JP6086292B2 - 基板保持装置及び露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板保持装置及び露光装置に係り、特に、搬送系との間で基板の搬出入が行われる基板保持装置及び該基板保持装置を備える露光装置に関する。

半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、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）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。

この種の露光装置では、基板ステージ上に露光対象の基板を保持する基板保持部材（ホルダ）が設けられており、このホルダに対し、基板搬送系を用いて基板の交換が行われる。基板交換は、概略次の手順で行われるのが一般的である。すなわち、ホルダに保持された露光済みの基板が、基板ステージ上に設けられた上下動部材によりホルダを介して下方から持ち上げられ、その基板がアンロードアーム（基板搬送系の一部）に受け渡される。次いで、アンロードアームがホルダ上方から退避することによって、露光済みの基板が基板ステージ（ホルダ）から搬送される。次いで、ロードアーム（基板搬送系の一部）が露光前の基板を基板ステージ（ホルダ）の上方に搬送し、上下動部材が上昇してその基板をロードアームから受け取って更に上昇する。次いで、ロードアームの退避後、上下動部材が下降することで、基板がホルダ上に載置され、ホルダによって吸着保持される（例えば、特許文献１参照）。

しかるに、基板、例えば半導体素子の製造に用いられるウエハは、次第に大型化しており、直径４５０ｍｍの４５０ミリウエハ時代の到来がすぐそこに迫っている。このようにウエハが大型化すると、例えばロードアームの退避後、ウエハを支持する上下動部材が下降する際に、ウエハの外周縁部が垂れ下がり、上下動部材の下降とともにホルダによりウエハを真空吸引すると、ウエハの周縁部から吸着が開始されてしまい、ウエハがずれてホルダ上にロードされ、ウエハの投入再現性を悪化させるおそれがある。反対に、露光後、上下動部材により露光済みのウエハをホルダ上から持ち上げる際に、ウエハとホルダとの間に空気が入り難いために、ウエハとホルダとの間の真空状態が維持され、これにより上下動部材の上昇に対する抗力が働き、ウエハをホルダから引き剥がせず、上下動部材を駆動するモータがエラーを起こしたり、急にはがれることでウエハが上下動部材上で暴れて最悪の場合落下したり、ずれが大きくアンロードアームに渡すことができなかったりするおそれがある。

米国特許出願公開第２００９／０２１３３４７号明細書

本発明の第１の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が載置される載置部と、前記載置部から突出する第１位置と前記載置部から突出しない第２位置との間で移動する複数の突出部材と、前記載置部に対する裏面と、前記載置部側と前記裏面側との間で気体を流通させる流通部と、を有する基板保持部材と、前記基板保持部材の裏面側に配置され、前記複数の突出部材の移動に連動して前記流通部を介して気体を出入りさせるとともにその容積を変化させる気体室を有する可変気体室装置と、を備え、前記突出部材の少なくとも一部が前記気体室内に配置されている基板保持装置が、提供される。

ここで、流通部は、通気孔及び多孔質部材の目などを含む概念である。

これによれば、突出部材を移動させるだけで、基板に抗力が働くのを抑制して、基板を基板保持部材の載置面上にロード及び載置面上からアンロードすることが可能となる。

本発明の第２の態様によれば、エネルギビームにより基板を露光する露光装置であって、前記基板が前記基板保持部材の前記載置部に載置される上記基板保持装置と、前記基板上に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パターン生成装置と、を備える露光装置が、提供される。

これによれば、基板の露光精度、及びスループットを向上させることが可能となる。

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２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、ウエハステージの構成を示す平面図及び断面図である。 一実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、ウエハのウエハステージ（ウエハホルダ）上へのロードを説明するための図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、ウエハのウエハステージ（ウエハホルダ）からのアンロードを説明するための図である。 変形例に係るウエハステージの構成を示す断面図である。

以下、一実施形態について、図１〜図５（Ｃ）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の概略的な構成が示されている。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、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像を感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持してＸＹ平面内を移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。

