JP2005235991A - 転写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度のパターニングが達成できるとともに、装置の低価格化が図れる転写装置を提供する。
【解決手段】基板上のレジストにビームによってパターンを描く転写装置。平行なビームを出射し偏向走査する鏡筒部と、ビームの径路に配置されるマスクステージ７６と、マスクステージに近接配置され、表面にビーム感応性レジストの層が形成された基板を保持するウエハステージ６２と、マスクステージとウエハステージとの水平方向の相対位置を変更可能とする相対位置移動手段と、マスクステージとウエハステージとの水平方向の相対位置を固定する相対位置固定手段とを備える。描画の際に相対位置固定手段によりマスクステージとウエハステージとの水平方向の相対位置が固定可能となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転写装置に係り、特に、集積回路デバイス等の製造に好適な転写装置に関する。

集積回路製造の重要な工程の一つとして、半導体ウエハの表面におけるパターニングが挙げられる。このパターニングは、イオン注入領域、接触窓領域、ボンディングパッド領域等のようなパターンを、集積回路デバイス内の各種の領域に画成することにある。このパターニングは、一般的に、集積回路デバイスを形成するウエハの表面にレジストを形成し、このレジスト層にマスクの幾何学形状パターンを転写することによりなされる。

多くの場合、設計パターンの数倍のサイズのパターンが形成されたマスクを使用し、これをレジストへ縮小投影させる縮小投影露光方式が採用されている。このフォトリソグラフィーのために使用される輻射線のエネルギーは光学的波長のものである。ところが、デザインルールの微細化に伴い、光学的波長の輻射線による従来のフォトリソグラフィーの解像度は限界に近づいてきている。

これに対処すべく、Ｘ線、超紫外線、及び電子ビームの使用が提唱されており、量産を前提とし、サブミクロン又はそれより小さいサイズのパターンニングをするために、十分なスループット及び精度をもつ、低エネルギー電子ビームの近接投射リソグラフィ用のシステムが提案されている（特許文献１参照。）。

図２１は上記電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビーム１５を光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０とから構成されている。

このマスク３０は、表面にレジスト層４２が形成されたウエハ４０に近接するように（たとえば、隙間が５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビーム１５がウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。

また、走査手段２０は、図２２に示されるように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビーム１５を偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。

この電子ビーム近接露光装置１０は、図２３に示されるように真空チャンバ４４内に設けられている。真空チャンバ４４内には、マスク３０を移動させることができるマスクステージ４８が設けられている。同様に、ウエハ４０を吸着するために静電チャック４１と、この静電チャック４１に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのθＸＹステージ４６が設けられている。θＸＹステージ４６は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウエハ４０を所定量移動させ、このステップ＆リピート動作により１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。

また、これ以外にも、同様な電子ビーム露光装置で、ＸＹ方向の移動ステージを備え、磁場の乱れが少なく装置の小型・軽量を可能とする露光装置も提案されている（特許文献２参照。）。
特許第２９５１９４７号公報 特開２００２−３５３１１８号公報

しかしながら、このような電子ビーム転写システムにおいて、更に高精度のパターンを得るには、従来の露光装置（特許文献１、２等）では不十分であった。すなわち、従来の露光装置においては、マスクを保持するマスクステージ、及び基板（ウエハ）を保持する基板ステージ（θＸＹステージ）は、それぞれ装置本体（たとえば、図２３においては真空チャンバ４４）に支持されており、装置の振動によりマスクと基板との相対位置がずれるという問題を生じており、高精度のパターニング（たとえば、１０ｎｍの精度）は困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、集積回路デバイス等の製造に適用される電子ビーム転写等の技術分野において、高精度のパターニングが達成できるとともに、装置の低価格化が図れる転写装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、基板上のレジストにビームによってパターンを転写する転写装置において、平行なビームを出射し偏向走査する鏡筒部と、前記ビームの径路に配置されるマスク装着部と、前記マスク装着部に近接配置され、表面にビーム感応性レジストの層が形成された基板を保持する基板保持部と、前記マスク装着部と前記基板保持部との水平方向の相対位置を変更可能とする相対位置移動手段と、前記マスク装着部と前記基板保持部との水平方向の相対位置を固定する相対位置固定手段と、を備え、転写の際に前記相対位置固定手段により前記マスク装着部と前記基板保持部との水平方向の相対位置が固定可能となっていることを特徴とする転写装置を提供する。

