(57)【要約】      （修正有）【課題】温度制御および高品質のリソグラフィ走査を可能にする、改善された性能を有するウェーハチャックを提供する。【解決手段】低熱膨張ガラスセラミック基板と、シリコン炭化ケイ素層と、少なくとも約５メガパスカルの強度を有するケイ酸塩を含む接着層と、を備え、接着層がシリコン炭化ケイ素層を基板に貼り付けている、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックが記載される。また、低熱膨張ガラスセラミック基板およびシリコン炭化ケイ素層のうち一方または両方の一部を接着液でコーティングし、基板とシリコン炭化ケイ素層とを接触させて、基板とシリコン炭化ケイ素層とを結合させることを含む、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックの形成方法が記載される。【選択図】図２Ａ
2008199006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低熱膨張ガラスセラミック基板と、
シリコン炭化ケイ素層と、
少なくとも約５メガパスカルの強度を有するケイ酸塩を含む接着層と、を備え、
前記接着層が前記シリコン炭化ケイ素層を前記基板に貼り付けることを特徴とする、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャック。
【請求項２】
前記基板が流体流路を備えることを特徴とする請求項１に記載のウェーハチャック。
【請求項３】
前記シリコン炭化ケイ素層が前記流体流路と少なくとも部分的に接触していることを特徴とする請求項２に記載のウェーハチャック。
【請求項４】
前記接着層は、前記シリコン炭化ケイ素層および前記基板を使用して前記流体流路を封止するように構成されることを特徴とする請求項２または３に記載のウェーハチャック。
【請求項５】
前記接着層は、少なくとも約２．５メガパスカルの流体圧力下で前記流体流路を封止するように構成されることを特徴とする請求項２または４に記載のウェーハチャック。
【請求項６】
前記基板は酸化ケイ素および酸化アルミニウムから構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のウェーハチャック。
【請求項７】
前記基板はβ水晶およびβユークリプタイトから構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のウェーハチャック。
【請求項８】
前記基板の反対側にあるシリコン炭化ケイ素層の表面が、約２〜５ナノメートルの平滑度に研磨されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のウェーハチャック。
【請求項９】
前記基板に隣接する前記シリコン炭化ケイ素層の表面が、二酸化ケイ素または酸化アルミニウムの表層をさらに備えることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のウェーハチャック。
【請求項１０】
前記表層が約２０〜１００ナノメートル厚であることを特徴とする請求項９に記載のウェーハチャック。
【請求項１１】
前記表層が約５０ナノメートル厚であることを特徴とする請求項１０に記載のウェーハチャック。
【請求項１２】
前記接着層がシリコン原子と酸素原子間の結合をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のウェーハチャック。
【請求項１３】
前記接着層がアルミン酸塩をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のウェーハチャック。
【請求項１４】
低熱膨張ガラスセラミック基板およびシリコン炭化ケイ素層のうち一方または両方の一部を接着液でコーティングし、
前記基板と前記シリコン炭化ケイ素層とを接触させて、前記基板と前記シリコン炭化ケイ素層とを結合させることを含むことを特徴とする、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックの形成方法。
【請求項１５】
