JP2006303156A - 静電チャック装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ウエハ等の基板を吸着するための静電チャック装置およびこの静電チャック装置を備えた露光装置に関し、テーブルへの静電チャックの着脱を容易，確実に行うことを目的とする。
【解決手段】 基板を吸着する静電気を発生させる静電気発生手段を備えた静電チャックと、前記静電チャックをテーブルに着脱自在に固定する固定手段と、前記テーブル側から前記静電気発生手段に非接触で給電する給電手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウエハ等の基板を吸着するための静電チャック装置およびこの静電チャック装置を備えた露光装置に関する。

一般に、露光装置では、ウエハステージのテーブルに、ウエハを吸着する静電チャックが配置されている。このような静電チャックでは、ウエハの吸着面に付着物(パーティクル)が付着すると露光精度の低下に繋がる。特に、ＥＵＶ露光装置では、焦点深度が浅く、面内変形精度が厳しいため、付着物の付着を極力防止する必要がある。
そして、従来、静電チャックに付着した付着物の除去は、テーブルに固定される静電チャックを所定の布等により手で拭き取ることにより行われている。
特開２００４−１６５１９８号公報

しかしながら、上述したように、テーブルに固定される静電チャックを所定の布等により手で拭き取る方法を、真空雰囲気で使用されるＥＵＶ露光装置等に適用する場合には、真空環境を破る必要があり、装置の復帰に多大な時間が必要になるという問題があった。
一方、テーブルから静電チャックを離脱した状態で、静電チャックを所定の位置に搬送し静電チャックの付着物を除去することが可能になれば、真空環境を破る必要がなくなり、平均故障間隔(ＭＴＢＦ)を長くすることができる。そして、そのためには、テーブルへの静電チャックの着脱を容易，確実に行うことが必要になる。

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、テーブルへの静電チャックの着脱を容易，確実に行うことができる静電チャック装置、およびこの静電チャック装置を備えた露光装置を提供することを目的とする。

第１の発明の静電チャック装置は、基板を吸着する静電気を発生させる静電気発生手段を備えた静電チャックと、前記静電チャックをテーブルに着脱自在に固定する固定手段と、前記テーブル側から前記静電気発生手段に非接触で給電する給電手段とを有することを特徴とする。
第２の発明の静電チャック装置は、第１の発明の静電チャック装置において、前記固定手段は、磁力により前記静電チャックをテーブルに着脱自在に固定することを特徴とする。

第３の発明の静電チャック装置は、第１の発明または第２の発明の静電チャック装置において、前記給電手段は、電磁誘導により前記テーブル側から前記静電気発生手段に非接触で給電することを特徴とする。
第４の発明の静電チャック装置は、第２の発明または第３の発明の静電チャック装置において、前記固定手段は、前記テーブルに固定され永久磁石が配置されるテーブル側連結部と、前記静電チャックに固定され前記永久磁石を吸着する磁性体が配置されるチャック側連結部とを有することを特徴とする。

第５の発明の静電チャック装置は、第４の発明の静電チャック装置において、前記給電手段は、前記テーブル側連結部に配置される１次コイルと、前記チャック側連結部に配置される２次コイルと、前記１次コイルへの交流電圧の印加により前記２次コイルに電磁誘導された交流を直流に変換する変換手段とを有することを特徴とする。
第６の発明の静電チャック装置は、第１の発明ないし第５の発明のいずれか１の発明の静電チャック装置において、前記静電気発生手段は、前記静電チャック内に配置され電圧の印加により静電気を発生させる電極を有し、前記静電チャックからの前記基板の離脱時に前記電極に前記電圧と逆の電圧を印加することを特徴とする。

第７の発明の露光装置は、第１の発明ないし第６の発明のいずれか１の発明の静電チャック装置を有することを特徴とする。
第８の発明の露光装置は、第７の発明の露光装置において、前記静電チャックから付着物を除去する除去手段を備えた浄化部と、前記テーブルから離脱された前記静電チャックを前記浄化部に搬送する搬送手段とを有することを特徴とする。