本発明によれば、転写装置は、マスク装着部と基板保持部との水平方向の相対位置を変更可能とする相対位置移動手段と、マスク装着部と基板保持部との水平方向の相対位置を固定する相対位置固定手段と、を備えており、転写の際に相対位置固定手段によりマスク装着部と基板保持部との水平方向の相対位置が固定可能となっている。これにより、マスクと基板とが一体化され、装置の振動等の影響を受けず、高精度のパターニングが達成できる。

更に、一体化したマスクと基板とを移動させながら転写を行うことにより、ビームの水平方向での走査を２軸から１軸に減らすことができる。

本発明において、前記相対位置移動手段は、その固定部及び移動部のいずれか一方が前記基板保持部上に固定された水平１軸方向の第１の１軸案内手段と、前記第１の１軸案内手段の固定部及び移動部のいずれか他方にその固定部及び移動部のいずれか一方が固定されるとともに、その固定部及び移動部のいずれか他方が前記マスク装着部上に固定された、前記水平１軸方向と直交する水平１軸方向の第２の１軸案内手段とよりなることが好ましい。このように、相対位置移動手段が直交２軸の案内手段よりなることにより、マスクと基板との相対位置精度を良好とできる。

また、本発明において、前記相対位置固定手段は、前記第１の１軸案内手段及び／又は前記第２の１軸案内手段の駆動を停止させるブレーキ手段であることが好ましい。このようなブレーキ手段を固定手段として採用することにより、装置構成を簡易にできる。

また、本発明において、前記基板保持部と転写装置本体との間には、前記基板保持部の水平１軸方向又は水平２軸方向の相対位置を変更可能とする基板保持部移動手段を備えていることが好ましい。このように、基板保持部の相対位置を変更可能とすることにより、基板の略全面の露光が容易に行える。

また、本発明において、前記転写装置本体には、前記マスク装着部及び／又は前記基板保持部の水平方向の位置を固定するストッパ手段を備えていることが好ましい。このように、ストッパ手段を備えていることにより、マスク装着部や基板保持部の不要な動きが抑制できる。

また、本発明において、前記基板保持部には前記基板の鉛直軸に対する回転角度を可変とする基板回転手段が設けられていることが好ましい。このように、基板回転手段が設けられていれば、基板のθ軸周りの位置決めが容易となる。

また、本発明において、前記マスク装着部にはマスクの鉛直軸に対する回転角度を可変とするマスク回転手段が設けられていることが好ましい。このように、マスク回転手段が設けられていれば、マスクのθ軸周りの位置決めが容易となる。

また、本発明において、前記基板保持部には前記基板の鉛直方向の位置及び／又は前記基板の水平に対する傾き角度を可変とする基板昇降手段が設けられていることが好ましい。このように、基板昇降手段が設けられていれば、基板の鉛直方向の位置及び／又は基板の水平に対する傾き角度の調整が容易となる。

また、本発明において、前記マスク装着部には前記マスクの鉛直方向の位置及び／又は前記マスクの水平に対する傾き角度を可変とするマスク昇降手段が設けられていることが好ましい。このように、マスク昇降手段が設けられていれば、マスクの鉛直方向の位置及び／又はマスクの水平に対する傾き角度の調整が容易となる。

また、本発明において、出射された前記平行なビームが前記鏡筒部により水平１軸方向に偏向走査され、前記基板保持部移動手段により前記基板が前記水平１軸方向と直交する水平１軸方向に移動され、これにより前記基板と前記マスクとが一体化されている状態で
移動しながらパターンが転写される方式も採用できる。このように、パターンの転写に際し、ビームが水平２軸方向に偏向走査されるのではなく、ビームが水平１軸方向に偏向走査され、一体化したマスクと基板がこれと直交する方向に移動される構成も採用できる。

以上説明したように、本発明によれば、転写の際に相対位置固定手段によりマスク装着部と基板保持部との水平方向の相対位置が固定可能となっている。これにより、マスクと基板とが一体化され、装置の振動等の影響を受けず、高精度のパターニングが達成できる。

以下、添付図面に従って、本発明に係る転写装置の好ましい実施の態様について説明する。この実施の態様において説明する電子ビーム近接転写装置は、既述の図２１〜図２３に示される電子ビーム近接露光装置１０と同様の原理による電子ビーム近接露光装置である、したがって、この電子ビーム近接転写装置１０の構成と、同一、 類似の部材については、同様の符号を附し、その説明を省略する。

