(57)【要約】      （修正有）【課題】真空空間内で基板を固定するチャックの溝の排気に有利な保持装置を提供する。【解決手段】保持装置である静電チャック１０４のチャック面は、パーティクル２００の挟み込みを少なくするために複数のピン２０１でウエハ１０３を支持する構造となっており、基板の保持により封止される溝が形成され、前記溝に気体を供給するための供給流路２０３と、前記供給流路に接続され、前記溝を介さずに気体を前記真空空間内に排出するための排出流路２０６と、前記排出流路を開閉する弁２０７を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空空間内で基板を保持する保持装置であって、
前記基板の保持により封止される溝が形成されたチャックと、
前記溝に気体を供給するための供給流路と、
前記供給流路に接続され、前記溝を介さずに気体を前記真空空間内に排出するための排出流路と、
前記排出流路を開閉する弁と、
を含むことを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記基板の保持により前記溝が封止されている状態で前記供給流路から前記気体が前記溝に供給されるように前記弁が閉じ、かつ、前記チャックから前記基板が解放される前に、前記排出流路を介して前記真空空間内に前記溝から気体が排出されるように前記弁が開くことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記排出流路は、除塵フィルタを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の保持装置。
【請求項４】
前記弁は、常開型の弁であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項５】
前記チャックから前記基板を搬出させるための昇降部を更に含み、
前記弁の開閉は、前記昇降部の昇降動作と連動するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項６】
前記弁は、前記昇降部とは共通の支持部材によって支持されていることを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
【請求項７】
前記弁は、前記昇降部によって前記チャックから前記基板が解放される前に開くように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の保持装置。
【請求項８】
水素及びヘリウムのうち少なくとも一方が前記供給流路を介して前記溝に供給されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項９】
電磁気的力及び機械的力のうち少なくとも一方により前記基板を保持することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の保持装置と、
前記保持装置を収容する真空容器と、
を含むことを特徴とする真空装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の真空装置を含み、パターン形成を真空空間内で基板に行うことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリソグラフィ装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
前記工程で前記パタ−ン形成を行われた前記基板を加工する工程と、
を含む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、保持装置、真空装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ（基板）を保持するための保持装置において、ウエハの熱膨張を抑制するためにウエハとそれを固定する静電チャックとの間隙に伝熱ガスを供給する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、伝熱ガスがチャック空間から極力漏れないようにするため、真空チャンバの外側からチャック空間を排気する構成が記載されている。この構成では、真空チャンバ内にガス供給用配管の他にガス排気用配管が必要となる。静電チャックはステージ上に搭載され、高速に駆動されるため、静電チャックに接続されるガス配管もまたステージとともに引きまわされる。ステージの駆動精度や配管からの発塵の観点から、ガス配管は少ない方が望ましい。
