JPWO2002065519A1 - 保持装置、保持方法、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の保持装置において、レチクルホルダ１８は、レチクルＲの下面Ｒａのうち、所定の面精度を有する精度保証領域ＡＲ１に対向する第１吸引部６３と、精度保証領域ＡＲ１以外の精度非保証領域ＡＲ２に対向する第２吸引部６４と、レチクルＲの下面Ｒａと第１吸引部６３との間の空間の気体を吸引する吸引装置に接続された細孔７０ａと、レチクルＲの下面Ｒａと第２吸引部６４との間の空間の気体を吸引する吸引装置７２に接続された細孔７０ｂとを備えている。これにより、精度保証領域の面精度を悪化させることなく、安定してレチクルを保持することができる。
Description
技術分野
本発明は、保持装置及び保持方法、並びにこの保持装置に保持されたマスクと基板とを用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置に関し、特に液晶表示素子や半導体素子等のデバイスを製造する際に、リソグラフィ工程で用いて好適な保持装置及び保持方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に関する。
背景技術
従来より、半導体デバイスの製造工程の１つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と称する）に形成された回路パターンをレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置が用いられている。例えば、半導体デバイス用の露光装置としては、近年における集積回路の高集積化に伴うパターンの最小線幅（デバイスルール）の微細化に応じて、レチクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。
上述のような露光装置では、レチクルのパターンをウエハに転写する際、レチクルをレチクルホルダに真空吸着によって保持しているが、このようなレチクルホルダの従来例として、図２６に示すようなものがある。図２６はレチクルを保持するレチクルホルダを示す斜視図である。この図に示すように、レチクルホルダ１００は、中央部に形成された開口１０２と、上面の複数位置（３箇所）に設けられた台座部１０４と、台座部１０４の上面にそれぞれ設けられた吸着パッド１０６とを備えている。なお、レチクルホルダ１００はベース１１０に対してＸＹ方向に２次元移動可能に設けられている。吸引パッド１０６はレチクルＲの下面と対向する位置に設けられており、不図示のコンプレッサ（吸引装置）に接続されている。そして、コンプレッサでレチクルＲの下面と吸着パッド１０６との間の空間の気体を吸引して、レチクルＲの下面と吸着パッド１０６との間の空間の圧力を外気圧より低くすることにより、レチクルＲはレチクルホルダ１００に吸着保持される。
ところで、レチクルＲは下面中央部にパターンを有するものであって、パターン面（すなわちレチクルＲ下面中央部）にはこのパターン面を保護するためのペリクルＰＥが設けられている。したがって、レチクルホルダ１００は、レチクルＲ下面のうちペリクルＰＥが設けられている以外の部分を吸着保持することになる。
レチクルホルダ１００がレチクルＲを安定して保持するためには、レチクルホルダ１００の吸着パッド１０６とレチクルＲとの接面は大きいほうが好ましい。しかしながら、上述したように、レチクルＲはペリクルＰＥによってレチクルホルダ１００に吸着される面の大きさ（面積）を制約されている。レチクルＲ下面のうちペリクルＰＥ以外の部分の広い領域を吸着保持しようとすると、所定の面精度を有していない、例えばレチクルＲ下面の外縁部の領域（以下、「精度非保証領域」と称する）までレチクルホルダ１００で吸着保持しなければならない。この場合、レチクルＲの吸着パッド１０６に対する接面が歪んでしまうとともに、この歪みの影響が、レチクルＲ中央部の所定の面精度を有している領域（以下、「精度保証領域」と称する）にまで及んでパターン面の面精度が低下し、精度良い露光処理を行うことができないといった問題が生じる。
一方、レチクルＲ下面のペリクルＰＥ以外の部分において、精度保証領域であるペリクルＰＥ近傍の領域（以下、「内縁領域」と称する）を吸着保持することも考えられる。しかしながら、この内縁領域をレチクルホルダ１００が保持することは、レチクルホルダ１００に対してレチクルＲをロード・アンロードするための搬送装置とレチクルホルダ１００とが干渉するため好ましくない。すなわち、レチクルホルダ１００に対してレチクルＲをロード・アンロードする際にはフォーク部を有する搬送装置が用いられるが、このフォーク部によってレチクルＲを支持する場合、フォーク部はレチクルＲ下面のペリクルＰＥ以外の部分を支持することになる。この搬送装置を用いてレチクルホルダ１００に対してレチクルＲをロード・アンロードする際、レチクルホルダ１００とフォーク部との干渉を防ぐために、レチクルホルダ１００の台座部１０４の形状や大きさ、あるいは吸着パッド１０６の位置や大きさが制約を受けることになり、レチクルＲが吸着される面の位置や大きさも制約を受けることになる。
また、レチクルＲ下面のうちペリクルＰＥ以外の部分であって、上記搬送装置との干渉が生じない領域に存在する精度保証領域のみを吸着保持することも考えられるが、レチクルＲの吸着される面が小さくなるので、レチクルホルダ１００のレチクルＲに対する保持力が弱くなり、例えばこのレチクルホルダ１００をベース１１０に対して高速で移動した際、レチクルホルダ１００上のレチクルＲが慣性力によってずれてしまうおそれが生じる。レチクルＲの吸着される面が小さい場合、コンプレッサによる吸引力を大きくして、レチクルＲに対する保持力を高めることも考えられるが、レチクルＲに対して局所的な力が作用されることになるので、この場合もレチクルＲが歪んでしまうおそれが生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、精度保証領域の面精度を悪化させることなく、安定してレチクル（マスク）を保持することができる保持装置及び保持方法、及びこの保持装置を備えて精度良い露光処理を行うことができる露光装置、並びに、精度良くデバイスを製造することができるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明の第１の態様は、平板状の試料の被吸着面を保持する保持装置である。この保持装置は、前記被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域に対向する第１保持部と、前記被吸着面のうち前記第１領域以外の第２領域に対向する第２保持部と、前記被吸着面と前記第１保持部及び前記第２保持部との間の空間の気体を吸引する吸引装置とを備える。
前記吸引装置は、前記被吸着面と前記第１保持部との間の空間の気体を吸引する第１吸引装置と、前記被吸着面と前記第２保持部との間の空間の気体を吸引する第２吸引装置とを備えていてもよい。
本発明の第２の態様は、平板状の試料の被吸着面を保持する保持方法である。この保持方法は、被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域と、被吸着面のうち第１領域以外の第２領域とのそれぞれを、第１保持部と第２保持部とによってそれぞれ個別に吸着保持する。
以上の装置および方法によれば、被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域と、被吸着面のうち第１領域以外の第２領域とのそれぞれを、第１保持部と第２保持部とによってそれぞれ個別に吸着保持するようにしたので、第１保持部によって試料全体の面精度を悪化させずに試料を安定して保持することができるとともに、第２保持部によって試料の吸着される面全体の大きさを大きくすることができ、安定した保持を実現することができる。
前記第１保持部及び第２保持部のそれぞれは、被吸着面に対してそれぞれ複数位置に配置されていてもよい。この場合には、試料を安定して保持することができる。
前記第１保持部と第２保持部とは隣接して配置され、これら第１保持部と第２保持部との境界部は、少なくとも試料の第１領域に配置されていてもよい。この場合には、試料が撓むように変形しようとしても試料と第１保持部との剥離が抑えられる。したがって、保持装置は試料を安定して保持することができる。
前記第２保持部と試料の第２領域とが所定の間隔を有するように設定されていてもよい。この場合には、第２保持部の第２領域に対する吸引力は、第１保持部の第１領域に対する吸引力より小さくなる。したがって、第２保持部が第２領域を強い吸引力で吸引することに起因する試料の変形を抑えることができる。
前記第１吸引装置による単位時間あたりの気体の吸引量と、第２吸引装置による単位時間あたりの気体の吸引量とを制御してもよい。この場合には、第２保持部の第２領域に対する吸引力を、第１保持部の第１領域に対する吸引力より小さくでき、第２保持部が第２領域を強い吸引力で吸引することに起因する試料の変形を抑えることができる。
前記第１保持部の第１領域に対する面積を、第２保持部の第２領域に対する面積より大きく設定してもよい。この場合には、第２保持部の第２領域に対する吸引力を、第１保持部の第１領域に対する吸引力より小さくすることができるので、第２保持部が第２領域を強い吸引力で吸引することに起因する試料の変形を抑えることができる。
本発明の第３の態様は、マスクホルダに保持されたマスクのパターンを基板ホルダに保持された基板に露光する露光装置である。この装置は、マスクホルダと基板ホルダとの少なくとも一方には、前記保持装置が用いられている。
本発明の露光装置によれば、マスクあるいは基板を所定の面精度に維持した状態で安定して保持しつつ露光処理を行うことができるので、精度良い露光処理を実現することができる。
本発明の他の態様は、リソグラフィ工程を備えるデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程で前記露光装置を用いる。
本発明のデバイス製造方法によれば、マスクあるいは基板を所定の面精度に維持した状態で精度良く安定した露光処理を行うことができる露光装置を用いたので、高品質なデバイスを製造することができる。
本発明の他の態様は、所定の許容範囲内で吸着面が第１の方向に向けて凸状を有するマスクを、前記第１の方向に対向して配置された一対の第１吸着保持部で保持するマスクの保持方法である。この方法では、前記各吸着保持部における前記マスクの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、前記各吸着保持部のそれぞれにおける前記中心側の支持点間の間隔をｌ２、前記中心側の支持点に前記マスクが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記マスクとの間隔をδ、大気圧と前記第１吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記マスクの縦弾性係数をＥ、前記マスクの断面２次モーメントをＩとしたとき、
δ＜Ｐｌ１ ２（２ｌ１＋３ｌ２）／６ＥＩ
の関係式を満たすように前記マスクを保持する。
また、本発明の他の態様は、所定の許容範囲内で吸着面が第１の方向に向けて凸状を有するマスクを、前記第１の方向に対向して配置された一対の第１吸着保持部で保持するマスクの保持装置である。この装置では、前記各吸着保持部における前記マスクの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、前記各吸着保持部のそれぞれにおける前記中心側の支持点間の間隔をｌ２、前記中心側の支持点に前記マスクが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記マスクとの間隔をδ、大気圧と前記第１吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記マスクの縦弾性係数をＥ、前記マスクの断面２次モーメントをＩとしたとき、
δ＜Ｐｌ１ ２（２ｌ１＋３ｌ２）／６ＥＩ
の関係式を満たすように前記第１吸着保持部がそれぞれ配置されている。
前記方法および装置によれば、第１吸着保持部によってマスク全体の面精度を悪化させずにマスクを安定して保持することができるとともに、マスクが吸着される面全体の大きさを大きくすることができ、安定したマスク保持を実現することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について説明する。ただし、本発明は以下の各実施例に限定されるものではなく、例えばこれら実施例の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
まず、本発明の保持装置及び露光装置の第一実施例について図１〜図６を参照しながら説明する。図１は露光装置の全体概略図であり、図２は露光装置を構成するレチクルホルダ（保持装置、マスクホルダ）を有するレチクルステージの外観斜視図である。また、図３はレチクルホルダの外観斜視図であり、図４はレチクルホルダの要部拡大図である。図５はレチクルホルダにレチクルが保持された状態を示す概略図であって、図５Ａは上面図、図５Ｂは図５ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。図６はレチクルホルダにレチクルが保持された際の要部拡大断面図である。
図１に示す露光装置１は、光源（不図示）からの露光用照明光により平板状に形成されたレチクル（試料、マスク）Ｒ上の矩形状（あるいは円弧状）の照明領域を均一な照度で照明する照明光学系ＩＵと、レチクルＲを保持するレチクルホルダ１８と、レチクルホルダ１８を含む移動可能なレチクルステージ（マスクステージ）２及びレチクルステージ２を支持するレチクル定盤３を含むステージ装置４と、レチクルＲから射出される照明光をウエハ（基板、感光基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持するウエハホルダ（保持装置）と、ウエハホルダ４１を含む移動可能なウエハステージ（基板ステージ）５及び該ウエハステージ５を支持するウエハ定盤６を含むステージ装置７と、上記ステージ装置４及び投影光学系ＰＬを支持するボディ８とから概略構成されている。なお、ここで投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する方向でレチクルＲとウエハＷの同期移動方向をＹ方向とし、非同期移動方向をＸ方向とする。また、それぞれの軸周りの回転方向をθＺ、θＹ、θＸとする。
照明光学系ＩＵは、ボディ８の上面に固定された支持コラム９によって支持される。なお、露光用照明光としては、例えば超高圧水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）およびＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）およびＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。
ボディ８は、床面に水平に載置されたベースプレート１０上に設置されており、その上部側および下部側には、内側に向けて突出する段部８ａおよび８ｂがそれぞれ形成されている。
ステージ装置４のうち、レチクル定盤３は、各コーナーにおいてボディ８の段部８ａに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持されており（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、その中央部にはレチクルＲに形成されたパターン像が通過する開口３ａが形成されている。なお、レチクル定盤３の材料として金属やアルミナセラミックスを用いることができる。防振ユニット１１は、内圧が調整可能なエアマウント１２とボイスコイルモータ１３とが段部８ａ上に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニット１１によって、ベースプレート１０およびボディ８を介してレチクル定盤３に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている（Ｇは重力加速度）。
レチクル定盤３上には、レチクルステージ２が該レチクル定盤３に沿って２次元的に移動可能に支持されている。レチクルステージ２の底面には、複数のエアベアリング（気体軸受）１４が固定されており、これらのエアベアリング１４によってレチクルステージ２がレチクル定盤３上に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。また、レチクルステージ２の中央部には、レチクル定盤３の開口３ａと連通し、レチクルＲのパターン像が通過する開口２ａが形成されている。
開口２ａ、３ａを通過したレチクルＲのパターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬとして、ここでは物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側との両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や蛍石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子）からなる１／４（または１／５）縮小倍率の屈折光学系が使用されている。このため、レチクルＲに照明光が照射されると、レチクルＲ上の回路パターンのうち、照明光で照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうち、１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
投影光学系ＰＬの鏡筒部の外周には、該鏡筒部に一体化されたフランジ２３が設けられている。そして、投影光学系ＰＬは、ボディ８の段部８ｂに防振ユニット２４を介してほぼ水平に支持された鋳物等で構成された鏡筒定盤２５に、光軸方向をＺ方向として上方から挿入されるとともに、フランジ２３が係合している。なお、鏡筒定盤２５として、高剛性・低熱膨張のセラミックス材を用いてもよい。
フランジ２３の素材としては、低熱膨張の材質、例えばインバー（Ｉｎｖｅｒ；ニッケル３６％、マンガン０．２５％、および微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金）が用いられている。このフランジ２３は、投影光学系ＰＬを鏡筒定盤２５に対して点と面とＶ溝とを介して３点で支持する、いわゆるキネマティック支持マウントを構成している。このようなキネマティック支持構造を採用すると、投影光学系ＰＬの鏡筒定盤２５に対する組み付けが容易で、しかも組み付け後の鏡筒定盤２５および投影光学系ＰＬの振動、温度変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという利点がある。
