JP2005064514A - リソグラフィ装置および装置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ投影装置における高精度の平坦度を要する基板の支持は、基板テーブルＷＴに置いてチャックの上に突起のアレイを有する支持テーブルを載せ、それらの突起の上端が形成する支持面によって行う。これら突起間の固有の高さは勿論、チャックと支持テーブルを組合せた際に起る凹凸も基板の平坦度に影響するので、投影装置の実際の使用状態で平坦度を改善すること。
【解決手段】検出器がどの突起の高さが異常であるかを検出し、その異常の程度に応じて、制御ユニットの制御の下で、高さ調整装置によって異常突起に材料を付加および／または削除して突起の高さを均一化する。この作業を投影装置の実際の使用状態で行うので、組立による凹凸を除去することができる。この方法は、基板だけでなくマスク等の支持にも適用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線の投影ビームを用意し、このビームをパターン化しおよびパターン化したビームを基板の目標部分上に投影するためのビーム生成システムを含むリソグラフィ投影装置に関する。このビーム生成システムは、典型的には：
− 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；
− 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。

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。上記説明の両方の場合に、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、ＰＣＴ国際公開第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。

− 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光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。露光後、基板は、例えば、露光後ベーク（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光に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開第ＷＯ９８／４０７９１号に記載してあり、それを参考までにここに援用する。

参考までにここに援用するヨーロッパ特許出願第１０９３０２２号および対応する米国特許第６，３９２，７３８号は、基板支持テーブルの清掃を扱う。リソグラフィで使う基板支持テーブルは、表面から実質的に垂直に伸びる突起を備える支持面を有する。作動する際は、基板の裏側をこれらの突起で、投影ビームの伝播方向と実質的に垂直な位置で、基板テーブルの支持面から僅かな距離に支持する。それで、ウエハテーブルの支持面ではなく、これらの突起の上端が基板の有効支持面を形成する。

ヨーロッパ特許出願第１０９３０２２号および米国特許第６，３９２，７３８号は、基板の裏側と突起との間にある汚染物質が、有害な結像効果を伴う基板表面の変形を生じることがあることを記載する。この問題を解決するため、これらの文書は、汚染物質の存在を認識するための検出器を開示する。汚染物質の存在は、基板支持テーブル上の基板表面の凹凸から認識するのが好ましい。基板の水平を検知するための適当な装置は、露光中に基板の高さおよび傾斜を調整するために使われているので、既に入手可能である。

これらの文書は、これらの突起から汚染物質を除去するための清掃具も開示する。これらの清掃具には、支持面に当てて配置し且つそれに平行に動かして研磨清掃によって汚染物質を除去することができるセラミック清掃ブロックがある。清掃具のもう一つの実施例には、汚染物質を除去するための溶剤を含むスポンジがある。更なる実施例には、熱処理によって汚染物質を除去するためのレーザがある。

ヨーロッパ特許出願第１０９３０２２号および米国特許第６，３９２，７３８号は、汚染物質を除去するとき、突起それ自体を損傷しないように対策をとるべきことを強調する。清掃ブロックの実施例で、例えば、清掃ブロックによって加える力は、突起を損傷する程過大であってはならない。

支持面の凹凸は、突起それ自体を構成する材料の高さが不同であるために生ずることもある。これは、典型的に新しい基板支持テーブルを作った場合である。事によると、不均一摩耗も凹凸に繋がるかも知れない。基板支持テーブルは、典型的にチャックを含み、その上に突起を有するテーブルを支持する。凹凸は、突起の高さの間の差、またはテーブルの裏側またはチャックの結果かも知れない。従って、これらの要素を丹念に平らに作る。それにも拘らず、チャックおよび支持テーブル（および何か他の要素）を組立または設置するときにも凹凸が生ずるかも知れないことが分った。
類似の問題は、反射マスクまたは透過マスクのような、ビーム経路を横切って都合よく定めた平面に支持しなければならない他の物品のための支持テーブルで直面するかも知れない。