【０００３】
特許文献２では、チャック空間から伝熱ガスを排気する構成を簡略化すること、またウエハ面内の温度分布を均一にすることを目的に、伝熱ガスをウエハとチャックの隙間から放出する構成が開示されている。ウエハ裏面でパーティクルが発生しチャック面にパーティクルが堆積する問題が知られているところ、この構成では上記隙間からガスが放出されるため、パーティクルを飛散させる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９６２９０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９５２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
チャック空間の伝熱ガスを真空チャンバの外にあるポンプから排気する場合、真空チャンバ内の配管を通して排気されるため、排気コンダクタンスが制限される。特に、配管径が細く経路が長い場合には、排気に長い時間を要するため、チャック（の溝）及び配管の内にガスを残した状態でウエハが取り外されうる。この場合、チャック及び配管の内の残留ガスがチャック内に堆積（存在）しているパーティクルとともに放出され、そのパーティクルがチャックのシール面やウエハ等に付着しうるという課題がある。
【０００６】
本発明は、基板が固定されたチャックの溝の排気に有利な保持装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によれば、真空空間内で基板を保持する保持装置であって、前記基板の保持により封止される溝が形成されたチャックと、前記溝に気体を供給するための供給流路と、前記供給流路に接続され、前記溝を介さずに気体を前記真空空間内に排出するための排出流路と、前記排出流路を開閉する弁とを含むことを特徴とする保持装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、基板が固定されたチャックの溝の排気に有利な保持装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る荷電粒子線描画装置の構成を示す図。
【図２】第１実施形態における静電チャック及びガス排気系の構成を示す図。
【図３】第３実施形態における静電チャック及びリフトピンの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下の実施形態では、パターン形成を荷電粒子線で基板（ウエハ）に行うリソグラフィ装置の一例である荷電粒子線描画装置について説明する。ただし本発明は、エッチング装置などのプロセス装置等にも適用可能であり、真空容器に収容されたチャックとそのチャックにガスを供給する機構とを備えた真空装置あるいはそれを含む装置に広く適用できるものである。
【００１２】
図１は、真空空間内で基板を保持する保持装置を有する荷電粒子線描画装置の構成を示す図である。図１において、荷電粒子線描画装置１は、真空チャンバ１００を有する。真空チャンバ１００の内部は、真空ポンプ１０１によって排気され、平常時には１ｅ-4Pa程度の真空度に保たれる。カラム１０２は、不図示の電子源及び電子光学系を含む。カラム１０２から電子ビームが出射され、ウエハ１０３上にパターンが描画される。ウエハ１０３は、静電チャック１０４のチャック面（上面）に、静電チャック内部に埋設された電極によって生じる静電力によって吸着され、保持される。なお、本発明の保持装置は静電チャックに限定されない。保持装置は例えば、ツメやリング等を用いてウエハの外周部を機械的に保持するものであってもよい。すなわち、本発明の保持装置は、電磁気的力及び機械的力のうち少なくとも一方により基板を保持するものであればよい。
【００１３】
ウエハ１０３の裏面と静電チャック１０４との間の空間には、真空チャンバ１００の外側に配置され、伝熱ガスの吸排気を制御するガス制御部１０５から、ガス配管１０６を介して伝熱ガスが供給される。伝熱ガスは、ウエハ１０３の裏面と静電チャック１０４との間の熱抵抗を低減することで、電子ビーム照射によるウエハ１０３への入熱を静電チャック１０４に伝達し、ウエハ１０３の温度上昇を小さくする。伝熱ガスとしては、熱伝達率の大きい気体、例えば、水素やヘリウムなどを用いることができる。水素は熱伝達率が高いことで優れる。ヘリウムは不活性ガスであることから装置内のコンタミネーションへの影響が少ないことで優れる。
