JP2007273693A - 基板保持部材及び基板保持方法、基板保持装置、並びに露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の複雑化を回避しつつ、基板の平坦度を良好に維持した状態で保持する。
【解決手段】
ウエハホルダ７０のホルダ本体７１の上面に、同心かつ上面が同じ高さの環状凸部７３，７４を複数設け、ウエハホルダ７０にウエハＷが保持された際には、ウエハＷの裏面と円環状凸部７３，７４の上面それぞれとの間に所定のクリアランスが形成されるように、ウエハＷを保持する。これにより、ウエハＷとホルダ本体７１とで規定される空間は、環状凸部により同心の複数の空間Ｓ１〜Ｓ３に区分される。そして、最も内側にある空間Ｓ１から排気機構により気体を吸引することで、ウエハホルダ７０よるウエハＷの吸着はウエハＷの中心部から外周に向かって時間差をもって吸着される。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板保持部材及び基板保持方法、基板保持装置、並びに露光装置及び露光方法に係り、更に詳しくは、基板を保持するのに好適な基板保持部材及び基板保持方法、前記基板保持部材を含む基板保持装置、並びに該基板保持装置を含む露光装置及び前記基板保持方法を利用した露光方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下「ウエハ」と総称する）上に転写する投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・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）等の逐次移動型の投影露光装置が比較的多く用いられている。

このような露光装置では、基板を保持して２次元面内を移動可能なウエハステージを備え、ウエハステージに設けられたウエハホルダにより、ウエハが例えば真空吸着等により保持されている。ウエハホルダとしては、種々のタイプが存在するが、近年ではピンチャック式のウエハホルダが比較的多く用いられるようになってきた。このピンチャック式のウエハホルダでは、その上面の外周縁部に所定高さの環状凸部（リム部とも呼ばれる）が設けられ、該リム部の内側の所定面積の領域内にピン状の支持部材がほぼ均等に配置されている。そして、ピン部（及びリム部）によってウエハホルダ上に載置されたウエハを支持し、そのウエハとウエハホルダとの間に形成されるほぼ気密空間（ウエハとリム部とウエハホルダのピン部が配置された内部底面との間のほぼ気密空間）を、真空排気することで、その空間内が外部に対して負圧となり、その負圧とウエハホルダの周辺の雰囲気の圧力（大気圧）との差を利用して、そのウエハをウエハホルダで吸着保持している。

しかしながら、上記空間を一度に真空吸引すると、特にプロセス等に起因して反りなどが既に生じているウエハの場合、大気開放部（例えば、リム部の外側）の近傍にウエハを吸着しようとしても吸着することができない非吸着部分が存在し、プロセス等に起因して既に生じているウエハの反りなどによる影響が前記非吸着部分に集中するおそれがあった。

そこで、本件出願人は、かかる不都合を改善するものとして、ウエハを吸着する際に、吸着機構が、保持装置本体（ホルダ本体）に基板（ウエハ）が吸着されない非吸着部分近傍の特定部分領域の吸着を、その他の部分の吸着に先立って行う基板保持装置を先に提案した（特許文献１参照）。

しかるに、特許文献１などに記載の基板保持装置では、吸着機構は、基板と保持装置本体によって形成されるリム部の内側の空間内の気体を吸引する複数の吸引口を有し、前記複数の吸引口のうちの前記特定部分領域内に配置される特定吸引口からの吸引を、その他の吸引口からの吸引に先立って行う。又は、吸着機構は、前記特定吸引口からの吸引動作開始時と、その他の吸引口からの吸引動作開始時との間に時間差を設ける絞り機構を有する、あるいは前記特定吸引口に至るまでの気体の流路の流動抵抗が、その他の吸引口に至るまでの気体の流路の流動抵抗よりも小さく設定されるなどの構成を採用することで、上記の吸着の時間差を生じさせていた。このため、特定部分領域とその他の領域のそれぞれに、吸引口を設ける必要があったことから、保持装置本体に複雑な真空排気のための経路を形成する（あるいは設ける）必要があった。

特開２００４−２２１２９６号公報

本発明は、上述の事情の下になされたもので、第１の観点からすると、基板を保持する基板保持部材であって、保持部材本体と；前記保持部材本体の上面に形成された第１の環状凸部と；前記保持部材本体の上面の前記第１の環状凸部の内側に形成された少なくとも１つの第２の環状凸部と；前記保持部材本体の上面の少なくとも前記第１の環状凸部の内側の領域内に所定間隔で配置され、かつ前記第２の環状凸部の上端から所定のクリアランスを介して前記基板を支持する複数のピン状の支持部と；を備え、前記保持部材本体の、最も内側の第２の環状凸部の内側領域に少なくとも１つの排気口が形成されていることを特徴とする基板保持部材である。