照明系ＩＯＰは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含み、レチクルブラインド（マスキングシステム）で設定（制限）されたレチクルＲ上でＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に細長く伸びるスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系ＩＯＰの構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図１における下方に配置されている。レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが載置されている。レチクルＲは、例えば真空吸着によりレチクルステージＲＳＴ上に固定されている。

レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図３参照）によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１４によって、移動鏡１２（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１４の計測情報は、主制御装置２０（図１では不図示、図３参照）に供給される。

投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸｐに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲ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（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲ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、投影光学系ＰＬ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ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴとウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）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Ｒのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系ＩＯＰ、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲの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。

ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系２４によって、ステージベース２２上をＸ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。なお、ウエハステージＷＳＴに代えて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に移動する第１ステージと、該第１ステージ上でＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微動する第２ステージとを備える、ステージ装置を用いることもできる。

図２（Ａ）には、ウエハＷが無い状態におけるウエハステージＷＳＴの平面図が示され、図２（Ｂ）には、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図が一部省略して示されている。

ウエハステージＷＳＴは、図２（Ｂ）に示されるように、ウエハホルダＷＨ、ウエハホルダＷＨを介して上下動し、ウエハＷをウエハ搬送系との間で受け渡すためのセンターアップＣＴ（センターテーブルとも呼ばれる）、及びウエハホルダＷＨの下方に設けられた可変空気室装置９０、並びに、これらが設けられたウエハステージ本体５２とを備えている。ウエハステージ本体５２は、上面が開口した直方体状の中空部材から成る。

ウエハホルダＷＨは、ウエハステージ本体５２の上部開口を上方から閉塞する状態でウエハステージ本体５２に固定されている。ウエハステージ本体５２の内部には、複数箇所にウエハホルダＷＨをウエハステージ本体５２の底面５２ａ上で下方から支持する不図示の支持部材が設けられている。ウエハホルダＷＨは、多数のピン状の突起部５４を有するいわゆるピンチャックホルダの一種である。ウエハホルダＷＨの上面には、図２（Ａ）に示されるように、中央部に円形の凹部５６が形成され、その凹部５６の内部底面５６ａに多数の突起部５４が所定間隔で２次元配置されている。多数のピン状の突起部５４それぞれの上端面とウエハホルダＷＨの凹部５６の外側の部分の上面とは同一面上に位置している。ウエハホルダＷＨは、例えばセラミックの表面にエッチング等の加工を施すことで形成することができる。この他、多数の突起部５４が設けられる上側の部分とその下側部分とを２枚板で構成し、それらを貼り合わせても良いし、あるいは外形が円形でその外周部の一部を残して中央に円形の凹部が形成され、その凹部の内部底面に多数の突起部５４が設けられた板状の部材を、中央に円形開口が設けられた板状部材（テーブル）の円形開口内に挿入することで両者を組み合わせても良い。図１では、ウエハＷが、ウエハホルダＷＨの多数の突起部５４（図１では不図示）上に保持されている。

ウエハホルダＷＨには、凹部５６の内部底面５６ａとウエハホルダＷＨの下面（裏面）とを貫通する例えば直径０．８ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の貫通孔から成る通気孔５８が複数形成されている。複数の通気孔５８は、図２（Ａ）に示されるように、ここでは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に沿って２次元配列されている。なお、通気孔の数、形状、及び配置は、これに限られるものではない。例えば所定の中心角（例えば６０度）で凹部５６の中心を中心として放射状に配置されていても良い。

また、ウエハホルダＷＨには、図２（Ａ）に示されるように、ウエハホルダＷＨの凹部５６の中心にその重心がほぼ一致する正三角形の３つの頂点の位置に通気孔とは異なる３つの貫通孔６０がそれぞれ形成されている。

