JP2006040993A - Electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウエハやレチクルなどの基板を吸着固定するための静電チャックに関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck for attracting and fixing a substrate such as a semiconductor wafer or a reticle.
静電チャックは、半導体製造などにおける露光装置、エッチング装置、CVD装置等の各種の処理装置において、基板の固定や搬送に用いられている。静電チャックとしては、例えば基材に電極を形成し、その上に誘電体層を溶射で形成したものや、誘電体層を接着剤で接合したもの(例えば、特許文献1参照)、基材中に電極を埋設し、誘電体層と基材が一体化したもの(例えば、特許文献2参照)などが提案されている。 The electrostatic chuck is used for fixing and transporting a substrate in various processing apparatuses such as an exposure apparatus, an etching apparatus, and a CVD apparatus in semiconductor manufacturing. As an electrostatic chuck, for example, an electrode is formed on a base material, and a dielectric layer is formed thereon by thermal spraying, or a dielectric layer is bonded with an adhesive (for example, see Patent Document 1), base material An electrode in which an electrode is embedded and a dielectric layer and a base material are integrated (for example, see Patent Document 2) has been proposed.
ところで、近年では半導体集積回路の集積度が向上するにつれ、形成されるパターンの寸法も小さくなり、ますます高精度なパターン形成が求められるようになっている。半導体デバイスの微細加工技術においては、特にパターンを形成するリソグラフィ技術の進歩が、その中心的役割を果たしている。しかし、100nm以下の微細なデザインルールの下では、従来のKrFエキシマレーザーやArFエキシマレーザーによるリソグラフィ技術では対応が困難になりつつある。そこで、このようなデザインルールに対応できるリソグラフィ技術として、従来の光リソグラフィと像形成原理が同じであり、波長が1桁以上短い極限紫外光(Extreme UV;EUV)を用いたEUVリソグラフィ技術が提案されている。 By the way, in recent years, as the degree of integration of a semiconductor integrated circuit is improved, the dimension of a pattern to be formed is also reduced, and pattern formation with higher accuracy has been demanded. In the microfabrication technology for semiconductor devices, the progress of lithography technology for forming a pattern plays a central role. However, under a fine design rule of 100 nm or less, it is becoming difficult to cope with lithography techniques using a conventional KrF excimer laser or ArF excimer laser. Therefore, as a lithography technique that can handle such design rules, an EUV lithography technique using extreme ultraviolet light (Extreme UV: EUV), which has the same image forming principle as conventional optical lithography and has a wavelength shorter by one digit or more, is proposed. Has been.
EUVリソグラフィ技術は、従来のリソグラフィ技術に比べて非常に微細なデザインを取り扱うものであることから、露光装置の処理室内に存在するゴミであるパーティクルの影響を受けやすく、パーティクル汚染への対策がこれまで以上に重要な課題になっている。
静電チャックは、電極に電圧を印加して基板を吸着させる治具であるため、電圧の印加により静電チャックの周囲には僅かながら電界が発生する。本発明者らの研究によれば、この電界によってパーティクルが静電チャックに引き寄せられ、基板を汚染する原因の一つになり得ることが判明した。これまで、静電チャック周囲の電界に起因するパーティクル汚染が問題視されたことはなかったが、EUVリソグラフィのように僅かなパーティクル汚染でも大きな影響が出やすい微細加工技術では、有効な対策を講ずる必要がある。 Since the electrostatic chuck is a jig that applies a voltage to the electrode to attract the substrate, an electric field is slightly generated around the electrostatic chuck by the application of the voltage. According to the study by the present inventors, it has been found that particles can be attracted to the electrostatic chuck by this electric field, and can be one of the causes of contaminating the substrate. Until now, particle contamination caused by the electric field around the electrostatic chuck has not been regarded as a problem. However, effective measures are taken in a microfabrication technology that is easily affected by even slight particle contamination such as EUV lithography. There is a need.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、静電チャック周囲の電界の発生を抑制することにより、パーティクル汚染を確実に低減できる静電チャックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electrostatic chuck capable of reliably reducing particle contamination by suppressing generation of an electric field around the electrostatic chuck.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行なった結果、静電チャックの吸着面以外の部分に導電体を配備することによって、静電チャック周囲の電界の発生を抑制することが可能であり、もってパーティクル汚染を低減できるとの知見を得た。
すなわち、本発明の第1の観点によれば、電極と、該電極を覆う誘電体層とを有し、通電により前記誘電体層に形成された吸着面に被吸着物を静電吸着する静電チャックであって、前記吸着面を除く表面の全部または一部に導電体を配備するとともに、該導電体を電気的に接地したことを特徴とする、静電チャックが提供される。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors can suppress the generation of an electric field around the electrostatic chuck by disposing a conductor on a portion other than the attracting surface of the electrostatic chuck. It was possible to obtain the knowledge that particle contamination can be reduced.
