JP2014183253A - 基板保持装置、基板ホルダ、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持対象の基板の例えば表面に沿った方向の歪みを補正可能とする。
【解決手段】ウエハＷを保持する保持装置であって、ウエハＷを保持するためのウエハ保持領域ＨＡ１を有する平板状のウエハ保持部材５４と、ウエハ保持部材５４の側面ＳＰ１〜ＳＰ４の複数の位置でそれぞれウエハ保持部材５４を押し引きする複数のアクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ，５８ＹＡ，５９ＹＡと、を備え、複数のアクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ，５８ＹＡ，５９ＹＡを介してウエハ保持部材５４のウエハ保持領域ＨＡ１を局所的に変形させることで、ウエハ保持部材５４に保持されているウエハＷを局所的に変形させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板を保持する基板保持装置及び基板ホルダ、その基板保持装置を用いる露光技術、並びにこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

半導体素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を生産するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる、いわゆるステッパー又はスキャニングステッパーなどの露光装置においては、露光対象の基板としての例えば円板状の半導体ウエハ（以下、単にウエハという。）を安定に保持するために、いわゆるピンチャック式のウエハホルダが使用されている。また、電子デバイスを製造する際のスループット（生産性）を高めるために、ウエハ直径のＳＥＭＩ(Semiconductor Equipment and Materials International)規格(SEMI standards)は、数年ごとに１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍとほぼ１．２５〜１．５倍の割合で大きくなっている。

ウエハが大型化すると、単に多くの突部（ピン）を介してウエハを保持しているだけでは、ウエハの凹凸が目標とする範囲外に出る恐れがある。そこで、従来、多数の突部の高さを個別に又はグループ別に制御可能とするために、底部にマトリックス状に複数の圧電素子等の駆動素子を設け、これらの駆動素子を介して対応する突部の高さを制御することで、露光対象のウエハの凹凸の状態を制御可能としたウエハホルダも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第０３／０５２８０４号パンフレット

最近、電子デバイスの製造プロセスが益々複雑化しており、電子デバイスの製造工程中のプロセス歪みを含む例えばウエハの表面に沿った方向のウエハ歪みが、投影光学系の結像特性の制御だけでは補正できない程度に大きくなる恐れが生じている。さらに、ウエハの一層の大型化を図るために、直径４５０ｍｍのウエハの使用も検討されている。このようにウエハがより大型化すると、プロセス歪みを含むウエハ歪みがより大きくなる恐れがある。

本発明の態様は、このような事情に鑑み、保持対象の基板の例えば表面に沿った方向の歪みを補正可能とすることを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、その基板を保持するための基板保持領域を有する基板保持部と、その基板保持部の側面の複数の位置でそれぞれその基板保持部を押し引きする複数のアクチュエータと、を備え、その複数のアクチュエータを介してその側面と交差する方向に関してその基板保持部を局所的に変形させることで、その基板保持部に保持されているその基板を局所的に変形させる基板保持装置が提供される。

また、第２の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、その基板を保持するための基板保持領域を有する基板保持部と、その基板保持領域に二次的に配列されるとともに、それぞれその基板を支持する複数の可動部材と、その複数の可動部材の間に配置されてそれぞれ伸縮可能な複数の第１のアクチュエータと、を備え、その複数の第１のアクチュエータを介してその複数の可動部材のうち少なくとも一つの可動部材を変位させることで、その複数の可動部材を介して保持されているその基板を局所的に変形させる基板保持装置が提供される。

また、第３の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、その基板を保持するために、本発明の態様の基板保持装置を備える露光装置が提供される。
また、第４の態様によれば、基板を保持するための基板保持領域と、その基板保持領域を囲むように配置されて、複数の位置でアクチュエータが接触する側面と、を備え、そのアクチュエータによる力を受けてその側面と交差する方向に関して局所的に変形される基板ホルダが提供される。

また、第５の様態によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、本発明の態様の基板保持装置にその基板を保持することと、その基板の局所的な歪みに関する情報を計測することと、その計測された情報に基づいてその基板保持装置のアクチュエータを駆動してその基板の局所的な歪みを補正することと、を含む露光方法が提供される。

また、第６の様態によれば、本発明の態様の露光装置又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、アクチュエータを介して基板保持部を局所的に変形させるか、又は複数の可動部材を部分的に変位させることで、その変形又は変位に追従して基板を局所的に変形させることができる。従って、保持対象の基板の例えば表面に沿った方向の歪みを補正可能である。

第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図１のウエハステージに設けられた回折格子及び複数の検出ヘッド等の配置の一例を示す平面図である。 図１の露光装置の制御系を示すブロック図である。 （Ａ）は図１の能動型ウエハホルダを示す一部を切り欠いた平面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の断面及び制御部を示す図である。 （Ａ）はウエハ歪みの一例を示す平面図、（Ｂ）はウエハの一部の領域を示す拡大図、（Ｃ）はウエハ歪みの別の例を示す拡大図である。 露光方法の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は第２の実施形態に係る能動型ウエハホルダを示す平面図、（Ｂ）は図７（Ａ）の断面及び制御部を示す図である。 （Ａ）は図７（Ａ）の多数の可動部に設けられたアクチュエータの配列の一例を示す平面図、（Ｂ）は図８（Ａ）の一部の拡大図、（Ｃ）は図８（Ａ）の一部の断面図である。 （Ａ）はウエハ歪みの一例を示す平面図、（Ｂ）は変形例の可動部の配列の一部を示す拡大図、（Ｃ）は他の変形例の可動部の配列の一部を示す拡大図である。 （Ａ）は変形例に係る能動型ウエハホルダの断面及び制御部を示す図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の一部を示す拡大断面図、（Ｃ）は別の変形例のアクチュエータの配列を示す拡大断面図である。 露光方法の他の例を示すフローチャートである。 （Ａ）は可動部の支持方法の一例を示す拡大断面図、（Ｂ）は可動部の支持方法の他の例を示す拡大断面図である。 電子デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１〜図６を参照して説明する。図１は、この実施形態に係るウエハ保持装置（基板保持装置）を備えた露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、スキャニングステッパーよりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を備えている。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに直交する面（本実施形態ではほぼ水平面に平行な面）内でレチクルＲとウエハ（半導体ウエハ）Ｗとが相対走査される方向にＹ軸を、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向にＸ軸を取って説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向をθｘ、θｙ、及びθｚ方向とも呼ぶ。

露光装置ＥＸ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る照明系ＩＬＳ、及び照明系ＩＬＳからの露光用の照明光（露光光）ＩＬ（例えば波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波など）により照明されるレチクルＲ（マスク）を保持するレチクルステージＲＳＴを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲから射出された照明光ＩＬでウエハＷ（基板）を露光する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持するウエハ保持装置５０（図３参照）、ウエハ保持装置５０のうちの機構部を支持して移動するウエハステージＷＳＴ、及び制御系等（図３参照）を備えている。

レチクルＲはレチクルステージＲＳＴの上面に真空吸着等により保持され、レチクルＲのパターン面（下面）には、回路パターンなどが形成されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含む図３のレチクルステージ駆動系２５によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であると共に、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能である。

レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計２４によって、移動鏡２２（又は鏡面加工されたステージ端面）を介して例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計２４の計測値は、図３のコンピュータよりなる主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、その計測値に基づいてレチクルステージ駆動系２５を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。

図１において、レチクルステージＲＳＴの下方に配置された投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。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β（例えば１／４倍、１／５倍などの縮小倍率）を有する。照明系ＩＬＳからの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介して照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの像が、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域ＩＡ（照明領域ＩＡＲと共役な領域）に形成される。ウエハＷは、一例としてシリコン等の半導体よりなる直径が３００ｍｍ又は４５０ｍｍ等の大型の円板状の基材にフォトレジスト（感光材料）を数１０〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものを含む。

露光装置ＥＸにおいて、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子である先端レンズ９１を保持する鏡筒４０の下端部の周囲を取り囲むように、局所液浸装置３８の一部を構成するノズルユニット３２が設けられている。ノズルユニット３２は、露光用の液体Ｌｑ（例えば純水）を供給するための供給管３１Ａ及び回収管３１Ｂを介して、液体供給装置３４及び液体回収装置３６（図３参照）に接続されている。なお、液浸タイプの露光装置としない場合には、上記の局所液浸装置３８は設けなくともよい。

