JP6066149B2 - 基板保持方法及び装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を保持する基板保持技術、その基板保持技術を用いる露光技術、及び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。）を保持するために、多数の小さいピン状の突部の間に、ウエハの受け渡し用の昇降可能な例えば３本のリフト・ピン（センターピン）が配置された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。

従来のウエハホルダに設けられていたリフト・ピンは、ウエハに接触する先端部及びこの下の部分がほぼ同じ大きさの棒状部材であり、この中心部に負圧領域で生じる吸着力を用いる真空吸着用の排気穴が形成されていた（例えば、特許文献１参照）。

米国特許第６，５９０，６３３号明細書

最近、電子デバイスを製造する際のスループットをより高めるために、ＳＥＭＩ規格では、直径４５０ｍｍのウエハの規格化が行われている。このようにウエハがさらに大型化すると、単にウエハを保持する従来の棒状の３本のリフト・ピンを降下させて、ウエハをウエハホルダの載置面（多数の突部の上面）に受け渡す方法では、ウエハに対する吸着力が十分でないとともに、リフト・ピンの部分でウエハに局所的な変形（歪み）が生じる恐れがある。このようにウエハの局所的な変形が生じると、ウエハをその載置面に載置したときに、ウエハの残留歪み等によって、ウエハとその載置面との間に部分的に隙間（空間）が生じる恐れがある。このようにウエハとその載置面との間に部分的な隙間が生じると、ウエハの被露光領域の平面度が低下し、部分的に露光精度（解像度等）が低下する恐れがある。

本発明の態様は、このような事情に鑑み、保持対象の基板を目標とする位置に載置する際に、その基板が大型であっても、その基板の局所的な平面度の低下を抑制できるように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、その基板が載置される基板保持部と、その基板保持部に対して昇降可能に設けられる支持部材と、を備え、その支持部材の端部は、その基板の裏面を吸着する吸着領域を形成する吸着部と、その吸着領域内でその基板の裏面を支持する支持部と、を有する基板保持装置が提供される。

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、その基板が載置される基板保持部と、その基板保持部に対して昇降可能に設けられる支持部材と、を備え、その支持部材の端部は、空隙部を有し、該空隙部の少なくとも一部を負圧にしてその基板の裏面を吸着する多孔質部材と、その多孔質部材の少なくとも一部を囲むように形成された隔壁部と、を有する基板保持装置が提供される。
第３の態様によれば、基板を保持する基板保持装置であって、その基板が載置される基板保持部と、その基板保持部に対して昇降可能に設けられる支持部材と、を備え、その支持部材の端部は、その基板の裏面を支持する環状の第１支持部と、その第１支持部で囲まれた領域内で、その基板の裏面を支持する第２支持部と、を有する基板保持装置。基板保持装置が提供される。

第４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を介して基板を露光する露光装置において、露光対象の基板を保持するための、本発明の態様の基板保持装置と、その基板保持装置のそのベース部材を保持して移動するステージと、を備える露光装置が提供される。
第５の態様によれば、本発明の態様の基板保持装置を使用する基板の保持方法であって、その基板保持装置のその支持部材のその先端部をそのベース部材の上方に移動させることと、その支持部材のその先端部にその基板を受けることと、その第１吸着部がその先端部を介してその基板を吸着することと、その支持部材のその先端部をそのベース部材のその載置面の法線方向に沿って降下させることと、その第１吸着部によるその基板に対する吸着を解除することと、その支持部材のその先端部からそのベース部材のその載置面にその基板を渡すことと、を含む基板保持方法が提供される。

第６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方法を用いてその基板を保持することと、その基板を露光位置に移動することと、を含む露光方法が提供される。
第７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、支持部材の端部に吸着領域内で基板の裏面を支持する支持部、基板の裏面を吸着する多孔質部材、又は環状の第１支持部で囲まれた領域内で基板の裏面を支持する第２支持部が設けられているため、その支持部材の端部で基板を支持する際に、基板の局所的な変形が抑制される。このため、保持対象の基板を目標とする位置に載置する際に、その基板が大型であっても、その基板の局所的な平面度の低下を抑制できる。

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のウエハステージを示す平面図である。 図１の露光装置の制御系等を示すブロック図である。 （Ａ）は図１のウエハ保持装置を示す平面図、（Ｂ）は図４（Ａ）を正面から見た断面及び制御部を示す図である。 （Ａ）はウエハ保持装置の昇降ピンを示す拡大平面図、（Ｂ）は図５（Ａ）の昇降ピンを示す一部を省略した縦断面図、（Ｃ）は変形例の昇降ピンを示す拡大平面図、（Ｄ）は別の変形例の昇降ピンを示す一部を省略した縦断面図である。 ウエハの保持方法を含む露光方法の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は昇降ピンにウエハを受け渡した状態を示す断面図、（Ｂ）はウエハの中央部がウエハホルダに接触した状態を示す断面図である。 （Ａ）は実施形態に係る昇降ピンで支持されるウエハの一部を示す拡大断面図、（Ｂ）は比較例の昇降ピンで支持されるウエハの一部を示す拡大断面図である。 変形例のウエハ保持装置を示す平面図である。 （Ａ）は変形例の昇降ピンを示す拡大平面図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の昇降ピンを示す一部を省略した縦断面図、（Ｃ）は他の変形例の昇降ピンを示す拡大平面図、（Ｄ）は図１０（Ｃ）の昇降ピンを示す一部を省略した縦断面図、（Ｅ）はさらに他の変形例の昇降ピンを示す拡大平面図である。 （Ａ）は他の変形例の昇降ピンを示す拡大平面図、（Ｂ）はさらに他の変形例の昇降ピンを示す拡大平面図、（Ｃ）は別の変形例の昇降ピンを示す拡大平面図である。 （Ａ）は第２の実施形態に係る昇降ピンを示す拡大平面図、（Ｂ）は図１１（Ａ）の昇降ピンを示す一部を省略した縦断面図である。 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８（Ｂ）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（スキャナー）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。本実施形態では、Ｚ軸に直交する平面（ＸＹ平面）はほぼ水平面に平行であり、−Ｚ方向がほぼ鉛直線の方向である。

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、又は固体レーザ（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８（図３参照）、ウエハ保持装置８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、不図示のレチクルベース上の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。不図示のフレーム機構に対して複数の防振装置（不図示）を介して平板状のフレーム（以下、計測フレームという）１６が支持されており、投影ユニットＰＵは、計測フレーム１６に形成された開口内にフランジ部ＦＬを介して設置されている。投影光学系ＰＬは、例えば両側（又はウエハ側に片側）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。直径３００ｍｍの基材の厚さは例えば７７５μｍであり、直径４５０ｍｍの基材の厚さは、現在では例えば９００〜１１００μｍ程度（例えば９２５μｍ程度）と想定されている。

