JPH10256355A

JPH10256355A - 位置決めデバイス、基板保持装置、及び該装置を備えた露光装置

Info

Publication number: JPH10256355A
Application number: JP9063164A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ono; 一也小野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハ等の基板の裏面の異物によって
その基板が歪まないようにすると共に、その基板の位置
決めを高速且つ高精度に行う。【解決手段】ウエハホルダ４の表面に形成された給気
孔１２Ａ〜１２Ｄ，１３Ａ〜１３Ｉから圧縮空気を吹き
出してウエハホルダ４の上方にウエハＷを浮上させて保
持する。ウエハホルダ４内に配置された駆動ユニット１
７Ａ〜１７Ｉは、それぞれウエハＷに対して水平方向に
ローレンツ力よりなる駆動力を発生すると共に、静電吸
引力を発生してウエハＷまでの間隔を制御する。駆動ユ
ニット１７Ａ〜１７Ｉによるローレンツ力を介してウエ
ハＷの水平方向の位置及び回転角を制御し、駆動ユニッ
ト１７Ａ〜１７Ｉによる静電吸引力を個別に調整してウ
エハＷの曲がりを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の基板を非接触で位置決めする位置決めデバイス、
そのような基板を非接触で位置決めして保持する基板保
持装置、及びこの基板保持装置を備えた露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子等を製造するため
のフォトリソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクル
のパターンを投影光学系を介して感光基板としてのウエ
ハの各ショット領域に転写する投影露光装置（ステッパ
ー等）、及びレチクルのパターンを直接ウエハ上に転写
するプロキシミティ方式の露光装置等が使用されてい
る。このような露光装置では、ウエハを高精度に露光位
置に位置決めする必要があるため、ウエハはウエハホル
ダ上に真空吸着等によって保持され、このウエハホルダ
が粗微動可能なウエハステージ上に固定されている。

【０００３】図９は従来のウエハホルダの一例を示し、
この図９において、ウエハホルダ１０１の表面のウエハ
Ｗとの接触面に多数の吸着溝１０２が形成され、吸着溝
１０２内の空気等をウエハホルダ１０１内の排気路１０
３を通じて排気することで、ウエハホルダ１０１の表面
にウエハＷが吸着保持される。ところで、そのように吸
着保持されるウエハＷに局所的な変形（湾曲等）が生じ
ていると、ウエハＷ上のショット領域によってはレチク
ル像の良好な露光が行えなくなる。

【０００４】そこで、図１０に示すように、ウエハの平
坦度を補正できるウエハホルダも提案されている。図１
０において、ウエハホルダ１０１の内部の排気路１０３
の底部には空間が設けられ、この空間内に多数の伸縮自
在の圧電素子１０４が装着されている。従って、それら
の圧電素子１０４の伸縮量を個別に制御して、それらの
上部のウエハホルダ１０１の表面領域を変形させること
で、その上に吸着保持されるウエハＷの平坦度を改善で
きる。

【０００５】また、図１１は従来のウエハステージの一
例を示し、この図１１において、ウエハベース１０５上
にＹステージ１０６がＹ方向に移動自在に載置され、Ｙ
ステージ１０６上にＸステージ１０７がＸ方向に移動自
在に載置されている。更に、Ｘステージ１０７内に圧電
素子１１１，１１２によってＸ方向に微動できるよう
に、４箇所の弾性ヒンジ１０８Ａ〜１０８Ｄをガイドと
して微動ステージ１０９が取り付けられ、微動ステージ
１０９内に圧電素子１１４，１１５によってＹ方向に微
動できるように、４箇所の弾性ヒンジ１１０Ａ〜１１０
Ｄをガイドとして載物台１１３が取り付けられ、載物台
１１３上にウエハホルダ１０１を介してウエハＷが固定
され、ウエハホルダ１０１の近傍にはレーザ干渉計用の
移動鏡１１６Ｘ，１１６Ｙも固定されている。この場
合、Ｘステージ１０７及びＹステージ１０６は粗動ステ
ージとして、ウエハＷの粗い位置決めを行い、微動ステ
ージ１０９及び載物台１１３をそれぞれＸ方向及びＹ方
向に微動することで、ウエハＷの高精度な位置決めが行
われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
において、図９のウエハホルダでは、ウエハホルダ１０
１上にウエハＷを真空吸着しているため、ウエハＷの裏
面とウエハホルダ１０１の表面との間にレジスト残滓等
の異物が挟まれていると、その異物によってウエハＷが
歪んで最終的に製造される半導体素子の歩留まりが低下
する恐れがある。一方、図１０のウエハホルダでは、ウ
エハホルダ１０１内に設けた多数の圧電素子１０４の伸
縮によってウエハＷの平坦度を補正しているが、この方
式では圧電素子用の高圧配線を多数配置する必要がある
ため装置構成が大型化し、且つ複雑化すると共に、高コ
スト化を招くという不都合がある。

【０００７】また、図１１の従来のウエハステージで
は、レチクルの投影像とウエハ上の各ショット領域との
位置合わせを行う際に、Ｘステージ１０７及びＹステー
ジ１０６（粗動ステージ）を介して高速にウエハＷのス
テッピングを行った後、圧電素子１１１，１１２及び１
１４，１１５を介して微動ステージ１０９及び載物台１
１３を微動することで、ウエハＷの最終的な位置決めが
行われる。しかしながら、微動ステージ１０９及び載物
台１１３を圧電素子で押し引きして位置調整を行う構造
では、高速な位置決めが困難である。更に、微動ステー
ジ１０９が大型化し、且つ重量が大きくなるため、これ
らを高速に駆動するための粗動ステージでは大きな推力
が必要になり、ステージ全体が大型化すると共に、発熱
量が大きくなって位置決め精度が悪化する恐れもあっ
た。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、半導体ウエハ等
の基板を高速且つ高精度に位置決めして保持できる位置
決めデバイスを提供することを目的とする。また、本発
明は、半導体ウエハ等の基板を高速且つ高精度に位置決
めして保持できると共に、その基板の裏面の異物等によ
ってその基板の歪みが生じない基板保持装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】また、本発明は、簡単な構成で基板の平坦
度を改善できる基板保持装置を提供することを目的とす
る。更に、本発明は、そのような基板保持装置を備えて
半導体素子等の製造時の歩留まりの低下を防止できる露
光装置を提供することをも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による基板保持装
置は、電気的導体よりなる基板（Ｗ）を所定のベース
（４）上に浮上させる浮上装置（１４〜１６）と、浮上
された基板（Ｗ）に電流を誘起させる電流発生部（１８
Ａ，１８Ｂ，２５）及びこの電流発生部によって誘起さ
れる電流と交差する方向に磁場を発生する磁場発生部
（１９，２０，２８）を備え、それらの発生した電流及
び磁場の方向と直交する方向にローレンツ力よりなる駆
動力を発生させる駆動力発生装置（１７Ａ，２２Ａ）
と、その浮上装置により浮上された基板の変位を検出す
る変位検出装置（３０Ａ〜３０Ｅ）と、を有し、この変
位検出装置の検出結果に基づきその駆動力発生装置を介
してその基板を位置決め保持するものである。

