(57)【要約】【課題】移動の際の基板の位置ずれ、歪み、変形を抑制できる基板保持装置、ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】マスクＭの移動方向両側においてマスクＭを所定圧で押圧して挟持する挟持部１１０と、マスクＭの移動に伴う慣性力により、マスクＭが移動する順方向と相反する逆方向に移動して、前記順方向側の前記挟持部１１０の押圧を減圧させると共に前記逆方向側の前記挟持部材１１０の押圧を増圧させる液体金属ＭＬとを有する基板側面クランプ装置１００を用いる。【選択図】図３
2011114314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の移動方向両側において前記基板を所定圧で押圧して挟持する挟持部材と、
前記基板の移動に伴う慣性力により、前記基板が移動する順方向と相反する逆方向に移動して、前記順方向側の前記挟持部材の押圧を減圧させると共に前記逆方向側の前記挟持部材の押圧を増圧させる重りとを有する基板保持装置。
【請求項２】
前記重りは、流体からなる請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記流体は、液体金属からなる請求項２に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記挟持部材は、前記流体が流動する流路を有する請求項２または３に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記挟持部材は、前記基板の移動方向一方側を押圧する第１押圧部と、前記基板の移動方向他方側を押圧する第２押圧部とを有し、
前記流路は、前記第１押圧部と前記第２押圧部との間に跨って設けられている請求項４に記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記第１押圧部及び前記第２押圧部は、前記流体の流動により伸縮するベローズ機構を有する請求項５に記載の基板保持装置。
【請求項７】
前記流路内の静圧を調節する静圧調節装置を有する請求項４〜６のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項８】
前記静圧調節装置は、前記流路と連通する第２のベローズ機構を有する請求項７に記載の基板保持装置。
【請求項９】
前記流路と前記第２のベローズ機構との間に流路径を所定量絞る絞り部が設けられている請求項８に記載の基板保持装置。
【請求項１０】
前記挟持部材は、前記移動方向両側において前記基板と点接触している請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の基板保持装置を有して少なくとも１軸方向に往復移動可能なステージ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のステージ装置を有して基板を露光する露光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光装置を用いたデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板保持装置、ステージ装置、露光装置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、液晶表示素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の１つとして設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としてのウエハにマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）に形成されたパターンを投影露光する露光装置が用いられる（例えば下記特許文献１参照）。
この露光装置においては、マスクを載置して２次元移動するマスクステージとウエハを載置して２次元移動するウエハステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及びウエハステージを逐次移動しながら投影露光する構成となっている。マスクステージは、マスクを負圧吸引（真空吸引）して保持する保持部を備えて、ステップ移動や走査移動の際のマスクのすべり、位置ずれを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２４８７４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スループット向上の観点から、走査露光する際のステージの移動速度あるいは加速度の高速化が求められているが、マスクに対する保持部の保持力が弱いと、ステージの移動速度を高速化した際、マスク自体の慣性により保持部に対するマスクの位置ずれ（滑り）が生じ、露光不良が発生する可能性がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、移動の際の基板の位置ずれ、また慣性による基板の歪みや変形を抑制できる基板保持装置、ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図９に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の基板保持装置（１００，２００）は、基板（Ｍ）の移動方向両側において前記基板を所定圧で押圧して挟持する挟持部材（１１０，２１０）と、前記基板の移動に伴う慣性力により、前記基板が移動する順方向と相反する逆方向に移動して、前記順方向側の前記挟持部材の押圧を減圧させると共に前記逆方向側の前記挟持部材の押圧を増圧させる重り（ＭＬ，ＭＳ）とを有するものである。