【００１４】
ガス制御部１０５は、伝熱ガスの供給、制御、排気を行う。ウエハ１０３の裏面と静電チャック１０４との間の空間は、ウエハの熱応力変形を抑制するために必要な熱伝達率から、例えば２ｅ3Paを保つようにガス制御部１０５で制御される。
【００１５】
ウエハ１０３を保持する静電チャック１０４は、ステージ１０８の天板１０７上に保持される。静電チャック１０４はステージ１０８によって真空チャンバ１００内を高速で移動するため、ガス配管１０６は静電チャック１０４とともに移動し、引き廻される。ステージ１０８の駆動精度を低下させないため、ケーブルからステージにかかる力は小さいほうが望ましく、ガス配管の本数は少ない方が望ましい。本実施形態において、ガス配管１０６は、例えば内径５ｍｍ、全長１０ｍの１本のフッ素系樹脂チューブで構成されうる。
【００１６】
ガス排気系１０９は、静電チャック１０４内の残留ガスを排気する。ガス排気系１０９は、排出ガス量を少なくするために、排出ガス経路を短くすることで排気コンダクタンスを大きくできるよう、可能な限り静電チャック１０４に近い位置に配置される。本実施形態では、ガス排気系１０９は静電チャック１０４とともに天板１０７上に配置される。
【００１７】
ウエハ１０３は、搬送ロボット１１０によってロードロック室１１１から真空チャンバ１００内に移送され、静電チャック１０４上に載置される。チャック面に吸着保持された後、不図示の導通ピンによって帯電を防ぐことを目的に裏面の絶縁膜が破壊されて接地される。その後、ウエハ１０３の裏面と静電チャック１０４との間隙に、ガス制御部１０５からガス配管１０６を介して伝熱ガスが供給される。供給されたガスがチャック内で所定の圧力に達した後、電子ビーム照射によりウエハ１０３上にパターンが描画される。電子ビームによる描画が終了した後、ウエハ１０３と静電チャック１０４との間隙に封入された伝熱ガスはガス排気系１０９を通して排気される。伝熱ガスの排気後、ウエハ１０３は不図示のリフトピンによってチャック面から取り外され、搬送ロボット１１０によって真空チャンバ１００からロードロック室１１１に移送される。
【００１８】
以下、図２を用いて本実施形態における静電チャック１０４とガス排気系１０９の構成を詳細に説明する。静電チャック１０４にはウエハ１０３との摩擦や、ウエハ裏面接地のための絶縁膜の破壊などにより発生したパーティクル２００が堆積しうる。チャック面はパーティクル２００の挟み込みを少なくするために複数のピン２０１でウエハ１０３を支持する構造となっている。また、チャック面には、伝熱ガスが通るウエハ１０３と静電チャック１０４との間隙にガス流路２２０が形成される。このガス流路２２０は、基板の保持により封止される溝として形成されている。伝熱ガスをウエハ１０３と静電チャック１０４との間に封入するため、チャック外周部はピン２０１と同じ高さのシール面２０２となっている。
【００１９】
静電チャック１０４の内部には、ガス流路２２０にガスを供給するための供給流路２０３が形成されている。供給流路２０３は、ガス配管１０６とフィードスルー２０４を通して真空チャンバ１００の外部と繋がっている。
【００２０】
静電チャック１０４とフィードスルー２０４との間の経路にはメイン弁２０５が設けられる。また、メイン弁２０５と静電チャック１０４との間には供給流路２０３に接続され、ガス流路２２０を介さずに伝熱ガスを真空チャンバ内に排出するための排出流路２０６が設けられる。排出流路２０６には、その流路における伝熱ガスの流通を遮断可能なリーク弁２０７が設けられる。図１で示したガス排気系１０９は、メイン弁２０５、排出流路２０６、リーク弁２０７によって構成される。
【００２１】
真空チャンバ１００の外部では、フィードスルー２０４を介して三方弁２０８、流量制御部２０９、排気用ポンプ２１０、ガスボンベ２１１が接続されている。これらによって、伝熱ガスの供給、制御、排気を行うガス制御部１０５が構成される。チャック面に伝熱ガスを供給するガス供給系は、伝熱ガス流路２０３、ガス配管１０６、フィードスルー２０４、三方弁２０８、流量制御部２０９、ガスボンベ２１１によって構成される。
【００２２】
