JP2021118323A - 静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスク洗浄装置によって異物を取り除くことが可能な静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法を提供する。また、アウトガスが発生しない静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法を提供する。【解決手段】静電チャッククリーナー１０は、基板１２と、基板１２上に形成された金属膜１４とを有する。金属膜１４は、ナノインデンテーション法により測定されるマルテンス硬さが３０００ＭＰａ以下である。金属膜１４のマルテンス硬さは、被吸着物の裏面導電膜のマルテンス硬さよりも低いことが好ましい。金属膜１４は、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ及びＳｂから選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法に関する。

近年、半導体産業において、半導体デバイスの高集積化に伴い、従来の紫外光を用いたフォトリソグラフィ法の転写限界を上回る微細パターンが必要とされてきている。このような微細パターンの形成を可能とするため、極紫外（Extreme Ultra Violet：以下、「ＥＵＶ」と呼ぶ。）光を用いた露光技術であるＥＵＶリソグラフィーが有望視されている。ここで、ＥＵＶ光とは、軟X線領域又は真空紫外線領域の波長帯の光を指し、具体的には波長が０．２〜１００ｎｍ程度の光のことである。このＥＵＶリソグラフィーにおいて用いられる転写用マスクとして、反射型マスクが提案されている。このような反射型マスクは、基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、該多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体膜が形成されたものである。吸収体膜には、転写パターンが形成されている。

パターン転写を行う露光機において、露光機に搭載された反射型マスクに入射した光は、吸収体膜パターンのある部分では吸収され、吸収体膜パターンのない部分では多層反射膜により反射される。そして反射された光像が反射光学系を通してシリコンウェハ等の半導体基板上に転写される。反射型マスク（レチクル）を搭載したパターン転写装置の転写方法は、半導体基板上の被転写領域を次々とずらしながら繰り返しパターンを露光するステップ・アンド・リピート方式、又はレチクルとウェハを投影光学系に対して同期走査し、繰り返しパターンを投影露光するステップ・アンド・スキャン方式が主流となっている。これらの方法により、半導体基板内に所定個数分の集積回路チップ領域を形成する。

パターン転写装置は、通常、ステージに搭載される反射型マスクを固定するための静電チャックを備えている。反射型マスクの多層反射膜が形成された側の表面とは反対側の裏面には、反射型マスクを静電チャックによって固定するための裏面導電膜が形成されている。

特開２０１２−３３５６９号公報 国際公開第２０１３／０３５４１５号 特開２０１０−１４０９６３号

裏面導電膜には、例えば、Ｃｒ系やＴａ系の材料が用いられる。反射型マスクの静電チャックへの取り付け及び取り外しを繰り返すことによって、裏面導電膜から剥がれたＣｒやＴａ等の異物が、静電チャックの吸着面に付着することがある。反射型マスクと静電チャックの吸着面との間に異物（汚染物質）があると、反射型マスクが変形し、パターン面にも歪みが生じるという問題がある。

このような問題を解決するため、上記特許文献１、２には、静電チャックの吸着面に付着した異物を除去するための粘着剤層を備えたチャッククリーナーが開示されている。しかし、特許文献１、２に開示されたチャッククリーナーのように、粘着剤層が有機物である場合、粘着剤層に取り込まれた異物をマスク洗浄装置によって取り除くことが困難であるため、チャッククリーナーを繰り返し使用することができないという問題があった。また、粘着剤層が有機物である場合、粘着剤層からアウトガスが発生してパターン転写装置内を汚染してしまうという問題があった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、マスク洗浄装置によって異物を取り除くことが可能な静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法を提供することを目的とする。また、アウトガスが発生しない静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）被吸着物を保持する吸着面を有する静電チャックをクリーニングする静電チャッククリーナーであって、基板と、前記基板上に形成された金属膜と、を有し、
前記金属膜は、ナノインデンテーション法により測定されるマルテンス硬さが３０００ＭＰａ以下であることを特徴とする静電チャッククリーナー。

（構成２）前記金属膜のマルテンス硬さは、前記被吸着物の裏面導電膜のマルテンス硬さよりも低いことを特徴とする構成１に記載の静電チャッククリーナー。

（構成３）前記金属膜は、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ及びＳｂから選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする構成１又は２に記載の静電チャッククリーナー。

