(57)【要約】【課題】基板の高さを測定する。【解決手段】高さ測定装置は、差圧センサのアレイを備え、各差圧センサが、参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口を備え、各差圧センサがさらに、加圧されたガスを参照出口および測定出口に提供するように構成された入口を備える。フレキシブル膜は、フレキシブル膜の参照側が参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が測定出口と流体連絡するように配置されている。フレキシブル膜は、測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成され、検出器は、フレキシブル膜の動きを監視するように構成されている。【選択図】図２
2019507894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧センサのアレイを備え、各差圧センサが、
参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、
加圧されたガスを前記参照出口および前記測定出口に提供するように構成された入口と、
フレキシブル膜の参照側が前記参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が前記測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜であって、前記測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されたフレキシブル膜と、
前記フレキシブル膜の動きを監視するように構成された検出器と、を備える高さ測定装置。
【請求項２】
参照チャネルおよび測定チャネルが設けられ、前記参照チャネルは、前記入口と前記フレキシブル膜の参照側との間に流体連絡を提供するように構成され、前記測定チャネルは、前記入口と前記フレキシブル膜の測定側との間に流体連絡を提供するように構成されている請求項１に記載の高さ測定装置。
【請求項３】
前記参照チャネルおよび前記測定チャネルは、流量制限器として働くように構成されている請求項２に記載の高さ測定装置。
【請求項４】
前記アレイにおいて隣接する差圧センサの間隔は、３ｍｍまたはそれより小さい請求項１から３のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項５】
前記検出器は、前記フレキシブル膜に設けられた検出デバイスを備える請求項１から４のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項６】
前記検出デバイスは、少なくとも１つのピエゾ抵抗素子を備える請求項５に記載の高さ測定装置。
【請求項７】
前記検出デバイスは、測定素子となるように構成された少なくとも１つのピエゾ抵抗素子と、参照素子となるように構成された少なくとも１つのピエゾ抵抗素子とを備える請求項６に記載の高さ測定装置。
【請求項８】
前記フレキシブル膜は、少なくとも３つの頂点を備える形状を有する請求項７に記載の高さ測定装置。
【請求項９】
前記フレキシブル膜は、実質的に円形であり、２つのピエゾ抵抗素子が前記フレキシブル膜の半径に実質的に平行となるように構成され、２つのピエゾ抵抗素子が前記フレキシブル膜の前記半径に実質的に垂直となるように構成されている請求項８に記載の高さ測定装置。
【請求項１０】
前記４つのピエゾ抵抗素子は、ホイートストンブリッジ回路となるように配置されている請求項９に記載の高さ測定装置。
【請求項１１】
前記検出デバイスは、フレキシブル電極を備える請求項５に記載の高さ測定装置。
【請求項１２】
前記検出器は、前記フレキシブル電極と静止有孔電極がキャパシタを形成するように前記フレキシブル電極と対向して設けられた静止有孔電極をさらに備える請求項１１に記載の高さ測定装置。
【請求項１３】
前記検出器は、第２フレキシブル膜に設けられた第２フレキシブル電極をさらに備え、前記第２フレキシブル膜は、それらフレキシブル膜がキャパシタを形成するように前記フレキシブル膜と対向して設けられている請求項１１に記載の高さ測定装置。
【請求項１４】
前記検出デバイスは、フレキシブル光共振器を備える請求項５に記載の高さ測定装置。
【請求項１５】
導波路が前記フレキシブル膜に設けられ、前記導波路は、広帯域放射を前記フレキシブル光共振器に提供するように構成されている請求項１４に記載の高さ測定装置。
【請求項１６】
前記フレキシブル膜は、実質的に円形であり、前記フレキシブル光共振器は、フレキシブル光リング共振器である請求項１４または１５に記載の高さ測定装置。
【請求項１７】
前記差圧センサのアレイの少なくとも２つの前記フレキシブル膜に前記フレキシブル光共振器が設けられ、それらフレキシブル光共振器は異なる長さを有する請求項１４から１６のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項１８】
前記検出器は、５００〜２０００ｎｍの範囲内の波長を有する放射を前記導波路に提供するように構成された広帯域放射源をさらに備える請求項１５から１７のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項１９】
前記検出器は、前記導波路からの放射を受け取るように構成された光スペクトラムアナライザをさらに備える請求項１５から１８のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項２０】
前記検出デバイスは、入射する放射をフォトディテクタに向けて反射するように構成された反射部分を備える請求項５に記載の高さ測定装置。
【請求項２１】
前記検出器は、入射する放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割するように構成されたビームスプリッタをさらに備え、前記第１ビームは前記フォトディテクタに向けられ、第２ビームは前記反射部分に向けられる請求項２０に記載の高さ測定装置。
【請求項２２】
前記検出デバイスは、マッハツェンダ干渉計を備える請求項５に記載の高さ測定装置。
【請求項２３】
前記高さ測定装置は、前記検出器からの出力信号を受け取り、前記信号を前記測定出口の近傍に配置された基板の高さを決定するために使用するように構成されたプロセッサをさらに備える請求項１から２２のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項２４】
前記アレイは、基板積層体から製作されている請求項１から２３のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項２５】
前記基板積層体は、複数の半導体ウェーハを備える請求項２４に記載の高さ測定装置。
【請求項２６】
前記高さ測定装置は、参照センサをさらに備え、前記参照センサは、
参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、
フレキシブル膜の参照側が前記参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が前記測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜と、
前記フレキシブル膜の動きを監視するように構成された検出器と、を備え、
前記参照センサは、加圧されたガスを前記参照出口および前記測定出口に提供するように構成された入口を含まない請求項１から２５のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項２７】
リソグラフィ装置であって、
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成可能なパターニングデバイスを支持するように構築された支持部と、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、を備え、
リソグラフィ装置はさらに、差圧センサのアレイを備える高さ測定装置を備え、各差圧センサが、
参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、
加圧されたガスを前記参照出口および前記測定出口に提供するように構成された入口と、
フレキシブル膜の参照側が前記参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が前記測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜であって、前記測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されたフレキシブル膜と、
前記フレキシブル膜の動きを監視するように構成された検出器と、を備えるリソグラフィ装置。
【請求項２８】
高さ測定方法であって、
差圧センサの測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されたフレキシブル膜を各差圧センサが備える差圧センサのアレイに加圧されたガスを提供することと、
基板の表面を前記差圧センサのアレイの測定出口の近傍に配置することと、
前記差圧センサのアレイと前記基板の表面との間に相対移動を提供することと、
前記フレキシブル膜の動きを監視することによって前記移動中の圧力変化を感知することと、
前記基板の高さを決定するために、感知された圧力変化を分析することと、を備える方法。
【請求項２９】
高さ測定装置を製造する方法であって、
第１ウェーハのデバイス層に検出デバイスを設けることと、
互いに流体連絡する入口、参照チャネル、および参照出口を第２ウェーハに設けることと、
前記入口から前記参照チャネルを通って前記検出デバイスのそばを通過し前記参照出口を通る連続経路が存在するように前記第１ウェーハを前記第２ウェーハに接合することと、
前記第１ウェーハの下側から前記第１ウェーハを薄くすることと、
前記検出デバイスがフレキシブル膜に配置されるように前記第１ウェーハからフレキシブル膜を形成することと、
第３ウェーハに測定出口を設けることと、
前記入口から測定チャネルを通って前記フレキシブル膜のそばを通過し前記測定出口を通る連続経路が存在するように前記入口および前記測定出口と流体連絡する測定チャネルが前記第３ウェーハと前記第１ウェーハによって定められるように前記第３ウェーハを前記第１ウェーハに接合することと、
第４ウェーハに入口および参照出口チャネルを設けることと、
前記第４ウェーハの入口が前記第２ウェーハの入口と位置合わせされ、前記参照出口チャネルが前記参照出口と流体連絡するように前記第４ウェーハを前記第２ウェーハに接合することと、を備える方法。
【請求項３０】
前記第２ウェーハには、監視電子機器及び／または光学系を収容するように構成されたデバイス室が設けられている請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月２１日に出願された欧州出願第１５２０１７３７．２号の優先権を主張し、その全体が本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、高さ測定装置および方法に関する。高さ測定装置は、リソグラフィ装置の一部を構成してもよい。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に与えるように構築された機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用されることができる。リソグラフィ装置は例えば、基板（例えばシリコンウェーハ）に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層にパターニングデバイス（例えばマスク）からパターンを投影してもよい。