【００１１】斯かる本発明によれば、その浮上装置によ
って所定のベース（４）上に基板（Ｗ）が浮上される。
この状態で、その駆動力発生装置の電流発生部により基
板（Ｗ）内に電流が誘起され、この電流と交差する方向
にその磁場発生部により磁場が発生され、それらの電流
及び磁場の方向と直交する方向にローレンツ力が発生し
て、このローレンツ力によって基板（Ｗ）が変位する。
この変位がその変位検出装置によって検出され、この検
出結果に基づいて、そのローレンツ力による基板（Ｗ）
の変位を制御することで、簡単な構成で基板（Ｗ）が非
接触の状態で高速、且つ高精度に位置決めされる。特
に、半導体ウエハは８インチウエハでも１００ｇ程度で
あるため、容易に浮上できると共に、ローレンツ力によ
って容易に変位させることができる。

【００１２】この場合、その浮上装置の一例は、ベース
（４）上に形成された開口（１３Ａ）から圧縮気体を噴
出させる給気装置（１４〜１６）であり、その圧縮気体
を基板（Ｗ）の裏面に吹き付けることで基板（Ｗ）が浮
上する。また、その浮上装置の他の例は、基板（Ｗ）の
上方に配置された吸引用電極対（５８Ａ，５８Ｂ）より
なり、この吸引用電極対間に所定の電圧を印加して基板
（Ｗ）を静電吸引力で吸引浮上する装置である。

【００１３】また、その電流発生部の一例は、ベース
（４）の表面上に配列された複数の電極（１８Ａ，１８
Ｂ）を有し、隣接する電極対（１８Ａ，１８Ｂ）間に各
々所定の駆動電圧を印加してこれらの電極対と対向する
基板（Ｗ）上の領域間に電流を流す装置である。これに
よって、基板（Ｗ）上に非接触で電流を流すことができ
る。

【００１４】この場合、その電流発生用の電極（１８
Ａ，１８Ｂ）の表面から基板（Ｗ）の裏面までの距離の
変化によって生じる静電容量の変化を検出する静電容量
検出装置（２６）を更に備え、この静電容量検出装置の
検出結果に基づいてその基板の裏面までの距離（ギャッ
プ）を計測することが望ましい。これによれば、その電
流発生用の電極をギャップセンサとして兼用できるの
で、構造の簡素化を図れる。更に、基板（Ｗ）の裏面の
３箇所の電極でギャップを計測することによって、基板
（Ｗ）の傾斜角をも検出でき、４箇所以上の電極でギャ
ップを計測することによって、基板（Ｗ）の湾曲等の歪
みも計測できる。

【００１５】次に、その磁場発生部の一例は、ベース
（４）内に設けられた発磁体（１９，２０）を含むもの
である。これによって、基板（Ｗ）の面に垂直な方向に
磁場を発生できる。また、その変位検出装置は、その浮
上装置により浮上される基板（Ｗ）の外周縁に対応して
配置された複数のエッジセンサ（３０Ａ〜３０Ｅ）と、
その基板の表面又は裏面までの間隔を検出する複数のギ
ャップセンサ（１８Ａ，１８Ｂ，２６）とを有すること
が望ましい。基板（Ｗ）の周囲には通常切り欠き部が存
在するため、その切り欠き部を含めて３箇所以上にエッ
ジセンサを配置し、３箇所以上にギャップセンサを設け
ることで、基板（Ｗ）の３次元的な変位、及び３自由度
の回転よりなる６自由度の変位を検出できる。

【００１６】また、本発明において、基板（Ｗ）をベー
ス（４）側に吸引する吸引力発生装置（１８Ａ，１８
Ｂ，２４）を更に備えることが望ましい。基板（Ｗ）は
その浮上装置によってベース（４）上に浮いた状態とな
り、その浮上力を調整することでも或る程度は基板
（Ｗ）の高さを制御できる。更にその吸引力発生装置に
よる吸引力を制御することによって、より正確に基板
（Ｗ）の高さを制御できる。

【００１７】この場合、その吸引力発生装置は、その電
流発生部の隣接する電極対（１８Ａ，１８Ｂ）間に所定
の電圧を印加して基板（Ｗ）をベース（４）側に吸引す
る静電吸引力を発生させる装置であることが望ましい。
これによれば、電流発生用の電極（１８Ａ，１８Ｂ）を
吸引装置の一部としても兼用できるため、装置構成が簡
素化される。

【００１８】また、その電流発生部の隣接する電極対
（１８Ａ，１８Ｂ）間への印加電圧を組（１７Ａ〜１７
Ｉ）毎に調整して基板（Ｗ）の歪みを補正することが望
ましい。半導体ウエハのような薄くて軽い基板は、この
方法によって装置構成を複雑化、大型化することなく非
接触で平坦度を改善できる。次に、本発明による露光装
置は、本発明の基板保持装置（４）上に、感光材料が塗
布された半導体ウエハ（Ｗ）を浮上させて保持し、この
保持された半導体ウエハ上にマスクパターン像を露光す
るものである。斯かる本発明の露光装置によれば、本発
明の基板保持装置によって、半導体ウエハ（Ｗ）が非接
触で位置決めして保持されるので、裏面の異物等が存在
してもその半導体ウエハが歪むことがないため、半導体
素子等の歩留まりが向上する。

【００１９】また、本発明による位置決めデバイスは、
所定のベース（４）上に浮上保持された電気的導体より
なる基板（Ｗ）を非接触で位置決めするための位置決め
デバイスであって、その基板に非接触で電流を発生させ
る電流発生部（１８Ａ，１８Ｂ，２５）と、この電流発
生部によって発生する電流と交差する方向に磁場を発生
する磁場発生部（１９，２０，２８）と、を有し、それ
らの電流及び磁場の方向と直交する方向にローレンツ力
よりなる駆動力を発生させて基板（Ｗ）を位置決めする
ものである。斯かる本発明によれば、そのベース上に浮
上させた基板（Ｗ）を極めて簡単な構成で、高速且つ高
精度に位置決めして保持できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は投影露光装置に
おける半導体ウエハの保持部に本発明を適用したもので
ある。図１は、本例の投影露光装置を示す概略構成図で
あり、この図１において、照明光学系１からの露光光
（水銀ランプのｉ線等の輝線、又はエキシマレーザ光
等）ＩＬにより、レチクルＲの下面に形成されたパター
ンが均一な照度分布で照明され、露光光ＩＬのもとでレ
チクルＲのパターンが投影光学系３を介して所定の縮小
倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、半導体ウエ
ハ（以下、単に「ウエハ」という）Ｗ上の所定のショッ
ト領域に投影される。ウエハＷの表面にはフォトレジス
トが塗布されている。以下、投影光学系３の光軸ＡＸと
平行にＺ軸を取り、光軸ＡＸと垂直な平面内で図１の紙
面と平行にＸ軸を、図１の紙面と垂直にＹ軸を取って説
明する。

【００２１】レチクルＲは、Ｘ方向、Ｙ方向、及び回転
方向に微動可能なレチクルステージ２上に保持されてい
る。一方、本例のウエハＷは、ウエハホルダ４上に浮揚
状態で非接触で保持されている。ウエハＷの浮揚力はウ
エハホルダ４の上面から吹き出される圧縮空気によって
与えられており、その圧縮空気は外部のエアー供給源１
５から流量調整弁１４及び給気管１６を介してウエハホ
ルダ４に供給され、装置全体の動作を統轄制御する主制
御系９がその流量調整弁１４内の流量を制御している
（詳細後述）。

