TW201506552A - 基板保持方法及裝置、曝光方法及裝置、及元件製造方法 - Google Patents

基板保持方法及裝置、曝光方法及裝置、及元件製造方法 Download PDF

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Abstract

一種晶圓保持裝置，對晶圓進行保持，包括：晶圓固持器，載置有晶圓；以及升降銷，相對於晶圓固持器而沿著晶圓的載置面的法線方向可升降地設置，且，升降銷具有前端部，前端部包括：底部，形成吸附晶圓背面的吸附區域；以及凸部，在吸附區域內支持晶圓的背面。在將基板載置於目標位置時，即使該基板為大型基板，亦可抑制該基板的局部性的平面度的下降。

Description

基板保持方法及裝置、以及曝光方法及裝置
本發明是有關於一種保持基板的基板保持技術、使用該基板保持技術的曝光技術、及使用該曝光技術的元件(device)製造技術。
在用於生產半導體器件等電子元件(微元件(micro device))的光微影(photolithography)步驟中所用的、所謂步進器(stepper)或掃描步進器(scanning stepper)等曝光裝置中，為了保持作為曝光對象基板的例如圓板狀的半導體晶圓(wafer)(以下簡稱作晶圓)，而使用所謂銷夾盤(pin chuck)式的晶圓固持器(wafer holder)，該銷夾盤式的晶圓固持器是在多根小的銷(pin)狀突部之間，配置有晶圓交接用的可升降的例如3根抬升銷(lift pin)(中心銷(center pin))。而且，為了提高製造電子元件時的生產率(throughput)(生產性)，晶圓直徑的國際半導體設備與材料(Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI)規格(SEMI standards)每隔數年以大致1.25倍~1.5倍的比例增 大，如125mm、150mm、200mm、300mm。
以往的晶圓固持器中所設的抬升銷是如下所述的棒狀構件，該棒狀構件的接觸晶圓的前端部及該前端部往下的部分為大致相同的大小，且在該抬升銷的中心部，形成有使用由負壓區域所產生的吸附力的真空吸附用的排氣孔(例如參照專利文獻1)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：美國專利第6,590,633號說明書
最近，為了進一步提高製造電子元件時的生產率，於SEMI規格中，正進行直徑450mm的晶圓的規格化。若晶圓如此般進一步大型化，則在簡單地使保持晶圓的以往的棒狀的3根抬升銷下降以將晶圓交接至晶圓固持器的載置面(多個突部的上表面)的方法中，對晶圓的吸附力會不夠充分，並且在抬升銷的部分，晶圓有可能產生局部性的變形(應變)。若如此般產生晶圓的局部性的變形，則在將晶圓載置於該載置面時，有可能會因晶圓的殘留應變等而導致晶圓與該載置面之間局部性地產生間隙(空間)。若如此般在晶圓與該載置面之間產生局部性的間隙，則晶圓的被曝光區域的平面度會下降，從而曝光精度(解析度等)有可能局部性地下降。
本發明的方案鑒於此類情況，其目的在於，在將作為保 持對象的基板載置於目標位置時，即使該基板為大型基板，亦可抑制該基板的局部性的平面度的下降。
根據本發明的第1方案，提供一種基板保持裝置，對基板進行保持，該基板保持裝置包括：基板保持部，載置有該基板；以及支持構件，相對於該基板保持部可升降地設置，且，該支持構件的端部包括：吸附部，形成吸附該基板背面的吸附區域；以及支持部，在該吸附區域內支持該基板的背面。
根據第2方案，提供一種基板保持裝置，對基板進行保持，該基板保持裝置包括：基板保持部，載置有該基板；以及支持構件，相對於該基板保持部可升降地設置，且，該支持構件的端部包括：多孔質構件，具有空隙部，且使該空隙部的至少一部分成為負壓以吸附該基板的背面；以及間隔壁部，以包圍該多孔質構件的至少一部分的方式而形成。
根據第3方案，提供一種基板保持裝置，對基板進行保持，該基板保持裝置包括：基板保持部，載置有該基板；以及支持構件，相對於該基板保持部可升降地設置，且，該支持構件的端部包括：環狀的第1支持部，支持該基板的背面；以及第2支持部，在由該第1支持部圍成的區域內，支持該基板的背面。
根據第4方案，提供一種曝光裝置，利用曝光光來對圖案(pattern)進行照明，並利用該曝光光而經由該圖案來對基板進行曝光，該曝光裝置包括：本發明的方案的基板保持裝置，用 於對曝光對象的基板進行保持；以及載台，搭載該基板保持裝置的基座(base)構件並進行移動。
根據第5方案，提供一種基板保持方法，使用本發明的方案的基板保持裝置，該基板保持方法包括：使該基板保持裝置的支持構件的前端部移動至基座構件的上方；將該基板承放於該支持構件的前端部；第1吸附部經由該前端部來吸附該基板；使該支持構件的前端部沿著該基座構件的載置面的法線方向下降；解除該第1吸附部對該基板的吸附；以及自該支持構件的前端部將該基板交付至該基座構件的載置面。
根據第6方案，提供一種曝光方法，利用曝光光來對圖案進行照明，並利用該曝光光而經由該圖案來對基板進行曝光，該曝光方法包括：使用本發明的方案的基板保持方法來保持該基板；以及使該基板移動至曝光位置。
根據第7方案，提供一種元件製造方法，包括：使用本發明的方案的曝光裝置或曝光方法，於基板上形成感光層的圖案；以及對形成有該圖案的該基板進行處理。
根據本發明的方案，在支持構件的端部設置有於吸附區域內支持基板背面的支持部、吸附基板背面的多孔質構件、或在由環狀的第1支持部所圍成的區域內支持基板背面的第2支持部，因此在利用該支持構件的端部來支持基板時，基板的局部性的變形得以抑制。因此，在將作為保持對象的基板載置於目標位 置時，即使該基板為大型基板，亦可抑制該基板的局部性的平面度的下降。
6‧‧‧編碼器
8、8A‧‧‧晶圓保持裝置
12A~12D‧‧‧繞射光柵
14‧‧‧檢測頭
16‧‧‧計測框架
18‧‧‧載台驅動系統
20‧‧‧主控制裝置
22‧‧‧移動鏡
24‧‧‧標線片干涉計
25‧‧‧標線片載台驅動系統
28‧‧‧板體
28a、46g1、46g2‧‧‧開口
28b‧‧‧板部(疏液板)
28e‧‧‧周邊部
30‧‧‧載台本體
31A‧‧‧供給管
31B‧‧‧回收管
32‧‧‧噴嘴單元
34‧‧‧液體供給裝置
36‧‧‧液體回收裝置
38‧‧‧局部液浸裝置
40‧‧‧鏡筒
42‧‧‧計測運算部
44~44E、64、74‧‧‧升降銷
45‧‧‧軸部
45a、55A~55D‧‧‧吸附孔
45b‧‧‧彈性節點部
46、46A、46H、65‧‧‧前端部
46a、46Aa、46Ha‧‧‧底部
46Ab、46b、46Hb、65b‧‧‧間隔壁部
46c、46c1、46d、46e1、46e2、46f1、46f2、46e3、46e4、65c‧‧‧凸部
46s‧‧‧吸附區域
48‧‧‧接觸部
50‧‧‧機構部
51‧‧‧晶圓固持器控制系統
52‧‧‧吸附機構
53‧‧‧Z載台
53a‧‧‧內面
54‧‧‧晶圓固持器
54a‧‧‧載置面
54b‧‧‧突部
54c‧‧‧側壁部
54d‧‧‧切口部
56‧‧‧驅動部
57‧‧‧位置感測器
60、61A、61B1~61B4、61C‧‧‧排氣管
62‧‧‧真空泵
80A、80B‧‧‧切換部
90‧‧‧多點AF系統
90a‧‧‧照射系統
90b‧‧‧受光系統
91‧‧‧前端透鏡
102~124、221~226‧‧‧步驟
a1、a2、a11、a21、a31、a41‧‧‧排氣路徑
A1‧‧‧一列
A2‧‧‧一行
AL‧‧‧對準系統
Ala~Ale‧‧‧對準系統
AX‧‧‧光軸
C1‧‧‧第1圓周
C2‧‧‧第2圓周
C3‧‧‧第3圓周
CT‧‧‧圓周
EX‧‧‧曝光裝置
FL‧‧‧凸緣部
h1‧‧‧凸部的高度
IA‧‧‧曝光區域
IAR‧‧‧照明區域
IL‧‧‧照明光(曝光光)
ILS‧‧‧照明系統
LP‧‧‧加載位置
Lq‧‧‧液體
P1~P3‧‧‧位置
PL‧‧‧投影光學系統
PU‧‧‧投影單元
Q1‧‧‧平面
R‧‧‧標線片
RST‧‧‧標線片載台
t1‧‧‧間隔壁部的寬度(厚度)
UP‧‧‧卸載位置
V3、V11~V14‧‧‧吸附閥
