(57)【要約】  【課題】  露光処理を繰り返し行うことにより基板ホルダの温度が上昇したとしても、常に基板ホルダと略同一温度の感光基板を基板ホルダ上に載置することが可能な露光装置等を提案する。  【解決手段】  基板保持部ＷＨに保持した基板Ｗを露光処理する露光装置ＥＸにおいて、露光処理に伴って変化する基板保持部ＷＨの温度を求める温度算出部Ｃ１と、基板保持部ＷＨに基板Ｗを載置するに先立って、温度算出部Ｃ１で求められた基板保持部ＷＨの温度に基づいて基板Ｗを温調する基板温調部５０と、を備える。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持部に保持した基板を露光処理する露光装置において、
露光処理に伴って変化する前記基板保持部の温度を求める温度算出部と、
前記基板保持部に前記基板を載置するに先立って、前記温度算出部で求められた前記基板保持部の温度に基づいて前記基板を温調する基板温調部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記温度算出部は、前記基板保持部の温度を検出する温度検出部を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記温度算出部は、露光処理において前記基板に照射される露光光の露光エネルギに基づいて、前記基板保持部の温度を求めることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記温度算出部は、一の基板の露光処理中に、該一の基板よりも後に処理される他の基板が露光処理される時点における前記基板保持部の温度を推定する推定手段を有し、
前記基板保持部は、前記後に処理される他の基板を、前記推定手段が推定した温度に温調することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記温度算出部は、前記基板保持部の露光処理開始前の初期温度を算出する初期温度算出手段を備え、
前記初期温度算出手段は、前記基板保持部に載置された前記基板の熱変形に基づいて、前記初期温度を求めることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記初期温度算出手段は、前記基板に形成されたショット領域の配列を計測することにより求められる熱変形量に基づいて、前記初期温度を求めることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
基板保持部に保持した基板を露光処理する露光方法であって、
前記基板保持部に前記基板を載置する前に、該基板を載置する時点における前記基板保持部の温度を推定する段階と、
前記基板を推定された温度に温調する温調段階と、
温調された前記基板を前記基板保持部に載置する戴置段階と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
前記推定段階は、露光処理により前記基板に照射される露光光の露光エネルギに基づいて、前記基板保持部の温度を推定することを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１０】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項７又は請求項８に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光基板を露光する露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの逐次移動型の投影露光装置が主流となっている。
このような露光装置においては、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・大集積化の進展とともに感光基板上に形成されるパターンの微細化の要求が高まっており、高い露光精度が要求されている。
このため、感光基板の温度変化に伴う変形に起因する露光不良を抑えるために、感光基板を所定温度に温調した後に基板ステージ上に載置して露光を行う技術が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−５５９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、感光基板の温度変化を伴う変形に起因した露光不良を回避するためには、感光基板を戴置する基板ホルダの温度と、その感光基板の温度とが等しければよい。基板ホルダと感光基板との温度が等しければ、感光基板が熱変形することなく、露光不良を発生することもなくなる。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、露光処理を繰り返し行うことにより基板ホルダの温度が上昇したとしても、常に基板ホルダと略同一温度の感光基板を基板ホルダ上に載置することが可能な露光装置等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、基板保持部（ＷＨ）に保持した基板（Ｗ）を露光処理する露光装置（ＥＸ）において、露光処理に伴って変化する基板保持部の温度を求める温度算出部（Ｃ１）と、基板保持部に基板を載置するに先立って、温度算出部で求められた基板保持部の温度に基づいて基板を温調する基板温調部（５０）と、を備えるようにした。
この発明によれば、基板保持部の温度が露光処理に伴って変化（上昇）しても、温度算出部によりその温度が算出され、更に基板温調部により基板を算出された温度に温調するので、基板と基板保持部との温度差を解消することができる。
【０００６】