【０００４】
基板に設けられた放射感応性材料の層にパターニングデバイスからパターンが投影される前に基板の高さが測定される。これを実現するために、リソグラフィ装置には高さ測定装置が設けられている。高さ測定装置は、基板の表面にわたって基板の高さを測定する。基板高さ測定は基板高さマップを形成するために使用され、これは基板へのパターンの正確な投影に役立つ。
例えば、本書またはその他において特定されているか否かにかかわらず先行技術の１つ又は複数の問題を防止しまたは緩和する高さ測定装置を提供することが望まれうる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、差圧センサのアレイを備え、各差圧センサが、参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、加圧されたガスを参照出口および測定出口に提供するように構成された入口と、フレキシブル膜の参照側が参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜と、を備える高さ測定装置が提供される。フレキシブル膜は、測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されている。検出器は、フレキシブル膜の動きを監視するように構成されている。
【０００６】
基板の高さを測定するために差圧センサのアレイを使用することにより、単一の差圧センサを使用する場合に比べて時間が短縮される。差圧センサのアレイは、単一の差圧センサに比べて、より広い基板の表面積にわたって基板の高さを測定することができる。
【０００７】
参照チャネルおよび測定チャネルが設けられ、参照チャネルは、入口とフレキシブル膜の参照側との間に流体連絡を提供するように構成され、測定チャネルは、入口とフレキシブル膜の測定側との間に流体連絡を提供するように構成されていてもよい。
【０００８】
参照チャネルおよび測定チャネルは、流量制限器として働くように構成されていてもよい。
【０００９】
流量制限器は典型的に、参照チャネルおよび測定チャネルを通じた加圧されたガスの質量流れを制御し及び／または一様にするように働く。加圧されたガスを乱流よりも一様流とすることが有益であるのは、乱流は基板に高さ変化が生じていないときであってもフレキシブル膜を動かしうるためである。
【００１０】
アレイにおいて隣接する差圧センサの間隔は、３ｍｍまたはそれより小さくてもよい。
【００１１】
検出器は、フレキシブル膜に設けられた検出デバイスを備えてもよい。
【００１２】
検出デバイスは、少なくとも１つのピエゾ抵抗素子を備えてもよい。
【００１３】
検出デバイスは、測定素子となるように構成された少なくとも１つのピエゾ抵抗素子と、参照素子となるように構成された少なくとも１つのピエゾ抵抗素子とを備えてもよい。
【００１４】
測定素子は、基板高さ測定を提供するために使用されてもよく、参照素子は、参照高さを提供するために使用されてもよい。参照素子の出力信号は、バックグラウンドノイズたとえば熱ノイズを基板高さ測定から除去するために、測定素子の出力信号から控除されてもよい。
【００１５】
フレキシブル膜は、少なくとも３つの頂点を備える形状を有してもよい。
【００１６】
非円形のフレキシブル膜を有することが好ましいのは、（フレキシブル膜の所与の全体的な動きに関して）非円形フレキシブル膜のいくつかの領域が他の領域に比べて多く移動及び／または変形しうる状況である。これらの領域はフレキシブル膜の動きについてより大きい感度を提供するので、より高い解像度で基板高さ測定を提供するために使用されうる。
【００１７】
フレキシブル膜は、実質的に円形であってもよい。２つのピエゾ抵抗素子がフレキシブル膜の半径に実質的に平行となるように構成され、２つのピエゾ抵抗素子がフレキシブル膜の半径に実質的に垂直となるように構成されていてもよい。
【００１８】
円形のフレキシブル膜の半径は、フレキシブル膜が動くとき大きくなる。円形フレキシブル膜の半径に対するピエゾ抵抗素子の向きは、フレキシブル膜が動くときに所望の抵抗変化を実現するように選択されていてもよい。これにより、差圧センサの感度を所望されるように選択することが可能となる。
【００１９】
４つのピエゾ抵抗素子は、ホイートストンブリッジ回路となるように配置されていてもよい。
【００２０】
ピエゾ抵抗素子をホイートストンブリッジ回路となるように配置することによって、ホイートストンブリッジ回路のピエゾ抵抗素子の出力信号への温度の影響を補償することができる。こうして、基板高さ測定において存在するバックグラウンドノイズを低減しうる。
【００２１】
検出デバイスは、フレキシブル電極を備えてもよい。
【００２２】
検出器は、フレキシブル電極と静止有孔電極がキャパシタを形成するようにフレキシブル電極と対向して設けられた静止有孔電極をさらに備えてもよい。
【００２３】
検出器は、第２フレキシブル膜に設けられた第２フレキシブル電極をさらに備え、第２フレキシブル膜は、それらフレキシブル膜がキャパシタを形成するようにフレキシブル膜と対向して設けられていてもよい。
【００２４】
ピエゾ抵抗型の差圧センサに比べてキャパシタ型の差圧センサの利点は、キャパシタ型の差圧センサを使用して行われる圧力測定への熱ノイズの影響が僅かとなる点にある。キャパシタ型の差圧センサは、電流が顕著に流れないので、抵抗器を通じて顕著に電流が流れることによって生成される熱から生じる熱ノイズに悩まされない。
【００２５】
検出デバイスは、フレキシブル光共振器を備えてもよい。
【００２６】
導波路がフレキシブル膜に設けられ、導波路は、広帯域放射をフレキシブル光共振器に提供するように構成されていてもよい。
【００２７】
フレキシブル膜は、実質的に円形であってもよく、フレキシブル光共振器は、フレキシブル光リング共振器であってもよい。
【００２８】
差圧センサのアレイの少なくとも２つのフレキシブル膜にフレキシブル光共振器が設けられてもよく、それらフレキシブル光共振器は異なる長さを有してもよい。
【００２９】
フレキシブル光共振器が異なる長さを有することは、各フレキシブル光共振器が起こりうる共振周波数の固有の範囲を有しうる点で有利でありうる。アレイの各フレキシブル光共振器が異なる長さを有することによって、アレイの各差圧センサの出力信号を、多数の光スペクトラムアナライザを必要とするのではなく、単一の光スペクトラムアナライザを使用して分析することが可能となる。
【００３０】
検出器は、５００〜２０００ｎｍの範囲内の波長を有する放射を導波路に提供するように構成された広帯域放射源をさらに備えてもよい。
【００３１】
検出器は、導波路からの放射を受け取るように構成された光スペクトラムアナライザをさらに備えてもよい。
【００３２】
検出デバイスは、入射する放射をフォトディテクタに向けて反射するように構成された反射部分を備えてもよい。
【００３３】
検出器は、入射する放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割するように構成されたビームスプリッタをさらに備え、第１ビームはフォトディテクタに向けられ、第２ビームは反射部分に向けられてもよい。
【００３４】
検出デバイスは、マッハツェンダ干渉計を備えてもよい。
【００３５】
高さ測定装置は、検出器からの出力信号を受け取り、信号を測定出口の近傍に配置された基板の高さを決定するために使用するように構成されたプロセッサをさらに備えてもよい。
【００３６】
アレイは、基板積層体から製作されていてもよい。
【００３７】
差圧センサのアレイを単一の基板積層体から形成することは、同一の基板を使用して組み立てられた差圧センサが実質的に等しい例えば測定チャネル長さなどの性質を有しうる点で有益でありうる。
【００３８】
基板積層体は、複数の半導体ウェーハを備えてもよい。
【００３９】
高さ測定装置は、参照センサをさらに備え、参照センサは、参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、フレキシブル膜の参照側が参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜と、フレキシブル膜の動きを監視するように構成された検出器と、を備え、参照センサは、加圧されたガスを参照出口および測定出口に提供するように構成された入口を含まなくてもよい。
【００４０】
参照センサを有することは、参照センサの出力信号が基板高さ変化から独立しうる点で有利でありうる。参照センサは、基板高さ測定において存在するバックグラウンドノイズを表す出力信号を提供してもよい。参照センサの出力信号は、アレイによって行われる基板高さ測定からバックグラウンドノイズを除去するために、アレイの他の差圧センサの出力信号から控除されてもよい。
【００４１】
本発明の第２の態様によると、リソグラフィ装置であって、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成可能なパターニングデバイスを支持するように構築された支持部と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、を備え、リソグラフィ装置はさらに、差圧センサのアレイを備える高さ測定装置を備え、各差圧センサが、参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、加圧されたガスを参照出口および測定出口に提供するように構成された入口と、フレキシブル膜の参照側が参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜であって、測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されたフレキシブル膜と、フレキシブル膜の動きを監視するように構成された検出器と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。
【００４２】
本書に説明される第３の態様によると、高さ測定方法であって、差圧センサの測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されたフレキシブル膜を各差圧センサが備える差圧センサのアレイに加圧されたガスを提供することと、基板の表面を差圧センサのアレイの測定出口の近傍に配置することと、差圧センサのアレイと基板の表面との間に相対移動を提供することと、フレキシブル膜の動きを監視することによって移動中の圧力変化を感知することと、基板の高さを決定するために、感知された圧力変化を分析することと、を備える方法が提供される。
【００４３】
本書に説明される第４の態様によると、高さ測定装置を製造する方法であって、第１ウェーハのデバイス層に検出デバイスを設けることと、互いに流体連絡する入口、参照チャネル、および参照出口を第２ウェーハに設けることと、入口から参照チャネルを通って検出デバイスのそばを通過し参照出口を通る連続経路が存在するように第１ウェーハを第２ウェーハに接合することと、第１ウェーハの下側から第１ウェーハを薄くすることと、検出デバイスがフレキシブル膜に配置されるように第１ウェーハからフレキシブル膜を形成することと、第３ウェーハに測定出口を設けることと、入口から測定チャネルを通ってフレキシブル膜のそばを通過し測定出口を通る連続経路が存在するように入口および測定出口と流体連絡する測定チャネルが第３ウェーハと第１ウェーハによって定められるように第３ウェーハを第１ウェーハに接合することと、第４ウェーハに入口および参照出口チャネルを設けることと、第４ウェーハの入口が第２ウェーハの入口と位置合わせされ、参照出口チャネルが参照出口と流体連絡するように第４ウェーハを第２ウェーハに接合することと、を備える方法が提供される。
