JP2000260856A - 高熱伝導性を有し、真空中で使用可能で、変形容易な静電チャック - Google Patents

高熱伝導性を有し、真空中で使用可能で、変形容易な静電チャック

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JP2000260856A
JP2000260856A JP2000066473A JP2000066473A JP2000260856A JP 2000260856 A JP2000260856 A JP 2000260856A JP 2000066473 A JP2000066473 A JP 2000066473A JP 2000066473 A JP2000066473 A JP 2000066473A JP 2000260856 A JP2000260856 A JP 2000260856A
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layer
membrane
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wafer
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Sogaado Michael
ソガード マイケル
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 真空中で使用出来るチャックで、保持する部
材とチャック間の入ったゴミの影響、加熱によるチャッ
クからの外れを防止できるチャックを提供する。 【解決手段】 保持面が誘電体層１２４、電極の金属層
１２２、中空形成層からなるメンブレン１０８であり、
中空部に冷却ガスを入れ、保持する部材の熱を支持部材
１１０に逃がす。支持部材から外部には冷却液を循環さ
せて逃がす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、半導体
チップやウェハといった基板にパターンを描いて加工す
る製造工程に使用される静電チャックに関するものであ
る。特には、本発明は高真空中で基板にパターンを描い
て加工するために使用される静電チャックに関するもの
である。更に詳しくは、本発明は加工される基板の面内
歪みや平面をはずれた面外歪みを減少させる静電チャッ
クに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】典型的には、３つのタイプのチャックが
あり、ウェハやマスクといった基板の半導体加工に使用
されている。 第１のタイプは真空チャックとして知ら
れているもので、真空を利用して基板をチャックに対し
て保持する。 第２のタイプのものは静電チャックとし
て知られているもので、基板とチャックの間に電圧を引
加し、基板にパターンを描く間、基板をチャックにしっ
かりと保持する。また、基板がマスクである場合には、
チャックされたマスクによってチップ、ウェハ等をパタ
ーニングする間、基板をしっかりと保持する。静電チャ
ックはコンデンサの２枚の電極間に働く力を利用してウ
ェハを所定の位置に保持する。もし、ウェハが対向する
平行電極から誘電率がε、厚さがｄである絶縁体によっ
て離されており、それらの間に電圧Ｖが印加されると、
それらの間には吸引力Ｆが次のように生じる。
【０００３】Ｆ＝（εＶ2／２ｄ2）Ａ ここに、Ａはウェハと電極の共通の面積である。明らか
なように、最大の力を得るためには高い誘電定数を有す
る薄い誘電体層を用いることである。加工中、チャック
された基板やマスクが正確に定位置に制御されて保持さ
れるように電圧を維持する。パターニングが終了する
と、電圧印加をやめることとにより簡単にチャックされ
た基板やマスクを取りはずせる。第３のタイプのチャッ
クは、機械的なクランプを使ってウェハを保持するもの
である。しかし、パターンが描かれたウェハを破損した
り、ゴミが発生しやすいという危険性から段々と機械的
なクランプは使用が躊躇されてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】静電チャックは真空中
での使用に好ましい方法である。真空中では真空チャッ
クは使えないことは明らかである。高い分解能が必要な
リソグラフィに使用する場合、ウェハとチャックの上面
の間に取り込まれた微粒子が大きな問題となる。という
のは、その微粒子はウェハの上面を歪ませ、ウェハ上に
塗布されたレジストの現像後の像中に歪をもたらすこと
になる。この点、真空チャックではこの問題を最小限に
するために、チャックの上面を床爪（bed of nails）
のようにしている。これによって、ウェハと接触するチ
ャックの表面の割合が非常に小さくなる。この方法をと
ると、ウェハとチャックの接触部分との間に微粒子が介
在する確率が小さくなる。
【０００５】爪床(bed-nail)策を静電チャックに用いる
ことは難しい。ウェハと電極との距離 d は考えられる
最大の微粒子より大きくないといけない。とすると、ｄ
に下限ができる。また、誘電体が爪(nail)を作るとする
と等価誘電率が低下する。もし、爪(nail)がウェハの面
積のｆの割合になるとすると、等価誘電率はｆε+(1-f)
となる。なぜなら、自由空間の誘電率は１であるからで
ある。 もし例えば、ε＝１でｆ＝０．０５とすると、
爪床(nail bed)の誘電率は３ではなく、１．１である。
このように、保持する力は爪床(bed nail)では相当低く
なる。
【０００６】真空中での操作に関する他の問題は、露光
時に受ける照射によって加熱された基板から熱を取り去
ることが難しいことである。ウェハチャックは一般的に
は熱を効果的に伝達する構造にはなっていない。また、
電子線リソグラフィに使用する場合には電子光学上の観