これによれば、保持部材本体の上に基板が載置されると、該基板は、複数のピン状の支持部（及び第１の環状凸部）によって、第２の環状凸部の上端から所定のクリアランスを介して支持され、第１の環状凸部と基板と保持部材本体上面との間に、少なくとも１つの第２の環状凸部によって複数（第２の環状凸部の数より１つ多い数）に区画されたほぼ閉じた空間が形成される。このとき複数の空間同士は、基板の裏面と各第２の環状凸部先端との間のクリアランスを介して連通している。従って、この状態で、保持部材本体の、最も内側の第２の環状凸部の内側領域に少なくとも１つ形成された排気口を介して第１の環状凸部と基板と保持部材本体上面との間の空間の気体を排気すると、排気口に直接連通する中央の空間から圧力の低下が開始され、その後徐々に隣接する外側の空間の圧力の低下が生じする。すなわち、基板の中心部から外周に向かって時間差を持ってその基板が基板保持部材によって吸着される。これにより、吸着する基板に反り等がある場合にも、基板の裏面全体を同時に吸着する場合と異なり、その基板を、その平坦度をほぼ全面に渡ってほぼ同程度に良好に維持した状態で保持することが可能となる。また、給気口は、保持部材本体の少なくとも中央の空間に対応する部分に形成すれば良いので、排気口を外部に連通させる排気経路も保持部材本体の外周面から中央に向かって１径路のみ設ければ良く、保持部材の構造、特に排気経路などを簡素化できる。

本発明は、第２の観点からすると、本発明の基板保持部材と；前記排気口を介して前記保持部材本体と前記基板との間の空間を真空排気する真空排気機構と；を備える基板保持装置である。

これによれば、保持部材本体の上に基板が載置され、保持部材本体と基板との間の空間、すなわち上述の少なくとも１つの第２の環状凸部によって複数（第２の環状凸部の数より１つ多い数）に区画された第１の環状凸部と基板と保持部材本体上面との間に形成されたほぼ閉じた空間が真空排気機構により排気口を介して真空排気されると、その基板は該基板の中心部から外周に向かって時間差を持って基板保持部材によって吸着される。これにより、吸着する基板に反り等がある場合にも、その基板の平坦度をほぼ全面に渡ってほぼ同程度に良好に維持した状態で保持することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームにより基板を露光して前記基板上にパターンを形成する露光装置であって、前記基板を保持する本発明の基板保持装置と；前記基板に前記エネルギビームを照射するビーム源と；を備える露光装置である。

これによれば、本発明の基板保持装置により、基板は、局所的な平坦度（フラットネス）の悪化が抑制され、平坦度が全体的に同程度に良好に維持された状態で保持されていることから、基板の局所的なフラットネスの悪化に起因する基板上での部分的なパターンの形成精度の劣化を抑制することができる。

本発明は、第４の観点からすると、基板を保持する基板保持方法であって、第１の環状凸部と、該第１の環状凸部の内側に位置する少なくとも一つの第２の環状凸部と、少なくとも第１の環状凸部の内側の領域内に所定間隔で配置されるとともに前記第２の環状凸部の上端よりその先端が幾分上方に位置する複数のピン状の支持部とが、その上面にそれぞれ形成され、かつ最も内側の前記第２の環状凸部の内側領域に少なくとも１つの排気口が形成された保持部材本体を有する基板保持部材を用意し、該基板保持部材に前記基板を載置する工程と；前記保持部材本体と前記基板との間の空間を、前記排気口を介して外部に真空排気する工程と；を含む基板保持方法である。

これによれば、基板保持部材に基板が載置されると、該基板は、複数のピン状の支持部（及び第１の環状凸部）によって、第２の環状凸部の上端から所定のクリアランスを介して支持され、第１の環状凸部と基板と保持部材本体上面との間に、少なくとも１つの第２の環状凸部によって複数（第２の環状凸部の数より１つ多い数）に区画されたほぼ閉じた空間が形成される。このとき複数の空間同士は、基板の裏面と少なくとも１つの第２の環状凸部先端それぞれとの間のクリアランスを介して連通している。この状態で、保持部材本体の最内周の第２の環状凸部の内側領域に少なくとも１つ形成された排気口から前記空間内の気体が排気される。これにより、排気口に直接連通する中央の空間から圧力の低下が開始され、その後徐々に隣接する外側の空間の圧力の低下が生じする。すなわち、基板の中心部から外周に向かって時間差を持ってその基板が基板保持部材によって吸着される。したがって、吸着する基板に反り等がある場合にも、基板の裏面全体を同時に吸着する場合と異なり、その基板を、その平坦度をほぼ全面に渡ってほぼ同程度に良好に維持した状態で保持することが可能となる。

