JP2005150708A - 静電チャック、ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱等の影響による変形を低減できる静電チャック等を提供する。
【解決手段】ステージ２０のステージ本体２１と静電チャック３０とは、３個の微動機構２９Ａ〜２９Ｃを介して繋がれている。静電チャック本体は、熱膨張率が１００［ｐｐｂ／Ｋ］以下であるとともに、その比剛性が５×１０⁶［Ｐａ／ｋｇ／ｍ³］以上の低熱膨張性の材料からなる。静電チャック本体の中央部には、レチクル２又はウェハ１０をＪ−Ｒ吸着力等の静電力により吸着保持するチャック部が重ね合わされて設けられている。このチャック部は、静電チャック本体と同様の低熱膨張性の材料からなり、その静電吸着力は１５［ｋＰａ］以上である。また、静電チャック３０にはＸミラー３４、Ｙミラー３５が一体に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被保持基板を静電力により吸着保持する静電チャック、そのような静電チャックを備えるステージ装置、及び、そのようなステージ装置を備える露光装置に関する。

図６を参照しつつ背景技術について説明する。
図６は、現状の露光装置に装備されるステージの一例を示す模式図である。（Ａ）は光露光装置のステージを示す斜視図であり、（Ｂ）は電子ビーム（ＥＢ）露光装置のステージを示す斜視図である。

現在のリソグラフィ技術では、大気中において露光を行なう光露光が主流である。図６（Ａ）には、光露光に用いられるステージ１０１の一例が示されている。このステージ１０１は、ステージ本体１０３表面に３点配置された真空チャック１０９ａ〜１０９ｃを備えており、これらの真空吸着力でレチクルＲが吸着保持される。なお、最近では、ステージの高加速化に対応するため、真空吸着方式にメカクランプ方式を併用したものを用いることもある。ステージ本体１０３の中央部には、露光光が通る孔１０３ａが設けられている。また、ステージ本体１０３の端面には、ステージ位置測定用のレーザ干渉計（図示されず）の干渉光を反射するＸミラー１０４及びＹミラー１０５が設けられている。

このような光露光に対し、電子ビーム（ＥＢ）露光や極端紫外線（ＥＵＶ）露光では、前述の光露光とは異なり真空中で露光を行なうため、レチクルＲを保持する方式としては静電チャック方式が採用される。図６（Ｂ）には、ＥＢ露光装置のステージ１１１の一例が示されている。このステージ１１１は、枠状をしたステージ本体１１３の内側に、微動機構（ピエゾアクチュエータ等）１１９ａ〜１１９ｃを介してテーブル１１７が設けられている。このテーブル１１７の表面には静電チャック１１８が設けられており、この静電チャック１１８の静電力によりレチクルＲが吸着保持される。テーブル１１７の中央部には、ＥＢが通る孔１１７ａが設けられている。また、ステージ本体１１３の端面には、図６(Ａ)と同様のＸミラー１１４及びＹミラー１１５が設けられている。

ところで、図６（Ｂ）に示すような静電チャック１１８の静電吸着力は、チャック本体の母材の電気抵抗に対応して、ジャンセン−ラーベック（Ｊ−Ｒ）吸着力とクーロン吸着力とに分類できる。Ｊ−Ｒ吸着力は、クーロン吸着力と比較するとより大きな吸着力を実現でき、離脱応答性にも優れることが知られている。一方、クーロン吸着力は、Ｊ−Ｒ吸着力に比べて吸着力のばらつきがより小さいという利点がある。しかし、最近では、チャック本体の母材の原料配合精度技術や加工精度技術の向上により、Ｊ−Ｒ吸着力の吸着力のばらつきを抑制できるようになってきている。

