JP4513533B2 - 基板脱落防止装置および露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステージに配置されるチャックからレチクル等の基板が脱落することを防止する基板脱落防止装置およびこの基板脱落防止装置を用いた露光装置に関する。

従来、例えば特開平１１−７４１８２号公報に開示されるように、レチクルステージの下側に静電チャックを固定し、この静電チャックの下面に形成される吸着面にレチクル(マスクともいう)を吸着させるステージ装置が知られている。
特開平１１−７４１８２号公報

しかしながら、上述したステージ装置では、静電チャックの下面にレチクルを吸着しているため、落雷等の不慮の事故により装置の電源が切れると、レチクルが自重により落下するおそれがあ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、チャックの下面に吸着される基板が落下することを確実に防止することができる基板脱落防止装置を提供することを目的とする。また、この基板脱落防止装置を用いた露光装置を提供することを目的とする。

請求項１の基板脱落防止装置は、ステージに吸着面を下向きにして配置されるチャックの前記吸着面から基板が脱落することを防止する基板脱落防止装置であって、前記チャックの前記吸着面に前記基板を保持する弾性変形可能な保持手段と、前記保持手段を弾性変形して前記保持手段による前記基板の保持を解除する解除手段とを有することを特徴とする。

請求項２の基板脱落防止装置は、請求項１記載の基板脱落防止装置において、前記保持手段は、磁力により弾性変形可能であり、前記解除手段は、電磁石により前記保持手段を弾性変形して前記基板の保持を解除することを特徴とする。
請求項３の基板脱落防止装置は、請求項２記載の基板脱落防止装置において、前記保持手段は、前記ステージ側に上部を支持され下部に前記基板を係止する係止部を有することを特徴とする。

請求項４の基板脱落防止装置は、請求項２または請求項３記載の基板脱落防止装置において、前記電磁石は、支持部材を介して前記ステージの下方に配置されるプレートに固定されていることを特徴とする。
請求項５の基板脱落防止装置は、請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、前記保持手段は、強磁性体からなることを特徴とする。

請求項６の基板脱落防止装置は、請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、前記保持手段は、弾性体に強磁性体を固定してなることを特徴とする。
請求項７の基板脱落防止装置は、請求項２ないし請求項６のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、前記電磁石は、該電磁石に前記保持手段が接触しないように前記保持手段を吸引することを特徴とする。

請求項８の基板脱落防止装置は、請求項７記載の基板脱落防止装置において、前記電磁石に流れる電流を、前記電磁石に前記保持手段が接触しないように制御することを特徴とする。
請求項９の基板脱落防止装置は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、前記基板は、ＥＵＶ露光用レチクルであることを特徴とする。

請求項１０の露光装置は、請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の基板脱落防止装置を有することを特徴とする。

本発明の基板脱落防止装置では、弾性変形可能な保持手段によりチャックの吸着面に基板を保持し、保持手段を弾性変形して保持手段による基板の保持を解除するようにしたので、チャックの下面に吸着される基板が落下することを確実に防止することができる。
本発明の露光装置では、チャックの下面に吸着される基板が落下することを確実に防止することができるため、信頼性の高い露光装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(基板脱落防止装置の第１の実施形態)
図１は、本発明の基板脱落防止装置の第１の実施形態を示している。この実施形態では、本発明がＥＵＶ光を用いた露光装置のレチクルステージに適用される。
レチクルステージ１１は、レチクルテーブル１３を有している。このレチクルテーブル１３は水平方向、垂直方向に移動可能とされ、水平面内で回転可能とされている。レチクルテーブル１３の側面には、レチクルテーブル１３の位置をレーザ光により測定するための移動鏡１５が固定されている。レチクルテーブル１３の下側には、静電チャック１７が固定されている。静電チャック１７の下面には、レチクル１９を吸着する吸着面１７ａが形成されている。

