JP4086810B2 - リソグラフィ装置、基板ホルダ、および基板ホルダを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ投影装置で、
− 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
− パターニング手段を支持する支持構造とを備え、パターニング手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
− 複数の突起を備える基板テーブルを備え、その末端はほぼ平坦な基板を支持するために支持体のほぼ平坦な面を画定し、前記基板ホルダには、基板を突起の末端に圧迫する圧迫力を提供する手段が設けられ、基板ホルダの縁領域にある突起は、圧迫手段の圧迫力に対して基板のほぼ平坦なオーバハングを提供するよう配置され、さらに、
− パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムとを備えるリソグラフィ投影装置に関する。

本明細書において使用する「パターニング（模様付け）手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターン（模様）と一致するパターン化断面を与えるために使用し得る手段に当たるものとして広義に解釈されるべきであり、「ライトバルブ」なる用語もこうした状況において使用される。一般的に、上記のパターンは、集積回路や他のデバイス（以下を参照）であるような、デバイスにおいて目標部分に作り出される特別な機能層に相当する。そのようなパターニング手段には以下が含まれる。すなわち、
− マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過（透過性マスクの場合）や選択的反射（反射性マスクの場合）を可能にする。マスクの場合、基板ホルダは一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能であり、かつ、必要な場合、ビームに対して運動させることの可能なマスクテーブルである。
− プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス指定可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス指定可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレイのまた別の実施形態では小さな複数のミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電作動手段を用いることによって、軸を中心に個々に傾けられている。もう一度言うと、ミラーはマトリクスアドレス指定可能であり、それによりアドレス指定されたミラーはアドレス指定されていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス指定可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレッシング（アドレス指定）は適切な電子手段を用いて実行される。前述の両方の状況において、パターニング手段は１つ以上のプログラマブルミラーアレイから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許種出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。プログラマブルミラーアレイの場合、上記基板ホルダは、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。
− プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構成の例が米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。上記同様、この場合における基板ホルダも、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。

簡潔化の目的で、本文の残りを、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを必要とする例に限定して説明することとする。しかし、こうした例において論じられる一般的な原理は、既に述べたようなパターニング手段のより広範な状況において理解されるべきである。

リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含むことができ、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層が塗布された基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像することができる。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。この装置では、マスクテーブル上のマスクによるパターン形成を使用すると、２つの異なるタイプの機械を識別することができる。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェハステッパまたはステップアンドリピート装置と称されている。一般に走査ステップ式装置と称される別の装置では、所定の基準方向（「走査」方向）にマスクパターンを投影ビームで徐々に走査し、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影システムは倍率係数Ｍ（一般的に、＜１）を有することから、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスクテーブルが走査される速度の係数Ｍ倍となる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から得ることができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスにおいて、パターン（例えばマスクにおける）は少なくとも部分的に放射線感光材（レジスト）の層で覆われた基板上に描像される。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種のプロセスを経る。露光後、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像フィーチャの測定／検査といったような他の工程を通る。このプロセスの配列は、例えばＩＣといったような素子の個々の層をパターン化するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。これらは全て個々の層を仕上げるためのものである。数枚の層が必要とされる場合には、全体プロセス、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。

簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて稼動する構成要素も備えることが出来る。こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。さらに、リソグラフィ装置は２つあるいはそれ以上の基板テーブル（および、あるいは２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」デバイスにおいては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。デュアルステージリソグラフィ装置については、例えば米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号において記載がなされており、これは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

本発明による装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、こうした装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当業者にとって明らかである。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。

リソグラフィプロセスでは公差が極めて狭いので、フォトリソグラフィ装置で処理する場合に、基板の絶対的平坦さを保証することがますます必要になってきた。というのは、理想的な平坦さから小さく偏差しても、フォトリソグラフィプロセスで達成される像の解像度を既に劣化させることがあるからである。新世代のフォトリソグラフィ描像技術は、７０ｎｍまたは１５ｎｍ未満という小さい解像度さえ目指している。このような状況で、平坦な基板の微小な不揃いが、既に焦点および全体的解像度にとって有害で検出可能なシフトを引き起こすことがある。