（構成４）前記金属膜は、Ｚｎ、Ａｌ及びＣｕから選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする構成１乃至３の何れかに記載の静電チャッククリーナー。

（構成５）前記金属膜の膜厚は、１μｍ以上であることを特徴とする構成１乃至４の何れかに記載の静電チャッククリーナー。

（構成６）構成１乃至５の何れかに記載の静電チャッククリーナーを静電チャックにセットし、前記静電チャッククリーナーの金属膜を前記静電チャックの吸着面に密着させた後、前記静電チャッククリーナーを前記静電チャックから取り外すことによって前記吸着面をクリーニングすることを特徴とする静電チャックのクリーニング方法。

本発明によれば、マスク洗浄装置によって異物を取り除くことが可能な静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法を提供することができる。また、アウトガスが発生しない静電チャッククリーナー及び静電チャックのクリーニング方法を提供することができる。

静電チャッククリーナーの断面図である。 静電チャッククリーナーの平面図である。 ＥＵＶ露光装置において反射型マスクを保持するために使用される静電チャックの一例を示す断面図である。 静電チャックの吸着面に付着した異物を静電チャッククリーナーによって取り除く工程を示している。 静電チャックの吸着面に付着した異物を静電チャッククリーナーによって取り除く工程を示している。 静電チャックの吸着面に付着した異物を静電チャッククリーナーによって取り除く工程を示している。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の係る静電チャッククリーナー１０の断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る静電チャッククリーナー１０は、基板１２と、基板１２の上に形成された金属膜１４とを有する。金属膜１４は、ナノインデンテーション法により測定されるマルテンス硬さが３０００ＭＰａ以下である。

なお、本明細書において、「上に」とあるのは、必ずしも鉛直方向における上側を意味するものではない。また、「下に」とあるのは、必ずしも鉛直方向における下側を意味するものではない。これらの用語は、部材や部位の位置関係の説明のために便宜的に用いられているに過ぎない。

基板１２は、静電チャックの吸着面に吸着できる形状のものであればよく、特に制限されない。基板１２の形状は、静電チャックによって吸着される被吸着物（例えば反射型マスク）の基板と同じ形状であることが好ましく、略四角形の板状であることが好ましい。

基板１２の材料は、特に制限するものではないが、合成石英ガラスや低熱膨張ガラスを用いることが好ましい。合成石英ガラスを用いることで静電チャッククリーナーの製造コストを下げることができる。低熱膨張ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２系ガラス（２元系（ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２）及び３元系（ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−ＳｎＯ_２等））、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ系の結晶化ガラスなどの所謂、多成分系ガラスを使用することができる。また、上記ガラス以外にシリコンや金属などの基板を用いることもできる。金属基板の例としては、インバー合金（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）などが挙げられる。

基板１２の上には、静電チャックの吸着面に付着した異物を取り除くための金属膜１４が形成される。金属膜１４のマルテンス硬さは３０００ＭＰａ以下であるため、静電チャックの吸着面に付着したＣｒやＴａ等の異物よりもその硬度が低く、これらの異物を効率的に取り除くことができる。また、静電チャックの吸着面には、被吸着物（例えば反射型マスク）の基板の材料に用いられるガラスの破片が異物として付着することがある。この場合でも、金属膜１４の硬度はガラスの硬度よりも低いため、ガラスの破片からなる異物を効率的に取り除くことができる。

金属膜１４のマルテンス硬さは、３０００ＭＰａ以下であり、好ましくは２０００ＭＰａ以下であり、より好ましくは１０００ＭＰａ以下である。金属膜１４のマルテンス硬さは、ＩＳＯ１４５７７において定められたナノインデンテーション法によって、後述の実施例に記載の条件にて測定することができる。また、金属膜１４のマルテンス硬さは、金属膜を構成する金属元素のバルク材を用いて測定することができる。

金属膜１４は、１種類以上の金属元素を含む膜である。金属膜１４は、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ及びＳｂから選ばれる少なくとも１種の金属元素を含むことが好ましい。金属膜１４は、Ｚｎ、Ａｌ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属元素を含むことがより好ましい。金属膜１４がこれらの金属元素を含む場合、静電チャックの吸着面に付着した異物をより効率的に取り除くことができる。

