JP2017034088A - 原版保持装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、かつ、通常稼働時に原版の下方に部品が突出することのない構成の、原版保持装置を提供する。
【解決手段】原版保持装置は、原版の上面を吸着して保持する原版保持部と、原版保持部からの原版の落下防止を行わない第１状態から、原版保持部に対する前記原版を保持する保持力の供給の停止又は不足に応答して原版の落下防止を行う第２状態に変化する落下防止機構とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リソグラフィ装置における原版の落下防止技術に関する。

インプリント装置やＥＵＶ露光装置等のリソグラフィ装置においては、原版（モールド、レチクル）が下向きに保持されるものが多い。原版は一般にはチャック機構により真空吸着あるいは静電吸着により保持されるが、フェイルセーフの点から原版の落下を防止する機構が必要である。

特許文献１は、原版の下面を係止する支持部材を有する落下防止機構を開示している。また、特許文献２は、原版の周縁部の下面が薄肉となる段差を設け、そこに支持部材で支える構成を開示している。

特開２００６−１５６９０５号公報 特開２００９−２８２１１１号公報

特許文献１の構成では、通常時にも、落下防止機構の支持部材が原版下面より下に突出している。しかし、リソグラフィ装置の一態様であるインプリント装置においては、原版と基板上のインプリント材とを接触させるため、通常稼働時に原版の下部直近にそのような突出部があると基板と干渉してしまう。したがって、特許文献１のような構成はインプリント装置には採用できない。また、露光装置であっても、原版と基板との間隔をきわめて狭い構成をとる場合にも、特許文献１のような構成を採用することは困難である。このように、特許文献１の構成は、インプリント装置を含む各種リソグラフィ装置に対する汎用性が低い。

また、特許文献２の構成では、原版の形状を変更する必要がある。原版の形状変更は、原版の製造工程、原版にパターンを描写する工程など多くの工程に影響し、コスト増加や工程の遅延を招く。

本発明は、簡易な構成で、かつ、通常稼働時に原版の下方に部品が突出することのない構成の、原版保持装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、原版の上面を吸着して保持する原版保持部と、前記原版保持部からの前記原版の落下防止を行わない第１状態から、前記原版保持部に対する前記原版を保持する保持力の供給の停止又は不足に応答して前記原版の落下防止を行う第２状態に変化する落下防止機構とを有することを特徴とする原版保持装置が提供される。

本発明によれば、簡易な構成で、かつ、通常稼働時に原版の下方に部品が突出することのない構成の、原版保持装置を提供することができる。

実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 落下防止機構の構成例を示す図。 落下防止機構の他の構成例を示す図。 落下防止機構の他の構成例を示す図。 落下防止機構の他の構成例を示す図。 落下防止機構の他の構成例を示す図。 ロック部材を退避位置へ復帰させる構成例を示す図。 ロック部材を退避位置へ復帰させる構成例を示す図。 落下防止機構をモールドの四隅に配置した例を示す図。 真空経路が落下防止機構の外部で連結される構成例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

図１は、本発明の原版の原版保持装置が適用される本実施形態に係るインプリント装置１００の構成を示す図である。インプリント装置１００は、半導体デバイスなどの製造プロセスで使用されるリソグラフィ装置であり、原版であるモールド（型）を用いて基板の上のインプリント材（例えば樹脂）にパターンを形成する。インプリント装置１００は、本実施形態では、インプリント材の硬化方法として、紫外線の照射によってインプリント材（光硬化性樹脂）を硬化させる光硬化法を採用するが、これに限定されない。例えば熱硬化性の樹脂を用いた熱硬化法を採用してもよい。

モールド１は、基板１０４と対向する面に、基板１０４の上に供給されたインプリント材１２０に転写すべきパターンが形成されたパターン部１ａを有する。モールド１は、例えば矩形形状の外形を有し、石英など紫外線が透過する材料で構成される。

モールド保持部２（原版保持部）は、真空吸引力または静電気力によってモールド１の上面を吸着して保持する。またモールド保持部２は、モールド１をｚ軸方向（基板１０４の表面と直交する方向）に駆動する駆動機構を含む。モールド保持部２は、この駆動機構により、モールド１と基板１０４との間隔を狭めることで基板１０４の上に塗布されたインプリント材１２０（未硬化の樹脂）とモールド１とを接触させる（押型）。この状態で紫外線照射部１０３は紫外線を照射しインプリント材１２０を硬化させる。その後、モールド保持部２は、モールド１と基板１０４との間隔を拡げることで基板１０４の上の硬化したインプリント材からモールド１を剥離する（離型）。ここでは、モールド保持部２を駆動して押型、離型を行う場合について説明したが、基板１０４を保持する基板ステージ１０５を駆動してモールド１と基板１０４の間隔を狭めたり広げたりしてもよい。また、モールド保持部２と基板ステージ１９５を相対的に駆動させることで押型、離型を行ってもよい。