この点で、焦点エラーとは、理想的焦点面の垂直偏差と定義される。オーバレイエラーは、焦点面に対する像の横方向のシフトと定義され、基板表面のわずかな屈曲によって生じることがある。このような屈曲は、焦点面に対するウェハ面の回転をもたらし、したがって像は、通常の焦点が合った像と比較するとわずかに横方向に投影される。このようなオーバレイエラーの尺度は、法線の回転角度に基板の厚さの半分を掛けた値である。

欧州特許出願第ＥＰ０９４７８８４号は、基板の平坦さを改善するために突起を配置した基板ホルダを有するリソグラフィ装置について記載している。このような突起は０．５ｍｍの一般的半径を有し、概ね相互から３ｍｍの距離に配置され、それによって基板を支持する支持部材の床を形成する。突起間の空間が比較的大きいので、通常は存在し得る汚染物質が基板の平坦さの障害を形成しない。これが突起の間にあって、基板を局所的に持ち上げないからである。特に境界領域の付近では、上述した適用は、このような分布のピンの平坦さを改善する。これらの領域では、適用される「漏れシール」によって加えられる吸引力のため、基板は理想的な平坦の方位から離れるようわずかに屈曲する傾向がある。

しかし、特に縁から離れたゾーン、いわゆる縁以外のゾーンにおける支持部材の構成には改善の余地があることが本発明者の注意を惹いた。既存の構成は、基板ホルダの支持突起に不均一な負荷を提供する傾向を有するからである。基板ホルダで支持する場合に基板の平坦さをさらに改善するために、本発明は、その目的の一つとして、支持ピンの分布が改善された基板ホルダを有するリソグラフィ装置を提供しなければならない。

前記目的を達成するために、本発明のフォトリソグラフィ装置は、請求項１の特徴付けの機構に従い配置される。突起に関連するボロノイ図分布に従って基板ホルダの中心ゾーンに前記突起を分布させることにより、前記複数突起の各突起の支持負荷はほぼ等しくなる。このようなボロノイ図分布は、２つの隣り合った突起それぞれを中間で接続する接続線を分割する分割線によって形成される隣接区域の集まりと見ることができる。このような区域の中心にある突起から見ると、隣り合った各突起に対して、負荷は、中心突起と隣り合った突起との間で等分に分割されるので、中心突起の前記分布の各支持突起についてほぼ等しい均一の負荷になる。

「通常の」物理的観点から、このような突起は剛性体と見なすことができるが、非常に微小な偏差に関して、このような突起は自然の弾性特性を有し、これにより加えられた負荷に応じて高さが変動する。本発明は、突起間の負荷分布を遙かに均一にするという利点を提供するので、本発明のフォトリソグラフィ装置のこのような突起の高さ分布は、所期の平均高さ値の周囲の非常に狭くなったピークを中心とする。したがって、請求項１で規定されるこの「ボロノイ基準」による基板ホルダの結果、焦点エラーまたはオーバレイエラーの局所的歪みがない状態で、焦点面に理想的に配置することができる基板の位置が、ほぼ均一になる。

したがって、本発明の装置では、基板の平坦さをさらに高くすることができ、その結果、像の解像品質が向上する。分布を改善することにより、既知の規則的分布に対して、局所的焦点エラーを大幅に軽減することが判明した。

好ましい実施形態では、基板ホルダは、ほぼ円形の基板を支持するほぼ円形の構造であり、前記複数の突起が、前記円形基板ホルダの中心ゾーンから離れたゾーンにあるほぼ同心上の円に配置され、少なくとも幾つかの同心円は等距離ではない。このように円形のセットの突起を同心上に配置することは、前述した公報第ＥＰ−０９４７８８４号からも一般に知られているが、本発明によると、２つの円の半径方向間隔は等距離でなく、本発明のフォトリソグラフィ装置の「ボロノイ基準」を維持しながら、その後の円ごとに整数の余分な突起を設ける余地ができる。

