JP6380506B2 - 保持装置及び保持方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、保持装置及び保持方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体を保持する保持装置及び方法、前記保持装置を備える露光装置及び前記保持方法を利用する露光方法、並びに該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。

従来、半導体素子（集積回路等）、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。

これらの露光装置により露光されるウエハは、年々、大型化している。現在、直径３００ｍｍのウエハ（３００ｍｍウエハ）から直径４５０ｍｍのウエハ（４５０ｍｍウエハ）が主流となりつつある。４５０ｍｍウエハの場合、１枚のウエハから採れるダイ（チップ）の数は現行の３００ｍｍウエハの場合の数の２倍以上である。従って、１チップ当たりに費やす製造コストを大幅に削減することができる。

ウエハが大型化するのに対してその厚みは一定であるため、４５０ｍｍウエハの搬送等において、３００ｍｍウエハと比較してより慎重な取扱が要求されていた。

米国特許出願公開第２０１０／０２９７５６２号明細書

第１の態様によれば、物体を保持する保持装置であって、前記物体を載置し吸着して保持可能な保持部材と、前記保持部材に載置された前記物体に音圧を放射する音圧源と、前記保持部材と前記音圧源とを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記保持部材に載置された前記物体への前記音圧の放射が終了してから、前記吸着の動作を開始する保持装置が、提供される。
第２の態様によれば、物体を保持する保持装置であって、前記物体を載置して保持可能な保持部材と、前記保持部材に載置された前記物体に斜め上方から音圧を放射する音圧源と、を備える保持装置が、提供される。

第３の態様によれば、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、第１及び第２の態様のいずれかに係る保持装置を備え、前記保持部材で保持されている物体に対して前記エネルギビームを照射する露光装置が、提供される。

第４の態様によれば、物体を保持する保持方法であって、前記物体を吸着して保持可能な保持部材に前記物体を載置することと、前記保持部材に載置された前記物体に音圧源の発生した音圧を放射することと、を含み、前記保持部材に載置された前記物体への前記音圧の放射が終了してから、前記吸着の動作を開始する保持方法が、提供される。
第５の態様によれば、物体を保持する保持方法であって、前記物体を保持可能な保持部材に前記物体を載置することと、前記保持部材に載置された前記物体に斜め上方から音圧源の発生する音圧を放射することと、前記物体に前記音圧を放射している状態で、前記保持部材で前記物体に対する前記吸着の動作を行なうことと、を含む保持方法が、提供される。

第６の態様によれば、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光方法であって、第４及び第５の態様のいずれかに係る保持方法を利用して前記保持部材に保持された前記物体に対して前記エネルギビームを照射する露光方法が、提供される。

第７の態様によれば、第６の態様に係る露光方法を用いて、物体上に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物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。

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、ローディングユニット及びローディングディスクの構成を概略的に示す断面図及び底面図である。 図１の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は音圧加振によるウエハの歪みの解消を実証する実験結果を示す図、図４（Ｃ）はウエハ上の歪の測定位置及び測定方向を示す図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、ローディングユニットを用いてウエハステージ上にウエハをロードする手順（特に、ローディングディスクを用いてウエハを保持する手順）を説明するための図（その１〜３）である。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、ローディングユニットを用いてウエハステージ上にウエハをロードする手順を説明するための図（その４〜６）である。 図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、ローディングユニットを用いてウエハステージ上にウエハをロードする手順を説明するための図（その７〜９）である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図７（Ｃ）を用いて説明する。

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。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、ウエハＷをウエハステージＷＳＴ上にロード及びアンロードするローディングユニット１２０、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）で規定されたレチクルＲ上でＸ軸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２００３／００２５８９０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）が用いられる。

レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの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（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計測される。レチクル干渉計１４の計測結果は、主制御装置２０（図１では不図示、図３参照）に供給される。なお、干渉計に代えて、エンコーダによってレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報を求めるようにしてもよい。

投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの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のパターンが転写される。

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、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。