基板１０４は、例えば、単結晶シリコンウエハやＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハなどを含む。基板ステージ１０５は、基板１０４を保持する基板チャックと、モールド１と基板１０４との位置合わせ（アライメント）を行うための駆動機構とを含む。この駆動機構は、例えば、粗動駆動系と微動駆動系とで構成され、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及びθ（ｚ軸回りの回転）方向に基板１０４を駆動する機能や基板１０４の傾きを補正するためのチルト機構を備えていてもよい。

インプリント材供給部１１１は、未硬化のインプリント材を保管するタンクであり、ディスペンサ１１０に対して配管により未硬化のインプリント材を供給する。インプリント材の塗布部であるディスペンサ１１０は、例えばインクジェット法によりインプリント材１２０を基板１０４に塗布するための吐出口を有する。ディスペンサ１１０がインプリント材供給部１１１から供給されたインプリント材を吐出する間に基板ステージ１０５が移動することで基板１０４の上にインプリント材１２０が塗布される。

制御部１３０は、例えばＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１００の全体の動作を制御する。制御部１３０は、インプリント装置１００の各部を制御して、インプリント処理を行う処理部として機能する。ここで基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理は以下の動作を含む。本実施形態では、基板１０４のショット領域毎にインプリント材１２０が塗布される。その後、制御部１３０は、基板１０４のショット領域におけるインプリント材１２０にモールド１を接触させ（押型）、その状態で紫外線照射部１０３により紫外線を一定時間照射してインプリント材を硬化させる。その後、制御部１３０は、硬化したインプリント材からモールド１を剥離する（離型）。こうして、基板１０４上にインプリント材１２０のパターンが形成される。

本実施形態において、インプリント装置１００における原版保持装置は、モールド保持部２（原版保持部）と、モールド保持部２からモールド１が落下するのを防止する落下防止機構１５０とを含む。落下防止機構１５０は、モールド保持部２からのモールドの落下防止を行わない第１状態から、モールド保持部２に対するモールド１を保持するための保持力（用力）の供給の停止又は不足に応答してモールドの落下防止を行う第２状態に変化することができる。図２に落下防止機構１５０の一構成例を示す。落下防止機構１５０はモールド１の周辺に複数設けられうる（詳細は図９の例を参照して後述する。）。ただし、以下に説明する図２〜図８の例においては、そのうちの１つについてのみ示す。

図２（ａ）において、モールド１の上面は、真空圧力によりモールド保持部２に吸着保持されている。落下防止機構１５０は、モールド１をロックするためのロック部材３を含む。また、落下防止機構１５０は、ロック部材３を変位させる変位機構を含む。本実施形態において、そのような変位機構は、ロック部材３の回転移動が可能なように支持するヒンジ部材４を含みうる。また、落下防止機構１５０は、ロック部材３を吸着保持するロック部材保持部８を含む。また、ロック部材３の下端部にはモールド１を下方から支持するための支持部材３ａが設けられている。ロック部材保持部８は、例えば、真空圧力機構をモールド保持部２と共有しており、インプリント装置１００の稼働時（通常稼働時）、ロック部材３は、真空圧力機構による真空圧力によりロック部材保持部８に吸着されている。なお、ロック部材保持部８は、モールド保持部２の一部として形成されていてもよいし、モールド保持部２とは別体で構成されていてもよい。ロック部材３がロック部材保持部８に吸着されている位置を、「退避位置」（第１位置）とする。この退避位置は、モールドの落下防止を行わない位置であり、モールド１の側方でかつモールド１の下面より上方でモールド１から離間した位置である。これにより、モールド１の下部直近にも部品の配置が可能である。なお、下部直近とは、例えば、鉛直方向がモールド１の下面から１０ｍｍの距離、水平方向がモールド１の中心から基板１０４の半径で囲まれる範囲を示すものとする。

モールド１がモールド保持部２から落下する前に、ロック部材３がモールド１を支持する必要がある。そのためには、モールド保持部２によるモールドの保持力（用力）である真空圧力の供給が停止又は不足し吸着力が低下する過程で、先にロック部材３が移動してモールド１を支持し、その後モールド１がモールド保持部２から脱落するよう設計する必要がある。