さらなる好ましい実施形態では、突起はほぼ等辺三角形のパターンで分布する。ほぼ等辺三角形のパターンとは、三角形のメッシュを意味し、三角形の８０％以上、好ましくは９５％以上が、８０％以上、好ましくは９５％以上の等辺三角形である。つまり、このような三角形の底辺以外の辺は、各三角形の底辺以外の辺の平均的長さから１０％以内の長さを有する。

さらに好ましい実施形態では、ほぼ同心円上の突起がさらに多角形の構造に似ている中心ゾーンでは、中心突起を正六角形の形状に従い配置することが好ましいことが判明している。つまり、６つの突起より小さいリングは使用しないことが好ましく、この６つの突起は正六角形構造を形成する。また、２列目の突起は、六角形の配置された前記中心突起の周囲でほぼ対称に配向された１２の突起を有するよう配置される。

基板ホルダが複数のＮ個の開口を備える場合、前記開口はそれぞれ第二縁ゾーンを画定し、前記Ｎ個の第二縁ゾーンを横断する各同心円が、整数のＮ個の突起を備えることが好ましいことが判明している。この方法で、１つの開口の設計を、前記開口付近の縁ゾーンを再設計する必要なく、別の開口に容易に転写することができる。前記複数のＮ個の開口は、３つの対称に構成された開口のＮ／３複数個の組に配置することが好ましい。このような３個組の開口は、排出ピンの誘導通路として使用することができ、これは基板の装填または取り出し時に基板ホルダから基板を持ち上げることができる。基板ホルダ内で、このＮ個の開口をＮ／３複数個の３個組として設計することは、別個の発明と見なすことができ、異なる寸法の排出ピンを有する異なるタイプのリソグラフィ装置では、基板ホルダを機械とは独立して設計することができ、全てのピンのレイアウトについて再現可能な平坦さを有する。

また、基板ホルダは複数のＭ個の切欠きを備え、前記切欠きがそれぞれ第３縁ゾーンを画定して、前記Ｍ個の第３縁領域を横断する各同心円が、整数のＭ個の突起を備えることが好ましい。この切欠きは、基板ハンドラの配向マークとして使用され、突起の理想的円形構成に対して歪みがある。本発明の設計では、１つの切欠きの歪みを他の全切欠きに容易にコピーすることができ、したがって設計を単純化することができる。

本発明は、圧迫力の生成に使用する特定の圧迫手段とは全く別個であるが、圧迫力は、漏れシールを提供する壁によって形成された基板ホルダの縁を有することにより提供される真空圧によって生成することが好ましい。この方法で、基板ホルダと基板の間に真空圧力を加える。

前記真空圧は、大気圧に対して０．１から０．９バールの範囲であることが好ましい。特に、前記真空圧は大気圧に対して０．５から０．２バールの範囲である。基板を基板ホルダに対して圧迫するために良好な圧迫力をなお提供しながら、真空圧は最小であることが好ましいことが判明した。

さらに好ましい実施形態では、壁を備えるこのような「漏れシール」構成において、壁とそれに最も近い円との半径方向距離χは０．３＜χ／ｄ＜０．６の関係式を満足し、ここでｄは壁に最も近い２つの円の相対的半径方向間隔である。以上によると、前記縁ゾーンは、ボロノイ区域が縁を越えて延在する１組の突起によって画定される。同心パターンでは、これは、縁に最も近く配置された突起の１つの同心円になる。さらに、「縁」は、締め付け区域と締め付けがない区域とを分離する境界と定義される。

本発明はさらに、上述した態様のいずれかによる基板ホルダにも関する。

本発明はさらに、リソグラフィ装置の基板ホルダの製造方法で、ほぼ平坦な基板を支持するプレートを提供するステップと、プレートの縁以外のゾーンに複数の支持突起を分布して、前記複数の突起の各突起にほぼ等しい支持区域を提供するステップとを含み、前記突起の末端がほぼ平坦な支持面を画定し、さらにプレートの縁ゾーンに複数の支持突起を配置して、圧迫手段の圧迫力に対して基板のほぼ平坦なオーバハング（突出）を提供するステップと、突起に関連するボロノイ図によって画定された支持区域の分布を計算し、支持区域分布の面積偏差を最小限に維持するステップとを含む製造方法にも関する。

