JP2006080357A

JP2006080357A - 基板温調装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2006080357A
Application number: JP2004263878A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Araki; 康雄荒木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】感光基板を所定温度に温調する場合に、感光基板に付着したゴミの影響を回避して、高い露光精度を確保することができる基板温調装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】複数の支持ピンにより基板Ｗを保持する基板保持板に基板Ｗを載置するに先立って、基板Ｗを支持しつつ所定温度に調温する基板温調装置２０において、支持ピンが基板保持板上で基板Ｗを支持する位置に対応して凹部２２が形成された基板支持面２３を有するとともに、所定温度に温調される基板温調板２１を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板を保持する基板保持装置、処理基板を露光する露光装置、及びデバイス製造方法に関するものである

半導体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）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの逐次移動型の投影露光装置が主流となっている。
このような露光装置においては、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・大集積化の進展とともに感光基板上に形成されるパターンの微細化の要求が高まっており、高い露光精度が要求されている。そして、感光基板の温度変化に伴う変形が露光精度に大きく影響することが判明しており、このため、感光基板を所定温度に温調した後に基板ホルダ上に載置して露光を行うことによって露光不良を抑える技術が提案されている。
特開平１０−５５９４５号公報

上述した技術では、基板を温調プレートに載置して温調する際に基板と温調プレートとの速やかな熱交換を実現するため、基板と温調プレートとの接触面積が大きい凸凹のない平坦な部材を温調プレートとして用いている。一方、温調プレートと接触した基板裏面には微少なゴミが付着する可能性が高い。そして、ゴミが付着した状態で基板を基板ホルダに載置すると、基板と基板ホルダとの間にゴミが挟まって、基板表面の平坦度を悪化させる。つまり、基板と温調プレートとの接触面積が大きいと、それだけ基板裏面にゴミが付着する可能性が高くなり、基板表面の平坦度が悪化する可能性も高くなる。そして、基板表面の平坦度が悪化すると、パターン露光時にデフォーカスが生じてパターンの線幅精度が悪化したり、或いは基板表面に歪みが生じるためパターンの重ね合わせ精度が悪化したりするため、高い露光精度を得ることができないという問題が生じる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、感光基板を所定温度に温調する場合に、感光基板に付着したゴミの影響を回避して、高い露光精度を確保することができる基板温調装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る基板温調装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、複数の支持ピン（５）により基板（Ｗ）を保持する基板保持板（１）に基板を載置するに先立って、基板を支持しつつ所定温度に調温する基板温調装置（２０）において、支持ピンが基板保持板上で基板を支持する位置に対応して凹部（２２）が形成された基板支持面（２３）を有するとともに、所定温度に温調される基板温調板（２１）を備えるようにした。
この発明によれば、基板を基板温調板に載置しても、凹部に対する基板裏面にはゴミの付着が防止される。そして、基板温調板に載せて調温した基板を基板保持板に載せ替えた際には、ゴミの付着が防止された基板裏面の所定領域がピン部に接触するので、ゴミによる基板露光面の平坦度の悪化を防止できる。

また、所定温度が、基板保持板（１）の温度と略同一であるものでは、基板と基板保持板との温度差が殆どないので、基板保持板上に載置された基板を吸着保持したとしても、温度差による変形が発生しないので、基板の露光面の平坦度を良好に維持することができる。
また、凹部（２２）の大きさは、支持ピン（５）が基板（Ｗ）と接する接触面の大きさと、基板を基板保持板（１）に載置する際の基板載置位置精度とに基づいて規定されるものでは、基板を基板保持板に載置する位置が基板載置位置精度内にあれば、凹部が支持ピンの接触面の大きさと基板載置位置精度を考慮して規定されているので、凹部によりゴミの付着が回避された基板裏面の所定領域にピン部を確実に接触させることができる。
また、凹部（２２）を介して基板（Ｗ）を吸着する吸着装置（２６）を有するものでは、基板を基板温調板上に確実に保持することができ、基板の位置ずれによる汚染拡大を防止することができる。
例えば、基板温調板（２１）としては、炭化珪素又はセラミックスから形成することができる。高硬度の炭化珪素又はセラミックスを用いることにより、平坦度の高い基板温調板を得ることができる。
また、例えば、基板温調装置（２０）が、液体又は熱電素子により温調する温調部（２５）を有するものでは、ウエハを正確に所定温度に温調することができる。

