JPWO2003052804A1 - 基板保持装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

露光の際に、焦点位置検出系の検出結果に基づいて、主制御装置が駆動装置を介してウエハホルダを構成する複数の圧電素子のうちの、レチクルのパターンが投影光学系により投影される領域（投影領域）内に位置する圧電素子の歪みを調整することにより、ウエハ表面の凹凸を調整する。これにより、投影領域内のウエハ表面の凹凸を投影光学系の焦点深度の範囲内に抑制することができるので、デフォーカスに起因する色むらを抑制して露光精度の向上を図ることが可能となる。

Description

技術分野
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。
背景技術
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、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）や、このステッパに改良を加えたステップ・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）等の逐次移動型の投影露光装置が主流となっている。
このような投影露光装置においては、２次元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、ウエハが真空吸着或いは静電吸着等により保持されている。
ウエハホルダとしては、種々のタイプが存在するが、近年では例えば特開平１−１２９４３８号公報などに開示されるピンチャック式のウエハホルダが比較的多く用いられるようになってきた。
一方、半導体素子の高集積化に伴ない投影露光装置にもますますの解像力の向上が要請され、このために、露光波長の短波長化とともに投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）の更なる増大（いわゆる高Ｎ．Ａ．化）の実現に向けて各所で鋭意努力がなされている。
最新鋭の投影露光装置としては、露光光源としてＡｒＦエキシマレーザを用いたスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）が実用に供されており、かかる投影露光装置の露光波長は１９３ｎｍである。しかし、将来的に露光波長は更に短波長化することは確実であり、波長１５７ｎｍのＦ_２レーザが次世代の投影露光装置の光源の有力な候補であるといわれている。
しかるに、露光波長の短波長化及び高Ｎ．Ａ．化はともに投影光学系ＰＬの焦点深度の狭小化を招く。このため、仮に露光波長の短波長化及び高Ｎ．Ａ．化を所望の程度にまで実現したとしても、焦点深度が浅くなりすぎて、ウエハ表面の凹凸のために焦点ずれに起因する転写精度の劣化を招く可能性が極めて高い。すなわち、Ｆ_２レーザあるいはそれより短波長の光源を用いて高精度な露光を実現する次世代の露光装置の実現のためには、露光時におけるウエハ表面の凹凸を所望の範囲内に抑制できる新技術の出現が必要不可欠である。
しかしながら、現状のウエハホルダではバキューム等により吸着する際の吸引力の影響によるウエハのそりやプロセスの影響によるウエハの凹凸などを考慮するだけでも、到底所望の範囲内に抑制することは困難である。
このように、ウエハホルダの性能の良し悪しが、次世代の投影露光装置の実現可能性を左右するキーになりつつあるのが現状である。
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、保持対象である基板表面の凹凸を確実に抑制することが可能な基板保持装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、デフォーカスに起因する色むらを抑制して露光精度の向上を図ることができる露光装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、平板状の基板を保持する基板保持装置であって、所定面積の領域内に配置され、それぞれの先端部により前記基板を下方から支持する基板支持面を形成する複数の突起状の支持部材と；前記支持部材がそれぞれ複数含まれるように前記領域を分割した複数の分割領域に個別に対応して各複数設けられた複数の駆動素子と；前記複数の駆動素子のうち、前記複数の分割領域に所定の対応関係を有するように予めブロック化された各ブロックを構成する複数の駆動素子を、対応する分割領域における前記基板支持面の形状を変化させるため、同時にかつ個別に駆動可能な駆動装置と；を備える基板保持装置である。
これによれば、複数の突起状の支持部材が配置された所定面積の領域を、支持部材がそれぞれ複数含まれるように分割した各分割領域に個別に対応して複数の駆動素子がそれぞれ複数設けられている。また、駆動装置は、その複数の駆動素子のうち、複数の分割領域に所定の対応関係を有するように予めブロック化された各ブロックを構成する複数の駆動素子を、対応する分割領域における前記基板支持面の形状を変化させるため、同時にかつ個別に駆動可能となっている。従って、駆動素子の各ブロックに対応する分割領域についてみれば、基板支持面（複数の支持部材の先端部によって形成される面）に支持されている基板表面の表面形状、例えば凹凸を確実に抑制することが可能となっている。ここで、駆動装置が、予めブロック化された全ブロックについて、各ブロックを構成する複数の駆動素子を同時にかつ個別に駆動可能な構成にしても良いし、少なくとも１つの任意のブロックを選択しそのブロックを構成する複数の駆動素子を同時にかつ個別に駆動可能な構成にしても良い。
いずれにしても、本発明によれば、目標とする少なくとも１つの駆動素子のブロックに対応する分割領域について、支持部材に支持されている基板表面の凹凸を確実に抑制することができる。
この場合において、前記各分割領域と各ブロックとは、一対一の対応関係にあることとすることができる。
本発明の基板保持装置では、前記駆動素子は、前記各分割領域に対応して少なくとも一方向に沿って複数配置されていることとすることができる。
本発明の基板保持装置では、前記複数の駆動素子のブロックには、ｍ行ｎ列のマトリックス状の配置のｍ×ｎ個の駆動素子群から成る特定ブロックが複数含まれることとすることができる。
この場合において、前記駆動装置は、前記各特定ブロックを構成する各駆動素子に個別に対応して設けられたｍ×ｎ個のスイッチを、ｍ本の第１信号線の中から選択された１本の信号線を介して入力する第１信号と、ｎ本の第２信号線の中から選択された１本の信号線を介して入力する第２信号との組み合わせを用いて個別にオン・オフすることにより前記ｍ×ｎ個の駆動素子を個別に駆動することとすることができる。
本発明の基板保持装置では、前記駆動装置は、外部指令に応じて駆動対象となる駆動素子のブロックを切り替えることとすることができる。
本発明の基板保持装置では、駆動素子は、印加電圧に応じて歪みを発生する駆動素子であることとすることができる。
この場合において、前記駆動素子は、圧電素子であることとすることができる。
本発明の基板保持装置では、前記領域の外側に配置され、前記領域を取り囲み、前記複数の支持部材とともに前記基板をその平坦度をほぼ維持した状態で支持する凸部を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記複数の支持部材それぞれの先端部分及び前記凸部の上端部に対して前記基板を吸着する吸着機構を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記吸着機構は、静電吸着機構であることとすることもできるし、前記凸部の内側の空間内の気体を真空吸引する真空吸着機構であることとすることもできる。
本発明の基板保持装置では、前記複数の駆動素子と前記駆動装置との少なくとも一部の温度を調整する温度調整装置を更に備えることとすることができる。
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームをパターンが形成されたマスクに照射し、前記パターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、本発明の基板保持装置と；前記基板保持装置により保持された前記基板表面の複数点における前記投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出する焦点位置検出系と；前記焦点位置検出系の検出結果を考慮して、前記基板保持装置に保持された前記基板表面の形状を調整するため、前記駆動装置を制御して前記複数の駆動素子を選択的に駆動する制御装置と；を備える第１の露光装置である。
これによれば、制御装置により、焦点位置検出系の検出結果に基づいて、駆動装置を介して複数の駆動素子のうちから選択された少なくとも１つの駆動素子が駆動され、基板表面の形状が調整される。このため、露光の際に、マスクのパターンが投影光学系により投影される領域（投影領域）内の駆動素子の歪みを調整することにより、基板表面における投影領域部分の全体を投影光学系の焦点深度の範囲内に抑制することが可能となる。従って、本発明によれば、デフォーカスに起因する色むらを抑制して露光精度の向上を図ることが可能となる。
この場合において、前記基板保持装置の前記基板が載置される部分を前記光軸方向及び前記光軸方向に直交する面に対する傾斜方向の少なくとも一方に駆動する駆動系を更に備え、前記制御装置は、前記焦点位置検出系の検出結果に基づいて、前記駆動系を制御することとすることができる。
本発明の第１の露光装置では、前記制御装置は、前記投影光学系の像面歪曲情報を更に考慮して前記駆動装置を制御することとすることができる。
本発明の第１の露光装置では、前記マスクと基板とを同期して、前記エネルギビームに対して走査方向に走査する走査装置を更に備えることとすることができる。すなわち、本発明の第１の露光装置は、走査型露光装置であることとすることができる。
この場合において、前記制御装置は、前記エネルギビームが照射される前記基板表面の照射領域内における前記走査方向に直交する非走査方向に関する前記基板表面の形状を少なくとも補正することとすることができる。
本発明の第１の露光装置において、上記走査装置を備えている場合、前記制御装置は、前記走査装置による前記マスクと基板との走査中に、前記焦点位置検出系の検出結果を考慮して、前記エネルギビームが照射される前記基板表面の照射領域内のほぼ全体で前記基板表面が前記投影光学系の焦点深度の範囲内となるように前記基板表面の形状を補正すべく、前記駆動装置を制御することとすることができる。
この場合において、前記制御装置は、前記基板上に前記エネルギビームが照射される時点以前のいずれかの時点における前記焦点位置検出系の検出結果を考慮して、前記基板表面の形状を補正するための前記駆動装置の制御を行うこととすることができる。
本発明の第１の露光装置では、エネルギビームの波長はパターンの転写が可能な波長であれば良く、例えば、前記エネルギビームは、波長１８０ｎｍ以下の真空紫外光であることとすることができる。