１つの態様によると、方法はさらに、ａ）前記基板を複数の分布に対して圧迫し、前記突起を軸方向に局所的に変形させるため、基板に加える圧力に応じて、基板の高さ分布を計算するステップと、ｂ）前記高さ分布に関連する焦点エラーおよびオーバレイエラーを分析するステップと、ｃ）焦点および／またはオーバレイエラーが所定の最大値を上回る前記区域で、支持突起を再分布させるステップとを含み、反復的方法でステップａからｃを繰り返すことを含む。

別の態様によると、前記方法では、ウェハの屈曲剛性の有限要素分析に対応して、前記高さ分布を計算する。

本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。

図１は、本発明の独自の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置１を概略的に示したものである。この装置は、
− この特別なケースでは放射線ソースＬＡも備えた、放射線の投影ビームＰＢ（例えば遠紫外線領域の光）を供給する放射線ソースＥｘ、ＩＬと、
− マスクＭＡ（例えばレクチル）を保持するマスクホルダを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確にマスクの位置決めを行う第一位置決め手段ＰＭに連結を行った第一オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
− 基板３を保持する基板ホルダ２を備え、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め手段ＰＷに連結を行った第二オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
− マスクＭＡの照射部分を、基板３の目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像する投影システム（「レンズ」）ＰＬとにより構成されている。

ここで示しているように、本装置は反射タイプである（すなわち反射マスクを有する）。しかし、一般的には、例えば（透過マスクを有する）透過タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターニング手段も使用可能である。

ソースＬＡ（例えばエキシマレーザソース）は放射線のビームを作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダＥｘといったようなコンディショニング（調整）手段を横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調整手段ＡＭから成る。さらに、これは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢは、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する。

図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にある（これは例えばソースＬＡが水銀ランプである場合に多い）が、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、ソースＬＡが作り出す放射線ビームは（例えば適切な案内ミラーにより）装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースＬＡがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求の範囲はこれら両方のシナリオを網羅するものである。

続いてビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して、基板３の目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二位置決め手段ＰＷ（および干渉計測手段ＩＦ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め手段ＰＭは、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの運動はロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。これについては図１に明示を行っていない。しかし、ウェハステッパの場合（走査ステップ式装置とは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板３は、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置を合わせることができる。

ここに表した装置は２つの異なるモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがｘ方向および／あるいはｙ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢにより照射され得る。
２．走査モードにおいては、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Ｃは１回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、それによってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。

図１に示すように、基板ホルダ２は複数の支持ピン形突起４を備え、これは約１００μｍの一般的高さを有する。しかしこの高さは、本発明を制限するとは見なされず、本発明の範囲から逸脱することなく、他の値をとってもよい。基板ホルダ２は、ほぼ平坦な基板３を支持するため、ほぼ平坦な支持面を画定する。真空システム５が概略的に図示され、これは基板を突起４の末端に対して圧迫する。この例では、真空吸引力を使用して圧迫力を提供するが、本発明はこれに制限されない。

図２は、図１に示したような基板ホルダの詳細を断面図で示す。図２の基板ホルダ２は、約１００μｍの高さＨを有する支持ピン４（例えば円筒形の節）を備える。節は、約３ｍｍの距離で相互から隔置される。節４は約０．５ｍｍの直径を有する。各突起は、基板ホルダ２の面７から離れた末端６を有し、したがって前記末端６が全て、面７からの高さＨでほぼ平坦な１つの面８にあるよう実現（寸法決定）される。

プレート７はさらに壁９を備え、これは面７から突出し、複数の節４をほぼ封入して、面４からほぼ均一な高さｈを有し、ここでｈ＜Ｈである。壁は、「漏れ」シールを提供するよう寸法決定される。つまり、高さの小さい変化により、面８と面７の間に形成された空間に空気が入ることができる。この方法で、基板を基板ホルダに対して圧迫して保持することができる一定の圧迫力が生成される。

