JP2005276886A - 静電チャックおよび露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 底面で被吸着物を高精度に吸着保持することができる静電チャックおよびこの静電チャックを備えた露光装置を提供する。
【解決手段】 静電チャック１０は、誘電セラミックス体１１の内部に電極１２とトンネル状空間部１３が設けられた構造を有し、その底面でレチクル２０を吸着保持する。トンネル状空間部１３を所定の流体によって圧力の掛かった状態に保持する、例えばトンネル状空間部１３に冷却水を所定の圧力で流すことにより、静電チャック１０の撓みを抑制する。これにより、例えば、ガラスレチクルを保持した際のレチクル２０の平坦度が高められる。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体製造装置に装備される静電チャックおよび露光装置に関し、さらに詳しくは、レチクル等の被吸着物をその底面で吸着保持する静電チャックおよびこの静電チャックを備えた露光装置に関する。

半導体製造技術において、半導体デバイスの高速化と大容量化は、微細化技術の進展によるところが大きい。微細化技術の中でも、特に、パターンを形成するリソグラフィ技術の進歩が、その中心的役割を果たしている。近時、さらに半導体デバイスの高集積化が求められ、１００ｎｍ以下のデザインルールの下では、従来のＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザによるリソグラフィ技術による対応は困難である。そこで、このようなデザインルールに対応できるリソグラフィ技術として、従来の光リソグラフィと像形成原理が同じであり、波長が１桁以上短い極限紫外光（Extreme UV（ＥＵＶ））を用いたＥＵＶリソグラフィ技術が提案されている。このようなＥＵＶリソグラフィ技術では、レチクルに下側から光を当てて反射させることができるように、レチクルを固定する方法が検討されている。

しかしながら、ＥＵＶリソグラフィ技術では、光源が短波長化されることによってレチクルの反射面の平面度が露光精度に直接に関わるために、従来のリソグラフィ技術で用いられていたレチクルの固定方法、例えば、レチクルの周縁部を機械的に保持または支持する方法を、用いることができない。これは、レチクルの周囲を保持または支持する方法では、レチクルに撓みや反りが生じてレチクルの反射面の平面度が低下してしまい、これによって露光精度が低下してしまうからである。

そこでレチクルの固定方法として、半導体製造技術において被処理物であるシリコンウエハを真空雰囲気で保持するために用いられている静電チャックを利用する方法が考えられる。しかしながら、従来の静電チャックはシリコンウエハの加工面が上を向くように下側からシリコンウエハを吸着保持する構造である（例えば、特許文献１参照）。このため、従来の静電チャックを上下逆さにして用いると、レチクルの自重による撓みによって、レチクルの平面度を高く維持することができず、さらに静電チャックの自重による撓みによってもレチクルの平面度が低下するおそれがある。
特開２００３−１６８３８４号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、底面で被吸着物を高精度に吸着保持することができる静電チャックを提供することを目的とする。また、本発明はこの静電チャックを備えた露光装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、セラミックス体の内部に電極が埋設され、前記セラミックス体の底面で被吸着物を吸着保持することができるように少なくとも前記セラミックス体が誘電体であるかまたは前記セラミックス体の底面に誘電体が設けられ、前記セラミックス体の側面を介して半導体製造装置の内部に固定される静電チャックであって、
前記セラミックス体の内部に所定パターンのトンネル状空間部が設けられ、
前記トンネル状空間部が所定の流体によって所定の圧力が掛けられた状態に保持されることにより、前記セラミックス体の鉛直方向の変形が抑制されていることを特徴とする静電チャック、が提供される。

このような静電チャックにおいては、このトンネル状空間部に所定の流体を流すことができるように、トンネル状空間部は流体の流入口および排出口とが一筆書きの流路によって結ばれていることが好ましい。

本発明の第２の観点によれば、セラミックス体の内部に電極が埋設され、前記セラミックス体の表面で被吸着物を吸着保持することができるように少なくとも前記セラミックス体が誘電体であるかまたは前記セラミックス体の表面に誘電体が設けられている静電チャックであって、
前記セラミックス体の内部に、気体または液体を充填するかまたは流すためのトンネル状空間部が設けられ、
前記気体または液体による前記トンネル状空間部の圧力制御により、前記セラミックス体の変形が抑制されることを特徴とする静電チャック、が提供される。