【００２２】ウエハホルダ４は、Ｚ方向への位置決めを
行うことができるＺステージ５上に固定され、Ｚステー
ジ５はＸ方向、Ｙ方向に移動自在なＸＹステージ６上に
設置されている。Ｚステージ５の−Ｘ方向の上端にはレ
ーザ干渉計８Ｘからのレーザビームを反射するＸ軸の移
動鏡７Ｘが固定され、Ｚステージ５の＋Ｙ方向の上端に
は並列に配置された２個のレーザ干渉計８ＹＡ，８ＹＢ
（図２（ａ）参照）からのレーザビームを反射するＹ軸
の移動鏡７Ｙも固定されている。レーザ干渉計８Ｘ，８
ＹＡ，８ＹＢはそれぞれ対応する移動鏡の変位を例えば
０．００１μｍ〜０．０１μｍ程度の分解能で計測し、
計測結果を主制御系９に出力する。

【００２３】この場合、例えばレーザ干渉計８Ｘの計測
値、及びレーザ干渉計８ＹＡ，８ＹＢの計測値の平均値
よりそれぞれＺステージ５、ひいてはウエハホルダ４の
Ｘ座標、及びＹ座標が求められ、Ｙ軸の２つのレーザ干
渉計８ＹＡ，８ＹＢの計測値の差分よりＺステージ５
（ウエハホルダ４）の回転角が求められる。主制御系９
は、レーザ干渉計８Ｘ，８ＹＡ，８ＹＢの計測値から得
られるＺステージ５（ウエハＷ）の位置情報に基づい
て、例えば駆動モータを含む送りねじ方式のウエハステ
ージ駆動部１０を介してＸＹステージ６の位置決め動作
を制御する。また、不図示であるが、投影光学系３の側
面にはウエハＷの表面にスリット像等を投影して、その
ウエハＷからの反射光によって再結像されるスリット像
の横ずれ量からウエハＷのデフォーカス量を検出する斜
入射方式の焦点位置検出系も配置され、この焦点位置検
出系の出力等に基づいて主制御系９は、オートフォーカ
ス方式でＺステージ５（ウエハＷ）のＺ方向の位置制御
を行う。なお、後述のように本例のウエハホルダ４には
ウエハＷまでの間隔を所望の値に設定する機能もあるた
め、ウエハホルダ４を介してオートフォーカス、更には
オートレベリングを行うこともできる。

【００２４】Ｚステージ５、ＸＹステージ６、移動鏡７
Ｘ，７Ｙ、及びウエハステージ駆動部１０よりウエハス
テージが構成されている。更に、本例では後述のよう
に、ウエハホルダ４に非接触でウエハＷの位置を微動し
て高精度に位置決めする機能が備えられている。そこで
露光時には、ウエハＷ上の或るショット領域への露光が
終了すると、ＸＹステージ６を介してウエハＷを高速に
ステッピングして次のショット領域を投影光学系３の露
光フィールドに移動した後、ウエハホルダ４を介してウ
エハＷの位置を高精度に位置決めして、レチクルＲのパ
ターン像をそのショット領域へ投影露光するという動作
がステップ・アンド・リピート方式で繰り返されて、ウ
エハＷの各ショット領域への露光が行われる。

【００２５】さて、上述のように本例のウエハＷは、ウ
エハホルダ４上に所定の間隔を隔てて非接触の浮揚状態
で保持されている。更に、本例の投影露光装置のウエハ
ステージはＺステージ５（ウエハＷ）の粗動を高速に行
うことができるが、このウエハステージ自体には従来例
のような微動ステージは備えられていない。なお、ウエ
ハステージ内のＸＹステージ６を微動ステージとして使
用することも可能であるが、このためにはＺステージ５
を含む移動体を位置決めする必要があり、応答速度に劣
る恐れがある。そこで、本例ではウエハホルダ４に微動
ステージの機能も備えられている。そして、主制御系９
はウエハホルダ駆動部２１を介してウエハホルダ４の動
作を制御している。以下では、ウエハホルダ４によるウ
エハＷの非接触の保持機構及び微動機構につき説明す
る。

【００２６】先ず、図２（ａ）は図１のＺステージ５及
びウエハホルダ４を示す平面図、図２（ｂ）は図２
（ａ）中の一部を切り欠いた正面図であり、図２
（ａ），（ｂ）に示すように、Ｚステージ５上に円形の
ウエハホルダ４が固定され、ウエハホルダ４上にウエハ
Ｗが浮揚状態で保持され、Ｚステージ５上のウエハホル
ダ４の側面に移動鏡７Ｘ及び７Ｙが固定されている。ま
た、ウエハホルダ４の表面には、保持対象であるウエハ
Ｗの外形と略同一形状のループ状の浮上用給気溝１１が
形成されている。本例のウエハＷはほぼ円形で一部にオ
リエンテーションフラット部ＷＦが形成されたウエハで
あるため、浮上用給気溝１１も円周の一部が平坦になっ
ている。また、ウエハホルダ４上の浮上用給気溝１１の
外側の領域でウエハＷの輪郭の底部付近に５個の静電容
量型のエッジセンサ３０Ａ〜３０Ｅが配置されている。
エッジセンサ３０Ａ〜３０Ｅはそれぞれセンサ内の基準
点からのウエハＷの輪郭（エッジ）の法線方向への変位
量を検出し、検出結果を主制御系９に供給する（図４参
照）。

【００２７】この際に、エッジセンサ３０Ｄ，３０Ｅ
は、ウエハＷの回転角を計測するために、ウエハＷの外
周のオリエンテーションフラット部ＷＦの両端部に対応
して配置されている。残り３個のエッジセンサ３０Ａ〜
３０Ｃは、Ｘ方向及びＹ方向へのウエハＷの変位量を計
測するために、ウエハＷの円弧状の外周に沿ってほぼ９
０°間隔で配置されている。なお、本例では、エッジセ
ンサ３０Ｄ，３０ＥをウエハＷのオリエンテーションフ
ラット部ＯＦに対応して配置したが、ノッチ部が形成さ
れているウエハの場合には、それに合わせて浮上用給気
溝１１の形状やエッジセンサ３０Ｄ，３０Ｅの配置を変
えるようにしてもよい。

【００２８】図３（ａ）は、図２（ａ）のウエハホルダ
４を示す拡大平面図であり、この図３（ａ）に示すよう
に、浮上用給気溝１１の内部にほぼ９０°間隔で４個の
給気孔１２Ａ〜１２Ｄが設けられ、更に浮上用給気溝１
１で囲まれた領域内に３行×３列で９個の給気孔１３
Ａ，１３Ｂ，…，１３Ｈ，１３Ｉが設けられている。こ
れらの給気孔１２Ａ〜１２Ｄ、及び１３Ａ〜１３Ｉは、
図２（ｂ）に示すように、ウエハホルダ４の内部で給気
管１６の先端に接続されている。そして、エアー供給源
１５内部の圧縮空気（圧縮された窒素ガス等も可）を給
気管１６を介してウエハホルダ４の表面の給気孔１２Ａ
〜１２Ｄから噴出させることで、ループ状の浮上用給気
溝１１に沿って圧縮空気層が形成され、この圧縮空気層
によってウエハＷが浮上する。また、浮上用給気溝１１
の内側の給気孔１３Ａ〜１３Ｉからも圧縮空気が噴出さ
れるため、ウエハＷの中央部が下方に反ることはない。
この際に、主制御系９が流量調整弁１４を通過する圧縮
空気の流量を制御することで、或る程度ウエハＷの浮上
量を制御できる。但し、以下で説明するように本例のウ
エハホルダ４内には、それぞれウエハＷを吸引すると共
にウエハＷを所定方向に変位させることができる複数個
の駆動ユニットも組み込まれており、これらの駆動ユニ
ットを介してウエハＷのＺ方向の正確な位置が制御され
ると共に、ウエハＷの曲がり等の補正も行われる。

