(57)【要約】【課題】歪みを生ずることなくウエハをステージ上に載置する。【解決手段】  ローディングディスク１２１のウエハを保持する保持力（吸引力）の分布、すなわち、複数のベルヌーイカップ１２４の配置に対応して、ウエハホルダＷＨのウエハを保持する吸引力の分布を設定する、すなわち、ウエハホルダＷＨの真空穴１３５を配置する。これにより、ローディングディスク１２１を用いてウエハＷを保持し、ウエハホルダＷＨ上に搬送し、ウエハホルダＷＨを用いてウエハを保持することで、歪みを生ずることなくウエハをウエハステージＷＳＴ上に載置することが可能となる。そして、高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の物体の一面を吸着によって保持する物体保持部が設けられた物体保持部材に該物体を搬送する搬送システムであって、
所定の搬入位置において前記物体保持部材の上方に設けられて、前記物体を、前記一面とは反対側の他面を上方から非接触で吸引可能な吸引部材と、
前記吸引部材を前記物体保持部に対して上下方向に相対移動させる駆動装置と、を備え、
前記吸引部材によって発生する吸引力が前記他面に作用する位置は、前記物体保持部に載置される前記物体の前記一面に対して作用する、前記物体を吸着する吸着力の分布に対して所定の関係に設定されている搬送システム。
【請求項２】
前記物体保持部に保持された前記物体に対向するように前記物体保持部材に設けられて、前記吸着力を発生させる負圧源に接続される開口部を更に有し、
前記開口部は、前記吸引力が前記物体の前記他面に作用する位置と該物体を介して対向する位置に配置されている請求項１に記載の搬送システム。
【請求項３】
前記吸引部材は、前記他面に対して複数の位置で前記吸引力を作用させる請求項１又は２に記載の搬送システム。
【請求項４】
前記吸引部材は、前記他面と対向する支持部材と、該支持部材に設けられて気体を噴出することで前記吸引力を発生させる複数の噴出部材と、を有し、
前記噴出部材と前記開口部とが同軸上に配置されている請求項２又は３に記載の搬送システム。
【請求項５】
前記吸引力と前記吸着力の少なくとも一方を調整して所定の釣り合い状態にする請求項１〜４のいずれか一項に記載された搬送システム。
【請求項６】
物体上にパターンを形成する露光装置であって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の搬送システムと、
前記搬送システムにより前記物体保持部材上に搬送された前記物体をエネルギビームで露光して、前記パターンを形成するパターン生成装置と、を備える露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置を用いて物体を露光することと、
露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項８】
板状の物体の一面を吸着によって保持する物体保持部が設けられた物体保持部材に該物体を搬送する搬送方法であって、
所定の搬入位置において前記物体保持部材の上方にて、前記物体を、前記一面とは反対側の他面を上方から非接触で吸引することと、
前記吸引部材を前記物体保持部に対して上下方向に相対移動させることと、を含み、
前記吸引部材により発生する吸引力が前記他面に作用する位置と、前記物体保持部で前記物体を吸着する吸着力が前記一面に作用する位置と、を所定の関係に設定する搬送方法。
【請求項９】
請求項８に記載の搬送方法によって前記物体保持部材上に板状の前記物体を搬送することと、
搬送後に前記物体載置部材に保持されている前記物体をエネルギビームで露光し、前記物体上にパターンを形成することと、を含む露光方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光方法により物体を露光することと、
露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送システム及び搬送方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、特に、板状の物体の一面を吸着によって保持する物体保持部が設けられた物体保持部材に該物体を搬送する搬送システム及び搬送方法、前記搬送システムを備える露光装置及び前記搬送方法を利用する露光方法、並びに前記露光装置を用いるデバイス製造方法及び前記露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
【０００３】
これらの露光装置により露光されるウエハは、年々、大型化している。現在、直径３００ｍｍのウエハ（３００ｍｍウエハ）から直径４５０ｍｍのウエハ（４５０ｍｍウエハ）が主流となりつつある。４５０ｍｍウエハの場合、１枚のウエハから採れるダイ（チップ）の数は現行の３００ｍｍウエハの場合の数の２倍以上となり、１チップ当たりに費やす製造コストを大幅に削減することができる。
【０００４】