図１は、マスク装着部と、基板保持部と、相対位置移動手段と、相対位置固定手段とを備える位置合せ装置５０の全体構成図であり、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、平面図である。図２は、位置合せ装置５０のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図であり、（ａ）は、右側面図であり、（ｂ）は、平面図である。

この位置合せ装置５０は、真空チャンバ４４（図２３参照）内に固定される位置合せ装置本体５２上に設けられる各種の部材より構成される。位置合せ装置本体５２は、真空チャンバ４４の底部に固定される矩形状の底板５４と、底板５４の左右端辺より鉛直（Ｚ方向）に立設される側壁５６、５６と、両側壁５６の上端部中央より底板５４と平行に延設される上板５８、５８よりなる。この上板５８は、平面視でＴ字状をなす片持ちの梁であり、側壁５６より所定距離までは幅狭の梁となっており、先端部においては底板５４と同一幅となっている。

底板５４の上面と上板５８との間には、底板５４に対し水平左右方向（以下、「Ｘ方向」という）に移動可能なベースステージ６０と、ベースステージ６０上に設けられ、ベースステージ６０に対し水平前後方向（以下、「Ｙ方向」という）に移動可能なウエハステージ６２が設けられている。これにより、後述する駆動手段により、ウエハステージ６２は位置合せ装置本体５２に対しＸ、Ｙ方向に相対移動が可能となっている。

すなわち、底板５４とベースステージ６０との間には、Ｘ方向ガイド６０Ａが設けられており、ベースステージ６０とウエハステージ６２との間には、Ｙ方向ガイド６２Ａが設けられている。これらのガイド手段は、公知の１軸案内手段、たとえば、ＴＨＫ社製のもの（商品名：ＬＭガイド）が採用できる。

ベースステージ６０を位置合せ装置本体５２に対してＸ方向に駆動させる手段、及び、ウエハステージ６２をベースステージ６０に対してＹ方向に駆動させる手段としては、公知の１軸駆動装置が採用できる。この１軸駆動装置としては、たとえば、ボールねじとステッピングモータとの組み合わせ、又は、リニアモータ等が好ましく採用できる。また、ウエハステージ６２を位置合せ装置本体５２に対して固定する固定手段を設けることが好ましい。

ウエハステージ６２の上面の手前側及び奥側の辺の近傍には、Ｘ方向のレール（Ｘレール６４、６４）が固着されている。このＸレール６４、６４にはガイドローラ６６、６６…を介して中間ベース６８がＸ方向に移動自在に取り付けられている。この中間ベース６８は、外形が略十字状の平板部材であり、Ｘ方向の中央部には、Ｙ方向に伸びる細長いスリットが形成されている（図示略）。このスリットは、転写の際における電子ビームが通り抜ける開口となる。

この中間ベース６８とウエハステージ６２とのＸ方向の相対位置が固定できるように、中間ベース６８のＹ方向の両端部近傍には、相対位置固定手段であるＸブレーキ７０、７０が設けられている。このＸブレーキ７０、７０を作動させると、Ｘブレーキ７０とガイドローラ６６、６６…とでＸレール６４を挟み込んで、中間ベース６８とウエハステージ６２とのＸ方向の相対移動が規制される。このＸブレーキ７０としてピエゾ素子が採用されている。なお、ピエゾ素子以外にも、同様の作用を奏する公知の各種素子（磁気シールドされたソレノイドや、内部に封止された気体の圧力制御によって伸縮するベローズ等）が使用できる。

中間ベース６８のＸ方向の両端部近傍には、Ｙ方向の略全長さに及ぶＹレール７２、７２が固着されている。このＹレール７２、７２にはガイドローラ７４、７４…（図２参照）を介してマスクステージ７６がＹ方向に移動自在に取り付けられている。

このマスクステージ７６と中間ベース６８とのＹ方向の相対位置が固定できるように、マスクステージ７６下面のＹレール７２、７２の近傍には、相対位置固定手段であるＹブレーキ７８、７８が設けられている。このＹブレーキ７８、７８を作動させるとＹブレーキ７８とガイドローラ７４、７４…とでＹレール７２を挟み込んで、マスクステージ７６と中間ベース６８とのＹ方向の相対移動が規制される。このＹブレーキ７８としてピエゾ素子が採用されている。なお、ピエゾ素子以外にも、同様の作用を奏する公知の各種素子（磁気シールドされたソレノイドや、内部に封止された気体の圧力制御によって伸縮するベローズ等）が使用できる。

