以下、一実施形態について、図1〜図6(B)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の概略的な構成が示されている。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、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系PLが設けられており、以下においては、投影光学系PLの光軸AXpと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
露光装置100は、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応剤(レジスト)が塗布されたウエハW上に投影する投影ユニットPU、ウエハWを保持してXY平面内を移動するウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。
照明系IOPは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含み、レチクルブラインド(マスキングシステム)で制限(設定)されたレチクルR上でX軸方向(図1における紙面直交方向)に細長く伸びるスリット状の照明領域IARを、照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明系IOPの構成は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されている。ここで、照明光ILとして、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。
レチクルステージRSTは、照明系IOPの図1における下方に配置されている。レチクルステージRST上には、そのパターン面(図1における下面)に回路パターンなどが形成されたレチクルRが載置されている。レチクルRは、例えば真空吸着によりレチクルステージRST上に固定されている。
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系11(図1では不図示、図4参照)によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)14によって、移動鏡12(又はレチクルステージRSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計14の計測情報は、主制御装置20(図1では不図示、図4参照)に供給される。
投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒45と、鏡筒45内に保持された投影光学系PLとを含む。投影光学系PLとしては、例えば、Z軸方向と平行な光軸AXpに沿って配列される複数の光学素子(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、照明系IOPからの照明光ILによってレチクルR上の照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PL(投影ユニットPU)を介してその照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。
ウエハステージWSTは、図1に示されるように、ステージ本体52と、該ステージ本体52上に搭載されたウエハテーブルWTBとを備えている。ウエハステージWSTは、例えばリニアモータ等を含むステージ駆動系24によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。なお、ステージ駆動系を磁気浮上型の平面モータによって構成しても良い。
ウエハWは、ウエハテーブルWTB上にウエハホルダWH(図1では不図示、図2参照)を介して例えば真空吸着により固定されている。
図2には、ウエハWが無い状態におけるウエハステージWSTの平面図が、ウエハホルダWHの給排気機構とともに示されている。また、図3には、図2のA−A線断面図が一部省略して示されている。
図2に示されるように、ウエハステージWSTの上面、すなわちウエハテーブルWTB上面の中央に、ウエハWとほぼ同じ大きさのウエハホルダWHが固定されている。
ウエハホルダWHは、図2の平面図に示されるように、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突起状のピン部32、これら複数のピン部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」と総称する)28等を備えている。
ウエハホルダWHは、低膨張率の材料、例えばセラミックス等より成り、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及び複数のピン部32が一体的に形成されている。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。