また、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。

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６（図３参照）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、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眼のアライメント系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、アライメント系ＡＬａ〜ＡＬｅに対して−Ｙ方向に離れた位置で、かつある程度−Ｘ方向及び＋Ｘ方向にシフトした位置に、それぞれウエハＷをロードするときのウエハステージＷＳＴの中心位置であるローディング位置ＬＰ、及びウエハＷをアンロードするときのウエハステージＷＳＴの中心位置であるアンローディング位置ＵＰが設定されている。ローディング位置ＬＰの近くに、ウエハＷを搬入するウエハ搬送ロボットＷＬＤ（図１参照）が設置され、アンローディング位置ＵＰの近くには、ウエハＷを搬出するウエハ搬送ロボット（不図示）が設置されている。

また、図２において、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、ローディング位置ＬＰでウエハＷをウエハステージＷＳＴにロードした後、ウエハステージＷＳＴを駆動して、ウエハＷをから投影光学系ＰＬの下方の露光開始位置までほぼ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Ｚ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（ウエハＷの各ショット領域に付設されたマーク等）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。

図１において、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Ｚステージとしてのウエハテーブル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ステージ駆動部とを備えている。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平面に平行な載置面上に保持するウエハホルダ５４が設けられ、ウエハホルダ５４を含んでウエハ保持装置８の機構部５０（図３参照）が構成されている。なお、ウエハステージ本体３０自身が、平面モータ等によって６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ方向）に駆動できるように構成してもよい。

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２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２８ａ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）２８ｂ、及びプレート部２８ｂを囲む周辺部２８ｅを有する。周辺部２８ｅの上面に、プレート部２８ｂ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２８ｂ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、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、回折格子に対する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（図２参照）。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、回折格子に対する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、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の検出ヘッド１４用の計測演算部４２では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）と計測フレーム１６（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。計測値の切り替え部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６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６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６と並列に、又はエンコーダ６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６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、レーザ干渉計と比べて、計測値に対する空気揺らぎの影響が非常に小さい。このため、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８の構成及び動作につき詳細に説明する。ウエハ保持装置８は、ウエハステージＷＳＴ内に組み込まれたウエハホルダ５４を含む機構部５０と、主制御装置２０の制御のもとで機構部５０の動作を制御するウエハホルダ制御系５１とを有する。
図４（Ａ）は図１のウエハ保持装置８を示す平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＸ方向の中央部における縦断面図（正面から見た断面図）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が図１のウエハテーブルＷＴＢに対応している。

Ｚステージ５３は、上部が開いた矩形の箱状の部材であり、Ｚステージ５３の中央の凹部内のＸＹ平面にほぼ平行な内面５３ａに、ウエハホルダ５４が固定され、ウエハホルダ５４にウエハＷが保持されている。Ｚステージ５３の側壁部の上面に、プレート体２８を介して回折格子１２Ａ〜１２Ｄが固定されている。
また、ウエハホルダ５４の底部は円形の平板状であり、この底部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わず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の外径はそれぞれ３００ｍｍ又は４５０ｍｍよりわずかに小さく形成される。ウエハホルダ５４は、一例として例えば熱膨張率が非常に小さい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、ウエハホルダ５４の底部上の側壁部５４ｃで囲まれた領域に、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（ほぼ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。この多数の突部５４ｂ及び側壁部５４ｃの上面を含む平面が、ウエハＷの載置面５４ａである。露光対象のウエハＷは、ウエハＷの裏面と、多数の突部５４ｂ及び側壁部５４Ａｃの上面との間に隙間ができるだけ生じないように載置面５４ａに載置される。ウエハホルダ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。なお、説明の便宜上、図４（Ａ）ではウエハＷは２点鎖線で示されている。

また、ウエハホルダ５４の上面の側壁部５４ｃで囲まれた領域のほぼ中心に吸着穴５５Ａが形成され、吸着穴５５Ａを囲む第１円周Ｃ１に沿ってほぼ等角度間隔で複数の第１の周辺の吸着穴５５Ｂが形成され、中心の吸着穴５５Ａを囲む第１円周Ｃ１よりも大きい第２円周Ｃ２に沿ってほぼ等角度間隔で複数の第２の周辺の吸着穴５５Ｃが形成され、中心の吸着穴５５Ａを囲む第２円周Ｃ２よりも大きい第３円周Ｃ３に沿ってほぼ等角度間隔で複数の第４の周辺の吸着穴５５Ｄが形成されている。吸着穴５５Ａ〜５５Ｄは、多数の突部５４ｂの間の領域に形成されている。なお、必ずしも中心又は中心付近の吸着穴５５Ａを設ける必要はない。

本実施形態において、ウエハＷの裏面をより均一に安定に載置面５４ａに吸着するためには、第１〜第３の周辺の吸着穴５５Ｂ〜５５Ｄの個数はそれぞれ少なくとも６個であることが好ましい。ただし、第１〜第３の周辺の吸着穴５５Ｂ〜５５Ｄの個数は任意であり、吸着穴５５Ｂ〜５５Ｄの個数が互いに異なっていても良い。これらの吸着穴５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄは、図４（Ｂ）に示すように、それぞれウエハホルダ５４の底部内の互いに独立な排気路ａ１，ａ２等、及びＺステージ５３内の互いに独立な排気路ａ１１，ａ２１，ａ３１，ａ４１を介してステージ本体３０内に設置された排気管６１Ｂ１，６１Ｂ２，６１Ｂ３，６１Ｂ４に連通している。排気管６１Ｂ１〜６１Ｂ４は、可撓性を持つ排気管６１Ａ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。

排気管６１Ｂ１，６１Ｂ２，６１Ｂ３，６１Ｂ４にはそれぞれ真空吸着を開始させるためのバルブ（以下、吸着バルブという）Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４、及び排気管６１Ｂ１〜６１Ｂ４の内部を大気に連通させて真空吸着を解除するためのバルブ（以下、吸着解除バルブという）Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４が装着されている。バルブＶ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４の開閉はウエハホルダ制御系５１によって制御される。ウエハホルダ５４の複数の吸着穴５５Ａ〜５５Ｄが設けられた底部、排気管６１Ａ，６１Ｂ１〜６１Ｂ４、及び真空ポンプ６２を含んで、ウエハＷをウエハホルダ５４の載置面５４ａに真空吸着によって保持するウエハホルダ５４用の吸着機構（第２吸着部）が構成されている。この吸着機構は、全体の吸着機構５２のうちの一部である。本実施形態では、ウエハホルダ制御系５１は、吸着穴５５Ａ〜５５Ｄを介するウエハＷに対する真空吸着及び真空吸着の解除のタイミングを互いに独立に制御できる。なお、吸着穴５５Ａ〜５５Ｄを介するウエハＷに対する真空吸着及び真空吸着の解除を同じタイミングで同期して行うことも可能である。

