JP2013125791A - 保持装置、描画装置、および、物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 保持力の維持に有利な保持装置を提供すること。
【解決手段】 基板を保持する保持装置（１）であって、上記基板を支持する突起を備えた基台（１１）を有し、上記基台の上面は、上記突起に支持された上記基板と上記基台との間隙内の液体の減少に伴って上記間隙内の液体の毛細管圧力が増加するように構成されている、保持装置とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 基板を保持する保持装置（１）であって、上記基板を支持する突起を備えた基台（１１）を有し、上記基台の上面は、上記突起に支持された上記基板と上記基台との間隙内の液体の減少に伴って上記間隙内の液体の毛細管圧力が増加するように構成されている、保持装置とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、基板を保持する保持装置に関する。
次世代半導体露光装置として開発が進められている極端紫外線（ＥＵＶ）露光装置や電子線露光（描画）装置では、基板の露光が真空中で行われる。真空中では、対流による熱伝達が行われないため、熱が物体に蓄積されやすい。このため、上述のような露光装置では、熱対策（物体の冷却）が重要な開発要素の一つとなっている。
被露光物体としての基板を冷却する場合、基板と基板保持部（単に保持部ともいう）との間に気体を封入して基板から保持部への熱伝達を促進する方法がある。また、解像力やオーバーレイ精度の改善のために更なる熱伝達の促進が求められ、基板と保持部との間に液体を封入して基板を保持部に保持する基板保持装置（単に保持装置ともいう）が知られている（特許文献１）。この保持装置は、液体の毛細管圧力により真空雰囲気に対し当該液体の層が負圧になることを利用して基板を保持部に保持する。
特許文献１の保持装置は、真空中での液体の蒸発の速度が速いため、当該蒸発に伴って保持力が低下してしまう。保持力は、上記の負圧が一定であると、基板と液体との間の接触面積に比例する。このため、蒸発とともに接触面積が減少すると、保持力は低下する。したがって、特許文献１の保持装置では、必要な時間（例えば、保持している基板に対する露光（描画）等の処理に要する時間）だけ必要な保持力を維持するのが困難となりうる。
本発明は、保持力の維持に有利な保持装置を提供することを例示的目的とする。
本発明の一側面は、基板を保持する保持装置であって、
前記基板を支持する突起を備えた基台を有し、
前記基台の上面は、前記突起に支持された前記基板と前記基台との間隙内の液体の減少に伴って前記間隙内の液体の毛細管圧力が増加するように構成されている、
ことを特徴とする保持装置である。
前記基板を支持する突起を備えた基台を有し、
前記基台の上面は、前記突起に支持された前記基板と前記基台との間隙内の液体の減少に伴って前記間隙内の液体の毛細管圧力が増加するように構成されている、
ことを特徴とする保持装置である。
本発明によれば、例えば、保持力の維持に有利な保持装置を提供することができる。
以下に、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、原則として、全図を通じ同一の部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
［実施形態１］
本発明の基板保持装置は、荷電粒子線を用いて基板に描画を行う描画装置に適用した例を説明するが、それに限らず種々の装置に広く適用可能である。図４は、本実施形態に係る描画装置の構成図である。ここで、描画装置は、荷電粒子線として電子線を用いる描画装置を例に説明するが、イオン線等他の荷電粒子線を用いるものであってもよい。描画装置１０は、真空チャンバ５と、当該真空チャンバ５内に収容された電子光学系３およびステージ４を有し、真空中で電子線を用いて基板２に描画を行うものである。ステージ４は、電子光学系３に対して基板２を位置決めするために可動に構成され、基板２を保持するための基板保持装置１（単に保持装置ともいう）を含む。
本発明の基板保持装置は、荷電粒子線を用いて基板に描画を行う描画装置に適用した例を説明するが、それに限らず種々の装置に広く適用可能である。図４は、本実施形態に係る描画装置の構成図である。ここで、描画装置は、荷電粒子線として電子線を用いる描画装置を例に説明するが、イオン線等他の荷電粒子線を用いるものであってもよい。描画装置１０は、真空チャンバ５と、当該真空チャンバ５内に収容された電子光学系３およびステージ４を有し、真空中で電子線を用いて基板２に描画を行うものである。ステージ４は、電子光学系３に対して基板２を位置決めするために可動に構成され、基板２を保持するための基板保持装置１（単に保持装置ともいう）を含む。
図１は、実施形態１に係る基板保持装置の構成を示す図である。基板保持装置１は、突起（支持部）１３を備えた基台１１と、突起１３により支持された基板２と基台１１との間隙に液体１２を供給する供給機構（後述）を有する。図示されたような液面には、毛細管現象（液体の毛細管圧力）により液体１２の外側に向かう力が作用するため、基板２は、真空チャンバ５内の気圧と液体１２の圧力との差に相当する圧力（差圧）で基台１１に押しつけられる。当該差圧によって基板２と突起１３との間に生じる摩擦力により、基板２が横ずれしないように、基板２は基台１１に保持される。ここで、基台１１の上面（突起１３の部分を除く基台１１の上面）は、液体との接触領域における周辺部から中央に向かって、基台１１と基板２との間の距離（間隙の厚さ）が減少するように形成されている。
図２を参照して、本実施形態に係る構成の原理を説明する。まず、基板２と液体１２とが接触する単位面積当たりの基板保持力Ｐは、以下の式で表わされる。
Ｐ＝γ×（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）／ｈ …（１）
ここで、γは液体の表面張力、θ１は基板２と液体１２との間の接触角、θ２は基台１１の上面における液体１２の界面と基板２に平行な面とのなす角、ｈは液体１２の界面における基板２と基台１１との間の距離である。一方、基板２と液体１２との間の接触面積は、液体１２の半径をＲとしてπ×Ｒ２となる。
Ｐ＝γ×（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）／ｈ …（１）