V4、V21~V24‧‧‧吸附解除閥
W‧‧‧晶圓
WB‧‧‧底座
WBa‧‧‧底座的上表面
WLD‧‧‧晶圓搬送機器人
WST‧‧‧晶圓載台
WTB‧‧‧晶圓平台
X、Y、Z‧‧‧方向
δ‧‧‧間隙
φ1~φ4‧‧‧直徑
圖1是表示第1實施方式的曝光裝置的概略結構的圖。
圖2是表示圖1的晶圓載台的平面圖。
圖3是表示圖1的曝光裝置的控制系統等的方塊圖。
圖4(A)是表示圖1的晶圓保持裝置的平面圖，圖4(B)是表示自正面觀察圖4(A)時的剖面及控制部的圖。
圖5(A)是表示晶圓保持裝置的升降銷的放大平面圖，圖5(B)是表示圖5(A)的升降銷的省略了一部分的縱剖面圖，圖5(C)是表示變形例的升降銷的放大平面圖，圖5(D)是表示另一變形例的升降銷的省略了一部分的縱剖面圖。
圖6是表示包含晶圓保持方法的曝光方法的一例的流程圖(flow chart)。
圖7(A)是表示將晶圓交接至升降銷的狀態的剖面圖，圖7(B)是表示晶圓的中央部接觸晶圓固持器的狀態的剖面圖。
圖8(A)是表示由實施方式的升降銷所支持的晶圓的一部分的放大剖面圖，圖8(B)是表示由比較例的升降銷所支持的晶圓的一部分的放大剖面圖。
圖9是表示變形例的晶圓保持裝置的平面圖。
圖10(A)是表示變形例的升降銷的放大平面圖，圖10(B) 是表示圖10(A)的升降銷的省略了一部分的縱剖面圖，圖10(C)是表示另一變形例的升降銷的放大平面圖，圖10(D)是表示圖10(C)的升降銷的省略了一部分的縱剖面圖，圖10(E)是表示又一變形例的升降銷的放大平面圖。
圖11(A)是表示另一變形例的升降銷的放大平面圖，圖11(B)是表示又一變形例的升降銷的放大平面圖，圖11(C)是表示又一變形例的升降銷的放大平面圖。
圖12(A)是表示第2實施方式的升降銷的放大平面圖，圖12(B)是表示圖11(A)的升降銷的省略了一部分的縱剖面圖。
圖13是表示電子元件的製造方法的一例的流程圖。
[第1實施方式]
參照圖1~圖8(B)來說明本發明的第1實施方式。圖1表示具備本實施方式的晶圓保持裝置(基板保持裝置)的曝光裝置EX的概略結構。曝光裝置EX是包含掃描步進器(掃描器(scanner))的掃描曝光型的投影曝光裝置。曝光裝置EX具備投影光學系統PL(投影單元(unit)PU)。以下，與投影光學系統PL的光軸AX平行地取Z軸，在與該Z軸正交的面內，在標線片(reticle)R與晶圓(半導體晶圓)W進行相對掃描的方向上取Y軸，且在與Z軸及Y軸正交的方向上取X軸來進行說明。而且，亦將繞著與X軸、Y軸及Z軸平行的軸的旋轉方向稱作θx、θy及θz方向。本實施方式中，與Z軸正交的平面(XY平面)大致平 行於水平面，-Z方向為大致鉛垂線的方向。
曝光裝置EX具備：例如美國專利申請案公開第2003/0025890號說明書等中揭示的照明系統ILS；及標線片載台RST，保持由來自照明系統ILS的曝光用的照明光(曝光光)IL(例如波長193nm的ArF準分子雷射(excimer laser)光或固態雷射(半導體雷射等)的諧波等)進行照明的標線片R(遮罩(mask))。進而，曝光裝置EX具備：投影單元PU，包含投影光學系統PL，該投影光學系統PL利用自標線片R射出的照明光IL來對晶圓W(基板)進行曝光；晶圓保持裝置8(參照圖3)，保持晶圓W；晶圓載台WST，支持晶圓保持裝置8中的機構部而移動；及控制系統等(參照圖3)。
標線片R藉由真空吸附等而被保持於標線片載台RST的上表面，於標線片R的圖案面(下表面)上，形成有電路圖案等。標線片載台RST例如藉由包含線性馬達(linear motor)等的圖3的標線片載台驅動系統25，而可在未圖示的標線片基座上的XY平面內略微驅動，並且可在掃描方向(Y方向)上以指定的掃描速度來驅動。
藉由包含雷射干涉計的標線片干涉計24，並經由移動鏡22(或經鏡面加工的載台端面)且例如以0.5nm~0.1nm左右的解析度，來始終對標線片載台RST在移動面內的位置資訊(包含在X方向、Y方向上的位置及θz方向的旋轉角)進行檢測。標線片干涉計24的計測值被送往圖3的包含電腦(computer)的主控 制裝置20。主控制裝置20基於該計測值來控制標線片載台驅動系統25，藉此來控制標線片載台RST的位置及速度。
於圖1中，配置於標線片載台RST下方的投影單元PU包含：鏡筒40；以及投影光學系統PL，具有多個光學器件，所述多個光學器件以規定的位置關係被保持於鏡筒40內。相對於未圖示的框架(frame)機構，經由多個防振裝置(未圖示)來支持平板狀的框架(以下稱作計測框架)16，投影單元PU經由凸緣(flange)部FL而設置於計測框架16上形成的開口內。投影光學系統PL例如在兩側(或者在晶圓側的單側)焦闌(telecentric)處，具有規定的投影倍率β(例如1/4倍、1/5倍等縮小倍率)。
當藉由來自照明系統ILS的照明光IL來對標線片R的照明區域IAR進行照明時，利用通過標線片R的照明光IL，照明區域IAR內的電路圖案的像經由投影光學系統PL而形成於晶圓W的一個曝射(shot)區域的曝光區域IA(與照明區域IAR共軛的區域)內。作為一例，晶圓W包含如下所述者，即：在包含矽(silicon)等半導體且直徑為300mm或450mm等的大型的圓板狀基材上，以數十奈米~200nm左右的厚度而塗佈有光阻劑(photoresist)(感光材料)者。直徑300mm的基材的厚度例如為775μm，直徑450mm的基材的厚度在當前設想為例如900μm~1100μm左右(例如925μm左右)。
而且，於曝光裝置EX中，為了進行適用液浸法的曝光，以對保持前端透鏡(lens)91的鏡筒40下端部的周圍進行圍繞的 方式，而設置有構成局部液浸裝置38的一部分的噴嘴(nozzle)單元32，所述前端透鏡91是構成投影光學系統PL的最靠近像面側(晶圓W側)的光學器件。噴嘴單元32經由用於供給曝光用的液體Lq(例如純水)的供給管31A及回收管31B，而連接於液體供給裝置34及液體回收裝置36(參照圖3)。再者，在不設為液浸型曝光裝置的情況下，亦可不設置所述的局部液浸裝置38。
而且，為了進行標線片R的對準(alignment)，曝光裝置EX具備：空間像計測系統(未圖示)，對標線片R的對準標記(alignment mark)(標線片標記(reticle mark))藉由投影光學系統PL而形成的像的位置進行計測；例如圖像處理方式(FIA系統)的對準系統AL，用於進行晶圓W的對準；斜入射方式的多點的自動對焦感測器(autofocus sensor)(以下稱作多點AF系統)90(參照圖3)，包含照射系統90a及受光系統90b，對晶圓W表面的多處Z位置進行計測；以及編碼器(encoder)6(參照圖3)，用於對晶圓載台WST的位置資訊進行計測。空間像計測系統例如被設置於晶圓載台WST內。
作為一例，對準系統AL如圖2所示，包含5眼的對準系統ALc、ALb、ALa、ALd、ALe，該5眼的對準系統ALc、ALb、ALa、ALd、ALe是在相對於投影光學系統PL而沿-Y方向離開配置的、長度為晶圓W的直徑左右的區域內，沿X方向(非掃描方向)大致等間隔地排列，且所述對準系統AL能夠利用5眼的對準系統ALa~對準系統ALe來同時檢測晶圓W的不同位置的晶圓標 記。而且，在相對於對準系統ALa~對準系統ALe而沿-Y方向離開的位置、且一定程度地偏向-X方向及+X方向的位置處，分別設置有加載(loading)位置LP及卸載(unloading)位置UP，所述加載位置LP是加載晶圓W時的晶圓載台WST的中心位置，所述卸載位置UP是卸載晶圓W時的晶圓載台WST的中心位置。在加載位置LP附近，設置有搬入晶圓W的晶圓搬送機器人(robot)WLD(參照圖1)，在卸載位置UP附近，設置有搬出晶圓W的晶圓搬送機器人(未圖示)。
而且，於圖2中，作為一例，多點AF系統90的照射系統90a及受光系統90b沿著對準系統ALa~對準系統ALe與投影光學系統PL之間的區域而配置。借助該結構，在加載位置LP將晶圓W加載於晶圓載台WST之後，驅動晶圓載台WST，使晶圓W大致沿Y方向移動至投影光學系統PL下方的曝光開始位置為止，藉此，可有效率地進行多點AF系統90對晶圓W表面的Z位置分佈的計測、及對準系統ALa~對準系統ALe對多個晶圓標記(附設於晶圓W的各曝射區域的標記等)的位置計測。多點AF系統90的計測結果及對準系統AL的計測結果被提供給主控制裝置20。