ウエハステージＷＳＴ上には、図２（Ａ）に示されるように、ウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハホルダＷＨにより、ウエハＷが、真空吸着等により保持される。また、ウエハＷの裏面を支持するＣＴピン１４０（図２（Ａ）参照）が、ウエハホルダＷＨから出し入れ可能にウエハステージＷＳＴ内に設けられている。

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が固定されている。この基準板ＦＰの表面には、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基準マーク、及び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基準マークなどが形成されている。

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」と呼ぶ)１８によって、移動鏡１６（ウエハステージＷＳＴ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計測される。その計測結果は、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の計測結果に従って、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の計測結果も主制御装置２０に供給される（図３参照）。

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）。

ローディングユニット１２０は、アライメント検出系ＡＳの近傍に配置されている。ローディングユニット１２０が配置された場所を、ローディングポジションと呼ぶ。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、それぞれ、ローディングユニット１２０の断面図及び底面図が示されている。ローディングユニット１２０は、駆動部１２２、ローディングディスク１２１、エア供給部（不図示）等から構成される。

駆動部１２２は、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を支持するフレーム（不図示）に防振部材（不図示）を介して固定された駆動装置１２２_０と、一端が駆動装置１２２_０に他端がローディングディスク１２１の上部に固定された可動軸１２２_１と、を備える。駆動装置１２２_０は、例えばボイスコイルモータ等を含む。駆動部１２２は、駆動装置１２２_０を用いて、可動軸１２２_１を白抜き矢印の方向（Ｚ軸方向）に駆動することで、ローディングディスク１２１を上下動する。

ローディングディスク１２１は、円盤状のディスク本体１２３、複数のベルヌーイカップ１２４、ギャップセンサ（不図示）、温度センサ１２８、３つの撮像素子１２９、超音波スピーカ１５０等から構成される。

複数（本実施形態では８）のベルヌーイカップ１２４は、ディスク本体１２３の底面の周囲に配置されている（図２（Ｂ）参照）。複数のベルヌーイカップ１２４には、エアを供給するための配管１２５が接続され、１つのエア供給系が構成されている。なお、ベルヌーイカップ１２４のそれぞれから噴出されるエアが受けるコンダクタンスが互いに等しくなるように、ベルヌーイカップ１２４及び配管１２５が構成されている。

複数のベルヌーイカップ１２４は、ベルヌーイ効果（流速が大きくなるにつれて流体の圧力が減少する効果）を利用して、エアを噴出することで、ディスク本体１２３と対向するウエハＷとの間に負圧を発生させてウエハＷを吸引する。ローディングディスク１２１は、この負圧を利用して、ウエハＷをその上方から吸引し非接触で保持する。なお、複数のベルヌーイカップ１２４のそれぞれから噴出されるエアの流速（及びウエハＷの重さ）により、ディスク本体１２３とこれが保持するウエハＷとの離間距離が定まる。

ウエハＷは、後述するように、ローディングディスク１２１に保持されることによりＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向への動きが制限され、ウエハステージＷＳＴから出し入れされるＣＴピン１４０により裏面が支持されることによりＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向への動きが制限されることとなる。

複数のギャップセンサ（不図示）は、ディスク本体１２３の底面に、複数のベルヌーイカップ１２４を避けて配置されている。ギャップセンサ（不図示）は、例えば静電容量センサを含み、ローディングディスク１２１（ディスク本体１２３）とこれが保持するウエハＷとの離間距離を測定する。その結果は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、複数のギャップセンサからの測定結果とギャップセンサの配置とから、ウエハＷの形状を求める。

温度センサ１２８は、例えば白金抵抗、サーミスタ等を含む。温度センサ１２８は、ディスク本体１２３の底部に設けられ、複数のベルヌーイカップ１２４のいずれかの近傍に配置されている。そのプローブ部は、ディスク本体１２３の底面とローディングディスク１２１により保持されるウエハＷの表面との間の間隙（通常、２００〜４００μｍのサイズ）内に突出している。温度センサ１２８は、例えば、ベルヌーイカップ１２４から噴出されるエアの温度を、０．０１度より良い分解能で測定する。

