(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス又はサファイアからなるベース板上に基板の設置領域と非設置領域とを有し、上記非設置領域にＴｉＮ膜を設けた基板ホルダーであって、上記設置領域と上記非設置領域の表面粗さが異なり、上記ＴｉＮ膜の表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３〜０．６μｍとするとともに、表面抵抗率を６〜５０Ω／□としたことを特徴とする基板ホルダー。
【請求項２】
上記設置領域は、上記セラミックス又はサファイアが露出している請求項１に記載の基板ホルダー。
【請求項３】
上記設置領域の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の基板ホルダー。
【請求項４】
上記ＴｉＮ膜の膜厚は、０．１μｍ〜１．５μｍである請求項１に記載の基板ホルダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に備える半導体ウエハ等の基板を保持するのに用いる基板ホルダーに関するものであり、特に電子ビーム露光装置に搭載する基板ホルダーとして好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子の製造工程では、半導体ウエハを直接露光したり、あるいはレチクルやマスクを露光するのに露光装置が用いられている。
【０００３】
例えば、電子ビームを用いた露光装置では、一軸以上の位置決めが可能な試料台に設置された基板ホルダーに、感光レジストが塗布された半導体ウエハを設置し、試料台を移動させつつ、半導体ウエハに電子ビームを照射することによって感光レジストを所望のパターンに描画し、次いで描画したパターンを現像して感光レジストの一部を除去することによりレジストパターンを形成し、しかる後、残存するレジストパターンをマスクとして半導体ウエハにエッチング処理やドーピング処理を施すことにより半導体ウエハに所望の回路パターンや素子を形成するようになっていた。
【０００４】
また、半導体ウエハに形成する回路パターンや素子を高精度に形成するためには、半導体ウエハの位置決めを正確に行う必要があり、その手段として、半導体ウエハの周縁に光を照射し、半導体ウエハのエッジや輪郭等をＣＣＤカメラで検知する方法が採用されており、照射光の波長としては、４００〜７００ｎｍの範囲の可視光線が用いられていた。
【０００５】
ところで、半導体ウエハ等の基板を保持する基板ホルダーには、基板を精度良く保持することができるとともに、基板のエッジや輪郭等を確実に判別することができ、かつ電子ビームに悪影響を与えないことが要求されていることから、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すように、アルミナや窒化珪素等からなるセラミック製のベース板１３上に、基板Ｗの形状に対応した設置領域１４とその周囲に設けられた非設置領域１５とを有し、上記基板Ｗの非設置領域１５に、ＮｉＰ、Ｔａ、Ｗ等のメッキ層１２を被着したものが提案されている（特許第２７１０６４９号公報）。
【０００６】
このように、ベース板１３を高精度に加工できるセラミックスにより形成することで、基板Ｗの設置領域１４を平滑で且つ平坦に仕上げることができ、基板Ｗを精度良く保持することができるとともに、基板Ｗの非設置領域１５に、表面に多数の凹凸を有するメッキ層１２を被着することにより、メッキ層１２における４００〜７００ｎｍの波長光に対する反射を抑え、基板Ｗからの反射光をＣＣＤカメラで検知して基板Ｗのエッジや輪郭等を確実に判別することができ、さらにＮｉＰ、Ｔａ、Ｗの材料は非磁性でかつ導電性を有することから、基板Ｗに照射される電子ビームに悪影響を与えることなく所定の位置に照射することができるといった利点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＮｉＰ、Ｔａ、Ｗ等のメッキ層１２は、セラミック製のベース板１３との密着力が弱いため、露光装置への組み込み作業時においてメッキ層１２をぶつけたり、引っかいたりするとメッキ層１２が剥離するといった課題があり、取り扱いに難があった。
【０００８】
