(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気において基板を保持する基板保持装置であって、
（ａ）前記基板を保持する保持面を有する複数のピンと、
（ｂ）前記保持面に対して掘り込まれた第１の掘り込み部と、前記第１の掘り込み部の周囲に配置され、前記保持面に対して前記第１の掘り込み部よりも小さく掘り込まれた第２の掘り込み部とを有し、前記複数のピンを支持する部材と、
（ｃ）前記第１の掘り込み部に熱伝達ガスを供給する気体供給手段と、
を備え、
前記第２の掘り込み部は、前記基板の外周部に対向して配置されるとともに、前記基板を保持した状態で前記第１の掘り込み部に供給された熱伝達ガスが前記基板保持装置の周囲に漏れる漏路の一部として構成され、
前記複数のピンは、前記第１の掘り込み部に配置された複数のピンと、前記第２の掘り込み部に配置された複数のピンとを含み、
前記第２の掘り込み部と前記基板により形成される気体流路のコンダクタンスを調整することによって、前記基板を保持した状態で前記第１の掘り込み部に供給された熱伝達ガスが前記第２の掘り込み部に配置された複数のピンの間から周囲に漏れることが抑制されることを特徴とすることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記基板保持装置は静電力によって基板を保持することを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記第２の掘り込み部と前記基板により形成される気体流路のコンダクタンスが２．０Ｅ−０７ｍ３／ｓ以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記第２の掘り込み部の掘り込み量は１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記第２の掘り込み部の掘り込み量は３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記第２の掘り込み部の掘り込み量は１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板保持装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板保持装置を用いて基板を保持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】
本発明は基板を保持する基板保持装置に関するものであり、特に露光装置においてウエハを保持する基板保持装置に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に原版のパターンを露光する露光装置において、基板または原版を保持するための基板保持装置（チャック）を有する。基板保持装置の保持方法として、機械的な拘束手段によって保持するメカニカルチャックや、基板と基板保持装置との間を真空吸引する真空チャックや、静電力を利用して吸引する静電チャックが挙げられる。
【０００３】
しかしながら、メカニカルチャックでは、基板を一様に保持することが困難なため、反りが発生し、さらに基板に損傷を与える恐れがあった。また近年、半導体デバイスの高密度化および微細化がますます進み、半導体製造プロセスが真空雰囲気内で行われることが多くなったため、基板の上下の圧力差を利用する真空チャックを真空チャンバ内で使用することは不可能である。そこで、真空雰囲気内で基板を保持する手段として静電チャックが注目されている。
【０００４】
また、半導体デバイスの高密度化および微細化が進むことにより、基板保持装置は基板をより高精度に保持することが求められている。基板を高精度に保持するために、基板保持装置には露光熱など熱膨張による基板変形防止、基板と基板保持面との間のゴミ噛みによる基板変形防止、基板の十分な平面矯正力が要求される。平面矯正力に関しては、特に半導体ウエハへの露光過程には表面にレジストが塗布され、ウエハは中凹または中凸の形状に歪んでいるため、基板全体を平面に保持する必要がある。
【０００５】
図８は特許文献１や特許文献２に代表される静電チャックを示す図である。特許文献１および特許文献２において、基板裏面に熱伝達ガスまたは冷却ガスを導入し、基板の熱を取り除いている。また、特許文献１では基板と基板保持装置とは掘り込みにより形成される面積の小さい凸状の保持面が形成されており、さらに外周部にリング状の保持面を有している（図８参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１７１８０号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板外周部の保持面をリング状のようにすると、保持面積が大きくなり、外周部でのゴミ噛みの可能性が増大してしまい、基板全面を高精度に保持することは困難である。また、ウエハの外周部は表面に塗布されたレジストが裏面まで廻り込んでいる可能性があり、基板外周部の保持面をリング状とすることでゴミ噛みに加え、レジストを噛む恐れが発生してしまう。しかしながら、真空チャンバで熱伝達ガスを設ける場合には、熱伝達ガスの漏れを防ぐような構造が必要である。