JPWO2006025341A1 - 基板ホルダ及びステージ装置並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

吸引空間を囲む周縁部においても良好な平坦度で基板を保持する。吸引空間（３８）を囲む周縁部（３３）と、吸引空間（３８）に設けられ基板を支持する第１支持部（３４）とを備える。周縁部（３３）側から第１支持部（３４）側に向けて延び、基板を支持する第２支持部（７）を備えた。

Description

本発明は、基板ホルダ及びステージ装置並びに露光装置に関し、例えば、ウエハ等の基板を吸着保持する際に用いて好適な基板ホルダ及びステージ装置並びにこの基板ホルダを備えた露光装置に関するものである。
本願は、２００４年９月１日に出願された特願２００４−２５３９７８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、半導体素子の製造に用いられる半導体ウエハ（以下ウエハと称する）やガラス基板等の基板に対して加工を施す装置としては、例えば、投影型露光装置やレーザリペア装置等が知られている。
投影型露光装置の場合、レチクルの回路パターンを所定倍率で基板表面に結像投影するための投影レンズ（投影光学系）が設けられている。この投影レンズは、広い投影領域を確保しつつ、特に縮小投影レンズの場合は高い解像力を得るひつようがあるため、年々高Ｎ．Ａ．（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）化され、それに伴って焦点深度も浅くなってきている。

そのため、上記のような露光装置では、基板表面の位置が焦点位置とずれていることに起因する解像不良を防止して鮮鋭な回路パターンを形成するために、基板を高い精度で平坦化する必要があり、上記の基板を真空吸着して所定の平面内に平坦化矯正する基板ホルダが使用されている。
このような基板ホルダとして、例えば特許文献１には、外周壁に囲まれた吸引室内にウエハを支持する支持ピンを設けたものが従来技術として記載されており、ウエハの外周部がウエハチャック（基板ホルダ）の外周壁を覆うようにして載置され、吸引室を負圧にすることでウエハを支持ピン及び外周壁の上面に密着させて平坦な状態に吸着保持している。また、この種の基板ホルダにおいては、吸引装置による吸引室の負圧吸引力がウエハの内平面に対して作用する一方、外周部に対しては作用しないので、平坦度が良好なウエハを用いても外周部に反りが発生することになる。

そこで、特許文献１には、外部からの気体を吸引室に吸入するための吸気溝を外周壁に設けることによって、ベンチュリー効果によりウエハ外周部に反りを防止する方向の力を作用させる技術が開示されている。
特許第３２０５４６８号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
外周壁に吸気溝を形成する場合は、反り防止の力を制御するために吸気溝の大きさを厳密に管理する必要があり、溝形成時の合わせ込みに手間がかかるという問題がある。
また、ウエハと投影光学系との間に液体を満たし、この液体を介してウエハ上にパターンを露光する、いわゆる液浸露光を行う際には、液体が吸気溝から吸引室に浸入する虞がある。

また、近年では、ウエハと支持ピンとの間の塵埃の影響を小さくするために、支持ピンの上面の大きさが小さくなっており、支持ピン先端がウエハ裏面に食い込みやすいため、外周壁で支持された箇所と支持ピンで支持された箇所との間でウエハに生じる反り（うねり）が大きくなる傾向にある。
パターンをウエハに転写するための露光スリット（露光用照明光が投射されるスリット）内のうねりは、ウエハステージの駆動（レベリング等）によりウエハ表面位置を補正してスリット内の平面度を所定値内に収めるが、例えば露光スリットが外周壁に跨る位置にある場合にはうねりが大きくなるため、ステージ駆動で補正することは困難である。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、吸引空間を囲む周縁部においても、安定した良好な平坦度で基板を保持できる基板ホルダ及びステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の基板ホルダは、吸引空間（３８）を囲む周縁部（３３）と、吸引空間（３８）に設けられ基板（Ｐ）を支持する第１支持部（３４）とを備えた基板ホルダ（ＰＨ）であって、周縁部（３３）側から第１支持部（３４）側に向けて延び、基板（Ｐ）を支持する第２支持部（７）を備えたことを特徴とするものである。