一方、非磁性で導電性を有し、かつセラミックスの表面にＰＶＤ法やＣＶＤ法等の膜形成手段によって被着することができるコーティング膜として、ＴｉＣ膜やＴｉＮ膜が知られており、本件発明者はこれらのコーティング膜を使って基板ホルダー１１を形成することを試みたが、ＴｉＣ膜は、露光時に照射される電子ビームに曝されると蒸発するために用いることができなかった。これに対し、ＴｉＮ膜は、電子ビームに曝されてもＴｉＣ膜のように蒸発することがないものの、基板Ｗのエッジや輪郭等を検知するために照射される４００〜７００ｎｍの波長光に対する反射率が基板Ｗと同程度であるために、基板Ｗのエッジや輪郭等を判別することができないといった課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、セラミックス又はサファイアからなるベース板上に基板の設置領域と非設置領域とを有し、上記非設置領域にＴｉＮ膜を設けた基板ホルダーであって、上記設置領域と上記非設置領域の表面粗さが異なり、上記ＴｉＮ膜の表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３〜０．６μｍとするとともに、表面抵抗率を６〜５０Ω／□としたことを特徴とする。また、好ましくは、上記設置領域は、上記セラミックス又はサファイアが露出している。また、好ましくは、上記設置領域の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下である。好ましくは、上記ＴｉＮ膜の膜厚は、０．１μｍ〜１．５μｍである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る基板ホルダー（以下、ホルダーという）の一例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１２】
このホルダー１は、セラミックスやサファイアからなるベース板３上に、半導体ウエハ等の基板Ｗの外形状と同等又は若干大きな設置領域４と、該設置領域４の周囲に設けられた非設置領域５とを有し、上記基板Ｗの非設置領域５にＴｉＮ膜２を被着したものであり、上記基板Ｗを載せる設置領域４の表面粗さは算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下とするとともに、非設置領域５に被着するＴｉＮ膜２の表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３〜０．６μｍとし、かつその表面抵抗率を６〜５０Ω／□としてある。
そして、このホルダー１の設置領域４に基板Ｗを載せて使用するようになっている。
【００１３】
また、図２は本発明に係るホルダーの他の例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【００１４】
このホルダー１は、ベース板３の内部に静電吸着用電極６を埋設する以外は図１（ａ）（ｂ）に示すホルダー１と同様の構造をしたもので、設置領域４に基板Ｗを載せ、該基板Ｗと静電吸着用電極６との間に電圧を印加することにより、クーロン力やジョンソン・ラーベック力等の静電吸着力を発現させ、基板Ｗを設置領域４に強制的に吸着固定することができるようになっている。
【００１５】
そして、本発明のホルダー１は、ベース板３を高精度に加工することができるとともに、高強度でかつ高硬度を有するセラミックスやサファイアにより形成してあることから、基板Ｗを載せる設置領域４を平滑かつ平坦に仕上げることができ、基板Ｗを精度良く保持することができるとともに、基板Ｗの脱着を繰り返したとしても設置領域４が摩耗し難いため、長期間にわたり使用することができる。
【００１６】
また、基板Ｗの非設置領域５に形成するＴｉＮ膜２は、非磁性でかつ導電性を有することから、設置領域４に保持した基板Ｗに照射する電子ビームに悪影響を与えることがなく、電子ビームを基板Ｗの所定位置に照射させることができる。
【００１７】
また、本発明では、ＴｉＮ膜２の表面粗さを、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３〜０．６μｍと適度に粗くするとともに、ＴｉＮ膜２の表面抵抗率を６〜５０Ω／□となるようにしてあることから、基板Ｗのエッジや輪郭等を検知するために照射される４００〜７００ｎｍの波長光の反射を抑え、ＣＣＤカメラで基板Ｗのエッジや輪郭等を検知するのに必要なＴｉＮ膜２表面での反射率と基板Ｗ表面での反射率との差を６％以上とすることができるため、基板Ｗのエッジや輪郭等を確実に検知することができる。
【００１８】