【００４４】
第２ウェーハには、監視電子機器及び／または光学系を収容するように構成されたデバイス室が設けられていてもよい。
【００４５】
本発明の様々な態様の特徴は、本発明の他の態様の特徴と組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置を備えるリソグラフィ装置を概略的に示す。
【図２】本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置を備える概略的に示す。
【図３】本発明の代替的な実施の形態に係る高さ測定装置の上面および断面の概略図である。
【図４】本発明の代替的な実施の形態に係る高さ測定装置の上面および断面の概略図である。
【図５】図４に示される高さ測定装置の回転させた上面および断面の概略図である。
【図６】本発明の代替的な実施の形態に係る高さ測定装置の上面および断面の概略図である。
【図７】本発明のある実施の形態に係る差圧センサのアレイを備える高さ測定装置の上面および断面の概略図である。
【図８】本発明の代替的な実施の形態に係る高さ測定装置の上面および断面の概略図である。
【図９】本発明の代替的な実施の形態に係る差圧センサのアレイを備える高さ測定装置の上面および断面の概略図である。
【図１０】本発明のある実施の形態に係る差圧センサの概略図である。
【図１１】本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置を製造する方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本書に説明されたリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区メモリ用案内パターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。当業者であればこれらの他の適用に際して、本書における「ウェーハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本書に言及される基板は、露光前または露光後において例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本書における基板という用語は処理済みの多数の層を既に含む基板をも意味する。
【００４８】
本書に使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５から２０ｎｍの範囲の波長を有する）含むあらゆる種類の電磁放射、さらにはイオンビームまたは電子ビーム等の粒子ビームを包含する。
【００４９】
本書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板の目標部分にパターンを生成すべく放射ビームの断面にパターンを付与するために使用されうるデバイスを指し示すよう広く解釈されるべきである。放射ビームに付与されるパターンが基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に一致していなくてもよいことに留意すべきである。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成される集積回路などのデバイスにおける特定の機能層に対応する。
【００５０】
パターニングデバイスは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィの分野で周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを種々の方向に反射するように個別に傾斜可能であり、それにより反射されたビームにパターンが付与されるというものがある。
【００５１】
支持構造は、パターニングデバイスを保持し、とくに、パターニングデバイスの配置やリソグラフィ装置の設計、あるいは、例えばパターニングデバイスが真空環境下で保持されるか否か等その他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。支持部は、機械的固定、真空固定、または、真空条件下での静電固定など他の固定技術を用いうる。支持構造は例えばフレームまたはテーブルであってよく、固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよく、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置にあることを保証してもよい。本書では「レチクル」または「マスク」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「パターニングデバイス」に同義であるとみなされうる。
【００５２】
本書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に応じて、あるいは液浸液の使用または真空の使用等のその他の要因に応じて適切とされる、屈折光学系、反射光学系、および反射屈折光学系を含む様々な形式の投影システムを包含するよう広く解釈されるべきである。本書では「投影レンズ」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「投影システム」に同義であるとみなされうる。
【００５３】
本書で使用される「照明システム」という用語は、放射の方向や形状の調整、または放射の制御のために、屈折光学部品、反射光学部品、および反射屈折光学部品を含む各種の光学部品を包含しうるものであり、こうした構成要素は以下で、総称または単独で「レンズ」と称されうる。
【００５４】
リソグラフィ装置は、基板が例えば水などの比較的高い屈折率を有する液体で投影システムの最終素子と基板との間の空間を満たすように浸される形式のものであってもよい。液浸技術は投影システムの開口数を増大させるために関連技術において周知である。
【００５５】
図１は、本発明のある特定の実施の形態に係る高さ測定装置ＨＭＡを備えるリソグラフィ装置を概略的に示す。本装置は、
ａ．放射ビームＰＢ（例えば、深紫外放射または極紫外放射）を調整する照明システムＩＬと、
ｂ．パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、パターニングデバイスを物品ＰＬに対して正確に位置決めする第１位置決め装置ＰＭに接続された支持構造（マスクテーブルとも称されうる）ＭＴと、
ｃ．物品ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２位置決め装置ＰＷ２に接続され、基板（例えば、レジストで被覆されたウェーハ）Ｗ２を保持するための基板テーブル（ウェーハテーブルとも称されうる）ＷＴ２と、
ｄ．アライメントシステムＡＳおよび基板の高さを正確に測定するための高さ測定装置ＨＭＡに対して基板を正確に位置決めするための第３位置決め装置ＰＷ３に接続され、基板Ｗ１を保持するためのもう１つの基板テーブル（ウェーハテーブルとも称されうる）ＷＴ１と、
ｅ．パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗ２の（例えば１つ以上のダイを含む）目標部分Ｃに結像するよう構成されている投影システム（例えば、屈折投影レンズ）ＰＬと、を備える。
【００５６】
図示されるように、本装置は、（例えば透過型マスクを用いる）透過型である。これに代えて、本装置は、（例えば、上述の形式のプログラマブルミラーアレイを用いる）反射型であってもよい。
【００５７】
イルミネータＩＬは放射ソースＳＯから放射ビームを受ける。例えばソースがエキシマレーザである場合には、ソースとリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは、例えば適当な方向変更用のミラー及び／またはビームエキスパンダを備えるビーム搬送系ＢＤを介してソースＳＯからイルミネータＩＬへと受け渡される。ソースＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと総称されてもよい。
【００５８】
イルミネータＩＬはビームの角強度分布を調整するための調整手段ＡＭを備えてもよい。一般には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外径及び／または内径の大きさを調整することができる。加えてイルミネータＩＬは、インテグレータＩＮやコンデンサＣＯなどの種々の他の要素を備えてもよい。イルミネータＩＬは、調整された放射ビームＰＢを提供し、これはその断面における所望の均一性及び強度分布を有する。
【００５９】
放射ビームＰＢは、支持構造に保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡを横切ったビームＰＢはレンズＰＬを通過する。レンズＰＬはビームを基板Ｗ２の目標部分Ｃに合焦する。第２位置決め装置ＰＷ２と位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス）により、例えばビームＰＢの経路に異なる目標部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴ２を正確に移動させることができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭと他の位置センサ（図１には明示せず）は、例えばマスクライブラリの機械的な取り出し後または走査中に、放射ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。一般に物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、位置決め装置ＰＭ、ＰＷの一部を構成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現されうる。しかし、ステッパでは（スキャナとは異なり）、支持構造ＭＴはショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。
【００６０】
リソグラフィ装置は例えば、パターンをパターニングデバイスから目標部分Ｃに投影するときスキャン動作によりパターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗ２を移動させてもよい。図１にはデカルト座標系が示されている。従来同様にｚ方向は放射ビームＰＢの光軸にあたる。リソグラフィ装置が走査リソグラフィ装置である実施の形態においては、ｙ方向はスキャン動作の方向にあたる。
【００６１】
図示されるように、リソグラフィ装置は、２以上の基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を有する形式のものであってもよい（２つの場合、デュアルステージ）。デュアルステージのリソグラフィ装置においては、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は、１つの基板Ｗ１の特性を測定しつつもう１つの基板Ｗ２の露光を行うことを可能とするように設けられている。
【００６２】
