JP6855010B2 - 基板保持装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

基板保持装置、露光装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板保持装置、露光装置及びデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、平板状の基板を保持する基板保持装置、該基板保持装置を被露光基板の保持装置として備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、例えば半導体素子を製造するための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)、あるいはステップ・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(スキャナとも呼ばれる))等の逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。
この種の投影露光装置では、2次元平面内を移動可能なウエハステージが設けられており、このウエハステージ上に固定されたウエハホルダにより、ウエハが真空吸着あるいは静電吸着等により保持される。
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ている。また、ウエハステージ上には、ウエハホルダ上にウエハを受け渡すための3本の上下動ピン(センターアップ、又はリフトピンとも呼ばれる)が設けられている(例えば、特許文献1参照)。この上下動ピンは、ウエハホルダに形成された開口を介して上下動し、ウエハホルダの上方で搬送アームからウエハを受取り、吸着保持した状態で下降することで、ウエハホルダ上にウエハを受け渡す。
しかるに、半導体素子の高集積化及びウエハの大型化に伴い、上下動ピンからウエハホルダに受け渡されたウエハの中心部に無視できない歪が生じることが見受けられるようになってきた。
米国特許第6,624,433号明細書
上述のウエハ中心部に歪が残存する原因は、次のように考えられていた。すなわち、搬送アームの退避後、上下動ピンに支持されたウエハの外周縁部が垂れ下がり、上下動ピンの下降とともにウエハ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徐々に中心に向かう結果、吸着後にウエハの中心部に歪みが残ってしまう。
しかし、その後の実験等の結果、ウエハの中心部から先にウエハホルダによる吸引を開始しても、依然として歪みがウエハ中心部に残存することがあることが判明した。そこで、発明者は、さらに検討を重ねた結果、ウエハの中心部の歪の発生問題の解決に寄与する本発明を想到するに至った。
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、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、前記吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な複数の移動部材と、前記複数の移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記複数の移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により変位する前記移動部材は、前記吸着部と、前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、前記ばね部材の周囲を取り囲む屈曲自在の環状部材とを含み、前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する基板保持装置が、提供される。
本発明の第2の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、前記一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な複数の移動部材と、前記複数の移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記複数の移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を有し、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記力の作用により変位する前記移動部材は、前記吸着部と、該吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、該ばね部材の周囲を取り囲む屈曲自在の環状部材とを含む基板保持装置が、提供される。
本発明の第3の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、該吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な3つの移動部材と、前記3つの移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記3つの移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、前記3つの移動部材は、それぞれ(i)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状ばね部材、(ii)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された板ばね部材、及び(iii)前記変位可能な吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状部材を含み、前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する基板保持装置が、提供される。
本発明の第4の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、前記一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な3つの移動部材と、前記複数の移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記複数の移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を有し、前記3つの移動部材は、それぞれ(i)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状ばね部材、(ii)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された板ばね部材、及び(iii)前記変位可能な吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状部材を含む基板保持装置が、提供される。
本発明の第5の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、該吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な6つの移動部材と、を備え、前記6つの移動部材のうちの少なくとも1つは、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位し、前記各移動部材は、前記基板保持部の基板保持領域内で正多角形の頂点の位置に配置され、前記各移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記正多角形の外接円の半径方向にそれぞれ変位し、前記6つの移動部材のうち、互いに隣接しない3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記外接円の半径方向にそれぞれ変位し、残りの3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、少なくとも前記外接円の半径方向及び接線方向に変位する基板保持装置が、提供される。