また、温度算出部（Ｃ１）が、基板保持部（ＷＨ）の温度を検出する温度検出部を含むものでは、温度検出部により基板保持部の温度変化を直接検出することができる。
また、温度算出部（Ｃ１）が、露光処理において基板（Ｗ）に照射される露光光（ＥＬ）の露光エネルギに基づいて、基板保持部（ＷＨ）の温度を求めるものでは、温度センサ等の装置を用いることなく、基板保持部の温度変化を求めることができる。
また、温度算出部（Ｃ１）が、一の基板（Ｗ１）の露光処理中に、一の基板よりも後に処理される他の基板（Ｗ２）が露光処理される時点における基板保持部（ＷＨ）の温度を推定する推定手段（Ｃ１）を有し、基板保持部が、後に処理される他の基板を、推定手段が推定した温度に温調するものでは、複数の基板を連続して露光処理する場合であっても、各基板を基板保持部に戴置する際に温度差が発生しないようにすることができる。
また、温度算出部（Ｃ１）が、基板保持部（ＷＨ）の露光処理開始前の初期温度を算出する初期温度算出手段（Ｃ１）を備え、初期温度算出手段が、基板保持部に載置された基板（Ｗ０）の熱変形に基づいて、初期温度を求めるものでは、基板の熱変形から間接的に基板保持部の初期温度を求めることができ、これにより、基板と基板保持部との初期温度誤差を解消することができる。
また、初期温度算出手段（Ｃ１）が、基板（Ｗ０）に形成されたショット領域の配列を計測することにより求められる熱変形量に基づいて、初期温度を求めるものでは、基板保持部の温度を直接計測することなく、初期温度を決定することができる。
【０００７】
第２の発明は、基板保持部（ＷＨ）に保持した基板（Ｗ）を露光処理する露光方法であって、基板保持部に基板を載置する前に、その基板を載置する時点における基板保持部の温度を推定する段階と、基板を推定された温度に温調する温調段階と、温調された基板を基板保持部に載置する戴置段階と、を有するようにした。
この発明によれば、基板保持部の温度が露光処理に伴って変化しても、基板保持部の温度を推定し、その温度に基板を温調するので、基板を基板保持部に載置した際の温度差を解消することができる。
【０００８】
また、推定段階が、露光処理により基板（Ｗ）に照射される露光光（ＥＬ）の露光エネルギに基づいて、基板保持部（ＷＨ）の温度を推定するものでは、基板に与えられたエネルギから、容易かつ高精度に基板保持部の温度変化を推定することができる。
【０００９】
第３の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において、第１の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。また、第２の発明の露光方法を用いるようにした。
この発明によれば、基板保持部に基板を載置した際の基板の熱変形が抑えられているので、微細なパターンを有するデバイスを製造することができる。
【００１０】
なお、上記各発明をわかりやすく説明するために一実施例を表す図面の符号に対応づけて説明したが、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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、基板と基板保持部との温度差を解消することができるので、基板保持部に基板を載置した際の基板の熱変形を抑えることができる。
また、微細なパターンを有するデバイスを製造することができるので、高性能なデバイスを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の露光装置ＥＸを示す概略構成図である。
露光装置ＥＸは、レチクルＲとウエハＷとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンＰＡを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。
なお、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レチクルＲとウエハＷ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軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１３】
露光装置ＥＸは、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系ＩＬ、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷをウエハホルダＷＨを介して保持しつつ移動可能なウエハステージＷＳＴ、露光装置ＥＸを統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ等を備える。
また、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、ウエハＷ上に液体を供給する液体供給装置４２とウエハＷ上の液体を回収する液体回収装置４４とを備える。なお、本実施形態において、液体には、純水（以下、単に水Ｌと呼ぶ）が用いられる。
更に、露光装置ＥＸは、ウエハＷをウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダＷＨに載置するに先立って、ウエハＷの温度をウエハホルダＷＨと略同一温度に調整するウエハ温調装置５０を備える。
【００１４】
照明光学系ＩＬは、レチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであって、露光用光源から射出された露光光ＥＬ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によるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれも不図示）を有している。