ウエハが大型化するのに対してその厚みは一定であるため、４５０ｍｍウエハの搬送等において、３００ｍｍウエハと比較してより慎重な取扱を要することが予想される。そこで、ベルヌーイチャックを用いて上方からウエハの表面に向けてエアを噴出することでウエハを非接触で保持することにより、ウエハステージ上に載置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、発明者は、ベルヌーイチャックのウエハを保持する保持力（吸引力）はある分布を有し、またウエハがウエハステージ（ウエハホルダ）から受ける摩擦抵抗も（スクイーズ効果により）それらの間に形成されるエア膜から受ける反発力によりある分布を生じる。そして、それら保持力（吸引力）の分布と摩擦抵抗の分布との釣合により、ウエハホルダ上にロードされるウエハに歪みが生じることを明らかにした。このウエハの歪みに起因して、例えば、アライメント計測（ウエハ上のマークの検出）の精度が低下し、高いパターンの重ね精度の維持が困難になることが予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２９７５６２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第１の観点からすると、板状の物体の一面を吸着によって保持する物体保持部が設けられた物体保持部材に該物体を搬送する搬送システムであって、所定の搬入位置において前記物体保持部材の上方に設けられて、前記物体を、前記一面とは反対側の他面を上方から非接触で吸引可能な吸引部材と、前記吸引部材を前記物体保持部に対して上下方向に相対移動させる駆動装置と、を備え、前記吸引部材によって発生する吸引力が前記他面に作用する位置は、前記物体保持部に載置される前記物体の前記一面に対して作用する、前記物体を吸着する吸着力の分布に対して所定の関係に設定されている搬送システムである。
【０００７】
これによれば、吸引部材によって発生する吸引力が他面に作用する位置は、物体保持部に載置される物体の一面に対して作用する、物体を吸着する吸着力の分布に対して所定の関係に設定されているため、搬送システムを用いて、物体を、歪みを生ずることなく保持し、物体保持部材に搬送することが可能となる。
【０００８】
本発明は、第２の観点からすると、物体上にパターンを形成する露光装置であって、本発明の搬送システムと、前記搬送システムにより前記物体保持部材上に搬送された前記物体をエネルギビームで露光して、前記パターンを形成するパターン生成装置と、を備える露光装置である。
【０００９】
これによれば、本発明の搬送システムにより物体保持部材上に搬送することで、高い位置合わせ精度で物体を露光することが可能となる。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。
【００１１】
本発明は、第４の観点からすると、板状の物体の一面を吸着によって保持する物体保持部が設けられた物体保持部材に該物体を搬送する搬送方法であって、所定の搬入位置において前記物体保持部材の上方にて、前記物体を、前記一面とは反対側の他面を上方から非接触で吸引することと、前記吸引部材を前記物体保持部に対して上下方向に相対移動させることと、を含み、前記吸引部材により発生する吸引力が前記他面に作用する位置と、前記物体保持部で前記物体を吸着する吸着力が前記一面に作用する位置と、を所定の関係に設定する搬送方法である。
【００１２】
これによれば、吸引部材により発生する吸引力が他面に作用する位置と、物体保持部で物体を吸着する吸着力が一面に作用する位置と、を所定の関係に設定することで、物体を、歪みを生ずることなく保持し、物体保持部材に搬送することが可能となる。
【００１３】
本発明は、第５の観点からすると、本発明の搬送方法によって前記物体保持部材上に板状の前記物体を搬送することと、搬送後に前記物体載置部材に保持されている前記物体をエネルギビームで露光し、前記物体上にパターンを形成することと、を含む露光方法である。
【００１４】
これによれば、本発明の搬送方法によって歪みを生ずることなく物体を搬送することで、高い位置合わせ精度で物体を露光することが可能となる。
【００１５】
本発明は、第６の観点からすると、本発明の露光方法により物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、ローディングユニット及びローディングディスクの構成を概略的に示す断面図及び底面図である。
【図３】ウエハステージの構成を示す平面図である。
【図４】図１の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｄ）はローディングユニットを用いてウエハを保持した際にウエハに生じる歪みの時間変化のシミュレーション結果を示す図、図５（Ｅ）はローディングユニットを用いてウエハをウエハホルダ上にロードし真空吸着した後にウエハに生じる歪みのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、ローディングユニットを用いてウエハステージ上にウエハをロードする手順（特に、ローディングディスクを用いてウエハを保持する手順）を説明するための図（その１〜３）である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、ローディングユニットを用いてウエハステージ上にウエハをロードする手順を説明するための図（その４〜６）である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、ローディングユニットを用いてウエハステージ上にウエハをロードする手順を説明するための図（その７及び８）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図８（Ｂ）を用いて説明する。
【００１８】
