JP2018014440A - リソグラフィーシステム、及びそれを用いた物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィー装置を含むクラスタ構成において、基板ステージを駆動させたリソグラフィー装置の振動を抑制でき、かつ、周辺のリソグラフィー装置への振動伝達を抑制すること。【解決手段】直交する２つの方向に所定の間隔をおいて配置された梁で構成された床に固定され、前記床に加振力を与え、前記加振力が所定の方向で最大値をとる少なくとも3台のリソグラフィー装置を備え、前記少なくとも3台のリソグラフィー装置のそれぞれが前記床に設置するためのペデスタルをさらに備えたリソグラフィーシステムにおいて、 第１のリソグラフィー装置が備えた第１のペデスタルと、前記第１のリソグラフィー装置の最大加振力の方向と直交する方向に隣接した第２のリソグラフィー装置が備えた第２のペデスタルとを接続する接続部を有し、 前記接続部が前記床とは異なることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィーシステム、及びそれを用いた物品の製造方法に関する。

半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、モールドと基板上の未硬化樹脂とを互いに押し付けて、モールドに形成された微細な凹凸パターンに対応する樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。

この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の一つとして光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のショット領域（インプリント領域）に紫外線硬化樹脂（インプリント樹脂、光硬化樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）とモールドとを互いに押し付ける。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで離型することにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。

このインプリント装置において、上記のように数ナノメートルオーダー、例えば、装置に起因する位置合わせ誤差の許容範囲が数〜数十ｎｍの転写精度に加え、転写速度の向上が求められる。

一般的に、インプリント装置による転写速度は、従来のステッパーやスキャナー等の露光方式と比較して時間がかかり、１つの装置でのスループットが低い。そこで、例えば、基板の位置決めを実施する基板ステージを高速駆動させる方法や、デバイスの製造工場に複数台のインプリント装置を設置するクラスタ構成のインプリントシステムを採用する方法がある。

しかしながら、転写速度の向上は、転写精度とトレードオフの関係になる場合が多い。即ち、基板ステージの高速駆動は、そこで発生する反力を増加させて装置自身を加振するだけではなく、周囲に設置している他の装置に影響を及ぼす。例えば、インプリントシステムの複数のインプリント装置を建屋の基礎に同一のペデスタルを介して設置した場合、あるインプリント装置で発生した反力がペデスタルを加振し、その振動が同一のペデスタルに設置した他のインプリント装置に伝達してしまう。

特許文献１には、露光用機器が配置される装置本体と振動源となる補助機器とを、建屋基礎上に異なるペデスタルを介して支持することで、振動源から装置本体への振動伝達を軽減する技術が開示されている。

特開２００８−１０８７７２号公報

特許文献１の技術をインプリントシステムに適用して、全てのインプリント装置を異なるペデスタルで建屋基礎から支持した場合、基板ステージを駆動した振動が周辺のインプリント装置へ伝達するのを軽減できる。

しかしながら、基板ステージを駆動したインプリント装置自身の振動は増加する。なぜならば、複数のインプリント装置を同一のペデスタルで支持した場合と比較して、基板ステージの駆動反力を受けるペデスタルの質量が減少してペデスタルの振動が増加するからである。

本発明は、このような状況を鑑みて、リソグラフィー装置を含むクラスタ構成において、基板ステージを駆動させたリソグラフィー装置の振動を抑制し、かつ、周辺のリソグラフィー装置への振動伝達を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るリソグラフィーシステムは、
直交する２つの方向に所定の間隔をおいて配置された梁で構成された床に固定され、前記床に加振力を与え、前記加振力が所定の方向で最大値をとる少なくとも3台のリソグラフィー装置を備え、 前記少なくとも3台のリソグラフィー装置のそれぞれが前記床に設置するためのペデスタルをさらに備えたリソグラフィーシステムにおいて、 第１のリソグラフィー装置が備えた第１のペデスタルと、 前記第１のリソグラフィー装置の最大加振力の方向と直交する方向に隣接した第２のリソグラフィー装置が備えた第２のペデスタルとを接続する接続部を有し、 前記接続部が前記床とは異なることを特徴とする。

本発明に係るリソグラフィーシステムによれば、リソグラフィー装置を含むクラスタ構成において、基板ステージを駆動させたリソグラフィー装置の振動を抑制でき、かつ、周辺のリソグラフィー装置への振動伝達を抑制できる。

インプリント装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係るリソグラフィーシステムに関する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

（インプリント装置）
まず、以下で説明する本発明の実施形態に係るリソグラフィーシステムに適用するインプリント装置について説明する。

図１はインプリント装置の構成を示す概略図である。

このインプリント装置１は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、被処理体であるウエハやガラスなどの基板上の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、ウエハ上にパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置とする。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。