そして、レチクルＲ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。
【００１５】
露光用光源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）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）が用いられる。これらは、水Ｌを透過可能である。
【００１６】
レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを支持しつつ、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものであって、レチクルＲを保持するレチクル微動ステージ（不図示）と、レチクル微動ステージと一体に走査方向であるＹ軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージ（不図示）と、これらを移動させるリニアモータ等のレチクルステージ駆動装置ＲＳＴＤを備える。なお、レチクルＲは、微動ステージに形成された矩形開口の周囲に設けられたレチクル吸着機構により真空吸着（又は静電吸着）される。
レチクルステージＲＳＴ上には、移動鏡１２が設けられている。移動鏡１２は、レチクルステージＲＳＴの位置を計測するためのレーザ干渉計１４用のミラーである。また、移動鏡１２に対向する位置にはレーザ干渉計１４が設けられている。これにより、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの２次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）はレーザ干渉計１４によりリアルタイムで計測され、その計測結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される。そして、制御装置ＣＯＮＴが、レーザ干渉計１４の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動装置ＲＳＴＤを駆動することでレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置等が制御される。
【００１７】
投影光学系ＰＬは、レチクルＲのパターンＰＡを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものであって、ウエハＷ側の先端（下端）部に設けられた光学素子２２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。
投影光学系ＰＬは、投影倍率βが、例えば１／４、１／５、あるいは１／８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。
投影光学系ＰＬの下端に配置される光学素子２２は、螢石で形成される。螢石は水Ｌとの親和性が高いので、光学素子２２の液体接触面（下面）のほぼ全面に水Ｌを密着させることができる。すなわち、光学素子２２の液体接触面との親和性が高い水Ｌを供給するようにしているので、光学素子２２の液体接触面と水Ｌとの密着性が高く、光学素子２２とウエハＷとの間を水Ｌで確実に満たすことができる。なお、光学素子２２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２２の液体接触面に親水化（親液化）処理を施して、水Ｌとの親和性をより高めるようにしてもよい。
【００１８】
ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを支持しつつ、ＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものであって、ウエハＷを保持するウエハホルダＷＨ、ウエハホルダＷＨをＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動してウエハＷのレベリング及びフォーカシングを行うＺテーブル３１、Ｚテーブル３１をＹ軸方向に連続移動するとともにＸ軸方向にステップ移動するＸＹテーブル３２、ＸＹテーブル３２をＸＹ平面内で移動可能に支持するウエハ定盤３３、Ｚテーブル３１及びＸＹテーブル３２を移動させるリニアモータ等のウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤを備える。
そして、Ｚテーブル３１を移動させることにより、Ｚテーブル３１に保持されているウエハＷ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テーブル３２を移動させることにより、ウエハＷ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、Ｚテーブル３１は、ウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角を制御してウエハＷ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の像面に合わせ込み、ＸＹテーブル３２はウエハＷのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、Ｚテーブル３１とＸＹテーブル３２とを一体的に設けてもよい。
【００１９】
