JP2001332609A - 基板保持装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】【課題】 ウエハとウエハホルダとの間に混入する異物
によるウエハの平坦度の悪化を少なくし、かつ吸着によ
るウエハの変形量を小さく抑える。【解決手段】 ベース部材４上にウエハの輪郭に沿って
閉じた凸のリム部２を形成し、リム部２によって包含さ
れた領域内に多数のピン１を正三角形の格子状に配列し
てウエハホルダＷＨを形成する。ウエハをウエハホルダ
ＷＨ上に載置するときには、真空室８ａに通じるバルブ
Ｖ２を開いてウエハを高速に吸着する。その後、ウエハ
をウエハホルダＷＨから取り出すまでは、真空ポンプ７
に通じるバルブＶ１を開いてバルブＶ２を閉じ、吸引圧
力（吸着力）を弱くする。また、ウエハをウエハホルダ
ＷＨから取り出すときには、バルブＶ３を開いて給気装
置９よりウエハの底面に気体を吹き付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子又は薄膜
磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ
工程でマスクパターンを基板上に転写する際に、その基
板を保持するために使用される基板保持装置、及びその
基板保持装置を備えた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、マスクと
してのレチクルのパターンの像を基板としてのレジスト
が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上の各シ
ョット領域に転写するために、ステップ・アンド・リピ
ート方式等の一括露光型の露光装置、及びステップ・ア
ンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置が使用さ
れている。このような露光装置では、ウエハはウエハホ
ルダ上に真空吸着や静電吸着等によって保持され、この
ウエハホルダが粗微動可能なウエハステージ上に固定さ
れている。

【０００３】従来のウエハホルダは、例えば特開平１−
１２９４３８号公報に開示されているように、正方形の
格子状に配置された多数のピンと、これらのピンの間の
吸引孔より気体を吸引する吸引部とを備えていた。そし
て、その多数のピン上にウエハを載置した状態で、その
吸引部によってウエハとウエハホルダとの間の気体を排
気することで、ウエハを吸着保持していた。また、ウエ
ハの帯電を防止するため、ウエハホルダの表面の全面に
導電性の材料をコーティングし、そのウエハホルダの裏
面側でアース接続を行う場合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来のウエ
ハホルダでは、例えば正方形格子状に配置された複数の
ピンの上にウエハを載置し、真空吸着等によってウエハ
を保持していた。しかしながら、真空吸着等によりウエ
ハに局所的な変形（湾曲等）が生じ、その変形量が例え
ば投影光学系の焦点深度の幅程度に大きくなると、その
部分での解像度が低下するため、ウエハ上のショット領
域によっては部分的に良好な露光が行えなくなる。

【０００５】この真空吸着等によるウエハの変形を抑え
るためには、ウエハを支持するピンの配置間隔を細かく
するか、又は吸引力を弱くすればよいが、吸引力を単に
弱くすると、例えばステップ移動時の加速期間や減速期
間等でウエハの位置ずれが生じる恐れがある。一方、ピ
ンの配置間隔を細かくすると、ウエハとウエハホルダと
の接触率が増加し、ウエハの裏面とウエハホルダとの間
に異物が挟まれる可能性も増加するため、ウエハの平坦
度の悪化を招く恐れがあった。

【０００６】また、ウエハホルダが低熱膨張率の材料よ
り形成されている場合に、ウエハホルダの表面に帯電防
止用の材料をコーティングすると、その帯電防止用の材
料とウエハホルダを形成する材料との熱膨張率の違いに
より内部応力が発生し、帯電防止用の材料が割れたり剥
がれたりする恐れがあった。このため、帯電防止用の材
料をそれ程厚くコーティングすることができず、ウエハ
ホルダの表面に帯電防止用の材料をコーティングした後
で、ウエハとの接触面の平坦度の向上を図るために、そ
の接触面（コーティング面）の研磨加工等を行うことは
困難であり、その接触面に微小な凹凸が残る恐れがあっ
た。

【０００７】また、半導体素子等の製造においては、ス
ループットの向上が求められているが、従来の露光装置
においては、ウエハをウエハホルダ上に載置してから、
ウエハを吸着保持しておくための真空ポンプによって気
体の排気（吸引）を開始していたため、ウエハの保持力
を所定の目標値にするまでの時間が長くなっていた。更
に、ウエハ交換のためにウエハをウエハホルダから搬出
する際に、その真空ポンプの吸引を停止した場合に、従
来は単に例えば大気圧の気体に連通するバルブを開いて
いたため、そのウエハの吸引力が無くなるまでの時間が
長くなっていた。従って、従来のウエハホルダでは、ウ
エハのロード時及びアンロード時に時間がかかり、露光
工程のスループットを高める上での障害となっていた。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、ウエハ等の基板
との間の接触面積に対して、その基板を吸着した場合の
変形量を小さくできる基板保持装置及び露光装置を提供
することを第１の目的とする。また本発明は、基板との
接触面を含む領域に例えば帯電防止用の材料がコーティ
ングされていると共に、その材料の割れ等を防止できる
基板保持装置及び露光装置を提供することを第２の目的
とする。

【０００９】更に本発明は、基板の吸着開始動作又は吸
着解除動作を高速化して、スループットの向上を図るこ
とができる基板保持装置及び露光装置を提供することを
第３の目的とする。また本発明は、そのような基板保持
装置を備えた露光装置を提供することをも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の基板
保持装置は、平板状の基板（Ｗ）を保持する基板保持装
置において、ベース部材（４）と、それぞれの先端部が
実質的に同一平面（Ｑ）上に位置するように、かつ三角
形の格子状にそのベース部材上に配置された複数の突起
状の支持部（１）とを有し、その複数の支持部上にその
基板を載置するものである。

【００１１】斯かる本発明のように、その基板と接触す
る複数の支持部を三角形の格子状に配置した場合には、
その複数の支持部を例えば四角形の格子状に配置した場
合に比べて、その支持部の密度（その基板との接触面
積）に対してその複数の支持部と重心位置との間隔が短
くなり、その基板の変形量が少なくなる。従って、本発
明によれば、その基板とその複数の支持部との間に異物
が挟み込まれる可能性を従来例と同程度にすると、静電
吸着又は真空吸着等で吸着した場合のその基板の変形量
を小さくでき、その基板の平坦度の悪化を抑えることが
できる。

【００１２】この場合、その複数の支持部上のその基板
をそのベース部材側に吸引する吸引機構を設けることが
望ましい。その吸引によって、例えばその基板保持装置
を移動させる際の、その基板の横ずれが防止される。ま
た、その吸引機構を真空吸着方式で構成した場合の一例
は、そのベース部材上にその複数の支持部を囲むように
設けられてリング状に閉じた突部（２）と、この突部の
内側の気体を吸引する気体吸引部（５，７）とを有する
ものである。この構成では更に、その突部（２）とその
基板との間に異物が挟み込まれる可能性を低くするため
に、その突部の上面にもその基板を保持するための複数
の極めて浅い段差の（リークの少ない）突起状の支持部
を設けることが望ましい。

【００１３】これらの場合、その複数の支持部（１）上
のその基板（Ｗ）をそのベース部材（４）側に吸引する
吸引機構（５，６Ａ〜６Ｃ，７）を設け、その複数の支
持部は１辺の長さａ［ｍ］の正三角形の格子状に配置さ
れ、その基板をそのベース部材側に吸引する際の単位長
さ当たりの吸引力をｐ［Ｎ／ｍ］、その基板を吸引する
際の許容変形量をδｍａｘ［ｍ］、その基板のヤング率
をＥ［Ｐａ］、その基板の厚さをｔ［ｍ］としたとき、
その正三角形の長さａ及びその吸引力ｐが以下の条件を
満たすようにすることが望ましい。