なお、図１における位置合せ装置５０のＸ方向の中心線をＣＸと、Ｙ方向の中心線をＣＹして表示する。この両中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃは、電子銃１２（図２１参照）の軸心に該当する。

更に、図３の部分分解斜視図、及び図４に示されるように、上板５８の幅狭の梁先端部には、中間ベース６８のＹ方向の位置移動を可能とするガイド５８Ａ、５８Ａが、Ｙ方向を長手方向として２本平行に設置されている。

また、中間ベース６８とマスクステージ７６が、上板５８に対し移動を停止できるストッパ手段であるストッパ５８Ｂ、６８Ｂが設けられている。このストッパ５８Ｂ、６８Ｂは、上板５８の右側上面に固着されたストッパ受け部５８Ｃに支持されている。

これらの構成により、中間ベース６８及びマスクステージ７６の上板５８に対する位置調整が可能となっている。

次に、ウエハステージ６２のＸ方向及びＹ方向の移動手段（基板保持部移動手段）について説明する。図５〜図７は、図２と同様に、位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図である。これらの図５〜図７において、（ａ）は正断面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は右側面図である。このうち、図５は、ウエハステージ６２の中心が、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃと一致した状態を示す図であり、図６は、ウエハステージ６２がＸ方向（左方）に駆動された状態を示す図であり、図７は、ウエハステージ６２が更にＹ方向（奥側）に駆動された状態を示す図である。

なお、図５において、ウエハステージ６２のみならず、中間ベース６８及びマスクステージ７６の中心も、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃと一致した状態となっている。

図５において、ウエハステージ６２の右側端には、Ｘ方向駆動手段６０Ｂの先端部が当接しており、このＸ方向駆動手段６０Ｂを駆動することにより、ウエハステージ６２（ベースステージ６０も）がＸ方向ガイド６０Ａ（図１参照）にガイドされて、Ｘ方向（左方）に駆動され、図６に示される状態となる。

この際、上板５８に対する中間ベース６８とマスクステージ７６のストッパ５８Ｂ、６８Ｂを機能させ、中間ベース６８とマスクステージ７６の有するＸブレーキ７０、７０及びＹブレーキ７８、７８は機能させない状態となっているので、中間ベース６８とマスクステージ７６とは移動せず、ウエハステージ６２のみがＸ方向に駆動される。

図６において、中間ベース６８の手前側端には、Ｙ方向駆動手段６２Ｂ（図７参照）の先端部が当接しており（図６では、図示を省略）、このＹ方向駆動手段６２Ｂを駆動することにより、ウエハステージ６２がＹ方向ガイド６２Ａ（図１参照）にガイドされて、Ｙ方向（奥側）に駆動され、図７に示される状態となる。

この際、上板５８に対するマスクステージ７６のストッパ５８Ｂ、６８Ｂと中間ベース６８の有するＸブレーキ７０、７０は機能させ、マスクステージ７６の有するＹブレーキ７８、７８は機能させない状態となっているので、ウエハステージ６２上にＸレール６４、６４及びガイドローラ６６、６６…を介して係合している中間ベース６８は、ウエハステージ６２と一体となってＹ方向にのみ移動する。

また、中間ベース６８上にＹレール７２、７２及びガイドローラ７４、７４…を介して係合しているマスクステージ７６は、原点に止まったままである。

すなわち、マスクステージ７６に対して、ウエハステージ６２は、水平面内の任意の位置に移動できる。

上記のＸ方向駆動手段６０Ｂ及びＹ方向駆動手段６２Ｂとしては、ピエゾ素子や公知の１軸駆動装置が採用できる。１軸駆動装置としては、たとえば、ボールねじとステッピングモータとの組み合わせ、又は、リニアモータ等が好ましく採用できる。

図８は、図７における位置関係において、転写する際の位置合せ装置の状態を示す説明図である。すなわち、図７において、相対位置固定手段である既述のＸブレーキ７０、７０が図の矢印方向に作動され、中間ベース６８とウエハステージ６２とのＸ方向の相対移動が規制されている。また、相対位置固定手段である既述のＹブレーキ７８、７８が図の矢印方向に作動され、マスクステージ７６と中間ベース６８とのＹ方向の相対移動が規制されている。また、ストッパ５８Ｂ、６８Ｂは解除させておく。これにより、マスク吸着板３１にあるマスク３０（図１２参照）とウエハステージ６２上の基板（ウエハ４０）とが一体化され、装置の振動等の影響を受けず、高精度のパターニングが達成できる。

