JP2006332519A

JP2006332519A - 静電チャック装置および露光装置

Info

Publication number: JP2006332519A
Application number: JP2005157315A
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】基板着脱状態を高い精度で検知できる静電チャック装置を提供する。
【解決手段】吸着面に基板を静電吸着する静電チャックと、前記静電チャックに内蔵され、前記吸着面における基板着脱状態を前記基板に非接触で検知するセンサと、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビーム投影露光装置やＥＵＶ露光装置等において、ウエハ等の基板を吸着保持する静電チャック装置に関する。

露光装置のステージ上でウエハ等の基板を保持する手段として特許文献１に示すような静電チャックが公知である。特に、真空雰囲気下では真空チャックを使用できないため、電子ビーム投影露光装置や極端紫外線を用いるＥＵＶ露光装置などでは静電チャックで基板を保持することが一般的である。
特開平９−１５３５４０号公報

しかし、静電チャックで基板を保持する場合には、静電チャックや基板の帯電によって電源切断時においても残留吸着力が生じるおそれがある。かかる場合には基板搬出時に搬送機構に過大な負荷が生じる。また、搬出時に基板が跳ね上がってしまうなどの不測の事態が生じるおそれもある。
一方、真空チャックでは吸着時の圧力によって基板の着脱状態を検知できるが、静電チャックでは基板着脱状態の検知が比較的困難であるため、基板の着脱状態等を確実に検知できる手段が要望されている。

本発明は上記従来技術の欠点を除くためにされたものであり、その目的は、基板着脱状態を高い精度で検知できる静電チャック装置を提供することである。

第１の発明に係る静電チャック装置は、吸着面に基板を静電吸着する静電チャックと、前記静電チャックに内蔵され、前記吸着面における基板着脱状態を前記基板に非接触で検知するセンサと、を有することを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記センサが光電センサであることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記光電センサの出力に基づいて前記吸着面と前記基板との距離を検出する測距部をさらに有することを特徴とする。
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記センサは前記吸着面に少なくとも３つ以上配置され、前記センサの出力に基づき基板の位置ずれを検知する位置ずれ検知部をさらに有することを特徴とする。

第５の発明に係る露光装置は、第１から第４の発明のいずれかの静電チャック装置を備えることを特徴とする。

本発明では、静電チャックに内蔵された非接触式のセンサによって基板着脱状態を高い精度で検知できる。

（静電チャック装置の実施形態）
図１から図４は本発明の静電チャック装置の一実施形態を示す図である。図１に示すように、本実施形態の静電チャック装置１０はＥＵＶ露光装置内のウエハステージ１１上に配置されている。この静電チャック装置１０は、搬送ロボット１２が搬送するウエハＷをウエハステージ１１上に吸着保持する。また、静電チャック装置１０、ウエハステージ１１および搬送ロボット１２はいずれも制御部１３に接続されている。

ウエハステージ１１は、粗動ステージ１４と微動テーブル１５とを有している。粗動ステージ１４はＹ方向（図１の紙面垂直方向）に延長する案内柱１６に沿ってＹ方向に移動可能となっている。また、粗動ステージ１４は不図示の案内機構によってＸ方向（図１の紙面左右方向）に移動可能となっている。さらに、粗動ステージ１４上には複数のＺアクチュエータ１７が配置されている。なお、粗動ステージ１４のＸ−Ｙ方向の位置決め精度はμｍレベルの精度に設定されている。

一方、微動テーブル１５は、粗動ステージ１４の上側でＺアクチュエータ１７に支持されている。この微動テーブル１５は、Ｚアクチュエータ１７の駆動によって図１の紙面上下方向（Ｚ方向）へ移動可能となっている。また、微動テーブル１５はボイスコイルモータ等のＸＹアクチュエータ１８によりＸ−Ｙ方向に微動可能となっている。なお、微動テーブル１５のＸ−Ｙ方向の位置決め精度はｎｍレベルの精度に設定されている。

そして、静電チャック装置１０は微動テーブル１５の上側に配置されている。静電チャック装置１０は微動テーブル１５のほぼ中心に配置され、３箇所の固定部１９で微動テーブル１５に固定されている。この静電チャック装置１０は、絶縁部２０と、２つの電極２１と、光電センサ２２と、を有している。
静電チャック装置１０の絶縁部２０は上面側は水平な吸着面２０ａを構成する。吸着面２０ａの平面形状はウエハＷとほぼ同じ大きさの円形に設定されている。なお、絶縁部２０の材質としては、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ＰＢＮ（パイロリティック・ボロン・ナイトライト）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などが挙げられる。また、電極２１は略半円板状に形成されており、それぞれ不図示の制御電源に接続されている。２つの電極２１は、絶縁部２０の内部または下部において吸着面と水平に並設されている。