また、ウエハホルダ５４の側壁部５４ｃで囲まれた領域において、例えば第１円周Ｃ１と第２円周Ｃ２との間の円周ＣＴに沿ってほぼ等角度間隔で、複数のそれぞれウエハＷを真空吸着によって保持した状態でＺ方向に昇降可能なＺ方向に細長い部材（以下、昇降ピンという。）４４が配置されている。なお、昇降ピン４４は、ウエハホルダ５４の中央に近い位置に配置されているため、昇降ピン４４をセンターピン又はリフト・ピンと呼ぶこともできる。ウエハＷを安定に支持するためには、昇降ピン４４は少なくとも３本であることが好ましい。ただし、本数はこれに限定されるものではない。昇降ピン４４は、例えば、３本より多くてもよいし、少なくしてもよい。また、例えば、６本や９本など、３の整数倍の本数の昇降ピン４４を設けてもよい。本実施形態では、円周ＣＴに沿ってほぼ等角度間隔で配置された位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に３本の昇降ピン４４が配置されている。図４（Ｂ）には、位置Ｐ１及びＰ３にある昇降ピン４４が示されている。

ウエハＷの直径が４５０ｍｍである場合、複数の昇降ピン４４でウエハＷを安定に支持するために、複数の昇降ピン４４が配置された円周ＣＴの直径は、例えば１８０〜３５０ｍｍ（ウエハＷの直径の２／５〜７／９程度）であることが好ましい。ウエハＷの直径が４５０ｍｍである場合、円周ＣＴの直径は例えば２００ｍｍ程度に設定してもよい。
さらに、昇降ピン４４が配置される円周ＣＴの直径は、複数の昇降ピン４４でウエハＷを支持したときに、ウエハＷの撓み量が最小になるように、すなわちウエハＷがいわゆるベッセル点に対応する位置で支持されるように定めてもよい。ウエハＷの直径が４５０ｍｍである場合のベッセル点に対応する位置を示す円周ＣＴの直径は、ほぼ２８０〜３１０ｍｍ程度である。

昇降ピン４４は、一例として、ウエハホルダ５４及びＺステージ５３に設けられた開口に挿通された外観が細長い円柱状（棒状）の軸部４５と、軸部４５の上端に連結されて保持対象のウエハＷに対向してウエハＷを支持可能な先端部４６とを有する。軸部４５の中心には、ウエハＷを真空吸着する際の吸着力（吸引力）を発生させる負圧空間を形成するための円形の貫通穴よりなる吸着穴（流路）４５ａが形成されている。一例として、先端部４６の外形は軸部４５の直径よりも大きい直径の円形の皿状であり、先端部４６の中央部は吸着穴４５ａに連通している。ウエハホルダ５４の多数の突部５４ｂが設けられた面の、昇降ピン４４の軸部４５が通過する開口が設けられた位置には、それぞれ先端部４６を収容できる大きさ及び深さの円形の切り欠き部（座グリ部）５４ｄ（図７（Ａ）参照）が形成されている。ウエハＷがウエハホルダ５４の多数の突部５４ｂ上の載置面５４ａに載置され、ウエハＷの露光が行われている状態では、複数の昇降ピン４４の軸部４５は−Ｚ方向に降下しており、先端部４６の一部はウエハホルダ５４の切り欠き部５４ｄ内（Ｚ方向に関して突部５４ｄよりも低い位置）に収容されている。これによって、先端部４６のＺ方向の寸法（厚み）が突部５４ｂのＺ方向の寸法（厚み）より大きい場合でも、先端部４６は確実にウエハＷから離れた位置（切り欠き部５４ｄ）に退避することができる。ただし、先端部４６のＺ方向の寸法が突部５４ｂのＺ方向の寸法（厚み）よりも小さい場合には、切り欠き部５４ｂを設ける必要はない。

また、図４（Ｂ）において、複数の昇降ピン４４の軸部４５の吸着穴４５ａは、それぞれステージ本体３０内の可撓性を持つ排気管６０及び固定された排気管６１Ｃを介して可撓性を持つ排気管６１Ａに連通し、排気管６１Ａは真空ポンプ６２に連結されている。図４（Ａ）の位置Ｐ２にある昇降ピン４４の吸着穴も同様に排気管６１Ｃに連通している。排気管６１Ｃにも、昇降ピン４４による真空吸着を開始させるための吸着バルブＶ３及びその真空吸着を解除するための吸着解除バルブＶ４が装着されている。ウエハホルダ制御系５１がバルブＶ３，Ｖ４の開閉を制御する。排気管６０，６１Ｃ、バルブＶ３，Ｖ４、及び真空ポンプ６２を含んで、複数の昇降ピン４４の先端部４６にウエハＷを真空吸着によって保持する吸着機構（第１吸着部）が構成されている。この吸着機構は、全体の吸着機構５２のうちの一部である。なお、真空ポンプを複数用意し、第１吸着部と第２吸着部とで独立に真空ポンプに接続してもよい。本実施形態では、第１〜第３の周辺の吸着穴５５Ｂ〜５５Ｄは、円周方向のほぼ同じ角度の位置に設けられている。そして、複数の昇降ピン４４は、それぞれ円周方向に複数の吸着穴５５Ｂ，５５Ｃの間に配置されている。

また、一例として、昇降ピン４４の軸部４５と先端部４６とは一体的に形成されているが、軸部４５と先端部４６とを個別に加工した後に、それらを接着等で連結してもよい。昇降ピン４４は、一例として、ウエハホルダ５４と同様に熱膨張率が非常に小さい材料、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化ケイ素のセラミックス、超低膨張ガラス、又は超低膨張率のガラスセラミックスなどから形成できる。

図４（Ｂ）に示すように、複数の昇降ピン４４の軸部４５は、それぞれＺステージ５３の底面側に設けられた駆動部５６によって、ウエハホルダ５４に対してＺ方向に昇降される。駆動部５６としては、ボイスコイルモータ又はラック・ピニオン方式等の駆動機構を使用できる。また、複数の昇降ピン４４の軸部４５のＺ方向の位置を個別に計測するための例えば光学式のリニアエンコーダ等の位置センサ５７が設けられている。複数の昇降ピン４４用の位置センサ５７の計測値は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、複数の位置センサ５７の検出結果に基づいて、対応する駆動部５６を介して複数の昇降ピン４４のＺ方向の位置を個別に制御する。

また、昇降ピン４４の上昇中に、昇降ピン４４の先端部４６がウエハＷの裏面に接触すると、対応する駆動部５６の推力が大きくなり例えば駆動電流が増加する。このため、一例として、ウエハホルダ制御系５１は、駆動部５６の駆動電流をモニタしており、その駆動電流の変化から昇降ピン４４がウエハＷに接触したかどうかを認識可能である。なお、一例として、複数の昇降ピン４４は互いに同じ高さの状態で同期してＺ方向に駆動されるが、複数の昇降ピンを１つの駆動部で昇降させるようにしてもよい。ウエハホルダ５４、複数の昇降ピン４４、これらの駆動部５６、及び吸着機構５２を含んで、ウエハ保持装置８の機構部５０（図３参照）が構成されている。

