JP5848043B2

JP5848043B2 - 載置用部材

Info

Publication number: JP5848043B2
Application number: JP2011145099A
Authority: JP
Inventors: 徹彌井上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP2013012616A

Description

本発明は、例えば半導体デバイスや液晶表示デバイスの製造装置に用いられ、ウェハなどの被処理物を載置する載置用部材に関する。

従来、半導体デバイスや液晶表示デバイスの製造に用いられる露光装置は、マスクに描かれた極めて複雑な回路パターンなどを高性能なレンズで縮小し、ウェハに焼き付けることによって、ウェハ上に極小パターンを形成する。近年、例えば、特許文献１に記載されたような、レンズとウェハとの間に純水を満たした状態で露光する液浸露光技術が提案され、回路パターンの微細化が進められている。

しかしながら、このような液浸露光装置では、ウェハ上の限られたエリア（露光エリア）にレーザーが照射され、熱エネルギーが投入される一方で、露光エリア以外では、ウェハに残された純水の蒸発による気化熱の発生により、ウェハが冷却される為、ウェハにおける複数の領域の間に温度差が生じる。この温度差は、ウェハの伸縮や変形、レジストに対する露光特性の変化などを引き起こし、ウェハ上に所望の回路パターンを形成することができないという問題があった。また、ウェハ上に積層される複数の配線パターンの間でずれが生じ、重ね合わせを形成することができないといった課題があった。その為、ウェハを載置するとともに、ウェハ内の温度分布を小さくし、ウェハ全体を一定の温度に維持することが可能な載置用部材が求められている。

特開２００４−２０７７１０号公報

本発明は、載置する試料を一定の温度に維持する要求に応える載置用部材を提供するものである。

本発明の一態様に係る載置用部材は、流路を有する載置用部材において、一主面に試料が載置され、他主面に前記流路の内壁を構成する溝部を有するセラミックスからなる第１基板と、一主面が該第１基板の他主面に接続されたセラミックスからなる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在した、前記第１基板よりも熱伝導率の低いガラスからなる接合層とを備え、前記第２基板の前記一主面は、前記第１基板の前記他主面に前記接合層を介して接続された第１領域と、前記流路の内壁を構成する第２領域とを有し、該第２領域は、前記第１領域と同一平面をなし、前記第１基板の熱伝導率は、前記第２基板の熱伝導率よりも高い。

また、本発明の一形態に係る載置用部材は、一主面に試料が載置されるセラミックスからなる第１基板と、該第１基板の他主面に接続したセラミックスからなる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介され、前記第１基板よりも熱伝導率の低いガラスからなる接合層と、前記第１基板に形成された流路とを備え、前記第１基板の熱伝導率は、前記第２基板の熱伝導率よりも高い。

本発明の一形態にかかる載置用部材によれば、第１基板および第２基板が接合層を介して接続されており、流路が第１基板に形成されていることから、該流路によって、接合層
よりも熱伝導率の高い第１基板を介して、第１基板に載置される試料の温度を制御することができるため、試料の温度をより一定に維持することできる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る載置用部材の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の厚み方向に沿った断面の部分拡大図である。図２（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る載置用部材の図１（ｂ）に相当する部分の拡大図であり、図２（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る載置用部材の図１（ｂ）に相当する部分の拡大図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る載置用部材を、図１（ａ）および（ｂ）に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）および（ｂ）に示した載置用部材１は、半導体デバイスや液晶表示デバイスの製造に用いられる液浸露光装置またはＥＢ露光装置等の露光装置において、半導体ウェハまたはガラス基板等の試料２を載置するものである。この載置用部材１は、一主面に試料２が載置される第１基板３と、一主面が第１基板３の他主面に接続された第２基板４と、第１基板３と第２基板４との間に介在した接合層５と、第１基板３に形成された流路６と、を備えている。