【００２９】即ち、図３（ａ）に示すように、ウエハホ
ルダ４上で浮上用給気溝１１によって囲まれた領域の内
部に、Ｘ方向に３行及びＹ方向に３列で９個の同一構成
の駆動ユニット１７Ａ，１７Ｂ，…，１７Ｈ，１７Ｉが
組み込まれている。但し、駆動ユニット１７Ａ〜１７Ｉ
の方向（回転角）は異なっており、これによって後述の
ように発生するローレンツ力の方向も異なっている。具
体的に、Ｙ軸に平行に配列された１行目の３個の駆動ユ
ニット１７Ａ〜１７Ｃ、及び３行目の３個の駆動ユニッ
ト１７Ｇ〜１７Ｉの方向は同一であり、Ｙ軸に平行に中
央部に配列された２行目の３個の駆動ユニット１７Ｄ〜
１７Ｆの方向はそれぞれ他の２行の駆動ユニットに対し
て９０°回転している。

【００３０】また、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ線に
沿う拡大断面図であり、この図３（ｂ）に示すように、
ウエハホルダ４の上板４ａの底部に駆動ユニット１７Ａ
が固定され、駆動ユニット１７Ａの中央を給気孔１３Ａ
が貫通し、この給気孔１３Ａが図２（ｂ）の給気管１６
に接続されている。同様に、図３（ａ）の他の駆動ユニ
ット１７Ｂ〜１７Ｉにおいても、それぞれ中央部を給気
管１６と接続された給気孔１３Ｂ〜１３Ｉが貫通し、且
つ駆動ユニット１７Ｂ〜１７Ｉは上板４ａの底部に固定
されている。次に、代表的に駆動ユニット１７Ａ、及び
この駆動回路の構成につき図３〜図５を参照して説明す
る。

【００３１】先ず、図３（ｂ）に示すように、ウエハホ
ルダ４の上板４ａの底面に、駆動ユニット１７Ａの一部
であるＹ方向に細長い平板状の金属よりなる電極１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８ＤがＸ方向に配列されてい
る。この場合、１番目の１対の電極１８Ａ，１８ＢのＸ
方向の間隔と、２番目の１対の電極１８Ｃ，１８ＤのＸ
方向の間隔とは等しく、且つ中央の電極１８Ｂ，１８Ｃ
の間隔は、１番目及び２番目の各対の電極の間隔より広
く設定されている。上板４ａは、一例としてウエハＷよ
りも薄い絶縁体より形成されている。また、これらの電
極１８Ａ〜１８Ｄの下部に略Ｅ字型の鉄心（コア）１９
が配置され、鉄心１９の中央の磁極１９ａが電極１８Ｂ
と電極１８Ｃとの間に配置され、鉄心１９の両端の磁極
１９ｂ及び１９ｃがそれぞれ１対の電極１８Ａ，１８Ｂ
の間、及び別の１対の電極１８Ｃ，１８Ｄの間に配置さ
れると共に、中央の磁極１９ａの中心部を給気孔１３Ａ
が貫通している。更に、中央の磁極１９ａの周囲にコイ
ル２０が巻回され、鉄心１９及びコイル２０によって磁
場発生部としての電磁石が構成されている。鉄心１９
は、高速に変化する交流磁界を発生できるように積層珪
素鋼板より形成されている。

【００３２】図４は、駆動ユニット１７Ａの拡大斜視
図、及びその駆動回路２２Ａの構成図を示し、この図４
の駆動回路２２Ａ内のマイクロコンピュータからなる制
御部２３が駆動回路２２Ａ内の各回路の動作を統轄制御
する。また、駆動回路２２Ａ内には、静電吸着回路２
４、交流電圧発生回路２５、及びギャップ検出回路２６
が設けられ、静電吸着回路２４では可変の直流電圧ＶＡ
１が生成され、交流電圧発生回路２５では所定の周波数
ｆ１で可変振幅の交流電圧ＶＡ２が生成され、ギャップ
検出回路２６では高い周波数（搬送周波数）ｆ２（＞ｆ
１）の交流電圧ＶＡ３が生成され、これらの直流電圧Ｖ
Ａ１、交流電圧ＶＡ２、及び交流電圧ＶＡ３が合成回路
２７で次のように合成されて電圧φＡとなり、この電圧
（電位差）φＡが駆動ユニット１７Ａの１対の電極１８
Ａ及び１８Ｂの間に印加される。

【００３３】φＡ＝ＶＡ１（直流）＋ＶＡ２（周波数ｆ
１）＋ＶＡ３（周波数ｆ２）（１）また、駆動回路２２
Ａ内には、励磁回路２８及び部分駆動回路２９も設けら
れ、励磁回路２８は駆動ユニット１７Ａ内の電磁石を構
成するコイル２０に対して周波数ｆ１の交流の励磁電流
ＩＥを供給し、部分駆動回路２９は電圧（電位差）φＢ
を駆動ユニット１７Ａ内の電極１８Ｃ，１８Ｄ間に印加
する。この電圧φＢは、次のように静電吸着回路２４で
発生される直流電圧ＶＡ１と等しい直流電圧ＶＢ１、及
び交流電圧発生回路２５で発生される交流電圧ＶＡ２と
等しい周波数ｆ１の交流電圧ＶＢ２を合成した電圧であ
る。

【００３４】 φＢ＝ＶＢ１（直流）＋ＶＢ２（周波数ｆ１）（２）この場合、交流電圧発生回路２５から励磁回路２８及び
部分駆動回路２９に対して同期信号Ｓ１が供給されてお
り、電圧φＡ内の周波数ｆ１の成分ＶＡ２、励磁電流Ｉ
Ｅ、及び電圧φＢ内の周波数ｆ１の成分ＶＢ２は互いに
同期して変化する。そして、駆動回路２２Ａと同一の駆
動回路がそれぞれ他の駆動ユニット１７Ｂ〜１７Ｉにも
備えられ、これらの駆動回路より図１のウエハホルダ駆
動部２１が構成されている。