防振ユニット２４は、鏡筒定盤２５の各コーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント２６とボイスコイルモータ２７とが段部８ｂ上に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニット２４によって、ベースプレート１０およびボディ８を介して鏡筒定盤２５（ひいては投影光学系ＰＬ）に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
ステージ装置７は、ウエハステージ５、このウエハステージ５をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウエハ定盤６、ウエハステージ５と一体的に設けられウエハＷを吸着保持する試料台ＳＴ、これらウエハステージ５及び試料台ＳＴを相対移動自在に支持するＸガイドステージＸＧ、ＸガイドステージＸＧと同期移動する同期ステージ装置を主体に構成されている。ウエハステージ５の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（気体軸受）２８が固定されており、これらのエアベアリング２８によってウエハステージ５がウエハ定盤６上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
ウエハ定盤６は、ベースプレート１０の上方に、防振ユニット２９を介してほぼ水平に支持されている。防振ユニット２９は、ウエハ定盤６の各コーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント３０とボイスコイルモータ３１とがベースプレート１０上に並列に配置された構成になっている。これら防振ユニット２９によって、ベースプレート１０を介してウエハ定盤６に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
ＸガイドステージＸＧは、Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向両端には電機子ユニットからなる可動子３６，３６がそれぞれ設けられている。これらの可動子３６，３６に対応する磁石ユニットを有する固定子３７，３７は、ベースプレート１０に突設された支持部３２、３２に設けられている。そして、これら可動子３６および固定子３７によってムービングコイル型のリニアモータ３３、３３が構成されており、可動子３６が固定子３７との間の電磁気的相互作用により駆動されることで、ＸガイドステージＸＧはＹ方向に移動するとともに、リニアモータ３３、３３の駆動を調整することでθＺ方向に回転移動する。すなわち、このリニアモータ３３によってＸガイドステージＸＧとほぼ一体的にウエハステージ５（および試料台ＳＴ、以下単にウエハステージ５と称する）がＹ方向およびθＺ方向に駆動されるようになっている。
また、ＸガイドステージＸＧの−Ｘ方向側には、Ｘトリムモータの可動子３４ａが取り付けられている。Ｘトリムモータの固定子３４ｂはボディ８に設けられている。このため、ウエハステージ５をＸ方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ３４およびボディ８を介してベースプレート１０に伝達される。
ウエハステージ５は、ＸガイドステージＸＧとの間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石およびアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、ＸガイドステージＸＧにＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ウエハステージ５は、ＸガイドステージＸＧに埋設されたＸリニアモータ３５による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。なお、ウエハステージ５の上面には、ウエハホルダ４１を介してウエハＷが真空吸着等によって固定される。
ステージ装置７には、試料台ＳＴの位置情報を検出するための試料台検出装置が配設されている。このうち、試料台検出装置は、試料台ＳＴ上の側縁にＹ方向に沿って延設されたＸ移動鏡４３と、Ｘ移動鏡４３に対向配置されたレーザ干渉計（干渉計）４４とを備えている。レーザ干渉計４４は、Ｘ移動鏡４３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡４２とに向けてそれぞれレーザ光（検知光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいて、Ｘ移動鏡４３と参照鏡４２との相対変位を計測することにより、試料台ＳＴ（ひいてはウエハＷ）のＸ方向の位置を所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、図１には図示されていないが、試料台ＳＴ上の側縁にＸ方向に沿って延設されたＹ移動鏡と、このＹ移動鏡に対してＸ方向に間隔をあけて対向配置されたＹレーザ干渉計（干渉計）とが設けられており、Ｙレーザ干渉計は、Ｙ移動鏡の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡（不図示）とに向けてそれぞれレーザ光（検知光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいて、Ｙ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、試料台ＳＴ（ひいてはウエハＷ）のＹ方向の位置、およびθＺ方向（相対移動方向と直交する軸線回り）の位置（Ｚ軸回りの回転）を所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに検出する。
さらに、投影光学系ＰＬのフランジ２３には、異なる３カ所に３つのレーザ干渉計４５が固定されている（ただし、図１においてはこれらのレーザ干渉計のうち１つが代表的に示されている）。各レーザ干渉計４５に対向する鏡筒定盤２５の部分には、開口２５ａがそれぞれ形成されており、これらの開口２５ａを介して各レーザ干渉計４５からＺ方向のレーザビーム（測長ビーム）がウエハ定盤６に向けて照射される。ウエハ定盤６の上面の各測長ビームの対向位置には、反射面がそれぞれ形成されている。このため、上記３つのレーザ干渉計４５によってウエハ定盤６の異なる３点のＺ位置がフランジ２３を基準としてそれぞれ計測される（ただし、図１においては、ウエハステージ５上のウエハＷの中央のショット領域が投影光学系ＰＬの光軸の直下にある状態が示されているため、測長ビームがウエハステージ５で遮られた状態になっている）。なお、試料台ＳＴの上面に反射面を形成して、この反射面上の異なる３点のＺ方向位置を投影光学系ＰＬまたはフランジ２３を基準として計測する干渉計を設けてもよい。
次に、図２〜図６を参照しながらレチクルホルダ１８を備えたレチクルステージ２について詳述する。
図２〜図４に示すように、レチクルステージ２は、レチクル粗動ステージ１６と、このレチクル粗動ステージ１６上に設けられたレチクル微動ステージとしてのレチクルホルダ（保持装置）１８とを備えている（なお、図１では、これらを１つのステージとして図示している）。
図２に示すように、レチクル粗動ステージ１６には一対のＹリニアモータ（ステージ駆動装置）１５，１５が接続されており、レチクル粗動ステージ１６はレチクル定盤３上をこれらＹリニアモータ１５、１５によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるようになっている。各Ｙリニアモータ１５は、レチクル定盤３上に非接触ベアリングである複数のエアベアリング１９によって浮上支持されＹ軸方向に延びる固定子２０と、この固定子２０に対応して設けられ、連結部材２２を介してレチクル粗動ステージ１６に固定された可動子２１とから構成されている。このため、運動量保存の法則により、レチクル粗動ステージ１６の＋Ｙ方向の移動に応じて、固定子２０は−Ｙ方向に移動する。この固定子２０の移動によりレチクル粗動ステージ１６の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の変化を防ぐことができる。
また、固定子２０は、レチクル定盤３上に代えて、ボディ８に設けてもよい。固定子２０をボディ８に設ける場合には、エアベアリング１９を省略し、固定子２０をボディ８に固定して、レチクル粗動ステージ１６の移動により固定子２０に作用する反力をボディ８を介して床に逃がしてもよい。
レチクル粗動ステージ１６は、レチクル定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面に固定されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド５１、５１によってＹ軸方向に案内されるようになっている。また、レチクル粗動ステージ１６は、これらＹガイド５１、５１に対して不図示のエアベアリング（気体軸受）によって非接触で支持されている。レチクル粗動ステージ１６及びＹガイド５１，５１は、例えば金属やアルミナセラミックスによって構成されている。
図２、図３に示すように、レチクルホルダ（レチクル微動ステージ）１８には一対のＸボイスコイルモータ１７Ｘと一対のＹボイスコイルモータ１７Ｙとが設けられている。レチクルホルダ１８は、不図示のエアベアリングによりレチクル粗動ステージ１６の上面１６ａに対して浮上した状態で、前記ボイスコイルモータによってレチクル粗動ステージ１６上においてＸ、Ｙ、θＺ方向に微小駆動されるようになっている。
レチクルホルダ１８はセラミックスによって構成されており、特にコージェライト系のセラミックスによって構成されている。このコージェライト系材料は、熱膨張率が殆ど無いため、レチクルホルダ１８は、ステージ駆動装置としてのアクチュエータ（ボイスコイルモータ）等から発する熱に起因する膨張を抑えられている。また、レチクル粗動ステージ１６もセラミックスによって構成されており、コージェライトまたはＳｉＣからなるセラミックスを用いることができる。なお、レチクル粗動ステージ１６をステンレス鋼などの金属によって構成してもよい。
レチクルホルダ１８の−Ｙ方向の端部には、コーナキューブからなる一対のＹ移動鏡５２ａ、５２ｂが設けられており、レチクルホルダ１８の＋Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に延びる平面ミラーからなるＸ移動鏡５３が設けられている。そして、これら移動鏡５２ａ、５２ｂ、５３に対して測長ビームを照射する３つのレーザ干渉計（いずれも不図示）が各移動鏡との距離を計測することにより、レチクルステージ２のＸ、Ｙ、θＺ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置が高精度に計測される。レーザ干渉計によって計測したレチクルステージ２（レチクルホルダ１８、レチクル粗動ステージ１６）の位置情報は制御装置に出力され、制御装置はこのレーザ干渉計の計測結果に基づいて、レチクルステージ２を所定の位置に移動するようにステージ駆動装置（リニアモータ１５、ボイスコイルモータ１７Ｘ、１７Ｙ）を駆動する。
同様に、ウエハステージ５用リニアモータ３３、３５の駆動も、不図示の制御装置により統括的に制御される。
図３に示すように、レチクルホルダ１８は、Ｚ方向に突出するように複数の所定位置にそれぞれ設けられた台座部６０（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ）と、台座部６０の上面にそれぞれ設けられた吸着パッド６２とを備えている。本実施例においては、台座部６０及び吸着パッド６２はそれぞれ３つずつ設けられている。レチクルホルダ１８の中央部には、前述したように、レチクルＲのパターン像が通過可能な開口２ａが形成されている。同様に、レチクル粗動ステージ１６の中央部にも開口２ａが形成されている。
図４、図５に示すように、台座部６０に設けられている吸着パッド６２のそれぞれは、Ｙ方向にのびるように形成された環状溝部６１と、この環状溝部６１の内側に形成されている境界部６５と、環状溝部６１に連続する第１細孔（第１吸引装置）７０ａ及び第２細孔（第２吸引装置）７０ｂとを備えている。図４に示すように、細孔７０ａ、７０ｂのそれぞれは吸引通路７１を介してコンプレッサ（吸引装置）７２に接続されている。細孔７０ａは、環状溝部６１のうち、開口２ａ側の直線部分である第１吸引部（第１保持部）６３に配置されており、細孔７０ｂは、環状溝部６１のうち、開口２ａと反対側の直線部分である第２吸引部（第２保持部）６４に配置されている（第１吸引部６３及び第２吸引部６４は図５Ａの斜線部分参照）。すなわち、第１吸引部６３及び第２吸引部６４のそれぞれは、レチクルＲの下面Ｒａに対してそれぞれ複数位置（３箇所）に配置されており、第１吸引部６３と第２吸引部６４とは、境界部６５を挟んで隣接して配置された構成となっている。
吸引通路７１のそれぞれには、細孔７０ａ、７０ｂから吸引する単位時間あたりの気体の吸引量を調整可能なバルブ７１ａが設けられている。このバルブ７１ａの動作は制御装置ＣＯＮＴによってそれぞれ個別に制御されるようになっている。すなわち、第１細孔７０ａによる単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂによる単位時間あたりの気体の吸引量とは制御装置ＣＯＮＴによってそれぞれ個別に制御可能となっている。
なお、図４には台座部６０Ａ、６０Ｂに設けられている吸着パッド６２のみが示されているが、台座部６０Ｃに設けられている吸着パッドも同様の構成を有している。
図３、図５Ｂ、図６に示すように、レチクルＲは、下面（被吸着面）Ｒａの中央部にパターンが形成されたパターン領域ＰＡを保護するためのペリクルＰＥを備えている。レチクルホルダ１８の台座部６０は、レチクルＲの下面のうち、ペリクルＰＥが設けられている以外の部分である保持可能領域ＣＡを保持するようになっている。レチクルＲは、パターン領域ＰＡを含む所定の面精度を有する精度保証領域（第１領域）ＡＲ１と、下面Ｒａのうち精度保証領域ＡＲ１以外の精度非保証領域ＡＲ２とを有している。すなわち、レチクルＲの下面Ｒａは、全面が所定の面精度を有するようには加工されておらず、外縁部では所定の面精度が保証されていない。
図５Ｂ、図６に示すように、レチクルＲの下面Ｒａにおいて、中央部は平面部となっており、中央部の外側は、中央側から外側に向かって台座部６０から離れる方向に形成されたテーパ部となっている。そして、レチクルＲの下面の中央部に形成されている平面部が精度保証領域ＡＲ１となっており、テーパ部が精度非保証領域ＡＲ２となっている。なお、レチクルＲのテーパ形状は、研磨装置によってレチクルＲの下面Ｒａの外縁部を研磨することにより形成可能である。
レチクルＲの保持可能領域ＣＡが台座部６０に載置される際、吸着パッド６２の第１吸引部６３は、レチクルＲの下面Ｒａのうち精度保証領域ＡＲ１に対向して配置されるように設定されている。また、吸着パッド６２の第２吸引部６４は、レチクルＲの下面Ｒａのうち精度非保証領域ＡＲ２に対向して配置されるように設定されている。そして、吸引装置７２は、レチクルＲの下面Ｒａの精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３との間の空間の気体を、細孔（第１吸引装置）７０ａを介して吸引し、レチクルＲの下面Ｒａの精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４との間の空間の気体を、細孔（第２吸引装置）７０ｂを介して吸引するようになっている。
このとき、図６に示すように、隣接する第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は、少なくとも、レチクルＲの下面Ｒａのうち精度保証領域ＡＲ１に配置されるように設定されている。
なお、精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３との間の空間の気体と、精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４との間の空間の気体とを、細孔７０ａと細孔７０ｂとを介してそれぞれ独立して吸引するように説明しているが、本実施例においては、第１吸引部６３と第２吸引部６４とはつながっているので、細孔７０ａを介して吸引する気体は、精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４との間の空間の気体の一部を含み、細孔７０ｂを介して吸引する気体は、精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３との間の空間の気体の一部を含んでいる。
図６に示すように、第１吸引部６３の上端面と第２吸引部６４の上端面とは同じ高さ位置に形成されている。すなわち、吸着パッド６２の上面は面一となっている。
そして、第１吸引部６３と平面部である精度保証領域ＡＲ１とは接しており、第２吸引部６４とテーパ部である精度非保証領域ＡＲ２とは所定の間隔Ｈを有している。すなわち、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量とは同じ値に設定されてはいるが、間隔Ｈを設けることにより、第１吸引部６３によって吸着されるレチクルＲの下面Ｒａの面積が第２吸引部６４によって吸着される面積よりも大きくなるため、すなわち、図６の紙面と垂直な方向の長さが同一と仮定すると、ＲａＡがＲａＢよりも大きくなるため、第２吸引部６４のレチクルＲに対する吸引力が、第１吸引部６３のレチクルＲに対する吸引力より弱くなる。そして、この間隔Ｈは、精度非保証領域ＡＲ２が第２吸引部６４で吸着されることによってレチクルＲが歪まない程度に、且つ、第２吸引部６４と第１吸引部６３とによってレチクルＲを安定して保持可能な程度に設定されている。
次に、上述したような構成を備えるレチクルホルダ１８によってレチクルＲを保持する方法について説明する。
所定のレチクルＲが、不図示のレチクル搬送装置によってレチクルホルダ１８にロードされる。レチクルホルダ１８に対してレチクルＲをロードするに際し、レチクルＲの保持可能領域ＣＡのうち、精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３とが対向するように、且つ、精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４とが対向するように位置合わせを行いつつ、ロードする。このとき、吸着パッド６２のうち、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５が少なくとも精度保証領域ＡＲ１に配置されるように位置合わせする。
レチクルホルダ１８にレチクルＲがロードされたら、制御装置ＣＯＮＴは、吸引装置７２を駆動するとともに、吸引通路７１にそれぞれ設けられているバルブ７１ａを制御して、第１細孔７０ａによる単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂによる単位時間あたりの気体の吸引量とを予め設定されている設定値に設定する。本実施例では、制御装置ＣＯＮＴは、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量とを同じ値に設定する。