第１基板３は、一主面に試料２を載置する突起７を有する円板状のセラミックスからなる部材であり、炭化珪素質焼結体によって形成することができる。この第１基板３は、厚み（Ｚ方向）が例えば５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定され、熱伝導率が例えば１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上２００Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。なお、熱伝導率は、室温（２３℃）におけるアルバック理工製ＴＣ−７０００を用いたレーザーフラッシュ法にて測定される。以下、各部材の熱伝導率は、第１基板３の熱伝導率と同様の方法で測定される。

第２基板４は、第１基板３と同様に、円板状のセラミックスからなる部材であり、炭化珪素質焼結体によって形成することができる。この第２基板４は、厚みが例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定され、熱伝導率が例えば４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上８０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。なお、本実施形態において、第２基板４の厚みは第１基板３の厚みよりも小さく形成されており、その結果、載置部材１の機械的強度を高めることができる。

接合層５は、第１基板３および第２基板４を接続するための接着材として機能するものであり、ガラスによって形成することができ、該ガラスとしては、酸化ケイ素を主成分として、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム又は硼酸等の副成分を含むものを用いることができる。このように酸化ケイ素を含むガラスを用いることによって、該酸化ケイ素が第１基板３および第２基板４の炭化ケイ素と結合し、第１基板３と第２基板４とを強固に接着させることができる。

この接合層５は、厚みが例えば１μｍ以上１０μｍ以下に設定され、熱伝導率が例えば１Ｗ／ｍ・Ｋ以上５Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。

流路６は、水または冷却溶剤等の液体の冷媒を流すことによって、試料２の温度を調節するものであり、高さ（Ｚ方向）よりも幅（Ｘ方向）の大きい直方体状に形成されている。この第１流路７は、高さが例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定され、幅が例えば２ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。なお、流路６は、冷媒を流す冷媒流路の他に、気体を吸引して試料２を真空吸着するためのエア流路を有していても構わない。

一方、本実施形態において、第１基板３は、他主面に流路６の内壁を構成する溝部８を有し、第２基板４の一主面は、第１基板３の他主面に接合層５を介して接続された第１領域９と、流路６の内壁を構成する第２領域１０とを有し、該第２領域１０が第１領域９と同一平面をなしている。このように、流路６が第１基板３に形成されているため、流路６によって、接合層５よりも熱伝導率の高い第１基板３を介して、第１基板３に載置される試料２の温度を制御することができるため、試料２の温度をより一定に維持することできる。その結果、露光時における試料２の変形を低減した、高精度の露光装置を得ることができる。なお、第１基板３の熱伝導率は、接合層５の熱伝導率の例えば５０倍以上１２０倍以下に設定されている。

また、本実施形態において、溝部８は、底面１１と、側面１２と、底面１１および側面１２を接続する曲面状の接続部１３を有している。このように、底面１１および側面１２の接続部１３が曲面状（Ｒ形状）であるため、該接続部１３における抵抗を低減し、流路内にて冷媒を効率良く流動させることができる。なお、溝部８の長手方向に垂直な断面において、接続部１３の曲率半径は、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。

また、本実施形態において、第１基板３は、炭化珪素質焼結体からなる。このように炭化珪素質焼結体を用いることによって、第１基板３の熱伝導率を高めることができるため、試料２に露光装置のレーザー等が照射されて局所的に熱が印加された際に、この熱を第１基板３によって良好に放散することができる。

また、本実施形態において、第１基板３および第２基板４は、双方ともに炭化珪素質焼結体からなり、同材質からなる。このように第１基板３および第２基板４を同材質によって形成することによって、接合層５によって第１基板３および第２基板４を強固に接着することができる。

また、本実施形態において、第１基板３を構成する炭化珪素質焼結体の熱伝導率は、第２基板４を構成する炭化珪素質焼結体の熱伝導率よりも高い。その結果、第１基板３の熱伝導率を高めることによって、試料２に露光装置のレーザー等が照射されて局所的に熱が印加された際に、第１基板３を介して流路６に効率良く熱を伝えて、試料２の温度を略一定に維持することができる。さらに、第２基板４の熱伝導率を低くすることによって、流路６に第２基板４を介して外部と熱が出入りすることを低減することができ、流路６によって試料２を良好に温度制御することができる。