第２の発明は、マスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）を基板（Ｗ）に露光する露光装置（ＥＸ）において、記基板を複数の支持ピン（５）により保持する基板保持板（１）を有し、基板保持板により基板を保持して移動可能な基板ステージ（ＷＳＴ）と、第１の発明の基板温調装置（２０）とを備えるようにした。
この発明によれば、基板を温調する際に基板裏面に付着するゴミの影響により、基板を保持した際に基板の平坦度が悪化して露光精度が悪化することが防止されるので、微細なパターンを正確に露光することができる。

第３の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第３の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。
この発明によれば、微細なパターンを有する高性能なデバイスを確実に得ることができる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
基板温調装置に基板を載置した際に、凹部にはゴミが付着せず、したがって、基板を基板保持装置に載せ替えた際に、ピン部と基板との間にゴミが存在することによる基板表面の平坦度の悪化を防止できる。
したがって、基板に微細なパターンを正確に露光することができ、高精度なデバイスを確実に得ることができる。

以下、本発明の基板温調装置、ステージ装置、露光装置、及びデバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の露光装置ＥＸを示す概略構成図である。
露光装置ＥＸは、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンＰＡを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・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。
そして、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系ＩＬ、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷをウエハホルダＷＨを介して支持する保持しつつ、移動可能なウエハステージＷＳＴと、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、露光装置ＥＸを統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ等を備える。
なお、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

照明光学系ＩＬは、レチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光光ＥＬを射出する露光用光源、露光用光源から射出された露光光ＥＬの照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれも不図示）を有している。そして、レチクルＲ上の所定の照明領域は、照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。

照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、ＫｒＦ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（波長１５７ｎｍ）等の紫外光が用いられる。

レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを保持して移動可能であって、例えばレチクルＲを真空吸着（又は静電吸着）により固定している。レチクルステージＲＳＴは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。レチクルステージＲＳＴはリニアモータ等のレチクルステージ駆動装置ＲＳＴＤにより駆動される。レチクルステージ駆動装置ＲＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

また、レチクルステージＲＳＴ上には、移動鏡５１が設けられている。また、移動鏡５１に対向する位置にはレーザ干渉計５２が設けられている。移動鏡５１は、レチクルステージＲＳＴの位置を計測するためのレーザ干渉計５２用のミラーである。レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの２次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）はレーザ干渉計５２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計５２の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５２の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動装置ＲＳＴＤを駆動することでレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置を制御する。

投影光学系ＰＬは、レチクルＲのパターンを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものである。投影光学系ＰＬは、ウエハＷ側の先端部に設けられた光学素子を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持されている。
投影光学系ＰＬは、投影倍率βが、例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられる。

ウエハステージ（基板ステージ）ＷＳＴは、ウエハＷを支持するものであって、ウエハＷをウエハホルダＷＨを介して保持しつつ、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動するＺテーブル６１と、Ｚテーブル６１を支持しつつ、Ｙ軸方向に連続移動及びＸ軸方向にステップ移動するＸＹテーブル６２と、ＸＹテーブル６２をＸＹ平面内で移動可能に支持するウエハ定盤６３とを備えている。そして、ウエハステージＷＳＴはリニアモータ等のウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤにより駆動される。なお、ウエハホルダＷＨの詳細については、後述する。
ウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。Ｚテーブル６１を駆動することにより、Ｚテーブル６１上のウエハホルダＷＨに保持されているウエハＷのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）等が制御される。また、ＸＹテーブル６２を駆動することにより、ウエハＷのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。

ウエハステージＷＳＴ（Ｚテーブル６１）上には、移動鏡５３が設けられている。また、移動鏡５３に対向する位置にはレーザ干渉計５４が設けられている。ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５４によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５４の計測結果に基づいてウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤを介してウエハステージＷＳＴを駆動することでウエハステージＷＳＴに支持されているウエハＷのＸ軸、Ｙ軸方向、及びθＺ方向の位置決めを行う。