【００３５】ここで、（１）式及び（２）式内の周波数
ｆ１の交流電圧ＶＡ２，ＶＢ２による駆動ユニット１７
Ａの基本的な動作につき図４を参照して説明する。図４
に示すように、或る時点で交流電圧ＶＡ２は電極１８Ａ
側が電極１８Ｂ側より高くなっているものとすると、他
方の交流電圧ＶＢ２も電極１８Ｃ側が電極１８Ｄ側より
高くなっている。これによって、電極１８Ａ，１８Ｂの
上方のウエハ（不図示）内に＋Ｘ方向に電流ＩＡが流
れ、電極１８Ｃ，１８Ｄの上方のウエハ内にも＋Ｘ方向
に電流ＩＢが流れる。更に、この時点で鉄心１９の中央
の磁極１９ａがＮ極で両端の磁極１９ｂ，１９ｃがそれ
ぞれＳ極であるとすると、Ｎ極からＳ極に向けて磁場が
発生するため、一方の磁極１９ｂの上方に電流ＩＡと直
交するように−Ｚ方向に磁場ＢＡが生成され、他方の磁
極１９ｃの上方にも電流ＩＢと直交するように−Ｚ方向
に磁場ＢＢが生成される。従って、一方の磁極１９ｂの
上方のウエハ（不図示）に対して＋Ｙ方向にローレンツ
力ＦＡが発生し、他方の磁極１９ｃの上方のウエハに対
しても＋Ｙ方向にローレンツ力ＦＢが発生する。

【００３６】しかも、本例では交流電圧ＶＡ２と励磁電
流ＩＥとが同期しているため、電極１８Ｂ側の電位が電
極１８Ａ側より高くなって−Ｘ方向に電流が流れると、
磁極１９ｂがＮ極となって＋Ｚ方向に磁場が発生し、や
はり＋Ｙ方向に向かうローレンツ力ＦＡが発生する。同
様に、磁極１９ｃの上方で発生するローレンツ力ＦＢの
方向も一定であり、本例では２つのローレンツ力ＦＡ及
びＦＢの大きさ及び方向が同一である。また、ローレン
ツ力ＦＡ，ＦＢの方向を変えるには、交流電圧ＶＡ２，
ＶＢ２（励磁電流ＩＥ側でも可）側の位相を反転すれば
よい。そして、ローレンツ力ＦＡ，ＦＢの方向、及びこ
れらの作用時間を制御することで駆動ユニット１７Ａの
上方のウエハを＋Ｙ方向、又は−Ｙ方向へ所望の量だけ
変位させることができる。一般にウエハＷは数１０ｇ程
度と軽量であり、８インチウエハでも１００ｇ程度であ
ると共に、ウエハＷは浮揚しているため、そのローレン
ツ力ＦＡ，ＦＢでウエハＷを容易に動かすことができ
る。そのため、制御部２３は、発生すべきローレンツ力
ＦＡ，ＦＢの方向及び作用時間の情報を交流電圧発生回
路２５、及び部分駆動回路２９に出力し、これに応じて
交流電圧発生回路２５が交流電圧ＶＡ２をその作用時間
だけ出力し、その交流電圧ＶＡ２に同期して励磁電流Ｉ
Ｂ、及び交流電圧ＶＢ２が出力される。

【００３７】次に、（１）式の高い周波数ｆ２の交流電
圧ＶＡ３の作用につき説明する。図５は、駆動ユニット
１７Ａを示す断面図であり、この図５において、電極１
８Ａと電極１８Ｂとの間に交流電圧ＶＡ３が印加されて
いる。また、電極１８Ａ，１８ＢとウエハＷとの間には
それらの間隔（ここでは上板４ａとウエハＷの底面との
間隔とする）δＡに応じた容量Ｃのコンデンサが形成さ
れているとみなすことができる。従って、その交流電圧
ＶＡ３を印加した状態で流れる交流電流値よりその容量
Ｃを求めることができる。即ち、図４のギャップ検出回
路２６では、その交流電圧ＶＡ３を印加した状態で電極
１８Ａ，１８Ｂ間に流れる交流電流値よりその容量Ｃを
求め、この容量Ｃより間隔δＡを求めて制御部２３に出
力する。その容量Ｃと間隔δＡとの関係は標準ウエハ等
を用いて予め実測しておき、所定の関数、又はテーブル
としてギャップ検出回路２６内のメモリに記憶しておけ
ばよい。なお、部分駆動回路２９側にも間隔を検出する
機能を持たせて、２つの間隔の平均値を駆動ユニット１
７Ａでのウエハとの間隔としてもよい。

【００３８】次に、（１）式及び（２）式内の直流電圧
ＶＡ１及びＶＢ１による作用につき説明する。図５にお
いて、直流電圧ＶＡ１によって電極１８Ａ側の電位が電
極１８Ｂ側より高くなっているものとすると、電極１８
Ａ，１８Ｂ上のウエハＷの底面はそれぞれ負及び正に帯
電し、電極１８Ａ，１８ＢとウエハＷとの間に静電吸引
力５２Ａが発生する。これは直流電圧ＶＡ１の符号が反
転しても同じである。同様に、直流電圧ＶＢ１によって
電極１８Ｃ，１８ＤとウエハＷとの間にも静電吸引力５
２Ｂが発生する。そこで、両方の静電吸引力５２Ａ，５
２Ｂを等しく且つ可変にして、ウエハホルダ４からウエ
ハＷに対して−Ｚ方向への可変の吸引力を与える。この
際に、本例では駆動ユニット１７Ａの中心の給気孔１３
ＡからウエハＷの底面に圧縮空気が吹き出し、ウエハＷ
には＋Ｚ方向への浮揚力５１も作用している。そこで、
図４の制御部２３ではギャップ検出回路２６で検出され
る間隔δＡが所定の目標値となるように、静電吸着回路
２４及び部分駆動回路２９に対して交流電圧ＶＡ１及び
ＶＢ１の大きさの増減を指示する。これによって、ウエ
ハＷとウエハホルダ４の上板４ａとの間隔δＡが所望の
値に設定される。

【００３９】上述のように図４に示す駆動ユニット１７
Ａには、その上のウエハに対して±Ｙ方向にローレンツ
力（駆動力）を与える機能、その上のウエハとの間隔を
計測する機能、及びその上のウエハに対して静電吸引力
を与える機能がある。最後の静電吸引力に関しては、更
に圧縮空気による浮揚力との組み合わせによって、ウエ
ハのＺ方向の位置（高さ）を所望の位置に保持する保持
力と言うこともできる。そして、これら３つの機能は、
図３（ａ）に示す他の８個の駆動ユニット１７Ｂ〜１７
Ｉもそれぞれ備えている。但し、ローレンツ力に関して
は、１行目の駆動ユニット１７Ａ〜１７Ｃ、及び３行目
の駆動ユニット１７Ｇ〜１７Ｉの方向は同一であるた
め、発生するローレンツ力の方向は±Ｙ方向であるのに
対して、中央の２行目の駆動ユニット１７Ｄ〜１７Ｆの
方向は９０°回転しているため、これらの駆動ユニット
１７Ｄ〜１７Ｆによって発生するローレンツ力の方向は
±Ｘ方向である。本例ではこれらのローレンツ力を組み
合わせて、ウエハホルダ４に対してウエハＷをＸ方向、
Ｙ方向へ所望の量だけ変位させると共に、ウエハＷを所
望の角度だけ回転させる。

【００４０】この際のウエハＷのＸ方向、Ｙ方向への変
位量、及び回転角はエッジセンサ３０Ａ〜３０Ｅの検出
結果より求められ、この結果に基づいて主制御系９は各
駆動ユニット１７Ａ〜１７Ｉの駆動回路内の制御部（例
えば図４の制御部２３）に対して、各部分でどの程度ウ
エハＷを変位させるかの指令を与え、この指令に応じて
制御部２３等は対応する駆動ユニット１７Ａ等に所定の
ローレンツ力を発生させる。また、駆動ユニット１７Ａ
〜１７Ｉの駆動回路内のギャップ検出回路（例えば図４
のギャップ検出回路２６）で検出されるウエハホルダ４
の上板４ａからウエハＷの底面までの間隔は、対応する
制御部２３等を介して主制御系９に供給され、主制御系
９はこれらの間隔に基づいて制御部２３等にその間隔の
目標値を出力し、これに応じて駆動ユニット１７Ａ〜１
７ＩではそれぞれウエハＷまでの間隔を指定された目標
値に設定する。