前記コーティングステップの前に、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムからなるグループから選択される材料で、前記シリコン炭化ケイ素層の表面をコーティングすることをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記接着液がケイ酸塩を含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記接着液が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムおよび水酸化バリウムからなるグループから選択される水酸化物水溶液であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１４の方法によって形成されるウェーハチャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年１月２４日に出願された米国特許出願第１１／６２６，７４７号の優先権を主張し、その全体が（参照により）本明細書に援用される。
本発明は、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックに関する。さらに、本発明は、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックの形成方法、およびこの方法により形成されるウェーハチャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィは、基板の表面に特徴を形成するために使用されるプロセスである。リソグラフィ中、ウェーハステージ上にウェーハが配置され、チャックにより適所に保持される。チャックは、典型的には、ウェーハを適所にしっかりと保持可能な真空チャックである。リソグラフィ装置内に配置された露光光学部品によってその表面に投影されるイメージでウェーハが露光される。フォトリソグラフィの場合には露光光学部品を使用する一方、特定の応用形態に応じて別のタイプの露光装置も使用することができる。例えば、関連技術の当業者には知られているように、Ｘ線、イオン、電子、または光子リソグラフィではそれぞれ異なる露光装置を必要とする。フォトリソグラフィの特定の実施例は、説明のみを目的として本明細書で議論される。
【０００３】
投影されたイメージは、ウェーハの表面に配置された層、例えばフォトレジストの特性に変化をもたらす。これらの変化は、露光中にウェーハ上に投影される特徴に対応する。パターン付与された層を作成するために、露光後に層をエッチングしてもよい。パターンは、露光中にウェーハ上に投影された特徴と対応する。続いて、このパターン付与された層を使用して、ウェーハ内の基礎構造の層、例えば導電層、半導電層、絶縁層の露光部分が除去される。ウェーハの表面または様々な層の表面上に所望の特徴が形成されるまで、このプロセスは他のステップとともに繰り返される。
【０００４】
ステップアンドスキャン技術は、幅の狭いイメージングスロットを有する投影光学系とともに機能する。ウェーハの全体を一時に露光する代わりに、ウェーハ上で個々のフィールドが一度に一つずつ走査される。これは、走査の間にイメージングスロットがフィールドの全体を移動するようにウェーハとレチクルとを同時に動かすことによって実現される。続いて、フィールド露光の間にウェーハステージを非同期にステップ移動させて、ウェーハの表面にレチクルパターンの複数のコピーが露光されるようにしなければならない。このようにして、ウェーハ上に投影されるイメージの鮮明度が最大化される。一般に、ステップアンドスキャン技術はイメージ全体の鮮明度を改善する役に立つ一方、通常、この種のシステム内ではイメージの歪みが発生する。これは、投影光学系、照明系、使用される特定のレチクル内部での不完全さ、およびウェーハとリソグラフィツール間の温度差によるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リソグラフィツールは、典型的に、安定した温度環境を必要とする。リソグラフィ中の光源および照明は、システムに熱を与える。スキャニングリソグラフィツールの典型的な温度範囲は、約１８°Ｃから２２°Ｃの間である。定常状態の走査条件の下、ウェーハチャック自身の温度は、約±１°Ｃ変化する。それにもかかわらず、精密ステージの許容誤差は極めて小さい（例えば、約１０ｎｍ以下のオーダ）ので、わずかな温度変化でさえも、熱的に誘導された意図しない変化を精密ステージの寸法に生じさせうる。したがって、リソグラフィ走査中のリソグラフィツールの温度、特にウェーハチャックの温度を制御する方法が必要とされている。