本発明の目的は、支持テーブル上の突起の凹凸の影響を相殺する、改良したリソグラフィ投影装置およびそのような装置を操作する方法を提供することである。

この発明によるリソグラフィ投影装置は、請求項１の特徴記載部分に特徴がある。この発明によれば、支持テーブルがリソグラフィ投影装置の動作可能位置にあるときに、現場高さ調整装置を使って、個々の突起の少なくとも上端が一体に作ってある材料の高さを変える。（「動作可能」とは、支持テーブルをこの装置で動作可能位置から、通常の使用中よりもこの支持テーブル組立体への更に邪魔になる運動なしに、パターン投影位置へ動かし得ることを意味し、「一体に作った」とは、この支持テーブルを造るために使う材料を指すが、汚染物質のような偶然の異物は指さない）。リソグラフィ装置の組立てた支持テーブルの突起の高さを、そのような動作可能位置で、調整することによって、最も確実な高さ調整を実現する。

検出器がどの突起の高さが狂っているかを決め、制御ユニットが、例えば、選択した高さが過大な突起の材料の一部を除去するが、高さが過大でない、または閾値以下の過大高さの他の突起からは除去しないように高さ調整装置を制御する。好適実施例では、この装置が材料除去装置だけを含み、突起に材料は全く付加しない。

別の例では、高さ調整装置を使って、高さが不足する選択した突起を加熱してそれらの材料に半永久的に膨張した相をとらせ、それが突起の高さを増す。高さ調整装置は、この処理を選択した突起に適用し、それは、突起の材料に、もしそれらが高さ不足でなく、または閾値以下の高さ不足であれば、半永久的に膨張した相をとらせない。ここで使う“少なくとも半永久的に膨張した相”とは、少なくとも材料を通常の動作温度に冷却した後に、通常動作の期間中、例えば、再加熱まで残る固体相を指す。

突起に載っている、支持テーブル上の物品（例えば、実質的に既知の、好ましくは平坦な、厚さ分布を有する較正基板）の平らな表面の高さ分布を測定し、この実測高さ分布から過剰高さを計算することによって高さ異常を決めるのが好ましい。

ある実施例では、材料除去装置が、ヨーロッパ特許出願第１０９３０２２号に開示してあるように、突起から汚染物質を除去する装置も兼ねる。この違いは、本発明によるこの実施例では、材料除去装置が個々の突起に独立に作用するように構成してあること、および材料除去装置の除去強度が、汚染物質だけを除去する低レベルから、突起を構成する材料も除去する高レベルまで調整可能であることである。これは、例えば、この除去装置がレーザビームを使うとき、レーザビームの出力および／またはそれを特定の突起に向ける持続時間を増すことによって実現してもよく、この除去装置が研磨ブロックを使うときは、このブロックを特定の突起に押付ける力を増すことによって、またはこの研磨ブロック用に異なる材料若しくは表面特性（即ち、粗さ）を使うことによってこれを実現してもよい。

この制御ユニットは、過剰高さの実測量に依って除去する材料の量を制御するのが好ましい。これは、例えば、この除去装置がレーザビームを使うとき、レーザビームを高出力レベルで特定の突起に向ける持続時間を、または機械的研磨を使うときは、研磨持続時間を制御することによって実現してもよい。代替案として、材料の任意または固定量を過剰高さの突起から除去し、この測定および除去プロセスを十分な平坦度に達するまで繰返してもよい。

この発明は、リソグラフィ投影装置でビーム経路に直角な所定の平面で平らな表面を有する物品を保持するための支持テーブルの支持面上の突起の高さを調整する方法で、この支持テーブルが少なくともチャックおよびこのチャックに載せたテーブル表面要素を含み、このテーブル表面要素が突起のアレイを含み、それらの少なくとも上端が突起材料で一体に作ってあり、これらの突起は、物品を支持するためにこの支持面から伸び、この方法は、
表面要素がこのチャックに載せてあるとき物品の平らな表面の表面平坦度に影響するこれらの突起のそれぞれの一つの高さ異常を測定する工程、および
これらの突起のそれぞれの一つの検出した高さ異常に対応して、表面要素をチャックに載せたままにして、選択的にこれらの突起のそれぞれの一つで突起材料の高さを調整する工程、を含む方法にも関する。（ここで使う“アレイ”とは、空間的に周期的な配置だけでなく、突起のあらゆる空間的配置を指す）。