従って、本発明の基板保持装置では、基板が順方向に移動した際に、慣性力により重りが逆方向に移動するので、基板の逆方向側の押圧力が増圧して、基板の慣性力と逆方向に力が付与され、基板の慣性力が相殺または低減される。このため、移動の際の基板の位置ずれが抑制される。また、基板が移動した際には、基板の順方向側の押圧力は、重りの移動により減圧されるので、基板に作用するトータルの押圧は、基板移動時と基板停止時とで変化せず、基板の歪みや変形の発生が抑制される。
【０００７】
また、本発明のステージ装置（１）は、先に記載の基板保持装置を有して少なくとも１軸方向に往復移動可能なものである。
従って、本発明のステージ装置では、移動の際の基板の位置ずれ、基板の歪みや変形の発生が抑制される。
【０００８】
また、本発明の露光装置（ＥＸ）は、先に記載のステージ装置を有して基板を露光するものである。
従って、本発明の露光装置では、移動の際の基板の位置ずれ、基板の歪みや変形の発生が抑制されるため、露光不良の発生を抑制できる。
【０００９】
また、本発明のデバイス製造方法は、先に記載の露光装置を用いるものである。
従って、本発明のデバイス製造方法では、移動の際の基板の位置ずれ、基板の歪みや変形の発生が抑制されるため、露光不良の発生を抑制でき、高品質のデバイスを製造することが可能となる。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、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】
【００１０】
本発明によれば、移動の際の基板の位置ずれ、基板の歪みや変形の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態における露光装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるマスクステージの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における基板側面クランプ装置の動作を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態における基板側面クランプ装置の動作を説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるマスクステージの構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態における基板側面クランプ装置の動作を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態における基板側面クランプ装置の動作を説明する図である。
【図８】本発明のマイクロデバイス製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図９】図１２におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ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】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスク（基板）Ｍを保持して移動可能なマスクステージ（ステージ装置）１と、ウエハＷを保持して移動可能なウエハステージ２と、マスクステージ１に保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンをウエハステージ２に保持されているウエハＷに投影する投影光学系ＰＬと、コンピュータシステムを備えて露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置３とを有する。マスクＭは、ウエハＷに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。ウエハＷは、半導体ウエハ等の基材の表面に感光材（レジスト）等の膜が形成されたものを含む。また、露光装置ＥＸは、ウエハＷが処理される内部空間Ｌを形成するチャンバ装置５を備え、内部空間Ｌの環境（温度、湿度及びクリーン度を含む）を調整可能な構成となっている。
【００１４】
本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭとウエハＷとを所定の走査方向に同期移動させ、マスクＭを介した露光光ＥＬでウエハＷを露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。本実施形態においては、ウエハＷ及びマスクＭの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの投影領域に対してウエハＷをＹ軸方向に移動させるとともに、そのウエハＷのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域に対してマスクＭをＹ軸方向に移動させつつ、マスクＭを露光光ＥＬで照明し、そのマスクＭからの露光光ＥＬを、投影光学系ＰＬを介してウエハＷに照射する構成となっている。
【００１５】