【０００６】
リソグラフィツールもまた、移動および振動に関して極めて静粛な環境を必要とする。このため、典型的に、リソグラフィツール内でチャックは磁気により位置決めおよび推進される。これは、走査および位置合わせ制御システムに対し大きな要求をする。制御の範囲はシステム周波数に直接関係しており、これはチャックの特定の剛性にも直接関係している。したがって、温度制御および高品質のリソグラフィ走査を可能にする改善された性能を有するウェーハチャックを備えたリソグラフィツールが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態は、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックに関する。チャックは、低熱膨張ガラスセラミック基板と、シリコン炭化ケイ素層と、少なくとも約５メガパスカルの強度を有するケイ酸塩を含む接着層とを備え、接着層がシリコン炭化ケイ素層を基板に貼り付けている。
【０００８】
別の実施形態は、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックを形成する方法に関する。この方法は、低熱膨張ガラスセラミック基板およびシリコン炭化ケイ素層のうち一方または両方の一部を接着液でコーティングし、基板とシリコン炭化ケイ素層とを接触させて、基板とシリコン炭化ケイ素層とを結合させることを含む。
【０００９】
別の実施形態は、本願明細書に記載されている方法によって作られるウェーハチャックに関する。
【００１０】
さらなる実施形態、特徴および本発明の効果は、本発明の様々な実施形態の構造および動作とともに、添付の図面を参照して以下で詳細に説明される。
【００１１】
添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を表現するために含まれ本明細書に組み込まれて明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施形態を例示し、明細書とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。その実施例は、添付の図面および例に示されている。
【００１３】
本明細書において図と共に記載される特定の実施態様は、本発明の実施例であり、いかなる形であれ本発明の範囲を制限することを目的としていないことを認めるべきである。実際、簡潔にするために、従来の電子機器、製造方法、半導体装置、リソグラフィ技術、およびシステムの他の機能的な態様（および、システムの個々の動作部品の構成要素）について、本明細書では詳細に説明していない。
【００１４】
リソグラフィテーブルの実施形態
図１は、チャック１１０を配置可能である例示的な実施形態を示す。装置１００は、スキャニングリソグラフィツールとして存在可能である従来の投射光学システムである。レチクルステージ１０１の後には、第１レンズグループ１２０、折り畳みミラー１３０、第２レンズグループ１４０、ビームスプリッタ１５０、波長板１６０、凹面鏡１７０、第３レンズグループ１８０、およびウェーハステージ１９１が続く。例えば、レチクルステージ１０１にレチクル１１２を保持したり、あるいはウェーハステージ１９１にウェーハ１１４を保持するために、典型的にチャック１１０が用いられる。ウェーハステージ１９１にウェーハ１１４を保持するためにチャック１１０を用いる場合、チャックはウェーハチャックと称される。位置決めの要求により正当化される場合には、任意に、熱膨張測定用のエンコーダまたは干渉計を追加してチャック１１０に設けてもよい。
【００１５】
ミラー等の他の物をリソグラフィツール内に保持し配置するためにチャックを使用してもよい。さらに、接触リソグラフィツールなどの、マスクレスリソグラフィツール内の投影光学部品を含まないリソグラフィツールや、本実施例とはかなり異なる投影光学部品設計のリソグラフィツール内で、チャックを使用することも可能である。チャックは、リソグラフィシステムの特定の作動要件を満足するように設計される。
【００１６】
ウェーハチャック材料の実施形態