３つの撮像素子１２９は、例えばＣＣＤ等を含み、ディスク本体１２３の側面に固定されている（図２（Ａ）では１つの撮像素子１２９のみが示されている）。３つの撮像素子１２９のうち１つは、ローディングディスク１２１（ディスク本体１２３）がウエハＷを保持した際に、ウエハＷのノッチ（Ｖ字の切り欠き（不図示））を撮像し、残り２つは、ウエハＷの周縁を撮像する。３つの撮像素子１２９の撮像結果は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、それらの撮像結果から、例えば米国特許第６，６２４，４３３号明細書などに開示されている手法により、ウエハＷのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれと回転（θｚ回転）誤差とを求める。

超音波スピーカ１５０は、ディスク本体１２３の底面の中央に配置されている（図２（Ｂ）参照）。超音波スピーカ１５０は、六角格子状に配列された複数（本実施形態では６１個）の音圧源１５１から構成される。本実施形態においては、個々の音圧源１５１は、例えば、４０ｋＨｚで１００Ｐａの音圧（音波）を発生する音響特性を有する。この周波数（４０ｋＨｚ）は可聴帯域（２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）外（より高い）の周波数であり、これを含む高周波帯域の音圧（音波）は指向性が高い。また、強い音圧を発生することのできる高周波帯域の音圧源を採用している。このように、複数の音圧源１５１を密（本実施形態では六角格子状）に配列して１つの超音波スピーカ１５０を構成することにより、音圧（音波）の強度を上げるとともに、指向性をさらに向上させている。

超音波スピーカ１５０による、すなわち音圧加振によるウエハの歪の解消については後述する。なお、本実施形態では、一例として高周波帯域の音圧源１５１を採用して超音波スピーカ１５０を構成することとしたが、これに限るものではない。例えば、ウエハステージＷＳＴの駆動制御に影響し得る数１０００Ｈｚの振動帯域外の周波帯域の音圧源を採用することができる。

その他、ローディングポジション（ローディングユニット１２０）と露光装置１００にインライン接続されたコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ（不図示））との間でウエハを搬送するウエハ搬送アーム１１８が付設されている。

ローディングポジション近傍に、計測ステージＭＳＴが配置されている。計測ステージＭＳＴは、リニアモータ等を含む計測ステージ駆動系（不図示）によって、ステージベース２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に駆動される。計測ステージＭＳＴ上には、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷの裏面にライン状に光を照射し、その反射光を受光することで、ウエハＷの形状を測定するラインセンサ（不図示）が設けられている。また、計測ステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、干渉計システムまたはエンコーダシステムから成る計測ステージ位置計測系（不図示）によって計測される。その計測結果は、主制御装置２０に供給される。

ローディングユニット１２０（駆動部１２２、エア供給部（不図示）、ウエハ搬送アーム１１８等）は、主制御装置２０によって制御される（図３参照）。

図３には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などを含む主制御装置２０を中心として構成されている。

本実施形態の露光装置１００では、ローディングディスク１２１を構成する超音波スピーカ１５０を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダＷＨ）上に載置されたウエハに音圧（超音波）を放射して、ウエハを加振（音圧加振）することで、ウエハの歪みを解消する。

図４（Ａ）には、音圧加振によりウエハの歪みを解消できることを実証した実験結果が示されている。後述するように、ローディングユニット１２０を用いてウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダＷＨ）上に載置し、超音波スピーカ１５０を用いてウエハＷを音圧加振しつつ、ウエハホルダＷＨを用いてウエハを真空吸着する。ここで、ウエハの歪みは歪みゲージ（不図示）を用いて測定される。ただし、この測定において歪の基準は定義されていない（すなわち、歪ゲージは較正されていない）。そこで、ウエハの真空吸着とその解除を複数回繰り返し、１回目の真空吸着後に測定されるウエハＷの歪から、複数回の真空吸着後に測定されるウエハＷの歪を基準にして、真の歪（残留歪と呼ぶ）を求める。図４（Ａ）より、音圧加振がない場合の残留歪に対して音圧加振がある場合の残留歪は明らかに小さいことが確認できる。

