(57)【要約】【課題】  例えばウェハのような基板の表面側に設置された位置検出系を用いて、基板の裏面に設けられたマークを検出することを可能にする基板保持装置。【解決手段】  基板の裏面を保持する基板保持装置は、基板の裏面に接触する接触部を有する基板保持部材と、光源からの光により基板の裏面に設けられたマークを照明する第１光学系と、マークからの反射光を基板保持部材の表面側に導き、かつマークの空間像を形成する第２光学系とを備えている。第１光学系および第２光学系は、基板保持部材の内部に収容されている。【選択図】  図４
2013247304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の裏面を保持する基板保持装置において、
前記基板の裏面に接触する接触部を有する基板保持部材と、
光源からの光により前記基板の裏面に設けられたマークを照明する第１光学系と、
前記マークからの反射光を前記基板保持部材の表面側に導き、かつ前記マークの空間像を形成する第２光学系とを備え、
前記第１光学系および前記第２光学系は、前記基板保持部材の内部に収容されていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記基板保持部材は、前記基板の裏面に設けられた前記マークが配置される第１の開口部と、前記マークからの反射光が通過する第２の開口部とを有し、
前記第２光学系は、前記第１の開口部の下方に位置決めされた偏向部材と、前記第２の開口部の下方に位置決めされたビームスプリッターと、前記偏向部材と前記ビームスプリッターとの間に配置された結像光学系とを有することを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記第１光学系は、光源からの光を前記ビームスプリッターへ導くリレー光学系と、前記ビームスプリッターと、前記結像光学系と、前記偏向部材とを有することを特徴とする請求項２に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記第１光学系と前記第２光学系とを有する光学ユニットを複数備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記複数の光学ユニットにそれぞれ対応して前記基板保持部材の側面に取り付け可能な複数の光源を備えていることを特徴とする請求項４に記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記光源はＬＥＤ光源を有することを特徴とする請求項５に記載の基板保持装置。
【請求項７】
前記基板保持部材の表面のうち、前記接触部の周囲に設けられ、前記基板保持部材の中心における法線廻りの回転位置の検出に用いられる基準マークが設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板保持装置。
【請求項８】
前記基準マークは、前記基板保持部材の中心を挟む一対の位置に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の基板保持装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板保持装置を備え、該基板保持装置により保持された前記基板に所定のパターンを露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記所定のパターンの像を前記基板上に形成する投影光学系と、前記基板保持装置を保持して移動するステージとを備えていることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板保持装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置では、感光材料の塗布されたウェハ（またはガラスプレート等の基板）上に複数層の回路パターンを重ねて形成する。このため、露光装置には、転写すべきパターンが描画されたマスクと回路パターンが既に形成されたウェハとの位置合わせ（アライメント）を行うためのアライメント装置が備えられている。この種のアライメント装置は、例えば撮像方式の位置検出系を備えている。
【０００３】
撮像方式の位置検出系では、ウェハホルダのような基板保持装置により保持された感光性基板としてのウェハの表面に形成されたマークを照明し、結像光学系を介してマークの像を撮像素子上に形成する。そして、得られた撮像信号を画像処理することにより、マークの位置を、ひいてはウェハの位置を検出する。
【０００４】