於圖1中，晶圓載台WST經由未圖示的多個例如真空預壓型空氣靜壓軸承(氣墊(air pad))，而非接觸地支持於底座WB的平行於XY面的上表面WBa。晶圓載台WST例如藉由載台驅動系統18(參照圖3)而可在X方向及Y方向上驅動，所述載 台驅動系統18包含平面馬達或正交的兩組線性馬達。晶圓載台WST具備：載台本體30，沿著X方向、Y方向受到驅動；作為Z載台的晶圓平台(wafer table)WTB，搭載於載台本體30上；以及Z載台驅動部，被設置於載台本體30內，相對地略微驅動晶圓平台WTB相對於載台本體30的Z位置以及θx方向、θy方向的傾斜(tilt)角。在晶圓平台WTB中央的開口的內側，設置有晶圓固持器54，包含晶圓固持器54在內而構成晶圓保持裝置8的機構部50(參照圖3)，所述晶圓固持器54藉由真空吸附等而將晶圓W保持在大致平行於XY平面的載置面上。再者，晶圓載台本體30自身亦可構成為，藉由平面馬達等而以六自由度(X方向、Y方向、Z方向、θx方向、θy方向、θz方向)進行驅動。
而且，於晶圓平台WTB的上表面，設置有高平面度的平板狀的板(plate)體28，該板體28具有與晶圓W的表面為大致同一面且相對於液體Lq經疏液化處理的表面，且外形(輪廓)為矩形，且在該板體28的中央部形成有比晶圓W的載置區域大一圈的圓形開口。
再者，在設置有所述局部液浸裝置38的所謂液浸型曝光裝置的結構的情況下，板體28如圖2的晶圓載台WST的平面圖所示，更具有板部(疏液板)28b及包圍板部28b的周邊部28e，所述板部28b包圍所述圓形的開口28a，且對外形(輪廓)為矩形的表面實施有疏液化處理。於周邊部28e的上表面，以在Y方向上夾著板部28b的方式，而固定有在X方向上細長的一對二維的繞射光 柵12A、繞射光柵12B，且以在X方向上夾著板部28b的方式，而固定有在Y方向上細長的一對二維的繞射光柵12C、繞射光柵12D。繞射光柵12A~繞射光柵12D是形成有二維的光柵圖案的反射型繞射光柵，所述二維的光柵圖案分別以X方向、Y方向為週期方向且週期為1μm左右。
於圖1中，在計測框架16的底面，以在X方向上夾著投影光學系統PL的方式，而固定有多個三軸的檢測頭(head)14，所述多個三軸的檢測頭14用於對繞射光柵12C、繞射光柵12D照射計測用的雷射光(計測光)，以對相對於繞射光柵的X方向、Y方向、Z方向的(三維的)相對位置進行計測(參照圖2)。
進而，在計測框架16的底面，以在Y方向上夾著投影光學系統PL的方式，而固定有多個三軸的檢測頭14，所述多個三軸的檢測頭14用於對繞射光柵12A、繞射光柵12B照射計測用的雷射光，以對相對於繞射光柵的三維的相對位置進行計測。進而，還具備用於對多個檢測頭14供給雷射光(計測光及參照光)的一個或多個雷射光源(未圖示)。
於圖2中，在經由投影光學系統PL來對晶圓W進行曝光的期間，Y方向的一列A1內的任2個檢測頭14對繞射光柵12A或繞射光柵12B照射計測光，並將自繞射光柵12A、繞射光柵12B產生的繞射光與參照光的干涉光的檢測信號供給至對應的計測運算部42(參照圖3)。與此並行地，X方向的一行A2內的任2個檢測頭14對繞射光柵12C或繞射光柵12D照射計測光，並將自繞 射光柵12C、繞射光柵12D產生的繞射光與參照光的干涉光的檢測信號供給至對應的計測運算部42(參照圖3)。在所述一列A1及一行A2的檢測頭14用的計測運算部42中，以例如0.5nm~0.1nm的解析度，來求出晶圓載台WST(晶圓W)與計測框架16(投影光學系統PL)在X方向、Y方向、Z方向上的相對位置(相對移動量)，並將分別求出的計測值供給至切換部80A及切換部80B。在計測值的切換部80A、80B中，將自與檢測頭14對應的計測運算部42供給的相對位置的資訊供給至主控制裝置20，所述檢測頭14與繞射光柵12A~繞射光柵12D相向。
由一列A1及一行A2內的多個檢測頭14、雷射光源(未圖示)、多個計測運算部42、切換部80A、切換部80B及繞射光柵12A~繞射光柵12D構成三軸的編碼器6。對於此種編碼器及所述的5眼的對準系統的詳細結構，例如在美國專利申請案公開第2008/094593號說明書中已有揭示。主控制裝置20基於自編碼器6供給的相對位置的資訊，求出晶圓載台WST(晶圓W)相對於計測框架16(投影光學系統PL)而在X方向、Y方向、Z方向的位置及θz方向的旋轉角等資訊，並基於該資訊，經由載台驅動系統18來驅動晶圓載台WST。
再者，亦可與編碼器6並列地，或者取代編碼器6，而設置對晶圓載台WST的三維位置進行計測的雷射干涉計，並使用該雷射干涉計的計測值來驅動晶圓載台WST。
並且，在曝光裝置EX的曝光時，作為基本動作，首先進行標 線片R及晶圓W的對準。隨後，開始對標線片R照射照明光IL，藉由掃描曝光動作，將標線片R的圖案像轉印至曝射區域，所述掃描曝光動作是指：經由投影光學系統PL，將標線片R的圖案的一部分像投影至晶圓W表面的一個曝射區域，並且以投影光學系統PL的投影倍率β為速度比，而在Y方向上同步地移動(同步掃描)標線片載台RST與晶圓載台WST。隨後，反覆進行經由晶圓載台WST而在X方向、Y方向上移動晶圓W的動作(步進移動)與所述的掃描曝光動作，從而例如以液浸法且步進掃描(step and scan)方式，而將標線片R的圖案像轉印至晶圓W的所有曝射區域。
此時，在編碼器6的檢測頭14中，計測光及繞射光的光路長度比雷射干涉計短，因此與雷射干涉計相比，空氣擾動對計測值的影響非常小。因此，可將標線片R的圖案像高精度地轉印至晶圓W。再者，本實施方式中，在計測框架16側配置檢測頭14，而在晶圓載台WST側配置繞射光柵12A~繞射光柵12D。作為其他結構，亦可在計測框架16側配置繞射光柵12A~繞射光柵12D，而在晶圓載台WST側配置檢測頭14。
接下來，詳細說明本實施方式的晶圓保持裝置8的結構及動作。晶圓保持裝置8具有：機構部50，包含被裝入晶圓載台WST內的晶圓固持器54；以及晶圓固持器控制系統51，基於主控制裝置20的控制，來控制機構部50的動作。
圖4(A)是表示圖1的晶圓保持裝置8的平面圖，圖4(B) 表示圖4(A)的X方向中央部的縱剖面圖(自正面觀察的剖面圖)及晶圓固持器控制系統51。於圖4(B)中，在載台本體30的上表面，經由3處可在Z方向上移位的例如音圈馬達(voice coil motor)方式的驅動部(未圖示)，而保持有例如低膨脹率的金屬製的Z載台53。Z載台53對應於圖1的晶圓平台WTB。
Z載台53是上部敞開的矩形的箱狀構件，在Z載台53中央的凹部內的大致平行於XY平面的內面53a上，固定有晶圓固持器54，在晶圓固持器54上保持有晶圓W。在Z載台53的側壁部的上表面，經由板體28而固定有繞射光柵12A~繞射光柵12D。
而且，晶圓固持器54的底部為圓形的平板狀，在該底部的上表面，一體地形成環(ring)狀的封閉的側壁部54c。側壁部54c的大小為比作為保持對象的晶圓W周緣的邊緣(edge)部稍小的程度，利用側壁部54c來支持晶圓W的周緣部。若晶圓W的直徑為300mm或450mm，則側壁部54c的外徑分別形成得比300mm或450mm稍小。作為一例，晶圓固持器54例如由熱膨脹率非常小的材料所形成。作為此種材料，可使用超低膨脹玻璃(glass)(例如康寧(Corning)公司的ULE(商品名))、超低膨脹率的玻璃陶瓷(glass ceramics)(例如肖特(Schott)公司的微晶玻璃(Zerodur)(商品名))、或碳化矽(SiC)等。
進而，作為一例，如圖4(A)所示，在晶圓固持器54的底部上的由側壁部54c所圍成的區域內，在成為以正三角形為基本形狀的二維光柵的各光柵點的位置處，一體地形成多個銷狀 的突部54b。鄰接的多個突部54b的間隔例如為數毫米(例如3mm左右)，多個突部54b及側壁部54c的上表面以接觸同一平面(大致XY平面)的方式而精加工成極高的平面度。包含該多個突部54b及側壁部54c的上表面的平面為晶圓W的載置面54a。作為曝光對象的晶圓W以如下方式而載置於載置面54a上，即，在晶圓W的背面與多個突部54b及側壁部54Ac的上表面之間儘可能不產生間隙。晶圓固持器54例如可藉由在一體成形之後對突部54b等的表面實施研磨等而製造。再者，為了便於說明，圖4(A)中以兩點鏈線表示晶圓W。
