JP2006332518A

JP2006332518A - 静電チャックおよび露光装置

Info

Publication number: JP2006332518A
Application number: JP2005157266A
Authority: JP
Inventors: Naomoto Miura; 直基三浦
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】冷媒の温度を均一化し、ウェハの局所的な熱変形を低減することが可能な静電チャックおよびこの静電チャックを備えた露光装置を提供する。
【解決手段】チャック本体に基板を吸着する吸着面を備えた静電チャックにおいて、チャック本体に、冷媒の流入部から流出部に冷媒を流通させる冷媒通路を形成し、流入部側の冷媒通路と流出部側の冷媒通路とを交互に形成してなる。また、冷媒通路は、渦巻き状に形成されている。さらに、流入部および流出部は、チャック本体の中央部に形成されている。
【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およびこの静電チャック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。そして、テーブルを移動し、ウエハの所定の露光エリア(ショット)を露光位置に移動することによりウエハの露光エリアへの露光が行われる。
しかしながら、従来の露光装置では、ウエハへの露光によりウエハの露光エリアが熱膨張し、ウエハと静電チャックとの熱膨張差により、ウエハに局所的な熱的変形が生じるという問題があった。

そこで、従来、静電チャック内に冷媒を流し、冷媒の温度を厳密に温度管理(例えば±０．０１℃内)してウエハを冷却し、ウエハの局所的な熱的変形を抑制することが行われている。
特開２０００−８１７０６号公報

しかしながら、上述したように静電チャックに流す冷媒の温度を厳密に管理しても、ウエハの露光エリアに対応する位置を冷媒が流れると冷媒が温度上昇するため、この下流側に位置する露光エリアを所定の温度に冷却することが困難になるという問題があった。
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、静電チャック内を流れる冷媒の温度を均一化することができる静電チャック、およびこの静電チャック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は、チャック本体に基板を吸着する吸着面を備えた静電チャックにおいて、前記チャック本体に、冷媒の流入部から流出部に冷媒を流通させる冷媒通路を形成し、前記流入部側の冷媒通路と前記流出部側の冷媒通路とを交互に形成してなることを特徴とする。
第２の発明の静電チャックは、第１の発明の静電チャックにおいて、前記冷媒通路は、渦巻き状に形成されていることを特徴とする。

第３の発明の静電チャックは、第１の発明または第２の発明の静電チャックにおいて、前記流入部および前記流出部は、前記チャック本体の中央部に形成されていることを特徴とする。
第４の発明の静電チャックは、第１の発明ないし第３の発明のいずれか１の発明の静電チャックにおいて、前記チャック本体に、前記冷媒の温度を測定する温度センサを配置してなることを特徴とする。

第５の発明の露光装置は、第１の発明ないし第４の発明のいずれか１の発明の静電チャックを有することを特徴とする。

本発明の静電チャックでは、流入部側の冷媒通路と流出部側の冷媒通路とを交互に形成したので、静電チャック内を流れる冷媒の温度を均一化することができる。
本発明の露光装置では、本発明の静電チャックを用いているため、ウエハの局所的な熱的変形を低減することが可能になり露光精度を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は本発明の静電チャックの第１の実施形態を示している。
この実施形態では、静電チャック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、Ｘ方向(紙面の左右方向)およびＹ方向(紙面の上下方向)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方向の位置を測定するためのＸ移動鏡１７およびＹ方向の位置を測定するためのＹ移動鏡１９が直交して固定されている。
Ｘ移動鏡１７およびＹ移動鏡１９の側方には、Ｘ座標測定用のレーザ干渉計であるＸ干渉計２１およびＹ座標測定用のレーザ干渉計であるＹ干渉計２３が配置されている。Ｘ干渉計２１は、露光光を投影する投影光学系(不図示)の中心を通るＸ軸上に配置され、Ｘ移動鏡１７までの距離を測定する。Ｙ干渉計２３は、露光光を投影する投影光学系(不図示)の中心を通るＹ軸上に配置され、Ｙ移動鏡１９までの距離を測定する。