ウエハステージＷＳＴのＺテーブル３１上には、移動鏡３５が設けられている。また、移動鏡３５に対向する位置にはレーザ干渉計３６が設けられている。これにより、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計３６によりリアルタイムで計測され、この計測結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される。そして、制御装置ＣＯＮＴが、レーザ干渉計３６の計測結果に基づいてウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤを介してウエハステージＷＳＴを駆動することで、ウエハステージＷＳＴに支持されているウエハＷのＸ軸、Ｙ軸方向、及びθＺ方向の位置、速度等が制御される。
【００２０】
ウエハホルダＷＨは、ウエハＷに応じた形状に形成されており、ウエハホルダＷＨ上に載置されたウエハＷを吸着保持するために、不図示の給排気装置と接続されている。そして、ウエハホルダＷＨにウエハＷが載置された際に、給排気装置を動作させることにより、ウエハＷの下面を吸着保持するようになっている。なお、ウエハホルダＷＨは、機械的および熱的安定性に関して厳しい要求が課されるので、セラミックまたはガラス材料により形成される。
【００２１】
制御装置ＣＯＮＴは、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算及び制御を行う演算部Ｃ１（温度算出部、温度推定手段、初期温度算出手段）の他、各種情報を記録する記憶部Ｃ２や入出力部Ｃ３等を備える。
そして、例えば、レーザ干渉計１４，３６の検出結果に基づいてレチクルＲ及びウエハＷの位置を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
また、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置４２及び液体回収装置４４の制御、及びウエハ温調装置５０の制御を行う。
【００２２】
液体供給装置４２及び液体回収装置４４は、少なくともレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上に転写している間、水Ｌにより投影光学系ＰＬの投影領域を含むウエハＷ上の一部に液浸領域ＡＲを形成するものであって、投影光学系ＰＬの下端周辺の四方にそれぞれ配置される。
具体的には、液体供給装置４２により、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２２とウエハＷの表面との間に水Ｌを満たし、この投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の水Ｌ及び投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上に投影し、ウエハＷを露光する。同時に、液体回収装置４４により、液浸領域ＡＲの水Ｌを回収することにより、液浸領域ＡＲの水Ｌは常に循環されて、水Ｌの汚染防止が厳密に行われるとともに温度管理等も行われる。なお、液体供給装置４２及び液体回収装置４４を構成する各部材のうち少なくとも水Ｌが流通する部材には、例えばポリ四フッ化エチレン等の合成樹脂により形成される。これにより、水Ｌに不純物が含まれることを抑制できる。
また、液体供給装置４２及び液体回収装置４４は、純水を製造する純水製造装置及び純水を所定の温度に管理するための温調装置（共に不図示）に連結される。なお、純水製造装置と温調装置の少なくとも一方或いは各装置の一部は、露光装置ＥＸが設置される床下に配置されるようにしてもよい。
そして、液体供給装置４２及び液体回収装置４４によるウエハＷ上に対する単位時間あたりの液体供給量及び液体回収量は、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００２３】
ウエハ温調装置５０は、ウエハＷをウエハホルダＷＨ上に載置するに先立って、ウエハＷと直接接触して、熱交換することによりウエハＷの温度をウエハホルダＷＨと略同一温度に調整するための装置であり、ウエハステージＷＳＴの近傍のウエハ搬入経路上に配置される。
【００２４】
図２は、ウエハ温調装置５０を示す概略構成図であって、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。
ウエハ温調装置５０は、ウエハＷを載置する温調板５１と、温調板５１を加熱又は冷却して所定の温度にする温調部５６、ウエハＷを吸着保持するための給排気装置５４を備える。そして、ウエハ温調装置５０は、温調部５６により温調板５１を温調し、この温調板５１上に載置されたウエハＷを加熱又は冷却してウエハホルダＷＨの温度と略同一温度に温調するようになっている。
なお、温調部５６は、温調板５１の内部に設けられる。温調部５６としては、液体等の媒体を用いたもの、ペルチェ素子等の熱電素子を用いたものが好適であり、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００２５】
温調板５１の上面には、複数の凹部５２が形成されている。また、凹部５２の中央には吸引孔５３が形成されており、更に、温調板５１の内部には、吸引孔５３から給排気装置５４に通設する流路５５が設けられている。
そして、給排気装置５４が流路５５を介して凹部５２の気体を吸引することで、温調板５１上にウエハＷが吸着保持される。一方、給排気装置５４が気体を供給（吹き出し）することで、温調板５１とウエハＷとの吸着保持が解除される。
【００２６】
以上の構成を有する温調板５１は、加工が容易であると同時に熱伝導率が高く、ウエハＷを金属汚染することがない材料で形成することが望ましい。例えば、炭化珪素を用いることができる。或いは、単一材料に限らず、アルミニウム製ベースの表面にセラミックスを容射した部材を用いることもできる。