制御部２５０は、荷電粒子線描画装置１の各部の動作を統括的に制御する。ウエハ１０３が静電チャック１０４に吸着され、ウエハ裏面とチャック面との間に伝熱ガスが供給されているとき、メイン弁２０５は開放され、リーク弁２０７は閉鎖される。三方弁２０８は流量制御部２０９側が開けられ、排気用ポンプ２１０側は閉じられている。伝熱ガスはガスボンベ２１１から供給され、流量制御部２０９によってチャック内空間の圧力を例えば２ｅ3Paに保つように制御される。
【００２３】
電子線による描画が終了し、ウエハ１０３を静電チャック１０４から取り外す際、三方弁２０８によって流量制御部２０９側を閉じ、排気用ポンプ２１０側を開け、ガス配管１０６及び静電チャック内の伝熱ガスを排気する。この際、ガス配管１０６は排気コンダクタンスが小さく、また、装置スループットの制限から排気にかけられる時間が限られる。そのため、ウエハ１０３と静電チャック１０４との間の空間を排気用ポンプ２１０で真空チャンバ内空間と同程度の圧力まで排気することは困難である。ガス配管１０６、伝熱ガス流路２０３、及びウエハ１０３−静電チャック１０４間における空間に伝熱ガスが残留した状態でウエハ１０３を取り外すと、パーティクルの問題が生じうる。具体的にはこのとき、ウエハ裏面と静電チャックとの間の空間に堆積したパーティクル２００がチャック面の隙間から残留ガスとともに放出され、シール面２０２及びウエハ１０３の表面に付着する可能性がある。
【００２４】
そこで、本実施形態では、チャック面からの残留ガスの放出を避けるため、チャック内を１０Pa程度まで粗引きした後にメイン弁２０５を閉じ、リーク弁２０７を開く。残留ガスは排出流路２０６を通って大きな真空バッファである真空チャンバ１００内に排気される。真空チャンバ１００の外から排気用ポンプ２１０で排気するよりもコンダクタンスが大きく、排出される残留ガスの量はメイン弁２０５より静電チャック１０４側の空間に限られるため、比較的短時間で真空チャンバ内と同圧になるまで排気することができる。
【００２５】
ここで、本実施形態の条件を、例えば、配管容積２Ｅ-4ｍ3、残留ガス圧力１０Pa、真空チャンバ容積５ｍ3、真空チャンバ平常時圧力１Ｅ-4Pa）と仮定する。この条件において、残留ガスを一気に真空チャンバ１００に放出すると、真空チャンバの圧力が一時的に５倍程度まで上昇する。残留ガスを徐々に放出（スローリーク）することで、真空チャンバの到達圧力を抑制することができる。真空チャンバの実効排気速度を２ｍ3/ｓとし、チャンバからのアウトガスを無視した条件では、２秒間かけて残留ガスを放出した場合に、真空チャンバの圧力上昇を平常時の２倍程度までに抑制できる。スローリークはリーク弁２０７によって放出ガス流量を調整してもよいし、排出流路２０６に別途フィルタを設けてもよい。
【００２６】
チャック面から残留ガスを放出しないため、チャック内パーティクルの大半の放出を抑制することができるが、排出流路２０６からも少量のパーティクルが放出される可能性がある。そこで、排出流路２０６にチャック内部に堆積したパーティクルを真空チャンバ１００内に放出しないために除塵フィルタ２１２を排出流路２０６に取り付けてもよい。除塵フィルタ２１２は、一般的に半導体製造装置で使用される微粒子除去フィルタであってよく、繊維状の金属やポリマー、多孔質セラミックによってガスを透過させながらパーティクルを補足する。
【００２７】
本実施形態では、ガス排気系１０９としてメイン弁２０５とリーク弁２０７の２つの弁を用いたが、これらの代わりに、ガス配管１０６と排出流路２０６の交点に三方弁を用いてもよい。
【００２８】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。ここでは、第１実施形態との差異について述べる。リーク弁２０７は、例えば、非通電時は開放し通電時に閉鎖するノーマリーオープン型（常開型）の弁である。ウエハ１０３と静電チャック１０４との間隙に伝熱ガスが封入されているとき、間隙での圧力と真空チャンバ内の圧力はそれぞれ、２ｅ3Paと１ｅ-4Paであり、ウエハの表側と裏側に圧力差が生じている。この状態で装置が停電した場合、静電チャックは吸着力を失い、リーク弁２０７が閉じていると、ウエハの表側と裏側の圧力差が解消されないため、ウエハの落下や破損などが生じる可能性がある。またこのときリーク弁２０７が閉じていることによって、封入されていた伝熱ガスはチャック面から放出される。伝熱ガスの放出とともにチャック内パーティクルは外部へ拡散されてしまう。
【００２９】