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームをマスクに照射し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、前記エネルギビームに対して前記マスクを移動するのに同期して、前記投影光学系を通る前記エネルギビームに対して前記基板を移動する走査装置と；前記基板表面の位置情報を検出する検出装置と；前記基板を支持する複数の突起状の支持部材と、前記マスクと前記基板との同期移動によって前記パターンが転写される前記基板上の所定領域を、少なくとも前記基板が移動される走査方向と交差する非走査方向に関して分割した複数の分割領域にそれぞれ対応して設けられる複数の駆動素子とを有する基板保持装置と；前記検出装置の検出結果に応じて前記所定領域の少なくとも一部での前記基板の表面位置を調整するために、前記複数の駆動素子の少なくとも１つを駆動する駆動装置と；を備える第２の露光装置である。
これによれば、基板を支持する複数の突起状の支持部材と、マスクと基板との同期移動によって前記パターンが転写される基板上の所定領域を、少なくとも非走査方向に関して分割した複数の分割領域にそれぞれ対応して設けられる複数の駆動素子とを有する基板保持装置を備えている。また、その保持装置に保持された基板表面の位置情報が検出装置によって検出されるようになっている。また、駆動装置は、検出装置の検出結果に応じて前記所定領域の少なくとも一部での前記基板の表面位置を調整するために、複数の駆動素子の少なくとも１つを駆動する。従って、基板の非走査方向に関する表面形状を所望の形状に調整することができ、結果的に投影光学系の結像面にパターンが転写される基板上の所定領域の基板表面を合致させることが可能となり、デフォーカスのない、高精度な露光が可能となる。特に、基板の非走査方向の凹凸は、その補正の重要性が高い。
また、リソグラフィ工程において、本発明の第１、第２の露光装置のいずれかを用いて露光を行うことにより、基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の露光装置を用いるデバイス製造方法であると言える。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１１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の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板としてのウエハＷが搭載されるステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。
前記照明系１０は、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公報などに開示されるように、光源、オプティカル・インテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子等）などを含んで構成される照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、可変視野絞り（レチクルブラインド又はマスキングブレードとも呼ばれる）、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域をエネルギビームとしての照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部１４によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御装置１９及びこれを介して制御装置としての主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部１４を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。ここで、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例えば１／４又は１／５）を有する屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。
前記ステージ装置５０は、ウエハステージＷＳＴ、該ウエハステージＷＳＴ上に設けられたウエハホルダ７０、これらウエハステージＷＳＴ及びウエハホルダ７０を駆動するウエハステージ駆動部２４等を備えている。
前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置され、ウエハステージ駆動部２４を構成する不図示のリニアモータ等によってＸＹ方向へ駆動されるＸＹステージ３１と、該ＸＹステージ３１上に載置され、ウエハステージ駆動部２４を構成する不図示のＺ・チルト駆動機構によって、Ｚ軸方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））へ微小駆動されるＺ・チルトステージ３０とを備えている。このＺ・チルトステージ３０上にウエハＷを保持する前述のウエハホルダ７０が搭載されている。
前記ウエハホルダ７０は、大きくは三層構造の構造体から構成されている。このウエハホルダ７０の最上層を構成する部材２２は、図２の平面図に示されるように、円形板状のベース部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支持部材としての突起状のピン３２，３２，……、これら複数のピン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。
前記部材２２は、低膨張率の材料、例えばセラミックス等のある程度弾性を有する材料から成り、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３２が一体的に形成されている。
図３は、ウエハホルダ７０を拡大し、ピン３２及びリム部２８の配置を具体的に示す図である。この図３から分かるように、前記リム部２８は、その外径がウエハＷの外径（二点鎖線（想像線）で図示）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。
前記ピン３２は、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。ピン３２は、ベース部２６上面に所定間隔で配置されている。図３において、二点鎖線（想像線）で示されるマトリックス状に配置された複数の矩形領域ＳＡは、ウエハＷ上に形成される複数のショット領域である。
図４Ａには、このうちの一つのショット領域ＳＡに対応する部分が取り出して示されている。図４Ｂには、図４Ａ中に示されるＢ−Ｂ線断面に相当するウエハホルダ７０部分の断面図が示されている。
図４Ａにおいて、ショット領域ＳＡ内の図中の上下方向（走査方向）に並ぶ４つの分割領域ＳＳＡ_１からＳＳＡ_４のそれぞれは、照明光ＩＬが照射されるウエハＷ上の照明領域（投影光学系ＰＬに関して前述の照明領域と共役な露光領域）ＩＡ（図５参照）とほぼ同一の大きさ及び形状になっている。露光領域ＩＡは、ここでは、例えば８ｍｍ×２５ｍｍの矩形領域であるものとする。
図４Ａ及び図４Ｂを総合するとわかるように、部材２２の下方には、分割領域ＳＳＡ内を８等分（非走査方向に４等分、走査方向に２等分）した各分割領域ＳＳＢ_１〜ＳＳＢ_８に対応して駆動素子としての圧電素子Ｐがそれぞれ配置されており、これらの圧電素子Ｐによって中間層である第２層が形成されている。
ここで、各圧電素子Ｐは、図４Ｂからもわかるように積層型圧電素子からなり、例えば所定厚さのＰＺＴ（＝Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ_３）２１と、所定厚さの銀・パラジウム（ＡｇＰｄ）合金から成る内部電極２３とを交互に積層したものである。ここで圧電素子Ｐの厚さは、要求される駆動量によって定められ、駆動量の１０^４倍程度の厚さとなる。要求される駆動量は、ウエハの平坦度や投影光学系ＰＬの焦点深度などに基づいて決定される。例えば、要求される駆動量が、０．１μｍであれば、圧電素子の厚さは１ｍｍとなる。また、例えば要求される駆動量が、０．２μｍであれば、圧電素子の厚さは２ｍｍとなり、この場合には、１ｍｍの圧電素子を２層重ねても良いし、厚さ２ｍｍの単一の圧電素子を用いても良い。なお、圧電素子Ｐとして用いる材料は上記に限られるものでなく、一般に圧電素子材料として用いられるＢａＴｉＯ_３、ＰｂＴｉＯ_３、（ＮａＫ）ＮｂＯ_３等の強誘電体などを用いることもできる。
また、上記圧電素子を含むウエハホルダ７０全体の厚さは、１５〜２０ｍｍ程度となっている。
各圧電素子Ｐの多数の内部電極２３は、１層おきに交互に両端面に取り出され、両端面に形成された例えばＡｇＰｄ合金から成る個別端面電極（不図示）にそれぞれ接続され、各圧電素子Ｐの一方の端面電極はそれぞれ後述する増幅器（ＡＭＰ）に不図示の導通処理材料（配線部材）を介して接続され、他方の端面電極は不図示の共通電極に不図示の導通処理材料（配線部材）を介して接続されている。なお、各圧電素子Ｐを駆動する駆動装置等の具体的な構成については後述する。
前記圧電素子Ｐのそれぞれは、第３層（最下層）を構成するベース部材４２上にマトリックス状の配置で固定されている。
このようにして構成されるウエハホルダ７０の製造に際しては、ベース部材４２上に多数の圧電素子Ｐから成る第２層を形成し、その上に予め前述の如くしてベース部２６，ピン３２及びリム部２８を一体成形した部材２２を所定の位置関係で固定する。この場合、隣接する各層の部材間は例えば接着剤により接合される。そして、最終的にウエハＷとの接触面となる、複数のピン３２の上端面及びリム部２８の上面に、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。
図２に戻り、ベース部材４２及びベース部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（不図示）が、ピン３２、圧電素子Ｐと機械的に干渉しない状態で形成されている。これらの貫通孔それぞれには、円柱形状を有する上下動ピン（センタアップ）３４ａ，３４ｂ，３４ｃが挿入され、これら３つのセンタアップ３４ａ〜３４ｃは、図１のウエハステージ駆動部２４を構成する不図示の上下動機構を介して、上下方向（Ｚ軸方向）に同時に同一量だけ、昇降（上下動）されるようになっている。ウエハロード、ウエハアンロード時には、センタアップ３４ａ〜３４ｃが上下動機構により駆動されることで、３本のセンタアップ３４ａ〜３４ｃ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ようになっている。