ＥＵＶ露光は、光露光の延長上にある波長１９０ｎｍ程度の紫外線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光は、ほとんどの物質に吸収されるため、光学系は反射系が用いられるが、現状では１００％近い反射率は得られず、例えば反射率は最高約７０％である。そして、反射しない残りの約３０％はレチクルに吸収され、この熱は静電チャックに伝わる。すると、この際に伝わる熱量により、静電チャック等の温度が上昇して熱膨張するおそれがある。こうなると、静電チャックに保持されるレチクル等が歪んだりして、露光精度に悪影響与えるおそれがある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであって、熱等の影響による変形を低減できる静電チャックを提供することを目的とする。さらに、そのような静電チャックを備え、高精度な位置決め精度を実現し得るステージ装置を提供することを目的とする。さらに、そのようなステージ装置を備え、露光精度の高い露光装置を提供することを目的とする。

本発明の静電チャックは、被保持基板を静電力により吸着保持する吸着面を備える静電チャックであって、 低熱膨張性の材料からなり、 前記静電チャックの側面に、干渉計式位置測定装置の干渉光を反射するミラーが一体に設けられていることを特徴とする。

本発明の静電チャックにおいては、前記ミラーが、前記静電チャックの側面に一体形成されているか、又は、別体部品として付設されているものとすることができる。
この静電チャックは、低熱膨張性の材料からなるため、熱の影響による変形が生じ難く、被保持基板が歪んだりする可能性を低減できる。そして、この静電チャックには位置測定用のミラーが一体化しているので、静電チャックの位置、及び、その上の被保持基板の位置をより正確に求めることが可能となる。

本発明の静電チャックにおいては、前記吸着面の吸着力が１５［ｋＰａ］以上であり、 前記材料の熱膨張率が１００［ｐｐｂ／Ｋ］以下であるとともに、その比剛性が５×１０⁶［Ｐａ／ｋｇ／ｍ³］以上であることが好ましい。

本発明の静電チャックにおいては、前記吸着面が、多数の小面積の凸部（ピン）の集合からなり、これらピン間の空間に高熱伝導気体が導入されるものとすることができる。
この場合、吸着面をピン構造とすることにより、ゴミ等が吸着面に付着する率を低減できるので、ゴミ等による被保持基板の変形の可能性を低減できる。一方、吸着面をピン構造とすると、被保持基板と静電チャックとの接触面積が小さくなり、被保持基板からの除熱効果が小さくなることが考えられるが、本発明のこの態様では、高熱伝導気体を介して被保持基板から静電チャックへと熱を逃がすことができる。

本発明の静電チャックにおいては、前記吸着面の外周に前記高熱伝導気体を回収する回収溝が設けられていることができる。
この場合、静電チャック外への高熱伝導気体の洩れを低減することができる。

本発明の静電チャックにおいては、さらに液体冷媒通路が内部に形成されていることができる。
この場合、液体冷媒により静電チャックを冷却することができるので、熱の影響による静電チャックの変形を一層低減することができる。なお、前述の高熱伝導気体を介して逃がした熱を液体冷媒に逃がすことで、静電チャックの温度上昇が低減される。

本発明のステージ装置は、ある平面（ＸＹ平面）内でステージ本体を移動・位置決めするステージ装置であって、 前記ステージ本体に板バネ又は微動アクチュエータを介して搭載される静電チャックを備え、 該静電チャックが、上記いずれかの静電チャックであることを特徴とする。

本発明の露光装置は、感応基板上にエネルギ線を照射してパターン転写する露光装置であって、 上記のステージ装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、熱等の影響による変形を低減できる静電チャック、高精度な位置決め精度を実現し得るステージ装置、露光精度の高い露光装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本実施の形態に係る露光装置の全体構成（ＥＵＶ露光装置の例）について説明する。

図５は、本実施の形態に係るＥＵＶ露光装置の一例（４枚投影系）を示す概略構成図である。
図５に示すＥＵＶ露光装置は、光源を含む照明系ＩＬを備えている。照明系ＩＬから放射されたＥＵＶ光（一般に波長５〜２０ｎｍが用いられ、具体的には１３ｎｍや１１ｎｍの波長が用いられる）は、折り返しミラー１で反射してレチクル２に照射される。

