JP6327824B2 - リソグラフィ装置、リソグラフィシステム、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置、リソグラフィシステム、および物品の製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの物品の製造工程に含まれるリソグラフィ工程において、被加工物（例えば基板）上に加工用のパターンを形成する。当該パターンは、レジスト内の潜像パターンまたはレジスト自体のパターンを含み得る。リソグラフィ装置の一例である露光装置は、原版（マスクやレチクル）のパターンを投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレート）に露光する。このような露光装置が設置されているクリーンルーム内では、原版を露光装置まで搬送する、または露光装置から搬出する装置として、建物（工場内のクリーンルーム）の天井領域を搬送路とする天井搬送装置が用いられ得る。特許文献１は、複数の処理装置（例えば露光装置）へワークを受け渡す天井走行車を用いるシステムを開示している。一方、特許文献２は、複数の露光装置を含むシステム全体を小型化するために、原版のライブラリを複数の露光装置で共通化するシステムを開示している。このシステムでは、露光装置の外部で原版を搬送する装置として、天井搬送装置ではなく、床面を移動する自動搬送ロボット（ＡＧＶ：Ａｕｔｏ Ｇｕｉｄｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を用いている。

特開平１０−２５０８３６号公報 特開平１１−３２９９３７号公報

上述のような露光装置間で原版を搬送する搬送装置とは別に、従来の露光装置は、露光装置内で原版を保管、仕分け、および搬送する搬送機構を備えている。ところが、当該搬送機構を備える露光装置は、露光装置まで原版を搬送する装置として天井走行型のものを用いるか否かにかかわらず、所有コスト（ＣｏＯ：Ｃｏｓｔ ｏｆ Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の点でさらに改良の余地がある。

本発明は、例えば、所有コストの点で有利なリソグラフィ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、チャンバ内において第１の保持部によって保持された原版を用いて基板上にパターンを形成する第１のリソグラフィ装置と、チャンバ内において第２の保持部によって保持された原版を用いて基板上にパターンを形成する第２のリソグラフィ装置と、原版を保管する保管部と、第１の保持部及び第２の保持部との間で原版の受け渡しを行う搬送部を含むリソグラフィシステムであって、搬送部は、第１のリソグラフィ装置のチャンバの内部から外部にわたって延設された搬送路を有し、搬送路は、第１のリソグラフィ装置のチャンバの外部から第２のリソグラフィ装置のチャンバの内部を通って保管部まで延設されていることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、所有コストの点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。

本発明の一実施形態における露光システムの構成を示す図である。 露光装置に含まれる露光部の構成を示す図である。 マスク保管部を用いた場合のマスクの交換手順を時系列で示す図である。 メインストッカーを含む露光システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態における露光システムの他の構成を示す図である。 従来の露光システムの構成を示す図である。

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。

まず、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の構成について説明する。以下、本実施形態に係るリソグラフィ装置は、一例として露光装置であるものとし、特に、この露光装置は、液晶表示デバイス（液晶パネル）の製造工程におけるリソグラフィ工程に採用されるものとする。図１は、本実施形態に係る露光装置１を複数有する露光システム（リソグラフィシステム）１０の構成（配置）を示す概略図である。このうち、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は側面図である。なお、図１以下の各図では、鉛直方向であるＺ軸に垂直な平面内で露光時のマスクＭおよびプレートＰ（共に後述する）の走査方向にＹ軸を取り、Ｙ軸に直交する非走査方向にＸ軸を取っている。露光システム１０は、複数の露光装置１と、各露光装置１の動作、または各露光装置１へのマスクＭおよびプレートＰの搬送などを統括して制御するシステム制御部１１とを含む。露光装置１は、露光部２と、マスク搬送部３と、制御部４（図２参照）とを含む。

図２は、露光部２の構成を示す概略平面図である。露光部２は、一例としてステップ・アンド・スキャン方式にて、原版であるマスクＭに形成されているパターンの像を投影光学系１４を介して表面にレジスト（感光剤）層が形成された基板であるプレート（ガラスプレート）Ｐ上（基板上）に露光する。露光部２は、不図示のチャンバ内に、照明光学系１２と、マスクステージ１３と、投影光学系１４と、プレートステージ１５とを備える。