また、ベース部２６の上面には、図２に示されるように、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本の半径線の方向）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、圧電素子Ｐと干渉しない位置に設けられた配管をそれぞれ介してベース部材４２内部に形成された給排気路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃにそれぞれ接続され、これらの給排気路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃがベース部材４２の外周面に接続された後述する給排気機構８０を構成する給排気枝管４０ａ、４０ｂ、４０ｃと連通状態とされている。
上述のようにして構成されたウエハホルダ７０には、図２に示されるように、ウエハホルダ７０上に載置され、複数のピン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３２及びリム部２８それぞれの上端面（上端部）に対して吸着保持する真空吸着機構を含む給排気機構８０、及び複数の圧電素子Ｐとこれらを駆動する駆動装置との少なくとも一部の温度を調整する温度調整装置としての冷却機構７２が接続されている。
前記給排気機構８０は、第１真空ポンプ４６Ａ、真空室４６Ｂａ及び第２真空ポンプ４６Ｂｂ、並びに給気装置４６Ｃと、これらの第１真空ポンプ４６Ａ、真空室４６Ｂａ及び第２真空ポンプ４６Ｂｂ、並びに給気装置４６Ｃ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。
前記給排気管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３つに枝分かれした第１排気枝管４０ｅ、第２排気枝管４０ｆ、給気枝管４０ｇとから構成されている。
前記第１排気枝管４０ｅの給排気本管４０ｄとは反対側の端部には、電磁弁（電磁バルブ）Ｖ１を介して第１真空ポンプ４６Ａが接続されており、前記第２排気枝管４０ｆの給排気本管４０ｄとは反対側の端部には電磁弁Ｖ２を介して真空室４６Ｂａの一側が接続されている。この真空室４６Ｂａの他側には、第２真空ポンプ４６Ｂｂが接続されている。また、前記給気枝管４０ｇの給排気本管４０ｄとは反対側の端部には、電磁弁Ｖ３を介して給気装置４６Ｃが接続されている。
また、図示は省略されているが、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気圧計が接続されている。この気圧計による計測値は図１の主制御装置２０に供給され、主制御装置２０は、気圧計による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、各電磁弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉と、真空ポンプ４６Ａ，４６Ｂｂ及び給気装置４６Ｃの動作とを制御するようになっている。なお、これらの動作については、後に更に詳述する。
本実施形態では、第１真空ポンプ４６Ａ、電磁弁Ｖ１、給排気管４０、給排気路３８Ａ〜３８Ｃ、及び給排気口３６にそれぞれ接続された配管とによって吸着機構としての真空吸着機構が構成されている。
前記冷却機構７２は、図２では図示の便宜上から単なるブロックにて示されているが、実際には、次のような種々の構成を採用することができる。例えば、ウエハホルダ７０内に管路を直接形成し、該管路に冷却液を流してウエハホルダ（主として、複数の圧電素子Ｐ及びその駆動装置）の冷却を行う構成、あるいはペルチェ素子などをウエハホルダ７０を構成するベース部材４２の裏面に配置し、そのペルチェ素子などにより複数の圧電素子Ｐやその駆動装置で発生した熱をウエハホルダ７０の裏面から外部に廃熱する構成を採用することができる。この他、ベース部材４２を高熱伝導材によって形成するとともに、そのベース部材４２の裏面側にヒートシンクを配置して複数の圧電素子Ｐやその駆動装置で発生した熱をウエハホルダ７０の裏面側に吸収し、その吸収した熱をヒートシンクを介して外部に廃熱する構成を採用することもできる。
図１に戻り、ＸＹステージ３１は、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領域をそれぞれ前記露光領域ＩＡに対して相対移動して走査露光を行うことができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成されており、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のための加速開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行う。
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、Ｚ・チルトステージ３０の上面に設けられた移動鏡１７を介して、ウエハレーザ干渉計システム１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、Ｚ・チルトステージ３０上には、例えば図２に示されるように、走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有するＹ移動鏡１７Ｙと非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有するＸ移動鏡１７Ｘとが設けられ、これに対応してウエハレーザ干渉計システム１８もＹ移動鏡１７Ｙに垂直に干渉計ビームを照射するＹ干渉計と、Ｘ移動鏡１７Ｘに垂直に干渉計ビームを照射するＸ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１７、ウエハレーザ干渉計システム１８として示されている。なお、ウエハレーザ干渉計システム１８のＹ干渉計及びＸ干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計であり、これらの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ（より正確には、Ｚ・チルトステージ３０）の回転（θｚ回転（ヨーイング）、Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転（ピッチング）、及びＸ軸回りの回転であるθｘ回転（ローリング））も計測されている。なお、Ｘ、Ｙ移動鏡１７Ｘ，１７Ｙは、Ｚ・チルトステージ３０とは別の部材に反射面を形成してＺ・チルトステージ３０に固定したものでも良いし、あるいはＺ・チルトステージ３０の端面（側面）に反射面を形成したものでも良い。
ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制御装置１９、及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０の指示に応じ、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを制御する。
本実施形態の露光装置１００では、図１に示されるように、主制御装置２０によってオン・オフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系６０ｂとから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系から成る焦点位置検出系が設けられている。なお、本実施形態の焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）と同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
本実施形態の露光装置１００では、多点焦点位置検出系を構成する照射系６０ａの内部に４行４列のマトリックス状の配置でスリット状の開口パターンが形成されたパターン板が設けられており、各開口パターンから射出される結像光束がウエハＷの面上で、図５に示されるような４行４列のマトリックス状配置のスリット像Ｓ_１１〜Ｓ_４４としてそれぞれ結像する。そして、これら１６個のスリット像Ｓ_１１〜Ｓ_４４からの反射光束を個別に受光可能な４×４個の受光素子が受光系６０ｂ内に設けられている。このように、スリット像Ｓ_１１〜Ｓ_４４と受光素子とは１：１で対応しているので、以下ではスリット像Ｓ_１１〜Ｓ_４４をフォーカスセンサＳ_１１〜Ｓ_４４とも呼ぶ。
図５において、露光領域ＩＡ内部の２×４個のフォーカスセンサＳ_２１〜Ｓ_３４は、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御に用いられる追従センサであり、露光領域ＩＡの走査方向の両外側に位置する各４個、合計８個のフォーカスセンサＳ_１１〜Ｓ_１４、Ｓ_４１〜Ｓ_４４は、いわゆる先読みセンサである。以下においては、フォーカスセンサＳ_２１〜Ｓ_３４を追従センサとも呼び、フォーカスセンサＳ_１１〜Ｓ_１４及びＳ_４１〜Ｓ_４４を先読みセンサとも呼ぶものとする。
各フォーカスセンサＳの出力、すなわち受光素子からの光電変換信号が主制御装置２０に不図示の選択回路及び信号処理回路を介して供給されるようになっている。この場合、信号処理回路は１２チャネルの信号出力回路を有しており、主制御装置２０は、１６個のフォーカスセンサＳのうちから最大１２個のフォーカスセンサＳを選択して、それぞれのフォーカスセンサＳの出力に基づいて各スリット像の結像点におけるデフォーカス量を算出する。
そして、主制御装置２０の指示の下、ステージ制御装置１９では、後述する走査露光時等に、受光系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが極力小さくなるように、ウエハステージ駆動部２４を介してＺ・チルトステージ３０及びウエハホルダ７０のＺ軸方向への移動、及びＸＹ面に対する傾斜（すなわち、Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転，Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転）を制御する。すなわち、多点焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）を用いてＺ・チルトステージ３０及びウエハホルダ７０の移動を制御することにより、各ショット領域の走査露光中に、照明光ＩＬの照射領域（照明領域と結像関係になる露光領域ＩＡ）内で投影光学系ＰＬの結像面とウエハＷ（ショット領域）の表面とを極力合致させる（換言すれば、露光領域ＩＡ内でショット領域の表面を投影光学系ＰＬの焦点深度内に設定する）オートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。このように、本実施形態では、ウエハステージ駆動部２４及びステージ制御装置１９によって駆動系が構成されている。
但し、上記のオートフォーカス及びオートレベリングでは、ウエハＷ表面の露光領域ＩＡ内の平均平面のデフォーカスが極力小さくなるような調整は可能であるが、ウエハＷ表面に部分的に凹凸がある場合には、この凹凸部を含むウエハＷ表面の全域でデフォーカスをほぼ零にする（すなわち、走査露光中に各ショット領域の表面を常に投影光学系ＰＬの焦点深度内に設定する）、あるいは凹凸そのものを平坦化することは困難である。