従って、本発明の基板ホルダでは、周縁部（３３）において第２支持部（７）が周縁部（３３）側から第１支持部（３４）側に向く線状（突条）で基板（Ｐ）を支持するため、周縁部（３３）と第１支持部（３４）との間で生じるうねりや反りを抑制することが可能になる。

また、本発明のステージ装置は、基板（Ｐ）を保持して移動するステージ装置（ＰＳＴ）において、基板（Ｐ）を保持する基板ホルダとして上記の基板ホルダ（ＰＨ）を備えたことを特徴とするものである。
従って、本発明のステージ装置では、基板ホルダ（ＰＨ）の周縁部（３３）において基板（Ｐ）に大きなうねりや反りを生じさせることなく当該基板（Ｐ）を保持して所定位置へ移動させることが可能になる。

そして、本発明の露光装置は、ステージ装置を用いて基板（Ｐ）にパターンを露光する露光装置において、ステージ装置として、上記のステージ装置（ＰＳＴ）を用いたことを特徴とするものである。

従って、本発明の露光装置では、基板ホルダ（ＰＨ）の周縁部（３３）において基板（Ｐ）に大きなうねりや反りを生じさせることなく当該基板（Ｐ）を移動させることができるため、パターンを所定の転写精度で基板（Ｐ）に転写することが可能になる。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、基板を安定、且つ良好な平坦度で支持することができ、高解像度のパターンを基板に形成することができる。
また、本発明では、液体を用いて露光を行う際にも、基板と基板ホルダとの間に液体が浸入することを防止して安定した露光処理を実施できる。

本発明の第１実施形態に係る基板ホルダの平面図である。 基板を保持した基板ホルダを示す部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る基板ホルダの平面図である。 本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 液体供給機構及び液体回収機構を示す概略構成図である。 基板ステージの平面図である。 本発明に係る基板ステージの一実施形態を示す要部断面図である。 露光装置の別形態を示す概略構成図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

ＥＸ…露光装置、 Ｐ…基板、 ＰＨ…基板ホルダ、 ＰＳＴ…基板ステージ（ステージ装置）、 １…液体、 ７…リブ状支持部（第２支持部）、 ３３…周壁部（周縁部）、 ３４…支持部（第１支持部）、 ３８…吸引空間、 ５２…基板ステージ（基板ホルダ）、 ５５Ａ…反射面（反射部）

以下、本発明の基板ホルダ及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図１ないし図９を参照して説明する。
［基板ホルダ］（第１実施形態）
まず、本発明に係る基板ホルダの第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１は基板ホルダの平面図であり、図２は基板Ｐを保持した基板ホルダを示す部分拡大図である。

基板ホルダＰＨは、基板Ｐを吸着保持するものであって、略円盤状のベース部３５と、ベース部３５の周縁に沿って立設され、基板Ｐの外周よりも内側で基板Ｐの裏面ＰＣを支持する周壁部（周縁部）３３と、この周壁部３３で囲まれた内側の吸引空間３８に一様に配置され、基板Ｐを支持する複数の支持部（第１支持部）３４と、周壁部３３側から支持部３４側に向けて延び、線状で基板Ｐを支持する複数のリブ状支持部（第２支持部）７とを備えている。なお、図２に示してあるように、本実施の形態においては、複数の支持部３４の高さと複数のリブ状支持部７の高さとは同じになっている。更に、複数の支持部３４と複数のリブ状支持部７との高さは、周壁部３３の高さとも同じ高さになっている。

支持部３４は、それぞれ上端面３４Ａが微小径に形成された断面視台形状のピンチャックであり（図２参照）、基板Ｐはその裏面ＰＣを複数の支持部３４の上端面３４Ａに保持される。