図１に示されるデュアルステージリソグラフィ装置においては、アライメントシステムＡＳが図の左側に設けられている。高さ測定装置ＨＭＡも図１の左側に設けられている。投影システムＰＬは、図１の右側に設けられている。アライメントシステムＡＳは、第１基板テーブルＷＴ１に保持された基板Ｗ１に設けられたアライメントマーク（箱Ｐ１、Ｐ２により概略的に示す）の位置を測定する。高さ測定装置は、基板Ｗ１の高さを測定する。同時にパターンが、第２基板テーブルＷＴ２に保持された基板Ｗ２に投影システムＰＬによって投影される。第１基板テーブルＷＴ１によって支持された基板Ｗ１の測定が完了し、第２基板テーブルＷＴ２によって支持された基板Ｗ２の露光が完了するとき、基板テーブルの位置が交換される。そして、第１基板テーブルＷＴ１によって支持された基板Ｗ１が投影システムＰＬによって投影されるパターン付き放射を用いて露光される。既に露光された基板テーブルＷＴ２によって支持された基板Ｗ２は、次の処理のために基板テーブルから取り除かれる。そして、別の基板が、投影システムＰＬによって投影されるパターン付き放射を用いる露光に先行するアライメントシステムＡＳおよび高さ測定装置による測定のために第２基板テーブルＷＴ２に配置される。
【００６３】
干渉計（図示せず）及び／または他の位置測定手段がアライメントまたは高さ測定中に基板テーブルＷＴ１の位置を監視するために使用されてもよい。プロセッサＰＲは、アライメントシステムＡＳ、高さ測定装置ＨＭＡからデータを受信し、また、基板テーブルＷＴ１の位置情報を受信してもよい。基板Ｗは基板テーブルＷＴに固定されているから、基板テーブルに関する位置情報は、基板に関する位置情報とみなされうる。
【００６４】
基板の平坦さはリソグラフィ露光中に基板に像を正確に投影する際に重要な因子である。基板が平坦でない場合にはフォーカス誤差が導入される。一般に基板が平坦でないほどフォーカス誤差は大きくなる。基板へのリソグラフィ露光の前に基板の高さを測定し、それにより基板の平坦さを測定することにより、フォーカス誤差を決定し補正することができる。
【００６５】
図２は、本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置の概略図であり、高さ測定装置は、一つの差圧センサを備える。図２に示される矢印は、高さ測定装置内での加圧されたガスの方向を示す。加圧されたガスは、入口２を通じて高さ測定装置に提供される。そして、加圧されたガスは、参照チャネル４と測定チャネル６に分岐する。流量制限器８ａ、８ｂが参照チャネル４および測定チャネル６に設けられている。流量制限器は、参照チャネル４および測定チャネル６を通じた加圧ガスの質量流量を制御し及び／または安定させるように働く。流量制限器８ａ、８ｂは、参照チャネル４および測定チャネル６を通じた加圧ガスの質量流量を等しく制限してもよい。静止しているフレキシブル膜２０の位置は、測定出口１６から基板Ｗへの距離が参照出口１０から参照表面１４への距離と等しくなるときのフレキシブル膜の位置として定められてもよい。参照チャネル４および測定チャネル６を通じた加圧ガスの質量流量を等しく制限することにより、静止位置においてフレキシブル膜２０を平坦とする（すなわち顕著に変形させない）ことができる。フレキシブル膜２０が静止位置において既に変形している場合には、フレキシブル膜の動きが一つの方向において他の方向に比べて制限されることになる。フレキシブル膜２０に平坦な静止位置をもたせることは、フレキシブル膜の移動範囲を大きくすることができるので、好ましい。しかし、これは本発明に必須ではない。
【００６６】
参照チャネル４において流量制限器８ａを通過すると、加圧されたガスは、参照出口１０とフレキシブル膜２０に分岐する。図２に示される実施の形態においては、フレキシブル膜２０は、メンブレン室２１内に配置されている。接続チャネル１８ａは、参照チャネル４とフレキシブル膜２０との間の流体連絡を提供する。参照出口１０は、参照表面１４から予め定められた距離にある。参照表面１４は、参照出口１０から少なくとも１ミクロンにあってもよい。参照表面１４は、参照出口１０から最大で５００ミクロンにあってもよい。参照表面１４は例えば、参照出口１０からおよそ１００ミクロンにあってもよい。
【００６７】
測定チャネル６において流量制限器８ｂを通過すると、加圧されたガスは、測定出口１６とフレキシブル膜２０に分岐する。接続チャネル１８ｂは、測定チャネル６とフレキシブル膜２０との間の流体連絡を提供する。測定出口１６は、基板Ｗから未知の距離にある。
【００６８】
フレキシブル膜２０の移動範囲は、フレキシブル膜の表面積に依存しうる。接続チャネル１８ａ、１８ｂは、メンブレン室２１に接続されていてもよい。メンブレン室２１は、精確な差圧測定を行うために、十分な表面積を有するフレキシブル膜２０を収容するように構成されている。いくつかの実施の形態においては、接続チャネル１８ａ、１８ｂは、存在しない。こうした実施の形態の例は後述される。
【００６９】
フレキシブル膜２０は、参照出口１０と流体連絡する参照側と、測定出口１６と流体連絡する測定側とを備える。フレキシブル膜２０は、任意の所望の形状をとりうる。例えば、フレキシブル膜２０は、実質的に円形であってもよい。あるいは、フレキシブル膜２０は、多角形たとえば矩形であってもよい。フレキシブル膜２０は、少なくとも３つの頂点を有してもよい。フレキシブル膜２０の表面積は、フレキシブル膜を備える差圧センサの感度に影響する。フレキシブル膜２０の表面積が大きいほど、圧力変化に対する差圧センサの感度は高まる。そこで、フレキシブル膜２０の表面積は、所与の高さ測定に適切な感度を提供するように選択されてもよい。フレキシブル膜２０は、直径１．０〜２．５ｍｍ、例えば１．５ｍｍの円形であってもよい。フレキシブル膜２０の厚さは、差圧センサがどの程度敏感であるかに影響する。フレキシブル膜２０が薄いほど、圧力変化に対する差圧センサの感度は高まる。フレキシブル膜２０は例えば、およそ５μｍの厚さを有してもよい。
【００７０】
図２の実施の形態においては、静止有孔電極２２がフレキシブル膜２０と対向して設けられている。フレキシブル膜２０は、図２の実施の形態においては、フレキシブル電極と静止有孔電極２２がキャパシタを形成するように、フレキシブル電極を備える。フレキシブル電極は、検出デバイスの一例であるとみなされうる。フレキシブル電極は、フレキシブル膜２０に成膜された金属層であってもよい。フレキシブル電極は例えば、アルミニウム、金、プラチナ、クロム、またはチタンから形成されていてもよい。フレキシブル膜２０は、例えば金属蒸着またはスパッタリングなどの公知の金属成膜技術により、フレキシブル電極を備えてもよい。静止有孔電極２２は、フレキシブル膜２０の参照側と参照出口１０との間の流体連絡を可能とするように穿孔されている。
【００７１】
使用に際し、高さ測定装置の測定出口１６は、基板Ｗの表面の近傍に配置される。基板Ｗが高さ測定装置の測定出口の下方を走査されてもよく、及び／または、高さ測定装置の測定出口１６が基板Ｗにわたって走査されてもよい。使用中において、高さ測定装置のｚ位置は、予め定められた値に固定されてもよい。測定出口１６に対する基板Ｗの高さが走査中に変化すると、測定出口と基板との間の距離が変化する。基板Ｗと測定出口１６との間の距離が減少すれば、加圧ガスが測定出口を出るときの抵抗が大きくなり測定出口での圧力が高まる。加圧ガスが測定出口を出るときの抵抗が小さくなれば測定出口での圧力は下がる。
【００７２】
測定出口１６での圧力変化は接続チャネル１８ｂを介してフレキシブル膜へと伝えられる。この圧力変化はフレキシブル膜２０に動きを生じさせる。フレキシブル膜２０の柔軟性は、測定出口１６での圧力変化がフレキシブル膜２０に動きをもたらすようになっている。検出器がフレキシブル膜２０の動きを監視するために設けられている。図２の実施の形態においては、検出器は、フレキシブル電極と静止有孔電極２２から形成されたキャパシタを備える。その他の検出器が使用されてもよい。測定出口１６での圧力が変化すると、フレキシブル膜２０が動く。フレキシブル膜２０が動くと、フレキシブル電極と静止有孔電極２２との間隔が変わる。フレキシブル電極と静止有孔電極２２との間隔が変わると、フレキシブル電極と静止有孔電極から形成されたキャパシタの静電容量が変化する。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、出力信号を受信し、測定出口１６と基板Ｗとの間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。監視電子機器（図示せず）が設けられてもよく、当該監視電子機器は、キャパシタを横断する電位を印加し、キャパシタの静電容量を表す出力信号をプロセッサＰＲに提供するように構成される。例えば、監視電子機器３０は、キャパシタの静電容量を表す可変電圧の形式の出力信号を生成してもよい。
【００７３】
差圧センサが基板の高さ変化に速く応答するほど、差圧センサを備える高さ測定装置は高さ測定中に基板にわたって速く走査しうる。差圧センサが基板高さ変化に応答する速さは少なくとも部分的に、加圧されたガスが流れる高さ測定装置の容積によって決定される。基板高さ変化に高速に応答する差圧センサは、加圧されたガスが差圧センサを流れる容積を低減することによって実現されてもよい。加圧されたガスが流れる容積は、入口２から参照出口１０への参照チャネル４の長さ、幅、奥行と、入口２から測定出口１６への測定チャネル６の長さ、幅、奥行と、接続チャネル１８ａ、１８ｂの長さ、幅、奥行と、円形の場合にはメンブレン室２１の直径および深さとにより定まる容積を含みうる。例えば、参照チャネル４の幅および測定チャネル６の幅は、少なくとも１０ミクロンであってもよい。参照チャネル４の幅および測定チャネル６の幅は例えば、最大で５００ミクロンであってもよい。参照チャネル４の奥行および測定チャネル６の奥行は例えば、少なくとも１０ミクロンであってもよい。参照チャネル４の奥行および測定チャネル６の奥行は例えば、最大で２５０ミクロンであってもよい。メンブレン室２１の直径は例えば、少なくとも０．５ｍｍであってもよい。メンブレン室２１の直径は例えば、最大で５ｍｍであってもよい。メンブレン室２１の深さは例えば、少なくとも５０ミクロンであってもよい。メンブレン室２１の深さは例えば、最大で２５０ミクロンであってもよい。加圧されたガスが流れる容積は例えば、少なくとも０．１ｍｍであってもよい。加圧されたガスが流れる容積は例えば、最大で１００ｍｍ３であってもよい。加圧されたガスが流れる容積を低減することにより、差圧センサの測定出口１６での圧力の変化に対する感度が高められる。このように小さな容積を用意する一つの方法には、例えば光リソグラフィ及び／または深掘り反応性イオンエッチングなどの微細加工技術を使用して小寸法の差圧センサを製作することが含まれる。微細加工との用語は、リソグラフィなどの技術を使用して構成要素を組み立てることを指し示すが、製作された物が微小寸法となることを意味するとは意図していないと理解されるべきである。
【００７４】