点より基板とその周囲の部材が磁場中に置かれることに
なる。もし、基板チャック部材が露光中に移動するステ
ージ上に取り付けられ、チャック又はステージが高い電
気伝導性の材質によって造られていると、それが非常に
薄い導電膜である場合を除いて、渦電流が生じ、それが
磁場を乱して露光過程を乱す可能性がある。この点より
必要となることは、チャックやステージを造る際には非
導電性物質、例えば、セラミックを用いることである。
しかしながら、この様な材料は一般的には熱伝導異性が
低い。
【０００７】図形をウェハ上の正確な位置に合わせるこ
とが重要な場合には、例えばリソグラフィの場合のよう
に、ウェハが熱を吸収してウェハ上の図形の局所的な位
置ズレや歪みを引き起こすことに注意を払う必要があ
る。このような位置ズレはウェハ上の異なる層間の重ね
合わせエラーを引き起こす。通常の真空チャックでは、
保持力が十分強いのでこのような変位は防止できる。し
かし、このことは静電チャックには必ずしも当てはまら
ない。ウェハは膨張し、膨張するときにチャックから局
所的に離れてウェハ上でスリップする。この“静止摩擦
ズレ(stiction)”は予期せぬ局所的な位置誤差を引き起
こす。原理的には、熱によって引き起こされるウェハの
歪みは予測でき、リソグラフィの結像系に補正がかけら
れるかも知れないが、もしも静止摩擦ズレ(stiction)が
生じるとその時期と変位量は正確には予測不可能であ
る。
【０００８】従って、静電チャックに求められること
は、真空中で使用可能なこと、ゴミ粒子があっても影響
されないこと、高い熱伝導性を有していること、と静止
摩擦ズレ(stiction)によって引き起こされる障害を避け
ることである。
【０００９】本発明は静電チャックのこのような問題点
を解決し、真空中で使用可能な、ゴミ粒子があっても影
響されない、高い熱伝導性を有している静電チャックの
他の利点を提供することを目的にしている。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】本発明では上記目的を達成
するために、以下に述べる手段を用いている。
【００１１】第１の手段は、真空中で使用可能、変形可
能、高熱伝導性を有する静電チャックであって、支持部
材とメンブレンを有し、該メンブレンは誘電体層からな
る第１の層、導電性物質からなる第２の層、基板材から
なる第３の層を有し、第３の層の表面の周辺部には縁枠
（rim）が有り、また、第３の層の表面には複数の梁(st
rut)が有り、メンブレンは縁枠と梁によって支持部材に
取り付けら、これによってメンブレンと支持部材表面の
間に中空領域がされ、支持部材には複数のガス配管穴が
有り、ガス配管穴はメンブレンと支持部材表面の間の中
空領域と冷却ガス供給源を結んでいる、ことを特徴とす
る静電チャックである。
【００１２】この様な構成の静電チャックにすると、梁
によって形成された中空領域は縁枠によって外部真空環
境と遮断されて真空環境下で使用化のであり、メンブレ
ンは変形可能であって半導体基板の熱的変形に対応で
き、中空領域を冷却ガスで冷却することにより熱問題が
解消される。
【００１３】第２の手段は、上記第１の手段の静電チャ
ックであって、更に、支持部材には中空構造体があり、
中空構造体は冷却液で満たされている、静電チャックと
した。このことにより、冷却ガスによって支持部材に伝
達された熱が容易に支持部材から外部に流され、支持部
材の温度上昇を防止できる。
【００１４】第３の手段は、上記第２の手段の静電チャ
ックであって、更に、中空構造体には上部層があり、そ
の上部層の表面はメンブレンの縁枠や梁と接し、その上
層部の裏面は冷却液と接する溝を有している、静電チャ
ックとした。このことにより、支持部材を効率よく冷却
出来る。
【００１５】第４の手段は、上記の第１乃至３の手段の
いずれかの静電チャックであって、前記第３の層と梁が
半導体ウェハからエッチングによる作られている、静電
チャックとした。半導体ウェハは微細加工技術により容
易に加工でき、加工素材として適している。
【００１６】第５の手段は、上記第１乃至４の手段のい
ずれかの静電チャックであって、第２の層がアルミニュ
ウム、チタン、タングステン、銅の群より選択された導
体によって作られている静電チャックとした。これらの
金属は安価であり、容易に薄膜化が可能であり、安定し
た電気的特性を有している。
【００１７】第６の手段は、上記第１乃至５の手段のい
ずれかの静電チャックであって、第１の層が二酸化珪
素、サファイア、有機ポリマーの群より選択された誘電
体によって作られている静電チャックとする。これらの
材料は安価であり、薄膜化が容易であり、安定した誘電
体特性を有している。
【００１８】第７の手段は、上記第１乃至７の手段のい
ずれかの静電チャックであって、第１の層の厚さが２０
ー１００μｍである静電チャックとした。この厚さで
は、特に変形が容易、言い換えると柔軟性に優れたチャ
ック、かつ、吸着特性が良好で、機械的強度も十分に保
ち得るチャックが得られる。
【００１９】第８の手段は、上記第１乃至７の手段のい
ずれかの静電チャックであって、第２の層の厚さが略５
０ｎｍである静電チャックとした。この厚さは電極とし
ての機能とメンブレンの柔軟性を合わせ持ち、更に渦電
流を防止することを可能にする。
【００２０】第９の手段は、上記第１乃至８の手段のい
ずれかの静電チャックであって、第３の層の厚さが１０
ー２０μｍである静電チャックとした。この厚さはメン
ブレンの柔軟性、熱伝導性から好ましいものである。
【００２１】第１０の手段は、上記第１乃至９の手段の
いずれかの静電チャックであって、前記複数の梁は第３
の層上に形成され、縁枠の第１の点から第２の点にわた
っている静電チャックとした。これによって、メンブレ
ンの機械的な強度が保たれる。
【００２２】第１１の手段は、上記第１０の手段の静電