レチクル２は、レチクルステージ３に保持されている。このレチクルステージ３は、走査方向（Ｙ軸）に１００ｍｍ以上のストロークを持ち、レチクル面内の走査方向と直交する方向（Ｘ軸）に微小ストロークを持ち、光軸方向（Ｚ軸）にも微小ストロークを持っている。ＸＹ方向の位置は後述するレーザ干渉システムによって高精度にモニタされ、Ｚ方向はレチクルフォーカス送光系４とレチクルフォーカス受光系５からなるレチクルフォーカスセンサでモニタされている。

レチクル２で反射したＥＵＶ光は、図中下側の光学鏡筒１４内に入射する。このＥＵＶ光は、レチクル２に描かれた回路パターンの情報を含んでいる。レチクル２にはＥＵＶ光を反射する多層膜（例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜やＭｏ／Ｂｅ多層膜）が形成されており、この多層膜の上に吸収層（例えばＮｉやＡｌ）の有無でパターニングされている。

光学鏡筒１４内に入射したＥＵＶ光は、第一ミラー６で反射した後、第二ミラー７、第三ミラー８、第四ミラー９と順次反射し、最終的にはウェハ１０に対して垂直に入射する。投影系の縮小倍率は、例えば１／４や１／５である。この図では、ミラーは４枚であるが、Ｎ．Ａ．をより大きくするためには、ミラーを６枚あるいは８枚にすると効果的である。光学鏡筒１４の近傍には、アライメント用のオフアクシス顕微鏡１５が配置されている。

ウェハ１０は、ウェハステージ１１上に載せられている。ウェハステージ１１は、光軸と直交する面内（ＸＹ平面）を自由に移動することができ、ストロークは例えば３００〜４００ｍｍである。同ウェハステージ１１は、光軸方向（Ｚ軸）にも微小ストロークの上下が可能で、Ｚ方向の位置はウェハオートフォーカス送光系１２とウェハオートフォーカス受光系１３からなるウェハフォーカスセンサでモニタされている。ウェハステージ１１のＸＹ方向の位置は後述するレーザ干渉システムによって高精度にモニタされている。露光動作において、レチクルステージ３とウェハステージ１１は、投影系の縮小倍率と同じ速度比、すなわち、４：１あるいは５：１で同期走査する。

次に、本発明に係る静電チャックを含むステージ（レチクルステージ、ウェハステージ）の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係るステージを示す断面平面図である。

図２（Ａ）は本実施の形態に係る静電チャック及び被保持基板（レチクル又はウェハ）の分解構成図であり、図２（Ｂ）は同一部断面側面図である。
図３は、図２の静電チャックの裏面側（吸着面側）の構成を示す斜視図である。

図４は、本実施の形態に係る静電チャックの他の例を示す斜視図である。
図１には、前述した図５のレチクルステージ３又はウェハステージ１１に相当するステージ２０が示されている。このステージ２０は、枠状をしたステージ本体２１を備えている。このステージ本体２１は、前述の通り、ＸＹＺ方向に所定のストロークで移動可能となっている。ステージ本体２１の図１中左側の辺部２２及び上側の辺部２３には、それぞれスリット２２ａ、２３ａが形成されている。これら各辺部２２、２３の外側には、前述したレーザ干渉計（Ｘレーザ干渉計２４、Ｙレーザ干渉計２５）がそれぞれ配置されている。辺部２２のスリット２２ａはＸレーザ干渉計２４の干渉光２４′が通過する孔であり、辺部２３のスリット２３ａはＹレーザ干渉計２５の干渉光２５′が通過する孔である。