That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a static electricity which has an electrode and a dielectric layer covering the electrode, and electrostatically adsorbs an object to be adsorbed on an adsorption surface formed on the dielectric layer by energization. An electrostatic chuck is provided, wherein an electric conductor is provided on all or a part of the surface excluding the attracting surface, and the electric conductor is electrically grounded.
本発明の静電チャックでは、接地された導電体を配備するという簡易な手段により、静電チャック周囲の電界の発生が抑制される。よって、電界により引き寄せられたパーティクルが被吸着物に付着することが防止され、パーティクル汚染の低減を図ることができる。 In the electrostatic chuck of the present invention, generation of an electric field around the electrostatic chuck is suppressed by a simple means of providing a grounded conductor. Therefore, the particles attracted by the electric field are prevented from adhering to the object to be adsorbed, and particle contamination can be reduced.
前記静電チャックにおいては、導電体を、吸着面の反対側の面に配備してもよい。
また、導電体は、被膜として形成されることが好ましい。この場合、被膜は、格子状またはストライプ状に形成されていてもよい。
In the electrostatic chuck, the conductor may be disposed on a surface opposite to the attracting surface.
The conductor is preferably formed as a film. In this case, the film may be formed in a lattice shape or a stripe shape.
本発明の第2の観点によれば、前記静電チャックを備えた露光装置が提供される。この露光装置では、静電チャック周囲の電界の形成が抑制されるので、パーティクルによる被吸着物の汚染を確実に低減できる。 According to a second aspect of the present invention, an exposure apparatus provided with the electrostatic chuck is provided. In this exposure apparatus, since the formation of the electric field around the electrostatic chuck is suppressed, contamination of the object to be attracted by particles can be reliably reduced.
本発明の静電チャックを用いることにより、電界の発生が抑制され、これに起因するパーティクル汚染が防止される。従って、この静電チャックは、非常に微細なデザインを取り扱うEUVリソグラフィ技術などにおける静電チャックとして有利に使用できる。 By using the electrostatic chuck of the present invention, the generation of an electric field is suppressed, and particle contamination resulting therefrom is prevented. Therefore, this electrostatic chuck can be advantageously used as an electrostatic chuck in EUV lithography technology that handles a very fine design.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかる静電チャック100の断面構造を模式的に示す図面である。この静電チャック100は、主要な構成として誘電体により構成された板状体1と、板状体1に埋設された内部電極3と、電源4と、導電性膜10とを備えている。板状体1には、内部電極3を覆うように誘電体層2が形成され、誘電体層2の表面には被吸着物を吸着する吸着面5が形成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a drawing schematically showing a cross-sectional structure of an
静電チャック100は、支持部材(図示せず)により、例えば側部から支持されている。また、静電チャック100は、その吸着面5において被吸着物としてのウエハWを吸着できるように構成されている。なお、図1においては、説明の便宜上、ウエハWを吸着面5から離間して図示している。
The
板状体1は誘電体により形成されている。板状体1の材質は、誘電体であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、ガラス等のセラミックや、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂を使用することができる。 The plate-like body 1 is formed of a dielectric material. The material of the plate-like body 1 is not particularly limited as long as it is a dielectric. For example, ceramics such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, and glass, and resins such as polyimide and polytetrafluoroethylene are used. Can do.