チャックであって、前記複数の梁の断面形状が長方形で
ある静電チャックとした。これによって製造過程が容易
になり、また熱伝導性に優れたチャックが得られる。
【００２３】第１２の手段は、上記第１乃至９の手段の
いずれかの静電チャックであって、前記複数の梁は正方
形であって、第３の層上に形成されている静電チャック
である。このようにすることにより、メンブレンの変形
方向の自由度が増す。
【００２４】第１３の手段は、上記第１２の手段の静電
チャックであって、前記複数の梁の第１の部分は長方形
の断面を有し、第２の部分は先端を切った円錐である静
電チャックとする。これによって、保持している部材の
変位に対応するメンブレンの変形がより容易になる。
【００２５】第１４の手段は、上記第１２の手段の静電
チャックであって、前記複数の梁の第１の部分は長方形
の断面を有し、第２の部分はピラミッド型である静電チ
ャックとした。このことによって、保持している部材の
変位に対するメンブレンの変形が更によくなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下において本願発明の詳細な説
明を記述する。詳細な説明は以下に図を用いて記されて
いるが、発明が開示実施例に限定されないことは言うま
でもない。詳細な説明では同じ参照番号が同じ部材にふ
られている。
【００２７】図１を参照して本発明の幾つかの実施の形
態を記す。
【００２８】図１Ａー１Ｉは静電チャック、その作り
方、使い方を示す本発明の第１の実施例である。図２Ａ
ー２Iは静電チャック、その作り方、使い方を示す本発
明の第２の実施例である。
【００２９】第１、第２の実施例に見られる静電チャッ
クは広い変形可能な面を有し、これによって静電的に固
定された基板とチャックとの間の微粒子によって起こる
問題を防いでいる。これは勿論微粒子が直接梁の上に在
る場合は無理である。しかしながら、爪床(nail bed）
のようなチャックの場合、梁の面積はウェハの面積に比
して十分に小さいのでこの様な状況が生じる可能性は小
さい。チャックは中空であり、真空環境に耐えられるよ
うになっている。チャックの内部は冷却用のガスで満た
され、基板の熱を逃がすようになっている。冷却ガスと
してはヘリウムが使用可能であり、圧力を大気圧以下に
すると基板が接触する面から冷却ガスが接するヒートシ
ンクへ熱が効率よく伝達される。
【００３０】よく知られているように、熱伝達率ｋは、
ガス分子の平均自由行程がシステムの長さに比して小さ
い場合には、基本的にガス圧に依存しない。この点は以
下において更に詳細に記す。この事実によりチャック内
でガスを比較的低い圧力で使用しても熱の伝達には殆ど
影響が無い。比較的低圧であることによってチャックの
メンブレン（薄い膜構造体）の変形が防止出来る。大き
な変形が起こると変形したメンブレンとウェハの平坦面
との接触面積が減少し、メンブレンの強度低下をもたら
すことになる。
【００３１】第１の実施例に示す静電チャックは梁を有
しており、その梁によってメンブレンを保持して一様な
ｘｙ面を作り出す。第２の実施例の静電チャックはフレ
キシブルな梁を有し静止摩擦ズレ(stiction)により生じ
る問題を回避している。そしてこれを達成するためにフ
レキシブルな梁でメンブレンを保持している。メンブレ
ン上の誘電体物質は基板と密着接触し、また十分に薄い
ために熱容量がほとんどなく、メンブレンの温度はウェ
ハの温度と同じになる。もしメンブレンの熱膨張係数が
シリコンと同じであったら、メンブレンは基板と一緒に
膨張し、メンブレンと基板の間に差動的な動きや相対的
な動きは生じなくなる、従って静止摩擦ズレ(stiction)
による問題は発生しない。メンブレンから突き出ている
梁がチャックの基盤に取り付き、メンブレンはチャック
の基盤に対して相対的に動く。第２の実施例では、梁は
フレキシブルな結合部材によって基盤に取り付けられて
おり、従って、梁はメンブレンが動くと横方向に柔軟に
変形する。このような梁は垂直方向には強固であるた
め、ウェハに対しては頑丈な基盤となり得る。ウェハの
エッジ部の梁は場合によっては横方向の動きに柔軟性が
なく、即ち、柔軟性の自由度が無く、そのためにウェハ
がこの領域に対して相対的に動くことがある。この時に
はある一点を固定し、その点を基にリソグラフィパター
ン位置の修正が決められる。
【００３２】変形可能なメンブレンには他にも利点があ
って、ウェハが局所的に加熱されることに対する効果で
ある。露光時の放射エネルギーは主としてウェハの上面
部で吸収され、ウェハの厚み方向に温度の垂直な勾配を
もたらす。この温度勾配はウェハの上面を下面よりも大
きく膨張させることになる。ウェハをチャックして固定
する力が無ければ、この差動的な膨張はウェハをその下
から見たときに凹状態にすることになる。チャックの固
定力はこのような変形を抑えるだろうが、もしその力が
十分強くないとウェハは局所的にチャック表面から浮き
上がってしまうだろう、もしチャックの表面が変形可能
でなければ。ウェハが局所所的に温度が低かったり、垂
直方向の温度勾配が少ないとウェハは再び平らになって
チャック表面とくっつく。しかしながら、ウェハ上で隣
接する領域の加熱によって膨張力が生じると、ウェハの
下面とチャックの間に相対的な動きが生じ、静止摩擦ズ
レ(stiction)効果が発生する。変形可能なメンブレンを
有するチャックはこのような変形が生じても強くウェハ
の下面を密着保持出来る。従って、このような状況でさ
え静止摩擦ズレ(stiction)効果がメンブレンチャックで
はずっと少ない。
【００３３】図１は静電チャック１００の平面図であ
り、本発明の第１の実施例によるものである。静電チャ
ック１００はその周囲部に縁枠１０２と、多数の梁と、
を有し、その梁のうちのふたつが１０４として示されて
