(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体露光装置を装置支持手段を介して搭載する架台を架台支持手段を介して建屋床に接続する半導体露光装置の架台支持方法において、
架台の質量をＭ、架台支持手段の剛性をＫ、露光装置から架台が受ける力の最大値をＦ０、露光装置の床振動許容値をＶ０として、予め得られた前記力の最大値Ｆ０および前記床振動許容値にもとづいて、以下の式を満たすように、架台の質量および架台支持手段の剛性の積の範囲を決定する第１決定ステップと、
Ｖ０  ＞  Ｆ０／（Ｍ・Ｋ）１／２
前記第１決定ステップで決定された架台の質量および架台支持手段の剛性の積の範囲を満たすように、架台の質量および架台支持手段の剛性の各々を決定する第２決定ステップと、
前記第２決定ステップで決定された質量および剛性をもつ前記架台および前記架台支持手段により前記半導体露光装置を支持する支持ステップと、
を備え、前記第１決定ステップにおいて、前記架台の質量と前記架台支持手段の剛性の積が、３×１０11［ｋｇ／ｓ］2 より大きく６×１０12［ｋｇ／ｓ］2 より小さい範囲の値となるように決定することを特徴とする半導体露光装置の架台支持方法。
【請求項２】
前記架台支持手段は塑性変形する材質あるいは粉体であって、前記架台の設置時に前記架台支持手段を塑性変形させることにより前記架台を前記建屋に固定することを特徴とする請求項１記載の半導体露光装置の架台支持方法。
【請求項３】
前記架台と前記架台支持手段との間で前記架台支持手段に直列に前記架台全体のレベリングを可能とするレベリング手段を配設することを特徴とする請求項１または２記載の半導体露光装置の架台支持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体露光装置の設置用架台の支持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体露光装置を建屋床に設置する際に、通常、半導体露光装置は図９に図示するように設置用架台を介して建屋床に設置されている。すなわち、半導体露光装置（以下、単に露光装置ともいう）１０１の設置用の架台１０２は建屋床１０４に対して架台支持手段１０５により接続され、架台１０２の上に半導体露光装置１０１が装置支持手段１０３を介して搭載され、架台１０２の高さは、架台１０２の上面とアクセス・フロアー１０８が同じ高さになるように、設計されている。この露光装置の設置用の架台１０２は、以下に説明するように、建屋床１０４と露光装置１０１のインターフェースの役割を果たす重要な要素である。
【０００３】
アクセス・フロアー１０８はその上を作業者が歩行することにより振動し、この歩行に基づく振動は建屋床１０４や架台１０２を伝わって露光装置１０１をも振動させる。また、露光装置１０１を設置する工場内では、歩行振動以外にも、空調用のファンの振動など様々な振動が発生し、これらの振動も、建屋床１０４や架台１０２を経て露光装置１０１へ伝わる。これらの露光装置周辺の振動の他に、露光装置自身が発生する加振力による振動がある。露光装置１０１内には、ウエハやレチクルを移動するためのステージが装備されており、これらが高速で移動することによる駆動反力は最終的に装置支持手段１０３を介して架台１０２を振動させる。また、装置に装備する空調器が発生する加振力も架台１０２を振動させる。このように、これら装置外部の加振源と装置内部の加振源が架台１０２を振動させる。
【０００４】
ところで、露光装置１０１は、レチクル上の微細なパターンをウエハ面に露光転写することを目的とするため、装置の床振動が大きいと装置の露光性能を悪化させることとなる。このため、露光装置１０１は床振動の許容値を装置設置仕様として定めている。この振動条件を満足するために、装置にとっての直接の床である架台の設計に当たっては振動に関して十分な注意が必要である。
【０００５】