かかる点を考慮して、本実施形態では、前述の複数の圧電素子Ｐが設けられ、主制御装置２０が、図１に示される駆動装置８５を介して圧電素子Ｐを個別に駆動することにより、かかる事態にも対応可能としているのである。
次に、複数の圧電素子Ｐに対する配線系を含む駆動装置８５等の具体的な構成等について説明する。以下では説明の簡略化のため、ウエハホルダ７０の中間層は、図６に示されるような配置のＭ×Ｎ個の圧電素子Ｐ_１１〜Ｐ_ＭＮによって構成され、かつＭ×Ｎは８の倍数であるものとする。
この図６において、太線で示される８行４列のマトリックス状配置の圧電素子ブロックＢＬは、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡに対応し、各ブロックＢＬの中の走査方向に並ぶ２行４列のマトリックス状配置の圧電素子Ｐから成る４つの分割ブロックのそれぞれは、前述したウエハＷ上の照明光の照射領域（露光領域）ＩＡに対応している。
図７には、圧電素子群Ｐ_１１〜Ｐ_ＭＮを駆動する駆動装置８５が、主制御装置２０とともに示されている。この図７に示されるように、駆動装置８５は、各分割ブロックを構成する２×４個の圧電素子Ｐを駆動する駆動回路９０_１〜９０_ｑ（ｑ＝ＭＮ／８）と、セレクト信号出力回路９２とを備えている。
前記駆動回路９０_１〜９０_ｑそれぞれは、主制御装置２０の６ビットデータの出力ポートに第１バスＢＳ１を介して接続されるとともに、８ビットデータの出力ポートに第２バスＢＳ２を介して接続されている。さらに、駆動回路９０_１〜９０_ｑそれぞれは、２^ｋ本の信号線ＳＬを介してセレクト信号出力回路９２に個別に接続されている。セレクト信号出力回路９２は、主制御装置２０のｋビットデータの出力ポートにｋ本の信号線ＣＳで接続されている。この場合、２^ｋ＝ｑ＝ＭＮ／８が成立するものとする。
図８には、複数の駆動回路９０_１〜９０_ｑのうちの駆動回路９０_１が代表的に示されている。
この図８に示されるように、駆動回路９０_１は、前述の第１バスＢＳ１を構成する６本の信号線Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４にその入力端が接続されたスイッチング回路ＳＷと、このスイッチング回路ＳＷの８本の出力信号線にそれぞれの入力端が個別に接続された８個のデジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバータ）Ｄ／Ａ_１〜Ｄ／Ａ_８と、これら８個のＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_１〜Ｄ／Ａ_８の出力端に個別に接続された８個の増幅器ＡＭＰ_１〜ＡＭＰ_８とを備えている。また、スイッチング回路ＳＷには、セレクト信号出力回路９２の２^ｋ本の出力信号線のうちの１本であるセレクト信号出力線ＳＬ_１を介してセレクト信号が入力されるようになっている。
前記スイッチング回路ＳＷは、例えば図９に示されるような接続関係で６本の信号線Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４に接続された８個のアンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８と、アンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８の出力をそれぞれ一方の入力とする８個のアンド回路ＧＴ９〜ＧＴ１６とによって構成することができる。アンド回路ＧＴ９〜ＧＴ１６の他方の入力は、セレクト信号出力線ＳＬ_１を介して入力されるセレクト信号となっている。
上記６本の信号線は、Ｘ群（Ｘ１、Ｘ２）、Ｙ群（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４）に分類され、各群それぞれを構成する信号線から「０」又は「１」が入力される。図１０には、この場合の、Ｘ群（Ｘ１、Ｘ２）、Ｙ群（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４）の信号線に対する入力（０，１）とアンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８の出力（０，１）との関係を示す真理値表が示されている。
この図１０に示されるように、Ｘ群の信号線に入力される「０」又は「１」と、Ｙ群の信号線に入力される「０」又は「１」との組み合わせにより、アンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８の内のいずれかが選択され、その選択されたアンド回路の出力が「１」、その他のアンド回路の出力が「０」とされる。具体的には、アンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８に対して、Ｘ群の信号線及びＹ群の信号線の各々から入力される信号が互いに「１」である場合に、そのアンド回路の出力が「１」とされ、その他のアンド回路の出力は「０」とされる。
そして、スイッチング回路ＳＷに対し、セレクト信号出力線ＳＬ_１を介して入力されるセレクト信号が「１」である場合には、これらアンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８の出力により、８つのＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_１〜Ｄ／Ａ_８のうちのいずれのＤ／Ａコンバータをオンにするかが決定される。なお、６本の信号線全てが「０」のとき、あるいは、Ｘ群を構成する信号線の全てが「０」又はＹ群を構成する信号線の全てが「０」のときには、全てのアンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８の出力は「０」となる。
図８に戻り、Ｄ／ＡコンバータＤ／Ａ_１〜Ｄ／Ａ_８には、上記スイッチング回路ＳＷからの「０」又は「１」の信号の他に、主制御装置２０から第２バスＢＳ２を介して駆動電圧データが入力されるようになっている。この駆動電圧データは、Ｄ／ＡコンバータＤ／Ａ_１〜Ｄ／Ａ_８のうちの上記スイッチング回路ＳＷからの信号にてオンとされたＤ／Ａコンバータにのみ取り込まれるようになっている。すなわち、Ｄ／Ａコンバータは、スイッチング回路ＳＷからのオン信号により、サンプリングを行う。
Ｄ／ＡコンバータＤ／Ａ_１〜Ｄ／Ａ_８それぞれの出力段には増幅器ＡＭＰ_１〜ＡＭＰ_８が個別に接続され、さらにこれらの増幅器ＡＭＰ_１〜ＡＭＰ_８の出力段には、圧電素子Ｐ_１１〜Ｐ_２４が個別に接続されている。
すなわち、駆動回路９０_１は、上述のような構成で、セレクト信号ＳＬ１により選択された際（セレクト信号ＳＬ_１が「１」（Ｈレベル）であるとき）には、２本の第１信号線としてのＸ群の信号線Ｘ１、Ｘ２それぞれに入力する第１信号（１，０）の組み合わせと、４本の第２信号線としてのＹ群の信号線Ｙ１〜Ｙ４それぞれに入力する第２信号（１，０）の組み合わせとに基づいて、分割ブロックを構成する圧電素子Ｐ_１１〜Ｐ_２４のそれぞれに個別に対応して設けられた２×４個のスイッチとしてのアンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８の出力（１，０）を個別に決定し、２×４個の圧電素子Ｐ_１１〜Ｐ_２４をＤ／Ａコンバータ及び増幅器を介して個別に駆動する。この場合、圧電素子Ｐ_１１〜Ｐ_２４のそれぞれは、第２バスＢＳ２を介して主制御装置２０から与えられる駆動電圧データに応じて駆動されるようになっている。
図７に戻り、前記セレクト信号出力回路９２は、主制御装置２０から信号線ＣＳを介して入力された選択信号に基づいて指定された駆動回路９０に対する出力信号を「１」（Ｈレベル）とし、その他の駆動回路に対する出力信号を「０」（Ｌレベル）とする。ここで、主制御装置２０による駆動回路９０_１〜９０_ｑの指定（選択）は、例えばｋ本の信号線ＣＳのそれぞれに入力する「０」又は「１」の組み合わせに基づいて行われ、この入力に応じてセレクト信号出力回路９２は、２^ｋ本の出力信号線を介してｑ個の駆動回路に対して択一的に「１」（Ｈレベル）のセレクト信号を出力する。
残りの駆動回路９０_２〜９０_ｑも、上記駆動回路９０_１と同様に、構成されている。
次に、本実施形態の露光装置１００におけるウエハホルダ７０に対するウエハＷのロード時及びアンロード時における動作について説明する。
ウエハＷのロードに際しては、図２の電磁弁Ｖ１〜Ｖ３は全て閉じられており、給排気機構８０による給気動作及び排気動作はオフされている。
不図示のウエハローダにより、ウエハＷがウエハホルダ７０上方に搬送されると、主制御装置２０の指示の下、ステージ制御装置１９が不図示の上下動機構を介してセンタアップ３４ａ〜３４ｃを上昇する。ここでセンタアップ３４ａ〜３４ｃの上昇量が所定量に達すると、ウエハローダ上のウエハＷがセンタアップ３４ａ〜３４ｃに受け渡され、ウエハローダがウエハホルダ７０上方から待避する。その後、ステージ制御装置１９がセンタアップ３４ａ〜３４ｃを下降することにより、ウエハホルダ７０上にウエハＷが載置される。
上記のようにしてウエハホルダ７０上にウエハＷが載置されると、主制御装置２０は、図２の高速排気用の真空室４６Ｂａに通じる電磁弁Ｖ２を開いて、ベース部２６、リム部２８、及びウエハＷで囲まれた空間内の気体を高速に吸引（排気）する。この際、本実施形態では、スループットの向上を図るため、真空室４６Ｂａを使用することによって吸引圧力を、例えば−８００ｈＰａ程度と高く（高度の真空状態に）設定している。
このようにして、ウエハＷを高速に吸着保持することでウエハロードが終了する。その後、主制御装置２０は、図２の電磁弁Ｖ２を閉じ、通常時に使用する第１真空ポンプ４６Ａに通じる電磁弁Ｖ１を開く。これ以降は第１真空ポンプ４６Ａの吸引力によりウエハＷが吸着保持されることとなる。
ここで、ウエハＷをウエハホルダ７０上で吸着保持してから、ウエハＷを取り出すまでの間は、ウエハステージＷＳＴの移動等によりウエハＷが横ずれしてアライメント精度等に悪影響を与えない程度の吸引圧力（吸着力）があれば良く、本実施形態では、真空吸着によるウエハＷの変形を最小限に抑えるように、通常使用する第１真空ポンプ４６Ａによる吸引圧力を、例えば−２６６．５ｈＰａ〜−３３３．２ｈＰａ程度と低く（低度の真空状態に）設定している。また、ウエハＷをウエハホルダ７０上に載置する場合とそれ以外の動作を行う場合とで吸引圧力を異ならせることで、ウエハロードに要する時間を短縮できる。
一方、ウエハＷをアンロードするに際しては、主制御装置２０は、まず、図２の電磁弁Ｖ１を閉じ、吸着動作をオフする。次いで、主制御装置２０は、センタアップ３４ａ〜３４ｃを所定量上昇するとともに、給気弁Ｖ３を開き、ウエハＷの底面に向けて気体を吹き付ける。これにより、上述の真空状態が直ちに解除される。
センタアップ３４ａ〜３４ｃが所定量上昇すると、ピン３２、リム部２８にて支持されているウエハＷがセンタアップ３４ａ〜３４ｃに受け渡されるので、不図示のウエハアンローダがウエハＷの下側に入り込むとともに、センタアップ３４ａ〜３４ｃが下降することで、センタアップ３４ａ〜３４ｃからウエハアンローダにウエハＷが受け渡される。そして、ウエハアンローダがウエハホルダ７０上から退避することにより、ウエハアンロードが終了する。