ピン部32は、図3に示されるように、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。これらピン部32は、ベース部26上の基準点、ここでは中心点を中心とする多重の同心円に沿って配置されている。
このようにして構成されるウエハホルダWHでは、その製造段階において、前述の如く、ベース部26、ピン部32及びリム部28を一体成形した後に、最終的にウエハWとの接触面となる、複数のピン部32の上端面及びリム部28の上面とに、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部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。本実施形態では、複数のピン部32の上端面を結ぶ面(リム部28の上面に一致)によって、ウエハホルダWHのウエハ載置面WMSが形成される。
図2に戻り、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84(図2では不図示、図3参照)が、ピン部32と機械的に干渉しない状態で形成されている。これら3つの貫通孔84は、図3に示されるように、ウエハホルダWHのベース部26及びウエハテーブルWTBをZ軸方向(上下方向)に貫通して形成されている。3つの貫通孔84それぞれには、円柱形状を有する上下動ピン34a,34b,34cがそれぞれ挿入されている。3本の上下動ピン34a,34b,34cは、後述する駆動装置94により駆動されることにより、貫通孔84をそれぞれ介して、上端部がウエハ載置面WMS(すなわち、複数のピン部32の上端面を結ぶ面)の上方へ突出する第1位置(上限移動位置)と、上端部がウエハ載置面WMSの上方へは突出しない第2位置(下限移動位置)との間で上下動可能である。本実施形態では、3本の上下動ピン34a,34b,34cそれぞれの下限移動位置は、ベース部26上面と同一位置又はその下方の位置に設定されている。3本の上下動ピン34a,34b,34cは、図3に示されるように、駆動装置94(これについては後述する)の一部を構成する、XY平面に平行に配置された板状部材92の上面にそれぞれ固定されている。本実施形態では、3本の上下動ピン34a,34b,34cのZ軸方向の長さ(高さ)は、一様ではなく、一例として、図3に示されるように、最も+Y側に位置する上下動ピン34aの高さが最も低く、最も−Y側に位置する上下動ピン34cの高さが最も高く、残りの上下動ピン34bが、これらの中間の高さとなっている。より具体的には、3本の上下動ピン34a,34b,34cの上端面は、それぞれを結ぶ面が、YZ平面に直交し、かつXY平面に対して所定角度θをなす平面に平行な平面となるようにそれぞれの高さが設定されている。
3本の上下動ピン34a,34b,34cは、駆動装置94により駆動されることで、上下方向(Z軸方向)に同時に同一量だけ、昇降自在となっている。従って、本実施形態では、3本の上下動ピン34a,34b,34cそれぞれの上述した第1位置、第2位置は、互いに異なる位置である。
後述するウエハロード、ウエハアンロード時には、3本の上下動ピン34a,34b,34cが駆動装置94により駆動されることで、3本の上下動ピン34a,34b,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。なお、3本の上下動ピン34a,34b,34cのそれぞれとして、管状部材を用いることも可能である。この場合、各上下動ピンの下端をバキュームポンプ等の真空装置(不図示)に接続し、ウエハWを支持する際に真空装置を作動させることによりウエハWを吸着保持することができる。
図2に戻り、ベース部26の上面には、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、ピン部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、ベース部26内部に形成された給排気路38A,38B,38Cをそれぞれ介して、ベース部26の外周面に接続された給排気枝管40a、40b、40cと連通状態とされている。給排気枝管40a、40b、40cは後述する給排気機構80の一部を構成する。
給排気路38A、38B、38Cのそれぞれは、ベース部26の外周面からベース部26の中心部近傍にかけて半径方向に沿って形成された幹路と、該幹路から半径方向に所定間隔を隔てて、それぞれ+Z方向に分岐された複数の分岐路とから成る。この場合、複数の分岐路それぞれの上端の開口端が、前述した給排気口36となっている。
ウエハホルダWHには、ウエハホルダWH上に載置され、複数のピン部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、複数のピン部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が接続されている。
