(57)【要約】【課題】  基板から保持部への熱の伝達および基板の平坦度の両立に有利な保持装置を提供すること。【解決手段】  基板を支持する突起（１３）を備えた基台（１１）を有し、突起に支持された基板と基台との間隙に満たされた液体を介して基板を保持する保持装置（１）は、前記液体に覆われるように基台上に配置された蓄熱部材（１４）を有し、該蓄熱部材は、潜熱蓄熱材と、該潜熱蓄熱材を内包して該潜熱蓄熱材に熱を伝導する熱伝導材とを含む。【選択図】  図１
2014017445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持する突起を備えた基台を有し、前記突起に支持された前記基板と前記基台との間隙に満たされた液体を介して前記基板を保持する保持装置であって、
前記液体に覆われるように前記基台上に配置された蓄熱部材を有し、
前記蓄熱部材は、潜熱蓄熱材と、該潜熱蓄熱材を内包して該潜熱蓄熱材に熱を伝導する熱伝導材とを含む、ことを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記蓄熱部材は、互いに間隙をもって複数配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記基台は、前記突起として、複数の突起を含み、
前記蓄熱部材は、前記複数の突起の少なくとも１つが貫通する孔が形成されている、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。
【請求項４】
前記潜熱蓄熱材は、金属を含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項５】
前記金属は、ガリウム、ならびに、インジウム、スズおよび亜鉛の少なくとも１つがガリウムに添加された合金のいずれかを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の保持装置。
【請求項６】
前記潜熱蓄熱材は、前記熱伝導材の成形温度より高い融点を有する物質で覆われている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項７】
前記熱伝導材は、前記潜熱蓄熱材を内包する密閉容器を構成し、
前記潜熱蓄熱材は、前記密閉容器の内面に密着している、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項８】
前記液体は、水である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項９】
基板に対して処理を行う処理装置であって、
前記基板を保持する請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の保持装置を有する、ことを特徴とする処理装置。
【請求項１０】
基板に対してパターンの形成を行うリソグラフィー装置であって、
前記基板を保持する請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の保持装置を有する、ことを特徴とするリソグラフィー装置。
【請求項１１】
荷電粒子線で前記基板に描画を行う、ことを特徴とする請求項９に記載のリソグラフィー装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のリソグラフィー装置を用いて基板に対してパターンの形成を行う工程と、
前記工程で前記パターンの形成を行われた前記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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を保持する保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、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。
【０００３】
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、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。
【０００４】
また、保持部は、その温度変化を低減するのに、熱容量を増加させるのが好ましい。しかし、保持部の体積の増加（大型化）は好ましくない。そのため、相変化する潜熱蓄熱材を利用した保持装置が知られている（特許文献２）。この保持装置は、高熱伝導材と潜熱蓄熱材とを複合した蓄熱構造体により、基板から潜熱蓄熱材への熱伝達量を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／０１１５７４号