レチクルＲは、精度保証領域ＡＲ１と精度非保証領域ＡＲ２とのそれぞれを、第１吸引部６３と第２吸引部６４とによってそれぞれ吸着保持される。このように、第１吸引部６３と第２吸引部６４とを用いて、レチクルＲの保持可能領域ＣＡの広い範囲を保持するようにしたことにより、レチクルＲはレチクルホルダ１８に安定して保持され、レチクルステージ２が高速で移動しても、慣性力によってレチクルＲとレチクルホルダ１８とがずれてしまうようなことがない。
また、レチクルＲのうち精度保証領域ＡＲ１を第１吸引部６３によって保持し、精度非保証領域ＡＲ２を第２吸引部６４によって個別に保持するようにしたことにより、レチクルホルダ１８はレチクルＲを変形させることなく安定して保持する。すなわち、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２をテーパ形状として、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との間に間隔Ｈを設けたことによって、第１吸引部６３によって吸着されるレチクルＲの下面Ｒａの面積が第２吸引部６４によって吸着される面積よりも大きくなるため、第２吸引部６４のレチクルＲに対する吸引力は、第１吸引部６３のレチクルＲに対する吸引力より弱くなるように設定される。したがって、精度非保証領域ＡＲ２を吸着保持した際に、精度非保証領域ＡＲ２を吸着保持したことに起因するレチクルＲ全体の歪みを抑えることができる。
このとき、間隔Ｈからのリーク量（すなわち間隔Ｈ）は、レチクルＲを歪ませない程度に、且つ、レチクルＲに対する安定した保持力を低下させない程度に設定されている。すなわち、レチクルステージ２が高速で移動しても、慣性力よってレチクルＲとレチクルホルダ１８とがずれてしまうようなことがない程度に設定されている。
そして、このレチクルホルダ１８に保持されたレチクルＲに照明光学系ＩＵより露光光を照射することにより、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷに精度良く露光することができる。
次に、レチクルＲのうち精度保証領域ＡＲ１を第１吸引部６３によって保持し、精度非保証領域ＡＲ２を第２吸引部６４によって保持するようにしたことにより、レチクルホルダ１８はレチクルＲを変形することなく安定して保持できる理由について図７Ａ〜図７Ｄ、図８、図９を参照しながら説明する。
図７Ａ〜図７Ｄは、レチクルＲのテーパ部の領域、すなわち、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬをそれぞれ異なる値に設定し、これらレチクルＲのそれぞれを第１吸引部６３及び第２吸引部６４によって吸着保持した際の、レチクルＲの形状（変形）をシミュレーションした結果を模式的に示した図である。図７Ａは、精度非保証領域のサイズＬを５．５ｍｍに設定した際の図であり、図７ＢはサイズＬを７．５ｍｍに設定した際の図であり、図７ＣはサイズＬを９．０ｍｍに設定した際の図であり、図７ＤはサイズＬを１０．５ｍｍに設定した際の図である。ここで、図７Ａ〜図７Ｄのそれぞれにおいて、第２吸引部６３と精度非保証領域ＡＲ２との間隔の最大値Ｈは同一値（０．５μｍ）に設定されており、レチクルホルダ１８（吸着パッド６２）は同一のものを用いている。
図７Ａは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを５．５ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１は第１吸引部６３に保持され、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４に保持されている。このとき、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は精度保証領域ＡＲ１に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ａに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ１、Ｍ２が発生する。なお、この点Ｃは精度保証領域ＡＲ１上の点である。このとき、前述したように、間隔Ｈによって第２吸引部６４による精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力のほうが第１吸引部６３による精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より弱くなっており、また、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積が、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より大きくなっているので、Ｍ１＞Ｍ２となり、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とを剥離するような力がレチクルＲに対して生じない。したがって、この状態においては、レチクルＲはレチクルホルダ１８に安定して保持されている。
図７Ｂは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを７．５ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１は第１吸引部６３に保持され、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４に保持されている。このとき、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は精度非保証領域ＡＲ２側に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ｂに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ３、Ｍ４が発生する。この場合、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積は、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より小さくなっており、第２吸引部６４による精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力のほうが第１吸引部６３による精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より強くなって、Ｍ４＞Ｍ３となる。すると、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とを剥離するような力がレチクルＲに作用し、破線Ｒ’に示すように、レチクルＲは、中央部（パターン領域）を盛り上げるような変形を生じる。このように、パターン領域を有する精度保証領域ＡＲ１までもが歪んでしまうため、第１吸引部６３の精度非保証領域ＡＲ１に対する面積を、第２吸引部６４の精度保証領域ＡＲ２に対する面積より小さく設定することは望ましくない。
なお、この場合、図７Ｂの台座部を６０Ａ（あるいは６０Ｂ）とすると、反対側にある台座部６０Ｃの第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってもレチクルＲに対する吸引動作が行われているため、レチクルＲには図７Ｂに示すように、曲げに対する反力Ｍ３’が作用し、また、モーメントの中心Ｃは境界部６５上にあるため、点Ｃまわりのモーメントは釣り合って、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とは剥離するまでには至らない。
図７Ｃは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを９．０ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１と精度非保証領域ＡＲ２の一部とが第１吸引部６３に保持され、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４に保持されている。このとき、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は完全に精度非保証領域ＡＲ２側に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ｃに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ５が発生する。この場合、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積は、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より小さくなっている。この場合、レチクルＲは、破線Ｒ’で示すように中央部（パターン領域）を盛り上げるような変形を生じるとともに、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とは完全に剥離する。
そして、図７Ｃの台座部を６０Ａ（あるいは６０Ｂ）とすると、反対側にある台座部６０Ｃの第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲに対して行われている吸引動作によって、レチクルＲには図７Ｃに示すように、曲げに対する反力Ｍ５’が作用する。レチクルＲの変形は、レチクルＲの変形が進行してレチクルＲの点Ｃ１が境界部６５に接し、この点Ｃ１まわりのモーメントが反力Ｍ５’と釣り合った時点で終了する。
図７Ｄは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを１０．５ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１は第１，第２吸引部６３，６４のいずれにも保持されておらず、精度非保証領域ＡＲ２は第１，第２吸引部６３，６４に保持されている。そして、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は精度非保証領域ＡＲ２側に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ｄに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ６が発生する。この場合、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積はほぼ無い状態である。レチクルＲは、破線Ｒ’で示すように中央部（パターン領域）を盛り上げるような変形を生じるとともに、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とは完全に剥離する。
そして、レチクルＲの変形は、破線Ｒ’で示すように、精度非保証領域ＡＲ２が第１吸引部６３及び第２吸引部６４に接した時点で終了する。
以上説明したように、図７Ａで示される状態のように、サイズＬを５．５ｍｍ以下として、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５がレチクルＲの精度保証領域ＡＲ１に配置されるようにし、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積が、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より大きくなるように設定することにより、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１との剥離の発生が抑えられ、レチクルＲの歪みの発生を防止することができる。
図８は、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬと、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との最大間隔Ｈとをそれぞれ変化させた際の、レチクルＲのたわみ最大値を求めたシミュレーション結果である。また、図９は図８の表をグラフ化したものであって、縦軸はレチクルＲのたわみ最大値、横軸は精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬである。ここで、レチクルＲのたわみ最大値とは、レチクルＲの端部と持ち上がり変形した際のレチクルＲの中央部とのＺ方向の距離である。
これらの図から、サイズＬが２．５ｍｍ、５．５ｍｍ、７．５ｍｍのところで、レチクルＲのたわみ最大値が飛躍的に増大していることが分かる。このことから、レチクルＲの変形は、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬ、すなわち、第１吸引部６３によって精度非保証領域ＡＲ２を吸引するかどうかに大きく依存する。
次に、本発明の保持装置の他の実施例について説明する。ここで、以下の図面を用いた説明において、前述した実施例と同一又は同等の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略又は省略するものとする。
レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２の形状は、テーパ形状に限らず、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２を吸着保持する第２吸引部６４の形状に応じて、第２吸引部６４とレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２との間に、所定の間隔Ｈを有するように設定されていればよい。例えば、図１０に示すように、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４から離れる方向に形成された段部であってもよい。
本実施例においては、吸引装置７２に吸引通路７１を介して接続された細孔は、吸着パッド６２にＹ方向にのびるように形成された環状溝部６１のうち、直線部分である第１吸引部６３及び第２吸引部６４のそれぞれに設けられた構成であるが、環状溝部６１に設ける細孔を、図１１に示すように、１つとすることも可能である。この場合、第１吸引部６３と第２吸引部６４とは環状溝部６１の一部であるので連続しており、細孔７０が１つであっても吸引動作を安定して行うことができる。また、環状溝部６１の任意の複数位置に細孔７０をそれぞれ設ける構成とすることも可能である。この場合、複数の細孔のそれぞれに吸引通路７１を接続し、吸引装置７２によって吸引動作を行えばよい。
本実施例においては、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量とは同じ値になるように設定されているが、それぞれの吸引量を異なるように設定してもよい。この場合、図４に示したように、制御装置ＣＯＮＴは複数の接続通路７１にそれぞれ設けられたバルブ７１ａをそれぞれ個別に制御すればよい。あるいは、バルブ７１ａによる制御のほかに、吸引通路７１のそれぞれに対してそれぞれ個別に吸引装置７２を設け、制御装置ＣＯＮＴがこの吸引装置７２のそれぞれの出力を個別に制御するようにしてもよい。
本実施例においては、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との間に間隔Ｈを設けることにより、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力が、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より弱くなるように設定されているが、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量が、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量より多くなるように設定することによって、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力が、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より弱くなるように設定してもよい。
本実施例においては、吸着パッド６２にＹ方向にのびるように形成された環状溝部６１のうち、直線部分のそれぞれを第１吸引部６３及び第２吸引部６４としているが、図１２に示すように、吸着パッド６２に第１吸引部６３と第２吸引部６４とをそれぞれ独立して設けてもよい。そして、第１吸引部６３及び第２吸引部６４のそれぞれに細孔７０を設け、それぞれ個別に吸引装置７２に接続することによって、第１吸引部６３及び第２吸引部６４により吸引動作が可能となる。この場合、それぞれの吸引装置７２の出力を個別に制御することにより、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力と、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力とをそれぞれ独立して制御することができる。
本実施例においては、第１吸引部６３の高さ位置と第２吸引部６４の高さ位置とは同じに設定されているが、図１３Ａに示すように、第２吸引部６４の高さ位置が、第１吸引部６３よりレチクルＲの下面Ｒａに対して低い位置になるように設定されてもよい。こうすることにより、レチクルＲにテーパ部が形成されていなくても、第２吸引部６４とレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２との間に所定の間隔Ｈを形成することができる。
一方、図１３Ｂに示すように、第２吸引部６４の高さ位置が、第１吸引部６３よりレチクルＲの下面Ｒａに対して高い位置になるように設定されてもよい。こうすることにより、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２が吸着パッド６２から大きく離れる方向に形成されているような場合であっても、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との間に所定の間隔Ｈを形成することができる。
すなわち、第２吸引部６４の高さ位置は、レチクルＲの下面Ｒａの形状に応じて設定される。
更に、第１吸引部６３が設けられる台座部と、第２吸引部６４が設けられる台座部とを独立して設け、２つの台座部のうちいずれか一方をＺ方向に移動可能な支持装置で支持し、この移動可能に支持されたほうの台座部をＺ方向に移動して、第１吸引部６３又は第２吸引部６４の高さ位置を制御するようにしてもよい。
このとき、各台座部はＸ方向に並べて配置してもよいし、Ｙ方向に離して配置してもよい。
また、図３に示す台座部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのそれぞれを開口２ａに対して接近・離間する方向（すなわちＸ方向）に移動可能な支持装置で支持し、載置されるべきレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬに応じて、それぞれの台座部に設けられている第２吸引部６４が精度非保証領域ＡＲ２を保持するように、この台座部を移動するようにしてもよい。
