KR20130045181A - 가공기 시스템 및 가공기를 배치하는 방법 - Google Patents

가공기 시스템 및 가공기를 배치하는 방법 Download PDF

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KR20130045181A
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 3대 이상의 가공기는 서로 이격된 복수의 빔을 포함하는 지지 구조체에 배치된다. 상기 3대 이상의 가공기는, 제1 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 하나 이상의 빔에 의해 지지되는 제2 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 모든 빔과는 다른 빔에 의해 지지되는 제3 가공기를 포함한다. 상기 제1 가공기로부터 상기 제2 가공기에 전달되는 진동량이 미리결정된 양보다 적어지도록 상기 제1 가공기와 상기 제2 가공기 사이의 간격이 결정됨으로써, 결정된 상기 간격 이상의 간격을 두고 상기 제1 가공기와 상기 제2 가공기를 배치한다.

Description

가공기 시스템 및 가공기를 배치하는 방법{PROCESSING MACHINE SYSTEM AND METHOD OF POSITIONING PROCESSING MACHINES}
본 발명은 가공기 시스템 및 가공기를 배치하는 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 제조 기술로서, 기판 상의 미경화 수지에 몰드를 가압하여 몰드에 형성된 미세한 3차원 패턴을 기판 상에 전사하는 미세 패터닝 기술이 큰 주목을 받고 있다. 이 기술은 임프린트 기술로 불리며, 기판 상에 수 나노미터 오더(order)의 미세한 구조체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 광 경화법이 임프린트 기술의 하나로서 이용 가능하다. 광 경화법을 채용한 임프린트 장치에서는, 우선, 기판 상의 임프린트 영역에 자외선 경화 수지를 도포(디스펜스)하고, 이 수지에 몰드를 가압한다. 자외선을 조사해서 수지를 경화시킨 후, 몰드를 수지로부터 분리시켜, 기판 상에 수지의 패턴을 형성한다.
임프린트 장치는, 몰드와 기판 사이의 정렬 오차가 수 나노미터 내지 수십 나노미터 오더의 허용 오차 이내에 있도록 해야 할 뿐만 아니라, 전사 속도를 향상시키는 것도 필요하다. 일반적으로, 스테퍼(stepper) 및 스캐너 등의 종래의 노광 장치는 임프린트 장치보다 전사 속도가 빠르고 처리량이 높다. 노광 장치의 처리량을 따라가기 위해, 복수의 임프린트 장치를 클러스터형 임프린트 시스템 내에 조합하는 방법이 이용 가능하다. 클러스터형 가공기 시스템에서는, 복수의 가공기가 인접하여 배치되어 각각 디바이스를 제조함으로써, 주어진 생산성을 확보하고 공간을 절약한다. 특히, 클러스터형 임프린트 시스템은, 1대당 비용이, 예를 들어 액침 노광 장치보다 저비용인 임프린트 장치를 사용하기 때문에, 단위 면적당 많은 수의 임프린트 장치가 설치될 수 있는 한, 비용면에서 이점을 제공한다.
불행하게도, 가공기를 인접하게 배치하는 것은 종종 전사 정밀도와 트레이드오프 관계가 된다. 즉, 하나의 가공기에 의해 발생되는 진동은, 가공기 자체를 진동시킬 뿐만 아니라, 가공기 시스템을 지지하고 있는 지지 구조체를 통해 그 주위에 설치되어 있는 다른 가공기도 진동시킨다. 예를 들어, 미경화 수지에 몰드를 가압하는 성형 동안에는, 미리 취득된 정렬 조건에 따라 몰드와 기판이 정밀한 위치 관계를 유지한다. 그러나, 다른 임프린트 장치로부터의 진동력이 특정 임프린트 장치에 전달되면, 몰드와 미경화 수지가 접촉하는 계면이 불안정한 상태로 되고, 따라서 전사 정밀도가 저하된다. 일본 특허 공개 평5-234865호 공보는, 베이스를 통한 2개의 스테이지 사이의 진동 전달을 억제하기 위해, 이들 스테이지의 구동시 발생되는 반력이 서로를 상쇄하도록, 2개의 스테이지를 동기적으로 구동시키는 장치를 개시하고 있다.