金属膜１４は、マルテンス硬さが３０００ＭＰａ以下であるという条件を満たすのであれば、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）などの非金属元素をさらに含んでもよい。金属膜１４は、特に制限するものではないが、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、めっき法などの公知の方法を用いて基板１２の上に形成することができる。

金属膜１４の膜厚は、１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましい。通常、静電チャックの吸着面には、例えば５μｍの高さを有する複数の突起部（ピン）が設けられている。金属膜１４の膜厚が１μｍ以上の場合、静電チャックの吸着面に設けられた複数の突起部の先端が、金属膜１４にある程度の深さまでめり込むことが可能となる。これにより、突起部の上端面に付着した異物だけでなく、突起部の側面に付着した異物をも取り除くことができる。この結果、静電チャックの吸着面に付着した異物をより確実に取り除くことができる。

本実施形態の静電チャッククリーナー１０は、マスク洗浄装置によって洗浄することで繰り返し使用することが可能である。マスク洗浄装置を用いた場合、ＳＰＭ（硫酸過水）等の洗浄に用いられる薬品（例えば酸またはアルカリ）によって、金属膜１４の表面がある程度の厚みの分だけ異物とともに除去されるが、金属膜１４の膜厚が上記の範囲であれば、静電チャッククリーナー１０をマスク洗浄装置によって複数回洗浄することが可能である。

また、本実施形態の静電チャッククリーナー１０によれば、異物を除去するための金属膜１４は有機物を含んでいないため、従来のチャッククリーナーのように粘着剤層からアウトガスが発生してパターン転写装置内が汚染されるなどの問題が発生しない。

図２は、静電チャッククリーナー１０の平面図である。図２に示すように、基板１２の表面１２ａには、金属膜１４が形成されている。金属膜１４が形成されている領域ＲＡは、基板１２の表面１２ａとほぼ同じ形状であることが好ましく、略四角形であることが好ましい。金属膜１４が形成されている領域ＲＡの大きさは、静電チャックの吸着面と同等か、それよりも大きいことが好ましい。例えば、静電チャックの吸着面の大きさが１４２ｍｍ×１４２ｍｍである場合、金属膜１４が形成されている領域ＲＡの大きさは、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ以上であることが好ましい。また、金属膜１４が形成されている領域ＲＡが１５０ｍｍ×１５０ｍｍ以上であれば、反射型マスク１００に形成された裏面導電膜１１０の成膜領域に対応した領域を網羅することができる。

基板１２の表面１２ａの外周部は、金属膜１４が形成されておらず、基板１２の表面１２ａが露出していることが好ましい。基板１２の表面１２ａの全部に金属膜１４が形成されている場合、金属膜１４の端部が剥がれやすくなるためである。基板１２の表面１２ａが露出している略四角形の枠状の領域ＲＢは、その幅の大きさが１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。

図３は、ＥＵＶ露光装置において反射型マスク１００（被吸着物）を保持するために使用される静電チャック３０の一例を示す断面図である。図３に示すように、反射型マスク１００は、基板１０２と、基板１０２の上に形成された多層反射膜１０４と、多層反射膜１０４の上に形成された保護膜１０６と、保護膜１０６の上に形成された吸収体パターン１０８と、基板１０２の多層反射膜１０４が形成された側の表面とは反対側の裏面に形成された裏面導電膜１１０を有している。一方、静電チャック３０は、図示しないベースの上に固定される絶縁体からなるチャック本体３２と、チャック本体３２の表面を覆う窒化アルミニウム等の絶縁体からなるチャックプレート３４を備えている。チャック本体３２の表面には、正負の電極３６ａ、３６ｂが埋設されている。これらの電極３６ａ、３６ｂの間には図示しない電源によって直流電圧を印加できるようになっている。

チャックプレート３４の表面（吸着面３４ａ）には、下方に向かって突出する複数の突起部３８（ピン）が形成されている。静電チャック３０によって反射型マスク１００を保持するためには、反射型マスク１００に形成された裏面導電膜１１０が突起部３８の下端面に接するようにして、反射型マスク１００をチャックプレート３４の吸着面３４ａの下にセットする。そして、正負の電極３６ａ、３６ｂの間に直流電圧を印加することで発生する静電気力によって、反射型マスク１００をチャックプレート３４の吸着面３４ａに吸着する。