第１吸引部６３と第２吸引部６４との大きさは同じにする必要はなく、異なる大きさ（面積）を有していてもよい。例えば、第２吸引部６４の幅（Ｘ方向のサイズ）を第１吸引部６３の幅（Ｘ方向のサイズ）に対して小さく設定してもよい。あるいは、図１４に示すように、第１吸引部６３のＹ方向のサイズと第２吸引部６４のＹ方向のサイズとをそれぞれ異なるように設定してもよい。図１４に示す吸着パッド６２のそれぞれは、１つの第１保持部６３と、この第１保持部６３より小さい３つの第２保持部６４とを備えている。このとき、３つの第２保持部６４のそれぞれの大きさ（面積）の総計は第１保持部６３より小さくなるように設定されている。そして、第２保持部６４どうしの間には、吸引機能を有さない台座部６３の上面が露出している。このような構成によっても、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力を第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より小さくすることができ、レチクルホルダ１８はレチクルＲを歪ませることなく安定して保持することができる。
本実施例においては、吸着パッド６２を有する台座部は３つであるが、この吸着パッド６２を有する台座部を任意の複数箇所に設けることができる。また、本実施例においては、吸着パッド６２のそれぞれは、第１吸引部６３と第２吸引部６４とを有しているが、複数の台座部のそれぞれに設けられた吸着パッド６２のうち、いずれかの吸着パッドには第１吸引部６３のみが設けられ第２吸引部６４は設けられていない構成とすることができる。
吸着パッド６２を備えた台座部６０を複数設けた際、全ての吸着パッド６２でレチクルＲに対する吸着動作を行う必要はない。例えば、複数箇所に設けられた吸着パッド６２のうち、いずれか任意の吸着パッド６２を用いてレチクルＲに対する吸着動作を行い、他の吸着パッド６２では吸着動作を行わないようにする構成としてもよい。すなわち、複数設けられた吸着パッド６２の吸着動作を切り替えるようにする構成とすることができる。
第２吸引部６４に設けられた細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量（すなわち、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力）、あるいは、第２吸引部６４のレチクルＲに対する吸引位置は、レチクルＲの形状（変形の度合い）に応じて設定することができる。すなわち、精度良い露光処理が行えるよう、レチクルホルダ１８に保持されたレチクルＲがフラットになるように、細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量を制御したり、前述したように第２吸引部６４を移動可能に設けた場合にはその位置を制御する。
細孔７０ｂからの単位時間当たりの気体吸引量の設定や第２吸引部６４の位置の設定は、例えば、レチクルＲの形状（変形量）を形状計測装置（光学式形状センサなど）によって計測し、この計測結果に基づいて、レチクルＲの形状が所望の形状になるように行えばよい。
本実施例においては、レチクルＲのテーパ部を精度非保証領域ＡＲ２としているが、テーパ部の一部が精度保証領域を含んでいてもよい。
レチクルホルダ１８によるレチクルＲに対する吸着保持力が十分でない場合には、例えば、所定の押圧装置によって、レチクルＲのレチクルホルダ１８に保持されている位置に対応した上面側の部分を上方から下方に向かって押圧することによって保持力を向上することができる。
本実施例においては、第２保持部６４とレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２との間に間隔Ｈを設けているが、この間隔Ｈは例えば５μｍ程度であるので、気体（空気）の粘性により、第２保持部６４はレチクルＲに対する吸引動作を行うことができる。
本実施例においては、本発明の保持装置をレチクルホルダに適用しているが、ウエハＷを保持するためのウエハホルダ４１に適用することもできる。
また、本発明の保持装置は、露光装置以外にも、例えばレチクルの検査装置や、レチクル上に回路パターンを形成する装置等にも適用できる。
上記実施例の基板としては、半導体デバイス用の半導体ウエハＷのみならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ等が適用される。
露光装置１としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；ＵＳＰ５，４７３，４１０）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。
露光装置１の種類としては、ウエハＷに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクルなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
また、露光用照明光の光源としては、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよいし、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。
投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみならず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系ＰＬを用いることなく、レチクルＲとウエハＷとを密接させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。
ウエハステージ５やレチクルステージ２にリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ２、５は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
各ステージ２、５の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ２、５を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージ２、５に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ２、５の移動面側（ベース）に設ければよい。
以上のように、本願実施例の露光装置１は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイスは、図２５に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実施例の露光装置１によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
［第二実施例］
図１５〜図２１は、本発明の第二実施例の説明図である。この実施例では、レチクルホルダ９０として、いわゆるピンチャックホルダを使用したことを特徴としている。装置の他の構成は、先に説明した第１実施例と同様でよい。
図１５は、レチクルホルダ９０の斜視図である。このレチクルホルダ９０の中央部には矩形状の開口２ａが形成され、レチクルホルダ９０の上面において開口２ａの両側には、辺に沿って一列ずつ、長細い矩形状をなす吸着パッド９１が形成されている。
これら吸着パッド９１は、真空度を保つために矩形状の減圧領域９５を取り囲む隔壁９２と、減圧領域９５内に互いに間隔を空けて多数形成されたピン９６と、減圧領域９５内に開口する排気孔９４とを有する。隔壁９２の幅と高さは全周に亘って一定であり、隔壁９２とピン９６は、ホルダ上面から正確に同じ高さを有するように上端面を研磨されている。隔壁９２とピン９６の高さの誤差は通常、５０ｎｍ以下に抑えることが可能である。レチクルホルダ９０の材質としては、セラミックなどが最適である。排気孔９４はそれぞれ、図示しない真空配管に接続され、減圧領域９５内の気体を排気できる。
図１６は、レチクルホルダ９０にレチクルＲを吸着した状態を示しており、レチクルＲとの接触部分は斜線で図示されている。
このようなレチクルホルダ９０を用いた場合にも、前述した実施例と同様の効果が得られる。この点を図１７〜図２１を用いて説明する。
図１７は、端部がテーパー加工されていないレチクルＲをレチクルホルダ９０に吸着した場合を示す断面拡大図であり、隔壁９２の上端面（吸着面）は、レチクルＲの端縁から１〜２．５ｍｍ及び１０．５〜１２ｍｍの位置に配置され、シール部を形成している。
図１８は、本発明の実施例として、レチクルＲの端縁から５．５ｍｍの位置より外側がテーパー加工されている場合を示す。レチクルホルダ９０の各吸着パッド９１の隔壁９２間の中心は、レチクルＲの端縁から６．５ｍｍに位置している。この場合、テーパーの開始点Ｐ１は、レチクルホルダ９０の各吸着パッド９１の隔壁９２間の中心より外側に位置する。したがって、減圧領域９５の減圧によって生じる点Ｐ１回りのモーメントＭ２は、逆回りのモーメントＭ１より大きいので、点Ｐ１よりレチクル内側の部分Ｇを吸着パッド９１から剥離させるモーメントは発生しない。
一方、図１９に示すように、レチクルＲのテーパ開始点Ｐ２がレチクル端縁から７．５ｍｍの位置に設定された場合、減圧領域９５の減圧によって生じる点Ｐ２回りのモーメントＭ４は、逆回りのモーメントＭ３より小さくなり、点Ｐ２よりレチクル内側の部分Ｇ４を吸着パッド９１から剥離させるモーメントが発生する。しかし、もう一方の吸着パッド９１によってレチクルＲの他端部が吸着されているため、レチクルＲには曲げモーメントが働き、この曲げモーメントに対する反モーメントＭ４１が発生する。その結果、モーメントＭ４１，Ｍ４，Ｍ３がつりあった状態となり、レチクルＲは歪んでしまう。
図２０に示すように、テーパー開始点Ｐ３がレチクル端縁から９ｍｍの位置に設定された場合は、レチクルＲを歪ませる方向のモーメントＭ３がさらに大きくなり、図２１に示すように、テーパー開始点Ｐ４が内側の隔壁９２の上端面に位置する場合に、レチクルＲの歪み量が最大になる。
以上のように、第二実施例では、ピンチャック型レチクルホルダ９０を用いているため、レチクルＲのテーパー開始点は、図１８のテーパー開始点Ｐ１のように吸着パッド９１の幅方向中央より外側にあればよい。例えば、レチクルホルダ９０の各吸着パッド９１の隔壁９２間の中心がレチクルＲの端縁から６．５ｍｍに位置している場合には、端縁から６ｍｍよりも外側からテーパが開始するレチクルと組み合わせることにより、吸着されたレチクルの変形を最小限度にとどめることが可能となる。また、多数のピン９６がレチクルに接触することによって、レチクルホルダ９０とレチクルとの間の静止摩擦力を増大させる効果も得られる。
［第三実施例］
本発明では、レチクルＲの端部にテーパー部を形成する代わりに、図２３および図２４に示すようにレチクルＲの端部を湾曲させておくことにより、前記同様の効果を得ることもできる。以下、この点について説明する。
図２２に示すように、厚さが一定で平坦なレチクルＲの両端部に、レチクル上面に対して垂直な応力Ｐがかかった場合には、レチクルＲの一端部から距離：ｘの位置において、以下の式で表される応力、剪断力、曲げモーメント、および撓みが生じる。なお、レチクルホルダの吸着保持部（第１吸着保持部）におけるレチクルＲの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、吸着保持部のそれぞれにおける中心側の支持点間の間隔をｌ２、中心側の支持点にレチクルＲが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記レチクルＲとの間隔をδ、大気圧と前記吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記レチクルＲの縦弾性係数をＥ、前記レチクルＲの断面２次モーメントをＩと表記する。
（２１）式，（２２）式，および（２３）式が応力Ｐによるレチクル変形を示している。したがって、応力がかかっていない状態でのレチクルの形状が（２１）式、（２２）式、あるいは（２３）式の形状であれば、図２３のように反対側に応力Ｐをかけることにより完全な平面に矯正することが可能である。
また、図２３に示すように、支持部▲１▼、▲１▼’と▲２▼、▲２▼’を設けた場合には、レチクルの被吸着面と支持部▲１▼、▲１▼’と▲２▼、▲２▼’が接した時点で変形は終了するので、必ずしも（２０）式を満たす必要はなく、以下の（２４）式の関係を満たせばよい。ただし、δは（２１）、（２２）、（２３）の形状である必要がある。
通常、レチクルの保持にはバキュームチャックを用いるため、応力Ｐは大気圧に吸着面積を乗じた値となる。通常支持点の間ｌ１の領城が吸着領域となる。
さらに走査型露光装置用のレチクルホルダでは摩擦力が重要であるから、大きな吸着面積となるように設計される。この場合の好適な設計例を図２４に示す。支持点▲２▼、▲２▼’よりも外側に支持点▲３▼、▲３▼’が設けられており、吸着領域が▲２▼から▲３▼および▲２▼’から▲３▼’までの領域ｌ３だけそれぞれ増加するので、より大きな吸着力および摩擦力が得られる。
領域ｌ３のようなレチクル周辺部は一般に平坦度が悪く、これら領域ｌ３に支持点を接触させると、レチクルＲが大きく撓むため、避ける必要がある。例えば図２４中の点線で示すレチクル形状のように、レチクルＲの端部にテーパーを設け、実線で示す吸着後のレチクルの被吸着面が支持点▲３▼、▲３▼’から離れているように加工しておけばよい。この離間量（後退量）ｈは５μｍ以下が望ましい。領域ｌ３の面精度は、領域ｌ２の面精度（通常、５００ｎｍ以下）に比べずっと粗いため、領域ｌ３の加工は容易である。
図２４の状態を一般式で説明すると、レチクル吸着面の精度保証領域ｌ４の形状は（２１）式、（２２）式、（２３）式、および（２４）式の関係を満たし、支持点▲３▼、▲３▼’では以下の（２５）式を満たせばよい。
なお、レチクルの被吸着面の領域ｌ３を後退させる代わりに、レチクルホルダの支持点▲３▼、▲３▼’に相当する部分の深さ５μｍ程度を削っておくことにより、同様の目的を達することもできるし、レチクルの被吸着面の領域ｌ３およびレチクルホルダの支持点▲３▼、▲３▼’に相当する部分の両者をそれぞれ後退させておくことも可能である。
なお、上記第１，第２実施例において、レチクルを吸着保持した後に、重力（レチクルの自重）によってレチクルのパターン面が微少量撓むが、この量を予め計算によって求めることができるため、投影光学系の可動レンズ群を駆動することにより、レチクルのパターン面の撓みによって生じる像面湾曲を補正することができる。
産業上の利用の可能性
本発明の保持方法によれば、被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域と、被吸着面のうち第１領域以外の第２領域とのそれぞれを、第１保持部と第２保持部とによってそれぞれ個別に吸着保持するようにしたので、第１保持部によって試料全体の面精度を悪化させずに試料を安定して保持することができるとともに、第２保持部によって試料の吸着される面全体を大きくすることができ、安定した保持が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の保持装置を備えた露光装置の一実施例を示す全体概略図である。
図２は、露光装置を構成する保持装置を有するステージ装置の外観斜視図である。
図３は、本発明の保持装置の外観斜視図である。
図４は、本発明の保持装置の一実施例を示す要部拡大斜視図である。
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の保持装置にマスクが保持されている状態を示す概略図であって、図５Ａは上面図、図５Ｂは図５ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。
図６は、本発明の保持装置にマスクが保持された際の要部拡大断面図である。
図７Ａ〜図７Ｄは、保持装置に保持されるマスクの形状と変形との関係を説明するための図である。
図８は、第２領域の大きさ及び間隔とマスクのたわみ最大量との関係を示す表である。
図９は、図８の表をグラフにしたものである。
図１０は、本発明のマスクの他の実施例を示す断面図である。
図１１〜図１４は、本発明の保持装置の他の実施例の要部を示す拡大斜視図である。
図１５は、本発明の保持装置の他の実施例を示す斜視図である。
図１６は、同実施例でレチクルを吸着した状態を示す斜視図である。
図１７〜図２１は、保持装置にマスクが保持された際の要部拡大断面図である。
図２２〜図２４は、本発明の他の実施例の効果を説明するためのレチクルの断面図である。
図２５は、半導体デバイス製造工程の一例を示すフローチャートである。
図２６は、従来の保持装置を示す外観斜視図である。
本発明は、保持装置及び保持方法、並びにこの保持装置に保持されたマスクと基板とを用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置に関し、特に液晶表示素子や半導体素子等のデバイスを製造する際に、リソグラフィ工程で用いて好適な保持装置及び保持方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に関する。
背景技術
従来より、半導体デバイスの製造工程の１つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と称する）に形成された回路パターンをレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置が用いられている。例えば、半導体デバイス用の露光装置としては、近年における集積回路の高集積化に伴うパターンの最小線幅（デバイスルール）の微細化に応じて、レチクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。
上述のような露光装置では、レチクルのパターンをウエハに転写する際、レチクルをレチクルホルダに真空吸着によって保持しているが、このようなレチクルホルダの従来例として、図２６に示すようなものがある。図２６はレチクルを保持するレチクルホルダを示す斜視図である。この図に示すように、レチクルホルダ１００は、中央部に形成された開口１０２と、上面の複数位置（３箇所）に設けられた台座部１０４と、台座部１０４の上面にそれぞれ設けられた吸着パッド１０６とを備えている。なお、レチクルホルダ１００はベース１１０に対してＸＹ方向に２次元移動可能に設けられている。吸引パッド１０６はレチクルＲの下面と対向する位置に設けられており、不図示のコンプレッサ（吸引装置）に接続されている。そして、コンプレッサでレチクルＲの下面と吸着パッド１０６との間の空間の気体を吸引して、レチクルＲの下面と吸着パッド１０６との間の空間の圧力を外気圧より低くすることにより、レチクルＲはレチクルホルダ１００に吸着保持される。