本発明の第３の観点によれば、セラミックス体の内部に電極が埋設され、前記セラミックス体の表面で被吸着物を吸着保持することができるように少なくとも前記セラミックス体が誘電体であるかまたは前記セラミックス体の表面に誘電体が設けられている静電チャックであって、
前記セラミックス体の内部に、気体または液体を充填するかまたは流すためのトンネル状空間部が設けられ、
前記気体または液体により前記トンネル状空間部に所定の圧力が掛けられた状態に保持することにより、前記セラミックス体の変形が抑制されることを特徴とする静電チャック、が提供される。

これら第２および第３の観点に係る静電チャックでは、セラミックス体の変形が抑制される方向は、鉛直方向であることが好ましい。

これら第１から第３の観点に係る静電チャックでは、被吸着物の平坦度を確保する観点から、セラミックス体が拘束された状態において、セラミックス体の平坦度が０．０２μｍ以下であることが好ましい。本発明の静電チャックの構成は、セラミックス体のヤング率が１８０ＧＰａ以下の場合に好適に用いられる。セラミックス体の体積抵抗率は１×１０^９〜１×１０^１４Ω・ｃｍであり、かつ、２０℃〜２６℃における平均熱膨張係数が−０．５×１０^−６／℃〜０．５×１０^−６／℃であることが、好ましい。

本発明の第４の観点によれば、上記静電チャックを備えたことを特徴とする露光装置、が提供される。

本発明によれば、被吸着物を吸着保持する場合において、静電チャックの撓みの発生を抑制して平坦度を高く維持することができるために、被吸着物の平坦度を良好に維持することができる。被吸着物がレチクル等である場合には、これによって露光精度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、ＥＵＶ露光装置に装備されるレチクルを吸着保持する静電チャックについて説明することとする。

図１は静電チャック１０の概略構造を示す垂直断面図であり、図２は図１に示す線ＡＡを通る水平断面図である。静電チャック１０は、板状の誘電セラミックス体１１の内部に電極１２が埋設された構造を有する。電極１２は誘電セラミックス体１１の底面側に設けられており、静電チャック１０は、被処理体であるレチクル２０を、静電チャック１０の底面（下面）、つまり誘電セラミックス体１１の底面（下面）で吸着保持する。

なお、静電チャック１０では、図１に示されるように、レチクル２０にアースをとる。電極１２に所定の電圧を印加することにより、レチクル２０を吸着させるための静電力が誘電セラミックス体１１の底部に発生する。電極１２に用いられる材料は、誘電セラミックス体１１に用いられる材料と静電チャック１０の製造方法に依存して定められる。

周知の通り、レチクル２０はガラス質からなり、その片面に所定のパターンが高精度に形成されている。また、基材であるガラス基板の平行度および平坦度は極めて高い。このため静電チャック１０の底面でレチクル２０を保持した場合に、レチクル２０の自重撓みと誘電セラミックス体１１の自重撓みによって、レチクル２０においてパターンが形成されている部分の平坦度が低下し、これによって露光精度が低下するという問題が引き起こされることのないように、いかにしてレチクル２０の平坦度を高く維持するかが重要となる。

そこで、静電チャック１０では、誘電セラミックス体１１の内部につづれ折り形状のトンネル状空間部１３が形成されており、このトンネル状空間部１３に流体（通常、気体または液体）を流すことができるようになっている。トンネル状空間部１３に流体を流すとトンネル状空間部１３には圧力が掛かった状態となり、その結果、見かけ上、この流体が梁として機能し、これによって静電チャック１０の撓み（鉛直方向の変形）が低減される。トンネル状空間部１３における流体圧力を高くすると、さらに梁の強度が上がることになるため、静電チャック１０の撓み量を低減させることができる。

トンネル状空間部１３に流す流体の種類、圧力によって、静電チャック１０の撓み量が変化する。流体の密度が高く、圧力が高いほど、見かけ上の梁の強度が上がり、流体を流す前と比べて大幅に撓み量が低減される。

誘電セラミックス体１１内に設けられるトンネル状空間部のパターンは、図２に示されるつづれ折り状に限定されるものではなく、また、誘電セラミックス体１１全体に設けなければならないものではない。すなわち、トンネル状空間部は基本的には撓みを低減したいエリア内に設ければよく、そのパターンとしては一般的には幅、高さと隣接間隔がそれぞれほぼ一定であるものが用いられる。但し、静電チャックの形状が複雑な場合には、トンネル状空間部の幅と高さ、隣接間隔を変えた方が、より効果的な場合がある。