【００１４】 ｐ・ａ⁴≦１８・Ｅ・ｔ³・δｍａｘ …（１） この条件を満たすことで、吸引による基板の変形量を許
容変形量δｍａｘ以下に抑えることができる。次に、本
発明による第２の基板保持装置は、平板状の基板（Ｗ）
を保持する基板保持装置において、ベース部材（４）
と、それぞれの先端部が実質的に同一平面上に位置する
ように、かつそのベース部材上に配置された複数の突起
状の支持部（１）とを有し、その支持部のその基板との
接触面を含む所定領域に導電性の材料（４２）を被着
し、その所定領域の間に部分的にその導電性の材料を被
着しない領域（ＳＴ）を設けたものである。その領域
（ＳＴ）はスリット状に設けられることが望ましい。

【００１５】斯かる本発明によれば、例えばスリット状
に導電性の材料（帯電防止用の材料）を被着しない領域
を設けているため、そのベース部材やその支持部を形成
する材料とその導電性の材料との熱膨張率の違いによ
り、その導電性の材料が割れたり剥がれたりすることが
抑えられる。このため、その導電性の材料を或る程度厚
く被着することができ、その導電性の材料を被着してか
らその基板との接触面を加工することができる。従っ
て、その基板との接触面の平坦度を良好にすることがで
き、ひいてはその基板の平坦度を良好に保つことができ
る。

【００１６】この場合、そのベース部材及びその複数の
支持部を低膨張率の非導電性の材料より形成することが
望ましい。これは、温度変化による伸縮を少なくするた
めである。また、その導電性の材料の一例は窒化チタン
又は炭化チタンである。また、本発明による第３の基板
保持装置は、平板状の基板（Ｗ）を保持する基板保持装
置において、その基板と接触する先端部がそれぞれ実質
的に同一平面上に位置する複数の突起状の支持部（１）
を有し、且つその基板の載置面のうちその基板との接触
面と異なる一部（ＳＴ）を除いてその表面にコーティン
グが施されるベース部材（４）と、そのベース部材に接
続され、その基板との間の気体を吸引する吸引機構
（５，６Ａ〜６Ｃ，７，８ａ，８ｂ）とを備えたもので
ある。

【００１７】斯かる本発明によれば、そのベース部材の
その基板との接触面以外の領域にコーティングが施され
ない部分があるため、そのベース部材とそのコーティン
グ材との熱膨張率の違いにより、そのコーティング部が
割れたり剥がれたりすることが抑えられる。これによっ
て、そのコーティングを厚くでき、その接触面の平面度
を向上できるため、その吸引機構でその気体を吸引する
ことで、その基板を平面度が良好な状態で保持できる。

【００１８】また、本発明による第４の基板保持装置
は、平板状の基板（Ｗ）を保持する基板保持装置におい
て、ベース部材（４）と、それぞれの先端部が実質的に
同一平面上に位置するようにそのベース部材上に配置さ
れた複数の突起状の支持部（１）と、そのベース部材上
にその複数の支持部を囲むように設けられてリング状に
閉じた突部（２）と、この突部の内側の気体を吸引する
気体吸引部（５，６Ａ〜６Ｃ，７，８ａ，８ｂ）とを設
け、その基板をその複数の支持部上に載置するときの吸
引力に比べてその基板の載置後の吸引力を弱く設定する
ものである。この場合、その基板の載置時に比べて少な
くともその基板の加工（露光等）時にその気体の吸引力
を弱く設定することが望ましい。

【００１９】斯かる本発明によれば、その基板をその複
数の支持部上に載置するときの吸着開始動作時の吸引力
が、その基板の載置後（例えば露光等の加工時）の吸引
力に比べて大きく設定される。従って、吸着開始から目
標とする吸着力が得られるまでの時間を短縮でき、露光
装置に適用した場合には露光工程のスループットを向上
できる。また、加工時の吸引力は、例えばその基板の位
置ずれが生じない程度に設定されるため、吸着による基
板の変形を最小限に抑えることができる。

【００２０】この場合、その基板をその複数の支持部
（１）上から取り外すときに、そのリング状の突部
（２）の内側に気体を吹き付ける気体供給部（９）を設
けることが望ましい。これによって、その基板の吸着解
除動作が高速化される。また、本発明による第１の露光
装置は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を介して第２物体
（Ｗ）を露光する露光装置であって、本発明の基板保持
装置（ＷＨ）を備え、この基板保持装置によってその基
板としてのその第２物体を保持するものである。本発明
の露光装置によれば、本発明の基板保持装置を備えてい
るため、その基板の吸着力を低下させることなく、その
基板の平坦度を良好に保つことができ、高機能のデバイ
スを高いスループットで製造することができる。

【００２１】次に、本発明の第２の露光装置は、第１物
体（Ｒ）を露光ビームで照明し、その第１物体を介して
その露光ビームで第２物体（Ｗ）を露光する露光装置に
おいて、その第２物体と接触する先端部がそれぞれ実質
的に同一平面上に位置し、且つ三角形の格子状に配置さ
れる複数の第１凸部（１）と、その先端部によって規定
される平面と上端部がほぼ一致し、且つその複数の第１
凸部を囲む第２凸部（２）とを有するホルダ（ＷＨ）を
備えたものである。

【００２２】斯かる露光装置によれば、その第１凸部の
密度（その第２物体との接触面積）に対してその複数の
第１凸部と重心位置との間隔が短くなり、その第２物体
の変形量が少なくなる。また、本発明の第３の露光装置
は、第１物体（Ｒ）を露光ビームで照明し、その第１物
体を介してその露光ビームで第２物体（Ｗ）を露光する
露光装置において、その第２物体と接触する先端部がそ
れぞれ実質的に同一平面上に位置する複数の第１凸部
（１）と、その先端部によって規定される平面と上端部
がほぼ一致し、且つその複数の第１凸部を囲む第２凸部
（２）とを有すると共に、その第２物体の載置面のうち
その第２物体との接触面と異なる一部（ＳＴ）を除いて
その表面にコーティングが施されるホルダ（ＷＨ）を備
えたものである。

【００２３】斯かる露光装置によれば、そのホルダのそ
の第２物体との接触面以外の領域にコーティングが施さ
れない部分があるため、そのホルダとそのコーティング
材との熱膨張率の違いにより、そのコーティング部が割
れたり剥がれたりすることが抑えられる。これによっ
て、そのコーティングを厚くでき、その接触面の平面度
を向上でき、その第２物体を平面度が良好な状態で保持
できる。

【００２４】また、本発明の第４の露光装置は、第１物
体（Ｒ）を露光ビームで照明し、その第１物体を介して
その露光ビームで第２物体（Ｗ）を露光する露光装置に
おいて、その第２物体と接触する先端部がそれぞれ実質
的に同一平面上に位置する複数の第１凸部（１）と、そ
の先端部によって規定される平面と上端部がほぼ一致
し、且つその複数の第１凸部を囲む第２凸部（２）とを
有するホルダ（ＷＨ）と、そのホルダに接続され、その
第２物体をそのホルダに載置するときの吸引力を、その
第２物体の露光動作時における吸引力よりも大きくする
吸引機構（５，６Ａ〜６Ｃ，７，８ａ，８ｂ）とを備え
たものである。