【特許文献２】特表２００９−５４５１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２には、基板保持部のバール（突起）が設けられたレイヤと基板との間に流体としての潜熱蓄熱材（相遷移する材料）を供給する基板のクランプのやり方が開示されている。しかしながら、このやり方では、潜熱蓄熱材への熱の移送を確保するためにバールの数を増大させる必要があり、その結果、基板の平坦度を損なうリスクがあることも記載されている（段落００４７）。
【０００７】
そこで、本発明は、例えば、基板から保持部への熱の伝達および基板の平坦度の両立に有利な保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、基板を支持する突起を備えた基台を有し、前記突起に支持された前記基板と前記基台との間隙に満たされた液体を介して前記基板を保持する保持装置であって、
前記液体に覆われるように前記基台上に配置された蓄熱部材を有し、
前記蓄熱部材は、潜熱蓄熱材と、該潜熱蓄熱材を内包して該潜熱蓄熱材に熱を伝導する熱伝導材とを含む、ことを特徴とする保持装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、基板から保持部への熱の伝達および基板の平坦度の両立に有利な保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る基板保持装置の構成例を示す図
【図２】蓄熱構造体（蓄熱部材）の体積変化と液体の界面の移動とを示す図
【図３】蓄熱構造体の構成例を示す図
【図４】蓄熱構造体の別の構成例を示す図
【図５】実施形態に係る描画装置の構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
［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５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。
【００１３】
図１は、実施形態１に係る基板保持装置１の構成を示す図である。図１の（ａ）は上面図、図１の（ｂ）は断面図である。保持装置１は、突起１３（支持部）を備えた基台１１（保持部）を有し、突起１３により支持された基板２と基台１１との間隙には液体１２が供給され満たされている。液体１２は、基板２および基台１１の濡れ性（親液性）の高さや、熱伝導率の高さ、使用環境への影響等を考慮して選択されうる。半導体製造装置における使用の場合、半導体ウエハの汚染を回避するため、水を用いるのが好ましい。他の用途では、種々のグリスや有機溶剤（熱伝導率は水より低い）や、低融点の金属または合金（いわゆる液体金属；熱伝導率は水より高い）を用いうる。図示されたような液面には、液体１２の内側に向かう表面張力（毛細管圧力）が作用しているため、基板２は、液体１２の周囲の気圧と液体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、液体１２は、基板を保持する力の発生に寄与するだけでなく、その熱伝導率により、描画によって基板に加わる熱を基台１１に伝導して基板２の熱変形を低減するのに寄与する。
【００１４】
蓄熱構造体１４（蓄熱部材ともいう）は、熱伝導材と潜熱蓄熱材とを含む構造体である。蓄熱構造体１４は、基板２と基台１１との間隙に対応する基台１１上（基台上）の領域において、突起１３を避け（突起１３が貫通する孔が形成され）、液体１２に覆われるように、配置されている。なお、図１においては、後述の必要性から、分離された複数の蓄熱構造体１４が配置されているが、当該必要性がなければ、分離されていない一体（１つ）の蓄熱構造体としてもよい。基板２から液体１２に伝達された熱は、蓄熱構造体１４の潜熱蓄熱材に吸収される。潜熱蓄熱材の相変化により、蓄熱構造体１４の温度変化が軽減され、もって基板の温度変化が軽減される。ここで、蓄熱構造体１４は、熱伝導材が潜熱蓄熱材を内包（封入）する構造となっていて、少なくとも蓄熱構造体１４の上面と液体１２との間で接触面積を十分に確保できるため、蓄熱構造体１４への熱の移送を確保するために突起１３の数を増大させる必要はない。その結果、基板から保持部への熱の伝達および基板の平坦度の両立に有利な保持装置を提供することができる。また、この構成は、潜熱蓄熱材を用いているため保持部の熱容量の点で優れ、基板の温度の安定に有利といえる。なお、基台１１の上面をほぼカバーするような１つの蓄熱構造体を設ける場合、熱を吸収した蓄熱構造体は膨張するため、熱を吸収していない状態における蓄熱構造体の外形寸法を保持部の内径寸法より当該膨張を見込んで予め小さくしておくのが好ましい。そのように構成すれば、熱を吸収した蓄熱構造体が膨張することによる保持部の変形を低減することができる。
【００１５】