ところで、レチクルＲは下面中央部にパターンを有するものであって、パターン面（すなわちレチクルＲ下面中央部）にはこのパターン面を保護するためのペリクルＰＥが設けられている。したがって、レチクルホルダ１００は、レチクルＲ下面のうちペリクルＰＥが設けられている以外の部分を吸着保持することになる。
レチクルホルダ１００がレチクルＲを安定して保持するためには、レチクルホルダ１００の吸着パッド１０６とレチクルＲとの接面は大きいほうが好ましい。しかしながら、上述したように、レチクルＲはペリクルＰＥによってレチクルホルダ１００に吸着される面の大きさ（面積）を制約されている。レチクルＲ下面のうちペリクルＰＥ以外の部分の広い領域を吸着保持しようとすると、所定の面精度を有していない、例えばレチクルＲ下面の外縁部の領域（以下、「精度非保証領域」と称する）までレチクルホルダ１００で吸着保持しなければならない。この場合、レチクルＲの吸着パッド１０６に対する接面が歪んでしまうとともに、この歪みの影響が、レチクルＲ中央部の所定の面精度を有している領域（以下、「精度保証領域」と称する）にまで及んでパターン面の面精度が低下し、精度良い露光処理を行うことができないといった問題が生じる。
一方、レチクルＲ下面のペリクルＰＥ以外の部分において、精度保証領域であるペリクルＰＥ近傍の領域（以下、「内縁領域」と称する）を吸着保持することも考えられる。しかしながら、この内縁領域をレチクルホルダ１００が保持することは、レチクルホルダ１００に対してレチクルＲをロード・アンロードするための搬送装置とレチクルホルダ１００とが干渉するため好ましくない。すなわち、レチクルホルダ１００に対してレチクルＲをロード・アンロードする際にはフォーク部を有する搬送装置が用いられるが、このフォーク部によってレチクルＲを支持する場合、フォーク部はレチクルＲ下面のペリクルＰＥ以外の部分を支持することになる。この搬送装置を用いてレチクルホルダ１００に対してレチクルＲをロード・アンロードする際、レチクルホルダ１００とフォーク部との干渉を防ぐために、レチクルホルダ１００の台座部１０４の形状や大きさ、あるいは吸着パッド１０６の位置や大きさが制約を受けることになり、レチクルＲが吸着される面の位置や大きさも制約を受けることになる。
また、レチクルＲ下面のうちペリクルＰＥ以外の部分であって、上記搬送装置との干渉が生じない領域に存在する精度保証領域のみを吸着保持することも考えられるが、レチクルＲの吸着される面が小さくなるので、レチクルホルダ１００のレチクルＲに対する保持力が弱くなり、例えばこのレチクルホルダ１００をベース１１０に対して高速で移動した際、レチクルホルダ１００上のレチクルＲが慣性力によってずれてしまうおそれが生じる。レチクルＲの吸着される面が小さい場合、コンプレッサによる吸引力を大きくして、レチクルＲに対する保持力を高めることも考えられるが、レチクルＲに対して局所的な力が作用されることになるので、この場合もレチクルＲが歪んでしまうおそれが生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、精度保証領域の面精度を悪化させることなく、安定してレチクル（マスク）を保持することができる保持装置及び保持方法、及びこの保持装置を備えて精度良い露光処理を行うことができる露光装置、並びに、精度良くデバイスを製造することができるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明の第１の態様は、平板状の試料の被吸着面を保持する保持装置である。この保持装置は、前記被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域に対向する第１保持部と、前記被吸着面のうち前記第１領域以外の第２領域に対向する第２保持部と、前記被吸着面と前記第１保持部及び前記第２保持部との間の空間の気体を吸引する吸引装置とを備える。
前記吸引装置は、前記被吸着面と前記第１保持部との間の空間の気体を吸引する第１吸引装置と、前記被吸着面と前記第２保持部との間の空間の気体を吸引する第２吸引装置とを備えていてもよい。
本発明の第２の態様は、平板状の試料の被吸着面を保持する保持方法である。この保持方法は、被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域と、被吸着面のうち第１領域以外の第２領域とのそれぞれを、第１保持部と第２保持部とによってそれぞれ個別に吸着保持する。
以上の装置および方法によれば、被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域と、被吸着面のうち第１領域以外の第２領域とのそれぞれを、第１保持部と第２保持部とによってそれぞれ個別に吸着保持するようにしたので、第１保持部によって試料全体の面精度を悪化させずに試料を安定して保持することができるとともに、第２保持部によって試料の吸着される面全体の大きさを大きくすることができ、安定した保持を実現することができる。
前記第１保持部及び第２保持部のそれぞれは、被吸着面に対してそれぞれ複数位置に配置されていてもよい。この場合には、試料を安定して保持することができる。
前記第１保持部と第２保持部とは隣接して配置され、これら第１保持部と第２保持部との境界部は、少なくとも試料の第１領域に配置されていてもよい。この場合には、試料が撓むように変形しようとしても試料と第１保持部との剥離が抑えられる。したがって、保持装置は試料を安定して保持することができる。
前記第２保持部と試料の第２領域とが所定の間隔を有するように設定されていてもよい。この場合には、第２保持部の第２領域に対する吸引力は、第１保持部の第１領域に対する吸引力より小さくなる。したがって、第２保持部が第２領域を強い吸引力で吸引することに起因する試料の変形を抑えることができる。
前記第１吸引装置による単位時間あたりの気体の吸引量と、第２吸引装置による単位時間あたりの気体の吸引量とを制御してもよい。この場合には、第２保持部の第２領域に対する吸引力を、第１保持部の第１領域に対する吸引力より小さくでき、第２保持部が第２領域を強い吸引力で吸引することに起因する試料の変形を抑えることができる。
前記第１保持部の第１領域に対する面積を、第２保持部の第２領域に対する面積より大きく設定してもよい。この場合には、第２保持部の第２領域に対する吸引力を、第１保持部の第１領域に対する吸引力より小さくすることができるので、第２保持部が第２領域を強い吸引力で吸引することに起因する試料の変形を抑えることができる。
本発明の第３の態様は、マスクホルダに保持されたマスクのパターンを基板ホルダに保持された基板に露光する露光装置である。この装置は、マスクホルダと基板ホルダとの少なくとも一方には、前記保持装置が用いられている。
本発明の露光装置によれば、マスクあるいは基板を所定の面精度に維持した状態で安定して保持しつつ露光処理を行うことができるので、精度良い露光処理を実現することができる。
本発明の他の態様は、リソグラフィ工程を備えるデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程で前記露光装置を用いる。
本発明のデバイス製造方法によれば、マスクあるいは基板を所定の面精度に維持した状態で精度良く安定した露光処理を行うことができる露光装置を用いたので、高品質なデバイスを製造することができる。
本発明の他の態様は、所定の許容範囲内で吸着面が第１の方向に向けて凸状を有するマスクを、前記第１の方向に対向して配置された一対の第１吸着保持部で保持するマスクの保持方法である。この方法では、前記各吸着保持部における前記マスクの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、前記各吸着保持部のそれぞれにおける前記中心側の支持点間の間隔をｌ２、前記中心側の支持点に前記マスクが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記マスクとの間隔をδ、大気圧と前記第１吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記マスクの縦弾性係数をＥ、前記マスクの断面２次モーメントをＩとしたとき、
δ＜Ｐｌ１ ２（２ｌ１＋３ｌ２）／６ＥＩ
の関係式を満たすように前記マスクを保持する。
また、本発明の他の態様は、所定の許容範囲内で吸着面が第１の方向に向けて凸状を有するマスクを、前記第１の方向に対向して配置された一対の第１吸着保持部で保持するマスクの保持装置である。この装置では、前記各吸着保持部における前記マスクの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、前記各吸着保持部のそれぞれにおける前記中心側の支持点間の間隔をｌ２、前記中心側の支持点に前記マスクが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記マスクとの間隔をδ、大気圧と前記第１吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記マスクの縦弾性係数をＥ、前記マスクの断面２次モーメントをＩとしたとき、
δ＜Ｐｌ１ ２（２ｌ１＋３ｌ２）／６ＥＩ
の関係式を満たすように前記第１吸着保持部がそれぞれ配置されている。
前記方法および装置によれば、第１吸着保持部によってマスク全体の面精度を悪化させずにマスクを安定して保持することができるとともに、マスクが吸着される面全体の大きさを大きくすることができ、安定したマスク保持を実現することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について説明する。ただし、本発明は以下の各実施例に限定されるものではなく、例えばこれら実施例の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
まず、本発明の保持装置及び露光装置の第一実施例について図１〜図６を参照しながら説明する。図１は露光装置の全体概略図であり、図２は露光装置を構成するレチクルホルダ（保持装置、マスクホルダ）を有するレチクルステージの外観斜視図である。また、図３はレチクルホルダの外観斜視図であり、図４はレチクルホルダの要部拡大図である。図５はレチクルホルダにレチクルが保持された状態を示す概略図であって、図５Ａは上面図、図５Ｂは図５ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。図６はレチクルホルダにレチクルが保持された際の要部拡大断面図である。
図１に示す露光装置１は、光源（不図示）からの露光用照明光により平板状に形成されたレチクル（試料、マスク）Ｒ上の矩形状（あるいは円弧状）の照明領域を均一な照度で照明する照明光学系ＩＵと、レチクルＲを保持するレチクルホルダ１８と、レチクルホルダ１８を含む移動可能なレチクルステージ（マスクステージ）２及びレチクルステージ２を支持するレチクル定盤３を含むステージ装置４と、レチクルＲから射出される照明光をウエハ（基板、感光基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持するウエハホルダ（保持装置）と、ウエハホルダ４１を含む移動可能なウエハステージ（基板ステージ）５及び該ウエハステージ５を支持するウエハ定盤６を含むステージ装置７と、上記ステージ装置４及び投影光学系ＰＬを支持するボディ８とから概略構成されている。なお、ここで投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する方向でレチクルＲとウエハＷの同期移動方向をＹ方向とし、非同期移動方向をＸ方向とする。また、それぞれの軸周りの回転方向をθＺ、θＹ、θＸとする。
照明光学系ＩＵは、ボディ８の上面に固定された支持コラム９によって支持される。なお、露光用照明光としては、例えば超高圧水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）およびＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）およびＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。
ボディ８は、床面に水平に載置されたベースプレート１０上に設置されており、その上部側および下部側には、内側に向けて突出する段部８ａおよび８ｂがそれぞれ形成されている。
ステージ装置４のうち、レチクル定盤３は、各コーナーにおいてボディ８の段部８ａに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持されており（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、その中央部にはレチクルＲに形成されたパターン像が通過する開口３ａが形成されている。なお、レチクル定盤３の材料として金属やアルミナセラミックスを用いることができる。防振ユニット１１は、内圧が調整可能なエアマウント１２とボイスコイルモータ１３とが段部８ａ上に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニット１１によって、ベースプレート１０およびボディ８を介してレチクル定盤３に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている（Ｇは重力加速度）。
レチクル定盤３上には、レチクルステージ２が該レチクル定盤３に沿って２次元的に移動可能に支持されている。レチクルステージ２の底面には、複数のエアベアリング（気体軸受）１４が固定されており、これらのエアベアリング１４によってレチクルステージ２がレチクル定盤３上に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。また、レチクルステージ２の中央部には、レチクル定盤３の開口３ａと連通し、レチクルＲのパターン像が通過する開口２ａが形成されている。
開口２ａ、３ａを通過したレチクルＲのパターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬとして、ここでは物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側との両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や蛍石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子）からなる１／４（または１／５）縮小倍率の屈折光学系が使用されている。このため、レチクルＲに照明光が照射されると、レチクルＲ上の回路パターンのうち、照明光で照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうち、１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
投影光学系ＰＬの鏡筒部の外周には、該鏡筒部に一体化されたフランジ２３が設けられている。そして、投影光学系ＰＬは、ボディ８の段部８ｂに防振ユニット２４を介してほぼ水平に支持された鋳物等で構成された鏡筒定盤２５に、光軸方向をＺ方向として上方から挿入されるとともに、フランジ２３が係合している。なお、鏡筒定盤２５として、高剛性・低熱膨張のセラミックス材を用いてもよい。
フランジ２３の素材としては、低熱膨張の材質、例えばインバー（Ｉｎｖｅｒ；ニッケル３６％、マンガン０．２５％、および微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金）が用いられている。このフランジ２３は、投影光学系ＰＬを鏡筒定盤２５に対して点と面とＶ溝とを介して３点で支持する、いわゆるキネマティック支持マウントを構成している。このようなキネマティック支持構造を採用すると、投影光学系ＰＬの鏡筒定盤２５に対する組み付けが容易で、しかも組み付け後の鏡筒定盤２５および投影光学系ＰＬの振動、温度変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという利点がある。
防振ユニット２４は、鏡筒定盤２５の各コーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント２６とボイスコイルモータ２７とが段部８ｂ上に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニット２４によって、ベースプレート１０およびボディ８を介して鏡筒定盤２５（ひいては投影光学系ＰＬ）に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
ステージ装置７は、ウエハステージ５、このウエハステージ５をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウエハ定盤６、ウエハステージ５と一体的に設けられウエハＷを吸着保持する試料台ＳＴ、これらウエハステージ５及び試料台ＳＴを相対移動自在に支持するＸガイドステージＸＧ、ＸガイドステージＸＧと同期移動する同期ステージ装置を主体に構成されている。ウエハステージ５の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（気体軸受）２８が固定されており、これらのエアベアリング２８によってウエハステージ５がウエハ定盤６上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
ウエハ定盤６は、ベースプレート１０の上方に、防振ユニット２９を介してほぼ水平に支持されている。防振ユニット２９は、ウエハ定盤６の各コーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント３０とボイスコイルモータ３１とがベースプレート１０上に並列に配置された構成になっている。これら防振ユニット２９によって、ベースプレート１０を介してウエハ定盤６に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
ＸガイドステージＸＧは、Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向両端には電機子ユニットからなる可動子３６，３６がそれぞれ設けられている。これらの可動子３６，３６に対応する磁石ユニットを有する固定子３７，３７は、ベースプレート１０に突設された支持部３２、３２に設けられている。そして、これら可動子３６および固定子３７によってムービングコイル型のリニアモータ３３、３３が構成されており、可動子３６が固定子３７との間の電磁気的相互作用により駆動されることで、ＸガイドステージＸＧはＹ方向に移動するとともに、リニアモータ３３、３３の駆動を調整することでθＺ方向に回転移動する。すなわち、このリニアモータ３３によってＸガイドステージＸＧとほぼ一体的にウエハステージ５（および試料台ＳＴ、以下単にウエハステージ５と称する）がＹ方向およびθＺ方向に駆動されるようになっている。
また、ＸガイドステージＸＧの−Ｘ方向側には、Ｘトリムモータの可動子３４ａが取り付けられている。Ｘトリムモータの固定子３４ｂはボディ８に設けられている。このため、ウエハステージ５をＸ方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ３４およびボディ８を介してベースプレート１０に伝達される。
