JP2023120893A - 保持装置、リソグラフィ装置、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の形状を高精度かつ安定的に制御可能な技術を提供する。【解決手段】保持装置は、物体を保持する保持部と、前記保持部の内部または前記物体の保持面の上に配置され、アモルファス相と結晶相との間で相変化し該相変化に伴って体積変化する相変化材料と、前記相変化材料の体積変化を生じさせることにより前記保持面を変形させるように、前記相変化材料を加熱する加熱部を用いた前記相変化材料の加熱を制御する制御部と、を有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、保持装置、リソグラフィ装置、および物品製造方法に関する。

半導体製造プロセスでは、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の加工処理において基板表面の望ましくない凹凸または歪みが加工精度に影響する。そこで、基板を保持する基板保持機構に基板を変形させる機構を設け、基板の凹凸または歪みを補正することが提案されている。

特許文献１には、基板が搭載されるステージ上に高さを変更可能な高さ制御素子を複数配置し、高さ制御素子を駆動して基板の凹凸を制御することが記載されている。ナノメートルオーダーの位置制御に使用される高さ制御素子としては、例えばピエゾ素子が使用される。

しかし、ピエゾ素子は、短時間であってもピエゾアクチュエータの位置を制御することが難しい場合がある。一般に、ピエゾアクチュエータにはヒステリシスな駆動特性と変位のクリープ変化特性がある。そのため、高精度かつ安定的な駆動を実現するためには、ピエゾの変位を計測するセンサを別途設けてクローズドサーボループでの位置制御を行う必要がある。一般的に、ピエゾアクチュエータをオープンループで位置制御することは難しい。

このようなピエゾアクチュエータの課題に対して、特許文献２には、電荷の漏れが少ないことによって位置を安定保持できる静電アクチュエータの応用が提案されている。

特開２０１３－０２６２３３号公報 特開２０１３－１３５２１８号公報

しかし、半導体デバイス等の微細化により基板変形に求められる精度がより厳しくなってきており、基板を変形させるアクチュエータには高い安定性と精度が求められている。特許文献２に記載の静電アクチュエータであっても電荷の漏れはゼロにはできないため、安定性の高いアクチュエータを応用した基板変形機構が求められる。

本発明は、基板の形状を高精度かつ安定的に制御可能な技術を提供する。

本発明の一側面によれば、物体を保持する保持部と、前記保持部の内部または前記物体の保持面の上に配置され、アモルファス相と結晶相との間で相変化し該相変化に伴って体積変化する相変化材料と、前記相変化材料の体積変化を生じさせることにより前記保持面を変形させるように、前記相変化材料を加熱する加熱部を用いた前記相変化材料の加熱を制御する制御部と、を有することを特徴とする保持装置が提供される。

本発明によれば、基板の形状を高精度かつ安定的に制御可能な技術を提供することができる。

実施例１における、保持装置の構成および基板変形処理を説明する図。 実施例２における、保持装置の構成および基板変形処理を説明する図。 実施例３における、保持装置の構成および基板変形処理を説明する図。 実施例３における、基板処理システムの構成を示す図。 基板の変位を計測する方法を説明する図。 実施例４における、保持装置の構成および基板変形処理を説明する図。 実施例４における、相変化材料の配置を例示する図。 実施例５における、相変化材料の配置を例示する図。 相変化材料の特性を示す図。 基板変形処理を示すフローチャート。 実施例６における、突起部上面を傾斜させる方法を説明する図。 実施例６における、突起部上面を傾斜させる別の方法を説明する図。 実施例７における、相変化材料の上方への変形量を拡大するための構成を示す図。 保持装置を利用する露光装置の構成を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１（Ａ１）には、第１実施形態に係る、保持対象の物体であるプレートを保持する保持装置１００の構成例が示されている。一例において、プレートは、リソグラフィ装置で用いられる半導体ウエハであり、その場合、保持装置１００は基板保持装置である。または、プレートは、リソグラフィ装置の一種である露光装置で用いられる、パターンが描画された原版（マスクやレチクル）であり、その場合、保持装置１００は原版保持装置である。あるいは、プレートは、リソグラフィ装置の一種であるインプリント装置で用いられる、パターンが形成されたモールドであり、その場合、保持装置１００はモールド保持装置である。以下では、一例として、プレートは、リソグラフィ装置等の基板処理装置で用いられる基板１０５（半導体ウエハ）であるとして説明する。

保持装置１００は、プレートである基板１０５を吸着保持する基板保持部１０１を備える。基板保持部１０１による基板１０５の吸着方法としては、基板１０５と基板保持部１０１の基板保持面（保持面）との間に負圧力を発生させることで基板１０５を保持するバキューム方式を用いることができる。あるいは、基板保持部１０１による基板１０５の吸着方法として、静電吸着力を用いて基板１０５を保持する静電吸着方式などを用いることもできる。

保持装置１００は、相変化材料１０２と、相変化材料１０２への入熱を制御する制御部Ｃとを更に備える。制御部Ｃは、相変化材料１０２の体積変化を生じさせることにより保持面を変形させるように、相変化材料１０２を加熱する加熱部を用いた相変化材料１０２の加熱を制御する。本実施形態においては、基板保持部１０１の内部に加熱部１０３が配置される。相変化材料１０２は、図１（Ａ１）では基板保持部１０１の内部に配置されているが、基板の保持面（基板保持部１０１の上面）の上に配置されてもよい。