センターアップＣＴは、後述する可変空気室装置９０の一部を構成する円形の板状部材９２の上面に固定されＺ軸方向に延びる複数、ここでは３本のピン状の支持部材６２から成る（図２（Ｂ）参照）。３本の支持部材６２は、図２（Ａ）に示されるように、前述の３つの貫通孔６０のそれぞれの内部に下方から挿入されている。各支持部材６２は、図２（Ｂ）に示されるように、ウエハホルダＷＨの厚みよりも十分に長いピン状部材であり、ウエハホルダＷＨに設けられた貫通孔６０（図２（Ｂ）において点線で示されている）を介して上下動する。センターアップＣＴ、すなわち３本の支持部材６２は、貫通孔６０をそれぞれ介して、上端部が多数のピン状の突起部５４の上端面を結ぶ面（ウエハホルダＷＨの凹部５６の外側の部分の上面と同一の面）の上方へ露出する、図４（Ｂ）に示される位置（上限移動位置）と、上端部が多数のピン状の突起部５４の上端面を結ぶ面の上方へは露出しない、具体的には、凹部５６の内部底面５６ａと同一位置又は幾分下方に位置する下限移動位置（図５（Ａ）に示される位置より幾分下方に移動した位置）との間で上下動可能である。センターアップＣＴは、上限移動位置又はその近傍にあるとき、載置されたウエハＷの裏面（−Ｚ面）を下方から３点支持する。なお、各支持部材６２として、管状部材を用いることも可能である。この場合、各支持部材６２の下端をバキュームポンプ等の真空装置（不図示）に接続し、ウエハＷを支持する際に真空装置を作動させることによりウエハＷを吸着保持することができる。また、支持部材６２に代えて、例えば米国特許出願公開第２００７／０１５９６１５号明細書に開示されるテーブル形状の支持部材を採用することもできる。

可変空気室装置９０は、図２（Ｂ）に示されるように、ウエハホルダＷＨの裏面側に位置し、センターアップＣＴの上下動に連動してその容積が変化するとともに、複数の通気孔５８を介して空気が出入りする空気室８０を有している。これを更に詳述すると、可変空気室装置９０は、３本の支持部材６２がその上面に固定された平面視円形の板状部材９２と、該板状部材９２がその内部に挿入された円筒状部材９１と、板状部材９２を、円筒状部材９１に沿って上下方向に駆動する駆動装置９４とを備えている。

板状部材９２は、図２（Ｂ）に示されるように、凹部５６の直径より幾分大きな直径の平面視円形の外形を有し、その外周面には、円筒状部材９１との間の隙間（クリアランス／ギャップ）をシールするシーリング部材（不図示）が取り付けられており、これによって、板状部材９２とウエハホルダＷＨと円筒状部材９１とで区画されるほぼ気密状態の空気室８０が、ウエハホルダＷＨの裏面側に形成されている。空気室８０には、板状部材９２、すなわちセンターアップＣＴの上下動に応じて、その容積が減少又は増加するとともに内圧が変化し、複数の通気孔５８を介して空気が流出入する。空気室８０は、ウエハＷが多数の突起部５４及び凹部５６周囲のウエハホルダＷＨの上面部分に密着した状態（図５（Ａ）参照）では、ほぼ完全な気密空間となる。このとき、空気室８０内に通気孔５８を介して空気が十分に流入しており、空気室８０の内圧（気圧）は、大気圧と同程度の圧力となっている。従って、この状態からさらに板状部材９２が下降した下限移動位置では、空気室８０の内部は、外部に対して更なる負圧状態となり、ウエハＷをウエハホルダＷＨが真空吸着可能になる。

駆動装置９４は、板状部材９２の下面に一端（上端）が固定された駆動軸９３と、該駆動軸９３を上下方向に駆動する駆動機構９５とを有している。駆動機構９５は、駆動源として例えばモータ（回転モータ又はリニアモータ）を含み、該モータの駆動力により動力伝達機構を介して駆動軸９３を上下方向に駆動する。駆動機構９５は、ウエハステージ本体５２の底壁５２ａ上に固定されている。