일본 특허 공개 평5-234865호 공보에 개시된 장치는, 스테이지를 지지하는 베이스로서 강체를 채용하고, 스테이지가 가속/감속을 개시하는 시각을 일치시키고, 스테이지를 가속/감속하는 동안의 시간과 구동력의 충격량의 합이 0이 되도록 동기 운전을 행한다. 그러나, 장치의 충격량의 합을 0으로 설정하기 위해서는, 예를 들어 장치의 대수, 설치 위치, 회전 성분, 발생되는 진동력의 주파수 성분 등을 고려할 필요가 있어, 다른 장치에 악영향을 주지 않으면서 충격량의 합을 0으로 설정하는 것은 어렵다. 충격량의 합을 0으로 설정하기 위해서 복잡한 제어계를 설치하게 되면, 비용의 증가로 결부된다.
제어계를 이용하지 않고 가공기들 사이의 진동 전달을 억제하는 방법으로서, 복수의 가공기에 의해 발생되는 진동력이 서로 악영향을 주지 않도록 지지 구조체를 배치하는 방법이 이용 가능하다. 그러나, 단순히 가공기들 사이의 간격을 멀리 설정하는 것은, 단위 면적당 설치되는 장치의 대수가 감소한다고 하는 문제점이 제기되게 한다. 복수의 가공기를 지지하는 지지 구조체는, 일반적으로, 직교하는 2개의 방향으로 서로 이격된 플로어 빔에 의해 구현된다. 각각의 가공기는, 가공기에 구비된 페데스탈(pedestal)을 플로어 빔에 고정시킴으로써 플로어 빔에 설치된다. 각각의 플로어 빔의 굽힘 강성은 길이 방향 및 폭 방향에 있어 서로 크게 상이하여, 베이스 등의 평판과 달리, 이 플로어 빔의 진동 전달 특성은 진동 방향에 따라 변한다. 특히, 각각의 빔은 길이 방향의 진동에 대해 낮은 감쇠율을 가져, 진동이 전달되기 쉽다. 따라서, 플로어 빔의 진동 전달 특성을 고려하여, 가공기를 배치하는 것이 기대된다.
본 발명은, 상술한 상황을 고려하여 이루어진 것으로서, 복수의 가공기를 포함하고, 가공기에 의해 점유되는 공간의 감소 및 가공기들 사이의 진동 전달의 억제 양자를 실현하는 가공기 시스템을 제공한다.
본 발명의 제1 양태는, 서로 이격된 복수의 빔을 포함하는 지지 구조체에 3대 이상의 가공기를 배치하는 방법으로서, 상기 3대 이상의 가공기는, 제1 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 하나 이상의 빔에 의해 지지되는 제2 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 모든 빔과는 다른 빔에 의해 지지되는 제3 가공기를 포함하고, 상기 제1 가공기로부터 상기 제2 가공기에 전달되는 진동량이 미리결정된 양보다 적어지도록 상기 제1 가공기와 상기 제2 가공기 사이의 간격이 결정됨으로써, 결정된 상기 간격 이상의 간격을 두고 상기 제1 가공기와 상기 제2 가공기를 배치하는, 가공기를 배치하는 방법을 제공한다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 가공기 시스템을 도시하는 개략도.
도 2a는 지지 구조체를 도시하는 개략도.
도 2b는 지지 구조체의 부분 확대도.
도 3은 지지 구조체의 진동 전달 특성의 그래프를 도시하는 도면.
도 4는 지지 구조체의 진동 전달 특성의 그래프를 도시하는 도면.
도 5는 지지 구조체의 연직 상방으로부터 보았을 때의 가공기 시스템을 도시하는 도면.