露光装置の設置用架台の設計手順は、通常、図８に示すようなフローチャートに沿って行なわれている。ここで、架台に対する仕様（ステップＳ１）としては、露光装置に関するものと、建屋に関するものがある。装置側の要求としては、装置寸法、装置荷重、装置取り付け面の精度、装置の床振動許容値などがある。また、建屋側の要求としては、耐荷重、建屋の床とアクセス・フロアー間の高さなどがある。これらの与えられた仕様を満足するような架台を設計する（ステップＳ２）。次に、設計された架台が指定された仕様を満足しているのかの検証を行なう（ステップＳ３）。検証に際して、架台の寸法、面精度などは設計図上での検証が容易であるが、振動に関する仕様の検証は図面上ではできない。そこで、装置側から提出される装置加振力による架台の振動が装置の床振動規格を満足するか否かは、通常、架台および建屋のＦＥＭモデルを用いて検証されている。このＦＥＭモデルに装置加振力を印加した結果の床振動と建屋の暗振動が架台に発生させる振動の和が、装置の床振動許容値を満たす必要がある。検証の結果、振動特性等が仕様を満足しない場合には、設計を修正し再度検証を行なう（ステップＳ２〜ステップＳ３）ことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した露光装置設置用の架台の設計過程の中で、振動の仕様を満足させることは、手間がかかる上に、ＦＥＭモデルでは微振動の領域において十分に実対象に近似させることが困難なために検証結果の信頼性が低く、設計上困難な事項であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、半導体露光装置の設置用架台の振動特性を決める指標として架台の質量と支持剛性の積を用いることにより、架台の設計を容易に行なうことができるようにし、架台に対して過度の要求をすることなく、半導体露光装置に十分な性能を発揮させることができかつコスト・パフォーマンスに優れた半導体露光装置の架台支持方法および支持装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の半導体露光装置の架台支持方法は、半導体露光装置を装置支持手段を介して搭載する架台を架台支持手段を介して建屋床に接続する半導体露光装置の架台支持方法において、架台の質量をＭ、架台支持手段の剛性をＫ、露光装置から架台が受ける力の最大値をＦ０、露光装置の床振動許容値をＶ０として、予め得られた前記力の最大値Ｆ０および前記床振動許容値にもとづいて、以下の式を満たすように、架台の質量および架台支持手段の剛性の積の範囲を決定する第１決定ステップと、
Ｖ０  ＞  Ｆ０／（Ｍ・Ｋ）１／２
前記第１決定ステップで決定された架台の質量および架台支持手段の剛性の積の範囲を満たすように、架台の質量および架台支持手段の剛性の各々を決定する第２決定ステップと、前記第２決定ステップで決定された質量および剛性をもつ前記架台および前記架台支持手段により前記半導体露光装置を支持する支持ステップと、を備え、前記第１決定ステップにおいて、前記架台の質量と前記架台支持手段の剛性の積が、３×１０11［ｋｇ／ｓ］2 より大きく６×１０12［ｋｇ／ｓ］2 より小さい範囲の値となるように決定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体露光装置の架台支持方法において、前記架台支持手段は塑性変形する材質あるいは粉体であって、前記架台の設置時に前記架台支持手段を塑性変形させることにより前記架台を前記建屋に固定することが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体露光装置の架台支持方法において、前記架台と前記架台支持手段との間で前記架台支持手段に直列に前記架台全体のレベリングを可能とするレベリング手段を配設することが好ましい。
【００１４】
【作用】
本発明の半導体露光装置の架台支持方法によれば、半導体露光装置の設置用架台の振動特性を半導体露光装置に対し適切に設計するための指標として、架台の質量Ｍと架台支持手段の剛性Ｋの積を用い、この積を所定の範囲内に設定することにより、架台として適切な振動特性をもたせることができ、そして設計の自由度も高いために、設計を容易に行なうことができ、製作コストを抑えることも可能となる。
【００１５】
また、架台支持手段として塑性変形する材質あるいは粉体を用いることにより、架台と建屋床との密着度が増し、半導体露光装置の良好な設置が可能となり、さらに、架台と架台支持手段との間にレベリング手段を配設することにより、架台の水平度の調整が可能となり、半導体露光装置が必要とする水平度を常に維持することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は、本発明に係る半導体露光装置の架台支持方法の実施に用いる架台支持装置の一例を示す概略構成図であり、図２は、半導体露光装置の架台支持装置における架台の振動に関する振動モデルである。