なお、温調板５１の温度は、ウエハ温調装置５０の温調部５６に設けた温度センサ５７により計測される。
【００２７】
次に、露光装置ＥＸにおける露光処理、特にウエハ温調装置５０の制御について説明する。
まず、複数のウエハＷ（Ｗ１，Ｗ２，…）を露光処理する場合、露光処理を開始するに先立って（例えば、ロット先頭において）、Ｚテーブル３１上のウエハホルダＷＨの温度を求める。
ウエハホルダＷＨの温度を正確に計測する方法としては、基準ウエハＷ０をウエハホルダＷＨ上に載置して、この基準ウエハＷ０の熱変形を計測し、この計測結果に基づいて制御装置ＣＯＮＴ（演算部Ｃ１）がウエハホルダＷＨの温度を算出する方法が用いられる。
具体的には、不図示のウエハローダにより、基準ウエハＷ０をウエハ温調装置５０の温調板５１に載置し、給排気装置５４により温調板５１上に吸着保持する。温調板５１上に載置された基準ウエハＷ０は、所定時間が経過することにより、露光装置ＥＸが収容される不図示のチャンバの設定温度（例えば、２３℃等）と同一温度に温調される。
ここで、基準ウエハＷ０の温度をチャンバの設定温度と略同一温度に温調するのは、ウエハホルダＷＨの温度が、ウエハホルダＷＨの周囲の温度と略同一であることが期待されているからである。すなわち、ウエハホルダＷＨの周囲の温度は、チャンバにより設定温度に高精度に設定、維持されているので、ウエハホルダＷＨ自体の温度もチャンバ内の温度と略同一の温度になっていると考えられるからである。
【００２８】
基準ウエハＷ０の温調処理が完了したら、ウエハローダにより、基準ウエハＷ０をウエハホルダＷＨ上に移動させる。
ここで、基準ウエハＷ０とウエハホルダＷＨとの間に温度差がなければ、基準ウエハＷ０が熱変形することなく、ウエハホルダＷＨ上に吸着保持される。しかしながら、実際には、ウエハホルダＷＨの温度が、ウエハホルダＷＨの周囲の温度と略同一でない場合が少なくない。このため、基準ウエハＷ０とウエハホルダＷＨとの間には、微小な温度差が生じる。
こうして、ウエハホルダＷＨ上の基準ウエハＷ０は、微小な熱変形が発生した状態で、吸着保持される。
【００２９】
次に、基準ウエハＷ０に対して、アライメントセンサ（不図示）によるアライメント計測を行うことにより、基準ウエハＷ０の熱変形を計測する。アライメント方法としては、例えば、特開昭６１−４４４２９号公報に開示されているＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）方式を採用することができる。
具体的には、基準ウエハＷ０上に形成された複数のショット領域（各ショット領域に対応してマークが形成されている）から所定数（例えば８つ）のサンプルショット領域を選択し、このサンプルショット領域に対応するマークをアライメントセンサで検出し、その座標位置を求める。その結果に基づいて、基準ウエハＷ０上の複数のショット領域全ての位置情報を計算によって求める。
一方、各ショット領域の理想的な座標位置（設計値など）は既知であることから、上記のアライメント計測の結果と比較することで、基準ウエハＷ０上各ショット領域の変形量が求められる。
更に、基準ウエハＷ０の熱膨張係数等は既知であるから、求めた各ショット領域の変形量から、基準ウエハＷ０とウエハホルダＷＨとの温度差が求められる。そして、求めた温度差と、基準ウエハＷ０の温度（温調板５１の温調温度）から、ウエハホルダＷＨの正確な温度が求められる。
以上のように、基準ウエハＷ０をＺテーブル３１上のウエハホルダＷＨに載置して、基準ウエハＷ０に形成された複数のショット領域の配列の計測、すなわち、アライメント計測を行うことにより、ウエハホルダＷＨの正確な温度が求められる。
なお、アライメント計測された基準ウエハＷ０は、露光処理されることなく、ウエハホルダＷＨ上からアンロードされる。
【００３０】
ウエハホルダＷＨの正確な温度が求められた後には、露光対象であるウエハＷ１をウエハ温調装置５０によりウエハホルダＷＨの温度と略同一温度（例えば、温度差±０．０１℃以下）に温調する。
具体的には、まず、ウエハＷ１をウエハローダによってウエハ温調装置５０の温調板５１上にロードし、吸着保持する。この際、温調板５１の温度は、上述の工程において求められたウエハホルダＷＨの温度と略同一な温度に温調されている。このため、ウエハＷ１は、ウエハホルダＷＨの温度と略同一温度に温調される。
そして、ウエハＷ１の温調処理が完了したら、ウエハローダにより、ウエハＷ１をウエハホルダＷＨ上にロードし、吸着保持する。この際、ウエハＷ１とウエハホルダＷＨとの間には、温度差は殆ど発生していない。なお、ウエハＷ１をウエハホルダＷＨまでロードする間に、ウエハＷ１の温度が変化する場合もありうる。この場合は、ウエハＷ１をウエハホルダＷＨに載置する時点における両者の温度差を±０．０１℃以下にするため、ウエハ温調装置５０の目標温度に温度変化分のオフセットを乗せておけばよい。
こうして、演算部Ｃ１により、ウエハホルダＷＨの温度を算出し、更にウエハＷ１をこの温度と略同一に温調することで、ウエハＷ１に熱変形を発生することなく、ウエハホルダＷＨ上に吸着保持させることができる。
【００３１】
そして、ウエハＷ１のウエハホルダＷＨ上へのロードが完了したら、液体供給装置４２及び液体回収装置４４を動作させて、ウエハＷ上に液浸領域ＡＲを形成する。
次いで、レチクルステージＲＳＴに支持されるレチクルＲを照明光学系ＩＬにより露光光ＥＬで照明し、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷ１に対して、レチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬ及び水Ｌを介して投影する。ここで、ウエハＷ１の温度は、ウエハホルダＷＨと略同一に温調されているので、ウエハＷ１の表面に歪み（熱変形）が生じることはない。したがって、パターンの重ね合わせが高精度に行われる。