【００４１】次に、本例の投影露光装置でウエハＷに対
して露光を行う場合の動作の一例につき説明する。先
ず、図１において、不図示のウエハローダ系からウエハ
Ｗがウエハホルダ４上に供給されると、主制御系９は流
量調整弁１４を介して予め定められている標準の流量で
ウエハホルダ４の給気孔１２Ａ〜１２Ｄ，１３Ａ〜１３
Ｉから圧縮空気を吹き出させる。これによって、ウエハ
ホルダ４の上方にウエハＷが浮上して保持される。その
後、主制御系９はウエハＷの曲がり補正を行う。

【００４２】図６は、ウエハホルダ４の概略断面図であ
り、この図６において、ウエハホルダ４内の駆動ユニッ
ト１７Ｂ，１７Ｅ，１７Ｈが現れており、ウエハホルダ
４の上方に圧縮空気によってウエハＷが浮上している。
但し、ウエハＷには湾曲があって、単に浮上させた状態
では２点鎖線５３で示すように外周部が下がっているも
のとする。この場合、図１の主制御系９は駆動ユニット
１７Ａ〜１７Ｉでの間隔の計測値よりウエハＷの曲がり
を認識できるため、流量調整弁１４を介してウエハＷの
底面に吹き出される圧縮空気の量を多くして、ウエハＷ
に対する浮揚力を大きくする。更に主制御系９は、各駆
動ユニット１７Ａ〜１７Ｉの制御部（制御部２３等）に
対してウエハＷまでの間隔を同一にするように指令を発
する。この結果、中央の駆動ユニット１７Ｅでは静電吸
着力を強くしてウエハＷまでの間隔δＥを目標値に維持
すると共に、両端の駆動ユニット１７Ｂ及び１７Ｈでは
静電吸着力を弱くしてそれぞれウエハＷまでの間隔δＢ
及びδＨを目標値まで広げることで、最終的にそれらの
間隔δＢ，δＥ，δＨが共に目標値になる。同様に他の
駆動ユニット１７Ａ等でも等しい間隔が設定されて、ウ
エハＷの湾曲が補正される。

【００４３】次に、ウエハＷが浮上した状態でウエハＷ
がウエハホルダ４に対して所定の基準位置にあるとき
に、不図示のアライメントセンサを用いてウエハＷ上の
各ショット領域のアライメントマークの位置を検出する
ことによって、各ショット領域の配列座標を求める。こ
れによって、レーザ干渉計８Ｘ，８ＹＡ，８ＹＢの計測
値に基づいて、レチクルＲの投影像とウエハＷの各ショ
ット領域との位置関係が求められる。その後、図１のＸ
Ｙステージ６を介してウエハホルダ４をステッピング駆
動して、ウエハＷの露光対象のショット領域を投影光学
系３の露光フィールド内に大まかに位置決めした後、ウ
エハホルダ４によるローレンツ力を介して非接触でウエ
ハＷを微動して最終的な位置決めを行う。

【００４４】そのために主制御系９は、ウエハＷが大ま
かに位置決めされた状態で、レーザ干渉計８Ｘ，８Ｙ
Ａ，８ＹＢの計測値、及び図２（ａ）のエッジセンサ３
０Ａ〜３０Ｅの計測値より、ウエハＷの当該ショット領
域の露光位置に対するＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量Δ
Ｘ，ΔＹ、及び回転角のずれ量Δθを算出する。次に、
主制御系９は先ず回転角のずれ量Δθ（時計周りのずれ
量とする）を補正するため、図７（ａ）に示すように、
ウエハＷの底部の±Ｘ方向の駆動ユニット１７Ｂ，１７
Ｈ、及び±Ｙ方向の駆動ユニット１７Ｄ，１７Ｆの制御
部に対してそのずれ量Δθを相殺するような変位量を供
給する。これに応じて駆動ユニット１７Ｂ，１７Ｄ，１
７Ｈ，１７ＦからウエハＷに対してそれぞれ反時計周り
のローレンツ力Ｆ１，Ｆ２，−Ｆ１，−Ｆ２が作用し
て、ウエハＷが２点鎖線５４で示すように−Δθだけ回
転する。この際に、ウエハＷの回転角はエッジセンサ３
０Ｄ，３０Ｅの計測値よりモニタされているため、これ
に基づいて閉ループでウエハＷの回転角が正確に補正さ
れる。

【００４５】次に、主制御系９はＸ方向への位置ずれ量
ΔＸ（＋Ｘ方向へのずれ量とする）を補正するため、図
７（ｂ）に示すように、ウエハＷの底部の中央部の駆動
ユニット１７Ｄ〜１７Ｆの制御部に対してそのずれ量Δ
Ｘを相殺するような変位量を供給する。これに応じて駆
動ユニット１７Ｄ〜１７ＦからウエハＷに対してそれぞ
れ−Ｘ方向へのローレンツ力Ｆ３が作用して、ウエハＷ
が２点鎖線５５で示すように−ΔＸだけ変位する。同様
に、主制御系９はＹ方向への位置ずれ量ΔＹ（＋Ｙ方向
へのずれ量とする）を補正するため、図７（ｃ）に示す
ように、ウエハＷの底部の左右の駆動ユニット１７Ａ〜
１７Ｃ、及び１７Ｇ〜１７Ｉの制御部に対してそのずれ
量ΔＹを相殺するような変位量を供給する。これに応じ
て駆動ユニット１７Ａ〜１７Ｃ，１７Ｇ〜１７Ｉからウ
エハＷに対してそれぞれ−Ｙ方向へのローレンツ力Ｆ４
が作用して、ウエハＷが２点鎖線５６で示すように−Δ
Ｙだけ変位する。この際にも、ウエハＷのＸ方向、Ｙ方
向の変位はエッジセンサ３０Ａ〜３０Ｃ等によりモニタ
されているため、これに基づいて閉ループでウエハＷの
位置が正確に補正される。

【００４６】このようにウエハＷの位置が目標位置に設
定された状態で、当該ショット領域にレチクルＲのパタ
ーン像が露光される。同様に他のショット領域にも露光
が行われる。この際に本例では、図１のＺステージ５を
支持する微動ステージが設けられていないため、ＸＹス
テージ６で駆動すべき移動体が従来例に比べて小型、且
つ軽量であり、ＸＹステージ６によるステッピング速度
を高めることができると共に、ＸＹステージ６の駆動モ
ータ等での発熱量も低減される。従って、露光工程のス
ループット（生産性）が高まり、且つウエハＷの位置決
め精度も向上する。