而且，在晶圓固持器54的上表面的由側壁部54c所圍成的區域的大致中心，形成有吸附孔55A，沿著包圍吸附孔55A的第1圓周C1而大致等角度間隔地形成有多個第1周邊的吸附孔55B，且沿著比包圍中心的吸附孔55A的第1圓周C1大的第2圓周C2而大致等角度間隔地形成有多個第2周邊的吸附孔55C，且沿著比包圍中心的吸附孔55A的第2圓周C2大的第3圓周C3而大致等角度間隔地形成有多個第4周邊的吸附孔55D。吸附孔55A~吸附孔55D是形成在多個突部54b之間的區域。再者，未必需要設置中心或中心附近的吸附孔55A。
於本實施方式中，為了將晶圓W的背面更均勻且穩定地吸附至載置面54a，較佳為，第1周邊的吸附孔55B~第3周邊的吸附孔55D的個數分別至少為6個。但是，第1周邊的吸附孔55B~第3周邊的吸附孔55D的個數為任意，吸附孔55B~吸附孔 55D的個數亦可互不相同。該些吸附孔55A、55B、55C、55D如圖4(B)所示，分別經由晶圓固持器54底部內的彼此獨立的排氣路徑a1、a2等及Z載台53內的彼此獨立的排氣路徑a11、a21、a31、a41，而連通於載台本體30內設置的排氣管61B1、61B2、61B3、61B4。排氣管61B1~排氣管61B4經由具備可撓性的排氣管61A，而連接於位於晶圓載台WST外部的真空泵(pump)62。
在排氣管61B1、61B2、61B3、61B4上，分別安裝有用於使真空吸附開始的閥(valve)(以下稱作吸附閥)V11、V12、V13、V14以及用於使排氣管61B1~排氣管61B4的內部連通於大氣以解除真空吸附的閥(以下稱作吸附解除閥)V21、V22、V23、V24。閥V11~閥V14、閥V21~閥V24的開閉由晶圓固持器控制系統51予以控制。包含晶圓固持器54的設有多個吸附孔55A~吸附孔55D的底部、排氣管61A、排氣管61B1~排氣管61B4及真空泵62在內，構成晶圓固持器54用的吸附機構(第2吸附部)，該晶圓固持器54用的吸附機構(第2吸附部)藉由真空吸附來將晶圓W保持於晶圓固持器54的載置面54a上。該吸附機構是整個吸附機構52中的一部分。本實施方式中，晶圓固持器控制系統51可彼此獨立地控制經由吸附孔55A~吸附孔55D對晶圓W的真空吸附及解除真空吸附的時機(timing)。再者，亦可在相同的時機，同步地進行經由吸附孔55A~吸附孔55D對晶圓W的真空吸附及真空吸附的解除。
而且，在晶圓固持器54的由側壁部54c所圍成的區域 內，例如沿著第1圓周C1與第2圓周C2之間的圓周CT而大致等角度間隔地配置有多個在Z方向上細長的構件(以下稱作升降銷)44，所述多個升降銷44分別可在藉由真空吸附而保持有晶圓W的狀態下沿Z方向升降。再者，由於升降銷44配置在晶圓固持器54的靠近中央的位置，因此亦可將升降銷44稱作中心銷或抬升銷。為了穩定地支持晶圓W，較佳為，升降銷44至少為3根。但是，根數並不限定於此。升降銷44例如既可多於3根，亦可少於3根。而且，例如亦可設置6根或9根等3的整數倍根數的升降銷44。本實施方式中，在沿著圓周CT而大致等角度間隔地配置的位置P1、P2、P3處，配置有3根升降銷44。在圖4(B)中，示出了位於位置P1及位置P3的升降銷44。
在晶圓W的直徑為450mm的情況下，為了利用多根升降銷44來穩定地支持晶圓W，較佳為，配置有多個升降銷44的圓周CT的直徑例如為180mm~350mm(晶圓W的直徑的2/5~7/9左右)。在晶圓W的直徑為450mm的情況下，圓周CT的直徑例如可設定為200mm左右。
進而，配置升降銷44的圓周CT的直徑亦可以如下方式來決定，即，在利用多個升降銷44來支持晶圓W時，晶圓W的撓曲量達到最小，即，晶圓W在對應於所謂的貝塞耳支撐點(Bessel point)的位置受到支持。表示與晶圓W的直徑為450mm時的貝塞耳支撐點對應的位置的、圓周CT的直徑為大致280mm~310mm左右。
作為一例，升降銷44具有：外觀細長的圓柱狀(棒狀)的軸部45，插通至晶圓固持器54及Z載台53上所設的開口；以及前端部46，連結於軸部45的上端，可與作為保持對象的晶圓W相向地支持晶圓W。在軸部45的中心，形成有包含圓形貫穿孔的吸附孔(流路)45a，所述圓形貫穿孔用於形成負壓空間，該負壓空間產生真空吸附晶圓W時的吸附力(吸引力)。作為一例，前端部46的外形為直徑比軸部45的直徑大的圓形的碟狀，前端部46的中央部連通於吸附孔45a。在晶圓固持器54的設有多個突部54b的面的、設有供升降銷44的軸部45通過的開口的位置處，分別形成可收容前端部46的大小及深度的圓形的切口部(沉頭孔部)54d(參照圖7(A))。在晶圓W被載置於晶圓固持器54的多個突部54b上的載置面54a，以進行晶圓W的曝光的狀態下，多個升降銷44的軸部45沿-Z方向下降，前端部46的一部分被收容至晶圓固持器54的切口部54d內(相對於Z方向而比突部54d低的位置)。藉此，即使在前端部46的Z方向的尺寸(厚度)比突部54b的Z方向的尺寸(厚度)大的情況下，前端部46亦可確實地退避至遠離晶圓W的位置(切口部54d)。但是，在前端部46的Z方向的尺寸比突部54b的Z方向的尺寸(厚度)小的情況下，則無須設置切口部54b。
而且，於圖4(B)中，多個升降銷44的軸部45的吸附孔45a分別經由載台本體30內的具備可撓性的排氣管60及固定的排氣管61C，而連通於具備可撓性的排氣管61A，排氣管61A 連結於真空泵62。位於圖4(A)的位置P2處的升降銷44的吸附孔亦同樣連通於排氣管61C。於排氣管61C中，亦安裝有用於使借助升降銷44的真空吸附開始的吸附閥V3、以及用於解除該真空吸附的吸附解除閥V4。晶圓固持器控制系統51控制閥V3、閥V4的開閉。包含排氣管60、排氣管61C、閥V3、閥V4及真空泵62在內，構成吸附機構(第1吸附部)，該吸附機構(第1吸附部)藉由真空吸附來將晶圓W保持於多個升降銷44的前端部46。該吸附機構是整個吸附機構52中的一部分。
再者，亦可準備多個真空泵，並利用第1吸附部與第2吸附部而獨立地連接於真空泵。本實施方式中，第1周邊的吸附孔55B~第3周邊的吸附孔55D被設置於圓周方向的大致相同角度的位置處。並且，多個升降銷44分別在圓周方向上配置於多個吸附孔55B、吸附孔55C之間。
而且，作為一例，升降銷44的軸部45與前端部46是一體地形成，但亦可獨立地加工軸部45與前端部46之後，藉由黏結等將所述軸部45與前端部46予以連結。作為一例，升降銷44可與晶圓固持器54同樣地，由熱膨脹率非常小的材料例如碳化矽(SiC)、碳化矽的陶瓷、超低膨脹玻璃或超低膨脹率的玻璃陶瓷等所形成。
如圖4(B)所示，多個升降銷44的軸部45分別藉由Z載台53的底面側所設的驅動部56，相對於晶圓固持器54而沿Z方向升降。作為驅動部56，可使用音圈馬達或齒條小齒輪(rack and pinion)方式等的驅動機構。而且，設置有例如光學式的線性編碼器(linear encoder)等位置感測器57，該位置感測器57用於獨立計測多個升降銷44的軸部45在Z方向上的位置。多個升降銷44用的位置感測器57的計測值被提供給晶圓固持器控制系統51。晶圓固持器控制系統51基於多個位置感測器57的檢測結果，經由對應的驅動部56來獨立控制多個升降銷44在Z方向上的位置。
而且，在升降銷44的上升過程中，當升降銷44的前端部46接觸至晶圓W的背面時，對應的驅動部56的推力變大，例如驅動電流增加。因此，作為一例，晶圓固持器控制系統51對驅動部56的驅動電流進行監控(monitor)，並可根據該驅動電流的變化來辨識升降銷44是否接觸至晶圓W。再者，作為一例，多個升降銷44在彼此高度相同的狀態下同步地沿Z方向受到驅動，但亦可利用1個驅動部來使多個升降銷升降。包含晶圓固持器54、多個升降銷44、該些升降銷的驅動部56、及吸附機構52在內，構成晶圓保持裝置8的機構部50(參照圖3)。
接下來，參照圖5(A)~圖5(D)來詳細說明本實施方式的晶圓保持裝置8的升降銷44。以下關於升降銷44的說明中，設作為保持對象的晶圓W的直徑為450mm。