本発明の静電チャック装置では、固定手段により静電チャックがテーブルに着脱自在に固定される。そして、給電手段によりテーブル側から静電気発生手段に非接触で給電することにより、静電チャックの静電気発生手段への給電が行われる。従って、テーブルへの静電チャックの着脱を容易，確実に行うことができる。
本発明の露光装置では、本発明の静電チャック装置を用いているため、テーブルから静電チャックを離脱した状態で静電チャックの付着物を除去することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(静電チャック装置の実施形態)
図１および図２は本発明の静電チャック装置の一実施形態を示している。
この実施形態では、静電チャック装置１１がＥＵＶ露光装置のウエハステージ１３に配置されている。

ウエハステージ１３は、テーブル１５を有している。このテーブル１５は、図２のＸ方向およびＹ方向にｎｍレベルの位置決め精度で移動可能とされている。テーブル１５には、Ｘ方向の位置をレーザ干渉計(不図示)により測定するためのＸ座標測定用移動鏡１７およびＹ方向の位置をレーザ干渉計(不図示)により測定するためのＹ座標測定用移動鏡１９が直交して固定されている。

テーブル１５には、ウエハ２１を吸着する静電チャック装置１１が配置されている。静電チャック装置１１は円形状の静電チャック２３を有している。この静電チャック２３はテーブル１５の略中心に位置されている。静電チャック２３の上面には、ウエハ２１を吸着する吸着面２３ａが形成されている。吸着面２３ａの内側には電極２３ｂが配置されている。この電極２３ｂに電圧を印加することにより吸着面２３ａに静電気が発生しウエハ２１が吸着される。

静電チャック装置１１は、静電チャック２３をテーブル１５に着脱自在に固定するテーブル側連結部２５およびチャック側連結部２７を有している。
テーブル側連結部２５は、テーブル１５の上面に形成される円形状の凹部１５ａに固定されている。そして、図３に示すように、凹部１５ａの中心から１２０度の角度を置いて３個配置されている。

図４の(ａ)および(ｂ)はテーブル側連結部２５の詳細を示している。テーブル側連結部２５は取付部材２９およびコア(鉄心)部材３１を有している。取付部材２９は矩形環状をしており長手方向の外側には取付穴２９ａが形成されている。この取付穴２９ａにボルト(不図示)を挿入して取付部材２９がテーブル１５の凹部１５ａの底面に固定される。取付部材２９には支持部材３３を介してコア部材３１が固定されている。コア部材３１は３個の突出部３１ａを有している。中央の突出部３１ａの先端には永久磁石３５が固定されている。そして、この中央の突出部３１ａに１次コイル３７が巻回されている。この１次コイル３７には電源供給部３９(図１に示す)からの電圧が印加される。

チャック側連結部２７は、静電チャック２３の下面(吸着面２３ａと反対側)に固定されている。そして、図５に示すように、静電チャック２３の中心から１２０度の角度を置いて３個配置されている。このチャック側連結部２７の位置はテーブル側連結部２５の位置に対応する位置とされている。
図６の(ａ)および(ｂ)はチャック側連結部２７の詳細を示している。チャック側連結部２７はコア(鉄心)部材４１を有している。コア部材４１は取付部材(不図示)により静電チャック２３の下面に固定されている。コア部材４１は３個の突出部４１ａを有している。中央の突出部４１ａには２次コイル４５が巻回されている。

静電チャック２３の下面の中央には、図５に示したように、集電変圧部４７が配置されている。この集電変圧部４７は静電チャック２３内に配置される電極２３ｂに配線２３ｃ(図１に示す)を介して接続されている。また、集電変圧部４７にはチャック側連結部２７に配置される２次コイル４５が配線４５ａを介して接続されている。集電変圧部４７は１次コイル３７への交流電圧の印加により２次コイル４５に電磁誘導された交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換手段を有している。すなわち、テーブル側連結部２５の１次コイル３７に電源供給部３９から交流電圧を印加すると、電磁誘導によりチャック側連結部２７の２次コイル４５に交流が発生するが、この交流が直流に変換される。この直流は集電変圧部４７において所定の電圧に変圧され電極２３ｂに印加される。