本実施形態において、加熱部１０３は、複数の加熱部を含む。加熱部１０３の各々は、相変化材料１０２を加熱するための抵抗発熱性の材料からなるヒータ素子を含みうる。抵抗発熱性の材料としては、例えば、銅、ニッケル合金、クロム合金等のうちの１つ以上の混合物が使用されうる。ヒータ素子は、不図示の電源から供給される電力によって発熱する。あるいは、複数の加熱部１０３の各々は、強磁性材料の周りに配置されたコイルによって生じる電磁誘導を用いて加熱する誘導加熱素子を含みうる。複数の加熱部１０３は、図１（Ａ１）では相変化材料１０２の下側に配置されているが、相変化材料１０２の内部や、相変化材料１０２と基板保持部１０１の基板保持面との間に配置されてもよい。相変化材料１０２および複数の加熱部１０３の配置に関するバリエーションについては後述することとする。

図９を参照して、相変化材料１０２について説明する。相変化材料１０２は、非結晶相（アモルファス相）と結晶相との間で相変化し該相変化に伴って体積変化する材料である。図９は、温度による、結晶構造の推移と相変化材料の体積の特性を示す図である。相変化材料を室温ＲＴから融点Ｔｍまで加熱し急冷すると、相変化材料は、過冷却液体となり、室温状態では体積の大きいアモルファス構造となる。一方、相変化材料を室温ＲＴからガラス転移温度Ｔｇを超える温度に加熱し、その後に徐冷すると、相変化材料は、室温状態では体積が小さい結晶構造となる。つまり、加熱と冷却方法を変えることにより、室温状態における構造を変化させることができる。図９に示すように、元素が整列する結晶構造では体積が小さく、元素がランダムなアモルファス構造では体積が大きくなる傾向を示す。

相変化材料は、書き換え可能な記録媒体の分野で実用化されている。例えば、ＤＶＤやＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスクなどの書き換え型光ディスクの記録層や不揮発性メモリの記録材料として、カルコゲナイド系相変化材料Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ（以下、ＧＳＴ）が広く用いられている。ＧＳＴでは、アモルファスと結晶で約５％程度体積が変化する。制御部Ｃは、この特性を利用して、相変化材料１０２の体積変化を生じさせることにより保持部１０１の保持面を変形させるよう、複数の加熱部１０３を制御する。

（実施例１）
以下、保持装置１００において基板を変形させる方法の具体例を説明する。まず、図１（Ａ１）～（Ａ３）および図１０を参照して、第１実施形態に係る実施例１を説明する。

工程Ｓ０において、制御部Ｃは、現状における相変化材料１０２の結晶化の体積収縮による形状補正量によって目標形状が達成できるかどうか、すなわち、結晶化による補正で足りるかどうか、を判断する。結晶化による補正では足りないと判断される場合、処理は工程Ｓ１のアモルファス化処理に進む。結晶化による補正で足りると判断される場合、処理は工程Ｓ１をスキップしてＳ２の形状測定に進む。

工程Ｓ１において、制御部Ｃは、複数の加熱部１０３の全てを駆動（電力供給）して相変化材料１０２を融点Ｔｍを超える温度に加熱し、その後、加熱を瞬断することで急冷する。急冷は、複数の加熱部１０３への電力供給を瞬時に遮断することによって行われてもよいし、更に冷媒を用いた熱交換による強制冷却が採用されてもよい。急冷によって相変化材料１０２はアモルファス相となり最も体積が大きい状態となる（第１工程）。この場合、相変化材料１０２は融点以上となるためできるだけ外力が少ない方がよいため、加熱時は基板１０５を基板保持部１０１から一旦退避しておくとよい。

工程Ｓ２において、制御部Ｃは、後述するような計測部を用いて、計測対象の形状を計測する。ここで着目している形状は、基板の表面の凹凸、すなわち基板の表面の面外方向の変形量である。よって、計測結果は、そのような基板の表面の面外方向の変形量の情報を含む。計測対象は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板保持部１０１によって保持された基板１０５の表面としてもよいし、基板１０５が退避されている場合には、基板保持部１０１の表面（基板保持面）としてもよい。ただし、基板保持部１０１が基板１０５を保持することによる歪みや、凹凸計測エラーを考慮すると、基板保持部１０１に保持された基板１０５を計測対象とする方が誤差要因を低減できる。以下の実施例１の説明においては、基板保持部１０１によって保持された基板１０５の表面を計測対象とするものとして説明する。また、基板１０５の代わりに計測用基板を用いてもよい。

計測方法としては、図５（ａ）に示すような、局所的な変位を計測する変位計測部１０６を用いる方法と、図５（ｂ）に示すような、広い範囲の凹凸を一括で計測する平面変位計側部１０６１を用いる方法のいずれを採用してもよい。図５（ａ）において用いられるセンサとしては、測距干渉計、三角計測変位計などがありうる。変位計測部１０６と基板保持部１０１とのいずれか一方または両方を紙面左右および奥行方向に駆動（相対駆動）することにより、基板保持部１０１または基板１０５における任意の位置の高さが計測される。図５（ｂ）に示す一括計測方法においては、例えば、平面変位計側部１０６１として平面干渉計が用いられる。しかし、基板１０５の全面を計測可能な計測範囲を持つ平面干渉計ではコスト高となるため、図５（ｂ）に示すように基板１０５よりも狭い計測範囲の平面変位計側部を用いてもよい。その場合、図５（ａ）と同様に平面変位計測部１０６１と基板保持部１０１との相対駆動させることにより、基板１０５の全面を計測することができる。