圖5(A)是表示圖4(B)中的升降銷44的放大平面圖，圖5(B)是表示圖5(A)的升降銷44的省略了軸部45的一部分的縱剖面圖。
如圖5(A)及圖5(B)所示，在升降銷44的軸部45 的上端所設的前端部46具有：圓板狀的底部46a，形成有連通於軸部45中的吸附孔45a的開口(該開口亦稱作吸附孔45a)；凸出的圓形的間隔壁部46b，被設置於底部46a的周緣部；以及多個凸部46c，形成在底部46a上表面的由間隔壁部46b所圍成的吸附區域46s內、且吸附孔45a外側的區域內。作為一例，多個凸部46c為彼此相同形狀的圓錐台狀。藉此，即使凸部46c反覆與晶圓接觸，凸部46c的形狀亦不會被破壞。而且，多個凸部46c如圖5(A)所示，沿著以圓形的吸附孔45a為中心的第1圓周及第2圓周而排列。再者，多個凸部46c既可沿著包圍吸附孔45a的一個圓周而形成，進而亦可沿著包圍吸附孔45a的3個以上的圓周而形成。
而且，前端部46的多個凸部46c的上表面與間隔壁部46b的上表面以接觸相同平面(假想平面)Q1的方式，而分別被加工成高平面度。
作為一例，較佳為，前端部46的間隔壁部46b的外形是直徑φ3(參照圖5(A))為5mm~15mm的圓形，且間隔壁部46b的寬度(厚度)t1(參照圖5(B))為0.05mm~0.6mm。進而，更佳為，間隔壁部46b的外形的直徑φ3為6mm~9mm左右。該些情況下，較佳為，多個凸部46c的前端的形狀是直徑φ4(參照圖5(B))為0.05mm~0.6mm的圓形。而且，較佳為，間隔壁部46b及凸部46c的高度h1(參照圖5(B))為20μm~500μm。
進而，軸部45的剖面積被設定得小於前端部46的間隔 壁部46b的外形的剖面積。若間隔壁部46b是直徑φ3為5mm~15mm的圓形，則軸部45的外形是直徑φ2(參照圖5(B))為3mm~5mm左右的圓形，吸附孔45a是直徑φ1(參照圖5(B))為1mm~2mm的圓形。例如，若間隔壁部46b的外形的直徑為8mm左右，則軸部45的外形的直徑亦可為5mm左右。再者，軸部45的外形亦可為剖面積接近直徑φ2的圓的多邊形等，同樣，間隔壁部46b的外形亦可為面積接近直徑φ3的圓的多邊形等。具有此種前端部46的升降銷44例如可藉由如下方式而製造，即，在對材料進行模具成形之後，對間隔壁部46b及凸部46c的上表面進行研磨加工。進而，升降銷44的前端部46的間隔壁部46b及凸部46c亦可藉由蝕刻(etching)或化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)而形成。
而且，本實施方式中，晶圓W的背面是由升降銷44來吸附並保持，因此較佳為，升降銷44的前端部46的與晶圓W接觸的部分(表面)容易滑動，以免由升降銷44所支持的晶圓W產生局部性的翹曲或彎曲等變形。因此，對升降銷44的前端部46的表面實施用於降低摩擦的加工。作為前端部46的用於降低摩擦的表面加工，作為一例，有形成類鑽碳(Diamond Like Carbon，DLC)膜的做法。
再者，前端部46的多個凸部46c的配置並不限於沿著圓周的配置，亦可如圖5(C)的升降銷44A所示，例如在基本形狀為正三角形(亦可為正方形等)的二維光柵的各光柵點處分別 配置凸部46c。而且，亦可無規(random)地配置多個凸部46c。
而且，升降銷44的與晶圓W接觸的多個凸部的形狀亦可如圖5(D)的升降銷44B的凸部46d所示，為2段(亦可為3段以上)的圓錐台狀。作為一例，此時的凸部46d的高度較佳為50μm~500μm。而且，凸部46c亦可並非設為實心，例如亦可設為筒狀(或管狀)。此時，凸部的上端例如呈包圍開口的環狀，該環狀部分與晶圓的背面接觸。而且，亦可藉由將筒(管)的內部作為流路而與底部的開口連通，從而在凸部46c的前端亦可吸附晶圓。
而且，亦可如圖5(D)的升降銷44B所示，使前端部46的間隔壁部46b的高度相對於凸部46d的高度(平面Q1的高度)而低間隙δ。作為一例，該間隙δ為50nm~數微米。藉由如此般使間隔壁部46b的高度低於凸部46d，從而在經由吸附孔45a來抽吸氣體時，氣體將通過間隔壁部46b與晶圓W的間隙而流動，因此有時可藉由白努利效應(Bernoulli effect)來穩定地吸附晶圓W。而且，亦可並非使間隔壁部46b的整周，而是僅使間隔壁部46b的一部分相對於凸部46d的高度(平面Q1的高度)而低間隙δ。
接下來，參照圖6的流程圖，對於在本實施方式的曝光裝置EX中，使用晶圓保持裝置8來保持晶圓W的保持方法、及使用該保持方法的曝光方法的一例進行說明。該方法的動作是由主控制裝置20及晶圓固持器控制系統51進行控制。首先，於圖6的步驟(step)102中，將標線片R加載於圖1的標線片載台RST 上，並進行標線片R的對準。隨後，在未加載晶圓W的狀態下，晶圓載台WST移動至圖2的加載位置LP，圖1的晶圓搬送機器人WLD(晶圓加載器系統)將塗佈有光阻劑的未曝光的晶圓W搬送至晶圓載台WST上(步驟104)。此時，由晶圓搬送機器人WLD前端部的叉(fork)型的晶圓臂(arm)(未圖示)所載置的晶圓W，移動至被固定於晶圓載台WST上的晶圓固持器54的上方。在此階段，晶圓保持裝置8的吸附機構52的吸附(包含升降銷44的吸附)被解除，升降銷44的前端部46位於晶圓W的下方。
隨後，如圖7(A)所示，晶圓固持器控制系統51一邊使所有升降銷44同步地上升(朝+Z方向移動)，一邊開始吸附孔45a的真空吸附動作。然後，在升降銷44的前端(前端部46的上表面)接觸至晶圓W的背面之後，進一步使升降銷44稍許上升後，使升降銷44停止(步驟106)。此時，晶圓W被吸附於升降銷44的前端，晶圓W與升降銷44不會產生位置偏移。此時，晶圓W自所述晶圓臂被交接至升降銷44的前端。在此狀態下，使該晶圓臂朝-Y方向退避(步驟110)。
隨後，在支持著晶圓W的狀態下，使所有升降銷44同步地以相同速度下降(步驟112)。然後，如圖7(B)所示，當升降銷44的前端(前端部46的上表面)接近載置面54a時，開始由吸附機構52經由晶圓固持器54的吸附孔55A~吸附孔55D來進行真空吸附，當升降銷44的前端到達載置面54a時，解除升降銷44對晶圓W的吸附(步驟114)。升降銷44在其前端部46低 於載置面54a的位置(被收容於切口部54d的位置)處停止。然後，如圖5(B)所示，晶圓W的背面被載置於晶圓固持器54的載置面54a上，晶圓W自升降銷44被交接至晶圓固持器54(步驟116)。
此時，亦可使吸附的範圍逐漸自經由晶圓固持器54中心的吸附孔55A來吸附晶圓，而依序擴展至經由周邊的吸附孔55B、吸附孔55C、吸附孔55D來吸附晶圓。藉此，即使晶圓W為例如直徑450mm的圓板狀的基板之類的大型基板(450mm晶圓)，在將晶圓W載置於晶圓固持器54的載置面54a時，晶圓W亦難以產生褶皺狀變形、翹曲或應變等，從而難以在晶圓W的背面與載置面54a(側壁部54c及多個突部54b的上表面)之間局部性地產生間隙(空間)，晶圓W將以高的平面度保持於晶圓固持器54。
進而，本實施方式中，如圖8(A)所示，在各升降銷44的前端部46的由間隔壁部46b所圍成的區域(吸附區域)內，以包圍吸附孔45a的方式而設置有多個凸部46c。因此，可加大間隔壁部46b的外形，從而可更穩定地支持大型的晶圓W，並且藉由加寬負壓區域的面積，可增大吸附力(吸引力)，從而能以更大的吸附力來穩定地保持大型的晶圓W。進而，即使吸附區域內因抽吸(真空吸附)而成為負壓時，由於吸附區域內的凸部46c支持著晶圓W的背面，因此可防止晶圓W局部性地發生變形。
因此，在自升降銷44將晶圓W交接至晶圓固持器54時，晶 圓W的殘留應變將進一步變小。
與此相對，如圖8(B)的比較例的升降銷74所示，在前端部46H的底部46Ha的周緣所設的間隔壁部46Hb內未設置凸部的情況下，當進行真空吸附時，晶圓W會產生局部性的應變，由此，在將晶圓W交接至晶圓固持器54時，有可能會造成殘留應變。