【００３２】
ところで、ウエハＷ１の露光処理が開始されると、ウエハＷ１に照射される露光光ＥＬの露光エネルギにより、ウエハＷ１を介してウエハホルダＷＨが加熱されてしまう。つまり、ウエハホルダＷＨの温度が徐々に上昇する。具体的には、約０．０３℃程度の温度上昇が発生する。
このため、次に露光処理されるウエハＷ２をウエハＷ１と略同一温度に温調した後に、ウエハホルダＷＨ上にロードすると、ウエハＷ２とウエハホルダＷＨとの間に温度差が発生するので、ウエハＷ２の表面に歪みが発生してしまう。
そこで、ウエハＷ１の露光処理に伴うウエハホルダＷＨの温度上昇を求め、その温度変化に合わせて温調板５１の温度を制御する。つまり、温調板５１の温度を、ウエハＷ１の露光処理後のウエハホルダＷＨの温度に合わせて温調することにより、ウエハＷ２とウエハホルダＷＨとの間に温度差が発生しないようにする。
ウエハホルダＷＨの温度上昇を求める具体的な方法として、本実施形態では、ウエハＷ１に照射される露光光ＥＬの露光エネルギに基づいて、制御装置ＣＯＮＴ（演算部Ｃ１）により、ウエハホルダＷＨの温度上昇を算出する方法を用いている。
すなわち、ウエハＷ１に照射される露光光ＥＬの露光エネルギは、主として照射強度、照射面積（ブラインド設定）、レチクル透過率（パターン存在率も含む）、投影レンズ透過率、照射時間によって定まる。そして、露光光ＥＬの照射強度は、照明光学系ＩＬに設けられた不図示の露光量センサにより計測可能であり、また、投影レンズ透過率は、Ｚテーブル上に設けられた不図示の照射量センサにより計測可能である。更に、レチクル透過率は既知であり、照射面積及び露光時間は露光プログラム（露光条件）に規定されている。
したがって、これらの露光条件等から、演算部Ｃ１により、１ショット領域当たりにウエハホルダＷＨに加えられる露光エネルギを算出される。更に、ウエハＷ１上のショット数、露光時間は、露光プログラムに規定されているので、ウエハＷ１の露光処理の際におけるウエハホルダＷＨの温度上昇が算出される。
【００３３】
こうして、演算部Ｃ１により、ウエハＷ１の露光処理に伴うウエハホルダＷＨの温度上昇を求められる。したがって、この温度上昇に合わせて温調板５１の温度を制御し、温調板５１によりウエハＷ２を温調することが可能となる。
そして、ウエハＷ１の露光処理が終了したら、ウエハＷ１をウエハホルダＷＨ上からアンロードする。続いて、温調板５１上に載置されたウエハＷ２を、ウエハホルダＷＨ上にロードする。ここにおいても、ウエハＷ２の温度は、ウエハホルダＷＨの温度上昇に合わせて、同一に温調されているので、ウエハＷ２の表面に歪み（熱変形）が生じることはない。したがって、パターンの重ね合わせが高精度に行われる。
【００３４】
以上のような作業を繰り返し行うことにより、複数のウエハＷ１〜Ｗｎの露光処理が高精度に行われる。
このように、本発明によれば、ウエハホルダＷＨの温度が露光処理に伴って変化しても、ウエハＷとウエハホルダＷＨと間に温度差が発生しないようにすることができる。これにより、ウエハＷをウエハホルダＷＨ上にロードした際に、ウエハＷ上に歪みが発生することが抑えられる。したがって、ウエハＷ上に微細なパターンを高精度に露光することができる。
また、演算部Ｃ１により、ウエハＷに照射される露光光の露光エネルギに基づいて、ウエハホルダＷＨの露光処理に伴う温度上昇を求めるので、ウエハホルダＷＨの温度を計測するための温度センサ（配線を含む）を設ける必要がなく、ウエハステージＷＳＴの軽量化を図ることができる。
また、演算部Ｃ１により、基準ウエハＷ０の熱変形に基づいて、ウエハホルダＷＨの露光処理開始前の初期温度を求めるので、ウエハＷとウエハホルダＷＨとの初期温度誤差を解消することができる。特に、基準ウエハＷ０の熱変形を露光装置のアライメント装置の計測結果を用いて求めることができるので、装置コストの上昇が抑えられる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
本発明は、例えば、以下のような変更をも含むものとする。
【００３６】
上述した実施形態では、ウエハホルダＷＨの初期温度を計測する方法として、ウエハホルダＷＨ上に載置した基準ウエハＷ０の熱変形量を計測し、これからウエハホルダＷＨとの温度差を算出する方法について説明したが、これに限らない。
例えば、温調板５１の温度を変えながら基準ウエハＷ０の変形量（又は、ショット配列のばらつき成分）を逐次計測していき、変形量（前記ばらつき成分）が最も小さくなる温調板５１の温度を初期温度とすることもできる。
また、例えば、ウエハホルダＷＨに温度センサ（温度検出部）を設けてもよい。この場合には、ウエハホルダＷＨの温度上昇もこの温度センサにより計測することができる。
また、基準ウエハＷ０に代えて、温度センサ付きウエハを用いてウエハホルダＷＨの初期温度を計測してもよい。
【００３７】
上述した実施形態では、ウエハＷの温度がウエハホルダＷＨの温度と一致するように制御していたが、これに合わせて、液体供給装置からウエハＷ上に供給される液体（純水）の温度をウエハホルダＷＨ及びウエハＷの温度と一致するように制御しても構わない。この場合において、液体の温度上昇に応じて、投影光学系ＰＫの結像特性が変化することが予測される場合には、供給する液体の温度に応じて、投影光学系ＰＬに含まれる光学素子の一部の位置を調整し、結像特性を補正するようにしてもよい。結像特性の補正に関しては、例えば特開平５−２５１２９９号公報に開示された技術を利用することができる。
【００３８】
