JP2004343110A - リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造したデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ投影装置で処理中は、ウエハを真空等の保持力によってウエハホルダ上にクランプするが、処理終了後このウエハをウエハホルダから解放するとき排出ピンによってウエハに解放力を加える。この解放力による歪みでウエハに蓄積したエネルギーが解放の最後の段階でウエハおよび／またはウエハホルダを損傷することがあるので、そのような有害なエネルギーを残さないリソグラフィ装置を提供すること。
【解決手段】ウエハホルダに保持したウエハに排出ピンによる解放力を加えて解放する。最終解放の直前に制御装置によってその解放力を弱めるので、ウエハが吸収するエネルギーの量が低下し、それで解放中このエネルギーがウエハおよび／またはウエハホルダを損傷することがない。また、ウエハホルダの保持面を形成する突起の外周に保護リムを設けて余剰エネルギーを吸収してもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線の投影ビームを供給するための放射線システム；所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体；基板を保持するための基板ホルダで、この基板を押え込むための保持力を与えるための手段を備えるホルダ；上記基板を上記保持力に抗して上記基板ホルダから解放するために解放力を加えるための解放手段；およびこのパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システム、を含むリソグラフィ投影装置に関する。

ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、この目標部分に創るデバイスの特定の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある：
− マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、それには、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型がある。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら、それをこのビームに対して動かせることを保証する；

− プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。プログラム可能ミラーアレイの代替実施例は、極小ミラーのマトリックス配置を使用し、適当な局部電界を印加することにより、または圧電作動手段を使うことにより、それらの各々を軸線周りに個々に傾斜することができる。やはり、これらのミラーは、マトリックスアドレス可能で、アドレス指定したミラーが入射放射線ビームをアドレス指定されないミラーと異なる方向に反射し；この様にして、反射ビームをこれらのマトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化する。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。上に説明した両方の場合に、パターニング手段は、一つ以上のプログラム可能ミラーアレイを含むことができる。ここで言及したようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および同第５，５２３，１９３号明細書、並びに国際特許公開第ＷＯ９８／３８５９７号および同第ＷＯ９８／３３０９６号から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい；そして
− プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許第５，２２９，８７２号明細書で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記同様、この場合の支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。

簡単のために、この本文の残りは、或る場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが；しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。

リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパまたはステップアンドリピート装置と呼ぶ。代替装置 ― 普通ステップアンドスキャン装置と呼ぶ ― では、マスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査することによって各目標部分を照射し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号明細書から収集することができ、それを参考までにここに援用する。

リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、（例えば、マスクの中の）パターンを、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができ、それを参考までにここに援用する。

簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。この放射線システムも放射線の投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号明細書および国際特許公開第ＷＯ９８／４０７９１号に記載してあり、その両方を参考までにここに援用する。

この本文では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照するかも知れないが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係で、この本文で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標部分”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。

本文書では、“放射線”および“ビーム”という用語を紫外（ＵＶ）放射線（例えば、波長３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの）および超紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用する。

従来のリソグラフィ投影装置では、フォトリソグラフィ処理中、ウエハを、真空圧力から、静電力、分子間結合力または重力だけに及ぶかも知れない、保持力によってウエハホルダ上にしっかりとクランプする。このウエハホルダは、通常上にウエハをクランプする平らな平面を形成する複数の突起の形で、実質的に平らな平面を形成する。これらの突起の高さの小さな変動は、ウエハの理想的平坦面配置からの小さい撓みがウエハの回転を生じ、この回転のためにオーバレイ誤差を生ずるかも知れないので、画像解像に有害である。その上、ウエハホルダのそのような高さ変動は、それによって支持されるウエハの高さ変動を生ずるかも知れない。このフォトリソグラフィ処理中、そのような高さ変動は、投影システムの焦点距離が限られているために画像解像に影響するかも知れない。従って、理想的に平坦なウエハホルダを得ることは非常に重要である。

