JPH11219876A - 半導体露光装置用支持部材 - Google Patents
半導体露光装置用支持部材Info
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- JPH11219876A JPH11219876A JP10018835A JP1883598A JPH11219876A JP H11219876 A JPH11219876 A JP H11219876A JP 10018835 A JP10018835 A JP 10018835A JP 1883598 A JP1883598 A JP 1883598A JP H11219876 A JPH11219876 A JP H11219876A
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Abstract
度を保つ材料により構成される構造支持部材を具備する
半導体露光装置を提供する。 【解決手段】半導体露光装置本体6内に設置された半導
体ウエハ7に露光処理を施すための光源1、導光路2、
ミラー3、レクチルステージ4、レンズ5などの光学系
要素を本体6に支持固定する10、11、12などの支
持部材を10〜40℃における熱膨張率が1×10-6/
℃以下、ヤング率が130GPa以上のセラミックス、
特に、コージェライトを主成分とし、Yまたは希土類元
素、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも1種を酸化
物換算で3〜15重量%の割合で含有するセラミックス
によって構成する。
Description
(LSI)などを作製する際に、半導体ウエハに露光処
理を施す際に用いられる半導体露光装置の光学系要素の
支持部材の改良に関する。
て、シリコンウエハを支持または保持するためのサセプ
タ、静電チャック、真空チャックや絶縁リングとしてあ
るいは各種治具等の半導体製造装置用部品として、比較
的に安価で、化学的にも安定なアルミナや窒化ケイ素か
らなるセラミックスを用いることが、特開昭53−96
762号等にて提案されている。また、半導体ウエハに
対して微細パターンを形成するための露光装置内のサセ
プタやステージ等にも、同様にアルミナと窒化ケイ素か
らなるセラミックスが用いられている。
ば、X線マスクにおけるマスク基板に接着する補強リン
グとして、SiO2 、インバーなどに加え、コージェラ
イトによって形成し、メンブレンの応力を制御すること
が提案されている。また、静電チャック用基盤としてア
ルミナやコージェライト系焼結体を使用することが特公
平6−97675号で提案されている。
集積化に伴い、回路の微細化が進められ、その線幅はサ
ブミクロンオーダーのレベルまで高精密化しつつある。
そしてこのような回路を形成するための露光装置に対す
る精度も年々高くなり、たとえば露光装置のステージ用
部材においては100nm(0.1μm)以下の位置決
め精度が要求され、露光の位置合わせ誤差が製品の品質
向上や歩留まり向上に大きな影響を及ぼしているのが現
状である。
属に比べて熱膨張率が小さいものの、アルミナや窒化ケ
イ素系セラミックスの10〜40℃の熱膨張率は、それ
ぞれ5.2×10-6/℃、1.5×10-6/℃であり、
雰囲気温度が1℃変化すると数100nm(0.1μ
m)の変形が発生することになり、露光等の精密な工程
ではこの変化が大きな問題となり、生産性の低下をもた
らしている。
アルミナや窒化ケイ素に比較して熱膨張率が1×10-6
/℃程度と低く、このようなコージェライト焼結体を用
いることにより上記のような雰囲気温度の変化による影
響はある程度抑制される。
源や、光源から光を半導体ウエハに導くための導光路な
どの光学系要素(総称して、光学系ユニットとい
う。)、あるいはそれら個々の光学系要素を支持する支
持部材、さらにはそれら光学系ユニットを露光装置に固
定する支持部材などにおいては、雰囲気温度のみなら
ず、半導体ウエハを載置したステージが露光位置まで高
速移動するのに伴う振動が光学系要素まで影響を及ぼ
す。即ち、ステージの移動等に伴う振動が光学系要素に
達し、それらの光学系ユニットによって露光処理を施す
時に光自体が振動して焦点がぼけたり、繰り返し露光処
理に位置ずれが生じ、露光精度を大きく低下させてしま
うという問題があった。この問題は、露光する回路パタ
ーンの線幅が細くなるほど影響が大きくなり、半導体素
子の超精密化を阻害する大きな問題となっている。
る振動などの外的影響による露光精度の低下を抑制する
ことのできる高信頼性の半導体露光装置用支持部材を提
供することを目的とする。
対して露光装置、特に光源から半導体ウエハに至る過程
の光学系ユニットにおける各光学系要素の支持部材や、