そこで、リーク弁２０７を常開型の弁とすることにより、停電時に静電チャック１０４が吸着力を失っても、チャック内の伝熱ガスはリーク弁２０７から放出されるため、パーティクルの拡散やウエハの落下を防ぐことができる。
【００３０】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態を、図３を用いて説明する。ここでは第１実施形態との差異について述べる。本実施形態の静電チャックの内部には、以下のガスの流通経路が形成される。供給流路３０１は、ウエハ裏面と静電チャックとの間隙に伝熱ガスを供給するための流路である。排出流路３０２は、その間隙から伝熱ガスを放出するための流路である。ガス流路３０３は、供給流路３０１及び排出流路３０２をウエハ裏面と静電チャックとの間隙に繋ぐ流路である。
【００３１】
また、静電チャックの内部には、ガス流路３０３の接続先を供給流路３０１及び排出流路３０２との間で選択的に切り替える切替弁３２０が設けられる。切替弁３２０は、円筒状弁箱３０４の内壁に取り付けられたシール部材３０５を有し、串型の弁体３０６を軸方向に駆動することで流路を切り替えるスプール式弁である。本実施形態における荷電粒子線描画装置１は、静電チャック１０４からウエハ１０３を搬出させるための昇降部としてのリフトピン３０７を有する。リフトピン３０７は支持部材３０８によって支持され、アクチュエータ３０９が駆動することでリフトピン３０７の昇降動作が行われる。本実施形態では、切替弁３２０の弁体３０６も、リフトピン３０７と共通の支持部材３０８によって支持される。したがって、切替弁３２０は、リフトピン３０７の昇降動作と連動して供給流路３０１及び排出流路３０２におけるガスの流通を制御する。チャック面ではリフトピン３０７の周りにリング状のリフトピンシール面３１０が備えられ、リフトピン空間とチャック−ウエハ間の間隙の空間とを分離している。
【００３２】
ウエハの裏面と静電チャックとの間隙に伝熱ガスが供給されているとき、図３（Ａ）に示すように、リフトピン３０７は支持部材３０８とともにチャック内部に沈降している。弁体３０６は供給流路３０１をウエハの裏面と静電チャックとの間隙に繋ぎ、排出流路３０２を閉じる位置に保持されている。
【００３３】
リフトピン３０７によってチャックからウエハが持ち上げられるとき、図３（Ｂ）に示すように、弁体３０６はリフトピン３０７とともに上昇し、供給流路３０１を閉じると同時に、排出流路３０２をチャック間隙に繋ぐ。この際、リフトピン３０７によるウエハ脱離よりも先に弁によって伝熱ガスの流通経路が切り替えられ、間隙に封入された伝熱ガスは排出流路３０２から真空チャンバ内に排出される。
【００３４】
このように、ウエハの保持によりチャックの溝が封止されている状態で供給流路３０１から気体が溝に供給されるように弁が閉じる。また、チャックからウエハが解放される前に、排出流路３０２を介して真空チャンバ内に溝から気体が排出されるように弁が開く。以上のような構成とすることで、個別にアクチュエータを有する真空弁を使用することなく、リフトピン３０７を駆動するための１個のアクチュエータ３０９を用いて、伝熱ガス流路の切り替えを行うことが可能となる。また、上記構成によれば、リフトピン３０７と弁体３０６とが一体となって駆動される。これにより、弁開閉動作とリフトピン駆動の同期エラー、すなわち、ウエハが持ち上げられた状態で伝熱ガスが供給されたり伝熱ガス放出前にウエハ持ち上げ動作が行われるような誤動作、を防ぐことができる。
【００３５】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態におけ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。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、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）を含む。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。
【符号の説明】
【００３６】
１００：真空チャンバ、１０３：ウエハ、１０４：静電チャック、１０５：ガス制御部、１０６：ガス配管、２０５：メイン弁、２０６：排出流路、２０７：リーク弁
【図１】
2016100414.tif 000003
【図２】
2016100414.tif 000004
【図３】
2016100414.tif 000005