ここで、ＴｉＮ膜２の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ〜０．６μｍとしたのは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３μｍより小さくなると、ＴｉＮ膜２の表面が滑らか過ぎるため、表面上での光の反射を抑える効果が小さく、基板Ｗのエッジや輪郭等を検知することができなくなるからであり、逆に、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．６μｍよりも大きくなると、ＴｉＮ膜２表面の平坦度を１μｍ以下とすることができず、この上に他の部品を精度良く配置することができなくなるからである。なお、好ましくは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ〜０．４μｍとすることが良い。
【００１９】
また、ＴｉＮ膜２の表面における可視光の反射を抑えるためには、ＴｉＮ膜２の表面を上記範囲に粗すだけでは達成することができず、本件発明者が種々研究を重ねたところ、ＴｉＮ膜２の密度が光の反射に影響を与え、ＴｉＮ膜２の密度を小さくすることにより光の反射を大幅に抑制することができることを知見した。そして、その最適に条件を見出すために実験を繰り返したところ、ＴｉＮ膜２の密度とＴｉＮ膜２の表面抵抗率との間には相関関係があることから、ＴｉＮ膜２の表面抵抗率を６Ω／□〜５０Ω／□となるようにすれば良いことを見出し、本発明に至った。
【００２０】
即ち、ＴｉＮ膜２の表面抵抗率を６Ω／□〜５０Ω／□としたのは、表面抵抗率が６Ω／□未満になると、基板Ｗのエッジや輪郭等を検知するのに用いられる波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光の反射を抑える効果が小さく、基板Ｗのエッジや輪郭等を検知することができないからであり、逆に表面抵抗率が５０Ω／□を越えると、可視光の反射を抑えることができるものの、ＴｉＮ膜２の表面に電荷がたまり易くなり、帯電した電荷によって電子ビームに悪影響を与えてしまうからである。好ましい表面抵抗率としては、６Ω／□〜１０Ω／□とすることが良い。
【００２１】
なお、従来より薄膜形成手段にて形成されるＴｉＮ膜は緻密質で表面抵抗率が２Ω／□程度のものであり、本発明のＴｉＮ膜２とは異なるものである。
【００２２】
また、ＴｉＮ膜２の膜厚ｔは０．１μｍ〜１．５μｍとすることが好ましい。
膜厚ｔが０．１μｍ未満となると、膜厚ｔが薄くなり過ぎるためにＴｉＮ膜２内を電流が流れ難くなり、ＴｉＮ膜２の表面に電荷が帯電し易くなるとともに、露光装置への組み込み時に、ＴｉＮ膜２を引っかいたり、ぶつけたりすると剥離する恐れがあるからであり、逆に膜厚ｔが１．５μｍを越えると、ＴｉＮ膜２内を電流が流れ易くなりすぎるため、ホルダー１の移動によって渦電流が発生し、基板Ｗに照射される電子ビームに悪影響を与えてしまうからである。なお、好ましい膜厚ｔとしては、０．６〜１．０μｍとすれば良い。
【００２３】
ただし、上記膜厚範囲で形成したＴｉＮ膜２の表面粗さは、ＴｉＮ膜２を被着する非設置領域５における表面状態の影響を受け易いため、非設置領域５の表面粗さは、ＴｉＮ膜２の表面粗さと同様に、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３μｍ〜０．６μｍとしておくことが好ましい。
【００２４】
ところで、表面抵抗率が６Ω／□〜５０Ω／□となるＴｉＮ膜２を被着する手段としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等の周知の薄膜形成手段を用いることができるが、表面抵抗率の制御のし易さからＰＶＤ法を用いることが好ましい。
【００２５】
ＰＶＤ法にてＴｉＮ膜２の密度を制御するには、成膜時に設定される、スパッタ圧力、成膜ガスの流量を調整すれば良く、具体的には、成膜ガスとしてＡｒガスとＮ2ガスを用いる場合、スパッタ圧力を３〜１０×１０-1Ｐａ、Ａｒ流量を１０〜８０ＳＣＣＭ、Ｎ2流量を５〜３０ＳＣＣＭの範囲とした条件で、ＲＦ電源を用いて成膜すれば良い。
【００２６】
一方、ベース板３を形成するセラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素を主成分とするセラミックスを用いることができる。
【００２７】