いる。梁１０４は連続的な構造体であり、縁枠１０２の
第１の点から第２の点まで延びている。また、ガスの配
管穴があり、その内のふたつが１０６に示されている。
ここできちんと述べておくべきことは、チャック１００
を支える支持部材中をガス配管穴１０６が通っているこ
とであり、この点に関しては以下において論議する。
【００３４】ガス配管穴１０６によってガスはウェハチ
ャックのメンブレンと基盤の間に供給され、ガス圧も制
御される。ガス配管穴を梁１０４によって造られている
チャネルの対向端に設けることも可能である。そうする
とウェハチャックのメンブレンと基盤間を連続的に流
れ、チャックの熱伝達容量が増加する。しかしながら、
決められ低圧のガスという条件であること、及びそれに
伴って熱容量が低いことを考えると、先に記した熱伝達
容量の増加は小さすぎて、ガスを流すことや圧力を制御
するために必要な複雑さに見合わないだろう。
【００３５】図１Ｂは図１の静電チャック１００の断面
ＡＡである。ガス配管穴１０６は支持部材１１０を通っ
ている、この点については以下に於いて更に詳しく述べ
る。静電チャック１００の丸で囲まれた部分１１１が拡
大されて図１Ｃに示されている。
【００３６】図１Ｃは図１Ｂ中の１１１によって示され
た静電チャック１００の一部の拡大図である。メンブレ
ン１０８は梁１０４と縁枠１０２を有し、この梁１０４
と縁枠１０２によってメンブレンは支持部材１１０の上
部層１１２に結合されている。中空領域１０７が上部層
１１２とメンブレン１０８との間につくられる。ガス配
管穴１０６は、示されているように支持部材１１０の一
部を通り抜けている。支持部材１１０には１１２で示さ
れる部分があり、ウェハからつくることが出来る。ウェ
ハを薄くし、底面を微細加工して小さな溝１１４を設け
る。この溝は支持部材１１０の中空部１１６を満たす冷
却液へ熱を流す効率を上げる。メンブレン１０８の一部
である１１８が拡大されて図１Ｄに示されている。
【００３７】図１Ｄは図１Ｃで示されているメンブレン
１０８の一部の拡大図である。メンブレン１０８には層
１２０があり、半導体ウェハのような半導体基板から作
られる。メンブレン１０８の作り方を以下において記
す。層１２０の厚さは標準的には１０ー２０μｍであ
る。層１２２は金属薄膜であって層１２０の表面に形成
されている。金属薄膜１２２は導電性であり、半導体集
積素子に標準的に使用されているアルミニュウム、タン
グステンや他の導電性物質から作られる。金属薄膜１２
２の厚さは約５０ｎｍである。層１２４は誘電体層であ
り、金属薄膜１２２の層１２２の上に形成されている。
誘電体層１２４は標準的には二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ２）、サファイヤや有機ポリマーのような物質から作
られる。層１２４の厚さは２０ー１００μｍである。メ
ンブレンが１０９に示されているように全体として相対
的に薄くて０．１２ｍｍ程度であると、メンブレン１０
８は変形しやすい。上に述べた厚さはただ例として示し
ただけであって、他の厚さでも使用できることを記して
おく。
【００３８】図１Ｅは図１Ｃに示された静電チャック１
００の側面の一部の拡大図である。支持部材１１０が示
されていて、支持部材１１０の部分要素１１６には冷却
液が入っている。メンブレン１０８には層１２４、層１
２２、層１２０と梁１０４と縁枠１０２があって、支持
部材１１０の層１１２に取り付けられている。ウェハ
（基板）１２６は静電的にメンブレン１０８にチャック
される。電位が金属薄膜１２２とウェハ１２６の間にバ
ッテリー１２８によって与えられる。メンブレン１０８
はずっと部材１１２に梁１０３と縁枠１０４によって取
り付いている。ガス配管穴１０６は中空部１０７を冷却
ガスの供給源１２９に接続している。冷却ガスの圧力は
大気圧よりずっと小さい圧力に制御され、メンブレン１
０８の変形を防止している。
【００３９】図１Ｆー１Ｉはメンブレン１０８の製造方
法を示す。図１Ｆは何も加工されていない（ブランク）
ウェハを示す。ブランクウェハはエッチングされ、図１
Ｇに示されたようにウェハ１３０上に梁１０４と縁枠１
０３が作られる。ここで注意すべき点は、ウェハ１３０
の厚さは基本的に減少し、図１Ｄや１Ｅ中の層１２０と
なる。図１Ｈはウェハ１３０上に形成された金属薄膜層
１２２を示す。図１Ｉは金属薄膜１２２の上に形成され
た誘電体物質層１２４を示す。基盤１１２はシリコンウ
ェハから同様な方法によって形成される。基盤とメンブ
レンはエポキシや陽極接合によって接着される。
【００４０】図２Ａは静電チャック２００の平面図であ
って、本発明の第２の実施例である。静電チャック２０
０にはその周囲部に縁枠２０２が、また多数の方形の梁
があり、その内のふたつが２０４として示されている。
梁２０４は断面図に示されているように、その第一の部
分は長方形の断面であり、第２の部分の断面はテーパに
なっている側面を有している。第２の部分は先端が切り
取られた円錐状になっていて全方向に柔軟性を有してい
る。第２の部分はまたピラミッドの形になっていて全方
向に柔軟性を有しても良い。梁２０４は更に柔軟性を発
揮出来るように、両端においてテーパ部を有しても良
い。また、ガス配管穴が示されており、その内のふたつ
が２０６として示されている。ここできちんと見ておく
べきことは、ガスの配管穴２０６は支持部材中にあり、
その支持部材は静電チャック２００を保持していること
であり、以下において論ずる。
【００４１】図２Ｂには図２Ａの静電チャック２００の
ＢＢに沿った断面が示されている。メンブレン２０８が
梁２０４上を被っている。ガス配管穴２０６は支持部材
２１０を通りぬけており、この点については以下に於い
て詳しく述べる。静電チャック２００の一部が２１１で
丸で囲まれており、拡大図が図２Ｃに示されている。
【００４２】図２Ｃは図２Ｂの２１１で示された静電チ