ウエハステージ５は、ＸガイドステージＸＧとの間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石およびアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、ＸガイドステージＸＧにＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ウエハステージ５は、ＸガイドステージＸＧに埋設されたＸリニアモータ３５による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。なお、ウエハステージ５の上面には、ウエハホルダ４１を介してウエハＷが真空吸着等によって固定される。
ステージ装置７には、試料台ＳＴの位置情報を検出するための試料台検出装置が配設されている。このうち、試料台検出装置は、試料台ＳＴ上の側縁にＹ方向に沿って延設されたＸ移動鏡４３と、Ｘ移動鏡４３に対向配置されたレーザ干渉計（干渉計）４４とを備えている。レーザ干渉計４４は、Ｘ移動鏡４３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡４２とに向けてそれぞれレーザ光（検知光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいて、Ｘ移動鏡４３と参照鏡４２との相対変位を計測することにより、試料台ＳＴ（ひいてはウエハＷ）のＸ方向の位置を所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、図１には図示されていないが、試料台ＳＴ上の側縁にＸ方向に沿って延設されたＹ移動鏡と、このＹ移動鏡に対してＸ方向に間隔をあけて対向配置されたＹレーザ干渉計（干渉計）とが設けられており、Ｙレーザ干渉計は、Ｙ移動鏡の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡（不図示）とに向けてそれぞれレーザ光（検知光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいて、Ｙ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、試料台ＳＴ（ひいてはウエハＷ）のＹ方向の位置、およびθＺ方向（相対移動方向と直交する軸線回り）の位置（Ｚ軸回りの回転）を所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに検出する。
さらに、投影光学系ＰＬのフランジ２３には、異なる３カ所に３つのレーザ干渉計４５が固定されている（ただし、図１においてはこれらのレーザ干渉計のうち１つが代表的に示されている）。各レーザ干渉計４５に対向する鏡筒定盤２５の部分には、開口２５ａがそれぞれ形成されており、これらの開口２５ａを介して各レーザ干渉計４５からＺ方向のレーザビーム（測長ビーム）がウエハ定盤６に向けて照射される。ウエハ定盤６の上面の各測長ビームの対向位置には、反射面がそれぞれ形成されている。このため、上記３つのレーザ干渉計４５によってウエハ定盤６の異なる３点のＺ位置がフランジ２３を基準としてそれぞれ計測される（ただし、図１においては、ウエハステージ５上のウエハＷの中央のショット領域が投影光学系ＰＬの光軸の直下にある状態が示されているため、測長ビームがウエハステージ５で遮られた状態になっている）。なお、試料台ＳＴの上面に反射面を形成して、この反射面上の異なる３点のＺ方向位置を投影光学系ＰＬまたはフランジ２３を基準として計測する干渉計を設けてもよい。
次に、図２〜図６を参照しながらレチクルホルダ１８を備えたレチクルステージ２について詳述する。
図２〜図４に示すように、レチクルステージ２は、レチクル粗動ステージ１６と、このレチクル粗動ステージ１６上に設けられたレチクル微動ステージとしてのレチクルホルダ（保持装置）１８とを備えている（なお、図１では、これらを１つのステージとして図示している）。
図２に示すように、レチクル粗動ステージ１６には一対のＹリニアモータ（ステージ駆動装置）１５，１５が接続されており、レチクル粗動ステージ１６はレチクル定盤３上をこれらＹリニアモータ１５、１５によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるようになっている。各Ｙリニアモータ１５は、レチクル定盤３上に非接触ベアリングである複数のエアベアリング１９によって浮上支持されＹ軸方向に延びる固定子２０と、この固定子２０に対応して設けられ、連結部材２２を介してレチクル粗動ステージ１６に固定された可動子２１とから構成されている。このため、運動量保存の法則により、レチクル粗動ステージ１６の＋Ｙ方向の移動に応じて、固定子２０は−Ｙ方向に移動する。この固定子２０の移動によりレチクル粗動ステージ１６の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の変化を防ぐことができる。
また、固定子２０は、レチクル定盤３上に代えて、ボディ８に設けてもよい。固定子２０をボディ８に設ける場合には、エアベアリング１９を省略し、固定子２０をボディ８に固定して、レチクル粗動ステージ１６の移動により固定子２０に作用する反力をボディ８を介して床に逃がしてもよい。
レチクル粗動ステージ１６は、レチクル定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面に固定されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド５１、５１によってＹ軸方向に案内されるようになっている。また、レチクル粗動ステージ１６は、これらＹガイド５１、５１に対して不図示のエアベアリング（気体軸受）によって非接触で支持されている。レチクル粗動ステージ１６及びＹガイド５１，５１は、例えば金属やアルミナセラミックスによって構成されている。
図２、図３に示すように、レチクルホルダ（レチクル微動ステージ）１８には一対のＸボイスコイルモータ１７Ｘと一対のＹボイスコイルモータ１７Ｙとが設けられている。レチクルホルダ１８は、不図示のエアベアリングによりレチクル粗動ステージ１６の上面１６ａに対して浮上した状態で、前記ボイスコイルモータによってレチクル粗動ステージ１６上においてＸ、Ｙ、θＺ方向に微小駆動されるようになっている。
レチクルホルダ１８はセラミックスによって構成されており、特にコージェライト系のセラミックスによって構成されている。このコージェライト系材料は、熱膨張率が殆ど無いため、レチクルホルダ１８は、ステージ駆動装置としてのアクチュエータ（ボイスコイルモータ）等から発する熱に起因する膨張を抑えられている。また、レチクル粗動ステージ１６もセラミックスによって構成されており、コージェライトまたはＳｉＣからなるセラミックスを用いることができる。なお、レチクル粗動ステージ１６をステンレス鋼などの金属によって構成してもよい。
レチクルホルダ１８の−Ｙ方向の端部には、コーナキューブからなる一対のＹ移動鏡５２ａ、５２ｂが設けられており、レチクルホルダ１８の＋Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に延びる平面ミラーからなるＸ移動鏡５３が設けられている。そして、これら移動鏡５２ａ、５２ｂ、５３に対して測長ビームを照射する３つのレーザ干渉計（いずれも不図示）が各移動鏡との距離を計測することにより、レチクルステージ２のＸ、Ｙ、θＺ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置が高精度に計測される。レーザ干渉計によって計測したレチクルステージ２（レチクルホルダ１８、レチクル粗動ステージ１６）の位置情報は制御装置に出力され、制御装置はこのレーザ干渉計の計測結果に基づいて、レチクルステージ２を所定の位置に移動するようにステージ駆動装置（リニアモータ１５、ボイスコイルモータ１７Ｘ、１７Ｙ）を駆動する。
同様に、ウエハステージ５用リニアモータ３３、３５の駆動も、不図示の制御装置により統括的に制御される。
図３に示すように、レチクルホルダ１８は、Ｚ方向に突出するように複数の所定位置にそれぞれ設けられた台座部６０（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ）と、台座部６０の上面にそれぞれ設けられた吸着パッド６２とを備えている。本実施例においては、台座部６０及び吸着パッド６２はそれぞれ３つずつ設けられている。レチクルホルダ１８の中央部には、前述したように、レチクルＲのパターン像が通過可能な開口２ａが形成されている。同様に、レチクル粗動ステージ１６の中央部にも開口２ａが形成されている。
図４、図５に示すように、台座部６０に設けられている吸着パッド６２のそれぞれは、Ｙ方向にのびるように形成された環状溝部６１と、この環状溝部６１の内側に形成されている境界部６５と、環状溝部６１に連続する第１細孔（第１吸引装置）７０ａ及び第２細孔（第２吸引装置）７０ｂとを備えている。図４に示すように、細孔７０ａ、７０ｂのそれぞれは吸引通路７１を介してコンプレッサ（吸引装置）７２に接続されている。細孔７０ａは、環状溝部６１のうち、開口２ａ側の直線部分である第１吸引部（第１保持部）６３に配置されており、細孔７０ｂは、環状溝部６１のうち、開口２ａと反対側の直線部分である第２吸引部（第２保持部）６４に配置されている（第１吸引部６３及び第２吸引部６４は図５Ａの斜線部分参照）。すなわち、第１吸引部６３及び第２吸引部６４のそれぞれは、レチクルＲの下面Ｒａに対してそれぞれ複数位置（３箇所）に配置されており、第１吸引部６３と第２吸引部６４とは、境界部６５を挟んで隣接して配置された構成となっている。
吸引通路７１のそれぞれには、細孔７０ａ、７０ｂから吸引する単位時間あたりの気体の吸引量を調整可能なバルブ７１ａが設けられている。このバルブ７１ａの動作は制御装置ＣＯＮＴによってそれぞれ個別に制御されるようになっている。すなわち、第１細孔７０ａによる単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂによる単位時間あたりの気体の吸引量とは制御装置ＣＯＮＴによってそれぞれ個別に制御可能となっている。
なお、図４には台座部６０Ａ、６０Ｂに設けられている吸着パッド６２のみが示されているが、台座部６０Ｃに設けられている吸着パッドも同様の構成を有している。
図３、図５Ｂ、図６に示すように、レチクルＲは、下面（被吸着面）Ｒａの中央部にパターンが形成されたパターン領域ＰＡを保護するためのペリクルＰＥを備えている。レチクルホルダ１８の台座部６０は、レチクルＲの下面のうち、ペリクルＰＥが設けられている以外の部分である保持可能領域ＣＡを保持するようになっている。レチクルＲは、パターン領域ＰＡを含む所定の面精度を有する精度保証領域（第１領域）ＡＲ１と、下面Ｒａのうち精度保証領域ＡＲ１以外の精度非保証領域ＡＲ２とを有している。すなわち、レチクルＲの下面Ｒａは、全面が所定の面精度を有するようには加工されておらず、外縁部では所定の面精度が保証されていない。
図５Ｂ、図６に示すように、レチクルＲの下面Ｒａにおいて、中央部は平面部となっており、中央部の外側は、中央側から外側に向かって台座部６０から離れる方向に形成されたテーパ部となっている。そして、レチクルＲの下面の中央部に形成されている平面部が精度保証領域ＡＲ１となっており、テーパ部が精度非保証領域ＡＲ２となっている。なお、レチクルＲのテーパ形状は、研磨装置によってレチクルＲの下面Ｒａの外縁部を研磨することにより形成可能である。
レチクルＲの保持可能領域ＣＡが台座部６０に載置される際、吸着パッド６２の第１吸引部６３は、レチクルＲの下面Ｒａのうち精度保証領域ＡＲ１に対向して配置されるように設定されている。また、吸着パッド６２の第２吸引部６４は、レチクルＲの下面Ｒａのうち精度非保証領域ＡＲ２に対向して配置されるように設定されている。そして、吸引装置７２は、レチクルＲの下面Ｒａの精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３との間の空間の気体を、細孔（第１吸引装置）７０ａを介して吸引し、レチクルＲの下面Ｒａの精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４との間の空間の気体を、細孔（第２吸引装置）７０ｂを介して吸引するようになっている。
このとき、図６に示すように、隣接する第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は、少なくとも、レチクルＲの下面Ｒａのうち精度保証領域ＡＲ１に配置されるように設定されている。
なお、精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３との間の空間の気体と、精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４との間の空間の気体とを、細孔７０ａと細孔７０ｂとを介してそれぞれ独立して吸引するように説明しているが、本実施例においては、第１吸引部６３と第２吸引部６４とはつながっているので、細孔７０ａを介して吸引する気体は、精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４との間の空間の気体の一部を含み、細孔７０ｂを介して吸引する気体は、精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３との間の空間の気体の一部を含んでいる。
図６に示すように、第１吸引部６３の上端面と第２吸引部６４の上端面とは同じ高さ位置に形成されている。すなわち、吸着パッド６２の上面は面一となっている。
そして、第１吸引部６３と平面部である精度保証領域ＡＲ１とは接しており、第２吸引部６４とテーパ部である精度非保証領域ＡＲ２とは所定の間隔Ｈを有している。すなわち、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量とは同じ値に設定されてはいるが、間隔Ｈを設けることにより、第１吸引部６３によって吸着されるレチクルＲの下面Ｒａの面積が第２吸引部６４によって吸着される面積よりも大きくなるため、すなわち、図６の紙面と垂直な方向の長さが同一と仮定すると、ＲａＡがＲａＢよりも大きくなるため、第２吸引部６４のレチクルＲに対する吸引力が、第１吸引部６３のレチクルＲに対する吸引力より弱くなる。そして、この間隔Ｈは、精度非保証領域ＡＲ２が第２吸引部６４で吸着されることによってレチクルＲが歪まない程度に、且つ、第２吸引部６４と第１吸引部６３とによってレチクルＲを安定して保持可能な程度に設定されている。
次に、上述したような構成を備えるレチクルホルダ１８によってレチクルＲを保持する方法について説明する。
所定のレチクルＲが、不図示のレチクル搬送装置によってレチクルホルダ１８にロードされる。レチクルホルダ１８に対してレチクルＲをロードするに際し、レチクルＲの保持可能領域ＣＡのうち、精度保証領域ＡＲ１と第１吸引部６３とが対向するように、且つ、精度非保証領域ＡＲ２と第２吸引部６４とが対向するように位置合わせを行いつつ、ロードする。このとき、吸着パッド６２のうち、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５が少なくとも精度保証領域ＡＲ１に配置されるように位置合わせする。
レチクルホルダ１８にレチクルＲがロードされたら、制御装置ＣＯＮＴは、吸引装置７２を駆動するとともに、吸引通路７１にそれぞれ設けられているバルブ７１ａを制御して、第１細孔７０ａによる単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂによる単位時間あたりの気体の吸引量とを予め設定されている設定値に設定する。本実施例では、制御装置ＣＯＮＴは、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量とを同じ値に設定する。
レチクルＲは、精度保証領域ＡＲ１と精度非保証領域ＡＲ２とのそれぞれを、第１吸引部６３と第２吸引部６４とによってそれぞれ吸着保持される。このように、第１吸引部６３と第２吸引部６４とを用いて、レチクルＲの保持可能領域ＣＡの広い範囲を保持するようにしたことにより、レチクルＲはレチクルホルダ１８に安定して保持され、レチクルステージ２が高速で移動しても、慣性力によってレチクルＲとレチクルホルダ１８とがずれてしまうようなことがない。
また、レチクルＲのうち精度保証領域ＡＲ１を第１吸引部６３によって保持し、精度非保証領域ＡＲ２を第２吸引部６４によって個別に保持するようにしたことにより、レチクルホルダ１８はレチクルＲを変形させることなく安定して保持する。すなわち、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２をテーパ形状として、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との間に間隔Ｈを設けたことによって、第１吸引部６３によって吸着されるレチクルＲの下面Ｒａの面積が第２吸引部６４によって吸着される面積よりも大きくなるため、第２吸引部６４のレチクルＲに対する吸引力は、第１吸引部６３のレチクルＲに対する吸引力より弱くなるように設定される。したがって、精度非保証領域ＡＲ２を吸着保持した際に、精度非保証領域ＡＲ２を吸着保持したことに起因するレチクルＲ全体の歪みを抑えることができる。
このとき、間隔Ｈからのリーク量（すなわち間隔Ｈ）は、レチクルＲを歪ませない程度に、且つ、レチクルＲに対する安定した保持力を低下させない程度に設定されている。すなわち、レチクルステージ２が高速で移動しても、慣性力よってレチクルＲとレチクルホルダ１８とがずれてしまうようなことがない程度に設定されている。
そして、このレチクルホルダ１８に保持されたレチクルＲに照明光学系ＩＵより露光光を照射することにより、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷに精度良く露光することができる。
次に、レチクルＲのうち精度保証領域ＡＲ１を第１吸引部６３によって保持し、精度非保証領域ＡＲ２を第２吸引部６４によって保持するようにしたことにより、レチクルホルダ１８はレチクルＲを変形することなく安定して保持できる理由について図７Ａ〜図７Ｄ、図８、図９を参照しながら説明する。
図７Ａ〜図７Ｄは、レチクルＲのテーパ部の領域、すなわち、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬをそれぞれ異なる値に設定し、これらレチクルＲのそれぞれを第１吸引部６３及び第２吸引部６４によって吸着保持した際の、レチクルＲの形状（変形）をシミュレーションした結果を模式的に示した図である。図７Ａは、精度非保証領域のサイズＬを５．５ｍｍに設定した際の図であり、図７ＢはサイズＬを７．５ｍｍに設定した際の図であり、図７ＣはサイズＬを９．０ｍｍに設定した際の図であり、図７ＤはサイズＬを１０．５ｍｍに設定した際の図である。ここで、図７Ａ〜図７Ｄのそれぞれにおいて、第２吸引部６３と精度非保証領域ＡＲ２との間隔の最大値Ｈは同一値（０．５μｍ）に設定されており、レチクルホルダ１８（吸着パッド６２）は同一のものを用いている。