第１基板３を構成する高熱伝導率の炭化珪素質焼結体は、炭化珪素に炭素の化合物およびホウ素の化合物を焼結助剤として添加して固相焼結させたものを用いることができる。この炭化硅素質焼結体の焼結助剤として、ホウ素の化合物をホウ素換算で０．２質量％以上１．５質量％以下、炭素の化合物を炭素換算で１質量％以上３質量％以下の範囲となるよう添加することが好ましい。また、この炭化硅素質焼結体の焼結助剤として、高熱伝導率の観点から、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＯ等のチタンの化合物をチタン換算で２００ｐｐｍ以上、且つ４００ｐｐｍ以下の範囲で添加することが好ましい。

第２基板４を構成する低熱伝導率の炭化珪素質焼結体は、炭化珪素にアルミナを添加して液相焼結させたものを用いることができる。また、この第２基板４は、アルミナを焼結助剤として用いることによって酸化ケイ素等のガラス質を含むため、第１基板３と比較して接合層５との接着強度を高めることができる。

一方、本実施形態において、第２基板４は、第１領域９が接合層４に接着されており、第２領域１０が接合層４に接着されておらず流路６内に露出している。その結果、該接合層４の流路６内への侵入を低減し、流路６内において液体または気体を効率良く流動させ
ることができる。

かくして、上述した載置用部材１は、露光装置において、試料２の温度を一定に維持する機能を有する試料２の載置手段として用いられる。

次に、上述した載置用部材１の製造方法を説明する。

（１）他主面に溝部８を有する第１基板３を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、主成分として炭化珪素の粉末に、添加剤として少なくともホウ素の化合物及び炭素の化合物の粉末を添加した原料粉末を得る。次に、この原料粉末を種々の成形方法を用いて成形して成形体を得た後、この成形体を例えば２０００℃以上２１００℃以下で焼成する。次に、研削加工で第１基板３の他主面に溝部８を形成する。

なお、成形体を１９００℃以上２１００℃以下の低温で一次焼成した後、１８００℃以上２０００℃以下、圧力が１８０ＭＰａ以上の不活性ガス雰囲気にてＨＩＰ処理を行うことによって、成形体を焼成しても構わない。この場合、第１基板３のボイドを低減して、パーティクルの吸着を低減することができる。

（２）一主面に平坦な領域を有する第２基板４を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、主成分として炭化珪素の粉末に、添加剤として少なくともアルミナの粉末を添加した原料粉末を得る。次に、この原料粉末を種々の成形方法を用いて成形して成形体を得た後、この成形体を例えば１９００℃以上２０００℃以下で焼成する。

（３）第１基板３および第２基板４を接合層５で接着させる。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、第１基板３の他主面および第２基板４の一主面のそれぞれにガラスからなる接合材を塗布する。次に、第１基板３の他主面と第２基板４の一主面とを重ね合わせ、１９００℃以上２０００℃以下で焼成をすることによって、接合材を接合層５としつつ、第１基板３の他主面と第２基板４の一主面とを接合層５を介して接着させる。

ここで、第１基板３の他主面の溝部８を、第２基板４の一主面の平坦な領域に重ね合わせることによって、第１基板３の溝部８と第２基板４の第２領域１０とに取り囲まれた流路６を形成することができる。

また、第１基板３の他主面および第２基板４の一主面のそれぞれに接合材を塗布する際には、第１基板３の他主面の溝部８以外の領域に接合材を塗布するとともに、第２基板４の一主面の第１領域９に接合材を塗布することによって、第２領域１０を流路６内に露出させることができる。