図３Ａは、本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置の上方から見たときの概略図であり、高さ測定装置は、キャパシタ型の差圧センサを備える。図３Ｂは、キャパシタ型の差圧センサを備える高さ測定装置の概略側断面図である。加圧されたガスは、入口２を通じて高さ測定装置に提供される。加圧されたガスは、参照出口１０および測定出口１６から高さ測定装置を出る。参照出口１０は、参照表面１４から予め定められた距離にある。測定出口１６は、基板Ｗから未知の距離にある。参照チャネル２４は、参照出口１０と入口２との間の流体連絡を提供する。測定チャネル２６は、測定出口１６と入口２との間の流体連絡を提供する。参照チャネル２４および測定チャネル２６は、参照出口１０および測定出口１６への加圧ガスの制御され及び／または安定した流れを提供する流量制限器として働くように、小容積を有してもよい。例えば、参照チャネル２４の高さおよび測定チャネル２６の高さは、少なくとも５ミクロンであってもよい。参照チャネル２４の高さおよび測定チャネル２６の高さは例えば、最大で５０ミクロンであってもよい。参照チャネル２４の幅および測定チャネル２６の幅は例えば、少なくとも５ミクロンであってもよい。参照チャネル２４の幅および測定チャネル２６の幅は例えば、最大で５０ミクロンであってもよい。参照チャネル２４の長さおよび測定チャネル２６の長さは例えば、少なくとも１０ミクロンであってもよい。参照チャネル２４の長さおよび測定チャネル２６の長さは例えば、最大で５００ミクロンであってもよい。
【００７５】
フレキシブル膜２０は、参照出口１０と測定出口１６との間において、フレキシブル膜の一方側が参照出口と流体連絡しフレキシブル膜の他方側が測定出口と流体連絡するように設けられている。フレキシブル膜２０は、フレキシブル電極２８を備える。フレキシブル膜２０には、金属蒸着またはスパッタリングなどの公知の金属成膜技術によりフレキシブル電極が設けられていてもよい。フレキシブル電極は例えば、アルミニウム、金、プラチナ、クロム、またはチタンから形成されていてもよい。静止有孔電極２２は、フレキシブル電極２８と静止有孔電極がキャパシタを形成するようにフレキシブル膜２０と対向して設けられている。フレキシブル膜２０は、圧力変化が測定出口１６に起こると動くように構成されている。フレキシブル膜２０が動くと、フレキシブル電極２８と静止有孔電極２２との間隔が変わる。フレキシブル電極２８と静止有孔電極２２の間隔が変わると、フレキシブル電極と静止有孔電極から形成されるキャパシタの静電容量が変化する。監視電子機器３０が、キャパシタの静電容量を監視するために設けられていてもよい。監視電子機器３０は、導体２９およびビア３１を使用してフレキシブル膜２０のフレキシブル電極および静止有孔電極２２に接続されてもよい。例えば金で形成された金属スタッド３５が、監視電子機器３０と導体２９との間の信頼できる相互接続を提供するために使用されてもよい。キャパシタ型の差圧センサを使用する利点は、圧力測定への熱ノイズの不顕著な影響にある。なぜなら、キャパシタ型の差圧センサは、（例えば、後述するピエゾ抵抗型の差圧センサに比べて）顕著な電流を引き起こさず、そのため、抵抗器を流れる顕著な電流によって発生する熱から生じる熱ノイズに悩まされないからである。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、監視電子機器３０から出力信号を受信し、測定出口１６と基板Ｗとの間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。
【００７６】
図４Ａは、本発明の代替的な実施の形態に係る高さ測定装置の上方からの概略図であり、高さ測定装置は、代替的なキャパシタ型の差圧センサを備える。図４Ｂは、代替的なキャパシタ型の差圧センサを備える高さ測定装置のＡＡ線による概略側断面図である。図４の実施の形態においては、２つのフレキシブル膜２０ａ、２０ｂが参照出口１０と測定出口１６との間に設けられている。フレキシブル電極２８ａ、２８ｂが各フレキシブル膜２０ａ、２０ｂ上に、それらフレキシブル電極がキャパシタを形成するように設けられている。フレキシブル電極２８ａ、２８ｂは、検出デバイスの例とみなされうる。各フレキシブル膜２０ａ、２０ｂは、圧力変化が測定出口１６に起こると動くように構成されている。フレキシブル膜２０が動くと、フレキシブル電極２８の間隔が変わる。２つのフレキシブル電極２８ａ、２８ｂの間隔が変わると、２つのフレキシブル電極から形成されるキャパシタの静電容量が変化する。監視電子機器３０は、キャパシタの静電容量を監視するために設けられていてもよい。キャパシタ型の差圧センサを形成するために一つの静止有孔電極２２と一つのフレキシブル電極ではなく２つのフレキシブル電極２８ａ、２８ｂを使用する利点は、その結果得られる差圧センサが測定出口１６での圧力変化に、より敏感となることにある。差圧センサが測定出口１６での圧力変化により敏感となるのは、一つのフレキシブル電極および一つの静的電極の場合に比べて２つのフレキシブル電極間で可能な動きの合計範囲がより大きくなるからである。しかし、この実施の形態は、一つのフレキシブル電極２８と静止有孔電極２２を備える実施の形態よりも製造するのが難しいかもしれない。
【００７７】
図５Ａは、図４に示される高さ測定装置を上方から見て回転させた概略図である。図５Ｂは、図４に示される高さ測定装置のＢＢ線による概略側断面図である。図４Ｂおよび図５Ｂから理解されうるように、フレキシブル電極２８間の容積２５は、測定チャネル２６と流体連絡する。フレキシブル電極２８を囲む容積２７は、参照チャネル２４と流体連絡する。
【００７８】
高さ測定装置に使用される差圧センサは、キャパシタ型である必要はない。本発明の代替的な実施の形態も可能である。例えば、図６Ａは、本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置の上方からの概略図であり、高さ測定装置は、ピエゾ抵抗型の差圧センサを備える。図６Ｂは、ピエゾ抵抗型の差圧センサを備える高さ測定装置の概略側断面図である。ピエゾ抵抗素子３２がフレキシブル膜２０に設けられていてもよい。ピエゾ抵抗素子は、検出デバイスの一例とみなされうる。ピエゾ抵抗素子３２は、フレキシブル膜２０が動くとき機械的な歪みを受けるように構成されていてもよい。ピエゾ抵抗素子３２が受ける機械的な歪みは、ピエゾ抵抗素子の電気抵抗を変化させうる。監視電子機器３０は、ピエゾ抵抗素子３２の電気抵抗を監視するために設けられていてもよい。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、監視電子機器３０からの出力信号を受信し、測定出口１６と基板Ｗとの間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。
【００７９】
図６Ａの実施の形態においては、フレキシブル膜２０が４つのピエゾ抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを備える。図６に示されるピエゾ抵抗素子は、実質的に矩形である。しかし、ピエゾ抵抗素子は、任意の所望の形状をとりうる。フレキシブル膜２０は、実質的に円形である。２つのピエゾ抵抗素子３２ａ、３２ｂは、それらがフレキシブル膜の半径と実質的に平行となるようにフレキシブル膜２０上に配置されている。他の２つのピエゾ抵抗素子３２ｃ、３２ｄは、それらがフレキシブル膜２０の半径と実質的に垂直となるように配置されている。フレキシブル膜２０が測定出口１６での圧力変化の結果として動くと、その半径が大きくなる。フレキシブル膜２０が動くとき、２つのピエゾ抵抗素子３２ａ、３２ｂには、それらの配置に起因して他の２つのピエゾ抵抗素子３２ｃ、３２ｄに比べて顕著な機械的な歪みを受ける。そのため、２つのピエゾ抵抗素子３２ａ、３２ｂは、フレキシブル膜２０が動くとき顕著な抵抗変化を受ける。他の２つのピエゾ抵抗素子３２ｃ、３２ｄは、フレキシブル膜２０が動くとき不顕著な抵抗変化を受ける。
【００８０】
４つのピエゾ抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄはすべて、例えば温度変化による抵抗変化などの実質的に同じバックグラウンド環境の作用を受ける。バックグラウンド環境の作用は、基板高さ測定に対するノイズに寄与しうる。２つのピエゾ抵抗素子３２ｃ、３２ｄの抵抗はフレキシブル膜２０の動きから独立しているが、バックグラウンド環境の作用には依存する。そのため、これら２つのピエゾ抵抗素子３２ｃ、３２ｄは、バックグラウンド環境の作用により発生するノイズを表す測定を提供するために使用されてもよい。バックグラウンド環境の作用を表す測定は、バックグラウンド環境の作用により発生するノイズを基板高さ測定から低減するために使用されてもよい。
【００８１】
フレキシブル膜２０が動くとき顕著な抵抗変化を受けるように構成された２つのピエゾ抵抗素子３２ａ、３２ｂは、測定素子と称されてもよい。測定素子は、基板高さ測定を提供するために使用される。すなわち、測定出口１６での圧力変化は測定素子の抵抗の変化をもたらす。フレキシブル膜が動くとき不顕著な抵抗変化を受けるように構成された２つのピエゾ抵抗素子３２ｃ、３２ｄは、参照素子と称されてもよい。参照素子は、参照測定を提供するために使用される。すなわち、測定出口１６での圧力変化は、参照素子の抵抗を顕著に変化させない。フレキシブル膜に参照素子および測定素子を設ける場合、フレキシブル膜２０は実質的に円形とすることが好ましい。フレキシブル膜が円形ではなかったとすると、フレキシブル膜が動いたときフレキシブル膜の変形は半径方向に一様とならない。フレキシブル膜の非一様な変形は、フレキシブル膜が動くとき参照素子に顕著な機械的な歪みをもたらしうる。フレキシブル膜が動くとき参照素子が顕著な抵抗変化を受けると、バックグラウンド環境の作用により発生するノイズを基板高さ測定から低減するのに適当ではないかもしれない。しかし、いくつかの場合においては、非円形のフレキシブル膜、たとえば正方形または矩形のフレキシブル膜を有することが好ましいこともある。すなわち、多角形のフレキシブル膜を有することが好ましい場合もある。フレキシブル膜は例えば、少なくとも３つの頂点を有してもよい。非円形のフレキシブル膜上のある領域は、その領域に配置されたピエゾ抵抗素子に大きな機械的な歪みを与えうる。例えば、ピエゾ抵抗素子は、フレキシブル膜が動くとき機械的な歪みが大きく変化する非円形フレキシブル膜上の領域に配置されていてもよい。機械的な歪みの大きな変化は、ピエゾ抵抗素子の抵抗の大きな変化をもたらしうる。抵抗の大きな変化は、測定出口１６での圧力変化に対するピエゾ抵抗型の差圧センサの感度を高めうる。
【００８２】
一般に、少なくとも１つのピエゾ抵抗素子は、フレキシブル膜２０が動くとき顕著な抵抗変化を受けるように構成され、他の少なくとも１つのピエゾ抵抗素子は、フレキシブル膜２０が動くとき不顕著な抵抗変化を受けるように構成されていてもよい。ピエゾ抵抗素子の配置方向、形状、及び／または位置は、フレキシブル膜２０が動くとき所望の抵抗変化を提供するように選択されてもよい。例えば、フレキシブル膜２０の縁部の領域は、フレキシブル膜が動くときフレキシブル膜の中心部よりも大きな変形を受けてもよい。そのため、フレキシブル膜２０の縁部に配置されたピエゾ抵抗素子は、フレキシブル膜が動くとき、フレキシブル膜の中心部に配置されたピエゾ抵抗素子に比べて大きな抵抗変化を受けうる。よって、フレキシブル膜の縁部に配置されたピエゾ抵抗素子の抵抗は、フレキシブル膜の動きに対してより大きな感度を有しうる。フレキシブル膜の縁部に配置されたピエゾ抵抗素子は、測定素子と称されてもよい。
【００８３】
４つのピエゾ抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、ホイートストンブリッジ回路構成をとるように配置されてもよい。すなわち、４つのピエゾ抵抗素子は、既存のホイートストンブリッジ回路における４つの抵抗器の配置をとりうる。ピエゾ抵抗素子のホイートストンブリッジ回路構成を使用する利点は、ブリッジ回路の出力信号への温度の影響が補正されることにある。すなわち、ブリッジ回路のピエゾ抵抗素子の検出された抵抗の変化は、そのピエゾ抵抗素子の温度変化ではなく測定出口１６での圧力変化に起因する。
【００８４】