また、図２（Ｂ）に示されるように、空気室８０を形成する円筒状部材９１には、貫通孔から成る取り付け穴９１ａが形成されており、該取り付け穴９１ａに給排気管７０の一端が取り付けられている。給排気管７０の他端は、２つの分岐枝管に分岐され、一方の分岐枝管に図３に示される真空ポンプ１１０が接続されるとともに、他方の分岐枝管に空気供給装置１２０が接続されている。真空ポンプ１１０及び空気供給装置１２０は、いずれも主制御装置２０によって制御される。ウエハホルダＷＨの裏面、又は板状部材９２の上面には、空気室８０内部の気体の圧力を計測する圧力センサ９８（図２（Ｂ）では図示せず、図３参照）が埋め込まれている。なお、真空ポンプ１１０及び空気供給装置１２０は、円筒状部材９１に限らず、板状部材９２に配管を介して接続されていても良いし、別々の配管を介してそれぞれ空気室８０に接続されていても良い。

図１に戻り、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略述する)１８によって、移動鏡１６を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、ウエハステージＷＳＴには、実際には、図２（Ａ）に示されるように、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡１６ＹとＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡１６Ｘとが、固定されている。そして、これに対応して、Ｙ移動鏡１６Ｙ及びＸ移動鏡１６Ｘのそれぞれに測長ビームを照射するＹ干渉計及びＸ干渉計を含んで干渉計システム１８が構成されるが、図１では、これらが代表的に移動鏡１６、干渉計システム１８として図示されている。

干渉計システム１８の計測情報は、主制御装置２０に供給される（図３参照）。主制御装置２０は、干渉計システム１８の計測情報に基づいて、ステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御する。

また、図１では図示が省略されているが、ウエハホルダＷＨに吸着されたウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦ（図３参照）によって計測される。このフォーカスセンサＡＦの計測情報も主制御装置２０に供給される（図３参照）。

また、ウエハステージＷＳＴ上には、その表面がウエハＷの表面と同じ高さである基準板ＦＰ（図２（Ａ）参照）が固定されている。この基準板ＦＰの表面には、後述するレチクルアライメント検出系で検出される一対の第１マーク、及びアライメント検出系ＡＳのベースライン計測等に用いられる第２マークを含む複数の基準マークが形成されている。

さらに、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク及び基準マークを検出するアライメント検出系ＡＳが設けられている。アライメント検出系ＡＳとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。

露光装置１００では、さらに、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系１３（図１では不図示、図３参照）が設けられている。レチクルアライメント検出系１３の検出信号は、主制御装置２０に供給される（図３参照）。

図３には、露光装置１００の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置１００の構成各部を統括制御する。

次に、上述のようにして構成された露光装置１００で行われる一連の動作を、ウエハ交換動作（ウエハのロード及びアンロード動作）を中心として説明する。

例えばロット先頭のウエハの処理に際しては、最初に、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上にロードされ、主制御装置２０によって一対のレチクルアライメント検出系１３及び基準板ＦＰ上の一対の第１マーク、及び第２マークを用いて、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順に従ってレチクルアライメント及びアライメント検出系ＡＳのベースライン計測が行われる。

次いで、ウエハ交換位置（不図示）において、露光装置１００に例えばインライン接続されたコータ・デベロッパ（不図示）により感応材（レジスト）が塗布されたウエハＷがウエハステージＷＳＴのウエハホルダＷＨ上にロードされる。このウエハＷのロードは、以下の手順で行われる。なお、以下の説明では、ロードアーム、アンロードアーム、センターアップ等によるウエハの吸着及び吸着解除については、その説明を省略する。