図４〜図６は、静電チャック３０の吸着面３４ａに付着した異物Ｐを静電チャッククリーナー１０によって取り除く工程を示している。

図４に示すように、反射型マスク１００の静電チャック３０への取り付け及び取り外しを繰り返すことによって、裏面導電膜１１０から剥がれたＣｒやＴａ等の異物Ｐが、静電チャック３０の吸着面３４ａに付着することがある。反射型マスク１００と静電チャック３０の吸着面３４ａとの間に異物Ｐ（汚染物質）があると、反射型マスク１００が変形し、パターン面にも歪みが生じるという問題がある。また、静電チャック３０の吸着面３４ａには、基板１０２の材料に用いられるガラスの破片が異物Ｐとして付着することもある。

静電チャッククリーナー１０によって異物Ｐを取り除くためには、まず、吸着面３４ａに金属膜１４が向かい合うようにして、静電チャッククリーナー１０を静電チャック３０の下方にセットする。

次に、図５に示すように、正負の電極３６ａ、３６ｂの間に直流電圧を印加することで発生する静電気力によって、静電チャッククリーナー１０をチャックプレート３４の吸着面３４ａに吸着して密着させる。静電チャッククリーナー１０に形成された金属膜１４は導電性を有しているため、反射型マスク１００と同様に、静電気力によって静電チャッククリーナー１０を静電チャック３０の吸着面３４ａに吸着することができる。

静電チャッククリーナー１０を静電チャック３０の吸着面３４ａに吸着すると、吸着面３４ａに付着していた異物Ｐが金属膜１４に取り込まれる。金属膜１４のマルテンス硬さは３０００ＭＰａ以下であるため、その硬度が異物Ｐよりも低く、吸着面３４ａに付着している異物Ｐを効率的に取り込むことができる。

金属膜１４のマルテンス硬さは、吸着面３４ａに形成された複数の突起部３８の硬度よりも低いことが好ましい。この場合、複数の突起部３８の先端が、金属膜１４にある程度の深さまでめり込むことが可能となり、突起部３８の下端面に付着した異物Ｐだけでなく、突起部３８の側面に付着した異物Ｐをも取り込むことができる。

次に、図６に示すように、静電チャッククリーナー１０を静電チャック３０の吸着面３４ａから離間させることによって、静電チャッククリーナー１０を静電チャック３０から取り外す。これにより、吸着面３４ａに付着していた異物Ｐを取り除くことができる。金属膜１４に取り込まれた異物Ｐは、マスク洗浄装置で洗浄することによって取り除くことができる。

上記実施形態では、ＥＵＶ露光装置において反射型マスクを保持するために使用される静電チャックの吸着面に付着した異物を取り除く例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。本実施形態の静電チャッククリーナーは、例えば、半導体製造プロセスにおいて使用される他の装置に対して適用することが可能である。例えば、半導体製造プロセスにおいて使用されるイオン注入装置、イオンドーピング装置、エッチング装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置、ステッパー装置、リソグラフィー装置、液晶基板製造装置、あるいはウェハ検査装置に搭載された静電チャックの吸着面に対して、本実施形態の静電チャッククリーナーを適用することが可能である。

上記実施形態では、静電チャック３０の吸着面３４ａに吸着される被吸着物が反射型マスク１００である例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。被吸着物は、半導体製造プロセスにおいて静電チャックの吸着面に吸着されるのであれば、例えば、透過型マスクあるいはシリコンウェハであってもよい。

上記実施形態では、静電チャッククリーナー１０の金属膜１４と反対側の表面に膜が形成されていない例を示したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、金属膜１４と反対側の表面には、多層反射膜、保護膜、吸収体膜などの１つあるいは複数の膜が形成されていてもよい。例えば、使用済みの反射型マスクの裏面導電膜の上に金属膜１４を成膜したり、使用済みの反射型マスクの裏面導電膜を除去し、裏面導電膜を除去した表面に金属膜１４を形成したりすることによって、使用済みの反射型マスクを静電チャッククリーナーとして再利用することができる。