また、集電変圧部４７は、静電チャック２３からのウエハ２１の離脱時に、ウエハ２１の吸着時に電極２３ｂに印加される電圧と逆の逆電圧を電極２３ｂに印加する。この逆電圧の印加は電源供給部３９から１次コイル３７への交流電圧の印加が停止したこと、すなわち、２次コイル４５に交流が発生していないことを検出して行われる。この逆電圧の印加により静電チャック２３からウエハ２１を確実に離脱することが可能になる。

上述した静電チャック装置１１では、テーブル１５への静電チャック２３の固定が以下述べるようにして行われる。先ず、図７に示すように、静電チャック２３を搬送アーム４９により把持した状態でテーブル１５の上方に位置させる。そして、搬送アーム４９により静電チャック２３を下降させて、図１に示したように、テーブル１５に固定されるテーブル側連結部２５に、静電チャック２３のチャック側連結部２７を載置する。

この時には、テーブル側連結部２５の１次コイル３７に電源供給部３９から直流電圧が印加されており、テーブル側連結部２５のコア部材３１に配置される永久磁石３５が消磁されている。すなわち、１次コイル３７に、１次コイル３７に発生する磁束が永久磁石３５の磁束と反対で同一になるように直流電圧が印加され、永久磁石３５の磁束が消去されている。従って、この時には、静電チャック２３を自由に移動することが可能であり、搬送アーム４９により静電チャック２３が位置決めされ、テーブル側連結部２５の所定の位置に静電チャック２３のチャック側連結部２７が載置される。

そして、この状態から、１次コイル３７への直流電圧の印加をオフすることにより、テーブル側連結部２５のコア部材３１の永久磁石３５の消磁が解除される。これにより、チャック側連結部２７のコア部材４１の中央の突出部４１ａが、テーブル側連結部２５のコア部材３１の中央の永久磁石３５に吸着され固定される。
そして、この状態から静電チャック２３の吸着面２３ａにウエハ２１を載置し、テーブル側連結部２５の１次コイル３７に電源供給部３９から交流電圧を印加すると、静電チャック２３の吸着面２３ａにウエハ２１が吸着される。すなわち、テーブル側連結部２５の１次コイル３７に電源供給部３９から交流電圧を印加すると、電磁誘導によりチャック側連結部２７の２次コイル４５に交流が発生する。そして、２次コイル４５に発生した交流が集電変圧部４７により直流に変換される。この直流は集電変圧部４７において所定の電圧に変圧され電極２３ｂに印加される。この電極２３ｂへの電圧の印加により吸着面２３ａに静電気が発生しウエハ２１が吸着面２３ａに吸着される。

一方、静電チャック２３へのウエハ２１の吸着の解除は、電源供給部３９からの１次コイル３７への交流電圧の印加をオフにすることにより行われる。すなわち、１次コイル３７への交流電圧の印加をオフにすると、電磁誘導による２次コイル４５の交流の発生が停止する。集電変圧部４７はこの停止を検出し電極２３ｂへの直流電圧の印加を停止する。これにより吸着面２３ａへの静電気の発生が無くなりウエハ２１の吸着面２３ａへの吸着が解除される。この実施形態では、電極２３ｂへの直流電圧の印加の停止時に、集電変圧部４７により、ウエハ２１の吸着時に電極２３ｂに印加される電圧と逆の逆電圧を印加する。この逆電圧の印加により吸着面２３ａに残留していた静電気が除去され、吸着面２３ａからウエハ２１を確実に離脱することが可能になる。なお、逆電圧の印加はコンデンサ、蓄電池等に貯蔵された電気を用いて行われる。

また、テーブル１５からの静電チャック２３の離脱は、テーブル側連結部２５の１次コイル３７に電源供給部３９から直流電圧を印加することにより行われる。すなわち、１次コイル３７に、１次コイル３７に発生する磁束が永久磁石３５の磁束と反対で同一になるように直流電圧が印加され、永久磁石３５の磁束が消去される。そして、この状態から、搬送アーム４９により静電チャック２３を上昇させて、図７に示したように、テーブル１５から静電チャック２３が離脱される。

