を得られる他、レチクルステージＲＳＴ’に保持対象
のレチクルＲに対するバキューム及びエアフローを行う
ことにより、静電チャックとレチクルＲとの間に生じる
吸引力を増減させるチャック補助機構の少なくとも一部
が設けられていることから、静電チャックで発生する静
電吸引力をチャック補助機構が発生する真空吸引力及び
エアフローによる斥力により、増減させることができ
る。

【００９９】また、本第２の実施形態によると、主制御
装置９０が、静電チャックの電極に対する前記電圧の印
加と同時にチャック補助機構によるレチクルＲに対する
バキュームを開始するとともに、前記電圧印加の停止と
ほぼ同時にチャック補助機構からレチクルＲに対してエ
アフローを開始（バキュームの停止も同時に行われる）
する。このため、静電吸着のみを採用した場合と比べ、
電圧を印加してから所望の吸着力を発生するまでの時間
及び電圧を解除してから吸着力が零になるまでの時間を
大幅に短縮することができる。従って、レチクルステー
ジＲＳＴ’上にレチクルＲを載置してから所定の加速度
で動かし始めるまでの時間、レチクルステージＲＳＴ’
を停止してからレチクルＲを取り外すことができるまで
の時間が短縮される。これにより、露光装置全体のスル
ープットを向上させることが可能となる。

【０１００】なお、本第２の実施形態の静電チャック及
びチャック補助機構の制御方法としては、図９（Ａ）〜
（Ｃ）に示すような方法を採用することもできる。ここ
での制御方法としては、静電チャックの制御を前述と同
様に行い、チャック補助機構の制御に変更を加えてい
る。なお、図９（Ａ）は、静電チャックの制御方法及び
その時の吸着力の変化を示す図、図９（Ｂ）は、チャッ
ク補助機構の制御方法及びその時の吸着力の変化を示す
図、図９（Ｃ）は、静電チャックとチャック補助機構と
を併用したときの吸着力の変化を示す図である。

【０１０１】これによると、主制御装置９０の制御の
下、図９（Ａ），（Ｂ）に示されるように静電吸着及び
バキュームが同時に開始される。そして図９（Ｃ）に示
されるように、開始から時間Ｔ１’経過後、総吸着力Ｐ
が、Ｐ₀に達した段階で、真空吸着力Ｐ₂が徐々に弱めら
れていく。その後、電圧解除とエアフロー開始が同時に
行われ、時間Ｔ２”経過後、総吸着力Ｐが零になった段
階で、総吸着力Ｐの値を零で維持するように、チャック
補助機構の加圧空気の噴出量が制御される。

【０１０２】このようなチャック補助機構の制御を行う
ことで、バキューム及びエアフローの時間（及び量）を
短縮することができるので、効率的であるとともに、必
要とされる吸着力よりも極端に大きな力でレチクルＲを
保持しないため、レチクルＲの変形を極力抑制すること
ができる。また、電極に対する印加電圧を解除してか
ら、レチクルＲを取り外すことができるまでにかかる時
間をより短くすることができ、更には、加圧空気の余分
な噴出しが無いため、レチクルステージ周辺の雰囲気の
汚染も抑制される。

【０１０３】なお、上記第２の実施形態では、バキュー
ムとエアフローとが、１つのチャック補助機構によって
行われるものとしたが、これに限らず、バキュームを行
う機構及びエアフローを行う機構を別々に設けても良い
ことは勿論である。また、レチクルステージ上に静電チ
ャックとともにバキューム機構、エアフローを行う機構
のいずれか一方のみを備えるようにしても良く、この場
合にも電圧印加時、電圧印加解除時に前述と同様のバキ
ューム制御、エアフロー制御を行うことにより、スルー
プットの向上を図ることができる。また、静電チャック
とチャック補助機構とを一体構成ではなく、別々に設け
ても良い。

