JP2021174858A - 温度調整装置、リソグラフィ装置、温度調整方法、および物品製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板処理時における基板面内の温度むらを低減する点で有利な技術を提供する。【解決手段】温度調整装置であって、基板の温度を調整する温度調整部と、基板の内、基板を搬送する搬送部に接する第1領域の温度を調整する温度調整部の目標温度と、第1領域以外の基板の第2領域の温度を調整する温度調整部の目標温度と、が異なるように温度調整部を制御する制御部を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、温度調整装置、リソグラフィ装置、温度調整方法、および物品製造方法に関する。
基板の上に配置されたインプリント材に型(モールド)を接触させた状態でインプリント材を硬化させることによって基板の上にパターンを形成するインプリント技術が注目されている。型には、凹部からなるパターンが形成されていて、基板の上のインプリント材に型を接触させると、毛細管現象によって凹部にインプリント材が充填される。凹部に対して十分にインプリント材が充填された時点で、インプリント材に光または熱などのエネルギーが与えられる。これによりインプリント材が硬化し、型に形成された凹部からなるパターンが基板の上のインプリント材に転写される。インプリント材が硬化した後にインプリント材から型が引き離される。 前記インプリント工程においてはより集積回路の高集積化によるパターンの微細化に伴って、より高い解像度が要求されるようになってきた。従って、基板温度についてより一層の厳密な管理が要求されるようになり重ね合わせ精度の向上が課題となっている。
前記インプリント装置は、基板処理部の他に、処理部に基板を搬送する基板搬送機構、予め基板の位置決めを行うプリアライメントユニット、および予め基板の温度を調節する基板温調部等を含みうる。重ね合わせ精度向上を図るためには、基板処理ステージに送り込まれる基板面内温度むらによる熱変形影響を低減するべく、基板処理ステージに載置される基板面内温度むらが無い状態が求められている。
特許文献1には、処理空間への基板搬送において、搬送空間の温度影響等を低減するべく、あらかじめ基板温調部において基板温度が処理部搬入直前に所定の温度になるように温調し、搬入までに基板温度をなじませることが記載されている。
半導体製造工程では一般に、搬入された基板は、位置決め(プリアライメント)及び温調された後に、処理部に搬送される。しかしながら、搬入される基板には、搬入経路中の搬送ハンドからの入熱による基板の面内温度むらが発生しうる。面内温度むらが発生した基板を基板ステージ上に搬入すると、基板の温度分布と基板ステージの温度分布の相違による基板の熱変形が発生する。これにより基板上の複数のショット領域の配列が次第に変化して、重ね合わせ精度が低下する恐れがある。
本発明はこのような事情に鑑み、例えば、基板処理時における基板面内の温度むらを低減する点で有利な技術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、本発明の1つの側面としての温度調整装置は、基板の温度を調整する温度調整部と、前記基板の内、前記基板を搬送する搬送部に接する第1領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度と、前記第1領域以外の前記基板の第2領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度と、が異なるように前記温度調整部を制御する制御部を備えることを特徴とする。
本発明によれば、例えば、基板処理時における基板面内の温度むらを低減する点で有利な技術を提供することができる。
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、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎないものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。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。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態における基板処理装置1000の概略構成を示す図である。本明細書では、水平面をXY平面とするXYZ座標系において方向を示す。一般に、基板Sはその表面が水平面(XY平面)と平行になるように取り扱われる。基板処理装置1000は基板Sを処理する処理部100を含む。
図1は、第1実施形態における基板処理装置1000の概略構成を示す図である。本明細書では、水平面をXY平面とするXYZ座標系において方向を示す。一般に、基板Sはその表面が水平面(XY平面)と平行になるように取り扱われる。基板処理装置1000は基板Sを処理する処理部100を含む。