露光装置ＥＸは、例えばクリーンルーム内の床面ＦＬ上に設けられた第１コラム６と、第１コラム６上に設けられた第２コラム７を含むボディ８とを有する。第１コラム６は、複数の第１支柱９と、それら第１支柱９に防振装置１０を介して支持された第１プレート１１とを有する。第２コラム７は、第１プレート１１上に設けられた複数の第２支柱１２と、それら第２支柱１２に支持された第２プレート１３とを有する。第２プレート１３は、露光光ＥＬが通過する第２開口１７を有する。
【００１６】
照明系ＩＬは、例えば、光源、照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ等を含んで構成されている。この照明系ＩＬは、マスクＭの表面上でＸ軸方向に細長く伸びるスリット状の照明領域を露光光ＥＬにより略均一な照度で照明する構成となっている。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬの光軸ＡＸ上には、マスクステージ１に形成される第１開口１６、第２開口１７及び投影光学系ＰＬが配置される。
【００１７】
マスクステージ１は、照明系ＩＬの下方に配置されると共に、ガスベアリングにより第２プレート１３の上面（ガイド面）１３Ｇに非接触で支持される。マスクステージ１は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置１５の作動により、第２プレート１３の上面１３Ｇに沿って、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に移動可能な構成となっている。
【００１８】
マスクステージ１は、露光光ＥＬが照射されるマスクＭを保持するマスク保持部１４を有する。マスク保持部１４は、マスクＭのパターン形成面ＭａとＸＹ平面とがほぼ平行となるようにマスクＭを保持する構成となっている。マスク保持部１４は、マスクＭをパターン形成面Ｍａ側から吸着保持する吸着パッド４１（図２参照）を有する。吸着パッド４１は、第１開口１６をＸ軸方向において挟む両側に設けられ、Ｙ軸方向に延在する。この吸着パッド４１は、マスクＭのＸ軸方向両端部を支持する構成となっている。マスクステージ１は、吸着パッド４１から気体を吸引し、吸着パッド４１とマスクＭとの間を負圧状態にして両者を吸着させる。また、マスクステージ１は、吸着パッド４１の吸引動作を停止させ、吸着パッド４１とマスクＭとの吸着を解除する構成となっている。
【００１９】
第２プレート１３上には、マスクステージ１のＹ軸方向の一方の方向（例えば＋Ｙ軸方向）への移動に応じてそのマスクステージ１とは反対の方向（例えば−Ｙ軸方向）へ移動するカウンタマス１８が設けられる。カウンタマス１８は、エアパッドを含む自重キャンセル機構により、第２プレート１３の上面１３Ｇに非接触で支持される。本実施形態において、カウンタマス１８は、マスクステージ１の周囲に設けられる。
【００２０】
マスクステージ１（マスクＭ）の位置情報は、干渉計システム１９のレーザ干渉計１９Ａ及びフォーカス・レベリング検出系７０によって計測される。
レーザ干渉計１９Ａは、マスクステージ１の反射面１Ｒに計測光ＬＢを照射してその反射光を受光することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に関するマスクステージ１の位置情報を計測する。フォーカス・レベリング検出系７０は、マスク保持部１４に保持されたマスクＭのうち照明系ＩＬの照明領域に検出光を投射する投射系７０ａと、マスクＭで反射した検出光を受光する受光系７０ｂとを有し、Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関するマスクＭの表面位置情報を検出する。制御装置３は、干渉計システム１９（レーザ干渉計１９Ａ）の計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいてマスクステージ駆動装置１５を作動し、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置制御を行う。
【００２１】
投影光学系ＰＬは、複数の屈折光学素子（レンズ素子）を含んで構成され、物体面（マスクＭ）側と像面（ウエハＷ）側との両方がテレセントリックで所定の縮小倍率β（βは例えば１／４、１／５、又は１／８等）を有する屈折光学系を備える。この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向はＺ軸方向に設定されている。屈折光学系は、鏡筒２０に保持される。鏡筒２０は、フランジ２１を有し、このフランジ２１が第１プレート１１に支持される。この投影光学系ＰＬを介したマスクＭのパターンは、縮小倍率βで縮小されてウエハＷの上面（露光面）Ｗａに投影される。
【００２２】
ウエハステージ２は、投影光学系ＰＬの下方に配置されると共に、ガスベアリングにより、第３プレート２３の上面（ガイド面）２３Ｇに非接触で支持される。ウエハステージ２は、ウエハＷを保持するウエハ保持部２２を有する。ウエハ保持部２２は、ウエハＷを着脱可能であり、ウエハＷの上面ＷａとＸＹ平面とがほぼ平行となるように、ウエハＷを保持する構成となっている。第３プレート２３は、第３プレート２３の上面２３ＧとＸＹ平面とがほぼ平行となるように、床面ＦＬに防振装置２４を介して支持される。このウエハステージ２は、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置２５の作動により、第３プレート２３の上面２３Ｇに沿って、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能な構成となっている。
【００２３】
ウエハステージ２（ウエハＷ）の位置情報は、干渉計システム１９のレーザ干渉計１９Ｂ及び不図示のフォーカス・レベリング検出系によって計測される。