【００１８】
図１において、半導体露光装置１を設置するための架台２は、建屋床４に架台支持手段５を介して接続され、架台２の上に半導体露光装置１が装置支持手段３を介して搭載され、架台２の高さは、架台２の上面とアクセス・フロアー（不図示）が同じ高さになるように設計される。建屋床４に対して架台２を支持する架台支持手段５としては、通常、接着剤、ボルト締結等の剛性の高い手段が選ばれる。
【００１９】
次に、半導体露光装置設置用の架台に要求される特性について、架台の振動に関する最も簡単なモデルである図２に示す振動モデルを用いて、説明する。
【００２０】
図２において、Ｍは架台２の質量、Ｋは架台２と建屋床４間の架台支持手段５の支持剛性、Ｄは架台２と建屋床４間の架台支持手段５の粘性係数である。なお、実際の振動系がこのモデルで近似できるためには、架台本体の剛性は架台支持部の剛性より十分に高く製作されていることが前提となる。また、ここでは、議論を明確にするために１軸方向の振動のみ考察するが、実際の設計に当たっては、Ｘ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向とそれらの軸回りの回転３軸方向の合計６軸に対しても同様な設計を行なう必要がある。
【００２１】
架台に要求される振動特性を規定する方法としては、例えば、共振周波数ｆｎを指定する方法がある。この場合、共振周波数ｆｎ［Ｈｚ］、架台の質量Ｍ［ｋｇ］と架台の支持剛性Ｋ［Ｎ／ｍ］には、次の関係がある。
ｆｎ＝（Ｋ／Ｍ）1/2 ／２π
【００２２】
したがって、指定された共振周波数の架台を実現する場合、質量を軽くし、剛性の高い接続を選ぶと、架台の製作が容易である。しかし、架台は、アクセス・フロアーまでの高さを確保すること、装置重量による変形を抑えること、さらに、架台本体の剛性を高くすることなどの必要性により、架台の質量はある程度大きくならざるを得ない。架台の質量が大きくなると、指定された共振周波数を満足する支持剛性は、質量に比例して大きくなるため、このような支持剛性を実現することは困難になる。したがって、このように共振周波数を指定する方法では、架台に対して過度の要求となる可能性が高い。
【００２３】
図２に示す振動モデルから、架台質量Ｍと架台支持部の支持剛性Ｋの間には、振動の大きさに対して、トレードオフがあることが分かる。つまり、架台の質量Ｍが大きい場合には支持剛性Ｋを小さくしても振動の小さい架台が作製でき、また逆に、支持剛性Ｋが高い場合には架台質量Ｍを小さく作っても振動は小さくなる。このような物理的特性に適応する指標として、ここではモビリティを用いる。モビリティは、ある点に力を印加したときに、その力により発生するその点の速度までの伝達関数である。図２に示す振動系のモビリティは図３に示すようになる。
【００２４】
図３において、ｆｎはこの振動系の共振周波数であり、共振周波数以下の低周波数領域の振動特性は線１で近似的に表され、共振周波数以上の高周波数領域の振動特性は線２で近似的に表される。線１は振動系の剛性Ｋにより定まり、線２は振動系の質量Ｍで定まる直線である。このように低周波数の振動は剛性Ｋにより抑圧され、高周波数の振動は質量Ｍにより抑圧される。この２つの線の交点が共振周波数ｆｎであり、このときのゲインは１／（Ｍ・Ｋ）1/2 で表される。したがって、粘性係数Ｄの影響を無視すれば、モビリティの最大値は、１／（Ｍ・Ｋ）1/2 であり、装置に発生する加振力に対する床振動は、このモビリティに加振力を乗じることにより床振動速度として求めることができる。
【００２５】
したがって、露光装置加振力の最大値をＦｏ［Ｎ］とし、露光装置の床振動許容値が一定床振動速度Ｖｏ［ｍ／ｓ］とするならば（図４参照）、
Ｖｏ＞Ｆｏ／（Ｍ・Ｋ）1/2
すなわち、
Ｍ・Ｋ＞（Ｆｏ／Ｖｏ）2 ［ｋｇ／ｓ］2
となるように、架台の質量Ｍと架台の支持剛性Ｋの積（Ｍ・Ｋ）を定めると、共振周波数付近以外の床振動速度は床振動速度Ｖｏ以下に抑制することが可能となる。
【００２６】