【００２５】斯かる露光装置によれば、その第２物体を
その複数の第１凸部上に載置するときの吸着開始動作時
の吸引力が、その第２物体の載置後（例えば露光等の加
工時）の吸引力に比べて大きく設定される。従って、吸
着開始から目標とする吸着力が得られるまでの時間を短
縮できる。この場合、その複数の第１凸部をほぼ正三角
形の格子状に配置し、その正三角形の一辺の長さをａ
［ｍ］、その第２物体に対する単位長さ当たりの吸引力
をｐ［Ｎ／ｍ］、その第２物体の許容変形量をδｍａｘ
［ｍ］、その第２物体のヤング率をＥ［Ｐａ］、その第
２物体の厚さをｔ［ｍ］としたとき、その長さａ及びそ
の吸引力ｐは、（１）式の関係を満たすことが望まし
い。これによって、その第２物体の変形量は、その許容
変形量以下に抑えられる。

【００２６】これらの露光装置において、その露光ビー
ムの照射によってその第１物体から発生するビームでそ
の第２物体を走査露光するために、その露光ビームに対
してその第１及び第２物体をそれぞれ相対移動するステ
ージシステムを更に備えるようにしてもよい。これは本
発明を走査露光方式の露光装置に適用したことを意味す
る。走査露光方式では、その第２物体の加減速が繰り返
されるため、その第２物体を安定に保持するための吸引
力を静止露光方式の場合に比べて強くした方がよいこと
がある。この際に本発明によれば、その吸引力を強くし
てもその第２物体の変形量を少なくできるため、走査露
光時にその第２物体の平面度を高く維持できる。

【００２７】この場合、その複数の支持部又は第１凸部
は、一例として、その走査露光時にその第２物体が移動
される第１方向（Ｙ方向）と交差する第２方向（Ｘ方
向）と底辺が平行な二等辺三角形の格子状に配置され
る。また、一例として、その二等辺三角形はその高さが
その第１方向と平行で、且つ底辺以外の２辺がその底辺
よりも長いものである。走査露光方式では、その第２物
体上の露光領域（照明領域）は、その第１方向（走査方
向）よりもその第２方向（非走査方向）に長いと共に、
その第２物体の走査方向の凹凸については、オートフォ
ーカス動作によって或る程度追従して補正することがで
きる。これに対して、非走査方向の凹凸は傾斜角の補正
は可能であるが、動的な補正が困難であるため、非走査
方向の平面度はできるだけ高くしておくことが望まし
い。本発明において、その第２方向の辺（底面）を短く
することによって、非走査方向の平面度が向上し、転写
像全体としての解像度が向上する。

【００２８】また、その複数の支持部又は第１凸部は、
別の例として、その走査露光時にその第２物体が移動さ
れる第１方向と交差する第２方向と二辺が平行な平行四
辺形の格子状に配置される。これによって、その第２物
体の非走査方向の平面度を所望の状態に容易に制御でき
る。また、その複数の支持部又は第１凸部は、更に別の
例として、その走査露光時にその第２物体が移動される
第１方向に関する幅が、その第１方向と交差する第２方
向に関する幅よりも広い菱形の格子状に配置される。こ
れによって、非走査方向の平面度を向上できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は、投影露光装置
のウエハホルダ及びその付属機構に本発明を適用したも
のである。図１（ａ）は、本例のウエハホルダＷＨを示
す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢＢ線に沿う断
面図を示し、図１において、ウエハホルダＷＨは、ほぼ
正方形の平板状のベース部材４の上面に、保持対象とす
るウエハの輪郭よりも僅かに小さいリング状に閉じた凸
部よりなるリム部２を形成し、このリム部２によって囲
まれた領域内に多数のピン１を正三角形の格子状に配置
して構成されている。そのベース部材４は、一例として
低膨張率のセラミックスより形成され、そのベース部材
４の上面をエッチングすることによってその多数のピン
１、及びリム部２が形成されている。但し、多数のピン
１及びリム部２を別々に製造して、それぞれを接着等に
よってベース部材４上に固定するようにしてもよい。

【００３０】また、ベース部材４はその形状がほぼ正方
形に限られるものではなく、ほぼ円形等でもよい。この
場合、その多数のピン１及びリム部２が、それぞれ本発
明の複数の突起状の支持部及びリング状に閉じた突部に
対応しており、その多数のピン１の先端部及びリム部２
の先端部は、同一平面Ｑ上に位置している。なお、リム
部２は、その内径（内面の輪郭）が保持対象のウエハの
輪郭よりも小さいければよく、その外径（外面の輪郭）
はそのウエハの輪郭より大きくともよい。また、本例で
はウエハがそのプリアライメント等に用いられる外形基
準としてオリエンテーション・フラットを有するものと
しているので、図１（ａ）でリング状のリム部２はその
一部が直線状となっている。但し、その外形基準として
オリエンテーション・フラットの代わりにノッチを用い
てもよく、この場合にはリム部２はほぼ円形となる。以
下、平面Ｑに垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（図
１（ａ）の紙面に平行な平面）内の直交座標系をＸ軸及
びＹ軸として説明する。

【００３１】先ず、本例のウエハホルダＷＨは、図１
（ｂ）に２点鎖線で示すように投影露光装置のウエハス
テージの試料台５８上に固定されて使用され、多数のピ
ン１及びリム部２の先端部に接する平面Ｑの位置に露光
対象のウエハの底面が載置される。この際に、ベース部
材４の中央部に貫通孔が形成され、試料台５８の内部か
らその貫通孔を通してＺ方向に昇降自在にセンタピン３
が配置されており、このセンタピン３を降下又は上昇さ
せることによって、それぞれウエハの搬入（ロード）及
び搬出（アンロード）が行われる。なお、センタピン３
を省略して、リム部２の外側に突き出るウエハの外周部
の底面に搬送用のアームを差し込み、このアームを昇降
させてウエハの着脱を行うようにしてもよい。また、リ
ム部２の外径がウエハの輪郭（外径）と同程度、或いは
その輪郭よりも僅かに小さい場合は、搬送用のアームが
昇降可能となるように、例えばリム部２の一部を凹ませ
るとよい。

【００３２】また、図１（ａ）に示すように、ベース部
材４にはセンタピン３の位置を中心として、ピン１とは
機械的に干渉しないように、かつほぼ等角度間隔の３方
向に一連の給排気孔６Ａ，６Ｂ及び６Ｃが形成され、こ
れらの給排気孔６Ａ〜６Ｃはベース部材４の内部の通気
孔を介して外部の給排気管５に連通している。更に、ウ
エハホルダＷＨの外部に、ウエハを所定の吸着力で真空
吸着するための真空ポンプ７、ウエハを高速に吸着する
ための真空室８ａ、この真空室８ａの内部の排気を行う
真空ポンプ８ｂ、及びウエハをウエハホルダＷＨより取
り外す（アンロードする）際に使用される給気装置９が
備えられている。その真空ポンプ７、真空室８ａ、及び
給気装置９は、それぞれ電磁的に開閉自在のバルブＶ
１，Ｖ２及びＶ３を介して給排気管５に接続されてい
る。そして、給排気管５の内部の気圧を計測するための
気圧計（不図示）が接続され、この気圧計による気圧の
計測値が制御系（不図示）に供給され、この制御系がそ
の気圧とウエハのロード又はアンロードの制御情報とに
基づいて、バルブＶ１〜Ｖ３の開閉と、真空ポンプ７，
８ａ及び給気装置９の動作とを制御する。ウエハホルダ
ＷＨ、真空ポンプ７，８ｂ、真空室８ａ、給気装置９、
給排気管５、バルブＶ１〜Ｖ３、及び不図示の制御系等
よりなるウエハホルダシステムが、本発明の基板保持装
置に対応している。