給排気機構80は、図2に示されるように、真空ポンプ46A及び給気装置46Bと、これらの真空ポンプ46A及び給気装置46B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。
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2つに枝分かれした排気枝管40e及び給気枝管40fとから構成されている。
排気枝管40eの給排気本管40dとは反対側の端部には、真空ポンプ46Aが接続されている。また、給気枝管40fの給排気本管40dとは反対側の端部には、給気装置46Bが接続されている。
また、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圧力センサ97(図2では図示せず、図4参照)が接続されている。この圧力センサ97の計測値は主制御装置20に供給され、主制御装置20は、圧力センサ97の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、真空ポンプ46A及び給気装置46Bのオン・オフ(作動/非作動)を制御する。なお、真空ポンプ46A及び給気装置46Bのオン・オフの制御を行う代わりに、排気枝管40e、給気枝管40gにそれぞれ電磁バルブ等の不図示のバルブを介して真空ポンプ46A及び給気装置46Bを接続し、これらのバルブの開閉制御を行っても良い。また、本実施形態の給排気機構80に代えて、例えば米国特許第6,710,857号明細書に開示されるような、通常時の真空排気用の第1真空ポンプ、ウエハロード時に用いられる高速排気用の真空室及び第2真空ポンプ、及び給気装置を備えた給排気機構を用いても良い。
駆動装置94は、図3に示されるように、板状部材92の下面に一端(上端)が固定された駆動軸93と、該駆動軸93を上下方向に駆動する駆動機構95とを有している。駆動機構95は、駆動源として例えばモータ(回転モータ又はリニアモータ)を含み、該モータの駆動力により動力伝達機構を介して駆動軸93を上下方向に駆動する。駆動機構95は、ステージ本体52の底壁52a上に固定されている。
図1に戻り、ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略述する)18によって、移動鏡16を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出されている。ここで、ウエハステージWSTには、実際には、図2に示されるように、Y軸に直交する反射面を有するY移動鏡16YとX軸に直交する反射面を有するX移動鏡16Xとが、固定されている。そして、これに対応して、Y移動鏡16Y及びX移動鏡16Xのそれぞれに測長ビームを照射するY干渉計及びX干渉計を含んで干渉計システム18が構成されるが、図1では、これらが代表的に移動鏡16、干渉計システム18として図示されている。
干渉計システム18の計測情報は、主制御装置20に供給される(図4参照)。主制御装置20は、干渉計システム18の計測情報に基づいて、ステージ駆動系24を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。
また、図1では図示が省略されているが、ウエハホルダWHに保持されたウエハWの表面のZ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAF(図4参照)によって計測される。このフォーカスセンサAFの計測情報も主制御装置20に供給される(図4参照)。
また、ウエハステージWST上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さである基準板FP(図2参照)が固定されている。この基準板FPの表面には、後述するレチクルアライメント検出系で検出される一対の第1マーク、及びアライメント検出系ASのベースライン計測等に用いられる第2マークを含む複数の基準マークが形成されている。
さらに、投影ユニットPUの鏡筒45の側面には、ウエハWに形成されたアライメントマーク及び基準マークを検出するアライメント検出系ASが設けられている。アライメント検出系ASとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。
露光装置100では、さらに、レチクルステージRSTの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系13(図1では不図示、図4参照)が設けられている。レチクルアライメント検出系13の検出信号は、主制御装置20に供給される(図4参照)。
図4には、露光装置100の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置20の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置20は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等を含み、露光装置100の構成各部を統括制御する。