一般に、ピエゾ抵抗素子３２の抵抗変化の検出を可能とするいかなる回路構成が使用されてもよい。例えば、ピエゾ抵抗素子３２は、４線式抵抗測定回路の一部を構成するように設けられてもよい。これには、ピエゾ抵抗素子に定電流を強制的に流し、ピエゾ抵抗素子の抵抗が変化するときのピエゾ抵抗素子での電圧変化を測定することが含まれる。抵抗測定を可能とする他の例示的な回路構成には、分圧器回路の一部を構成するようにピエゾ抵抗素子３２を設けることが含まれる。例えば、２つのピエゾ抵抗素子３２が直列に接続され、それらに定電圧（または定電流）が印加されてもよい。一方のピエゾ抵抗素子３２での電圧変化が監視され、ピエゾ抵抗素子の抵抗を決定するために使用されてもよい。分圧器回路における一方のピエゾ抵抗素子３２が参照素子として構成され、分圧器回路における他方のピエゾ抵抗素子が測定素子として構成されてもよい。あるいは、分圧器回路における両方のピエゾ抵抗素子３２が測定素子として構成され、同じフレキシブル膜の動きについて一方のピエゾ抵抗素子が出力信号に正の寄与を提供し、他方のピエゾ抵抗素子が出力信号に負の寄与を提供してもよい。
【００８５】
監視電子機器３０は、ピエゾ抵抗素子３２の電気抵抗を監視するために設けられていてもよい。監視電子機器３０は、例えば金属薄層などの導体によってピエゾ抵抗素子３２に接続されていてもよい。監視電子機器３０は例えば、ピエゾ抵抗素子３２の抵抗を表す出力信号を提供するように構成された増幅器およびアナログ・デジタル変換器を備えてもよい。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、監視電子機器３０から出力信号を受信し、測定出口１６と基板Ｗとの間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。
【００８６】
バックグラウンド環境の作用は、監視電子機器３０の出力信号に存在しうる。例えば、ピエゾ抵抗素子３２は、ピエゾ抵抗素子における電荷担体の熱運動によって生じるジョンソンノイズを呈しうる。測定素子に由来する出力信号に存在するバックグラウンド環境のノイズは、例えば、参照素子に由来する出力信号を測定素子に由来する出力信号から控除することによって、低減されてもよい。
【００８７】
図７Ａは、本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置の上方からの概略図であり、高さ測定装置は、ピエゾ抵抗型の差圧センサのアレイを備える。図７Ｂは、高さ測定装置のＣＣ線による概略側断面図である。図７Ｃは、基板の表面を例示的な経路で横断する差圧センサのアレイを備える高さ測定装置の使用の概略図である。基板Ｗの高さを測定すべく差圧センサのアレイ３４を使用することにより、単一の差圧センサを使用する場合よりも時間が短縮される。なぜなら、差圧センサのアレイは、単一の差圧センサよりも大きな表面積にわたって基板Ｗの高さを測定しうるからである。図７Ｃにおいて破線および矢印で示された基板Ｗを横断する経路は、高さ測定装置ＨＭＡが基板Ｗの全体を走査しうるルートの一例である。一般に、高さ測定装置ＨＭＡは、基板Ｗの全体または一部分にわたって任意の所望の経路で走査しうる。高さ測定装置ＨＭＡが基板Ｗを走査する方向は、走査方向と称されてもよい。走査方向に実質的に垂直な方向は、非走査方向と称されてもよい。
【００８８】
図７の実施の形態においては、アレイ３４は、６個の差圧センサ３３からなり、これらは各列に３個の差圧センサからなる二列に構成されている。それら二列はｘ軸に沿って互いに僅かにオフセットを有し、それにより差圧センサ３３のアレイ３４がコンパクトとなっている。一般に、差圧センサのアレイは、複数の差圧センサを備える。アレイにおける差圧センサの数は例えば、少なくとも３個であってもよい。アレイにおける差圧センサの数は例えば、最大で２５６個であってもよい。例えば、差圧センサは、差圧センサのアレイ３４を形成するように使用されてもよい。アレイにおいて隣接する差圧センサは、周期的な間隔ｓ（例えば、隣接するフレキシブル膜の中心間の距離として測定される）を有してもよい。アレイにおいて隣接する差圧センサどうしの間隔は例えば、３ｍｍまたはそれより小さくてもよい。アレイにおいて隣接する差圧センサどうしの間隔は例えば、２ｍｍまたはそれより小さくてもよい。アレイにおいて隣接する差圧センサどうしの間隔は例えば、１ｍｍまたはそれより大きくてもよい。アレイにおいて隣接する差圧センサどうしの間隔は例えば、およそ１．５ｍｍであってもよい。３６個の差圧センサを備えるアレイの非走査方向における全長は例えば、およそ５．５ｃｍであってもよい。ここに提示された間隔の値は、３６個の差圧センサのアレイを備える高さ測定装置には限定されない。ここに例として挙げた差圧センサの数は、後述する参照センサを含まない。アレイにおける差圧センサの構成は異なりうる。例えば、アレイ３４は、市松模様のように差圧センサを備えてもよい。一般に、任意の数の差圧センサが任意の所望の構成でアレイ３４を形成するように設けられてもよい。
【００８９】
一般に、任意の形式の差圧センサを備える高さ測定装置ＨＭＡが図７Ｃに示される方法で基板Ｗの高さを測定するために使用されてもよい。例えば、キャパシタ型の差圧センサのアレイ、例えば図３および図４に示される差圧センサのアレイを備える高さ測定装置ＨＭＡが、図７Ｃに示される方法で基板Ｗの高さを測定するために使用されてもよい。
【００９０】
図８Ａは、本発明の代替的な実施の形態に係る高さ測定装置の上方からの概略図であり、高さ測定装置は、光リング共振器型の差圧センサを備える。図８Ｂは、光リング共振器型の差圧センサを備える高さ測定装置の概略側断面図である。フレキシブル膜２０は、高さ測定装置がフレキシブル光共振器型の差圧センサを備えるように、フレキシブル光共振器３６を備える。フレキシブル光共振器３６は、検出デバイスの一例とみなされうる。フレキシブル光共振器３６の共振周波数は、フレキシブル光共振器の光路長によって定められてもよい。フレキシブル光共振器３６は、フレキシブル膜２０が動くときフレキシブル光共振器３６の光路長が変化し、それにより共振周波数が変化するように構成されていてもよい。光入力３８および光出力４０がフレキシブル光共振器３６に結合されていてもよい。放射が光入力３８によってフレキシブル光共振器３６に提供されてもよい。光入力３８によって提供された放射は、放射の波長がフレキシブル光共振器の共振波長である場合、フレキシブル光共振器３６内で共振しうる。フレキシブル光共振器３６は、フレキシブル光共振器の共振波長を有する放射にフィルタとして働きうる。光出力４０を出る放射の光スペクトラムは、フレキシブル光共振器３６の共振周波数に依存し、これはフレキシブル膜２０の動きに依存しうる。光スペクトラムアナライザＯＳＡが、光出力４０を出る放射のスペクトラムを分析するために設けられていてもよい。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、光スペクトラムアナライザＯＳＡからの出力信号を受信し、測定出口１６と基板Ｗとの間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。
【００９１】
図８の実施の形態においては、フレキシブル光共振器３６は、フレキシブル光リング共振器である。光リング共振器３６は、円形のフレキシブル膜２０に設けられている。円形のフレキシブル膜２０は、導波路４２を備える。図８の実施の形態においては、導波路４２は、光リング共振器３６のために光入力３８および光出力４０を提供する。導波路４２は、光リング共振器３６と光学的に結合されている。導波路４２と光リング共振器３６の光学結合は、導波路を光リング共振器に十分に近接させて配置することによって実現されてもよい。例えば、導波路４２は、光リング共振器３６からおよそ２００ｎｍに設けられてもよい。
【００９２】
図８の実施の形態においては、光ファイバ４４が導波路４２に放射を提供する。光ファイバ４４によって提供された放射は、広帯域放射であってもよい。光ファイバ４４によって提供された放射は例えば、およそ５００ｎｍの最小波長を有してもよい。光ファイバ４４によって提供された放射は例えば、およそ２０００ｎｍの最大波長を有してもよい。いくつかの実施の形態においては、波長の範囲が、より広くてもよい。導波路４２および光リング共振器３６は結合されているので、光出力４０の出力信号の周波数成分は、光リング共振器の共振周波数に依存する。光リング共振器３６の共振周波数は、光リング共振器の直径に依存する。フレキシブル膜２０が動くと、光リング共振器３６の直径が変化する。フレキシブル膜２０の動きは測定出口１６での圧力に依存する。光スペクトラムアナライザＯＳＡは、光出力４０の出力信号の周波数成分を分析するために設けられていてもよい。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、光スペクトラムアナライザＯＳＡからの出力信号を受信し、測定出口１６と基板Ｗとの間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。
【００９３】
図９Ａは、本発明の代替的な実施の形態に係る高さ測定装置の上方からの概略図であり、高さ測定装置は、光リング共振器型の差圧センサのアレイを備える。光リング共振器は、検出デバイスの例とみなされうる。図９Ｂは、高さ測定装置のＤＤ線による概略側断面図である。図９Ｃは、基板の表面を例示的な経路で横断する差圧センサのアレイを備える高さ測定装置の使用の概略図である。一つの導波路４２が差圧センサのアレイ３４における多数の光リング共振器３６に結合されていてもよい。差圧センサのアレイ３４における少なくとも１つの光リング共振器３６が、ある固有の直径を有してもよい。差圧センサのアレイ３４におけるすべての光リング共振器３６が、異なる直径を有してもよい。光リング共振器３６の直径は、アレイにおける各光リング共振器が起こりうる共振周波数の固有の範囲を有するように選択されてもよい。アレイ３４における各光リング共振器３６が異なる直径を有することにより、アレイにおける各差圧センサの出力信号を単一の光スペクトラムアナライザＯＳＡを使用して分析することが可能となる。
【００９４】
本発明の他の代替的な実施の形態には、マッハツェンダ干渉計を有するフレキシブル膜を設けることが含まれる。マッハツェンダ干渉計は、検出デバイスの一例とみなされうる。マッハツェンダ干渉計は、参照アームと測定アームとに分岐してからカプラを介して再結合される導波路を備えてもよい。測定アームは、フレキシブル膜が動くと移動するように構成されていてもよい。すなわち、測定アームの光路長は、フレキシブル膜の動きに依存しうる。参照アームは、フレキシブル膜の動きから参照アームの光路長が独立するように、フレキシブル膜に配置されていなくてもよい。導波路は、コヒーレント放射たとえばレーザからの光を備えてもよい。コヒーレント放射は、参照アームと測定アームに分岐する。コヒーレント放射は、参照アームおよび測定アームを進み、カプラにて再結合される。参照アームを進んだコヒーレント放射は、再結合により測定アームを進んだコヒーレント放射と干渉する。コヒーレント放射どうしの干渉は測定アームと参照アームとの光路長の差に依存しうる。再結合された放射は、導波路を進み、フォトディテクタに入射しうる。フォトディテクタによって検出された強度は、参照アームと測定アームとの光路長の差に依存し、これは、フレキシブル膜の動きに依存しうる。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、フォトディテクタからの出力信号を受信し、測定出口１６と基板Ｗとの間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。