隨後，在驅動晶圓載台WST以將晶圓W移動至投影光學系統PL下方(曝光位置)的過程中，使用對準系統AL來進行晶圓W的對準(步驟118)，並使用該對準的結果來驅動晶圓W，藉此，將標線片R的圖案的像掃描曝光至晶圓W的各曝射區域中(步驟120)。隨後，將晶圓載台WST移動至卸載位置UP，解除晶圓保持裝置8的吸附機構52對晶圓W的吸附，並經由升降銷44來使晶圓W上升，以將晶圓W交接至卸載用的晶圓搬送機器人(未圖示)，藉此來卸載晶圓W(步驟122)。卸載的晶圓W被搬送至塗佈顯影機(coater developer)(未圖示)進行顯影。然後，在對下個晶圓進行曝光的情況下(步驟124)，重複步驟104~步驟122的動作。
如此，根據本實施方式的曝光方法，由於升降銷44的前端部46的外形大，因此即使晶圓W為大型晶圓，亦可在穩定地吸附並支持的狀態下支持晶圓W。進而，由於在升降銷44的前端部46的由間隔壁部46b所圍成的區域(吸附區域)內設置有多個凸部46c，以升降銷44來吸附支持晶圓W時的晶圓W的局部 性的變形得以防止，因此在將晶圓W交接至晶圓固持器54時，可將晶圓W的平面度維持得高。因而，可使用大型的晶圓W來獲得高生產率，並且可在晶圓W的整個面上將曝光精度(解析度等)維持得高，從而可高精度地曝光形成標線片R的圖案的像。
如上所述，本實施方式的曝光裝置EX具備保持晶圓W(基板)的晶圓保持裝置8。並且，晶圓保持裝置8具備：晶圓固持器54(基板保持部)，載置晶圓W；及升降銷44(支持構件)，相對於晶圓固持器54可升降地設置，且，升降銷44的前端部46(端部)具有：底部46a(吸附部)，形成吸附晶圓W背面的吸附區域46s；及凸部46c(支持部)，在吸附區域46s內支持晶圓W的背面。
而且，在另一觀點中，晶圓保持裝置8具備：晶圓固持器54(基板保持部)，載置晶圓W；升降銷44(支持構件)，相對於晶圓固持器54可升降地設置，且，升降銷44的前端部46(端部)具有：環狀的間隔壁部46b(第1支持部)，支持晶圓W的背面；以及凸部46c(第2支持部)，在由間隔壁部46b所圍成的吸附區域46s(區域)內，支持晶圓W的背面。
而且，借助晶圓保持裝置8進行的晶圓W的保持方法具有：步驟106，將晶圓W承放至升降銷44的前端部46(端部)，並利用升降銷44來吸附晶圓W；步驟112，使升降銷44的前端部46沿著Z方向而下降至晶圓固持器54側；以及步驟114，將由吸附機構52經由升降銷44對晶圓W的吸附予以解除。
根據本實施方式，在利用升降銷44的前端部46(端部)來例如吸附並支持晶圓W時，由於在前端部46的由間隔壁部46b所圍成的吸附區域46s內具有凸部46c(支持部或第2支持部)，因此前端部46中的晶圓W的局部性的變形得以抑制。因此，即使晶圓W為大型晶圓，亦可加大升降銷44的前端部46以穩定地支持晶圓W，並且，在將晶圓W載置於晶圓固持器54(目標位置)時，可抑制晶圓W的局部性的平面度的下降。
而且，本實施方式中，升降銷44具有：軸部45(棒狀部)，可通過晶圓固持器54的晶圓W的載置面54a而在Z方向(載置面54a的法線方向)上移動，並且在內部設置有利用第1吸附部來排氣的吸附孔45a(亦稱作第1開口或流路)；及前端部46，設置於軸部45的前端部，可支持晶圓W，且，前端部46具有：底部46a，可經由規定的間隙而與晶圓W相向；凸出的間隔壁部46b，以包圍底部46a的可與晶圓W相向的面的至少一部分的方式，而設置於底部46a；及多個凸部46c，設置於由底部46a的間隔壁部46b所圍成的區域內，可支持晶圓W，且，由底部46a與間隔壁部46b所圍成的區域連通於軸部45的吸附孔(流路)45a。藉此，可利用升降銷44的前端部來真空吸附並穩定地支持晶圓W的背面。
而且，本實施方式的曝光裝置EX是利用曝光用的照明光IL(曝光光)來對標線片R的圖案進行照明，並利用照明光IL而經由該圖案來對晶圓W進行曝光的曝光裝置，該曝光裝置EX 具備：晶圓保持裝置8，用於保持作為曝光對象的晶圓W；及晶圓載台WST，保持晶圓保持裝置8的晶圓固持器54而移動。並且，借助曝光裝置EX進行的曝光方法具有：步驟106~步驟116，使用晶圓保持裝置8來保持晶圓W；及步驟118，將受到保持的晶圓W移動至曝光位置。
根據本實施方式的曝光裝置EX或曝光方法，例如可藉由晶圓W的大型化來獲得高生產率，並且在自晶圓搬送機器人WLD將晶圓W移動至晶圓固持器54時，可穩定地支持晶圓W，且在將晶圓W載置於晶圓固持器54時，可將晶圓W的平面度維持得高。因此，可獲得高曝光精度。
再者，所述實施方式中，可進行如下所述的變形。再者，在以下的變形例的說明時，在圖9~圖10(E)中，對於與圖4(A)~圖5(B)對應的部分，標註相同或類似的符號，並省略其詳細說明。
首先，所述實施方式中，晶圓保持裝置8的升降銷44例如為3根。與此相對，亦可如圖9的變形例的晶圓保持裝置8A所示，在晶圓固持器54的由側壁部54c所圍成的區域內的中心配置升降銷44，且沿著包圍該中心的圓周CT而等角度間隔地配置多個(例如6個)升降銷44，利用所述多個升降銷44來進行晶圓W的交接。
該變形例中，例如亦可使中央的升降銷44前端的Z位置稍稍低於包圍該中央升降銷44的多個升降銷44前端的Z位 置，在以朝晶圓固持器54側凸出的方式而吸附著晶圓W的狀態下，使該些升降銷44下降，以將晶圓W交接至晶圓固持器54。藉此，即使晶圓W為450mm晶圓，亦可更確實地防止在將晶圓W載置於晶圓固持器54時產生褶皺等。而且，亦可取代中心的升降銷44，而使用無吸附機構的僅可在Z方向上移動的棒狀構件。
而且，所述實施方式中，在前端部46的間隔壁部46b內設置有小的圓錐台狀的凸部46c，但亦可如圖10(A)的變形例的升降銷44C所示，在前端部46的由間隔壁部46b所圍成的吸附區域46s內，以包圍吸附孔45a的方式而設置彎曲的壁狀(或圓弧的壁狀)的多個凸部46e1、凸部46e2，利用該多個凸部46e1、凸部46e2的上表面(端部)來支持晶圓W。圖10(B)是圖10(A)的升降銷44C的縱剖面圖。如圖10(B)所示，在升降銷44C的軸部45上，在靠近前端部46的位置處，形成有直徑變小且可彈性地傾斜的彈性節點(hinge)部45b。而且，凸部46e1、46e2的上表面及間隔壁部46b的上表面接觸相同的平面Q1，但亦可使間隔壁部46b的上表面的高度稍低。
使用變形例的升降銷44C，亦可藉由凸部46e1、46e2來防止晶圓W的局部性的變形。進而，由於設置有彈性節點部45b，因此在晶圓W因自重而撓曲的情況下，前端部46可跟著晶圓W產生彈性變形而容易地傾斜(允許傾斜)，因此有時可進一步降低晶圓W的局部性的應變。
而且，亦可如圖10(C)的另一變形例的升降銷44D所 示，在前端部46的由間隔壁部46b所圍成的區域內，以包圍吸附孔45a的方式，呈同心圓狀地設置有多個(或者亦可為1個)環狀的凸部46f1、凸部46f2。圖10(D)是圖10(C)的升降銷44D的縱剖面圖。如圖10(D)所示，在升降銷44D的前端部46的凸部46f1、凸部46f2間的區域內，形成有連通於吸附孔45a的開口46g1，在凸部46f2與間隔壁部46b之間，形成有連通於吸附孔45a的開口46g2。藉此，在將晶圓W載置於前端部46上時，可同時良好地進行間隔壁部46b與凸部46f2之間的空間、凸部46f1與凸部46f2間的空間、及凸部46f1內側空間的吸引，可穩定地吸附晶圓W。並且，藉由凸部46f1、凸部46f2，可防止晶圓W的局部性的變形。
而且，亦可如圖10(E)的又一變形例的升降銷64所示，在軸部45的上端連結例如具備分為三方向的分支的前端部65，且以包圍前端部65的輪廓的方式設置間隔壁部65b，在由間隔壁部65b所圍成的區域(吸附區域)內，以包圍吸附孔45a的方式形成多個凸部65c。使用該升降銷64，亦可使晶圓W升降，而不會使晶圓W產生局部性的變形。
而且，亦可如圖11(A)的變形例的升降銷44C1所示，在前端部46的由間隔壁部46b所圍成的區域內，以包圍吸附孔45a的方式，而設置例如彎曲的壁狀的多個凸部46e1、凸部46e2，並且將該些壁狀的凸部46e1、凸部46e2的至少一部分設為一端連結於間隔壁部46b的凸部46e3。
而且，亦可如圖11(B)的另一變形例的升降銷44C2所示，在前端部46的由間隔壁部46b所圍成的區域內，以包圍吸附孔45a的方式，而設置多個呈放射狀地配置的壁狀的凸部46e4。在圖11(B)的示例中，壁狀的凸部46e4的端部連結於間隔壁部46b，但亦可使凸部46e4的端部離開間隔壁部46b而配置。在升降銷44C2中，相對於多個呈放射狀地配置的凸部46e4，間隔壁部46b形成為輪緣狀(環狀)。