更に、ウエハステージＷＳＴの近傍には、ウエハ温調装置２０が配置される。ウエハ温調装置２０は、ウエハＷをウエハホルダＷＨ上に載置するに先立って、ウエハＷの温度を所定温度に調整するための装置である。すなわち、ウエハ温調装置２０は、ウエハＷの搬入経路上に配置され、ウエハＷと接触して直接、熱交換することにより、ウエハＷを温調するものである。
なお、ウエハ温調装置２０の詳細については、後述する。

また、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面に対するウエハＷ表面の位置（フォーカス位置）を検出するフォーカス検出系５６を備えている。フォーカス検出系５６は、ウエハＷ表面に対して斜め方向より検出光を投射する投光部５６Ａと、ウエハＷ表面で反射した前記検出光の反射光を受光する受光部５６Ｂとを備えている。受光部５６Ｂの受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。そして、制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系５６の検出結果に基づいてウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤを介してウエハステージＷＳＴ（Ｚテーブル６１）を駆動することで、ウエハＷ表面の位置を投影光学系ＰＬの焦点深度内に収める。すなわち、Ｚテーブル６１は、ウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角を制御してウエハＷの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む。

図２は、ウエハホルダＷＨの側断面図、図３は、ウエハホルダＷＨを上方から見た平面図である。
ウエハホルダＷＨは、所定形状を有するホルダ板（基板保持板）１と給排気装置７等とを備えている。ホルダ板１はウエハＷに応じた形状を有しており、例えば、平面視略円形状に形成されている。
ホルダ板１の上面２には、外周部近傍に所定幅を有する環状（無端状）に形成された凸状のシール部４と、シール部４の内側領域に所定間隔で複数に設けられた突起状の支持ピン５とが設けられる。そして、シール部４と複数の支持ピン５により、ウエハＷの下面を複数箇所で支持するようになっている。
ホルダ板１の下面３は、平坦に形成されており、給排気装置７により、Ｚテーブル６１上に装着される領域である。

ホルダ板１の上面２に設けられた複数の支持ピン５の上端面５Ａ及びシール部４の上端面４Ａは、それぞれ平坦に形成される。また、複数の支持ピン５は、それぞれ略同一高さに設けられているとともに、シール部４と支持ピン５とも互いに略同一高さに設けられている。言い換えれば、複数の上端面５Ａ及び上端面４Ａは略同一平面上に位置している。
ウエハＷは、これら複数の支持ピン５の上端面５Ａ及びシール部４の上端面４Ａに支持される。つまり、支持ピン５の上端面５Ａ及びシール部４の上端面４Ａが、ウエハＷを保持する保持面を構成している。このようにして、ウエハＷは、支持ピン５及びシール部４の上端に、平坦に保持可能となっている。なお、シール部４は、この上に載置されるウエハＷの外径より僅かに小さい外径を有するように形成される。

ホルダ板１は、機械的および熱的安定性に関して厳しい要求が課されるので、セラミックまたはガラス材料により形成される。例えば、主としてＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３からなるゼロデュア（登録商標：ショットガラス社）が用いられる。ホルダ板１をゼロデュアで形成した場合には、温度変化が発生しても、ホルダ板１上に保持したウエハＷを殆ど変形させることはない。

また、ホルダ板１には、ウエハＷを保持して昇降可能なリフトピン１６及びこのリフトピン１６が配置されるリフトピン用穴１７が形成されている。リフトピン１６及びこれに対応するリフトピン用穴１７は上面２の中央部近傍において、正三角形の頂点に対応する位置にそれぞれ設けられている。なお、リフトピン用穴１７の周囲にも、環状（無端状）に形成され、支持ピン５とほぼ同じ高さを有するシール部が設けられている。３本のリフトピン１６は上下方向（Ｚ軸方向）に同時に同一量だけ昇降自在となっている。ウエハホルダＷＨに対するウエハＷのロード及びアンロード時において、リフトピン１６が不図示の駆動機構により昇降することで、ウエハＷを下方から支持したり、ウエハＷを支持した状態で上下動したりすることができるようになっている。