光照射部２は、インプリント処理の際に、モールド３に対して紫外線４を照射する。この光照射部２は、光源５と、この光源５から照射された紫外線４をインプリントに適切な光に調整するための光学素子６とから構成される。なお、本実施形態では光硬化法を採用するために光照射部２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部２に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。

モールド３は、外周形状が矩形であり、基板７に対向する面に３次元状に凹凸パターンが形成されたパターン部２３を含む。モールド３の材質は、石英など紫外線４を透過させることが可能な材料である。

モールド駆動機構９はモールド３のパターン部２３に形成された凹凸パターンを基板７に転写する際に基板７とモールド３との間隔を位置決めするための駆動系であり、Ｚ軸方向に駆動する。モールド駆動機構９はパターン転写時には高精度な位置決めが要求されるため、粗動駆動系と微動駆動系など複数の駆動系から構成されても良い。さらに、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向位置調整機能、モールド３の傾きを補正するためのチルト機能を有していても良い。

モールドチャック８およびモールド駆動機構９は、光照射部２の光源５から照射された紫外線４が基板７に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域を有する。

基板７は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、塗布部１０で、モールド３に形成されたパターン部３ａにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）が塗布される。

基板チャック１１は、不図示の機械的保持手段によって基板７を保持する。また、不図示の機械的保持手段によって基板チャック１１は基板ステージ１２に保持される。

基板ステージ１２は、基板７全面にインプリントを行い、かつ、基板７の交換を行う不図示の基板搬送ユニットの位置と塗布部１０の位置まで基板７を移動するため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動する駆動系である。Ｘ軸方向とＹ軸方向の駆動系は、粗動駆動系と微動駆動系など複数の駆動系から構成されてもよい。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、基板７のＺ軸回りの回転方向位置調整機能、基板７の傾きを調整するチルト機能を有していても良い。

基板ステージ１２の位置は筺体１６に設けた不図示のスケール基板と基板ステージ１２に設けた不図示の光学機器からなるエンコーダシステムで計測され、制御部２０で管理される。なお、基板ステージ１２の計測はエンコーダシステムに限らず、例えば、筺体１６に設けたレーザ干渉計と基板ステージ１２に設けたレーザ光を反射する反射鏡で計測しても良い。

ペデスタル２１は、不図示の建屋基礎上に設置する台座であり、コンクリートや鉄筋コンクリートで形成される。反力受け機構１９は、基板ステージ１２の加減速による反力と相殺させる力を筺体１６に入力し、筺体１６の振動を抑制する。筺体１６に入力した力の反力は、ベースフレーム１８やペデスタル２１が受ける。支持機構２２は、バネ及びダンパ特性を有し、ベースフレーム１８の振動が筺体１６への伝達するのを低減する。

次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。

まず、制御部２１は、基板ステージ１２に基板７を載置及び固定させた後、基板ステージ１２を塗布部１０へ移動させる。その後、塗布部１０は、塗布工程として、基板７の所定のショット（被処理領域）に樹脂１４を塗布する。

次に、制御部２１は、基板７上の塗布面がモールド３のパターン部３ａの直下に位置するように、基板ステージ１２を移動させた後、モールド駆動機構９を駆動させ、基板７上の樹脂１４にモールド３のパターン部３２を押印する（押印工程）。この状態で、照明系ユニット２は、硬化工程として、モールド３の背面（上面）から紫外線４を照射し、モールド３を透過した紫外線４により樹脂が硬化する。そして、樹脂が硬化した後、モールド駆動機構９を再駆動させ、モールド３を基板７から離型させる（離型工程）。これにより、基板７上のショットの表面には、モールド３のパターン部３ａに倣った３次元形状の樹脂の層が形成される。

このインプリント装置１は、スループットを上げるため、基板ステージ１２の加速度が塗布部１０からモールド３のパターン中心に移動するときに最大となる。すなわち、反力受け機構１９はベースフレーム１８およびペデスタル２１を塗布部１０とモールド３を結ぶ方向で最も加振する。

（実施形態）
次に、本発明の実施形態に係る、インプリント装置を複数台配置したクラスタ構成によるリソグラフィーシステムについて説明する。

図２は本実施形態に係るリソグラフィーシステムに関し、建屋基礎の下面（-Ｚ方向）から見た概略図である。

本実施形態に係るリソグラフィーシステムは、同一の建屋基礎上に配置される４台のインプリント装置１を備える。なお、リソグラフィーシステムにおけるインプリント装置の設置台数は、少なくとも３台以上であれば特に限定しない。格子状に９台、１６台など４台以上配列してもよく、Ｘ方向、または、Ｙ方向に一列に配列してもよい。

本実施形態の建屋基礎は一般的な半導体デバイス製造工場と同様に、直交する２つの方向に間隔を置いて配置された梁３０で構成される。尚、このような構成の建屋基礎はＸ方向の振動はＸ方向へ振動が伝達しやすく、Ｙ方向に振動が伝達しにくい特性を持つことが判っている。同様にＹ方向の振動はＹ方向へ振動が伝達しやすく、Ｘ方向に振動が伝達しにくい特性を持っている。