支持テーブルを組立てた状態で高さを調整することによって、組立による凹凸を除去することができる。この補正は、支持テーブルの設置が最終凹凸に影響するのを避けるために、リソグラフィ投影装置で現場で行うのが好ましい。

この本文では、ＩＣの製造でこの発明による装置を使用すること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”という用語を紫外放射線（例えば、波長２０４８、１０６５、５３２、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの）およびＥＵＶ（超紫外放射線、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。

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する。
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、ＥＵＶ放射線）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（例えば、ミラーグループ）、を含む。

ここに描くように、この装置は、反射型である（即ち、反射型のマスクを有する）。しかし、この装置は、その代りに透過型（透過型マスクを備える）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、放電またはレーザ励起プラズマ源）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がエキシマ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。

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。
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。
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”では露光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、露光することができる。

図２は、基板テーブルＷＴの一部の断面を示す（比例尺にあらず）。基板テーブルＷＴは、可動チャック２０を含み、その上にテーブル２２が載っている。投影ビームＰＢの伝播方向２６は、テーブル２２の表面と直角である。テーブル２２の表面は、突起２４（時には隆起または瘤と呼ばれる）のパターンを備える。突起２４の上端が支持面を形成する。作動する際、基板（図示せず）をテーブル２２の上面に置き、この基板の裏側が突起２４によって支持され、それでこの基板の裏側が支持面に従う。同様に、テーブル２２の裏側が更なる突起２８を備え、それを介してテーブル２２がチャック２０の上に載っている。

突起２４は、典型的にはミリメートルオーダのサイズであり、数ミリメートルオーダの相互距離に設けてある。典型的には、テーブル２２も突起２４も共にセラミック材料で作ってもよい。しかし、これらの寸法およびこの材料は、単に適当な例に過ぎず、この発明を限定しないことを理解すべきである。

図３は、フォトリソグラフィ装置内の照明テーブル３０の平面図を示し、その中に基板テーブルがある。照明領域３２と準備領域３４を示す。各領域３２、３４に、基板テーブルＷＴを示す。作動する際、投影ビームが照明領域の範囲３６に入射する。基板Ｗが上に載っている一つのテーブルを照明領域３２で投影ビームＰＢによって照明し、一方他のテーブルを準備領域３４で準備する。この様にして、テーブルＷＴは、このフォトリソグラフィ装置に残る。

異なる突起２４の上端高さの間の差が基板Ｗの表面の凹凸を誘起し、それが投影ビームＰＢによる照明中に結像誤差を生ずるかも知れない。現代のフォトリソグラフィ装置では、ナノメータの数十倍のオーダの、高さの非常に小さな差が既に認知可能である。これらの高さの差は、突起２４および更なる突起２８およびチャック２０の凹凸のサイズの固有の差によるが、種々の部品の相互作用にもよる。従って、基板テーブルを組立ててから、即ち、テーブル２２をチャック２０の上に置いてから、高さ調整工程を実施することが望ましいことが分った。

突起２４の高さのナノメータの数十倍またはそれ以上のサイズの調整は、選択した突起２４材料の一部を除去することによって行う。この発明の一態様によれば、突起２４の高さの調整をこのフォトリソグラフィ装置の中で、通常動作中に基板テーブルＷＴもあるテーブル３０の上で行う。