【００９５】
本発明の更なる代替的な実施の形態は、入射する放射を反射するように構成された反射部分を有するフレキシブル膜２０を設けることが含まれる。反射部分は、検出デバイスの一例とみなされうる。図１０Ａは、本発明のある実施の形態に係る干渉計型の差圧センサの概略図である。図１０Ａの実施の形態においては、フレキシブル膜２０に圧力は印加されていない。図１０Ｂは、フレキシブル膜に圧力が印加された干渉計型の差圧センサの概略図である。放射４６がレーザ４８によって提供される。放射４６は、ビームスプリッタ５４によって２つのビーム５０、５２に分割される。第１ビーム５０は、フォトディテクタ５６に向けられる。第２ビーム５２は、フレキシブル膜２０の反射部分に入射し、そこで反射されて、フォトディテクタ５６に入射する。２つのビーム５０、５２は、フォトディテクタ５６で互いに干渉する。２つのビーム５０、５２の干渉は、それらの位相差に依存する。２つのビーム５０、５２の位相差は、それらの光路長の差に依存する。第１ビーム５０の光路長は、予め定められた値であってもよい。第２ビーム５２の光路長およびそれによる２つのビームの干渉は、フレキシブル膜２０の動きに依存する。よって、フォトディテクタ５６によって検出される強度は、フレキシブル膜２０の動きに依存する。図１０に示される実施の形態は、例えば図３または図７に示される高さ測定装置の実施の形態に相当する構成を有する高さ測定装置の一部を構成してもよい。プロセッサＰＲが設けられてもよく、当該プロセッサは、フォトディテクタ５６からの出力信号を受信し、測定出口と基板との間の距離を決定するために当該信号を使用するように構成される。
【００９６】
図１１は、本発明のある実施の形態に係る高さ測定装置の製造に含まれる５つの段階Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの概略図である。図１１の例においては、製造される高さ測定装置は、図６に示されるような、ピエゾ抵抗型の差圧センサを備える。一般に、図１１に示される製造段階および本書に説明する関連した微細加工技術は、任意の形式の差圧センサを備える高さ測定装置を製造するために使用されてもよい。例えば、製造段階は、フレキシブル光共振器型の差圧センサ、及び／または、干渉計型の差圧センサを備える高さ測定装置を製造するために使用されてもよい。
【００９７】
製造プロセスは、図１１Ａに概略的に示されるように、シリコンオンインシュレータウェーハ５８から始まる。シリコンオンインシュレータウェーハは、３つの層を備える。第１の層は、バルクシリコンを備え、ハンドルと称されてもよい。第２の層は、ハンドルの上部に配置され、ハンドルよりも顕著に薄い。第２の層は、二酸化シリコンを備え、埋め込み酸化層（またはボックス層）と称されてもよい。第３の層は、ボックス層の上部に配置される。第３の層は、シリコンの薄層を備え、デバイス層と称されてもよい。シリコンオンインシュレータウェーハ５８は、予め定められたデバイス層６０の厚さを有してもよい。シリコンオンインシュレータウェーハ５８のデバイス層６０の厚さは例えば、およそ５ミクロンであってもよい。ピエゾ抵抗素子３２は、例えば、熱酸化、イオン注入、光リソグラフィ、拡散、アニール、誘電体成膜、金属成膜、及び／またはエッチングなど既存の微細加工技術を使用してデバイス層６０に提供される。
【００９８】
製造プロセスにおける次の工程は、第２のシリコンオンインシュレータウェーハ６２に入口２、参照チャネル２４、および参照出口１０を設けることを含む。入口２、参照チャネル２４、および参照出口１０は、互いに流体連絡している。第２のシリコンオンインシュレータウェーハ６２は、光リソグラフィおよび深掘り反応性イオンエッチングのような公知の微細加工技術を使用して形成されてもよい。第２のシリコンオンインシュレータウェーハは、デバイス室７０をさらに備えてもよい。デバイス室７０は、測定出口１６での圧力を表す出力信号を提供するように構成された監視電子機器及び／または光学系を収容してもよい。デバイス室７０は、光リソグラフィおよび深掘り反応性イオンエッチングのような公知の微細加工技術を使用して形成されてもよい。
【００９９】
次の製造工程は、図１１Ｂに概略的に示されるように、入口２から参照チャネル２４を通ってピエゾ抵抗素子３２のそばを通過し参照出口１０を通る連続経路が存在するように第１のシリコンオンインシュレータウェーハ５８を第２のシリコンオンインシュレータウェーハ６２に接合することである。この接合は、例えば、接着による接合、または溶融による接合などの既存のウェーハ接合技術によって実現されてもよい。
【０１００】
製造プロセスにおける次の工程は、第１のシリコンオンインシュレータウェーハを下側から薄くすること、すなわち第１のシリコンオンインシュレータウェーハ５８のハンドルを薄くすることを含む。これは例えば、ウェーハの裏面研削によって実現されてもよい。第１のシリコンオンインシュレータウェーハ５８のハンドルは、ハンドルの厚さが測定チャネルの所望の厚さｄに一致するまで研削されてもよい。図１１Ｄに示される測定チャネル２６は、図１１Ｃに概略的に示されるように、第１ウェーハのボックス層に到達するまでの例えば光リソグラフィおよび深掘り反応性イオンエッチングによって形成されてもよい。裏面研削は、予め定められた厚さｄを有する測定チャネル２６を形成するには不正確すぎるかもしれない。ボックス層は例えば少なくとも０．５ｍｍの厚さを有してもよい。ボックス層は例えば最大で１ｍｍの厚さを有してもよい。ボックス層は、デバイス層を露出させるべく深掘り反応性イオンエッチングの後に除去されてもよい。ボックス層は反応性イオンエッチングを使用して除去されてもよい。第１ウェーハのデバイス層は、フレキシブル膜２０として働いてもよい。デバイス層の厚さは、所望の厚さのフレキシブル膜２０を実現するために変更されてもよい。測定チャネル２６は、入口２と流体連絡している。
【０１０１】
製造プロセスにおける次の工程は、第３のシリコンオンインシュレータウェーハ６４に測定出口１６を設けることを含む。第３のシリコンオンインシュレータウェーハ６４は、光リソグラフィおよび深掘り反応性イオンエッチングのような公知の微細加工技術を使用して形成されてもよい。
【０１０２】
次の製造工程は、図１１Ｄに概略的に示されるように、入口２から測定チャネル２６を通ってフレキシブル膜２０のそばを通過し測定出口１６を通る連続経路が存在するように第３のシリコンオンインシュレータウェーハ６４を第１のシリコンオンインシュレータウェーハ５８および第２のシリコンオンインシュレータウェーハ６２と接合することである。測定チャネル２６は、第３のシリコンオンインシュレータウェーハと第１のシリコンオンインシュレータウェーハが接合されると定められる。
【０１０３】
製造プロセスにおける次の工程は、第４のシリコンオンインシュレータウェーハ６６に入口２および参照出口チャネル６８を設けることを含む。第４のシリコンオンインシュレータウェーハ６６は、光リソグラフィおよび深掘り反応性イオンエッチングのような公知の微細加工技術を使用して形成されてもよい。
【０１０４】
次の製造工程は、図１１Ｅに概略的に示されるように、第４のシリコンオンインシュレータウェーハの入口２が第２のシリコンオンインシュレータウェーハの入口と位置合わせされ、参照出口チャネル６８が参照出口１０と流体連絡するように第４のシリコンオンインシュレータウェーハ６６を第２のシリコンオンインシュレータウェーハ６２に接合することである。
【０１０５】
図１１に示し上記に詳述した製造プロセスはシリコンオンインシュレータウェーハのみを用いて述べられているが、これに代えて任意の他の適切な形式のウェーハが使用されてもよいものと当業者に理解される。例えば、金属またはセラミック材料が高さ測定装置を形成するために使用されてもよい。しかし、シリコンの使用が好ましいのは、高さ測定装置の精確で再現性のある製作を他の材料で実現するのは難しいかもしれないからである。公知の微細加工技術によるシリコンオンインシュレータウェーハの使用は、高さ測定装置の精確で再現性のある製作を可能にする。高さ測定装置のアレイは、アレイにおける差圧センサが同じウェーハ上に製作されるようにして、４枚のシリコンオンインシュレータウェーハを使用して製作されてもよい。同じウェーハに製作される差圧センサは、例えば測定チャネルの長さ、フレキシブル膜の厚さ、参照表面１４と参照出口１０との間の予め定められた距離などの特性が実質的に同じになる。同じウェーハに製作される差圧センサは、図７Ａおよび図９Ａに示されるように、アレイとなるように切断されてもよい。あるいは、多数の高さ測定装置が基板積層体に製作され、基板積層体は、個別の高さ測定装置を形成するように切断されてもよい。個別の高さ測定装置は、差圧センサのアレイを備えるより大きな高さ測定装置へと組み立てられてもよい。しかし、個別の高さ測定装置をアレイへと組み立てることには高い精度が必要とされうるので好ましくない。
【０１０６】
使用に際し、加圧されたガスが第４のシリコンオンインシュレータウェーハ６６の入口２に提供される。加圧されたガスは、定圧に保持されたソースによって提供されてもよい。ソースが保持される定圧は、加圧ガスの質量流量が差圧センサたとえば参照チャネル２４および測定チャネル２６の寸法の内部で制限される大きさに依存しうる。加圧されたガスは、少なくとも０．１バールの圧力に保持されてもよい。加圧されたガスは、最大で５バールの圧力に保持されてもよい。加圧されたガスは例えば、１バールの圧力に保持されてもよい。加圧されたガスは例えば空気であってもよい。第４のシリコンオンインシュレータウェーハ６６の参照出口チャネル６８は、参照出口１０に対向する参照表面１４を提供する。参照表面１４は、参照出口１０から予め定められた距離にあってもよい。
【０１０７】
高さ測定装置は、参照センサをさらに備えてもよい。参照センサは、アレイにおける差圧センサに相当してもよい。しかし、参照センサは、加圧されたガスのソースに接続されていなくてもよい。その結果、参照センサは、基板高さ測定に存在するバックグラウンドノイズを表す出力信号を提供してもよい。参照センサの出力信号は、アレイによる基板高さ測定からバックグラウンドノイズを除去するために、アレイにおける他の差圧センサの出力信号から控除されてもよい。例えば、差圧センサのアレイの出力信号に存在する熱ノイズは、参照センサの出力信号にも存在しうる。参照センサの出力信号は、測定された基板高さへの熱ノイズの影響を低減するために、差圧センサのアレイの出力信号から控除されてもよい。
【０１０８】
本書に説明された実施の形態は、例えば単一の空気ゲージで基板の高さを測定するような従来のシステムに比べて、基板の高さを正確に測定するのに要する時間を短縮するという利点を提供する。基板の高さを正確に測定するのに要する時間を短縮することは、リソグラフィ装置のスループットに好影響がある。なぜなら、正確なリソグラフィ露光は基板の高さが既知とならなければ行い得ないからである。本書に説明された実施の形態は、有利には、基板の高さを測定する差圧センサのアレイよりも例えば単一の空気ゲージを使用するような従来のシステムと比較されうる。本書に説明された実施の形態により提供される更なる利点は、差圧センサの帯域幅が従来の空気ゲージシステムの帯域幅に比べて比較的高いことにある。これは、差圧センサがフレキシブル膜のたわみを監視することにより圧力変化を測定するのに対し、従来の空気ゲージシステムは質量流量の変化を監視することにより圧力変化を測定するからである。
【０１０９】