レーザ干渉計１９Ｂは、ウエハステージ２の反射面２Ｒに計測光ＬＢを照射してその反射光を受光することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に関するウエハステージ２の位置情報を計測する。フォーカス・レベリング検出系は、ウエハ保持部２２に保持されたウエハＷのうち投影光学系ＰＬの投影領域に検出光を投射する投射系と、ウエハＷで反射した検出光を受光する受光系とを有し、Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関するウエハＷの表面位置情報を検出する。制御装置３は、干渉計システム１９（レーザ干渉計１９Ｂ）の計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて基板ステージ駆動装置２５を作動し、ウエハステージ２に保持されているウエハＷの位置制御を行う。
【００２４】
第３プレート２３の上面２３Ｇには計測ステージ４が設けられる。計測ステージ４は、ＸＹ平面上においてウエハステージ２とは異なる位置に配置される。計測ステージ４は、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載し、ウエハステージ２と同様、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能な構成となっている。
【００２５】
次に、本実施形態のマスクステージ１の特徴的な構成について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態におけるマスクステージ１の構成を示す平面図である。マスクステージ１は、移動に際して吸引パッド４１に保持されるマスクＭの慣性による位置ずれを抑制する基板側面クランプ装置（基板保持装置）１００を有する。
【００２６】
基板側面クランプ装置１００は、重りとなる液体金属ＭＬが充填されＸＹ平面上に配設されるメイン流路１０１及びサブ流路１０２とを有する。メイン流路１０１とサブ流路１０２とは、互いに連通している。
メイン流路１０１は、マスクＭの四方を囲う環状パイプ１０３と、伸縮自在な複数（本実施形態では６本）のベローズパイプ（伸縮管：ベローズ機構）１０４とによって形成される。サブ流路１０２は、伸縮自在な１本のベローズパイプ（第２の伸縮管：第２のベローズ機構）１０５によって形成される。
【００２７】
環状パイプ１０３は、非伸縮のパイプにより構成されている。環状パイプ１０３は、マスクステージ１上に固定されている。環状パイプ１０３は、Ｙ軸方向に延びるパイプ１０３ａと、Ｘ軸方向に延びるパイプ１０３ｂとで構成され、全体で矩形状となっている。また、パイプ１０３ａは、パイプ１０３ｂよりも流路面積及び流路長さが大きい構成となっている。
【００２８】
基板側面クランプ装置１００は、マスクＭの移動方向両側（Ｙ軸方向両側）においてマスクＭを所定圧で押圧して挟持する挟持部（挟持部材）１１０を有する。挟持部１１０は、マスクＭの＋Ｙ側の側面を押圧する第１押圧部１２０Ａと、マスクＭの−Ｙ側の側面を押圧する第２押圧部１２０Ｂとを有する。
第１押圧部１２０Ａは、液体金属ＭＬの流動によりＹ軸方向に伸縮する３本のベローズパイプ１０４によって構成される。第２押圧部１２０Ｂは、液体金属ＭＬの流動によりＹ軸方向に伸縮する残り３本のベローズパイプ１０４によって構成される。
【００２９】
ベローズパイプ１０４の一端は、環状パイプ１０３の内側側面において接続されて連通し、その位置で固定される。ベローズパイプ１０４は、環状パイプ１０３のパイプ１０３ｂからＹ軸方向に直線的に延在する。一方、ベローズパイプ１０４の他端は、マスクＭの側面に当接し、そのベローズ機構（蛇腹機構）のＹ軸方向の伸縮により、その位置がＹ軸方向において任意に変位可能となっている。ベローズパイプ１０４の他端には、マスクＭの側面に向かって凸となる半球部材１０４ａが設けられる。ベローズパイプ１０４の他端は、半球部材１０４ａによってマスクＭの側面と点接触する構成となっている。このように点接触させることで、面接触の場合と比べてマスクＭに作用させる押圧の調節が容易に可能となる。
【００３０】
第１押圧部１２０Ａは、マスクＭの＋Ｙ側の側面のＸ軸方向中央部、該中央部を挟んだＸ軸方向両側部の計３点で接触し、マスクＭ＋Ｙ側の側面に対して垂直に−Ｙ側に向かう押圧力を付与する。第２押圧部１２０Ｂは、マスクＭの−Ｙ側の側面のＸ軸方向中央部、該中央部を挟んだＸ軸方向両側部の計３点で接触し、マスクＭ−Ｙ側の側面に対して垂直に＋Ｙ側に向かう押圧力を付与する。
【００３１】
第１押圧部１２０Ａの接触位置（押圧位置）と、第２押圧部１２０Ｂの接触位置（押圧位置）とは、Ｙ軸方向で一致するよう配置される。また、第１押圧部１２０Ａの押圧力と、第２押圧部１２０Ｂの押圧力とは、環状パイプ１０３と両者の各ベローズパイプ１０４とが連通することで、メイン流路１０１が第１押圧部１２０Ａと第２押圧部１２０Ｂとに跨り、マスクＭの静止時において等しくなる。
【００３２】
基板側面クランプ装置１００は、メイン流路１０１の静圧を調節する静圧調節部（静圧調節装置）１３０を有する。静圧調節部１３０は、ベローズパイプ１０５と、付勢装置１３１と、絞り弁（絞り部）１３２とを有する。
ベローズパイプ１０５の一端は、環状パイプ１０３の外側側面において接続されて連通し、その位置で固定される。ベローズパイプ１０５は、環状パイプ１０３のパイプ１０３ａからＸ軸方向に直線的に延在する。一方、ベローズパイプ１０５の他端は、付勢装置１３１に接続され、そのベローズ機構（蛇腹機構）のＸ軸方向の伸縮により、その位置がＸ軸方向において任意に変位可能となっている。