次に、上述のようにして構成された露光装置100で行われる一連の動作を、ウエハ交換動作(ウエハのロード及びアンロード動作)を中心として説明する。
例えばロット先頭のウエハの処理に際しては、最初に、レチクルRがレチクルステージRST上にロードされ、主制御装置20によって一対のレチクルアライメント検出系13及び基準板FP上の一対の第1マーク、及び第2マークを用いて、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに開示される手順に従ってレチクルアライメント及びアライメント検出系ASのベースライン計測が行われる。
次いで、ウエハ交換位置(不図示)において、露光装置100に例えばインライン接続されたコータ・デベロッパ(不図示)により感応材(レジスト)が塗布されたウエハWがウエハステージWSTのウエハホルダWH上にロードされる。このウエハWのロードは、以下の手順で行われる。なお、以下の説明では、ロードアーム、アンロードアーム、上下動ピン等によるウエハの吸着及び吸着解除については、その説明を省略する。
まず、図5(A)中に白抜き矢印で示されるように、ウエハ搬送系の一部を構成するロードアーム96AによりウエハWがウエハホルダWH上方に搬送される。次いで、主制御装置20により、図5(B)中に黒塗り矢印で示されるように、駆動装置94を介して上下動ピン34a,34b,34cが前述の上限移動位置に向けて+Z方向に駆動される。この移動の途中でロードアーム96Aに支持されているウエハWが上下動ピン34a,34b,34cによって下方から支持され、さらに上下動ピン34a,34b,34cが上昇駆動されることで、ウエハWがロードアーム96Aから上下動ピン34a,34b,34cに受け渡される。
本実施形態では、上下動ピン34a,34b,34cの上端面の高さが、順に直線的に高くなるように設定されているので、ウエハWは、図5(B)に示されるように、ウエハホルダWH上面(XY平面)に対して角θをなす状態で(+Y側が下に傾けられて)、上下動ピン34a,34b,34cに下方から支持される。
次いで、図5(B)中に白抜き矢印で示されるように、ロードアーム96AがウエハホルダWHの上方から退避する。このロードアーム96Aの退避後、主制御装置20により、図6(A)中に黒塗り矢印で示されるように、駆動装置94を介して上下動ピン34a,34b,34cが前述の下限移動位置の近傍に向けて−Z方向に駆動される。これにより、図6(A)に示されるように、ウエハホルダWH上面に対し、上下動ピン34aが、他の上下動ピン34b、34cより高さが低いため、ウエハWの+Y側がウエハホルダWHの上面(リム部28及び複数のピン部32の上面)に当接する。さらに、駆動装置94により上下動ピン34a,34b,34cが−Z方向に駆動されると、図6(B)に示されるように、ウエハホルダWH上面より低い位置に、上下動ピン34aが移動し、さらに、ウエハホルダWHに対し、上下動ピン34bが、他の上下動ピン34cより高さが低いため、ウエハWの+Y側から−Y側へと順にウエハホルダWHのウエハ載置面WMSに当接し、ウエハWがウエハホルダWH上にロードされる。このとき、主制御装置20によって、前述の真空ポンプ46Aが作動されており、ウエハWは、ウエハホルダWHのウエハ載置面WMSに接した部分から順にウエハホルダWHに真空吸着される。この場合、ウエハWは、周辺部から中心部ではなく、+Y側から−Y側に順次ウエハホルダWHによって吸着されるので、残留歪みを生ずることなく、ウエハホルダWHにより吸着保持される。
なお、本実施形態では、ウエハWがXY平面に対して角θをなす状態として、+Y側が下に傾けられた状態、すなわち+Y側から−Y側に徐々に高さが高くなる状態を例に説明したが、−Y側が下に傾けられた状態、すなわち+Y側から−Y側に徐々に高さが低くなる状態で、ウエハWをウエハホルダWH上にロードすることもできる。また、+Y側及び−Y側に限らず、ウエハWは、XY平面に対して角θをなす状態として、+X側、−X側、またはその他の方向に傾けられた状態にすることもできる。
ウエハWのロード後、主制御装置20により、アライメント検出系ASを用いて、ウエハW上の複数のアライメントマークを検出するアライメント計測(例えばEGA)が実行される。これにより、ウエハW上の複数のショット領域の配列座標が求められる。なお、アライメント計測(EGA)の詳細は、例えば、米国特許第4,780,617号明細書等に開示されている。
次いで、主制御装置20により、アライメント計測の結果に基づいて、ウエハW上の複数のショット領域の露光のための加速開始位置にウエハWを移動するショット間ステッピング動作と、前述の走査露光動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハW上の全ショット領域に、順次、レチクルRのパターンが転写される。なお、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、従来と異なる点はないので、詳細説明は省略する。