ャック２００の一部の拡大図である。メンブレン２０８
は梁２０４と縁枠２０２を有し、その梁と縁枠によって
メンブレンは支持部材２１０の上部層２１２に接合され
ている。中空領域２０７は上部層２１２とメンブレン２
０８の間につくられる。ガス配管穴２０６は支持部材２
１０を通り抜けている。支持部材２１０は部分要素２１
２を有し。これはウェハから作られる。ウェハを薄く
し、底面を微細加工して小さな溝２１４を設ける。この
溝は支持部材１１０の中空部２１６を満たす冷却液に熱
を流す効率を上げる。メンブレン１０８の一部である２
１８が拡大されて図２Ｄに示されている。
【００４３】図２Ｄは図２Ｃで示されているメンブレン
２０８の一部の拡大図である。メンブレン２０８には層
２２０があり、半導体ウェハのような半導体基板から作
られる。メンブレン２０８の作り方を以下において記
す。層２２０の厚さは標準的には１０ー２０μｍであ
る。層２２２は金属薄膜であって層２２０の表面に形成
されている。金属薄膜２２２は導電性であり、半導体集
積素子に標準的に使用されているアルミニュウム、タン
グステンや他の導電性物質から作られる。金属薄膜２２
２の厚さは約５０ｎｍである。層２２４は誘電体層であ
り、金属薄膜２２２の層２２２の上に形成されている。
誘電体層２２４は標準的には二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ2）、サファイヤや有機ポリマーのような物質から作
られる。層２２４の厚さは２０ー１００μｍである。メ
ンブレンが２０９に示されているように全体として相対
的に薄くて０．１２ｍｍ程度であると、メンブレン２０
９は変形しやすい。上に述べた厚さはただ例として示し
ただけであって、他の厚さでも使用できることを記して
おく。
【００４４】図２Ｅは図２Ｃに示された静電チャック２
００の側面の一部の拡大図である。支持部材２１０が示
されていて、支持部材２１０の部分要素２１６には冷却
液が入っている。メンブレン２０８には層２２４、層２
２２、層２２０と梁２０４と縁枠２０２があって、支持
部材２１０層の２１２に取り付けられている。ウェハ
（基板）２２６は静電的にメンブレン２０８にチャック
される。電位が金属薄膜２２２とウェハ２２６の間にバ
ッテリー２２８によって与えられる。メンブレン２０８
はずっと部材２１２に梁２０３と縁枠２０４によって取
り付いている。ガス配管穴２０６は中空部２０７を冷却
ガスの供給源２２９に接続している。
【００４５】図２Ｆー２Ｉはメンブレン２０８の製造方
法を示す。図２Ｆは何も加工されていない（ブランク）
ウェハ２３０を示す。ブランクウェハ２３０はエッチン
グされ、図２Ｇに示されたようにブランクウェハ２３０
上に梁２０４と縁枠２０３が作られる。ここで注意すべ
き点は、ウェハ２３０の厚さは基本的に減少し、図２Ｄ
や２Ｅ中の層２２０となる。図２Ｈはウェハ２３０上に
形成された金属薄膜層２２２を示す。図２Ｉは金属薄膜
２２２の上に形成された誘電体物質層２２４を示す。
【００４６】図３Ａが示しているのは、Ｈｅガスの熱伝
達係数であり、距離ｄ＝１００μｍだけ離れた２枚の平
行平面間に対するものである。図３Ａの基になっている
のは、Ｄ．Wright et al.による、Journal of Vacuum S
cience and Technology, A10, 1065(1992)に掲載され
た、“Low temperature etch chuck : modeling and ex
perimental results of heat transfer and wafer temp
erature”という文献である。見て分かるように、圧力
が大気圧７６０ Torr から約 ５０Torr、これは大気圧
の約６％であるが、減少すると熱伝達率は約１５％程度
低下する。圧力が５０Torrで温度が２５℃のＨｅ中での
平均自由行程は約２．９μｍであり、この値は距離dよ
りずっと小さい。しかしながら、ガスによる熱伝達はチ
ャックの大きさの関数である。もし、メンブレン表面と
チャックの基盤との距離がｄであるすると、幾つかのｄ
の値に対するＨｅの熱伝達率が図３Ｂに示されている。
見ると分かるように、ｄが小さい方が熱伝達効率が良
い。例えば、圧力が１００Torrで距離がｄ＝１００μｍ
である時、熱伝達は１３０５Ｗ／ｍ2-Ｋ(deg)であり、
この値は大気圧条件より８％小さい。
【００４７】以上のことをまとめて考えると本発明の静
電チャックの機能と利点を更により深く理解できる。本
発明の静電チャックは真空中で使用可能であり、適度な
変形が可能であり、高い熱伝導性を有している。適度に
変形可能になっているのは薄いメンブレン構造を採って
いるためであり、このメンブレンは誘電体物質層、金属
薄膜層、半導体物質層からなっている。高い熱伝導性を
もたらしているのは支持部材とメンブレンの間に中空領
域を作り、この領域に冷却液を循環させているためであ
る。メンブレンは基盤部材にフレキシブルな支持体を介
して接合されており、そのためにウェハの温度が変化し
てもメンブレンは伸張してウェハと密着したままであ
る。これによって静止摩擦ズレ(stiction)問題が回避さ
れる。
【００４８】以上の本発明の実施例の記載は例示と説明
のためである。これによって発明を開示したような形態
に限定しようとする意図ではない。明らかな改良や変形
が上記に示唆から可能である。実施例は発明の原理と応
用を最もよく示すために選ばれ、記されたものである。
そして、そのことによって、当業者は発明を色々な形態
で、また色々な変形を加え、その意図した使用法に合わ
せて利用できることになる。特許請求の範囲を解釈する
際には公正に、規則に従い、正当に与えられる幅があ
り、そのような修正や変形は本発明の範囲内のものであ
る。