基板の高さを測定するための従来のシステムには、基板の高さを決定するために単一の空気ゲージの測定出口の下方で基板を走査することが含まれる。例えば空気などの加圧されたガスが空気ゲージに提供され、２つのチャネル、すなわち参照チャネルと測定チャネルに分割される。空気は、参照表面から既知の距離にある参照出口を介して参照チャネルから出る。空気は、基板の表面から未知の距離にある測定出口を介して測定チャネルから出る。質量流量センサは、質量流量センサが参照出口と測定出口の両方に流体連絡するように参照チャネルと測定チャネルとの間に設けられている。質量流量センサは、参照チャネルと測定チャネルとの間の空気の質量流量の変化を監視する。測定出口と基板との間の距離が変化すると、質量流量センサを通じた質量流量が変化する。基板の高さは、質量流量センサの出力から決定されうる。
【０１１０】
フレキシブル膜に設けられる検出デバイスの種々の実施の形態が説明された。その他の形式の検出デバイスがフレキシブル膜に設けられてもよい。
【０１１１】
本書ではリソグラフィ装置の文脈において本発明の実施の形態への具体的な言及がなされているが、本発明の実施の形態は、他の装置に使用されてもよい。本発明の実施の形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、または、ウェーハ（または他の基板）またはマスク（または他のパターニングデバイス）などの物体を測定または処理する任意の装置の一部を構成してもよい。これらの装置は一般に、リソグラフィツールと称されうる。こうしたリソグラフィツールは、真空条件または周囲（非真空）条件を使用してもよい。
【０１１２】
照明光学系、光学系、および検出光学系は、放射ビームの方向や形状の調整、または放射ビームの制御のために、屈折光学部品、反射光学部品、および反射屈折光学部品を含む各種の光学部品を含んでもよい。
【０１１３】
「ＥＵＶ放射」との用語は、４〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射を含むものとみなされうる。ＥＵＶ放射は、１０ｎｍ未満の波長、例えば６．７ｎｍまたは６．８ｎｍといった４〜１０ｎｍの範囲内の波長を有してもよい。
【０１１４】
本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、ここに説明したリソグラフィ装置は、他の用途を有しうるものと理解されたい。ありうる他の用途には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターン及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等が含まれる。
【０１１５】
本発明の実施の形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せの形式で具現化されてもよい。本発明の実施の形態は、１つまたは複数のプロセッサにより読取かつ実行されうる機械読取可能媒体に記憶された命令として具現化されてもよい。機械読取可能媒体は、機械（例えば演算装置）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送するいかなる機構も含んでもよい。例えば、機械読取可能媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、フラッシュメモリ装置、電気的または光学的または音響的またはその他の信号伝送形式（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、またはその他を含んでもよい。また、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令は、ある動作を実行するものとして本書に記述されうる。しかしこれらの記述は単に便宜上のものであり、これらの動作は実際には、そのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令等を実行する演算装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により得られるものと理解されたい。
【０１１６】
以上では本発明の特定の実施の形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実施しうることが理解される。上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、後述の特許請求の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。
【図１】
2019507894.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ−７Ｃ】
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【図８Ａ−８Ｂ】
2019507894.tif 000014
【図９Ａ−９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2019507894.tif 000017
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2019507894.tif 000019
【図１１Ｃ】
2019507894.tif 000020
【図１１Ｄ】
2019507894.tif 000021
【図１１Ｅ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月21日(2018.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧センサのアレイを備え、隣接する差圧センサは、周期的な間隔を有しており、各差圧センサが、
参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、
加圧されたガスを前記参照出口および前記測定出口に提供するように構成された入口と、
フレキシブル膜の参照側が前記参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が前記測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜であって、前記測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されたフレキシブル膜と、
前記フレキシブル膜の動きを監視するように構成された検出器と、を備える高さ測定装置。
【請求項２】
参照チャネルおよび測定チャネルが設けられ、前記参照チャネルは、前記入口と前記フレキシブル膜の参照側との間に流体連絡を提供するように構成され、前記測定チャネルは、前記入口と前記フレキシブル膜の測定側との間に流体連絡を提供するように構成されている請求項１に記載の高さ測定装置。
【請求項３】
前記参照チャネルおよび前記測定チャネルは、流量制限器として働くように構成されている請求項２に記載の高さ測定装置。
【請求項４】
前記検出器は、前記フレキシブル膜に設けられた検出デバイスを備える請求項１から３のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項５】
前記検出デバイスは、少なくとも１つのピエゾ抵抗素子を備える請求項４に記載の高さ測定装置。
【請求項６】
前記検出デバイスは、フレキシブル電極を備える請求項４に記載の高さ測定装置。
【請求項７】
前記検出器は、前記フレキシブル電極と静止有孔電極がキャパシタを形成するように前記フレキシブル電極と対向して設けられた静止有孔電極をさらに備える請求項６に記載の高さ測定装置。
【請求項８】
前記検出デバイスは、フレキシブル光共振器を備える請求項４に記載の高さ測定装置。
【請求項９】
導波路が前記フレキシブル膜に設けられ、前記導波路は、広帯域放射を前記フレキシブル光共振器に提供するように構成されている請求項８に記載の高さ測定装置。
【請求項１０】
前記検出デバイスは、入射する放射をフォトディテクタに向けて反射するように構成された反射部分を備える請求項４に記載の高さ測定装置。
【請求項１１】
前記アレイは、基板積層体から製作されている請求項１から１０のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項１２】
前記基板積層体は、複数の半導体ウェーハを備える請求項１１に記載の高さ測定装置。
【請求項１３】
前記高さ測定装置は、参照センサをさらに備え、前記参照センサは、
参照表面から予め定められた距離にある参照出口、および測定出口と、
フレキシブル膜の参照側が前記参照出口と流体連絡し、フレキシブル膜の測定側が前記測定出口と流体連絡するように配置されたフレキシブル膜と、
前記フレキシブル膜の動きを監視するように構成された検出器と、を備え、
前記参照センサは、加圧されたガスを前記参照出口および前記測定出口に提供するように構成された入口を含まない請求項１から１２のいずれかに記載の高さ測定装置。
【請求項１４】
リソグラフィ装置であって、
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成可能なパターニングデバイスを支持するように構築された支持部と、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、を備え、
リソグラフィ装置はさらに、請求項１から１３のいずれかに記載の高さ測定装置を備えるリソグラフィ装置。
【請求項１５】
高さ測定方法であって、
差圧センサの測定出口に圧力変化が生じるとき動くように構成されたフレキシブル膜を各差圧センサが備え、隣接する差圧センサが周期的な間隔を有する差圧センサのアレイに加圧されたガスを提供することと、
基板の表面を前記差圧センサのアレイの測定出口の近傍に配置することと、
前記差圧センサのアレイと前記基板の表面との間に相対移動を提供することと、
前記フレキシブル膜の動きを監視することによって前記移動中の圧力変化を感知することと、
前記基板の高さを決定するために、感知された圧力変化を分析することと、を備える方法。
【請求項１６】
高さ測定装置を製造する方法であって、
第１ウェーハのデバイス層に検出デバイスを設けることと、
互いに流体連絡する入口、参照チャネル、および参照出口を第２ウェーハに設けることと、
前記入口から前記参照チャネルを通って前記検出デバイスのそばを通過し前記参照出口を通る連続経路が存在するように前記第１ウェーハを前記第２ウェーハに接合することと、
前記第１ウェーハの下側から前記第１ウェーハを薄くすることと、
前記検出デバイスがフレキシブル膜に配置されるように前記第１ウェーハからフレキシブル膜を形成することと、
第３ウェーハに測定出口を設けることと、
前記入口から測定チャネルを通って前記フレキシブル膜のそばを通過し前記測定出口を通る連続経路が存在するように前記入口および前記測定出口と流体連絡する測定チャネルが前記第３ウェーハと前記第１ウェーハによって定められるように前記第３ウェーハを前記第１ウェーハに接合することと、
第４ウェーハに入口および参照出口チャネルを設けることと、
前記第４ウェーハの入口が前記第２ウェーハの入口と位置合わせされ、前記参照出口チャネルが前記参照出口と流体連絡するように前記第４ウェーハを前記第２ウェーハに接合することと、を備える方法。
【請求項１７】
前記第２ウェーハには、監視電子機器及び／または光学系を収容するように構成されたデバイス室が設けられている請求項１６に記載の方法。
【国際調査報告】
2019507894.tif 000023
2019507894.tif 000024
2019507894.tif 000025
2019507894.tif 000026