JP6758920B2 - チャック、基板保持装置、パターン形成装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、チャック、基板保持装置、パターン形成装置、及び物品の製造方法に関する。

リソグラフィ装置等に搭載される基板保持装置において、露光光のフォーカス位置を精度良く合わせるために、基板の平面度を良好に保つ必要がある。

特許文献１には、チャック上面を、２つの凸部とその間の凹部とを備えた支持部によって複数の矩形区画に仕切られた構成が記載されている。凹部を排気して基板を保持しつつ、保持された基板の平面度の計測結果に応じて各矩形区画内への気体の給排気量を制御することにより、該基板の平面度を矯正することが記載されている。

特開平６−１９６３８１

従来よりも厚さの薄い基板が使用されることが多くなってきている。排気によって基板を保持する際に、基板の裏面と当接する部分のチャックの構造によっては、チャックと基板の当接によって基板の表面の平面度を悪化させてしまう恐れがある。

そこで、本発明は、基板を保持した状態における該基板の平面度を向上することができるチャック、基板保持装置、リソグラフィ装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかるチャックは、基板を保持するチャックであって、基部と、前記基部上に配置され、凸部と凹部との繰り返し構造をそれぞれ有する第１支持部及び第２支持部と、を有し、前記第１支持部及び前記第２支持部のうち少なくとも一つの支持部は、４つの凸部と前記４つの凸部の間に設けられた３つの凹部を有し、前記４つの凸部のそれぞれが前記基板と当接した状態で、前記３つの凹部のそれぞれと前記基板とに囲まれる３つの空間の気圧が、前記基部、前記第１支持部、前記第２支持部、及び前記基板に囲まれる空間の気圧よりも低くなるように前記３つの空間が排気されることにより前記基板を保持することを特徴とする。

本発明によれば、基板を保持した状態における該基板の平面度を向上することができる。

第１実施形態に係るチャックを＋Ｚ方向から見た図である。 第１実施形態に係る保持装置の構成を示す図である。 チャックの断面図の拡大図である。 比較例に係るチャックの構成を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態に係るチャックの断面の拡大図である。 第２実施形態に係るチャックで保持された基板の裏面の位置を示す図である。 第３実施形態に係る保持装置の構成を示す図である。 第３実施形態に係るチャックで保持された基板の裏面の位置を示す図である。 第４実施形態に係るチャックを＋Ｚ方向から見た図である。 露光装置の構成を示す図である。 チャックのその他の構成を示す図である。

［第１実施形態］
図１、図２、図３を用いて第１実施形態に係るチャック１および基板を保持する保持装置（基板保持装置）１００の構成を説明する。チャック１に保持される基板の表面に沿う方向に対して垂直な方向の軸をＺ軸、該Ｚ軸に垂直な平面内において互に直交する方向をＸ軸およびＹ軸とする。図１はチャック１を＋Ｚ方向から見た図であり、図２は保持装置１００の構成を示す図であって、チャック１のＡ−Ａ断面図を含んでいる。図３は図２の領域４０の拡大図である。

保持装置１００はチャック１、排気部３０、及び配管３１を有する。排気部３０によってチャック１上の支持部１０で排気が行われることで、チャック１は載置された基板を吸着保持する。

チャック１の基板を保持する側の面２には、３つの開口２５が形成されている。開口２５は、保持装置１００への基板の搬入及び搬出時に、基板を一時的に支持するための支持ピン（不図示）が面２を有する基部１４から突出するためのものである。

チャック１には、面２から突出した支持部１０と、領域２０とが、同心円状に交互に設けられている。それぞれの支持部１０は、基板と当接可能な４つの凸部（当接部）１１と３つの凹部１３とを有し、隣り合う２つの凸部１１の間が凹部１３となるように支持部は構成されている。支持部１０がチャック１の中心からチャック１の外周に向かう方向（一方向）に、４つの凸部１１と３つの凹部１３とが並んだ構造を有するように、チャック１の中心からチャック１の外周に向かう方向に三重に凹部１３が連なっている（領域２０を介さず連続して形成されている）。