【００４７】更に、本例のウエハホルダ４上にはウエハ
Ｗが非接触で浮上して保持されているため、ウエハＷの
裏面にレジスト残滓等の異物が付着していてもウエハＷ
の曲がりが生じないと共に、ウエハＷの湾曲等は駆動ユ
ニット１７Ａ〜１７Ｉによる静電吸引力の制御によって
補正できるため、露光中のウエハＷは平坦な状態で保持
されている。従って、ウエハＷの各ショット領域に対し
てレチクル像をそれぞれ高解像度で転写できるため、最
終的に製造される半導体集積回路の歩留りが向上する。
また、本例ではウエハホルダ４内の駆動ユニット１７Ａ
〜１７ＩによりウエハＷをローレンツ力を介して非接触
で変位させて、ウエハＷの最終的な位置調整を行ってい
るため、ウエハホルダ４が微動ステージを兼用している
とみなすことができる。しかも、駆動ユニット１７Ａ〜
１７Ｉによるローレンツ力は電気的に高い応答速度で発
生できると共に、ウエハＷの変位を検出するエッジセン
サ３０Ａ〜３０Ｅが設けられているため、従来例よりも
小型で軽量な機構によって、ウエハＷの微動を極めて高
速に且つ高精度に行うことができる。

【００４８】また、本例では駆動ユニット１７Ａ〜１７
Ｉのそれぞれで個別にウエハＷに対する静電吸引力を制
御できると共に、個別にウエハＷに対する間隔を計測で
きるため、ウエハＷに局所的な変形がある場合にも、そ
の部分の底部の駆動ユニットの静電吸引力を制御するこ
とによって容易にその局所的な変形も補正できる。この
ことは、特に局所的な変形が生じ易い大型のウエハ上に
露光する場合に有効である。

【００４９】次に、本発明の実施の形態の他の例につき
図８を参照して説明する。上述の実施の形態ではウエハ
の裏面に圧縮空気を吹き付けてウエハを浮上させていた
のに対して、本例はウエハを上方に吸引して浮上させる
ものであり、図８において図１に対応する部分には同一
符号を付してその詳細説明を省略する。図８は本例の投
影露光装置を示し、この図８において、Ｚステージ５上
にウエハホルダ４Ａが固定され、ウエハホルダ４Ａの上
方に所定の間隔をあけてウエハＷが浮揚状態で保持され
ている。本例のウエハホルダ４Ａは、図１のウエハホル
ダ４とほぼ同様の構造であるが、圧縮空気を吹き出す機
構の無い点だけが異なっている。即ち、ウエハホルダ４
Ａの内部には図３（ａ）と同様に、駆動ユニット１７Ａ
〜１７Ｉ（但し、給気孔１３Ａ〜１３Ｉは設けられてい
ない）が組み込まれている。そして、図８の投影光学系
３の下部側面に、ほぼウエハＷが移動する領域の全面を
覆うような底面を有する取り付け枠５７が固定され、取
り付け枠５７の底面にＸ方向、Ｙ方向に所定ピッチで同
一の多数の吸引用電極対５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９
Ｄ，…が固定され、例えば吸引用電極対５９Ａは、２つ
のＹ方向に細長い導体よりなる電極５８Ａ及び５８Ｂを
Ｘ方向に所定間隔で配列して構成されている。

【００５０】また、電極５８Ａ及び５８Ｂ間には主制御
系９内の電源より所定の直流電圧が印加されている。こ
れによって、吸引用電極対５９ＡとウエハＷとの間に静
電吸引力が発生し、同様に他の吸引用電極対５９Ｂ，５
９Ｃ，…とウエハＷとの間にも静電吸引力が発生してい
るため、ウエハＷは上方（＋Ｚ方向）に吸引されて浮上
している。これ以外の構成は図１の投影露光装置と同様
である。

【００５１】本例では、取り付け枠５７側に静電吸引力
によってウエハＷが引き上げられているため、ウエハホ
ルダ４Ａ内の各駆動ユニット１７Ａ〜１７Ｉによる−Ｚ
方向への静電吸引力を制御することによって、図１の実
施の形態と同様にウエハＷのＺ方向の位置、及び曲がり
等を補正できる。また、ＸＹステージ６によってウエハ
ホルダ４Ａ（ウエハＷ）が大きくＸ方向、Ｙ方向に移動
した場合でも、取り付け枠５７の底部の何れかの吸引用
電極対５９Ａ，５９Ｂ，…によってウエハＷは上方に吸
引される。本例では、ウエハホルダ４Ａ側に圧縮空気を
吹き出す機構を設ける必要がないため、ウエハホルダ４
Ａの機構が簡素化され、更に圧縮空気用の配管の引き回
しも不要となるため、ウエハホルダ４Ａ（ウエハＷ）の
位置決めをより円滑に行うことができる。

【００５２】なお、上述の実施の形態では、ウエハＷの
ウエハホルダ４，４Ａに対する水平方向の変位を静電容
量型のエッジセンサ３０Ａ〜３０Ｅを用いて計測した
が、エッジセンサとしては静電容量型に限らず、例えば
ウエハＷのエッジ部で透過又は反射する検出光の光量の
変化からウエハＷの変位を計測する光学式のエッジセン
サ等を用いてもよい。

【００５３】更に、上記実施の形態では、駆動力発生用
の電極１８Ａ，１８ＢをウエハＷ裏面までの間隔を計測
するためのギャップセンサとしても兼用したため、構成
が簡素化されていたが、別途独立のギャップセンサを設
けてもよい。更に、本例では斜め入射方式でウエハＷの
表面のＺ方向の位置を検出する焦点位置検出系（不図
示）が設けられているため、この焦点位置検出系を多点
計測ができるようにして、この計測結果よりウエハＷの
裏面とウエハホルダ４，４Ａとの間隔を制御するように
してもよい。

【００５４】また、上述の実施の形態は、本発明をステ
ッパー型の投影露光装置に適用したものであるが、本発
明はレチクル及びウエハを投影光学系に対して同期して
走査して転写を行うステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置に適用してもよく、更にはプロキシミティ
方式の露光装置に適用してもよい。更に、本発明の位置
決めデバイスや基板保持装置は、露光装置に限らず、工
作機械等の他の装置にも適用できる。このように本発明
は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々の構成を取り得る。

【００５５】

【発明の効果】本発明の基板保持装置によれば、ベース
上に基板を浮上させ、浮上した基板に対してローレンツ
力よりなる駆動力を発生させて非接触で基板の位置決め
を行うようにしたので、その基板を高速、且つ高精度に
位置決めできる。更に、その基板の裏面に異物等が存在
してもその基板はそのベースに接触しないため、その基
板の歪みが生じない利点がある。

【００５６】そして、浮上装置が、ベースに形成された
開口から圧縮気体を噴出させる給気装置よりなるときに
は、基板の底面に常にほぼ一定の状態で浮揚力を与える
ことができ、その浮上装置が、基板の上方に配置された
吸引用電極対よりなり、この吸引用電極対間に所定の電
圧を印加してその基板を静電吸引力で吸引浮上するとき
には、そのベース側の構成を簡素化できる。

【００５７】また、電流発生部が、そのベースの表面上
に配列された複数の電極を有し、隣接する電極対間に各
々所定の駆動電圧を印加してこの電極対と対向するその
基板上の領域間に電流を流す場合には非接触で電流を発
生できる。更に、磁場発生部が、その隣接する電極対間
に設けられた発磁体よりなる場合には容易にその電流に
直交する磁場を発生できる。