本発明の第6の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、該一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な6つの移動部材と、を備え、前記6つの移動部材のうちの少なくとも1つは、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を備えてなり、前記各移動部材は、前記基板保持部の基板保持領域内で正多角形の頂点の位置に配置され、前記各移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記正多角形の外接円の半径方向にそれぞれ変位し、前記6つの移動部材のうち、互いに隣接しない3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記外接円の半径方向にそれぞれ変位し、残りの3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、少なくとも前記外接円の半径方向及び接線方向に変位する基板保持装置が、提供される。
本発明の第7の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、該吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な複数の移動部材と、上端面がベース部材の下面に固定された駆動軸と、前記駆動軸を駆動する駆動装置と、を備え、前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記基板保持部の中央部付近に配置され、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位し、前記少なくとも1つの移動部材は、前記吸着部と、前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、を含む基板保持装置が、提供される。
本発明の第8の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板が吸着保持される基板保持部と、前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、該一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な複数の移動部材と、上端面がベース部材の下面に固定された駆動軸と、前記駆動軸を駆動する駆動装置と、を備え、前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記基板保持部の中央部付近に配置され、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を有し、前記変位部を有する移動部材は、前記吸着部と、該吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、を含む基板保持装置が、提供される。
本発明の第の態様によれば、感応剤が塗布された基板をエネルギビームにより露光する露光装置であって、前記基板を前記基板保持部に保持する第1の態様から第8の態様のいずれかに係る基板保持装置と、前記基板を前記エネルギビームで露光して前記基板上にパターンを生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。
本発明の第10の態様によれば、第の態様に係る露光装置を用いて感応剤が塗布された基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、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1のウエハステージを示す平面図である。 ウエハステージの構成を部分的に断面し、かつ一部省略して示す図である。 図3のセンターアップユニットの一部を構成する本体ユニットの一部(本体部)とともに3つの上下動ピンユニットを示す斜視図である。 図4の上下動ピンユニットを示す分解斜視図である。 上下動ピンユニットの内部構成を示す図である。 図7(A)及び図7(B)は、それぞれ上下動ピンユニットの一部を構成する板ばねユニットを斜め上方及び斜め下方から見た斜視図である。 一実施形態の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9(A)及び図9(B)は、ウエハステージ(ウエハホルダ)上へのウエハのロードを説明するための図(その1及びその2)である。 図10(A)及び図10(B)は、ウエハステージ(ウエハホルダ)上へのウエハのロードを説明するための図(その3及びその4)である。 図11(A)は、第1の変形例に係るセンターアップユニットを一部省略して示す斜視図、図11(B)は、図11(A)に示されるセンターアップユニットの平面図である。 図12は、第2の変形例に係るセンターアップユニットの平面図である。 その他の変形例に係るセンターアップユニットを構成する上下動ユニットの構成について説明するための図である。
以下、一実施形態について、図1〜図10(B)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AXp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)で制限(設定)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2003/0025890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あるいは平面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8参照)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、例えば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8参照)に供給される。なお、本実施形態では、上記したレチクル干渉計に代えてエンコーダを用いてレチクルステージRSTのXY平面内の位置が検出されても良い。
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45と、鏡筒45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、図1に示されるように、ステージ本体52と、ステージ本体52上に搭載されたウエハテーブルWTBとを備えている。ウエハステージWSTは、例えばリニアモータあるいは平面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。
ウエハWは、ウエハテーブルWTB上に、基板保持部としてのウエハホルダWH(図1では不図示、図2参照)を介して例えば真空吸着により固定されている。
図2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、ウエハホルダWHの給排気機構とともに示されている。また、図3には、図2のA−A線断面図が一部省略してかつ簡略化してウエハとともに示されている。
図2に示されるように、ウエハステージWSTの上面、すなわちウエハテーブルWTB上面の中央に、ウエハWとほぼ同じ大きさのウエハホルダWHが固定されている。
ウエハホルダWHは、図2の平面図に示されるように、ベース部26、該ベース部26の上面(図2における紙面手前側の面)の外周部近傍の所定幅の環状領域を除く中央部の所定面積の領域に所定の間隔で設けられた複数の突起状のピン部32、これら複数のピン部32が配置された前記領域を取り囲む状態で外周縁近傍に設けられた環状の凸部(以下、「リム部」と称する)28等を備えている。
ウエハホルダWHは、低膨張率の材料、例えばセラミックス等より成り、全体として円盤状のセラミックス等の材料の表面をエッチングすることによって、底面部を構成する円形板状のベース部26と、このベース部26上面に凸設されたリム部28及び複数のピン部32が一体的に形成されている。リム部28は、その外径がウエハWの外径よりも僅かに小さく、例えば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。