ステージ本体２１の内側には、静電チャック３０が配置されている。ステージ本体２１と静電チャック３０とは、この例では３個の微動機構２９Ａ〜２９Ｃを介して繋がれている。各微動機構２９Ａ〜２９Ｃとしては、板バネ又はピエゾアクチュエータ等を用いることができる。静電チャック３０の静電チャック本体３１（図２参照）は、熱膨張率が１００［ｐｐｂ／Ｋ］以下、より好ましくは１０［ｐｐｂ／Ｋ］以下である低熱膨張性の材料からなる。さらに、この低熱膨張性の材料は、その比剛性が５×１０⁶［Ｐａ／ｋｇ／ｍ³］以上、より好ましくは５×１０⁷［Ｐａ／ｋｇ／ｍ³］以上である。このような材料としては、コーディエライト（２MgO・２Al₂O₃・５SiO₂）、リチウム−アルミノけい酸塩、チタン酸アルミニウム、りん酸ジルコニウム、Li₂O−Al₂O₃−SiO₂系セラミックス等の低熱膨張性セラミックスを用いることができる。静電チャック本体３１の中央部には、レチクル２又はウェハ１０をＪ−Ｒ吸着力等の静電力により吸着保持する静電チャック電極部（チャック部）３３が重ね合わされて設けられている（図２参照）。このチャック部３３は、静電チャック本体３１と同様の低熱膨張性の材料からなり、その静電吸着力は１５［ｋＰａ］以上、より好ましくは３０［ｋＰａ］以上である。ＥＵＶ露光装置で使用されるレチクル２は低熱膨張ガラス製等の基板からなるので、低熱膨張性の材料からなる静電チャック（チャック部３３）とすることにより、レチクル２の熱変形量とチャック部３３の熱変形量との差を低減することができる。その結果、レチクル２とチャック部３３が擦れたり、レチクル２が歪んだりするのを低減することができ、位置測定精度・位置決め精度を高めることができる。

静電チャック３０のチャック部３３の図１中左右両側には、マークプレート３５ａ、３５ｂが設けられている。これらマークプレート３５ａ、３５ｂには、光学系のアライメントを行なう際に用いられる各種マークが形成されている。さらに、静電チャック３０の図１中左側の側面及び上側の側面には、それぞれＸミラー３４、Ｙミラー３５が一体に設けられている。これらＸＹミラー３４、３５は、前述のレーザ干渉計２４、２５の干渉光２４′、２５′を反射して、静電チャック３０の位置（ひいてはチャック部３３の吸着面４０に吸着保持されているレチクル２又はウェハ１０の位置）を検出するためのものである。このようなミラーは、図２上側に示すように静電チャック３０の側面を鏡面加工する等により一体形成することもできるし、図４に示すように反射ミラー３６を別体部品として静電チャック３０′の側面に付設することもできる。この場合は、反射ミラー３６も前述したような低熱膨張性の材料から形成することが好ましい。あるいは、図示はしないが、ミラーを静電チャック３０の他の部材（例えばチャック部３３等）と一体化することも可能である。

図３には、静電チャック３０のチャック部３３の吸着面４０が示されている。この吸着面４０は、多数の小面積の凸部（ピン）４１の集合からなる。そして、これらピン４１間の空間には高熱伝導気体が導入され、この気体でレチクル２又はウェハ１０を冷やす。さらに、各ピン４１の外側において、吸着面４０の外周には、高熱伝導気体を回収する回収溝４３が設けられている。このような吸着面４０の構造により、ゴミ等が吸着面４０に付着する率を低減できるので、ゴミ等によるレチクル２又はウェハ１０の変形の可能性を低減できる。一方、吸着面４０がピン構造であると、レチクル２又はウェハ１０とチャック部３３との接触面積が小さくなり、レチクル２又はウェハ１０からの除熱効果が小さくなることが考えられるが、本実施例では、前述の高熱伝導気体を介して、レチクル２又はウェハ１０からチャック部３３へと熱を逃がすことができる。さらに、本実施例の構造によれば、各ピン４１の周囲からの高熱伝導気体の逃げ量を低減できるので、吸着面４０におけるレチクル２又はウェハ１０の吸着を安定化できるとともに、回収溝４３により静電チャック３０外への高熱伝導気体の洩れを低減することができる。