３つの凹部１３の幅は任意に設定可能であるが、例えば、図３に示すように、中央の凹部１３の幅ｂが、両端の凹部１３（他の凹部）の幅ａ、ｃよりも広いことが好ましい。これにより、当該両端の凹部１３から離れた位置における基板の面外方向への変形を規制することができる。

それぞれの凹部１３には１個の開口１２があり、少なくとも、１つの支持部１０に含まれる３つの凹部１３が共通の排気部３０に接続されている。本実施形態では、全ての開口１２が共通の排気部３０に接続されている。開口１２および配管３１を介して、凹部１３を排気する排気部３０を有する。排気部３０は、例えば真空ポンプである。これにより、凸部１１が基板に当接した状態で、基板が支持部１０に吸着保持される。凸部１１の上面が基板と当接するため、当該上面は高い平面度に加工されていることが好ましい。

領域２０は支持部１０と支持部１０の間の領域であって、それぞれの領域２０に少なくとも１つの開口２２が設けられている。開口２２は、チャック１が配置されている雰囲気中の気体（大気など）が出入り可能な開口である。これにより、支持部１０の側部空間である領域２０の上方の空間の圧力が、凹部１３の圧力に対して陽圧の状態となる。

支持部１０の側部空間が凹部１３の圧力に対して陽圧の状態となるのであれば、開口２２が所定の気体を供給する気体供給部に接続されていてもよいし、圧力の調整された気体が供給されてもよい。

このようにして、排気部３０が凹部１３を排気している場合であっても、領域２０と対向する基板の一部が領域２０に接触することを防止している。これにより、領域２０の上方の空間を排気する場合に比べて、基板の平面度を向上させ、かつ、基板へのパーティクルの付着の低減することができる。

以上の構成により保持装置１００は搬出された基板を保持する。支持部１０が４つの凸部１１とそれぞれの凸部１１の間に設けられた凹部１３とが一方向に並んだ構造を備えていることによって、基板を保持した状態における該基板の平面度を向上することができる。特に、基板が薄い場合であっても、高い平面度を維持しつつ基板を保持することができる。

（実施例１）
チャック１で基板を保持した場合の実施例について比較例を用いて説明する。

図４はチャック９５の断面図であって、等間隔に配置された支持部９０が、それぞれ２つの凸部９１とその間の１つの凹部９３とを有する点でチャック１とは異なる。支持部９０はチャック９５を＋Ｚ方向からみた場合に、チャック１と同様に同心円状に配置されている。

図５（ａ）は比較例にかかるチャック９５を用いて基板を保持した場合の、基板の平面度のシミュレーション結果を示す図である。図５（ｂ）はチャック１を用いて基板を保持した場合の、基板の平面度のシミュレーション結果を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）は、縦軸は各々のチャックで保持された基板の裏面の高さ方向の位置を、横軸はチャックの径方向の位置を示している。横軸の左端点はチャック１の中心位置、横軸の右端点は外周位置である。

なお、シミュレーションでは、凹部における吸着圧を７５ｋＰａ、基板の厚さは７５μｍという条件を使用した。基板の厚さは一様とした。チャック１およびチャック９５のサイズは同じであり、それぞれのチャックは８つの支持部１０又は支持部９０を有する。

チャック９５を用いて基板を吸着保持した場合、最もチャック９５の中心に近い支持部９０よりも内側の部分と、チャック９５の外周に最も近い支持部９０よりも外側の部分において、その他の部分に比べて基板の裏面の位置が大きく盛り上がってしまった。すなわち、基板の中心側の部分と基板の外周側の部分とが、その他の部分に比べて大きく変形してしまった。また、支持部９０と支持部９０の間でも、局所的に基板の裏面の位置が盛り上がった。

一方、チャック１を用いて基板を保持した場合、比較例のような局所的な基板の裏面の位置の盛り上がりは生じなかった。また、支持部１０と支持部１０の間でも、変形はほとんど生じなかった。