このクランプ力は、ウエハをウエハホルダから解放するとき問題を生ずるかも知れないことがこの発明者の目に留るようになった。

従来の排出機構は、解放力を実質的に高いレベルまで或る程度上げ、それによってウエハを初期バイアス形状にバイアスを掛け、そこでこのバイアスエネルギーを解放作用に変換することによりウエハがウエハホルダから解放されるまで待つように構成してある。例えば、クランプ力として真空圧を使うとき、ウエハは、最初ウエハの中心位置でウエハホルダから実質的に解放されるように曲げられる。次に、この曲げエネルギーを解放作用に変換することによりウエハをウエハホルダから解放し、一方このウエハをウエハホルダから解放したとき、真空圧を実質的周囲圧力へ低下する。

通常、そのような解放力をもたらすためには、三つの排出ピン（ｅピン）の三脚を使い、それが三つの離間した位置でウエハと係合し、このウエハをウエハホルダから切離すために解放力をもたらす。この解放力の上昇中にウエハに蓄積したエネルギーを後のウエハ面のウエハホルダ面からの解放によって変位に変換する。しかし、この蓄積したエネルギーがウエハおよび／またはウエハホルダに損傷も生じるかも知れない。

この発明は、この問題に取組み、且つウエハをウエハホルダから最後に解放するとき、残ったエネルギーの量がウエハおよび／またはウエハホルダに有害でないフォトリソグラフィ機械を提供することによってこの問題を克服することを狙う。

この目的は、序文によるリソグラフィ投影装置で、最終解放の直前に弱めた解放力を加えるための制御装置を含む投影装置によって達成される。

この様に、解放力を最終解放の直前に制御装置によって弱めるので、ウエハおよび／またはウエハホルダを損傷するかも知れないエネルギーの量、特に平坦位置でウエハを保持するための保持領域に作用するエネルギーの量が、ウエハをウエハホルダから突然の運動で解放し且つ解放後、解放力を最終解放の瞬間に先立って弱めるのではなく、極端に弱める一定解放力に比べて、減少する。
解放中の解放力の減少によって、ウエハが吸収するエネルギーの量が低下し、それでその解放中このエネルギーがウエハおよび／またはウエハホルダを損傷することがない。

上記解放力は、最終解放で最大解放力の７０％未満であるように制御するのが好ましい。上記解放力を解放手段の事前設定解放高さに比例して制御するのが更に好ましい。特に、ｅピン近くの実際のウエハ高さと事前設定解放高さの差を測定する。解放中のこのウエハの実際の高さが、特に基板が最後にウエハホルダから解放される最終解放領域付近で、ウエハの最大回転角を決め、且つ最終解放中にウエハに加える解放力に依る。この回転角を小さく保つことによって、ウエハホルダに伝達されるべきエネルギーの最大量が低く、それによってこのエネルギー量を最大限に吸収可能である閾値以下に保つので、ウエハおよび／またはウエハホルダを無傷のままにしておく。

好適実施例では、上記解放力を最大撓み角２ｍｒａｄになるように選択する。ここで、２００ｍｍ基板に対する所定の解放高さは、１．０ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満である。ウエハのウエハホルダから最終解放中にまだ残っている余剰エネルギーを吸収するために、上記ウエハホルダは、摩耗エネルギーを吸収するための保護リムを含むのが好ましい。この様にして、このエネルギーをウエハホルダの平面度が重要ではない領域で吸収する。従って、このフォトリソグラフィプロセスで、平面度を維持できる。

この発明は、更に、デバイス製造方法であって：少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程；上記基板を基板ホルダに押え込むための保持力を用意する工程；放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程；この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程；この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程；および上記基板を上記保持力に抗して上記基板ホルダから解放するように解放力を加える工程を含む方法に関する。この発明によれば、この方法は、最終解放の直前に弱めた解放力を加えるように上記解放手段を制御する工程を含む。

上記解放力および／または上記解放高さを処理中に反復する方法で決めるのが好ましい。この様にして、高スループットのフォトリソグラフィプロセスで、ウエハに加えるべき解放力の大きさを、ウエハホルダに不必要な損傷を生ずることなく、容易且つ迅速に見付けることができる。