トンネル状空間部のパターンは、例えば、所定の流体を所定の圧力で流した場合に、流体に乱流が生じて静電チャックが振動することのないように、設計することが好ましい。

また、静電チャック１０の拘束方法によっては、トンネル状空間部のパターンが同じであっても、その効果が異なる。つまり、静電チャック１０を拘束する点が同じであっても、トンネル状空間部のパターンの方向が異なると、撓み量に差が現れる。例えば、図３は図１および図２に示す静電チャック１０の拘束点を変えた状態を示す平面図であるが、図３と図２とを比較した場合において各拘束点での保持力が均等な場合には、図３に示す状態よりも図２に示す状態の方が、静電チャック１０の撓み量は小さくなる。これは、結果的にＸ方向で静電チャック１０を挟み込むために、Ｙ方向よりもＸ方向の拘束力が強くなるからであり、トンネル状空間部１３の直線部をＸ方向と平行にすることにより拘束力に対して強度が高く維持される。逆に、トンネル状空間部１３の直線部をＹ方向と平行にすることにより、拘束力に対して強度が下がる。

これらの事情を考慮し、トンネル状空間部のパターンは、例えば、有限要素法を用いたシミュレーションによって設計し、実機による試験から最適なパターンを確認決定することが効率的である。

トンネル状空間部１３に流す流体は冷媒として機能させることができる。すなわち、露光処理の際にはレチクル２０が発熱するため、トンネル状空間部１３に流体を流すことにより、レチクル２０および静電チャック１０の温度上昇とこの温度変化に伴う熱膨張を抑制することができる。これによってより高精度の露光を行うことができるようになる。

上述のようにトンネル状空間部１３が流体によって所定の圧力が掛けられた状態に維持されることにより、このトンネル状空間部１３内の流体が梁として機能する現象は、ヤング率が１８０ＧＰａ以下のセラミックス体において顕著に現れるため、静電チャック１０のようなトンネル状空間部１３を有する構造は、誘電セラミックス体１１のヤング率が１８０ＧＰａ以下の場合に好適に用いられる。

その一方で、一般的に、ＥＵＶ露光用のレチクル２０に用いられるガラスのヤング率は１００ＧＰａ以下であるから、誘電セラミックス体１１には、このようなヤング率を有するレチクル２０を吸着保持した際に、レチクル２０の剛性に起因して撓むことのない剛性が必要とされる。また、静電チャック１０は、その側面を介してＥＵＶ露光装置の内部に固定されるが、このとき誘電セラミックス体１１には一定の応力が掛かった状態となるから、誘電セラミックス体１１にはこの応力によっても変形しない剛性が求められる。このため、誘電セラミックス体１１のヤング率が１００ＧＰａ以上であることが好ましい。

誘電セラミックス体１１には、静電チャック１０が被吸着体を吸着する吸着力の機構としてジョンセンラーベック力を用いることができるように、静電チャック１０の使用温度における体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ〜１×１０^１４Ω・ｃｍの材料が好適に用いられる。

ＥＵＶ露光装置においてレチクルを保持する場合には、静電チャック１０は１つのレチクル２０を長時間吸着保持するために、静電チャック１０の底面部に電荷が溜まりやすい。そのため、静電チャック１０に１×１０^１４Ω・ｃｍを超えた高抵抗の材料を用いると、レチクル交換の際にレチクルが迅速に静電チャック１０から脱離しない。そこで、静電チャック１０に体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ〜１×１０^１４Ω・ｃｍの材料からなる誘電セラミックス体を用いることにより、このような問題の発生を回避することができる。

静電チャック１０では、上述の通り、トンネル状空間部１３に流体を流すことによって露光時の温度上昇を抑制することができるが、誘電セラミックス体１１として熱膨張係数の小さい材料を用いることが好ましいことはいうまでもない。具体的には、誘電セラミックス体１１としては、２０℃〜２６℃における平均熱膨張係数が−０．５×１０^−６〜０．５×１０^−６／℃である材料を用いることが好ましく、２３℃付近で０に近いものがより好ましい。

このような誘電セラミックス体１１に求められる好ましい特性、すなわち、体積抵抗率が１×１０^９〜１×１０^１４Ω・ｃｍであり、ヤング率が１００〜１８０ＧＰａであり、２０℃〜２６℃における平均熱膨張係数が−０．５×１０^−６〜０．５×１０^−６／℃であるセラミックス材料としては、正の熱膨張係数を有するセラミックス材料と負の熱膨張係数を有するセラミックス材料の複合材料が挙げられる。