装置加振力の最大値を全周波数領域で一定とし、ＭとＫの積（Ｍ・Ｋ）が一定になるような設計を行なうと、架台の振動特性は、図５の近似特性Ａ、Ｂ、Ｃのようになり、床振動許容値Ｖｏに対して常に一定の範囲内に設計することができる。ここで、近似特性Ａ、Ｂ、Ｃの最大値は、各々ＶＡ、ＶＢ、ＶＣであって、Ｖｍに等しい。一方、共振周波数を一定（ｆｎ＝ｆ３）に設計する場合には，図６に示す近似特性ａ、ｂ、ｃのようになり、各々の速度の最大値はＶａ、Ｖｂ、Ｖｃであり、床振動許容値Ｖｏに対しての関係は定まらない。このように、ＭとＫの積（Ｍ・Ｋ）が一定になるような設計を行なうと、共振周波数を指定する方式に比べて、床振動許容値に対して合理的に架台の特性を設計することができる。
【００２７】
以上のように、架台の質量Ｍと架台の支持剛性Ｋの積（Ｍ・Ｋ）を、架台の振動特性を決める指標として用いることが好適である。しかし、実際には、共振周波数付近の振動の大きさは粘性係数Ｄに支配される。また、加振力は周波数スペクトルをもち全周波数領域で一定ではない。そこで、これらの点と、実際の装置および架台の設計例と実測値を基に、ＭとＫの積（Ｍ・Ｋ）について種々求めた結果、ＭとＫの積（Ｍ・Ｋ）を次の範囲に設定すると、露光装置の架台としての振動特性が適切であることが判明した。
３×１０11＜Ｍ・Ｋ＜６×１０12［ｋｇ／ｓ］2     ……（１）
【００２８】
以上のように設計指標を決めると、架台質量Ｍと架台支持剛性Ｋの積は規定されるが、設計の自由度は大きい。例えば、架台の質量が大きくなる場合には、支持剛性を低く設計することができ、また、架台の質量が小さくなる場合には、支持剛性を高く設計することにより、架台に対する要求を満足できる。このように個々の場合に応じた設計が可能である。
【００２９】
前述したように、架台の振動特性を露光装置に対し適切に設計するための指標として、架台の質量Ｍ［ｋｇ］と支持剛性Ｋ［Ｎ／ｍ］の積（Ｍ・Ｋ）を用い、この積を前述した式（１）の範囲に抑えることにより、露光装置の架台として適切な振動特性をもたせることができ、また、設計の自由度も高いため、製作コストを抑えることも可能となる。
【００３０】
（実施例２）
本実施例の構成は、前述した実施例１と同様であり、図１を用いて説明する。架台２を建屋床４に接続する方法としては、前述したようにボルト締結や接着剤等を用いることができるけれども、ボルト締結を用いる場合、梁に穴を開ける必要があるが、操業中のクリーンルーム内でこの作業を行なうことは困難である。これは工事による振動が周辺機器の性能を悪化させるためである。また、接着剤を用いる場合、接着剤は一度固定すると次にレイアウトを変更するのが困難であるなどの問題がある。
【００３１】
そこで、本実施例では、露光装置設置用の架台２を建屋床４に接続する架台支持手段５として、塑性変形する材質あるいは粉体からなる支持部材を用いる。塑性変形する材質や粉体からなる支持部材としては、鉛等の金属や各種の合成樹脂などがある。このような塑性変形する素材あるいは粉体を用いることにより、架台２と建屋床４の密着度が増し、両者間のガタツキがなくなるため、良好な設置が可能となる。
【００３２】
（実施例３）
本発明の実施例３の概略構成図を図７に図示する。
【００３３】
露光装置を搭載する架台は、露光装置本体が必要とする水平度を維持することが必要であるけれども、架台設置時に水平度を精密に設定することは困難である。そこで、本実施例では、図７に図示するように、架台２と架台支持手段５との間で架台支持手段５に直列にレベリング手段６を設ける。なお、レベリング手段６と架台２は十分高い剛性で接続する。レベリング手段６と建屋床４を接続する架台支持手段５は、前述した実施例１のように接着剤による接続、あるいは実施例２のように塑性変形する材質の部材により接続する。
【００３４】
このような構造とすることにより、レベリング手段６を調整することによって、架台２全体の水平度の調整を容易に行なうことが可能になる。
【００３５】
次に、上述した半導体露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【００３６】
図１０は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップＳ１１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップＳ１２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ１３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ１４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ１５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップＳ１４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップＳ１６（検査）ではステップＳ１５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ１７）される。