静電チャック１７の外側には、静電チャック１７の吸着面１７ａからレチクル１９が脱落することを防止する基板脱落防止装置２１が配置されている。この基板脱落防止装置２１は、静電チャック１７の吸着面１７ａにレチクル１９を保持する保持部材２３と、保持部材２３によるレチクル１９の保持を解除する電磁石２５とを有している。
保持部材２３は、例えばステンレス等の強磁性体からなる。そして、熱処理により弾性を付与されている。保持部材２３は、本体部２３ａと係止部２３ｂとを有している。本体部２３ａの上端はレチクルテーブル１３に固定されている。係止部２３ｂは本体部２３ａの下部に一体形成され、レチクル１９側に向けて折曲されている。そして、係止部２３ｂの先端がレチクル１９の下面に当接されレチクル１９が係止される。

電磁石２５は、保持部材２３の外側の近傍に配置されている。そして、支持部材２７を介してレチクルステージ１１の下方に配置される熱泳動プレート２９に固定されている。
すなわち、この実施形態では、レチクルステージ１１は真空雰囲気内に配置されており、レチクルステージ１１の下方には、熱泳動プレート２９が配置されている。この熱泳動プレート２９には冷媒が循環され所定の温度に冷却されている。このように熱泳動プレート２９を冷却することにより微細な汚染物が熱泳動プレート２９側に移動し、熱泳動プレート２９の上側には汚染物の非常に少ない熱泳動作動領域が形成される。

静電チャック１７の下方の熱泳動プレート２９には固定ブラインド３１が形成されている。固定ブラインド３１は静電チャック１７側に突出され、その中央にＥＵＶ光を通過させる穴部３１ａが形成されている。
保持部材２３は、図２に示すように、静電チャック１７の片側に２個配置され、他側に１個配置されている。片側の２個の保持部材２３は、静電チャック１７に吸着されるレチクル１９の搬入方向Ａに間隔を置いて、レチクル１９の片側の辺の両側を係止する位置に配置されている。他側の保持部材２３はレチクル１９の他側の辺の中央を係止する位置に配置されている。片側の２個の保持部材２３の外側には、２個の保持部材２３に跨って１個の電磁石２５(１)が配置され、他側の保持部材２３の外側には１個の電磁石２５(２)が配置されている。

上述したレチクルステージ１１では、図３に示すように、電磁石２５の電源をオンにすると、保持部材２３が弾性変形して電磁石２５に吸着する。そして、この状態で、搬送アーム３３によりレチクル１９を静電チャック１７の吸着面１７ａの下方に搬送する。この実施形態では、レチクル１９の下面(反射面)の汚染を防止するために、レチクル１９をクリーンフィルタポッド(ＣＦＰ)の下板３５に載置した状態で搬送アーム３３により搬送する。そして、レチクル１９の上面を静電チャック１７の吸着面１７ａに当接した状態で、静電チャック１７の電源をオンにしレチクル１９を吸着する。

静電チャック１７へのレチクル１９の吸着後に、搬送アーム３３により下板３５を所定の待機位置に搬送する。
この状態で電磁石２５の電源をオフにする。これにより電磁石２５による保持部材２３の吸着が解除され保持部材２３が弾性変形する。そして、図４に示すように、保持部材２３の係止部２３ｂの先端がレチクル１９の下面に当接しレチクル１９を係止する。そして、この状態で露光が行われる。

露光の終了後に、図５に示すように、搬送アーム３３により下板３５をレチクル１９の下方に搬送する。この状態で電磁石２５の電源をオンにすると、保持部材２３が弾性変形して電磁石２５に吸着する。そして、下板３５をレチクル１９の下面に当接した状態で、静電チャック１７の電源をオフにする。これにより、下板３５にレチクル１９が載置され、搬送アーム３３によりレチクル１９が回収される。

上述した基板脱落防止装置２１では、磁力により弾性変形可能な保持部材２３により静電チャック１７の吸着面１７ａにレチクル１９を保持し、電磁石２５により保持部材２３を弾性変形して保持部材２３によるレチクル１９の保持を解除するようにしたので、静電チャック１７の下面に吸着されるレチクル１９が落下することを確実に防止することができる。