処理部100は、例えば、リソグラフィ装置(インプリント装置、露光装置、荷電粒子線描画装置等)、成膜装置(CVD装置等)、加工装置(レーザ加工装置等)、検査装置(オーバーレイ検査装置等)のいずれかでありうる。インプリント装置は、基板Sの上に供給された樹脂などのインプリント材に型M(原版)を接触させた状態でインプリント材を硬化させることによって基板Sの上にパターンを形成する。本明細書では、処理部100がインプリント装置である例について説明する。
図2は、処理部100としてのインプリント装置の概略構成を示す図である。インプリント装置は、基板S上に供給されたインプリント材を型Mと接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型Mの凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物(未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある)が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が10nm以上1mm以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、インプリント材供給部により、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板S上に配置されうる。インプリント材の粘度(25℃における粘度)は、例えば、1mPa・s以上100mPa・s以下でありうる。基板Sの材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板Sの表面に、基板Sとは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板Sは、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。
処理部100は、インプリントサイクル(インプリント処理)を繰り返すことによって基板Sの複数のショット領域にパターン形成を行うように構成されている。ここで、1つのインプリントサイクルは、型Mを基板S上のインプリント材に接触させた状態でそのインプリント材を硬化させることによって基板Sの1つのショット領域にパターン形成を行うサイクルである。これにより基板Sの表面層に型Mのパターンに対応したパターンが形成されうる。
基板ステージ3は、基板SをXY方向に移動させる。また、基板ステージ3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いてもよい。さらに、Z軸方向の位置調整のための駆動系や、基板Sのθ(Z軸周りの回転)方向位置調整機能、基板S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。基板ステージ3には搬送部15との間で基板を受け渡しするために、基板の載置面に対して昇降する不図示の複数のリフトピンが構成されている。基板保持部2は基板Sを吸着保持する。ベースフレーム4はインプリント装置内で基板ステージ3を支持する。
型駆動部5は、型Mの上下駆動を行う駆動装置であり、基板S上のインプリント材に型Mを接触させる動作を行う。なお、型駆動部5は、上下方向、即ち、Z軸方向だけではなく、例えばX軸方向、Y軸方向およびθ方向(X軸周り、Y軸周り、Z軸周りの回転方向)に型Mを移動させる機能を備えていてもよい。
紫外光発生装置6は、型Mを介してインプリント材に紫外光6aを照射してそれを硬化させる。また、紫外光発生装置6は、この紫外光6aとしての、例えば、i線、g線を発生するハロゲンランプなどの光源と、該光源が発生した光を集光成形する機能を含む。
前述のインプリント材供給部としてのディスペンサ7は、インプリント材を液滴化して吐出することで、基板S上に所定の量のインプリント材を配置(供給)することができる。インプリント材はタンク8に貯蔵されており、配管9を介してディスペンサ7に供給される。移動装置10は、ディスペンサ7をインプリント材の吐出位置と退避位置(メンテナンス位置)との間で移動させる。通常の吐出動作時は吐出位置に位置決めされ、ディスペンサ7をメンテナンスする際には、退避位置(メンテナンス位置)に移動され、ディスペンサ7のクリーニング及び交換が行われる。
基板位置検出部11は、ディスペンサ7によりインプリント材が配置された基板Sと型Mとの位置合わせを行うための顕微鏡を含みうる。基板位置検出部11は、型Mに設けられたアライメントマークと基板S上に設けられたアライメントマークとを重ね合わせる様子を顕微鏡で計測することで、相互の位置合わせを行う。計測方法としては画像処理による方法が適当であり、このときの検出対象は少なくともXY方向の位置ずれ及びθ方向のずれでありうる。さらに、鉛直方向(Z方向)の位置ずれを検出対象として追加してもよい。また、処理部100は、基板位置検出部11の計測範囲内となるよう予備的な位置合わせを行うために、基板S上のアライメントマークを計測する顕微鏡11aを別途備えていてもよい。
ブリッジ構造体12は、前述の型駆動部5、紫外光発生装置6、ディスペンサ7、タンク8、基板位置検出部11、顕微鏡11a等を支持固定する。