本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームにより基板を露光する露光方法であって、本発明の基板保持方法を用いて前記基板を保持する工程と；前記エネルギビームを照射して前記基板上にパターンを形成する工程と；を含む露光方法である。

これによれば、本発明の基板保持方法により、基板は、局所的な平坦度（フラットネス）の悪化が抑制され、平坦度が全体的に同程度に良好に維持された状態で保持部材上に保持される。そして、この平坦度が全体的に同程度に良好に維持された状態で保持部材上に保持された基板にエネルギビームが照射され、パターンが形成されるので、基板の局所的なフラットネスの悪化に起因する感応物体上での部分的なパターンの形成精度の劣化を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、一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・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）である。この露光装置１００は、照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが搭載されるステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。

前記照明系１０は、光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）で規定される矩形又は円弧状の照明領域に照明光ＩＬを照射し、レチクルＲ上の所定の照明領域を均一な照度で照明する。照明系１０と同様の照明系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ及びボイスコイルモータ等を含む不図示のレチクルステージ駆動系によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置情報（θｚ回転情報を含む）は、その一部に形成され、あるいは設けられた反射面にレーザビームを照射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。

レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて不図示のレチクルステージ駆動系を介してレチクルステージＲＳＴを制御する。

前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、本実施形態ではその光軸ＡＸと平行な方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例えば１／５又は１／４）を有する屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによって照明領域が照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役な領域（露光領域）に形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明光ＩＬ（照明領域）に対してレチクルを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、照明光ＩＬ（照明領域）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。即ち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

前記ステージ装置５０は、ウエハステージＷＳＴ、該ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハ駆動系２４等を備えている。前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方（像面側）で不図示のベースの上方に配置され、リニアモータ等を含むウエハ駆動系２４によって、ＸＹ面内（θｚ回転を含む）で自在に駆動される。また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハ駆動系２４の一部を構成するアクチュエータによって、Ｚ軸方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））へ微小駆動される。なお、ウエハ駆動系２４はＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向に加えて、ウエハステージＷＳＴをＸＹ面内で微小駆動するアクチュエータを備えていても良い。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置、及び回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））は、その一部に形成された、あるいは設けられた反射面を介して、ウエハレーザ干渉計システム１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。このウエハレーザ干渉計システムは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の測長軸をそれぞれ複数有する複数の多軸干渉計を含んで構成することができる。

ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴを制御する。

前記ウエハステージＷＳＴ上にはウエハホルダ７０が、例えば、真空吸着などによって固定され、該ウエハホルダ７０上にウエハＷが吸着保持されている。

前記ウエハホルダ７０は、低熱膨張率の材料、例えばセラミックス（一例としてはショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ₂Ｏ₃又はＴｉＣ）等によって構成されている。このウエハホルダ７０は、図２の平面図に示されるように、その外観が所定肉厚の円形板状のホルダ本体７１、該ホルダ本体７１の上面（図２における紙面手前側の面）の外周縁近傍に設けられた円環状の凸部（以下、「リム部」と称する）７２、リム部７２の内周側に、リム部７２と同心に設けられた２つの円環絞り７３，７４、及びリム部７２に囲まれた領域の内部底面（ホルダ本体７１の上面）のほぼ全域に渡って所定間隔でほぼ均等な配置で設けられた複数のピン状の支持部（以下、単に「ピン部」と略述する）７５等を備えている。

前記リム部７２は、図２及び図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である図３を総合するとわかるように、断面が凸形状の円環状の凸部から成り、例えばその外径がウエハＷの外径よりも僅かに小さく、本実施形態では１〜２ｍｍ程度小さく設定され、その上面は、ウエハＷが載置された際に、ウエハＷの裏面との間に隙間が生じないよう、水平且つ平坦に加工されている。リム部７２のホルダ本体７１上面からの高さ寸法は、例えば０．２ｍｍ程度とされている。なお、本実施形態では、このリム部７２は、その断面が、凸状に限らず、矩形であっても勿論良い。