次に、本実施形態のウエハ保持装置８の昇降ピン４４につき図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して詳細に説明する。以下の昇降ピン４４に関する説明では、保持対象のウエハＷは直径が４５０ｍｍであるとする。
図５（Ａ）は、図４（Ｂ）中の昇降ピン４４を示す拡大平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の昇降ピン４４を示す軸部４５の一部を省略した縦断面図である。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、昇降ピン４４の軸部４５の上端に設けられた先端部４６は、軸部４５中の吸着穴４５ａに連通する開口（これも吸着穴４５ａと称する）が形成された円板状の底部４６ａと、底部４６ａの周縁部に設けられた凸の円形の隔壁部４６ｂと、底部４６ａの上面の隔壁部４６ｂで囲まれた吸着領域４６ｓ内で、かつ吸着穴４５ａの外側の領域に形成された複数の凸部４６ｃと、を有する。一例として、複数の凸部４６ｃは互いに同じ形状の円錐台状である。これによって、凸部４６ｃが繰り返してウエハと接触しても、凸部４６ｃの形状が崩れることがない。また、複数の凸部４６ｃは、図５（Ａ）に示すように、円形の吸着穴４５ａを中心とする第１及び第２の円周に沿って配列されている。なお、複数の凸部４６ｃは、吸着穴４５ａを囲む一つの円周に沿って形成してもよく、さらに吸着穴４５ａを囲む３つ以上の円周に沿って形成してもよい。

また、先端部４６の複数の凸部４６ｃの上面と隔壁部４６ｂの上面とは同じ平面（仮想平面）Ｑ１に接するように、それぞれ高平面度に加工されている。
一例として、先端部４６の隔壁部４６ｂの外形は、直径φ３（図５（Ａ）参照）が５〜１５ｍｍの円形で、隔壁部４６ｂの幅（厚さ）ｔ１（図５（Ｂ）参照）は０．０５〜０．６ｍｍであることが好ましい。さらに、隔壁部４６ｂの外形の直径φ３は、６〜９ｍｍ程度であることがより好ましい。これらの場合、複数の凸部４６ｃの先端の形状は、直径φ４（図５（Ｂ）参照）が０．０５〜０．６ｍｍの円形であることが好ましい。また、隔壁部４６ｂ及び凸部４６ｃの高さｈ１（図５（Ｂ）参照）は、２０〜５００μｍであることが好ましい。

さらに、軸部４５の断面積は先端部４６の隔壁部４６ｂの外形の断面積よりも小さく設定されている。隔壁部４６ｂが、直径φ３が５〜１５ｍｍの円形であれば、軸部４５の外形は直径φ２（図５（Ｂ）参照）が３〜５ｍｍ程度の円形であり、吸着穴４５ａは直径φ１（図５（Ｂ）参照）が１〜２ｍｍの円形である。例えば、隔壁部４６ｂの外形の直径が８ｍｍ程度であれば、軸部４５の外形の直径は５ｍｍ程度でもよい。なお、軸部４５の外形は、断面積が直径φ２の円に近い多角形等でもよく、同様に、隔壁部４６ｂの外形も面積が直径φ３の円に近い多角形等でもよい。このような先端部４６を有する昇降ピン４４は、例えば材料を型成形した後に、隔壁部４６ｂ及び凸部４６ｃの上面を研磨加工することで製造できる。さらに、昇降ピン４４の先端部４６の隔壁部４６ｂ及び凸部４６ｃは、エッチング又はＣＶＤによって形成することも可能である。

また、本実施形態では、ウエハＷの裏面は昇降ピン４４によって吸着して保持されるため、昇降ピン４４で支持されているウエハＷに局所的な反り又は曲がり等の変形を生じさせないためには、昇降ピン４４の先端部４６のウエハＷと接触する部分（表面）は、滑り易いことが好ましい。そのため、昇降ピン４４の先端部４６の表面には、摩擦低減のための加工が施されている。先端部４６の摩擦低減のための表面加工としては、一例としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜の形成がある。

なお、先端部４６の複数の凸部４６ｃの配置は円周に沿った配置に限られず、図５（Ｃ）の昇降ピン４４Ａで示すように、例えば基本形状が正三角形（正方形等でもよい）の２次元格子の各格子点にそれぞれ凸部４６ｃを配置してもよい。また、複数の凸部４６ｃをランダムに配置してもよい。
また、昇降ピン４４のウエハＷと接触する複数の凸部の形状は、図５（Ｄ）の昇降ピン４４Ｂの凸部４６ｄで示すように、２段（３段以上でもよい）の円錐台状でもよい。この場合の凸部４６ｄの高さは、一例として５０〜５００μｍであることが好ましい。また、凸部４６ｃは中実でなくともよく、例えば、筒状（または管状）としてもよい。その場合、凸部の上端は、例えば、開口を囲む環状となり、その環状部分がウエハの裏面と接触する。また、筒（管）の内部を流路として底部の開口と連通させることで、凸部４６ｃの先端においてもウエハを吸着できるようにしてもよい。

また、図５（Ｄ）の昇降ピン４４Ｂで示すように、先端部４６の隔壁部４６ｂの高さを凸部４６ｄの高さ（平面Ｑ１の高さ）に対して隙間δだけ低くしてもよい。その隙間δは、一例として５０ｎｍ〜数μｍである。このように隔壁部４６ｂの高さを凸部４６ｄより低くすることで、吸着穴４５ａを介して気体を吸引する際に、隔壁部４６ｂとウエハＷとの隙間を通して気体が流れるため、ベルヌーイ効果によってウエハＷを安定に吸着できる場合がある。また、隔壁部４６ｂの全周ではなく一部分のみを、凸部４６ｄの高さ（平面Ｑ１の高さ）に対して隙間δだけ低くしてもよい。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、ウエハ保持装置８を用いてウエハＷを保持する保持方法、及びこの保持方法を用い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。この方法の動作は主制御装置２０及びウエハホルダ制御系５１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、レチクルＲのアライメントが行われる。その後、ウエハＷがロードされていない状態で、ウエハステージＷＳＴが図２のローディング位置ＬＰに移動し、図１のウエハ搬送ロボットＷＬＤ（ウエハローダ系）が、フォトレジストが塗布された未露光のウエハＷをウエハステージＷＳＴ上に搬送する（ステップ１０４）。このとき、ウエハ搬送ロボットＷＬＤの先端部のフォーク型のウエハアーム(不図示)に載置されたウエハＷが、ウエハステージＷＳＴに固定されたウエハホルダ５４の上方に移動する。この段階では、ウエハ保持装置８の吸着機構５２による吸着（昇降ピン４４の吸着を含む）は解除され、昇降ピン４４の先端部４６はウエハＷの下方に位置している。