なお、上記したインプリント装置は、紫外線の波長域を利用してインプリント材を硬化させる構成であるが、これに限定されない。例えば、紫外線以外の波長域の光線を利用してインプリント材を硬化させるインプリント装置や、熱エネルギーなどその他のエネルギーによってインプリント材を硬化させるインプリント装置であってもよい。
図1の説明に戻る。基板処理装置1000は、基板処理装置1000の外から搬送路の一端に搬入された基板を処理部100に搬入する搬送部15を有する。搬送路14は、例えばレール又は走行ガイドとして構成されうる。搬送部15は、例えば、基板Sを保持する伸縮自在なアームを有する搬送ハンド151(搬送部材)を含む。この搬送ハンド151は、鉛直方向および鉛直周り(θ方向)に移動自在に構成されている。搬送ハンド151は、その先端側に一対の指部152を有している。
ここで、指部152の詳細について説明する。図3は、指部152の概略構成を示す図である。各指部152の先端部近傍には、基板Sを吸着保持する保持部153が配置されている。保持部153は、基板Sを真空吸着するための負圧を供給する吸着溝154を含む。保持部153は、基板Sを保持したときに、基板Sの裏面が指部152に接触しないように、吸着溝154の外壁部分が僅かに高く形成されており、裏面側の負圧供給管に連通された孔を介して真空吸引することにより、基板Sを吸着保持するようになっている。基板Sを吸着する保持部吸着溝は、ここでは互いに相対する側が凹となるように円弧状に形成されている。
図1の例においては、搬送路14の一端には、基板受け渡し部13を介して前処理装置である塗布処理装置101が接続されている。ただし、搬送路14の一端に、前処理装置ではなく、FOUP(Front Opening Unified Pod)等の容器が接続されてもよい。
制御部30は、処理部100、塗布処理装置101、搬送部15、および、後述する調整部17の制御を統括的に行う。制御部30は例えば、中央処理装置であるCPU31、および各種データやプログラム等を記憶するメモリ32を含みうる。
塗布処理装置101は、処理対象基板に対して密着層の形成を行う。具体的には、処理部100で基板上にインプリント材を配置する前に、塗布処理装置101で、基板上に密着層が塗布される。これは例えば、インプリント材と基板との密着性の改善及び基板面におけるインプリント材の広がり性の改善を目的とするものである。この密着層は、光反応性単分子膜あるいは反応性官能基などを含み、塗布処理装置101内の不図示の塗布部により基板S上面の全面にスピン塗布される。
塗布処理装置101で処理された基板Sは、搬送部15により処理部100へと搬送される。ただし、空気中の不純物による汚染を防止する観点から、密着層の塗布後にインプリント材が配置されるまでの時間を所定時間内に収める必要がある。そこで、塗布処理装置101で密着層の塗布が行われた複数の基板が基板受け渡し部13(格納部)に置かれる。基板受け渡し部13は、基板に密着層の塗布が行われる都度、基板を一枚ずつ受け取る構成でもよいし、密着層の塗布が行われた複数の基板を一括で受け取りそれらを収納ケースに収納する構成でも良い。なお、塗布処理装置101は、現像やベーク、基板検査機能などを付加したものであってもよい。
調整部17は基板Sを処理部100へ搬送する前に、基板Sの位置および回転角の少なくとも一方を含むプリアライメントを調整するプリアライメント部を更に有してもよい。一例において、調整部17は、駆動部と複数の外周検知部及びノッチ部(切り欠き部)もしくはオリエンテーションフラット検知部を含む。駆動部で基板Sを駆動しつつ、外周検知部で、例えば、基板Sの外周及びノッチ部もしくはオリエンテーションフラット等の基板Sに設けられた基準部分を検知する。制御部30は、その検知結果に基づいて基板Sの中心位置および回転角を算出し、駆動部はその算出結果に基づいて基板Sの位置及び回転角を調整するように基板Sを駆動する。この動作をプリアライメントと呼ぶ。調整部17において、後述する温度調整部を行う部分とプリアライメントを行う部分とは搬送路上に平面方向に並べて配置してもよいし、両者が高さ方向に重なるように配置してもよい。調整部17は、搬送部15の一端(例えば基板受け渡し部13)から搬入された基板Sを処理部100へ搬送する前に、基板Sの温度を調整する温度調整部20を備える。図1の構成例においては、調整部17は、搬送路14上であって、基板受け渡し部13に対向する位置に配置されている。
なお、処理部100、搬送部15はそれぞれ、パーティクルによる汚染を防ぐため、除塵空調機能を備えたチャンバで覆われる構成であってもよい。さらに、よりクリーンな環境を保つために、基板処理装置1000の全体をチャンバで覆う構成も考え得る。また、調整部17は、処理部100に含まれても良い。
図4は、第1実施形態に係る温度調整部20の概略構成を示す図である。温度調整部20は、処理部100に搬入出される基板Sの温度管理を行う温調プレートであり、基板Sを載置する上位層の温調チャック層と、中間層のペルチェ層と、下位層の放熱層との三層構造を有する。温調チャック層は、基板Sの温度を所望の温度に管理し、不均一な熱分布をなくすための均熱層であり、温調チャック層の内部には、温度検出センサ22a、22bが埋設されている。ペルチェ層は、ペルチェ効果を有する熱電素子(ペルチェ素子)を内部に備えた温熱層である。また、放熱層は、放熱管を内部に備えた層であり、ペルチェ層から下方に排出される熱を、放熱管内を環流する冷却液により外部へ放出する。ペルチェ層には複数のペルチェ素子が配置され、図示の例では計16個のペルチェ素子(21aおよび21b)がそれぞれ配置されている。このうち2個のペルチェ素子21aは第1温度コントローラ23aにてペルチェ素子21bとは別に制御される。また、それ以外のペルチェ素子21bの14個については第2温度コントローラ23bにより、ペルチェ素子21aとは別に制御される。