更に、ホルダ板１の上面２の複数の所定位置には、ウエハＷを真空吸着保持するための吸引孔６がそれぞれ形成されている。例えば、図２（ａ）に示すように、吸引孔６は上面２の中心部から放射方向に、全部で１０箇所に形成されている。吸引孔６は、ホルダ板１を上下方向に貫く孔であり、ホルダ板１が載置されるＺテーブル６１に形成された第２流路１２（図４参照）に一対一に対応する。
したがって、吸引孔６から第２流路１２を介して接続された給排気装置７が吸引動作（排気動作）を実行することにより、吸引孔６より気体が吸引されるようになっている。つまり、支持ピン５及びシール部４にウエハＷを載置した状態で、給排気装置７の吸引動作を実行させることにより、ウエハＷ及びシール部４で囲まれた空間が負圧になり、これによりウエハＷはホルダ板１の上面２（上端面４Ａ，５Ａ）に対して吸着されるようになっている。

図４は、ウエハステージＷＳＴ（Ｚテーブル６１）上にウエハホルダＷＨを保持した際の断面図である。
Ｚテーブル６１の上面には、ホルダ板１の下面３を真空吸着保持する保持部１０が設けられている。保持部１０には、Ｚテーブル６１内部に形成された第１流路１１が連通している。
また、保持部１０には突起部である複数のピン部１４が設けられており、保持部１０の周縁部には環状のシール部１５が設けられている。ピン部１４の上端面及びシール部１５の上端面は平坦面であって略同一平面上に位置しており、これら上端面でウエハホルダＷＨの下面を支持する。
そして、ホルダ板１の下面３とシール部１５とで形成される空間の気体を給排気装置７が第１流路１１を介して吸引することでこの空間が負圧にされ、ホルダ板１がＺテーブル６１の保持部１０に吸着保持されるようになっている。また、給排気装置７が第１流路１１を介して気体を供給（吹き出し）することでＺテーブル６１とウエハＷとの吸着保持が解除され、ホルダ板１をＺテーブル６１から取り外すことができる。このように、ホルダ１はＺテーブル６１に対して脱着可能に構成されているので、ホルダ板１をＺテーブル６１から取り外してウエハＷの載置面である上面２の清掃を行うことができ、必要に応じてホルダ板１を交換することが可能である。
また、Ｚテーブル６１の内部には、保持部１０に保持されたホルダ板１の吸引孔６に対向する第２流路１２が設けられており、給排気装置７が第２流路１２を介して吸引孔６よりホルダ板１の上面２側の気体を吸引することで、ホルダ板１上にウエハＷが吸着保持される。一方、給排気装置７が第２流路１２を介して気体を供給（吹き出し）することで、Ｚテーブル６１とホルダ板１との吸着保持が解除され、また、ホルダ板１とウエハＷとの吸着保持が解除されるようになっている。
なお、ホルダ板１は、Ｚテーブル６１に対して脱着可能であり、ウエハＷへの汚染を防止のために、複数のホルダ板１を交換して用いられる。

図５は、ウエハ温調装置２０を示す図であって、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。
ウエハステージＷＳＴの近傍に配置されるウエハ温調装置２０は、ウエハＷを載置する温調板（基板温調板）２１と、温調板２１を加熱又は冷却して所定の温度にする温調部２５、ウエハＷを吸着保持するための給排気装置（吸引装置）２６を備える。
そして、ウエハ温調装置２０は、温調部２５により温調板２１を所定の温度（ホルダ板１の温度と略同一温度）に温調し、この温調板２１上に載置されたウエハＷを加熱又は冷却して所定温度に温調する。
なお、温調部２５は、温調板２１の内部に設けられる。温調部２５としては、液体等の媒体を用いたもの、ペルチェ素子等の熱電素子を用いたものが好適である。

ところで、ウエハＷをホルダ板１と略同一温度に温調するのは、ウエハＷとホルダ板１とに温度差がある状態で、ウエハＷをホルダ板１に載置して吸着保持すると、ウエハＷの温度がホルダ板１の温度に近づく（変化する）際に、ウエハＷが僅かに歪んでしまうからである。すなわち、ウエハＷは、ホルダ板１に吸着保持されつつ熱変形するので、歪みが発生し、例えば、ウエハＷ上の四角形のショット領域が平行四辺形に変形してしまう。
この歪みの発生は、露光精度に悪影響を与えるので、ウエハＷとホルダ板１とに温度差が殆どない状態、具体的には、ウエハＷとホルダ板１との温度差を±０．０５℃程度以内に温調することが望ましい。