【００３３】
付勢装置１３１は、ベローズパイプ１０５の他端に対してベローズパイプ１０５の収縮方向に付勢力を与えるバネ機構を有する。付勢装置１３１は、ベローズパイプ１０５の他端に付勢力を与えることで、ベローズパイプ１０５を収縮させて、メイン流路１０１の静圧を任意の値に調節し、挟持部１１０によるマスクＭへの押圧を調節する構成となっている。また、付勢装置１３１は、ベローズパイプ１０５の他端への付勢力を解除することで、ベローズパイプ１０５を伸長させて、挟持部１１０の押圧を解除し、挟持部１１０によるマスクＭのクランプを解除する構成となっている。
【００３４】
絞り弁１３２は、メイン流路１０１とサブ流路１０２との間に設けられる。本実施形態の絞り弁１３２は、環状パイプ１０３とベローズパイプ１０５との連通位置に設けられる。絞り弁１３２は、環状パイプ１０３とベローズパイプ１０５との間の流路を所定量絞ることでその部位での流路抵抗を高めて、移動の際の動圧によるメイン流路１０１とサブ流路１０２との間の液体金属ＭＬの流れ（回り込み）を防止する。これにより、移動の際に、メイン流路１０１内における静圧の変動が抑制される。絞り弁１３２は、環状パイプ１０３とベローズパイプ１０５との間の流路の絞り量を任意に調節可能であり、液体金属ＭＬの粘性等の特性によって、その絞り量は、適切なものに調節される構成となっている。
【００３５】
液体金属ＭＬは、メイン流路１０１及びサブ流路１０２に充填されている。液体金属ＭＬは、移動の際のマスクＭの慣性を相殺するための重りとして機能する。液体金属ＭＬは、慣性力により、マスクＭが移動する順方向と逆方向に移動して、順方向側の挟持部１１０（例えば第１押圧部１２０Ａ）の押圧を減圧させると共に逆方向側の挟持部１１０（例えば第２押圧部１２０Ｂ）の押圧を増圧させるための所定の流動性を有する。また、液体金属ＭＬは、移動の際の動圧によるメイン流路１０１からサブ流路１０２への液体金属ＭＬの逆流を絞り弁１３２で防止するための所定の粘性を有する。
【００３６】
ここでマスクＭの移動の際のＹ軸方向における慣性力を相殺するための、マスクＭの質量と、液体金属ＭＬの質量との関係は、次の式（１）のようになる。
（マスクＭの質量）＝（慣性力発生環状パイプ内の液体金属ＭＬの質量）−（ベローズパイプ内の液体金属ＭＬの質量）  …（１）
ここで、慣性力発生環状パイプとは、環状パイプ１０３のＹ軸方向に延びるパイプ１０３ａのことを指す。また、ベローズパイプとは、６本のベローズパイプ１０４のことを指す。慣性力は、質量と加速度の積で表される。ここで、マスクＭと基板側面クランプ装置１００とは、マスクステージ１に搭載されるため、両者に加わる加速度は同一である。すなわち、式（１）に示されるように、マスクＭとベローズパイプ１０４内の液体金属ＭＬの質量と、パイプ１０３ａ内の液体金属ＭＬに係る質量とを同一にすることで、Ｙ軸方向における慣性力の相殺が可能となる。
【００３７】
本実施形態の液体金属ＭＬは、ガリウム、インジウム、スズの共晶合金で、常温で液体の金属であるガリンスタン（比重６．４４ｇ／ｃｍ３）を用いている。
なお、本実施形態では、液体金属ＭＬを用いているが、重りとして機能し、粘性と流動性のある流体であれば（例えば、水、油等で）代用は可能である。但し、比重が軽いものを選択すると、（１）式を満たすために、パイプ１０３ａの径を大きくする等の設計変更をする必要がある。したがって、本実施形態では、パイプ１０３ａの径を小さくできて、基板側面クランプ装置１００の小型化が可能な、液体金属を選択している。
【００３８】
続いて、上記構成の基板側面クランプ装置１００の動作及び露光装置ＥＸの動作について説明する。
先ず、制御装置３は、チャンバ装置５に内部空間Ｌの環境（温度、湿度及びクリーン度を含む）を調整させる。そして、制御装置３は、マスクＭをマスクステージ１に保持させると共に、ウエハＷをウエハステージ２に保持させる。
【００３９】
制御装置３は、各計測装置によるマスクＭの位置情報とウエハＷの位置情報とに基づいて、マスクＭとウエハＷとの位置合せをし、両者を第１ショットの露光のための走査開始位置に移動させる。そして、制御装置３は、マスクステージ１とウエハステージ２とのＹ軸方向の走査を開始させ、両ステージがそれぞれの目標走査速度に達すると、照明系ＩＬにマスクＭを照明させて走査露光を開始させる。
【００４０】
制御装置３は、この走査露光時に、マスクステージ１のＹ軸方向の移動速度と、ウエハステージ２のＹ軸方向の移動速度とが投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比に維持されるようにマスクステージ１及びウエハステージ２を同期制御する。マスクＭのパターン領域の異なる領域が露光光ＥＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１ショットの走査露光が完了する。これにより、マスクＭのパターンが、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の第１ショット領域に縮小転写される。
【００４１】