一般に、図５（ａ）のような、変位計測部１０６と基板保持部１０１を相対駆動する方式では、変位計測部１０６および／または基板保持部１０１のステージの走り誤差の影響を受けてしまう。したがって、計測精度を向上させるためには、広い範囲を一括で計測する平面変位計側部による計測の方が計測誤差を低減できる。

平面変位計側部１０６１の一括計測範囲の広さは、基板１０５において製造されるデバイスの最大構成単位であるショット領域を包含するサイズであるとよい。その場合、ショット領域を一括計測することができ、相対駆動による誤差を低減することができる。また、一括計測範囲の広さをショット領域よりも少し大きくすることにより、隣接ショット領域との変位計測の重なりを合わせるスティッチングによって、基板１０５全面の計測にまで拡張することができる。

工程Ｓ３において、制御部Ｃは、図１（Ａ２）に示すように、工程Ｓ２で計測された基板保持面または基板１０５の表面の形状の計測結果に基づき、複数の加熱部１０３のうち加熱を行う一部（特定の１つ以上の加熱部）の加熱部を決定する。制御部Ｃは、基板保持部１０１の高さを下げる位置および量に応じて、複数の加熱部１０３のうちの上記決定した一部の加熱部に電力を供給する。これにより相変化材料１０２が部分的に加熱される。具体的には、基板表面において大きく凹ませたい部位では、相変化材料１０２の広い範囲でガラス転移温度Ｔｇを上回るように、特定の加熱部の温度を高くする、または投入熱量を多くするよう調整する。その後、徐冷することでガラス転移温度Ｔｇを超えた範囲の相変化材料１０２は結晶へと相変化して体積が収縮する（第２工程）。徐冷は、例えば、加熱した加熱部への電力供給量（入熱量）を徐々に低減することにより行われうる。結果として、図１（Ａ３）に示すように、基板保持部１０１の基板を保持する面を凹ませることができる。加熱部の加熱状態によって結晶に相変化して収縮する範囲を変えることで基板保持面の凹凸を制御することができる。

一例として、相変化材料１０２において相変化時に１０％の体積変化がある相変化材料を用いた場合について説明する。図１（Ａ２）において、複数の加熱部１０３のうちの最も右側の加熱部の位置で相変化材料１０２の全体がガラス転移温度Ｔｇを上回るよう温度を上げその後、徐冷すると相変化材料１０２が１０％の体積収縮を生じる。一例として相変化材料１０２の厚み寸法を１０μｍとすると１０％の体積変化によって厚み方向の寸法は０．０１μｍ収縮する。

相変化材料１０２としてＧＳＴを例に挙げたが、Ｇｅ－Ｔｅ、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ、Ｇｅ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ、Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ系の材料でも実施可能である。いずれも相変化によって数％の体積変化を示す材料であり、基板保持部１０１や複数の加熱部１０３などの関係から最適な相変化材料を設計選択することができる。

工程Ｓ４では、制御部Ｃは、工程Ｓ２と同様に計測対象である基板１０５の形状を計測する。次に、工程Ｓ５にて、制御部Ｃは、基板１０５の形状と目標形状との差が許容範囲内にあるかどうかを判断する。当該差が許容範囲内にない場合、処理は工程Ｓ３に戻り、制御部Ｃは、再度、加熱および冷却を実施して形状を修正する。ただし、工程Ｓ５から工程Ｓ３の修正を繰り返すうちに、相変化材料１０２が全て結晶化し、それ以上体積を小さくすることができなくなる。そこで、工程Ｓ６にて、制御部Ｃは、相変化材料１０２が変形補正可能な範囲にあるかどうかを判断する。相変化材料１０２が変形補正可能ではない場合、処理は工程Ｓ１に戻り、制御部Ｃは、相変化材料１０２をリセット、すなわち、改めて相変化材料１０２を融点以上に加熱し急冷することでアモルファス化する。

以上、基板１０５の凹凸（すなわち、面外方向の形状）を制御する方法を説明した。以下では、図１（Ｂ１）～（Ｂ３）を参照して、実施例１の基板１０５の変形において、基板１０５の面内方向の形状を制御する場合について説明する。この場合も、上記と同様に図１０のフローチャートが適用されうる。

面内方向の変形は一般に、歪み（ディストーション）と呼ばれる。図１（Ｂ１）に示す基板１０５は、歪の状態を便宜的に説明するために縦格子模様で表現されており、図１（Ｂ２）および（Ｂ３）では、変形後の歪の分布が縦格子の粗密で表現される。

上述の基板凹凸変形の場合と同様に、工程Ｓ１において、制御部Ｃは、複数の加熱部１０３の全てを駆動して相変化材料１０２を融点Ｔｍ以上に加熱し、その後、加熱を瞬断することにより急冷する。急冷によって相変化材料１０２はアモルファス相となり最も体積が大きい状態となる。この場合、相変化材料１０２は融点以上となるためできるだけ外力が少ない方がよいため、加熱時は基板１０５を基板保持部１０１から一旦退避しておくとよい。

工程Ｓ２において、基板保持部１０１により基板１０５が保持された状態で、制御部Ｃは基板１０５の歪みを計測する。基板保持部１０１により基板１０５が保持された状態とするのは、次の工程Ｓ３にて、変形させた基板保持部１０１の歪みを基板１０５に伝達させるためである。基板１０５の歪みの計測は、例えば、基板１０５の表面に配置されたパターンを計測することにより行われる。したがって本実施例では、計測結果は、基板の表面の面内方向の変形量の情報を含む。