ウエハＷを温調板２１上に載置して、その温度を所定温度に温調するには、温調板２１とウエハＷとの接触面積が広い方が短時間に温調できるので好ましい。
しかしながら、ウエハＷの裏面を温調板２１と接触させると、接触した部分にゴミが付着してしまう可能性が高い。そして、ウエハＷの裏面にゴミが付着すると、ホルダ板１上に載せ替えた際に、支持ピン５との間にゴミが挟まり、ウエハＷを平坦に保持することが困難になる。すなわち、ウエハＷの露光面（表面）の平坦度が悪化する。これにより、露光精度が悪化する可能性がある。
一方、温調板２１とウエハＷとの接触面が小さいと、ウエハＷの裏面にゴミが付着する危険性は低くなるが、ウエハＷの温調に時間がかかってしまうので、スループットを低下させる。
このため、温調板２１とウエハＷとの接触面をできるだけ大きくしながらも、ウエハＷの裏面のうちのホルダ板１の支持ピン５と接触する領域には、ゴミが付着しないようにする必要がある。

そのため、図５（ｂ）に示すように、温調板２１の上面である接触面（基板支持面）２３には、複数の凹部２２が形成されている。そして、接触面２３の凹部２２以外の領域がウエハＷと接触して、ウエハＷと熱交換を行うようになっている。したがって、凹部２２以外の領域に接触したウエハＷの裏面の領域には、ゴミが付着する可能性がある。
一方、凹部２２は、ホルダ板１の支持ピン５の位置に対応して形成されている。すなわち、ウエハＷを温調板２１からホルダ板１に載せ替えると、温調板２１の凹部２２に面していたウエハＷの裏面の領域が、ホルダ板１の支持ピン５に接触するようになっている。つまり、温調板２１の凹部２２に面していたウエハＷの裏面の領域は、温調板２１の接触面２３と接触しないのでゴミの付着がなく、したがって、ウエハＷを温調板２１からホルダ板１に載せ替えても、支持ピン５とウエハＷとの間にゴミが挟まってしまうことが回避される。
このように、温調板２１の接触面２３に、ホルダ板１の支持ピン５の位置に対応する複数の凹部２２を形成することにより、ウエハＷを温調板２１に載せることによってウエハＷの裏面にゴミが付着しても、そのゴミに影響されることなく、ウエハＷをホルダ板１上に平坦に保持することが可能となる。
なお、凹部２２のそれぞれの大きさは、支持ピン５がウエハＷと接する接触面の大きさに、ウエハＷをホルダ板１に載置する際のウエハ載置位置精度を考慮した大きさに形成される。これは、ウエハＷをホルダ板１上に載置する際、ウエハ載置位置精度内でウエハＷの位置がずれたとしても、支持ピン５とウエハＷとの間にゴミが挟まってしまわないようにするためである。

支持ピン５の接触面の大きさと凹部２２の大きさとの関係について、図６を用いて説明する。
図６は、１つの支持ピン５の接触面の大きさと、１つの凹部２２の大きさとの関係を表した図である。
ここで、一点鎖線で囲まれた半径ｒ１の円形の領域Ｐが支持ピン５の上端面５Ａであり、ウエハＷを温調板２１に載置した場合に温調板２１と接触しない領域である。つまり、本実施形態においては、支持ピン５のウエハＷとの接触面は半径ｒ１の円形に形成されており、凹部２２は半径ｒ２の円形に形成されている。この場合において、本実施形態の露光装置ＥＸにおけるウエハ載置位置精度（ウエハＷをホルダ板１上に載置する際のウエハＷの位置再現性）を、ウエハ載置位置のばらつきの３σ（σは標準偏差）で表すこととし、その値をａとすると、支持ピン５の接触面の半径ｒ１と凹部２２の半径ｒ２とは次の関係を有している。
ｒ２＞（ｒ１＋ａ）
上式から明らかな通り、温調板２１に載置されたウエハＷをホルダ板１に載せ替える場合に、ウエハ載置位置精度分（ａ）だけずれてホルダ板１に載置された場合であっても、領域Ｐは図６中の二点鎖線の円内に留まり、領域Ｑの外へ食み出すことはない。したがって、支持ピン５とウエハＷとの間にゴミを挟み込むことはない。
なお、ウエハ載置位置精度は、ウエハＷを温調板２１に載置する場合の載置位置精度と、ウエハＷを温調板２１からホルダ板１に移載する場合の載置位置精度との双方を含めた載置精度である。
一方、凹部２２の深さは、ゴミの直径よりも深ければ良いが、深すぎると温調効果が低下してしまう。そこで、本例では付着するゴミの大きさと温調効率とを鑑みて、凹部２２の深さは２０μｍ程度に形成している。