【００３７】
図１１は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ２５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。ステップＳ２６（露光）では上述した半導体露光装置によってマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域に並べて焼き付け露光する。ステップＳ２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ２８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ２９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００３８】
このようなデバイスの製造方法を用いれば、従来は製造が困難であった高集積度のデバイスを安定的に低コストで製造することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体露光装置設置用架台の振動特性を半導体露光装置に対し適切に設計するための指標として、架台の質量Ｍと架台支持手段の剛性Ｋの積を用い、この積を所定の範囲内に設定することにより、半導体露光装置設置用の架台として適切な振動特性をもたせることができ、設計の自由度も高いため、設計を容易に行なうことができ、そして製作コストを抑えることも可能となる。
【００４０】
また、架台支持手段として塑性変形する材質あるいは粉体を用いることにより、半導体露光装置設置用架台と建屋床との密着度が増し、半導体露光装置の良好な設置が可能となり、さらに、半導体露光装置設置用架台と架台支持手段との間にレベリング手段を配設することにより、架台の水平度の調整が可能となり、露光装置が必要とする水平度を常に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る半導体露光装置の架台支持方法の実施に用いる架台支持装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】半導体露光装置の架台支持装置における架台の振動に関する振動モデルである。
【図３】図２に示す振動モデルのモビリティを示す図である。
【図４】図２に示す振動モデルの振動特性を示す図である。
【図５】質量×支持剛性を指定する方式における振動特性を示す図である。
【図６】共振周波数を指定する方式における振動特性を示す図である。
【図７】  本発明に係る半導体露光装置の架台支持方法の実施に用いる架台支持装置の他の例を示す概略構成図である。
【図８】半導体露光装置設置用の架台を設計する手順を示すフローチャートである。
【図９】通常の一般的な半導体露光装置における設置用架台と建屋床の関係を示す概略構成図である。
【図１０】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図１１】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    半導体露光装置
２    架台
３    装置支持手段
４    建屋床
５    架台支持手段
６    レベリング手段
【図１】
0004416233.tif 000002
【図２】
0004416233.tif 000003
【図３】
0004416233.tif 000004
【図４】
0004416233.tif 000005
【図５】
0004416233.tif 000006
【図６】
0004416233.tif 000007
【図７】
0004416233.tif 000008
【図８】
0004416233.tif 000009
【図９】
0004416233.tif 000010
【図１０】
0004416233.tif 000011
【図１１】
0004416233.tif 000012