(57)【要約】【課題】  本発明は、ウエハ等の基板を吸着するための静電チャックおよびこの静電チャックを備えた露光装置に関し、基板の露光エリアと移動鏡間の熱的変形を効果的に低減することを目的とする。【解決手段】  第１の移動鏡と第２の移動鏡とが直交して固定されるテーブルに配置され、チャック本体に基板を吸着する吸着面を備えた静電チャックにおいて、前記チャック本体に、前記チャック本体の前記第１の移動鏡と前記第２の移動鏡との交差側から前記交差側の対向側に冷媒を流通させる冷媒通路を形成してなることを特徴とする。【選択図】      図１
2006310466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の移動鏡と第２の移動鏡とが直交して固定されるテーブルに配置され、チャック本体に基板を吸着する吸着面を備えた静電チャックにおいて、
前記チャック本体に、前記チャック本体の前記第１の移動鏡と前記第２の移動鏡との交差側から前記交差側の対向側に冷媒を流通させる冷媒通路を形成してなることを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
請求項１記載の静電チャックにおいて、
前記冷媒通路の流入部を前記チャック本体の前記交差側に形成し、前記冷媒通路の流出部を前記チャック本体の前記流入部に対向する位置に形成してなることを特徴とする静電チャック。
【請求項３】
請求項２記載の静電チャックにおいて、
前記冷媒通路は、前記流入部と前記流出部を結ぶ直線の両側に蛇行して形成されていることを特徴とする静電チャック。
【請求項４】
請求項２記載の静電チャックにおいて、
前記冷媒通路は、前記流入部と前記流出部を結ぶ直線の両側に分岐して形成されていることを特徴とする静電チャック。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の静電チャックにおいて、
前記流入部に供給される冷媒の温度を調整する温度調整手段を有することを特徴とする静電チャック。
【請求項６】
請求項５記載の静電チャックにおいて、
前記温度調整手段は、前記流入部に供給される冷媒の温度を、前記テーブルが収容される雰囲気の温度に調整することを特徴とする静電チャック。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の静電チャックを有することを特徴とする露光装置。                                                                              
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の基板を吸着するための静電チャックおよびこの静電チャックを備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、露光装置では、ウエハステージのテーブルに、Ｘ座標測定用移動鏡およびＹ座標測定用移動鏡が直交して固定されており、レーザ干渉計によりＸ位置測定用移動鏡およびＹ位置測定用移動鏡までの距離をそれぞれ測定することによりテーブルの平面内位置が測定される。
また、テーブルには、ウエハを吸着する静電チャックが配置されており、レーザ干渉計により得られた位置座標(Ｘ，Ｙ)に基づいてテーブルを移動し、ウエハの所定の露光エリア(ショット)を露光位置に移動することによりウエハの露光エリアへの露光が行われる。
【０００３】
しかしながら、従来の露光装置では、ウエハへの露光によりウエハが熱膨張し、ウエハの露光エリアと移動鏡間の距離が変動するため、露光エリアの正確な位置決めが困難になるという問題があった。
そこで、従来、例えば静電チャックの全体を所定の温度範囲(例えば±０．０１℃)内に温度管理してウエハを冷却し、ウエハの露光エリアと移動鏡間の距離変動を抑制することが行われている。
【特許文献１】特開平９−１５３５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したように静電チャックの全体を所定の温度に維持するためには、複雑な高精度の温度調整装置が必要になり製造コストが増大す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、基板の露光エリアと移動鏡間の熱的変形を効果的に低減することができる静電チャック、およびこの静電チャックを備えた露光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】
【０００５】
請求項１の静電チャックは、第１の移動鏡と第２の移動鏡とが直交して固定されるテーブルに配置され、チャック本体に基板を吸着する吸着面を備えた静電チャックにおいて、前記チャック本体に、前記チャック本体の前記第１の移動鏡と前記第２の移動鏡との交差側から前記交差側の対向側に冷媒を流通させる冷媒通路を形成してなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の静電チャックは、請求項１記載の静電チャックにおいて、前記冷媒通路の流入部を前記チャック本体の前記交差側に形成し、前記冷媒通路の流出部を前記チャック本体の前記流入部に対向する位置に形成してなることを特徴とする。
請求項３の静電チャックは、請求項２記載の静電チャックにおいて、前記冷媒通路は、前記流入部と前記流出部を結ぶ直線の両側に蛇行して形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項４の静電チャックは、請求項２記載の静電チャックにおいて、前記冷媒通路は、前記流入部と前記流出部を結ぶ直線の両側に分岐して形成されていることを特徴とする。