前記円環絞り７３，７４は、図２及び図３を総合するとわかるように、断面が矩形（長方形）状の環状凸部である。これらの円環絞り７３，７４は、それぞれの半径がリム部７２の半径の１／３倍，２／３倍に設定されており、その上端面の高さが上述したリム部７２の上端の高さより、幾分低く、例えば５０μｍ低く設定されている。

前記ピン部７５は、それぞれの先端部分がリム部７２の上端面とほぼ同一面上に位置するようにされた突起状の形状を有している。これらピン部７５は、ホルダ本体７１上面でＹ軸方向に対して±３０°を成す２軸方向に沿って一定間隔（例えば３ｍｍ）でほぼ均等に配置されている。すなわち、ピン部７５は、近接する３本が、正三角形の頂点にそれぞれ位置する配置となっている。この場合のピン部７５の配置間隔は真空吸着した際のウエハＷの変形量が許容範囲に収まるように設定されている。

本実施形態では、複数のピン部７５と、円環絞り７３及び円環絞り７４と、リム部７２との、高さ関係が上述の如くなっていることから、ウエハＷがウエハホルダ７０に載置された際には、ウエハＷの裏面と円環絞り７３，７４の上面との間に例えば５０μｍの隙間Ｇ１，Ｇ２が形成されるようになっている（図３参照）。なお、上述の説明では、円環絞り７３と円環絞り７４の上面には、ピンが設けられていないものとしたが、これに限らず、ピンを設けても良く、その場合、そのピンの先端がリム部７２の上端面とほぼ同一面になるようにピンの高さを設定しても良い。

前記ホルダ本体７１上面の中央部近傍には、図２及び図３を総合するとわかるように、ほぼ正三角形の各頂点の位置に上下方向（図２おける紙面直交方向）の３つの貫通孔７１ｃ（図３参照）がそれぞれ形成され、これらの貫通孔７１ｃそれぞれに対応して、ホルダ本体７１上面には、ピン部７５及びリム部７２とほぼ同一の高さを有する筒状部分７１ａがそれぞれ形成されている。これら筒状部分７１ａ及び貫通孔７１ｃには、３本の棒状の上下動ピン（センタアップ）３４がそれぞれ挿入されている。これら３本のセンタアップ３４は、ウエハ駆動系２４の一部を構成する上下動機構を介して、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。このように、ウエハ駆動系２４は、前述の如く、ウエハステージＷＳＴを駆動するリニアモータその他のアクチュエータの他、３本のセンタアップ３４の上下動機構なども含まれるが、図１では、作図の便宜上から単一のブロックとして示されているものである。従って、以下では、ウエハ駆動系２４によって、ウエハステージＷＳＴのみならず、３本のセンタアップ３４も駆動されるものとする。

例えば、後述するウエハロード、ウエハアンロード時には、３本のセンタアップ３４がウエハ駆動系（上下動機構）２４により駆動されることで、３本のセンタアップ３４によってウエハ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させたりすることができるようになっている。

上述のようにして構成されたホルダ本体７１では、その製造段階において、リム部７２、円環絞り７３，７４、ピン部７５、及び筒状部分７１ａを一体成形した後に、最終的にウエハＷとの接触面となる、複数のピン部７５の上端面、筒状部分７１ａの上面、及びリム部７２の上面に、研磨装置、砥粒等を用いて、研磨加工が施されている。この結果、それらの複数のピン部７５の上端面、筒状部分８１の上面、及びリム部２８の上面は、ほぼ同一平面上に位置している。

また、ホルダ本体７１の上面には、図２に示されるように、例えば６つの排気口７１ｂがホルダ本体７１上面の中心を中心とする中心部近傍の円周上にピン部７５と干渉しないように配置されている。これらの排気口７１ｂそれぞれは、ホルダ本体７１の内部に配置された環状排気路４２と、環状排気路４２に一端（＋Ｙ側端）が連結された排気管４１と、該排気管４１の他端部近傍に設けられた電磁弁Ｖとを介して排気機構４０に連通されている。

排気機構４０は、例えば、真空ポンプ、真空室及び気圧計などを備えている。気圧計による計測値は図１の主制御装置２０に供給され、主制御装置２０は、気圧計による計測値とウエハのロードの制御情報とに基づいて、電磁弁Ｖの開閉と、真空ポンプの動作とを制御することにより、ウエハホルダ７０のホルダ本体７１とウエハホルダ７０に載置されたウエハＷとの間に形成される空間、より正確には、リム部７２，ホルダ本体７１，筒状部分７１ａ及びウエハによって区画される空間（この空間は、円環絞り７３，７４によって３つの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３（図３、図４参照）に区分される）内部の気体を排気口７１ｂを介して外部に真空排気するようになっている。