上記解放力および／または上記解放高さを最近処理中に加えた解放力および／または解放高さに基づいて決めるのが更に好ましい。そのような最近の結果、例えば、最後の１０の結果の統計的平均化は、ウエハへの損傷を最小に維持しながら、発見的値を提供するだろう。

更なる態様で、この発明は、序文によるリソグラフィ投影装置で、上記基板ホルダが摩耗エネルギーを吸収するための保護リムを含む投影装置に関する。そのような保護リムは、基板ホルダそれ自体を無傷のままに保ちながら、基板の基板ホルダからの解放後に残っている余剰解放エネルギーを吸収する。

その上更なる態様で、この発明は、デバイス製造方法であって：少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程；上記基板を基板ホルダに押え込むための保持力を用意する工程；放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程；この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程；この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程；上記基板を上記保持力に抗して上記基板ホルダから解放するように解放力を加える工程；並びに上記解放力および／または解放高さを処理中に反復する方法で決める工程を含む方法に関する。

次にこの発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明し、それらの図面で対応する参照記号は対応する部品を指す。

図１は、この発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
− 放射線（例えば、遠紫外領域の光）の投影ビームＰＢを供給するための、この特別な場合放射線源ＬＡも含む、放射線システムＥｘ、ＩＬ；
− マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスクホルダを備え、且つこのマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段ＰＭに結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
− 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、且つこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段ＰＷに結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；および
− マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬを含む。

ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射型マスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。

この線源ＬＡ（例えば、エキシマレーザ源）は、放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。

図１に関して、線源ＬＡは、（この線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、それが作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注目すべきで；この後者のシナリオは、線源ＬＡがレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。

ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段ＰＷ（および干渉計測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段ＰＭを使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（精密位置決め）を使って実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク整列マークＭ１、Ｍ２および基板整列マークＰ１、Ｐ２を使って整列してもよい。

図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；および
２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出することができる。

図２に、ウエハ１がウエハホルダ２から解放される初期段階を示す。このウエハホルダ２は、高さ約１００μｍの支持ピン（例えば、円筒形バール(burl)、図示せず）を含む。これらのバールは、約３ｍｍの距離で互いから離間している。これらのバールは、直径約０．５ｍｍである。各突起は、先端が基板ホルダの面から遠く離れ、それで上記先端が全て単一の実質的に平坦な面内にあるように具体化（寸法に）してある。ウエハホルダ２は、平面支持体３上に支持してもよい。

ウエハ１は、通常３本（その２本だけを示す）の排出ピン４によってホルダ２から解放し、それらのピンは、排出ピン４の変位を制御する制御装置５によって制御される。そのような制御装置５は、例えば、排出ピン４を駆動する電気モータ６の機能を制御するソフトウェアルーチンでもよい。その上、この制御装置５は、ハードウェア機器で、例えば、排出システム８の或る検出入力７に反応する、事前構成したデジタルおよび／またはアナログハードウェア機器を使う設計で実施してもよい。図２に於けるウエハ１の形状は、ベル形として、即ち、この段階で、ウエハが排出ピンに近い中央領域しか解放されていないと見做すことができる。排出ピンは、ウエハに解放力を与え、このウエハを曲げる際にエネルギーを蓄積するようにウエハ１をバイアスする結果となる。ウエハ１は、中央領域で基板ホルダから解放され、一方ウエハ１の外側領域は、真空吸引力のためにまだ基板ホルダにクランプされている。

図３は、解放の最終段階の基板１の概略図を示す。この段階で、ウエハは、“ボウル”形をし、即ち、ウエハ１のほぼ全ての部分が解放され、ウエハの外側領域とウエハホルダの間だけが接触している。この段階で、ウエハの形は実質的に凸で、それで、図４を参照して詳しく説明するように、ウエハ表面がウエハホルダに関して僅かに回転している。そのような回転は、潜在的に損傷を生ずる、機械的摩擦を持込むかも知れない。図３の例の外側領域は、同心突起の二三のリング、または真空を創り出すための封止リングだけから成る。最終解放は、ウエハをウエハホルダのこの最外周囲領域から離して回転するときに起る。