次に、工程Ｓ３における基板１０５の変形処理について説明する。基板保持部１０１により基板１０５が保持された状態で、制御部Ｃは、図１（Ｂ２）に示すように、工程Ｓ２での計測により得られた形状データに基づき複数の加熱部１０３のうちの一部（特定の１つ以上の加熱部）に電力を供給する。これにより、相変化材料１０２が局所的に加熱され、基板保持部１０１とそこに吸着保持されている基板１０５を歪ませることができる。基板１０５に与える歪み量は、工程Ｓ２で計測された形状データに基づいて導出してもよいし、あらかじめ計測された基板１０５に内在する歪み量を工程Ｓ２での計測により得られた形状データに加算することで導出してもよい。あるいは、保持装置１００を利用している基板処理装置による基板処理によって歪む量をあらかじめ求めておき、基板処理による歪みが低減されるように基板１０５に与える歪み量を導出してもよい。

工程Ｓ３における相変化材料１０２の加熱・変形においては、図１（Ｂ２）に示すように、基板保持部１０１により基板１０５が吸着保持された状態で、複数の加熱部１０３それぞれへの電力供給が制御されて相変化材料１０２を局所的に加熱される。この際、基板１０５において大きな収縮量として歪ませたい部位では、相変化材料１０２の広い範囲でガラス転移温度Ｔｇを上回るように、加熱部の温度を高くする、または投入熱量を多くするよう調整する。その後、徐冷することでガラス転移温度Ｔｇを超えた範囲の相変化材料１０２は結晶へと相変化して体積が収縮する。その結果、基板保持部１０１の局所的な収縮が基板１０５にも伝達し、基板１０５に歪みを与えることができる。加熱部の加熱状態によって結晶に相変化して収縮する範囲を変え、基板１０５の歪みを制御することができる。

以降は、図１（Ａ１）～（Ａ３）における基板凹凸制御の場合と同様に、制御部Ｃは、工程Ｓ４にて基板１０５の歪みを計測し、工程Ｓ５にて基板１０５の歪み量と目標歪み量との差が許容範囲内にあるかどうかを判断する。また、工程Ｓ６では、制御部Ｃは、相変化材料１０２が変形補正可能な範囲にあるかどうかの判断を行い、工程Ｓ５および工程Ｓ６の判断結果に応じて処理を繰り返す。

（実施例２）
図１に示す実施例１では、基板または保持面の変形を、複数の加熱部１０３のうちの一部の温度または熱量で制御する構成を示した。これに対し、実施例２では、図２（Ａ１）～（Ａ３）に示すように、複数の加熱部１０３は実施例１より多数の加熱部を有し、変形したい部位の近傍における、変形させたい量に応じた個数の加熱部をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。

制御手順については、実施例２においても、実施例１と同様に、図１０のフローチャートが適用されうる。図２（Ａ２）においても、実施例１の図１（Ａ２）と同様に、複数の加熱部１０３のうちの、基板１０５の凹ませたい部位の近傍の加熱部をＯＮすることで相変化材料１０２の収縮を制御する。その結果、図２（Ａ３）に示すように、基板保持部１０１の基板を保持する面を凹ませることができる。

実施例１と実施例２の違いについて説明する。実施例１では、複数の加熱部１０３それぞれの入熱量を複数階調で制御する。これに対し実施例２では、複数の加熱部１０３それぞれをＯＮ／ＯＦＦ制御し、ＯＮにする加熱部の配置の粗密によって相変化材料１０２の加熱が制御される。図２（Ａ２）では工程Ｓ３において大きく凹ませたい部位でＯＮされる加熱部は密で、小さく凹ませる部位でＯＮされる加熱部１０３は疎となる。複数の加熱部１０３のＯＮ／ＯＦＦにより昇温部位を制御するため、複数の加熱部１０３は、基板１０５の目標形状または目標歪みにおける基板面内の周期性成分の短周期な波長よりも細かく配置されることが望ましい。

図２（Ｂ１）～（Ｂ３）は、面内方向に着目した変形処理を示している。その処理の内容は、上述した図１（Ｂ１）～（Ｂ３）と同様であるため、説明を省略する。

なお、この実施例２においては、複数の加熱部１０３のうち昇温する加熱部を選択するだけではなく、実施例１と同じく、各加熱部の温度または熱量を同時に変化させて相変化材料１０２の相変化を制御してもよい。

（実施例３）
実施例３は、基板保持部１０１の外部から相変化材料１０２を加熱する構成としたものである。図３（Ａ１）には、実施例３の構成例が示されている。図３（Ａ１）において、基板保持部１０１の内部に相変化材料１０２が配置されているが、複数の加熱部１０３１は、基板１０５を挟んで基板保持部１０１の基板保持面から上方に離間して配置される。複数の加熱部１０３１は、離れた位置から局所的に加熱するため、例えば、基板保持面に対してレーザー等の電磁放射線を照射する構成を備えうる。ただし、基板保持部１０１と複数の加熱部１０３１とを近接して配置できる場合には、複数の加熱部１０３１は、電磁誘導加熱やヒータを含む構成としてもよい。複数の加熱部１０３１は、基板１０５を透過する電磁放射線を照射する構成としてもよい。一例において、基板がシリコンウエハである場合、複数の加熱部１０３１がシリコンを透過する赤外光を照射する構成としうる。これにより、基板保持部１０１はシリコンウエハである基板１０５（または計測用基板）を保持したまま工程Ｓ２の計測および工程Ｓ３の基板変形を同時に行うことができ、基板載せ替えに伴う誤差を低減することができる。