しかしながら、露光工程、現像工程などを重ねるにつれて、繰り返される工程の影響によりウェハ表面上のマークが検出不可能になる場合がある。そこで、ウェハの裏面にマークを設け、この裏面のマークに基づいてウェハの位置を検出する手法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０９３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウェハの裏面に位置検出用のマークを設ける手法では、ウェハの表面において露光工程、現像工程などを重ねても、繰り返される工程の影響によりマークが検出不可能になることはない。したがって、ウェハの表面側に設置された位置検出系を用いてウェハの裏面に設けられたマークを検出することのできる構成について具体的な提案が望まれている。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えばウェハのような基板の表面側に設置された位置検出系を用いて、基板の裏面に設けられたマークを検出することを可能にする基板保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、第１形態では、基板の裏面を保持する基板保持装置において、
前記基板の裏面に接触する接触部を有する基板保持部材と、
光源からの光により前記基板の裏面に設けられたマークを照明する第１光学系と、
前記マークからの反射光を前記基板保持部材の表面側に導き、かつ前記マークの空間像を形成する第２光学系とを備え、
前記第１光学系および前記第２光学系は、前記基板保持部材の内部に収容されていることを特徴とする基板保持装置を提供する。
【０００９】
第２形態では、第１形態の基板保持装置を備え、該基板保持装置により保持された前記基板に所定のパターンを露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１０】
第３形態では、第２形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の基板保持装置では、例えばウェハのような基板の表面側に設置された位置検出系を用いて、基板の裏面に設けられたマークを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】位置検出系の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態にかかるウェハホルダの構成を概略的に示す上面図である。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った部分断面図である。
【図５】ウェハホルダ本体の表面に設けられた基準マークの一例を示す図である。
【図６】基板の裏面に設けられたウェハマークの一例を示す図である。
【図７】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図８】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１では、ウェハＷの表面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの表面内において図１の紙面に平行な方向に沿ってＸ軸を、ウェハＷの表面内において図１の紙面に垂直な方向に沿ってＹ軸をそれぞれ設定している。具体的には、ＸＹ平面が水平に設定され、＋Ｚ軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。
【００１４】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置には、光源ＬＳから露光光（照明光）が供給される。光源ＬＳとして、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。本実施形態の露光装置は、光源ＬＳから射出された照明光（露光光）により、転写すべきパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを照明する照明光学系ＩＬを備えている。
【００１５】
照明光学系ＩＬは、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成されている。照明光学系ＩＬは、例えばマスクＭの矩形状のパターン領域全体、あるいはパターン領域全体のうちＸ方向に沿って細長いスリット状の領域（例えば矩形状の領域）を照明する。
【００１６】
マスクＭのパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハＷの単位露光領域にマスクＭのパターン像を形成する。すなわち、マスクＭ上での照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷの単位露光領域において、マスクＭのパターン領域全体と相似な矩形状の領域、あるいはＸ方向に細長い矩形状の領域（静止露光領域）にマスクパターン像が形成される。