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。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、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ＡＸ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。
【００１９】
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、ウエハＷをウエハステージＷＳＴ上にロード及びアンロードするローディングユニット１２０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２０】
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）で規定されたレチクルＲ上でＸ軸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。
【００２１】
レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの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。
【００２２】
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（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計測される。レチクル干渉計１４の計測結果は、主制御装置２０（図１では不図示、図４参照）に供給される。
【００２３】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０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。
【００２４】
ウエハステージＷＳＴは、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、ウエハステージＷＳＴに代えて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に移動する第１ステージと、該第１ステージ上でＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微動する第２ステージと、を備えるステージ装置を用いることもできる。
【００２５】
ウエハステージＷＳＴ上には、図２（Ａ）及び図３に示されるように、ウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハホルダＷＨはウエハＷを支持するピンチャックＷＨＰを有し、一端がピンチャックＷＨＰに通じる複数の真空穴１３５がウエハステージＷＳＴの内部を貫通して設けられている。真空穴１３５の他端は、真空ポンプ等の真空源（負圧源）に接続されている。なお、複数の真空穴１３５は、後述するように、ローディングディスク１２１に設けられた複数のベルヌーイカップ１２４の配置に対応して、それらの中心軸と同軸上に配置されている。ウエハＷをウエハホルダＷＨ（ピンチャックＷＨＰ）上に載置し、複数の真空穴１３５を介してピンチャックＷＨＰ内の空気をウエハステージＷＳＴ外に排気する（ピンチャックＷＨＰ内の空気を負圧にする）ことにより、ウエハＷがピンチャックＷＨＰに吸着され、それによりウエハＷがウエハホルダＷＨ（すなわちウエハステージＷＳＴ）上に保持される。
【００２６】
また、ウエハステージＷＳＴには、ウエハＷの裏面を支持するＣＴピン１４０が、ウエハホルダＷＨから出し入れ可能に設けられている。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が固定されている。この基準板ＦＰの表面には、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基準マーク、及び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基準マークなどが形成されている。
【００２７】
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」と呼ぶ)１８によって、移動鏡１６（ウエハステージＷＳＴ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計測される。その計測結果は、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の計測結果に従って、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。
【００２８】
また、図１では図示が省略されているが、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の計測結果も主制御装置２０に供給される（図４参照）。
【００２９】
投影ユニットＰＵの鏡筒４０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。
【００３０】
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）。
【００３１】
ローディングユニット１２０は、アライメント検出系ＡＳの近傍に配置されている。ローディングユニット１２０が配置された場所を、ローディングポジションと呼ぶ。