【００３３】基本的な動作としては、ウエハをロードす
る際にはバルブＶ１〜Ｖ３を閉じた状態で、センタピン
３を降下させてウエハを多数のピン１及びリム部２の上
に載置した後、バルブＶ１を開いて真空ポンプ７を動作
させることによって、ウエハは所定の真空吸着力で保持
される。一方、ウエハをアンロードする際には、真空ポ
ンプ７の動作を停止させて、バルブＶ１を閉じた後、一
例としてバルブＶ３を開いて大気圧と同じ気圧の気体を
リム部２の内側に導き、上記の気圧計で計測される気圧
がほぼ大気圧（ほぼ１気圧）に達した時点で、センタピ
ン３が上昇する。なお、真空室８ａ及び給気装置９の使
用例については後述する。

【００３４】さて、本例のウエハホルダＷＨのベース部
材４に設けられた多数のピン１は正三角形の格子状に配
置されている。即ち、多数のピン１は、正三角形、及び
これを１８０°回転（反転）した正三角形を交互にＸ方
向、Ｙ方向に密着させて配置して得られる周期的な格子
の各格子点に配置されている。この配置を採用した理由
につき詳細に説明する。

【００３５】図２は、本例のウエハホルダＷＨのベース
部材４上の多数のピン１が配置されている領域を拡大し
て示し、この図２において、多数のピン１は１辺の長さ
がａ２の正三角形の格子の各格子点に配置されている。
ここで、１つの正三角形の各頂点に位置する３つのピン
１の中心（これをウエハとの接触部の中心点とみなす）
を点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３として、点Ｂ１〜Ｂ３を含むウエ
ハとの接触部の面積をＡとする。このとき、各点Ｂ１〜
Ｂ３はそれぞれ隣接する６個の正三角形の頂点として共
有されるため、点Ｂ１〜Ｂ３を頂点とする正三角形の領
域におけるウエハとピン１との接触率ρ２は、以下の式
のように表される。なお、以下の各式において、√ｙ
は、ｙの平方根を意味する。

【００３６】 ρ２＝（３・Ａ／６）／｛ａ２・（√３／２）・ａ２／２｝ ＝（２／√３）（Ａ／ａ２²) …（２） 一方、図８は、従来のウエハホルダにおけるピン配置の
一例を示し、図８のウエハホルダでは、ベース部材４０
上にウエハを支持する多数のピン４１が、１辺の長さａ
１の正方形の格子の各格子点に配置されている。ここで
も、１つの正方形の各頂点に位置する４つのピン４１の
中心（ウエハとの接触部の中心点）を点Ａ１〜Ａ４とし
て、点Ａ１〜Ａ４を含むウエハとの接触部の面積を図２
の配列と同一のＡとする。このとき、各点Ａ１〜Ａ４は
それぞれ隣接する４個の正方形の頂点として共有される
ため、点Ａ１〜Ａ４を頂点とする正方形の領域における
ウエハとピン４１との接触率ρ１は以下の式のように表
される。

【００３７】 ρ１＝（４・Ａ／４）／ａ１² ＝Ａ／ａ１² …（３） ここで、図８の正方形の格子の配置における接触率ρ１
と、図２の正三角形の格子の配列における接触率ρ２と
が等しい場合について考えると、（２）式と（３）式と
が等しいものとして、正三角形の１辺の長さａ２は、正
方形の１辺の長さａ１を用いて次式で表される。

【００３８】 ａ２²＝（２／√３）ａ１² …（４） また、真空吸着によるウエハの変形量は、ピン１，４１
の中心から離れた位置ほど大きくなり、その変形量は図
８の正方形の領域の重心Ｇ１、及び図２の正三角形の領
域の重心Ｇ２の位置でそれぞれ最大となる。そして、図
２の重心Ｇ２から最も近いピン１の中心までの距離ｈ
２、及び図８の重心Ｇ１から最も近いピン４１の中心ま
での距離ｈ１はそれぞれ以下の式で表される。

【００３９】 ｈ２＝（１／√３）ａ２ …（５） ｈ１＝（１／√２）ａ１ …（６） よって、（４）式〜（６）式より、距離ｈ２，ｈ１につ
いて次の関係が得られる。 ｈ１²／ｈ２²＝（３√３）／４＞１， ｈ１／ｈ２＞１ …（７） これは ｈ１＞ｈ２ を意味する。従って、接触率ρ
１，ρ２が等しい場合には、ピンを正方形の格子状に配
置するよりも正三角形の格子状に配置する方が、ピンが
密に配置され、ピンの中心からウエハの変形量が最大と
なる重心位置までの距離が短くなり、真空吸着によるウ
エハの変形量が小さくなる。即ち、本例ではウエハとの
接触率を従来例と等しくした（異物を挟み込む確率を等
しくした）場合に、真空吸着によるウエハの変形量が従
来よりも小さくなるように、ピン１を正三角形の格子状
に配列したものである。

【００４０】次に、ピン１の配置間隔の決定方法につい
て図３及び図４を参照して説明する。図３（ａ）は、図
２の多数のピン１上にウエハを載置して真空吸着した場
合の図２のＡＡ線に沿う断面図であり、図３（ａ）に誇
張して示すように、ピン１上のウエハＷは主に吸着力に
よって変形している。また、図３（ａ）において、図２
の重心Ｇ２が、点Ｂ１から距離ｈ２の点として表示され
ている。本例では先ず、ウエハＷの変形量は、等分布荷
重が加わる長さ２・ｈ２の両端支持梁として近似計算す
る。このため、図３（ｂ）に示すように点Ｂ１に対して
重心Ｇ２と対称な位置にピン１Ａを仮想的に配置し、ウ
エハＷを点Ｂ１のピン１とピン１Ａとの間の長さ２・ｈ
２の両端支持梁と見なし、近似計算によってその両端支
持梁の重心Ｇ２での変形量（最大変形量δ）を算出す
る。両端支持梁の最大変形量δは、両端支持梁に加わる
単位長さ当たりの荷重をｗ［Ｎ／ｍ］、両端支持梁の長
さをｈ［ｍ］、ウエハＷのヤング率をＥ［Ｐａ］、断面
２次モーメントをＩ［ｍ⁴ ］とすると、公知の次式で表
される。

【００４１】 δ＝ｗ・ｈ⁴ ／（３８４Ｅ・Ｉ） …（８） ここで、断面２次モーメントＩは、両端支持梁の幅を
ｂ、厚さをｔとすると、次式で表される。 Ｉ＝（１／１２）ｂ・ｔ³ …（９） また、両端支持梁の長さｈは、（６）式より次式のよう
に表される。

【００４２】 ｈ＝２・ｈ２＝（２／√３）ａ２ …（１０） また、両端支持梁に加わる単位長さ当たりの荷重ｗは、
ウエハＷを真空吸着する際の単位長さ当たりの吸引圧力
ｐ［Ｎ／ｍ］であり、両端支持梁の幅ｂを単位長さ（ｂ
＝１）とし、ウエハＷの許容変形量δｍａｘを両端支持
梁の最大変形量δとすると、（８）式は次のようにな
る。

【００４３】 δｍａｘ＝δ＝ｐ（２・ａ２／√３）⁴／（３２Ｅ・ｔ³) ＝ｐ・ａ２⁴／（１８Ｅ・ｔ³) …（１１） その許容変形量δｍａｘは、一例として投影露光装置の
投影光学系の焦点深度の幅の１／２程度である。更に、
（１１）式を変形すると、ウエハＷの最大変形量を許容
変形量δｍａｘ以下にするための、ピン１の配置間隔ａ
２（正三角形の配列の１辺の長さ）と吸引圧力ｐ（吸着
力）との関係は、次式のように表される。