その後、図７（Ａ）に示すように、ウエハホルダ制御系５１は、全部の昇降ピン４４を同期して上昇（＋Ｚ方向に移動）させながら吸着穴４５ａによる真空吸着動作を開始させる。そして、昇降ピン４４の先端（先端部４６の上面）がウエハＷの裏面に接触した後、さらに昇降ピン４４をわずかに上昇させてから昇降ピン４４を停止させる（ステップ１０６）。この際にウエハＷは昇降ピン４４の先端に吸着されており、ウエハＷと昇降ピン４４との位置ずれは生じない。このとき、ウエハＷがそのウエハアームから昇降ピン４４の先端に受け渡されたことになる。この状態で、そのウエハアームを−Ｙ方向に退避させる（ステップ１１０）。

その後、ウエハＷを支持した状態で、全部の昇降ピン４４を同期して同じ速度で降下させる（ステップ１１２）。そして、図７（Ｂ）に示すように、昇降ピン４４の先端（先端部４６の上面）が載置面５４ａに近接したときに、吸着機構５２によってウエハホルダ５４の吸着穴５５Ａ〜５５Ｄを介する真空吸着を開始し、昇降ピン４４の先端が載置面５４ａに達したときに、昇降ピン４４によるウエハＷの吸着を解除する（ステップ１１４）。昇降ピン４４は、その先端部４６が載置面５４ａより低くなる位置（切り欠き部５４ｄに収容された位置）で停止する。そして、図５（Ｂ）に示すように、ウエハＷの裏面がウエハホルダ５４の載置面５４ａに載置されて、ウエハＷが昇降ピン４４からウエハホルダ５４に受け渡される(ステップ１１６)。

この際に、ウエハホルダ５４の中心の吸着穴５５Ａを介するウエハの吸着から周辺の吸着穴５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄを介するウエハの吸着へと次第に吸着の範囲が順次広がるようにしてもよい。これによって、ウエハＷが例えば直径４５０ｍｍの円板状の基板のような大型の基板（４５０ｍｍウエハ）であっても、ウエハＷをウエハホルダ５４の載置面５４ａに載置したときに、ウエハＷの皺状の変形、反り、又は歪み等が生じにくくなり、ウエハＷの裏面と載置面５４ａ（側壁部５４ｃ及び多数の突部５４ｂの上面）との間に部分的に隙間（空間）が生じにくくなり、ウエハＷは高い平面度でウエハホルダ５４に保持される。

さらに、本実施形態では、図８（Ａ）に示すように、各昇降ピン４４の先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた領域（吸着領域）内に吸着穴４５ａを囲むように複数の凸部４６ｃが設けられている。このため、隔壁部４６ｂの外形を大きくして、大型のウエハＷをより安定に支持できるとともに、負圧領域の面積を広くすることで吸着力（吸引力）を大きくして、大型のウエハＷをより大きい吸着力で安定に保持できる。さらに、吸着領域内が吸引（真空吸着）によって負圧になった際にも、吸着領域内の凸部４６ｃがウエハＷの裏面を支持しているので、ウエハＷが局所的に変形することを防止できる。このため、昇降ピン４４からウエハホルダ５４にウエハＷを受け渡した際に、ウエハＷの残留歪みがさらに小さくなる。

これに対して、図８（Ｂ）の比較例の昇降ピン７４で示すように、先端部４６Ｈの底部４６Ｈａの周縁に設けた隔壁部４６Ｈｂ内に凸部を設けない場合には、真空吸着を行うと、ウエハＷに局所的な歪みが生じ、これによってウエハＷをウエハホルダ５４に受け渡したときに残留歪みとなる恐れがある。
その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷを投影光学系ＰＬの下方（露光位置）に移動する過程で、アライメント系ＡＬを用いてウエハＷのアライメントが行われ（ステップ１１８）、このアライメントの結果を用いてウエハＷを駆動することで、ウエハＷの各ショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される（ステップ１２０）。その後、ウエハステージＷＳＴをアンローディング位置ＵＰに移動し、ウエハ保持装置８の吸着機構５２によるウエハＷの吸着を解除し、昇降ピン４４を介してウエハＷを上昇させて、ウエハＷをアンロード用のウエハ搬送ロボット（不図示）に受け渡すことで、ウエハＷがアンロードされる（ステップ１２２）。アンロードされたウエハＷはコータ・デベロッパ（不図示）に搬送されて現像される。そして、次のウエハに露光する場合には（ステップ１２４）、ステップ１０４〜１２２の動作が繰り返される。

このように、本実施形態の露光方法によれば、昇降ピン４４の先端部４６の外形が大きいため、ウエハＷが大型であっても、ウエハＷを安定に吸着して支持した状態で支持できる。さらに、昇降ピン４４の先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた領域（吸着領域）内に複数の凸部４６ｃが設けられており、昇降ピン４４でウエハＷを吸着して支持する際のウエハＷの局所的な変形が防止されているため、ウエハＷをウエハホルダ５４に受け渡すときに、ウエハＷの平面度を高く維持できる。従って、大型のウエハＷを用いて高いスループットを得るとともに、ウエハＷの全面で露光精度（解像度等）を高く維持して、レチクルＲのパターンの像を高精度に露光できる。

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８を備えている。そして、ウエハ保持装置８は、ウエハＷが載置されるウエハホルダ５４（基板保持部）と、ウエハホルダ５４に対して昇降可能に設けられる昇降ピン４４（支持部材）と、を備え、昇降ピン４４の先端部４６（端部）は、ウエハＷの裏面を吸着する吸着領域４６ｓを形成する底部４６ａ（吸着部）と、吸着領域４６ｓ内でウエハＷの裏面を支持する凸部４６ｃ（支持部）と、を有する。

また、別の観点では、ウエハ保持装置８は、ウエハＷが載置されるウエハホルダ５４（基板保持部）と、ウエハホルダ５４に対して昇降可能に設けられる昇降ピン４４（支持部材）と、を備え、昇降ピン４４の先端部４６（端部）は、ウエハＷの裏面を支持する環状の隔壁部４６ｂ（第１支持部）と、隔壁部４６ｂで囲まれた吸着領域４６ｓ（領域）内で、ウエハＷの裏面を支持する凸部４６ｃ（第２支持部）と、を有する。

また、ウエハ保持装置８によるウエハＷの保持方法は、昇降ピン４４の先端部４６（端部）にウエハＷを受けて昇降ピン４４でウエハＷを吸着するステップ１０６と、昇降ピン４４の先端部４６をＺ方向に沿ってウエハホルダ５４側に降下させるステップ１１２と、吸着機構５２による昇降ピン４４を介したウエハＷに対する吸着を解除するステップ１１４と、を有する。

本実施形態によれば、昇降ピン４４の先端部４６（端部）でウエハＷを例えば吸着して支持する際に、先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた吸着領域４６ｓ内に凸部４６ｃ（支持部又は第２支持部）があるため、先端部４６におけるウエハＷの局所的な変形が抑制される。このため、ウエハＷが大型であっても、昇降ピン４４の先端部４６を大きくしてウエハＷを安定に支持できるとともに、ウエハＷをウエハホルダ５４（目標とする位置）に載置する際に、ウエハＷの局所的な平面度の低下を抑制できる。