なお、転写されるマスクの領域は、パターン中心が、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃと一致した転写領域Ａである。この転写領域Ａのサイズは、たとえば３３ｍｍ角とできる。

次に、マスクステージ７６のＸ方向及びＹ方向の移動手段について説明する。図９及び図１０は、図２と同様に、位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図である。

このうち、図９は、ウエハステージ６２が任意の位置、たとえば、Ｘ方向（左方）に駆動された状態で、かつ、中間ベース６８及びマスクステージ７６の中心が、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃと一致した状態を示す図であり、これまでの説明にしたがって動作した結果の状態を示す。

一方、図１０は、更にウエハステージ６２及び中間ベース６８のみならずマスクステージ７６もがＹ方向（奥側）に駆動された状態を示す図である。これは、図７により説明された、中間ベース６８及びマスクステージ７６をＹ方向に駆動させる際に、マスクステージ７６のＹブレーキ７８、７８を用いて、中間ベース６８とマスクステージ７６とを一時的に一体化することにより実現させている。この駆動においては、当然、中間ベース６８とマスクステージ７６が有する上板５８に対するストッパは解除させておく。

図９においては、図８と同様に、パターン中心が、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃと一致した転写領域Ａとなっている。一方、図１０においては、パターン中心が、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃと一致しているのは、転写領域Ａの手前側に隣接する転写領域Ｂとなっている。

図９及び図１０に示されるように、ウエハ（ウエハステージ６２）に対しマスク（マスクステージ７６）を相対移動させることにより、ウエハの同一の被転写領域に異なるマスクパターン（図１０では、Ａ、Ｂ及びＣ）を重ね合わせ転写できる構成となっている。また、ウエハ上の複数の被転写領域に異なるマスクパターンを転写できる構成でもある。

図１１は、図１０に示される状態から、マスク（マスクステージ７６）を固定したまま、ウエハ（ウエハステージ６２及び中間ベース６８）をＹ方向（手前側）に移動させた状態を示す図である。すなわち、Ｘブレーキ７０、７０およびマスクステージ７６と上板５８を固定するストッパ５８Ｂを作動させ、Ｙブレーキ７８、７８および中間ベース６８と上板５８を固定するストッパ６８Ｂを解除してＹ方向移動手段６２Ｂを用いて移動させる。この場合、マスクの転写領域Ｂのパターンが、図１０におけるウエハの被転写領域の奥側に隣接する被転写領域に転写される状態となっている。

次に、マスクステージ７６の詳細について説明する。図１２及び図１３は、マスクステージ７６の説明図である。このうち、図１２は、マスクの回転機構を説明するもので、（ａ）は正断面図であり、（ｂ）は平面図である。図１３は、マスクの傾斜機構、及び、マスクとウエハとの間の間隙の調整機構を説明するもので、（ａ）は正断面図であり、（ｂ）は一部を切り欠いた平面図である。

図１２に示されるように、マスクステージ本体７６Ａの中央部には、マスク受けプレート７６Ｂが落し込めるような円状の凹部が形成されている。また、このマスク受けプレート７６Ｂの下面には静電チャック７６Ｃが隣接して設けられており、マスク台３２の固定ができるようになっている。なお、マスク３０は、マスク吸着板３１の下面に吸着される（図１３参照）。

マスクステージ本体７６Ａの中央部の円状の凹部の表面は、ダイヤモンドライクカーボンで形成されており、マスク受けプレート７６Ｂが鉛直軸を中心として円滑に回転できるようになっている。そして、マスクステージ本体７６Ａの中央部の円状の凹部に隣接して、回転用の超音波モータ７６Ｄが設けられている。

この構成により、超音波モータ７６Ｄの駆動により、マスク台３２を保持したマスク受けプレート７６Ｂが鉛直軸を中心として円滑に回転可能となっている。

更に、図１３に示されるように、マスクステージ本体７６Ａの中央部の円状の凹部の３箇所には、Ｚ軸ピエゾアクチュエータ（ピン形状をしており、昇降動作をする）７６Ｅ、７６Ｅ、７６Ｅが設けられている。このＺ軸ピエゾアクチュエータ７６Ｅ、７６Ｅ、７６Ｅの配置は、略正三角形の頂点に当る位置であり、Ｚ軸ピエゾアクチュエータ７６Ｅ、７６Ｅ、７６Ｅの上端がマスク台３２の下面に固着されており、Ｚ軸ピエゾアクチュエータ７６Ｅ、７６Ｅ、７６Ｅの下端はマスク吸着板３１に固着されている。