さらに、投影光学系ＰＬには、内部の所定の複数のレンズの姿勢を制御してディストーション及び投影倍率等の結像特性を補正する結像特性補正系４８（図３参照）が設けられている。そのような結像特性補正系は、例えば米国特許出願公開第２００６／２４４９４０号明細書に開示されている。
また、露光装置ＥＸは、レチクルＲのアライメントを行うためにレチクルＲのアライメントマーク（レチクルマーク）の投影光学系ＰＬによる像の位置を計測する空間像計測系（不図示）と、ウエハＷのアライメントを行うために使用される例えば画像処理方式（ＦＩＡ系）のアライメント系ＡＬと、照射系９０ａ及び受光系９０ｂよりなりウエハＷの表面の複数箇所のＺ位置を計測する斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（以下、多点ＡＦ系という）９０（図３参照）と、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するためのエンコーダ８とを備えている。空間像計測系は例えばウエハステージＷＳＴ内に設けられている。アライメント系ＡＬは、例えばウエハＷのショット領域ＳＡ間のスクライブライン領域ＳＬ（図５（Ｂ）参照）に形成された２次元又は１次元のアライメントマーク（以下、ウエハマークという）ＷＭの位置を計測する。

アライメント系ＡＬは、一例として図２に示すように、投影光学系ＰＬに対して＋Ｙ方向に離れて配置されたウエハＷの直径程度の長さの領域に、Ｘ方向（非走査方向）にほぼ等間隔で配列された５眼のアライメント系ＡＬｃ，ＡＬｂ，ＡＬａ，ＡＬｄ，ＡＬｅから構成され、５個のアライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅで同時にウエハＷの異なる位置のウエハマークを検出できるように構成されている。また、多点ＡＦ系９０の照射系９０ａ及び受光系９０ｂは、一例としてアライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅと投影光学系ＰＬとの間の領域に沿って配置されている。この構成によって、ウエハステージＷＳＴによってウエハＷをＹ方向に移動することによって、多点ＡＦ系９０によるウエハＷ表面の複数位置におけるＺ位置（フォーカス位置）の分布の計測、及びアライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅによる複数のウエハマーク（例えば計測対象の複数のショット領域（アライメントショット）に付設されたマーク）の位置計測を効率的に行うことができる。多点ＡＦ系９０の計測結果及びアライメント系ＡＬの計測結果は主制御装置２０に供給される。

ウエハステージＷＳＴは、不図示の複数の例えば真空予圧型空気静圧軸受（エアパッド）を介して、ベース盤ＷＢのＸＹ面に平行な上面ＷＢａに非接触で支持されている。ウエハステージＷＳＴは、例えば平面モータ、又は直交する２組のリニアモータを含むステージ駆動系１８（図３参照）によってＸ方向及びＹ方向に駆動可能である。ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動されるステージ本体３０と、ステージ本体３０上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢと、ステージ本体３０内に設けられて、ステージ本体３０に対するウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＺ位置、及びθｘ方向、θｙ方向のチルト角を相対的に微小駆動するＺステージ機構とを備えている。ウエハテーブルＷＴＢの中央の開口の内側には、ウエハＷを真空吸着等によってほぼＸＹ平面に平行な吸着面上に保持するとともに、プロセス歪み等に起因するウエハＷの局所的な歪み（ウエハ歪み）を補正可能な能動型ウエハホルダ５２（詳細後述）が設けられ、主制御装置２０には能動型ウエハホルダ５２を駆動するウエハホルダ制御系５１が接続されている。能動型ウエハホルダ５２及びウエハホルダ制御系５１からウエハ保持装置５０が構成されている。

また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハＷの表面とほぼ同一面となる、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハＷの載置領域よりも一回り大きな円形の開口が形成された高平面度の平板状のプレート体２８が設けられている。
なお、上述の局所液浸装置３８を設けたいわゆる液浸型の露光装置の構成にあっては、プレート体２８は、さらに図３のウエハステージＷＳＴの平面図に示されるように、その円形の開口を囲む、外形（輪郭）が矩形の表面に撥液化処理が施されたプレート部（撥液板）２８ａ、及びプレート部２８ａを囲む周辺部２８ｅを有する。周辺部２８ｅの上面に、プレート部２８ａをＹ方向に挟むようにＸ方向に細長い１対の２次元の回折格子１２Ａ，１２Ｂが固定され、プレート部２８ａをＸ方向に挟むようにＹ方向に細長い１対の２次元の回折格子１２Ｃ，１２Ｄが固定されている。回折格子１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれＸ方向、Ｙ方向を周期方向とする周期が１μｍ程度の２次元の格子パターンが形成された反射型の回折格子である。

図１において、投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に連結部材（不図示）を介してＸＹ面にほぼ平行な平板状の計測フレーム１６が支持されている。計測フレーム１６の底面に、投影光学系ＰＬをＸ方向に挟むように、回折格子１２Ｃ，１２Ｄに計測用のレーザ光（計測光）を照射して、このＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の（３次元の）相対位置を計測するための複数の３軸の検出ヘッド１４が固定されている。さらに、計測フレーム１６の底面に、投影光学系ＰＬをＹ方向に挟むように、回折格子１２Ａ，１２Ｂに計測用のレーザ光を照射して、この３次元の相対位置を計測するための複数の３軸の検出ヘッド１４が固定されている（図２参照）。さらに、複数の検出ヘッド１４にレーザ光（計測光及び参照光）を供給するための一つ又は複数のレーザ光源（不図示）も備えられている。

図２において、投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光している期間では、Ｙ方向の一列Ａ１内のいずれか２つの検出ヘッド１４は、回折格子１２Ａ又は１２Ｂに計測光を照射し、回折格子１２Ａ，１２Ｂから発生する回折光と参照光との干渉光の検出信号を対応する計測演算部４２（図３参照）に供給する。これと並列に、Ｘ方向の一行Ａ２内のいずれか２つの検出ヘッド１４は、回折格子１２Ｃ又は１２Ｄに計測光を照射し、回折格子１２Ｃ，１２Ｄから発生する回折光と参照光との干渉光の検出信号を対応する計測演算部４２（図３参照）に供給する。これらの一列Ａ１及び一行Ａ２の計測演算部４２では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）と計測フレーム１５０（投影光学系ＰＬ）とのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の相対位置（相対移動量）を例えば０．５〜０．１ｎｍの分解能で求め、それぞれ求めた計測値を切り替え部８０Ａ及び８０Ｂに供給する。計測値切り替え部８０Ａ，８０Ｂでは、回折格子１２Ａ〜１２Ｄに対向している検出ヘッド１４に対応する計測演算部４２から供給される相対位置の情報を主制御装置２０に供給する。

一列Ａ１及び一行Ａ２内の複数の検出ヘッド１４、レーザ光源（不図示）、複数の計測演算部４２、切り替え部８０Ａ，８０Ｂ、及び回折格子１２Ａ〜１２Ｄから３軸のエンコーダ８が構成されている。このようなエンコーダ及び上述の５眼のアライメント系の詳細な構成については、例えば米国特許出願公開第２００８／０９４５９３号明細書に開示されている。主制御装置２０は、エンコーダ８から供給される相対位置の情報に基づいて、計測フレーム１６（投影光学系ＰＬ）に対するウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等の情報を求め、この情報に基づいてステージ駆動系１８を介してウエハステージＷＳＴを駆動する。

なお、エンコーダ８と並列に、又はエンコーダ８の代わりに、ウエハステージＷＳＴの３次元的な位置を計測するレーザ干渉計を設け、このレーザ干渉計の計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴを駆動してもよい。
そして、露光装置ＥＸの露光時には、基本的な動作として先ずレチクルＲ及びウエハＷのアライメントが行われる。その後、レチクルＲへの照明光ＩＬの照射を開始して、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンの一部の像をウエハＷの表面の一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向に移動する動作（ステップ移動）と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、例えば液浸法でかつステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。