板状体1の内部に埋設された内部電極3は、例えば、タングステンなどの金属材料によって形成されており、電源4と電気的に接続している。この内部電極3から吸着面5までの間が誘電体層2となっている。なお、図1では、誘電体層2の厚みを実際よりも誇張して描いている。
The
内部電極3を有する板状体1は、公知の方法によって製造することが可能である。例えば、板状の誘電セラミックスの一面に、めっきにより内部電極3を形成し、さらにその上に誘電体を積層することにより、内部電極3を有する板状体1を製造できる。また、誘電セラミックスのグリーンシートを複数積層したものに、電極ペーストを所定のパターンで印刷したグリーンシートを重ね、さらにその上に電極ペーストが印刷されていない複数のグリーンシートを所定数積み重ねて、熱プレス処理等の方法で一体化して焼成することにより、内部電極3と板状体1を同時に製造することもできる。
The plate-like body 1 having the
本実施形態では、「導電体」としての導電性膜10は、静電チャック100の吸着面5を除く全表面[つまり、側面および吸着面5と反対側の面(裏面)]を覆うように被覆形成されている。また、導電性膜10は、接地部11によって電気的にアースされている。なお、アースは、露光装置などの処理容器内に設置する際に、静電チャック100を支持や固定する部材を介して行なってもよい。
In the present embodiment, the
導電性膜10の材質は、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、銀、銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属のほか、窒化チタン、珪化モリブデンなどの化合物なども使用できる。ここで、導電性膜10を構成する材料の体積抵抗率としては、十分な電界抑制作用を得る観点から、1×102Ω・cm以下であることが好ましい。
The material of the
導電性膜10の形成方法は、例えば、めっき、金属ペーストの塗布、焼き付け等の方法、金属箔を接着剤で貼り付ける方法、CVDやPVDに代表される気相法等を採用することができる。
As a method for forming the
以上の構成の静電チャック100において、内部電極3と被吸着物としてのウエハWとの間に電圧を印加すると、静電気力が発生してウエハWを吸着する。このとき、本実施形態の静電チャック100では、接地された導電性膜10により電界の形成が抑制される。このため、静電チャック100やウエハWへのパーティクルの引き寄せ現象が起こらず、パーティクル汚染の低減が図られる。
In the
また、導電性膜10には、内部電極3への電圧の印加を解除した場合、静電チャック100に蓄積された電荷を除電する作用もあるため、静電チャック100からのウエハWの離脱が容易になる、という効果も得られる。また、静電チャック100の近傍に静電容量センサー等を設置する場合には、その精度確保にも有効に機能する。
In addition, the
図1の実施形態では、導電性膜10を静電チャック100の吸着面以外の全ての面に形成したが、電界の発生を抑制したい領域に近接する部分のみに導電性膜10を形成してもよい。
例えば、図2に示す実施形態の静電チャック101では、吸着面5の反対の面(静電チャック101の裏面)のみに導電性膜12を形成した。この場合、静電チャック101の裏側の電界の発生を抑制することができる。
In the embodiment of FIG. 1, the
For example, in the
図1および図2では、導電性膜10,12を均一な被膜として形成したが、導電性膜は、必ずしも静電チャック100,101の表面にむら無く形成する必要はない。
例えば、図3に示す実施形態の静電チャック102では、吸着面5以外の表面に導電性膜13を格子状(編目状)に形成した。電圧印加によって発生する電界強度は、内部電極3に印加する電圧の大きさに依存する。そのため、内部電極3に印加する電圧が低い場合には、図3の静電チャック102のように、非被覆部分を有する格子状の導電性膜13でも十分な作用が得られる。導電性膜をストライプ状(縞状)や散点状(海島状)に形成する場合においても同様である。
なお、図2および図3では、導電性膜以外の構成は図1の静電チャック100と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
In FIGS. 1 and 2, the
For example, in the
2 and 3, the configuration other than the conductive film is the same as that of the
また、図1〜図3の実施形態では、導電体を被膜として形成したが、導電体の形状は特に限定されるものではなく、例えば、板状やブロック状等の任意の形状に配備することも可能である。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the conductor is formed as a film, but the shape of the conductor is not particularly limited. For example, the conductor is provided in an arbitrary shape such as a plate shape or a block shape. Is also possible.
本発明は静電チャックの種類に関わらず適用可能であり、例えば従来技術として挙げた特開平6−291175号公報や特開平5−304201号公報などの静電チャックに適用できる。静電チャックの吸着力としては、クーロン力またはジョンソン・ラーベック力を利用したものがあるが、本発明はどちらにも適用できる。 The present invention can be applied regardless of the type of electrostatic chuck, and for example, can be applied to electrostatic chucks such as JP-A-6-291175 and JP-A-5-304201 cited as conventional techniques. As an attraction force of the electrostatic chuck, there is one using a Coulomb force or a Johnson Rahbek force, but the present invention can be applied to both.
クーロン力で吸着する静電チャックは、誘電体層が高抵抗であり、必要な吸着力を得るためには、ジョンソン・ラーベック力を利用した静電チャックに比べ高電圧を印加する場合が多い。そのため、必然的に電界強度が高まりパーティクルを多く集めやすくなるため、クーロン力を利用した静電チャックに導電体を配備することは非常に有効である。 In an electrostatic chuck that attracts using Coulomb force, the dielectric layer has a high resistance, and in order to obtain a necessary attracting force, a higher voltage is often applied than an electrostatic chuck that uses Johnson-Rahbek force. For this reason, the electric field strength inevitably increases and it becomes easy to collect many particles. Therefore, it is very effective to provide a conductor on the electrostatic chuck using Coulomb force.