上述した静電チャック装置１１では、テーブル１５に固定されるテーブル側連結部２５に静電チャック２３に固定されるチャック側連結部２７を磁力により固定するようにしたので、静電チャック２３をテーブル１５に着脱自在に固定することができる。そして、テーブル側連結部２５の１次コイル３７に交流電圧を印加し、チャック側連結部２７の２次コイル４５に電磁誘導により交流電圧を発生させるようにしたので、テーブル１５側から静電チャック２３側に非接触で給電することが可能になる。従って、テーブル１５への静電チャック２３の着脱を容易，確実に行うことができる。
(露光装置の実施形態)
図８は、上述した静電チャック装置１１が配置されるＥＵＶ露光装置の一部を示している。

なお、この実施形態において上述した静電チャック装置１１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態の露光装置は、露光チャンバ５１、ロボットチャンバ５３、ウエハ収容チャンバ５５、浄化チャンバ５７およびロードロックチャンバ５９を備えている。そして、各チャンバ５１，５３，５５，５７，５９は真空雰囲気とされている。

露光チャンバ５１にはウエハステージ１３が配置されている。ウエハステージ１３のテーブル１５には上述した静電チャック装置１１が配置されている。
ロボットチャンバ５３は露光チャンバ５１に隣接して設けられている。ロボットチャンバ５３には、真空ロボット６１が配置されている。真空ロボット６１は搬送アーム４９を備えている。

ウエハ収容チャンバ５５にはウエハ２１が収容されている。
浄化チャンバ５７の入り口にはゲートバルブ６３が設けられている。また、浄化チャンバ５７の内部には静電チャック２３から付着物を除去する除去装置６５が設けられている。
ロードロックチャンバ５９のロボットチャンバ５３側および大気側にはゲートバルブ６７，６９が配置されている。また、大気側には大気ロボット７１が配置されている。

この露光装置では、静電チャック２３の浄化が以下述べるようにして行われる。
先ず、ウエハステージ１３のテーブル１５から静電チャック装置１１の静電チャック２３が離脱される。離脱された静電チャック２３は真空ロボット６１の搬送アーム４９により浄化チャンバ５７内に搬入される。この搬入時には、ゲートバルブ６３が開かれ、搬入後にゲートバルブ６３が閉じられる。そして、ゲートバルブ６３を閉じた状態で、除去装置６５により静電チャック２３から付着物が除去される。この除去は、静電チャック２３に空気等のガスを噴出すること、あるいは、静電チャック２３に粘着フィルムを押圧することにより行われる。そして、除去後に浄化チャンバ５７内の浄化が行われ、ゲートバルブ６３が開かれ、静電チャック２３が搬送アーム４９によりウエハステージ１３のテーブル１５上に固定される。

この実施形態の露光装置では、静電チャック２３を搬送アーム４９により浄化チャンバ５７内に搬送し、浄化チャンバ５７内において静電チャック２３の付着物を除去するようにしたので、露光装置の真空環境を破る必要がなくなり、平均故障間隔(ＭＴＢＦ)を長くすることができる。
(露光装置の実施形態)
図９は、上述した静電チャック装置１１が配置されるＥＵＶ露光装置を模式化して示している。なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付している。

この実施形態では、露光の照明光としてＥＵＶ光が用いられる。ＥＵＶ光は０．１〜４００ｎｍの間の波長を持つもので、この実施形態では特に１〜５０ｎｍ程度の波長が好ましい。投影系は像光学系システム１０１を用いたもので、ウエハ２１上にレチクル１０３によるパターンの縮小像を形成するものである。
ウエハ２１上に照射されるパターンは、レチクルステージ１０２の下側に静電チャック１０４を介して配置されている反射型のレチクル１０３により決められる。この反射型のレチクル１０３は、真空ロボットによって搬入および搬出される（真空ロボットの図示は省略する）。また、ウエハ２１はウエハステージ１３のテーブル１５上に静電チャック装置１１を介して配置されている。典型的には、露光はステップ・スキャンによりなされる。