【００３２】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、それぞれ、ローディングユニット１２０の断面図及び底面図が示されている。ローディングユニット１２０は、駆動部１２２、ローディングディスク１２１、エア供給部（不図示）等から構成される。
【００３３】
駆動部１２２は、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を支持するフレーム（不図示）に防振部材（不図示）を介して固定された駆動装置１２２０と、一端が駆動装置１２２０に他端がローディングディスク１２１の上部に固定された可動軸１２２１と、を備える。駆動装置１２２０は、例えばボイスコイルモータ等を含む。駆動部１２２は、駆動装置１２２０を用いて、可動軸１２２１を白抜き矢印の方向（Ｚ軸方向）に駆動することで、ローディングディスク１２１を上下動する。
【００３４】
ローディングディスク１２１は、円盤状のディスク本体１２３、複数のベルヌーイカップ１２４（１２４０，１２４１，１２４２）、ギャップセンサ（不図示）、温度センサ１２８、３つの撮像素子１２９等から構成される。
【００３５】
複数のベルヌーイカップ１２４のうち、１つのベルヌーイカップ１２４０がディスク本体１２３の底面の中心に、その周囲に４つのベルヌーイカップ１２４１が、さらにそれらの周囲に８つのベルヌーイカップ１２４２が配置されている（図２（Ｂ）参照）。複数のベルヌーイカップ１２４には、エアを供給するための配管１２５が接続されている。本実施形態では、ベルヌーイカップ１２４０，１２４１には共通の配管１２５１が、ベルヌーイカップ１２４２には別の共通の配管１２５２が接続され、それぞれ独立のエア供給系を構成している。なお、少なくとも独立のエア供給系ごとに、ベルヌーイカップ１２４のそれぞれから噴出されるエアが受けるコンダクタンスが互いに等しくなるように、ベルヌーイカップ１２４（１２４０，１２４１，１２４２）及び配管１２５（１２５１，１２５２）が構成されている。
【００３６】
各ベルヌーイカップ１２４（１２４０，１２４１，１２４２）は、ベルヌーイ効果（流速が大きくなるにつれて流体の圧力が減少する効果）を利用して、エアを噴出することで、ディスク本体１２３と対向するウエハＷとの間に負圧を発生させる。ローディングディスク１２１は、この負圧を利用してウエハＷを吸引し、ウエハＷをその上方から非接触で保持する。なお、ベルヌーイカップ１２４のそれぞれから噴出されるエアの流速（及びウエハＷの重さ）により、ディスク本体１２３とこれが保持するウエハＷとの離間距離が定まる。
【００３７】
本実施形態において、各ベルヌーイカップ１２４（１２４０，１２４１，１２４２）は円筒状の形状を有し、ウエハＷとの対向面はおおよそ円環状あるいは円形状となっている。
【００３８】
エア供給部（不図示）は、エア供給系ごとに設けられている。すなわち配管１２５（１２５１，１２５２）のそれぞれに、独立のエア供給部（不図示）が接続されている。これにより、配管１２５１を介してベルヌーイカップ１２４０，１２４１にエアが供給されるのと独立に、配管１２５２を介してベルヌーイカップ１２４２にエアが供給される。後述するように、エア供給系ごとに異なる流速のエアを供給して（ベルヌーイカップ１２４から噴出して）ウエハＷに対して或る（非一様な）分布の吸着力（吸引力）を及ぼすことで、ウエハＷの形状を変えることが可能である。そのため、例えばウエハＷの形状をモニタしながらベルヌーイカップの吸引力を調整することで、ウエハＷを平坦に保持することができる。
【００３９】
ウエハＷは、後述するように、ローディングディスク１２１に保持されることによりＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向への動きが制限され、ウエハステージＷＳＴから出し入れされるＣＴピン１４０により裏面が支持されることによりＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向への動きが制限されることとなる。
【００４０】
複数のギャップセンサ（不図示）は、ディスク本体１２３の底面に、複数のベルヌーイカップ１２４を避けて配置されている。ギャップセンサ（不図示）は、例えば静電容量センサを含み、ローディングディスク１２１（ディスク本体１２３）とこれが保持するウエハＷとの離間距離を測定する。その結果は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、複数のギャップセンサからの測定結果とギャップセンサの配置とから、ウエハＷの形状を求める。
【００４１】
温度センサ１２８は、例えば白金抵抗、サーミスタ等を含む。温度センサ１２８は、ディスク本体１２３の底部に設けられ、複数のベルヌーイカップ１２４のいずれか（本実施形態ではベルヌーイカップ１２４２）の近傍に配置されている。そのプローブ部は、ディスク本体１２３の底面とローディングディスク１２１により保持されるウエハＷの表面との間の間隙（通常、２００〜４００μｍのサイズ）内に突出している。温度センサ１２８は、ベルヌーイカップ１２４２から噴出されるエアの温度を、０．０１度より良い分解能で測定する。
【００４２】
３つの撮像素子１２９は、例えばＣＣＤ等を含み、ディスク本体１２３の側面に固定されている（図２（Ａ）では１つの撮像素子１２９のみが示されている）。３つの撮像素子１２９のうち１つは、ローディングディスク１２１（ディスク本体１２３）がウエハＷを保持した際に、ウエハＷのノッチ（Ｖ字の切り欠き（不図示））を撮像し、残り２つは、ウエハＷの周縁を撮像する。３つの撮像素子１２９の撮像結果は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、それらの撮像結果から、例えば米国特許第６，６２４，４３３号明細書などに開示されている手法により、ウエハＷのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれと回転（θｚ回転）誤差とを求める。