このように、ウエハＷをウエハホルダ７０からアンロードする際にウエハの底面に気体を吹き付けることにより、ウエハのアンロード時間が短縮されることになる。
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、ウエハホルダ７０と給排気機構８０と駆動装置８５とによって基板保持装置が構成されている。
なお、照明光ＩＬとして真空紫外光等を使用する場合には、照明光の光路上の気体をヘリウム等の照明光の透過性の高い（照明光を吸収する特性が空気などに比べて低い）気体で置換するが、このような場合には、ウエハの底面に吹き付ける気体も、照明光の透過性の高い気体とすることが望ましい。また、ウエハの底面に吹き付ける気体の量は、ウエハが浮き上がらないように微小量とすることが望ましい。
本実施形態の露光装置１００によると、通常のスキャニング・ステッパと同様に、レチクルアライメント、不図示のウエハアライメント系のベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントなどの所定の準備作業の後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。
なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等については、例えば特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号に詳細に開示され、また、ＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に詳細に開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報並びにこれらに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
すなわち、ステージ制御装置１９では、主制御装置２０の指示の下、ウエハアライメントの結果に基づいて、Ｚ・チルトステージ３０に保持されたウエハＷ上の第１ショット領域（ファーストショット）の露光のための加速開始位置にウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを移動する。そして、ステージ制御装置１９では、レチクル干渉計１６及びウエハレーザ干渉計システム１８の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部１４、ウエハステージ駆動部２４を介してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査（同期移動）を開始して、ウエハＷ上のファーストショットの走査露光を行い、ファーストショットにレチクルＲの回路パターンを投影光学系ＰＬを介して縮小転写する。
すなわち、本実施形態では、レチクル干渉計１６、ウエハレーザ干渉計システム１８、レチクルステージ駆動部１４、ウエハステージ駆動部２４、及びステージ制御装置１９によって、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とを同期して、照明光ＩＬに対して走査する走査装置が構成されている。
ここで、上記の走査露光中には、ウエハＷ上の照明領域（露光領域）ＩＡ内でウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの結像面に実質的に一致した状態で露光が行われる必要があるため、前述した焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）の出力に基づくオートレベリング、オートフォーカス及びウエハＷの平坦度補正が、主制御装置２０により次のようにして実行される。
すなわち、主制御装置２０は、例えば８個の追従センサＳ_２１〜Ｓ_３４と、ウエハの移動方向に応じた先読みセンサＳ_１１〜Ｓ_１４又はＳ_４１〜Ｓ_４４の合計１２個のフォーカスセンサＳを不図示のセンサ選択回路を介して予め選択する。ここでは、ウエハＷは＋Ｙ方向（図５の矢印ＳＤ方向）に走査される場合であり、先読みセンサＳ_４１〜Ｓ_４４が選択されているものとする。
そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査が開始され、ウエハＷ上の第１ショット領域の前端が先読みセンサＳ_４１〜Ｓ_４４にかかると、主制御装置２０は、例えばそれらの先読みセンサＳ_４１〜Ｓ_４４の計測値の平均値に基づいて、ウエハＷが＋Ｚ側及び−Ｚ側のいずれの方向にどの程度デフォーカスしているかを判断し、その判断結果に基づいてステージ制御装置１９に対してそのデフォーカスを補正するような指示を与える。これにより、ステージ制御装置１９によってウエハステージ駆動部２４を介してＺ・チルトステージ３０が＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に駆動され、ウエハＷ表面が投影光学系ＰＬの像面の近似平面の近傍に設定される。
そして、ウエハＷの走査がさらに進行し、露光が開始されるとほぼ同時に、以下のａ．〜ｃ．のウエハＷ表面の投影光学系ＰＬ像面への位置合わせが実行される。
ａ． ウエハＷ上の第１ショット領域の前端が第１行目の追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４にかかると、主制御装置２０は、それらの追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の計測値に基づいて近似直線を算出し、その近似直線が投影光学系ＰＬの像面の近似平面に平行になるようなウエハＷの非走査方向に関するレベリング制御の目標値をステージ制御装置１９に与える。これにより、ステージ制御装置１９によりウエハステージ駆動部２４を介してＺ・チルトステージ３０がθｙ方向に駆動され、ウエハＷの非走査方向のレベリング制御が行われる。
ｂ． そして、このレベリング制御後、主制御装置２０は、追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の計測値を再び取り込み、このうちの最大の計測値ｚ_ｍａｘに対する追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の計測値との差Δｚ_ｕ（ｕ＝１、２、３、４）をそれぞれ算出し、その差Δｚ_ｕに応じて追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の位置に対応する４つの圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３をそれぞれ前述の駆動回路９０のうちの圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３に対応する駆動回路（ここでは、説明の便宜上駆動回路９０_ｖとする）を介して駆動する。
ここで、圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３は、上記駆動回路９０_ｖ内では、図７〜図９の駆動回路９０_１内のＰ_１１〜Ｐ_１４に対応しているものとし、以下の説明においては、Ｄ／Ａコンバータ等の符号については、図７〜図９で用いられている符号をそのまま用いるものとする。
この場合、圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３の駆動は次のように行われる。
すなわち、図１１のタイミングチャートに具体的に示されるように、時刻ｔ_０において、第２バスＢＳ２を介して圧電素子Ｐ_ｉｊに対する駆動電圧データ（第１駆動電圧データ）を送出する。そして、時刻ｔ_１において、駆動回路９０_ｖに対するセレクト信号ＳＬ_ｖをＬレベルからＨレベルにするとともに、第１バスＢＳ１を介して圧電素子Ｐ_ｉｊに接続されたＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_１をオンにするための信号（Ｄ／Ａコンバータオン信号（ここでは、図１０の真理値表より、信号線Ｘ１，Ｙ１の入力がＨレベル、その他の信号線の入力がＬレベルである））が送出され、これにより、Ｄ／ＡコンバータＤ／Ａ_１がオンされる。すると、これに同期して、第１駆動電圧データがＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_１にラッチされる。この第１駆動電圧データがＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_１にてアナログデータに変換され、アンプＡＭＰ_１で増幅された後、圧電素子Ｐ_ｉｊに印加される。このようにして圧電素子Ｐ_ｉｊの駆動が行われる。
次いで、時刻ｔ_２において、第１バスＢＳ１を介して送出される信号レベルを全てＬレベルとし、第２バスＢＳ２を介して圧電素子Ｐ_ｉｊ＋１に対する駆動電圧データ（第２駆動電圧データ）の送出を開始する。更に、時刻ｔ_３において、圧電素子Ｐ_ｉｊ＋１に接続されたＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_２をオンにするための信号（Ｄ／Ａコンバータオン信号（ここでは、信号線Ｘ１，Ｙ２の入力がＨレベル、その他の信号線の入力がＬレベル））が送出され、これによりＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_２がオンされる。すると、これに同期して第２駆動電圧データがＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_２にラッチされ、この第２駆動電圧データがＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_２にてアナログデータに変換された後、アンプＡＭＰ_２で増幅され、圧電素子Ｐ_ｉｊ＋１に印加される。このようにして圧電素子Ｐ_ｉｊ＋１の駆動が行われる。
以下、同様にして、圧電素子Ｐ_ｉｊ＋２に接続されたＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_３に第３駆動電圧データがラッチされ、圧電素子Ｐ_ｉｊ＋３に接続されたＤ／ＡコンバータＤ／Ａ_４に第４駆動電圧データがラッチされる。そして、各Ｄ／Ａコンバータにて各駆動電圧データがアナログ信号に変換された後に、アンプで増幅され、各圧電素子に印加されることで、圧電素子Ｐ_ｉｊ＋２，Ｐ_ｉｊ＋３の駆動が行われる。
なお、ここで、Δｚ_ｕ＝０となる最大の計測値ｚ_ｍａｘが計測された追従センサに対応する圧電素子に対する駆動電圧データは零である。