制御手順については、実施例３においても、実施例１，２と同様に、図１０のフローチャートが適用されうる。図３（Ａ１）～（Ａ３）を参照して、基板１０５表面の凹凸を変形させる処理を説明する。工程Ｓ１で、制御部Ｃは、複数の加熱部１０３１により相変化材料１０２を加熱・急冷してアモルファス相にする。制御部Ｃは、工程Ｓ２で、計測対象である基板１０５の表面または基板保持部の基板保持面の凹凸の計測を行う。その後、工程Ｓ３で、制御部Ｃは、複数の加熱部１０３１のうちの、相変化材料１０２の凹ませたい部位に対応する加熱部をガラス転移温度Ｔｇ相当の温度に加熱・徐冷して収縮させる。制御部Ｃは、工程Ｓ４で計測対象の形状を計測し、工程Ｓ５で基板１０５の変形量と目標変形量との差が許容範囲内にあるかどうかを判断する。工程Ｓ６では、制御部Ｃは、相変化材料１０２が変形可能な範囲にあるかどうかの判断を行い、工程Ｓ５および工程Ｓ６の判断結果に応じて処理を繰り返す。

次に、図３（Ｂ１）～（Ｂ３）を参照して、基板１０５の面内方向の形状を制御する方法を説明する。
工程Ｓ１において、制御部Ｃは、複数の加熱部１０３１の全てを駆動して相変化材料１０２を融点Ｔｍを超える温度に加熱し急冷する。急冷によって相変化材料１０２はアモルファス相となり最も体積が大きい状態となる。この場合、相変化材料１０２は融点以上となるためできるだけ外力が少ない方がよいため、加熱時は基板１０５を基板保持部１０１から一旦退避しておくとよい。

工程Ｓ２において、基板保持部１０１により基板１０５が保持された状態で、制御部Ｃは基板１０５の歪みを計測する。基板保持部１０１により基板１０５が保持された状態とするのは、次の工程Ｓ３にて、変形させた基板保持部１０１の歪みを基板１０５に伝達させるためである。基板１０５の歪みの計測は、例えば、基板１０５の表面に配置されたパターンを計測することにより行われる。

次に、工程Ｓ３で、基板保持部１０１により基板１０５が吸着保持された状態で、制御部Ｃは、図３（Ｂ２）に示すように、工程Ｓ２での計測により得られた形状データに基づき複数の加熱部１０３１のうちの特定の１つ以上の加熱部に電力を供給する。これにより、相変化材料１０２が局所的に加熱される。その後、徐冷が行われることにより、相変化材料１０２が変形し、基板保持部１０１とそこに吸着保持されている基板１０５を歪ませることができる。上述したように、この場合においては、複数の加熱部１０３１は、基板１０５又は計測用基板を透過する電磁放射線とする。

前述した図１（Ｂ１）～（Ｂ３）と同様に、ガラス転移温度Ｔｇを超えた範囲の相変化材料１０２は結晶へと相変化して体積が収縮し、結果として基板保持部１０１の局所的な収縮が基板１０５にも伝達することで基板１０５に歪みが与えられる。

図３（Ａ１）～（Ａ３）および図３（Ｂ１）～（Ｂ３）では、実施例１と同様に、加熱部１０３１は複数の加熱部によって構成されているが、加熱部は１つであってもよい。その場合、加熱部１０３１と基板保持部１０１との相対位置を変化させることによって相変化材料１０２を加熱する位置を変えてもよい。加熱部１０３１および基板保持部１０１の一方またはその両方を図３の紙面左右および奥行方向に駆動することにより、加熱部１０３１と基板保持部１０１との相対位置を変化させることができる。これにより、相変化材料１０２の加熱位置を変えることができる。加熱部１０３１がレーザー光等の電磁放射線を照射する構成である場合には、ガルバノスキャナなどの偏向機器を用いて相変化材料１０２への加熱位置を任意の位置に駆動させることができる。すなわち、加熱部１０３は、放射線源から発生された電磁放射線が相変化材料１０２の１つ以上の部分のそれぞれに照射されるように電磁放射線を偏向するガルバノスキャナを含みうる。

加熱部１０３１においては、広い範囲を一括で加熱する幅広光の中を部分的に遮光または減光させる描画デバイスによって相変化材料１０２への入熱を制御してもよい。この場合の描画デバイスとしては、液晶シャッターやＭＥＭＳマイクロミラー駆動素子などが好適である。

図４には、保持装置１００およびそれを利用する基板処理装置１１０を含む基板処理システム１の構成例が示されている。保持装置１００は、基板保持部１０１と、相変化材料１０２とを有する。基板処理装置１１０は、保持装置１００によって保持された基板１０５を処理する処理部１０８を有する。処理部１０８は、基板処理のための基板処理機構１０９を含む。本実施形態では、基板処理装置１１０の外部に、加熱部１０３１と、変位計測部１０６とが配置されている。なお、加熱部１０３１は、前述したように、単一の加熱部でも複数の加熱部を含むものでもよい。基板処理装置１１０の生産性の観点からは、工程Ｓ２およびＳ４の計測工程と、工程Ｓ１およびＳ３の加熱工程は、基板処理装置１１０の基板処理が実施される位置（基板処理機構１０９の下の位置）にて、基板処理と並行して実施されることが望ましい。しかし、基板処理機構１０９の配置制約等により、変位計側部１０６および加熱部１０３１を処理部１０８内に配置できない場合がある。そこで、図４では、基板処理装置１１０の外部の位置に保持装置１００を配置しそこで加熱部１０３１および変位計測部１０６を用いた基板保持面の変形処理が実施される。変形処理が完了し、基板が保持された後、保持装置１００のうちの基板保持部１０１が、基板１０５を伴って、不図示の搬送機構によって基板処理装置１１０に搬入される。このように、生産性の観点からは、保持装置１００は、基板処理装置１１０内にあることが好ましいものの、上記のように、基板処理機構１０９の配置制約等によっては、基板処理装置１１０の外部に設けられうる。基板処理装置１００の外部に保持装置１００を設けることで、保持装置１００のユニットの寸法制約などが緩和されるため、例えば、より高精度な変位計側部を構成することも可能になる。