図１３に示される上記の構成により、Ｚ軸ピエゾアクチュエータ７６Ｅ、７６Ｅ、７６Ｅが個別に上下動制御でき、マスク台３２のＺ軸方向の微動、すなわち、マスクとウエハとの間の間隙の調整、及び、マスク吸着板３１の水平面に対する傾斜制御が可能となっている。マスク３０は、図示しない静電チャックによりマスク吸着板３１の下面に吸着されている。

次に、ウエハステージ６２の詳細について説明する。図１４及び図１５は、ウエハステージ６２の説明図である。このうち、図１４は、ウエハの回転機構を説明するもので、（ａ）は正断面図であり、（ｂ）は平面図である。図１５は、ウエハの微動機構を説明するもので、（ａ）は正断面図であり、（ｂ）は平面図である。

図１４に示されるように、ウエハステージ６２の中央部には、ウエハ４０が落し込めるような円状の凹部が形成されている。また、この凹部には３箇所に静電チャック６２Ｃ、６２Ｃ、６２Ｃが設けられており、これによりウエハ４０の固定ができるようになっている。また、この凹部により、保持固定されたウエハ４０の表面が、ウエハステージ６２の表面と面一となる。

ウエハステージ６２の中央部の円状の凹部の表面は、ダイヤモンドライクカーボンで形成されており、ウエハ４０が鉛直軸を中心として円滑に回転できるようになっている。そして、ウエハステージ６２の中央部の円状の凹部に隣接して、回転用の超音波モータ６２Ｄが設けられている。

この構成により、超音波モータ６２Ｄの駆動により、ウエハ４０が鉛直軸を中心として円滑に回転可能となっている。

図１５に示されるように、ウエハステージ６２の右側端には、Ｘ方向駆動手段６０に加えてＸ方向微動手段６２Ｅが直列に設けられており、これによりウエハステージ６２のＸ方向の微動調整が可能となっている。このＸ方向微動手段６２Ｅとしては、公知の各種手段が採用できるが、たとえば、ピエゾ素子が好ましく採用できる。

次に、本発明に係る転写装置を使用したパターン転写方法について説明する（図１６参照）。ここで、マスク３０の転写パターンは、既述のＡ、Ｂ及びＣの３パターンとし、このパターンは、Ｙ方向に隣接してＣ、Ａ、Ｂの順で配置する。一方、ウエハ４０の被転写領域は、後述する図２０に示されるようにＷ１〜Ｗ９の９領域とし、３×３のマトリックス配置で左上の被転写領域Ｗ１から右下の被転写領域Ｗ９とする。図１６〜図２０は、図２と同様に、位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図であり、この転写を順に説明するものである。

図１６において、ウエハステージ６２の中心は、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃ（電子銃１２（図２１参照）の軸心）と一致している。一方、マスクステージ７６の中心は、中心線ＣＸと一致しており、中心線ＣＹよりＹ方向手前側に１ピッチ（隣接するマスクパターン同士の間隔、及び、隣接する被転写領域同士の間隔を指す。以下、同様に「ピッチ」と称する）ずれている。すなわち、この図１６に示される状態では、ウエハ４０の被転写領域Ｗ１（図２０参照）にマスクパターンＣが転写される。

図１７は、図１６の状態よりウエハステージ６２がＹ方向に１ピッチ移動し、マスクステージ７６も同様にＹ方向に１ピッチ移動した状態である。図１７において、ウエハステージ６２の中心は、中心線ＣＸと一致しており、中心線ＣＹよりＹ方向奥側に１ピッチずれている。一方、マスクステージ７６の中心は、中心線ＣＸとＣＹとの交点Ｃと一致している。すなわち、この状態では、ウエハ４０の被転写領域Ｗ２（図２０参照）にマスクパターンＡが転写される。

図１８は、図１７の状態よりウエハステージ６２がＹ方向に１ピッチ移動し、マスクステージ７６も同様にＹ方向に１ピッチ移動した状態である。図１８において、ウエハステージ６２の中心は、中心線ＣＸと一致しており、中心線ＣＹよりＹ方向奥側に２ピッチずれている。一方、マスクステージ７６の中心は、中心線ＣＸと一致しており、中心線ＣＹよりＹ方向奥側に１ピッチずれている。すなわち、この状態では、ウエハ４０の被転写領域Ｗ３（図２０参照）にマスクパターンＢが転写される。