リソグラフィ装置で使用されるウェーハチャックに関する実施形態は、低熱膨張ガラスセラミック、シリコン−炭化ケイ素層（silicon silicon carbide layer）、および少なくとも約５メガパスカルの強度を有するケイ酸塩（シリケート）を含む接着層を備え、接着層がシリコン炭化ケイ素層を基板に貼り付ける。
【００１７】
一実施形態では、ウェーハチャックの低熱膨張ガラスセラミック基板は流体流路を備える。流体流路は、当業者に知られている任意の方法によって基板に導入することができる。例えば、基板の形成時に流体流路が基板に含められる。別の例では、基板の形成後に流体流路が基板にエッチングされる。流体流路はリソグラフィ中の温度調節を容易にする。リソグラフィ中にウェーハが照射されると、ウェーハの温度が増加する。ウェーハはウェーハチャックに着座しており、熱がウェーハチャックへと移動する。ウェーハチャックがウェーハと異なる膨張係数を有する場合、リソグラフィシステムが不均等の膨張を補償しない限り、照射およびリソグラフィ精度の位置制御が低下しうる。この問題を制限する方法の一つは、ウェーハチャックとウェーハを温度制御して、ウェーハチャックとウェーハとを同じ温度、またはできるだけ近い温度に維持することである。本発明の流体流路によって、ウェーハチャックを通して流体を移動させることができ、必要に応じて、ウェーハチャックおよびウェーハチャック上に載置されているウェーハを冷却または加熱することができる。ウェーハチャックの温度調節を容易にする任意の流体を流体流路内で使用することができる。流体の一例は水である。他の流体には油およびフッ化炭化水素が含まれるが、これらに限定されない。ｐＨバッファ、塩類、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤および他の添加物などの任意の添加物を含むように流体を調整してもよい。
【００１８】
流体は、低熱膨張ガラスセラミック基板内の流体流路を通って送り込まれ、ウェーハチャックとウェーハの温度制御を容易にすることができる。流体流路を通して送られた流体は、ウェーハチャックとウェーハを加熱または冷却することができる。一実施形態では、リソグラフィスキャン中、ウェーハチャックとウェーハは±１°Ｃの範囲内で同一温度に保持される。
【００１９】
一実施例では、約６５キロパスカルから３５０キロパスカルの間の圧力で流体流路を通して流体が送り込まれる。必要なポンプ装置および技術は、当業者にとって公知である。一実施形態では、シリコン炭化ケイ素層は少なくとも部分的に流体流路と接触している。別の実施形態では、シリコン炭化ケイ素層と基板とを使用して流体流路を封止するように接着層が構成される。接着層は、少なくとも部分的に流体流路内の流体と接触してもよい。したがって、ウェーハチャック内に存在する任意の接着層は、流体流路を通して流体が送り込まれる間、低熱膨張ガラスセラミック基板をシリコン炭化ケイ素層に失敗することなく結合するだけの十分な強度がなければならない。流体流路の端部に発生する剥離力は、約３．５〜５．０メガパスカル程度になり得る。したがって、一実施形態では、接着層は少なくとも約２．５メガパスカルの液圧下で流体流路を封止するように構成される。別の実施形態では、接着層は少なくとも約５メガパスカルの強度を有する。
【００２０】
一実施形態では、ウェーハチャックは低熱膨張ガラスセラミック基板を含む。ガラスセラミックは、通常、結晶相およびガラス相を有する無機かつ無孔の材料からなり、特殊な用途向けとして知られている。この種のガラスセラミックは、適切な原材料を選択し、溶解し、精製し、均質化し、そして材料をガラス質のブランクに加熱成形することによって製造される。ガラス質のブランクを冷却して焼き戻した後、温度処理が続き、ガラス質のブランクが制御体積結晶化（controlled volume crystallization、セラミックス化）によってガラスセラミックへと変化する。セラミックス化は、ツーステップのプロセスである。一つの温度でガラス内に核が形成される。続いて、より高温で核が成長する。ガラスセラミック材料の二重構造は、非常に低い熱膨張係数（ＣＴＥ：coefficient of thermal expansion）を含む特殊な特性を付与してもよい。
【００２１】