＜第２実施形態＞
図６（ａ）～（ｃ）を参照して、第２実施形態における保持装置１００による基板変形方法を、実施例４として説明する。

（実施例４）
図６（ａ）において、保持装置１００の基板保持部１０１は、基板を支持する凸状の複数の突起部１０１１を有する。基板処理装置において、基板保持部１０１が基板を保持する際に基板と基板保持部１０１との間に微細なパーティクルを挟み込むことによって基板表面が局所的に変形してしまう問題の対策として、このような複数の突起部１０１１が採用されている。複数の突起部１０１１の頂点でのみ基板と接触することで、基板との接触面積を小さくし、パーティクルを挟み込む確率を下げる効果がある。

相変化材料１０２は、複数の突起部１０１１の上面に配置される。図６（ａ）では、相変化材料１０２は、複数の突起部１０１１の上面のみに配置されるが、図７に示すように、複数の突起部１０１１だけでなく基板保持部１０１の表面も含めて配置されてもよい。図７に示すような相変化材料１０２の配置は、例えば、スパッタリングなどの成膜方法によって相変化材料１０２を基板保持部１０１に成膜することにより実現されうる。本実施例においては、複数の突起部１０１１への相変化材料１０２の配置の態様は、図６（ａ）、図７のどちらでもよく、採用される加工方法などを鑑み適宜設計される。

また、相変化材料１０２を保護するための不図示の保護層が相変化材料１０２の上面にコーティングされてもよい。この場合、保護層は、加熱部１０３１からの電磁放射線が透過するような材質であることが望ましい。

実施例４における基板１０５の凹凸変形に至る動作は、図１０に示すフローチャートに従い制御されうる。

加熱部１０３１と基板保持部１０１とを、紙面左右および奥行方向に相対駆動することで複数の突起部１０１１における相変化材料１０２が加熱される。あるいは、ガルバノスキャナなどの偏向機器を用いて複数の突起部１０１１における相変化材料１０２が加熱されてもよい。あるいは、実施例３と同様に、液晶シャッターやＭＥＭＳマイクロミラー駆動素子など用いて相変化材料１０２への入熱が制御されてもよい。

実施例４における保持装置１００の制御フローは、実施例３と同様であり、まず、工程Ｓ１にて、相変化材料１０２をアモルファス化し、工程Ｓ２にて形状を計測する。工程Ｓ２での計測においては、実施例１と同様、計測対象は、基板保持部１０１によって保持された基板１０５の表面でもよいし、基板保持部１０１によって基板１０５が保持されていない状態における複数の突起部１０１１の上表面でもよい。

計測方法としては、図５（ａ）に示すような、局所的な変位を計測する変位計測部１０６を用いる方法と、図５（ｂ）に示すような、広い範囲の凹凸を一括で計測する平面変位計側部１０６１を用いる方法のいずれを採用してもよい。実施例１において記載したとおり、計測精度を向上させるためには、広い範囲を一括で計測する平面変位計側部による計測の方が計測誤差を低減でき好適である。

工程Ｓ３において、工程Ｓ２での形状計測結果に基づいて、加熱部１０３１を用いて、凹ませたい部位の相変化材料１０２をガラス転移温度Ｔｇ相当の温度に加熱し収縮させる（図６（ｂ））。次に、工程Ｓ４で、計測対象の形状を計測し、工程Ｓ５で、該計測された形状と目標形状との差が許容範囲内にあると判断されるまで、工程Ｓ３～工程Ｓ６の工程を繰り返す。図６（ｃ）には、計測された形状と目標形状との差が許容範囲内になったときの相変化材料１０２の制御された状態の例が示されている。

なお、本実施例においても、図４に示したように、基板処理装置の外部にて、加熱部１０３１を用いた相変化材料１０２の加熱および変位計測部を用いた相変化材料１０２の形状の計測を行う構成としてもよい。

（実施例５）
図８には、実施例５における相変化材料を配置態様の例が示されている。図８では、基板保持部１０１の内部に、相変化材料１０２２が複数配置されている。複数の相変化材料１０２２は、例えば図１に示した相変化材料１０２を複数個に分割したものと理解されてよい。相変化材料を複数部位に分割することで、複数の相変化材料１０２２のうち、凹凸または歪みを生じさせたい部位に配置された１つ以上の相変化材料のみをピンポイントで加熱させることができる。こうすることで、保持装置１００における基板１０５面内の変形の制御性を向上させることができる。また、図１に示した相変化材料１０２では、温度分布が連続であるが、複数の相変化材料１０２２の場合、相互の温度変化はステップ状に分断されるため、基板面内方向において急峻な凹凸変化および歪み変化を生成することができる。また、複数の相変化材料１０２２における隣り合う相変化材料間の熱伝導を低減するための分離壁が配置されてもよい。そのような分離壁によって、隣り合う相変化材料間の温度変化を分断することができる。