도 6은 가공기를 배치하는 방법의 수순을 도시하는 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 가공기를 포함하는 클러스터형 가공기 시스템에 대해서 설명한다. 본 실시예에서, "클러스터형 가공기 시스템"은, 주어진 생산성을 확보하고 공간을 절약하기 위해, 동일한 지지 구조체에 인접하여 배치되고 디바이스 등의 물품을 동시에 제조하는 복수의 가공기를 포함하는 시스템이라는 점에 유의한다. 본 발명에 따른 지지 구조체는, 빔을 포함하고 각각의 가공기에 구비된 페데스탈을 통해 가공기가 고정되는 플로어를 의미한다.
도 1은 본 실시예에 있어서의 가공기 시스템을 도시하는 개략도이다. 가공기 시스템은 3대의 가공기(1a, 1b, 1c)와 이들을 지지하는 지지 구조체(2)를 포함한다. 가공기(1a)를 제1 가공기로 정의하면, 가공기(1c)는 제1 가공기(1a)를 지지하는 적어도 하나의 빔에 의해 지지되는 제2 가공기이다. 또한, 가공기(1b)는 제1 가공기(1a)를 지지하는 모든 빔과는 다른 빔에 의해 지지되는 제3 가공기이다. 3대의 가공기(1a, 1b, 1c)는 이후에 가공기(1)로 총칭하여 지칭될 것이다. 지지 구조체(2)는, 일반적인 반도체 디바이스 제조 공장의 플로어 빔와 마찬가지로, 직교하는 2개의 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 서로 이격된 제1 빔(3a) 및 제2 빔(3b)으로 형성된다. 도 1을 참조하면, 제1 빔(3a)의 길이 방향이 X 방향으로 정의되고, 제2 빔(3b)의 길이 방향이 Y 방향으로 정의되며, 지지 구조체(2)에 평면에 수직인 방향이 Z 방향으로 정의된다. X 방향 및 Y 방향은, 지지 구조체(2)의 표면에 평행하고 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향으로서 제공된다. 제1 빔(3a) 및 제2 빔(3b)은 이후에 빔(3)으로 총칭하여 지칭될 것이다. 지지 구조체(2)에는, 적어도 3대의 가공기(1)가 설치된다.
도 2a는 지지 구조체(2)를 도시하는 개략도이고, 도 2b는 지지 구조체(2)의 부분 확대도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 빔(3)의 굽힘 강성은, 일반적인 빔과 마찬가지로, 폭 방향 및 높이 방향에 비해 길이 방향에서 낮다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 빔(3)으로 형성된 지지 구조체(2)는, 길이 방향에 대해 수직인 방향의 진동 전달률은 낮지만, 길이 방향의 진동 전달률은 높은 특성을 갖는다. 그 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 빔(3)에 의해 부분적으로 지지되도록 가공기(1a, 1c)를 배치했을 경우, 하나의 가공기(1a)가 지지 구조체(2)를 제1 빔(3a)의 길이 방향(X 방향)으로 진동시키면, 지지 구조체(2)를 통해 다른 가공기(1c)에 진동이 전달되기 쉽다. 한편, X 방향 및 Y 방향 모두에서 다른 빔(3)에 의해 지지되도록 가공기(1a, 1b)를 배치했을 경우, 가공기(1a, 1b)에 의해 발생되는 진동력의 방향에 상관없이, 하나의 가공기(1a)에 의해 발생되는 진동이 지지 구조체(2)를 통해 다른 가공기(1b)에 전달되기 어렵다.
도 3은 도 2a에 도시된 점(4a)을 X 방향으로 진동시켰을 경우의 점(4a 내지 4d)의 X 방향의 가속도의 일례를 도시한다. 점(4b)은 점(4a)에 대한 진동 방향과 일치하는 X 방향에 위치되기 때문에 진동 전달률이 높지만, 점(4c, 4d)은 각각 점(4a, 4b)에 대한 진동 방향에 수직인 Y 방향에 위치되기 때문에 진동 전달률이 낮다. 또한, 도 4는 도 2a에 도시된 점(4a)을 Y 방향으로 진동시켰을 경우의 점(4a 내지 4d)의 Y 방향의 가속도의 일례를 도시한다. 점(4c)은 점(4a)에 대한 진동 방향과 일치하는 Y 방향에 위치되기 때문에 진동 전달률이 높지만, 점(4b, 4d)은 각각 점(4a, 4c)에 대한 진동 방향에 수직인 X 방향에 위치되기 때문에 진동 전달률이 낮다. 상술한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 점(4a)의 진동 방향에 상관없이, 점(4a)과 어느 빔(3)도 공유하지 않는 점(4d)에는 진동이 전달되기 어렵다.