（４）ブラスト加工またはエッチング加工を用いることによって、第１基板３の一主面に突起７を形成する。

以上のようにして、載置部材１を作製することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。

例えば、上述した実施形態において、第１基板の突起上に試料を載置する構成を例に説明したが、第１基板は突起を有していなくてもよい。また、第１基板は、真空吸着用の多孔質体でも構わないし、真空吸着用の穴部を複数有してもいても構わない。

また、上述した実施形態において、第１基板および第２基板が円板状である構成を例に説明したが、第１基板および第２基板は平板状であればよい。

また、上述した実施形態において、第１基板が炭化珪素質焼結体からなる構成を例に説明したが、第１基板は接合層よりも熱伝導率の高いセラミックスによって形成すればよく、例えば窒化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはジルコニア質焼結体等によって形成しても構わない。

また、上述した実施形態において、第２基板が第１基板と同材質からなる構成を例に説明したが、第２基板は、第１基板と異なる材質でもよく、例えば窒化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはジルコニア質焼結体等によって形成することができる。

また、上述した実施形態において、接合層が第２基板の第１領域には接着せずに第２領域に接着した構成を例に説明したが、接合層は、第２基板の第１領域に接着していても構わないし、第１基板の溝部の側面に接着していても構わない。また、図２（ａ）に示すように、接合層５Ａは、第１領域９Ａと溝部８Ａの側面１２Ａの双方に接着するとともに流路６Ａ側に凹曲面を具備したフィレット部１４Ａを有していても構わない。この場合、フィレット部１４Ａによって第１基板３Ａと第２基板４Ａとの接着強度を高めて、流路６Ａ内の冷媒の漏れを抑制することができる。また、フィレット部１４Ａの凹曲面によって流路内にて冷媒を効率良く流動させることができる。このようなフィレット部１４Ａは、第１基板３Ａと第２基板４Ａとを接着する際に、接合材を塗布する箇所や量を調節することによって、形成することができる。

また、上述した実施形態において、第２基板の厚みが第１基板の厚みよりも小さい構成を例に説明したが、第１基板の厚みが第２基板の厚みよりも小さくてもよく、この場合、流路と試料との距離を短くして試料の温度を良好に制御することができる。

また、上述した実施形態において、流路が第１基板の溝部と第２基板の第２領域に取り囲まれてなる構成を例に説明したが、図２（ｂ）に示すように、流路６Ｂは第１基板３Ｂの内部に形成された貫通孔により形成しても構わない。

１載置用部材
２試料
３第１基板
４第２基板
５接合層
６流路
７突起
８溝部
９第１領域
１０第２領域
１１底面
１２側面
１３接続部

Claims

流路を有する載置用部材において、
一主面に試料が載置され、他主面に前記流路の内壁を構成する溝部を有するセラミックスからなる第１基板と、
一主面が該第１基板の他主面に接続されたセラミックスからなる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在した、前記第１基板よりも熱伝導率の低いガラスからなる接合層とを備え、
前記第２基板の前記一主面は、前記第１基板の前記他主面に前記接合層を介して接続された第１領域と、前記流路の内壁を構成する第２領域とを有し、該第２領域は、前記第１領域と同一平面をなし、
前記第１基板の熱伝導率は、前記第２基板の熱伝導率よりも高いことを特徴とする載置用部材。
請求項１に記載の載置用部材において、
前記溝部は、底面と、側面と、前記底面および前記側面を接続する曲面状の接続部とを有することを特徴とする載置用部材。
請求項１に記載の載置用部材において、
前記第１基板および前記第２基板は、炭化珪素質焼結体からなることを特徴とする載置用部材。
請求項１に記載の載置用部材において、
前記流路には、冷媒が流れることを特徴とする載置用部材。
一主面に試料が載置されるセラミックスからなる第１基板と、
該第１基板の他主面に接続したセラミックスからなる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介され、前記第１基板よりも熱伝導率の低いガラスからなる接合層と、
前記第１基板に形成された流路とを備え、
前記第１基板の熱伝導率は、前記第２基板の熱伝導率よりも高いことを特徴とする載置用部材。