一実施例では、低熱膨張ガラスセラミック基板は、負の熱膨張材料と正の熱膨張材料の混合物を含む。別の例では、ガラスセラミックは二酸化ケイ素および酸化アルミニウムからなる。様々な形態の二酸化ケイ素を本発明のガラスセラミックで使用することができる。一例は、β水晶である。別の例では、低熱膨張ガラスセラミックは、二酸化ケイ素と混合金属酸化物の混合物からなる。本発明に用いられる混合金属酸化物には、シリコンおよびアルミニウムの金属酸化物が含まれるが、これらに限定されない。使用可能な混合金属酸化物の一例は、βユークリプタイト（eucryptite）である。別の例では、低熱膨張ガラスセラミックは市販されている。例えば、ペンシルバニア州デュリエー（Duryea）のショット・グラス・テクノロジー社（Schott Glass Technologies）から販売されているＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）であり、またはニューヨーク州コーニングのコーニング社から販売されているＵＬＥ（登録商標）である。
【００２２】
低熱膨張ガラスセラミック基板の表面は、非常に高い平滑度にまで研磨されていてもよく、また他の高度に研磨された表面と光学的接触結合（optical contact bonds）を形成していてもよい。低熱膨張ガラスセラミック基板の表面は、酸化シリコン（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−）と水酸化シリコン結合（−Ｓｉ−ＯＨ）とを有する。低熱膨張ガラスセラミック基板は、通常、約１ナノメートル未満の平滑度にまで研磨することができ、別の例では、０．２５ナノメートルまで平滑にすることができる。これらの非常に平坦な表面は、同様に高い平滑度に研磨されたシリコンウェーハと光学的接触結合を形成することができる。したがって、低熱膨張ガラスセラミック基板はウェーハチャックの材料として望ましいいくつかの特性を有する一方で、その使用の際に生じる問題がある。例えば、低熱膨張ガラスセラミック基板とシリコンウェーハ両方の表面の高い平滑度により、光学的接触結合が形成される。この結合によって、スキャニングリソグラフィの完了後に基板からシリコンウェーハを分離することが困難になる。また、基板の表面は容易に摩耗しがちのため、定期的に基板を交換する必要がある。
【００２３】
一実施形態では、ウェーハチャックはシリコン炭化ケイ素層を含む。シリコン炭化ケイ素は、シリコン処理炭化ケイ素（siliconized silicon carbide、ＳｉＳｉＣ）としても知られている。シリコン炭化ケイ素は、対応する炭化ケイ素と比較して強い摩耗または厳しい化学環境に対する耐性が強化されている。加えて、炭化ケイ素層はウェーハチャックとしては望ましくない。なぜなら、炭化ケイ素面は非常に平坦であるため、研磨された炭化ケイ素と研磨されたシリコンウェーハとの間で光学的接触結合が生じるからである。これは、リソグラフィ後のウェーハの取り外しを困難にし、ウェーハを損傷する結果となり得る。
【００２４】
本発明のシリコン炭化ケイ素片は、当分野で知られる任意の方法によって作製することができる。シリコン炭化ケイ素を準備する一つの方法例は、以下の工程を含む。炭化ケイ素粉が液体、例えば水と他の任意の添加物（例えば、界面活性剤または脱凝集剤（deflocculent））と混ぜ合わせられる。炭化ケイ素粉は、物品の所望の最終的な特性および寸法に応じて様々な粒度を有していてよい。例えば、１インチ以下の横断面を有する物品は、２００〜３００ミクロンの粒度を有する炭化ケイ素粉を使用して作製することができる。より大きな寸法の物品については、粉は１０００ミクロン以上の粒度を有していてもよい。型へと移されるスラリーを形成するため、ミルの中で混合物が完全に混ぜ合わされる。炭化ケイ素の素地を所望の物品形状に形成するため、水が取り除かれる。素地は多孔質構造であり、約２０〜９０％の理論的密度を有していてよい。
【００２５】
物品が乾燥され、シリコン粉末および他の任意の添加物、例えばカーボン粉末で物品を取り巻く。後続の加熱ステップの間、多数の物品の接着反応を引き起こすために、カーボン粉末を加えてもよい。物品と粉末が炉内に配置され、シリコン粉末の溶解温度または蒸発温度より高い温度、例えば典型的に１５００〜２０００°Ｃまで加熱される。加熱工程の間、素地にシリコンが注入される。こうして、シリコン処理された炭化ケイ素品物品がシリコンによって高密度化（densified）される。シリコンが炭化ケイ素の孔に浸透して、物品内でシリコンの母体を形成する。高密度化されたシリコン炭化ケイ素物品は、炭化ケイ素物品と比較して、実質的に孔がない。続いて、物品は冷却され、洗浄され、最終部品を形成するために処理される。処理工程は、洗浄、検査、エッチング、研磨などの様々な工程を含んでもよい。