上述のように一体の蓄熱構造体を設けた場合、当該蓄熱構造体が熱を吸収していない状態では、保持部と基板との間隙の外周部において、蓄熱構造体が存在しないことになる。このことによる基板の温度の不均一性が許容できない（もって、例えば、基板の外周部の熱変形が許容できない）場合が起こりうるが、そのような場合に有利な構成を以下に説明する。
【００１６】
図１において、基板２と基台１１との間隙に対応する基台１１上の領域には、突起１３を避け且つ分離された複数の蓄熱構造体１４が、液体１２に覆われるように、配置されている。ここで、基台１１は、複数の突起１３を含んでいる。そして、個々の蓄熱構造体１４は、複数の突起１３の少なくとも１つ（図１では１つ）が貫通する孔が形成されている。蓄熱構造体１４は、塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物およびパラフィンの少なくとも一つを含む潜熱蓄熱材と、金属、セラミックス、炭素繊維および樹脂の少なくとも一つを含み当該潜熱蓄熱材を内包（封入）する熱伝導材とを含む複合体としうる。潜熱蓄熱材は、熱を吸収して固体から液体へ相変化する材料であり、相変化において温度が変化しないことと単位体積あたりの熱吸収量が大きいこととが特徴である。なお、潜熱蓄熱材および熱伝導材の材質は、上述したものには限定されず、例えば、実施形態２および３において後述する材質であってもよい。
【００１７】
図２は、蓄熱構造体の体積変化と液体の界面の移動とを示す図である。電子線による描画によって基板２に発生した熱は、液体１２を介して蓄熱構造体１４に移動する。蓄熱構造体１４に熱が移動すると、蓄熱構造体１４に含まれる潜熱蓄熱材に相変化が生じる。潜熱蓄熱材は、相変化により膨張（体積が増大）し、その結果、蓄熱構造体１４の体積が破線で示すように増大する。また、それに伴い、液体１２の界面（気液界面）も破線で示すように変化する。ここで、膨張を考慮した微小な間隙をもって配置された個々の蓄熱構造体１４は、それらが一体で構成されている場合に比較して、代表寸法が小さく、熱を吸収したときの体積増加（膨張量）も小さい。よって、複数の蓄熱構造体１４全体の外形の変動（基台１１の外形と複数の蓄熱構造体１４全体の外形との差の変動）を小さくすることができる。それゆえ、この構成は、基板２の温度の均一性（一様性）を維持するのに有利であり、もって、例えば、基板の外周部の熱変形の低減に有利である。なお、個々の蓄熱構造体１４の外形形状は、図１の上面図（ａ）において矩形（状）としたが、それには限定されず、基台１１上に密に配列できる形状であれば、３角形（状）や６角形（状）等、他の形状であってもよい。
【００１８】
［実施形態２］
本実施形態は、図１における蓄熱構造体１４の構成例に関するものである。蓄熱構造体１４中の潜熱蓄熱材は、その熱伝導率が低いと、温度分布の一様性の程度が低くなる。その結果、基板の温度の安定性や一様性が損なわれ、基板の寸法の変化や局所的な変形を引き起こしうることになる。この点を考慮した場合に有利な蓄熱構造体１４の構成を、図３を参照して説明する。
【００１９】
図３において、蓄熱構造体１４は、潜熱蓄熱材１４１とそれを内包する熱伝導材１４２とを含んで構成されている。潜熱蓄熱材１４１は、１０〜４０℃の室温付近で熱を吸収して固体から液体へと相変化する材料であり、他の材料に比較して、吸収した熱が相変化に使われるために温度変化が小さいことが特徴である。また、潜熱蓄熱材１４１は、温度分布の一様性の程度を高くするため、熱伝導率が高いほうが好ましい。また、潜熱蓄熱材１４１は、単位体積あたりの熱吸収量が大きいほうが好ましい。熱伝導材１４２は、潜熱蓄熱材１４１を取り囲むことにより、潜熱蓄熱材１４１の位置を固定し、潜熱蓄熱材１４１が液体１２に溶け出さないように潜熱蓄熱材１４１を封止し、液体１２から潜熱蓄熱材１４１への熱の伝導を行う機能を有する。このため、熱伝導材１４２は、その融点、軟化温度または成型温度が潜熱蓄熱材１４１の融点より高い材料で構成する必要がある。
【００２０】
潜熱蓄熱材１４１は、描画装置１０の真空チャンバ５内における基板２の目標温度（例えば、約２３℃）付近に融点を有すること、および、熱伝導率が高いこととの条件に適合した材料を用いるのが好ましい。例えば、ガリウム、または、選択された少なくとも１つの金属（インジウム、スズもしくは亜鉛等）がガリウムに添加された合金を用いることができる。また、潜熱蓄熱材１４１は、粉末状の潜熱蓄熱材であってよく、その表面は、熱伝導材１４２の成形温度よりも高い融点を有し且つ熱伝導率の高い物質（コーティング材１４３）でコーティングされうる。熱伝導材１４２・コーティング材１４３は、金属、セラミックスおよび樹脂から選択された少なくとも１つの材料を用いうる。しかし、熱伝導材１４２の材料は、例示したものには限定されない。そして、蓄熱構造体１４は、コーティング材１４３でコーティングされた潜熱蓄熱材１４１を混入した熱伝導材１４２の原料（必要に応じて樹脂等のバインダーを混錬したもの）を成形することにより製造されうる。このような蓄熱構造体の構成は、成型により簡便に製造できることにも利点を有する。当該成型には、成形方法として、加圧成形、射出成形、押し出し成形、鋳込み成形、テープ成形等の粉体成形を用いうる。しかし、成形方法は、例示したものには限定されない。