図２でペデスタル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、インプリント装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄがそれぞれ備えたペデスタルであり、本実施形態はペデスタル間の接続方法に特徴を持っている。全てのインプリント装置１は塗布部１０とモールド３のパターン中心を結ぶ方向がＸ軸と一致するように配置する。すなわち、インプリント装置１ａは反力受け機構１９ａがペデスタル２３ａをＸ方向に最も加振する。インプリント装置１ｂ、１ｃ、１ｄも同様である。ここで建屋基礎の振動伝達特性を考慮すると、インプリント装置１ａからはインプリント装置１ｂに最も大きな振動が伝播する。

同様に、インプリント装置１ｂからはインプリント装置１ａに、インプリント装置１ｃからはインプリント装置１ｄに、インプリント装置１ｄからはインプリント装置１ｃに最も大きな振動が伝播する。つまり、Ｘ方向に並んだインプリント装置間で最も大きな振動が伝播する。そこで、隣接装置に伝達する振動の最大値を軽減するため、Ｘ方向に隣接したペデスタルは建屋基礎を除いて分離する。

一方で、Ｙ方向に隣接したペデスタルは鋼材３１で連結する。これは反力受け機構１９から反力を受ける構造体の質量を増加させるためである。つまり、反力受け機構１９ａから受ける反力をペデスタル１ａだけでなく、ペデスタル１ｃでも受けることでペデスタル１ａの振動を抑制する。しいては、ペデスタル１ａから筺体１６ａに伝播する振動を軽減できる。同様に反力受け機構１９ｃから受ける反力をペデスタル１ｃだけでなく、ペデスタル１ａでも受けることでペデスタル１ｃの振動を抑制し、ペデスタル１ｃから筐体１６ｃに伝播する振動を軽減する。

本実施形態ではペデスタル１ａとペデスタル１ｃとを鋼材３１で連結したが、この限りではなく、ペデスタル１ａとペデスタル１ｃとの間に接着剤を注入してもよく、鋼材をペデスタル１ａ内とペデスタル１ｃ内を貫通させてもよい。また、ペデスタル１ａとペデスタル１ｃとを子なるペデスタルとしたが、一体のペデスタルでもよい。

また、本実施例ではリソグラフィー装置の1例として、インプリント装置を挙げているが、他のリソグラフィー装置においても同様の装置配置により、同様の効果が得られる。スキャナーにおいては、基板ステージの加速度が最大となるスキャン方向と直交する方向に配置されたペデスタルを連結すればよい。

（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、前述のリソグラフィーシステムを構成するインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。更に、該製造方法は、パターンが形成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）や光学素子等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、パターンが形成された基板を加工する他の処理を含みうる。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。

１ インプリント装置、３ モールド、７ 基板、１０ ディスペンサー、
１２ 基板ステージ、２１ ペデスタル、２３ パターン部、３０ 梁

Claims (5)

1. 直交する２つの方向に所定の間隔をおいて配置された梁で構成された床に固定され、
   前記床に加振力を与え、
   前記加振力が所定の方向で最大値をとる少なくとも3台のリソグラフィー装置を備え、
   前記少なくとも3台のリソグラフィー装置のそれぞれが前記床に設置するためのペデスタルをさらに備えたリソグラフィーシステムにおいて、
   第１のリソグラフィー装置が備えた第１のペデスタルと、
   前記第１のリソグラフィー装置の最大加振力の方向と直交する方向に隣接した第２のリソグラフィー装置が備えた第２のペデスタルとを接続する接続部を有し、
   前記接続部が前記床とは異なることを特徴とするリソグラフィーシステム。
2. 前記第１のリソグラフィー装置が備えた第１のペデスタルと、
   前記第１のリソグラフィー装置の最大加振力の方向に隣接した第３のリソグラフィー装置が備えた第３のペデスタルとが、
   前記床のみで接続されていることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィーシステム。
3. 前記リソグラフィー装置が
   パターンを有するモールドと
   基板を位置決めする基板ステージと、
   前記基板に樹脂を塗布するディスペンサーと、
   前記パターンを前記基板に転写する手段とを有するインプリント装置で、
   前記最大加振力の方向と、
   前記ディスペンサーと前記パターン中心を結ぶ方向とが
   一致することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリソグラフィーシステム。
4. 前記リソグラフィー装置が
   マスクと基板を投影光学系に対しスキャンしながら、
   マスクのパターンを基板上に投影露光する走査型露光装置で、
   前記最大加振力の方向と、
   前記スキャンの方向が一致することを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリソグラフィーシステム。
5. リソグラフィーシステムを用いた物品の製造方法であって、前記リソグラフィーシステムは、請求項１又は請求項２に記載のリソグラフィーシステムであり、リソグラフィー装置を用いて基板上に樹脂のパターンを形成する工程と、前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。