チャック１の場合とチャック９５の場合を比較すると、チャック１の場合はチャック９５の場合に比べて１／１０以下の平面度で基板を保持できた。すなわち、支持部１０が４つの凸部１１とそれぞれの凸部１１の間に設けられた凹部１３とが一方向に並んだ構造を備えていることによって、基板を保持した状態における該基板の平面度を向上できることが確認できた。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係るチャック１の断面の拡大図である。第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態にかかるチャック１は、１つの支持部１０が３つの凹部１３を備えた支持部１０であり、その他の支持部９０は一つの凹部９３を有する支持部である。このように、基板を支持する全ての支持部が、支持部１０のように三つの凹部１３を有していなくても、複数の支持部のうちの少なくとも１つの支持部が三つの凹部１３を有していればよい。本実施形態の場合であっても、第１実施形態と同様の効果を有する。

（実施例２）
特に、図６に示すようにチャック１の中心位置Ｐ０に最も近い支持部が支持部１０であることが好ましい。

図７は、第２実施形態に係るチャック１で保持された基板の裏面の位置を示す、シミュレーション結果である。チャック１の構成を変えた他は、シミュレーションの各種条件や軸の構成は前述と同様であるため、詳細な説明は省略する。

このように、チャック１の中心に一番近い位置に支持部１０を配置するだけでも、前述の比較例で顕著に表れていた、基板の中心側の部分における基板の変形を大幅に低減することができた。基板を良好な平面度で保持することができる。

あるいは、チャック１の中心に最も近い支持部の代わりに、チャック１の外周に最も近い支持部を支持部１０にしてもよい。あるいは、チャック１の中心に最も近い支持部とチャック１の外周に最も近い支持部とを支持部１０にすることで、基板を保持した状態における該基板の平面度を向上することができる。

［第３実施形態］
図８は、第３実施形態に係る保持装置３００の構成を示す図であり、チャック１の断面図を含んでいる。第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。保持装置３００は、制御部３５によって排気手段を制御し、チャック１の中心位置Ｐ０に最も近い支持部１０（一部の支持部）で生じさせる吸着圧と、その他の支持部１０で生じさせる基板の吸着圧とを個別に制御する。

保持装置３００は排気手段として、排気部３０、配管３１ａ、３１ｂ、圧力計３２ａ、３２ｂ、電磁弁３３ａ、３３ｂ、調整部３４ａ、３４ｂを有する。

圧力計３２ａは配管３１ａ内の圧力を計測し、圧力計３２ｂは配管３１ｂ内の圧力を計測する。電磁弁３３ａは配管３１ａの排気のＯＮ又はＯＦＦを切り替え、電磁弁３３ｂは配管３１ｂの排気のＯＮ又はＯＦＦを切り替える。調整部３４ａは配管３１ａ内の圧力を調整し、調整部３４ｂは配管３１ｂ内の圧力を調整する。制御部３５は、電磁弁３３ａ、３３ｂ、調整部３４ａ、３４ｂを制御する。

説明を簡易にするため、制御部３５は、配管３１ｂ内を所定の圧力に保つように調整部３４ｂを制御し、かつ配管３１ａ内の圧力のみを可変に制御する場合について説明する。

図９は、第３実施形態に係るチャック１で保持された基板の裏面の位置を示すシミュレーション結果である。チャック１の構成を変えた他、シミュレーションの各種条件や軸の構成は、前述と同様であるため、詳細な説明は省略する。

制御部３５は、基板の中心部における平面度情報に基づいて、配管３１ａ内の圧力を制御する。実線は、全ての支持部１０において７５ｋＰａの吸着圧で基板を保持した場合の基板の裏面の高さ方向の位置を示している。一方、破線は、チャック１の中心位置Ｐ０に最も近い支持部１０で生じさせる吸着圧を４０ｋＰａに低減させた場合の基板の裏面の高さ方向の位置を示している。

