JP2016111213A - ステージ装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン欠陥の低減と高速駆動によるスループット向上が実現できるステージ装置を提供すること。【解決手段】基板を保持して移動する可動ステージ２と、個別に吸着力を制御可能なように分割された吸着面を有し、前記基板の一部を吸着する部分チャックと、を備え、前記可動ステージ２と前記部分チャックとは物理的に分離して構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、ステージ装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。

半導体素子の製造に用いられるリソグラフィ装置（インプリント装置や露光装置）は、基板（ウエハ）を保持して移動可能なステージ装置を備える。例えばインプリント装置では、原版（型）に形成されているパターンの基板への転写は、ステージ装置により保持された基板上の未硬化樹脂（紫外線硬化樹脂等）への原版の接触（押型）、樹脂の硬化、原版の剥離（離型）により行われる。離型の際、基板から樹脂が剥がれたり、引きちぎれたりしてパターン欠陥が生じる場合がある。これに対して、特許文献１および２は、ステージ装置における吸着部（チャック）の吸着面が分割され、各吸着面の吸着力が制御部により個別制御されるインプリント装置を開示している。

特開２０１０−０９８３１０号公報 特開２００７−２１９５３７号公報

特許文献１および特許文献２のステージ装置は、可動ステージとチャックとが一体化した構成をしている。チャックの吸着面を分割すると、多数の配管類の設置が必要となり、ステージ装置の複雑化および大形化は避けられない。また、重量の増加も伴うため、高速駆動が困難となりスループットが低下してしまう。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、パターン欠陥の低減と高速駆動の両立によるスループット向上が実現できるステージ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板を保持して移動する可動ステージと、個別に吸着力を制御可能なように分割された吸着面を有し、基板の一部を吸着する部分チャックと、を備え、可動ステージと部分チャックとは物理的に分離して構成されることを特徴とする。

本発明によれば、吸着面の分割と各吸着面の吸着力の個別制御を可能とし、パターン欠陥の低減と高速駆動によるスループット向上が実現できるステージ装置を提供することができる。

第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す概略図である。 図１のステージ装置を上から見た図である。 第２実施形態に係る分割された吸着面の図である。 基板中央部を吸着した状態を示す図である。 基板左端外周部を吸着した状態を示す図である。 基板左上端外周部を吸着した状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るステージ装置を適用可能なリソグラフィ装置の構成を示す概略図である。ここでは、リソグラフィ装置として、紫外線の照射によって基板上の未硬化樹脂を硬化させる紫外線硬化型インプリント装置を使用した。ただし、インプリント装置は、他の波長域の光の照射によって未硬化樹脂を硬化させるインプリント装置や、他のエネルギー（例えば、熱）によって未硬化樹脂を硬化させるインプリント装置であってもよい。図１に示すインプリント装置は、基板１を保持するステージ装置と、原版９を保持し基板に垂直なｚ軸方向に駆動可能なインプリントヘッド１１と、アライメントスコープ１０と、紫外線照射機構１２と、を備える。ステージ装置は、基板１を保持して移動する可動ステージ２と、基板１の一部を吸着する部分チャックとを含む。可動ステージ２と部分チャックとは物理的に分離して構成されており、それぞれが定盤１５上に独立して支持される。可動ステージ２は、ｘ軸粗動機構３およびｙ軸粗動機構４に接続され、基板１に平行なｘｙ平面（基板の平面方向）で駆動される。この際、基板１は可動ステージ２の不図示の保持手段により片持ち状態で保持される。部分チャックは、吸着面（吸着領域）が形成されている吸着部５と、真空配管６と、電磁弁７とを備え、吸着部５の吸着力は吸着力制御部８により制御可能である。また、吸着部５は、部分チャックに接続された平面駆動機構（ｘ軸微動機構１６およびｙ軸微動機構１７）により基板の平面方向で駆動される。

図２は図１に示した基板１を保持するステージ装置を上から見た図である。図２に示すように、吸着部５の吸着面は、４行４列に１６分割されており、分割された吸着面に番号が付されている。分割された吸着面の各々に対して、真空配管６および電磁弁７が設けられ、吸着力制御部８にて吸着力が個別に制御可能とされている。ここでは説明を分かりやすくするために１６分割としているが、実際はもっと細かく分割することも可能である。