なお、上記の説明では、差Δｚ_ｕに応じて追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の位置に対応する４つの圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３に駆動電圧データ（零を含む）を送るものとしているが、駆動電圧データを変更する必要がない圧電素子に接続されたＤ／ＡコンバータはオフのままとするＤ／Ａコンバータオン信号を第１バスＢＳ１を介して送るようにしても良いことは勿論である。
ここで、図４Ｂ及び図４Ｃを用いて、上記の圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３の駆動の一例について説明する。この場合、圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３のほぼ真上の領域のＺ位置が追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の計測値として得られるものとする。図４Ｂの場合、圧電素子Ｐ_ｉｊ＋１に対応する追従センサＳ_３２の計測値が最大の計測値ｚ_ｍａｘとなる。この結果がΔｚ_２＝０となって、圧電素子Ｐ_ｉｊ＋１の駆動量は零となる。残りの圧電素子Ｐ_ｉｊ、Ｐ_ｉｊ＋２、Ｐ_ｉｊ＋３は、それぞれ差ΔＺに応じて駆動され、その結果、図４Ｂに示されるウエハＷの表面形状（より正確には、非走査方向に関するウエハＷ表面の形状）が図４Ｃに示されるようにほぼ平坦な形状に補正される。すなわち、本実施形態では、ウエハＷのレベリングでは補正できない程度の露光領域ＩＡ内のウエハＷ表面の凹凸を圧電素子を個別に駆動することにより、補正することができる。
ｃ． 但し、この駆動の結果、ウエハＷ表面の平坦度は向上するものの、全体として投影光学系ＰＬの像面の近似平面からはＺ軸方向に関してずれる場合も考えられる。そこで、このような場合には、主制御装置２０は、それらの追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の計測値に基づいて、前述の先読み時と同様にしてデフォーカス量を調整する。
ここで、上記のａ．〜ｃ．の動作は、実際には非常に短時間に行われる。
ｄ． そして、更にウエハの走査及び露光が進行し、ウエハＷ上の第１ショット領域の前端が第２行目の追従センサＳ_２１〜Ｓ_２４にかかるようになると、主制御装置２０は、第１行目の追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４及び第２行目の追従センサＳ_２１〜Ｓ_２４の計測結果に基づいて、上記ａ．〜ｃ．と同様のウエハＷ表面の投影光学系ＰＬ像面への位置合わせを行う。但し、この場合、主制御装置２０は、上記のａ．と同様のレベリング制御に際しては、追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４及びＳ_２１〜Ｓ_２４の計測結果に基づいてウエハＷ表面の近似平面を算出し、その平均平面と前述の投影光学系ＰＬの像面の近似平面とが平行になるように、ウエハＷの非走査方向のみならず、走査方向に関してもレベリング制御を行う。また、この場合上記ｂ．と同様の圧電素子の駆動が行われる時点では、圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３は第２行目の追従センサＳ_２１〜Ｓ_２４のほぼ真下にあり、第１行目の追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の真下には圧電素子Ｐ_ｉ＋１ｊ〜Ｐ_{ｉ＋１ｊ＋３}が位置している。
ｅ． さらに、ウエハの走査及び露光が進行し、ウエハＷ上の第１ショット領域の前端がｄ．の位置より更に４ｍｍだけ進むと、第２行目の追従サンサＳ_２１〜Ｓ_２４のほぼ真下に圧電素子Ｐ_ｉ＋１ｊ〜Ｐ_{ｉ＋１ｊ＋３}が位置し、第１行目の追従センサＳ_３１〜Ｓ_３４の真下には圧電素子Ｐ_ｉ＋２ｊ〜Ｐ_{ｉ＋２ｊ＋３}が位置する。この場合、主制御装置２０は、上記ｄ．と全く同様のウエハＷの表面の投影光学系ＰＬ像面への位置合わせを行うが、この際、セレクト信号の出力先を駆動回路９０_ｖから駆動回路９０_ｖ＋１に切り替える。
以後、走査露光中、上記ｄ．及びｅ．と同様のウエハＷの表面の投影光学系ＰＬ像面への位置合わせが繰り返し実行される。
このようにして、ファーストショットの走査露光が終了すると、主制御装置２０からの指示に応じ、ステージ制御装置１９により、ウエハステージＷＳＴがＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、セカンドショット（第２番目のショット領域）の露光のための加速開始位置に移動される。そして、主制御装置２０の管理の下、セカンドショットに対して上記と同様の走査露光が行われる。
このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット領域間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲの回路パターンが順次転写される。
以上説明したように、本実施形態に係る基板保持装置（７０，８０、８５）によると、複数のピン３２が配置された所定面積の領域をマトリックス状に分割した各分割領域に対応して複数の圧電素子Ｐ_１１〜Ｐ_ＭＮが設けられている。また、駆動装置８５は、その複数の圧電素子Ｐのうち、予めブロック化された各ブロックを構成する複数（８つ）の圧電素子Ｐを同時にかつ個別に駆動可能で、かつ印加電圧（駆動電圧）を個別に調整可能となっている。また、各圧電素子Ｐの上部にはピン３２が少なくとも１本配置されている。従って、圧電素子の各ブロックに対応する分割領域についてみれば、ピン３２に支持されているウエハＷ表面の凹凸を確実に抑制することが可能となっている。
また、本実施形態によると、複数の圧電素子のブロックには、２行４列のマトリックス状の配置の２×４個の圧電素子群から成る分割ブロック（特定ブロック）が複数含まれ、駆動装置８５は、各分割ブロックを構成する各圧電素子に個別に対応して設けられた２×４個のスイッチ（アンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８）を、２本のＸ群信号線（Ｘ１，Ｘ２）の中から選択された１本の信号線を介して入力する第１信号と、４本のＹ群信号線（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４）の中から選択された１本の信号線を介して入力する第２信号との組み合わせを用いて個別にオン・オフすることにより２×４個の圧電素子を個別に駆動するｑ個の駆動回路９０_１〜９０_ｑを備えている。このため、各分割ブロックを構成する各圧電素子を個別に電圧供給源に接続する場合と異なり、必要な場合にのみ各圧電素子を駆動するための閉回路を形成することができるとともに、駆動対象の圧電素子の選択のためのデータ量（あるいは信号線）を削減することができる。このデータ量の削減は、分割ブロックが大きいほどその削減の効果は大きくなる。ａ行ｂ列のマトリックス状配置の圧電素子から成る分割ブロックの場合、（ａ＋ｂ）個（ビット）のデータで足りる。
また、本実施形態に係る基板保持装置では、駆動装置８５は、主制御装置２０から入力されるセレクト信号（外部指令）に応じて駆動対象となる圧電素子のブロックを切り替えるようになっている。このため、全ての圧電素子のブロックを常時駆動可能な回路構成とする場合と比べて回路構成を簡略化できるとともに、特にコンピュータ制御を行う場合には、出力ポート数による制限を受け難いというメリットもある。
また、本実施形態に係るウエハホルダ７０は、複数のピン３２が配置された所定面積の領域の外側に配置され、前記領域を取り囲み、複数のピン３２とともにウエハＷをその平坦度をほぼ維持した状態で支持するリム部２８を備えている。このため、ウエハＷはその外縁部近傍の自由端部を含めある程度の平坦度を保って、すなわち極端な凹凸のない状態でウエハホルダ７０上に保持される。
また、本実施形態に係る基板保持装置では、複数のピン３２それぞれの先端部分及びリム部２８の上端部に対してウエハＷを吸着する吸着機構として、リム部２８の内側の空間内の気体を真空吸引する真空吸着機構（第１真空ポンプ４６Ａ、電磁弁Ｖ１、給排気管４０及び給排気路３８Ａ〜３８）を備えている。このため、基板保持装置が高速移動する場合であっても、基板の位置ずれを防止することができる。なお、吸着機構としては、静電吸着機構を設けても良い。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、主制御装置２０は、前述の如く、焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出結果に基づいて、駆動装置８５を介して複数の圧電素子Ｐ_１１〜Ｐ_ＭＮのうちから選択された少なくとも１つの圧電素子の歪みを制御してウエハＷ表面の形状を調整することができる。すなわち、走査露光の際に、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬにより投影される投影領域（露光領域）ＩＡ内の圧電素子Ｐの歪みを調整することにより、露光領域ＩＡ内のウエハＷ表面の凹凸を投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に抑制することができ、デフォーカスに起因する色むらを抑制して露光精度の向上を図ることができる。
また、本実施形態の露光装置１００によると、焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出結果に基づいて、主制御装置２０によりステージ制御装置１９及びウエハステージ駆動部２４を介してウエハホルダ７０がＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、前述したＺ・チルトステージ３０及びウエハホルダ７０を投影光学系ＰＬの光軸方向及び光軸方向に直交する面に対する傾斜方向に駆動する駆動系（ウエハステージ駆動部２４、ステージ制御装置１９）が、焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出結果に基づいて、主制御装置２０によって制御されることで、前述の如く、走査露光時に圧電素子Ｐの駆動に先立って、ウエハＷ表面を投影光学系ＰＬの像面の近傍に位置させることができるとともに、全体的な傾斜を補正することができる。特に後者により、ウエハＷ表面の大きなうねり（湾曲成分）を補正することができるので、かかる補正（レベリング制御）と組み合わせて圧電素子の駆動を行うことにより、圧電素子の駆動ストロークが足りないという事態の発生を防止することができる。但し、圧電素子の駆動ストロークを大きく設定できる場合には、ウエハホルダは光軸方向及び光軸方向に直交する面に対する傾斜方向のいずれにも駆動できなくても良い。すなわち、Ｚ・チルトステージ３０を駆動する複数のアクチュエータを設けないで、Ｚ・チルトステージ３０として単なるウエハテーブルを用いても良い。
本実施形態の露光装置１００において、照明光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光より短波長の波長１８０ｎｍ以下の真空紫外光、例えばＦ_２レーザ光を用いる場合には、投影光学系ＰＬの焦点深度が更に狭小化するので、上述の如く、ピン３２に支持されているウエハＷ表面の凹凸を圧電素子の駆動により確実に抑制できる、本実施形態の効果は特に大きいものと言える。