照明光学系１２は、例えばＨｇランプなどの光源を有し、マスクＭに対してスリット状（例えば円弧形状）に成形された照明光を照射する。マスクステージ（保持部）１３は、例えば真空吸着によりマスクＭを保持し、かつ例えばリニアモーターによりＹ軸方向に移動可能である。投影光学系１４は、鏡筒内に設置され、プレートステージ１５に保持されたプレートＰに等倍でパターン像を投影する。投影光学系１４は、台形鏡１９と、凹面鏡２０と、凸面鏡２１との各種ミラーで構成される光学系である。照明光学系１２から照射された照明光は、投影光学系１４内にて、台形鏡１９、凹面鏡２０、凸面鏡２１、再び凹面鏡２０、台形鏡１９の順に通過して、プレートＰの表面上に結像する。プレートステージ１５は、例えば真空吸着によりプレートＰを保持するプレートチャック２２と、プレートチャック２２をプレートＰを保持した状態で移動可能とする駆動部２３とを含む。駆動部２３は、例えば、リニアモーターや電磁石などにより構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚの６方向に駆動可能である。露光時には、マスクステージ１３に保持されているマスクＭと、プレートステージ１５に保持されているプレートＰとは、投影光学系１４を介して共役な位置関係に配置される。

マスク搬送部（搬送部）３は、露光装置１の外部と、露光部２（チャンバ）内のマスクステージ１３との間で、直接マスクＭの受け渡し（交換）を可能とする。マスク搬送部３は、露光装置１（具体的にはチャンバ）の外部と内部とで連通する搬送路５と、搬送路５に案内され、マスクＭを保持しつつ移動可能とするハンド６と、搬送路５の経路上の一領域に合わせて設置され、マスクＭを一時保管するマスク保管部７とを含む。

搬送路５は、露光システム１０全体で見ると、複数の露光装置１の内部をそれぞれ通過し、露光装置１の外部では、例えばマスクＭを保管し得る保管場所に延設される一連のものである。一方、搬送路５は、露光装置１の一部として見ると、まず、露光装置１の内部で、マスクＭをマスクステージ１３に受け渡す、またはマスクステージ１３から受け取る搬送機構の一部である。また、露光装置１の一部として別の見方をすれば、搬送路５は、一部を露光装置１の内部に含むように、かつ外部の同等の搬送路と接続可能に設置されることで、複数の露光装置１にそれぞれ含まれる独立した搬送路５を互いに接続すれば、一連のものとなり得る。この見方によれば、露光装置１は、その内部に含まれる搬送路５として第１搬送路５ａを有し、一方、この第１搬送路５ｂに接続可能に、露光装置１の外部の搬送路５としての第２搬送路５ｂが存在する。

ハンド（可動部）６は、図１では１つのみ例示しているが、一の搬送路５上に複数設置し得る。ここで、ハンド６は、マスクＭを実際に保持する部分のみならず、搬送路５に沿って移動する駆動部も含むものとする。また、ハンド６は、露光装置１（露光部２）内でマスクステージ１３に対してマスクＭの受け渡しを実施するだけでなく、後述するマスク保管部７においてもマスクＭの受け渡し可能である。なお、ハンド６は、露光装置１の内部にてマスクステージ１３とのマスクＭの受け渡しを好適に行うために、搬送精度は、後述する従来のマスクローダー３４と同等とする。また、このようなマスク搬送部３の構成に伴い、露光装置１の少なくとも一側面（壁面）には、搬送路５が貫通し（または第１搬送路５ａの端部が位置し）、ハンド６の入退出を可能とする不図示の開口部を有する。

マスク保管部７は、搬送路５上（搬送路上）でマスクＭを一時保管するものであり、平面位置では各露光装置１間で、例えば、上記の開口部に合わせて、また図１に示すように各露光装置１に接するように設置し得る（露光装置１側から見れば、設置可能とする）。ここで、露光装置１は、マスクＭを交換するとき、露光を一旦停止する。したがって、マスクＭの交換に時間がかかるとスループットが低下するので望ましくない。そこで、マスクＭの交換をより迅速に実施するために、マスク保管部７の設置が有効となる。