まず、図４（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハ搬送系の一部を構成するロードアーム９６ＡによりウエハＷの周辺部が保持され、ウエハＷがウエハホルダＷＨの凹部５６（多数の突起部５４）の上方に搬送される。次いで、主制御装置２０により、図４（Ｂ）中に黒塗り矢印で示されるように、駆動装置９４を介して板状部材９２及びセンターアップＣＴが前述の上限移動位置に向けて＋Ｚ方向に駆動される。この移動の途中でロードアーム９６Ａに支持されているウエハＷがセンターアップＣＴによって下方から支持され、さらにセンターアップＣＴが上昇駆動されることで、ウエハＷの中央部分がロードアーム９６ＡからセンターアップＣＴに受け渡される。

次いで、図４（Ｃ）中に白抜き矢印で示されるように、ロードアーム９６ＡがウエハホルダＷＨの凹部５６（多数の突起部５４）の上方から退避する。このロードアーム９６Ａの退避後、主制御装置２０により、図４（Ｃ）中に黒塗り矢印で示されるように、駆動装置９４を介して板状部材９２及びセンターアップＣＴが前述の下限移動位置に向けて−Ｚ方向に駆動される。このとき、板状部材９２が下降する（−Ｚ方向に移動する）に伴いウエハホルダＷＨの裏面側の前述の空気室８０の容積が増加するとともにその内部が外部に対して負圧状態となる。これにより、図４（Ｃ）に示されるように、ウエハＷとウエハホルダＷＨ（ウエハステージＷＳＴ）との間の空気が通気孔を介して空気室８０内に流入する。すなわち、本実施形態では、このようにして、センターアップＣＴに支持されたウエハＷの動き（下降動作）に伴ってウエハＷとウエハホルダＷＨとの間の空気がその間から抜けるため、図５（Ａ）に示されるように、ウエハＷはその下面側の空気の圧力を抗力として受けてスライド等することなく、高い位置決め再現性でウエハホルダＷＨ上にロードされる。ロード後、さらに主制御装置２０により、板状部材９２及びセンターアップＣＴが前述の下限移動位置まで下降駆動されることで、ウエハＷがウエハホルダＷＨにより吸着される。

上記のウエハのロードの過程及びロード後において、主制御装置２０は、圧力センサ９８の計測値に基づいて、真空ポンプ１１０により給排気管７０を介して空気室８０内の空気を真空排気しても良い。これにより、空気室８０の気密性があまり高くない場合であっても、空気室８０内を適度な圧力（負圧）状態に設定することができる。勿論、通気孔５８を介しての空気の流入を除き、空気室８０への外部からの空気の流入がない場合には、真空ポンプ１１０は停止させたままでも良い。ウエハのロード後、後述の露光が終了するまでの間、空気室８０の気密状態が維持されるのであれば、真空ポンプ１１０は不要である。ただし、実際にはウエハロード後の外部からの空気室８０内への空気の流入量は零にはならないと思われるので、その漏れを補う程度の真空ポンプ１１０による空気室８０内の空気の真空排気を、主制御装置２０は、露光に影響を与えないタイミングで行うことが望ましい。

ウエハＷのロード後、主制御装置２０により、アライメント検出系ＡＳを用いて、ウエハＷ上に設けられた複数のアライメントマークを検出するアライメント計測（例えばＥＧＡ）が実行される。これにより、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。なお、アライメント計測（ＥＧＡ）の詳細は、例えば、米国特許第４，７８０，６１７号明細書等に開示されている。

次いで、主制御装置２０により、アライメント計測の結果に基づいて、ウエハＷ上の複数のショット領域の露光のための加速開始位置にウエハＷを移動するショット間ステッピング動作と、前述の走査露光動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハＷ上の全ショット領域に、順次、レチクルＲのパターンが転写される。なお、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、従来と異なる点はないので、詳細説明は省略する。