図４（Ｂ）には、ウエハ上の異なる複数の測定位置において測定された歪の結果が示されている。ただし、１５回の測定を行い、その平均が示されている。複数の測定位置ａ〜ｈは、図４（Ｃ）に示されている。ここで、各測定位置について、Ｘ軸方向とＹ軸方向とのそれぞれの歪が測定される。測定位置と測定される歪の方向は、チャネル（ｃｈ）を用いて特定されている。図４（Ｂ）より、一部のチャネルを除いて、音圧加振がない場合の残留歪に対して音圧加振がある場合の残留歪は明らかに小さいことが確認できる。

従って、音圧加振により、ウエハホルダから受ける摩擦抵抗が減少し、ウエハの歪みが解消されることが実証された。ここで、例えば圧電素子等を用いてウエハを加振する方法も考えられる。しかし、ウエハに接触することで、その接触する部分に歪が生じ得る。これに対して、音圧を利用する場合、非接触でウエハを加振するため、そのような接触による歪も生ずることなく効率よくウエハの歪を解消することができる。

以下、ローディングユニット１２０を用いてウエハＷをウエハホルダＷＨ上に保持する課程（保持動作）について説明する。

前提として、ローディングディスク１２１は上方（＋Ｚ方向）に、ウエハステージＷＳＴはローディングポジション以外に待避しているものとする。また、ローディングディスク１２１は停止状態にあるものとする。

なお、上記ウエハの保持動作に先立って、主制御装置２０は、ローディングディスク１２１を作動する、すなわち、ウエハＷを保持するに必要な流量のエアを複数のベルヌーイカップ１２４に供給する。ここで、主制御装置２０は、温度センサ１２８を用いて複数のベルヌーイカップ１２４から噴出されるエアの温度を測定し、エアの温度が所定の温度（或いはウエハＷの温度）に一致するように温度制御器（不図示）を用いてエアを加熱する。

次に、ローディングユニット１２０（ローディングディスク１２１）を用いてウエハＷを保持する。

このとき、図５（Ａ）に示されるように、ウエハ搬送アーム１１８により、Ｃ／Ｄ（不図示）により感応層（レジスト層）が設けられたウエハＷがローディングポジションに向けて黒塗り矢印の方向（＋Ｙ方向）に搬送される。ウエハＷがローディングディスク１２１の直下まで搬送されると、主制御装置２０は、図５（Ｂ）に示されるように、ローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（−Ｚ方向）に駆動し、ローディングディスク１２１の下面をウエハＷの表面に近接する。なお、ローディングディスク１２１を駆動するのに代えて、又はこれとともに、ウエハ搬送アーム１１８を白抜き矢印と逆の方向（＋Ｚ方向）に駆動してもよい。

ローディングディスク１２１の下面がウエハＷの表面まで１００μｍのオーダーまで近接すると、ローディングディスク１２１の吸着力がウエハＷに及び、ウエハＷがローディングディスク１２１に非接触で保持される。これにより、ウエハＷは、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向への移動が制限される。主制御装置２０は、図５（Ｃ）に示されるように、ウエハＷを保持したローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（＋Ｚ方向）に微小駆動し、又はこれに代えて（或いはこれとともに）ウエハ搬送アーム１１８を白抜き矢印と逆の方向（−Ｚ方向）に微小駆動し、ウエハＷをリリースしたウエハ搬送アーム１１８を黒塗り矢印の方向（−Ｙ方向）に待避する。