図１に戻り、本実施形態の露光装置１００では主制御装置２０によってオンオフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系６０ｂとから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系から成る焦点位置検出系が設けられている。なお、本実施形態の焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）と同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平６−２８３４０３号公報等に開示されている。

主制御装置２０は、走査露光時等に、受光系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるように、ウエハ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ７０）のＺ軸方向への移動、及び２次元方向の傾斜（すなわち、θｘ，θｙ方向の回転）を制御することにより、各ショット領域の走査露光中に、照明光ＩＬの照射領域（照明領域と共役な前述の露光領域）内で投影光学系ＰＬの結像面とウエハＷ（ショット領域）の表面とを極力合致させる（換言すれば、露光領域内でショット領域の表面を投影光学系ＰＬの焦点深度内に設定する）オートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。

次に、本実施形態の露光装置１００におけるウエハホルダ７０に対するウエハＷのロード時及びアンロード時における動作について説明する。

ウエハＷのロードに際しては、図２の電磁弁Ｖは閉じられており、排気機構４０による排気動作はオフされている。

不図示のウエハローダにより、ウエハＷがウエハホルダ７０上方に搬送されると、主制御装置２０がウエハ駆動系２４（上下動機構）を介して３本のセンタアップ３４を上昇する。ここで３本のセンタアップ３４の上昇量が筒状部分７１ａの上面を超えて所定量に達すると、ウエハローダ上のウエハＷが３本のセンタアップ３４に受け渡され、ウエハローダがウエハホルダ７０上方から待避する。その後、主制御装置２０が３本のセンタアップ３４を下降することにより、ウエハホルダ７０上にウエハＷが載置される。

ウエハホルダ７０上にウエハＷが載置されると、ウエハＷ、ホルダ本体７１、及びリム部７２との間には、図３に示されるように、円環絞り７３，７４によりほぼ仕切られた、空間Ｓ１、空間Ｓ２、空間Ｓ３の３つの空間が内側から外側に向かって順次形成された状態となる。この３つの空間Ｓ１〜Ｓ２は円環絞り７３，７４の上面とウエハＷの裏面との間に形成された隙間Ｇ１，Ｇ２により相互に連通した状態となっている。

上記のようにしてウエハホルダ７０上にウエハＷが載置されると、主制御装置２０は排気機構４０に通じる電磁弁Ｖを開いて、６つの排気口７１ｂを介してウエハＷとホルダ本体７１とリム部７２との間に形成された空間内の気体を吸引（真空排気）する。このとき、本実施形態では、スループットの向上を図るため、真空室を使用することによって吸引圧力を、例えば−８００ｈＰａ程度と高く（高度の真空状態に）設定している。

この吸引動作の際には、隙間Ｇ１，Ｇ２は例えば５０μｍと小さいので、まず空間Ｓ１内の気体が吸引され、空間Ｓ１内の圧力が所定の圧力以下に低下すると、次に空間Ｓ２内の気体の吸引が開始され空間Ｓ２内の圧力が低下し始める。そして、空間Ｓ２内の圧力が所定の圧力以下に低下すると、次に空間Ｓ３内の気体の吸引が開始され空間Ｓ３内の圧力が低下し始める。すなわち、図４に示されるように、ウエハＷは排気口７１ｂが設けられた空間Ｓ１に対応した部分から吸引が開始され、次に空間Ｓ２対応した部分、その次に空間Ｓ３に対応した部分というように、ウエハＷの内周側から外周側に向かって時間差吸引が行なわれる。そして、所定時間が経過すると空間Ｓ１〜Ｓ３の気圧が均一になり、複数のピン部７５及びリム部７２で支持されるウエハＷの裏面全体がウエハホルダ７０に吸着される。

ウエハＷをウエハホルダ７０上で吸着保持してから、ウエハＷを取り出すまでの間は、ウエハステージＷＳＴの移動等によりウエハＷが横ずれしてアライメント精度等に悪影響を与えない程度にウエハＷの吸引を維持すればよい。従って、真空吸着によるウエハＷの変形を最小限に抑えるように、上述の高度の真空状態から、例えば−２６６．５ｈＰａ〜−３３３．２ｈＰａ程度の圧力でウエハＷが吸引されるように、ウエハＷをホルダ本体７０上に載置する場合とそれ以外の動作を行う場合とで吸引圧力を異ならせても良い。このためには、真空ポンプを２種類設け、それぞれを電磁弁を介して排気管４１に接続する構成を採用すれば良い。勿論、前述のウエハＷをウエハホルダ７０上で吸着保持した後も、前述の高真空状態を維持しても良い。