正の熱膨張係数を有するセラミックス材料としては、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等が挙げられ、負の熱膨張係数を有するセラミックス材料としては、ユークリプタイトやコーディエライト等が挙げられる。そこで、これらの材料を所定比率で配合すればよく、焼成が困難な場合には、所定の熱膨張係数が得られる範囲で、焼結助剤を添加してもよい。

次に、静電チャック１０の製造方法について説明する。１つの方法は、いわゆる、セラミックスグリーンシートを用いた一体焼成法（同時焼成法）である。すなわち、誘電セラミックス粉末を公知のドクターブレード法や押出成形法等によってシート状に成形し、一部のグリーンシートに電極１２となる電極ペーストを所定パターンで印刷し、所定枚数のグリーンシートに積層された際にトンネル状空間部１３が形成されるようにパンチング（打ち抜き）加工を行う。そして、一般的に、所定枚数の未加工のグリーンシート、電極ペーストが印刷されたグリーンシート、所定枚数の未加工のグリーンシート、パンチング加工された所定枚数のグリーンシート、所定枚数の未加工のグリーンシート、をこの順序で積み重ね、熱プレス処理による一体化、脱脂、焼成、切削・研削、を逐次行うことにより、静電チャック１０を製造することができる。

このような一体焼成法では、電極１２は、スクリーン印刷等により高い位置精度で形成することができる。また、一体焼成法では、電極１２として用いられる材料としては、誘電セラミックス体１１の焼成に耐えるタングステンやモリブデン、イリジウム等の高融点金属、または窒化チタンや珪化モリブデン等の高融点導電性化合物を用いることが必要となる。

静電チャック１０の別の製造方法はプレス焼成体等を接合する方法である。図４に接合部品の形態を模式的に示す断面図を示す。図４（ａ）に示されるように、電極１２が埋設され、かつ、電極１２から離れている表面側に所定パターンの溝１６が形成された板状の誘電セラミックス体１５ａと、所定のセラミックスからなる平板１５ｂとを接合する方法を用いることができる。ここで、平板１５ｂを構成するセラミックス材料と誘電セラミックス体１５ａを構成するセラミックス材料とは、異なっていてもよい。なお、平板１５ｂとして金属材料を、その熱膨張係数の違いによる不都合が生じない限りにおいて、用いることができる。

また、図４（ｂ）に示されるように、電極１２が埋設された板状の誘電セラミックス体１７ａと、一方の表面側に所定パターンの溝１６が形成されたセラミックスまたは金属からなる平板１７ｂとを接合してもよい。

なお、誘電セラミックス体１５ａ・１７ａの製造方法としては、誘電セラミックス粉末中の所定位置に、電極１２となる金属箔や金属網を埋設し、プレス成形し、焼成する方法が挙げられる。この方法では金属箔等の位置精度を高く維持するために注意を払う必要がある。また、誘電セラミックス体１５ａへの溝１６の形成は、成形体または仮焼体の段階で行うことが、加工容易性およびコストの観点から好ましい。平板１７ｂがセラミックスからなる場合も同様である。

誘電セラミックス体１５ａと平板１５ｂとの接合（誘電セラミックス体１７ａと平板１７ｂとの接合についても同様）の方法としては、ボルト／ナット等による機械固定、ろう付けによる固定が挙げられ、セラミックスの種類によっては固相接合をすることも可能である。

ボルト／ナットによる機械固定は、誘電セラミックス体１５ａと平板１５ｂとの間の気密性を保つ必要があるため、これらの間にＯリングやシール材を配置し、それをボルト／ナットで締め込んで変形させる必要がある。この方法は、誘電セラミックス体１５ａと平板１５ｂの双方の一部に応力が掛かるために、変形の原因となりやすいので、十分に注意を要する。

ろう付けによる固定は、誘電セラミックス体１５ａと平板１５ｂとの間の気密性を確保する観点や、静電チャック１０全体のヤング率を高く維持する観点から好ましく、接合も容易であるが、誘電セラミックス体１５ａ等との熱膨張係数が異なることが殆どであるために、静電チャック１０の経時的な誘電セラミックス体１５ａと平板１５ｂとの剥離に注意する必要がある。

セラミックスどうしの固相接合は、誘電セラミックス体１５ａおよび平板１５ｂと同成分またはそれを主成分とする接合材（セラミックスペースト）を用いて行うことができる。この方法によれば、見かけ上、一体の焼結体と同等の特性を有する静電チャックを得ることができるために、最も好適に用いられる。