また、本実施形態において、昇降ピン４４は、ウエハホルダ５４のウエハＷの載置面５４ａを通してＺ方向（載置面５４ａの法線方向）に移動可能であるとともに、内部に第１の吸着部で排気される吸着穴４５ａ（第１開口又は流路ともいう）が設けられた軸部４５（棒状部）と、軸部４５の先端部に設けられてウエハＷを支持可能な先端部４６と、を有し、先端部４６は、ウエハＷに所定の隙間を介して対向可能な底部４６ａと、底部４６ａのウエハＷに対向可能な面の少なくとも一部を囲むように底部４６ａに設けられた凸の隔壁部４６ｂと、底部４６ａの隔壁部４６ｂで囲まれた領域内に設けられて、ウエハＷを支持可能な複数の凸部４６ｃと、を有し、底部４６ａと隔壁部４６ｂで囲まれた領域が軸部４５の吸着穴（流路）４５ａに連通している。これによって、昇降ピン４４の先端部でウエハＷの裏面を真空吸着で安定に保持できる。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光用の照明光ＩＬ（露光光）でレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターンを介してウエハＷを露光する露光装置であって、露光対象のウエハＷを保持するためのウエハ保持装置８と、ウエハ保持装置８のウエハホルダ５４を保持して移動するウエハステージＷＳＴと、を備えている。そして、露光装置ＥＸによる露光方法は、ウエハ保持装置８を用いてウエハＷを保持するステップ１０６〜１１６と、保持されたウエハＷを露光位置に移動するステップ１１８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の大型化によって高いスループットを得ることができるとともに、ウエハ搬送ロボットＷＬＤからウエハＷをウエハホルダ５４に移動する際にウエハＷを安定に支持し、かつウエハＷをウエハホルダ５４に載置する際にウエハＷの平面度を高く維持できる。このため、高い露光精度を得ることができる。

なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。なお、以下の変形例の説明に際して、図９〜図１０（Ｅ）において図４（Ａ）〜図５（Ｂ）に対応する部分には同一又は類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。
まず、上記の実施形態では、ウエハ保持装置８の昇降ピン４４は例えば３本である。これに対して、図９の変形例のウエハ保持装置８Ａで示すように、ウエハホルダ５４の側壁部５４ｃで囲まれた領域内の中心に昇降ピン４４を配置し、その中心を囲む円周ＣＴに沿って等角度間隔で複数（例えば６個）の昇降ピン４４を配置し、これら複数の昇降ピン４４でウエハＷの受け渡しを行うようにしてもよい。

この変形例では、例えば中央の昇降ピン４４の先端のＺ位置を、これを囲む複数の昇降ピン４４の先端のＺ位置よりもわずかに低くして、ウエハＷをウエハホルダ５４側に凸になるように吸着した状態で、それらの昇降ピン４４を降下させて、ウエハＷをウエハホルダ５４に受け渡すようにしてもよい。これによって、ウエハＷが４５０ｍｍウエハであっても、ウエハＷをウエハホルダ５４に載置する際に皺等が生じることをより確実に防止できる。また、中心の昇降ピン４４の代わりに、吸着機構のない単にＺ方向に移動可能な棒状部材を使用してもよい。

また、上記の実施形態では先端部４６の隔壁部４６ｂ内には小さい円錐台状の凸部４６ｃが設けられているが、図１０（Ａ）の変形例の昇降ピン４４Ｃで示すように、先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた吸着領域４６ｓ内に吸着穴４５ａを囲むように、湾曲した壁状（又は円弧の壁状）の複数の凸部４６ｅ１，４６ｅ２を設け、その上面（端部）でウエハＷを支持してもよい。図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の昇降ピン４４Ｃの縦断面図である。図１０（Ｂ）に示すように、昇降ピン４４Ｃの軸部４５には先端部４６に近い位置に、直径が小さくなり弾性的に傾斜可能な弾性ヒンジ部４５ｂが形成されている。また、凸部４６ｅ１，４６ｅ２の上面及び隔壁部４６ｂの上面は同じ平面Ｑ１に接しているが、隔壁部４６ｂの上面の高さをわずかに低くすることも可能である。

変形例の昇降ピン４４Ｃを用いても、凸部４６ｅ１，４６ｅ２によってウエハＷの局所的な変形を防止できる。さらに、弾性ヒンジ部４５ｂが設けられているため、ウエハＷが自重で撓んでいるような場合には、ウエハＷにならって先端部４６が弾性変形で容易に傾斜できる（傾斜を許容する）ため、ウエハＷの局所的な歪みをより低減できる場合がある。

また、図１０（Ｃ）の他の変形例の昇降ピン４４Ｄで示すように、先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた領域内に吸着穴４５ａを囲むように、同心円状に複数（又は１つでもよい）のリング状の凸部４６ｆ１，４６ｆ２を設けてもよい。図１０（Ｄ）は図１０（Ｃ）の昇降ピン４４Ｄの縦断面図である。図１０（Ｄ）に示すように、昇降ピン４４Ｄの先端部４６の凸部４６ｆ１，４６ｆ２間の領域には吸着穴４５ａに連通する開口４６ｇ１が形成され、凸部４６ｆ２と隔壁部４６ｂとの間には吸着穴４５ａに連通する開口４６ｇ２が形成されている。これによって、先端部４６上にウエハＷを載置したときに、隔壁部４６ｂと凸部４６ｆ２との間の空間、凸部４６ｆ１，４６ｆ２間の空間、及び凸部４６ｆ１の内側の空間の吸引を同時に良好に行うことができ、ウエハＷを安定に吸着できる。しかも、凸部４６ｆ１，４６ｆ２によってウエハＷの局所的な変形を防止できる。

また、図１０（Ｅ）のさらに他の変形例の昇降ピン６４で示すように、軸部４５の上端に例えば３方向に分かれた分岐を持つ先端部６５を連結し、先端部６５の輪郭を囲むように隔壁部６５ｂを設け、隔壁部６５ｂで囲まれた領域（吸着領域）内に吸着穴４５ａを囲むように複数の凸部６５ｃを形成してもよい。この昇降ピン６４を用いてもウエハＷに局所的な変形を生じることなくウエハＷを昇降できる。

また、図１１（Ａ）の変形例の昇降ピン４４Ｃ１で示すように、先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた領域内に吸着穴４５ａを囲むように、例えば湾曲した壁状の複数の凸部４６ｅ１，４６ｅ２を設けるとともに、これらの壁状の凸部４６ｅ１，４６ｅ２の少なくとも一部を隔壁部４６ｂに一端が連結された凸部４６ｅ３としてもよい。
また、図１１（Ｂ）の他の変形例の昇降ピン４４Ｃ２で示すように、先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた領域内に吸着穴４５ａを囲むように、複数の放射状に配置された壁状の凸部４６ｅ４を設けてもよい。図１１（Ｂ）の例では、壁状の凸部４６ｅ４の端部は隔壁部４６ｂに連結されているが、凸部４６ｅ４の端部を隔壁部４６ｂから離して配置してもよい。昇降ピン４４Ｃ２においては、複数の放射状に配置された凸部４６ｅ４に対して隔壁部４６ｂはリム状（環状）に形成されている。