一方、ウエハＷをアンロードするに際しては、主制御装置２０は、まず、図２の電磁弁Ｖを閉じ、吸着動作をオフする。これにより、空間Ｓ１〜Ｓ３は順次真空状態が解除され、ウエハＷが開放される。次いで、主制御装置２０は、センタアップ３４を所定量上昇する。なお、上記の吸着動作のオフと同時に、ウエハ裏面に対して気体を吹きつけるようにしても良い。このためには、給気装置を設け、この給気装置を電磁弁を介して排気管４１に接続し、排気管４１及び排気口７１ｂ等を給排気兼用として用いることとすれば良い。

次に、この状態からセンタアップ３４が所定量上昇すると、リム部７２、ピン部７５、及び筒状部分７１ａにより支持されているウエハＷが３本のセンタアップ３４に受け渡されるので、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、３本のセンタアップ３４が下降することで、３本のセンタアップ３４からウエハアンローダにウエハＷが受け渡される。そして、ウエハアンローダがウエハホルダ７０上から退避することにより、ウエハアンロードが終了する。

本実施形態の露光装置１００によると、通常のスキャニング・ステッパと同様に、レチクルアライメント、不図示のアライメント系のベースライン計測、並びに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等の所定の準備作業の後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれ、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲの回路パターンが転写される。

ここで、ウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光中には、照明光ＩＬの照明領域（露光領域）内でウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの結像面に実質的に一致した状態で露光が行われる必要があるため、前述した焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）の出力に基づくオートフォーカス、オートレベリングが主制御装置２０により実行されている。

以上説明したように、本実施形態に係るウエハホルダ７０によると、ホルダ本体７１の上にウエハＷが載置されると、該ウエハＷは、複数のピン部７５及びリム部７２によって、円環絞り７３，７４の上端から所定のクリアランス（例えば５００μｍの隙間Ｇ１，Ｇ２）を介して支持され、リム部７２とウエハＷとホルダ本体７１上面との間に、円環絞り７３，７４によって３つに区画されたほぼ閉じた空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が形成される。このとき空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３同士は、ウエハＷの裏面と円環絞り７３，７４先端それぞれとの間のクリアランス、すなわち隙間Ｇ１，Ｇ２を介して連通している。従って、この状態で、ホルダ本体７１の、最も内側の円環絞り７３の内側領域に形成された６つの排気口７１ｂを介してリム部７２とウエハＷとホルダ本体７１との間の空間の気体を排気すると、排気口７１ｂに直接連通する中央の空間Ｓ１から圧力の低下が開始され、その後徐々に空間Ｓ２，Ｓ３の圧力の低下が生じする。すなわち、ウエハＷの中心部から外周に向かって時間差を持ってそのウエハＷがウエハホルダ７０によって吸着される。したがって、吸着するウエハＷに反り等がある場合にも、ウエハＷの裏面全体を同時に吸着する場合と異なり、そのウエハＷを、その平坦度をほぼ全面に渡ってほぼ同程度に良好に維持した状態で保持することが可能となる。また、排気口７１ｂは、ホルダ本体７１の少なくとも中央の空間Ｓ１に対応する部分に形成すれば良いので、排気口７１ｂを外部に連通させる排気経路もホルダ本体７１の外周面から中央に向かって１径路（排気路４１）のみ設ければ良く、ウエハホルダの構造、特に排気経路などを簡素化できる。

また、ウエハホルダ７０とこれに接続された排気機構４０とを含む本実施形態の基板保持装置によると、ホルダ本体７１の上にウエハＷが載置され、ホルダ本体７１とウエハＷとの間の空間、すなわち上述の円環絞り７３，７４によって３つに区画されたほぼ閉じた空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が排気機構４０より排気口７１ｂを介して真空排気されると、そのウエハＷは該ウエハＷの中心部から外周に向かって時間差を持ってウエハホルダ７０によって吸着される。これにより、吸着するウエハＷに反り等がある場合にも、そのウエハＷの平坦度をほぼ全面に渡ってほぼ同程度に良好に維持した状態で保持することが可能となる。