なお、誘電セラミックス体１５ａおよび平板１５ｂの接合方法としては、接着剤による接合、ガラスによる接合も考えられる。しかし、樹脂接着剤による固定は、誘電セラミックス体１５ａと平板１５ｂとの間の気密を保つことは容易であるが、高温で気密を保つことが難しくなる。また、減圧下で使用する際、接着剤からのアウトガスが問題になることがある。さらに、誘電セラミックス体１５ａと平板１５ｂとの間にこれらよりも柔らかい層が介在することになるため、露光精度が低下するおそれがある。このため、樹脂接着剤として硬化後の硬度の高い材料を用いたとしても、実質的にＥＵＶ露光装置においてレチクル２０を保持する静電チャックとしては不適当である。また、無機接着剤は、硬さや耐熱性は優れているが、気密性に劣る点で、やはり実質的に不適と考えられる。さらに、ガラス接合の場合も、ガラスは誘電セラミックス体１５ａと比較して、強度やヤング率が低いため好ましくない。

静電チャック１０のＥＵＶ露光装置内への固定方法としては、誘電セラミックス体１１の側面に棒状や板状の治具を取り付け、これらの治具をＥＵＶ露光装置のフレームや、可動ステージ等に固定する方法や、誘電セラミックス体１１に所定の複数方向から押圧力を加えて保持する方法等が挙げられるが、このような形態に限定されるものでない。なお、誘電セラミックス体１１の厚さは、静電チャック１０の固定方法や設置スペース等を考慮して定めることができる。

次に静電チャック１０を備えたＥＵＶ光リソグラフィシステム、つまり、露光の照明光としてＥＵＶ光を用いた投影露光装置、の実施形態について説明する。図５は、ＥＵＶ光リソグラフィシステム１２０の概略構成を示す模式図である。ＥＵＶ光リソグラフィシステム１２０では、像光学システム１２２を用いて反射型マスク１２４（レチクル）のパターンの縮小像を形成する。

一般的にＥＵＶ光とは波長が０．１〜４００ｎｍの範囲の光を指すが、ＥＵＶ光リソグラフィシステム１２０において露光のための照明光として使用されるＥＵＶ光の波長は、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲にあることが望ましい。また、このようなＥＵＶ光は、例えば、レーザプラズマＸ線源によって生成される。レーザプラズマＸ線源は、励起光源として作用するレーザ源１３６とキセノンガス供給装置１３８と、キセノンガス供給装置１３８から供給されるキセノンガスを放出するノズル１４２と、を有している。

レーザ源１３６は紫外線以下の波長を持つレーザ光を発生させるものであり、例えば、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザが使用される。レーザ源１３６から放射されるレーザ光は集光されて、ノズル１４２から放出されたキセノンガスの流れに照射される。これによりキセノンガスプラズマが発生し、励起されたキセノンガスの分子が低いエネルギ状態に落ちる際にＥＵＶ光の光子が放出される。ＥＵＶ光は大気中では低い透過性を持っているため、キセノンガスプラズマを発生させる領域は真空チャンバ１４０内に設けられている。

真空チャンバ１４０内には、プラズマによって生成したＥＵＶ光を集光するための放物面ミラー１４４が配置されている。この放物面ミラー１４４は集光光学系を構成し、ノズル１４２からのキセノンガスが放出される位置の近傍に焦点位置がくるように配置されている。放物面ミラー１４４はＥＵＶ光を反射するのに適当な多層膜を、典型的には、放物面ミラー１４４の凹面の表面に備えている。ＥＵＶ光はこの多層膜で反射され、真空チャンバ１４０の窓１４１を通じて集光ミラー１４６へと達する。この窓１４１はレーザプラズマＸ線源が妨害を受けずに通過できるような開口としても構わない。

前述したようにＥＵＶ光が大気中では低い透過性を持っているため、ＥＵＶ光が通過する光経路は真空雰囲気に保持されていることが好ましい。このため、ＥＵＶ光が通過する光経路は、真空チャンバ１３２内に設けられており、この真空チャンバ１３２は、真空ポンプ１３４の減圧装置を用いて所定の真空度に保たれている。なお、真空チャンバ１４０は真空チャンバ１３２から分離されていることが望ましい。これは、キセノンガスを放出するノズル１４２によりゴミが生成される傾向があるからである。