このようにして、第１ショットの走査露光が終了すると、制御装置３は、ウエハステージ２がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動させ、第２ショットの露光のため走査開始位置に移動させる。このステップ移動の際に、ウエハステージ２の位置（ウエハＷの位置）を検出するレーザ干渉計１９Ｂの計測値に基づいて、ウエハステージ２のＸ、Ｙ、θＺ方向の位置を制御する。その後、制御装置３は、上記第１ショット領域と同様に、第２ショット領域に対して走査露光を行わせる。当該制御により、ウエハＷ上のショット領域の走査露光と次ショット露光のためのステップ移動とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショット領域の全てにマスクＭのパターンが順次転写される。
【００４２】
この同期走査前に、マスクＭは、吸着パッド４１に吸着保持されるが、このとき、基板側面クランプ装置１００は静圧調節部１３０の付勢装置１３１を操作して、マスクＭが歪まない程度の押圧を、挟持部１１０を介してマスクＭのＹ軸方向両側面にそれぞれ付与する。これにより、マスクステージ１の加減速時に第１押圧部１２０Ａ及び第２押圧部１２０Ｂが、マスクＭに対して離間したり当接したりすることで、マスクＭに対して衝撃を与えることを防止し、衝撃に起因する相対位置ずれの発生を防ぐことができる。
【００４３】
同期走査開始等の加速時、図３に示すように、マスクステージ１に−Ｙ軸方向に加速度がかかると、マスクＭには、＋Ｙ軸方向の慣性力が作用する。
このとき、Ｙ軸方向に延びる環状パイプ１０３のパイプ１０３ａ内の液体金属ＭＬには、マスクステージ１の加速度に応じて慣性力が＋Ｙ軸方向に作用して、メイン流路１０１に動圧が発生する。この圧力は、パイプ１０３ａ及びパイプ１０３ｂ内を伝播して、最終的に＋Ｙ側のベローズパイプ１０４に至り、第１押圧部１２０Ａの押圧を増圧させる。すなわち、流動性を有する液体金属ＭＬは、＋Ｙ軸方向の慣性力により、マスクＭが移動する−Ｙ軸方向（順方向）と相反する＋Ｙ軸方向（逆方向）に移動して、マスクＭの＋Ｙ軸方向の慣性力を相殺する力を第１押圧部１２０Ａに発現させる。これにより、マスクＭの＋Ｙ軸方向の慣性力が相殺され、吸着パッド４１に対するマスクＭの相対位置ずれの発生を防ぐことができる。
【００４４】
また、第１押圧部１２０Ａにおいて、マスクＭの＋Ｙ軸方向の慣性力を相殺する力が発現したときは、液体金属ＭＬの流動によって、−Ｙ側のベローズパイプ１０４の押圧、すなわち第２押圧部１２０Ｂの押圧は減圧する。このため、マスクＭに作用するトータルの押圧は、マスクステージ１の静止時とマスクステージ１の加速時とで変化せず、マスクＭの歪みや変形の発生が抑制される。
また、マスクステージ１の加速時において、メイン流路１０１に動圧が発生すると、サブ流路１０２へ液体金属ＭＬが回り込んで、付勢装置１３１のバネ機構を＋Ｘ側へ押し戻そうとする力が作用するが、本実施形態では、メイン流路１０１とサブ流路１０２との間に流路を所定量絞る絞り弁１３２を備えているため、粘性抵抗でこの回り込みを防ぐことができる。このため、ベローズパイプ１０５に対する動圧の影響を回避することができ、メイン流路１０１の静圧の変化を防ぐことができる。
【００４５】
一方で、図４に示すように、マスクステージ１に＋Ｙ軸方向に加速度がかかると、マスクＭには−Ｙ軸方向の慣性力が作用する。
このとき、Ｙ軸方向に延びる環状パイプ１０３のパイプ１０３ａ内の液体金属ＭＬに、マスクステージ１の加速度に応じて慣性力が−Ｙ軸方向に作用して、動圧が発生する。この圧力により液体金属ＭＬは、マスクＭが移動する＋Ｙ軸方向（順方向）と相反する−Ｙ軸方向（逆方向）に移動して、マスクＭの−Ｙ軸方向の慣性力を相殺する力を第２押圧部１２０Ｂに発現させる。これにより、マスクＭの＋Ｙ軸方向の慣性力が相殺され、吸着パッド４１に対するマスクＭの相対位置ずれの発生を防ぐことができる。また、このとき、第１押圧部１２０Ａの押圧は減圧するため、マスクＭの歪みや変形の発生が抑制される。
【００４６】
以上のように本実施形態の基板側面クランプ装置１００では、マスクステージ１の加減速時に、マスクＭの慣性力に応じた力をマスクＭに逆方向で付与するので、吸着パッド４１に対するマスクＭの相対位置ずれの発生を防止できる。また、第１押圧部１２０Ａと第２押圧部１２０ＢとをマスクＭを挟んだ走査方向両側に配置することで、走査方向に生じる慣性力を直接的に且つ効果的に相殺・低下させることができるとともに、押圧力をＹ軸方向に沿った同軸上で付与しているので、これらの力に起因してせん断力やモーメントがマスクＭに作用することを防止できる。また、本実施形態の基板側面クランプ装置１００では、慣性力を相殺する力を付与する側と逆側の押圧が減圧されるので、マスクＭに作用するトータルの力は、マスクステージ１の静止時、加速時とで変化せず、マスクＭの歪みや変形の発生が抑制される。
【００４７】
従って、従来のように吸着パッド４１の負圧吸着による静止摩擦力で抑えざるを得なかったマスクＭの慣性力を、基板側面クランプ装置１００で抑えることができるので、マスクＭの位置決め精度を高く確保でき、パターンの転写精度等、所定の露光精度を維持することができる。また、マスクステージ１を高速で移動させることができるため、露光装置ＥＸにおけるスループットの向上を実現することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。また、上述の実施形態で用いた図面を参照して説明することがある。
【００４９】
図２は、本発明の第２実施形態におけるマスクステージ１の構成を示す平面図である。
第２実施形態のマスクステージ１は、移動に際して吸引パッド４１に保持されるマスクＭの慣性による位置ずれを抑制する基板側面クランプ装置（基板保持装置）２００を有する。
基板側面クランプ装置２００は、マスクＭの移動方向両側（Ｙ軸方向両側）においてマスクＭを所定圧で押圧して挟持する挟持部材２１０を有する。挟持部材２１０は、マスクＭの＋Ｙ側の側面を押圧する第１押圧部材２２０Ａと、マスクＭの−Ｙ側の側面を押圧する第２押圧部材２２０Ｂとを有する。