そして、例えば落雷等の不慮の事故により静電チャック１７の電源が切れた場合にも、保持部材２３により静電チャック１７の吸着面１７ａにレチクル１９が確実に保持されるため、レチクル１９が自重により落下することを確実に防止することができる。
(基板脱落防止装置の第２の実施形態)
図６は本発明の基板脱落防止装置の第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、電磁石２５に流れる電流が、電磁石２５に保持部材２３が接触しないように制御される。
図６は、この実施形態を概略的に示すもので、電磁石２５には、電磁石２５のコイル３７の磁界を検出するホール素子３９が配置されている。ホール素子３９からの検出信号はコンパレータ４１を介して制御器４３に出力される。そして、制御器４３により電磁石２５に印加される電圧Ｖを制御することにより電磁石２５に流れる電流ｉが制御される。

すなわち、電磁石２５のオン時に、制御器４３は電磁石２５に印加される電圧Ｖを徐々に増大する。これにより電磁石２５に流れる電流ｉが増大し保持部材２３が電磁石２５に吸引される。保持部材２３が電磁石２５に接近すると誘磁率が増大しホール素子３９で検出される磁界の大きさが増大する。保持部材２３が電磁石２５に許容距離Δまで接近すると磁界の大きさが予め定められた所定の大きさになる。この磁界の大きさがホール素子３９で検出され、コンパレータ４１により制御器４３による電圧Ｖの増大が停止される。従って、保持部材２３は電磁石２５に許容距離Δだけ接近した位置で停止し、電磁石２５に接触することが防止される。

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が、この実施形態では、電磁石２５に流れる電流ｉを、電磁石２５に保持部材２３が接触しないように制御したので、電磁石２５への保持部材２３の接触により生じる汚染物の発生を無くすことができる。
(保持部材の変形例)
上述した実施形態の保持部材２３を、例えば、図７、図８、図９に示すように構成しても良い。

図７では、保持部材４５の本体部４５ａと係止部４５ｂとが弾性を有する樹脂により一体形成され、本体部４５ａの電磁石２５側にステンレス等からなる強磁性体４７が固定されている。そして、電磁石２５により強磁性体４７が吸引され本体部４５ａが弾性変形する。
図８では、保持部材４９の本体部４９ａと係止部４９ｂとが弾性を有する板バネ状のバネ部４９ｃを介して連結されている。また、係止部４９ｂが強磁性体からなる。そして、電磁石２５により係止部４９ｂが吸引されバネ部４９ｃが弾性変形する。

図９では、保持部材５１の本体部５１ａと係止部５１ｂとがコイルスプリング５３を介して連結されている。また、係止部５１ｂが強磁性体からなる。そして、電磁石２５により係止部５１ｂが吸引されコイルスプリング５３が弾性変形する。
(露光装置の実施形態)
図１０は、図１のレチクルステージ１１を用いたＥＵＶ光リソグラフィシステム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。投影像は像光学系システム１０１を用いたもので、ウエハ１０３上にレチクル１９によるパターンの縮小像を形成するものである。

ウエハ１０３上に照射されるパターンは、レチクルステージ１１のレチクルテーブル１３の下側に静電チャック１７を介して配置されている反射型のレチクル１９により決められる。この反射型のレチクル１９は、上述した搬送アーム３３によって搬入および搬出される。また、ウエハ１０３はウエハステージ１０５の上に載せられている。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。

レーザ源１０８は紫外線以下の波長を持つレーザ光を発生させるものであって、例えば、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザが使用される。レーザ源１０８からのレーザ光は集光され、ノズル１１２から放出されたキセノンガス（キセノンガス供給装置１０９から供給されている）の流れに照射される。キセノンガスの流れにレーザ光を照射するとレーザ光がキセノンガスを十分に暖め、プラズマを生じさせる。レーザで励起されたキセノンガスの分子が低いエネルギ状態に落ちる時、ＥＵＶ光の光子が放出される。