図４は、解放中のウエハホルダ２の最外周囲領域に近いウエハ１の詳細図を示す。この例で、ウエハホルダ２は、一連のバールリングを含み、その最後から２番目のバールリング９と最後のバールリング１０を示す。更に、このウエハホルダ２は、封止リム１１を含む。このリム１１は、“漏れ”シールを形成する寸法にしてあり、即ち、リム１１とバール９および１０の高さの小さな差のために、空気がこれらのバールの間に出来た空間に入れる。この様にして、ウエハの中心から封止リムまでひろく拡がる保持力が発生し、それで基板１が基板ホルダ２に実質的に平坦に押付けられる。最後から２番目のバールリング９がウエハ１ともう接触しなくてウエハ１が回転するとき、このウエハ１は、接触点１２を擦るだろう。この擦りは、ウエハの中心線が回転し、それが底面を無理に、矢印Ｐで示す、ウエハホルダ２の中心方向へ動かすという事実によって生ずる。この擦り距離は、ウエハの回転掛けるウエハの厚さの半分である。この擦り効果に関連するエネルギーは、力と距離の積として計算できる。この力は、ウエハ１とウエハホルダ２の間に発生する垂直力に比例する摩擦力であり、ウエハの回転が最大であるところ、従ってウエハホルダの境界近くで最大であろう。ウエハホルダ２の設計に依って、最後の接触点は、最後のバールリング１０、外リム１１または更なるリム要素１３でさえあるかも知れず、その要素は、解放作用に関連するこの擦りエネルギーを吸収するために使ってもよい。

図５は、従来のウエハホルダからのウエハの排出の示力図を描く。この図に、三つの同時に起る事象を描き：上の線１４は、排出ピンによって基板に加えた力を示し；中間の線１５は、上記解放力の印加に応じるウエハ高さの事前設定制御曲線を示し；中間線１５の直ぐ下の点線は、上記解放力の印加に応じるウエハ１の実際の高さを示す。下の線１６は、真空圧力（即ち、周囲圧力との圧力差）の低下を描き、それはウエハの完全解放直後にゼロに低下する。図５の線図で、ウエハを完全に解放してから、解放力がウエハ１を支持するために十分なレベルに低下することが明白になる。図４を参照して擦りエネルギーに変換したエネルギーの議論の観点から、図５で、解放の瞬間１７までの力線１４の下の面積は、解放作用に変換したエネルギーに相当し；そこで解放の瞬間１７後の力線１４の下の面積が擦り作用とウエハホルダ２の境界近くのエネルギー吸収に比例し；それがウエハ１および／またはウエハホルダ２を損傷するかも知れないことは明白である。それで、この解放の瞬間１７は、ウエハの外側領域、特に、最後から２番目のバールリング９がウエハホルダ２から解放し始める瞬間と見做してもよい。この解放の瞬間１７から、ウエハの縁がウエハホルダ２の周囲、特にリム１１の周りに回転する。この解放の瞬間１７後の力線１４の下の面積をできるだけ最小にすべきであること、それ故、基板１をホルダ２から最終解放直前に弱めた解放力で解放すべきことは、この発明の卓見である。

図６は、この発明による力線１４’を示す説明線図を示す。この力線は、解放前に下げてあり、それで発生した破壊的エネルギーを解放後最小に維持する。この低下は、最大下り急勾配１８に制御し、従ってウエハを解放しながら最大力を加え、それでウエハの解放時間を短縮するのが好ましい。これは、理想的には実質的にブロック形による力特性という結果になり：最初、力がクリッピング縁１９の高さまで上昇して最大スラストをもたらし、それによってウエハをできるだけ速く解放する。このウエハ高さを所定の設定点１５に事前設定し、それは設定点の高さに達したときウエハを解放するように決める。排出ピン近くの実際のウエハ高さを制御装置５に入れ、それが、設定点高さと実際の高さの間の差分解析に基づいて、排出ピンの上記事前設定解放高さに対して加えるべき解放力を決める。この差分解析は、設定点と実際の高さの間の差に比例する項に加えて、この実際の差の時間積分および時間微分の項を含んでもよい。