請求項５の静電チャックは、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の静電チャックにおいて、前記流入部に供給される冷媒の温度を調整する温度調整手段を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項６の静電チャックは、請求項５記載の静電チャックにおいて、前記温度調整手段は、前記流入部に供給される冷媒の温度を、前記テーブルが収容される雰囲気の温度に調整することを特徴とする。
請求項７の露光装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の静電チャックを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の静電チャックでは、チャック本体の吸着面に基板を吸着した状態で、基板の露光エリアへの露光が行われる。そして、チャック本体の第１の移動鏡と第２の移動鏡との交差側から交差側の対向側に冷媒を流通させる冷媒通路を形成したので、チャック本体の冷媒通路に流入した冷媒は、露光エリアに到達するまで所定の温度に維持され、露光エリアを通過した後に温度が上昇する。従って、基板の露光エリアと移動鏡との間を所定の温度に維持することが可能になり、基板の露光エリアと移動鏡間の熱的変形を効果的に低減することができる。
【００１０】
本発明の露光装置では、本発明の静電チャックを用いているため、基板の露光エリアと移動鏡間の熱的変形を低減することが可能になり露光精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は本発明の静電チャックの第１の実施形態を示している。
この実施形態では、静電チャック１１がＥＵＶ露光装置のウエハステージ１３に配置されている。
【００１２】
ウエハステージ１３は、テーブル１５を有している。このテーブル１５は、Ｘ方向(紙面の左右方向)およびＹ方向(紙面の上下方向)にｎｍレベルの位置決め精度で移動可能とされている。テーブル１５には、Ｘ方向の位置を測定するためのＸ座標測定用移動鏡(以下Ｘ移動鏡という)１７およびＹ方向の位置を測定するためのＹ座標測定用移動鏡(以下Ｙ移動鏡という)１９が直交して固定されている。Ｘ移動鏡１７およびＹ移動鏡１９は長尺状をしており、Ｘ移動鏡１７は長手方向をＹ方向に平行に配置されている。Ｙ移動鏡１９は長手方向をＸ方向に平行に配置されている。
【００１３】
Ｘ移動鏡１７およびＹ移動鏡１９の側方には、それぞれＸ座標測定用レーザ干渉計(以下Ｘ干渉計という)２１およびＹ座標測定用レーザ干渉計(以下Ｙ干渉計という)２３が配置されている。Ｘ干渉計２１は、露光光を投影する投影光学系(不図示)の中心を通るＸ軸上に配置され、Ｘ移動鏡１７までの距離を測定する。Ｙ干渉計２３は、露光光を投影する投影光学系(不図示)の中心を通るＹ軸上に配置され、Ｙ移動鏡１９までの距離を測定する。
【００１４】
テーブル１５には、ウエハ(後述する)を吸着する静電チャック１１が配置されている。静電チャック１１は円形状をしておりテーブル１５上に固定されている。静電チャック１１はテーブル１５の略中心に位置されている。静電チャック１１の中心は、Ｘ移動鏡１７とＹ移動鏡１９との交差点Ｐを通りＸ方向に対して略４５度の傾きを有する直線Ｌ上に位置されている。
【００１５】
静電チャック１１のチャック本体１１ａには、チャック本体１１ａの交差点Ｐ側から対向側に冷媒を流通させる冷媒通路１１ｂが形成されている。この冷媒通路１１ｂの流入部１１ｃは、チャック本体１１ａの交差点Ｐ側に形成されている。また、冷媒通路１１ｂの流出部１１ｄは、チャック本体１１ａの流入部１１ｃに対向する位置に形成されている。そして、冷媒通路１１ｂは、流入部１１ｃと流出部１１ｄを結ぶ直線Ｌの両側に蛇行して形成されている。
【００１６】
図２は静電チャック１１の詳細を示している。
静電チャック１１のチャック本体１１ａの上面には、ウエハ２５を吸着する吸着面１１ｅが形成されている。吸着面１１ｅの内側には電極２７が配置されている。この電極２７に電源(不図示)から電圧を印加することにより吸着面１１ｅに静電気が発生し、ウエハ２５が吸着される。そして、電極２７の内側に冷媒通路１１ｂが形成されている。
【００１７】
冷媒通路１１ｂの流入部１１ｃは供給管路２９を介して温度調整装置３１に接続されている。冷媒通路１１ｂの流出部１１ｄは戻り管路３３を介して温度調整装置３１に接続されている。温度調整装置３１は、ウエハステージ１３のテーブル１５が収容される室内の雰囲気の温度を測定する温度センサ３５を有している。そして、温度調整装置３１は、温度センサ３５からの温度信号を入力し、戻り管路３３から温度調整装置３１に流入した冷媒(例えばフロリナート)の温度が、温度センサ３５で検出された温度に対して、例えば±０．１℃の範囲内になるように冷媒を冷却して冷媒の温度を制御する。
【００１８】
この実施形態では、ウエハ２５は例えば熱膨張係数が約４ｐｐｍ／Ｋのシリコンからなる。また、静電チャック１１のチャック本体１１ａはウエハ２５の熱膨張係数にできるだけ近い熱膨張係数を有する誘電体材料からなる。そして、テーブル１５、Ｘ移動鏡１７およびＹ移動鏡１９もウエハ２５の熱膨張係数にできるだけ近い熱膨張係数を有する材料により形成されている。
【００１９】
上述した静電チャック１１をウエハステージ１３に備えたＥＵＶ露光装置では、図２に示したようにチャック本体１１ａの吸着面１１ｅにウエハ２５を吸着した状態で、図３に示すように、テーブル１５がＸ方向およびＹ方向に移動される。これにより、ウエハ２５の所定の露光エリア(ショット)Ｅ１が露光位置(投影光学系の光軸位置)に移動され、ウエハ２５の露光エリアＥ１への露光が行われる。そして、この時のテーブル１５の移動は、Ｘ干渉計２１およびＹ干渉計２３により、Ｘ移動鏡１７およびＹ移動鏡１９までの距離をそれぞれ測定し、Ｘ干渉計２１およびＹ干渉計２３により得られた位置座標(Ｘ，Ｙ)に基づいてテーブル１５を移動することにより行われる。