ピン部32は、図3に示されるように、それぞれの先端部分がリム部28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32は、ベース部26上の基準点、ここでは中心点を中心とする多重の同心円に沿って配置されている。
このようにして構成されるウエハホルダWHでは、その製造段階において、前述の如く、ベース部26、ピン部32及びリム部28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32の上端面及びリム部28の上面とに、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32の上端面とリム部28の上面とはほぼ同一平面上に位置している。本実施形態では、複数のピン部32の上端面を結ぶ面(リム部28の上面に一致)によって、ウエハホルダWHのウエハ載置面WMSが形成される。ここで、リム部28の内部の領域で、ピン部32が存在しない部分は、空間であって実際に面が存在するわけではない。従って、以下ではウエハ載置面WMSのうち、ウエハWが載置される、リム部28の上面とリム部28の内部の領域を、ウエハ保持領域と呼び、ウエハ載置面と同一の符号を用いてウエハ保持領域WMSと表記する。
図2に戻り、ベース部26の中央部近傍には、ほぼ正三角形の各頂点の位置に上下方向(紙面直交方向)の3つの貫通孔84(図2では不図示、図3参照)が、ピン部32と機械的に干渉しない状態で形成されている。これら3つの貫通孔84は、図3に示されるように、ウエハホルダWHのベース部26及びウエハテーブルWTBをZ軸方向(上下方向)に貫通して形成されている。3つの貫通孔84それぞれには、略円柱形状を有する上下動ピンユニット34,34,34(これらを適宜「移動部材」とも称する)がそれぞれ挿入されている。3つ(3本)の上下動ピンユニット34,34,34は、後述する駆動装置94により駆動されることにより、貫通孔84をそれぞれ介して、上端(一端とも称する)がウエハ保持領域WMSの上方へ突出する第1位置(上限移動位置)と、上端がウエハ保持領域WMSの上方へは突出しない第2位置(下限移動位置)との間で上下動可能である。本実施形態では、3つの上下動ピンユニット34,34,34それぞれの下限移動位置は、ベース部26上面と同一位置又はその下方の位置に設定されている。3つの上下動ピンユニット34,34,34は、図3に示されるように、駆動装置94(これについては後述する)の一部を構成する、本体ユニット96(本体部92)の上面にそれぞれ固定されている。本実施形態では、3つの上下動ピンユニット34,34,34それぞれの上端面は同一高さの面上に位置している。
3つの上下動ピンユニット34,34,34は、駆動装置94により駆動されることで、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。本実施形態では、3つの上下動ピンユニット34,34,34と、駆動装置94とによって、センターアップユニット80が構成されている。センターアップユニット80の構成については、後にさらに詳述する。なお、3つの上下動ピンユニット34,34,34は、必ずしも同時に同一量だけ昇降される必要はなく、例えばそれぞれが互いに独立して駆動装置94により昇降される構成となっていても良い。
後述するウエハロード、ウエハアンロード時には、3つの上下動ピンユニット34,34,34が駆動装置94により駆動されることで、3つの上下動ピンユニット34,34,34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。
図2に戻り、ベース部26の上面には、複数の給排気口36が、ベース部26上面の中心部近傍から放射方向(ほぼ120°の中心角の間隔を有する3つの半径の方向)に沿って、所定間隔で形成されている。これら給排気口36も、ピン部32と機械的に干渉しない位置に形成されている。給排気口36は、ベース部26内部に形成された給排気路38A,38B,38Cをそれぞれ介して、ベース部26の外周面に接続された給排気枝管40a、40b、40cと連通状態とされている。給排気枝管40a、40b、40cは後述する給排気機構70の一部を構成する。
給排気路38A、38B、38Cのそれぞれは、ベース部26の外周面からベース部26の中心部近傍にかけて半径方向に沿って形成された幹路と、該幹路から半径方向に所定間隔を隔てて、それぞれ+Z方向に分岐された複数の分岐路とから成る。この場合、複数の分岐路それぞれの上端の開口端が、前述した給排気口36となっている。
ウエハホルダWHには、ウエハホルダWH上に載置され、複数のピン部32及びリム部28によって下方から支持されたウエハWを、複数のピン部32及びリム部28それぞれの上端面(上端部又は一端部とも称する)に対して吸着保持する真空吸着機構を含む給排気機構70が接続されている。
給排気機構70は、図2に示されるように、真空ポンプ46A及び給気装置46Bと、これらの真空ポンプ46A及び給気装置46Bを前記給排気路38A〜38Cにそれぞれ接続する給排気管40とを備えている。
給排気管40は、給排気本管40dと、該給排気本管40dの一端から3つに枝分かれした前述の給排気枝管40a,40b,40cと、給排気本管40dの他端から2つに枝分かれした排気枝管40e及び給気枝管40fとから構成されている。
排気枝管40eの給排気本管40dとは反対側の端部には、真空ポンプ46Aが接続されている。また、給気枝管40fの給排気本管40dとは反対側の端部には、給気装置46Bが接続されている。
また、給排気本管40dの一部には、給排気管40内部の気圧を計測するための圧力センサ98(図2では図示せず、図8参照)が接続されている。この圧力センサ98の計測値は主制御装置20に供給され、主制御装置20は、圧力センサ98の計測値とウエハのロード、アンロードの制御情報とに基づいて、真空ポンプ46A及び給気装置46Bのオン・オフ(作動/非作動)を制御する。なお、真空ポンプ46A及び給気装置46Bのオン・オフの制御を行う代わりに、排気枝管40e、給気枝管40fにそれぞれ電磁バルブ等の不図示のバルブを介して真空ポンプ46A及び給気装置46Bを接続し、これらのバルブの開閉制御を行っても良い。また、本実施形態の給排気機構70に代えて、例えば米国特許第6,710,857号明細書に開示されるような、通常時の真空排気用の第1真空ポンプ、ウエハロード時に用いられる高速排気用の真空室及び第2真空ポンプ、及び給気装置を備えた給排気機構を用いても良い。
ここで、センターアップユニット80の構成等について説明する。センターアップユニット80は、図3に示されるように、複数、本実施形態では3つの上下動ピンユニット34〜34と、該3つの上下動ピンユニット34〜34を上下方向に駆動する駆動装置94とを備えている。
駆動装置94は、3つの上下動ピンユニット34〜34が、その上面に取り付けられた本体ユニット96と、本体ユニット96がその上端面に固定された駆動軸93と、該駆動軸93を本体ユニット96及び3つの上下動ピンユニット34〜34と一体で上下方向に駆動する駆動機構95とを有している。なお、3つの上下動ピンユニット34〜34のうち、本体ユニット96に取り付けられる部分を適宜「下端」あるいは「他端」とも称する。すなわち、3つの上下動ピンユニット34〜34の下端とは、3つの上下動ピンユニット34〜34の上端とは反対側の端部であって、本体ユニット96に取り付けられる部位を含む。
本体ユニット96は、XY平面に平行に配置され、下面が駆動軸93の上端面に固定された板状の台座部材91と、台座部材91の上面に固定された本体部92とを含む。駆動軸93の軸心位置は、本体ユニット96の重心位置にほぼ一致している。従って、駆動軸93の軸心位置は、ウエハホルダWH(ウエハ保持領域WMS)の中心と一致している3つの上下動ピンユニット34〜34の設置点を結ぶ三角形(本実施形態では正三角形)の重心位置に必ずしも一致しているとは限らない。