図３では、基板ホルダ２の断片を平面図で示す。図では、節を十字で示す。図３では、節のパターンは、外節１０によって画定された縁ゾーンを備えるよう図示されている。縁以外のゾーンは、外節のすぐ次で開始する。原則的に、このような縁以外のゾーンは、第一リングより先まで延在してよく、例えば基板３を基板ホルダ２に対して圧迫するために使用する手段に応じて、５個または１０個のリング分も延在することができる。図２に示すように、内節１１に対する外節１０の分布は異なり、ウェハホルダ２の縁によって生じる縁効果を補償する。その中間に節分割線１２が引かれ、各節の支持区域１３を画する。全支持区域の組は、ボロノイ（Ｖｏｒｏｎｏｉ）図分布を画定し、これは代替的に、２つの隣り合った突起それぞれを中間で接続する接続線を分割する分割線によって形成された隣接区域の集まりと見ることができる。このような区域の中心にある突起から見ると、隣り合った各突起に対して、負荷は、中心突起と隣り合った突起との間で等分に分割されるので、中心突起の前記分布の各支持突起についてほぼ等しい均一の負荷になる。排出ピン（ｅピン、図示せず）にアクセスするための開口１４の節分布を、さらに図９で詳しく示す。このような排出ピンは、基板３の装填または取り外し時に、基板ホルダ２から基板３を持ち上げるために使用する。他に一定不変であるのは、参照番号１５で示す縁の切欠きで、これは基板３の取扱いおよび／または移送の手段が使用する配向マークを提供するために使用する。さらに、節位置に基本的シフトを引き起こし、その後の円ごとに整数の余分な突起のための空白を提供しながら、本発明のフォトリソグラフィ装置の「ボロノイ基準」を維持している本質的な不規則がある。

図４は、等間隔の半径を有し、その結果、節が一定の円形の対称パターンになる節パターンの高さ分布の詳細を示す。この例では、基板ホルダは、ほぼ円形の基板を支持するためにほぼ円形の構造である。このパターンは、高さの変動を演繹することができ、支持ピンへの力の分布により、中心領域が「だれ」る傾向があることが明白である。この高さの変動は、ピンに加わる力を推定することにより計算され、これは各ピンの「ボロノイ」区域に関連する。このモデルでは、ウェハの屈曲剛性が含まれていない。力の分布のため、ウェハの局所的高さ変動は約２０ｎｍで生じる。

図５では、局所的高さ変動のためにいかにオーバレイ（かぶせ）エラーが発生するかが図示されている。厚さＴを有する基板３は、第一層１６を備える。基板３は、埃の粒１７などによって局所的に歪み、これは基板３の屈曲を導入する。その後のフォトリソグラフィ手順では、次の層１８をこのように照射する一方、理想的平坦さの法線ベクトル２０に対して法線１９を小さい角度αだけ回転する。その結果、法線のおおよその回転角度αに基板の厚さＴの半分を掛けたオーバレイエラーを有するシフト層が生成される。

図６は、図４の縁構成のオーバレイエラー分布の第一図を示す。図から、オーバレイエラーは最大で１．６ｎｍであり、節構成の第一六角形中心リングの付近に位置することが明白になる。この図４の初期構成からオーバレイエラー分布を改善するために様々な最適化を実行した。

第一の最適化は、中心節の周囲の多角形／円形節パターンの半径を変化させ、各突起にほぼ等しい支持区域を提供するよう節が分布するように、ボロノイ基準に対応する非等距離半径を有するようにしたことである。第二の最適化は、中心節パターンを再設計することであった。

図７は、このような作業の結果を示し、最大０．７ｎｍという軽減したオーバレイエラーを有する節分布を例示する。この再設計では、突起はほぼ等辺三角形のパターンで分布し、中心突起は正六角形に従い配置され、第二列の突起は、六角形に配置された前記中心突起の周囲でほぼ対称に配向された１２の節を有するよう配置される。このような構成で、中心の六角形リングは、第二列の節１２個の各節から同じ位置に見える。ウェハの屈曲剛性を考慮に入れると、オーバレイエラーが減少した。その場合、オーバレイエラーは、ウェハの位置に応じて３から４分の１に減少させることができる。最大回転は０．６９ｕｒａｄであると分かり、これは０．２７ｎｍのオーバレイエラーに等しい。０．５バールではなく０．２バールという減少した真空圧を使用すると、オーバレイエラーのさらなる減少が達成される。見られるオーバレイエラーは０．１ｎｍ未満まで減少した。