図１９は、図１８の状態よりウエハステージ６２がＸ方向に１ピッチ移動し、マスクステージ７６の移動がなかった状態である。図１９において、ウエハステージ６２の中心は、中心線ＣＸよりＸ方向左側に１ピッチずれており、中心線ＣＹよりＹ方向奥側に２ピッチずれている。一方、マスクステージ７６の中心は、中心線ＣＸと一致しており、中心線ＣＹよりＹ方向奥側に１ピッチずれている。すなわち、この状態では、ウエハ４０の被転写領域Ｗ６（図２０参照）にマスクパターンＢが転写される。

図２０は、図１９の状態より、上記と同様に順次ウエハステージ６２及びマスクステージ７６を移動させ（マスクステージ７６の移動がない場合もある）、被転写領域にマスクパターンを転写し、全て（９個）の被転写領域に転写がなされた状態である。図２０において、ウエハステージ６２の中心は、中心線ＣＸよりＸ方向左側に２ピッチずれており、中心線ＣＹよりＹ方向奥側に２ピッチずれている。一方、マスクステージ７６の中心は、中心線ＣＸと一致しており、中心線ＣＹよりＹ方向奥側に１ピッチずれている。すなわち、この状態では、ウエハ４０の被転写領域Ｗ９にマスクパターンＢが転写される。なお、転写中は、ストッパ５８Ｂ、６８Ｂは当然解除している。

以上のようにしてなされる転写の際に相対位置固定手段であるＸブレーキ７０、７０及びＹブレーキ７８、７８によりマスクステージ７６（マスク装着部）とウエハステージ６２（基板保持部）との水平方向の相対位置が固定されるので、マスク３０とウエハ４０（基板）とが一体化され、装置の振動等の影響を受けず、高精度のパターニングが達成できる。

以上、図１６〜図２０により転写の例を説明したが、転写の態様はこの例に限られるものではなく、各種の態様が採り得る。たとえば、ウエハ４０の全て（９個）の被転写領域（Ｗ１〜Ｗ９）にマスク３０のマスクパターンＡ、Ｂ及びＣを重ね合わせ転写する態様（たとえば、マスクパターンＡ、Ｂ、Ｃの順で重ね合わせ転写する）も採り得、この場合も同様の効果が得られる。

また、図１６〜図２０による転写（描画）の例では、マスク３０に設けられるパターンが、Ｙ方向に隣接した３パターン（マスクパターンＡ、Ｂ及びＣ）であり、マスクステージ７６がＹ方向にのみ移動しているが、マスク３０に設けられるパターンをＸ方向及びＹ方向のマトリックス配置とし（たとえば、３×３の９パターン）、マスクステージ７６のＸ方向移動機構及び上板５８とＸ方向で移動可能なクランパを追加することにより、マスクステージ７６をＸ方向及びＹ方向に移動させる転写方法も採用できる。

以上、本発明に係る転写装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

特に重要な態様としては、ビームをＸ方向のみに走査しながら、マスクステージとウエハステージを一体化したまま、Ｙ方向に連続的に送ることによりパターン転写を可能とする構成が挙げられる。

図１６〜図１８で説明した動作では、マスクもウエハもＹ方向に一体化されている状態でステップ＆リピート方式で駆動するようになっているが、この態様では、Ｙ方向への３動作を一回の運動で行う。この際、ビームはＸ方向にのみ偏向する。ただし、マスクとウエハのＹ方向への速度変動に伴う位置誤差をレーザ測長機で測定して、ビーム偏向で補正するのは、前述のウエハ連続移動描画方式と同様である。この動作により、図２０で示されるＷ１〜Ｗ３までの領域が、マスク及びウエハの一回のみの連続移動動作で転写できる。

次に、図１９で説明した動作で、Ｘ方向にステップ移動し、再び前述の連続移動転写を行うことにより、図２０で示されるＷ４〜Ｗ６までの領域が転写できる。これを繰り返すことにより、図２０で示されるＷ７〜Ｗ９までの領域、更には、ウエハ全面にわたる転写が能率良く行える。

このほか、本実施形態では、転写の際に、Ｘブレーキ７０、７０及びＹブレーキ７８、７８によりマスクステージ７６とウエハステージ６２との水平方向の相対位置が固定されているが、Ｘブレーキ７０、７０又はＹブレーキ７８、７８の一方のみ作動させる態様も採り得る。この場合であっても、従来の転写装置と比べて格段の効果が得られる。