【００１７】
マスクＭは、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面と平行に保持されている。マスクステージＭＳには、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸廻りの回転方向などにマスクＭを移動させる機構が組み込まれている。マスクステージＭＳには図示を省略した移動鏡が設けられ、この移動鏡を用いるマスクレーザ干渉計（不図示）が、マスクステージＭＳ（ひいてはマスクＭ）のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、回転方向の位置などをリアルタイムに計測する。
【００１８】
ウェハＷは、ウェハホルダＷＨを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面と平行に保持されている。すなわち、感光性基板としてのウェハＷは、基板保持装置としてのウェハホルダＷＨにより、所定の位置に所定の姿勢で保持されている。ウェハホルダＷＨは、ウェハステージＷＳに固定的に取り付けられている。ウェハステージＷＳには、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸廻りの回転方向、Ｙ軸廻りの回転方向およびＺ軸廻りの回転方向に、ウェハホルダＷＨ（ひいてはウェハＷ）を移動させる機構が組み込まれている。
【００１９】
ウェハステージＷＳには図示を省略した移動鏡が設けられ、この移動鏡を用いるウェハレーザ干渉計（不図示）が、ウェハステージＷＳ（ひいてはウェハＷ）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向および各軸廻りの回転方向の位置をリアルタイムに計測する。ウェハステージＷＳは、ベースＢＳ上に載置されている。
【００２０】
マスクレーザ干渉計の出力およびウェハレーザ干渉計の出力は、制御系ＣＲに供給される。制御系ＣＲは、マスクレーザ干渉計の計測結果に基づいて、マスクＭのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の制御を行う。即ち、制御系ＣＲは、マスクステージＭＳに組み込まれている機構に制御信号を送信し、この機構が制御信号に基づいてマスクステージＭＳを移動させることにより、マスクＭのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、回転方向の位置などの調整を行う。
【００２１】
制御系ＣＲは、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式により、ウェハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面と一致させるために、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向位置）および傾斜角（Ｘ軸廻りの回転角、Ｙ軸廻りの回転角）の制御を行う。即ち、制御系ＣＲは、ウェハステージ駆動系ＤＲｗに制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系ＤＲｗが制御信号に基づいてウェハステージＷＳを駆動することにより、ウェハＷのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。
【００２２】
また、制御系ＣＲは、ウェハレーザ干渉計の計測結果に基づいて、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸廻りの回転方向の位置の制御を行う。即ち、制御系ＣＲは、ウェハステージ駆動系ＤＲｗに制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系ＤＲｗが制御信号に基づいてウェハステージＷＳを駆動することにより、ウェハＷのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置およびＺ軸廻りの回転方向の位置の調整を行う。
【００２３】
ステップ・アンド・リピート方式では、ウェハＷ上に縦横に設定された複数の単位露光領域のうちの１つの単位露光領域に、マスクＭのパターン像を一括的に露光する。その後、制御系ＣＲは、ウェハステージ駆動系ＤＲｗに制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系ＤＲｗによりウェハステージＷＳをＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に一括露光する動作を繰り返す。
【００２４】