光電センサ２２は吸着面２０ａの外縁部に３つ配置されている。光電センサ２２の位置関係は１２０度の角度をおいて回転対称をなし、吸着面２０ａの円周方向に光電センサ２２が等間隔に配置されている。また、各光電センサ２２は、ウエハＷに光束を照射する投光部と、ウエハＷの反射光束を受光する受光部とをそれぞれ有している。この光電センサ２２の出力は制御部１３に出力される。

搬送ロボット１２は、下面側の静電チャック２３によってウエハＷを吊り下げ保持する搬送アーム２４と、搬送アーム２４を移動させる可動アーム２５とを有している。この搬送ロボット１２は、ウエハステージ１１とウエハ搬送ライン（不図示）との間でウエハＷの受け渡しを行う。
制御部１３は、静電チャック装置１０、ウエハステージ１１および搬送ロボット１２の動作を所定のプログラムに従ってそれぞれ制御する。また、制御部１３は、各光電センサ２２の出力に基づいて、センサ配置箇所におけるウエハＷの有無と、吸着面２０ａからウエハＷまでの距離Ｌとを検出する。

以下、本実施形態の静電チャック装置１０の動作を説明する。搬入工程では、制御部１３は搬送ロボット１２を動作させて静電チャック装置１０の吸着面２０ａの位置までウエハＷを搬送する。次に、制御部１３は微動テーブル１５を上昇させる。これにより、ウエハＷの下面と静電チャック装置１０の吸着面２０ａとが接触する。次に、制御部１３は搬送ロボット１２にウエハＷを解放させる一方で、静電チャック装置１０の電極２１に電圧を印加する。これにより、静電チャック装置１０に静電気が発生してウエハＷが吸着面２０ａに吸着される。そして、搬送アーム２４から静電チャック装置１０へウエハＷが受け渡された後に、制御部１３は微動テーブル１５を下降させる。以上で搬入工程が終了する。

また、搬出工程では、搬送アーム２４がウエハＷの上方に位置決めされた状態で、制御部１３は微動テーブル１５を上昇させる。次に、制御部１３は静電チャック装置１０の電極２１の電圧印加を解除する一方で、搬送ロボット１２の搬送アーム２４にウエハＷを吸着させる。その後、制御部１３は微動テーブル１５を下降させる。これにより、ウエハＷが静電チャック装置１０の吸着面２０ａから離脱する。そして、制御部１３は搬送ロボット１２を動作させて露光後のウエハＷを搬出する。以上で搬出工程が終了する。

ここで、上記の搬入工程または搬出工程では、制御部１３は光電センサ２２の出力に基づいて静電チャック装置１０の吸着面２０ａとウエハＷとの距離Ｌを常時監視する。したがって、制御部１３は、搬入工程においてウエハＷが静電チャック装置１０に吸着されていない状態や、搬出工程において静電チャック装置１０にウエハＷが残留吸着力で吸着したままの状態などを検知できる。また、図４に示すように、ウエハＷの位置が静電チャック装置１０の吸着面２０ａと合致しない場合は３つの光電センサ２２間において着脱状態の出力結果が異なるため、制御部１３はかかるズレ状態も検知できる。そして、上記のような異常検出時には、制御部１３はウエハＷの搬入または搬送を停止するとともに外部に警報を出力する。

本実施形態では、静電チャック装置１０におけるウエハＷの搬送時の異常やウエハＷの位置ズレを光電センサ２２によって高い精度で検知できるので、露光装置内におけるウエハＷの異常状態を迅速に解消できる。また、本実施形態では、静電チャック装置１０の吸着面２０ａの外縁部に３つの光電センサを等間隔に配置することで、ウエハＷの位置ズレを高精度かつ容易に検知できる。

（露光装置の実施形態）
図５は、上述した静電チャック装置が配置されるＥＵＶ露光装置１００を模式化して示している。なお、この実施形態において上記実施形態と同一部材には同一の符号を付して説明を省略する。
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光の波長は０．１〜４００ｎｍの範囲であるが、この実施形態では１〜５０ｎｍ程度の波長のＥＵＶ光が用いられる。投影系は像光学システム１０１を用いたもので、ウエハＷ上にはレチクル１０３によるパターンの縮小像が形成されることとなる。