集光ミラー１４６は、放物面ミラー１４４から届いたＥＵＶ光を集光し、反射型マスク１２４へと反射させる。集光ミラー１４６で反射されたＥＵＶ光は、反射型マスク１２４の所定の部分を照明する。なお、放物面ミラー１４４と集光ミラー１４６は、ＥＵＶ光リソグラフィシステム１２０における照明システムを構成する。

反射型マスク１２４は、マスクステージに設けられた静電チャック１０の下面に吸着保持されている。反射型マスク１２４でＥＵＶ光が反射されると、ＥＵＶ光は反射型マスク１２４からのパターンデータにより「パターン化」される。このパターン化されたＥＵＶ光は、像光学システム１２２を通じて、ウエハステージ１３０上に載置されたウエハＷに達する。

図５では、像光学システム１２２の一例として４つの反射ミラーから構成されているものを示している。反射型マスク１２４により反射されたＥＵＶ光は、凹面第１ミラー１５０ａ、凸面第２ミラー１５０ｂ、凸面第３ミラー１５０ｃ、凹面第４ミラー１５０ｄの順で反射されて、マスクパターンの縮小された像を形成する。

ウエハＷの露光処理は、典型的には、ステップ・スキャンにより行われる。この場合、前記照明システムによりＥＵＶ光が反射型マスク１２４の所定の領域に照射されてマスクパターンがウエハＷの露光領域に投影され、露光の間、静電チャック１０とウエハステージ１３０は、像光学システム１２２に対してそれぞれ相対的に位相を合わせて、像光学システム１２２の縮小率に従った所定の速度で移動する。ここで、反射型マスク１２４とウエハＷのスキャンは、像光学システム１２２に対して１つの自由度に対して行われる。反射型マスク１２４の全ての領域をウエハＷの所定の領域に露光すると、ウエハＷのダイ上へのパターンの露光は完了する。次に、露光はウエハＷの次のダイへとステップして進む。なお、ウエハＷを保持するウエハステージ１３０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に可動であることが好ましい。

このような露光処理の際には、ウエハＷ上のレジストから生じるガスが像光学システム１２２の各ミラー１５０ａ〜１５０ｄに影響を与えないように、ウエハＷはパーティション１５２の後ろに配置されることが望ましい。このパーティション１５２は開口１５２ａを有しており、この開口１５２ａを通じてＥＵＶ光が凹面第４ミラー１５０ｄからウエハＷへと照射される。パーティション１５２内の空間は真空ポンプ１５４により真空排気されている。これにより、ウエハＷの表面に設けられているレジスト膜（図示せず）に照射することにより生じるガス状のゴミが、各ミラー１５０ａ〜１５０ｄや反射型マスク１２４に付着することによる光学性能の悪化が防止される。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、トンネル状空間部１３のパターンを流体の流入口および排出口とが一筆書きで結ばれているつづれ折り状としたが、これに限定されるものではない。例えば、図６の水平断面図に示すパターンのように、流体を流すことはできないが、流体を所定の圧力で封入することができるようなトンネル状空間部１３ａを設けることによっても、このトンネル状空間部１３ａに封入された流体が梁として機能する。

上記説明では、誘電セラミックス体１１の底面を平坦としたが、例えば、図７の概略底面図（ａ）および概略底面図中の線ＢＢを含む垂直断面図（ｂ）に示す誘電セラミックス体１１′のように、その底面に所定のパターンでピン２１（円柱状突起部）を形成し、その外周部にリブ２２（円環状突起部）を形成した形態とすることも好ましい。このようなピン２１およびリブ２２は誘電セラミックス体１１の底面をサンドブラスト加工等することにより形成することができる。

このようにしてピン２１およびリブ２２が形成された誘電セラミックス体１１′では、さらに誘電セラミックス体１１′に、その厚み方向に貫通するガス供給孔２３ａとガス排出孔２３ｂを形成しておくことも好ましい（図７参照）。レチクル２０（図示せず）がピン２１およびリブ２２に吸着保持されている状態で、ガス供給孔２３ａを通してピン２１の隙間に冷却ガス（例えば、窒素ガス）を供給し、ピン２１間を流れた冷却ガスをガス排出孔２３ｂから排気することにより、レチクル２０と誘電セラミックス体１１′とを冷却することができる。これによりトンネル状空間部１３を流れる流体への冷却負荷を下げることができる。