【００４３】
その他、ローディングポジション（ローディングユニット１２０）と露光装置１００にインライン接続されたコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ（不図示））との間でウエハを搬送するウエハ搬送アーム１１８が付設されている。
【００４４】
ローディングポジション近傍に、計測ステージＭＳＴが配置されている。計測ステージＭＳＴは、リニアモータ等を含む計測ステージ駆動系（不図示）によって、ステージベース２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に駆動される。計測ステージＭＳＴ上には、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷの裏面にライン状に光を照射し、その反射光を受光することで、ウエハＷの形状を測定するラインセンサ（不図示）が設けられている。また、計測ステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、干渉計システムから成る計測ステージ位置計測系（不図示）によって計測される。その計測結果は、主制御装置２０に供給される。
【００４５】
ローディングユニット１２０（駆動部１２２、エア供給部（不図示）、ウエハ搬送アーム１１８等）は、主制御装置２０によって制御される（図４参照）。
【００４６】
図４には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などを含む主制御装置２０を中心として構成されている。
【００４７】
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）には、ローディングユニット１２０（ローディングディスク１２１）を用いてウエハＷを保持した際にウエハＷに生じる歪みの絶対値（ただし、１つのベルヌーイカップ１２４（１２４２）の近傍に生じる歪み）の時間変化のシミュレーション結果が示されている。図５（Ａ）に示されるように、保持前においてウエハの歪みは確認することはできない。ローディングディスク１２１を用いてウエハＷを保持すると、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示されるように、各ベルヌーイカップ１２４（１２４２）の保持力(吸引力)は円環状に分布しており、その形状に対応して、ウエハ上に歪みが生じる。ウエハＷをウエハホルダＷＨ上に載置してローディングディスク１２１を停止しても、図５（Ｄ）に示されるように、ウエハＷの歪みはスクイーズ効果により回復するが、ウエハホルダＷＨから受ける摩擦抵抗との釣合いにより若干の歪みが残ることがわかる。
【００４８】
図５（Ｅ）には、上述のようにローディングディスク１２１を用いてウエハホルダＷＨ上に載置され、真空吸着されたウエハＷの歪みのベクトルマップが示されている。ベルヌーイカップ１２４（１２４２）の保持力の分布に対応する分布の歪みが現れていることが確認できる。このウエハの歪みに起因して、例えば、アライメント計測（ウエハ上のマークの検出）の精度が低下し、高いパターンの重ね精度の維持が困難になることが予想される。
【００４９】
そこで、本実施形態の露光装置１００では、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、及び図３に示されるように、ウエハホルダＷＨの複数の真空穴１３５を、ローディングディスク１２１に設けられた複数のベルヌーイカップ１２４（１２４０，１２４１，１２４２）の配置に対応して設けるようにした。具体的には、複数のベルヌーイカップ１２４（１２４０，１２４１，１２４２）の各々の中心軸とほぼ同軸上にそれぞれ真空穴１３５を配置した。上述の通り、各ベルヌーイカップ１２４は円環状の分布の保持力（吸引力）を発生させるため、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷをウエハホルダＷＨ上に載置する際に、各ベルヌーイカップ１２４の保持力（吸引力）分布の中心に一致するよう真空穴１３５が配置されている。これにより、ベルヌーイカップ１２４による保持力（の分布）とウエハホルダＷＨによる吸着力（の分布）とが釣合い、ウエハの歪みが改善することが期待される。
【００５０】
また、ベルヌーイカップ１２４の保持力（吸引力）とウエハホルダＷＨによる吸着力（の分布）とが所定の状態で釣り合うように、ベルヌーイカップ１２４に供給される気体の流量やウエハホルダＷＨの真空穴１３５から供給される真空度の一方または両方を一時的に調整してもよい。
【００５１】
なお、ベルヌーイカップ１２４の保持力（吸引力）の分布の中心に限らず、その分布の周囲に真空穴１３５を配置することとしてもよい。また、必ずしも、全てのベルヌーイカップ１２４に対応して真空穴１３５を配置する必要はなく、ウエハの歪みを限度内に改善できる限りにおいて一部のベルヌーイカップ１２４のみに対応して真空穴１３５を配置することとしてもよい。また、ベルヌーイカップ１２４の保持力（吸引力）の分布が円環状のように明確な中心を有さない場合、その分布の略中心にあわせて真空穴１３５を配置すればよい。