また、温調板２１の凹部２２の底面には、給排気装置２６に連結する吸引孔２４が形成される。ウエハＷを温調板２１上に載置した際に、ウエハＷを吸着保持するためである。
また、温調板２１の内部には、吸引孔２４に通設する流路２８が設けられており、給排気装置２６が流路２８を介して凹部２２の気体を吸引することで、温調板２１上にウエハＷが吸着保持される。一方、給排気装置２６が気体を供給（吹き出し）することで、温調板２１とウエハＷとの吸着保持が解除される。
なお、ウエハＷを温調板２１に載置した際には、ウエハＷと温調板２１とに温度差があるため、ウエハＷを吸着保持するとウエハＷに歪みが発生するが、温調板２１上に載置されたウエハＷに対しては、高い精度が要求される処理は行われないので、ウエハＷに発生した歪みが問題となることはない。また、ウエハＷを温調後に、吸着保持を解放することにより、ウエハＷに発生した歪みが略即時に解消するので、次工程への影響もない。
以上の構成を有する温調板２１は、加工が容易であると同時に熱伝導率が高く、ウエハＷを金属汚染することがない材料で形成することが望ましい。例えば、炭化珪素を用いることができる。或いは、単一材料に限らず、アルミニウム製ベースの表面にセラミックスを容射した部材を用いることもできる。

温調板２１の温度は、ウエハ温調装置２０の温調部２５に設けた温度センサ２９により計測される。なお、ウエハＷの温度は、放射温度計等の非接触式温度センサにより直接測定してもよい。
一方、ホルダ板１（支持ピン５）の温度は、ホルダ板１の周囲の温度と略同一である。すなわち、ホルダ板１の周囲の温度は、露光装置ＥＸが収容される不図示のチャンバにより所定の設定温度（例えば、２３℃等）に高精度に設定、維持されているので、ホルダ板１の温度もチャンバ内の温度と略同一の温度に安定しているとみなすことができる。したがって、温調板２１の温度は、チャンバの設定温度を目標として制御すればよい。これによれば、ホルダ板１の温度を計測するための温度センサを設けていないので、ホルダ板１、Ｚテーブル６１、ＸＹテーブル６２を軽量化でき、温度センサ用配線を削減することができる。なお、ホルダ板１に温度センサを設けることができる場合には、その温度センサによりホルダ板１の温度を直接計測し、その計測結果を温調板２１の目標温度とすればよい。

次に、露光装置ＥＸにおけるウエハホルダＷＨに対するウエハＷのロード及びアンロードの動作について説明する。前提として、Ｚテーブル６１には、ホルダ板１が載置され、周辺の温度と略同一に維持されているものとする。また、ウエハ温調装置２０の温調板２１もホルダ板１の周辺の温度と略同一に維持されているものとする。。
まず、レジストが塗布されたウエハＷが不図示のウエハローダによって、ウエハ温調装置２０の温調板２１上の所定位置にプリアライメントを経て載置され、給排気装置２６により温調板２１上に吸着保持される。そして、ウエハＷは、温調板２１上に載置された状態で所定時間が経過することにより、ホルダ板１と略同一温度に温調される。
上述したように、ウエハＷの温度は、ホルダ板１の温度に対し±０．０５℃程度の範囲内に温調されることが望ましい。しかしながら、ウエハＷをウエハ温調装置２０の温調板２１上からウエハホルダＷＨのホルダ板１上に載せ替える間に、ウエハＷの温度は微小ながら変化してしまう。このため、この載せ替える間の温度変化を考慮して、温調板２１ではホルダ板１の温度に対し±０．０２〜０．０３℃程度の範囲内にウエハＷを温調するのが望ましい。