따라서, 본 실시예에서는, 도 6에 도시된 수순에 따라 가공기 시스템 내에 가공기가 배치된다. 스텝 S1에서, 지지 구조체(2)를 형성하는 빔(3)의 길이 방향의 진동 전달률이 취득된다. 진동 전달률은, 지지 구조체(2)의 빔(3) 상에 계측 디바이스를 배치하고 진동 결과에 기초하여 실제 계측을 행함으로써 취득될 수 있다. 예를 들어 가공기가 임프린트 장치 또는 노광 장치인 경우, 기판을 유지하는 기판 스테이지를 최대 가속도로 가속시킨 상태에서 진동 전달률을 계측한다. 진동 전달률은 지지 구조체(2)를 가정한 시뮬레이션에 의해 산출될 수 있다.
스텝 S2에서, 스텝 S1에서 취득된 진동 전달률, 가공기(1)가 지지 구조체(2)에 가하는 진동력, 및 가공기(1)에 대해 허용 가능한 진동량에 기초하여, 가공기(1)가 동일한 빔(3)에 의해 지지되는 경우에 빔(3)을 통해 전달되는 진동량이 소정량보다 적어지도록 가공기들 사이의 간격(허용 간격)이 결정된다. 가공기들 사이의 간격은, 예를 들어 가공기(1)의 무게 중심 사이의 간격이다. 복수의 가공기(1)를 동일한 빔(3) 상에 배치하는 형태(제1 형태)에서는, 동일한 빔(3)의 길이 방향으로 인접한 2개의 가공기들 사이의 간격이 스텝 S2에서 취득된 허용 간격 이상으로 설정된다. 복수의 가공기(1)를 다른 빔(3)에 의해 지지되도록 배치하는 형태(제2 형태)에서는, 가공기들 사이의 간격이 스텝 S2에서 취득된 허용 간격 이상으로 설정되는 제한이 강요되지 않는다.
스텝 S3에서, 가공기(1)의 설치 대수가 미리 설정되어 있는 경우, 소정 대수의 가공기(1)에 의해 점유되는 면적을 최소화하기 위해 제1 형태와 제2 형태를 조합하여 가공기(1)의 배치 레이아웃을 결정한다. 그러나, 가공기(1)에 의해 점유되는 면적이 미리 설정되어 있는 경우에는, 소정 면적에 설치되는 가공기(1)의 대수를 최대화하기 위해 제1 형태와 제2 형태를 조합하여 가공기(1)의 배치 레이아웃을 결정한다. 스텝 S4에서는, 스텝 S3에서 결정된 가공기(1)의 배치 레이아웃을 따라, 복수의 가공기(1)를 지지 구조체(2)에 배치한다.
도 5는 도 6에 도시된 수순에 따라 결정된, 지지 구조체(2)의 연직 상방으로부터 보았을 때의 3대의 가공기(1a 내지 1c)의 배치 레이아웃을 도시한다. 가공기(1b)는 가공기(1a, 1c)를 지지하는 빔(3)과는 다른 빔(3) 상에 배치되므로, 스텝 S2에서 취득된 가공기(1a, 1c) 사이의 허용 간격보다 짧은 간격을 두고 가공기(1a, 1c)로부터 이격될 수 있다. 한편, 가공기(1a, 1c)는 동일의 빔(3) 상에 배치되므로, 스텝 S2에서 취득된 허용 간격보다도 긴 간격을 두고 서로 이격된다.