なお、このような静電チャックの吸着面の構造としては、例えば本出願人と同一出願人による特開２００２−９１３９号公報等と同様のものを用いることもできる。
図２に示すように、静電チャック３０のチャック部３３の裏面５０（吸着面４０と反対側の面）には、液体冷媒通路５１が形成されている。図２（Ａ）に示すように、この通路５１は、チャック部３３の裏面５０全体を蛇行するように形成されている。図２（Ｂ）に示すように、通路５１は静電チャック３０の裏面５０側に開放されている。そのため、静電チャック本体３１とチャック部３３との重ね合わせ状態において、通路５１内を流れる液体冷媒によって静電チャック３０が効率的に冷却され、ＥＵＶ光の吸収等に伴う静電チャック３０の熱変形が一層低減される。

このようなステージ２０の静電チャック３０は、前述したような低熱膨張性の材料から形成されているため、ＥＵＶ光の吸収等に伴う熱変形が生じ難い。そのため、静電チャック３０に吸着保持されるレチクル２やウェハ１０が歪んだりする可能性を低減できるので、露光精度の悪化を低減できる。そして、静電チャック３０にはＸミラー３４、Ｙミラー３５（あるいは図４のミラー３６）が一体化しているので、ステージ本体２１や微動機構２９Ａ〜２９Ｃが低剛性であっても、静電チャック３０の位置、及び、その上のレチクル２やウェハ１０の位置を正確に求めることが可能となる。

本実施の形態に係るステージを示す断面平面図である。 図２（Ａ）は本実施の形態に係る静電チャック及び被保持基板（レチクル又はウェハ）の分解構成図であり、図２（Ｂ）は同一部断面側面図である。 図２の静電チャックの裏面側（吸着面側）の構成を示す斜視図である。 本実施の形態に係る静電チャックの他の例を示す斜視図である。 本実施の形態に係るＥＵＶ露光装置の一例（４枚投影系）を示す概略構成図である。 現状の露光装置に装備されるステージの一例を示す模式図である。（Ａ）は光露光装置のステージを示す斜視図であり、（Ｂ）は電子ビーム（ＥＢ）露光装置のステージを示す斜視図である。

符号の説明

２ レチクル ３ レチクルステージ
１０ ウェハ １１ ウェハステージ
２０ ステージ ２１ ステージ本体
２２、２３ 辺部 ２２ａ、２３ａ スリット
２４ Ｘレーザ干渉計 ２５ Ｙレーザ干渉計
２９Ａ〜２９Ｃ 微動機構 ３０、３０′ 静電チャック
３１ 静電チャック本体 ３３ チャック部
３４ Ｘミラー ３５ Ｙミラー
３６ 反射ミラー ４０ 吸着面
４１ 凸部（ピン） ４３ 回収溝
５０ 裏面 ５１ 液体冷媒通路

Claims (8)

1. 被保持基板を静電力により吸着保持する吸着面を備える静電チャックであって、
   低熱膨張性の材料からなり、
   前記静電チャックの側面に、干渉計式位置測定装置の干渉光を反射するミラーが一体に設けられていることを特徴とする静電チャック。
2. 前記ミラーが、前記静電チャックの側面に一体形成されているか、又は、別体部品として付設されていることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
3. 前記吸着面の吸着力が１５［ｋＰａ］以上であり、
   前記材料の熱膨張率が１００［ｐｐｂ／Ｋ］以下であるとともに、その比剛性が５×１０⁶［Ｐａ／ｋｇ／ｍ³］以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャック。
4. 前記吸着面が、多数の小面積の凸部（ピン）の集合からなり、これらピン間の空間に高熱伝導気体が導入されることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の静電チャック。
5. 前記吸着面の外周に前記高熱伝導気体を回収する回収溝が設けられていることを特徴とする請求項４記載の静電チャック。
6. さらに液体冷媒通路が内部に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の静電チャック。
7. ある平面（ＸＹ平面）内でステージ本体を移動・位置決めするステージ装置であって、
   前記ステージ本体に板バネ又は微動アクチュエータを介して搭載される静電チャックを備え、
   該静電チャックが、前記請求項１〜６いずれか１項記載の静電チャックであることを特徴とするステージ装置。
8. 感応基板上にエネルギ線を照射してパターン転写する露光装置であって、
   前記請求項７記載のステージ装置を備えることを特徴とする露光装置。