また、図１１（Ｃ）の別の変形例の昇降ピン４４Ｃ３で示すように、先端部４６の隔壁部４６ｂで囲まれた領域内に、複数の円錐台状の凸部４６ｃを設けるとともに、隔壁部４６ｂに連結された形状の半面側が円錐台状の複数の凸部４６ｃ１を設けてもよい。これによって、昇降ピン４４Ｃ３の隔壁部４６ｂで囲まれた領域内に、複数の凸部４６ｃ，４６ｃ１を規則的な２次元格子の全部の格子点に配置できる。

これらの変形例の昇降ピン４４Ｃ１〜４４Ｃ３を用いても、ウエハＷに局所的な変形を生じることなくウエハＷを昇降できる。
なお、昇降ピン４４，４４Ａ，４４Ｂ，６４，４４Ｃ３等において、円錐台状又は複数段の円錐台状の凸部４６ｃの代わりに、例えば凸部４６ｃの上面の面積よりも大きい断面積の円柱状又は角柱（例えば６角柱）状の凸部を設けることも可能である。また、凸部４６ｃを円柱状や角柱状の形状ではなく、筒状（例えば、円筒状や角筒状）に形成してもよい。

また、上記の実施形態では、吸着機構５２は吸着穴５５Ａ〜５５Ｄ等を介してウエハホルダ５４に真空吸着によってウエハＷを保持しているが、ウエハＷは静電吸着でウエハホルダ５４に保持することも可能である。静電吸着する場合には、ウエハホルダ５４の上面に多数の突部５４ｂを設けることなく、ウエハホルダ５４の載置面を平坦部として、この平坦部でウエハＷを支持することも可能である。

［第２の実施形態］
第２の実施形態につき図１２（Ａ）、（Ｂ）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と同様であり、ウエハ保持装置の構成も上記の実施形態とほぼ同様であるが、昇降ピンの構成が異なっている。なお、図１２（Ａ）、（Ｂ）において、図５（Ａ）、（Ｂ）に対応する部分には同一又は類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１２（Ａ）は本実施形態に係るウエハＷを吸着して支持可能な昇降ピン４４Ｅを示す拡大平面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の昇降ピン４４Ｅを示す軸部４５の一部を省略した縦断面図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）において、昇降ピン４４Ｅ（支持部材）は、吸着穴４５ａが形成された軸部４５（棒状部）と、軸部４５の先端に連結されてウエハＷを支持可能な先端部４６Ａとを有する。そして、先端部４６Ａは、底部４６Ａａと、底部４６Ａａの周縁部に設けられた円形の隔壁部４６Ａｂと、隔壁部４６Ａｂで囲まれた領域内に固定された、通気性のある多孔質部材より形成されてウエハＷに対向可能な接触部４８（対向部）と、を有し、接触部４８が軸部４５の吸着穴４５ａ（第１開口）に連通している。隔壁部４６Ａｂの外形は軸部４５の外形よりも大きく形成されている。また、接触部４８としては、一例として多孔質セラミックスが使用できる。隔壁部４６Ａｂ及び接触部４８の上面は高平面度に仕上げられている。

一例として、先端部４６Ａの隔壁部４６Ａｂの外形は、直径が５〜１５ｍｍの円形で、隔壁部４６Ａｂの幅（厚さ）は０．０５〜０．６ｍｍであることが好ましい。なお、凸部４６Ａｃの外形は多角形等でもよい。また、接触部４８の上面と隔壁部４６Ａｂの上面とは同じ高さである（同じ平面Ｑ１上にある）。この他の構成は図４（Ａ）、（Ｂ）の実施形態と同様である。

そして、図４（Ａ）の昇降ピン４４の代わりに本実施形態の昇降ピン４４Ｅを使用した場合には、本実施形態のウエハＷを保持するウエハ保持装置（基板保持装置）は、ウエハＷが載置されるウエハホルダ５４（基板保持部）と、ウエハホルダ５４に対して昇降可能に設けられる昇降ピン４４Ｅ（支持部材）と、を備えている。そして、昇降ピン４４Ｅの先端部４６Ａ（端部）は、空隙部を有し、該空隙部の少なくとも一部を負圧にしてウエハＷの裏面を吸着する多孔質部材よりなる接触部４８と、接触部４８の全周（少なくとも一部でもよい）を囲むように形成された隔壁部４６Ａｂとを有する。

本実施形態によれば、昇降ピン４４Ｅの先端部４６ＡでウエハＷを支持する際に、先端部４６Ａ内の接触部４８（多孔質部材）を介して、例えば図４（Ｂ）の吸着機構５２で気体を吸引することによって、ウエハＷを吸引して吸着できる。さらに、先端部４６Ａの隔壁部４６Ａｂで囲まれた領域内の接触部４８の表面は平坦であるため、先端部４６ＡにおけるウエハＷの局所的な変形が抑制される。このため、ウエハＷが大型（例えば４５０ｍｍウエハ）であっても、昇降ピン４４Ｅの先端部４６Ａを大きくしてウエハＷを安定に支持できるとともに、ウエハＷを図４（Ｂ）のウエハホルダ５４の載置面５４ａ（目標とする位置）に載置する際に、ウエハＷの局所的な平面度の低下を抑制できる。

なお、本実施形態において、昇降ピン４４Ｅの隔壁部４６Ａｂの高さを接触部４８の高さよりも、例えば５０ｎｍ〜数μｍ低くしてもよい。このように隔壁部４６Ａｂの高さを接触部４８より低くすることで、吸着穴４５ａを介して気体を吸引する際に、隔壁部４６ＡｂとウエハＷとの隙間を通して気体が流れるため、ベルヌーイ効果によってウエハＷを安定に吸着できる場合がある。

また、本実施形態においても、例えば炭化ケイ素セラミックスよりなる先端部４６ＡのウエハＷと接する面（対向する面）に、滑りを良好にするための膜（例えばダイヤモンドライクカーボン膜）を形成してもよい。
さらに、昇降ピン４４Ｅの軸部４５に弾性ヒンジ部を設け、先端部４６ＡがウエハＷにならって弾性変形できるようにしてもよい。

ところで、例えば、ＸＹ平面に沿った方向に関するウエハの位置精度をそれほど高く求められない装置においては、ウエハを保持部に載置するだけで吸着を行なわない場合が想定される。その場合、ウエハの下にウエハを支持していない空間等があると、その部分でウエハの自重による撓みが生じ、ウエハに局所的な平面度の低下が発生する場合が想定される。そこで、そのような場合には、ウエハが載置される保持部と、その保持部に対して昇降可能に設けられた支持部材と、を備えた装置において、その支持部材の端部に、ウエハの裏面を支持する環状の第１支持部と、第１支持部で囲まれた領域内で、ウエハの裏面を支持する第２支持部と、を設ければよい。これにより、ウエハＷの局所的な平面度の低下を抑制することが可能である。