【００４９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を用いること
によって、真空中でしようが可能であって、ゴミ粒子の
影響や保持している部材の変形に対しても対応が可能で
あり、保持する部材の温度上昇を低減できる静電チャッ
クが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明による第１の実施例の静電チャックの
平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された静電チャックの側面図であ
る。
【図１Ｃ】図１Ｂの部分的拡大図である。
【図１Ｄ】図１Ｃのメンブレン、金属層、誘電体層の拡
大図である。
【図１Ｅ】図１Ｃに示された静電チャックの拡大図であ
る。
【図１Ｆ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図１Ｇ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図１Ｈ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図１Ｉ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図２Ａ】本発明による第２の実施例の静電チャックの
平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示された静電チャックの側面図であ
る。
【図２Ｃ】図２Ｂの部分的拡大図である。
【図２Ｄ】図２Ｃのメンブレン、金属層、誘電体層の拡
大図である。
【図２Ｅ】図２Ｃに示された静電チャックの拡大図であ
る。
【図２Ｆ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図２Ｇ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図２Ｈ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図２Ｉ】本発明のチャックの作り方を示す図である。
【図３Ａ】ヘリウムガスによる熱伝達性を、圧力と基盤
ーウェハ間の距離の関数として示したものである。
【図３Ｂ】ヘリウムガスによる熱伝達性を、圧力と基盤
ーウェハ間の距離の関数として示したものである。
【符号の説明】
１００ ・・・・ 本発明のチャック ２００ ・・・・ 本発明の他のチャック １０２ ・・・・ 縁枠 １０４ ・・・・ 梁 １０６ ・・・・ ガス供給配管 １２０ ・・・・ 層（半導体基材からなる） １２２ ・・・・ 導体層 １２４ ・・・・ 誘電体層 １２６ ・・・・ 保持する半導体（ウェハ）

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空中で使用可能、変形可能、高熱伝導性
    を有する静電チャックであって、支持部材とメンブレン
    を有し、 該メンブレンは誘電体層からなる第１の層、導電性物質
    からなる第２の層、 基板材からなる第３の層を有し、 第３の層の表面の周辺部には縁枠（rim）が有り、ま
    た、第３の層の表面には複数の梁(strut)が有り、メン
    ブレンは縁枠と梁によって支持部材に取り付けら、 これによってメンブレンと支持部材表面の間に中空領域
    がされ、支持部材には複数のガス配管穴が有り、 ガス配管穴はメンブレンと支持部材表面の間の中空領域
    と冷却ガス供給源を結んでいる、ことを特徴とする静電
    チャック。
  2. 【請求項２】請求項１記載の静電チャックであって、支
    持部材には中空構造体があり、中空構造体は冷却液で満
    たされている、ことを特徴とする静電チャック。
  3. 【請求項３】請求項２記載の静電チャックであって、中
    空構造体には上部層があり、 その上部層の表面はメンブレンの縁枠や梁と接し、 その上層部の裏面は冷却液と接する溝を有している、こ
    とを特徴とする静電チャック。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載された静
    電チャックであって、前記第３の層と梁が半導体ウェハ
    からエッチングによる作られている、ことを特徴とする
    静電チャック。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載された静
    電チャックであって、第２の層がアルミニュウム、チタ
    ン、タングステン、銅の群より選択された導体によって
    作られていることを特徴とする静電チャック。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載された静
    電チャックであって、第１の層が二酸化珪素、サファイ
    ア、有機ポリマーの群より選択された誘電体によって作
    られていることを特徴とする静電チャック。
  7. 【請求項７】請求項１乃至７のいずれかに記載された静
    電チャックであって、第１の層の厚さが２０ー１００μ
    ｍであることを特徴とする静電チャック。
  8. 【請求項８】請求項一乃至７のいずれかに記載された静
    電チャックであって、第２の層の厚さが略５０ｎｍであ
    ることを特徴とする静電チャック。
  9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載された静
    電チャックであって、第３の層の厚さが１０ー２０μｍ
    であることを特徴とする静電チャック。
  10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載された
    静電チャックであって、前記複数の梁は第３の層上に形