【００５２】
以下、ローディングユニット１２０を用いてウエハＷをウエハホルダＷＨ上に保持する過程（保持動作）について説明する。
【００５３】
前提として、ローディングディスク１２１は上方（＋Ｚ方向）に、ウエハステージＷＳＴはローディングポジション以外に待避しているものとする。また、ローディングディスク１２１は停止状態にあるものとする。
【００５４】
なお、上記ウエハの保持動作に先立って、主制御装置２０は、ローディングディスク１２１を作動する、すなわち、ウエハＷを保持するに必要な流量のエアを複数のベルヌーイカップ１２４に供給する。ここで、主制御装置２０は、温度センサ１２８を用いて複数のベルヌーイカップ１２４から噴出されるエアの温度を測定し、エアの温度が所定の温度（或いはウエハＷの温度）に一致するように温度制御器（不図示）を用いてエアを加熱する。
【００５５】
次に、ローディングユニット１２０（ローディングディスク１２１）を用いてウエハＷを保持する。
【００５６】
このとき、図６（Ａ）に示されるように、ウエハ搬送アーム１１８により、Ｃ／Ｄ（不図示）により感応層（レジスト層）が設けられたウエハＷがローディングポジションに向けて黒塗り矢印の方向（＋Ｙ方向）に搬送される。ウエハＷがローディングディスク１２１の直下まで搬送されると、主制御装置２０は、図６（Ｂ）に示されるように、ローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（−Ｚ方向）に駆動し、ローディングディスク１２１の下面をウエハＷの表面に近接する。なお、ローディングディスク１２１を駆動するのに代えて、又はこれとともに、ウエハ搬送アーム１１８を白抜き矢印と逆の方向（＋Ｚ方向）に駆動してもよい。
【００５７】
ローディングディスク１２１の下面がウエハＷの表面まで１００μｍのオーダーまで近接すると、ローディングディスク１２１の吸着力がウエハＷに及び、ウエハＷがローディングディスク１２１に非接触で保持される。これにより、ウエハＷは、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向への移動が制限される。主制御装置２０は、図６（Ｃ）に示されるように、ウエハＷを保持したローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（＋Ｚ方向）に微小駆動し、又はこれに代えて（或いはこれとともに）ウエハ搬送アーム１１８を白抜き矢印と逆の方向（−Ｚ方向）に微小駆動し、ウエハＷをリリースしたウエハ搬送アーム１１８を黒塗り矢印の方向（−Ｙ方向）に待避する。
【００５８】
主制御装置２０は、先述の複数のギャップセンサ（不図示）を用いて、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷの形状を測定する。ここで、計測ステージＭＳＴ上に設けられたラインセンサ（不図示）を用いてもよい。
【００５９】
主制御装置２０は、ウエハＷの形状に基づいて複数のベルヌーイカップ１２４（１２４０，１２４１，１２４２）のそれぞれから噴出するエアの流量を決定し、エアの流量を調整する。例えば、ウエハＷが上向きに凸状に撓んでいることが分かったとする。係る場合、主制御装置２０は、ベルヌーイカップ１２４０，１２４１に対してベルヌーイカップ１２４２から噴出されるエアの流量を大きくする。これにより、ウエハＷの中央部に対して周縁部に強い吸引力が働く。一方、ウエハＷが下向きに凸状に撓んでいることが分かったとする。係る場合、主制御装置２０は、ベルヌーイカップ１２４０，１２４１に対してベルヌーイカップ１２４２から噴出されるエアの流量を小さくする。これにより、ウエハＷの中央部に対して周縁部に弱い吸引力が働く。これにより、ローディングディスク１２１により、ウエハＷが平坦に保持される。
【００６０】
次に、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷをウエハステージＷＳＴ上に載置する。
【００６１】
主制御装置２０は、３つの撮像素子１２９を用いて、ローディングディスク１２１に保持されたウエハＷの周縁（ノッチ等）を撮像する。主制御装置２０は、これらの撮像結果から、ウエハＷのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれと回転（θｚ回転）誤差とを求める。
【００６２】
図７（Ａ）に示されるように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをローディングポジションに移動する。ここで、主制御装置２０は、上で求められた位置ずれ及び回転誤差を相殺する位置及び向きにウエハステージＷＳＴを位置決めする。或いは、上で求められた位置ずれ及び回転誤差を記憶し、アライメント計測においてその結果を補正してもよい。
【００６３】
ウエハステージＷＳＴがローディングディスク１２１の直下に位置決めされると、図７（Ｂ）に示されるように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ内からウエハホルダ（不図示）を介して３つのＣＴピン１４０を黒塗り矢印の方向（＋Ｚ方向）に出し、それらの先端をローディングディスク１２１に保持されたウエハＷの裏面に当接してウエハＷを（吸着）支持する。これにより、ウエハＷは、さらに、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向への動きが制限される。
【００６４】