ここで、γは液体の表面張力、θ１は基板２と液体１２との間の接触角、θ２は基台１１の上面における液体１２の界面と基板２に平行な面とのなす角、ｈは液体１２の界面における基板２と基台１１との間の距離である。一方、基板２と液体１２との間の接触面積は、液体１２の半径をＲとしてπ×Ｒ２となる。
基板保持力Ｆは、式（１）で示される単位面積当たりの基板保持力Ｐと、基板２と液体１２との間の接触面積π×Ｒ２との積で表わされるから、次式（２）ようになる。
Ｆ＝Ｐ×π×Ｒ２＝γ×（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）／ｈ×π×Ｒ２ …（２）
ここで、基台１１の上面は、周辺部から中央部に向かって、基板２との距離が小さくなるように形成されている。よって、液体１２が蒸発すると、液体１２の外周部の界面が存在する位置における基台１１の上面と基板２との間の距離が狭まる。すなわち、Ｒが減少すると、ｈが減少する。このため、液体１２の蒸発等により基板２と液体１２との間の接触面積が減少しても、ｈが一定の場合に比べ、基板保持力Ｆが低減する度合を低減できる。
Ｆ＝Ｐ×π×Ｒ２＝γ×（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）／ｈ×π×Ｒ２ …（２）
ここで、基台１１の上面は、周辺部から中央部に向かって、基板２との距離が小さくなるように形成されている。よって、液体１２が蒸発すると、液体１２の外周部の界面が存在する位置における基台１１の上面と基板２との間の距離が狭まる。すなわち、Ｒが減少すると、ｈが減少する。このため、液体１２の蒸発等により基板２と液体１２との間の接触面積が減少しても、ｈが一定の場合に比べ、基板保持力Ｆが低減する度合を低減できる。
また、基板保持力Ｆを低下させないために、Ｒの減少に対して、Ｒ２／ｈが一定となるか大きくなるように構成してもよい。ここでは、θ２を一定値（または、Ｒの変化量に対するθ２の変化量が十分に小さい）とした。一般には、θ２は、基台１１の上面の形状によるから、Ｒの関数となる。
［実施形態２］
図３は、実施形態２に係る基板保持装置の構成を示す図である。図３の構成では、図１の構成とは異なり、基台１１の上面は、周辺部から中央部に向かって基台１１と基板２との間の距離（間隙の厚さ）が狭くなるようには形成されていない。その替わりに、液体１２の接触する基台１１の上面は、周辺部から中央部に向かって液体１２との接触角が小さくなる（親液性（液体１２が水の場合は親水性）が高くなる）ような表面処理または加工を施されている。この構成によれば、Ｒが減少したときに（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）が増加する。このため、液体１２の蒸発等により基板２と液体１２との間の接触面積が減少しても、（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）が一定の場合に比べ、基板保持力Ｆが低減する度合を低減できる。ここで、基板２の下面も、周辺部から中央部に向かって液体１２との接触角が小さくなるような表面処理または加工を施されていてもよい。
図３は、実施形態２に係る基板保持装置の構成を示す図である。図３の構成では、図１の構成とは異なり、基台１１の上面は、周辺部から中央部に向かって基台１１と基板２との間の距離（間隙の厚さ）が狭くなるようには形成されていない。その替わりに、液体１２の接触する基台１１の上面は、周辺部から中央部に向かって液体１２との接触角が小さくなる（親液性（液体１２が水の場合は親水性）が高くなる）ような表面処理または加工を施されている。この構成によれば、Ｒが減少したときに（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）が増加する。このため、液体１２の蒸発等により基板２と液体１２との間の接触面積が減少しても、（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）が一定の場合に比べ、基板保持力Ｆが低減する度合を低減できる。ここで、基板２の下面も、周辺部から中央部に向かって液体１２との接触角が小さくなるような表面処理または加工を施されていてもよい。
また、基板保持力Ｆを低下させないために、Ｒの減少に対して、（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）×Ｒ２が一定となるか大きくなるように構成してもよい。
［実施形態３］
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形または変更が可能である。例えば、以上の記載では、基台１１の上面（および基板２の下面）は、周辺部から中央部に向かって、間隙の厚さが減少する、または、接触角が小さくなるようなものとした。しかしながら、基板２と基台１１との間隙において液体１２が離散的な複数の領域に満たされるような構成の場合は、間隙内の液体と接触する領域における周辺部から中央部に向かって基台１１の上面（および基板２の下面）を上述のように構成してもよい。
１ 保持装置
１１ 基台
１３ 突起（支持部）
１１ 基台
１３ 突起（支持部）
Claims (5)
- 基板を保持する保持装置であって、
前記基板を支持する突起を備えた基台を有し、
前記基台の上面は、前記突起に支持された前記基板と前記基台との間隙内の液体の減少に伴って前記間隙内の液体の毛細管圧力が増加するように構成されている、
ことを特徴とする保持装置。 - 前記基台の上面は、前記間隙内の液体と接触する領域における周辺部から中央部に向かって、前記間隙の厚さが減少するように形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
- 前記基台の上面は、前記間隙内の液体と接触する領域における周辺部から中央部に向かって、前記液体との接触角が減少するように構成されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保持装置。
- 荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
前記基板を保持する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の保持装置を有する、ことを特徴とする描画装置。 - 請求項４に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
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