温調チャック層には温度検出センサ22a、22bが各々埋設されており、このセンサ出力は各々第1温度コントローラ23aおよび第2温度コントローラ23bに入力される。第1温度コントローラ23aは、ペルチェ素子21aに接続されており、温度検出センサ22aからの出力を受け取り、ペルチェ素子21aに供給する電流量を制御する。また、第2温度コントローラ23bは、ペルチェ素子21bに接続されており、温度検出センサ22bからの出力を受け取り、ペルチェ素子21bに供給する電流量を制御する。また、温度調整部20には、搬送部15との間で基板Sを受け渡しするために、基板Sの載置面に対して昇降する不図示の複数のリフトピンが構成されている。
搬送部15には搬送ハンド151を多軸駆動させるため、モータ等の発熱源が多数配置されている。これらの発熱源から発される熱が搬送ハンド151に伝導し保持中の基板Sに入熱することにより、保持部153近傍の温度が周囲温度に対して上昇しうる。言い換えると、搬送時において、保持部153と接する基板Sの面内における領域とその近傍を含む第1領域の温度が、第1領域以外の領域である第2領域の温度よりも上昇しうる。これにより、基板Sの面内に温度むらが発生しうる。これに対し、ペルチェ素子21aは温調プレート面内方向において搬送ハンド151の保持部153が基板Sを温調プレートから受け取る位置、即ち、搬送ハンド151が基板Sを保持した際に、保持部153と接する位置に相当する位置の近傍に配置される。図4には、搬送ハンド151が温調プレートより基板Sを受け取る際の搬送ハンドの軌跡151aおよび保持部の軌跡153aを示している。本図における軌跡153aの領域が、搬送時において、保持部153と接する基板Sの面内における領域である。
第1温度コントローラ23a及び温度検出センサ22aで制御されるペルチェ素子21aの目標温度は、基板搬送時間中に保持部153と接する基板S面内の領域とその近傍部の温度上昇分が相殺されるように、周囲の雰囲気温度より低く設定される。ペルチェ素子21aに設定される具体的な制御目標温度は、予め取得されている基板搬送中の搬送ハンド151の温度(搬送ハンド温度)、基板Sの搬送区間中の第1領域の時定数、及び基板Sごとに予定される基板搬送時間を考慮して決定される。なお、ここで、搬送区間とは温度調整部20から処理部100までの区間であり、搬送時間とは温度調整部20から処理部100までの搬送時間である。また、基板搬送中の搬送ハンド151の温度は、温度調整部20から処理部100へ基板Sを搬送中の搬送ハンド151の温度である。
温度検出センサ22aは、第1領域をできるだけ目標温度に近づけるため、制御対象のペルチェ素子21aのできるだけ近傍に配置されることが望ましい。一方、それ以外の位置に配置されるペルチェ素子21bは、基板Sの第2領域の温度を処理部100の環境温度に応じた温度、好ましくは同温度となるように温調する。なお、ここで処理部100の環境温度とは、例えば、処理部100の雰囲気の温度、即ち処理部100の空間温度、および基板ステージ3の温度、具体的には基板ステージ3の基板Sが載置される面の温度等である。前述した通り、ペルチェ素子21aおよびペルチェ素子21b各々に異なる制御目標温度を設定し、基板Sを所定時間温調することによって、処理部100に受け渡される直前の基板S内の面内温度むらの発生を抑制することができる。
基板Sの調整温度をT、搬送ハンド温度をT0、ペルチェ素子21aの目標温度をTp、基板の熱時定数をτ、搬送時間をtとする。ここで、基板Sの調整温度とは、処理部100の搬入時点における、基板Sの調整温度、言い換えると、基板Sの最終的な調整温度である。すると、基板Sの調整温度Tは具体的には次式で表される。
T=(T0−Tp)・exp(−τ/t)+Tp (1)
式(1)により、必要なペルチェ素子21aの目標温度を算出することができる。例えば、
基板Sの目標温度を、T=23.05[℃]、T0=23.4[℃]、t=5[sec]、τ=3[sec]とすると、ペルチェ素子21aの目標温度Tpは、21.54[sec]と算出できる。
T=(T0−Tp)・exp(−τ/t)+Tp (1)
式(1)により、必要なペルチェ素子21aの目標温度を算出することができる。例えば、
基板Sの目標温度を、T=23.05[℃]、T0=23.4[℃]、t=5[sec]、τ=3[sec]とすると、ペルチェ素子21aの目標温度Tpは、21.54[sec]と算出できる。
図5は、異なる搬送ハンド温度における基板Sの第1領域の温度の過渡応答を表すグラフである。本図は、温調プレートから処理部100への搬送中の基板Sの第1領域の温度の過渡応答を示している。第1領域の温度を調整するためにペルチェ素子21aの目標温度が随時設定され、処理部100への基板S受け渡し前の基板面内温度むらの発生が抑制される。これにより何れの搬送ハンド温度においても、所定の搬送時間:5[sec]で処理部100への受け渡し直前には第1領域の温度と装置内雰囲気温度が同温度となる。