次に、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷをウエハステージＷＳＴ上に載置する。

主制御装置２０は、３つの撮像素子１２９を用いて、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷの周縁（ノッチ等）を撮像する。主制御装置２０は、これらの撮像結果から、ウエハＷのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれと回転（θｚ回転）誤差とを求める。

図６（Ａ）に示されるように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをローディングポジションに移動する。ここで、主制御装置２０は、上で求められた位置ずれ及び回転誤差を相殺する位置及び向きにウエハステージＷＳＴを位置決めする。或いは、上で求められた位置ずれ及び回転誤差を記憶し、アライメント計測においてその結果を補正してもよい。

ウエハステージＷＳＴがローディングディスク１２１の直下に位置決めされると、図６（Ｂ）に示されるように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ内からウエハホルダ（不図示）を介して３つのＣＴピン１４０を黒塗り矢印の方向（＋Ｚ方向）に出し、それらの先端をローディングディスク１２１に保持されたウエハＷの裏面に当接してウエハＷを（吸着）支持する。これにより、ウエハＷは、さらに、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向への動きが制限される。

ウエハＷが、ローディングディスク１２１に保持されることでそのＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向への動きが制限され、３つのＣＴピン１４０により裏面が支持されることでそのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向への動きが制限されると、図６（Ｃ）に示されるように、主制御装置２０は、ローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（−Ｚ方向）に駆動する。また、これに併せて３つのＣＴピン１４０を黒塗り矢印の方向（−Ｚ方向）に動かしてウエハステージＷＳＴ（ホルダＷＨ）内に収納する。これにより、図７（Ａ）に示されるように、ウエハＷは、その６自由度方向の動きがほぼ制限された状態でウエハステージＷＳＴ上に載置される。

ウエハＷがウエハステージＷＳＴ上にロードされると、図７（Ｂ）に示されるように、主制御装置２０は、ローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（＋Ｚ方向）に待避し、その状態でローディングディスク１２１を停止させる。

退避後（或いは退避と同時にでもよい）、図７（Ｃ）に示されるように、主制御装置２０は、ローディングディスク１２１を構成する超音波スピーカ１５０を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダＷＨ）上に載置されたウエハＷに音圧（超音波）を放射して、ウエハＷを音圧加振する。これにより、先述の通り、ウエハＷの歪が解消される。

最後に、主制御装置２０は、ウエハホルダＷＨを作動して、ウエハＷをウエハホルダＷＨ（すなわちウエハステージＷＳＴ）上に吸着保持する。これにより、ウエハＷがウエハステージＷＳＴ上に保持される。そして、吸着保持の後（或いは吸着保持の前でもよい）、超音波スピーカ１５０からの音圧の放射を停止する。

次に、本実施形態の露光装置１００の露光動作を、簡単に説明する。

主制御装置２０は、露光に先立って、先述の手順により、Ｃ／Ｄ（不図示）により感応層（レジスト層）が設けられたウエハＷを、ローディングユニット１２０を用いてウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ（不図示））上にロードする。

主制御装置２０は、アライメント検出系ＡＳを用いて、ウエハＷの表面に付与された（ウエハＷ上のサンプルショット領域に付設された）アライメントマークを検出し、アライメント計測（ＥＧＡ）を実行する。それにより、ＸＹ平面内におけるウエハＷ上のショット領域の位置（さらに走査方向に関する倍率、光軸ＡＸ周りの回転、直交度）が定められる。なお、アライメント計測（ＥＧＡ）の詳細は、例えば、特開平６−３４９７０５号公報に記載されている。

主制御装置２０は、アライメント計測（ＥＧＡ）の結果に従って、レチクルＲのパターンの投影位置（投影光学系ＰＬの投影中心）とウエハＷ上の各ショット領域の相対位置関係を算出する。その結果に従って、主制御装置２０は、走査露光により、ウエハＷ上の全ショット領域内に、順次、レチクルＲのパターンを露光する。

ウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光では、主制御装置２０は、レチクル干渉計１４と干渉計システム１８の計測結果を監視して、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、主制御装置２０は、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴがそれぞれの目標速度に達すると、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。