図７Ａは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを５．５ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１は第１吸引部６３に保持され、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４に保持されている。このとき、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は精度保証領域ＡＲ１に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ａに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ１、Ｍ２が発生する。なお、この点Ｃは精度保証領域ＡＲ１上の点である。このとき、前述したように、間隔Ｈによって第２吸引部６４による精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力のほうが第１吸引部６３による精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より弱くなっており、また、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積が、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より大きくなっているので、Ｍ１＞Ｍ２となり、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とを剥離するような力がレチクルＲに対して生じない。したがって、この状態においては、レチクルＲはレチクルホルダ１８に安定して保持されている。
図７Ｂは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを７．５ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１は第１吸引部６３に保持され、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４に保持されている。このとき、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は精度非保証領域ＡＲ２側に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ｂに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ３、Ｍ４が発生する。この場合、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積は、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より小さくなっており、第２吸引部６４による精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力のほうが第１吸引部６３による精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より強くなって、Ｍ４＞Ｍ３となる。すると、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とを剥離するような力がレチクルＲに作用し、破線Ｒ’に示すように、レチクルＲは、中央部（パターン領域）を盛り上げるような変形を生じる。このように、パターン領域を有する精度保証領域ＡＲ１までもが歪んでしまうため、第１吸引部６３の精度非保証領域ＡＲ１に対する面積を、第２吸引部６４の精度保証領域ＡＲ２に対する面積より小さく設定することは望ましくない。
なお、この場合、図７Ｂの台座部を６０Ａ（あるいは６０Ｂ）とすると、反対側にある台座部６０Ｃの第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってもレチクルＲに対する吸引動作が行われているため、レチクルＲには図７Ｂに示すように、曲げに対する反力Ｍ３’が作用し、また、モーメントの中心Ｃは境界部６５上にあるため、点Ｃまわりのモーメントは釣り合って、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とは剥離するまでには至らない。
図７Ｃは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを９．０ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１と精度非保証領域ＡＲ２の一部とが第１吸引部６３に保持され、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４に保持されている。このとき、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は完全に精度非保証領域ＡＲ２側に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ｃに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ５が発生する。この場合、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積は、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より小さくなっている。この場合、レチクルＲは、破線Ｒ’で示すように中央部（パターン領域）を盛り上げるような変形を生じるとともに、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とは完全に剥離する。
そして、図７Ｃの台座部を６０Ａ（あるいは６０Ｂ）とすると、反対側にある台座部６０Ｃの第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲに対して行われている吸引動作によって、レチクルＲには図７Ｃに示すように、曲げに対する反力Ｍ５’が作用する。レチクルＲの変形は、レチクルＲの変形が進行してレチクルＲの点Ｃ１が境界部６５に接し、この点Ｃ１まわりのモーメントが反力Ｍ５’と釣り合った時点で終了する。
図７Ｄは、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬを１０．５ｍｍに設定した際のシミュレーション結果図である。この図において、精度保証領域ＡＲ１は第１，第２吸引部６３，６４のいずれにも保持されておらず、精度非保証領域ＡＲ２は第１，第２吸引部６３，６４に保持されている。そして、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５は精度非保証領域ＡＲ２側に配置されている。
この状態において、第１吸引部６３及び第２吸引部６４によってレチクルＲを吸引すると、図７Ｄに示すように、点ＣまわりのモーメントＭ６が発生する。この場合、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積はほぼ無い状態である。レチクルＲは、破線Ｒ’で示すように中央部（パターン領域）を盛り上げるような変形を生じるとともに、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１とは完全に剥離する。
そして、レチクルＲの変形は、破線Ｒ’で示すように、精度非保証領域ＡＲ２が第１吸引部６３及び第２吸引部６４に接した時点で終了する。
以上説明したように、図７Ａで示される状態のように、サイズＬを５．５ｍｍ以下として、第１吸引部６３と第２吸引部６４との境界部６５がレチクルＲの精度保証領域ＡＲ１に配置されるようにし、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する面積が、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する面積より大きくなるように設定することにより、第１吸引部６３と精度保証領域ＡＲ１との剥離の発生が抑えられ、レチクルＲの歪みの発生を防止することができる。
図８は、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬと、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との最大間隔Ｈとをそれぞれ変化させた際の、レチクルＲのたわみ最大値を求めたシミュレーション結果である。また、図９は図８の表をグラフ化したものであって、縦軸はレチクルＲのたわみ最大値、横軸は精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬである。ここで、レチクルＲのたわみ最大値とは、レチクルＲの端部と持ち上がり変形した際のレチクルＲの中央部とのＺ方向の距離である。
これらの図から、サイズＬが２．５ｍｍ、５．５ｍｍ、７．５ｍｍのところで、レチクルＲのたわみ最大値が飛躍的に増大していることが分かる。このことから、レチクルＲの変形は、精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬ、すなわち、第１吸引部６３によって精度非保証領域ＡＲ２を吸引するかどうかに大きく依存する。
次に、本発明の保持装置の他の実施例について説明する。ここで、以下の図面を用いた説明において、前述した実施例と同一又は同等の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略又は省略するものとする。
レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２の形状は、テーパ形状に限らず、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２を吸着保持する第２吸引部６４の形状に応じて、第２吸引部６４とレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２との間に、所定の間隔Ｈを有するように設定されていればよい。例えば、図１０に示すように、精度非保証領域ＡＲ２は第２吸引部６４から離れる方向に形成された段部であってもよい。
本実施例においては、吸引装置７２に吸引通路７１を介して接続された細孔は、吸着パッド６２にＹ方向にのびるように形成された環状溝部６１のうち、直線部分である第１吸引部６３及び第２吸引部６４のそれぞれに設けられた構成であるが、環状溝部６１に設ける細孔を、図１１に示すように、１つとすることも可能である。この場合、第１吸引部６３と第２吸引部６４とは環状溝部６１の一部であるので連続しており、細孔７０が１つであっても吸引動作を安定して行うことができる。また、環状溝部６１の任意の複数位置に細孔７０をそれぞれ設ける構成とすることも可能である。この場合、複数の細孔のそれぞれに吸引通路７１を接続し、吸引装置７２によって吸引動作を行えばよい。
本実施例においては、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量と、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量とは同じ値になるように設定されているが、それぞれの吸引量を異なるように設定してもよい。この場合、図４に示したように、制御装置ＣＯＮＴは複数の接続通路７１にそれぞれ設けられたバルブ７１ａをそれぞれ個別に制御すればよい。あるいは、バルブ７１ａによる制御のほかに、吸引通路７１のそれぞれに対してそれぞれ個別に吸引装置７２を設け、制御装置ＣＯＮＴがこの吸引装置７２のそれぞれの出力を個別に制御するようにしてもよい。
本実施例においては、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との間に間隔Ｈを設けることにより、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力が、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より弱くなるように設定されているが、第１細孔７０ａからの単位時間あたりの気体の吸引量が、第２細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量より多くなるように設定することによって、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力が、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より弱くなるように設定してもよい。
本実施例においては、吸着パッド６２にＹ方向にのびるように形成された環状溝部６１のうち、直線部分のそれぞれを第１吸引部６３及び第２吸引部６４としているが、図１２に示すように、吸着パッド６２に第１吸引部６３と第２吸引部６４とをそれぞれ独立して設けてもよい。そして、第１吸引部６３及び第２吸引部６４のそれぞれに細孔７０を設け、それぞれ個別に吸引装置７２に接続することによって、第１吸引部６３及び第２吸引部６４により吸引動作が可能となる。この場合、それぞれの吸引装置７２の出力を個別に制御することにより、第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力と、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力とをそれぞれ独立して制御することができる。
本実施例においては、第１吸引部６３の高さ位置と第２吸引部６４の高さ位置とは同じに設定されているが、図１３Ａに示すように、第２吸引部６４の高さ位置が、第１吸引部６３よりレチクルＲの下面Ｒａに対して低い位置になるように設定されてもよい。こうすることにより、レチクルＲにテーパ部が形成されていなくても、第２吸引部６４とレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２との間に所定の間隔Ｈを形成することができる。
一方、図１３Ｂに示すように、第２吸引部６４の高さ位置が、第１吸引部６３よりレチクルＲの下面Ｒａに対して高い位置になるように設定されてもよい。こうすることにより、レチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２が吸着パッド６２から大きく離れる方向に形成されているような場合であっても、第２吸引部６４と精度非保証領域ＡＲ２との間に所定の間隔Ｈを形成することができる。
すなわち、第２吸引部６４の高さ位置は、レチクルＲの下面Ｒａの形状に応じて設定される。
更に、第１吸引部６３が設けられる台座部と、第２吸引部６４が設けられる台座部とを独立して設け、２つの台座部のうちいずれか一方をＺ方向に移動可能な支持装置で支持し、この移動可能に支持されたほうの台座部をＺ方向に移動して、第１吸引部６３又は第２吸引部６４の高さ位置を制御するようにしてもよい。
このとき、各台座部はＸ方向に並べて配置してもよいし、Ｙ方向に離して配置してもよい。
また、図３に示す台座部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのそれぞれを開口２ａに対して接近・離間する方向（すなわちＸ方向）に移動可能な支持装置で支持し、載置されるべきレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２のサイズＬに応じて、それぞれの台座部に設けられている第２吸引部６４が精度非保証領域ＡＲ２を保持するように、この台座部を移動するようにしてもよい。
第１吸引部６３と第２吸引部６４との大きさは同じにする必要はなく、異なる大きさ（面積）を有していてもよい。例えば、第２吸引部６４の幅（Ｘ方向のサイズ）を第１吸引部６３の幅（Ｘ方向のサイズ）に対して小さく設定してもよい。あるいは、図１４に示すように、第１吸引部６３のＹ方向のサイズと第２吸引部６４のＹ方向のサイズとをそれぞれ異なるように設定してもよい。図１４に示す吸着パッド６２のそれぞれは、１つの第１保持部６３と、この第１保持部６３より小さい３つの第２保持部６４とを備えている。このとき、３つの第２保持部６４のそれぞれの大きさ（面積）の総計は第１保持部６３より小さくなるように設定されている。そして、第２保持部６４どうしの間には、吸引機能を有さない台座部６３の上面が露出している。このような構成によっても、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力を第１吸引部６３の精度保証領域ＡＲ１に対する吸引力より小さくすることができ、レチクルホルダ１８はレチクルＲを歪ませることなく安定して保持することができる。
本実施例においては、吸着パッド６２を有する台座部は３つであるが、この吸着パッド６２を有する台座部を任意の複数箇所に設けることができる。また、本実施例においては、吸着パッド６２のそれぞれは、第１吸引部６３と第２吸引部６４とを有しているが、複数の台座部のそれぞれに設けられた吸着パッド６２のうち、いずれかの吸着パッドには第１吸引部６３のみが設けられ第２吸引部６４は設けられていない構成とすることができる。
吸着パッド６２を備えた台座部６０を複数設けた際、全ての吸着パッド６２でレチクルＲに対する吸着動作を行う必要はない。例えば、複数箇所に設けられた吸着パッド６２のうち、いずれか任意の吸着パッド６２を用いてレチクルＲに対する吸着動作を行い、他の吸着パッド６２では吸着動作を行わないようにする構成としてもよい。すなわち、複数設けられた吸着パッド６２の吸着動作を切り替えるようにする構成とすることができる。
第２吸引部６４に設けられた細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量（すなわち、第２吸引部６４の精度非保証領域ＡＲ２に対する吸引力）、あるいは、第２吸引部６４のレチクルＲに対する吸引位置は、レチクルＲの形状（変形の度合い）に応じて設定することができる。すなわち、精度良い露光処理が行えるよう、レチクルホルダ１８に保持されたレチクルＲがフラットになるように、細孔７０ｂからの単位時間あたりの気体の吸引量を制御したり、前述したように第２吸引部６４を移動可能に設けた場合にはその位置を制御する。
細孔７０ｂからの単位時間当たりの気体吸引量の設定や第２吸引部６４の位置の設定は、例えば、レチクルＲの形状（変形量）を形状計測装置（光学式形状センサなど）によって計測し、この計測結果に基づいて、レチクルＲの形状が所望の形状になるように行えばよい。
本実施例においては、レチクルＲのテーパ部を精度非保証領域ＡＲ２としているが、テーパ部の一部が精度保証領域を含んでいてもよい。
レチクルホルダ１８によるレチクルＲに対する吸着保持力が十分でない場合には、例えば、所定の押圧装置によって、レチクルＲのレチクルホルダ１８に保持されている位置に対応した上面側の部分を上方から下方に向かって押圧することによって保持力を向上することができる。