以上、レチクル２０を裏面で保持する静電チャック１０および静電チャック１０を備えたＥＵＶ光リソグラフィシステム１２０について説明したが、本発明の静電チャックは、その表面でレチクルやシリコンウエハ等の被吸着物を吸着保持するように、用いることができる。図８に表面吸着型の静電チャック１０′の概略構造を示す垂直断面図を示す。静電チャック１０′は、先に説明した静電チャック１０を構成する誘電セラミックス体１０が上下逆に配置されたものであるので、細部の説明は省略する。

例えば、静電チャック１０′においても、誘電セラミックス体１１がその側面を介して半導体製造装置に固定される場合には、誘電セラミックス体１１に設けられたトンネル状空間部１３を所定の流体によって所定の圧力に制御し、また保持することにより、その撓み、特に鉛直方向での撓みの発生が抑制されるため、被吸着物２０′の平坦度を良好に維持することができる。
次に本発明の実施例について説明する。

（実験例１）
負の熱膨張係数を有するリチウムアルミノシリケートと、正の熱膨張係数を有する炭化珪素を、熱膨張係数が２０〜２６℃の範囲で−０．５×１０^−６〜０．５×１０^−６／℃とになるように配合した。この原料粉末を所定の型に入れて一軸プレスで成形し、成形体の上に電極として、線径がφ０．１ｍｍ、５０メッシュ、１５０×１５０ｍｍ□のタンスグテンメッシュを配置し、その上にさらに前記原料粉末を充填して、ホットプレス焼成した。こうして得られた焼結体を研削加工し、１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×１６ｍｍの板材ａを得た。なお、タングステンメッシュからなる電極は、被吸着体を吸着保持する面の表面から２ｍｍの深さに配置した。次いで、板材ａの吸着保持面の反対側の表面に、図２に示すトンネル状空間部１３と同様のパターンで、幅；８ｍｍ、深さ；５ｍｍ、隣接する溝の間隔（溝の直線部分の間隔）；８ｍｍとして、マシニングにより溝を形成した。

板材ａとは別に、前記原料粉末を所定形状にＣＩＰ成形し、焼成し、得られた焼結体を研削加工することにより、縦１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×６ｍｍの平板ｂを得た。板材ａと平板ｂとを前記溝の上開口面を塞ぐように、前記原料粉末とほぼ組成が同じであるセラミックスペーストを用いて固相接合し、その上下面を研削して１６０×１６０×２０ｍｍの形状を有する実施例１に係る静電チャックを得た。

（比較例１）
上記実施例１と同じ原料粉末を所定の型に入れて一軸プレス成形し、得られた成形体の上に実施例１と同じタングステンメッシュを配置し、さらにその上に原料粉末を充填して、ホットプレス焼成した。こうして得られた焼結体を研削加工し、１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×２０ｍｍである比較例１に係る静電チャックを得た。この比較例１に係る静電チャックにはトンネル状空間部が設けられていない。なお、タングステンメッシュからなる電極は、実施例１と同様に、被吸着体を吸着保持する面の表面から２ｍｍの深さに配置した。この静電チャックのヤング率を測定したところ、１８０ＧＰａであった。

（実施例２）
焼結助剤として酸化イットリウムが３重量％添加された窒化アルミニウム粉末を原料とし、その他は前記実施例１に倣い、トンネル状空間部が設けられた、１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×２０ｍｍの実施例２に係る静電チャックを作製した。

（比較例２）
実施例２と同じ原料を用い、その他は前記比較例２に倣い、１６０×１６０×２０ｍｍの比較例２に係る静電チャックを作製した。この比較例２に係る静電チャックにはトンネル状空間部は設けられておらず、このヤング率を測定したところ３２０ＧＰａであった。

（平坦度の測定）
このようにして作製した静電チャックをそれぞれ図２に示した拘束点で固定し、実施例１および実施例２の静電チャックでは、トンネル状空間部に０．２ｋＰａの冷却水を流して、レーザー干渉計により静電チャック表面（ここでは表面から電極が２ｍｍの位置にある方の面）の平坦度を測定した。ここで、平坦度とは、その平面の最も高い位置と低い位置との高低差である。また、比較例１および比較例２の静電チャックについては、固定した状態でその平坦度を測定した。測定結果を表１に示す。

実施例１のようにトンネル状空間部を設けてこの内部に水圧を掛けることによって、無垢体である比較例１よりも良好な平坦度を得ることができる。実施例２と比較例２とを比較してみても、同様であるが、比較例１に対する実施例１の平坦度の向上は、比較例２に対する実施例２の平坦度の向上よりも顕著である。これは、実施例１の方が実施例２よりもヤング率が小さいために、トンネル状空間部に掛かる水圧の影響が大きく現れたことによるものと考えられる。