본 실시예에서는, 동일한 빔(3)에 의해 지지되는 제1 형태와 다른 빔(3)에 의해 지지되는 제2 형태를 조합하여 복수의 가공기(1)를 배치함으로써, 가공기들 사이의 간격을 감소시킨다. 이로써, 가공기들 사이의 진동 전달의 억제와 가공기들에 의해 점유되는 공간의 저감 양자를 실현할 수 있다. 본 발명의 가공기 시스템을 구성하는 가공기(1)는, 예를 들어 수 나노미터 내지 수십 나노미터 오더의 가공 정밀도가 요구되어 플로어 진동에 관한 허용 값이 작고, 기판에 도포된 감광성 재료에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치로서 제공된다.
본 발명을 적용 가능한 리소그래피 장치는, 기판에 도포된 수지와 몰드를 접촉시켜서 상기 수지를 경화시킴으로써 수지에 패턴을 형성하는 임프린트 장치, 기판을 노광하는 노광 장치, 하전 입자빔(charged-particle beam)으로 기판에 묘화를 행하는 묘화 장치를 포함한다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 이러한 모든 변경 및 등가 구조와 기능을 포함하도록 광의의 해석에 따라야 한다.

Claims (8)

  1. 서로 이격된 복수의 빔을 포함하는 지지 구조체에 3대 이상의 가공기를 배치하는 방법이며,
    상기 3대 이상의 가공기는, 제1 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 하나 이상의 빔에 의해 지지되는 제2 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 모든 빔과는 다른 빔에 의해 지지되는 제3 가공기를 포함하고,
    상기 제1 가공기로부터 상기 제2 가공기에 전달되는 진동량이 미리결정된 양보다 적어지도록 상기 제1 가공기와 상기 제2 가공기 사이의 간격이 결정됨으로써, 결정된 상기 간격 이상의 간격을 두고 상기 제1 가공기와 상기 제2 가공기를 배치하는, 가공기를 배치하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 가공기와 상기 제1 가공기 사이의 간격은 상기 제2 가공기와 상기 제1 가공기 사이의 간격보다 작은, 가공기를 배치하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔은, 상기 지지 구조체의 표면에 평행하고 또한 서로 직교하는 제1 방향과 제2 방향을 따라 각각 연장되는 복수의 제1 빔과 복수의 제2 빔을 포함하는, 가공기를 배치하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 3대 이상의 가공기 각각은, 기판에 도포된 수지와 몰드를 접촉시켜서 상기 수지를 경화시킴으로써 상기 수지에 패턴을 형성하도록 구성된 임프린트 장치, 기판을 노광하도록 구성된 노광 장치, 하전 입자빔(charged-particle beam)으로 기판에 묘화를 행하도록 구성된 묘화 장치 중 하나로서 제공되는, 가공기를 배치하는 방법.
  5. 서로 이격된 복수의 빔을 포함하는 지지 구조체에 3대 이상의 가공기를 배치함으로써 형성되는 가공기 시스템이며,
    상기 3대 이상의 가공기는, 제1 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 하나 이상의 빔에 의해 지지되는 제2 가공기와, 상기 제1 가공기를 지지하는 모든 빔과는 다른 빔에 의해 지지되는 제3 가공기를 포함하는, 가공기 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 가공기와 상기 제1 가공기 사이의 간격은 상기 제2 가공기와 상기 제1 가공기 사이의 간격보다 작은, 가공기 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 빔은, 상기 지지 구조체의 표면에 평행하고 또한 서로 직교하는 제1 방향과 제2 방향을 따라 각각 연장되는 복수의 제1 빔과 복수의 제2 빔을 포함하는, 가공기 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 3대 이상의 가공기 각각은, 기판에 도포된 수지와 몰드를 접촉시켜서 상기 수지를 경화시킴으로써 상기 수지에 패턴을 형성하도록 구성된 임프린트 장치, 기판을 노광하도록 구성된 노광 장치, 하전 입자빔으로 기판에 묘화를 행하도록 구성된 묘화 장치 중 하나로서 제공되는, 가공기 시스템.
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