【００４４】 ｐ・ａ２⁴ ≦１８Ｅ・ｔ³ ・δｍａｘ …（１２） 例えばＳＥＭＩ規格の８インチウエハ（直径＝約２００
ｍｍ、ｔ＝０．７２５ｍｍ、ヤング率Ｅ＝１１０．７×
１０⁹Ｐａ）を吸引圧力ｐ＝−７８×１０³ Ｎ／ｍ（＝
−６００ｍｍＨｇ）で吸着する場合において、焦点深度
等の観点からウエハの変形量を例えば４ｎｍ以下（δｍ
ａｘ＝４ｎｍ）に抑えたい場合、ピン１の配置間隔ａ２
の範囲は（１２）式より以下のように計算される。な
お、吸引圧力ｐは絶対値を用いて計算している。

【００４５】 78×10³×ａ２⁴ ≦ 18×110.7×10⁹×(0.725×10^-3)³×4×10^-9， ａ２⁴ ≦ 3.894×10^-11， ａ２ ≦ 2.50×10^-3［ｍ］ …（１３） 従って、ウエハの許容変形量δｍａｘが４ｎｍである場
合には、ピン１の配置間隔ａ２を２．５０ｍｍ以下とす
ればよい。

【００４６】図４は、ピン１の配置間隔ａ２を変えた場
合に、上述の（１１）式により求められる８インチウエ
ハの最大の変形量と、有限要素法により求められるウエ
ハの最大の変形量との比較を示し、この図４において、
縦軸はウエハの最大の変形量δ［ｎｍ］を、横軸は吸引
圧力ｐ（但し、単位はｍｍＨｇで表す）を示す。また、
実線１１及び点線１０はピンの配置間隔ａ２をそれぞれ
２．５ｍｍ及び３．０ｍｍとした場合に（１１）式より
求められるウエハの変形量δと吸引圧力ｐとの関係を示
す。また、丸い点１３及び三角形状の点１２はピンの配
置間隔ａ２をそれぞれ２．５ｍｍ及び３．０ｍｍとした
場合に有限要素法により求められるウエハの変形量δと
吸引圧力ｐとの関係を示す。また、以下の（表１）に図
４の数値データを示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】図４及び（表１）より、（１１）式より求
められた結果と有限要素法により得られた結果とがほぼ
近い値となっており、（１１）式が有効に使用できるこ
とがわかる。また、同様の条件でＳＥＭＩ規格の１２イ
ンチウエハ（直径が約３００ｍｍ、ｔ＝０．７７５ｍ
ｍ、ヤング率Ｅは８インチウエハと同じ）を真空吸着す
る場合には、ピン１の配置間隔を２．６３ｍｍ以下とす
ればよいことが（１２）式より求められる。更に、１２
インチウエハについては、ピン１の配置間隔ａ２を以下
の範囲に設定することによって、ウエハの許容変形量δ
ｍａｘを実用的な数ｎｍ程度以下にした上で、ほぼ必要
な吸引圧力ｐ（吸着力）が得られる。

【００４９】１ｍｍ＜ａ２＜３ｍｍ …（１４） なお、上記の実施の形態のピン１の配置は正三角形の格
子状であるが、その配置は必ずしも厳密な正三角形の格
子である必要はなく、通常の加工誤差程度の配置の変化
は許容されるものである。また、図１のウエハホルダＷ
Ｈを例えば走査露光方式の露光装置に適用した場合に、
ウエハの走査方向をＹ方向とすると、ウエハ上の露光領
域（後述する露光光ＩＬの照射領域）は非走査方向（Ｘ
方向）に沿って細長いスリット状となる。また、走査型
露光装置では、被露光物体としてのウエハの表面の走査
方向の凹凸に対してはオートフォーカス機構で或る程度
追従することが可能であるが、非走査方向の凹凸に対し
ては、一例としてオートレベリングによる傾斜角補正で
対応することになるため、ピッチの小さい凹凸は補正し
きれない恐れがある。従って、走査型露光装置では、ウ
エハの平面度を走査方向よりも非走査方向で高めること
が望ましいことがある。

【００５０】そこで、一例としてウエハの非走査方向の
平面度を走査方向の平面度よりも高めるために、ピン１
の配置を、底辺がＸ軸に平行で、他の２つの辺が底辺よ
りも長く、かつ互いに等しい２等辺三角形状の配置とし
てもよい。更に、三角形の格子状に配置するとは、見方
を変えると、ピンを平行四辺形（又はひし形）の格子状
に配置するとも言うことができる。また、そのようにピ
ンを平行四辺形状に配置する場合、一例として図２に示
すように、その平行四辺形の平行な２つの辺が走査方向
（Ｙ方向）に直交する非走査方向（Ｘ方向）に平行に配
置される。更に、その平行四辺形をひし型とみなした場
合、そのひし型の走査方向（Ｙ方向）の幅を、非走査方
向（Ｘ方向）の幅よりも広くしてもよい。これによっ
て、非走査方向の平面度を高くできる。

【００５１】また、図１の実施の形態では、リム部２の
上面は平面であるため、リム部２の上面とその上に載置
されるウエハとの間にレジスト残滓等の異物が挟み込ま
れる可能性がある。そこで、異物が挟み込まれる可能性
を低くするために、リム部２の上面にもピン１と同様の
複数のピン（突起状の支持部）を形成してもよい。この
構成例では、リム部２上のピンの上端部が、ベース部材
４上のピン１の上端部と共に同一平面Ｑに接するよう
に、リム部２の高さが調整される。そして、リム部２の
ピンの間からの真空吸着時の気体のリーク量を少なくす
るために、一例としてベース部材４上のピン１の高さ
（深さ）を２００〜３００μｍ程度とすると、リム部２
上のピンの高さは１０μｍ程度（１／２０〜１／３０程
度）と極めて浅く設定される。また、リム部２上の複数
のピンの配置は、正三角形状でもよいが、それ以外にリ
ム部２に沿った複数列のほぼ同心円状の配置等でもよ
い。

【００５２】次に、図１のウエハホルダＷＨに対するウ
エハの帯電防止用の材料のコーティングについて図５を
参照して説明する。図５は、図１のウエハホルダＷＨの
一部を拡大して示し、この図５において、本例のウエハ
ホルダのベース部材４、ピン１、及びリム部２の表面に
は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）や炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）等の導電性の材料よりなるウエハの帯電防止用の材
料４２が、蒸着又はスパッタリング等によってコーティ
ングされ、その材料がウエハホルダの裏面でアースされ
るようになっている。帯電防止用の材料４２が本発明の
導電性の材料に対応し、その材料４２をアースすること
によって、ウエハホルダＷＨに載置されるウエハもアー
スされて、そのウエハの帯電が防止される。

【００５３】そして本例では、ウエハホルダＷＨのベー
ス部材４の表面の一部に帯電防止用の材料４２をコーテ
ィングしない領域ＳＴをスリット状に設けている。これ
によって、ベース部材４をファインセラミックスやガラ
スセラミックス等の低熱膨張率の材料から形成した場合
であっても、ベース部材４の表面にコーティングされる
帯電防止用の材料４２とベース部材４を形成する材料と
の熱膨張率の違いにより、帯電防止用の材料４２が割れ
たり剥がれたりすることが抑えられる。従って、帯電防
止用の材料４２を或る程度厚くコーティングすることが
でき、帯電防止用の材料４２をコーティングした後で、
多数のピン１及びリム部２のウエハとの接触面を例えば
研磨加工してその平面度の向上を図ることができ、ひい
ては吸着保持するウエハの平面度（平坦度）を良好に保
つことができる。