図３は、マスク保管部７を用いた場合のマスクＭの交換手順を時系列で示す概略図である。まず、ある露光装置１にてマスクＭを使用して露光しているときに、マスクＭの次に使用されるマスクＭＰの露光準備が行われる。ハンド６は、例えば、露光システム１０内の他のマスク保管場所からマスク保管部７までマスクＭＰを搬送してマスク保管部７に一時的に載置し、その状態でマスクＭを用いた露光が終了するまで待機する（図３(ａ)）。次に、マスクＭを用いた露光が終了した後、ハンド６は、露光部２内に移動し、マスクステージ１３からマスクＭを受け取る（図３(ｂ)）。次に、ハンド６は、マスクＭをマスク保管部７まで搬送し、マスク保管部７に載置する（図３(ｃ)）。次に、ハンド６は、マスク保管部７に載置されているマスクＭＰを保持する（図３(ｄ)）。そして、ハンド６は、露光部２内に移動し、マスクステージ１３にマスクＭＰを載置する（図３(ｅ））。マスク保管部７を図１に示すように露光装置１の近傍に設置し、かつこのような一連の動作を実施することにより、マスクＭの交換時間をより短縮することができる。

制御部４は、露光装置１の各構成要素の動作および調整などを制御する。制御部４は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置１の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の制御を実行し得る。また、制御部４は、後述のシステム制御部１１とも回線を介して接続されており、システム制御部１１からの指令に基づいて、特にマスクＭの受け渡し動作を制御し得る。なお、制御部４は、露光装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

システム制御部１１は、各露光装置１の統括制御の中でも、特に本実施形態では、ハンド６によるマスクＭの搬送動作を制御し得る。なお、システム制御部１１についても、構成される場所を問わないが、例えば、上記の制御部４のいずれかに一体としてその機能を備える構成もあり得る。

次に、露光装置１を含む露光システム１０におけるマスクＭの搬送について説明する。まず、本実施形態の特徴を明確にするために、参考として従来の露光システム３０におけるマスクＭの搬送について説明する。図６は、従来の露光装置３１とマスクＭの搬送装置３２とを含む露光システム３０の構成（配置）を示す概略図である。このうち、図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は側面図である。なお、露光装置３１において、本実施形態に係る露光装置１の構成と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。露光装置３１は、露光部２に加え、マスクストッカー３３と、マスクローダー３４とを備える。マスクストッカー３３は、マスクＭを保持してＺ軸方向に可動の機構を含み、マスクＭを一定の間隔でＺ軸方向に並べて収納する。マスクストッカー３３では、マスクＭは、マスクカセットに収納されるか、または空調されたサイドフローに晒されることで、異物の付着を抑えられている。マスクローダー３４は、マスクストッカー３３とマスクステージ１３との間で、マスクＭの受け渡しを行う。搬送装置３２は、図６（ｂ）に示すように、露光システム３０が構成される建物（工場内のクリーンルーム）の天井Ｃに設置されるのが一般的である。搬送装置３２は、搬送路３５と、搬送路３５に案内され、マスクＭを保持して移動可能とするハンド３６とを含む。搬送路３５は、それぞれの露光装置３１（図６では１つのみ例示）のマスクストッカー３３の近傍までハンド３６を導くように配設されている。そして、マスクストッカー３３において、ハンド３６との間でマスクＭの受け渡しが実施される。

このように、従来の露光システム３０に含まれる露光装置３１では、マスクＭを保管、仕分け、および搬送する搬送機構を備えている。しかしながら、露光装置３１までマスクＭを搬送する装置として天井走行型のものを用いるか否かにかかわらず、所有コストの点でさらに改良の余地がある。

これに対して、露光装置１（露光システム１０）は、上記のようなマスク搬送部３を備えるので、個別に従来のようなマスクストッカー３３を備える必要がない。したがって、露光装置１を小型化し、工場内での省スペース化を実現できる。また、マスク搬送部３を用いることで、従来の天井配置の搬送装置３２を用いる必要がなく、マスクＭの搬送機構を簡素化でき、コスト面で有利になるとともに、露光装置１または露光システム１０全体のクリーンルーム内への設置の際には工期を短縮化し得る。さらに、露光装置１は、マスク保管部７を備えることで、マスクＭの交換にかかる時間を抑えることができるので、スループットを向上させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、所有コストの点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。