各リブ状支持部７は、Ｘ軸方向に沿って延在して形成されており、基板ホルダＰＨのＸ軸方向両端側にＹ軸方向に間隔をあけて配置されている。また、リブ状支持部７は、一端が周壁部３３に接続され、他端は複数のリブ状支持部７で先端が直線上や円弧上に並ばないジグザグ状をなすように、周壁部３３側から支持部３４側に向けて延びる長さが異なって形成されている。さらに、リブ状支持部７が基板Ｐを支持する支持面積は、支持部３４が基板Ｐを支持する支持面積よりも大きく設定されている（図２における支持部３４の上端面３４Ａの面積は、理解を容易にするために実際よりも大きく図示している）。
そして、基板ホルダＰＨは、セラミック材をサンドブラストやエッチング等により、周壁部３３、支持部３４、リブ状支持部７を除く領域を除去することで製造される。換言すると、基板ホルダＰＨは、ベース部３５上に周壁部３３、支持部３４、リブ状支持部７がセラミック材により一体的に形成された構成となっている。

また、基板ホルダＰＨには、周壁部３３に囲まれた吸引空間３８を負圧にする吸引装置４０を備えている。吸引装置４０は、基板ホルダＰＨのベース部３５上面に設けられた複数の吸引口４１と、外部に設けられた真空ポンプを含むバキューム部４２と、ベース部３５内部に形成され、複数の吸引口４１のそれぞれとバキューム部４２とを接続する流路４３とを備えている。吸引口４１はベース部３５上面のうち支持部３４以外の複数の所定位置にそれぞれ設けられている。吸引装置４０は、周壁部３３、ベース部３５、支持部３４及びリブ状支持部７に支持された基板Ｐとの間に形成された吸引空間３８内部のガス（空気）を吸引してこの吸引空間３８を負圧にする構成となっている。

上記の構成の基板ホルダＰＨにおいては、基板Ｐが周壁部３３、支持部３４及びリブ状支持部７上に載置された後に吸引装置４０のバキューム部４２を作動させ、吸引空間３８を負圧にすることにより、基板Ｐは、周壁部３３、支持部３４及びリブ状支持部７により裏面ＰＣが吸着保持させる。

このとき、吸引装置４０による負圧吸引力は、支持部３４に支持された基板Ｐの内平面に対して作用する一方、周壁部３３で支持された周縁部に対しては作用しないが、周壁部３３側から支持部３４側に向けて延びるリブ状支持部７の周囲には作用するため、周壁部３３近傍で基板Ｐに生じる反りやうねりを抑制することができる。また、リブ状支持部７は基板Ｐを線状に支持することになるが、リブ状であり接触面積も大きく増えることがないので、塵埃の影響を受けることもない。

従って、本実施の形態では、周壁部３３の近傍においても基板Ｐを良好な平坦度で支持することが可能になる。また、本実施の形態では、周壁部３３においても基板Ｐを当接して支持するので、ベンチュリー効果を用いる場合のように吸気溝の厳密な隙間管理を要せず、また、液浸露光を行った場合でも、液体が吸引空間３８に浸入することを回避でき、基板Ｐに対して安定した吸着保持を維持できる。さらに、本実施の形態では、リブ状支持部７が支持部３４側へ向けて延びる長さを異ならせているので、リブ状支持部７の先端部が例えば直線上や円弧上に並んだ場合のように、複数のリブ状支持部７が仮想周壁部として機能してしまい基板Ｐに反りを生じさせてしまう可能性を排除でき、より確実に基板Ｐを平坦に支持できる。すなわち、リブ状支持部７による基板Ｐの支持と、支持部３４による基板Ｐの支持とが切り替わる位置（境界位置）がすべて同じではないので、この境界位置において基板Ｐの平坦度が悪化することがない。

加えて、本実施の形態の基板ホルダＰＨでは、周壁部３３、支持部３４、リブ状支持部７が一体的に形成されているので、各支持部を個別に形成する場合と比較して製造工程を簡素化することができ、生産効率の向上に寄与できるとともに、基板Ｐの支持面を容易に面一に形成することができ、より良好な平坦度で基板Ｐを支持することが可能になる。特に、本実施の形態における基板ホルダＰＨにおいては、リブ状支持部７が基板ホルダＰＨのＸ軸方向両側に、Ｘ軸方向に延在して設けられているので、後述する走査露光を実施する際の露光スリットＥＳ（図１に二点鎖線で示す）がＸ軸方向を長手方向として設定され、Ｘ軸方向の一端部で周壁部３３を跨る位置で露光する場合でも、露光スリットＥＳ内で基板Ｐに生じる反りやうねりを抑えることが可能になる。