次に、本発明の作用について述べる。
図4は、電圧を印加した際に静電チャック103の周囲に形成される電界Eの様子を模式的に示す図である。この電界Eの形成は、従来パーティクル汚染の原因として着目されていなかったが、電界Eによって、パーティクルPが静電チャック103方向に引き寄せられ、静電チャック103に吸着載置される基板(ここでは図示せず)を汚染する原因となり得ることが判明した。
Next, the operation of the present invention will be described.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the state of the electric field E formed around the
静電チャック103に半導体ウエハなどの導電性基板を吸着する場合、基板が電界Eの遮蔽板として作用するので、基板周辺の電位はゼロに等しくなる。また、静電チャック103は、その裏面で金属製台座(図示せず)に固定されている場合が多いので、基板を吸着させるために電極に電圧を印加しても、電界Eは静電チャック103側面の僅かな領域にしか発生しない。
しかし、例えば、静電チャック103を側面で拘束し、裏面が浮いている状態で使用する場合には、裏面周囲に電界Eが形成されるので、パーティクル汚染が起こりやすくなる。特に、パーティクル汚染を極力防止する必要があるEUVリソグラフィ技術では、電界Eに起因するパーティクル汚染が深刻な問題となる。このため本発明では、前記図1〜図3に例示する如く、静電チャックの表面に導電体を配備した。これにより、静電チャック周囲の電位は略ゼロに等しいレベルまで下がり、電界の形成が抑制される。従って、パーティクルが静電チャックへ向けて引き寄せられることがなくなり、汚染の低減を図ることが可能になる。
When a conductive substrate such as a semiconductor wafer is attracted to the
However, for example, when the
次に、図5を参照しながら本発明の静電チャックを組み込んだ露光装置について説明を行なう。
この露光装置200は、EUVリソグラフィープロセスのための露光装置である。この露光装置200では、露光の照明光としてEUV光が用いられ、像光学システム26を用いて反射型マスク24(レチクル)のパターンの縮小像を形成する。
Next, an exposure apparatus incorporating the electrostatic chuck of the present invention will be described with reference to FIG.
The
EUV光は、例えばレーザー源、キセノンガス供給源などを備えた光源部21によって生成される。生成したEUV光は、光源部21内で集光された後、窓22から照射され、集光ミラー23へ達する。EUV光が通過する光経路は、真空チャンバ20内に設けられている。
The EUV light is generated by the
集光ミラー23は、EUV光を集光し、反射型マスク24へ向けて反射する。反射型マスク24は、第1の静電チャック25の下面に吸着保持されている。第1の静電チャック25は、図示しない支持部材によって側部において支持されている。
The condensing
反射型マスク24でEUV光が反射されると、EUV光は反射型マスク24からのパターンデータによりパターン化される。このパターン化されたEUV光は、像光学システム26を通じて第2の静電チャック27に吸着保持されたウエハWに到達する。図5の像光学システム26は、4つの反射ミラーから構成されており、反射型マスク24により反射されたEUV光は、凹面第1ミラー28、凸面第2ミラー29、凸面第3ミラー30、凹面第4ミラー31の順に反射されて、マスクパターンの縮小された像を形成する。
When EUV light is reflected by the
ここでは細部の図示を省略しているが、第2の静電チャック27は、支持部材によって側部において支持されており、さらに図1の静電チャック100と同様に、吸着面を除く部分に導電性膜が形成され、この導電性膜は電気的に接地されている。
Although the detailed illustration is omitted here, the second
以上の構成の露光装置200において、第2の静電チャック27は、接地された導電性膜を備えているので、内部電極(図示せず)およびウエハWとの間に電圧を印加しても電界の発生が抑制される。従って、EUVリソグラフィにおいてパーティクル汚染の防止を図ることができる。
また、第2の静電チャック27に限らず、例えば反射型マスク24(レチクル)固定用の第1の静電チャック25に本発明を適用し、接地された導電性膜を配備することも可能である。
In the
In addition to the second
次に、実施例、比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって制約されるものではない。なお、以下の実施例等では、静電チャックとして、クーロン力によるものとジョンソン・ラーベック力によるものの2種類について試験を実施した。 Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not restrict | limited by this. In the following examples and the like, tests were performed on two types of electrostatic chucks, one based on Coulomb force and one based on Johnson Rabeck force.