図７は、ヤング率１９０ＧＰａ、厚さ０．７ｍｍの２００ｍｍウエハに対する、ウエハの解放作用の最終段階で発生するエネルギーの概略予測を描く。この予測で、加えた真空圧力は、０．５ｂａｒ、そこで加えたｅピン力は、１２Ｎであった。この場合、圧力を７ｍｂａｒに保つとき、ウエハは、まだ最後のバールリング１０によって支えられながら、従って安定な状態を作りながら、最後から２番目のバールリング９から丁度解放されることが分った。７と３．５ｍｂａｒの間で、ウエハは、外側支持点の周りに回転するだろう。３．５ｍｂａｒで、真空圧は、ウエハを最後のバールに押付けられたままにするために下げなければならなくなるだろう。すると、ウエハは、テーブルから離れ、ｅピン力がウエハ重量と等しくなるだろう。摩耗エネルギーの定量的尺度を見付けるためには、以下の情報が必要である：垂直接触力；摩擦係数および垂直接触力からの、スリップ力；並びにウエア回転からの、スリップ距離。

印加ｅピン力１２Ｎに対して、最後のバールリング上のウエハ縁接触力は、このプロセスのボウル形部分の初めでやはり１２Ｎであることが分った。このボウル形の終りでのウエハ回転は、５ｍｒａｄであることが分った。ここで摩擦係数は、０．２と仮定する。図７は、接触力とウエハ回転の間の関係を示し：ウエハが５ｍｒａｄに回転している間、接触力は１２Ｎからゼロへ低下する。最後のバールリングの外側１ｍｍで、ウエハは、５ｍｒａｄの回転に対して５μｍ以上撓むだろう。これらのバールの下３μｍの真空シールで、この真空シールは、回転プロセスの６０％で接触点になるだろう。外側リムの高さの変化が外側バールリング１０か封止リム１１へ伝達されるエネルギー量に影響することが分るだろう。従って、封止リム１１が外側バールリング１０の下３μｍの例では、摩擦エネルギーの６０％を外側バールリング１０が消費し、４０％を封止リム１１が消費する。

６Ｎｅピンシナリオに対する摩擦エネルギーを計算するためのルーチンで、外側リム１１で消費するエネルギーの量はゼロであり、一方外側バールリング１０が吸収するエネルギーは、１２Ｎによって発生するエネルギーの２５％に過ぎず、実際このエネルギーは、加える力に関して２次式であることが分った。一連の翻案を計算し、そこでは、とりわけ、外側リムの高さ、保護リム要素１３の有無および加える力のようなパラメータを変えた。
結果を以下の表に要約する：

この表から、上記ホルダから上記基板をこの基板ホルダに、更に具体的にはウエハを平坦位置で保持するための保持領域に作用する、最終解放直前に弱めた解放力で解放するためには多数の計画工程を考慮することができることが明らかである。実際の生産プロセスでは、上記解放力および／または上記解放高さを処理中に反復法で決めてもよい。この様にして、高スループットのフォトリソグラフィプロセスで、ウエハに加えるべき解放力の大きさを、ウエハホルダに不必要な損傷を生ずることなく、容易且つ迅速に見付けることができる。更に、上記解放力および／または上記解放高さを最近処理中に加えた解放力および／または解放高さに基づいて決めてもよい。例えば、ウエハのバッチを後のフォトリソグラフィプロセスでウエハホルダから排出するバッチ処理では、この方法が最新の結果の平均解放力に基づいてウエハを排出する排出ルーチンを含んでもよい。そのような最近の結果、例えば、最後の１０の結果の統計的平均化は、ウエハへの損傷を最小に維持しながら、発見的値を提供するだろう。この様にして、例外的にだけ、例えば、粘着またはその他の非平均的状況のためにウエハホルダに平均を超えるクランプ力でクランプしたウエハを解放するために、平均を超える解放力、例えば事前設定最大解放力を後の反復工程で加えなければならないだろう。