図８は、６つの排出ピン開口１４’および１４”を有する基板ホルダ２の構成を示す。従来のフォトリソグラフィ装置では、ウェハテーブルから基板を持ち上げるために、ウェハテーブル毎に通常は３個の排出ピンが存在する。図８の排出ピンの構成では、３本ピンの２倍が存在する（６個の開口１４’および１４”）。このようなＮ倍が存在するので、ウェハ支持体を特定のフォトリソグラフィ機械とは別個に作成することができ、これは全て、様々な設計要件のため、排出ピンの位置に様々な選択肢がある。再現可能な位置へとウェハテープ留似結合された基板によって、フォトリソグラフィプロセスは、このような変化する排出ピンの位置とは無関係に実行することができ、焦点エラーおよびオーバレイエラーは予測可能で、様々な機械で基板を繰り返しエッチングし、描像することで構成されるフォトリソグラフィルーチン全体を通して再現可能である。さらに、このようなＮ倍は、いわゆるツインシステムに特定の利点を提供し、ここでは位置合わせと描像とを２段階で部分的に分離することができる。このようなシステムでは、オーバレイエラーが反復可能であることが非常に重要である。特定の須知に使用する排出ピンのレイアウトでは、残りの開口を使用しないが、予測可能かつ反復可能なオーバレイエラーを達成するために「ダミー開口」として存在する。歪みのために基板区域が多少シフトしている位置では、その後の全てのフォトリソグラフィ動作でシフトが同一であるなら、オーバレイエラーを減少させるか、または解消することさえできることに留意されたい。したがって、反復可能な基板の歪みを提供することにより、オーバレイエラーをさらに減少させることができる。

図９は、図８に示すような排出ピン開口１４の改善された節パターンの詳細図を示す。改良点によると、例えば図８のように６個の開口を備える基板ホルダ２では、前記開口がそれぞれ縁ゾーンを画定し、前記６個の縁ゾーンを横断する各同心円が、６つの突起の整数を備える。この方法で、開口の縁ゾーンにおける突起の構成は、６つの排出ピン開口の全てで同一に維持することができた。この例では、縁ゾーンは、開口を囲む幾つかの列、好ましくは少なくとも２列または３列によって画定することができる。この結果、排出ピンの中心の周囲に均一な節パターンの等しいパターンが生じる。図８および図９の開口は、漏れシールによって密封される。圧力は、シールの０．５ｍｍの幅にわたって、内側の最大値から外側のゼロまで線形に変化すると仮定される。この図では、開口は８．２５５ｍｍの直径の排出ピン穴を備え、全ては均一な節パターンの内側に設定される。シールから排出ピン穴の縁までの距離は１ｍｍのオーダーである。

焦点エラーおよびオーバレイエラーの分布は、この改善された節パターンについて有限要素分析を使用して計算した。この設計では、焦点エラーは最大１３．５ｎｍまで変動するようであった。オーバレイエラー分布は、縁の近傍で最大２．７ｎｍになった。開口の存在によるオーバレイの障害は、上述した障害のない基板と比較して、およそ１０％のエラーを持ち込んだ。

図１０は、基板ホルダ２の概ね円形の境界に存在する切欠き１５の改善された縁パターンの詳細図を示す。図によると、４つの切欠きを備えた基板ホルダ２の場合、前記切欠きがそれぞれ縁ゾーンを画定し、前記４つの縁ゾーンを横断する各同心円が整数の４つの突起を備える。この例では、縁ゾーンは、開口を囲む幾つかの列、好ましくは少なくとも２列または３列によって画定することができる。この場合も、切欠きは漏れシールによって密封される。ウェハは、最後の列の節を越えて自由に突き出す。有限要素分析を使用して、この切欠き構成に１５０ｍｍの半径を有するウェハでは、焦点エラーが１５ｎｍ未満であることが判明した。オーバレイエラーは、３．１ｎｍ未満であると計算された。以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。実施形態では、基板ホルダおよび基板は概ね円形の形状を有するよう図示されている。しかし正方形の形状など、他の形状も、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。本説明は本発明を制限する意図ではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。 図１による装置で使用する基板ホルダの詳細を断面図で示したものである。 本発明によるボロノイ図分布を示す基板の平面図を示したものである。 先行技術の節パターンの高さ分布を示したものである。 基板の局所的屈曲によるオーバレイエラーを示したものである。 図４の高さ分布に対応するオーバレイエラー分布を示したものである。 本発明の節パターン分布により改善されたオーバレイエラー分布を示したものである。 自身を通る排出ピンを誘導する開口を有する基板を示したものである。 排出ピン開口の周囲の改善された節分布を示したものである。 円形基板の周囲にある切欠きの周囲の改善された節分布を示したものである。