露光時の照明光として使用するＥＵＶ光は大気に対する透過性が低いので、ＥＵＶ光が通過する光経路は、適当な真空ポンプ１０７を用いて真空に保たれた真空チャンバ１０６に囲まれている。またＥＵＶ光はレーザプラズマＸ線源によって生成される。レーザプラズマＸ線源はレーザ源１０８（励起光源として作用）とキセノンガス供給装置１０９からなっている。レーザプラズマＸ線源は真空チャンバ１１０によって取り囲まれている。レーザプラズマＸ線源によって生成されたＥＵＶ光は真空チャンバ１１０の窓１１１を通過する。

放物面ミラー１１３は、キセノンガス放出部の近傍に配置されている。放物面ミラー１１３はプラズマによって生成されたＥＵＶ光を集光する。放物面ミラー１１３は集光光学系を構成し、ノズル１１２からのキセノンガスが放出される位置の近傍に焦点位置がくるように配置されている。ＥＵＶ光は放物面ミラー１１３の多層膜で反射し、真空チャンバ１１０の窓１１１を通じて集光ミラー１１４へと達する。集光ミラー１１４は反射型のレチクル１０３へとＥＵＶ光を集光、反射させる。ＥＵＶ光は集光ミラー１１４で反射され、レチクル１０３の所定の部分を照明する。すなわち、放物面ミラー１１３と集光ミラー１１４はこの装置の照明システムを構成する。

レチクル１０３は、ＥＵＶ光を反射する多層膜とパターンを形成するための吸収体パターン層を持っている。レチクル１０３でＥＵＶ光が反射されることによりＥＵＶ光は「パターン化」される。パターン化されたＥＵＶ光は像光学システム１０１を通じてウエハ２１に達する。
この実施形態の像光学システム１０１は、凹面第１ミラー１１５ａ、凸面第２ミラー１１５ｂ、凸面第３ミラー１１５ｃ、凹面第４ミラー１１５ｄの４つの反射ミラーからなっている。各ミラー１１５ａ〜１１５ｄにはＥＵＶ光を反射する多層膜が備えられている。

レチクル１０３により反射されたＥＵＶ光は第１ミラー１１５ａから第４ミラー１１５ｄまで順次反射されて、レチクル１０３パターンの縮小（例えば、１／４、１／５、１／６）された像を形成する。像光学系システム１０１は、像の側（ウエハ２１の側）でテレセントリックになるようになっている。
レチクル１０３は可動のレチクルステージ１０２によって少なくともＸ−Ｙ平面内で支持されている。ウエハ２１は、好ましくはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動なウエハステージ１３によって支持されている。ウエハ２１上のダイを露光するときには、ＥＵＶ光が照明システムによりレチクル１０３の所定の領域に照射され、レチクル１０３とウエハ２１は像光学系システム１０１に対して像光学システム１０１の縮小率に従った所定の速度で動く。このようにして、レチクルパターンはウエハ２１上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。

露光の際には、ウエハ２１上のレジストから生じるガスが像光学システム１０１のミラー１１５ａ〜１１５ｄに影響を与えないように、ウエハ２１はパーティション１１６の後ろに配置されることが望ましい。パーティション１１６は開口１１６ａを持っており、それを通じてＥＵＶ光がミラー１１５ｄからウエハ２１へと照射される。パーティション１１６内の空間は真空ポンプ１１７により真空排気されている。このように、レジストに照射することにより生じるガス状のゴミがミラー１１５ａ〜１１５ｄあるいはレチクル１０３に付着するのを防ぐ。それゆえ、これらの光学性能の悪化を防いでいる。

この実施形態の露光装置では、上述した第１の実施形態の静電チャック装置１１を用いているため、テーブル１５から静電チャック２３を離脱した状態で静電チャック２３の付着物を除去することが可能になる。従って、露光装置の真空環境を破る必要がなくなり、平均故障間隔(ＭＴＢＦ)を長くすることができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、テーブル側連結部２５の１次コイル３７とチャック側連結部２７の２次コイル４５との電磁誘導により、テーブル１５側から静電チャック２３側に非接触で給電した例について説明したが、例えば、テーブル１５側から光を供給し静電チャック２３側で光電変換することによりテーブル１５側から静電チャック２３側に非接触で給電するようにしても良い。