ウエハＷが、ローディングディスク１２１に保持されることでそのＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向への動きが制限され、３つのＣＴピン１４０により裏面が支持されることでそのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向への動きが制限されると、図７（Ｃ）に示されるように、主制御装置２０は、ローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（−Ｚ方向）に駆動する。また、これに併せて３つのＣＴピン１４０を黒塗り矢印の方向（−Ｚ方向）に動かしてウエハステージＷＳＴ(ホルダＷＨ内に収納する。これにより、図８（Ａ）に示されるように、ウエハＷは、その6自由度方向の動きがほぼ制限された状態でウエハステージＷＳＴ上に載置される。
【００６５】
ウエハＷがウエハステージＷＳＴ上に載置されると、主制御装置２０は、ウエハホルダＷＨを作動する、すなわち複数の真空穴１３５を介してピンチャックＷＨＰ内の空気をウエハステージＷＳＴ外に排気することにより、ウエハＷをウエハホルダＷＨ（すなわちウエハステージＷＳＴ）上に吸着保持し、そしてローディングディスク１２１を停止する。
【００６６】
最後に、図８（Ｂ）に示されるように、主制御装置２０は、ローディングディスク１２１を白抜き矢印の方向（＋Ｚ方向）に待避させる。
【００６７】
ここで、本実施形態の露光装置１００の露光動作を、簡単に説明する。
【００６８】
主制御装置２０は、露光に先立って、先述の手順により、Ｃ／Ｄ（不図示）により感応層（レジスト層）が設けられたウエハＷを、ローディングユニット１２０を用いてウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ（不図示））上にロードする。
【００６９】
主制御装置２０は、アライメント検出系ＡＳを用いて、ウエハＷの表面に付与された（ウエハＷ上のサンプルショット領域に付設された）アライメントマークを検出し、アライメント計測（ＥＧＡ）を実行する。それにより、ＸＹ平面内におけるウエハＷ上のショット領域の位置（さらに走査方向に関する倍率、光軸ＡＸ周りの回転、直交度）が定められる。なお、アライメント計測（ＥＧＡ）の詳細は、例えば、特開平６−３４９７０５号公報に記載されている。
【００７０】
主制御装置２０は、アライメント計測（ＥＧＡ）の結果に従って、レチクルＲのパターンの投影位置（投影光学系ＰＬの投影中心）とウエハＷ上の各ショット領域の相対位置関係を算出する。その結果に従って、主制御装置２０は、走査露光により、ウエハＷ上の全ショット領域内に、順次、レチクルＲのパターンを露光する。
【００７１】
ウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光では、主制御装置２０は、レチクル干渉計１４と干渉計システム１８の計測結果を監視して、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、主制御装置２０は、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴがそれぞれの目標速度に達すると、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
【００７２】
主制御装置２０は、走査露光中、Ｙ軸方向についてのレチクルステージＲＳＴの速度ＶｒとウエハステージＷＳＴの速度Ｖｗとを投影光学系ＰＬの投影倍率に対応する速度比に維持するように、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期駆動する。
【００７３】
レチクルＲがＹ軸方向に移動することにより、そのパターン領域の全域が照明光ＩＬにより照明される。それと同時にウエハＷがＹ軸方向に、ただしレチクルＲと逆方向に、移動することにより、レチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写される。それにより、ウエハＷ上のショット領域の１つに対する走査露光が終了する。
【００７４】
ショット領域の１つに対する走査露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、次のショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ移動（ステップ移動）させる。そして、主制御装置２０は、先と同様に、次のショット領域に対する走査露光を行う。その他のショット領域に対する走査露光も、同様に行われる。このように、ショット領域間のステップ移動と各ショット領域に対する走査露光とを繰り返して、ウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンを転写する。
【００７５】
露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ（不図示））から露光済みのウエハＷをアンロードする。そして、先述の手順により、Ｃ／Ｄ（不図示）により感応層（レジスト層）が設けられた次のウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ（不図示））上にロードする。すなわち、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを交換する。主制御装置２０は、新しいウエハＷに対して、同様に露光動作を繰り返す。