ウエハＷ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を介して配置される反射型のレチクル１０３により決められる。このレチクル１０３は搬送ロボット（不図示）により搬入、搬出される。また、ウエハＷはウエハステージ１１上に静電チャック装置１０を介して配置される。このウエハＷは上記実施形態の搬送ロボット１２により搬入、搬出される。典型的には、露光はステップ・スキャンによりなされる。

露光時の照明光に使用される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、真空ポンプ１０７で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。このレーザプラズマＸ線源は真空チャンバ１１０で取り囲まれており、レーザプラズマＸ線源で生成された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光を集光する集光光学系を構成する。この放物面ミラー１１３の焦点位置は、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くるように調節されている。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内の窓１１１を通じて集光ミラー１１４へと達する。集光ミラー１１４はレチクル１０３へ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はこの露光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有している。レチクル１０３でＥＵＶ光が反射されることで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Ｗに達する。
この実施形態での像光学システム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はＥＵＶ光を反射する多層膜が備えられている。

レチクル１０３で反射された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のパターンの縮小像（例えば、１／４、１／５、１／６の縮小率）を形成する。像光学システム１０１は、像の側（ウエハＷの側）でテレセントリックになるように設定されている。
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Ｗは、好ましくはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動のウエハステージ１１によって支持されている。ウエハＷ上のダイを露光するときには、照明システムによりＥＵＶ光がレチクル１０３の所定の領域に照射され、レチクル１０３とウエハＷとは像光学システム１０１に対して上記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Ｗ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Ｗ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Ｗはパーティション１１６の後ろに配置されることが好ましい。パーティション１１６は開口１１６ａを有しており、開口１１６ａを通じてＥＵＶ光がミラー１１５ｄからウエハＷ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。このようにして、露光時に生じるガス状のゴミがミラー１１５ａ〜１１５ｄあるいはレチクル１０３に付着するのを防ぎ、これらの光学性能の悪化を防止している。

上記の露光装置では、上述の静電チャック装置により露光装置内におけるウエハの異常状態を迅速に解消でき、露光装置の全体的なスループットを向上させることができる。
（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の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記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あってもよい。

（１）本発明の静電チャック装置のセンサは光電センサに限定されることはなく、例えば、静電容量センサであってもよい。
（２）上記実施形態のセンサの配置はあくまで一例であって、例えば光電センサを静電チャックの吸着面に４つ以上配置するようにしてもよい。
（３）上記実施形態では静電チャック装置でウエハを吸着保持する例を示したが、本発明の静電チャック装置はレチクル等を保持する場合にも適用し得る。

（４）上記実施形態では搬送アームの下面にウエハを吸着して搬送する例を示したが、搬送アームの上面にウエハを載置して搬送するようにしてもよい。例えば、静電チャック装置の吸着面からウエハを持ち上げるリフトピンを設けたり、あるいは、静電チャック装置をウエハの外周よりも小さく設定すれば、搬送アームの上面に載置したウエハを静電チャック装置に受け渡すことが可能となる。

（５）上記実施形態ではＥＵＶ光を用いた露光装置の例を説明したが、その他、荷電粒子線、ｉ線、ｇ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２等を用いた露光装置にも広く適用することができる。

本実施形態における静電チャック装置の概要図図１の静電チャック装置の平面図静電チャック装置内の光電センサを示す図ウエハと静電チャックとのズレ状態を示す図本実施形態におけるＥＵＶ露光装置の模式図

符号の説明

１０…静電チャック装置、１１…ウエハステージ、１３…制御部、２０ａ…吸着面、２２…光電センサ、１００…ＥＵＶ露光装置、Ｗ…ウエハ

Claims

吸着面に基板を静電吸着する静電チャックと、
前記静電チャックに内蔵され、前記吸着面における基板着脱状態を前記基板に非接触で検知するセンサと、
を有することを特徴とする静電チャック装置。
前記センサが光電センサであることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
前記光電センサの出力に基づいて前記吸着面と前記基板との距離を検出する測距部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の静電チャック装置。
前記センサは前記吸着面に少なくとも３つ以上配置され、前記センサの出力に基づき基板の位置ずれを検知する位置ずれ検知部をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の静電チャック装置を備えることを特徴とする露光装置。