而且，亦可如圖11(C)的又一變形例的升降銷44C3所示，在前端部46的由間隔壁部46b所圍成的區域內，設置多個圓錐台狀的凸部46c，並且設置多個凸部46c1，所述多個凸部46c1連結於間隔壁部46b且形狀的半面側為圓錐台狀。藉此，在升降銷44C3的由間隔壁部46b所圍成的區域內，可將多個凸部46c、凸部46c1配置於規則性的二維光柵的所有光柵點處。
使用該些變形例的升降銷44C1~升降銷44C3，亦可使晶圓W升降而不會使晶圓W產生局部性的變形。
再者，在升降銷44、升降銷44A、升降銷44B、升降銷64、升降銷44C3等中，亦可取代圓錐台狀或多段的圓錐台狀的凸部46c，而設置例如剖面積比凸部46c上表面的面積大的圓柱狀或稜柱(例如六稜柱)狀的凸部。而且，亦可不將凸部46c形成為圓柱狀或稜柱狀的形狀，而是形成為筒狀(例如圓筒狀或方筒狀)。
而且，所述實施方式中，吸附機構52經由吸附孔55A~吸附孔55D等而在晶圓固持器54上藉由真空吸附來保持晶圓 W，但晶圓W亦可利用靜電吸附而保持於晶圓固持器54。在靜電吸附的情況下，亦可不在晶圓固持器54的上表面設置多個突部54b，而是將晶圓固持器54的載置面設為平坦部，利用該平坦部來支持晶圓W。
[第2實施方式]
參照圖12(A)、圖12(B)來說明第2實施方式。本實施方式的曝光裝置的基本結構與圖1的曝光裝置EX同樣，晶圓保持裝置的結構亦與所述實施方式大致同樣，但升降銷的結構不同。再者，在圖12(A)、圖12(B)中，對於與圖5(A)、圖5(B)對應的部分，標註相同或類似的符號，並省略其詳細說明。
圖12(A)是表示本實施方式的可吸附支持晶圓W的升降銷44E的放大平面圖，圖12(B)是表示圖12(A)的升降銷44E的省略了軸部45的一部分的縱剖面圖。在圖12(A)、圖12(B)中，升降銷44E(支持構件)具有：軸部45(棒狀部)，形成有吸附孔45a；及前端部46A，連結於軸部45的前端且可支持晶圓W。並且，前端部46A具有：底部46Aa；圓形的間隔壁部46Ab，被設置於底部46Aa的周緣部；及接觸部48(相向部)，被固定在由間隔壁部46Ab所圍成的區域內，由具有通氣性的多孔質構件所形成，且可與晶圓W相向，且，接觸部48連通於軸部45的吸附孔45a(第1開口)。間隔壁部46Ab的外形形成得大於軸部45的外形。而且，作為接觸部48，作為一例，可使用多孔質陶瓷。間隔壁部46Ab及接觸部48的上表面被精加工成高平面度。
作為一例，較佳為，前端部46A的間隔壁部46Ab的外形是直徑為5mm~15mm的圓形，且間隔壁部46Ab的寬度(厚度)為0.05mm~0.6mm。再者，凸部46Ac的外形亦可為多邊形等。而且，接觸部48的上表面與間隔壁部46Ab的上表面為相同的高度(位於相同的平面Q1上)。其他結構與圖4(A)、圖4(B)的實施方式同樣。
並且，當取代圖4(A)的升降銷44而使用本實施方式的升降銷44E時，本實施方式的保持晶圓W的晶圓保持裝置(基板保持裝置)具備：晶圓固持器54(基板保持部)，載置晶圓W；及升降銷44E(支持構件)，相對於晶圓固持器54可升降地設置。並且，升降銷44E的前端部46A(端部)具有：包含多孔質構件的接觸部48，具有空隙部，且使該空隙部的至少一部分成為負壓以吸附晶圓W的背面；以及間隔壁部46Ab，以包圍接觸部48的整周(亦可為至少一部分)的方式而形成。
根據本實施方式，在利用升降銷44E的前端部46A來支持晶圓W時，經由前端部46A內的接觸部48(多孔質構件)，例如利用圖4(B)的吸附機構52來抽吸氣體，藉此可吸引並吸附晶圓W。進而，前端部46A的由間隔壁部46Ab所圍成的區域內的接觸部48的表面為平坦，因此前端部46A中的晶圓W的局部性的變形得以抑制。因此，即使晶圓W為大型晶圓(例如450mm晶圓)，亦可加大升降銷44E的前端部46A而穩定地支持晶圓W，並且在將晶圓W載置於圖4(B)的晶圓固持器54的載置面54a (目標位置)時，可抑制晶圓W的局部性的平面度的下降。
再者，本實施方式中，亦可使升降銷44E的間隔壁部46Ab的高度比接觸部48的高度低例如50nm~數微米。藉由如此般使間隔壁部46Ab的高度低於接觸部48，在經由吸附孔45a來抽吸氣體時，氣體將通過間隔壁部46Ab與晶圓W的間隙而流動，因此有時可藉由白努利效應來穩定地吸附晶圓W。
而且，本實施方式中，例如亦可在包含碳化矽陶瓷的前端部46A的與晶圓W接觸的面(相向的面)上，形成用於使滑動性良好的膜(例如類鑽碳膜)。
進而，亦可在升降銷44E的軸部45設置彈性節點部，以使前端部46A可跟著晶圓W而發生彈性變形。
此外，例如在對於晶圓在沿著XY平面的方向上的位置精度要求不太高的裝置中，設想僅將晶圓載置於保持部而不進行吸附的情況。此時，設想下述情況，即，若在晶圓之下存在未支持晶圓的空間等，則在該部分，晶圓會因自重產生撓曲，從而晶圓產生局部性的平面度的下降。因此，在此種情況下，在具備載置晶圓的保持部及相對於該保持部可升降地設置的支持構件的裝置中，只要在該支持構件的端部設置環狀的第1支持部、及第2支持部即可，所述環狀的第1支持部支持晶圓的背面，所述第2支持部在由第1支持部所圍成的區域內，支持晶圓的背面。藉此，可抑制晶圓W的局部性的平面度的下降。
而且，所述實施方式中，晶圓W是直徑為300mm~450 mm的圓形晶圓，晶圓W的大小任意，晶圓W的直徑亦可小於300mm或大於450mm。
而且，當使用所述各實施方式的曝光裝置EX或曝光方法來製造半導體元件等電子元件(或微元件)時，如圖13所示，電子元件是經由下述步驟而製造，即：步驟221，進行電子元件的功能/性能設計；步驟222，製作基於該設計步驟的標線片(遮罩)；步驟223，製造作為元件基材的基板(晶圓)並塗佈抗蝕劑；藉由前述的實施方式的曝光裝置(曝光方法)，將標線片的圖案曝光至基板(感光基板)上的步驟；對曝光後的基板進行顯影的步驟；基板處理步驟224，包含顯影後的基板的加熱(固化(cure))及蝕刻步驟等；元件裝配步驟(包括切割(dicing)步驟、接合(bonding)步驟、封裝(package)步驟等加工製程(process))225；以及檢查步驟226等。
換言之，該元件的製造方法包括：使用所述實施方式的曝光裝置EX或曝光方法，在基板上形成感光層的圖案；以及對形成有該圖案的基板進行處理(顯影等)。此時，根據所述實施方式的曝光裝置EX或曝光方法，即使基板為大型基板，亦可將該基板以高平面度保持於晶圓載台上，因此可提高電子元件製造的生產率，並且可將曝光精度維持得高，從而可高精度地製造電子元件。
再者，本發明除了可適用於所述掃描曝光型投影曝光裝置(掃描器)以外，亦可適用於步進重複(step and repeat)方式的投影曝光裝置(步進器等)。進而，本發明亦可同樣適用於液浸 型曝光裝置以外的乾式(dry)曝光型曝光裝置。
而且，本發明並不限定於對半導體元件製造用的曝光裝置的適用，例如亦可廣泛適用於形成在方型玻璃板上的液晶顯示器件或電漿顯示器(plasma display)等的顯示器裝置用的曝光裝置、或者用於製造攝像器件(電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)等)、微機器(micro machine)、薄膜磁頭及脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid，DNA)晶片(chip)等各種元件的曝光裝置。進而，本發明亦可適用於使用光微影步驟來製造形成有各種元件的遮罩圖案的遮罩(光罩(photo mask)、標線片等)時的曝光裝置。
再者，本發明並不限定於所述實施方式，當然可在不脫離本發明的主旨的範圍內採用各種結構。
8‧‧‧晶圓保持裝置
12A、12B‧‧‧繞射光柵
28‧‧‧板體
30‧‧‧載台本體
44‧‧‧升降銷
45‧‧‧軸部
45a、55A~55D‧‧‧吸附孔
46‧‧‧前端部
50‧‧‧機構部
51‧‧‧晶圓固持器控制系統
52‧‧‧吸附機構
53‧‧‧Z載台