この際に、エンコーダ８の検出ヘッド１４においては、計測光及び回折光の光路長はレーザ干渉計に比べて短いため、検出ヘッド１４を用いた計測値に対する空気揺らぎの影響が非常に小さい。従って、エンコーダ８は、レーザ干渉計と比較して、空気が揺らぐ程度の短い期間における計測安定性（短期安定性）が格段に優れているため、レチクルＲのパターン像をウエハＷに高精度に転写できる。

なお、本実施形態では、計測フレーム１６側に検出ヘッド１４を配置し、ウエハステージＷＳＴ側に回折格子１２Ａ〜１２Ｄを配置している。この他の構成として、計測フレーム１６側に回折格子１２Ａ〜１２Ｄを配置し、ウエハステージＷＳＴ側に検出ヘッド１４を配置してもよい。
次に、本実施形態のウエハ保持装置５０の構成及び動作につき詳細に説明する。ウエハ保持装置５０は、ウエハステージＷＳＴ内に組み込まれた能動型ウエハホルダ５２（機構部）と、主制御装置２０の制御のもとで能動型ウエハホルダ５２の動作を制御するウエハホルダ制御系５１とを有し、プロセス歪み等に起因するウエハＷの表面に沿った方向の広範囲及び局所的なウエハ歪みを補正する。

図４（Ａ）は図１の能動型ウエハホルダ５２を示す平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ方向の中央部における縦断面図及びウエハホルダ制御系５１を示す。図４（Ｂ）において、ステージ本体３０の上面に３箇所のＺ方向に変位可能な例えばボイスコイルモータ方式の駆動部（不図示）を介して例えば低膨張率の金属製のＺステージ５３が保持されている。Ｚステージ５３は、ステージ本体３０に保持される矩形の平板部５３ａと、平板部５３ａの上面に一体的に設けられてＸ軸及びＹ軸に平行な辺部を持つ矩形の枠状の側壁部５３ｂとを有し、平板部５３ａ内にウエハＷを真空吸着するための排気路５３ｃが形成されている。側壁部５３ｂの上面にウエハテーブルＷＴＢが固定され、ウエハテーブルＷＴＢの上面に固定されたプレート体２８の周縁部に回折格子１２Ｃ，１２Ｄ等が保持されている。ウエハテーブルＷＴＢ及びプレート体２８の中央部に、それぞれ保持対象のウエハＷを所定のギャップを隔てて収容するための円形の開口が形成されている。なお、図４（Ａ）では、プレート体２８に設けられた開口だけを２点鎖線で示している。

また、Ｚステージ５３の平板部５３ａの上面に一例として僅かな間隔を隔てて、矩形の平板状のウエハ保持部材５４の平板部５４ａが配置され、平板部５４ａの上面にリング状の閉じた側壁部５４ｃが一体的に形成されている。側壁部５４ｃの大きさは、保持対象のウエハＷの周縁のエッジ部よりも僅かに小さい程度であり、側壁部５４ｃでウエハＷの周縁部が支持される。ウエハＷの直径が３００ｍｍ又は４５０ｍｍであれば、側壁部５４ｃの外径は３００ｍｍ又は４５０ｍｍより僅かに小さく形成される。ウエハ保持部材５４は、一例として例えば熱膨張率が非常に小さく、かつ剛性が比較的小さく或る程度歪ませることが可能な材料から形成されている。そのような材料としては、超低膨張ガラス（例えばコーニング社のＵＬＥ（商品名））、超低膨張率のガラスセラミックス（例えばショット社のゼロデュア (Zerodur) （商品名））、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが使用できる。

さらに、図４（Ａ）に示すように、ウエハ保持部材５４の平板部５４ａ上の側壁部５４ｃで囲まれたウエハ保持領域ＨＡ１に、一例として正三角形を基本形状とする２次元格子の各格子点となる位置に多数のピン状の突部５４ｂが一体的に形成されている。隣接する複数の突部５４ｂの間隔は例えば数ｍｍ（例えば３ｍｍ程度）であり、多数の突部５４ｂ及び側壁部５４ｃの上面は同一の平面（ＸＹ平面）に接するように極めて高い平面度に仕上げられている。露光対象のウエハＷは、多数の突部５４ｂ及び側壁部５４ｃの上面に載置される。ウエハ保持部材５４は、例えば一体成形した後に、突部５４ｂ等の表面の研磨等を施すことで製造できる。

ウエハ保持領域ＨＡ１内の多数の突部５４ｂ間に例えば中心から等角度間隔で３列の複数の排気口（図４（Ｂ）にそのうちの１列の排気口を示す）が形成され、これらの排気口がウエハ保持部材５４の平板部５４ａ内の排気路５４ｄに連通している。なお、平板部５４ａの中心部には、ウエハＷをＺ方向に昇降させるために上下する例えば３本のセンターピン（不図示）が通る貫通孔が形成され、Ｚステージ５３はそれらのセンターピンの昇降機構（不図示）を有する。その排気路５４ｄは、可撓性を持つ排気管６１Ａを介してＺステージ５３内の排気路５３ｃに連通し、排気路５３ｃは可撓性を持つ排気管６２Ｂを介してウエハステージＷＳＴの外部にある真空ポンプ６２に接続されている。真空ポンプ６２の動作はウエハホルダ制御系５１によって制御される。側壁部５４ｃを覆うようにウエハＷが載置されている状態で、真空ポンプ６２を動作させて排気路５４ｄを通して多数の突部５４ｂとウエハＷとの間の空間の気体を吸引することで、ウエハＷは多数の突部５４ｂ及び側壁部５４ｃの上面に真空吸着で安定に保持される。なお、ウエハＷは静電吸着で保持することも可能であり、静電吸着する場合には、多数の突部５４ｂの代わりに平坦部でウエハＷを支持することも可能である。

また、図４（Ａ）において、Ｚステージ５３の側壁部５３ｂの−Ｘ方向の辺部にＹ方向に所定間隔で、対向する位置のウエハ保持部材５４の平板部５４ａの−Ｘ方向の側面ＳＰ１をＸ方向に押し引きする互いに同じ構成の複数のＸ軸のアクチュエータ５６ＸＡ，５６ＸＢ，５６ＸＣ，５６ＸＤ，５６ＸＥ，５６ＸＦ，５６ＸＧ，５６ＸＨ，５６ＸＩが設けられ、側壁部５３ｂの＋Ｘ方向の辺部のアクチュエータ５６ＸＡ〜５６ＸＩに対向する位置に、平板部５４ａの＋Ｘ方向の側面ＳＰ２をＸ方向に押し引きするＸ軸のアクチュエータ５７ＸＡ〜５７ＸＩが設けられている。側面ＳＰ１，ＳＰ２はほぼＺＹ平面に平行であり、アクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等が押し引きする方向は側面ＳＰ１，ＳＰ２に垂直な方向である。図４（Ａ）では、アクチュエータ５６ＸＡ〜５６ＸＩ，５７ＸＡ〜５７ＸＩ（以下、５６ＸＡ，５７ＸＡ等という）は９対であるが、その個数は任意である。アクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等のＹ方向の間隔は、一例としてウエハＷの一つのショット領域ＳＡ（図５（Ｂ）参照）のＹ方向の長さ程度でもよい。

同様に、Ｚステージ５３の側壁部５３ｂのＹ方向の対向する２つの辺部に、Ｘ軸のアクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等を９０度回転したような配置で、対向する位置のウエハ保持部材５４の平板部５４ａのＹ方向の側面ＳＰ３，ＳＰ４をＹ方向（側面ＳＰ３，ＳＰ４に垂直な方向）に押し引きする複数対のＹ軸のアクチュエータ５８ＹＡ〜５８ＹＩ及び５９ＹＡ〜５９ＹＩ（以下、５８ＹＡ，５９ＹＡ等という）が設けられている。ただし、アクチュエータ５８ＹＡ，５９ＹＡ等のＸ方向の間隔は、一例としてウエハＷの一つのショット領域ＳＡ（図５（Ｂ）参照）のＸ方向の幅程度でもよい。この場合、Ｙ軸のアクチュエータ５８ＹＡ，５９ＹＡ等の個数はＸ軸のアクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等の個数よりも多くなる。

アクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等及び５８ＹＡ，５９ＹＡ等は、それぞれ平板部５４ａの側面ＳＰ１，ＳＰ２及びＳＰ３，ＳＰ４にＹ方向及びＸ方向に所定間隔で固定された可動子５６ａと、側壁部５３ｂに固定されて可動子５６ａを±Ｘ方向及び±Ｙ方向に変位させる固定子５６ｂとを有する。固定子５６ｂによる可動子５６ａ（ひいては側面ＳＰ１〜ＳＰ４の局所領域）のＸ方向又はＹ方向の変位がウエハホルダ制御系５１によって個別に制御される。アクチュエータ５６ＸＡ，５８ＹＡ等としては、例えば複数の圧電素子（例えばピエゾ素子）を組み合わせることによって、可動子５６ａをＸ方向又はＹ方向に例えば数ｎｍ程度の分解能で、かつ大きな力で逐次変位させるいわゆるインチウォーム方式の駆動素子を使用できる。なお、この駆動素子の代わりに例えば超音波モータ等も使用可能である。

アクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等及び５８ＹＡ，５９ＹＡ等がウエハ保持部材５４の側面ＳＰ１〜ＳＰ４をＸ方向及びＹ方向に押し引きする力の中心に沿った直線をその力の作用線と呼ぶものとする。このとき、図４（Ａ）に対向配置されている２対のアクチュエータ５６ＸＦ，５７ＸＦ及び５８ＹＣ，５９ＹＣによるそれぞれ共通のＸ方向及びＹ方向に平行な作用線ＷＬＸＦ及びＷＬＹＣで示すように、対向配置されている複数対のアクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等及び５８ＹＡ，５９ＹＡ等の作用線はそれぞれ同じ直線上にある。また、アクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等の作用線ＷＬＸＦ等は、それぞれほぼウエハ保持領域ＨＡ１の近傍の底部を通るように設定されている。

さらに、代表的にアクチュエータ５６ＸＦ，５７ＸＦ，５８ＹＣ，５９ＹＣで示すように、アクチュエータ５６ＸＡ，５８ＹＡ等の可動子５６ａの近傍の平板部５４ａに、それぞれウエハ保持部材５４のＸ方向又はＹ方向の歪み量（対応する可動子５６ａ又は側面の変位にほぼ対応している）を計測するための歪みゲージ６０が固定され、歪みゲージ６０の計測値がウエハホルダ制御系５１に供給されている。ウエハホルダ制御系５１は、個々の歪みゲージ６０の計測値からウエハ保持領域ＨＡ１内の個々の突部５４ｂのＸ方向及びＹ方向の変位、ひいては各突部５４ｂで支持されている部分のウエハＷの変形量（局所的に付与した歪み量）をモニタできる。ウエハホルダ制御系５１は、歪みゲージ６０の計測値から求められるウエハＷの局所的な変形量が、プロセス歪み等に起因するウエハ歪みを相殺するようにアクチュエータ５６ＸＡ，５８ＹＡ等の駆動量を制御する。

Ｚステージ５３、ウエハ保持部材５４、アクチュエータ５６ＸＡ，５８ＹＡ等、歪みゲージ６０、及び真空ポンプ６２を含んで能動型ウエハホルダ５２が構成されている。
次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、ウエハ保持装置５０を用いてウエハ歪みを補正しながらウエハＷを露光する露光方法の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。この露光方法の動作は主制御装置２０によって制御される。まず、図６のステップ１０２において、図１のレチクルステージＲＳＴにレチクルＲがロードされ、それに続くステップ１０４において、図４（Ｂ）のウエハステージＷＳＴのウエハ保持部材５４の側壁部５４ｃ及び多数の突部５４ｂ上に未露光のウエハＷがロードされ、真空ポンプ６２の排気（吸引）が開始されて、図５（Ａ）に示すように、ウエハＷが吸着保持される。ウエハＷの表面は、Ｘ方向及びＹ方向にスクライブライン領域ＳＬを挟んで多数のショット領域ＳＡに区画され、それまでのデバイス製造プロセスによって各ショット領域ＳＡに例えば複数層の回路パターンが形成されるとともに、各ショットＳＡにウエハマークＷＭが付設されている（図５（Ｂ）参照）。ショット領域ＳＡの大きさは一例としてＸ方向の幅が２５ｍｍ程度、Ｙ方向（走査方向）の長さが３３ｍｍ程度である。

そして、図２に示すように、ウエハＷの表面がアライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅの検出領域及び多点ＡＦ系９０の検出領域をＹ方向に横切るようにウエハステージＷＳＴをＹ方向に駆動しながら、多点ＡＦ系９０でウエハＷ表面の全面の複数の計測点のＺ位置を計測し、計測値を主制御装置２０に供給する（ステップ１０６）。この動作とほぼ並行して、アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅによって、ウエハＷの全部のショット領域ＳＡから選択された所定個数（例えば２０個程度）のアライメントショットに付設されたウエハマークＷＭの位置を計測し、計測値を主制御装置２０に供給する（ステップ１０８）。なお、ショット領域ＳＡ内に形成されたウエハマーク（ショット内マーク）（不図示）がある場合、アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅはショット内マークをも計測してもよい。以下、説明の便宜上、ステップ１０８のマーク計測をラフ計測とも呼ぶ。そして、主制御装置２０は、ウエハマークの計測値に基づいて、例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式でウエハＷの全部のショット領域ＳＡの配列座標及び各ショットＳＡの形状の歪み（ショット歪み）を算出する（ステップ１１０）。ショット歪み（例えばディストーション、スケーリング（倍率）、ローテーション等）がプロセス歪み等に起因するウエハＷの局所的な歪み（ウエハ歪み）に相当する。全部のショット領域ＳＡの配列座標には、ウエハ全体の歪みの情報も含まれている。

次に、主制御装置２０は、算出されたショット歪みが予め定められている基準値以上であるかどうかを判定する（ステップ１１２）。その基準値は、一例として、結像特性補正系４８によって投影光学系ＰＬの結像特性を補正することで補正可能な上限程度である。そのショット歪みがその基準値以上である場合には、ステップ１１４に移行して、アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅによって、ウエハＷのショット歪みが基準値を超える領域の全部のショット領域ＳＡのウエハマークＷＭの位置を計測させる。そして、この計測結果を用いてそのショット歪みの正確な形状を算出する。このようにある領域内の全部のウエハマークの位置を計測することをウエハマークの詳細な計測とも呼び、この計測値からショット歪みを算出することをウエハマークのファイン計測とも呼ぶ。その後、動作はステップ１１６に移行する。ステップ１１２で、ショット歪みがその基準値より小さい場合には、ステップ１１２から直接ステップ１１６に移行する。

ステップ１１６において、主制御装置２０はウエハホルダ制御系５１にウエハＷの全体の歪みの情報を供給し、ショット歪みが許容値を超えている部分がある場合、その正確なショット歪みの情報をウエハホルダ制御系５１に供給する。これに応じて、ウエハホルダ制御系５１は、能動型ウエハホルダ５２のアクチュエータ５６ＸＡ，５８ＹＡ等を駆動して、その全体の歪みを低減させるようにウエハ保持部材５４の平板部５４ａを全体として歪ませる。このとき、平板部５４ａ上の多数の突部５４ｂの位置も変位し、これに追従して突部５４ｂで支持されているウエハＷも局所的に変位するため、ウエハＷを全体として歪ませることができる。その後、ウエハステージＷＳＴの駆動によってウエハＷの露光対象のショット領域（露光対象ショット）が走査開始位置に移動（ステップ移動）する（ステップ１１８）。この動作とほぼ並行して、その露光対象ショットのショット歪みが基準値以上である場合に、ウエハホルダ制御系５１は、能動型ウエハホルダ５２のアクチュエータ５６ＸＡ，５８ＹＡ等をさらに駆動して、そのショット歪みを低減させるようにウエハ保持部材５４の平板部５４ａの側面ＳＰ１〜ＳＰ４、ひいては平板部５４ａのウエハ保持領域ＨＡ１を局所的に歪ませる。このとき、ウエハ保持領域ＨＡ１の歪んだ部分にある突部５４ｂの位置も変位し、これに追従してこの突部５４ｂで支持されているウエハＷも局所的に変位するため、ウエハＷを局所的に歪ませることができる（ステップ１２０）。