図6は、第1実施形態に係るメイン処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートで示す各動作(ステップ)は、制御部30よって実行されうる。まず、搬送部15によって、塗布処理装置101から調整部17へ基板Sを搬送する(S201)。その後、調整部17のプリアライメント部において、プリアライメントを行う(S202)。
そして、温度調整部20において、基板Sの温度調整処理を行う(S203)。ペルチェ素子21aの目標温度は、第1温度コントローラ23aによって、第1温度に設定される。ペルチェ素子21bの目標温度は、第2温度コントローラ23bによって、第2温度に設定される。このとき、第1温度は、第2温度よりも低い。第1温度コントローラ23aおよび第2温度コントローラ23bは、ペルチェ素子21aおよびペルチェ素子21bがそれぞれの目標温度に達しているかを判断する(S204)。S204において、ペルチェ素子21aおよびペルチェ素子21bが目標温度に達していない場合(No)は、目標温度に達するまでS204を繰り返す。一方、S204において、ペルチェ素子21aおよびペルチェ素子21bが目標温度に達した場合(Yes)は、搬送部15によって基板Sを処理部100へ搬送する(S205)。
そして、処理部100において、搬送された基板Sに対し、インプリント処理を行い(S206)、制御部30は基板S上の全てのショット領域へのインプリント処理が完了したかを判断する(S207)。基板S上の全てのショット領域へのインプリント処理が完了していない場合(No)は、基板S上の全てのショット領域へのインプリント処理が完了するまで、S206を繰り返す。一方、基板S上の全てのショット領域へのインプリント処理が完了している場合(Yes)は、基板Sを搬送部15によって搬出する。
このように、温度調整部20から処理部100に基板Sを搬送するために、搬送ハンド151が基板Sを保持する前に、温度調整部20において基板Sの温度調整を行う。そして、この温度調整では、保持部153に保持される領域およびその近傍を含む第1領域と、第1領域以外の領域である第2領域の目標温度を異ならせる。これにより、温度調整部20から処理部100への搬送時に生じる基板Sの面内の温度むらを低減させ、処理部100に基板Sが搬入される時点における基板Sの面内の温度を均一化することができる。
本実施形態では搬送ハンド151が基板Sを保持した際に、基板Sと接する箇所、即ち、保持部153が2箇所の場合を例にして記載しているがこれに限られるものではない。搬送ハンド151の保持部153が複数の場合は、これら複数の保持部153に各々対応する温調プレート内の位置に当該部温調用のペルチェ素子21aを配置する。そして、温度調整部20から処理部100への搬送時間中に見込まれる、搬送ハンド151に起因する温度上昇を相殺する温度にペルチェ素子21aを設定すれば良い。また、温調プレート内に複数配置されるペルチェ素子のサイズ等は保持部153の寸法や熱時定数等、搬送ハンド151温度を考慮して、複数種類のペルチェ素子が混在したりしてもよい。
ここで、基板Sはプリアライメントされた後に温度調整部20としての温調プレート上で温調しても良いし、温調プレート上で温調した後にプリアライメントされても良い。ただし、FOUPや塗布処理装置101より搬入される基板Sの結晶方位の向きを示す先述したノッチやオリエンテーションフラットの向きは基板Sごとに一意に定まらず、不定である。処理部100に搬入される基板Sのノッチやオリエンテーションフラット位置は一意に定められる必要がある。従って、プリアライメントでは、搬送ハンド151による基板Sの処理部100への搬入角度が所定の角度となるように、基板Sのノッチやオリエンテーションフラットの向きを粗位置決めで決定する。その後、基板S外周部の輪郭形状およびノッチまたはオリエンテーションフラット形状を参照し、基板SのXYθ方向の精密な微位置決めを行う。基板Sがプリアライメントされた後に温調プレートに搬送されると、基板Sごとに常時同じ位置関係で基板Sが搬送ハンド151により受け渡される。このため、温調プレート上の搬送ハンド151の保持位置に相当する位置に配置されるペルチェ素子の位置を一意に決めることができる。
一方、温調プレートに搬送された後にプリアライメントされると、FOUPや塗布処理装置101より搬入される基板Sの結晶方位の向きを決めるノッチやオリエンテーションフラットの向きは前述した通り、基板Sごとに不定である。したがってFOUPや塗布処理装置101から搬送ハンド151によって受け取られた基板Sが温調プレート上に搬入されるとノッチやオリエンテーションフラット向きは不定となる。したがって、温調プレートの第1領域の温度を調整するためのペルチェ素子21aをウエハのノッチやオリエンテーションフラット位置を基準として一意に定めることができない。