図４は、材料除去装置の実施例を示す。この図は、基板テーブルＷＴを側面図で示す（突起は、この図の尺度では小さ過ぎて見えないので、図示せず）。この材料除去装置は、レーザ４０とミラー４２を含む。ミラー４２を使ってレーザ４０のビームをテーブルＷＴの表面へ向ける。ミラー４２を回転しおよび／または基板テーブルＷＴを動かすことにより、レーザ４０のビームをウエハテーブルＷＴ上の異なる突起位置へ向けることができる。このビームを使って、例えば、突起が出来ている材料の一部を蒸発するように突起の上端を加熱することによって、これらの突起から材料を除去する。このビームを集束または別の方法で、このビームの強度がこのビームを向けた単一突起から材料を除去するに十分高いとき、他の突起でのビーム強度は、これらの他の突起から実質的に全く材料を除去しない程低いような（例えば、強度があらゆる突起から材料を蒸発させるには不十分であるので）、狭い幅にする。

典型的にレーザ４０は、パルス式に作動し、特定の突起をその突起に決めた過剰高さに比例する“ショット”数で照射する。勿論、ミラー４２の代りに、可動基板テーブルＷＴまたはレーザそれ自体が可動であるような、レーザビームが基板テーブルに当る位置を変える他の方法を使ってもよい。

図４の装置は、突起の高さを増すために使うこともできる。もし、レーザ出力密度を有意の蒸発を生ずるには不十分なレベルにセットすると、レーザ加熱が材料冷却後の突起の材料が半永久的に膨張した状態を生ずるかも知れないことが分った。種々の影響がそのような膨張に生ずるかも知れない。一例で、突起がある材料（例えば、炭化シリコン）の粒子で作ってあり、それらがもう一つの材料（例えば、シリコン）に埋込んである。加熱がこのシリコンを凝集させ、それが膨張に繋がる。そのような相は、それが突起の冷却後に残るという意味で永久的である。勿論、この種の膨張は、他の材料でも実現できる。

膨張を生ずるために使える他の効果は、加熱による突起材料の異なる材料間の相分離の誘導、材料の格子秩序の代りのガラス相（即ち、長距離格子秩序のない固相）の形成、または異なる格子相の局部形成である。ガラス相の形成は、続く除冷を伴う加熱後、突起が結晶相に戻れるという意味で半永久的膨張を創るために使ってもよい。通常、材料をその元の相に戻すことは可能である。

この発明の実施例では、膨張した状態を使って高さの増大した突起を創る。このため、レーザの出力密度を、突起材料の有意の蒸発は起らないが、材料の相が局部的に、好ましくは突起の上端で、変るように、（例えば、全体の出力を減らすことにより、または突起であまり集束しないレーザビームを使うことにより）調整してもよい。高さ調整の量は、出力線量およびレーザパルスの持続時間を調整することにより制御してもよい。長いパルスを使うことにより、より多くの材料が移動でき、突起材料の厚い層が影響されるかも知れない。レーザ波長の選択も影響される層の厚さを調整するために使ってもよい。実験的に決めた高さ変化をこれらの高さを調整するために使えるレーザパルスパラメータの組合せと関係付けることは、簡単な実験の問題である。

図５は、リソグラフィ装置の制御サブシステムを示す。この制御サブシステムは、プロセッサ５２に結合した測定装置５０を含み、そのプロセッサは、次に除去装置５４に結合してある（“除去装置”という用語は、一般的に以下では、これはこの装置を材料の有意の量の除去なしに突起の高さを増すために使うことも包含するという理解で使う）。

図６は、測定装置を示す。この測定装置は、基板の照明中に集束補正を制御するために、投影ビームＰＢで基板Ｗを照明する前にその基板の凹凸を決めるために使う従来の装置である。従って、この測定装置は、詳細には説明しない。手短に言えば、この装置は、その裏側ＢＳを基板テーブルＷＴ上にして位置する基板Ｗの水平を測定する。放射線源Ｓが基板Ｗの表面上にスポットＳＰを作り、そこから放射線を検出器ＤＥへ反射し、その検出器は、スポットＳＰおよび基板Ｗを互いに対して動かすとき、反射した放射線の高さの変化を測定するように構成してある。この測定装置は、通常のこの装置の動作中に、照明中に集束補正を制御するための基板の照明の前に、基板Ｗの凹凸を決めるためにも使うのが好ましい。勿論、機械または空気圧センサのような、異なる種類の測定装置を使ってもよい。