上述した実施形態では、投影光学系と基板（ウエハ）との間に供給された液体を介して基板上に所定のパターンを形成する液浸露光装置の場合について説明したが、本発明は、いわゆるドライタイプの露光装置にも適用可能である。
【００３９】
上記実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等を用いる場合について説明したが、これに限らず、光源としてＦ２レーザ、Ａｒ２レーザを用いても良く、あるいは金属蒸気レーザやＹＡＧレーザを用い、これらの高調波を露光用照明光としても良い。あるいは、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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、露光用照明光として用いても良い。
【００４０】
また、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも本発明を適用することができる。更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。
【００４１】
また、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでも良いし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。
更には、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。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【００４２】
また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば、特開平１０−１６３０９９号、特開平１０−２１４７８３号、特表２０００−５０５９５８号或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。
また、本発明は、特開平１１−１３５４００号に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種計測部材やセンサを備えた計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。
【００４３】
また、本発明が適用される露光装置は、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または位相パターン・減光パターン）が形成された光透過型マスク、或いは光反射性の基板上に所定の反射パターンが形成された光反射型マスクを用いるものに限らず、例えば、米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているような、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、或いは発光パターンを形成する電子マスクを用いる露光装置であってもよい。
【００４４】
レチクルステージの移動により発生する反力は、投影光学系に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（対応ＵＳＰ５，８７４，８２０）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、ウエハステージの移動により発生する反力は、投影光学系に伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（対応ＵＳＰ５，５２８，１２６）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。
【００４５】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図３は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００４６】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００４７】
図４は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００４８】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、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。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４９】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクの製造にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るウエハ温調装置５０を示す概略構成図である。
【図３】マイクロ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。
【図４】図３におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
５０…ウエハ温調装置
Ｃ１…演算部
ＷＨ…ウエハホルダ
Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）…ウエハ
Ｗ０…基準ウエハ
ＥＸ…露光装置
ＥＬ…露光光
【図１】
2006339303.tif 000003
【図２】
2006339303.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006339303.tif 000006