前記問題を解決するため、基板Sを温調プレートで温調した後にプリアライメントする場合は、以降のように対応すればよい。図7は、第2位置決め部16を備える基板処理装置2000の概略構成を示す図である。図7で示すように、プリアライメント前に基板のノッチ向きやオリエンテーションフラットのθ方向だけ決める第2位置決め部16を例えば、FOUPや塗布処理装置101近傍に配置する。第2位置決め部16では外周検知部で基板Sの外周及びノッチ又はオリエンテーションフラットを検出し、基板のθ方向が所定の向きとなるように調整する。プリアライメント部への搬送前にFOUPや塗布処理装置101から第2位置決め部16に基板を搬送することにより、第2位置決め部16にて基板のθ方向の向きをプリアライメント部への搬送前に一意に決めることができる。
また、FOUPや塗布処理装置101より搬入される基板SのXY位置は基板処理装置内の基板搬送途中の周辺部品との干渉回避や、処理部100内の基板保持部2の所定位置に受け渡すことを目的として、あらかじめ位置調整される。これにより第2位置決め部16からノッチやオリエンテーションフラット位置が一意に決まった基板Sを搬送ハンド151が受け取り、温調プレート上に送ることによって、常時、同じ向きで基板Sを温調プレート上に載置することができる。従って、温調プレート内の第1領域の温度を調整するためのペルチェ素子21aの配置を一意に定めることができる。本手段により温調プレート上で第1領域を部分温調すれば、次に搬入されるプリアライメント部では搬送ハンド151が受け取る基板Sの位置は一意にコントロールすることはできる。よって、搬送ハンド151がプリアライメント部から基板Sを受け取り、処理部100へ搬入する際には、保持部153は基板Sの温調プレート上の第1領域に含まれる領域を保持することができる。
また、基本的にプリアライメントはノッチやオリエンテーションフラットを検出する粗調整と基板S外周及びノッチ位置のXYθを高精度に決める微位置決めをシリアル動作で実施している。そのため、第2位置決め部16の調整機構が増えても、粗調整を第2位置決め部16で行い、微調整をプリアライメント部で平行処理できる。よって、スループットの低下を招くこともない。また、プリアライメント部のステージを温調プレート化し、温調処理と位置決め処理を平行処理化し、スループット向上を図っても良い。この場合でも搬送ハンド151が保持する基板のノッチやオリエンテーションフラットの向きを基準として温調プレート内の第1領域の温度を調整するためのペルチェ素子21aの配置を一意に決めることができる。
<第2実施形態>
ここでは、搬送ハンド151に、搬送ハンド151の温度を計測する温度センサを具備する。そして、計測結果を温調プレートの第1温度コントローラ23aにフィードバックすることによりさらに高精度に基板S搬送中の基板温調安定性を高めることができる。
ここでは、搬送ハンド151に、搬送ハンド151の温度を計測する温度センサを具備する。そして、計測結果を温調プレートの第1温度コントローラ23aにフィードバックすることによりさらに高精度に基板S搬送中の基板温調安定性を高めることができる。
具体的には、予め取得されている温度調整部20から処理部100への基板Sの搬送区間中の第1領域の時定数を参照する。そして、搬送ハンド151に具備された温度センサの検出温度(計測結果)と次の処理に必要な待機時間等を含む基板搬送時間より、温調プレートの第1領域の目標温度を設定する。搬送ハンド151に具備された温度センサの計測結果を比較的高い頻度で、好ましくは常時、第1領域の温調用に、即ち、第1温度コントローラ23a用に、制御部30に伝送する。これにより、例えば、停止状態から駆動することによる搬送ハンド151の温度変化や、意図せぬ外乱による搬送ハンド151の温度変化に対して、ペルチェ素子21aの設定温度をより高精度に柔軟に追従させる。搬送ハンド151に埋設された温度センサの値は、比較的高い頻度で、好ましくは常時、制御部30に伝送される。そして、所定のペルチェ素子が、伝送された温度と時定数、搬送時間を考慮した設定温度となるように、第1温度コントローラ23aが所定のペルチェ素子への電流量を、比較的高い頻度で、好ましくは常時制御する。
例えば、基板処理装置のイレギュラーな処理等により温調プレートで所定の時間温調した後に、搬送ハンド151上の基板搬送時間が所定の時間に対してずれた場合には、処理部100で基板温度むら低減処理を行ってもよい。図8は、処理部100における基板温度むら低減処理を示す模式図である。具体的には、基板Sが、搬送ハンド151によって基板ステージ3への基板受渡し位置まで搬送される。該受渡し位置において、基板Sはピン2aに搬送ハンド151より受け渡される。受け渡された基板Sを保持したままピン2aが下降し、基板Sと基板保持部2が接触する位置でピン2aから基板保持部2に基板Sが受け渡され、基板裏面が基板保持部2に吸着保持される。このとき、基板保持部2は温調水により温度が一定に保たれているため、基板Sは基板保持部2の温度に応じた温度、好ましくは同温度になじみ、基板Sの搬送ハンド151による保持によって生じた面内温度むらが低減する。基板Sの温度が基板保持部2の温度になじんだ後に、ピン2a駆動により基板Sが基板保持部2より再び離間される。その後、すぐにピン2aが下降し、再び基板Sがピン2aから基板保持部2に受け渡され、吸着保持される。この時、一度目の基板吸着動作により基板温度が基板保持部2の温度になじみ、基板保持部2に応じた温度になっている。このため、2回目の吸着保持では基板Sと基板保持部2の温度差が消失し、基板Sの熱変形は発生しない。