作動する際、新しい基板テーブルをリソグラフィ装置に設置したとき、プロセッサ５２に突起の高さを調整するプログラムを実行させる。任意に、このプログラムを摩耗を補正するために後にも実行する。このプログラムを実行するとき、高さ平坦性の基準基板を最初に基板テーブルＷＴ上に置く。この基板を突起の上に置く前に、これらの突起から汚染物質を除去するために、突起を清掃するのが好ましい。これは、既知の方法のどれで行ってもよい。

このプログラムは、プロセッサ５２に測定装置５０から、基板テーブルＷＴ上の基準基板の高さ分布ｈ（ｒ）の特性を表す一連の測定結果を得させる。プロセッサ５２は、これらの測定結果を記憶する。この基準基板を基板テーブル上の異なる位置に置いて、および／または違う基準基板で、このプロセスを多数回繰返してもよい。

次に、プロセッサ５２は、突起２４に高さ異常があるかどうかおよびどの突起にあるか、並びに好ましくは異常の大きさがどの程度かも計算する。典型的に、これは、各特定の突起に対してこの特定の突起の上に重なる基準基板の表面上の位置ｒのそれぞれの範囲で高さ分布ｈ（ｒ）の高さ値を誘導することによって行う。この高さ値は、任意の方法で決めることができる。例えば、ある実施例で、この過剰なものは、高さ分布ｈ（ｒ）をこの突起に対する所定の位置ｒ＝ｒ_ｐ（好ましくはこの突起の真上）でサンプリングすることによって決める。別の実施例で、この過剰なものは、基板の実測高さ分布ｈ（ｒ）をこの突起の上に重なり、他の突起には重ならない所定の範囲に亘って積分（または加算）し、任意にこの高さ分布ｈ（ｒ）を重み関数ｗ_ｐ（ｒ）によって重み付けすることによって決める。

ある実施例では、全ての突起に対する高さ値の収集から、プロセッサ５２は、最低値、即ち、その上の基板の露光面が支持テーブルに最も近い突起の高さ値を決める。特定の突起に対する高さ値とこの最低値の間の差をこの特定の突起の形状の過剰高さと呼ぶ。

基板の凹凸による影響を軽減または除去するように、多数の異なる測定からの高さ分布ｈ（ｒ）を組合せ、異なる分布を異なる位置の基準基板で、または異なる基板で測定するのが好ましい。例えば、プロセッサ５２は、この様にして得た異なる分布ｈ_ｉ（ｒ）（ｉ＝１，２‥）の平均ｈ_ａｖから過剰高さを決めてもよい。

特定の突起に対する形状の計算した過剰高さから、プロセッサ５２は、下にある突起２４の過剰高さを計算する。実験的に決めた関係、例えば、与えられた量の材料をテスト突起から除去した後、または突起２４で与えられた数のレーザショットを発射した後毎に基板の高さを繰返し測定することによって決めた関係をこの目的のために使うのが好ましい。この実験に基づく関係は、例えば、基板の過剰の計算した値を過剰高さまたはレーザショットの数と関連付ける表によって表してもよい。表の代りに、多項式関数を、例えば、実験的に決めた係数と共に使ってもよい。

次に、突起２４を露出するように、基準基板を取出す。プロセッサ５２は、今度は材料除去装置５４を制御して、過剰高さを検出した一連の突起２４を次々に狙う。材料除去装置５４がそのような突起に狙いを定めるとき、プロセッサは、材料除去装置５４を制御して、その突起に決められた過剰高さを除去するために期待される幾つかのショットを発射する。ショットを発射中のレーザ４０の出力レベルは、突起の材料を除去するに十分なレベルにセットしてある。