露光が終了すると、露光済みのウエハWが、以下の手順でウエハステージWSTのウエハホルダWHからアンロードされる。
すなわち、まず、ウエハステージWSTが所定のウエハ交換位置に移動し、主制御装置20により、真空ポンプ46Aの作動が停止されるとともに給気装置46Bの作動が開始され、給気装置46Bから給排気口36を介して加圧空気がウエハWの裏面側に噴出される。これにより、ウエハWがウエハホルダWHのウエハ載置面WMSから浮上される、ウエハWのウエハホルダWHによる真空吸着が解除される。次いで、主制御装置20により、駆動装置94を介して上下動ピン34a,34b,34cが、前述の移動上限位置に向けて+Z方向に駆動される。この上下動ピン34a,34b,34cの上昇の途中で、ウエハWが上下動ピン34a,34b,34cに下方から支持され、上限移動位置まで持ち上げられる。なお、上下動ピン34a、34b、34cが上昇する際に、上下動ピン34a、34b、34cのそれぞれは、ウエハWの裏面を吸着保持することができる。
次いで、搬送系の一部を構成するアンロードアーム(不図示)が、上下動ピン34a,34b,34cに支持されたウエハWの下方に挿入される。次いで、主制御装置20により上下動ピン34a,34b,34cが所定の待機位置(上限移動位置と下限移動位置との間の所定の位置)まで下降駆動される(−Z方向に駆動される)。この上下動ピン34a,34b,34cの下降の途中で、ウエハWが上下動ピン34a,34b,34cからアンロードアームに受け渡される。その後、アンロードアームは、ウエハWを保持して退避する。その後、上述したウエハWのロード以降の動作が、繰り返し行われて、ロット内の複数のウエハが順次処理される。ロットの処理の終了後、同様の処理が次のロットのウエハに対して繰り返し行われる。
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置100では、ウエハステージWSTが、載置されるウエハWを支持するリム部28及び複数のピン部32、及びこれらがその上面に設けられたベース部26を有するウエハホルダWHと、ウエハホルダWHが固定されたウエハテーブルWTBとを備えている。ベース部26及びウエハテーブルWTBには、これらを上下に貫通する複数(例えば3つ)の貫通孔84が形成されている。ウエハステージWSTは、複数の貫通孔84のそれぞれを介してその上端部がウエハホルダWHのウエハ載置面WMS上方へ突出する上限移動位置とウエハ載置面WMSの上方へは突出しない下限移動位置との間でそれぞれ上下動可能な複数(例えば3本)の上下動ピン34a,34b,34cと、3本の上下動ピン34a,34b,34cのウエハ載置面WMSからの突出量を調整するため、3本の上下動ピン34a,34b,34cを駆動する駆動装置94と、をさらに備えている。また、3本の上下動ピン34a,34b,34cは、水平面に平行な板状部材92の上面に固定され、それぞれの上端面の高さ(Z位置)が順に高くなっている。
そして、主制御装置20により、ウエハWをウエハホルダWH上にロードするロード方法が大略次の手順で行われる。すなわち、ロードアーム96AによりウエハWがウエハホルダWHの上方に搬送されると、ウエハホルダWH及びウエハテーブルWTBに形成された貫通孔84を介して3本の上下動ピン34a,34b,34cを上昇駆動することで、3本の上下動ピン34a,34b,34cそれぞれのウエハホルダWHのウエハ載置面WMSからの突出量がウエハホルダWHの+Y側から−Y側に向かって徐々に増加する状態に設定される。3本の上下動ピン34a,34b,34cがさらに上昇駆動されることで、ウエハ載置面WMSから突出された3本の上下動ピン34a,34b,34cにウエハWが下方から支持される。そして、ロードアーム96Aの退避後、3本の上下動ピン34a,34b,34cのうち、ウエハ載置面WMSからの突出量が少ない上下動ピン34aから順にウエハ載置面WMSの下方に下げる。これにより、ウエハWは、その裏面が+Y側から−Y側の順にウエハ載置面WMSに接し、ウエハホルダWH上にロードされる。このとき、ウエハWは、その裏面がウエハ載置面WMSに接した部分から順にウエハホルダWHによる吸着が開始される。この結果、保持後に残留歪を生ずることなく、ウエハWをウエハホルダWH上にロードすることが可能となる。
また、本実施形態に係る露光装置100によると、残留歪を生ずること無く、ウエハWをウエハホルダWH上にロードすることができるので、露光精度の向上が期待される。