露光が終了すると、露光済みのウエハＷが、以下の手順でウエハステージＷＳＴのウエハホルダＷＨからアンロードされる。

すなわち、まず、主制御装置２０により、駆動装置９４を介して板状部材９２及びセンターアップＣＴが、図５（Ｂ）中の黒塗り矢印で示されるように、前述の移動上限位置に向けて＋Ｚ方向に駆動される。このとき、板状部材９２の移動下限位置から所定量の上昇に伴い空気室８０の容積が減少し、負圧状態にあった空気室８０内の圧力が大気圧近くまで上昇する。この場合において、主制御装置２０は、圧力センサ９８の計測値に基づいて、空気供給装置１２０から空気を空気室８０内に供給しても良い。かかる場合には、空気室８０内部から外部への空気の漏れなどにより、空気室８０内の圧力が十分に上昇しない場合であっても、空気室８０内の圧力を大気圧まで確実に上昇させることができる。そして、さらに板状部材９２が上昇することで、図５（Ｂ）中に矢印で示されるように、空気室８０内の空気が通気孔５８を介してウエハホルダＷＨとウエハＷとの間の空間に流出する（強制的に排気される（押し出される））。これにより、ウエハＷのウエハホルダＷＨによる真空吸着が円滑に解除される。その後、板状部材９２及びセンターアップＣＴが、更に上昇して上限移動位置に至り、ウエハＷがセンターアップＣＴに支持されて図５（ｃ）に示される上限移動位置まで持ち上げられる。このように、本実施形態では、センターアップＣＴに支持されたウエハＷの上昇動作に伴って、ウエハＷとウエハホルダＷＨとの間に空気が入ってウエハＷのウエハホルダＷＨによる真空吸着が円滑に解除されるため、ウエハＷに抗力が作用することがない。従って、ウエハＷをアンロードに際して、センターアップＣＴを駆動するモータがエラーを起こしたり、ウエハＷが急にはがれることでそのウエハＷがセンターアップＣＴ上で暴れたりすることがなくなる。

次いで、図５（Ｃ）中に白抜き矢印で示されるように、搬送系の一部を構成するアンロードアーム９６Ｂが、センターアップＣＴに支持されたウエハＷの下方に挿入される。次いで、主制御装置２０により、板状部材９２及びセンターアップＣＴが所定の待機位置まで下降駆動される（−Ｚ方向に駆動される）。このセンターアップＣＴの下降の途中で、ウエハＷがセンターアップＣＴからアンロードアーム９６Ｂに受け渡される。その後、アンロードアーム９６Ｂは、ウエハＷを保持して退避する。その後、上述したウエハＷのロード以降の動作が、繰り返し行われて、ロット内の複数のウエハが順次処理される。ロットの処理の終了後、同様の処理が次のロットのウエハに対して繰り返し行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１００は、センターアップＣＴの上下動に連動して、複数の通気孔５８を介して空気が出入りするとともにその容積が変化（減少又は増加）する空気室８０を有する可変空気室装置９０を備えている。また、空気室８０の一部を構成するピストン部として機能する板状部材９２は、センターアップＣＴと一体的に上下動する。このため、ウエハホルダＷＨ上へのウエハＷのロード時又はウエハホルダＷＨ上からのウエハＷのアンロード時に、主制御装置２０によって、センターアップＣＴと一体的に板状部材９２が上下動されることにより、空気室８０の容積が減少又は増加され、複数の通気孔を介して、ウエハホルダＷＨ（ウエハステージＷＳＴ）上方と空気室８０との間で空気が誘導され、ウエハＷに抗力が加わることなく、高スループットでかつ円滑に、ウエハＷをウエハホルダＷＨ上にロード及びウエハホルダＷＨ上からアンロードすることが可能となる。

また、上述した可変空気室装置９０の機能により、ウエハステージＷＳＴ上でのウエハＷの位置決め精度が向上するため、ウエハ交換作業時のスループットの向上に加えて、露光精度の向上も期待される。