（第２実施形態）
続いて、本発明に係る基板ホルダの第２実施形態について、図３を参照して説明する。
この図においては、図１及び図２に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付している。
第２実施形態における基板ホルダＰＨでは、一端が周壁部３３に接続され、他端が支持部３４側に向けて延び、基板Ｐを支持するリブ状支持部７Ａが放射状に設けられている。このリブ状支持部７Ａも、基板Ｐを支持する支持面積は、支持部３４が基板Ｐを支持する支持面積よりも大きく設定されている。また、本実施の形態においても、リブ状支持部７Ａの支持部３４側へ向けて延びる長さは、少なくとも隣り合う支持部７Ａ間では異ならせてある。他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

本実施の形態では、第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、周壁部３３近傍では、いずれの方向においても基板Ｐを良好な平坦度で支持することが可能になる。例えば図３に示すように、露光スリットＥＳがＹ軸方向を長手方向として設定されている場合でも、露光スリットＥＳ内で基板Ｐに生じる反りやうねりを抑えることが可能になる。そのため、基板ホルダＰＨのＺ軸周りの位置決め精度を緩和することが可能になり、位置決めに要する作業を軽減できる。

［ステージ装置及び露光装置］
続いて、上記の基板ホルダＰＨを備えたステージ装置、及びこのステージ装置を基板ステージとして備えた露光装置について図４ないし図７を参照して説明する。
図４に示す露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、上記の基板ホルダＰＨにより基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光スリットＥＳの露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像をステージ装置としての基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。

本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体１を供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構２０とを備えている。本実施形態において、液体１には純水が用いられる。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給機構１０から供給した液体１により投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の少なくとも一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。
具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２と基板Ｐの表面（露光面）との間に液体１を満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影し、基板Ｐを露光する。

ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

照明光学系ＩＬはマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及び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）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。上述したように、本実施形態における液体１は純水であって、露光光ＥＬがＡｒＦエキシマレーザ光であっても透過可能である。また、純水は紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。

マスクステージＭＳＴはマスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５０が設けられている。また、移動鏡５０に対向する位置にはレーザ干渉計５１が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５１によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５１の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。

投影光学系ＰＬはマスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、基板Ｐ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）２を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、本実施形態の投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられており、光学素子２には液浸領域ＡＲ２の液体１が接触する。

光学素子２は螢石で形成されている。螢石は水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面２ａのほぼ全面に液体１を密着させることができる。すなわち、本実施形態においては光学素子２の液体接触面２ａとの親和性が高い液体（水）１を供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２ａと液体１との密着性が高く、光学素子２と基板Ｐとの間の光路を液体１で確実に満たすことができる。なお、光学素子２は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子２の液体接触面２ａに親水化（親液化）処理を施して、液体１との親和性をより高めるようにしてもよい。また、鏡筒ＰＫは、その先端付近が液体（水）１に接することになるので、少なくとも先端付近はＴｉ（チタン）等の錆びに対して耐性のある金属で形成される。

基板ステージＰＳＴは基板Ｐを支持するものであって、上述した基板ホルダＰＨを介して基板Ｐを保持する基板テーブル５２と、基板テーブル５２を支持するＸＹステージ５３と、ＸＹステージ５３を支持するベース（定盤）５４とを備えている。基板ステージＰＳＴはリニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板テーブル５２を駆動することにより、基板テーブルに保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５３を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、基板テーブル５２は、基板ホルダＰＨを介して基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むＺステージとして機能し、ＸＹステージ５３は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、基板テーブルとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。

基板ステージＰＳＴ（基板テーブル５２）上には移動鏡５５が設けられている。また、移動鏡５５に対向する位置にはレーザ干渉計５６が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５６によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５６の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。
なお、移動鏡５５は、基板ステージＰＳＴ（基板テーブル５２）の側面を鏡面加工して形成してもよく、移動鏡５５の高さを基板Ｐ（ウエハ）の高さと同じにしてもよい。