ウエハＷの温調処理が完了したら、ウエハローダにより、ウエハＷをウエハホルダＷＨのホルダ板１上に移動させる。ウエハローダがウエハＷをホルダ板１上に位置決めした後、不図示のプリアライメント装置がウエハＷのホルダ板１に対する位置を計測する。制御装置ＣＯＮＴは、この計測結果に基づいて、ウエハＷがホルダ板１の所定位置に載置されるようにＸＹステージ６２ｎ停止位置を微調整する。その後、制御装置ＣＯＮＴの指令によって、Ｚステージ６１に設けられているリフトピン１６が上昇し、ウエハＷがウエハローダからリフトピン１６に引き渡される。引き渡しが終了したら、ウエハローダがウエハホルダＷＨの上方から退避し、その後、リフトピン１６が下降することにより、ホルダ板１上にウエハＷが載置される。
ウエハホルダＷＨ上にウエハＷが載置されると、給排気装置７により、ホルダ板１のシール部４及び上面２とウエハＷとで囲まれた空間の気体が吸引（排気）される。こうして、ウエハＷがウエハホルダＷＨに対して吸着保持されて、ウエハＷのロード作業が終了する。
なお、上述した実施形態では、ウエハＷのプリアライメントを、ウエハＷをウエハ温調装置２０に載置する前とウエハホルダＷＨに載置する前の２回行う例について説明したが、ウエハＷのプリアライメントは、ウエハ温調装置２０に載置する前だけで行うようにしても構わない。この場合には、ウエハ温調装置２０の温調板２１と、ウエハホルダＷＨのホルダ板１との相対的な位置関係を予め求めておき、ウエハローダは該相対位置関係に基づいてウエハＷを搬送し、温調板２１からホルダ板１へ移載すればよい。

ここで、温調板２１の接触面２３に接することにより、ゴミが付着している可能性のあるウエハＷの裏面の領域は、ホルダ板１の支持ピン５に接触することはない。言い換えれば、凹部２２に面することにより、ゴミの付着が回避されたウエハＷの裏面の領域が、支持ピン５に接触する。更に、凹部２２の半径は、支持ピン５の半径にウエハローダの位置決め精度を加えた寸法よりも十分に大きい半径に形成されているので、支持ピン５とウエハＷとの間にゴミが挟まることない。
したがって、ウエハＷの露光面（上面）は、所望の平坦度を維持した状態でウエハホルダＷＨに保持される。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、レチクルステージＲＳＴに支持されるレチクルＲを、照明光学系ＩＬにより露光光ＥＬで照明し、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷに対して、レチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬを介して投影する。ウエハＷは、所望の平坦度を維持されているので、その表面（被露光処理面）は投影光学系ＰＬの焦点深度内に円滑に収められ、デフォーカスを生じることはない。
また、ウエハＷの温度は、ホルダ板１と略同一に温調されているので、基板表面に歪みが生じることはなく、パターンの重ね合わせが悪化することもない。

露光処理が終了した後には、ウエハＷをウエハホルダＷＨからアンロードするために、制御装置ＣＯＮＴの指令により、給排気装置７の吸引動作を停止する。
次いで、給排気装置７の給気動作を開始して、ウエハＷの下面に対して気体を供給する。これにより、ウエハＷとウエハホルダＷＨとの間の負圧状態が解除される。そして、リフトピン１６を所定位置まで上昇させると、支持ピン５及びシール部４で支持されているウエハＷがリフトピン１６に引き渡される。
更に、不図示のウエハアンローダがウエハＷの下側に入り込むとともに、リフトピン１６を下降させることで、リフトピン１６からウエハアンローダにウエハＷが引き渡される。そして、ウエハアンローダがウエハホルダＷＨから退避し、チャンバ外に搬出することにより、ウエハＷのアンロード作業が終了する。