図９に示すように、吸着圧を変化させることで、基板中心部の裏面の位置の高さが変えられることが分かった。

例えば、外周部に比べて中央部の厚さが薄く、表面の高さ方向の位置が下がりやすい基板を保持する場合は、予め第１支持部における吸着力を７５ｋＰａにしておくことが好ましい。予め裏面の位置が外周部に比べて持ち上がるようにすることで、基板の表面の位置はほぼ一様になる。

保持装置３００も第１実施形態と同様の効果を有する。さらに、配管３１ａの圧力制御によって基板の裏面の位置を制御することで、基板の厚さ分布に起因する平面度の悪化を補償することができる。

制御部３５は、保持装置３００搬入される前に他の計測器を用いて厚さ計測を行った結果に基づいて平面度情報を取得してもよいし、保持装置３００に搬入されたあとに超音波や光を用いて基板の表面の位置を計測することによって平面度情報を取得してもよい。あるいは、ユーザから入力された情報を、基板の平面度情報として取得してもよい。

制御部３５による吸着圧の制御は、電磁弁の３３ａ、３３ｂの制御による排気のＯＮ／ＯＦＦも含むものとする。また、配管３１ｂも、連続的に吸着圧を制御してもよい。

［第４実施形態］
図１０は第４実施形態にかかるチャック１を＋Ｚ方向から見た場合の拡大図であり、１つの支持部１０を含む部分を図示している。第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態では、４つの凸部１１のうちの中央の２つの凸部を分割されている。さらに、一つの開口１２によって、３つの凹部１３の排気を行ってもよい。

このようなチャック１であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。凹部１３の幅ａ，ｂ，ｃが狭いことに起因して、それぞれの凹部１３に対応する開口１２を設けることが困難な場合に適している。

［第５実施形態］
支持部１０が４つの凸部１１と３つの凹部１３とが一方向に並んだ構造を有する代わりに、３つの凸部１１と２つの凹部１３とが一方向に並んだ構造を有してもよい。

一つ以上の支持部１０が３つの凸部１１と２つの凹部１３とが一方向に並んだ構造を有することが好ましい。チャック１が３つ以上の支持部を有する場合、支持部１０は、チャック１の中心に最も近い支持部と、チャック１の外周に最も近い支持部と、を除く少なくとも１つが支持部１０でもよい。チャック１の中心に最も近い支持部と、チャック１の外周に最も近い支持部と、さらにもう一つ以上の支持部が３つの凸部１１と２つの凹部１３とが一方向に並んだ構造を有する支持部１０であることであることが寄り好ましい。

本実施形態のチャック１であっても、チャック９５のような場合に比べて、より基板を保持した状態における該基板の平面度を向上させることができる。

［第６実施形態］
第１実施形態に係る保持装置１００を搭載したリソグラフィ装置（パターン形成装置）の実施形態について説明する。図１１は、当該リソグラフィ装置としての露光装置６００の構成を示す図である。投影光学系６０４の光軸（本実施形態では鉛直方向）に平行な軸をＺ軸としている。Ｚ軸に垂直な平面内において互に直交する方向をＸ軸およびＹ軸としている。

露光装置６００は、照明光学系６０１を介してレチクル（原版）６０２に照明光６０３を照明し、照明されたレチクル６０２に形成されているパターンの像を投影光学系６０４を介して基板６０５に投影する。ステージ６０６はレチクル６０２を保持してＸ軸方向に走査させる。ステージ６０７は、リニアモータ等の駆動機構（不図示）によって、チャック１とチャック１に保持された基板６０５とを移動させる。

露光装置６００は、ステージ６０６、６０７によってレチクル６０２および基板６０５を相対的に走査させながら、基板６０５に付与されたレジストの潜像パターンを形成する。干渉計６０８はミラー６０９に、干渉計６１０はミラー６１１にそれぞれレーザ光を照射し、その反射光を受光することによりレチクル６０２や基板６０５の位置を検出する。検出系６１２は基板６０５に形成されているアライメントマーク（不図示）やステージ６０７上に設けられた基準マーク（不図示）を検出する。