テーブル１５には、ウエハ(後述する)を吸着する静電チャック１１が配置されている。静電チャック１１は、両側に切欠部１１ｋが形成される円形状をしておりテーブル１５上に固定されている。
静電チャック１１のチャック本体１１ａには、冷媒通路１１ｂが形成されている。この冷媒通路１１ｂの流入部１１ｃおよび流出部１１ｄは、チャック本体１１ａの中央部に形成されている。流入部１１ｃと流出部１１ｄとは、例えば１０から２０ｍｍの間隔を置いて形成されている。冷媒通路１１ｂは、チャック本体１１ａに渦巻き状に形成されている。そして、流入部１１ｃ側に位置する流入部側冷媒通路１１Ｉと流出部１１ｄ側に位置する流出部側冷媒通路１１Ｏとが交互に形成されている。ここで、流入部側冷媒通路１１Ｉとは、例えば、流入部１１ｃ側への通路長が流出部１１ｄ側への通路長より短い領域の冷媒通路１１ｂをいう。また、流出部側冷媒通路１１Ｏとは、例えば、流出部１１ｄ側への通路長が流入部１１ｃ側への通路長より短い領域の冷媒通路１１ｂをいう。

図２は、チャック本体１１ａに形成される冷媒通路１１ｂの詳細を示している。
チャック本体１１ａの一部を形成する積層部材１２には、冷媒通路１１ｂを形成する矩形状の凹溝１２ａが渦巻き状に形成されている。凹溝１２ａの一端は、流入部１１ｃに接続され、他端は流出部１１ｄに接続されている。そして、この積層部材１２の上面を積層部材１４により覆うことにより冷媒通路１１ｂが形成されている。冷媒通路１１ｂは図２の右側においてＵ字状に蛇行しており、内側が流入部側冷媒通路１１Ｉとされ、外側が流出部側冷媒通路１１Ｏとされている。

図３は静電チャック１１の詳細を示している。
静電チャック１１のチャック本体１１ａの上面には、ウエハ２５を吸着する吸着面１１ｅが形成されている。吸着面１１ｅの内側には電極２７が配置されている。この電極２７に電源(不図示)から電圧を印加することにより吸着面１１ｅに静電気が発生し、ウエハ２５が吸着される。そして、電極２７の内側に冷媒通路１１ｂが形成されている。

冷媒通路１１ｂの流入部１１ｃは、チャック本体１１ａに形成される流入通路１１ｅおよび供給管路２９を介して温度調整装置３１に接続されている。冷媒通路１１ｂの流出部１１ｄは、チャック本体１１ａに形成される流出通路１１ｆおよび戻り管路３３を介して温度調整装置３１に接続されている。温度調整装置３１は、冷媒(例えばフロリナート)の温度を調整し、冷媒を冷媒通路１１ｂに循環させる。

チャック本体１１ａには、穴部１１ｈが形成されている。この穴部１１ｈには、冷媒の温度を測定する冷媒温度センサ３４が配置されている。この冷媒温度センサ３４は、冷媒通路１１ｂの近傍に配置され、冷媒の温度をチャック本体１１ａを介して間接的に測定し温度調整装置３１に出力する。また、ウエハステージ１３の近傍には、雰囲気温度センサ３５が配置されている。この雰囲気温度センサ３５は、ウエハステージ１３が収容される雰囲気の温度を測定し、温度調整装置３１に出力する。

温度調整装置３１は、冷媒温度センサ３４からの温度信号を入力し、冷媒温度センサ３４により測定される冷媒の温度が、雰囲気温度センサ３５で検出された温度に対して、例えば±０．１℃の範囲内になるように冷媒を冷却して冷媒の温度を制御する。
上述した静電チャック１１をウエハステージ１３に備えたＥＵＶ露光装置では、図３に示したようにチャック本体１１ａの吸着面１１ｅにウエハ２５を吸着した状態で、図４に示すように、テーブル１５がＸ方向およびＹ方向に移動される。これにより、ウエハ２５の所定の露光エリア(ショット)Ｅが露光位置(投影光学系の光軸位置)に移動され、ウエハ２５の露光エリアＥへの露光が行われる。そして、この時のテーブル１５の移動は、Ｘ干渉計２１およびＹ干渉計２３により、Ｘ移動鏡１７およびＹ移動鏡１９までの距離をそれぞれ測定し、Ｘ干渉計２１およびＹ干渉計２３により得られた位置座標(Ｘ，Ｙ)に基づいてテーブル１５を移動することにより行われる。