ステップ・アンド・スキャン方式では、制御系ＣＲは、マスクステージＭＳに組み込まれた機構に制御信号を送信すると共に、ウェハステージ駆動系ＤＲｗに制御信号を送信し、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でマスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳをＹ方向に移動させつつ、マスクＭのパターン像をウェハＷの１つの単位露光領域に走査露光する。その後、制御系ＣＲは、ウェハステージ駆動系ＤＲｗに制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系ＤＲｗによりウェハステージＷＳをＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に走査露光する動作を繰り返す。
【００２５】
すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式では、ウェハステージ駆動系ＤＲｗおよびウェハレーザ干渉計などを用いてマスクＭおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状（一般にはスリット状）の静止露光領域の短辺方向であるＹ方向に沿って、マスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してマスクパターンが走査露光される。なお、本実施形態における露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式、あるいはステップ・アンド・スキャン方式のいずれも適用可能であるが、以下の説明では、ステップ・アンド・スキャン方式を前提に説明する。
【００２６】
本実施形態の露光装置は、ウェハＷの表面上の各種マーク（すなわちウェハＷの表面に初期的に設けられたマーク、露光工程を経てウェハＷの表面に形成されたマークなど）の位置を検出するために、例えば撮像方式の位置検出系１０を備えている。位置検出系１０では、図２に示すように、照明系１１からの照明光がハーフプリズム１２で反射された後、第１対物レンズ１３を介して、ウェハＷの表面に形成されたマークＭＫを照明する。
【００２７】
照明光に対するマークＭＫからの反射光は、第１対物レンズ１３、ハーフプリズム１２、および第２対物レンズ１４を介して、たとえば二次元ＣＣＤのような撮像素子１５の撮像面にマークＭＫの像を形成する。すなわち、撮像素子１５は、第１対物レンズ１３と第２対物レンズ１４とからなる結像光学系を介して形成されたマークＭＫの像を光電検出する。
【００２８】
撮像素子１５は、マークＭＫの像の光電検出信号を内部の信号処理部（不図示）において処理（波形処理）する。そして、制御系ＣＲは、ウェハレーザー干渉計の計測結果及び撮像素子１５が撮像した結果（波形処理結果）に基づいて、マークＭＫの位置情報として、例えばマークＭＫの中心位置のＸ座標およびＹ座標を得る。撮像素子１５の出力であるマークＭＫの位置情報は、位置検出系１０の出力として、制御系ＣＲに供給される。制御系ＣＲは、位置検出系１０から供給されたマークＭＫの位置情報、ひいてはウェハＷの位置情報に基づいて、ウェハステージＷＳを制御する。
【００２９】
図３は、本実施形態にかかるウェハホルダの構成を概略的に示す上面図である。図４は、図３の線Ａ−Ａに沿った部分断面図である。図３および図４では、説明の理解を容易にするために、基板保持装置としてのウェハホルダＷＨにおける局所座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を導入している。局所座標系では、ウェハホルダ本体１の表面を含む平面において互いに直交する方向にｘ方向およびｙ方向を設定し、ウェハホルダ本体１の表面を含む平面の法線方向にｚ方向を設定している。
【００３０】
図３および図４を参照すると、ウェハホルダＷＨは、基板としてのウェハＷの裏面を保持するウェハホルダ本体１と、ウェハホルダ本体１の内部に収容された３つの光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃと、各光学ユニット２ａ〜２ｃにそれぞれ対応してウェハホルダ本体１に取り付けられた３つの光源３ａ，３ｂ，３ｃとを備えている。ウェハホルダ本体１は、その表面における中央領域に、ウェハＷの裏面に接触して真空吸着するウェハ吸着面（不図示）を有する。
【００３１】
したがって、例えば搬送アームに載置された状態で搬送されたウェハＷは、ウェハホルダ本体１に対して上下動可能に設けられた３本ピンのようなガイド手段により案内されて、ウェハホルダ本体１の表面上の所定位置に所定の向きで載置される。ウェハホルダ本体１の表面上に載置されたウェハＷは、その裏面がウェハホルダ本体１の表面と当接した状態で真空吸着により保持される。すなわち、ウェハホルダ本体１は、ウェハＷの裏面に接触する接触部（ウェハ吸着面）を有する基板保持部材を構成している。