例えば、アルミナ系セラミックスとしては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）９９重量％〜９９．９重量％に対し、焼結助剤としてシリカ（ＳｉＯ2）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）を合計で０．１重量％〜１重量％添加して、所望の形状に成形した後、大気雰囲気中や真空雰囲気中にて１５００℃〜１８００℃の温度で焼成したものや、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）９３重量％〜９９重量％に対し、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）、セリア（ＣｅＯ2）等の安定化剤で安定化あるいは部分安定化されたジルコニアを１重量％〜７重量％添加して、所望の形状に成形した後、大気雰囲気中あるいは水素雰囲気中や窒素雰囲気中にて１５００℃〜１７００℃の温度で焼成したもの、あるいはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）６０重量％〜８０重量％に対し、炭化チタン（ＴｉＣ）を４０重量％〜２０重量％添加して、所望の形状に成形した後、大気雰囲気中あるいは減圧雰囲気下にて１３００℃〜２０００℃の温度で焼成したものなどを用いることができる。
【００２８】
また、ジルコニア系セラミックスとしては、３ｍｏｌ％〜９ｍｏｌ％のイットリア（Ｙ2Ｏ3）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）や、１６ｍｏｌ％〜２６ｍｏｌ％のマグネシア（ＭｇＯ）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）、あるいは８ｍｏｌ％〜１２ｍｏｌ％のカルシア（ＣａＯ）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）や８ｍｏｌ％〜１６ｍｏｌ％のセリア（ＣｅＯ2）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）を所望の形状に成形した後、大気雰囲気中あるいは真空雰囲気中にて１４００℃〜１７００℃の温度で焼成したものを用いれば良い。
【００２９】
また、炭化珪素系セラミックスとしては、炭化珪素（ＳｉＣ）９０重量％〜９９重量％に対し、焼結助剤として硼素（Ｂ）と（Ｃ）、あるいはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とイットリア（Ｙ2Ｏ3）を合計で１０重量％〜１重量％添加したものを所望の形状に成形した後、不活性ガス雰囲気中あるいは真空雰囲気中にて１９００℃〜２１００℃の温度で焼成したものを用いることができる。
【００３０】
さらに、窒化珪素系セラミックスとしては、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）９６重量％〜９８重量％に対し、焼結助剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とイットリア（Ｙ2Ｏ3）を合計で２重量％〜４重量％添加したものを、所望の形状に成形した後、窒素雰囲気中あるいは真空雰囲気中にて１８００℃〜２０００℃の温度で焼成したものを用いれば良い。
【００３１】
これらのセラミックスはビッカース硬度（Ｈｖ１．０）が１０００以上と高硬度で、３点曲げ抗折強度が１４５ＭＰａ〜１８００ＭＰａと高強度であり、かつヤング率が１０ＧＰａ以上を有することからホルダー１のベース板３として好適である。
【００３２】
また、サファイアにおいても、ビッカース硬度（Ｈｖ１．０）が２０００以上の高硬度を有するとともに、３点曲げ抗折強度が６８６ＭＰａ程度と高強度を有し、かつヤング率が４７０ＧＰａ以上を有することから、サファイアもまたホルダー１のベース板３として好適である。特にサファイアのＡ面は硬度が２３００以上と他の面と比較して高い硬度を有することから、設置領域４の摩耗を抑える観点からホルダー１の設置領域４をサファイアのＡ面で構成することが好ましい。
【００３３】
以上、本実施形態では、基板Ｗを設置領域４に載置するようにしたもの、及び基板Ｗを静電吸着力にて設置領域４に強制的に固定するようにしたものを説明したが、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるものではなく、例えば、設置領域４に開口する多数の貫通孔を設け、該貫通孔から真空吸引することにより、設置領域に載せた基板Ｗを真空吸着力によって強制的に固定するようにしたものでも構わない。