その後、当該基板Sはインプリント処理される。本処理により、基板保持部2への基板Sの受け渡し駆動が増え、処理時間の増加につながるため、スループットへ悪影響を及ぼす。そのため、本対応は基板S搬送にイレギュラーな対応が必要になった場合のみ適用されることが望ましい。
本実施形態によれば、基板処理装置において、イレギュラーな処理等が発生した場合であっても、基板処理時における基板面内の温度むらを低減することが可能となる。
<物品製造方法の実施形態>
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、MEMS、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、MRAMのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、LSI、CCD、イメージセンサ、FPGAのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、MEMS、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、MRAMのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、LSI、CCD、イメージセンサ、FPGAのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。ウエハの加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。
次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図9(A)に示すように、絶縁体等の被加工材2zが表面に形成されたシリコンウエハ等のウエハ1zを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材2zの表面にインプリント材3zを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材3zがウエハ上に付与された様子を示している。
図9(B)に示すように、インプリント用のモールド4zを、その凹凸パターンが形成された側をウエハ上のインプリント材3zに向け、対向させる。図9(C)に示すように、インプリント材3zが付与されたウエハ1zとモールド4zとを接触させ、圧力を加える。インプリント材3zはモールド4zと被加工材2zとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光をモールド4zを透して照射すると、インプリント材3zは硬化する。
図9(D)に示すように、インプリント材3zを硬化させた後、モールド4zとウエハ1zを引き離すと、ウエハ1z上にインプリント材3zの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、モールドの凹部が硬化物の凸部に、モールドの凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材3zにモールド4zの凹凸パターンが転写されたことになる。
図9(E)に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材2zの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝5zとなる。図9(F)に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材2zの表面に溝5zが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。
<その他の実施形態>
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。
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。
また、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。
1,200 基板処理装置
20 温度調整部
30 制御部
100 処理部
151 搬送ハンド
153 保持部
20 温度調整部
30 制御部
100 処理部
151 搬送ハンド
153 保持部
Claims (13)
- 基板の温度を調整する温度調整部と、
前記基板の内、前記基板を搬送する搬送部に接する第1領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度と、前記第1領域以外の前記基板の第2領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度と、が異なるように前記温度調整部を制御する制御部を備えることを特徴とする温度調整装置。 - 前記第1領域は、前記基板の内、前記搬送部に接する領域の近傍をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の温度調整装置。