【００２６】
シリコン処理された炭化ケイ素は、いくつかの有利な特性を有する。第１に、耐摩擦性および耐摩耗性が増大する。シリコン炭化ケイ素は軽量であり、固く、機械的強度があり、熱伝導率が非常に高い。高い熱伝導率によって、ウェーハとの間での急速かつ効率的な熱伝達が可能になる。これは、リソグラフィスキャニング中のウェーハの正確な温度制御を可能にする。低熱膨張ガラスセラミック基板と比較すると、ウェーハチャックの材料として使用するときシリコン炭化ケイ素は時間が経っても摩耗せず、したがって時間が経っても交換をする必要がない。シリコン炭化ケイ素は混合複合材料である。シリコン炭化ケイ素の表面は、炭化ケイ素結合（−Ｓｉ−Ｃ−Ｓｉ−）、シリコン金属（−Ｓｉ−）、および酸化シリコン結合（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−）を露出させる。低熱膨張ガラスセラミックと異なり、シリコン炭化ケイ素の表面を完全に平坦近くまで研磨することは困難である。シリコン炭化ケイ素の表面は、約２〜５ナノメートルの平滑度まで研磨される。
【００２７】
シリコン炭化ケイ素の固有の特性は、ウェーハチャック用の材料として有益である。しかしながら、改良されたウェーハチャックを産み出すのは、低熱膨張ガラスセラミック基板の固有特性とシリコン炭化ケイ素層の固有特性との組合せである。これら材料の組合せを有するウェーハチャックは、耐摩擦性、耐摩耗性、高い熱伝導率、実質的にゼロの熱膨張係数を有しており、スキャニングリソグラフィ中の温度制御のための流体流路の介在を容易にする。
【００２８】
ウェーハチャック構造の実施形態
図２Ａは、本発明の実施形態によるウェーハチャック２００を示す。シリコン炭化ケイ素層２２０が図示されている。低熱膨張ガラスセラミック基板２３０が図示されている。低熱膨張ガラスセラミック基板２３０は、流体を流すことができる開流路２４０を含む。流路２４０の上部は露出しており、層２２０によって封止することができる。流路２４０は、基板２３０との間で流体を出し入れ可能とする開口部２５０を有する。
【００２９】
図２Ｂないし図２Ｄは、本発明の実施形態による流体流路の別の構成を示す。図２Ｂは、基板２３０の中を走る単一の流路２６５に接続する複数の分岐流路２６０ａおよび２６０ｂを示す。基板２３０は、流路２６５を介して流体を出し入れするための開口部２５０を有する。図２Ｃは、基板２３０の中を走る複数の直線流路２７０を示し、各流路が流体を出し入れするための開口部２５０を備える。図２Ｄは、基板２３０の中を走る複数のジグザグ流路２８０を示し、各流路が流体を出し入れするための開口部２５０を備える。当業者にとって明らかであるように、他の流路構成も可能であり、本発明の範囲内に含まれる。
【００３０】
図３Ａは、本発明の一実施形態によるウェーハチャックアセンブリ３００を示す。ウェーハ３１０は、ウェーハチャック３５０と接触して静止している。ウェーハチャック３５０は、シリコン炭化ケイ素層２２０、低熱膨張ガラスセラミック基板２３０、およびケイ酸塩を含む接着層３２０を有する。上述したように、基板２３０は、加熱または冷却のために基板２３０との間で流体を出し入れ可能とする開口部２５０を有する。
【００３１】
図３Ｂは、本発明の一実施形態によるウェーハチャックアセンブリ３００の断面を示す。接着層３２０は、層２２０と基板２３０を用いて開口部２５０を封止する。
【００３２】
図４は、本発明の一実施形態によるウェーハチャックアセンブリ４００を示す。ウェーハ３１０は、ウェーハチャック３５０と接触して静止している。ウェーハチャック３５０は、低熱膨張ガラスセラミック基板２３０とシリコン炭化ケイ素層２２０とを有する。酸化シリコン層４１０が、シリコン炭化ケイ素層２２０の表面にコーティングされている。酸化アルミニウム層４２０が酸化シリコン層４１０上にコーティングされている。ケイ酸塩を含む接着層３２０が基板２３０とシリコン炭化ケイ素層２２０とを結合する。また、上述したように、加熱または冷却のために基板２３０との間で流体を出し入れ可能とする開口部２５０が基板２３０に示されている。
【００３３】
接着工程の実施形態