本実施例においては、第２保持部６４とレチクルＲの精度非保証領域ＡＲ２との間に間隔Ｈを設けているが、この間隔Ｈは例えば５μｍ程度であるので、気体（空気）の粘性により、第２保持部６４はレチクルＲに対する吸引動作を行うことができる。
本実施例においては、本発明の保持装置をレチクルホルダに適用しているが、ウエハＷを保持するためのウエハホルダ４１に適用することもできる。
また、本発明の保持装置は、露光装置以外にも、例えばレチクルの検査装置や、レチクル上に回路パターンを形成する装置等にも適用できる。
上記実施例の基板としては、半導体デバイス用の半導体ウエハＷのみならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ等が適用される。
露光装置１としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；ＵＳＰ５，４７３，４１０）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。
露光装置１の種類としては、ウエハＷに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクルなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
また、露光用照明光の光源としては、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよいし、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。
投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみならず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系ＰＬを用いることなく、レチクルＲとウエハＷとを密接させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。
ウエハステージ５やレチクルステージ２にリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ２、５は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
各ステージ２、５の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ２、５を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージ２、５に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ２、５の移動面側（ベース）に設ければよい。
以上のように、本願実施例の露光装置１は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイスは、図２５に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実施例の露光装置１によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
［第二実施例］
図１５〜図２１は、本発明の第二実施例の説明図である。この実施例では、レチクルホルダ９０として、いわゆるピンチャックホルダを使用したことを特徴としている。装置の他の構成は、先に説明した第１実施例と同様でよい。
図１５は、レチクルホルダ９０の斜視図である。このレチクルホルダ９０の中央部には矩形状の開口２ａが形成され、レチクルホルダ９０の上面において開口２ａの両側には、辺に沿って一列ずつ、長細い矩形状をなす吸着パッド９１が形成されている。
これら吸着パッド９１は、真空度を保つために矩形状の減圧領域９５を取り囲む隔壁９２と、減圧領域９５内に互いに間隔を空けて多数形成されたピン９６と、減圧領域９５内に開口する排気孔９４とを有する。隔壁９２の幅と高さは全周に亘って一定であり、隔壁９２とピン９６は、ホルダ上面から正確に同じ高さを有するように上端面を研磨されている。隔壁９２とピン９６の高さの誤差は通常、５０ｎｍ以下に抑えることが可能である。レチクルホルダ９０の材質としては、セラミックなどが最適である。排気孔９４はそれぞれ、図示しない真空配管に接続され、減圧領域９５内の気体を排気できる。
図１６は、レチクルホルダ９０にレチクルＲを吸着した状態を示しており、レチクルＲとの接触部分は斜線で図示されている。
このようなレチクルホルダ９０を用いた場合にも、前述した実施例と同様の効果が得られる。この点を図１７〜図２１を用いて説明する。
図１７は、端部がテーパー加工されていないレチクルＲをレチクルホルダ９０に吸着した場合を示す断面拡大図であり、隔壁９２の上端面（吸着面）は、レチクルＲの端縁から１〜２．５ｍｍ及び１０．５〜１２ｍｍの位置に配置され、シール部を形成している。
図１８は、本発明の実施例として、レチクルＲの端縁から５．５ｍｍの位置より外側がテーパー加工されている場合を示す。レチクルホルダ９０の各吸着パッド９１の隔壁９２間の中心は、レチクルＲの端縁から６．５ｍｍに位置している。この場合、テーパーの開始点Ｐ１は、レチクルホルダ９０の各吸着パッド９１の隔壁９２間の中心より外側に位置する。したがって、減圧領域９５の減圧によって生じる点Ｐ１回りのモーメントＭ２は、逆回りのモーメントＭ１より大きいので、点Ｐ１よりレチクル内側の部分Ｇを吸着パッド９１から剥離させるモーメントは発生しない。
一方、図１９に示すように、レチクルＲのテーパ開始点Ｐ２がレチクル端縁から７．５ｍｍの位置に設定された場合、減圧領域９５の減圧によって生じる点Ｐ２回りのモーメントＭ４は、逆回りのモーメントＭ３より小さくなり、点Ｐ２よりレチクル内側の部分Ｇ４を吸着パッド９１から剥離させるモーメントが発生する。しかし、もう一方の吸着パッド９１によってレチクルＲの他端部が吸着されているため、レチクルＲには曲げモーメントが働き、この曲げモーメントに対する反モーメントＭ４１が発生する。その結果、モーメントＭ４１，Ｍ４，Ｍ３がつりあった状態となり、レチクルＲは歪んでしまう。
図２０に示すように、テーパー開始点Ｐ３がレチクル端縁から９ｍｍの位置に設定された場合は、レチクルＲを歪ませる方向のモーメントＭ３がさらに大きくなり、図２１に示すように、テーパー開始点Ｐ４が内側の隔壁９２の上端面に位置する場合に、レチクルＲの歪み量が最大になる。
以上のように、第二実施例では、ピンチャック型レチクルホルダ９０を用いているため、レチクルＲのテーパー開始点は、図１８のテーパー開始点Ｐ１のように吸着パッド９１の幅方向中央より外側にあればよい。例えば、レチクルホルダ９０の各吸着パッド９１の隔壁９２間の中心がレチクルＲの端縁から６．５ｍｍに位置している場合には、端縁から６ｍｍよりも外側からテーパが開始するレチクルと組み合わせることにより、吸着されたレチクルの変形を最小限度にとどめることが可能となる。また、多数のピン９６がレチクルに接触することによって、レチクルホルダ９０とレチクルとの間の静止摩擦力を増大させる効果も得られる。
［第三実施例］
本発明では、レチクルＲの端部にテーパー部を形成する代わりに、図２３および図２４に示すようにレチクルＲの端部を湾曲させておくことにより、前記同様の効果を得ることもできる。以下、この点について説明する。
図２２に示すように、厚さが一定で平坦なレチクルＲの両端部に、レチクル上面に対して垂直な応力Ｐがかかった場合には、レチクルＲの一端部から距離：ｘの位置において、以下の式で表される応力、剪断力、曲げモーメント、および撓みが生じる。なお、レチクルホルダの吸着保持部（第１吸着保持部）におけるレチクルＲの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、吸着保持部のそれぞれにおける中心側の支持点間の間隔をｌ２、中心側の支持点にレチクルＲが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記レチクルＲとの間隔をδ、大気圧と前記吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記レチクルＲの縦弾性係数をＥ、前記レチクルＲの断面２次モーメントをＩと表記する。
また、図２３に示すように、支持部▲１▼、▲１▼’と▲２▼、▲２▼’を設けた場合には、レチクルの被吸着面と支持部▲１▼、▲１▼’と▲２▼、▲２▼’が接した時点で変形は終了するので、必ずしも（２０）式を満たす必要はなく、以下の（２４）式の関係を満たせばよい。ただし、δは（２１）、（２２）、（２３）の形状である必要がある。
さらに走査型露光装置用のレチクルホルダでは摩擦力が重要であるから、大きな吸着面積となるように設計される。この場合の好適な設計例を図２４に示す。支持点▲２▼、▲２▼’よりも外側に支持点▲３▼、▲３▼’が設けられており、吸着領域が▲２▼から▲３▼および▲２▼’から▲３▼’までの領域ｌ３だけそれぞれ増加するので、より大きな吸着力および摩擦力が得られる。
領域ｌ３のようなレチクル周辺部は一般に平坦度が悪く、これら領域ｌ３に支持点を接触させると、レチクルＲが大きく撓むため、避ける必要がある。例えば図２４中の点線で示すレチクル形状のように、レチクルＲの端部にテーパーを設け、実線で示す吸着後のレチクルの被吸着面が支持点▲３▼、▲３▼’から離れているように加工しておけばよい。この離間量（後退量）ｈは５μｍ以下が望ましい。領域ｌ３の面精度は、領域ｌ２の面精度（通常、５００ｎｍ以下）に比べずっと粗いため、領域ｌ３の加工は容易である。
図２４の状態を一般式で説明すると、レチクル吸着面の精度保証領域ｌ４の形状は（２１）式、（２２）式、（２３）式、および（２４）式の関係を満たし、支持点▲３▼、▲３▼’では以下の（２５）式を満たせばよい。
なお、上記第１，第２実施例において、レチクルを吸着保持した後に、重力（レチクルの自重）によってレチクルのパターン面が微少量撓むが、この量を予め計算によって求めることができるため、投影光学系の可動レンズ群を駆動することにより、レチクルのパターン面の撓みによって生じる像面湾曲を補正することができる。
産業上の利用の可能性
本発明の保持方法によれば、被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域と、被吸着面のうち第１領域以外の第２領域とのそれぞれを、第１保持部と第２保持部とによってそれぞれ個別に吸着保持するようにしたので、第１保持部によって試料全体の面精度を悪化させずに試料を安定して保持することができるとともに、第２保持部によって試料の吸着される面全体を大きくすることができ、安定した保持が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の保持装置を備えた露光装置の一実施例を示す全体概略図である。
図２は、露光装置を構成する保持装置を有するステージ装置の外観斜視図である。
図３は、本発明の保持装置の外観斜視図である。
図４は、本発明の保持装置の一実施例を示す要部拡大斜視図である。
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の保持装置にマスクが保持されている状態を示す概略図であって、図５Ａは上面図、図５Ｂは図５ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。
図６は、本発明の保持装置にマスクが保持された際の要部拡大断面図である。
図７Ａ〜図７Ｄは、保持装置に保持されるマスクの形状と変形との関係を説明するための図である。
図８は、第２領域の大きさ及び間隔とマスクのたわみ最大量との関係を示す表である。
図９は、図８の表をグラフにしたものである。
図１０は、本発明のマスクの他の実施例を示す断面図である。
図１１〜図１４は、本発明の保持装置の他の実施例の要部を示す拡大斜視図である。
図１５は、本発明の保持装置の他の実施例を示す斜視図である。
図１６は、同実施例でレチクルを吸着した状態を示す斜視図である。
図１７〜図２１は、保持装置にマスクが保持された際の要部拡大断面図である。
図２２〜図２４は、本発明の他の実施例の効果を説明するためのレチクルの断面図である。
図２５は、半導体デバイス製造工程の一例を示すフローチャートである。
図２６は、従来の保持装置を示す外観斜視図である。
Claims (23)
- 平板状の試料の被吸着面を保持する保持装置であって、
前記被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域に対向する第１保持部と、
前記被吸着面のうち前記第１領域以外の第２領域に対向する第２保持部と、
前記被吸着面と前記第１保持部及び前記第２保持部との間の空間の気体を吸引する吸引装置とを備える保持装置。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記吸引装置は、前記被吸着面と前記第１保持部との間の空間の気体を吸引する第１吸引装置と、前記被吸着面と前記第２保持部との間の空間の気体を吸引する第２吸引装置とを備える。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第１保持部及び前記第２保持部のそれぞれは、前記被吸着面に対してそれぞれ複数位置に配置されている。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第１保持部と前記第２保持部とは隣接して配置され、
隣接する前記第１保持部と前記第２保持部との境界部は、少なくとも前記第１領域に配置されている。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第１保持部と前記第１領域とは接しており、前記第２保持部と前記第２領域とは所定の間隔を有するように設定されている。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第１領域は、前記被吸着面のほぼ中央部に形成されている平面部であり、
前記第２領域は、前記中央部の外側に、中央側から外側に向かって前記第２保持部から離れる方向に形成されたテーパ部である。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記被吸着面の形状に応じて、前記第２保持部の高さ位置が設定されている。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第２保持部の高さ位置は、前記第１保持部より前記被吸着面に対して低い位置に設定されている。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第１吸引装置による単位時間あたりの気体の吸引量と、
前記第２吸引装置による単位時間あたりの気体の吸引量とを個別に制御する制御装置を備える。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第１吸引装置による単位時間当たりの気体の吸引量は、前記第２吸引装置による単位時間当たりの気体の吸引量より多く設定されている。 - 請求項１記載の保持装置であって、
前記第１保持部の前記第１領域に対する面積は、前記第２保持部の前記第２領域に対する面積より大きく設定されている。 - 請求項１記載の保持装置であって、
ピンチャックホルダを有し、前記第１保持部および前記第２保持部は、前記ピンチャックホルダの吸着パッドである。 - 平板状の試料の被吸着面を保持する保持方法であって、
前記被吸着面のうち所定の面精度を有する第１領域と、前記被吸着面のうち前記第１領域以外の第２領域とのそれぞれを、第１保持部と第２保持部とによってそれぞれ個別に吸着保持する保持方法。 - 請求項１３記載の保持方法であって、
前記第２保持部と前記第２領域との間に所定の間隔を有しつつ前記保持を行う。 - 請求項１３記載の保持方法であって、
前記第１保持部の前記第１領域に対する面積を、前記第２保持部の前記第２領域に対する面積より大きく設定する。 - マスクホルダに保持されたマスクのパターンを基板ホルダに保持された基板に露光する露光装置であって、
前記マスクホルダと前記基板ホルダとの少なくとも一方には、請求項１記載の保持装置が用いられている露光装置。 - リソグラフィ工程を備えるデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項１６記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。 - 所定の許容範囲内で吸着面が第１の方向に向けて凸状を有するマスクを、前記第１の方向に対向して配置された一対の第１吸着保持部で保持するマスクの保持方法であって、
前記各第１吸着保持部における前記マスクの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、前記各第１吸着保持部のそれぞれにおける前記中心側の支持点間の間隔をｌ２、前記中心側の支持点に前記マスクが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記マスクとの間隔をδ、大気圧と前記第１吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記マスクの縦弾性係数をＥ、前記マスクの断面２次モーメントをＩとしたとき、
δ＜Ｐｌ１ ２（２ｌ１＋３ｌ２）／６ＥＩ
の関係式を満たすように前記マスクを保持するマスク保持方法。 - 請求項１８記載のマスク保持方法であって、
前記第１吸着保持部を用いて、前記マスクの吸着面における面精度保証領或を保持するとともに、前記面精度保証領域外を第２吸着保持部を用いて保持する。 - 講求項１９記載の保持方法であって、
前記第１吸着保持部を用いて前記マスクを吸着した際、前記第２吸着保持部と前記マスクとの間に所定の間隔を有するように前記マスクを保持する。 - 所定の許容範囲内で吸着面が第１の方向に向けて凸状を有するマスクを、前記第１の方向に対向して配置された一対の第１吸着保持部で保持するマスクの保持装置であって、
前記各第１吸着保持部における前記マスクの中心側の支持点と外側の支持点との間隔をそれぞれｌ１、前記各第１吸着保持部のそれぞれにおける前記中心側の支持点間の間隔をｌ２、前記中心側の支持点に前記マスクが載置されたときに生じる前記外側の支持点と前記マスクとの間隔をδ、大気圧と前記第１吸着保持部の吸着面積との積をＰ、前記マスクの縦弾性係数をＥ、前記マスクの断面２次モーメントをＩとしたとき、
δ＜Ｐｌ１ ２（２ｌ１＋３ｌ２）／６ＥＩ
の関係式を満たすように前記第１吸着保持部がそれぞれ配置されているマスク保持装置。 - 請求項２１記載のマスク保持装置であって、
前記第１吸着保持部を用いて、前記マスクの吸着面における面精度保証領域を保持するとともに、前記面精度保証領域外を保持する第２吸着保持部をさらに有する。 - 請求項２２記載のマスク保持装置であって、
前記第１吸着保持部を用いて前記マスクを吸着した際、前記第２吸着保持部と前記マスクとの間に所定の間隔を有するように前記マスクを保持する。
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