主制御装置２０は、走査露光中、Ｙ軸方向についてのレチクルステージＲＳＴの速度ＶｒとウエハステージＷＳＴの速度Ｖｗとを投影光学系ＰＬの投影倍率に対応する速度比に維持するように、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期駆動する。

レチクルＲがＹ軸方向に移動することにより、そのパターン領域の全域が照明光ＩＬにより照明される。それと同時にウエハＷがＹ軸方向に、ただしレチクルＲと逆方向に、移動することにより、レチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写される。それにより、ウエハＷ上のショット領域の１つに対する走査露光が終了する。

ショット領域の１つに対する走査露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、次のショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ移動（ステップ移動）させる。そして、主制御装置２０は、先と同様に、次のショット領域に対する走査露光を行う。その他のショット領域に対する走査露光も、同様に行われる。このように、ショット領域間のステップ移動と各ショット領域に対する走査露光とを繰り返して、ウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンを転写する。

露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ（不図示））から露光済みのウエハＷをアンロードする。そして、先述の手順により、Ｃ／Ｄ（不図示）により感応層（レジスト層）が設けられた次のウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ（不図示））上にロードする。すなわち、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを交換する。主制御装置２０は、新しいウエハＷに対して、同様に露光動作を繰り返す。

以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置１００によると、音圧源（超音波スピーカ１５０）を用いてウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダＷＨ）上に載置されたウエハＷに向けて音圧（超音波）を放射することでウエハを音圧加振し、そして、ウエハホルダＷＨを用いてウエハを吸着保持する。これにより、歪みを生ずることなくウエハをウエハホルダ上に保持させることが可能となり、ひいては高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。

なお、本実施形態の露光装置１００では、音圧源（超音波スピーカ１５０）をローディングディスク１２１に設けたが、これに限らず、ローディングディスク１２１と独立に構成してもよい。例えば、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を支持するフレーム（不図示）に固定してもよい。また、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダＷＨ）上に載置されたウエハＷに音圧（超音波）を放射することができれば、露光装置１００内のいずれの場所に設置してもよい。

超音波スピーカからの発熱が周囲に影響を与えるおそれがある場合には、断熱あるいは温調装置等で周囲から超音波スピーカを隔離しておいてもよい。

また、本実施形態の露光装置１００では、音圧源（超音波スピーカ１５０）をローディングディスク１２１の底面の中央に設け、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダＷＨ）上に載置されたウエハＷの中央に音圧（超音波）を放射することとした。ここで、音圧（超音波）による振動がウエハ全体に伝わるのであれば、ウエハ上のより狭い範囲内に音圧（超音波）を放射してもよいし、ウエハの中央に限らず端部に放射してもよい。また、高周波帯域の音圧（超音波）は指向性が高いため、上方からの放射に限らず斜め上方からの放射としてもよいし、よりウエハから離れた位置から放射してもよい。

また、ウエハの微細な歪を解消するために、本実施形態では、ウエハ上で複数のノード（音圧の振幅がゼロまたは極小となる点、音圧の節）をもつ高次モードを有する音圧（超音波）を用いた。例えば、レチクルＲのパターンが形成されるウエハＷ上のショット領域内のそれぞれに、少なくとも１つのノードを有する高次モードを採用することができる。

なお、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷをロードするローディングポジションとウエハステージＷＳＴ上からウエハＷをアンロードするアンローディングポジションとを同じ位置に配置したが、これに限らず、異なる位置に配置し、それぞれにローディングユニット（アンローディングユニット）１２０を設けることとしてもよい。これにより、ウエハＷの搬出入を他の動作と並行して行うことができること等により、スループットの向上が期待される。

なお、上述の実施形態では、本発明が、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に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、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本発明を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、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、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置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、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本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。

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露光装置に本発明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、本発明は適用できる。