駆動機構95は、駆動源として例えばモータ(例えばボイスコイル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駆動軸93を上下方向に駆動する。駆動機構95は、ステージ本体52の底壁52a上に固定されている。駆動機構95は、主制御装置20からの制御信号に基づき、駆動軸93を介して本体ユニット96及び3つの上下動ピンユニット34〜34を所定の範囲、すなわち、前述した下限移動位置と上限移動位置との間で上下動させる。なお、駆動軸93の軸心が、3つの上下動ピンユニット34〜34の設置点を結ぶ正三角形の重心位置に一致していない場合には、本体ユニット96及び3つの上下動ピンユニット34〜34を正確にZ軸方向に案内するガイド部材を設けることが望ましい。
本体ユニット96の一部を構成する本体部92は、図4に示されるように、平面視(上方(+Z方向)から見て)略矩形の板状部92aと、板状部92aの−Y側の面のX軸方向中央部から−Y側に突出した突出部92bと、板状部92aの+Y側の端部のX軸方向両端部からX軸方向の外側にそれぞれ突出した突出部92c,92dとを有する部材である。突出部92b、92c、92dそれぞれの上面には、上下動ピンユニット34、34、34が個別に取り付けられている。上下動ピンユニット34〜34は、一例として平面視でほぼ正三角形の各頂点となる本体部92上の位置に配置されている。
上下動ピンユニット34、34、34は、取付箇所を除き、同様に取り付けられ、かつ同様に構成されている。ここでは、上下動ピンユニット34を代表的に取り上げて、その構成及び取付部の構造について説明する。
突出部92bの上面には、図6(及び図5)に示されるように、所定深さの円形の開口69が形成されている。開口69の内部に、図6に示されるように、上下動ピンユニット34の下端がほぼ隙間がない状態で挿入され、これによって、上下動ピンユニット34が本体部92に固定されている。
上下動ピンユニット34は、図5に示されるように、板ばねユニット66、フレキシブルチューブ67、及びピンヘッド68が、組み合わされて構成されている。
板ばねユニット66は、図5及び図7に示されるように、Z軸方向に所定長さで伸びる板ばね71(適宜、「変位部」とも称する)、板ばね71の下端部(適宜「他端部」とも称する)に接続されたベースコネクタ72、及び板ばね71の上端部に接続されたヘッドコネクタ73を含む。
板ばね71は、ばね鋼などの金属薄板(薄肉の板状部材)から成る平板ばねであり、高さ方向(Z軸方向)に所定の長さを有している。板ばね71は、図6に示されるように、上端部及び下端部が残りの部分に比べて厚さの厚い厚肉部とされている。板ばね71は、薄肉方向(図5、図6ではY軸方向)の剛性が、厚肉方向(図5ではZ軸方向及びX軸方向)に比べて格段低くなっている。このため、板ばね71は、外力を受けることで、YZ面内で自在に変形(曲げ変形、たわみ変形)する。図6に示されるように、本実施形態においては、変位部としての板ばね71は、上下動ピンユニット34のうち上端(例えばピンヘッド68)と下端(例えばベースコネクタ72)の間に配置されている。
ベースコネクタ72は、例えば図5に示されるように、高さ方向の中央部にフランジ部74が設けられた段付き円筒状部材から成る。ベースコネクタ72は、図7(A)及び図7(B)に示されるように、上端部にフランジ部74が設けられた第1の円筒部材72Aと、円筒部材72Aの内部に隙間がない状態で上方からその下端部の一部が挿入された第2の円筒部材72Bとが一体化されて成る。第2の円筒部材72Bは、第1の円筒部材72Aに比べて肉厚が薄い。第2の円筒部材72Aの内部に、その内部空間を2等分する状態で、板ばね71の下端側の厚肉部が挿入され、両部材が一体的に接続されている。
板ばねユニット66は、第2の円筒部材72Bが、開口69の内部に挿入され、フランジ部74を介して突出部92bによって下方から支持されている。すなわち、フランジ部74は、板ばねユニット66の落下防止部材として機能している。
ヘッドコネクタ73は、第2の円筒部材72Bと同様の円筒部材から成り、ヘッドコネクタ73の内部に、その内部空間を2等分する状態で、板ばね71の上端側の厚肉部が挿入され、両部材が一体的に接続されている。
フレキシブルチューブ67は、円筒状の蛇腹部材(ベローズ)から成り、その内部に板ばねユニット66が挿入された状態で、下端面がベースコネクタ72のフランジ部74の上面に接続されている。また、フレキシブルチューブ67は蛇腹部材から成るため、Z軸方向に幾分伸縮すると共に、屈曲が自在になっている。ただし、フレキシブルチューブ67は、板ばね71の剛性が高いX軸方向に関しては、板ばね71によってその変形が阻止される。
ピンヘッド68は、図5及び図6に示されるように、中央部に円形の段付き開口が形成された高さの低い厚肉の円筒状部材から成る。ピンヘッド68に形成された段付き開口は、下側の内径(直径)が、上側の内径(直径)に比べて大きく、その下側の内径は、ヘッドコネクタ73の外径とほぼ同じである。板ばねユニット66のヘッドコネクタ73が、ピンヘッド68の段付き開口の段部に当接した状態で、両部材が一体化されることで、板ばねユニット66とピンヘッド68とフレキシブルチューブ67とが、組み付けられている。この組み付け状態では、フレキシブルチューブ67の上端面は、ピンヘッド68の下面に僅かな隙間を介して対向している。なお、ピンヘッド68の形状は上記に限定されず、例えば開口が矩形となっていても良いし、外形を角柱状の部材としても良い。
その他の上下動ピンユニット34、34は、上述した上下動ピンユニット34と同様に構成され、それぞれ突出部92c、92dの上面に取り付けられている。ただし、上下動ピンユニット34は、その一部を構成する板ばね71の面の法線方向(薄肉方向)がXY平面内でY軸に対して+60度を成す方向に一致する状態で、突出部92cに取り付けられている。また、上下動ピンユニット34は、その一部を構成する板ばね71の面の法線方向(薄肉方向)がXY平面内でY軸に対して−60度を成す方向に一致する状態で、突出部92dに取り付けられている。すなわち、本実施形態では、上下動ピンユニット34、34、34が個別に備える3つの板ばね71の面の法線が、XY平面内において、上下動ピンユニット34〜34の設置点(XY平面上の3点)を結ぶ正三角形の重心G(外心及び内心に一致)で交わるように、3つの板ばね71の面の向きが設定されている(図4参照)。このため、上下動ピンユニット34〜34は、外力の作用により、上端に位置するピンヘッド68、68、68が、図4に示されるように、上記の重心G(ウエハホルダWHのウエハ保持領域WMSの中心にほぼ一致)を中心とする外接円の半径方向に移動する、すなわち前述のウエハホルダWHのウエハ保持領域WMSの中心から離れる方向または前記中心に近づく方向に移動するようになっている。また、上下動ピンユニット34〜34は、それぞれの下端のベースコネクタ72より上の部分が、上記半径方向及び鉛直軸(Z軸)方向に直交する方向の軸周りに揺動(回動)するようになっている。
本体部92の内部には、図6に、突出部92b付近を代表的に取り上げて示されるように、突出部92b、92c、及び92dそれぞれの内部空間に連通する流路(空間)60が形成されており、流路60は、それぞれの突出部に取り付けられたベースコネクタ72の第1の円筒部材72Aの内部に連通している。
上述の説明から分かるように、3つの上下動ピンユニット34〜34が本体部92に接続されると、本体部92内の流路60からピンヘッド68〜68の段付き開口まで連通する流路が形成される。流路60には、不図示の配管系を介して真空ポンプ46C(図8参照)が接続されている。3つの上下動ピンユニット34〜34によってウエハWが下方から支持された状態で、主制御装置20によって真空ポンプ46Cを用いて流路60内部が負圧に設定されることで、ウエハWが裏面(下面)側から3つの上下動ピンユニット34〜34の上端(ピンヘッド68〜68)に吸着保持される。
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」と略記する)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8参照)。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。なお、ウエハステージWSTのXY平面内の位置は、干渉計システム18に代えて、例えばスケール(回折格子)又はヘッドがウエハステージに搭載されるエンコーダシステムを用いて検出されても良い。