【００３２】
３つの光学ユニット２ａ〜２ｃのうち、光学ユニット２ａと２ｂとは、ウェハホルダ本体１の表面上において中心１ａを通って第１所定方向（本実施形態では、マスクステージＭＳとウェハステージＷＳとの走査方向であるＹ方向）に平行な軸線に関して対称に配置されている。換言すると、光学ユニット２ａと２ｂとは、第２方向（本実施形態では、走査方向と直交する非走査方向であるＸ方向）に延びる軸線に沿って配置されている。光学ユニット２ｂと２ｃとは、ウェハホルダ本体１の表面上において中心１ａを通ってｘ方向に平行な軸線に関して対称に配置されている。以下、説明を簡単にするために、３つの光学ユニット２ａ〜２ｃは互いに同じ構成を有するものとする。
【００３３】
図４を参照すると、例えばＬＥＤ光源、ハロゲンランプ等の光源３ａが、光学ユニット２ａに対応して、ウェハホルダ本体１の側面に着脱又は交換可能に取り付けられている。光学ユニット２ａは、ｘ方向に直線状に延びる光軸に沿って光源３ａ側から順に、リレー光学系２１、ビームスプリッター２２、結像光学系２３、および偏向部材としての三角プリズム２４を備えている。三角プリズム２４は、ウェハホルダ本体１に設けられた第１の開口部１ｂａの下方に配置されている。ビームスプリッター２２は、ウェハホルダ本体１に設けられた第２の開口部１ｃａの下方に配置されている。
【００３４】
したがって、図３に示すように、光学ユニット２ａに対応して設けられた第１の開口部１ｂａおよび第２の開口部１ｃａと、光学ユニット２ｂに対応して設けられた第１の開口部１ｂｂおよび第２の開口部１ｃｂとは、ウェハホルダ本体１の表面上において中心１ａを通ってｙ方向に平行な軸線に関して対称に配置され、且つｘ方向に延びる軸線に沿って配置されている。また、光学ユニット２ｂに対応して設けられた第１の開口部１ｂｂおよび第２の開口部１ｃｂと、光学ユニット２ｃに対応して設けられた第１の開口部１ｂｃおよび第２の開口部１ｃｃとは、ウェハホルダ本体１の表面上において中心１ａを通ってｘ方向に平行な軸線に関して対称に配置されている。
【００３５】
ウェハホルダ本体１の表面には、ウェハホルダ本体１のＺ軸廻りの回転位置（回転方向の位置）を検出するためのマークとして、一対の基準マークＰＭが設けられている。例えば、本実施形態における一対の基準マークＰＭは、ウェハホルダ本体１の中心１ａにおける法線廻りの回転位置の検出に用いることができる。なお、一対の基準マークＰＭは、ウェハホルダ本体１の中心１ａにおける法線廻りの回転位置の検出に限られず、ウェハホルダ本体１の所定点の法線廻りの回転位置の検出に用いることもできる。一例として、基準マークＰＭは、図５に示すように、ｙ方向に所定のピッチで配置された３つの細長い矩形状の反射領域Ｍｙからなるパターンを有する。
【００３６】
一対の基準マークＰＭは、ウェハホルダ本体１の表面上において中心１ａを通ってｙ方向に平行な軸線に関して対称に配置され、且つ中心１ａを通ってｘ方向に延びる軸線に沿って間隔を隔てて配置されている。なお、基準マークＰＭの具体的なパターン構成、配置などについては様々な形態が可能である。また、基準マークＰＭは、２つ以上あればよく、その数は任意である。なお、本実施形態では、一例として、ウェハホルダ本体１の表面のうち、ウェハ吸着面の周囲であってウェハＷの外側に設け、また、ウェハホルダ本体１の中心１ａを挟む一対の位置に設けている。
【００３７】
ウェハＷの裏面には、ウェハＷのＸ方向位置、Ｙ方向位置、およびＺ軸廻りの回転位置を検出するためのマークとして、３つのウェハマークＷＭａ，ＷＭｂ，ＷＭｃが設けられている。３つのウェハマークＷＭａ，ＷＭｂ，ＷＭｃは、ウェハホルダＷＨによりウェハＷが保持された状態において、３つの光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの開口部１ｂａ，１ｂｂ，１ｂｃの上方に位置するようにそれぞれ配置されている。
【００３８】
光学ユニット２ａ（ひいては開口部１ｂａ）に対応して設けられるウェハマークＷＭａおよび光学ユニット２ｂ（ひいては開口部１ｂｂ）に対応して設けられるウェハマークＷＭｂとして、例えば基準マークＰＭと同じパターンのマークを用いることができる。光学ユニット２ｃ（ひいては開口部１ｂｃ）に対応して設けられるウェハマークＷＭｃとして、例えば図６に示すように、ｘ方向に所定のピッチで配置された３つの細長い矩形状の反射領域Ｍｘからなるパターンを用いることができる。
【００３９】