なお、上記実施形態では、3本の上下動ピン34a,34b,34cの長さを異ならせることで、上下動ピン34a,34b,34cそれぞれのウエハホルダWHのウエハ載置面WMSからの突出量がウエハホルダWHの+Y側から−Y側に向かって徐々に増加する状態に設定することで、複数の上下動ピン34a,34b,34cに支持(保持)されたウエハWがウエハホルダWHのウエハ載置面WMSに対して傾くようにしたが、これに限らず、例えば、図7(A)に示される第1の変形例に係るウエハステージのように、ウエハホルダWHを、ウエハテーブルWTBと一体で(あるいは、ウエハホルダWHのみを)、不図示の駆動機構を介してステージ本体52に対して傾斜(チルト)駆動可能に構成しても良い。この場合、3本の上下動ピン34a,34b,34cの長さを上記実施形態のように異ならせても良いが、同じ長さにしても良い。後者の場合であっても、図7(A)に示されるように、3本の上下動ピン34a,34b,34cが支持するウエハWに対してウエハホルダWHを、ウエハテーブルWTBと一体で(あるいは、ウエハホルダWHのみを)、例えばウエハホルダWHの+Y側が−Y側に比べて高くなるように、θx方向に所定角度傾けることで、3本の上下動ピン34a,34b,34cを、それぞれのウエハホルダWHのウエハ載置面WMSからの突出量がウエハホルダWHの+Y側から−Y側に向かって徐々に増加する状態に設定しても良い。この場合、そのウエハホルダWH(ウエハテーブルWTB)の傾きを維持して、駆動装置94を介して複数の上下動ピン34a,34b,34cを−Z方向に駆動することで、ウエハWを+Y側から−Y側に順にウエハホルダWHの上面に当接させ、残留歪を生じさせることなく、ウエハWをウエハホルダWH上にロードすることができる。
第1の変形例に係るウエハステージでは、ウエハホルダWH(及びウエハテーブルWTB)に設けられる上下動ピン34a,34b,34cを挿入するための貫通孔84と上下動ピン34a,34b,34cとの隙間寸法によりウエハホルダWH(及びウエハテーブルWTB)の傾斜可能な角度が定まる。従って、必要な傾斜角が得られるように、上下動ピン34a,34b,34cの直径及びウエハホルダWH(及びウエハテーブルWTB)の厚さを考慮して、貫通孔の直径を定めることが望ましい。なお、ウエハホルダWHと上下動ピン34a、34b、34cとは、相対的に傾斜すればよいので、ウエハホルダWHに対して、上下動ピン34a、34b、34cを傾斜させることもできる。
この他、図7(B)に示される第2の変形例に係るウエハステージのように、複数の上下動ピン34a,34b,34cのそれぞれを支持部材921を介して個別に駆動する複数の駆動装置94を設けても良い。かかる場合、複数の駆動装置94のそれぞれにより、例えば複数の上下動ピン34a,34b,34cのそれぞれの上端面の位置が、+Y側から−Y側に向かって徐々に高くなるように調整する(すなわち、上下動ピン34a,34b,34cのウエハ載置面WMSからの突出量を調整する)ことで、複数の上下動ピン34a,34b,34cに保持されたウエハWをウエハホルダWHのウエハ載置面WMSに対して傾ける。その傾きを維持して、複数の駆動装置94により上下動ピン34a,34b,34cを同期して−Z方向に駆動することで、ウエハWを+Y側から−Y側に順にウエハホルダWHのウエハ載置面WMSに当接させ、歪みを生ずることなく、ウエハWをウエハホルダWH上にロードすることができる。
さらに、上述した第1、第2の変形例に係るウエハステージにおいて、図8(A)に示されるように、ウエハホルダWH(あるいはウエハテーブルWTB)に複数の上下動ピン34a,34b,34cの支持対象物であるウエハWとウエハホルダWHのベース部26上面(ウエハ載置面WMSと平行な面)のギャップを測定するギャップセンサ96を複数設け、それらギャップセンサ96によりウエハWの面形状を測定する面形状測定器を構成することとしても良い。この場合、主制御装置20は、例えば、複数の上下動ピン34a,34b,34cが、ロードアーム96Aに支持されているウエハWを受け取るために上昇しているときに、面形状測定器(ギャップセンサ96)によりウエハWの面形状(裏面の面形状)を測定する。上記の測定は、上下動ピン34a,34b,34cがロードアーム96AからウエハWを受け取った後ロードアーム96Aが退避するまで続行されることが望ましい。そして、例えば前述の第1の変形例に係るウエハステージ(図7(A)参照)の場合、その測定結果に基づいて、図8(B)に示されるように、複数の上下動ピン34a,34b,34cが保持するウエハWに対してウエハホルダWH(ウエハテーブルWTB)の+Y側を上げかつ−Y側を下げる(図8(B)中の黒塗り矢印参照)ことで、上下動ピン34a,34b,34cのウエハ載置面WMSからの突出量を異ならせ、ウエハWをウエハホルダWHのウエハ載置面WMSに対して傾ける。
あるいは、例えば前述の第2の変形例に係るウエハステージ(図7(B)参照)の場合、面形状測定器(ギャップセンサ96)の測定結果に基づいて、図8(C)に示されるように、複数の駆動装置94により、+Y側に配置された上下動ピン34aを−Z方向に、−Y側に配置された上下動ピン34cを+Z方向にそれぞれ駆動する(図8(C)中の黒塗り矢印参照)ことで、上下動ピン34a,34b,34cのウエハ載置面WMSからの突出量を異ならせ、ウエハWをウエハホルダWHのウエハ載置面WMSに対して傾ける。
そして、図8(B)及び図8(C)のいずれの場合も、ウエハWの傾きを保って複数の上下動ピン34a,34b,34cを−Z方向に駆動して、ウエハWを+Y側から−Y側に順にウエハホルダWHの上面に当接させることで、歪みを生ずることなく、ウエハWをウエハホルダWH上にロードすることができる。