次に、図１に示すようなインプリント装置によるインプリント工程について概説する。まず、原版９をインプリントヘッド１１で保持し、基板１を可動ステージ２で保持する。可動ステージ２に保持された基板１は、ｘ軸粗動機構３およびｙ軸粗動機構４により不図示のディスペンサーの下に移動され、基板１上に紫外線硬化樹脂が塗布される。続いて、基板１のインプリント処理領域とその周辺が吸着部５にて真空吸着される。その直後、可動ステージ２による保持の解除および／またはｘ軸粗動機構３およびｙ軸粗動機構４のサーボ制御の解除が行われる。これにより基板１は、ｘ軸粗動機構３およびｙ軸粗動機構４から独立した状態で吸着部５に吸着されることになる。そして、アライメントスコープ１０が、原版９上のアライメントマークと基板１上のアライメントマークの位置ずれを計測する。その計測値をもとに平面駆動機構（ｘ軸微動機構１６およびｙ軸微動機構１７）により原版と基板の位置合わせが行われる。その後、原版９はｚ方向に下げられ、基板１上の未硬化樹脂へ接触させられる（押型）。この状態で原版９の凹凸パターンに樹脂が浸透するまで原版９を保持する。樹脂が十分浸透した後、インプリント制御機構１４からの指令により紫外線照射機構１２から反射ミラー１３を介し紫外線が樹脂に照射され、樹脂が硬化する。樹脂が硬化すると、インプリントヘッド１１はｚ方向に上昇し、硬化後の樹脂から原版９を剥離（離型）する。これにより、樹脂に凸型の樹脂パターンが形成される。基板上のすべての領域の樹脂パターン形成が終了した後、基板を排出する。

可動ステージとチャックとが一体化している従来技術とは異なり、本発明に係るステージ装置は、その特徴のひとつとして、可動ステージ２と、基板の一部を吸着する部分チャックとが物理的に分離して構成されている。この構成により、可動ステージ２に多数の配管類を搭載する必要がなくなり、可動ステージ２が複雑化、大形化および重量化しなくなるため、高速駆動が容易となる。しかも、可動ステージ２は、基板１を移動させるものの、インプリント処理位置に厳密に位置合わせすることはないため、その基板保持手段の精度も厳しくする必要がない。また、部分チャックにおいては、基板を保持して高速駆動する必要がないため、多数の配管類を問題なく備えることができる。

また、離型の際、分割された吸着面の各々の吸着力は、吸着力制御部８にて最適な吸着力になるよう個別に制御可能である。これにより、離型時の樹脂引き千切れによるパターン欠陥の発生を回避することができる。また、この個別制御は離型時のみだけでなく、例えば押型時にも行うことで、原版パターン凹凸部への樹脂の充填を促進させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、吸着面の分割と各吸着面の吸着力の個別制御を可能とし、パターン欠陥の低減と高速駆動によるスループット向上につながるステージ装置を提供することができる。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る分割された吸着面を示す図であり、図１および図２における吸着部５の吸着面に相当する。第１実施形態では吸着部５の吸着面は正方形に分割されていたが、本実施形態では基板の外周に沿った形で分割されている。

本実施形態の吸着面による基板の吸着方法について説明する。図４は、基板１の中央付近をインプリント処理する場合を示している。図４（ａ）の網掛け部分は基板１上のインプリント処理領域を示し、図４（ｂ）は吸着部５がそのインプリント処理領域とその周辺を吸着した状態を示す。この場合、インプリント処理領域の中心に吸着部５の吸着面の中心を合わせるように基板１を載置すればバランス良く吸着できる。さらに必要に応じて、網掛けで示した領域２２、２３、２４、３２、３３、３４とその他の領域で吸着力に強弱をつけることで最適な吸着状況を作り出すことができる。このような吸着面を有する部分チャックを備えたステージ装置によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
図５は、基板１の左端をインプリント処理する場合を示している。図５（ａ）の網掛け部分は基板１上のインプリント処理領域を示し、図５（ｂ）は吸着部５がそのインプリント処理領域とその周辺を吸着した状態を示す。

半導体デバイス製造においては、図５（ａ）の網掛け部のように通常の処理面積（図４（ａ））に満たない基板外周付近も、生産性の観点から残さず使用される。図５（ａ）の網掛け部内には、いくつもの半導体チップが構成されており、チップ単位では基板外周のわずかな領域でも生産に値するからである。