また、基板ステージＰＳＴ（基板テーブル５２）上には基板Ｐを囲むプレート部３０が設けられている。プレート部３０は基板テーブル５２と一体で設けられており、プレート部３０の内側には凹部３２が形成されている。なお、プレート部３０と基板テーブル５２とは別々に設けられていてもよい。基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨは凹部３２に配置されている（図７参照）。プレート部３０は、凹部３２に配置された基板ホルダＰＨに保持されている基板Ｐの表面ＰＡとほぼ同じ高さの平坦面（平坦部）３１を有している。

液体供給機構１０は所定の液体１を基板Ｐ上に供給するものであって、液体１を供給可能な第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２と、第１液体供給部１１に流路を有する供給管１１Ａを介して接続され、この第１液体供給部１１から送出された液体１を基板Ｐ上に供給する供給口１３Ａを有する第１供給部材１３と、第２液体供給部１２に流路を有する供給管１２Ａを介して接続され、この第２液体供給部１２から送出された液体１を基板Ｐ上に供給する供給口１４Ａを有する第２供給部材１４とを備えている。第１、第２供給部材１３、１４は基板Ｐの表面に近接して配置されており、基板Ｐの面方向において互いに異なる位置に設けられている。具体的には、液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は他方側（＋Ｘ側）に設けられている。

第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは、液体１を収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えており、供給管１１Ａ、１２Ａ及び供給部材１３、１４のそれぞれを介して基板Ｐ上に液体１を供給する。また、第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１、第２液体供給部１１、１２による基板Ｐ上に対する単位時間あたりの液体供給量をそれぞれ独立して制御可能である。また、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは液体の温度調整機構を有しており、装置が収容されるチャンバ内の温度とほぼ同じ温度（例えば２３℃）の液体１を基板Ｐ上に供給するようになっている。

液体回収機構２０は基板Ｐ上の液体１を回収するものであって、基板Ｐの表面に近接して配置された回収口２３Ａ、２４Ａを有する第１、第２回収部材２３、２４と、この第１、第２回収部材２３、２４に流路を有する回収管２１Ａ、２２Ａを介してそれぞれ接続された第１、第２液体回収部２１、２２とを備えている。第１、第２液体回収部２１、２２は例えば真空ポンプ等の吸引装置、及び回収した液体１を収容するタンク等を備えており、基板Ｐ上の液体１を第１、第２回収部材２３、２４、及び回収管２１Ａ、２２Ａを介して回収する。第１、第２液体回収部２１、２２の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１、第２液体回収部２１、２２による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。

図５は液体供給機構１０及び液体回収機構２０の概略構成を示す平面図である。図５に示すように、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向（非走査方向）を長手方向とするスリット状（矩形状）に設定されており、液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２は投影領域ＡＲ１を含むように基板Ｐ上の一部に形成される。そして、投影領域ＡＲ１の液浸領域ＡＲ２を形成するための液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は他方側（＋Ｘ側）に設けられている。

第１、第２供給部材１３、１４のそれぞれは平面視略円弧状に形成されており、その供給口１３Ａ、１４ＡのＹ軸方向におけるサイズは、少なくとも投影領域ＡＲ１のＹ軸方向におけるサイズより大きくなるように設定されている。そして、平面視略円弧状に形成されている供給口１３Ａ、１４Ａは、走査方向（Ｘ軸方向）に関して投影領域ＡＲ１を挟むように配置されている。液体供給機構１０は、第１、第２供給部材１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａを介して投影領域ＡＲ１の両側で液体１を同時に供給する。

液体回収機構２０の第１、第２回収部材２３、２４のそれぞれは基板Ｐの表面に向くように円弧状に連続的に形成された回収口２３Ａ、２４Ａを有している。そして、互いに向き合うように配置された第１、第２回収部材２３、２４により略円環状の回収口が形成されている。第１、第２回収部材２３、２４それぞれの回収口２３Ａ、２４Ａは液体供給機構１０の第１、第２供給部材１３、１４、及び投影領域ＡＲ１を取り囲むように配置されている。また、投影領域ＡＲ１を取り囲むように連続的に形成された回収口の内部に複数の仕切部材２５が設けられている。