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本発明を適用できる。

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。

２０…主制御装置、１００…露光装置、１１８…ウエハ搬送アーム、１２０…ローディングユニット、１２１…ローディングディスク、１２４…ベルヌーイカップ、１２５…配管、１２８…温度センサ、１２９…撮像素子、１４０…ＣＴピン、１５０…超音波スピーカ、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｗ…ウエハ、ＷＨ…ウエハホルダ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (21)

1. 物体を保持する保持装置であって、
   前記物体を載置し吸着して保持可能な保持部材と、
   前記保持部材に載置された前記物体に音圧を放射する音圧源と、
   前記保持部材と前記音圧源とを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記保持部材に載置された前記物体への前記音圧の放射が終了してから、前記吸着の動作を開始する保持装置。
2. 物体を保持する保持装置であって、
   前記物体を載置して保持可能な保持部材と、
   前記保持部材に載置された前記物体に斜め上方から音圧を放射する音圧源と、
   を備える保持装置。
3. 前記音圧源は、斜め上方の位置から前記物体に前記音圧を放射する請求項１又は２に記載の保持装置。
4. 前記音圧源は、斜め上方の位置から前記物体の中央に前記音圧を放射する請求項１〜３のいずれか一項に記載の保持装置。
5. 前記音圧源は、斜め上方の位置から前記物体の端部に前記音圧を放射する請求項１〜４のいずれか一項に記載の保持装置。
6. 前記物体は、少なくとも一部が前記保持部材と接する第一の面と、前記第一の面とは反対側にある第二の面とを有する板状の部材であって、前記音圧は、前記第二の面に向けて放射される請求項１〜５のいずれか一項に記載の保持装置。
7. 前記音圧源は、超音波スピーカである請求項１〜６のいずれか一項に記載の保持装置。
8. 前記音圧は、指向性を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の保持装置。
9. エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の保持装置を備え、
   前記保持部材で保持されている物体に対して前記エネルギビームを照射する露光装置。
10. 前記エネルギビームを照射する光学系と、前記光学系を支持するフレームとを更に備え、
    前記音圧源は前記フレームに設けられる請求項９に記載の露光装置。
11. 物体を保持する保持方法であって、
    前記物体を吸着して保持可能な保持部材に前記物体を載置することと、
    前記保持部材に載置された前記物体に音圧源の発生した音圧を放射することと、を含み、
    前記保持部材に載置された前記物体への前記音圧の放射が終了してから、前記吸着の動作を開始する保持方法。
12. 物体を保持する保持方法であって、
    前記物体を保持可能な保持部材に前記物体を載置することと、
    前記保持部材に載置された前記物体に斜め上方から音圧源の発生する音圧を放射することと、
    前記物体に前記音圧を放射している状態で、前記保持部材で前記物体に対する前記吸着の動作を行なうことと、
    を含む保持方法。
13. 前記音圧源は、斜め上方の位置から前記物体に前記音圧を放射する請求項１１又は１２に記載の保持方法。
14. 前記音圧源は、斜め上方の位置から前記物体の中央に前記音圧を放射する請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の保持方法。
15. 前記音圧源は、斜め上方の位置から前記物体の端部に前記音圧を放射する請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の保持方法。
16. 前記物体は、少なくとも一部が前記保持部材と接する第一の面と、前記第一の面とは反対側にある第二の面とを有する板状の部材であって、前記音圧は、前記第二の面に向けて放射される請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の保持方法。
17. 前記保持部材は、前記物体を吸着して保持可能であって、
    前記保持部材に載置された前記物体への前記音圧の放射が終了してから、前記吸着の動作を開始する請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の保持方法。
18. 前記音圧源は、超音波スピーカである請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の保持方法。
19. 前記音圧は、指向性を有する請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の保持方法。
20. エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光方法であって、
    請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の保持方法を利用して前記保持部材に保持された前記物体に対して前記エネルギビームを照射する露光方法。
21. 請求項２０に記載の露光方法を用いて、物体上に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物体を現像することと、
    を含むデバイス製造方法。
    
    

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