その支持部材を装置本体に支持する部材に適したセラミ
ックスについて外的影響に対する安定性の観点から検討
を重ねた結果、10〜40℃における熱膨張率が1×1
0-6/℃以下であることに加え、ヤング率が130GP
a以上のセラミックスを用いることによって、温度変化
や振動等のによる外的な影響による露光精度の低下を抑
制し、高精度の露光処理が可能となることを見いだし、
本発明に至った。
は、半導体露光装置本体内に設置された半導体ウエハに
露光処理を施すための光学系要素を前記本体に支持固定
するものであって、この支持部材を、10〜40℃にお
ける熱膨張率が1×10-6/℃以下、ヤング率が130
GPa以上のセラミックスにより形成することを特徴と
するものである。
ェライトを主成分とし、Yまたは希土類元素、アルカリ
土類金属元素のうち少なくとも1種を酸化物換算で3〜
15重量%の割合で含有するコージェライト系セラミッ
クスが最も望ましい。
は、例えば図1の概略配置図に示すように、i線、エキ
シマレーザー、X線などの光源1から発生した光は、導
光路2内のミラー3を経由して、回路パターン図が載置
されるレクチルステージ4およびレンズ5などの光学系
要素を具備する光学系ユニットを経て、露光装置本体6
内に設置されたSiからなる半導体ウエハ7に対して露
光処理が施される。半導体ウエハ7は、例えば静電チャ
ック8表面に載置され、さらに静電チャック8は、ステ
ージ9上に載置される。
ンズ5等を含む前述の種々の光学系要素は、支持部材1
0、11、12等によって支持固定されており、さらに
それらの支持部材10、11、12等は、露光装置本体
6に支持固定されている。
する支持部材10、11、12は、温度の変化による支
持部材自体の熱膨張によって変形したり、外的な振動に
より、支持部材のみならず光学系要素自体が振動すれ
ば、露光精度を低下させてしまう。
光学系要素個々を支持する細部の支持部材10、11、
12、さらにはそれらの支持部材を装置本体6に固定す
るための支持部材など露光精度に直結する支持部材は、
露光時における雰囲気の温度に対する変形や歪みが極力
小さいことが必要である。
材を10〜40℃における熱膨張率が1×10-6/℃以
下、特に0.7×10-6/℃以下のセラミックスによっ
て形成するものである。このセラミックスの熱膨張率が
1×10-6/℃よりも大きいと、雰囲気の温度が1℃変
化した場合においても100nm以上の変形が生じるこ
とになり、高精密な露光処理にずれが生じ、露光精度を
低下させてしまう。なお、熱膨張率を規定する温度範囲
は、室温で露光処理される場合には20〜25℃の温度
範囲で1×10-6/℃以下の熱膨張率を有すればよい。
るセラミックスが、上記の熱膨張率に加え、ヤング率が
130GPa以上であることも重要である。即ち、支持
部材のヤング率が高いと、光学系ユニット以外の要素か
ら発生した外的な振動が支持部材に伝達された際に、そ
の振動を支持部材自体が減衰させる作用をなし、振動が
光源、レクチルステージ、レンズなどの光学系要素に伝
達されるのを防止することができるのである。
0GPaよりも低いと、振動を支持部材にて十分に減衰
することができず、支持部材を経由して光源、レクチル
ステージ、レンズなどに振動が伝達されてしまい、その
結果、露光処理時の露光位置にずれが生じ、露光精度を
低下させてしまうためである。露光精度を高めるために
は、ヤング率はさらに高いことが望ましく、かかる観点
から150GPa以上、さらには180GPa以上が望
ましい。
における各光学系要素を直接的に支持する支持部材のみ
ならず、間接的に支持する部材、さらには、静電チャッ
ク、ステージ、ステージまわりの駆動系などの構造部品
に対しても適用できるものであり、できる限り、これら
の光学系ユニットのすべての支持部材を前記セラミック
スによって形成することが望ましいが、特に、露光装置
の構造上、振動伝達性などの高い特定の支持部材に対し
て選択的に適用することも当然可能である。
ックスとしては、コージェライト系セラミックスが最も
好適である。コージェライト系セラミックスは、通常、
2MgO−2Al2 O3 −5SiO2 の組成からなるも
のであり、各金属酸化物を所定比率で配合した後、所定
形状に成形後、1300〜1550℃の酸化性雰囲気中
で焼成することにより作製することができる。組成は、
上記に示した化学量論組成から少しずれても特性が範囲
内であれば何ら問題はない。
味では、低熱膨張特性は満足しても、ヤング率が130
GPa未満と低いが、コージェライトに対して、Yまた
は希土類元素、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも
1種を酸化物換算で3〜15重量%の割合で添加して焼
結性を高め、相対密度95%以上まで緻密化させること