保持装置１００は、前述した部材に加え、基板６０５の搬入及び搬出時に基板６０５を支持するピン６１３を内蔵した天板６１４、ピン６１３に対してチャック１および天板６１４を昇降させる昇降機構（不図示）とを有する。

制御部６１５は、ステージ６０６、６０７、検出系６１２、干渉計６０８、６１０及び保持装置１００と接続されており、これらを統括的に制御する。例えば、露光処理時には、検出系６１２の検出結果に基づいてパターンの形成位置を決定し、干渉計６０８、６１０から得られる位置情報に基づいてステージ６０６、６０７を制御する。制御部６１５は、基板６０５の搬入及び搬出時には、保持装置１００の昇降機構やステージ６０７の移動を制御する。制御部６１５は、制御部６１５以外の構成部材を収容する筐体内に構成してもよいし、当該筐体とは別の筐体内に構成されてもよい。

保持装置１００によれば、３つの凹部１３を有しない支持部材を使用した保持装置で保持する場合に比べて、基板６０５の平面度を向上することができる。そのため、露光光６１６のフォーカス位置に基板６０５の表面の位置を合わせながら露光することが容易となる。これにより、基板６０５の平面度が悪い場合に生じうる、基板６０５条に形成されるパターンの解像線幅の劣化を低減することができる。

露光装置６００には、第２〜第５の実施形態にかかるチャック１や保持装置１００，３００が搭載されていても良い。

露光装置６００が基板６０５に対して照射する光は、ｉ線（波長３６５ｎｍ）に限られるものではなく、ＫｒＦ光（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ光（波長１９３ｎｍ）等の遠紫外線領域の光、ｇ線（波長４３６ｎｍ）等の可視光領域の光でもよい。本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置が、インプリント法により基板上にレジスト（インプリント材）のパターンを形成する装置でもよいし、レーザ光や荷電粒子線を基板に照射してウエハ上に潜像パターンを描画する装置でもよい。

［その他の実施形態］
チャック１の支持部１０の形状は、必ずしもひとつながりの円形（円環状）でなくてもよい。ひとつながりの矩形（矩形環状）でもよい。図１では支持部１０が同心円状、すなわち複数の環状の支持部１０がチャック１に保持される基板に沿う方向に多重に配置された場合を図示しているが、このような配置でなくてもよい。

支持部１０の形状は、図１２に示すように、面２を複数の矩形領域に仕切るような直線状の支持部１０や直線状の支持部１０の組み合わせでもよい。直線状の支持部１０と環状の支持部１０との組み合わせでもよい。なお、図１２において凹部１３や開口１２の図示を省略している。

支持部１０は実施形態で示したように複数あってもよいし、ひとつながりの支持部１０がチャック１に保持される基板の表面に沿って多重になるように配置されていてもよい。

支持部１０は面２を構成する基部１４と一体成型されていてもよいし、基部１４とは別に設けられたものでもよい。凹部１３の底部の高さは、面２と同じ高さでも面２よりも高い位置でもよい。

第３実施形態は他の実施形態で示したチャック１と適宜組み合わせて実施してもよい。第４実施形態で示した開口１２の配置は、他の実施形態で示したチャック１に適宜組み合わせて実施してもよい。

［物品の製造方法］
リソグラフィ装置（パターン形成装置）を用いて基板上に形成したパターンは、各種物品を製造する際に一時的に用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

リソグラフィ装置を用いて形成したパターンは、基板の処理工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、マスクとして用いたレジストは除去される。リソグラフィ装置として露光装置や描画装置などを用いた場合は、前述の処理工程の前にレジストを現像する。リソグラフィ装置としてインプリント装置を用いて形成したレジストの硬化パターンは、そのまま上記物品の少なくとも一部の構成部材として用いてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ チャック
１０ 支持部
１１ 凸部（当接部）
１３ 凹部
３０ 排気部
１００、３００ 保持装置
６００ 露光装置（リソグラフィ装置）