- 前記温度調整部は、前記温度調整部から基板処理部に搬送するために前記搬送部が前記基板を保持する前に前記基板の温度を調整することを特徴とする請求項1または2に記載の温度調整装置。
- 前記制御部は、前記搬送部の温度と、前記温度調整部から前記基板処理部までの区間における前記搬送部による搬送時間と、前記区間における前記第1領域の熱時定数と、の少なくとも1つに基づいて、前記第1領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度を決定することを特徴とする請求項3に記載の温度調整装置。
- 前記制御部は、前記第2領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度が前記基板処理部の環境温度に応じた温度となるように前記温度調整部を制御することを特徴とする請求項3または4に記載の温度調整装置。
- 前記搬送部は、前記搬送部および前記搬送部に保持された前記基板の前記第1領域の少なくとも一方の温度を計測するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサの計測結果に基づいて、前記温度調整部を制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の温度調整装置。 - 前記制御部は、前記第1領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度が前記第2領域の温度を調整する前記温度調整部の目標温度よりも低くなるように前記温度調整部を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の温度調整装置。
- 前記温度調整部は、前記第1領域の温度を調整する第1調整部と、前記第2領域の温度を調整する第2調整部と、を含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の温度調整装置。
- 前記基板が前記温度調整部に搬送される前に、前記基板に設けられた基準部分が所定の方向を向くように前記基板の位置合わせを行う位置合わせ部を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の温度調整装置。
- 前記基板の上にパターンを形成する基板処理部と、
前記基板処理部に前記基板を搬送する前に前記基板の温度を調整する請求項1乃至9のいずれか1項に記載の温度調整装置と、を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。 - 前記リソグラフィ装置は、前記基板上のインプリント材に型を接触させて、前記インプリント材を硬化させることによって、前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置を含むことを特徴とする請求項10に記載のリソグラフィ装置。
- 基板を搬送する搬送部によって保持される基板の温度を調整する温度調整方法であって、
前記基板の内、前記基板を搬送する搬送部に接する第1領域の温度を調整するための目標温度と、前記第1領域以外の前記基板の第2領域の温度を調整するための目標温度と、を異ならせて前記基板の温度を調整することを特徴とする温度調整方法。 - 請求項10または11に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020077076A JP2021174858A (ja) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 温度調整装置、リソグラフィ装置、温度調整方法、および物品製造方法 |
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JP2020077076A JP2021174858A (ja) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 温度調整装置、リソグラフィ装置、温度調整方法、および物品製造方法 |
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JP2021174858A true JP2021174858A (ja) | 2021-11-01 |
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JP2020077076A Pending JP2021174858A (ja) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 温度調整装置、リソグラフィ装置、温度調整方法、および物品製造方法 |
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2020
- 2020-04-24 JP JP2020077076A patent/JP2021174858A/ja active Pending
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