別の実施形態は、リソグラフィ装置で用いられるウェーハチャックを形成する方法に関する。図５は、一実施形態にしたがってウェーハチャックを形成するための工程例を示すフローチャート５００である。フローチャート５００はステップ５０２から始まる。ステップ５０２において、低熱膨張ガラスセラミック基板およびシリコン炭化ケイ素層のうち一方または両方の一部が接着液でコーティングされる。コーティングのための方法は、当業者にとって周知である。特定の方法は、低熱膨張ガラスセラミック基板とシリコン炭化ケイ素層のうち一方または両方をスピンコーティングまたはブレードコーティングすることを含むが、これらに限定されない。接着層の強度が少なくとも約５メガパスカルである限り、接着液は任意の厚さでコーティングされてよい。一実施例では、接着層は約５〜５００ナノメートルの範囲の厚さでコーティングされる。図５に戻り、ステップ５０４がステップ５０２に続く。ステップ５０４において、低熱膨張ガラスセラミック基板とシリコン炭化ケイ素層とが接触され、低熱膨張ガラスセラミック基板とシリコン炭化ケイ素層とが結合される。
【００３４】
接着層が少なくとも部分的に流体に接触し、シリコン炭化ケイ素層と低熱膨張ガラスセラミック基板とを用いて流体流路を封止する実施形態では、コーティングプロセス中に流体流路が接着液で埋められないようにするために、シリコン炭化ケイ素層を接着液でコーティングしてもよい。一実施形態では、低熱膨張ガラスセラミック基板とシリコン炭化ケイ素層とを接触させる前に、シリコン炭化ケイ素層上の接着液を部分的に乾燥させてもよい。
【００３５】
一実施形態では、接着液を塗布する前に、シリコン炭化ケイ素層を他の材料で選択的にコーティングして結合強度を高めてもよい。図６は、接着用のシリコン炭化ケイ素層の表面を準備する例示の任意的工程を示すフローチャート６００を示す。フローチャート６００は任意のステップ６０２から始まる。ステップ６０２において、シリコン炭化ケイ素層の表面が、二酸化ケイ素および酸化アルミニウムからなるグループから選択される材料でコーティングされる。シリコン炭化ケイ素層をコーティングする方法は後述する。ステップ４０２がステップ６０２に続く。代替的に、追加的な任意ステップ６０４を任意ステップ６０２の後に実行し、接着用のシリコン炭化ケイ素層の表面をさらに準備してもよい。ステップ６０４において、二酸化ケイ素の表面が酸化アルミニウムでコーティングされる。
【００３６】
酸化シリコンおよび酸化アルミニウムは、当業者にとって公知の任意の方法を用いてシリコン炭化ケイ素層の表面に塗布することができる。例えば、当業者にとって公知の他の方法と同様に、蒸着およびスパッタリング法を用いてもよい。一実施例では、酸素雰囲気中でのアルミニウムまたはシリコンのスパッタリングにより、シリコン炭化ケイ素層の表面に酸化シリコン層または酸化アルミニウム層を制御して生成することができる。シリコン−シリコン酸化層は、約２０〜１００ｎｍ厚、代替的には４０〜５０ｎｍ厚、あるいは約５０ｎｍ厚の酸化シリコン層で表面の一部をコーティングすることによって、接着の準備を整えることができる。酸化アルミニウム層は、シリコン炭化ケイ素層の表面、または任意には酸化シリコン層の表面に、約２０〜１００ｎｍ厚、代替的には４０〜５０ｎｍ厚、あるいは約５０ｎｍ厚でコーティングされる。
【００３７】
本発明で使用される接着液は、少なくとも約５メガパスカルの強度を有するケイ酸塩を有し、シリコン炭化ケイ素層を基板に貼り付ける接着層を形成可能である溶液を含む。当業者にとって公知の接着層強度を試験する任意の方法を使用することができる。一実施形態では、引張接着強度または剪断接着強度が測定される。例えば、Ｚｗｉｃｋ試験器（ジョージア州、ケネソー（Kennesaw）、Zwick USA社）を使用して、接着強度を決定する粘着試験を実行してもよい。
【００３８】