ここで、モールド１のモールド保持部２に対する吸着圧力、吸着面積、質量と、ロック部材３のロック部材保持部８に対する吸着圧力、吸着面積と、ロック部材３の質量及び重力加速度ｇの間には下記の関係が成り立つ。

Ｐ１×Ｓ１＝Ｍ１×ｇ
Ｐ２×Ｓ２＝Ｍ２×ｇ
ただし、
Ｐ１：モールド１の吸着圧力、
Ｓ１：モールド１の吸着面積、
Ｍ１：モールド１の質量、
Ｐ２：ロック部材３の吸着圧力、
Ｓ２：ロック部材３の吸着面積、
Ｍ２：ロック部材３の質量、
ｇ：重力加速度。

モールド１とロック部材３とで吸着圧力は等しく、かつ、真空圧力の低下時においても吸着圧力が同じ値で減少する場合（すなわち、常にＰ１＝Ｐ２の場合）には、モールド１とロック部材３において以下の関係が成り立つように設計すればよい。

Ｍ１／Ｓ１ ＜ Ｍ２／Ｓ２
すなわち、吸着面積あたりの質量が、ロック部材３の方がモールド１より大きくなるようにすればよい。この関係を満たせば、保持力である真空圧力の供給が停止又は不足して吸着圧力が低下する過程で、先にロック部材３が自重により下方に移動してモールド１をロックし、その後でモールド１がモールド保持部２から離脱するようになる。ロック部材３が下方に移動してモールド１をロックした状態が、図２（ｂ）である。このモールド１の落下防止を行うときのロック部材３の位置を「落下防止位置」（第２位置）とする。

一方、モールド１とロック部材３とで吸着圧力が異なる値で減少する場合（すなわち、Ｐ１≠Ｐ２の場合）を考える。この場合は、モールド１が落下する時の圧力Ｐｆ１、ロック部材３が下方に移動する時の圧力Ｐｆ２とすると、Ｐ１がＰｆ１に到達する時間よりも早くＰ２がＰｆ２に到達するように設計すればよい。例えば、真空経路に大容量のタンクを設けたり、絞りを設けたりすることで、圧力減少速度を遅くすることができる。

図２（ｂ）の状態でもロック部材３とその上部の吸着部との隙間を十分小さくしておけば、保持力が再稼働した場合、再びロック部材３は上方に吸着される。この場合は、モールド１がモールド保持部２に吸着保持されてから、ロック部材３がロック部材保持部８に吸着されるようにする。図２の例では、ロック部材３がヒンジ部材４を支点とする回転方向に自由度を有する。通常時、保持力である真空圧力によりロック部材３は退避位置に留まり、何らかの原因で真空圧力が低下すると、復元力である重力によりロック部材３が下方の落下防止位置に移動する。復元力とは、物が元の位置や形状に戻ろうとする力のことである。重力を利用する場合、物が別の力によりある高さに上げられたときに元の位置に戻ろうとする力が、復元力である。弾性力を利用する場合、物が別の力によりある形状に変形させられたときに元の形状に戻ろうとする力が、復元力である。また、磁力を利用する場合、物が別の力により対面した同極の磁石が近付けられたときに元の位置に戻ろうとする力が、復元力である。

図２において、ヒンジ部材４は、落下防止位置の方向に付勢された弾性ヒンジであってもよい。ヒンジ部材４はロック部材３に退避位置から落下防止位置の方向に力を加えることができる。落下防止位置の方向に付勢された弾性ヒンジを用いることによって、ロック部材３によるモールド１の保持力を高めることができる。

図３に、落下防止機構１５０の他の構成例を示す。図３の例では、落下防止機構１５０は、ロック部材３をスライド可能に支持するリニアガイド５を有する。このリニアガイド５により、ロック部材３は退避位置と落下防止位置との結ぶ一軸方向に自由度を有する。通常時、保持動力である真空圧力によりロック部材３は退避位置に留まり（図３（ａ））、何らかの原因で真空圧力が低下すると、復元力である重力によりロック部材３が落下防止位置に向けて移動する（図３（ｂ））。