一方、ウエハ２５の露光エリアＥへの露光により、ウエハ２５の露光エリアＥが加熱されるが、加熱された露光エリアＥは、冷媒通路１１ｂを流れる冷媒により冷却されウエハ２５の温度上昇が抑制される。そして、チャック本体１１ａには、流入部側冷媒通路１１Ｉと流出部側冷媒通路１１Ｏとが交互に形成されているため、冷媒通路１１ｂ内を流れる冷媒の温度が常に均一化されている。従って、ウエハ２５の露光エリアＥが存在する部分を所定の温度に冷却し、ウエハ２５の局所的な熱的変形を抑制することが可能になる。

上述した静電チャック１１では、チャック本体１１ａに、流入部側冷媒通路１１Ｉと流出部側冷媒通路１１Ｏとを交互に形成したので、流入部側冷媒通路１１Ｉ内の冷媒と流出部側冷媒通路１１Ｏ内との冷媒がチャック本体１１ａを介して相互に熱交換し、これにより、冷媒通路１１ｂ内を流れる冷媒の温度を均一化することができる。また、冷媒通路１１ｂを渦巻き状に形成したので、流入部側冷媒通路１１Ｉと流出部側冷媒通路１１Ｏとを交互に形成することが容易に可能になる。さらに、チャック本体１１ａの中央部に流入部１１ｃと流出部１１ｄとを形成したので、流入部側冷媒通路１１Ｉと流出部側冷媒通路１１Ｏとを交互に形成することが容易に可能になる。

また、上述した静電チャック１１では、チャック本体１１ａに冷媒の温度を測定する冷媒温度センサ３４を設けたので、チャック本体１１ａ内を流れる冷媒の温度を所定の温度に容易，確実に制御することができる。
(第２の実施形態)
図５は本発明の静電チャックの第２の実施形態を示している。

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詳細な説明を省略する。
この実施形態では、チャック本体１１ａの外周部に、流入部１１ｃと流出部１１ｄとが、例えば１０から２０ｍｍの間隔を置いて形成されている。冷媒通路１１ｂは、チャック本体１１ａに渦巻き状に形成されている。そして、流入部側冷媒通路１１Ｉと流出部側冷媒通路１１Ｏとが交互に形成されている。

この実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。
(露光装置の実施形態)
図６は、上述した静電チャック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２５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２５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２５はウエハステージ１３のテーブル１５上に静電チャック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２５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２５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２５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２５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２５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２５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２５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２５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２５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１１を用いているため、ウエハ２５の局所的な熱的変形を低減することが可能になり露光精度を向上することができる。
(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、冷媒温度センサ３４により冷媒通路１１ｂを流れる冷媒の温度をチャック本体１１ａを介して間接的に測定した例について説明したが、例えば、冷媒通路１１ｂ内に冷媒温度センサを配置し冷媒の温度を直接的に測定しても良い。
(２)上述した実施形態では、ウエハ２５を保持する静電チャック１１に本発明を適用した例について説明したが、例えば、レチクル等の基板を保持する静電チャックに広く適用することができる。

(３)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。また、露光方式も限定されず、縮小投影露光、近接等倍転写、直描式等に広く適用できる。

本発明の静電チャックの第１の実施形態を備えたウエハステージを示す説明図である。図１のチャック本体に形成される冷媒通路を示す斜視図である。図１の静電チャックを断面で模式的に示す説明図である。図１のテーブルを移動した状態を示す説明図である。本発明の静電チャックの第２の実施形態を示す説明図である。本発明の露光装置の一実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１１：静電チャック、１１ａ：チャック本体、１１ｂ：冷媒通路、１１ｃ：流入部、１１ｄ：流出部、１１ｅ：吸着面、１１Ｉ：流入部側冷媒通路、１１Ｏ：流出部側冷媒通路、１３：ウエハステージ、１５：テーブル、２５：ウエハ、３４：冷媒温度センサ。

Claims

チャック本体に基板を吸着する吸着面を備えた静電チャックにおいて、
前記チャック本体に、冷媒の流入部から流出部に冷媒を流通させる冷媒通路を形成し、前記流入部側の冷媒通路と前記流出部側の冷媒通路とを交互に形成してなることを特徴とする静電チャック。
請求項１記載の静電チャックにおいて、
前記冷媒通路は、渦巻き状に形成されていることを特徴とする静電チャック。
請求項１または請求項２記載の静電チャックにおいて、
前記流入部および前記流出部は、前記チャック本体の中央部に形成されていることを特徴とする静電チャック。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の静電チャックにおいて、
前記チャック本体に、前記冷媒の温度を測定する温度センサを配置してなることを特徴とする静電チャック。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の静電チャックを有することを特徴とする露光装置。