なお、上記実施形態では、ウエハホルダＷＨが設置される不図示のチャンバ内の気体が空気であることを前提として、気体室、可変気体室それぞれの一例として、空気室８０、可変空気室装置９０について説明したが、ウエハホルダ（基板保持装置）の設置環境が窒素、ヘリウムなどの不活性ガス（あるいはその他のガス）環境などになる装置では、気体室内には、それらの不活性ガス（その他のガス）が出入りすることは言うまでもない。

また、上記実施形態では、ウエハホルダＷＨと円筒状部材９１と板状部材９２とによって、空気室８０が区画される場合について説明したが、これに限らず、円筒以外の筒状部材と、該筒状部材の内周面にその外周面が数μｍ程度の隙間を介して対向し得る形状の板状部材と、ウエハホルダＷＨとによって、気体室を区画しても良い。この他、例えば図６の変形例のように、円筒状部材９１及びウエハホルダＷＨと、その上面にセンターアップＣＴが固定された円形の板状部材９２ａと、板状部材９２ａの周囲をほぼ隙間なく取り囲むドーナツ状の板状部材９２ｂとによって空気室８０を区画することとしても良い。

板状部材９２ａは、駆動軸９３を介して駆動機構９５により上下方向に駆動される。板状部材９２ｂは、駆動軸９７をそれぞれ介して２つの駆動機構９５ａ、９５ｂにより上下方向に駆動される。２つの駆動機構９５ａ、９５ｂは、主制御装置２０によって同期して制御される。なお、図６では２つの駆動機構９５ａ、９５ｂが設けられるものとしたが、駆動機構は、２つに限らず、１つ又は３つ以上設けても良い。

この図６の変形例に係るウエハステージＷＳＴによると、例えば図６に示されるように、ウエハＷをウエハホルダＷＨ上にロードするために、主制御装置２０により、センターアップＣＴが下降駆動される際に、板状部材９２ａと板状部材９２ｂとのＺ軸方向の位置が少なくとも一部重なる範囲内で、板状部材９２ｂが、板状部材９２ａより下方に位置するように２つの駆動機構９５ａ、９５ｂを介して駆動されることで、空気室８０内をより確実に負圧状態に設定することができ、空気を複数の通気孔５８を介して空気室８０内により確実に導くことができ、ウエハＷに抗力が働くことを一層確実に防止して、投入再現性を向上させることができる。

一方、ウエハＷをウエハホルダＷＨからアンロードするために、主制御装置２０により、板状部材９２ａとともにセンターアップＣＴが上昇駆動される際、板状部材９２ａと板状部材９２ｂとのＺ軸方向の位置が少なくとも一部重なる範囲内で、板状部材９２ｂが、板状部材９２ａより上方に位置するように２つの駆動機構９５ａ、９５ｂを介して駆動されることで、センターアップＣＴの上端がウエハＷの裏面に到達する前の段階で、空気室８０内を大気圧状態に確実に設定することが可能になり、一層確実にウエハホルダＷＨによるウエハＷの真空吸引を解除することが可能になる。

なお、上記実施形態及び変形例（以下、上記実施形態と略記する）では、通気孔５８の径の大きさを、直径０．８ｍｍ〜２．０ｍｍ程度としたが、これに限らず、例えばウエハホルダＷＨ中央部の通気孔の径の大きさに比べて、ウエハホルダＷＨ周辺部の通気孔の径の大きさを小さくしても良い。これによって、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨに対してその中央部から周辺部に向かって段階的に吸着されるので、ウエハホルダＷＨにウエハＷが吸着したときの歪みを抑制することができる。

また、上記実施形態においてウエハホルダＷＨを多孔質部材で形成しても良い。この場合、通気孔５８は、ウエハホルダＷＨに形成する必要がない。また、ウエハＷ裏面の全体を真空引きできる。多孔質部材で形成されたウエハホルダＷＨは、中央部分と周辺部分とで多孔質部材の目の粗さを異ならせても良い（すなわち、中央部分に比べ周辺部分の目の粗さを細かくしても良い）。これによって、上記と同様に、ウエハホルダＷＨに対してウエハＷの中央部から周辺部に向かって段階的に吸着されるので、ウエハホルダＷＨにウエハＷが吸着したときの歪みを抑制することができる。