【００５４】なお、帯電防止用のコーティングを行わな
い領域ＳＴの形状は、スリット状に限定されるものでは
ない。更に、図５の例のように帯電防止用のコーティン
グの割れ等を防止する技術は、図２のように正三角形状
に配置されたピンを有するウエハホルダのみならず、正
方形の格子状に配置された多数のピンを有するウエハホ
ルダ、及び同心円状に配置される複数のリング状に閉じ
た凸部を有するウエハホルダ等にも同様に適用すること
ができる。

【００５５】また、本例でウエハホルダＷＨの表面にコ
ーティングする材料４２は帯電防止用に限られるもので
はなく、その材料４２は例えばベース部材４に比べて硬
度が高い材料等でもよい。次に、図１のウエハホルダＷ
Ｈを投影露光装置に適用した場合の一例につき図６及び
図７を参照して説明する。

【００５６】図６は本例で使用される投影露光装置を示
し、この図６において露光時には、水銀ランプ、又はエ
キシマレーザ光源等の露光光源、オプティカル・インテ
グレータ、可変視野絞り、及びコンデンサレンズ系等か
らなる照明光学系５１より、マスクとしてのレチクルＲ
に対して露光ビームとしての露光光ＩＬが照射される。
そして、レチクルＲに形成されているパターンの像が、
投影光学系ＰＬを介して投影倍率α（αは１／５，１／
４等）で基板としてのフォトレジストが塗布されたウエ
ハＷ上の１つのショット領域に投影される。レチクルＲ
及びウエハＷはそれぞれ第１物体及び第２物体とみなす
ことができる。この際に、主制御系５３の制御情報に基
づいて露光量制御系５２が露光量を適正化する。以下、
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に
垂直な平面内で図６の紙面に平行にＸ軸を、図６の紙面
に垂直にＹ軸を取って説明する。

【００５７】このとき、レチクルＲはレチクルステージ
５４上に吸着保持され、レーザ干渉計５６によるレチク
ルステージ５４の座標の計測値に基づいた駆動系５７の
制御情報に基づいて、レチクルステージ５４は、レチク
ルベース５５上でＸ方向、Ｙ方向、及び回転方向にレチ
クルＲを位置決めする。一方、ウエハＷはウエハホルダ
ＷＨ上に真空吸着によって保持され、ウエハホルダＷＨ
が試料台（Ｚレベリングステージ）５８上に固定されて
いる。そして、試料台５８は、定盤６０上にエアーベア
リングを介して浮上するように支持されているＸＹステ
ージ５９上に固定されている。試料台５８は、ウエハＷ
のＺ方向の位置（フォーカス位置）及び傾斜角を制御し
てオートフォーカス方式でウエハＷの表面を投影光学系
ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５９は、レーザ
干渉計６１によって計測される試料台５８の位置に基づ
く駆動系６２の制御情報に基づいて、試料台５８をＸ方
向、Ｙ方向にステップ移動する。ＸＹステージ５９によ
るステップ移動と、露光光ＩＬの照射によってレチクル
Ｒを通過する光によるウエハＷの露光とをステップ・ア
ンド・リピート方式で繰り返すことによって、ウエハＷ
上の各ショット領域へのレチクルＲのパターン像の転写
が行われる。

【００５８】次に、ウエハＷをウエハホルダＷＨ上に載
置する際、及びウエハＷをウエハホルダＷＨ上から取り
出する際の動作について図７のフローチャートを参照し
て説明する。ウエハＷをウエハホルダＷＨ上に載置する
際には、先ず、図７のステップ２０１において、図１
（ａ）のバルブＶ１〜Ｖ３を全て閉じ、ウエハホルダＷ
Ｈの吸着動作及び給気動作をオフにする。次に、ステッ
プ２０２において、ウエハホルダＷＨの中心のセンタピ
ン３を上昇させ、不図示のロードアーム上のウエハＷを
センタピン３上に受け渡す。そして、ステップ２０３に
おいて、ロードアームを待避させた後、センタピン３を
降下させてウエハホルダＷＨ上にウエハＷを載置し、ス
テップ２０４において、図１（ａ）の高速排気用の真空
室８ａに通じるバルブＶ２を開いて、ベース部材４、リ
ム部２、及びウエハＷで囲まれた空間内の気体を高速に
排気（高速吸引）する。この際に本例では、スループッ
トの向上を図るため、真空室８ａを使用することによっ
て吸引圧力を例えば−６００ｍｍＨｇ程度と高くしてい
る。

【００５９】そして、ウエハＷを高速に吸着した後、ス
テップ２０５において、図１（ａ）のバルブＶ２を閉じ
て通常使用のための真空ポンプ７に通じる排気用のバル
ブＶ１を開き、真空ポンプ７の吸引力によりウエハを吸
着し、ステップ２０６の露光動作に移行する。ウエハＷ
を載置した後において、ウエハＷをウエハホルダＷＨか
ら取り出すまでの間は、ウエハステージの移動等により
ウエハＷが横ずれしてプリ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）があればよく、そ
れ程高い吸引圧力は必要とされない。そこで本例では、
真空吸着によるウエハＷの変形を最小限に抑えるため、
通常使用のための真空ポンプ７による吸引圧力を例えば
−２００〜−２５０ｍｍＨｇ程度と低くしている。

【００６０】このように、ウエハをウエハホルダＷＨ上
に載置する際とそれ以外の動作等を行う際とで吸引圧力
を異ならせることによって、ウエハをウエハホルダＷＨ
上に載置する際の時間を短縮して、露光工程のスループ
ットの向上を図ることができると共に、真空吸着による
ウエハの変形を最小限に抑えることができる。次に、ウ
エハＷをウエハホルダＷＨ上から取り出す際には、先
ず、図７のステップ２１１において、図１（ａ）の排気
用のバルブＶ１を閉じ、吸着動作をオフにする。そし
て、ステップ２１２において、センタピン３を上昇させ
ると共に、給気用のバルブＶ３を開いてウエハＷの底面
に気体を吹き付け、ステップ２１３において、ウエハホ
ルダＷＨからセンタピン３にウエハＷを受け渡し、セン
タピン３から不図示のアンロードアームにウエハを受け
渡し、ステップ２１４において、ウエハの交換を行う。

【００６１】このように、ウエハをウエハホルダＷＨ上
から取り出す際にウエハの底面に気体を吹き付けること
によって、ウエハのアンロード時間を短縮して、露光工
程のスループットの向上を図ることができる。更に、ウ
エハの位置検出を行うアライメントセンサ等の大気開放
待機時間を短縮することもできる。なお、図６の投影露
光装置のウエハホルダＷＨとしては、図２のように正三
角形状に配置されたピンを有するウエハホルダのみなら
ず、正方形の格子状に配置された多数のピンを有するウ
エハホルダ、及び同心円状に配置される複数のリング状
に閉じた凸部を有するウエハホルダ等も同様に使用する
ことができる。更に、図６の投影露光装置のウエハホル
ダＷＨとしては、図５に示したコーティングされた材料
４２がない領域ＳＴを有さないウエハホルダ等でも使用
できる。

【００６２】なお、露光光として真空紫外光等を使用す
る場合には、露光光の光路上の気体をヘリウム等の露光
光に対して透過性の気体で置換するが、このような場合
には、上記のステップ２１２においてウエハの底面に吹
き付ける気体も、露光光に対して透過性の気体とするこ
とが望ましい。また、ステップ２１２においてウエハの
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。