【０１０４】また、上記第２の実施形態では、第１の実
施形態と同様レチクルステージの周辺雰囲気の湿度調整
を行う構成としたが、レチクル交換終了後、レチクルス
テージの駆動開始までの時間の短縮、レチクル交換にか
かる時間の短縮という観点からは、湿度調整は必ずしも
行わなくて良い。従って、かかる目的のためには、レチ
クルステージＲＳＴを空気雰囲気中で必ずしも使用する
必要がなく、例えば、窒素、ヘリウム等の不活性ガスの
パージが行われる条件下で使用しても良い。また、この
場合、チャック補助機構からは加圧気体として同一又は
異なる種類の不活性ガスを噴き出すこととすれば良い。
なお、第１の実施形態で大気圧下の空気中での使用を前
提としたのは、窒素、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気
下では波長が２００ｎｍ程度以下、特に１８０ｎｍ程度
以下の露光用照明光に対して水蒸気が透過率などを低下
させる不純物となるので、その湿度が予め低く設定され
ており、結果としてその管理が不要だからである。但
し、空気以外の不活性ガスなどの雰囲気下であってもそ
の湿度が静電チャックの吸引力を許容値よりも低下させ
る可能性がある時には同様に湿度制御を行うことが好ま
しい。

【０１０５】また、上記各実施形態の露光装置では、最
大加速度αは走査露光の加減速時に生じるとは限らず、
それ以外、例えばステッピング時、レチクルのロード・
アンロードポジションへの移動時あるいはレチクルアラ
イメント時、ベースライン計測時などで生じることもあ
る。従って、実際上、走査露光の際に最大加速度αを達
成する必要がなくとも、走査露光時以外において最大加
速度にてステージを駆動するときには、本発明（上記第
１の実施形態又は第２の実施形態）を適用すると良い。
また、ステッパ等の静止型露光装置でも、上記と同様
に、例えばステッピング時、レチクルのロード・アンロ
ードポジションへの移動時あるいはレチクルアライメン
ト時、ベースライン計測時などで最大加速度が生じ得
る。従って、かかる静止型露光装置においても、前述し
たステッピング時などで高加速度が要求されるときに
は、発明を適用することが好ましい。

【０１０６】なお、上記各実施形態では、静電チャック
及びチャック補助機構がホルダとしてのレチクル支持部
材に設けられていたが、これに限らず、レチクルステー
ジに直接設けるようにしても良い。

【０１０７】なお、上記各実施形態では、特定ステージ
がレチクルステージであることとして説明したが、これ
に限らず、特定ステージがウエハステージであっても、
レチクルステージ及びウエハステージの両者であっても
良い。かかる場合には、ウエハステージ上のウエハを安
定的に保持することが可能であり、特に投影光学系とし
て等倍系あるいは拡大系を採用した場合に効果的であ
る。

【０１０８】また、上記各実施形態では、本発明がスキ
ャニング・ステッパに適用された場合について説明した
が、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の
ステッパ等の静止露光型の露光装置にも適用できる。

【０１０９】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整
をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステ
ージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線
や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認
等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造
することができる。なお、露光装置の製造は温度および
クリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが
望ましい。

【０１１０】なお、本発明は、半導体製造用の露光装置
に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造
に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に
転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる
デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光
装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン及びＤ
ＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適
用することができる。また、半導体素子などのマイクロ
デバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ
線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチ
クル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリ
コンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも
本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶ
ＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に
透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英
ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ
化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プ
ロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置
などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレン
マスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエ
ハなどが用いられる。

【０１１１】《デバイス製造方法》次に上述した露光装
置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の
実施形態について説明する。

【０１１２】図１０には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示され
ている。図１０に示されるように、まず、ステップ２０
１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設
計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、そ
の機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続
き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【０１１３】次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステッ
プ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用
いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、
ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージン
グ工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれ
る。

【０１１４】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作
確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程
を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

【０１１５】図１１には、半導体デバイスにおける、上
記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図
１１において、ステップ２１１（酸化ステップ）におい
てはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶ
Ｄステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成す
る。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４
（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオン
を打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４そ
れぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成して
おり、各段階において必要な処理に応じて選択されて実
行される。

【０１１６】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステッ
プ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露
光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウエハに転写する。次に、ステップ２１８（エッチング
ステップ）において、レジストが残存している部分以外
の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そし
て、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）におい
て、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除
く。

【０１１７】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【０１１８】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上
記実施形態の露光装置が用いられるので、高スループッ
トな露光を行うことができる。従って、マイクロデバイ
スを生産性良く製造することができる。