（実施例６）
上述の実施例４に関して図６（ａ）に示した複数の突起部１０１１のそれぞれに配置された相変化材料１０２を、更に複数の領域に分けることができる。図１１（ａ）は、基板保持部１０１における複数の突起部１０１１のうちの１つを基板側から見た平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の突起部１０１１の側面図である。図１１（ａ）に示すように、１つの突起部の内部に複数（例えば４つ）の相変化材料１０２が配置されている。一例として、工程Ｓ３において、図１１（ｂ）の右側の相変化材料１０２のみを駆動（入熱）すると、破線で示すように右側の相変化材料１０２のみ体積が収縮する。このように、突起部内の複数の相変化材料それぞれへの入熱量に差をつけることにより、突起部１０１１の上面を傾斜させることができる。なお、図１１（ａ）では、例として１つの突起部に４つの相変化材料１０２が配置されているが、配置される相変化材料の個数は特定の個数に限定されない。ただし、突起部上面を任意の角度に傾斜させるためには、１つの突起部に少なくとも３つの相変化材料を配置することが望ましい。

図１２を参照して、突起部上面を傾斜させる別の方法を説明する。図１２では、複数の突起部１０１１のそれぞれに単一の相変化材料１０２が配置される。ここでは、この相変化材料１０２への入熱量に分布を設けることができる。例えば、工程Ｓ３において、図１２の相変化材料１０２の左側の入熱量が高くなるように分布を与えると、相変化材料１０２において相変化領域１０２１の左側に向かうにつれ収縮量が大きくなるため、突起部１０１１上面を左下がりに傾斜させることができる。

（実施例７）
図１３（ａ）、（ｂ）を参照して、突起部１０１１の変形量を相対的に拡大する例を説明する。

上述の実施例４（図６（ａ）～（ｃ））では、突起部１０１１の上端面に相変化材料１０２を配置し、相変化材料１０２の相変化による体積変化により、基板保持面の変形を実現しているが、相変化材料１０２の体積変化量は限定的である。そこで、相変化材料１０２の上方への変形量を拡大するため、図１３（ａ）に示すように、突起部１０１１に配置した相変化材料１０２の下部近傍に突起部空隙１０７を設ける。相変化材料１０２の相変化による膨張率は、突起部空隙１０７の熱膨張率より大きい。そのため、相変化材料１０２がアモルファス化して膨張すると、図１３（ｂ）に示すように、バイメタル変形の如く、相変化材料１０２の端部は突起部空隙１０７側へ曲がり、それに応じて相変化材料１０２の中央部は上方へ膨出する。これにより、相変化材料１０２の上方への変形量を増大させることができる。

＜第３実施形態＞
図４で示した基板処理システム１において、保持装置１００を利用する基板処理装置１１０は、リソグラフィ装置（露光装置、インプリント装置、荷電粒子線描画装置等）のいずれかでありうる。露光装置は、基板の上に供給されたフォトレジストを原版を介して露光することによって該フォトレジストに原版のパターンに対応する潜像を形成する装置である。インプリント装置は、基板の上に供給されたインプリント材に型（原版）を接触させた状態でインプリント材を硬化させることによって基板の上にパターンを形成する装置である。荷電粒子線描画装置は、基板の上に供給されたフォトレジストに荷電粒子線によってパターンを描画することによって該フォトレジストに潜像を形成する装置である。

あるいは、基板処理装置１１０は、成膜装置（ＣＶＤ装置等）、加工装置（レーザー加工装置等）、検査装置（オーバーレイ検査装置等）のいずれかであってもよい。あるいは、基板処理装置１１０は、リソグラフィ処理の前処理として基板にレジスト材（密着材）の塗布処理を行うとともに、リソグラフィ処理の後処理として現像処理を行う塗布現像装置（コーター／ディベロッパー）であってもよい。

以下では、具体例を提供するために、基板処理装置１１０が露光装置として構成される例を説明する。図１４には、保持装置１００を利用する露光装置１１０Ａの構成が示されている。図４においても示したように、保持装置１００は、露光装置１１０Ａの外部に設置されうる。保持装置１００において、加熱部１０３１および変位計測部１０６を用いた基板保持面の変形処理が実施される。なお、加熱部１０３１は、前述したように、単一の加熱部でも複数の加熱部を含むものでもよい。変形処理が完了し、基板が保持された後、保持装置１００のうちの基板保持部１０１が、基板１０５を伴って露光装置１１０Ａに搬入される。

露光装置１１０Ａは、基板の複数のショット領域のそれぞれに露光を行う露光装置であり、例えば、スリット光により基板を走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。露光装置１１０Ａは、照明光学系１０と、マスクステージ１２と、投影光学系１３と、制御装置２２とを含む。ここで、搬入された基板保持部１０１は、ＸＹ方向に移動する基板ステージとして機能する。制御装置２２は、例えば、ＣＰＵやメモリを含むコンピュータ装置によって構成され、露光装置１１０Ａを統括的に制御する。すなわち、制御装置２２は、原版であるマスク１１に形成されたパターンを基板１０５に転写する処理（基板１０５を走査露光する処理）を制御する。また、ここでは、上記した制御部Ｃの機能は制御装置２２によって実現されるものとする。