【００６３】なお、上記の実施の形態では、ウエハをウ
エハホルダに吸着するために真空吸着を行っているが、
それ以外に例えば静電吸着によってウエハを吸着する場
合にも本発明を適用することができる。また、図６の投
影露光装置はステップ・アンド・リピート方式に限られ
るものではなく、投影露光装置をステップ・アンド・ス
キャン方式若しくはミラープロジェクション方式等の走
査露光方式、又は感光基板上で複数のパターンを部分的
に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式と
して構成してもよい。更に、投影光学系を用いない例え
ばプロキシミティ方式の露光装置等にも本発明を適用す
ることができる。また、露光光（露光ビーム）は紫外光
に限られるものではなく、露光ビームとしてＥＵＶ（Ex
treme Ultraviolet ）光、Ｘ線、電子線やイオンビーム
などの荷電粒子線等を用いてもよい。

【００６４】なお、図６の投影露光装置が走査露光方式
である場合、投影光学系ＰＬの倍率にほぼ一致した速度
比でレチクルステージ５４とＸＹステージ５９とを同期
駆動して、露光光ＩＬに対してレチクルＲとウエハＷと
をそれぞれ走査方向（例えばＹ方向）に沿って相対移動
する。即ち、照明光学系５１によって露光光ＩＬが照射
される照明領域に対してレチクルＲを相対移動するのに
同期して、投影光学系ＰＬによって露光光ＩＬが照射さ
れる露光領域（投影光学系ＰＬに関して照明領域と共役
で、レチクルＲのパターン像が形成される投影領域）に
対してウエハＷを相対移動する。この同期移動により、
レチクルＲのパターンの全面が露光光ＩＬで照明される
と共に、ウエハＷ上の１つのショット領域の全面が露光
光ＩＬで走査露光され、そのショット領域上にレチクル
Ｒのパターン像が転写される。

【００６５】また、上記の実施の形態の投影露光装置
は、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して、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）をすることにより製造す
ることができる。なお、その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。

【００６６】更に、上記の実施の形態の投影露光装置を
用いてウエハ上に半導体デバイスを製造する場合、この
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うス
テップ、このステップに基づいたレチクルを製造するス
テップ、シリコン材料からウエハを制作するステップ、
上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを
行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステッ
プ、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）、検査ステップ
等を経て製造される。

【００６７】また、本発明は、液晶表示素子、プラズマ
ディスプレイ素子等の表示素子、撮像素子（ＣＣＤ）や
マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、ＤＮＡチップ等の
デバイスを製造する際に使用される露光装置、及びマス
クやレチクルを転写方式で製造する際に使用される露光
装置にも適用される。更には、デバイス製造のためのフ
ォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置以外の各種
装置（検査装置など）にも本発明を適用することができ
る。また、本発明の基板保持装置で保持する基板は、円
形状（円板状）に限られるものではなく、角型などであ
ってもよい。

【００６８】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。

【００６９】

【発明の効果】本発明の第１の基板保持装置によれば、
基板を吸着保持することによる基板の変形量を小さくで
きると共に、その基板とその複数の支持部との接触面積
の増加を抑えて、それらの間に挟み込まれる異物による
その基板の平坦度の悪化を抑えることができる。従っ
て、露光装置に適用した場合に、その基板の全面にマス
クパターンを高い解像度で転写できる。

【００７０】次に、本発明による第２及び第３の基板保
持装置によれば、例えば導電性の材料が被着されると共
に、その基板との接触面の平坦度を良好にすることがで
き、ひいてはその基板の平坦度を良好に保つことができ
る。また、本発明による第４の基板保持装置によれば、
その基板をその複数の支持部上に載置するときの時間を
短縮して、露光装置に適用した場合の露光工程のスルー
プットの向上を図ることができる。更に、吸着による基
板の変形を最小限に抑えることができる。

【００７１】また、本発明による第１の露光装置によれ
ば、本発明の基板保持装置を備えているため、その基板
の平坦度を良好に保つことができ、高機能のデバイスを
製造することができる。また、本発明の第２、第３、及
び第４の露光装置によれば、それぞれ本発明の第１、第
２、及び第４の基板保持装置と同様の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は本発明の実施の形態の一例のウエハ
ホルダＷＨを示す平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＢＢ線
に沿う断面図である。

【図２】 図１（ａ）のベース部材４上の多数のピン１
が配置されている領域の一部を示す拡大図である。

【図３】 （ａ）は図２のＡＡ線に沿う断面図、（ｂ）
は仮想的なピン１Ａが配置された場合を示す断面図であ
る。

【図４】 その実施の形態の近似式により求められるウ
エハの変形量と、有限要素法により求められるウエハの
変形量との比較を示す図である。

【図５】 その実施の形態の一例のウエハホルダの表面
において、ウエハの帯電防止用の材料４２をコーティン
グする領域を示す図である。

【図６】 図１のウエハホルダＷＨを基板保持装置とし
て備えた投影露光装置の一例を示す構成図である。

【図７】 ウエハをウエハホルダＷＨ上に載置する際、
及びウエハをウエハホルダＷＨ上から取り出す際の動作
を示すフローチャートである。

【図８】 従来のウエハホルダ上の多数のピン４１が配
置されている領域を示す図である。

【符号の説明】

ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＨ…
ウエハホルダ、１，４１…ピン、２…リム部、３…セン
タピン、４…ベース部材、５…給排気管、６Ａ〜６Ｃ…
給排気孔、７，８ｂ…真空ポンプ、８ａ…真空室、９…
給気装置、４２…帯電防止用の材料、５３…主制御系、
５８…試料台、５９…ＸＹステージ