具体的に、図５（Ａ）において、本来の形状よりも大きくなるように歪んだショット領域ＳＡ１を補正するには、ショット領域ＳＡ１の（底面の）近傍を通るＸ軸の作用線ＷＬＸＦに沿ってアクチュエータ５６ＸＦ，５７ＸＦからウエハ保持部材５４の側面（ひいてはウエハＷ）を圧縮する方向の力を加え、ショット領域ＳＡ１の近傍を通るＹ軸の作用線ＷＬＹＣに沿ってアクチュエータ５８ＹＣ，５９ＹＣからウエハ保持部材５４の側面（ウエハＷ）を圧縮する方向の力を加えてもよい。一方、本来の形状よりも小さくなるように歪んだショット領域ＳＡ２を補正するには、ショット領域ＳＡ２の近傍を通るＸ軸、Ｙ軸の作用線ＷＬＸＣ，ＷＬＹＦに沿ってアクチュエータ５６ＸＣ，５８ＹＦ等からウエハ保持部材５４の側面（ウエハＷ）を伸張する方向の力を加えもよい。

さらに、図５（Ｃ）のように平行四辺形状に歪んだショット領域ＳＡ３を補正するには、ショット領域ＳＡ３のＹ方向の２つの辺の近傍を通る２つのＸ軸の作用線ＷＬＸ１，ＷＬＸ２に沿って、アクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等からそれぞれ互いにＸ方向に逆方向の力をウエハ保持部材５４の側面（ウエハＷ）に加えてもよい。なお、上述のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３の形状を補正する際に、例えば同じ列又は行上の隣接するショット領域が同様に歪んだとしても、これらのショット領域を露光する際には形状の補正量が異なるため、特に問題はない。さらに、ステップ１２０で残存したショット歪みは結像特性補正系４８によって補正される。

そして、ステップ１１６及び１２０におけるウエハＷの歪みによる露光対象ショットの中心のＸ方向、Ｙ方向の位置ずれを相殺するように、ウエハステージＷＳＴの位置を補正し（ステップ１２２）、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像でその露光対象ショットを走査露光する（ステップ１２４）。その後、次のショット領域を露光する場合には（ステップ１２６）、動作はステップ１１８に戻って、ウエハＷのステップ移動、ショット歪みの補正、及び露光等が繰り返される。そして、ステップ１２６で露光対象のショット領域が尽きた場合には、動作はステップ１２８に移行して、ウエハＷの真空吸着の解除及び能動型ウエハホルダ５２からのアンロードが行われる。その後、次のウエハに対する露光を行う場合には、ステップ１０４からの動作が繰り返される。

この露光方法によれば、例えばプロセス歪みによってウエハ歪み（ショット歪み）が基準値を超えて残存していても、能動型ウエハホルダ５２によってそのウエハ歪みを低減させるようにウエハＷを局所的に歪ませることによって、露光対象ショットの歪みを結像特性補正系４８で補正可能な範囲まで低減させることができる。従って、大型のウエハＷを使用してウエハ歪みが大きくなっていても、レチクルＲのパターンの像をウエハＷの各ショット領域に高精度に、かつ高い重ね合わせ精度で露光することができる。

上述のように本実施形態の露光装置ＥＸは、ウエハＷ（基板）を保持するウエハ保持装置５０を備えている。そして、ウエハ保持装置５０は、複数の突部５４ｂが二次元的に配列されたウエハ保持領域ＨＡ１を有し、複数の突部５４ｂを介してウエハＷを保持する平板状のウエハ保持部材５４と、ウエハ保持部材５４の平板部５４ａの側面ＳＰ１〜ＳＰ４の複数の位置でそれぞれ側面ＳＰ１〜ＳＰ４に垂直な方向にウエハ保持部材５４を押し引きする複数のアクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ，５８ＹＡ，５９ＹＡ等と、を備えている。そして、ウエハ保持装置５０は、複数のアクチュエータ５６ＸＡ〜５９ＹＡ等を介してウエハ保持部材５４のウエハ保持領域ＨＡ１を局所的に変形させることで、複数の突部５４ｂを介して保持されているウエハＷを局所的に変形させることができる。

ウエハ保持装置５０によれば、アクチュエータ５６ＸＡ〜５９ＹＡ等を用いてウエハ保持部材５４を局所的に変形させることで、この変形に追従してウエハＷを局所的に変形させることができる。従って、保持対象のウエハＷの例えば表面に沿った方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の歪みを補正できる。従って、レチクルＲのパターンをウエハＷの各ショット領域に高い重ね合わせ精度で露光できる。

なお、要は側面ＳＰ１〜ＳＰ４の押し引きによってウエハ保持部材５４のウエハ保持領域ＨＡ１が変形できればよいため、アクチュエータ５６ＸＡ〜５９ＹＡ等が押し引きする方向は側面ＳＰ１〜ＳＰ４に垂直な方向から斜めに傾いていてもよい。従って、アクチュエータ５６ＸＡ〜５９ＹＡ等が押し引きする方向は側面ＳＰ１〜ＳＰ４に交差する方向であればよい。

また、ウエハＷは複数の突部５４ｂを介してウエハ保持部材５４Ａに支持されているが、複数の突部５４ｂを設けることなく、平板部５４ａで直接ウエハＷを支持して、静電吸着等でウエハＷを保持してもよい。この場合にも、アクチュエータ５６ＸＡ〜５９ＹＡ等が側面ＳＰ１〜ＳＰ４を押し引きすることで、ウエハＷを局所的に変形できる。
また、ウエハ保持部材５４（基板ホルダ）は、ウエハＷを保持するためのウエハ保持領域ＨＡ１（基板保持領域）と、ウエハ保持領域ＨＡ１を囲むように配置されて、複数の位置でアクチュエータ５６ＸＡ〜５９ＹＡ等が接触する側面ＳＰ１〜ＳＰ４と、を備え、そのアクチュエータによる力を受けてその側面と交差する方向（垂直な方向を含む）に関して局所的に変形可能である。ウエハ保持部材５４を用いることで能動型ウエハホルダ５２が構成できる。

また、露光装置ＥＸを用いた露光方法は、照明光ＩＬ（露光光）でレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する方法である。そして、その露光方法は、本実施形態のウエハ保持装置５０の能動型ウエハホルダ５２にウエハＷを保持するステップ１０４と、アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅを用いてウエハＷの局所的な歪みに関する情報を計測するステップ１０８，１１４と、その計測された情報に基づいて主制御装置２０の制御のもとで、能動型ウエハホルダ５２のアクチュエータ５６ＸＡ，５７ＸＡ等を駆動してウエハＷの局所的な歪みを補正するステップ１２０とを有する。
本実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法によれば、例えばウエハＷの大型化によってプロセス歪み等に起因するウエハ歪みが生じていても、このウエハ歪みを補正することによって、レチクルＲのパターンをウエハＷに高い重ね合わせ精度で露光できる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態につき図７（Ａ）〜図９（Ａ）を参照して説明する。本実施形態の露光装置の基本的な構成は図１の露光装置ＥＸと同様であるが、ウエハ保持装置５０の構成が異なっている。なお、図７（Ａ）〜図９（Ａ）において、図４（Ａ）〜図５（Ａ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７（Ａ）は、本実施形態のウエハステージのステージ本体３０に搭載された能動型ウエハホルダ５２Ａを示す平面図、図７（Ｂ）は、本実施形態のウエハ保持装置５０Ａを示す。図７（Ｂ）には、図７（Ａ）の能動型ウエハホルダ５２ＡのＹ方向の中央の断面図も示されている。ウエハ保持装置５０Ａは、ウエハＷが載置される能動型ウエハホルダ５２Ａと、能動型ウエハホルダ５２Ａの動作を制御する第１制御系５１Ａ及び第２制御系５１Ｂとを有する。なお、図７（Ａ）においては、能動型ウエハホルダ５２Ａで保持されたウエハＷの外形を２点鎖線で表している。図７（Ｂ）において、Ｚステージ５３の平板部５３ａの上面に、矩形の平板状のウエハ保持部材５４Ａが固定され、ウエハ保持部材５４Ａの上面にウエハＷの周縁部を支持するためのリング状の閉じた側壁部５４Ａｃが一体的に形成されている。ウエハ保持部材５４Ａは、第１の実施形態のウエハ保持部材５４と同様に熱膨張率が非常に小さい材料から形成されている。