    成され、縁枠の第１の点から第２の点にわたっているこ
    とを特徴とする静電チャック。
  11. 【請求項１１】請求項１０に記載された静電チャックで
    あって、前記複数の梁の断面形状が長方形であることを
    特徴とする静電チャック。
  12. 【請求項１２】請求項１乃至９のいずれかに記載された
    静電チャックであって、前記複数の梁は正方形であっ
    て、第３の層上に形成されていることを特徴とする静電
    チャック。
  13. 【請求項１３】請求項１２に記載された静電チャックで
    あって、前記複数の梁の第１の部分は長方形の断面を有
    し、第２の部分は先端を切った円錐であることを特徴と
    する静電チャック。
  14. 【請求項１４】請求項１２に記載された静電チャックで
    あって、前記複数の梁の第１の部分は長方形の断面を有
    し、第２の部分はピラミッド型であることを特徴とする
    静電チャック。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005183959A (ja) * 2003-12-15 2005-07-07 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
JP2008226887A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Nikon Corp 保持装置、露光装置、及びデバイス製造方法
JP2008227489A (ja) * 2007-03-12 2008-09-25 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置および方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL133453A0 (en) * 1999-12-10 2001-04-30 Shellcase Ltd Methods for producing packaged integrated circuit devices and packaged integrated circuit devices produced thereby
WO2002045871A1 (en) * 2000-12-06 2002-06-13 Angstron Systems, Inc. System and method for modulated ion-induced atomic layer deposition (mii-ald)
US6986865B2 (en) * 2002-07-10 2006-01-17 Watlow Electric Manufacturing Company Method for manufacturing an electrostatic chuck
US7105836B2 (en) * 2002-10-18 2006-09-12 Asml Holding N.V. Method and apparatus for cooling a reticle during lithographic exposure
US7033664B2 (en) 2002-10-22 2006-04-25 Tessera Technologies Hungary Kft Methods for producing packaged integrated circuit devices and packaged integrated circuit devices produced thereby
JP4186644B2 (ja) * 2003-02-17 2008-11-26 株式会社Ｉｈｉ 真空処理装置の冷却装置
EP1762898A3 (en) * 2003-05-09 2007-03-28 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
EP1475667A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-10 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7008309B2 (en) * 2003-05-30 2006-03-07 Strasbaugh Back pressure control system for CMP and wafer polishing
US7106416B2 (en) 2003-12-10 2006-09-12 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7245357B2 (en) * 2003-12-15 2007-07-17 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7033252B2 (en) 2004-03-05 2006-04-25 Strasbaugh Wafer carrier with pressurized membrane and retaining ring actuator
US20060023395A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for temperature control of semiconductor wafers
US7548303B2 (en) 2004-09-04 2009-06-16 Nikon Corporation Cooling assembly for a stage
JP4869610B2 (ja) * 2005-03-17 2012-02-08 東京エレクトロン株式会社 基板保持部材及び基板処理装置