図４に、落下防止機構１５０の更に他の構成例を示す。図４の構成は図２の構成と同様であるが、図４の例では、ロック部材３とロック部材保持部８との間に、退避位置から落下防止位置の方向に付勢する付勢部材６が設けられている。付勢部材６は、ロック部材３に退避位置から落下防止位置の方向に力を加えることができる。付勢部材６は例えば、バネ等の弾性部材でありうる。通常時、保持動力である真空圧力が付勢部材６の弾性力を上回ってロック部材３は退避位置に留まる（図４（ａ））。その後、モールド保持部２に対する用力の供給の停止又は不足に応答して、付勢部材６の付勢力及び重力によりロック部材３が落下防止位置に向けて移動する（図４（ｂ））。

この構成によれば、モールド１がモールド保持部２から落下する前にロック部材３がモールド１を保持することを確実にすることができる。また、付勢部材６の付勢力によって、ロック部材３によるモールド１の保持力を高めることもできる。この付勢部材６によってモールド１の保持力を十分に得られる場合には、図１に示された支持部材３ａをなくしてロック部材３がモールド１の側面のみで保持することができる。そのため、モールド１と基板１０４との間に隙間がない場合にも、ロック部材３がモールド１を保持することができるという有利な点がある。また、付勢部材６に管状の弾性部材を用い内部を真空経路として使用すれば、ロック部材３と上部の吸着部との隙間が広くても、保持動力が再稼働した場合に再吸着が容易である。

図５に、落下防止機構１５０の更に他の構成例を示す。図４の例では付勢部材６にバネ等の弾性部材を使用したが、図５の例では、付勢部材６の別の態様として磁石７を使用する。図５において、ロック部材３とロック部材保持部８とが向かいあうそれぞれの面に、退避位置において同極同士が対向する少なくとも一対の磁石７が設けられている。通常時、保持動力である真空圧力が磁石７の反発磁力を上回ってロック部材３は退避位置に留まる（図５（ａ））。その後、何らかの原因で真空圧力が低下すると、復元力である磁石７の反発力及び重力によりロック部材３が落下防止位置に向けて移動する（図５（ｂ））。この構成によれば、図４の構成と同様の効果を得ることができる。

図６に、落下防止機構１５０の更に他の構成例を示す。図２の例では、モールド保持部２及びロック部材保持部８の保持動力は真空吸引力としたが、図６の例は、モールド保持部２及びロック部材保持部８の保持動力（用力）を静電気力としたものである。図６（ａ）は静電気力によってモールド１及びロック部材３がそれぞれモールド保持部２及びロック部材保持部８に吸着された状態を示し、図６（ｂ）は静電気力が低下してロック部材３が落下防止位置に移動してモールド１を保持した状態を示している。なお、保持動力が静電気力の場合には、ロック部材３はロック部材保持部８と電気的に絶縁している必要がある。

落下防止機構１５０は、落下防止機構１５０が作動した後、ロック部材３を落下防止位置から退避位置に戻す復帰部を有することができる。図７（ａ）は、落下防止機構１５０が作動した状態、すなわちロック部材３が落下防止位置に移動した状態を示している。復帰部は例えば、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、ロック部材３を退避位置に戻すための真空経路９を含みうる。この真空経路９に不図示の外部の真空装置が接続される。図７（ａ）の状態において外部の真空装置を動作させることで、真空経路９を介して空気が吸入されてロック部材３がモールド１から外れ、ロック部材保持部８に吸着される。こうしてロック部材３を退避位置に戻すことができる。またこれにより、落下防止機構１５０に邪魔されずにモールド１を回収することができる。

図８に、復帰部の他の構成例を示す。原版搬送部１０は、モールド１をモールド保持部２に対する搭載及び回収を行う。この原版搬送部１０に、復帰部としてのガイド部材１１が設けられている。図８（ａ）は、落下防止機構１５０が作動した状態、すなわちロック部材３が落下防止位置に移動した状態を示している。この状態において、原版搬送部１０をモールド１の下方から上方へ移動させる。この移動に伴い、ガイド部材１１がロック部材３に当接し、ロック部材３を下方から上方に押し上げ、退避位置に復帰させることができる（図８（ｂ））。

次に、落下防止機構と周囲のユニットとの関係について説明する。図９は、モールド１を下面から見た図である。ここでは、落下防止機構１５０は上述したロック部材３を複数備える。図９の例では、４つのロック部材３が矩形形状のモールド１の四隅に配置される。一般に、モールド１の四辺部は他のユニットが近接している。モールド１の四辺部には、例えば、原版形状補正機構１２や流体供給回収部１３が配置されうる。上述した実施形態の落下防止機構１５０はロック部材３の駆動機構が簡便なため、コンパクトな設計が可能であり、上記したような他のユニットと干渉しないよう四隅に配置することができる。