以上、説明したように、ウエハＷを複数の支持ピン５に載置するに先立って、支持ピン５に対応する位置に凹部２２が形成された温調板２１でウエハＷを保持するようにしたので、ウエハＷの裏面に付着したゴミの影響を回避して、ウエハＷを平坦に保持することができる。したがって、微細なパターンを高精度にウエハＷに転写露光することができる。
また、温調板２１がホルダ板１の温度と略同一温度に温調されるので、ウエハＷがホルダ板１に載置された際に、ウエハＷに温度差による変形が発生せず、ウエハＷの露光面の平坦度等を維持することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

例えば、温調板１に形成される凹部２２の形状として、円形のものについて説明したが、これに限らない。例えば、四角形等でもよい。
また、凹部２２の大きさ（半径）を大きくすることにより、隣接する凹部２２と接触して一体的な凹部となってもよい。この場合には、ウエハＷの接触する接触面２３がピン状に残ることとなる。
また、本実施形態では、１つの支持ピン５に対応して１つの凹部２２が形成された温調板２１について説明したが、複数の支持ピン５に対応して１つの凹部２２が形成されるようにしても構わない。この場合には、形成する凹部２２の数を減らすことができ、温調板２１の加工コストを低く抑えることができる。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

また、上述の実施形態においては、投影光学系とウエハとの間が気体（空気や窒素）で満たされている露光装置について説明しているが、液浸式の露光装置に本発明を適用することができる。

また、前述した実施形態ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも本発明を適用することができる。更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、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ＶＵＶ（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、蛍石、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。

レチクルステージの移動により発生する反力は、投影光学系に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（対応ＵＳＰ５，８７４，８２０）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、投影光学系に伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（対応ＵＳＰ５，５２８，１１８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図７は、マイクロデバイス（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を示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・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Ｓ１１（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（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（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。

次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２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Ｓ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、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。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図８は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ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Ｓ２３（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Ｓ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、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。

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Ｓ２５（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Ｓ２６（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Ｓ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（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Ｓ２９（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。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。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ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（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等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、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、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等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。

露光装置ＥＸを示す概略構成図である。ウエハホルダＷＨの側断面図である。ウエハホルダＷＨを上方から見た平面図である。ウエハステージＷＳＴ上にウエハホルダＷＨを保持した際の断面図である。ウエハ温調装置２０を示す構成図である。支持ピン５の接触面の大きさと凹部２２の大きさの関係を表した図である。マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。

符号の説明

１ホルダ板（基板保持板）
５支持ピン
２０ウエハ温調装置
２１温調板（基板温調板）
２２凹部
２３接触面（基板支持面）
２５温調部
２６給排気装置（吸引装置）
ＷＳＴウエハステージ（基板ステージ）
Ｗウエハ（基板）
Ｒレチクル（マスク）
ＰＡパターン
ＥＸ露光装置

Claims

複数の支持ピンにより基板を保持する基板保持板に前記基板を載置するに先立って、前記基板を支持しつつ所定温度に調温する基板温調装置において、
前記支持ピンが前記基板保持板上で前記基板を支持する位置に対応して凹部が形成された基板支持面を有するとともに、前記所定温度に温調される基板温調板を備えることを特徴とする基板温調装置。
前記所定温度は、前記基板保持板の温度と略同一であることを特徴とする請求項１に記載の基板温調装置。
前記凹部の大きさは、前記支持ピンが前記基板と接する接触面の大きさと、前記基板を前記基板保持板に載置する際の基板載置位置精度とに基づいて規定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板温調装置。
前記凹部を介して前記基板を吸着する吸着装置を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の基板温調装置。
前記基板温調板は、炭化珪素又はセラミックスからなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の基板温調装置。
前記基板温調板を液体又は熱電素子により温調する温調部を有することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の基板温調装置。
マスクに形成されたパターンを基板に露光する露光装置において、
前記基板を複数の支持ピンにより保持する基板保持板を有し、該基板保持板により前記基板を保持して移動可能な基板ステージと、
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の基板温調装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項７に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。