この様にして、ウエハの解放中に加えた平均過剰摩擦エネルギーをバッチ処理のために下げることができ、それで基板ホルダ上の摩耗をかなり減らす。

この発明の特定の実施例を上に説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが分るだろう。こ説明は、この発明を制限することを意図しない。

この発明の実施例によるリソグラフィ投影装置を示す。 ウエハホルダからのウエハの解放の初期段階を示す。 ウエハホルダからのウエハの解放の最終段階を示す。 解放の最終段階のウエハおよびウエハホルダの詳細図を示す。 従来のウエハホルダからのウエハの排出の示力図を示す。 この発明によるウエハの排出制御を示す修正した力線図である。 解放の最終段階中にウエハホルダが吸収したエネルギーの説明図である。

符号の説明

５ 制御装置
１１ 保護リム
Ｃ 目標部分
Ｅｘ ビーム拡大器
ＩＬ 照明システム
ＬＡ 線源
ＭＡ パターニング手段
ＭＴ 支持構造体
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
Ｗ 基板

Claims (14)

1. 放射線の投影ビームを供給するための放射線システム、
   所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体、
   基板を保持するための基板ホルダで、この基板を押え込むための保持力を与えるための手段を備えるホルダ、
   前記基板を前記保持力に抗して上記基板ホルダから解放するために解放力を加えるための解放手段、および
   このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システム、を含むリソグラフィ装置に於いて、
   最終解放の直前に弱めた解放力を加えるための制御装置を含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 前記解放力をそれが最終解放で最大解放力の７０％未満であるように制御する請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
3. 前記解放力を前記解放手段の事前設定解放高さに比例して制御する請求項２に記載されたリソグラフィ投影装置。
4. 前記解放力を最大撓み角２ｍｒａｄになるように選択する請求項１から請求項３までの何れか一項に記載されたリソグラフィ投影装置。
5. ２００ｍｍ基板に対する所定の解放高さが１．０ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満である請求項３または請求項４に記載されたリソグラフィ投影装置。
6. 前記基板ホルダが摩耗エネルギーを吸収するための保護リムを含む請求項１から請求項５までの何れか一項に記載されたリソグラフィ投影装置。
7. 前記基板ホルダが複数の突起を含み、それらの先端が実質的に平坦な基板を支持するための実質的に平坦な支持平面を形成する請求項１から請求項６までの何れか一項に記載されたリソグラフィ投影装置。
8. リソグラフィ投影装置であって、
   放射線の投影ビームを供給するための放射線システム、
   所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体、
   基板を保持するための基板ホルダで、この基板を押え込むための保持力を与えるための手段を備えるホルダ、
   上記基板を上記保持力に抗して上記基板ホルダから解放するために解放力を加えるための解放手段、および
   このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システムを含むリソグラフィ装置に於いて、
   前記基板ホルダが摩耗エネルギーを吸収するための保護リムを含むことを特徴とする投影装置。
9. 少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程、
   上記基板を基板ホルダに押え込むための保持力を用意する工程、
   放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
   この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程、
   この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程、
   前記基板を上記保持力に抗して上記基板ホルダから解放するように解放力を加える工程、および
   最終解放の直前に弱めた解放力を加えるように上記解放手段を制御する工程を含むデバイス製造方法。
10. 上記解放力を上記解放手段の事前設定解放高さに比例して制御する工程を含む請求項９に記載された方法。
11. 上記解放力および／または上記解放高さを処理中に反復する方法で決める請求項１０に記載された方法。
12. 前記解放力および／または前記解放高さを最近処理中に加えた解放力および／または解放高さに基づいて決める請求項１０または請求項１１に記載されたデバイス製造方法。
13. 少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程、
    上記基板を基板ホルダに押え込むための保持力を用意する工程、
    放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
    該投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程、
    この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程、
    前記基板を上記保持力に抗して上記基板ホルダから解放するように解放力を加える工程、および
    前記解放力および／または解放高さを処理中に反復する方法で決める工程、を含むデバイス製造方法。
14. 上記解放力および／または前記解放高さを最近処理中に加えた解放力および／または解放高さに基づいて決める請求項１０または請求項１１に記載のデバイス製造方法。

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