更に、既述したように、本実施形態で採用されている各種の駆動手段（超音波モータ６２Ｄ、７６Ｄ、Ｘ方向微動手段６２Ｅ、Ｚ軸ピエゾアクチュエータ７６Ｅ、等）は一例であり、これらと同様の公知の各種手段も採用できる。

また、本実施形態では、転写装置として電子ビーム転写装置を採用しているが、本発明は、これ以外の荷電粒子ビーム転写装置、光露光装置等にも適用できる。

位置合せ装置の全体構成図 位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図 中間ベース及びマスクステージの位置調整手段を説明する部分分解斜視図 中間ベース及びマスクステージの位置調整手段を説明する概念図 位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図 位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図 位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図 転写の際の位置合せ装置を示す説明図 位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図 位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図 位置合せ装置のうち、マスク装着部と基板保持部との位置関係を説明する概略図 マスクステージの説明図 マスクステージの説明図 ウエハステージの説明図 ウエハステージの説明図 パターン転写方法について説明する図 パターン転写方法について説明する図 パターン転写方法について説明する図 パターン転写方法について説明する図 パターン転写方法について説明する図 本発明が適用される電子ビーム近接露光装置の基本構成図 電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図 本発明が適用される電子ビーム近接露光装置の全体構成図

符号の説明

１２…電子銃、１４…電子ビーム源、１５…電子ビーム、１６…レンズ、１８…整形アパーチャ、２０…走査手段、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３０…マスク、３１…マスク吸着板、３２…マスク台、４０…ウエハ（基板）、４２…レジスト層、４４…真空チャンバ、５０…位置合せ装置、６２…ウエハステージ、７０…Ｘブレーキ、７６…マスクステージ、７８…Ｙブレーキ

Claims (12)

1. 基板上のレジストにビームによってパターンを描く転写装置において、
   平行なビームを出射し偏向走査する鏡筒部と、
   前記ビームの径路に配置されるマスク装着部と、
   前記マスク装着部に近接配置され、表面にビーム感応性レジストの層が形成された基板を保持する基板保持部と、
   前記マスク装着部と前記基板保持部との水平方向の相対位置を変更可能とする相対位置移動手段と、
   前記マスク装着部と前記基板保持部との水平方向の相対位置を固定する相対位置固定手段と、を備え、
   転写の際に前記相対位置固定手段により前記マスク装着部と前記基板保持部との水平方向の相対位置が固定可能となっていることを特徴とする転写装置。
2. 前記相対位置移動手段は、その固定部及び移動部のいずれか一方が前記基板保持部上に固定された水平１軸方向の第１の１軸案内手段と、前記第１の１軸案内手段の固定部及び移動部のいずれか他方にその固定部及び移動部のいずれか一方が固定されるとともに、その固定部及び移動部のいずれか他方が前記マスク装着部上に固定された、前記水平１軸方向と直交する水平１軸方向の第２の１軸案内手段とよりなる請求項１に記載の転写装置。
3. 前記相対位置固定手段は、前記第１の１軸案内手段及び／又は前記第２の１軸案内手段の駆動を停止させるブレーキ手段である請求項１又は２に記載の転写装置。
4. 前記基板保持部と転写装置本体との間には、前記基板保持部の水平１軸方向又は水平２軸方向の相対位置を変更可能とする基板保持部移動手段を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の転写装置。
5. 前記転写装置本体には、前記マスク装着部及び／又は前記基板保持部の水平方向の位置を固定するストッパ手段を備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の転写装置。
6. 前記基板保持部には前記基板の鉛直軸に対する回転角度を可変とする基板回転手段が設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の転写装置。
7. 前記マスク装着部にはマスクの鉛直軸に対する回転角度を可変とするマスク回転手段が設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の転写装置。
8. 前記基板保持部には前記基板の鉛直方向の位置及び／又は前記基板の水平に対する傾き角度を可変とする基板昇降手段が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の転写装置。
9. 前記マスク装着部には前記マスクの鉛直方向の位置及び／又は前記マスクの水平に対する傾き角度を可変とするマスク昇降手段が設けられている請求項１〜８のいずれか１項に記載の転写装置。
10. 出射された前記平行なビームが前記鏡筒部により水平１軸方向に偏向走査され、前記基板保持部移動手段により前記基板が前記水平１軸方向と直交する水平１軸方向に移動され、これにより前記基板と前記マスクとが一体化されている状態で移動しながらパターンが転写される請求項４〜９のいずれか１項に記載の転写装置。
11. 前記ビームが荷電粒子ビームである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の転写装置。
12. 前記基板が半導体基板である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の転写装置。

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