クーロン力による静電チャック:
直径210mm、高さ10mmのアルミナ基板の一面に、めっきにより銅製の電極を形成した。この上に厚さ0.025mmのポリイミドフィルムを貼り、これを誘電体層とする静電チャック104を得た。
Electrostatic chuck with Coulomb force:
A copper electrode was formed on one surface of an alumina substrate having a diameter of 210 mm and a height of 10 mm by plating. A polyimide film having a thickness of 0.025 mm was pasted thereon to obtain an
ジョンソン・ラーベック力による静電チャック:
窒化アルミニウム粉末中にタングステン電極を埋設し、一体焼成し、誘電体層の厚さが2mmになるように加工して、直径210mm、高さ10mmの静電チャック105を得た。
Electrostatic chuck with Johnson Rabeck force:
A tungsten electrode was embedded in aluminum nitride powder, integrally fired, and processed so that the thickness of the dielectric layer was 2 mm, to obtain an
(1)電位の測定:
静電チャック104,105の電極に電圧を印加し、シリコンウエハを吸着させ、そのときの静電チャック周囲の電位を測定した。
図6に示すように、静電チャック104,105の中心を原点とし、平板状の電極面と平行な方向をx、y、電極面と垂直な方向をzとして、原点を0,0,0とする座標を考え、以下に示すA〜Dの位置を電位の測定点とした。
(1) Potential measurement:
A voltage was applied to the electrodes of the
As shown in FIG. 6, the center of the
A:x,y,z= 0,0,15(裏面から10mmの位置)
B:x,y,z= 0,0,55(裏面から50mmの位置)
C:x,y,z=115,0, 0(側面から10mmの位置)
D:x,y,z=155,0, 0(側面から50mmの位置)
A: x, y, z = 0, 0, 15 (
B: x, y, z = 0, 0, 55 (position 50 mm from the back surface)
C: x, y, z = 115, 0, 0 (
D: x, y, z = 155, 0, 0 (position 50 mm from the side surface)
上記静電チャック104,105のそれぞれに1000Vの電圧を印加し、A点〜D点における電位を測定した。
また、図1と同様に、吸着面以外の表面に銀ペーストを膜厚0.020mmに塗布して被膜(導電性膜)を形成したものについても、同様にA点〜D点の電位を測定した。
静電チャック104についての試験結果を表1に、また、静電チャック105についての試験結果を表2に示した。
A voltage of 1000 V was applied to each of the
Similarly to FIG. 1, the potentials at points A to D are also measured in the case where a film (conductive film) is formed by applying a silver paste to a thickness of 0.020 mm on the surface other than the adsorption surface. did.
The test results for the
電位の測定結果から、導電性膜のない静電チャックの場合は電界の発生が確認されたのに対し、導電性膜を形成した場合は、A点〜D点のどの測定点においても漏洩電界がほぼゼロであり、導電性膜の形成が漏洩電界の遮蔽に対して有効であることが判明した。また、電界の遮蔽作用は、クーロン力による静電チャック104とジョンソン・ラーベック力による静電チャック105の両方で確認された。
From the measurement result of the electric potential, in the case of the electrostatic chuck without the conductive film, the generation of the electric field was confirmed, whereas in the case where the conductive film was formed, the leakage electric field was measured at any of the measurement points A to D. It was found that the formation of the conductive film is effective for shielding the leakage electric field. Further, the electric field shielding action was confirmed by both the
(2)パーティクル数の測定:
導電性膜を形成した静電チャック104を用いて、図5と同様の露光装置においてEUVリソグラフィ処理を行なった。処理後のウエハWに付着している0.5μm以下のパーティクル数をパーティクルカウンターによって測定したところ、従来の導電性膜がない静電チャックと比較して、パーティクルが1/3程度までに減少しており、導電性膜の効果が認められた。
(2) Measurement of the number of particles:
Using the
以上、種々の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。 The present invention has been described with reference to various embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
本発明の静電チャックは、露光装置などの半導体製造装置の部材として利用可能であり、特に極限紫外光を用い非常に微細なパターン形成が可能なEUVリソグラフィシステムでの使用に好適である。 The electrostatic chuck of the present invention can be used as a member of a semiconductor manufacturing apparatus such as an exposure apparatus, and is particularly suitable for use in an EUV lithography system capable of forming a very fine pattern using extreme ultraviolet light.
1;板状体
2;誘電体層
3;内部電極
4;電源
5;吸着面
10,12,13;導電性膜
11;接地部
100,101,102,103,104,105;静電チャック
200;露光装置
W;ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Plate-
Claims (5)
前記吸着面を除く表面の全部または一部に導電体を配備するとともに、該導電体を電気的に接地したことを特徴とする、静電チャック。 An electrostatic chuck having an electrode and a dielectric layer covering the electrode and electrostatically adsorbing an object to be adsorbed on an adsorption surface formed on the dielectric layer by energization;
An electrostatic chuck characterized in that a conductor is provided on all or part of the surface excluding the attracting surface and the conductor is electrically grounded.
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