また、上述のようにウエハWをウエハホルダWHの上面に対して傾けることにより、ウエハW(の端部)のXY平面内の位置がずれる。例えば、図9(B)に示されるように、ウエハWをX軸周りに傾けた場合には、Y軸方向の位置がずれる。そのずれをΔYとする。そこで、上下動ピン34a,34b,34cをY軸方向(及びX軸方向)に微小駆動する別の駆動装置を設けるなどすることにより、図9(A)中に矢印で示されるように、複数の上下動ピン34a,34b,34cのそれぞれをX軸及びY軸方向に微小駆動可能に構成する。そして、図9(B)に示されるように、複数の上下動ピン34a,34b,34cのそれぞれを+Y方向に距離ΔY駆動することで、ウエハWの傾きによる位置ずれΔYを補正することとしても良い。なお、位置ずれΔYは、上述の面形状測定器(ギャップセンサ96)を用いてウエハWの傾斜を測定し、その測定結果を用いて計算を行うことで、求めることができる。
この他、図10の平面図に示されるように、複数の上下動ピン34a,34b,34cとは別にウエハホルダWH(及びウエハテーブルWTB)を介してウエハWの裏面を真空吸着等で吸着保持し、それぞれ独立にZ軸方向に駆動可能な複数の支持部材98を、さらに設けても良い。図10の変形例に係るウエハステージWSTでは、ウエハホルダWHの中心を中心として放射状に、具体的には、中心角45°毎の8本の直線上に複数の支持部材98が配置されている。なお、複数の支持部材98の数及び配置は、図10に示される数、配置に限られるものではない。かかる場合、主制御装置20は、図11(A)に示されるように、複数の上下動ピン34a,34b,34cでウエハWを支持した状態で、面形状測定器(ギャップセンサ96)によりウエハWの面形状(裏面の面形状)を測定する。そして、その測定結果に基づいて、複数の支持部材98のそれぞれを+Z方向に駆動する。複数の支持部材98は、それぞれの先端がウエハWの裏面に当接すると真空吸着等によりウエハWを吸着支持する。そして、主制御装置20は、図11(B)に示されるように、複数の支持部材98及び複数の上下動ピン34a,34b,34cを、それらの上端の位置が同じ位置になるように、+Z方向又は−Z方向に駆動する。これにより、図11(C)に示されるように、ウエハWがウエハホルダWH上方でウエハ載置面WMSに平行にかつ平坦に支持される。そして、その状態を保って複数の支持部材98及び複数の上下動ピン34a,34b,34cを−Z方向に駆動することで、歪みを生ずることなく、ウエハWをウエハホルダWH上にロードすることができる。
なお、上記実施形態及び変形例(以下、上記実施形態と略記する)では、露光装置が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
また、ウエハWをウエハホルダWにロードする際、ウエハに生じる残留歪を低減するために、ウエハホルダWのリム部28及び/又は複数のピン部32の表面に低摩擦材(例えば、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等)をコーティングすることができる。
また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置であっても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも上記実施形態は適用することができる。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、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(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)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。
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を用いるEUV露光装置に上記実施形態を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。
さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、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、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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上記実施形態を適用できる。
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、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エッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。