【００２１】
本実施形態によれば、潜熱蓄熱材の選択により、例えば、温度分布の一様性の点で有利な蓄熱構造体を提供でき、もって、基板の温度の安定性や一様性の点に優れ、基板の寸法の変化や局所的な変形を低減するのに有利な基板保持装置を提供できる。
【００２２】
［実施形態３］
本実施形態は、図１における蓄熱構造体１４の他の構成例に関するものである。本実施形態に係る蓄熱構造体１４の構成を、図４を参照して説明する。図４において、蓄熱構造体１４は、潜熱蓄熱材１４１と、その容器１４４と、封止部材１４５と有して構成されている。ここで、潜熱蓄熱材１４１は、容器１４４と封止部材１４５とによって形成される密閉容器内の少なくとも１つの面に接触させて配置されている。このように、個々の蓄熱構造体１４において、潜熱蓄熱材を一体にして、潜熱蓄熱材を内包する密閉容器の内面に密着して配置した構成は、基板２の裏面から潜熱蓄熱材１４１への熱伝達の効率の点で有利である。潜熱蓄熱材１４１は、実施形態２の場合と同様の条件を考慮して、例えば、ガリウム、または、選択された少なくとも１つの金属（インジウム、スズもしくは亜鉛等）がガリウムに添加された合金を用いることができる。また、容器１４４および封止部材１４５は、実施形態２における熱伝導材１４２と同様に、金属、セラミックスおよび樹脂から選択された少なくとも１つの材料を用いうる。
【００２３】
蓄熱構造体１４は、例えば、容器１４４に潜熱蓄熱材１４１を成膜した後、容器１４４と封止部材１４５とを接合することにより製造しうる。ここで、潜熱蓄熱材１４１の成膜には、蒸着、スパッタリングおよび塗布から選択された成膜方法を採用することができる。しかし、成膜方法は、例示したものには限定されない。また、容器１４４と封止部材１４５との接合は、接着、溶接および常温接合から選択された接合方法を採用することができる。しかし、接合方法は、例示したものには限定されない。
【００２４】
本実施形態によれば、潜熱蓄熱材の選択により、例えば、温度分布の一様性の点で有利な蓄熱構造体を提供でき、もって、基板の温度の安定性や一様性の点に優れ、基板の寸法の変化や局所的な変形を低減するのに有利な基板保持装置を提供できる。
【００２５】
［実施形態４］
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。
【００２６】
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、本発明の基板保持装置は、真空中において荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置への適用には限定されず、他の種々の装置に適用可能である。適用可能な装置は、例えば、真空中において荷電粒子線以外のビームで基板に対してパターンの形成を行う他のリソグラフィー装置や、真空中において露光以外の処理を基板に対して行う処理装置であってもよい。また、本発明の基板保持装置は、真空以外の気圧のもとで（例えば、大気圧のもとで）基板に対して処理を行う処理装置にも適用されうる。
【００２７】
また、図１において、液体１２に覆われる基台１１上に、突起１３を避け且つ分離された複数の蓄熱構造体１４が配置されている構成を示した。この構成は、複数の蓄熱構造体１４全体の外形の変動（基台１１の外形と複数の蓄熱構造体１４全体の外形との差の変動）を小さくすることが目的である。したがって、この目的が達成できる限り、複数の蓄熱構造体１４は、必ずしも完全に分離されている必要はない。したがって、当該不完全に分離された蓄熱構造体も、「複数の蓄熱構造体」の範疇に属しうる。例えば、複数の蓄熱構造体１４は、その取り扱いが容易となるように、少なくとも一部が連結部材で互いに連結されていてもよい。この場合、当該連結部材は、基台上に配置された複数の蓄熱構造体の膨張・収縮による複数の蓄熱構造体全体の外形の変動や間隙の寸法・形状の変動に実質的に影響を与えないような材質・形状・寸法を有するものとしうる。例えば、当該連結部材は、柔軟な細いひもを含む部材としうる。また、当該連結部材は、熱伝導材１４２とともに成形されうる。
【符号の説明】
【００２８】
１  保持装置
１１  基台
１３  突起
１４  蓄熱構造体（蓄熱部材）
【図１】
2014017445.tif 000003
【図２】
2014017445.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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