第１、第２供給部材１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａから基板Ｐ上に供給された液体１は、投影光学系ＰＬの先端部（光学素子２）の下端面と基板Ｐとの間に濡れ拡がるように供給される。また、投影領域ＡＲ１に対して第１、第２供給部材１３、１４の外側に流出した液体１は、この第１、第２供給部材１３、１４より投影領域ＡＲ１に対して外側に配置されている第１、第２回収部材２３、２４の回収口２３Ａ、２４Ａより回収される。

本実施形態において、基板Ｐを走査露光する際、走査方向に関して投影領域ＡＲ１の手前から供給する単位時間あたりの液体供給量が、その反対側で供給する液体供給量よりも多く設定される。例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側（すなわち供給口１３Ａ）からの液体量を＋Ｘ側（すなわち供給口１４Ａ）からの液体量より多くし、一方、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側からの液体量を−Ｘ側からの液体量より多くする。また、走査方向に関して、投影領域ＡＲ１の手前での単位時間あたりの液体回収量が、その反対側での液体回収量よりも少なく設定される。例えば、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動しているときには、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側（すなわち回収口２４Ａ）からの回収量を−Ｘ側（すなわち回収口２３Ａ）からの回収量より多くする。

図６は基板ステージＰＳＴの基板テーブル５２を上方から見た平面図である。平面視矩形状の基板テーブル５２の互いに垂直な２つの縁部に移動鏡５５が配置されている。移動鏡５５、５５の交叉部近傍には、マスクＭ及び基板Ｐを所定位置に対してアライメントする際に使う基準マークＦＭが設けられている。また、図示しないものの、基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの周囲には、照度センサ等の各種センサも設けられている。

また、基板テーブル５２のほぼ中央部に平面視円形に凹部３２が形成されており、この凹部３２には図７に示すように、基板ホルダＰＨを支持するための支持部５２ａが突設されている。そして、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨは、支持部５２ａに支持されて基板テーブル５２とは隙間をあけた状態で凹部３２内に配置されている。なお、基板テーブル５２と基板ホルダＰＨとの間の隙間は大気圧に設定（開放）されている。そして、基板Ｐの周囲には、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さの平坦面（平坦部）３１を有するプレート部３０が基板テーブル５２と一体で設けられている。

本実施形態においては、基板ホルダＰＨのうち、周壁部３３、支持部３４、リブ状支持部７の各上端面及び側面３７が撥液性を有している。基板ホルダＰＨに対する撥液処理（撥水処理）としては、例えば、フッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する。撥液性にするための撥液性材料としては液体１に対して非溶解性の材料が用いられる。

基板テーブル５２（プレート部３０）は、凹部３２を形成する側壁部７３を有している。側壁部７３は、基板ホルダＰＨとギャップＣを隔てるように、すなわち基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐ（の外周）と平面的に幅Ｂの長さで重なる形状で形成されている。側壁部７３の上面は、平面視が基板Ｐの外周（側面ＰＢ）に対してギャップＡ（例えば０．３〜０．５ｍｍ）を隔てた大きさの円形状で、断面視が基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの裏面ＰＣの外周部において対向する撥液面７２となっている。撥液面７２は、基板Ｐの裏面ＰＣとの間に、例えば０．２ｍｍの隙間があいて非接触となる位置（すなわち、平坦面３１から基板Ｐの厚さ＋０．２ｍｍの深さの位置）に形成されている。

基板Ｐの露光面である表面ＰＡにはフォトレジスト（感光材）９０が塗布されている。
本実施形態において、感光材９０はＡｒＦエキシマレーザ用の感光材（例えば、東京応化工業株式会社製TARF-P6100）であって撥液性（撥水性）を有しており、その接触角は７０〜８０°程度である。
また、本実施形態において、基板Ｐの側面ＰＢは撥液処理（撥水処理）されている。具体的には、基板Ｐの側面ＰＢにも、撥液性を有する上記感光材９０が塗布されている。更に、基板Ｐの裏面ＰＣにも上記感光材９０が塗布されて撥液処理されている。