により、ヤング率を向上させることができる。特に、前
記Yまたは希土類元素のうちの少なくとも1種を酸化物
換算で10重量%以上配合すると、ヤング率を150G
Pa以上まで高めることができる。
物として添加することが焼結性を向上させる上で望まし
い。希土類元素としては、Er、Yb、Sm、Lu、C
eなどが挙げられる。
には、上記のYや希土類元素以外に、焼結性を高めた
り、前記の熱膨張率およびヤング率をさらに改善するた
めにSiC、Si3 N4 、シリコンオキシナイトライ
ド、B4 C,WC,cBN,ダイヤモンドなどの他の添
加物を添加、あるいは複合化することも可能である。そ
の場合の添加量は添加材料にもよるが10〜90重量%
が良い。特に、Si3 N4やSiCを適量添加すると、
ヤング率を200GPa以上まで高めることができる。
のコージェライト粉末に対して、適宜YおよびEr、Y
b、Sm、Lu、Ceの酸化物、SrCO3 、Si3 N
4、SiCの各粉末を表1、表2の比率で添加し、湿式
混合を行った後に乾燥し、バインダーを添加して造粒し
た。この粉体を、プレス成形して脱脂後、大気中、表
1、表2に示す温度で1時間焼成してセラミックスを作
製した。なお、SrCO3 については、表1、表2中で
は、SrO換算量を示した。また、比較のために、アル
ミナセラミックス、窒化ケイ素セラミックスを作製し、
またSiO2 ガラスを準備した。
により相対密度を測定するとともに、10〜40℃にお
ける熱膨張率をTMA法により測定し、さらに超音波パ
ルス法によって室温におけるヤング率を測定した。
mm角のセラミック板を作製し、これを光学系支持部材
として用いて、X線露光によるマーキング位置の精度を
調べた。この際に雰囲気温度は25℃±2℃の恒温雰囲
気とした。さらに、振動特性について、セラミック板の
両端をつり下げ,セラミック板の一端に振動を加えた時
の振動の減衰を測定し、振動が半減するまでの所要時間
を測定した。結果は、表1、表2に示した。
0〜40℃における熱膨張率が1×10-6/℃以下、ヤ
ング率が130GPa以上の試料のコージェライト系セ
ラミックスは、露光精度が100nm以下であるのに対
して、熱膨張率が1×10-6/℃を越える試料No.6、
10のコージェライト系セラミックスや、アルミナセラ
ミックス、窒化ケイ素セラミックス、SiO2 ガラスの
試料No.26、27、28は、露光精度が100nmを
越え、露光精度の低いものであった。
が130GPaよりも低いSiO2ガラスやコージェラ
イトからなる試料No.1、28では、振動半減までに1
00秒よりも長い時間を要する。これに対して、熱膨張
率が1×10-6/℃以下において、ヤング率が130G
Pa以上で、振動半減時間が70msec以下、150
GPa以上で60msec以下、180GPa以上で5
0msec以下に短縮され、それに伴い精度も高くなる
ことがわかる。
いては、Yまたは希土類元素を3〜15重量%の割合で
含有せしめることにより、ヤング率を130GPa以
上、10重量%以上の添加で150GPa以上、また、
窒化珪素や炭化珪素などのセラミックスを10重量%以
上の割合で添加すると、ヤング率を200GPa以上ま
で高めることができる。
光処理を施こす半導体露光装置内の光学系要素の支持部
材として、低熱膨張且つ高ヤング率を有するセラミック
スを用いることにより、露光精度を高めることができる
とともに、XYステージなどの露光位置まで高速移動に
伴う振動が光学系要素に対して伝達されるのを抑制し、
露光のずれを防止し精度の高い露光処理を行うことがで
き、LSIなどの半導体素子の高い信頼性を維持しつつ
量産性を高めることができる。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】半導体露光装置本体内に設置された半導体
ウエハに露光処理を施すための光学系要素を前記本体に
支持固定する支持部材であって、該支持部材が、10〜
40℃における熱膨張率が1×10-6/℃以下、ヤング
率が130GPa以上のセラミックスからなることを特
徴とする半導体露光装置用支持部材。 - 【請求項2】前記セラミックスが、コージェライトを主
成分とし、Yまたは希土類元素、アルカリ土類金属元素
のうち少なくとも1種を酸化物換算で3〜15重量%の
割合で含有することを特徴とする請求項1記載の半導体
露光装置用支持部材。
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1998
- 1998-01-30 JP JP01883598A patent/JP3574560B2/ja not_active Expired - Lifetime
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