また、図1では図示が省略されているが、ウエハホルダWHに保持されたウエハ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8参照)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8参照)。
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1及び図2参照)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、及び後述する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45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8参照)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8参照)。
図8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、基準板FP上の一対の第1マーク、及び第2マーク、並びにアライメント検出系AS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9(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97AによりウエハWがウエハホルダWH上方に搬送される。次いで、主制御装置20により、図9(B)中に黒塗り矢印で示されるように、駆動装置94を介して上下動ピンユニット34,34,34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97Aに支持されているウエハWが上下動ピンユニット34、34、34によって下方から支持され、さらに上下動ピンユニット34、34、34が上昇駆動されることで、ウエハWが上下動ピンユニット34、34、34によって下方から支持され、ロードアーム97Aから上下動ピンユニット34、34、34に受け渡される。この受け渡しに先立って、真空ポンプ46Cが、主制御装置20によって作動されており、ウエハWはその裏面が3つの上下動ピンユニット34、34、34(ピンヘッド68、68、68)によって吸着保持される。このとき、ウエハWに上凸又は下凸の反り等の変形があった場合、ウエハWは、その変形した状態のままで、3つの上下動ピンユニット34〜34に吸着保持される。
次いで、図9(B)中に白抜き矢印で示されるように、ロードアーム97AがウエハホルダWHの上方から退避する。このロードアーム97Aの退避後、主制御装置20により、図10(A)中に黒塗り矢印で示されるように、駆動装置94を介して上下動ピンユニット34、34、34が前述の下限移動位置の近傍に向けて−Z方向に駆動される。これにより、図10(B)に示されるように、ウエハWの裏面がウエハホルダWHのウエハ保持領域WMSに当接し、ウエハWがウエハホルダWH上に載置される。このとき、主制御装置20によって、前述の真空ポンプ46Aが作動されており、ウエハWは、ウエハホルダWHに真空吸着される。この場合において、ウエハWに前述の上凸又は下凸の反り等の変形がある場合、ウエハWは、ウエハホルダWHの吸引力により平坦化矯正される。このウエハWの平坦化矯正の処理によりウエハWが反りのない平坦な平面形状に戻ろうとする。このとき、ウエハWから、ウエハWの裏面を吸着している、3つの上下動ピンユニット34〜34のピンヘッド68〜68に対して、主としてウエハWの中心を中心とする半径方向の力が、ウエハWから加わる。例えば、図4に示されるように、−Y側に配置された上下動ピンユニット34のピンヘッド68(ウエハ吸着部)には、Y軸方向(±Y方向)の力(図4中の矢印A参照)及び/又はθx方向の力(図4中の矢印B参照)が作用し、これにより、上下動ピンユニット34の板ばね71が−Z端を支点として曲げられる(撓む)、あるいは例えば+X方向から見てS字状に撓むなどの変形を生じる。この板ばね71の変形に応じてフレキシブルチューブ67が変形する。板ばね71の、前者の曲げ変形によりピンヘッド68がθx方向に移動し、後者のS字状の撓み変形によりピンヘッド68がY軸方向に移動する。このとき、フレキシブルチューブ67は、その一部がウエハホルダWH及びウエハテーブルWTBの貫通孔84内にあるため、貫通孔84の内壁面にその外周面が接触することがある。しかるに、貫通孔84と上下動ピンユニット34との間には、所定の隙間があり、かつフレキシブルチューブ67は自在に変形するので、かかるフレキシブルチューブ67と貫通孔84の内壁面との接触によって板ばね71の変形が阻害されないようになっている。
その他の上下動ピンユニット34、34のピンヘッド68、68も、同様にして、ウエハW(ウエハホルダWH)の半径方向又はチルト方向に移動する。上下動ピンユニット34、34においても、フレキシブルチューブ67、67のそれぞれと貫通孔84の内壁面との接触によって板ばね71の変形が阻害されないようになっている。従って、センターアップユニット80では、ウエハWの平坦化動作が、3つの上下動ピンユニット34〜34による吸着保持力によって阻害されることがない。これにより、ウエハホルダWHに保持されるウエハWに、3つの上下動ピンユニット34〜34の吸着保持に起因して歪みが生じることが回避される。
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上の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、ウエハステージWSTが所定のウエハ交換位置に移動し、主制御装置20により、真空ポンプ46Aの作動が停止されるとともに給気装置46Bの作動が開始され、給気装置46Bから給排気口36を介して加圧空気がウエハWの裏面側に噴出される。これにより、ウエハWがウエハホルダWHのウエハ保持領域WMSから浮上される。次いで、主制御装置20により、駆動装置94を介して上下動ピンユニット34、34、34が、前述の移動上限位置に向けて+Z方向に駆動される。この上下動ピンユニット34、34、34の上昇の途中で、ウエハWが上下動ピンユニット34、34、34に下方から支持され、上限移動位置まで持ち上げられる。なお、上下動ピンユニット34、34、34が上昇する際に、上下動ピンユニット34、34、34のそれぞれは、ウエハWの裏面を吸着保持することもできる。
次いで、搬送系の一部を構成するアンロードアーム(不図示)が、上下動ピンユニット34,34,34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により上下動ピンユニット34、34、34が所定の待機位置(上限移動位置と下限移動位置との間の所定の位置)まで下降駆動される(−Z方向に駆動される)。この上下動ピンユニット34、34、34の下降の途中で、ウエハWが上下動ピンユニット34、34、34からアンロードアームに受け渡される。なお、上下動ピンユニット34、34、34のそれぞれが、ウエハWの裏面を吸着保持している場合には、受け渡しの直前でその吸着が解除される。その後、アンロードアームは、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が備えるウエハステージWSTによると、3つの上下動ピンユニット34、34、34のピンヘッド68、68、68によって裏面が吸着されたウエハWが、ウエハホルダWHのウエハ保持領域WMS(ウエハ載置面)に載置される際、ウエハホルダWHから吸着されて変形する(平坦化される)。その際、そのウエハWの変形を阻害しないように、ウエハWからの力(本実施形態で説明する外力の一例)を受けて上下動ピンユニット34、34、34は、それぞれが有する板ばね71が少なくとも一方向(薄肉方向)に変位し、これによりそれぞれピンヘッド68、68、68を含む少なくとも一部が前述した各2方向(図4の矢印参照)のうちの少なくとも一方向に変位する。これにより、3つの上下動ピンユニット34、34、34の吸着に起因するウエハWの面内の歪の発生が抑制される。従って、ウエハWが直径450ミリなどの大型のウエハであっても、3つの上下動ピンユニット34、34、34によってウエハWを安定的に下方から支持することができると共に、歪を殆ど生ずることなく、そのウエハWをウエハホルダWH上にロード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、歪みを殆ど生ずることなくウエハホルダWH上にロードされたウエハWに対して、ステップ・アンド・スキャン方式で露光が行われる。従って、レチクルRのパターンを、既に形成されたパターンに対して精度良く重ね合わせてウエハW上の各ショット領域に転写することが可能になる。