【００２０】
一方、ウエハ２５の露光エリアＥ１への露光により、ウエハ２５の露光エリアＥ１が加熱されるが、加熱された露光エリアＥ１は、チャック本体１１ａのＸ移動鏡１７とＹ移動鏡１９との交差点Ｐ側から対向側に向けて冷媒通路１１ｂを流れる冷媒により冷却されウエハ２５の温度上昇が抑制される。そして、温度調整装置３１の供給管路２９から冷媒通路１１ｂの流入部１１ｃに流入した冷媒は、露光エリアＥ１に到達するまで室内の雰囲気温度に維持され、露光エリアＥ１を通過した後に温度が上昇する。従って、ウエハ２５の露光エリアＥ１と移動鏡１７，１９との間の領域(斜線で示す)Ｒ１を室内の雰囲気温度に維持することが可能になり、ウエハ２５の露光エリアＥ１と移動鏡１７，１９間の熱的変形を効果的に低減することができる。
【００２１】
図４および図５は、テーブル１５をＸ方向およびＹ方向に移動して、ウエハ２５の露光エリアＥ２，Ｅ３を図３に示した位置と異なる位置に移動した状態を示している。図４では、図３に示した状態からテーブル１５がＸ方向に大きく移動され、露光エリアＥ２がウエハ２５の中心より右上側に位置している。また、図５では、図３に示した状態からテーブル１５がＸ方向およびＹ方向に大きく移動され、露光エリアＥ３がウエハ２５の中心より右下側に位置している。このような状態でも、チャック本体１１ａの冷媒通路１１ｂに流入した冷媒は、露光エリアＥ２，Ｅ３に到達するまで室内の雰囲気温度に維持され、露光エリアＥ２，Ｅ３を通過した後に温度が上昇するのがわかる。従って、ウエハ２５の露光エリアＥ２，Ｅ３と移動鏡１７，１９との間の領域(斜線で示す)Ｒ２，Ｒ３を室内の雰囲気温度に維持することが可能になり、ウエハ２５の露光エリアＥ２，Ｅ３と移動鏡１７，１９間の熱的変形を効果的に低減することができる。
【００２２】
上述した静電チャック１１では、チャック本体１１ａのＸ移動鏡１７とＹ移動鏡１９との交差点Ｐ側から対向側に冷媒を流通させる冷媒通路１１ｂを形成したので、ウエハ２５の露光エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３と移動鏡１７，１９との間の領域Ｒ１，Ｒ２．Ｒ３を室内の雰囲気温度に維持することが可能になる。従って、ウエハ２５の露光エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３と移動鏡１７，１９間の熱的変形を効果的に低減することができ、露光エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３の正確な位置決めが可能になる。
【００２３】
また、上述した静電チャック１１では、温度調整装置３１により静電チャック１１に供給する冷媒の温度を室内の雰囲気温度に対して例えば±０．１℃程度に温度管理することによりウエハ２５の露光エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３と移動鏡１７，１９間の距離変動を充分に抑制することが可能になる。従って、例えば静電チャック１１の全体を所定の温度範囲(例えば±０．０１℃)内に温度管理してウエハ２５を冷却する場合に比較して、温度調整装置３１を安価なものにすることができる。
(第２の実施形態)
図６は本発明の静電チャックの第２の実施形態を示している。
【００２４】
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、静電チャック１１のチャック本体１１ａには、チャック本体１１ａの交差点Ｐ側から対向側に冷媒を流通させる冷媒通路１１ｈが形成されている。この冷媒通路１１ｈの流入部１１ｃは、チャック本体１１ａの交差点Ｐ側に形成されている。また、冷媒通路１１ｈの流出部１１ｄは、チャック本体１１ａの流入部１１ｃに対向する位置に形成されている。そして、冷媒通路１１ｈは、流入部１１ｃと流出部１１ｄを結ぶ直線Ｌの両側に分岐する分岐通路１１ｉを有している。すなわち、流入部１１ｃから直線Ｌの両側に分岐して複数の分岐通路１１ｉが形成されている。また、直線Ｌ上には直線通路１１ｊが形成されている。そして、分岐通路１１ｉおよび直線通路１１ｊは流出部１１ｄにおいて合流されている。
【００２５】
図７は、テーブル１５をＸ方向およびＹ方向に移動して、ウエハ２５の露光エリアＥ４をウエハ２５の中心より左上側に位置した状態を示している。このような状態でも、チャック本体１１ａの冷媒通路１１ｈに流入した冷媒は、露光エリアＥ４に到達するまで室内の雰囲気温度に維持され、露光エリアＥ４を通過した後に温度が上昇するのがわかる。従って、ウエハ２５の露光エリアＥ４と移動鏡１７，１９との間の領域(斜線で示す)Ｒ４を室内の雰囲気温度に維持することが可能になり、ウエハ２５の露光エリアＥ４と移動鏡１７，１９間の熱的変形を効果的に低減することができる。
(露光装置の実施形態)
図８は、上述した静電チャック１１が配置されるＥＵＶ露光装置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。投影系は像光学系システム１０１を用いたもので、ウエハ２５上にレチクル１０３によるパターンの縮小像を形成するものである。
【００２６】
ウエハ２５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を介して配置されている反射型のレチクル１０３により決められる。この反射型のレチクル１０３は、真空ロボットによって搬入および搬出される（真空ロボットの図示は省略する）。また、ウエハ２５はウエハステージ１３のテーブル１５上に静電チャック１１を介して配置されている。典型的には、露光はステップ・スキャンによりなされる。