大きさが１５２ｍｍ×１５２ｍｍ、厚さが６．４ｍｍのＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２系のガラス基板を準備した。このガラス基板の表面に、以下の表１に示す組成及び膜厚を有する金属膜を形成した。具体的には、表１に示す組成の金属ターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気にてマグネトロンスパッタリング法によって形成した。これにより、実施例１〜３、及び、比較例１の静電チャッククリーナーを作成した。

次に、作成した静電チャッククリーナーを用いて、セラミックス製の吸着面の上に載置した異物を取り除く試験を行った。
具体的には、ほぼ同じサイズ及び形状の異物を吸着面の上に１００個載置した後、金属面が吸着面に向かい合うようにして、吸着面の下方に静電チャッククリーナーをセットした。次に、真空チャックによって静電チャッククリーナーを吸着面に吸着した後、静電チャッククリーナーを吸着面から離間させた。次に、吸着面の上に残存している異物の個数を電子顕微鏡によって測定した。残存している異物の個数に応じて、静電チャッククリーナーの性能を以下のように評価した。
極めて良好：残存している異物が１０個以下
良好：残存している異物が１１個以上３０個以下
不良：残存している異物が３１個以上

次に、金属膜に用いた金属のバルク材の硬さを、ＩＳＯ１４５７７において定められたナノインデンテーション法によって測定した。測定結果を以下の表１に示す。測定条件は、以下の通りである。
測定装置：Nano Indenter G200(KLA Corporation製)
圧子タイプ：バーコビッチ
最大印加加重：０．２ｍＮ

次に、別途準備した反射型マスクブランクの裏面導電膜のマルテンス硬さを上記と同様にナノインデンテーション法によって測定した。裏面導電膜の組成はＴａＢであり、膜厚は７０ｎｍであり、マルテンス硬さは４５７４ＭＰａであった。

また、別途準備した合成石英のマルテンス硬さを上記と同様にナノインデンテーション法によって測定した。合成石英の組成はＳｉＯ_２であり、マルテンス硬さは３１３９ＭＰａであった。

表１の結果から分かるように、実施例１〜３の静電チャッククリーナーは、金属膜のマルテンス硬さが３０００ＭＰａ以下であり、裏面導電膜や合成石英よりも硬度が低いため、異物を取り除く性能が良好または極めて良好であった。
これに対し、比較例１の静電チャッククリーナーは、金属膜のマルテンス硬さが３０００ＭＰａを超えており、合成石英よりも硬度が高いため、異物を取り除く性能が不良であった。

実施例３の静電チャッククリーナーは、金属膜の膜厚が１０μｍであり、実施例１、２よりも金属膜の膜厚が大きいため、マスク洗浄装置で洗浄することでより多くの回数使用することが可能であった。

比較例１の静電チャッククリーナーは、金属膜のマルテンス硬さが合成石英よりも高いため、ガラスの破片からなる異物をほとんど取り除くことができなかった。

１０ 静電チャッククリーナー
１２ 基板
１４ 金属膜
３０ 静電チャック
３２ チャック本体
３４ チャックプレート
３４ａ 吸着面
１００ 反射型マスク（被吸着物）
Ｐ 異物

Claims (6)

1. 被吸着物を保持する吸着面を有する静電チャックをクリーニングする静電チャッククリーナーであって、
   基板と、
   前記基板上に形成された金属膜と、を有し、
   前記金属膜は、ナノインデンテーション法により測定されるマルテンス硬さが３０００ＭＰａ以下であることを特徴とする静電チャッククリーナー。
2. 前記金属膜のマルテンス硬さは、前記被吸着物の裏面導電膜のマルテンス硬さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の静電チャッククリーナー。
3. 前記金属膜は、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ及びＳｂから選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電チャッククリーナー。
4. 前記金属膜は、Ｚｎ、Ａｌ及びＣｕから選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の静電チャッククリーナー。
5. 前記金属膜の膜厚は、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の静電チャッククリーナー。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の静電チャッククリーナーを静電チャックにセットし、前記静電チャッククリーナーの金属膜を前記静電チャックの吸着面に密着させた後、前記静電チャッククリーナーを前記静電チャックから取り外すことによって前記吸着面をクリーニングすることを特徴とする静電チャックのクリーニング方法。

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