なお、上記実施形態では説明の簡略化のため特に説明しなかったが、例えば投影光学系の像面歪曲（すなわち、像面湾曲や像面傾斜などの像面の形状）を予め正確に計測し、その計測の結果、像面の近似平面との差が比較的大きい（Ｚ・チルトステージ３０の駆動だけでは所定の許容範囲を超える偏差が残存する）場合には、走査露光時の前述した駆動装置８５の制御に際して、主制御装置２０は、その像面歪曲を更に考慮して制御を行い、圧電素子Ｐの選択的駆動により像面歪曲に応じてウエハＷ表面が補正され、像面歪曲に関わらず、露光領域ＩＡのほぼ全体でウエハＷ（ショット領域）の表面が投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に収まるようにすることが望ましい。
また、上記実施形態では、ウエハホルダ７０を三層構造とし、中間層をマトリックス状に配置された複数の圧電素子Ｐから成る一層のみとする場合について説明したが、これに限らず、複数の圧電素子Ｐを含む層を複数層、例えば２層設け、各層の圧電素子の配置が交互となるようにしても良い。そして、一方の層を構成する圧電素子を非走査方向に関するウエハＷ表面の凹凸の補正に主として用い、他方の層を構成する圧電素子を走査方向に関するウエハＷ表面の凹凸の補正に主として用いることとしても良い。
更に、上記実施形態では走査露光中に圧電素子Ｐを駆動するものとしたが、少なくとも各ショット領域の走査露光前に圧電素子Ｐを駆動してショット領域表面の凹凸を補正しておき、走査露光中はＺ・チルトステージ３０のみを駆動するだけでも良い。
また、上記実施形態では必ずしも圧電素子Ｐによる補正で、ショット領域表面をフラットにしなくても良く、例えば、Ｚ・チルトステージ３０の駆動だけで、照明光が照射される露光領域ＩＡ内で投影光学系ＰＬの像面とショット領域表面とが合致する（換言すれば、ショット領域表面が投影光学系ＰＬの実効的な焦点深度内に入る）ように、ショット領域表面の少なくとも一部でその凹凸を変化させるだけでも良い。
また、上記実施形態ではウエハの走査開始後で、かつ各ショット領域の走査露光前に圧電素子Ｐを駆動してショット領域表面の凹凸を補正するものとしたが、その凹凸補正のタイミングは任意で良く、例えばウエハの走査開始前にショット領域表面の凹凸を補正しても良い。さらに、主制御装置２０は、各ショット領域に対して照明光が照射される時点以前のいずれかの時点で、ウエハＷ上の各ショット領域の複数点におけるＺ位置（投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置）を検出しておき、その検出結果に基づいて上記実施形態と同様に走査露光中に圧電素子Ｐを駆動することとしても良い。例えば、前述した焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）と同様の焦点位置検出系、あるいは特開平７−３２１０３０号公報及びこれに対応する米国特許第６，０１６，１８６号に開示されているように、ウエハアライメント系の一部（対物光学系など）を介して検出ビームをウエハ上に投射する焦点位置検出系が組み込まれたウエハアライメント系を用いて多数のショット領域をアライメントショット領域（サンプルショット領域）とする前述のＥＧＡを行うこととし、主制御装置２０は、そのアライメントショット間のウエハＷの移動動作の際に、ウエハＷ上の各ショット領域の複数点におけるＺ位置を焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）又は上述のウエハアライメント系に組み込まれた焦点位置検出系を用いて検出し、その検出結果をメモリ等に記憶しておくこととしても良い。この場合、主制御装置２０は、その記憶しておいた検出結果に基づいて、走査露光前あるいは走査露光中に、圧電素子Ｐを駆動すれば良い。このとき、ウエハの一連の露光動作に先立ち、ウエハアライメント系に組み込まれた焦点位置検出系の代わりに前述の焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）を用い、ウエハ上の少なくとも１つのショット領域でその凹凸に関する情報を検出し、この情報に基づいて圧電素子Ｐを駆動しても良い。なお、前述の焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）は、露光領域ＩＡの外側に複数の計測点（スリット像の投影位置）が設定される先読みセンサを有するものとしたが、必ずしも先読みセンサを設けなくても良く、露光領域ＩＡ内のみに計測点を設定するだけでも良い。また、投影光学系ＰＬ又はウエハアライメント系と所定の位置関係で設けられ、ウエハ表面の凹凸情報の検出に用いられる焦点位置検出系はその計測点が１つでも構わない。
また、上記実施形態の露光装置は、１つのウエハステージのみを有するものとしたが、投影光学系ＰＬを介してレチクルパターンの転写が行われる位置と、ウエハアライメント系によるマーク検出が行われる計測位置（アライメント位置）とにそれぞれウエハステージを配置して、露光動作と計測動作とをほぼ並行して実行可能なツインウエハステージタイプとしても良い。この露光装置では、前述の計測位置に配置される焦点位置検出系を用いてウエハ上の少なくとも１つのショット領域でその凹凸に関する情報を検出し、例えばウエハステージを計測位置から露光位置に移動している間に、圧電素子Ｐを駆動してウエハＷの凹凸を補正すれば良い。なお、ツインウエハステージタイプの露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報及びこれに対応する米国特許第６，３４１，００７号、あるいは国際公開ＷＯ９８／４０７９１号及びこれに対応する米国特許第６，２６２，７９６号などに開示されている。
本国際出願で指定した指定国又は選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記各米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
更に、上記実施形態では圧電素子Ｐをオープンループで制御するものとしたが、圧電素子Ｐのヒステリシスなどを考慮し、圧電素子Ｐの駆動量を計測するセンサ（例えば、歪みゲージなど）を設けてクローズドループで制御を行うようにしても良いし、このセンサを設ける代わりにＡＦセンサ（前述の焦点位置検出系）の出力に基づいて圧電素子Ｐの駆動量を補正しても良い。
なお、上記実施形態では、駆動素子として、電場に比例する歪みを発生する積層型の圧電素子（圧電アクチュエータ）を用いるものとしたが、これに限らず、電場の二乗に比例する歪み（電気歪み）を発生する電歪アクチュエータを用いることも可能である。
また、上記実施形態では、ウエハホルダを三層構造としたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば最下層（第３層）を構成するベース部材４２を前述のＺ・チルトステージ３０で兼用しても良い。
さらに、上記実施形態では走査露光時にＺ・チルトステージ３０のみを駆動して、前述の露光領域ＩＡ内でウエハ表面と投影光学系ＰＬの結像面とをほぼ合致させるものとしたが、その代わりに、あるいはそれと組み合わせて、投影光学系ＰＬの結像面を露光領域ＩＡ内の少なくとも一部でＺ方向にシフトさせても良い。このとき、例えば光源を制御して照明光の波長を変化させる、レチクルＲを移動する、あるいは投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を移動するなどして、投影光学系ＰＬの結像面をシフトさせれば良い。
また、上記実施形態では、走査方向と非走査方向の両方に関してウエハを平坦化する（ウエハの凹凸を補正する）ものとしたが、走査方向と非走査方向との一方のみ、例えば非走査方向のみに関してウエハの凹凸を補正するだけでも良い。
さらに、上記実施形態では、ウエハホルダのリム部２８はその外径がウエハＷの外径よりも僅かに小さいものとしたが、リム部２８の外径をウエハＷの外径と同程度以上としても良い。また、ウエハホルダはリム部２８の上端面を、多数のピン３２によって規定される平面とほぼ同一の高さとしても良いし、あるいは多数のピン３２によって規定される平面よりも僅かに低くしても良い。さらに、リム部２８の上端面に、多数のピン３２によって規定される平面と上端面がほぼ一致する複数の突起部（ピン）を設けても良い。このとき、リム部２８の上端面に設けられる複数の突起部によって規定される平面を、多数のピンによって規定される平面より僅かに低くしても良い。
また、上記実施形態では、図２に示されているように、ウエハホルダの中心部近傍から放射方向に沿って配列される複数の給排気口３６をほぼ１２０°間隔で設けるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば複数の給排気口３６を井桁状に配列しても良い。
また、上記実施形態では３本の上下動ピン（センタアップ）を用いるものとしたが、例えば特開２０００−１００８９５号公報及び対応する米国特許第６，１８４，９７２号に開示されている１本の上下動ピンを採用しても良い。
なお、上記実施形態の露光装置では、例えばＺ・チルトステージ３０をＸＹ平面内で微動可能としてウエハステージを粗微動ステージとしても良い。同様にレチクルステージを粗微動ステージとしても良い。
なお、上記実施形態では、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、あるいはＦ_２レーザ光や、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）などを用いるものとしたが、これに限らず、照明光ＩＬとしてＡｒ_２レーザ光（波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光を用いても良い。また、例えば、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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。
なお、上記実施形態では、投影光学系に対する負担をあまり重くすることなく、より大面積のパターンを高精度にウエハ上に転写可能であるという走査露光方式の利点に着目し、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用でき、同様に、デフォーカスのない高精度な露光が可能となる。この場合静止露光が行われるので、特に像面歪曲に応じて複数の支持部材（上記実施形態のピンに相当）を駆動してウエハＷ表面の形状を調整し、ウエハＷ表面の露光領域（ショット領域に一致）内部分の全体が投影光学系の焦点深度の範囲内に収まるようにする補正については、より精度良く行うことができる。
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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。