照明光学系１０は、それに含まれるマスクキングブレードなどの遮光部材により、光源（不図示）から射出された光を、例えばＸ方向に長い帯状または円弧状の形状を有するスリット光に整形し、そのスリット光でマスク１１の一部を照明する。マスク１１および基板１０５は、マスクステージ１２および基板保持部１０１（基板ステージ）によってそれぞれ保持されており、投影光学系１３を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系１３の物体面および像面）にそれぞれ配置される。投影光学系１３は、基板保持部１０１によって保持された基板１０５の複数のショット領域のそれぞれにマスク１１のパターンを投影する。具体的には、投影光学系１３は、所定の投影倍率（例えば１／２倍や１／４倍）を有し、マスク１１に形成されたパターンをスリット光により基板上に投影する。そして、マスクステージ１２および基板保持部１０１は、投影光学系１３の光軸方向（Ｚ方向）に直交する方向（例えばＹ方向）に移動可能に構成されており、互いに同期しながら投影光学系１３の投影倍率に応じた速度比で相対的に走査される。これにより、照射領域を基板上でＹ方向に走査させて、マスク１１に形成されたパターンを基板上のショット領域に転写することができる。そして、このような走査露光を、基板保持部１０１を移動させながら、基板上における複数のショット領域の各々について順次繰り返すことにより、１枚の基板１０５における露光処理を完了させることができる。

保持装置１００の基板保持面の変形処理の内容は、第１実施形態および第２実施形態で説明したとおりである。該変形処理の実施においては、基板１０５を交換するタイミングや、装置の各種キャリブレーションにて基板１０５への露光を停止しているタイミングが好ましい。

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、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、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品製造方法は、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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：保持装置、１０１：基板保持部、１０２：相変化材料、１０３：加熱部、１０５：基板、Ｃ：制御部

Claims (23)

1. 物体を保持する保持部と、
   前記保持部の内部または前記物体の保持面の上に配置され、アモルファス相と結晶相との間で相変化し該相変化に伴って体積変化する相変化材料と、
   前記相変化材料の体積変化を生じさせることにより前記保持面を変形させるように、前記相変化材料を加熱する加熱部を用いた前記相変化材料の加熱を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする保持装置。
2. 前記制御部は、
   前記加熱部を用いて前記相変化材料を融点を超える温度に加熱し冷却することにより、前記相変化材料をアモルファス化する第１工程と、
   その後、前記加熱部を用いて前記相変化材料の一部をガラス転移温度を超える温度に加熱し冷却することにより、前記相変化材料の体積を部分的に収縮させる第２工程と、
   を実施することにより前記保持面を変形させる、ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
3. 前記制御部は、前記保持面、または前記保持部によって保持された前記物体の表面、の形状の計測結果に基づいて、前記一部を決定する、ことを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
4. 前記計測結果は、前記保持部によって保持された前記物体の表面の面外方向の変形量の情報を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の保持装置。
5. 前記計測結果は、前記保持部によって保持された前記物体の表面の面内方向の変形量の情報を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の保持装置。
6. 前記保持面、または前記保持部によって保持された前記物体の表面、の形状を計測する計測部を更に有する、ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の保持装置。
7. 前記第２工程は、前記相変化材料の部分的な収縮を実施した後、前記計測部を用いて前記保持面、または前記保持部によって保持された前記物体の表面、の形状を計測することを含み、
   前記制御部は、目標形状と前記該計測された形状との差が許容範囲内に収まるまで、前記第２工程を繰り返す、ことを特徴とする請求項６に記載の保持装置。
8. 前記加熱部は、複数の加熱部を含み、
   前記制御部は、前記複数の加熱部それぞれの入熱量を複数階調で制御する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の保持装置。
9. 前記加熱部は、複数の加熱部を含み、
   前記制御部は、前記複数の加熱部それぞれをＯＮ／ＯＦＦ制御する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の保持装置。
10. 前記複数の加熱部は、前記保持部の内部に配置される、ことを特徴とする請求項８または９に記載の保持装置。
11. 前記複数の加熱部の各々は、供給された電力によって発熱する抵抗発熱性の材料からなるヒータ素子を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の保持装置。
12. 前記複数の加熱部の各々は、強磁性材料の周りに配置されたコイルによって生じる電磁誘導を用いて加熱する誘導加熱素子を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の保持装置。
13. 前記加熱部は、前記保持面から上方に離間して配置される、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の保持装置。
14. 前記加熱部は、前記保持面に対して電磁放射線を照射することで前記相変化材料を加熱する、ことを特徴とする請求項１３に記載の保持装置。
15. 前記保持面は、複数の突起部を有し、前記複数の突起部それぞれの上面に前記相変化材料が配置される、ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の保持装置。
16. 前記加熱部は、放射線源から発生された電磁放射線が前記相変化材料の１つ以上の部分のそれぞれに照射されるように前記電磁放射線を偏向するガルバノスキャナを含む、ことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の保持装置。
17. 前記相変化材料は、前記保持部の内部に複数配置される、ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の保持装置。
18. 隣り合う相変化材料の間に配置され、当該相変化材料間の熱伝導を低減するための分離壁を更に有する、ことを特徴とする請求項１７に記載の保持装置。
19. 前記保持面は、複数の突起部を有し、前記複数の突起部それぞれの内部に複数の相変化材料が配置され、
    前記制御部は、突起部における前記複数の相変化材料それぞれへの入熱量に差をつけることにより、該突起部の上面を傾斜させる、
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の保持装置。
20. 前記保持面は、複数の突起部を有し、前記複数の突起部それぞれの内部に単一の相変化材料が配置され、
    前記制御部は、突起部における前記相変化材料への入熱量に分布を設けることにより、該突起部の上面を傾斜させる、
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の保持装置。
21. 前記保持面は、複数の突起部を有し、前記複数の突起部それぞれの内部に相変化材料が配置され、かつ、前記相変化材料の下部近傍に、該相変化材料の変形量を増大させるための空隙が設けられる、ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の保持装置。
22. 基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    物体である前記基板を保持する、請求項１から２１のいずれか１項に記載の保持装置を有する、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
23. 請求項２２に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された基板を処理する工程と、
    を有し、前記処理された基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品製造方法。

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