US20070000441A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-04 Applied Materials, Inc. Scalable uniform thermal plate
US7626681B2 (en) * 2005-12-28 2009-12-01 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method
CN103915309B (zh) * 2013-01-05 2016-04-13 中微半导体设备(上海)有限公司 等离子体处理腔室及其静电夹盘以及基片温度控制方法
US10208884B2 (en) 2014-01-30 2019-02-19 Draingarde, Inc. Watershed protection device and system
USD768843S1 (en) * 2014-11-28 2016-10-11 Draingarde Inc. Catch basin cover
WO2017030873A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 M Cubed Technologies, Inc. Wafer chuck featuring reduced friction support surface
TWI640059B (zh) * 2016-01-19 2018-11-01 因特瓦克公司 供基板加工使用的圖形化吸盤
CN112415856B (zh) * 2019-08-23 2022-04-22 上海微电子装备（集团）股份有限公司 柔性吸附装置及光刻设备

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1443215A (en) 1973-11-07 1976-07-21 Mullard Ltd Electrostatically clamping a semiconductor wafer during device manufacture
US4184188A (en) 1978-01-16 1980-01-15 Veeco Instruments Inc. Substrate clamping technique in IC fabrication processes
US4384918A (en) 1980-09-30 1983-05-24 Fujitsu Limited Method and apparatus for dry etching and electrostatic chucking device used therein
US4551192A (en) * 1983-06-30 1985-11-05 International Business Machines Corporation Electrostatic or vacuum pinchuck formed with microcircuit lithography
US5883778A (en) * 1994-02-28 1999-03-16 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with fluid flow regulator
US5583736A (en) * 1994-11-17 1996-12-10 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Micromachined silicon electrostatic chuck
JP3208029B2 (ja) * 1994-11-22 2001-09-10 株式会社巴川製紙所 静電チャック装置およびその作製方法
US5532903A (en) 1995-05-03 1996-07-02 International Business Machines Corporation Membrane electrostatic chuck
JPH09172055A (ja) * 1995-12-19 1997-06-30 Fujitsu Ltd 静電チャック及びウエハの吸着方法
US5764471A (en) * 1996-05-08 1998-06-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for balancing an electrostatic force produced by an electrostatic chuck

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005183959A (ja) * 2003-12-15 2005-07-07 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
JP2008226887A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Nikon Corp 保持装置、露光装置、及びデバイス製造方法
JP2008227489A (ja) * 2007-03-12 2008-09-25 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置および方法
JP4700076B2 (ja) * 2007-03-12 2011-06-15 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置および方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6215642B1 (en) 2001-04-10

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