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の基板を保持する基板保持装置に
   おいて、 ベース部材と、 それぞれの先端部が実質的に同一平面上に位置するよう
   に、かつ三角形の格子状に前記ベース部材上に配置され
   た複数の突起状の支持部とを有し、 前記複数の支持部上に前記基板を載置することを特徴と
   する基板保持装置。
2. 【請求項２】 前記複数の支持部上の前記基板を前記ベ
   ース部材側に吸引する吸引機構を設けたことを特徴とす
   る請求項１に記載の基板保持装置。
3. 【請求項３】 前記ベース部材上に前記複数の支持部を
   囲むように設けられてリング状に閉じた突部と、 該突部の内側の気体を吸引する気体吸引部とを設けたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
4. 【請求項４】 前記複数の支持部は１辺の長さａ［ｍ］
   の正三角形の格子状に配置され、 前記基板を前記ベース部材側に吸引する際の単位長さ当
   たりの吸引力をｐ［Ｎ／ｍ］、前記基板を吸引する際の
   許容変形量をδｍａｘ［ｍ］、前記基板のヤング率をＥ
   ［Ｐａ］、前記基板の厚さをｔ［ｍ］としたとき、前記
   正三角形の長さａ及び前記吸引力ｐが以下の条件を満た
   すようにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の
   基板保持装置。 ｐ・ａ⁴≦１８・Ｅ・ｔ³・δｍａｘ
5. 【請求項５】 前記基板は直径が約３００ｍｍの半導体
   基板であり、前記正三角形の１辺の長さａを１ｍｍ〜３
   ｍｍとしたことを特徴とする請求項４に記載の基板保持
   装置。
6. 【請求項６】 前記ベース部材は、前記基板の載置面の
   うち前記基板との接触面と異なる一部を除いてその表面
   にコーティングが施されることを特徴とする請求項１に
   記載の基板保持装置
7. 【請求項７】 前記基板を前記複数の支持部上に載置す
   るときの吸引力に比べて前記基板の載置後の吸引力を弱
   く設定する吸引機構を更に備えることを特徴とする請求
   項１又は６に記載の基板保持装置。
8. 【請求項８】 平板状の基板を保持する基板保持装置に
   おいて、 ベース部材と、 それぞれの先端部が実質的に同一平面上に位置するよう
   に、かつ前記ベース部材上に配置された複数の突起状の
   支持部とを有し、 前記支持部の前記基板との接触面を含む所定領域に導電
   性の材料を被着し、 前記所定領域の間に部分的に前記導電性の材料を被着し
   ない領域を設けたことを特徴とする基板保持装置。
9. 【請求項９】 前記ベース部材及び前記複数の支持部は
   低膨張率の非導電性の材料より形成されることを特徴と
   する請求項８に記載の基板保持装置。
10. 【請求項１０】 平板状の基板を保持する基板保持装置
    において、 前記基板と接触する先端部がそれぞれ実質的に同一平面
    上に位置する複数の突起状の支持部を有し、且つ前記基
    板の載置面のうち前記基板との接触面と異なる一部を除
    いてその表面にコーティングが施されるベース部材と、 前記ベース部材に接続され、前記基板との間の気体を吸
    引する吸引機構とを備えたことを特徴とする基板保持装
    置。
11. 【請求項１１】 前記ベース部材はその表面に形成され
    るコーティング層と異なる、低熱膨張且つ非導電性の材
    料で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の基
    板保持装置。
12. 【請求項１２】 前記吸引機構は、前記基板を前記複数
    の支持部上に載置するときの吸引力に比べて前記基板の
    載置後の吸引力を弱く設定することを特徴とする請求項
    １０又は１１に記載の基板保持装置。
13. 【請求項１３】 前記吸引機構は、前記基板を前記複数
    の支持部上から取り外すときに、前記基板との間に気体
    を供給する気体供給部を含むことを特徴とする請求項
    ７、１０〜１２の何れか一項に記載の基板保持装置。
14. 【請求項１４】 平板状の基板を保持する基板保持装置
    において、 ベース部材と、 それぞれの先端部が実質的に同一平面上に位置するよう
    に前記ベース部材上に配置された複数の突起状の支持部
    と、 前記ベース部材上に前記複数の支持部を囲むように設け
    られてリング状に閉じた突部と、 該突部の内側の気体を吸引する気体吸引部とを設け、 前記基板を前記複数の支持部上に載置するときの吸引力
    に比べて前記基板の載置後の吸引力を弱く設定すること
    を特徴とする基板保持装置。
15. 【請求項１５】 前記基板の載置時に比べて少なくとも
    前記基板の加工時に前記気体の吸引力を弱く設定するこ
    とを特徴とする請求項１４に記載の基板保持装置。
16. 【請求項１６】 前記基板を前記複数の支持部上から取
    り外すときに、前記リング状の突部の内側に気体を吹き
    付ける気体供給部を設けたことを特徴とする請求項１４
    又は１５に記載の基板保持装置。
17. 【請求項１７】 露光ビームで第１物体を介して第２物
    体を露光する露光装置であって、 請求項１〜１６の何れか一項に記載の基板保持装置を備
    え、該基板保持装置によって前記基板としての前記第２
    物体を保持することを特徴とする露光装置。
18. 【請求項１８】 第１物体を露光ビームで照明し、前記
    第１物体を介して前記露光ビームで第２物体を露光する
    露光装置において、 前記第２物体と接触する先端部がそれぞれ実質的に同一
    平面上に位置し、且つ三角形の格子状に配置される複数
    の第１凸部と、前記先端部によって規定される平面と上
    端部がほぼ一致し、且つ前記複数の第１凸部を囲む第２
    凸部とを有するホルダを備えたことを特徴とする露光装
    置。
19. 【請求項１９】 第１物体を露光ビームで照明し、前記
    第１物体を介して前記露光ビームで第２物体を露光する
    露光装置において、 前記第２物体と接触する先端部がそれぞれ実質的に同一
    平面上に位置する複数の第１凸部と、前記先端部によっ
    て規定される平面と上端部がほぼ一致し、且つ前記複数
    の第１凸部を囲む第２凸部とを有すると共に、 前記第２物体の載置面のうち前記第２物体との接触面と
    異なる一部を除いてその表面にコーティングが施される
    ホルダを備えたことを特徴とする露光装置。
20. 【請求項２０】 前記ホルダに接続され、前記第２物体
    と前記第２凸部とで囲まれた空間内の気体を吸引する吸
    引機構を更に備えることを特徴とする請求項１８又は１
    ９に記載の露光装置。
21. 【請求項２１】 前記吸引機構は、前記第２物体を前記
    ホルダに載置するときの吸引力を、前記第２物体の露光
    動作時における吸引力よりも大きくすることを特徴とす
    る請求項２０に記載の露光装置。
22. 【請求項２２】 第１物体を露光ビームで照明し、前記
    第１物体を介して前記露光ビームで第２物体を露光する
    露光装置において、 前記第２物体と接触する先端部がそれぞれ実質的に同一
    平面上に位置する複数の第１凸部と、前記先端部によっ
    て規定される平面と上端部がほぼ一致し、且つ前記複数
    の第１凸部を囲む第２凸部とを有するホルダと、 前記ホルダに接続され、前記第２物体を前記ホルダに載
    置するときの吸引力を、前記第２物体の露光動作時にお
    ける吸引力よりも大きくする吸引機構とを備えたことを
    特徴とする露光装置。
23. 【請求項２３】 前記吸引機構は、前記第２物体を前記
    ホルダから取り外すときに、前記第２物体との間に気体
    を供給する気体供給部を含むことを特徴とする請求項２
    ０、２１、又は２２に記載の露光装置。
24. 【請求項２４】 前記複数の第１凸部はほぼ正三角形の
    格子状に配置され、 前記正三角形の一辺の長さをａ［ｍ］、前記第２物体に
    対する単位長さ当たりの吸引力をｐ［Ｎ／ｍ］、前記第
    ２物体の許容変形量をδｍａｘ［ｍ］、前記第２物体の
    ヤング率をＥ［Ｐａ］、前記第２物体の厚さをｔ［ｍ］
    としたとき、前記長さａ及び前記吸引力ｐは、以下の関
    係を満たすことを特徴とする請求項２０〜２３の何れか
    一項に記載の露光装置。 ｐ・ａ⁴≦１８・Ｅ・ｔ³・δｍａｘ
25. 【請求項２５】 前記第２凸部はその上端面に、前記平
    面と先端部がそれぞれ実質的に一致し、且つ前記第１凸
    部に比べて高さが低い複数の凸部が形成されていること
    を特徴とする請求項１８〜２４の何れか一項に記載の露
    光装置。
26. 【請求項２６】 前記露光ビームの照射によって前記第
    １物体から発生するビームで前記第２物体を走査露光す
    るために、前記露光ビームに対して前記第１及び第２物
    体をそれぞれ相対移動するステージシステムを更に備え
    ることを特徴とする請求項１７〜２３の何れか一項に記
    載の露光装置。
27. 【請求項２７】 前記複数の支持部又は第１凸部は、前
    記走査露光時に前記第２物体が移動される第１方向と交
    差する第２方向と底辺が平行な二等辺三角形の格子状に
    配置されることを特徴とする請求項２６に記載の露光装
    置。
28. 【請求項２８】 前記二等辺三角形はその高さが前記第
    １方向と平行で、且つ前記底辺以外の２辺が前記底辺よ
    りも長いことを特徴とする請求項２７に記載の露光装
    置。
29. 【請求項２９】 前記複数の支持部又は第１凸部は、前
    記走査露光時に前記第２物体が移動される第１方向と交
    差する第２方向と二辺が平行な平行四辺形の格子状に配
    置されることを特徴とする請求項２６に記載の露光装
    置。
30. 【請求項３０】 前記複数の支持部又は第１凸部は、前
    記走査露光時に前記第２物体が移動される第１方向に関
    する幅が、前記第１方向と交差する第２方向に関する幅
    よりも広い菱形の格子状に配置されることを特徴とする
    請求項２６に記載の露光装置。