一実施形態では、接着液はケイ酸塩を含む。ケイ酸塩溶液は当分野で周知であり、市販されている。一実施形態では、ケイ酸塩は、単量体であり四面体のＳｉＯ４−１陰イオンおよびその対応する陽イオンを含み、また、単量体ケイ酸塩陰イオンおよび対応する陽イオンの他の関連した二量体、三量体、環状、または重合体の形態を含む。例えば、これは直鎖状二量体Ｓｉ２Ｏ７陰イオン、直鎖状線形三量体Ｓｉ３Ｏ１０陰イオン、環状三量体Ｓｉ３Ｏ９陰イオン等、および対応する陽イオンを含むが、これらに限定されない。別の例では、ケイ酸塩接着液はケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウムを含む。ケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムは、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏに対するＳｉＯ２の比率によって、例えばｘＳｉＯ２：Ｍ２Ｏ（ここで、Ｍはナトリウムまたはカリウムを表し、ｘは金属酸化物に対する二酸化ケイ素の重量比である）のように表現することができる。ケイ酸カリウムは、１．８〜２．５ＳｉＯ２：Ｋ２Ｏの範囲を含む、広い範囲の重量比で利用可能である。市販のケイ酸塩溶液の例には、ＰＱ社から入手可能な物を含む。ＰＱ社は、１．６までの低いＳｉＯ２：Ｎａ２Ｏ比率の液体ケイ酸ナトリウムおよび１．０の比率の無水メタケイ酸ナトリウムを製造している。
【００３９】
一実施形態では、接着液は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムおよび水酸化バリウムからなるグループから選択される水酸化物水溶液を含む。
【００４０】
一実施形態では、接着層はケイ酸塩を含む。例えば、接着層はシリコン原子と酸素原子間の結合を含む。別の例では、接着層はアルミン酸塩をさらに含む。例えば、接着層はアルミニウム原子と酸素原子間の結合をさらに含む。
【００４１】
別の実施形態は、本明細書に記載の方法によって作製されるウェーハチャックに関する。
【００４２】
本明細書に記載されている結合プロセスは、既知の結合プロセスに対して明らかな利益および利点を有する。水等の流体が存在しても接着層が移動しない、すなわち膨張したり縮小しない。接着層の移動およびこれに対応するウェーハチャックの移動は、リソグラフィイメージングの正確な位置決め要件を満足することを不可能にする。公知のエポキシ接着層は、水が存在すると縮小しまた膨張するので、時間経過による移動に関連付けられる問題がある。加えて、本明細書に記載の接着層は、完全に平坦でない二つの表面の接着を可能にする。光学的接触結合は、結合に必要な分子接触を達成するために、ほとんど完全に平坦な表面を必要とする。加えて、本明細書に記載の混合材料のウェーハチャックは明らかな利点を有する。シリコン炭化ケイ素層は機械的に堅く、時間とともに摩耗しない。その一方で、低熱膨張ガラスセラミック基板は、温度が変化しても膨張せず、温度調節を容易にするための流体流路を含むように機械加工することができる。
【００４３】
結語
本発明の典型的な実施形態について説明した。本発明は、これら実施例に限定されない。これらの実施例は、説明のために本明細書に示されたものであり、限定ではない。本明細書に記載のものの等価物、拡張、変形、逸脱等を含む変形例は、本明細書に含まれる教示に基づいて、関連技術の当業者にとっては明らかであろう。この種の変形例は本発明の範囲および趣旨の範囲内にある。したがって、本発明の幅および範囲は、添付の請求項およびそれらの等価物のみに従って定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ウェーハチャックを設置可能である例示のリソグラフィ環境を示す図である。
【図２Ａ】低熱膨張ガラスセラミック基板を通る流体流路を有する例示のウェーハチャックを示す図である。
【図２Ｂ】低熱膨張ガラスセラミック基板を通る別の例示流体流路構成を示す図である。
【図２Ｃ】低熱膨張ガラスセラミック基板を通る別の例示流体流路構成を示す図である。
【図２Ｄ】低熱膨張ガラスセラミック基板を通る別の例示流体流路構成を示す図である。
【図３】シリコン炭化ケイ素層、低熱膨張ガラスセラミック基板および接着層を有する例示のウェーハチャック構造と、対応する横断面とを示す図である。
【図４】酸化シリコンおよび酸化アルミニウムでコーティングされたシリコン炭化ケイ素層と、低熱膨張ガラスセラミック基板と、接着層とを有する例示のウェーハチャック構造を示す図である。
【図５】一実施形態にしたがったウェーハチャックの形成プロセスにおけるステップの流れ図である。
【図６】一実施形態にしたがったウェーハチャックの形成プロセスにおける追加的な任意ステップの流れ図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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