なお、上記実施形態に係るウエハステージWSTが備えるセンターアップユニット80は、以下で説明する第1、第2の変形例のように種々変形が可能である。以下、センターアップユニットを中心として、変形例に係るウエハステージについて説明する。
《第1の変形例》
図11(A)には、第1の変形例に係るウエハステージが備えるセンターアップユニット180が、駆動軸93及び駆動機構95を除いて、斜視図にて示され、図11(B)には、図11(A)に示されるセンターアップユニット180の平面図が示されている。
センターアップユニット180は、前述した実施形態の上下動ピンユニット34〜34及び本体ユニット96に代えて、3つの上下動ピン134及び本体ユニット196を備えている。
本体ユニット196は、平面視(上方(+Z方向)から見て)、正三角形の各頂点近傍を各頂点に対応する底辺に平行な線に沿って切り落としたような六角形の形状、すなわち短辺と長辺とが交互に接続されて成る六角形の形状を有している。本体ユニット196は、上記六角形の短辺をそれぞれ構成する3つの端面を有する平面視Y字状のベース部材191と、ベース部材191の端面同士を連結し、上記六角形の長辺をそれぞれ構成する3つの板ばね171とを含んでいる。ベース部材191は、中心角120度間隔の3つの棒状部を有するY字状の部材から成り、6自由度方向に十分な剛性を有している。一方板ばね171は、ベース部材191の3つの棒状部先端同士を連結するように配置され、平面視において連結方向に直交する方向の剛性のみが他の方向に比べて低い(例えば、−Y側に配置された板ばね171は、Y軸方向の剛性が低い)。
3つの上下動ピン134それぞれは、3つの板ばね171の中央部にそれぞれ固定されている。3つの上下動ピン134それぞれは、6自由度方向に十分な剛性を有する円筒部材から成る。また、3つの上下動ピン134それぞれには、不図示の配管を介して不図示の真空ポンプなどのバキューム装置が接続されている。3つの上下動ピン134によってウエハWが下方から支持された状態で、不図示のバキューム装置(例えば真空ポンプ)を介して3つの上下動ピン134内部の空間を負圧とすることで、ウエハWが3つの上下動ピン134に吸着保持される。この吸着保持状態で、ウエハWに平坦化矯正が施されるなどして、ウエハWから3つの上下動ピン134に対しウエハWの中心を中心とする半径方向の力が作用すると、3つの上下動ピン134のそれぞれが、その力の方向に移動する(図11(A)の両矢印参照)。
本第1の変形例に係るセンターアップユニット180を、センターアップユニット80の代わりに有するウエハステージWSTによっても、上記実施形態の露光装置100と同等の効果を得ることができる。すなわち、ウエハWのサイズが大きくなった場合であっても、センターアップユニット180の3つの上下動ピン134によってウエハWを安定的に下方から支持することができると共に、ウエハWの上下動ピン134による吸着保持に伴う歪みの発生、ひいてはウエハホルダへのロード後のウエハWの歪みの発生を抑制又は回避することができる。
なお、上記実施形態及び第1の変形例では、センターアップユニットが3つの上下動部材(上下動ピンユニット又は上下動ピン)を有するものとした。しかし、センターアップユニットは、2つ又は4つ以上の上下動部材を有していても良く、例えば次の第2の変形例のように6つの上下動部材を有していても良い。
《第2の変形例》
図12には、第2の変形例に係るウエハステージが備えるセンターアップユニット280の平面図が示されている。センターアップユニット280は、駆動軸93の上面(+Z側の面)に固定された本体ユニット296を備えている。本体ユニット296は、平面視正六角形状の板部材から成る台座部材291と、台座部材291の上面に固定された平面視正六角形状の枠部材から成る本体部292とを含んで構成されている。本体ユニット296は、形状は異なるが、前述の本体ユニット96と同様の機能を有している。
本体部292上面には、正六角形の各頂点の位置に、6つ(6本)の上下動ピンユニット234、234a、234、234b、234、234cが、取り付けられている。
6つの上下動ピンユニットのうち、図12において、−Y側の端部に位置する上下動ピンユニット234を含む、正三角形の各頂点の位置に設置された3つの上下動ピンユニット234,234,234は、前述の実施形態に係る上下動ピンユニット34などと同様に構成され、同様にして本体部292の上面に取り付けられている。
残りの3つの上下動ピンユニット234a、234b、234cは、別の正三角形の各頂点の位置に設置されており、これらの上下動ピンユニット234a、234b、234cでは、それぞれ、Z軸方向の剛性のみ高く、他の方向の剛性が低い構造が採用されている。例えば、前述の板ばね71に代えて、ロッド状のばね部材を採用し、前述の上下動ピンユニット34等と同様に、上下動ピンユニット234a,234b,234cを構成する。これにより、Z軸方向の剛性のみ高く、他の方向の剛性が低い3つの上下動ピンユニット234a、234b、234cが実現される。
3つの上下動ピンユニット234,234,234は、ピンヘッド(吸着部)を含む少なくとも一部が、吸着時のウエハからの力の作用により前述した正六角形の外接円の半径方向にそれぞれ変位し、残りの3つの上下動ピンユニット234a,234b,234cは、ピンヘッド(吸着部)を含む少なくとも一部が、少なくとも前記外接円の半径方向及び接線方向に変位する。
本第2の変形例に係るセンターアップユニット280を、センターアップユニット80の代わりに有するウエハステージWSTによっても、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。すなわち、ウエハWのサイズが大きくなった場合であっても、センターアップユニット280の6本の上下動ピンユニットによってウエハWを安定的に下方から支持することができると共に、ウエハWの上下動ピンユニットによる吸着保持に伴う歪みの発生、ひいてはウエハホルダへのロード後のウエハWの歪みの発生を抑制又は回避することができる。この場合、6点でウエハWを支持するので、300mmウエハは勿論、より大型の450mmウエハなどであってもより安定して支持することができる。
なお、上記実施形態及び第1の変形例では、3つの上下動部材を全て同じ構造(形状を含む)にするものとしたが、ウエハWを下方からキネマティックに支持することができるのであれば、少なくとも1つの上下動ピンユニットの構造を他の上下動ピンユニットと異ならせても良い。例えば、典型的なキネマティック支持構造であるいわゆるケルビンクランプと同様の原理でウエハを支持する3つの上下動ピンユニットの組を採用しても良い。ここで、キネマティックとは、支持構造が持つ自由度(自由に動かせる軸の数)と物理的拘束条件の数が全部で6個になる場合を意味する。この条件は、課される物理的拘束が独立している(冗長度がない)ことと同じである。
かかる3つの上下動ピンユニットの組の一例としては、図13に示されるように、吸着部68(上記実施形態のピンヘッドなど)が上端部に設けられ、下端部が上下動可能なベース部材396(上記実施形態の本体ユニットなど)に固定された上下方向に伸びる棒状ばね部材371aを含む第1の上下動ピンユニット334aと、吸着部68が上端部に設けられ、下端部がベース部材396に固定された板ばね部材371bを含む第2の上下動ピンユニット334bと、吸着部68がボールジョイントを介して上端に設けられ、下端がベース部材396に固定された棒状部材371cを含む第3の上下動ピンユニット334cとの組が挙げられる。ここで、板ばね部材371bの面の法線方向(薄肉方向)が、Y軸に平行であり、棒状部材371cと板ばね部材371bとを結ぶ方向がY軸に平行であるものとする。なお、この例では、変位部としての棒状ばね部材371a、変位部としての板ばね部材371b、及び棒状部材371cそれぞれの下端部が、上下動ピンユニット334a、334b、及び334cそれぞれの下端を担っている。