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１９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１９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１９は、ＥＵＶ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１９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光は投影システム１０１を通じてウエハ１０３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１９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１０３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１９は可動のレチクルステージ１１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１０３は、好ましくはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動なウエハステージ１０５によって支持されている。ウエハ１０３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１９の所定の領域に照射され、レチクル１９とウエハ１０３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１０３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１０３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１０３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１０３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１９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、静電チャック１７の下面に吸着されるレチクル１９が落下することを確実に防止することができるため、信頼性の高い露光装置を得ることができる。すなわち、レチクル１９の落下による部品接触による汚染の発生を確実に防止することができる。また、レチクル１９が落下すると真空雰囲気を一度破壊する必要があり復帰に多大な時間が必要になるが、このような時間を不要にすることができる。
(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、電磁石２５を支持部材２７を介して熱泳動プレート２９に固定した例について説明したが、例えば、レチクルステージ１１側に取り付けても良い。
(２)上述した実施形態では、保持部材２３を電磁石２５により弾性変形した例について説明したが、例えば、機械的な機構により弾性変形しても良い。
(３)上述した基板脱落防止装置の第２の実施形態では、電磁石２５に流れる電流ｉを、電磁石２５に保持部材２３が接触しないように制御した例について説明したが、例えば、予め電磁石２５に保持部材２３が接触しないような印加電圧Ｖを求め、この電圧Ｖを電磁石２５に印加するようにしても良い。

(４)上述した実施形態では、保持部材２３を３個配置した例について説明したが、４個以上配置しても良い。
(５)上述した実施形態では、熱泳動プレート２９の固定ブラインド３１の上方で静電チャック１７にレチクル１９を吸着させた例について説明したが、例えば静電チャック１７と固定ブラインド３１との間隙が狭い場合にはレチクルステージ１１を固定ブラインド３１から外れた位置に移動させて静電チャック１７にレチクル１９を吸着させるようにしても良い。

(６)上述した実施形態では、ＥＵＶ光を用いた投影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適用することができる。

本発明の基板脱落防止装置の第１の実施形態を示す説明図である。 図１のレチクルステージを下方から見た説明図である。 図１のレチクルステージへのレチクルの搬入状態を示す説明図である。 図１のレチクルステージにレチクルを保持した状態を示す説明図である。 図１のレチクルステージからのレチクルの搬出状態を示す説明図である。 本発明の基板脱落防止装置の第２の実施形態を示す説明図である。 保持部材の変形例を示す説明図である。 保持部材の変形例を示す説明図である。 保持部材の変形例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 レチクルステージ
１３ レチクルテーブル
１７ 静電チャック
１７ａ 吸着面
１９ レチクル
２１ 基板脱落防止装置
２３，４５，４９，５１ 保持部材
２３ａ 本体部
２３ｂ 係止部
２５ 電磁石
２９ 熱泳動プレート

Claims (10)

1. ステージに吸着面を下向きにして配置されるチャックの前記吸着面から基板が脱落することを防止する基板脱落防止装置であって、
   前記チャックの前記吸着面に前記基板を保持する弾性変形可能な保持手段と、
   前記保持手段を弾性変形して前記保持手段による前記基板の保持を解除する解除手段と、
   を有することを特徴とする基板脱落防止装置。
2. 請求項１記載の基板脱落防止装置において、
   前記保持手段は、磁力により弾性変形可能であり、
   前記解除手段は、電磁石により前記保持手段を弾性変形して前記基板の保持を解除することを特徴とする基板脱落防止装置。
3. 請求項２記載の基板脱落防止装置において、
   前記保持手段は、前記ステージ側に上部を支持され下部に前記基板を係止する係止部を有することを特徴とする基板脱落防止装置。
4. 請求項２または請求項３記載の基板脱落防止装置において、
   前記電磁石は、支持部材を介して前記ステージの下方に配置されるプレートに固定されていることを特徴とする基板脱落防止装置。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、
   前記保持手段は、強磁性体からなることを特徴とする基板脱落防止装置。
6. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、
   前記保持手段は、弾性体に強磁性体を固定してなることを特徴とする基板脱落防止装置。
7. 請求項２ないし請求項６のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、
   前記電磁石は、該電磁石に前記保持手段が接触しないように前記保持手段を吸引することを特徴とする基板脱落防止装置。
8. 請求項７記載の基板脱落防止装置において、
   前記電磁石に流れる電流を、前記電磁石に前記保持手段が接触しないように制御することを特徴とする基板脱落防止装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の基板脱落防止装置において、
   前記基板は、ＥＵＶ露光用レチクルであることを特徴とする基板脱落防止装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の基板脱落防止装置を有することを特徴とする露光装置。
    

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