また、本実施形態に係る露光装置１００によると、上記の基板保持装置（７０，４０）により、ウエハＷは、局所的な平坦度（フラットネス）の悪化が抑制され、平坦度が全体的に同程度に良好に維持された状態で保持されていることから、ウエハＷの局所的なフラットネスの悪化に起因するウエハＷ上での部分的なパターンの形成精度の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態の露光装置に１００によると、各ショット領域の走査露光中に、焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）によりパターンが投影される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）内における複数点でウエハＷ表面の投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する位置情報が検出され、その検出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ（及びウエハホルダ７０）に保持されたウエハＷの表面をその露光領域内で投影光学系ＰＬの結像面と極力合致させるオートフォーカス及びオートレベリングが、主制御装置２０によりウエハ駆動系２４を介して実行される。これにより、デフォーカスに起因するパターン像の転写精度劣化が抑制された、高精度な露光が可能となる。

なお、上記実施形態では第２の環状凸部として２つの円環絞り７３，７４を設けたが、これに限らず、円環絞り（第２の環状凸部）は１つ、あるいは３つ以上設けてもよい。要は、円環絞り（第２の環状凸部）によりウエハＷとホルダ本体７１とによって形成される空間が複数空間に区分され、ウエハＷの中心に対応する空間から、外周に形成された空間へ順次所定の時間差で圧力を低下させて、ウエハＷの中心から外周に向かって時間差吸着を行なうことができればよい。

また、上記実施形態ではホルダ本体７１に円環状の円環絞り７３，７４を形成した場合について説明したが、これに限らず、例えば第２の環状凸部として多角形の環状凸部を設けてもよい。また、上記実施形態では、リム部７５（第１の環状凸部）と円環絞り７３，７４（第２の環状凸部）とが、同心状（同心円状）に配置されるものとしたが、第１の環状凸部と第２の環状凸部とは、その中心がずれていても構わない。

また、上記実施形態では排気路４１を１つのみ設けるものとしたが、これに限らず、複数の排気路を設けてもよい。さらに、円環絞り７３,７４の半径や高さ、排気口７１ｂの数や配置なども上述の構成に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ウエハＷがウエハホルダ７０に載置された際に、ホルダ本体７１の外周に沿って、上面がウエハＷの底面に当接するリム部７２を設けたがこれに限らず、全体として円環状の領域に例えば高密度でピン部７５配置し、これによってホルダ本体７１とウエハＷとで形成される空間の機密性を維持することとしてもよい。

また、上記実施形態では３本の上下動ピン（センタアップ）を用いるものとしたが、例えば特開２０００−１００８９５号公報（対応米国特許第６，１８４，９７２号）に開示されている１本の上下動ピンを採用しても良い。更に、上記実施形態では上下動ピン（センタアップ）を駆動してウエハのロード及びアンロードを行うものとしたが、センタアップを駆動する代わりに、例えばウエハホルダ７０を駆動してセンタアップとの位置関係を調整してウエハのロード及びアンロードを行っても良い。

また、上記各実施形態では、ホルダ本体７１のリム部７２はその外径がウエハＷの外径よりも僅かに小さいものとしたが、リム部の外径をウエハＷの外径と同程度以上としても良いし、あるいはリム部の外径をウエハＷの外径より大きくしても良い。但し、後者では、リム部の内周はウエハＷの外形より小さくする必要がある。また、ホルダ本体のリム部の上端面を、多数のピン部７５によって規定される平面とほぼ同一の高さとしても良いし、あるいは多数のピン部７５によって規定される平面よりも僅かに低くしても良い。さらに、リム部の上端面に、多数のピン部７５によって規定される平面と上端面がほぼ一致する複数の突起部（ピン）を設けても良い。このとき、リム部７２の上端面に設けられる複数の突起部によって規定される平面を、多数のピン部７５によって規定される平面より僅かに低くしても良い。また、筒状部分７１ａについても、リム部７２と同様に、複数のピン部７５によって規定される平面よりも僅かに低くしてもよいし、その上端面に突起部（ピン）を設けるなどしてもよい。

また、上記実施形態では、ウエハホルダ７０を、例えば真空吸着にてウエハステージＷＳＴに固定するものとしたが、ウエハホルダをウエハステージＷＳＴの少なくとも一部と同一部材で構成する、すなわちウエハステージＷＳＴの少なくとも一部を加工して前述したピン部やリム部などを形成しても良い。

また、上記実施形態では、本発明の基板保持部材が、ウエハホルダ７０に採用された場合について説明したが、本発明の基板保持部材はこれに限られるものではなく、例えば反射型レチクルではその裏面側をレチクルホルダにて保持するので、このようなレチクルホルダに対して本発明を適用することとしても良い。