【００５８】また、その電流発生用の電極の表面からそ
の基板までの距離の変化によって生じる静電容量の変化
に基づいてその基板の裏面までの距離を計測する場合に
は、別途ギャップセンサ等を設ける必要がなく、構造の
簡素化を図ることができる。また、変位計測装置が複数
のエッジセンサと複数のギャップセンサとを有する場合
には、例えばその基板の並進方向及び回転方向の６自由
度の変位を検出でき、この結果に基づいてその基板の６
自由度の位置決めを行うことができる。

【００５９】また、その基板をそのベース側に吸引する
吸引力発生装置を更に備えた場合には、その基板の高さ
方向の位置決めを高精度に行うことができる。この場
合、その吸引力発生装置が、その電流発生用の隣接する
電極対間に所定の電圧を印加してその基板をベース側に
吸引する静電吸引力を発生させるときには、その電極を
電流発生部及び吸引力発生装置として兼用でき、極めて
簡単な構成でその基板の高さ方向の位置決めを行える。

【００６０】更に、その電流発生用の電極対間への印加
電圧を組毎に調整してその基板の歪みを補正する場合に
は、簡単な構成でその基板の平坦度を改善できる。ま
た、本発明の露光装置によれば、本発明の基板保持装置
を用いて浮上保持される半導体ウエハ上にマスクパター
ン像を露光できるので、半導体ウエハを迅速且つ高精度
に位置決め保持できると共に、半導体ウエハの裏面の異
物に依ってその半導体ウエハが歪まないため、製造され
る半導体集積回路等の歩留まりを向上できる。更に、ベ
ース上に浮上した半導体ウエハを非接触で直接駆動して
位置決めできるので、半導体ウエハの位置を微調整する
微動ステージ等の機構が必要なくなり、粗動ステージの
移動を高速化できると共に、粗動ステージの発熱を抑制
できる。

【００６１】更に、本発明の位置決めデバイスによれ
ば、ベース上に浮上保持された基板を極めて簡単な構成
で、非接触で高速且つ高精度に位置決めできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の投影露光装置を示
す概略構成図である。

【図２】（ａ）は図１の投影露光装置のＺステージ５及
びウエハホルダ４を示す平面図、（ｂ）はそれらの一部
を切り欠いた正面図である。

【図３】（ａ）は図２のウエハホルダ４を示す平面図、
（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ線に沿う拡大断面図である。

【図４】その実施の形態で使用される駆動ユニット１７
Ａ及びこの駆動回路を示す図である。

【図５】駆動ユニット１７Ａの動作説明に供する断面図
である。

【図６】駆動ユニットを用いてウエハＷの曲がりを補正
する場合の説明に供する断面図である。

【図７】駆動ユニットを用いてウエハＷの回転角及びＸ
方向、Ｙ方向への位置ずれ量を補正する場合の説明図で
ある。

【図８】本発明の実施の形態の他の例の投影露光装置を
示す一部を切り欠いた概略構成図である。

【図９】従来のウエハホルダの一例を示す断面図であ
る。

【図１０】従来のウエハホルダの他の例を示す断面図で
ある。

【図１１】従来の露光装置のウエハステージの一例を示
す平面図である。

【符号の説明】

Ｒレチクル３投影光学系Ｗウエハ４，４Ａウエハホルダ５Ｚステージ６ＸＹステージ９主制御系１１浮上用給気溝１２Ａ〜１２Ｄ，１３Ａ〜１３Ｉ給気孔１５エアー供給源１７Ａ〜１７Ｉ駆動ユニット１８Ａ〜１８Ｄ電極１９鉄心２０コイル２２Ａ駆動回路２４静電吸着回路２５交流電圧発生回路２６ギャップ検出回路２８励磁回路３０Ａ〜３０Ｅエッジセンサ５９Ａ〜５９Ｄ吸引用電極対

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的導体よりなる基板を所定のベース
上に保持する基板保持装置であって、前記基板を前記ベース上に浮上させる浮上装置と、前記基板に電流を誘起させる電流発生部及び該電流発生
部によって誘起される電流と交差する方向に磁場を発生
する磁場発生部を備え、前記基板に対して前記電流及び
磁場の方向と直交する方向にローレンツ力よりなる駆動
力を発生させる駆動力発生装置と、前記基板の変位を検出する変位検出装置と、を有し、前記変位検出装置の検出結果に基づき前記駆動力発生装
置を介して前記基板を位置決め保持することを特徴とす
る基板保持装置。
【請求項２】請求項１記載の基板保持装置であって、前記浮上装置は、前記ベースに形成された開口から圧縮
気体を噴出させる給気装置よりなることを特徴とする基
板保持装置。
【請求項３】請求項１記載の基板保持装置であって、前記浮上装置は、前記基板の上方に配置された吸引用電
極対よりなり、該吸引用電極対間に所定の電圧を印加し
て前記基板を静電吸引力で吸引浮上することを特徴とす
る基板保持装置。
【請求項４】請求項１、２、又は３記載の基板保持装
置であって、前記電流発生部は、前記ベースの表面上に配列された複
数の電極を有し、隣接する電極対間に各々所定の駆動電
圧を印加して該電極対と対向する前記基板上の領域間に
電流を流すことを特徴とする基板保持装置。
【請求項５】請求項４記載の基板保持装置であって、前記磁場発生部は、前記隣接する電極対間に設けられた
発磁体よりなることを特徴とする基板保持装置。
【請求項６】請求項４記載の基板保持装置であって、前記電流発生部の電極の表面から前記基板の裏面までの
距離の変化によって生じる静電容量の変化を検出する静
電容量検出装置を更に備え、該静電容量検出装置の検出
結果に基づき前記基板の裏面までの距離を計測すること
を特徴とする基板保持装置。
【請求項７】請求項１〜６の何れか一項記載の基板保
持装置であって、前記変位検出装置は、前記浮上装置により浮上される前
記基板の外周縁に対応して配置された複数のエッジセン
サと、前記基板の表面又は裏面までの間隔を検出する複
数のギャップセンサと、を有することを特徴とする基板
保持装置。
【請求項８】請求項１〜７の何れか一項記載の基板保
持装置であって、前記基板を前記ベース側に吸引する吸引力発生装置を、
更に備えたことを特徴とする位置決め装置。
【請求項９】請求項８記載の位置決め装置であって、前記吸引力発生装置は、前記電流発生部の隣接する電極
対間に所定の電圧を印加して前記基板をベース側に吸引
する静電吸引力を発生させることを特徴とする基板保持
装置。
【請求項１０】請求項９記載の基板保持装置であっ
て、前記電流発生部の隣接する電極対間への印加電圧を組毎
に調整して前記基板の歪みを補正することを特徴とする
基板保持装置。
【請求項１１】請求項１〜１０の何れか一項記載の基
板保持装置を備え、該基板保持装置上に感光材料が塗布
された半導体ウエハを浮上させて保持し、該保持された
半導体ウエハ上にマスクパターン像を露光することを特
徴とする露光装置。
【請求項１２】所定のベース上に浮上保持された電気
的導体よりなる基板を非接触で位置決めするための位置
決めデバイスであって、前記基板に非接触で電流を発生させる電流発生部と、該電流発生部によって発生する電流と交差する方向に磁
場を発生する磁場発生部と、を有し、前記電流及び磁場の方向と直交する方向にローレンツ力
よりなる駆動力を発生させて前記基板を位置決めするこ
とを特徴とする位置決めデバイス。