図２の例では、モールド保持部２における真空経路とロック部材保持部８の真空経路とが落下防止機構１５０の内部で連結される構成を示した。しかし、本発明はこれに限定されず、図１０に示されるように、モールド保持部２における真空経路とロック部材保持部８の真空経路とが落下防止機構１５０の外部で連結される構成としてもよい。図１０の構成においても図２と同様に、通常時は、保持動力である真空圧力によってロック部材３は退避位置に留まる（図１０（ａ））。その後、何らかの原因で真空圧力が低下すると、ロック部材３の自重によりロック部材３が落下防止位置へと移動する（図１０（ｂ））。

上述の実施形態はインプリント装置に適用した例を示したが、インプリント装置以外のリソグラフィ装置にも適用可能である。例えば、ＥＵＶ露光装置においても原版はその上面を保持されているので、上述の実施形態のような落下防止機構が適用可能である。ＥＵＶ露光装置内の空間は真空にするため各所に隔壁が設けられている。スキャン駆動する原版と鏡筒の間にも隔壁が設けられていることが多い。原版の下部直近のスペースは少ないため、上述の実施形態は有用である。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１：モールド、２：モールド保持部、３：ロック部材、４：ヒンジ部材、８：ロック部材保持部

Claims (16)

1. 原版の上面を吸着して保持する原版保持部と、
   前記原版保持部からの前記原版の落下防止を行わない第１状態から、前記原版保持部に対する前記原版を保持する保持力の供給の停止又は不足に応答して前記原版の落下防止を行う第２状態に変化する落下防止機構と、
   を有することを特徴とする原版保持装置。
2. 前記落下防止機構は、
   前記原版をロックするロック部材と、
   前記第１状態において前記ロック部材を前記原版から退避した第１位置に位置させ、前記第２状態に変化する際に前記ロック部材を前記原版の落下防止を行う第２位置に変位させる変位機構と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の原版保持装置。
3. 前記変位機構は、前記ロック部材を、前記第１位置と前記第２位置との間で回転移動が可能なように支持するヒンジ部材を含むことを特徴とする請求項２に記載の原版保持装置。
4. 前記変位機構は、前記ロック部材を、前記第１位置と前記第２位置との間でスライド可能に支持するリニアガイドを含むことを特徴とする請求項２に記載の原版保持装置。
5. 前記ロック部材は、自重によって前記第１位置から前記第２位置に変位することを特徴とする請求項３又は４に記載の原版保持装置。
6. 前記第１位置は、前記原版の側方でかつ前記原版の下面よりも上方の位置であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の原版保持装置。
7. 前記落下防止機構は、前記第１状態において、前記原版保持部の保持力によって前記ロック部材を前記第１位置に保持するロック部材保持部を含むことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の原版保持装置。
8. 前記ヒンジ部材は、前記第１位置から前記第２位置の方向に付勢する弾性ヒンジであることを特徴とする請求項３に記載の原版保持装置。
9. 前記ロック部材は、前記第２位置において前記原版を下方から支持する支持部材を含むことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の原版保持装置。
10. 前記落下防止機構は、前記ロック部材と前記ロック部材保持部との間に設けられ、前記ロック部材を前記第１位置から前記第２位置の方向に付勢する付勢部材を含むことを特徴とする請求項７に記載の原版保持装置。
11. 前記落下防止機構は、前記ロック部材を前記第２位置から前記第１位置に戻す復帰部を含むことを特徴とする請求項７に記載の原版保持装置。
12. 前記復帰部は、前記ロック部材保持部に形成され、外部の真空装置に接続される真空経路を含むことを特徴とする請求項１１に記載の原版保持装置。
13. 前記復帰部は、
    前記原版の前記原版保持部への搬送及び前記原版保持部からの回収を行う原版搬送部に設けられ、前記原版搬送部が前記原版の下方から上方へ移動するのに伴い前記ロック部材に当接し前記ロック部材を前記第２位置から前記第１位置に復帰せしめるガイド部材を含むことを特徴とする請求項１１に記載の原版保持装置。
14. 前記落下防止機構を複数備え、前記落下防止機構が矩形形状の前記原版の四隅に設けられることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の原版保持装置。
15. 原版に形成されたパターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
    前記原版を保持する請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の原版保持装置を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
16. 請求項１５に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    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。

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