Claims (13)

1. 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
   所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをするパターニング手段を支持する支持構造と、
   ほぼ平坦な基板を支持するためにほぼ平坦な支持面を画定する末端をもつ複数の突起と、前記基板を突起の末端に対して圧迫する圧迫力を提供する手段とを備え、縁ゾーンの突起は、縁以外のゾーンの突起に比べて低く構成された基板ホルダと、
   パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムとを備えるリソグラフィ投影装置であって、
   前記基板ホルダの縁以外のゾーンの前記突起が、前記複数突起の各突起にほぼ等しい支持区域を提供するよう分布し、前記支持区域が、突起に関連するボロノイ図分布によって画定され、
   前記基板ホルダが、ほぼ円形の基板を支持するためにほぼ円形の構造であり、前記複数の突起が、前記円形基板ホルダの中心ゾーンから離れたゾーンで、ほぼ同心円状に配置され、少なくとも幾つかの同心円が等距離ではないことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 突起が、ほぼ等辺三角形のパターンで分布する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 中心突起となるべき第１列の突起は、正六角形に配置された、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 第二列の突起は、前記第一列の突起の周囲でほぼ対称に配向された１２の突起を有するよう配置される、請求項３に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 基板ホルダの縁が、漏れシールを提供する壁によって形成され、前記圧迫手段が、基板ホルダと基板の間に真空圧を形成する手段を備える、請求項１から４いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記真空圧が、大気圧に対して０．１から０．９バールの範囲である、請求項５に記載の方法。
7. 前記真空圧が、大気圧に対して０．５から０．２バールの範囲である、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 壁とこれに最も近い円との間の半径方向距離χが、０．３＜χ／ｄ＜０．６の関係式を満足し、ここでｄは壁に最も近い２つの円の相互に対する半径方向間隔である、請求項５または６に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記縁ゾーンが、縁の最も近くに配置された少なくとも１つの同心円の突起によって画定される、請求項１から８いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
10. 請求項１から９いずれか１項に記載のリソグラフィ装置の基板ホルダ。
11. リソグラフィ装置の基板ホルダを製造する方法で、
    ほぼ平坦な円形の基板を支持する円形のプレートを提供するステップと、
    プレートの縁以外のゾーンであって中心ゾーンから離れたゾーンにおいて、末端が、ほぼ平坦な支持面を画定する複数の支持突起を分布させるステップであって、同心円状に、かつ、少なくとも幾つかの同心円が等距離ではないように前記支持突起を分布させて、前記複数突起の各突起にほぼ等しい支持区域を提供するステップと、
    プレートの縁ゾーンに、前記縁以外のゾーンの突起に比べて低い複数の支持突起を配置するステップと、
    突起に関連するボロノイ図によって画定された支持区域の分布を計算し、支持区域分布の面積偏差を最小限に維持するステップとを含む方法。
12. 方法がさらに、
    ａ）前記基板を複数の分布に対して圧迫し、前記突起を軸方向に局所的に変形させるため、基板に加える圧力に応じて、基板の高さ分布を計算するステップと、
    ｂ）前記高さ分布に関連する焦点エラーおよびオーバレイエラーを分析するステップと、
    ｃ）焦点および／またはオーバレイエラーが所定の最大値を上回る前記区域で、支持突起を再分布させるステップとを含み、反復的方法でステップａからｃを繰り返すことを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記高さ分布が、ウェハの屈曲剛性の有限要素分析に応じて計算される、請求項１２に記載の方法。

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