そして、基板テーブル５２（基板ステージＰＳＴ）の一部の表面は、撥液処理されて撥液性となっている。本実施形態において、基板テーブル５２（プレート部３０）のうち、平坦面３１、撥液面７２及びこれらの間の段部３６が撥液性を有している。基板テーブル５２（プレート部３０）の撥液処理としては、基板ホルダＰＨに対する処理と同様のものが用いられる。なお、撥液性を有する材料（フッ素系樹脂など）で基板テーブル５２を形成してもよい。

また、基板ステージＰＳＴは、段部３６と基板Ｐの側面ＰＢと撥液面７２とで形成され基板Ｐの裏面ＰＣと対向する部分に連通する第２空間３９に流入した液体１を吸引・回収する回収装置６０を備えている。本実施形態において、回収装置６０は、液体１を収容可能なタンク６１と、基板テーブル５２内部に設けられ、空間３９とタンク６１とを接続する流路６２と、タンク６１にバルブ６３を介して接続されたポンプ６４とを備えている。そして、この流路６２の内壁面にも撥液処理が施されている。

次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸにより基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光する方法について説明する。
図７に示すように、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光する際には、液浸領域ＡＲ２の液体１が、基板Ｐの表面ＰＡの一部及びプレート部３０の平坦面３１の一部に配置される。このとき、基板Ｐは、吸引装置４０による負圧吸引力が周壁部３３では作用しないが、周壁部３３の近傍では周壁部３３側から支持部３４側に向けて延びるリブ状支持部７により線状に支持され、且つこの支持部７の周囲には負圧吸引力が作用するため、反り等を生じさせることなく、基板Ｐを良好な平坦度で支持することが可能になる。

そのため、上述した露光スリットＥＳで設定される投影領域ＡＲ１においては、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより基板テーブル５２を駆動して基板ＰのＺ軸方向における位置及びθＸ、θＹ方向における表面位置を制御することにより、投影領域ＡＲ１内のうねりを補正して投影領域ＡＲ１内の平面度を所定値内に収めることができる。その結果、平坦な基板Ｐに対して投影光学系ＰＬ及び液体１を介してマスクＭのパターンを投影できるため、高解像度のパターンを基板Ｐに形成することができる。

ここで、基板Ｐの側面ＰＢ及びこの側面ＰＢに対向する段部３６は撥液処理されており、またこれらの間のギャップも大きくないため、図７に示すように、液浸領域ＡＲ２の液体１はギャップＡに浸入し難く、その表面張力によりギャップＡに流れ込むことがほとんどない。また、ギャップＡから第２空間３９に液体１が浸入した場合、基板Ｐの裏面ＰＣと撥液面７２との双方が撥液性を有しており、また裏面ＰＣと撥液面７２との間の隙間が微小であるため、第２空間３９に浸入した液体１はこの隙間に浸入し難く、その表面張力により隙間から凹部３２に流れ込むことがほとんどない。そして、第２空間３９に流入した液体１は、例えば基板交換時等、吸引に伴う振動が基板Ｐに伝わっても支障を来さないタイミングで、回収装置６０により流路６２を介してタンク６１に吸引・回収される（図４参照）。タンク６１には排出流路６１Ａが設けられており、液体１が所定量溜まったら排出流路６１Ａより排出される。

このとき、基板Ｐの裏面ＰＣを伝う等により、液体１が基板ホルダＰＨに達した場合でも、基板Ｐに生じる反りが抑制されていることに加えて、周壁部３３及びリブ状支持部７の上端面が撥液処理されているため、液体１が周壁部３３及びリブ状支持部７を介して吸引空間３８に浸入することを確実に防止でき、より安定した露光処理を実施することが可能になる。また、周壁部３３、リブ状支持部７、支持部３４の上端面が撥液処理されていることから、基板Ｐの交換時等に液体１が飛散してこれらの上端面に液体が付着した場合でも、エアを吹き付ける等の処置により、上端面から容易に液体を排除することができ、交換後の基板の吸着支持に悪影響が及ぶことを防止できる。