そして、制御系ＣＲは、ウェハホルダ本体１の開口部１ｃａが、位置検出系１０の検出領域内に入るように、ウェハステージＷＳを制御する。その後、本実施形態にかかるウェハホルダＷＨでは、光源３ａ（３ｂ，３ｃ）から供給された照明光が、光学ユニット２ａ（２ｂ，２ｃ）のリレー光学系２１を介して、ビームスプリッター２２に入射する。ビームスプリッター２２を透過した光は、結像光学系２３、および三角プリズム２４を経た後に、開口部１ｂａ（１ｂｂ，１ｂｃ）を通過して、ウェハＷの裏面に設けられたウェハマークＷＭａ（ＷＭｂ，ＷＭｃ）を照明する。
【００４０】
ウェハマークＷＭａ（ＷＭｂ，ＷＭｃ）からの反射光は、三角プリズム２４および結像光学系２３を介して、ビームスプリッター２２に入射する。ビームスプリッター２２により反射された光は、開口部１ｃａ（１ｃｂ，１ｃｃ）を通過して、例えばウェハＷの表面の高さ位置にウェハマークＷＭａ（ＷＭｂ，ＷＭｃ）の空間像３０ａ（３０ｂ，３０ｃ：不図示）を形成する。この空間像３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）は、ウェハＷの表面側に設置され且つ空間像３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）の上方に位置決めされた位置検出系１０により検出される。
【００４１】
このように、光学ユニット２ａ（２ｂ，２ｃ）において、三角プリズム２４、結像光学系２３、およびビームスプリッター２２は、ウェハマークＷＭａ（ＷＭｂ，ＷＭｃ）からの反射光をウェハホルダ本体１の表面側に導き、かつウェハマークＷＭａ（ＷＭｂ，ＷＭｃ）の空間像３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）を形成する光学系を構成している。また、光学ユニット２ａ（２ｂ，２ｃ）において、リレー光学系２１、ビームスプリッター２２、結像光学系２３、および三角プリズム２４は、光源３ａ（３ｂ，３ｃ）からの光によりウェハＷの裏面に設けられたウェハマークＷＭａ（ＷＭｂ，ＷＭｃ）を照明する光学系を構成している。
【００４２】
なお、第１の開口部１ｂａ（１ｂｂ，１ｂｃ）はウェハホルダＷＨにより保持されたウェハＷの内側に位置し、第２の開口部１ｃａ（１ｃｂ，１ｃｃ）は保持されたウェハＷの外側に位置していることが必要である。換言すると、第１の開口部１ｂａ（１ｂｂ，１ｂｃ）と第２の開口部１ｃａ（１ｃｂ，１ｃｃ）との間にウェハの外縁がくるようなウェハサイズであれば、光学ユニット２ａ〜２ｃによりウェハマークＷＭａ〜ＷＭｃを照明すること、および位置検出系１０が検出可能な位置に空間像３０ａ〜３０ｃを形成することができる。
【００４３】
本実施形態では、ウェハマークＷＭａ〜ＷＭｃの検出に先立って、ウェハホルダ本体１の表面に設けられた一対の基準マークＰＭを位置検出系１０により順次検出し、一対の基準マークＰＭの位置情報に基づいてウェハホルダ本体１のＺ軸廻りの回転位置を計測する。制御系ＣＲは、位置検出系１０の計測結果を参照し、必要に応じてウェハステージ駆動系ＤＲｗによりウェハステージＷＳをＺ軸廻りに微動させて、ウェハホルダＷＨにおける局所座標系のｘ軸と露光装置の全体座標系におけるＸ軸とが平行になるように調整する。
【００４４】
換言すると、ウェハマークＷＭａ〜ＷＭｃの検出に先立って、光学ユニット２ａと２ｂとがウェハホルダ本体１の中心１ａを通ってＹ方向に平行な軸線に関して対称に配置され且つＸ方向に延びる軸線に沿って配置されように、ウェハホルダＷＨのＺ軸廻りの回転位置を調整する。次いで、制御系ＣＲは、光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの開口部１ｃａ，１ｃｂ，１ｃｃが位置検出系１０の下方の所定位置に順次位置決めされるようにウェハステージＷＳをＸＹ平面に沿ってステップ移動させつつ、開口部１ｃａ，１ｃｂ，１ｃｃの上方に形成されたウェハマークＷＭａ，ＷＭｂ，ＷＭｃの空間像３０ａ，３０ｂ，３０ｃを順次検出する。
【００４５】
制御系ＣＲは、光学ユニット２ａを介して位置検出系１０により検出した空間像３０ａ及びウェハステージ干渉計の計測結果に基づいて、ウェハマークＷＭａのＹ座標位置を計測する。同様に、制御系ＣＲは、光学ユニット２ｂ，２ｃを介して位置検出系１０により検出した空間像３０ｂ，３０ｃ及びウェハステージ干渉計の計測結果に基づいて、ウェハマークＷＭｂのＹ座標位置、およびウェハマークＷＭｃのＸ座標位置を計測する。こうして、ウェハマークＷＭａのＹ座標位置の情報と、ウェハマークＷＭｂのＹ座標位置の情報とにより、ウェハＷのＹ方向位置およびＺ軸廻りの回転位置が計測される。また、ウェハマークＷＭｃのＸ座標位置により、ウェハＷのＸ方向位置が計測される。
【００４６】
以上のように、本実施形態のウェハホルダＷＨでは、ウェハＷの表面側に設置された位置検出系１０を用いて、ウェハＷの裏面に設けられたウェハマークＷＭａ〜ＷＭｃを検出することができる。その結果、ウェハＷのＸ方向位置、Ｙ方向位置、およびＺ軸廻りの回転位置を検出するためのウェハマークをウェハＷの表面に設ける必要が無くなり、ひいてはウェハＷの表面において単位露光領域に利用可能な面積が増大し、１枚のウェハＷから製造可能なデバイスの数が増大する。