図７（Ａ）に示すように、ウエハ保持部材５４Ａ上の側壁部５４Ａｃで囲まれたウエハ保持領域ＨＡ２に、一例として正三角形を基本形状とする２次元格子の各格子点に位置するように多数のピン状の突部６４ａが配列され、多数の突部６４ａ及び側壁部５４ＡｃによってウエハＷが支持される。一例として、多数の突部６４ａは、３個ずつがそれぞれ互いに独立にＸ方向、Ｙ方向に移動可能な可動部材６４の正三角形状の上部６４ｂの表面に一体的に形成されている。また、３個ずつの突部６４ａをできるだけ近接して配置できるように、一例としてＹ方向の一列の複数の可動部材６４は同じ方向に配列され、その一列の可動部材６４にＸ方向に隣接する一列の複数の可動部材６４は１８０度回転した方向に配列されている。なお、隣接する複数の突部６４ａの間隔は例えば数ｍｍ（例えば３ｍｍ程度）であり、ウエハＷの直径は例えば３００ｍｍ又は４５０ｍｍである。また、可動部材６４に形成される突部６４ａの個数は任意であり、可動部材６４に一つの突部６４ａを形成してもよい。

そして、個々の可動部材６４は、一例として図８（Ｃ）に拡大して示すように、複数（ここでは３個）の突部６４ａが形成された正三角形状の上部６４ｂと、上部６４ｂとほぼ同じ形状の下部６４ｄと、上部６４ｂ及び下部６４ｄを連結するほぼ小さい正方形状の断面を持つ軸部６４ｃ（図８（Ａ）参照）とを有する。可動部材６４の重心は軸部６４ｃ内にある。各可動部材６４の下部６４ｄ（実際にはこの底面の凸部）がウエハ保持部材５４Ａの上面に載置され、各可動部材６４の複数の突部６４ａの上面が側壁部５４Ａｃの上面と同じ高さになるように、突部６４ａ及び側壁部５４Ａｃの上面は高い平面度に仕上げられている。可動部材６４は、それぞれウエハ保持部材５４Ａと同様に熱膨張率が非常に小さい材料から一体成形によって形成されている。なお、可動部材６４は変形しなくともよいため、可動部材６４の材料は剛性が高くともよい。また、図７（Ａ）のウエハ保持領域ＨＡ２の周縁部には、上部の形状が正三角形状ではなく、形成された突部６４ａが２個の可動部材６４Ａも配置されている。

図７（Ａ）において、ウエハ保持部材５４Ａの側壁部５４Ａｃの周囲に等角度間隔で、Ｚ方向の位置が可変でウエハＷの側壁部５４Ａｃからはみ出した周縁部を支持可能なピン状の突部が形成された複数の突部材６８が配置され、ウエハ保持部材５４Ａと各突部材６８との間に、突部材６８のＺ方向の位置を制御するための例えば積層型の圧電素子（例えばピエゾ素子）からなるＺ軸のアクチュエータ６６Ｚが設けられている。アクチュエータ６６Ｚの動作は第１制御系５１Ａによって制御される。複数の突部材６８でウエハＷの周縁部の垂れを補正するようにウエハＷをＺ方向に押し上げることで、ウエハＷが大型化した場合でもウエハＷの垂れを抑制して、ウエハＷの周縁部に近いショット領域にもレチクルＲのパターンの像を高精度に露光できる。

ウエハＷの直径が例えば４５０ｍｍである場合、隣接する突部材６８の円周方向のピッチを３ｍｍとして、突部材６８のＺ位置を複数個、例えば２個単位で制御してもよい。このとき、アクチュエータ６６Ｚの個数はほぼ２３６個（＝４５０ｍｍ・π／６ｍｍ）となる。
その他に、突部材６８のＺ位置を例えば９個単位のグループ６９毎に制御してもよい。このとき、グループ６９の円周方向の長さはほぼ３０ｍｍとなるため、グループ６９の個数、ひいてはアクチュエータ６６Ｚの個数はほぼ４７個（＝４５０ｍｍ・π／３０ｍｍ）となる。

また、ウエハ保持部材５４Ａのウエハ保持領域ＨＡ２内の多数の可動部材６４（６４Ａを含む）間に第１の実施形態と同様に複数列の複数の排気口（図７（Ｂ）にそのうちの１列の排気口を示す）が形成され、これらの排気口がウエハ保持部材５４Ａ内の排気路５４Ａｄに連通している。なお、ウエハ保持部材５４Ａの中心部には、ウエハＷをＺ方向に昇降させるために上下する例えば３本のセンターピン（不図示）が通る貫通孔が形成され、Ｚステージ５３はそれらのセンターピンの昇降機構（不図示）を有する。その排気路５４Ａｄは、Ｚステージ５３内の排気路５３ｃに連通し、排気路５３ｃは可撓性を持つ排気管６２Ｂを介してウエハステージＷＳＴの外部にある真空ポンプ６２に接続されている。真空ポンプ６２の動作は第２制御系５１Ｂによって制御される。側壁部５４Ａｃを覆うようにウエハＷが載置されている状態で、真空ポンプ６２を動作させて排気路５４Ａｄを通して多数の可動部材６４とウエハＷとの間の空間の気体を吸引することで、ウエハＷは多数の可動部材６４の突部６４ａ及び側壁部５４Ａｃの上面に真空吸着で安定に保持される。なお、各可動部材６４は突部６４ａではなく平坦部でウエハＷを支持することも可能である。

また、図８（Ａ）は、図７（Ａ）の各可動部材６４の軸部６４ｃに沿った平面断面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の一部を示す拡大平面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の一部のＸＺ面に沿った拡大断面図である。図８（Ａ）において、Ｘ方向に隣接する２つの位置Ｐ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊは１以上の整数）及びＰ（ｉ＋１，ｊ）の可動部材６４の軸部６４ｃ間にＸ方向に伸縮可能なＸ軸のアクチュエータ６６Ｘが設置され、Ｙ方向に隣接する２つの位置Ｐ（ｉ，ｊ）及びＰ（ｉ，ｊ−１）（図８（Ｂ）参照）の可動部材６４の軸部６４ｃ間にＹ方向に伸縮可能なＹ軸のアクチュエータ６６Ｙが設置されている。アクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙとしては例えば積層された圧電素子（例えばピエゾ素子）が使用できる。

この場合、ウエハ保持領域ＨＡ２の中央部の可動部材６４は、図８（Ｂ）に示すように、その軸部６４ｃがＸ方向の両側面で２つのＸ軸のアクチュエータ６６Ｘに挟まれ、Ｙ方向の両側面で２つのＹ軸のアクチュエータ６６Ｙに挟まれる。従って、２対のＸ軸のアクチュエータ６６Ｘ及びＹ軸のアクチュエータ６６Ｙの伸縮量を制御することで、その可動部材６４をＸ方向及びＹ方向に変位させて、可動部材６４で支持されている部分のウエハＷを局所的に歪みませることができる。圧電素子の最大変形量は長さの０．１％程度であるため、例えば長さ１ｍｍのアクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙを使用することで、可動部材６４をＸ方向及びＹ方向に１μｍ程度の範囲内で変位できる。また、ウエハ保持領域ＨＡ２の側壁部５４Ａｃに近い領域にある可動部材６４（又は６４Ａ）の中には、軸部６４ｃのＸ方向及び／又はＹ方向の一方の側面が側壁部５４Ａｃの段差部で直接支持されているものがあってもよい。