なお、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明は適用することができる。さらに、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、照明光ＩＬは、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光や、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）などに限らず、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレットに開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを形成するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。

さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸露光装置などにも本発明を適用することができる。

また、例えば特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６,５９０,６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５,９６９,４４１号）又は米国特許第６,２０８,４０７号などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。さらに、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、特開２０００−１６４５０４号公報（対応米国特許第６,８９７,９６３号）などに開示されているように、露光処理に関する計測に用いられる計測装置及び／又は基準マークなどを有し、ウエハステージＷＳＴとは独立して移動可能な計測ステージを備えた露光装置にも本発明を適用できる。

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。

また、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許６,６１１,３１６号）などに開示されているように、２つの干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

さらに、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき基板（エネルギビームが照射される露光対象の基板）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど他の物体でもよい。また、その基板は円形に限られるものではなく、矩形など他の形状でもよい。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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。

さらに、上記実施形態では、本発明の基板保持装置が露光装置に適用された場合について説明したが、基板を保持しその基板の平坦度を全面に渡って同程度に良好に維持して保持する必要があるのであれば、露光装置以外の検査装置、加工装置などの装置であっても、本発明の基板保持装置は、好適に適用できるものである。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した調整方法によりパターンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写するリソグラフィステップ、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、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の基板保持部材、基板保持方法及び基板保持装置は、基板を保持するのに適しており、本発明の露光装置及び露光方法は、基板上にパターンを形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１のウエハホルダ及び排気機構を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面を一部省略して示す断面図である。 ウエハの中心部から外周に向かって時間差を持ってそのウエハがウエハホルダによって吸着される様子を説明するための図である。

符号の説明

２０…主制御装置、２４…ウエハ駆動系、３４…センタアップ、４０…排気機構、４１…排気路、４２…環状排気路、７０…ウエハホルダ、７１…ホルダ本体、７１ａ…筒状部分、７１ｂ…排気口、７１ｃ…貫通孔、７２…リム部、７３，７４…円環絞り、７５…ピン部、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、Ｓ１〜Ｓ３…空間。

Claims (9)

1. 基板を保持する基板保持部材であって、
   保持部材本体と；
   前記保持部材本体の上面に形成された第１の環状凸部と；
   前記保持部材本体の上面の前記第１の環状凸部の内側に形成された少なくとも１つの第２の環状凸部と；
   前記保持部材本体の上面の少なくとも前記第１の環状凸部の内側の領域内に所定間隔で配置され、かつ前記第２の環状凸部の上端から所定のクリアランスを介して前記基板を支持する複数のピン状の支持部と；を備え、
   前記保持部材本体の、最も内側の前記第２の環状凸部の内側領域に少なくとも１つの排気口が形成されていることを特徴とする基板保持部材。
2. 前記第１の環状凸部と前記少なくとも１つの第２の環状凸部とは、前記保持部材本体の上面に同心状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材。
3. 前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部とは、円環状の凸部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持部材。
4. 前記第１の環状凸部の上端は、前記複数のピン状の支持部の先端によって形成される面とほぼ面一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
5. 前記第１の環状凸部は、その上端面が、前記複数のピン状の支持部の先端によって形成される面より低くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板保持部材。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板保持部材と；
   前記排気口を介して前記保持部材本体と前記基板との間の空間を真空排気する真空排気機構と；を備える基板保持装置。
7. エネルギビームにより基板を露光して前記基板上にパターンを形成する露光装置であって、
   前記基板を保持する請求項６に記載の基板保持装置と；
   前記基板に前記エネルギビームを照射するビーム源と；を備える露光装置。
8. 基板を保持する基板保持方法であって、
   第１の環状凸部と、該第１の環状凸部の内側に位置する少なくとも一つの第２の環状凸部と、少なくとも第１の環状凸部の内側の領域内に所定間隔で配置されるとともに前記第２の環状凸部の上端よりその先端が幾分上方に位置する複数のピン状の支持部とが、その上面にそれぞれ形成され、かつ最も内側の前記第２の環状凸部の内側領域に少なくとも１つの排気口が形成された保持部材本体を有する基板保持部材を用意し、該基板保持部材に前記基板を載置する工程と；
   前記保持部材本体と前記基板との間の空間を、前記排気口を介して外部に真空排気する工程と；を含む基板保持方法。
9. エネルギビームにより基板を露光する露光方法であって、
   請求項８に記載の基板保持方法を用いて前記基板を保持する工程と；
   前記エネルギビームを照射して前記基板上にパターンを形成する工程と；を含む露光方法。