(２)上述した実施形態では、テーブル１５の上側に静電チャック装置１１を配置した例について説明したが、テーブル１５の下側に配置するようにしても良い。
(３)上述した実施形態では、静電チャック装置１１にウエハ２１を吸着した例について説明したが、レチクルを吸着するようにしても良い。
(４)上述した実施形態では、静電チャック２３に冷媒配管等を設けることが困難になるため、静電チャック２３の冷却が必要な場合には、例えば輻射冷却等の非接触冷却により静電チャック２３を冷却するのが望ましい。

(５)上述した実施形態では、ＥＵＶ露光装置に本発明の静電チャック装置１１を適用した例について説明したが、パターンを転写するエネルギ線は特に限定されず、光、紫外線、Ｘ線（軟Ｘ線等）、荷電粒子線（電子線、イオンビーム）等であっても良い。

本発明の静電チャック装置の一実施形態を示す説明図である。 図１の静電チャック装置を上方から見た説明図である。 図１のテーブルに固定されるテーブル側連結部を示す説明図である。 図１のテーブル側連結部の詳細を示す説明図である。 図１の静電チャックの下面に固定されるチャック側連結部を示す説明図である。 図１のチャック側連結部の詳細を示す説明図である。 図１においてテーブル側連結部とチャック側連結部とを分離した状態を示す説明図である。 本発明の静電チャック装置を備えた露光装置を示す説明図である。 本発明の静電チャック装置を備えた露光装置を示す説明図である。

符号の説明

１１：静電チャック装置、１３：ウエハステージ、１５：テーブル、２１：ウエハ、２３：静電チャック、２３ａ：吸着面、２３ｂ：電極、２５：テーブル側連結部、２７：チャック側連結部、３５：永久磁石、３７：１次コイル、３９：電源供給部、４５：２次コイル、４７：集電変圧部、４９：搬送アーム。

Claims (8)

1. 基板を吸着する静電気を発生させる静電気発生手段を備えた静電チャックと、
   前記静電チャックをテーブルに着脱自在に固定する固定手段と、
   前記テーブル側から前記静電気発生手段に非接触で給電する給電手段と、
   を有することを特徴とする静電チャック装置。
2. 請求項１記載の静電チャック装置において、
   前記固定手段は、磁力により前記静電チャックをテーブルに着脱自在に固定することを特徴とする静電チャック装置。
3. 請求項１または請求項２記載の静電チャック装置において、
   前記給電手段は、電磁誘導により前記テーブル側から前記静電気発生手段に非接触で給電することを特徴とする静電チャック装置。
4. 請求項２または請求項３記載の静電チャック装置において、
   前記固定手段は、
   前記テーブルに固定され永久磁石が配置されるテーブル側連結部と、
   前記静電チャックに固定され前記永久磁石を吸着する磁性体が配置されるチャック側連結部と、
   を有することを特徴とする静電チャック装置。
5. 請求項４記載の静電チャック装置において、
   前記給電手段は、
   前記テーブル側連結部に配置される１次コイルと、
   前記チャック側連結部に配置される２次コイルと、
   前記１次コイルへの交流電圧の印加により前記２次コイルに電磁誘導された交流を直流に変換する変換手段と、
   を有することを特徴とする静電チャック装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の静電チャック装置において、
   前記静電気発生手段は、前記静電チャック内に配置され電圧の印加により静電気を発生させる電極を有し、前記静電チャックからの前記基板の離脱時に前記電極に前記電圧と逆の電圧を印加することを特徴とする静電チャック装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の静電チャック装置を有することを特徴とする露光装置。
8. 請求項７記載の露光装置において、
   前記静電チャックから付着物を除去する除去手段を備えた浄化部と、
   前記テーブルから離脱された前記静電チャックを前記浄化部に搬送する搬送手段と、
   を有することを特徴とする露光装置。
   

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