なお、露光システム１０は、さらに、搬送路５の先にマスクＭを複数保管可能なメインストッカーを含むものとしてもよい。図４は、メインストッカー９を含む露光システム１０の構成を示す図である。このうち、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は側面図である。メインストッカー９は、その内部に自動搬送装置を備えるか否かを問わず、必要なマスクＭを搬送路５を介して各露光装置１に供給できるものであればよい。なお、図４では、マスク保管部７を含まない構成を例示しているが、マスクＭの交換動作をより迅速に行うために、両方を組み合わせる構成としてもよい。

また、マスク保管部７またはメインストッカー９のいずれかに、マスクＭの形状に不適な箇所がないか、または粉塵等が付着していないかなどを検査する検査部を設置してもよい。特に、露光部２に近い位置にあるマスク保管部７に検査部を設置することで、信頼性が向上する。

また、本実施形態では、図１に示すように、搬送路５が各露光装置１の一方の側面と他方の側面とを直線状に貫通するように設置されているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、搬送路のうち、露光装置１の外部でマスク保管場所（例えば、図４に示すメインストッカー９）につながる主搬送路が各露光装置１の内部を貫通しない構成もあり得る。図５は、この場合の露光装置１とマスクＭの搬送装置２６とを含む露光システム２５の構成（配置）を示す概略図である。このうち、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は側面図である。搬送装置２６は、上記のように露光装置１の外部でマスク保管場所につながる主搬送路２７ａと、主搬送路２７ａから分岐し、各露光装置１につながる副搬送路２７ｂとを含む。副搬送路２７ｂは、上記説明した搬送路５と同様に、露光装置１（露光部２）の内部まで進入し、ハンド６は、副搬送路２７ｂに沿って、マスクステージ１３とのマスクＭの直接的な受け渡しを行い得る。この副搬送路２７ｂの構成に伴い、主搬送路２７ａは、天井設置ではなく、副搬送路２７ｂの高さに合わせて設置される。このような構成によっても、上記と同様の効果を奏する。

また、一般的に、露光装置（露光部）の内部は、チャンバにより閉空間にされるとともに、空調機を用いるなどして外部よりも無塵化されている。これに対して、本実施形態によれば、搬送路５を貫通させるために、チャンバの外部と内部との境界（側壁）には、開口部が設置されることになる。そこで、この開口部からの粉塵（パーティクル）の侵入を極力抑えるために、開口を封止する、例えば、エアカーテンと呼ばれる風による壁を設けたり、シャッターのような開閉機構を設け、ハンド６が通過するときのみ開放する構成としてもよい。

（物品の製造方法）
一実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。当該製造方法は、物体（例えば、感光剤を表面に有する基板）上に上記のリソグラフィ装置を用いてパターン（例えば潜像パターン）を形成する工程と、該工程でパターンを形成された物体を処理する工程（例えば、現像工程）とを含み得る。さらに、該製造方法は、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、パッケージングなど）を含み得る。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。

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 露光装置
２ 露光部
３ マスク搬送部
５ 搬送路
６ ハンド
７ マスク保管部
１３ マスクステージ

Claims (5)

1. チャンバ内において第１の保持部によって保持された原版を用いて基板上にパターンを形成する第１のリソグラフィ装置と、
   チャンバ内において第２の保持部によって保持された原版を用いて基板上にパターンを形成する第２のリソグラフィ装置と、
   原版を保管する保管部と、
   前記第１の保持部及び前記第２の保持部との間で原版の受け渡しを行う搬送部を含むリソグラフィシステムであって、
   前記搬送部は、前記第１のリソグラフィ装置のチャンバの内部から外部にわたって延設された搬送路を有し、
   前記搬送路は、前記第１のリソグラフィ装置のチャンバの外部から前記第２のリソグラフィ装置のチャンバの内部を通って前記保管部まで延設されていることを特徴とするリソグラフィシステム。
2. 前記第１のリソグラフィ装置のチャンバ及び前記第２のリソグラフィ装置のチャンバには、前記搬送路が貫通する開口が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィシステム。
3. 前記開口を封止するためのエアカーテンまたは開閉機構を有する、ことを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィシステム。
4. 前記保管部は、前記原版を検査する検査部を有する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリソグラフィシステム。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のリソグラフィシステムを用いて基板上に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前記基板を加工する工程と、
   を含み、加工された基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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