このように側壁部５４Ａｃ内の多数の可動部材６４は、多数のＸ軸及びＹ軸のアクチュエータ６６Ｘ，６６ＹによってＸ方向、Ｙ方向の位置、及びこの位置からの変位が互いに独立に制御される。個々のＸ軸及びＹ軸のアクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙの伸縮量は図７（Ｂ）の第１制御系５１Ａによって制御される。また、アクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙにはそれぞれ伸縮量を計測する歪みゲージ７０Ｘ，７０Ｙが内蔵されており、歪みゲージ７０Ｘ，７０Ｙの計測値が第１制御系５１Ａに供給され、この計測値に基づいて第１制御系５１Ａは各アクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙの伸縮量を制御する。本実施形態では、多数のＸ軸、Ｙ軸のアクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙを制御するための配線はかなり複雑になるため、一例として第１制御系５１Ａは、ウエハ保持部材５４Ａのウエハ保持領域ＨＡ１の可動部材６４の底面部にマザーボードとして配置されている。そして、ウエハステージの外部にある第１制御系５１Ａが、主制御装置２０の制御のもとでウエハＷの補正すべき局所的な歪み（ウエハ歪み）の情報を第２制御系５１Ｂに供給し、これに応じて第２制御系５１Ｂがそのウエハ歪みを補正するようにアクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙを駆動して可動部材６４を変位させる。

例えば図９（Ａ）に示すように、ウエハＷの本来の形状よりも大きくなったショット領域ＳＡ１の歪みを補正するためには、ショット領域ＳＡ１にＹ方向に隣接する領域の底面の２つの位置Ｐ１，Ｐ２の可動部材６４を近づけて、ショット領域ＳＡ１にＸ方向に隣接する領域の底面の２つの位置Ｐ３，Ｐ４の可動部材６４を近づけるようにアクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙを駆動すればよい。一方、ウエハＷの本来の形状よりも小さくなったショット領域ＳＡ２の歪みを補正するためには、ショット領域ＳＡ２に斜めに隣接する領域の底面の４つの位置Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の可動部材６４が離れるようにアクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙを駆動すればよい。

このように本実施形態の露光装置は、ウエハＷ（基板）を保持するウエハ保持装置５０Ａを備えている。そして、ウエハ保持装置５０Ａは、ウエハＷを保持するためのウエハ保持領域ＨＡ２を有するウエハ保持部材５４Ａと、ウエハ保持領域ＨＡ２に二次的に配列されるとともに、それぞれウエハＷを支持する複数の可動部材６４と、複数の可動部材６４の間に配置されてそれぞれ伸縮可能な複数のＸ軸のアクチュエータ６６Ｘ及びＹ軸のアクチュエータ６６Ｙとを備えている。そして、ウエハ保持装置５０Ａは、アクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙを介して複数の可動部材６４のうち少なくとも一つの可動部材６４を変位させることで、複数の可動部材６４を介して保持されているウエハＷを局所的に変形させている。

ウエハ保持装置５０Ａによれば、アクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙを用いて少なくとも一つの可動部材６４を変位させることで、この変位に追従してウエハＷを局所的に変形させることができる。従って、保持対象のウエハＷの例えば表面に沿った方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の歪みを補正できる。従って、レチクルＲのパターンをウエハＷの各ショット領域に高い重ね合わせ精度で露光できる。

なお、本実施形態に関して、図９（Ｂ）の変形例に示すように、ウエハＷを支持する複数の突部６５ａを正方形を基本形状とする２次元格子の各格子点に配置し、複数個（例えば４個）の突部６５ａをそれぞれ１つの可動部材６５に形成してもよい。この場合、各可動部材６５を四角柱状として、Ｘ方向に隣接する２つの可動部材６５間にＸ方向に伸縮するＸ軸のアクチュエータ６７Ｘを設置し、Ｙ方向に隣接する２つの可動部材６５間にＹ方向に伸縮するＹ軸のアクチュエータ６７Ｙを設置してもよい。この構成によれば、複数の可動部材６５が同じ方向を向いているため、多数の可動部材６５の配置及び位置の制御が容易である。また、アクチュエータ６７Ｘ，６７Ｙの伸縮量を制御して可動部材６５を変位させることで、上記の実施形態と同様にウエハ歪みを補正できる。

また、図９（Ｃ）に示すように、平板状のウエハ保持部材５４Ｂの上面に例えば正方形を基本形状とする２次元格子の各格子点の位置にピン状の突部５４Ｂｂを設け、ウエハ保持部材５４Ｂの上面にＸ方向及びＹ方向に２つの突部５４Ｂｂ毎に溝部５４Ｂｃ，５４Ｂｄを設けてもよい。この場合、溝部５４Ｂｃ，５４Ｂｄ間の複数の凸部５４Ｂａの表面にそれぞれ４個の突部５４Ｂｂが形成されるようになる。そして、Ｘ方向に隣接する２つの凸部５４Ｂａ間の溝部５４ＢｃにＸ軸のアクチュエータ６７Ｘを設置し、Ｙ方向に隣接する２つの凸部５４Ｂａ間の溝部５４ＢｄにＹ軸のアクチュエータ６７Ｙを設置し、アクチュエータ６７Ｘ，６７Ｙを伸縮させることで、所定の凸部５４Ｂａの上面（ひいてはこの面にある４個の突部５４Ｂｂ）をＸ方向、Ｙ方向に変位させて、この部分のウエハ歪みを補正できる。

また、図１０（Ａ）〜（Ｃ）の別の変形例のウエハ保持装置５０Ｂで示すように、各可動部材６４をＺ方向に変位させる例えば積層型の圧電素子よりなるＺ軸のアクチュエータ６７Ｚを設けてもよい。なお、図１０（Ａ）〜（Ｃ）において図７（Ｂ）、図８（Ｃ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１０（Ａ）はウエハ保持装置５０Ｂの能動型ウエハホルダ５２Ｂの断面図を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の一部の拡大断面図を示す。図１０（Ａ）、（Ｂ）において、ウエハＷを支持する多数の可動部材６４は、それぞれウエハ保持部材５４Ａのウエハ保持領域にＺ軸のアクチュエータ６７Ｚを介して載置されている。Ｚ軸のアクチュエータ６７Ｚの伸縮量は第１の制御系５１Ａによって制御される。Ｚ軸のアクチュエータ６７Ｚにも伸縮量を計測する歪みゲージ（不図示）が設けられており、この計測値に基づいて各アクチュエータ６７Ｚの伸縮量が制御される。これ以外の構成は図７（Ｂ）の第２の実施形態と同様である。

図１の露光装置ＥＸにおいて、ウエハ保持装置５０の代わりにこの変形例のウエハ保持装置５０Ｂを用いた場合の露光方法の一例につき図１１のフローチャートを参照して説明する。図１１において、ステップ１０２Ａ〜１１４Ａの動作は図６のステップ１０２〜１１４と同様であり、ステップ１１８Ａ，１２２Ａ，１２４Ａ〜１２８Ａの動作は図６のステップ１１８，１２２，１２４〜１２８と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

まず、図１１のステップ１０２Ａ（レチクルＲのロード）、ステップ１０４Ａ（ウエハＷのロード、及び真空ポンプ６２の吸引によるウエハＷの吸着保持）、ステップ１０６Ａ（多点ＡＦ系９０によるＺ位置計測）、ステップ１０８Ａ（アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅによるウエハＷのアライメントショットのウエハマークの計測（ラフ計測））、ステップ１１０Ａ（ショット配列及びショット歪みの算出）、及びステップ１１４Ａ（アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅによるショット歪みがある部分のウエハマークの詳細な計測及び歪みの算出（ファイン計測）が実行される。次のステップ１３２において、図１０（Ａ）の能動型ウエハホルダ５２ＢのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のアクチュエータ６６Ｘ，６６Ｙ，６７Ｚを用いて、ウエハＷの局所的なＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の歪みを補正する。Ｚ方向の歪みはステップ１０６Ａで多点ＡＦ系９０によって計測されている。さらに、側壁部５４Ａｃの外側のＺ軸アクチュエータ６６Ｚを介して突部材６８のＺ方向の位置を制御することで、ウエハＷのエッジ部の曲がり（側壁部５４Ａｃの外側の部分の垂れ）を補正する。

その後、多点ＡＦ系９０でウエハＷの補正後の表面のＺ位置を複数の位置で計測し（ステップ１０６Ｂ）、アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅで例えばアライメントショットのウエハマークを再計測する（ステップ１０８Ｂ）。そして、最終的なウエハＷのショット領域の配列座標及びショット歪みを算出する（ステップ１３４）。その後、ウエハステージＷＳＴによって露光対象のショットＳＡを走査開始位置に移動し（ステップ１１８Ａ）、ウエハステージＷＳＴによる露光位置を補正し（ステップ１２２Ａ）、ショット歪み中のディストーションを補正するように結像特性補正系４８で投影光学系ＰＬのディストーションを補正し（ステップ１３６）、同様に結像特性補正系４８で投影光学系ＰＬの倍率を補正し（ステップ１３８）、当該ショット領域ＳＡを走査露光する（ステップ１２４Ａ）。