【０１１９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の露
光装置によれば更なるスループットの向上を実現するこ
とができるという効果がある。

【０１２０】また、本発明のデバイス製造方法によれ
ば、デバイスの生産性を向上することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の露光装置の構成を概
略的に示す図である。

【図２】図１のレチクルステージ及びその周辺を示す平
面図である。

【図３】図１のレチクルチャック機構の構成を示す斜視
図である。

【図４】第１の実施形態に係るレチクルチャック機構の
原理を説明するための図である。

【図５】レチクルステージの周辺湿度と発生する静電吸
着力の関係を示すグラフである。

【図６】第２の実施形態にかかるレチクルチャック機構
の構成を示す図である。

【図７】図６のレチクル保持部材の内部構造を示す図で
ある。

【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、第２の実施形態の
静電チャックとチャック補助機構との制御方法、その時
発生する吸着力（吸引力）の時間変化について説明する
ための図である。

【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、第２の実施形態の
静電チャックとチャック補助機構との他の制御方法を説
明するための図である。

【図１０】本発明に係るデバイス製造方法を説明するた
めのフローチャートである。

【図１１】図１０のステップ２０４の具体例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０…露光装置，３３ａ〜３３ｄ…レチクル支持部材
（ホルダ），３５…静電チャック、３７…配管（チャッ
ク補助機構の一部），４５ａ〜４５ｄ…平板電極（電
極），６０…湿度調整装置，７１…凹溝（チャック補助
機構の一部），７２…貫通孔（チャック補助機構の一
部），７３…通気孔（チャック補助機構の一部），９０
…主制御装置（制御装置）Ｒ…レチクル（第１物体），
ＲＳＴ…レチクルステージ（第１ステージ），Ｗ…ウエ
ハ（第２物体），ＷＳＴ…ウエハステージ（第２ステー
ジ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１物体に形成されたパターンを第２物
体上に転写する露光装置であって、前記第１物体を保持する第１ステージと；前記第２物体
を保持する第２ステージとを備え、前記第１ステージ及び前記第２ステージの内の少なくと
も一方の特定ステージが、電極に対する直流電圧の印加
により生じる静電気を利用して前記保持対象の物体を吸
着する静電チャックを有し、前記特定ステージの近傍の雰囲気の湿度を調整する湿度
調整装置を備える露光装置。
【請求項２】前記湿度調整装置は、前記特定ステージ
に設けられた前記静電チャックを構成する前記電極に印
加される電圧値と前記特定ステージに要求される加速度
とに応じて、前記湿度を調整することを特徴とする請求
項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記特定ステージには、前記保持対象の
物体に対する真空吸引及び加圧気体の噴出の少なくとも
一方を行うことにより、前記静電チャックと前記保持対
象の物体との間に生じる吸引力を増減させるチャック補
助機構の少なくとも一部が更に設けられていることを特
徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】前記特定ステージは、その一部を構成す
る絶縁体から成るホルダを有し、該ホルダに、前記静電
チャックの電極と前記チャック補助機構の少なくとも一
部とが設けられていることを特徴とする請求項３に記載
の露光装置。
【請求項５】第１物体に形成されたパターンを第２物
体に転写する露光装置であって、前記第１物体を保持する第１ステージと；前記第２物体
を保持する第２ステージとを備え、前記第１ステージ及び前記第２ステージの内の少なくと
も一方の特定ステージが、電極に対する直流電圧の印加
により生じる静電気を利用して前記保持対象の物体を吸
着する静電チャックと、前記保持対象の物体に対する真
空吸引及び加圧気体の噴出の少なくとも一方を行うチャ
ック補助機構の少なくとも一部とを有し、前記電極に対する前記電圧の印加を開始してから所定時
間の間は前記チャック補助機構による前記保持対象の物
体に対する真空吸引を並行して行う第１の制御動作と、
前記電極に対する前記電圧印加の停止とほぼ同時に前記
チャック補助機構から前記保持対象の物体に対して加圧
気体の噴出を開始する第２の制御動作との少なくとも一
方を行う制御装置を備える露光装置。
【請求項６】リソグラフィ工程を含むデバイス製造方
法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１〜５のいずれか一
項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とす
るデバイス製造方法。