過剰高さをショット数で直接計算したとき、これは単刀直入である。そうではなく好ましくはショット数と高さ変化の量の間の実験的関係を使ってショット数を決めてもよい。一連のショットを使う代りに、連続パルスを使い、プロセッサ５２が，例えば、突起の高さ減少を持続時間および／または強度と関係付ける表に従って、突起の過剰高さに応じてパルスの持続時間および／または強度を選択してもよい。同様に、異なる持続時間および／または強度のパルスの組合せを使ってもよい。

別の実施例では、全ての突起に対する高さ値の収集から、プロセッサ５２は、最高値、即ち、その上の基板の露光面が支持テーブルから最も遠い突起の高さ値を決める。特定の突起の高さ値とこの最高値の間の差をこの特定の突起の形状の高さ不足と呼ぶ。プロセッサ５２は、今度は材料除去装置５４を制御して、高さ不足を検出した一連の突起２４を次々に狙う。材料除去装置５４がそのような突起に狙いを定めるとき、プロセッサは、材料除去装置５４を制御して、その突起に決められた高さ不足でその突起を膨張させるために期待される出力密度で幾つかのショットを発射する。この実施例で、ショットを発射中のレーザ４０の出力レベルは、突起の材料を除去するに十分なレベルより下にセットしてある。

これらの材料除去および膨張実施例は、幾つかの突起の高さを膨張によって増加し、他の高さを除去によって減少するプロセスに組合わせてもよい。このため、基準高さ、例えば、突起の平均実測高さを選び、高さがこの基準高さ未満の突起を膨張させ、この基準高さを超える突起の高さを突起材料の除去によって減少してもよい。

勿論、レーザは都合よくリソグラフィ装置と組合わせることができるので、特に有利であるが、この発明は、材料除去装置としてレーザを使うことに限定されないことを理解すべきである。代替材料除去装置には、各位置で個々の突起を磨いて、他の突起の高さに実質的に影響することなく、その突起から材料を除去するように、ウエハテーブルに対して研磨できる十分小さな研磨ヘッドを備える研磨機がある。この場合、研磨ヘッドを突起に押付ける力は、突起の材料を除去することを可能にするレベルにセットしてある。この力および／または研磨持続時間は、その突起に決めた過剰高さに従ってセットしてある。個々の突起を対象とできる何か他の材料除去手法、例えば、電子ビームによる摩耗を使ってもよい。

実際、それぞれの突起から除去する材料の量を独立に制御できる限り、材料を突起から個々に除去できることは必要でさえない。例えば、除去装置を異なる勾配にセットでき、一時に二つ以上の突起から材料を除去するが、除去した量に突起の位置の関数として勾配を付けるとする。この場合、順次異なる勾配セットを使って異なる突起の除去量を互いに独立に制御することができる。

この発明を材料の除去に関して説明したが、この発明から逸脱することなく、選択した突起に材料を堆積させることによって突起の高さを調整できることも理解すべきである。供給源を突起の近くへ動かすスパッタリングのような、何か既知の局部堆積手法を使ってもよい。この場合、拉致ユニットまたはゲッタシールドを突起に近くに設けて突起に堆積しなかった過剰材料を捕捉するのが好ましい。勿論、材料除去装置と材料付加装置の任意の組合せを使ってもよい。

材料を付加する場合、最低高さ値の突起を過剰高さ値を決めるための基準として使う必要はない。その代りに、もし材料の付加だけが可能なら、他の突起を最高高さ値の突起と同じ高さにするために必要な堆積量を決めるために、最高高さ値を使うべきである。付加と除去の両方が可能なときは、突起の高さを同等にするためにどんな基準高さを使ってもよい。この高さは、例えば、突起の所定の僅かな部分だけが材料の付加を要するように選んでもよい。