このように変形例のウエハ保持装置５０Ｂを用いた露光方法によれば、例えばプロセス歪みによってウエハ歪み（ショット歪み）が基準値を超えて残存していても、能動型ウエハホルダ５２Ｂによってそのウエハ歪みを低減させるようにウエハＷを局所的に歪ませることによって、露光対象ショットの歪みを結像特性補正系４８で補正可能な範囲まで低減させることができる。また、Ｚ方向のウエハ歪みも補正できる。従って、大型のウエハＷを使用してウエハ歪みが大きくなっていても、レチクルＲのパターンの像をウエハＷの各ショット領域に高精度に、かつ高い重ね合わせ精度で露光することができる。

なお、本実施形態において、可動部材６４をＺ方向に変位させるＺ軸のアクチュエータ６７Ｚを、図１０（Ｃ）に示すように、例えば三角形の頂点に配置された３つのアクチュエータ６７Ｚ１，６７Ｚ２，６７Ｚ３（６７Ｚ３は不図示）から構成してもよい。これら３つのアクチュエータ６７Ｚ１等を独立に駆動することによって、点線の姿勢Ｂ４で示すように、可動部材６４の傾斜角を補正することができる。また、Ｚ軸のアクチュエータ６７Ｚではなく、Ｘ軸及びＹ軸のアクチュエータ６６Ｘ，６６ＹをそれぞれＺ方向に配置された２つのアクチュエータから構成し、これら２つのアクチュエータを独立に駆動して、可動部材６４の傾斜角を補正してもよい。
なお、上記の各実施形態において、図１２（Ａ）に示すように、例えばウエハ保持部材５４Ａに可動部材６５を支持するときに、ウエハ保持部材５４Ａの底面からボルト７２によって各可動部材６５の底面を固定し、各可動部材６５の底面付近に可撓性を高めるための凹部よりなるフレキシャー部６５Ａｅを形成しておいてもよい。これによって、各可動部材６５を安定にウエハ保持部材５４Ａで支持できるとともに、アクチュエータ６７Ｘ等で可動部材６５の上部をＸ方向等に容易に変位させることもできる。

また、図１２（Ｂ）に示すように、可動部材６５の底面を、ウエハ保持部材５４Ａの裏面側に設けたＺ軸のアクチュエータ７４によってロッド７３を介してＺ方向に変位させてもよい。この機構によれば、可動部材６５とウエハ保持部材５４Ａとの間にＺ軸のアクチュエータを配置するよりもウエハ保持部材５４Ａの上面（ウエハ保持領域）の構成が簡素化できる。

また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１３に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（露光方法）によりレチクルのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施例の露光装置ＥＸ（露光方法）を用いてレチクルのパターンの像を基板（ウエハ）に転写し、その基板を現像するリソグラフィ工程と、そのパターンの像が転写されたその基板をそのパターンの像に基づいて加工する工程（ステップ２２４のエッチング等）とを含んでいる。この際に、上記の実施例によれば、露光時の重ね合わせ精度を高めることができるため、電子デバイスを高精度に製造できる。

なお、本発明は、上述の走査露光型の投影露光装置（スキャナ）の他に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ等）にも適用できる。さらに、本発明は、液浸型露光装置以外のドライ露光型の露光装置にも同様に適用することができる。
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）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光装置にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、８…エンコーダ、１２Ａ〜１２Ｄ…回折格子、１４…検出ヘッド、５０…ウエハ保持装置、５２…能動型ウエハホルダ、５３…ベース部材、５４…ウエハ保持部材、５６ＸＡ〜５６ＸＩ，５７ＸＡ〜５７ＸＩ…Ｘ軸のアクチュエータ、５８ＹＡ〜５８ＹＩ，５９ＹＡ〜５９ＹＩ…Ｙ軸のアクチュエータ、６０…歪みゲージ、６２…真空ポンプ、６４，６５…可動部材、６６Ｘ〜６６Ｚ…アクチュエータ

Claims (14)

1. 基板を保持する基板保持装置であって、
   前記基板を保持するための基板保持領域を有する基板保持部と、
   前記基板保持部の側面の複数の位置でそれぞれ前記基板保持部を押し引きする複数のアクチュエータと、を備え、
   前記複数のアクチュエータを介して前記側面と交差する方向に関して前記基板保持部を局所的に変形させることで、前記基板保持部に保持されている前記基板を局所的に変形させることを特徴とする基板保持装置。
2. 前記基板保持部は、対向して配置された第１及び第２の側面と、該第１及び第２の側面の間に対向して配置された第３及び第４の側面とを有する矩形の平板状であり、
   前記複数のアクチュエータは、前記第１及び第２の側面に沿ってそれぞれ互いに対向するように配置された第１組及び第２組の複数のアクチュエータと、前記第３及び第４の側面に沿ってそれぞれ互いに対向するように配置された第３組及び第４組の複数のアクチュエータと、を有し、
   前記第１組及び前記第２組内で対向して配置された第１及び第２のアクチュエータ、並びに前記第３組及び前記第４組内で対向して配置された第３及び第４のアクチュエータを介して前記基板保持部を変形させて、前記基板を２次元的に局所的に変形させることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
3. 基板を保持する基板保持装置であって、
   前記基板を保持するための基板保持領域を有する基板保持部と、
   前記基板保持領域に二次的に配列されるとともに、それぞれ前記基板を支持する複数の可動部材と、
   前記複数の可動部材の間に配置されてそれぞれ伸縮可能な複数の第１のアクチュエータと、を備え、
   前記複数の第１のアクチュエータを介して前記複数の可動部材のうち少なくとも一つの可動部材を変位させることで、前記複数の可動部材を介して保持されている前記基板を局所的に変形させることを特徴とする基板保持装置。
4. 前記複数の可動部材と前記基板保持部との間に配置されてそれぞれ伸縮可能な複数の第２のアクチュエータを備え、
   前記複数の第２のアクチュエータを介して前記複数の可動部材のうち少なくとも一つの可動部材を前記基板保持領域の法線方向に変位させることで、前記複数の可動部材を介して保持されている前記基板を前記法線方向に局所的に変形させることを特徴とする請求項３に記載の基板保持装置。
5. 前記第１及び第２のアクチュエータは、積層して形成された圧電素子であることを特徴とする請求項４に記載の基板保持装置。
6. 前記基板保持部に前記基板保持領域を囲むように設けられて、前記基板を支持するリング状の側壁部と、
   前記側壁部と前記基板とで囲まれた空間の気体を吸引して前記基板を前記基板保持領域に吸着する吸引装置と、を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板保持装置。
7. 前記基板保持部の前記側壁部の外側の複数の位置に設けられて、前記側壁部の外側に突き出る前記基板の周縁部の前記基板保持領域の法線方向の位置を補正する複数の補正部を備えることを特徴とする請求項６に記載の基板保持装置。
8. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
   前記基板を保持するために、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板保持装置を備えることを特徴とする露光装置。
9. 前記基板保持装置に保持されている前記基板の局所的な歪みに関する情報を計測する計測装置と、
   前記計測装置の計測結果に基づいて、前記基板保持装置のアクチュエータを駆動して前記基板の局所的な歪みを補正する制御装置と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記計測装置は、前記基板に形成されている位置合わせ用のマークを検出するためのマーク検出系で兼用されることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 基板を保持するための基板保持領域と、
    前記基板保持領域を囲むように配置されて、複数の位置でアクチュエータが接触する側面と、を備え、
    前記アクチュエータによる力を受けて前記側面と交差する方向に関して局所的に変形されることを特徴とする基板ホルダ。
12. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板保持装置に前記基板を保持することと、
    前記基板の局所的な歪みに関する情報を計測することと、
    前記計測された情報に基づいて前記基板保持装置のアクチュエータを駆動して前記基板の局所的な歪みを補正することと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
13. 請求項８〜１０のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。
14. 請求項１２に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。

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