この場合、第1の上下動ピンユニット334aでは、吸着部68のZ軸方向の移動のみが拘束され(残りの5自由度方向の移動が許容され)、第2の上下動ピンユニット334bでは、吸着部68の2軸方向(Z軸方向及びX軸方向)の移動とY軸回りの回転(θy回転)が拘束され(Y軸方向の移動と、θx回転及びθz回転が許容され)、第3の上下動ピンユニット334cでは吸着部68の直交3軸方向(X、Y及びZ軸方向)の移動のみが拘束される(θx、θy及びθz回転が許容される)。ただし、上下動ピンユニット334a〜334cで、ウエハを吸着保持する場合、第3の上下動ピンユニット334cの吸着部68により、ウエハの直交3軸方向の位置が拘束され、第2の上下動ピンユニット334bの吸着部68により、Y軸回りの回転(θy回転)とZ軸回りの回転(θz回転)とがさらに拘束され、第3の上下動ピンユニット334cの吸着部68により、X軸回りの回転(θx回転)がさらに拘束される。
なお、上記実施形態又は変形例(以下、「上記実施形態等」と称する)では、3つ又は6つの上下動ピンユニットがいずれも少なくともウエハを吸着保持した状態で、ウエハからの力の作用により少なくとも一軸方向に変位するものとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、ウエハの自由な変形を阻害しないのであれば、3つ又は6つの上下動ピンユニットのうちの一部の上下動ピンユニットのみが、ウエハからの力の作用により変位する構成を採用しても良い。
なお、上記実施形態等では、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等を適用することができる。
また、ウエハWをウエハホルダWHにロードする際、ウエハに生じる歪を低減するために、ウエハホルダWHのリム部28及び/又は複数のピン部32の表面に低摩擦材(例えば、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等)をコーティングすることができる。
また、上記実施形態等では、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、上記実施形態等は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば米国特許6,341,007号、米国特許6,400,441号、米国特許6,549,269号、米国特許6,590,634号、米国特許5,969,441号、および米国特許6,208,407号などに開示されている。
また、上記実施形態等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、上記実施形態等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、上記実施形態等では、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、上記実施形態等は適用できる。
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等を適用することができる。
なお、上記実施形態等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等を適用できる。
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、上記実施形態等の露光装置(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、上記実施形態等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。
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、欧州特許出願公開明細書、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
34、34、34…上下動ピンユニット、68…吸着部、67〜67…フレキシブルチューブ、68〜68…ピンヘッド、96…本体ユニット、71…板ばね、100…露光装置、371a…棒状ばね部材、371b…板ばね部材、371c…棒状部材、IL…照明光、IOP…照明系、PL…投影光学系、PU…投影ユニット、W…ウエハ、WST…ウエハステージ、WMS…ウエハ保持領域、WH…ウエハホルダ。

Claims (21)

  1. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、前記吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な複数の移動部材と、
    前記複数の移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記複数の移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、
    前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により変位する前記移動部材は、前記吸着部と、前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、前記ばね部材の周囲を取り囲む屈曲自在の環状部材とを含み、
    前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する基板保持装置。
  2. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、前記一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な複数の移動部材と、
    前記複数の移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記複数の移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、
    前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を有し、
    前記吸着部を含む少なくとも一部が前記力の作用により変位する前記移動部材は、前記吸着部と、該吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、該ばね部材の周囲を取り囲む屈曲自在の環状部材とを含む基板保持装置。
  3. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、該吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な3つの移動部材と、
    前記3つの移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記3つの移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、
    前記3つの移動部材は、それぞれ(i)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状ばね部材、(ii)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された板ばね部材、及び(iii)前記変位可能な吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状部材を含み、
    前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する基板保持装置。
  4. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、前記一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な3つの移動部材と、
    前記複数の移動部材のそれぞれの他端が固定され、前記複数の移動部材とともに移動可能なベース部材と、を備え、
    前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を有し、