なお、上記実施の形態の基板ホルダＰＨでは、リブ状支持部７の一端が周壁部３３に接続される構成としたが、これに限定されるものではなく、周壁部３３との間に隙間をもつように配置してもよい。
また、上記実施形態の基板ステージＰＳＴにおいては、基板ホルダＰＨと基板テーブル５２とを分離して設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、一体的に形成することも可能である。すなわち、基板テーブル５２を基板ホルダとして機能させる構成とすることもできる。この場合、基板ホルダである基板テーブル５２上に移動鏡を設けずに、図８に示すように、レーザ干渉計５６と対向する端面を反射面（反射部）５５Ａとすることができる。この構成では、部品点数を削減することができ、コストダウンを実現することが可能になるとともに、移動鏡の取付誤差を排除することができるため、レーザ干渉計による基板テーブル５２（すなわち基板Ｐ）の計測精度を向上させることが可能になる。

上記各実施形態において、液体１は純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
なお、液体１としてＰＦＰＥ（過フッ化ポリエーテル）を用いてもよい。

そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４であるため、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。

なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、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、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐ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）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。さらに、マスクＭを用いることなく、スポット光を投影光学系ＰＬにより投影して基板Ｐ上にパターンを露光する露光装置にも適用できる。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスク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。

基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（USP 5,874,820）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、特開平８−６３２３１号公報（USP 6,255,796）に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。

本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図９に示すように、マイクロデバイスの機能・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、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板（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。

Claims (15)

1. 吸引空間を囲む周縁部と、前記吸引空間に設けられ基板を支持する第１支持部とを備えた基板ホルダであって、
   前記周縁部側から前記第１支持部側に向けて延び、前記基板を支持する第２支持部を備えたことを特徴とする基板ホルダ。
2. 請求項１記載の基板ホルダにおいて、
   前記第２支持部は複数設けられており、前記周縁部側から前記第１支持部側に向けて延びる長さが異なっていることを特徴とする基板ホルダ。
3. 請求項１記載の基板ホルダにおいて、
   前記第２支持部が前記基板を支持する支持面積は、前記第１支持部が前記基板を支持する支持面積よりも大きいことを特徴とする基板ホルダ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の基板ホルダにおいて、
   前記第１支持部が複数設けられていることを特徴とする基板ホルダ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の基板ホルダにおいて、
   前記第１支持部は、ピンチャックであることを特徴とする基板ホルダ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の基板ホルダにおいて、
   前記第１支持部と前記第２支持部との少なくとも一方は撥水処理されていることを特徴とする基板ホルダ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の基板ホルダにおいて、
   前記第２支持部はセラミックで形成されていることを特徴とする基板ホルダ。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の基板ホルダにおいて、
   前記第２支持部は放射状に設けられていることを特徴とする基板ホルダ。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の基板ホルダにおいて、
   前記周縁部と前記第２支持部は、一体的に形成されていることを特徴とする基板ホルダ。
10. 請求項１記載の基板ホルダにおいて、
    前記第１支持部の高さと前記第２支持部の高さとは同じであることを特徴とする基板ホルダ。
11. 請求項９記載の基板ホルダにおいて、
    前記第１、第２支持部の高さと前記周縁部の高さとは同じであることを特徴とする基板ホルダ。
12. 基板を保持して移動するステージ装置において、
    前記基板を保持する基板ホルダとして請求項１から１１のいずれか一項に記載の基板ホルダを備えたことを特徴とするステージ装置。
13. 請求項１２記載のステージ装置において、
    前記基板ホルダの端面には、反射部が備えられていることを特徴とするステージ装置。
14. ステージ装置を用いて基板にパターンを露光する露光装置において、
    前記ステージ装置として、請求項１２または１３に記載のステージ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
15. 請求項１４記載の露光装置において、
    前記基板にパターンを投影する投影光学系と前記基板との間に液体が満たされた状態で露光を行うことを特徴とする露光装置。

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