【００２７】
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。
【００２８】
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１０３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はこの装置の照明システムを構成する。
【００２９】
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持っている。レチクル１０３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光は像光学システム１０１を通じてウエハ２５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。
【００３０】
レチクル１０３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１０３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２５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２５は、好ましくはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動なウエハステージ１３によって支持されている。ウエハ２５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１０３の所定の領域に照射され、レチクル１０３とウエハ２５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２５上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。
【００３１】
露光の際には、ウエハ２５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２５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２５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１０３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。
【００３２】
この実施形態の露光装置では、上述した第１の実施形態の静電チャック１１を用いているため、ウエハ２５の露光エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３と移動鏡１７，１９間の熱的変形を低減することが可能になり露光精度を向上することができる。
(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。
【００３３】
(１)上述した実施形態では、温度センサ３５により室内の雰囲気の温度を測定した例について説明したが、例えば、テーブル１５あるいは移動鏡１７，１９の温度を直接測定して雰囲気温度としても良い。
(２)上述した実施形態では、ＥＵＶ露光装置に本発明の静電チャック１１を適用した例について説明したが、パターンを転写するエネルギ線は特に限定されず、光、紫外線、Ｘ線（軟Ｘ線等）、荷電粒子線（電子線、イオンビーム）等であっても良い。また、露光方式も限定されず、縮小投影露光、近接等倍転写、直描式等に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の静電チャックの第１の実施形態を備えたウエハステージを示す説明図である。
【図２】図１の静電チャックを直線Ｌに沿って切断した断面を示す説明図である。
【図３】図１のテーブルを移動した状態を示す説明図である。
【図４】図１のテーブルを移動した状態を示す説明図である。
【図５】図１のテーブルを移動した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の静電チャックの第２の実施形態を備えたウエハステージを示す説明図である。
【図７】図６のテーブルを移動した状態を示す説明図である。
【図８】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】
【００３５】
１１：静電チャック、１１ａ：チャック本体、１１ｂ：冷媒通路、１１ｃ：流入部、１１ｄ：流出部、１１ｅ：吸着面、１３：ウエハステージ、１５：テーブル、１７：Ｘ移動鏡、１９：Ｙ移動鏡、２１：Ｘ干渉計、２３：Ｙ干渉計、２５：ウエハ、３１：温度調整装置、３５：温度センサ、Ｌ：直線、Ｐ：交差点、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４：露光エリア。                                                                              
【図１】
2006310466.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006310466.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006310466.tif 000007
【図６】
2006310466.tif 000008
【図７】
2006310466.tif 000009
【図８】
2006310466.tif 000010