上述の通り、本発明の静電チャックは半導体製造装置、特に露光装置用の部材として好適である。

本発明に係る静電チャックの概略構造を示す垂直断面図。 図１中の線ＡＡを含む水平断面図。 図１および図２に示す静電チャックの拘束点を変えた状態を示す平面図。 本発明に係る静電チャックを接合により製造する場合に用いられる部品を模式的に示す説明図。 本発明に係るＥＵＶ光リソグラフィシステムの概略構成を示す模式図。 本発明に係る静電チャックに形成することができる別のトンネル状空間部のパターンを示す水平断面図。 本発明に係る別の静電チャックの概略底面図および垂直断面図。 本発明に係るさらに別の静電チャックの概略構造を示す垂直断面図。

符号の説明

１０・１０′；静電チャック
１１・１１′；誘電セラミックス体
１２；電極
１３・１３ａ；トンネル状空間部
１５ａ・１７ａ；誘電セラミックス体
１５ｂ・１７ｂ；平板
１６；溝
２０；レチクル
２０′；被吸着物
２１；ピン
２２；リブ
２３ａ；ガス供給孔
２３ｂ；ガス排出孔
１２０；ＥＵＶ光リソグラフィシステム
１２２；像光学システム
１２４；反射型マスク（レチクル）
１３０；ウエハステージ
１３２；真空チャンバ
１３４；真空ポンプ
１３６；レーザ源
１３８；キセノンガス供給装置
１４０；真空チャンバ
１４１；窓
１４２；ノズル
１４４；放物面ミラー
１４６；集光ミラー
１５０ａ；凹面第１ミラー
１５０ｂ；凸面第２ミラー
１５０ｃ；凸面第３ミラー
１５０ｄ；凹面第４ミラー
１５２：パーティション
１５２ａ；開口
１５４；真空ポンプ

Claims (9)

1. セラミックス体の内部に電極が埋設され、前記セラミックス体の底面で被吸着物を吸着保持することができるように少なくとも前記セラミックス体が誘電体であるかまたは前記セラミックス体の底面に誘電体が設けられ、前記セラミックス体の側面を介して半導体製造装置の内部に固定される静電チャックであって、
   前記セラミックス体の内部に所定パターンのトンネル状空間部が設けられ、
   前記トンネル状空間部が所定の流体によって所定の圧力が掛けられた状態に保持されることにより、前記セラミックス体の鉛直方向の変形が抑制されていることを特徴とする静電チャック。
2. 前記トンネル状空間部に所定の流体を流すことができるように、前記トンネル状空間部は前記流体の流入口および排出口とが一筆書きの流路によって結ばれていることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
3. セラミックス体の内部に電極が埋設され、前記セラミックス体の表面で被吸着物を吸着保持することができるように少なくとも前記セラミックス体が誘電体であるかまたは前記セラミックス体の表面に誘電体が設けられている静電チャックであって、
   前記セラミックス体の内部に、気体または液体を充填するかまたは流すためのトンネル状空間部が設けられ、
   前記気体または液体による前記トンネル状空間部の圧力制御により、前記セラミックス体の変形が抑制されることを特徴とする静電チャック。
4. セラミックス体の内部に電極が埋設され、前記セラミックス体の表面で被吸着物を吸着保持することができるように少なくとも前記セラミックス体が誘電体であるかまたは前記セラミックス体の表面に誘電体が設けられている静電チャックであって、
   前記セラミックス体の内部に、気体または液体を充填するかまたは流すためのトンネル状空間部が設けられ、
   前記気体または液体により前記トンネル状空間部に所定の圧力が掛けられた状態に保持することにより、前記セラミックス体の変形が抑制されることを特徴とする静電チャック。
5. 前記セラミックス体の変形が抑制される方向が鉛直方向であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の静電チャック。
6. 前記セラミックス体が拘束された状態において、前記セラミックス体の平坦度が０．０２μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の静電チャック。
7. 前記セラミックス体のヤング率が１８０ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の静電チャック。
8. 前記セラミックス体の体積抵抗率は１×１０^９〜１×１０^１４Ω・ｃｍであり、かつ、２０℃〜２６℃における平均熱膨張係数が−０．５×１０^−６／℃〜０．５×１０^−６／℃であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の静電チャック。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の静電チャックを備えたことを特徴とする露光装置。

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