    前記3つの移動部材は、それぞれ(i)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状ばね部材、(ii)前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された板ばね部材、及び(iii)前記変位可能な吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定された棒状部材を含む基板保持装置。
  5. 前記各移動部材は、前記基板保持部の基板保持領域内で正多角形の頂点の位置に配置されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  6. 前記各移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記正多角形の外接円の半径方向にそれぞれ変位する請求項5に記載の基板保持装置。
  7. 前記移動部材は、6つ設けられ、
    前記6つの移動部材のうち、互いに隣接しない3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記外接円の半径方向にそれぞれ変位し、残りの3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、少なくとも前記外接円の半径方向及び接線方向に変位する請求項6に記載の基板保持装置。
  8. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、該吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な6つの移動部材と、を備え、
    前記6つの移動部材のうちの少なくとも1つは、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位し、
    前記各移動部材は、前記基板保持部の基板保持領域内で正多角形の頂点の位置に配置され、
    前記各移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記正多角形の外接円の半径方向にそれぞれ変位し、
    前記6つの移動部材のうち、互いに隣接しない3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記外接円の半径方向にそれぞれ変位し、残りの3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、少なくとも前記外接円の半径方向及び接線方向に変位する基板保持装置。
  9. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、該一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な6つの移動部材と、を備え、
    前記6つの移動部材のうちの少なくとも1つは、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を備えてなり、
    前記各移動部材は、前記基板保持部の基板保持領域内で正多角形の頂点の位置に配置され、
    前記各移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記正多角形の外接円の半径方向にそれぞれ変位し、
    前記6つの移動部材のうち、互いに隣接しない3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記外接円の半径方向にそれぞれ変位し、残りの3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、少なくとも前記外接円の半径方向及び接線方向に変位する基板保持装置。
  10. 上端面が前記ベース部材の下面に固定された駆動軸と、
    前記駆動軸を駆動する駆動装置と、を備え、
    前記駆動軸の軸心位置は前記ベース部材の重心と略一致している請求項1〜9のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  11. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を一端に有し、該吸着部で前記基板の裏面を吸着した状態で、前記基板保持部に対して移動可能な複数の移動部材と、
    上端面がベース部材の下面に固定された駆動軸と、
    前記駆動軸を駆動する駆動装置と、を備え、
    前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記基板保持部の中央部付近に配置され、前記吸着部を含む少なくとも一部が前記吸着した基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位し、
    前記少なくとも1つの移動部材は、前記吸着部と、前記吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、を含む基板保持装置。
  12. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が吸着保持される基板保持部と、
    前記基板の裏面を吸着する吸着部を含む一端と、前記一端と反対側の他端を有し、該一端で前記基板の裏面を吸着した状態で前記基板保持部に対してそれぞれ移動可能な複数の移動部材と、
    上端面がベース部材の下面に固定された駆動軸と、
    前記駆動軸を駆動する駆動装置と、を備え、
    前記複数の移動部材のうちの少なくとも1つは、前記基板保持部の中央部付近に配置され、前記一端と前記他端の間に配置されて前記基板から受ける力の作用により少なくとも一方向に変位する変位部を有し、
    前記変位部を有する移動部材は、前記吸着部と、該吸着部が一端部に設けられ、他端部が前記ベース部材に固定されたばね部材と、を含む基板保持装置。
  13. 前記各移動部材は、前記基板保持部の基板保持領域内で正多角形の頂点の位置に配置されている請求項11または12に記載の基板保持装置。
  14. 前記各移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記正多角形の外接円の半径方向にそれぞれ変位する請求項13に記載の基板保持装置。
  15. 前記移動部材は、6つ設けられ、
    前記6つの移動部材のうち、互いに隣接しない3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、前記力の作用により前記外接円の半径方向にそれぞれ変位し、残りの3つの移動部材は、前記吸着部を含む少なくとも一部が、少なくとも前記外接円の半径方向及び接線方向に変位する請求項14に記載の基板保持装置。
  16. 前記駆動装置は、駆動軸を垂直方向に駆動する 請求項10〜15のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  17. 前記駆動軸の軸心位置は、前記基板保持部の中心と一致していない請求項10〜16のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  18. 前記駆動軸の軸心位置は、前記基板保持部の基板保持領域の中心と一致していない請求項10〜17のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  19. 前記少なくとも一方向は水平面に沿っている請求項1〜15のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  20. 感応剤が塗布された基板をエネルギビームにより露光する露光装置であって、
    前記基板を前記基板保持部に保持する請求項1〜19のいずれか一項に記載の基板保持装置と、
    前記基板を前記エネルギビームで露光して前記基板上にパターンを生成するパターン生成装置と、を備える露光装置。
  21. 請求項20に記載の露光装置を用いて感応剤が塗布された基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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