【００５０】
第１押圧部材２２０Ａは、Ｚ軸方向に延びる回転軸２２１Ａに回転自在に支持される。回転軸２２１Ａは、マスクステージ１上に立設される。第１押圧部材２２０Ａは、矩形の板形状を有し、その長さ方向の中央部に回転軸２２１Ａが挿通する。第１押圧部材２２０は、回転軸２２１Ａを挟んだ一方側の端部に、マスクＭの側面に向かって凸となる半球状の先端部を有する螺子部材２２２Ａが設けられる。螺子部材２２２Ａは、マスクＭの＋Ｙ側側面と点接触する構成となっている。螺子部材２２２Ａは、第１押圧部材２２０Ａに対する螺入量を調節することで、マスクＭに対する押圧を調節することが可能な構成となっている。
【００５１】
第２押圧部材２２０Ｂは、第１押圧部材２２０Ａと同様の構成を備える。すなわち、第２押圧部材２２０Ｂは、Ｚ軸方向に延びる回転軸２２１Ｂに回転自在に支持され、回転軸２２１Ｂを挟んだ一方側の端部に、マスクＭの側面に向かって凸となる半球状の先端部を有する螺子部材２２２Ｂが設けられる。
また、第１押圧部材２２０Ａの押圧位置と第２押圧部材２２０Ｂの押圧位置とがＹ軸方向で一致するよう配置される。
【００５２】
基板側面クランプ装置２００は、重りＭＳを有する。重りＭＳは、移動の際のマスクＭの慣性を相殺するよう機能する。重りＭＳは、慣性力により、マスクＭが移動する順方向と逆方向に移動して、順方向側の挟持部材２１０（例えば第１押圧部材２２０Ａ）の押圧を減圧させると共に逆方向側の挟持部材２１０（例えば第２押圧部材２２０Ｂ）の押圧を増圧させる構成となっている。重りＭＳは、Ｙ軸方向に延びる板形状を有し、長さ方向の一端部が、回転軸２２１Ａを挟んで螺子部材２２２Ａの逆側の第１押圧部材２２０Ａの端部に回転自在に接続され、またその長さ方向の他端部が、回転軸２２１Ｂを挟んで螺子部材２２２Ｂの逆側の第２押圧部材２２０Ｂの端部に回転自在に接続される。
【００５３】
ここでマスクＭの移動の際のＹ軸方向における慣性力を相殺するための、マスクＭの質量と、重りＭＳの質量との関係は、次の式（２）のようになる。
（マスクＭの質量）＝（重りＭＳの質量）  …（２）
ここで、重りＭＳの質量とは、重りＭＳの合計の質量を指す。すなわち、式（２）に示されるように、マスクＭの質量と重りＭＳの質量とを同一にすることで、Ｙ軸方向における慣性力の相殺が可能となる。なお、本実施形態の重りＭＳは、比較的比重の重い金属（例えば鉛、鉄、銅、ニッケル等）の板材を用いている。
【００５４】
続いて、上記構成の基板側面クランプ装置１００の動作について説明する。
同期走査前に、マスクＭは、吸着パッド４１に吸着保持されるが、このとき、第１押圧部材２２０Ａの螺子部材２２２Ａ及び第２押圧部材２２０Ｂの螺子部材２２２Ｂの螺入量を調節して、マスクＭが歪まない程度の押圧力を、マスクＭのＹ軸方向両側面にそれぞれ付与する。これにより、マスクステージ１の加減速時に第１押圧部材２２０Ａ及び第２押圧部材２２０Ｂが、マスクＭに対して離間したり当接したりすることで、マスクＭに対して衝撃を与えることを防止し、衝撃に起因する相対位置ずれの発生を防ぐことができる。
【００５５】
同期走査開始等の加速時、図６に示すように、マスクステージ１に−Ｙ軸方向に加速度がかかると、マスクＭには、＋Ｙ軸方向の慣性力が作用する。
このとき、重りＭＳには、マスクステージ１の加速度に応じて慣性力が＋Ｙ軸方向に作用する。この力が作用すると、第１押圧部材２２０Ａに回転軸２２１Ａ周りにトルクが生じ、螺子部材２２２ＡがマスクＭの＋Ｙ軸方向の慣性力を相殺する力を発現させる。これにより、マスクＭの＋Ｙ軸方向の慣性力が相殺され、吸着パッド４１に対するマスクＭの相対位置ずれの発生を防ぐことができる。
また、第１押圧部材２２０Ａにおいて、マスクＭの＋Ｙ軸方向の慣性力を相殺する力が発現したときは、重りＭＳの慣性によって、−Ｙ側の第２押圧部材２２０Ｂの押圧は減圧する。このため、マスクＭに作用するトータルの押圧は、マスクステージ１の静止時とマスクステージ１の加速時とで変化せず、マスクＭの歪みや変形の発生が抑制される。
【００５６】
また、一方で、図７に示すように、マスクステージ１に＋Ｙ軸方向に加速度がかかると、マスクＭには−Ｙ軸方向の慣性力が作用する。
このとき、重りＭＳには、マスクステージ１の加速度に応じて慣性力が−Ｙ軸方向に作用する。この力が作用すると、第２押圧部材２２０Ｂに回転軸２２１Ｂ周りにトルクが生じ、螺子部材２２２ＢがマスクＭの−Ｙ軸方向の慣性力を相殺する力を発現させる。これにより、マスクＭの−Ｙ軸方向の慣性力が相殺され、吸着パッド４１に対するマスクＭの相対位置ずれの発生を防ぐことができる。また、マスクＭの歪みや変形の発生が抑制される。
【００５７】
以上のように本実施形態の基板側面クランプ装置２００では、マスクステージ１の加減速時に、マスクＭの慣性力に応じた力をマスクＭに逆方向で付与するので、吸着パッド４１に対するマスクＭの相対位置ずれの発生を防止できる。また、第１押圧部材２２０Ａと第２押圧部材２２０ＢとをマスクＭを挟んだ走査方向両側に配置することで、走査方向に生じる慣性力を直接的に且つ効果的に相殺・低下させることができるとともに、押圧力をＹ軸方向に沿った同軸上で付与しているので、これらの力に起因してせん断力やモーメントがマスクＭに作用することを防止できる。また、本実施形態の基板側面クランプ装置２００では、慣性力を相殺する力を付与する側と逆側の押圧が減圧されるので、マスクＭに作用するトータルの力は、マスクステージ１の静止時、加速時とで変化せず、マスクＭの歪みや変形の発生が抑制される。
【００５８】