【００３４】
また、本実施形態では、基板Ｗの非設置領域４にのみＴｉＮ膜２を被着した例を示したが、図１（ａ）（ｂ）の基板ホルダー１や設置領域４に真空吸引用の貫通孔を備えた基板ホルダーにおいては、非設置領域５以外に設置領域４にもＴｉＮ膜２を被着しても良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々改良や変更できることは言うまでもない。
【００３５】
【実施例】
ここで、表面抵抗値と表面粗さを異ならせたＴｉＮ膜を被着した基板ホルダーを用意し、これらの基板ホルダーにて感光レジスト膜を被着したシリコンウエハーからなる基板Ｗを保持し、６３０ｎｍの可視光を照射した時に基板Ｗの周縁エッジ部をＣＣＤカメラで検知することができるか否かについて調べる実験を行った。
【００３６】
本実験では、基板ホルダーを構成するベース板をアルミナ含有量が９９％のアルミナセラミックスにて製作し、基板Ｗの設置領域を算術平均粗さで０．４μｍ程度に仕上げるとともに、基板Ｗの非設置領域を算術平均粗さが表１となるようにした後、非設置領域にＰＶＤ法にて膜厚ｔが１μｍのＴｉＮ膜を被着した。
【００３７】
ただし、ＴｉＮ膜の成膜条件は、ＲＦ電源、到達圧力を５×１０-4Ｐａ、スパッタ電力を３ｋＷに固定し、スパッタ圧力、Ａｒ流量、Ｎ2流量を変化させることにより、ＴｉＮ膜の表面抵抗率と表面粗さを変化させるようにした。
【００３８】
また、ＴｉＮ膜の表面抵抗率の測定にあたっては、三菱化学株式会社製ロレスタＨＰを用い、四探針法に準拠して測定し、また、ＴｉＮ膜の表面粗さの測定にあたっては、ＪＩＳ  Ｂ  ０６５１に準拠した方法にて算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。
【００３９】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００４０】
【表１】
0004544706.tif 000002
【００４１】
この結果、表１より判るように、表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３〜０．６μｍとするとともに、表面抵抗率を６〜５０Ω／□としたＴｉＮ膜を被着した基板ホルダーを用いることにより、基板Ｗの周縁エッジ部を確実に検知することができた。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、セラミックスやサファイアからなるベース板上における少なくとも基板の非設置領域に、表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３〜０．６μｍ、表面抵抗率が６〜５０Ω／□の範囲にあるＴｉＮ膜を被着して基板ホルダーを構成したことから、露光時において、電子ビームに悪影響を与えることがなく、基板ホルダーに保持する基板の所定位置に電子ビームを照射することができるとともに、ＴｉＮ膜における４００〜８００ｎｍの可視光の反射を抑えることができるため、基板からの反射光をＣＣＤカメラで検知し、基板のエッジ部や輪郭を確実に測定することができる。
【００４３】
また、ベース板がセラミックスやサファイアからなるため、基板の設置領域を平滑でかつ平坦に仕上げることができるため、基板を精度良く保持することができるとともに、基板の脱着を繰り返したとしても設置領域の摩耗が少ないため、長期にわたって使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板ホルダーの一例を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】本発明に係る基板ホルダーの他の例を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】従来の基板ホルダーの一例を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【符号の説明】
１，１１：基板ホルダー  ２：ＴｉＮ膜  ３，１３：ベース板
４，１４：設置領域  ５，１５：非設置領域  １２：メッキ層
【図１】
0004544706.tif 000003
【図２】
0004544706.tif 000004
【図３】
0004544706.tif 000005