インプリント処理では、この外周付近の処理においてパターン欠陥が発生し易い。離型の際、樹脂は原版と基板との両側に引っ張られるが、その引っ張る力のバランスが悪い場合にパターン欠陥が発生することがある。図５（ａ）の網掛け部のような領域をインプリント処理する場合、例えば、インプリント処理領域よりも基板右側を広く吸着している場合は、基板右側の吸着力が左側よりも強くなり、左右の吸着力バランスが崩れてしまう。その影響で樹脂が千切れ、パターン欠陥となることがある。

本実施形態では図５（ｂ）に示すように、外周部の処理においては、網掛けで示した領域１２、１３、２２、２３、３２、３３、４２、４３とその他の領域で吸着力に強弱をつけることで、吸着力のバランスが良くなり、理想的な離型が可能となる。

また、本実施形態では、分割された各吸着面が基板外周に沿った形をしているため、基板外周まで漏れなく吸着できる。第１実施形態のように各吸着面が正方形だとすると、基板外周にかかる吸着面は空吸い状態となり、吸着力を発揮しない。そうすると外周にかかる面よりもひとつ内側の面で部分吸着することとなり、インプリント処理領域における吸着力のバランスは悪くなってしまう。本実施形態では、基板外周まで漏れなく吸着できるので、よりバランスのとれた吸着制御が可能となる。このような吸着面を有する部分チャックを備えたステージ装置によっても、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
図６は、基板の左上端をインプリント処理する場合を示している。図６（ａ）の網掛け部分は基板上のインプリント処理領域を示し、図６（ｂ）は吸着部５がそのインプリント処理領域とその周辺を吸着した状態を示す。本実施形態の部分チャックは基板に垂直なｚ軸を軸とした回転方向に吸着部５を駆動する回転駆動機構に接続されており、インプリント処理領域の外周角度に応じて吸着部５を回転させ外周まで漏れなく吸着することを可能としている。このような吸着面を有する部分チャックを備えたステージ装置によっても、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態と同様の効果を奏する。

第１実施形態〜第４実施形態では、リソグラフィ装置として、原版を感光性材料に押し付けて型を介して照射系から光を感光性材料に照射することによって感光性材料を硬化させるインプリント処理を行うインプリント装置を使用した。しかし、リソグラフィ装置は、原版のパターンを投影光学系により基板のショット領域に投影して原版のパターンをショット領域に転写する露光装置であってもよい。また、吸着方法は真空吸着を採用したが、静電吸着など他の吸着方法でもよい。

［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したリソグラフィ装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを転写（形成）する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンを転写された基板を加工する他の処理を含みうる。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ 基板
２ 可動ステージ
３ ｘ軸粗動機構
４ ｙ軸粗動機構
５ 吸着部
６ 真空配管
７ 電磁弁
８ 吸着力制御部
９ 原版
１０ アライメントスコープ
１１ インプリントヘッド
１２ 紫外線照射機構
１３ 反射ミラー
１４ インプリント制御機構
１５ 定盤
１６ ｘ軸微動機構
１７ ｙ軸微動機構

Claims (9)

1. 基板を保持して移動する可動ステージと、
   個別に吸着力を制御可能なように分割された吸着面を有し、前記基板の一部を吸着する部分チャックと、
   を備え、
   前記可動ステージと前記部分チャックとは物理的に分離して構成されることを特徴とするステージ装置。
2. 前記可動ステージは、前記基板を片持ち状態で保持することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記部分チャックによる吸着は、真空吸着であることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
4. 前記分割された吸着面の各々は、前記基板の外周に沿った形を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のステージ装置。
5. 前記吸着面が形成されている吸着部を前記基板の平面方向に駆動する平面駆動機構を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のステージ装置。
6. 前記吸着面が形成されている吸着部を前記基板の回転方向に駆動する回転駆動機構を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のステージ装置。
7. 原版のパターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
   前記基板を吸着する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のステージ装置を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
8. 前記リソグラフィ装置は、前記基板上の未硬化樹脂と前記原版とを接触させた状態で前記未硬化樹脂を硬化させ、硬化した樹脂から前記原版を剥離することで前記基板に前記原版のパターンを形成するインプリント装置であることを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィ装置。
9. 請求項７又は８に記載のリソグラフィ装置を用いて前記原版のパターンを前記基板に形成するパターン形成工程と、
   前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
   
   
   

Images