突起の高さ異常を計算する説明した方法の代りに、突起の高さ異常を決める他の方法を使ってもよいことも理解すべきである。例えば、高さ分布を、突起の高さが実測分布を最良近似するように適合した自由パラメータである、高さ分布用モデルに適合してもよい（モデルの例は、高さ分布が和ｈ（ｒ）＝Σｈ_ｉｂ（ｒ＋ｒ_ｉ）であり、但しこの和は、“ｉ”のラベル付き突起に関し、ｈ_ｉは突起ｉの高さでありおよびｂ（ｒ）は単位高さの突起のための高さ分布で、それは実験的にまたは理論的に決めてもよい）。他の関連する統計的推定手法も使ってよい。同様に、同じ基板に対する高さ分布を、単に平均化を伴うだけではない異なる位置で使う方法を、例えば、モデルΣｈ_ｉ｛ｂ（ｒ＋ｒ_ｉ）−ｂ（ｒ＋ｄ＋ｒ_ｉ）｝を同じ基準基板に対して得た二つの分布、即ち、第１位置の実測分布ｈ_１（ｒ）および基準基板を基板テーブルに関してこの第１位置との関係でオフセット“ｄ”を超えて変位したときの第２実測分布ｈ_２（ｒ＋ｄ）の実測差ｈ_１（ｒ）−ｈ_２（ｒ＋ｄ）に適合することによって使ってもよい。

更に、この発明は、基板テーブル上に位置する基板を使う高さ測定に関して説明したが、プロセッサ５２は、突起がむき出しであるとき、突起から直接得る高さ測定にも使ってよいことを理解すべきである。基板上で測定する利点は、リソグラフィ装置で通常の動作のために既に利用可能な装置を使えることである。

更に、単一プロセッサ５２を例として示したが、必要な計算および制御作業を勿論幾つかのプロセッサで実行してもよいことを理解すべきである。同様に、測定および調整を連続作業として説明したが、この調整は、勿論測定後任意の時間延期し、間に他の作業をさせてもよい。

また、この発明は透過型装置について説明したが、この発明は、ビームをマスクで反射して投影する装置にも適用してよいことを理解すべきである。更に、この発明は基板テーブルについて説明したが、この発明は、マスクまたはレチクル支持用テーブルのような、リソグラフィ投影装置の別の物品用支持テーブルに適用してもよいことを理解すべきである。更に、この発明は完全に一つの材料で作った突起について説明したが、この発明は、例えば、各突起の少なくとも上端に、この突起の基本部分に付着した被覆層を設けることによって、突起の種々の部分を異なる材料で作った突起に適用してもよいことを理解すべきである。

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。この説明は、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描く。 基板テーブルを示す。 照明テーブルの平面図を示す。 材料除去装置の実施例を示す。 リソグラフィ装置の制御サブシステムを示す。 測定装置を示す。

符号の説明

２０ チャック
２２ 支持テーブル、表面要素
２４ 突起
２６ 伝播方向
４０ レーザ
５０ 検出器
５２ 制御ユニット
５４ 高さ調整装置、材料除去装置、材料除去および／または付加装置
Ｃ 目標部分
ＭＡ マスク
ＰＢ 投影ビーム
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (15)