53a‧‧‧內面
54‧‧‧晶圓固持器
54a‧‧‧載置面
54b‧‧‧突部
54c‧‧‧側壁部
56‧‧‧驅動部
57‧‧‧位置感測器
60、61A、61B1~61B4、61C‧‧‧排氣管
62‧‧‧真空泵
a1、a2、a11、a21、a31、a41‧‧‧排氣路徑
P1、P3‧‧‧位置
V3、V11~V14‧‧‧吸附閥
V4、V21~V24‧‧‧吸附解除閥
W‧‧‧晶圓
Y、Z‧‧‧方向

Claims (29)

  1. 一種基板保持裝置，對基板進行保持，其特徵在於包括：基板保持部，載置有所述基板；以及支持構件，相對於所述基板保持部可升降地設置，所述支持構件的端部包括：吸附部，形成吸附所述基板背面的吸附區域；以及支持部，在所述吸附區域內支持所述基板的背面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基板保持裝置，其中所述吸附部具有包圍所述支持部的間隔壁部。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的基板保持裝置，其中所述支持部在所述吸附區域內設置有多個。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的基板保持裝置，其中所述間隔壁部形成為輪緣狀。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的基板保持裝置，其中所述吸附部具有底部，所述底部是相對於所述支持構件的升降方向而形成在較所述間隔壁部的上端更靠下方處，所述支持部被設置於所述底部。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的基板保持裝置，其中所述間隔壁部的上端較所述支持部的上端低50nm~數微米。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的基板保持裝置，其中所述支持部的上端形成為圓形狀。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的基板保持裝置，其中所述吸附部具有間隔壁部及底部，所述間隔壁部包圍所述支持部，所述底部是相對於所述支持構件的升降方向而形成在較所述間隔壁部的上端更靠下方處，且所述間隔壁部的外形呈直徑為5mm~15mm的圓形，且所述間隔壁部的寬度為0.05mm~0.6mm，所述支持部上端的形狀呈直徑為0.05mm~0.6mm的圓形，所述支持構件具有連接於所述底部的棒狀部，所述棒狀部的相對於與沿著所述升降方向的方向交叉的面的剖面積，比所述間隔壁部的相對於所述交叉面的外形的剖面積小。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的基板保持裝置，其中所述支持部是呈圓錐台狀地形成於所述底部。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的基板保持裝置，其中所述支持部呈同心圓狀地以多個配置於所述底部。
  11. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的基板保持裝置，其中所述支持部包含壁狀構件，所述壁狀構件呈端面包含曲線的形狀。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的基板保持裝置，其中所述曲線為圓弧狀。
  13. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的基板保持裝置，其中所述支持部包含至少一個環狀的壁狀構件。
  14. 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的基板保 持裝置，其中所述支持構件設置有多個，多個所述支持構件沿著具有規定直徑的圓的圓周而配置。
  15. 如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述的基板保持裝置，其中所述基板呈直徑為大致450mm的圓板狀，所述支持構件設置有多個，多個所述支持構件是在所述基板保持部上沿著直徑為180mm~350mm的圓周而配置。
  16. 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述的基板保持裝置，其中所述吸附部利用藉由負壓而產生的吸引力來吸附所述基板。
  17. 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的基板保持裝置，其中所述支持構件更具有棒狀部及節點部，所述棒狀部連接於所述端部，所述節點部允許所述端部在所述升降方向而相對於所述棒狀部傾斜。
  18. 如申請專利範圍第2項所述的基板保持裝置，其中所述吸附部具有底部，所述底部在至少一部分上形成有開口，且相對於所述支持構件的升降方向而形成在較所述間隔壁部的上端更靠下方處，於所述支持構件中，形成有流路，所述流路可設定為負壓且與所述開口連通。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的基板保持裝置，其中所述支持部被設置於所述底部。
  20. 如申請專利範圍第18項或第19項所述的基板保持裝置，其中所述支持部在所述吸附區域內設置有多個，且呈同心圓狀地配置於所述開口的周圍。
  21. 如申請專利範圍第18項至第20項中任一項所述的基板保持裝置，其中所述支持部被設置於所述底部，且具有包圍所述開口的至少一個環狀的壁狀構件，在所述底部中的被所述間隔壁部與所述壁狀構件夾著的區域內形成有第2開口，所述第2開口和所述流路連通著。
  22. 一種基板保持裝置，對基板進行保持，其特徵在於包括：基板保持部，載置有所述基板；以及支持構件，相對於所述基板保持部可升降地設置，所述支持構件的端部包括：多孔質構件，具有空隙部，且使所述空隙部的至少一部分成為負壓以吸附所述基板的背面；以及間隔壁部，以包圍所述多孔質構件的至少一部分的方式而形成。
  23. 一種基板保持裝置，對基板進行保持，其特徵在於包括：基板保持部，載置有所述基板；以及支持構件，相對於所述基板保持部可升降地設置， 所述支持構件的端部包括：環狀的第1支持部，支持所述基板的背面；以及第2支持部，在由所述第1支持部圍成的區域內，支持所述基板的背面。
  24. 一種曝光裝置，利用曝光光來對圖案進行照明，並利用所述曝光光而經由所述圖案來對基板進行曝光，其特徵在於包括：如申請專利範圍第1項至第23項中任一項所述的基板保持裝置，用於對曝光對象的基板進行保持；以及載台，搭載所述基板保持裝置並進行移動。
  25. 一種基板保持方法，使用如申請專利範圍第1項至第23項中任一項所述的基板保持裝置，其特徵在於包括：使所述基板保持裝置的所述支持構件的所述端部移動至所述基板保持部的上方；將所述基板承放於所述支持構件的所述端部；所述吸附部吸附所述基板；使所述支持構件的所述端部相對於所述基板保持部而下降；解除所述吸附部對所述基板的吸附；以及自所述支持構件的所述端部將所述基板交付至所述基板保持部。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的基板保持方法，其中在將所述基板交付至所述基板保持部時，開始所述基板相對於所述基板保持部的吸附。
  27. 一種曝光方法，利用曝光光來對圖案進行照明，並利用所述曝光光而經由所述圖案來對基板進行曝光，其特徵在於包括：使用申請專利範圍第25項或第26項所述的基板保持方法來保持所述基板；以及使所述基板移動至曝光位置。
  28. 一種元件製造方法，其特徵在於包括：使用如申請專利範圍第24項所述的曝光裝置，於基板上形成感光層的圖案；以及對形成有所述圖案的所述基板進行處理。
  29. 一種元件製造方法，其特徵在於包括：使用如申請專利範圍第27項所述的曝光方法，於基板上形成感光層的圖案；以及對形成有所述圖案的所述基板進行處理。
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