Claims (16)

1. 基板を保持するチャックであって、
   基部と、
   前記基部上に配置され、凸部と凹部との繰り返し構造をそれぞれ有する第１支持部及び第２支持部と、を有し
   前記第１支持部及び前記第２支持部のうち少なくとも一つの支持部は、４つの凸部と前記４つの凸部の間に設けられた３つの凹部を有し、
   前記４つの凸部のそれぞれが前記基板と当接した状態で、前記３つの凹部のそれぞれと前記基板とに囲まれる３つの空間の気圧が、前記基部、前記第１支持部、前記第２支持部、及び前記基板に囲まれる空間の気圧よりも低くなるように前記３つの空間が排気されることにより前記基板を保持することを特徴とするチャック。
2. 前記４つの凸部と前記３つの凹部は前記チャックの中心から前記チャックの外周に向かう方向に並んでいることを特徴とする請求項１に記載のチャック。
3. 前記３つの凹部のうちの中央の凹部は、前記３つの凹部のうちの他の凹部よりも前記方向の幅が広いことを特徴とする請求項２に記載のチャック。
4. 前記基部上に配置され、凸部と凹部との繰り返し構造をそれぞれ有する複数の支持部を更に有し、前記少なくとも一つの支持部は、前記複数の支持部のいずれよりも前記チャックの中心の近くにあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチャック。
5. 前記第１支持部及び前記第２支持部は環状であって、前記基部上に多重に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチャック。
6. 前記３つの凹部を排気するための開口は共通の開口であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のチャック。
7. 前記基部と前記第１支持部及び前記第２支持部とは、一体として成型されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のチャック。
8. 前記第１支持部と前記第２支持部との間に設けられ、前記基部、前記第１支持部、前記第２支持部、及び前記基板に囲まれる前記空間に気体を供給する開口を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のチャック。
9. 前記開口は気体を供給する供給部に接続されていることを特徴とする請求項８に記載のチャック。
10. 前記基板を保持する基板保持装置であって、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載のチャックと、
    前記３つの凹部を排気して、前記基板を前記支持部に吸着させる排気部と、を有することを特徴とする基板保持装置。
11. 前記排気部は、前記第１支持部の前記凹部の圧力と前記第２支持部の前記凹部とを、前記基板の平面度に関する情報に基づいて、異なる圧力に調整することを特徴とする請求項１０に記載の基板保持装置。
12. 前記基板の平面度に関する情報は、前記基板の厚さ分布であることを特徴とする請求項１１に記載の基板保持装置。
13. 原版を用いて基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載のチャックと、
    前記基板を保持するために、前記チャックの前記凹部を排気する排気部と、
    を有することを特徴とするパターン形成装置。
14. 請求項１３に記載のパターン形成装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記パターンの形成された基板を処理する工程と、を有し、
    処理された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
15. 基板と当接して該基板を支持する支持部を有し、排気部によって該支持部で排気が行われることで前記基板を保持するチャックであって、
    前記基板と当接する４つの当接部とそれぞれの前記当接部の間に設けられた凹部とが一方向に並んだ構造を前記支持部が含み、
    前記凹部は３つあり、前記３つの凹部のうち中央の凹部の前記一方向の幅が他の凹部の前記一方向の幅よりも広いことを特徴とするチャック。
16. 基板と当接して該基板を支持する支持部を複数有し、排気部によってそれぞれの該支持部で排気が行われることで前記基板を保持するチャックであって、
    前記基板と当接する４つの当接部とそれぞれの前記当接部の間に設けられた凹部とが一方向に並んだ構造を、前記複数の支持部のうち少なくとも一つの支持部が含み、
    前記凹部は３つあり、前記３つの凹部のうち中央の凹部の前記一方向の幅が他の凹部の前記一方向の幅よりも広いことを特徴とするチャック。