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、基板を保持する基板保持装置において、基板の変形を抑えて高精度に保持することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を解決するために、本発明では、真空雰囲気において基板を保持する基板保持装置であって、（ａ）前記基板を保持する保持面を有する複数のピンと、（ｂ）前記保持面に対して掘り込まれた第１の掘り込み部と、前記第１の掘り込み部の周囲に配置され、前記保持面に対して前記第１の掘り込み部よりも小さく掘り込まれた第２の掘り込み部とを有し、前記複数のピンを支持する部材と、（ｃ）前記第１の掘り込み部に熱伝達ガスを供給する気体供給手段と、を備え、前記第２の掘り込み部は、前記基板の外周部に対向して配置されるとともに、前記基板を保持した状態で前記第１の掘り込み部に供給された熱伝達ガスが前記基板保持装置の周囲に漏れる漏路の一部として構成され、前記複数のピンは、前記第１の掘り込み部に配置された複数のピンと、前記第２の掘り込み部に配置された複数のピンとを含み、前記第２の掘り込み部と前記基板により形成される気体流路のコンダクタンスを調整することによって、前記基板を保持した状態で前記第１の掘り込み部に供給された気体が前記第２の掘り込み部に配置された複数のピンの間から周囲に漏れることが抑制されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の熱膨張またゴミ噛みによる変形を防止しつつ、基板全面の平面矯正力を備え、かつ真空チャンバ内の目標真空度を低減させることのない基板保持装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施例１）
図１に実施例１に係る基板保持装置を示す。ここで、基板保持装置は真空チャンバ内に設けられている。図１において、基板１はチャックに複数設けられたピン６の上面によって保持される。複数のピンの間には、掘り込み部３および掘り込み部４が設けられており、掘り込み部３にはガスを供給するための供給口５が設けられている。供給口から供給される熱伝達ガスが掘り込み部３に充填することによって露光などにより基板に溜まった熱を逃すことができる。また、熱伝達ガスを温調することによって、基板を所望の温度にすることができる。
【００１４】
掘り込み部４は基板の外周部に設けられており、掘り込み部３よりも掘り込み量を小さくすることで、真空チャンバへガスが漏れることを抑制する。
【００１５】
これはガスが漏路を通じて真空チャンバに漏れたとしても、漏路のコンダクタンスを適切に設定すれば、真空チャンバ内を所望の真空度に留められるという発想に基づいたものである。ここでいう漏路は掘り込み部４のことを指し、所望の真空度を得るために掘り込み部４のコンダクタンスを調整すればよいことになる。
【００１６】
漏路のコンダクタンスと外部の真空度劣化との関係を図２に示す。図２は熱伝達ガスの供給圧が数十［Ｔｏｒｒ］であることから、漏路直前のガス圧力を３０［Ｔｏｒｒ］と仮定し、真空チャンバを一般的なターボ分子ポンプで排気速度１０００［ｌ／ｓ］で排気したときの真空チャンバ内真空度の変化量を表している。真空チャンバ内を所要の真空度に保つためには漏路のコンダクタンスを図２に対応する値以下に設定すればよく、例えば真空度劣化をＥ−０４［Ｐａ］台とするには漏路コンダクタンスを２．０Ｅ−０７［ｍ３／ｓ］以下に設定する必要がある。
【００１７】
ここで真空チャンバの目標真空度をＥ−０４［Ｐａ］台とし、掘り込み部４は均一な掘り込み量としたときの例を挙げる。基板１を１２インチウエハと想定し、熱伝達ガスを供給した場合、露光面積の関係から掘り込み部４の幅は２０［ｍｍ］とするのが限界であり、このとき掘り込み部４のコンダクタンスを２Ｅ−０７［ｍ３／ｓ］以下にするには、掘り込み量を２．３［μｍ］以下とする必要がある。なお、掘り込み部４の幅を３［ｍｍ］としたときは掘り込み量の条件は０．９［μｍ］以下となる。この条件を満たせば、実行排気速度１０００［ｌ／ｓ］の真空ポンプを用いたとき真空チャンバ内をＥ−０４［Ｐａ］台に保つことができるということである。
【００１８】
実行排気速度が１０００［ｌ／ｓ］よりも大きいポンプを用いた場合や、漏路直前のガス圧力が３０［Ｔｏｒｒ］よりも低い場合には、Ｅ−０４［Ｐａ］台の真空度を保つための必要なコンダクタンスは２．０Ｅ−０７［ｍ３／ｓ］よりもさらに大きくてよいことになる。また必要な真空度がＥ−０４［Ｐａ］より低ければコンダクタンスの値は大きくてよい。つまりガス圧やポンプの仕様によって必要なコンダクタンスの値は変化するが、求める真空度によって決定すればよいということである。
【００１９】
また、外周部も掘り込み部を有していることで、基板と基板保持面との接触面積が減少し、特許文献１に開示されているような、外周部のリング状保持面と比してゴミ噛みの可能性を低く抑えることができ、裏面に廻りこんだレジストを噛むこともなくなる。なお、掘り込み部の形状は上記の思想のもと工夫される形状はすべて含まれる。
【００２０】
さらに平面矯正力に関して着目すれば、例えば図１のように基板中心部付近から外周部にわたって配置するなど、基板全体を十分に保持できるよう掘り込み部を適切に決定することが望ましい。そのとき保持面の形状は目的の基板の平面矯正力を確保できる範囲で、基板とのゴミ噛みを考慮してできるだけ小さくした方がよい。また、本発明は静電チャックを用いているため、掘り込み量が十分小さい場合には、掘り込み部も静電吸着力が機能することができる。
【００２１】
上記構成にすることで基板外周部にリング状保持面を形成する必要が無くなり、基板外周部のゴミ噛みやレジスト噛みを防止することができ、さらに基板保持面の構成の自由度が高くなり基板全面を十分に保持することが可能となる。
【００２２】