【００４７】
なお、上述の説明では、ウェハマークＷＭａ（ＷＭｂ，ＷＭｃ）の空間像３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）を、ウェハＷの表面の高さ位置に形成している。しかしながら、基板の表面の高さ位置に限定されることなく、位置検出系の焦点深度の範囲内において検出可能な高さ位置、すなわちウェハホルダ本体の表面側の適当な高さ位置にウェハマークの空間像を形成しても良い。
【００４８】
また、上述の説明では、図５および図６に示す特定のウェハマークＷＭａ〜ＷＭｃが裏面に設けられたウェハＷを保持するウェハホルダＷＨが、図３および図４に示す特定の構成および特定の配置を有する３つの光学ユニット２ａ〜２ｃを備えている。しかしながら、これに限定されることなく、各光学ユニットの具体的な構成、数、配置などについて様々な形態が可能である。同様に、ウェハマークの具体的なパターン構成、配置などについて様々な形態が可能である。
【００４９】
また、上述の説明では、ウェハホルダ本体１が真空吸着によりウェハＷを保持する例を示している。しかしながら、真空吸着に限定されることなく、例えば静電チャックによるウェハ吸着機能を有するウェハホルダ本体に対しても同様に本発明を適用することができる。
【００５０】
また、上述の説明では、露光装置が、液体（水）を介さずにウェハ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１４２０２９８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、投影光学系とウェ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ェ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。但し、液浸タイプの露光装置に適用する場合には、第１開口部、第２開口部に、液体の浸入を防止するための平行平板ガラスを設ける必要がある。
【００５１】
上述の実施形態の露光装置は、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っても良い。
【００５２】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図７は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図７に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【００５３】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００５４】
図８は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図８に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００５５】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００５６】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００５７】
なお、上述の実施形態では、露光装置においてウェハの裏面を保持するウェハホルダに対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に、基板の裏面を保持する基板保持装置に対して本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ウェハホルダ本体
１ｂ，１ｃ  開口部
２ａ，２ｂ，２ｃ  光学ユニット
３ａ，３ｂ，３ｃ  光源
２１  リレー光学系
２３  結像光学系
ＬＳ  光源
ＩＬ  照明光学系
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＨ  ウェハホルダ
ＷＳ  ウェハステージ
ＰＭ  基準マーク
ＤＲｗ  ウェハステージ駆動系
ＣＲ  制御系
【図１】
2013247304.tif 000003
【図２】
2013247304.tif 000004
【図３】
2013247304.tif 000005
【図４】
2013247304.tif 000006
【図５】
2013247304.tif 000007
【図６】
2013247304.tif 000008
【図７】
2013247304.tif 000009
【図８】
2013247304.tif 000010