なお、上記実施形態及び変形例（以下、上記実施形態と略記する）では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。この種の露光装置では、中央に円形開口が形成された撥液板と、該撥液板の円形開口内に配置されたウエハホルダ（ピンチャックなど）とが用いられ、ウエハホルダに保持されたウエハの上面と撥液板の上面とに段差が無いように両者の高さが設定される。このため、ウエハホルダの外周側には、周囲全体に凸部が存在し、ウエハとウエハホルダとの間の空気がより逃げ難い構造となっているので、上記実施形態に係るウエハステージ装置（基板保持装置）を適用することは、特に効果的である。

また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である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であっても良い。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、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも上記実施形態は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は縮小系のみならず等倍及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、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。

なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光として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、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に上記実施形態を適用することができる。その他、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、上記実施形態は適用できる。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、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上記実施形態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物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）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、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

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上記実施形態を適用できる。

半導体素子などの電子デバイスは、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、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、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エッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

５８…通気孔、６２…支持部材、７０…給排気管、８０…空気室、９０…可変空気室装置、９１…円筒状部材、９２…板状部材、９４…駆動装置、９２ａ…板状部材、９２ｂ…板状部材、９５ａ，９５ｂ…駆動機構、９７…駆動軸、１００…露光装置、１１０…真空ポンプ、１２０…空気供給装置、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＨ…ウエハホルダ、ＣＴ…センターアップ、ＰＵ…投影ユニット、Ｒ…レチクル、ＩＯＰ…照明系。

Claims (10)

1. 基板を保持する基板保持装置であって、
   前記基板が載置される載置部と、前記載置部から突出する第１位置と前記載置部から突出しない第２位置との間で移動する複数の突出部材と、前記載置部に対する裏面と、前記載置部側と前記裏面側との間で気体を流通させる流通部と、を有する基板保持部材と、
   前記基板保持部材の裏面側に配置され、前記複数の突出部材の移動に連動して前記流通部を介して気体を出入りさせるとともにその容積を変化させる気体室を有する可変気体室装置と、を備え、
   前記突出部材の少なくとも一部が前記気体室内に配置されている基板保持装置。
2. 前記可変気体室装置は、前記突出部材がその上面に設けられたピストン部と、
   該ピストン部がその内周面にほぼ密着状態で挿入され、前記基板保持部材及び前記ピストン部とともに前記気体室を、前記基板保持部材の前記裏面側に形成する円筒部と、
   前記ピストン部を前記円筒部に沿って上下方向に駆動する駆動系と、を有する請求項１に記載の基板保持装置。
3. 前記ピストン部は、前記突出部材と一体的に上下方向に駆動される板状部材から成る請求項２に記載の基板保持装置。
4. 前記ピストン部は、前記突出部材がその上面に設けられた第１部分と、該第１部分とは独立に上下動可能な第２部分とを含む複数の部分から成る請求項２に記載の基板保持装置。
5. 前記ピストン部は、前記第１部分と、該第１部分の周囲を取り囲む第２部分とから成る請求項２又は４に記載の基板保持装置。
6. 前記駆動系は、前記第１部分と前記第２部分とを、前記気体室の気密状態が解除されない範囲内で位置をずらして上下方向に個別に駆動する請求項４又は５に記載の基板保持装置。
7. 前記気体室には、配管を介して真空装置が接続されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板保持装置。
8. 前記気体室には、前記配管又は別の配管を介して空気供給装置がさらに接続されている請求項７に記載の基板保持装置。
9. 前記気体室には、配管を介して空気供給装置が接続されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板保持装置。
10. エネルギビームにより基板を露光する露光装置であって、
    前記基板が前記基板保持部材の前記載置部に載置される請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板保持装置と、
    前記基板上に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パターン生成装置と、を備える露光装置。
    
    

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