【００７６】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置１００によると、ローディングディスク１２１のウエハを保持する保持力（吸引力）の分布（すなわち、複数のベルヌーイカップ１２４の配置）に対応して、ウエハホルダＷＨのウエハを保持する吸引力の分布（すなわち、ウエハホルダＷＨの真空穴１３５の配置位置）が設定されている。これにより、歪みを生ずることなくウエハをウエハステージＷＳＴ上に載置することが可能となる。そして、高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る露光装置１００では、ローディングディスク１２１のウエハを保持する保持力（吸引力）の分布（複数のベルヌーイカップ１２４の配置）に対応して、ウエハホルダＷＨのウエハを保持する吸引力の分布を設定する（ウエハホルダＷＨの真空穴１３５を配置する）こととしたが、逆に、ウエハホルダＷＨのウエハを保持する吸引力の分布（ウエハホルダＷＨの真空穴１３５の配置）に対応して、ローディングディスク１２１のウエハを保持する保持力の分布（吸引力）を設定する（複数のベルヌーイカップ１２４を配置する）こととしてもよい。
【００７８】
また、本実施形態の露光装置１００では、複数のベルヌーイカップ１２４を利用したローディングディスク（ベルヌーイチャック）１２１を用いてローディングユニット１２０を構成したが、複数のベルヌーイカップ１２４に限らずウエハを非接触で保持するあらゆる原理のローディングディスクに対しても、その保持力の分布に対応して真空穴１３５が配置されたウエハホルダＷＨを用いることで、歪みを生ずることなくウエハを保持し、ウエハステージＷＳＴ上に載置することが可能である。
【００７９】
なお、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷをロードするローディングポジションとウエハステージＷＳＴ上からウエハＷをアンロードするアンローディングポジションとを同じ位置に配置したが、これに限らず、異なる位置に配置し、それぞれにローディングユニット（アンローディングユニット）１２０を設けることとしてもよい。これにより、ウエハＷの搬出入を他の動作と並行して行うことができること等により、スループットの向上が期待される。
【００８０】
なお、上述の実施形態では、本発明が、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、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１，４２０，２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第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本発明を適用することができる。また、例えば国際公開第２００７／０９７３７９号（対応米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書）に開示される、液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。
【００８１】
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等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、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。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本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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露光装置に本発明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、本発明は適用できる。
【００８５】
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本発明を適用することができる。
【００８６】
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。
【００８７】
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本発明を適用できる。
【００８８】
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。
【符号の説明】
【００８９】
２０…主制御装置、１００…露光装置、１１８…ウエハ搬送アーム、１２０…ローディングユニット、１２１…ローディングディスク、１２４（１２４０，１２４１，１２４２）…ベルヌーイカップ、１２５（１２５１，１２５２）…配管、１２８…温度センサ、１２９…撮像素子、１３５…真空穴、１４０…ＣＴピン、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｗ…ウエハ、ＷＨ…ウエハホルダ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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