また、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば、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、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。
なお、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸露光装置に本発明を適用しても良い。
さらに、上記実施形態では、本発明の基板保持装置が露光装置に適用された場合について説明したが、基板を保持しその基板の凹凸を精度良く補正する必要があるのであれば、露光装置以外の検査装置、加工装置などの装置であっても、本発明の基板保持装置は、好適に適用できるものである。
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図１２には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１２に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図１３には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１３において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステップ）において、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。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置が用いられるので、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の基板保持装置は、保持対象である基板の表面の凹凸を確実に抑制するのに適している。
また、本発明の露光装置は、デフォーカスに起因する色むらを抑制して基板上にパターンを転写するのに適している。
また、本発明のデバイス製造方法は、高集積度のマイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
図２は、図１のウエハホルダと、該ウエハホルダに接続された給排気機構を示す平面図である。
図３は、図２のウエハホルダのピン配置とウエハ上のショット領域との関係を示す平面図である。
図４Ａは、図３の１つのショット領域ＳＡに対応する部分を取り出して示す平面図、図４Ｂは、図４Ａ中に示されるＢ−Ｂ線断面に相当するウエハホルダ部分の断面図、図４Ｃは、図４Ｂの状態から圧電素子が駆動された後の状態を示す図である。
図５は、露光領域とフォーカスセンサとの位置関係を示す図である。
図６は、ウエハホルダの中間層を構成するＭ×Ｎ個の圧電素子の配置の一例を示す図である。
図７は、圧電素子を駆動する駆動装置の内部構成を概略的に示す図である。
図８は、図７の１つの駆動回路の構成の一例を示す図である。
図９は、図８のスイッチ回路の構成の一例を示す図である。
図１０は、図９のＸ群（Ｘ１、Ｘ２）、Ｙ群（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４）の信号線に対する入力（０，１）とアンド回路ＧＴ１〜ＧＴ８の出力（０，１）との関係を示す真理値表である。
図１１は、圧電素子Ｐ_ｉｊ〜Ｐ_ｉｊ＋３を駆動するための信号送出のタイミングチャートである。
図１２は、本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
図１３は、図１２のステップ２０４の詳細を示すフローチャートである。

Claims (23)

1. 平板状の基板を保持する基板保持装置であって、
   所定面積の領域内に配置され、それぞれの先端部により前記基板を下方から支持する基板支持面を形成する複数の突起状の支持部材と；
   前記支持部材がそれぞれ複数含まれるように前記領域を分割した複数の分割領域に個別に対応して各複数設けられた複数の駆動素子と；
   前記複数の駆動素子のうち、前記複数の分割領域に所定の対応関係を有するように予めブロック化された各ブロックを構成する複数の駆動素子を、対応する分割領域における前記基板支持面の形状を変化させるため、同時にかつ個別に駆動可能な駆動装置と；を備える基板保持装置。
2. 請求項１に記載の基板保持装置において、
   前記各分割領域と各ブロックとは、一対一の対応関係にあることを特徴とする基板保持装置。
3. 請求項１に記載の基板保持装置において、
   前記駆動素子は、前記各分割領域に対応して少なくとも一方向に沿って複数配置されていることを特徴とする基板保持装置。
4. 請求項１に記載の基板保持装置において、
   前記複数の駆動素子のブロックには、ｍ行ｎ列のマトリックス状の配置のｍ×ｎ個の駆動素子群から成る特定ブロックが複数含まれることを特徴とする基板保持装置。
5. 請求項４に記載の基板保持装置において、
   前記駆動装置は、前記各特定ブロックを構成する各駆動素子に個別に対応して設けられたｍ×ｎ個のスイッチを、ｍ本の第１信号線の中から選択された１本の信号線を介して入力する第１信号と、ｎ本の第２信号線の中から選択された１本の信号線を介して入力する第２信号との組み合わせを用いて個別にオン・オフすることにより前記ｍ×ｎ個の駆動素子を個別に駆動することを特徴とする基板保持装置。
6. 請求項１に記載の基板保持装置において、
   前記駆動装置は、外部指令に応じて駆動対象となる駆動素子のブロックを切り替えることを特徴とする基板保持装置。
7. 請求項１に記載の基板保持装置において、
   前記駆動素子は、印加電圧に応じて歪みを発生することを特徴とする基板保持装置。
8. 請求項７に記載の基板保持装置において、
   前記駆動素子は、圧電素子であることを特徴とする基板保持装置。
9. 請求項１に記載の基板保持装置において、
   前記領域の外側に配置され、前記領域を取り囲み、前記複数の支持部材とともに前記基板をその平坦度をほぼ維持した状態で支持する凸部を更に備えることを特徴とする基板保持装置。
10. 請求項９に記載の基板保持装置において、
    前記複数の支持部材それぞれの先端部分及び前記凸部の上端部に対して前記基板を吸着する吸着機構を更に備えることを特徴とする基板保持装置。
11. 請求項１０に記載の基板保持装置において、
    前記吸着機構は、凸部の内側の空間内の気体を真空吸引する真空吸着機構であることを特徴とする基板保持装置。
12. 請求項１に記載の基板保持装置において、
    前記複数の駆動素子と前記駆動装置との少なくとも一部の温度を調整する温度調整装置を更に備えることを特徴とする基板保持装置。
13. エネルギビームをパターンが形成されたマスクに照射し、前記パターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板保持装置と；
    前記基板保持装置により保持された前記基板表面の複数点における前記投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出する焦点位置検出系と；
    前記焦点位置検出系の検出結果を考慮して、前記基板保持装置に保持された前記基板表面の形状を調整するため、前記駆動装置を制御して前記複数の駆動素子を選択的に駆動する制御装置と；を備える露光装置。
14. 請求項１３に記載の露光装置において、
    前記基板保持装置の前記基板が載置される部分を前記光軸方向及び前記光軸方向に直交する面に対する傾斜方向の少なくとも一方に駆動する駆動系を更に備え、
    前記制御装置は、前記焦点位置検出系の検出結果に基づいて、前記駆動系を制御することを特徴とする露光装置。
15. 請求項１３に記載の露光装置において、
    前記制御装置は、前記投影光学系の像面歪曲情報を更に考慮して前記駆動装置を制御することを特徴とする露光装置。
16. 請求項１３に記載の露光装置において、
    前記マスクと基板とを同期して、前記エネルギビームに対して走査方向に走査する走査装置を更に備えることを特徴とする露光装置。
17. 請求項１６に記載の露光装置において、
    前記制御装置は、前記エネルギビームが照射される前記基板表面の照射領域内における前記走査方向に直交する非走査方向に関する前記基板表面の形状を少なくとも補正することを特徴とする露光装置。
18. 請求項１６に記載の露光装置において、
    前記制御装置は、前記走査装置による前記マスクと基板との走査中に、前記焦点位置検出系の検出結果を考慮して、前記エネルギビームが照射される前記基板表面の照射領域部分の全体が前記投影光学系の焦点深度の範囲内となるように前記基板表面の形状を補正すべく、前記駆動装置を制御することを特徴とする露光装置。
19. 請求項１８に記載の露光装置において、
    前記制御装置は、前記基板上に前記エネルギビームが照射される時点以前のいずれかの時点における前記焦点位置検出系の検出結果を考慮して、前記基板表面の形状を補正するための前記駆動装置の制御を行うことを特徴とする露光装置。
20. 請求項１３に記載の露光装置において、
    前記エネルギビームは、波長１８０ｎｍ以下の真空紫外光であることを特徴とする露光装置。
21. エネルギビームをマスクに照射し、投影光学系を介して前記マスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、
    前記エネルギビームに対して前記マスクを移動するのに同期して、前記投影光学系を通る前記エネルギビームに対して前記基板を移動する走査装置と；
    前記基板表面の位置情報を検出する検出装置と；
    前記基板を支持する複数の突起状の支持部材と、前記マスクと前記基板との同期移動によって前記パターンが転写される前記基板上の所定領域を、少なくとも前記基板が移動される走査方向と交差する非走査方向に関して分割した複数の分割領域にそれぞれ対応して設けられる複数の駆動素子とを有する基板保持装置と；
    前記検出装置の検出結果に応じて前記所定領域の少なくとも一部での前記基板の表面位置を調整するために、前記複数の駆動素子の少なくとも１つを駆動する駆動装置と；を備える露光装置。
22. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
    前記リソグラフィ工程では、請求項１３に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
23. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
    前記リソグラフィ工程では、請求項２１に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。

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