（実施例２）
実施例２に係る基板保持装置を図３に示す。図３の構成例では熱伝達ガスが充填される掘り込み部３を実施例１よりも内側に設けたものである。例えばマスク等といった比較的線熱膨張率の低い材質ではその許容温度変化量が大きいため、露光熱等が入熱しても熱収支が合う冷却機構を設ければよく、基板全面を冷却する必要が無い。この場合には掘り込み部３を基板裏面の一部に部分的に設けることで、熱伝達ガスの漏れを抑制する掘り込み部４のコンダクタンスを決定する掘り込み量、掘り込み長さの設計において高い自由度が得られる。
【００２３】
例えば、掘り込み部３の径を１００［ｍｍ］、その外周全てを掘り込み部４（掘り込み長さ１００［ｍｍ］）と仮定した場合、掘り込み部４のコンダクタンスを２．０Ｅ−０７［ｍ３／ｓ］以下とするために必要な掘り込み量は９［μｍ］以下であり、掘り込み部の設計、製作の難易度を下げることができ、結果として低コストに製作することができる。
【００２４】
なお、図３において掘り込み部４のさらに外周に、掘り込み部３と同じ掘り込み量である掘り込み部７を有した構成となっているが、掘り込み部７の掘り込み量は任意であるが、ゴミ噛みの影響を考慮することが好ましい。
【００２５】
（実施例３）
図５は実施例３に係る基板保持装置を示す図である。この例では掘り込み部３の外周にリング状の保持面８を形成して熱伝達ガスをシールした上で、その外周に掘り込み部４を設け、さらに高いシール性を得ることを目的とした構成例である。保持面８は基板内部に位置するためウエハ外周部裏面のレジストの廻り込み分を噛むことはないが、適当な平面矯正力を得られる条件で、他のゴミ噛みを考慮してできるだけ面積を小さくしたほうがよい。
【００２６】
（実施例４）
実施例４は実施例１〜３に係る基板保持装置を露光装置に適用した例である。図５に本発明を適用した露光装置の例としてＥＵＶ露光装置の概略図を示す。マスク（原版）２１に形成されたパターンを投影光学系２４を介してウエハ（基板）２５上に転写する。この露光装置は、反射型マスク２１と、反射光学系によって構成された投影光学系２４と、マスク２１を保持する基板保持装置３０とマスクステージ２２と、ウエハ（基板）２５を保持する基板保持装置３０とウエハステージ２６とを具備し、５〜１５ｎｍ（軟Ｘ線領域）に発振スペクトルを有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光として使用するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置である。ＥＵＶ光は波長が短いため、空気中または窒素の雰囲気内で露光を行うと、露光光が酸素分子又は窒素分子に吸収されてしまう。このため、真空ポンプ２８を備えた真空チャンバ２９内で露光を行う必要がある。
【００２７】
また、ＥＵＶ露光装置や電子ビーム描画装置などはさらなる高密度および微細なパターンの形成を行うことで、高精度に基板を保持する保持装置を必要とするが、本発明の基板保持装置を用いることで実現することが出来る。
【００２８】
なお、露光装置はＥＵＶ露光装置に限らず、その他の光源を用いた露光装置であってもよく、ステップ・アンド・リピート方式であっても適用は可能である。
【００２９】
（実施例５）
図６は実施例５に係る露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図６は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
【００３０】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００３１】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する（図７）。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００３２】
このように、実施例５に係る露光装置を用いて基板に露光する工程をデバイス製造方法が有することにより、高密度または微細なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１に係る基板保持装置を示す図
【図２】掘り込み部のコンダクタンスと真空チャンバの真空度を示す図
【図３】実施例２に係る基板保持装置を示す図
【図４】実施例３に係る基板保持装置を示す図
【図５】実施例４に係るＥＵＶ露光装置を示す図
【図６】実施例５に係るデバイス製造方法を示す図
【図７】実施例５に係るウエハプロセスを示す図
【図８】従来例を示す図
【符号の説明】
【００３４】
１  基板
２  基板保持装置
３  第１の掘り込み部
４  第２の掘り込み部
５  熱伝達ガス供給（排気）口
６  基板保持面
７  第３の掘り込み部
８  リング状基板保持面
１１  基板
２１  マスク
２２  マスクステージ
２３  照明光学系
２４  投影光学系
２５  ウエハ
２６  ウエハステージ
２７  光源
２８  真空ポンプ
２９  真空チャンバ
３０  基板保持装置
【図１】
0004636807.tif 000002
【図２】
0004636807.tif 000003
【図３】
0004636807.tif 000004
【図４】
0004636807.tif 000005
【図５】
0004636807.tif 000006
【図６】
0004636807.tif 000007
【図７】
0004636807.tif 000008
【図８】
0004636807.tif 000009