1. 放射線の投影ビームを用意し、前記ビームをパターン化しおよび上記パターン化したビームを基板の目標部分上に投影するためのビーム生成システム、
   物品をその物品の平らな表面が前記投影ビームの伝播方向に直角な所定の平面内にあるように支持するための支持テーブルで、支持面および前記支持面から伸びる突起のアレイを有し、上記物品を前記突起で支持するようになっていて、各突起の少なくとも上端が実質的に一体の突起材料で出来ているテーブル、を含むリソグラフィ投影装置であって、
   前記突起のそれぞれの一つの、前記物品の表面平坦度に影響する高さ異常を検出するための検出器、
   前記支持テーブルが前記投影装置で動作可能であるとき、前記個々の突起の前記突起材料の高さを修正するために個々の突起に独立に作用するように構成した位置選択性高さ調整装置、
   前記検出器と前記高さ調整装置の間に結合され、且つ前記突起のそれぞれの一つのそれぞれ検出した高さ異常に対応して前記突起材料の前記高さを調整するために上記高さ調整装置を制御するように構成した制御ユニットを含むことを特徴とする投影装置。
2. 前記位置選択性高さ調整装置が前記突起のそれぞれの一つからまたは一つへ材料を除去および／または付加するように構成してある請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
3. 前記位置選択性高さ調整装置が前記突起のそれぞれの一つの材料に、前記突起の前記高さを増す少なくとも半永久的に膨張した相をとらせるように構成してある請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
4. 前記物品が基板である請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
5. 前記物品が前記ビームをパターン化するために使うレチクルまたはマスクである請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
6. 前記位置選択性高さ調整装置が、除去強度を調整可能な機能を有する、少なくとも材料除去装置であり、前記制御ユニットは、前記除去装置の除去強度が前記突起材料の一部を除去するに十分な第１レベルより上にセットしてある第１モードと上記除去強度が上記突起材料の一部を除去するには不十分であるが、前記突起から他の材料の汚染を除去するに十分である第２レベル以下にセットしてある第２モードの間で切替え可能である請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
7. 前記材料除去および／または付加装置が前記突起から突起材料を除去させるに十分な強度で、前記突起の選択可能なものにビームを投射するように構成したレーザを含み、前記制御ユニットは、前記レーザが前記突起のそれぞれの一つのために測定した前記高さ異常に依って前記突起のそれぞれの一つへ送出するそれぞれの蓄積出力線量を制御するように構成してある請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
8. 前記材料除去および／または付加装置が前記突起材料が冷却後少なくとも半永久的に膨張した相をとるようにそれを加熱するために選択した強度レベルで、前記突起の選択可能なものにビームを投射するように構成したレーザを含み、前記制御ユニットは、前記レーザが前記突起のそれぞれの一つのために測定した前記高さ異常に依って前記突起のそれぞれの一つへ送出するエネルギー強度を制御するように構成してある請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
9. 前記検出器が、
   前記支持テーブルによって支持された前記物品の更なる面に対向する、前記物品の前記平面の高さ分布を測定するための測定ユニット、および
   前記高さ分布から前記突起の前記高さ異常を計算するように構成してあり、前記高さ異常に依って前記材料除去および／または付加装置を制御する計算ユニットを含む請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
10. 前記高さ調整装置が局部材料堆積ユニットを含み、前記支持テーブルと前記堆積ユニットの少なくとも一つが他に対して前記制御ユニットの制御の下で可動である請求項１に記載されたリソグラフィ投影装置。
11. リソグラフィ投影装置でビーム経路に直角な所定の平面で平らな表面を有する物品を保持するための支持テーブルの支持面上の突起の高さを調整する方法であって、前記支持テーブルが少なくともチャックおよび前記チャックに載せたテーブル表面要素を含み、前記テーブル表面要素が突起のアレイを含み、それらの少なくとも上端が突起材料で一体に作ってあり、前記突起は、前記物品を支持するために前記支持面から伸び、前記方法は、
    前記表面要素が上記チャックに載せてあるとき前記物品の上記平らな表面の表面平坦度に影響する前記突起のそれぞれの一つの高さ異常を測定する工程、および
    前記突起のそれぞれの一つの検出した高さ異常に対応して、前記表面要素を前記チャックに載せたままにして、選択的に前記突起のそれぞれの一つで前記突起材料の前記高さを調整する工程、を含む方法。
12. 前記突起のそれぞれの一つの検出した高さ異常に対応して突起材料を除去する工程を含む請求項１１に記載された方法。
13. 前記突起のそれぞれの一つの検出した高さ異常に対応した高さ増大をもたらすために突起材料の少なくとも半永久的膨張を生ずるように前記突起材料を加熱する工程を含む請求項１１に記載された方法。
14. 前記測定および高さ調整工程を、前記支持テーブルが上記リソグラフィ投影装置で動作可能位置にある間に実行する請求項１１に記載された方法。
15. 前記測定工程が、
    物品を前記支持テーブル上に、突起によって支持されるように置く工程、
    前記突起から離れて向く側で前記物品の前記平らな表面の高さ分布を測定する工程、および
    前記高さ分布から前記突起の高さ異常を計算する工程、を含む請求項１１に記載された方法。

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