従って、従来のように吸着パッド４１の負圧吸着による静止摩擦力で抑えざるを得なかったマスクＭの慣性力を、基板側面クランプ装置１００で抑えることができるので、マスクＭの位置決め精度を高く確保でき、パターンの転写精度等、所定の露光精度を維持することができる。また、マスクステージ１を高速で移動させることができるため、露光装置ＥＸにおけるスループットの向上を実現することができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態においては、マスクＭを保持するマスクステージに本発明の基板側面クランプ装置を適用した場合について説明したが、ウエハＷを保持するウエハステージに本発明の基板側面クランプ装置を適用してもよい。
【００６０】
また、上記実施形態のウエハＷ（基板）としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。なお、上記各実施形態のマスクとしては、透過型マスクのみならず、反射型マスクであってもよい。
【００６１】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭとウエハＷとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭとウエハＷとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００６２】
また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の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などにも本発明を適用することができる。
【００６３】
露光装置ＥＸの種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００６４】
また、本実施形態においては、露光光ＥＬがＥＵＶ光である場合を例にして説明したが、露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及び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）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等を用いることもできる。
【００６５】
また、本発明は、基板ステージ（ウエハステージ）が複数設けられる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号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。
【００６６】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。
【００６７】
次に、本発明の実施形態による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８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。
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。
【００６８】
図９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。
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。
【００６９】
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を製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等へ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（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等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、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、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等が用いられる。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。
【符号の説明】
【００７０】
１…マスクステージ（ステージ装置）、１００…基板側面クランプ装置（基板保持装置）、１０１…メイン流路、１０２…サブ流路、１１０…挟持部（挟持部材）、１２０Ａ…第１押圧部、１２０Ｂ…第２押圧部、１３０…静圧調節部（静圧調節装置）、１３２…絞り弁（絞り部）、２００…基板側面クランプ装置、２１０…挟持部材、２２０Ａ…第１押圧部材、２２０Ｂ…第２押圧部材、Ｍ…マスク（基板）、ＭＬ…液体金属（重り）、ＭＳ…重り
【図１】
2011114314.tif 000003
【図２】
2011114314.tif 000004
【図３】
2011114314.tif 000005
【図４】
2011114314.tif 000006
【図５】
2011114314.tif 000007
【図６】
2011114314.tif 000008
【図７】
2011114314.tif 000009
【図８】
2011114314.tif 000010
【図９】
2011114314.tif 000011