また、上記の実施形態において、ウエハＷは直径が３００〜４５０ｍｍの円形であるが、ウエハＷの大きさは任意であり、ウエハＷは直径が３００ｍｍより小さいか、４５０ｍｍより大きくともよい。
また、上記の各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、上記の実施形態の露光装置ＥＸ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基板を処理（現像等）することと、を含んでいる。この際に、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法によれば、基板が大型であっても、その基板を高い平面度でウエハステージに保持できるため、電子デバイス製造のスループットを高めた上で、露光精度を高く維持して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、８，８Ａ…ウエハ保持装置、４４〜４４Ｅ…昇降ピン、４５…軸部、４５ａ…吸着穴、４６…先端部、４６ｂ…隔壁部、４６ｃ…凸部、５２…吸着機構、５４…ウエハホルダ、５６…駆動部、６２…真空ポンプ

Claims (29)

1. 基板を保持する基板保持装置であって、
   前記基板が載置される基板保持部と、
   前記基板保持部に対して昇降可能に設けられる支持部材と、を備え、
   前記支持部材の端部は、
   前記基板の裏面を吸着する吸着領域を形成する吸着部と、
   前記吸着領域内で前記基板の裏面を支持する支持部と、を有する基板保持装置。
2. 前記吸着部は、前記支持部を囲む隔壁部を有する請求項１に記載の基板保持装置。
3. 前記支持部は、前記吸着領域内に複数個設けられている請求項１または２に記載の基板保持装置。
4. 前記隔壁部は、リム状に形成されている請求項２に記載の基板保持装置。
5. 前記吸着部は、前記支持部材が昇降する方向に関して前記隔壁部の上端よりも下方に形成された底部を有し、
   前記支持部は、前記底部に設けられている請求項２に記載の基板保持装置。
6. 前記隔壁部の上端は、前記支持部の上端よりも５０ｎｍ〜数μｍ低い請求項５に記載の基板保持装置。
7. 前記支持部の上端は、円形状に形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板保持装置。
8. 前記吸着部は、前記支持部を囲む隔壁部と、前記支持部材が昇降する方向に関して前記隔壁部の上端よりも下方に形成された底部と、を有し、
   前記隔壁部の外形は、直径が５〜１５ｍｍの円形で、前記隔壁部の幅は０．０５〜０．６ｍｍであり、
   前記支持部の上端の形状は、直径が０．０５〜０．６ｍｍの円形であり、
   前記支持部材は、前記底部に接続する棒状部を有し、昇降する方向に沿った方向と交差する面に関する前記棒状部の断面積は、前記交差する面に関する前記隔壁部の外形の断面積よりも小さい請求項１に記載の基板保持装置。
9. 前記支持部は、前記底部に円錐台状に形成されている請求項５に記載の基板保持装置。
10. 前記支持部は、前記底部に同心円状に複数個が配置されている請求項５に記載の基板保持装置。
11. 前記支持部は、端面が曲線を含む形状の壁状部材を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板保持装置。
12. 前記曲線は、円弧状である請求項１１に記載の基板保持装置。
13. 前記支持部は、少なくとも１つの環状の壁状部材を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板保持装置。
14. 前記支持部材は複数個設けられ、
    複数の前記支持部材が、所定の直径を有する円の円周に沿って配置されている請求項１〜１３のいずれか一項に記載の基板保持装置。
15. 前記基板は、直径がほぼ４５０ｍｍの円板状であり、
    前記支持部材が複数個設けられ、
    複数の前記支持部材が、前記基板保持部において、直径が１８０〜３５０ｍｍの円周に沿って配置されている請求項１〜１４のいずれか一項に記載の基板保持装置。
16. 前記吸着部は、負圧によって生じる吸引力により前記基板を吸着する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の基板保持装置。
17. 前記支持部材は、前記端部に接続される棒状部と、昇降する方向に関し、前記棒状部に対して前記端部の傾斜を許容するヒンジ部と、をさらに有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の基板保持装置。
18. 前記吸着部は、少なくとも一部に開口が形成され、前記支持部材が昇降する方向に関して前記隔壁部の上端よりも下方に形成された底部を有し、
    前記支持部材には、負圧に設定可能で、前記開口と連通する流路が形成されている請求項２に記載の基板保持装置。
19. 前記支持部は、前記底部に設けられている請求項１８に記載の基板保持装置。
20. 前記支持部は、前記吸着領域内に複数個設けられ、前記開口の周りに同心円状に配置されている請求項１８または１９に記載の基板保持装置。
21. 前記支持部は、前記底部に設けられ、前記開口を囲む少なくとも１つの環状の壁状部材を有し、
    前記底部のうち、前記隔壁部と前記壁状部材とで挟まれた領域には第２の開口が形成され、該第２の開口は前記流路に連通している請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の基板保持装置。
22. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が載置される基板保持部と、
    前記基板保持部に対して昇降可能に設けられる支持部材と、を備え、
    前記支持部材の端部は、
    空隙部を有し、該空隙部の少なくとも一部を負圧にして前記基板の裏面を吸着する多孔質部材と、
    前記多孔質部材の少なくとも一部を囲むように形成された隔壁部と、を有する基板保持装置。
23. 基板を保持する基板保持装置であって、
    前記基板が載置される基板保持部と、
    前記基板保持部に対して昇降可能に設けられる支持部材と、を備え、
    前記支持部材の端部は、
    前記基板の裏面を支持する環状の第１支持部と、
    前記第１支持部で囲まれた領域内で、前記基板の裏面を支持する第２支持部と、を有する基板保持装置。
24. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光装置において、
    露光対象の基板を保持するための、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の基板保持装置と、
    前記基板保持装置を搭載して移動するステージと、
    を備える露光装置。
25. 請求項１〜２３のいずれか一項に記載の基板保持装置を使用する基板の保持方法であって、
    前記基板保持装置の前記支持部材の前記端部を前記基板保持部の上方に移動させることと、
    前記支持部材の前記端部に前記基板を受けることと、
    前記支持部材の前記端部を前記基板保持部に対して降下させることと、
    前記支持部材の前記端部から前記基板保持部に前記基板を渡すことと、
    を含む基板保持方法。
26. 前記基板を前記基板保持部に渡すときに、前記基板の前記基板保持部に対する吸着を開始することを特徴とする請求項２５に記載の基板保持方法。
27. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光方法において、
    請求項２５または２６に記載の基板保持方法を用いて前記基板を保持することと、
    前記基板を露光位置に移動することと、
    を含む露光方法。
28. 請求項２４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。
29. 請求項２７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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