(57)【要約】【課題】対象物を平坦化する。【解決手段】平坦化装置（１）は、対象物（Ｓ）の加工対象面（ＳＦ）を平坦化する平坦化装置であって、対象物が配置された空間（ＳＰ）にエッチングガスを供給する供給装置（１３２）と、エッチングガスの少なくとも一部を励起するためのエネルギースポット（ＦＰ）を形成する形成装置（１５）と、加工対象面に交差する第１方向（Ｚ）に沿ったエネルギースポットの対象物に対する第１相対位置を制御する第１制御装置（１９）とを備える。【選択図】図２
2018182185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の加工対象面を平坦化する平坦化装置であって、
前記対象物が配置された空間にエッチングガスを供給する供給装置と、
前記エッチングガスの少なくとも一部を励起するためのエネルギースポットを形成する形成装置と、
前記加工対象面に交差する第１方向に沿った前記エネルギースポットの前記対象物に対する第１相対位置を制御する制御装置と
を備える平坦化装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１方向に沿って前記エネルギースポットが前記対象物に対して相対的に移動するように、前記第１相対位置を制御する
請求項１に記載の平坦化装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１方向に沿った前記エネルギースポットの形成位置を制御して前記第１相対位置を制御する
請求項１又は２に記載の平坦化装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１方向に沿った前記対象物の配置位置を制御して前記第１相対位置を制御する
請求項１から３のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記対象物を保持したまま前記第１方向に沿って移動可能な移動装置を制御して前記第１相対位置を制御する
請求項４に記載の平坦化装置。
【請求項６】
前記形成装置は、前記加工対象面に沿って延びるスリット状の領域に前記エネルギースポットを形成する
請求項１から５のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項７】
前記制御装置は、更に、前記加工対象面の少なくとも一部に沿った所定平面を前記エネルギースポットが走査するように、前記所定平面に沿った前記エネルギースポットの前記対象物に対する第２相対位置を制御し、
前記制御装置は、（ｉ）前記エネルギースポットが前記所定平面を走査している期間中は前記第１相対位置を変更せず、（ｉｉ）前記エネルギースポットが前記所定平面の走査を完了する都度、前記第１相対位置を変更する
請求項１から６のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記エネルギースポットが前記所定平面の走査を完了する都度、前記エネルギースポットが前記対象物に近づくように前記第１相対位置を変更する
請求項７に記載の平坦化装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第１相対位置を変更する都度、前記エネルギースポットが前記所定平面を走査するように前記第２相対位置を制御する
請求項７又は８に記載の平坦化装置。
【請求項１０】
前記エネルギースポットによって励起された前記エッチングガスの少なくとも一部と前記加工対象面との反応を利用して、前記エネルギースポットに包含される前記加工対象面の凸部を、前記第１相対位置の変更に合わせて前記第１方向に沿って段階的に除去することで、前記加工対象面を平坦化する
請求項７から９のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、更に、前記加工対象面の少なくとも一部に沿った所定平面を前記エネルギースポットが走査するように、前記所定平面に沿った前記エネルギースポットの前記対象物に対する第２相対位置を制御し、
前記制御装置は、前記第２相対位置を制御しながら、前記エネルギースポットが前記加工対象面の凸部に追従するように前記第１相対位置を制御する
請求項１から１０のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記エネルギースポットが前記加工対象面の凸部に追従するように、前記エネルギースポットが前記所定平面を走査している期間の少なくとも一部において、前記第１相対位置を制御する
請求項１１に記載の平坦化装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記対象物を保持したまま前記所定平面に沿って移動可能な移動装置を制御して前記第２相対位置を制御する
請求項７から１２のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項１４】
前記形成装置は、光を照射可能な光源を含み、
前記エネルギースポットは、前記光の集光領域を含む
請求項１から１３のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項１５】
前記光を集光する光学系を更に備え、
前記制御装置は、前記光学系を制御して前記光学系による前記光の集光位置を制御することで、前記第１相対位置を制御する
請求項１４に記載の平坦化装置。
【請求項１６】
前記対象物の変形を抑制する抑制装置を更に備える
請求項１から１５のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項１７】
前記抑制装置は、熱に起因した前記対象物の変形を抑制する
請求項１６に記載の平坦化装置。
【請求項１８】
前記抑制装置は、前記対象物の温度を調整する温度調整装置を含む
請求項１６又は１７に記載の平坦化装置。
【請求項１９】
前記温度調整装置は、熱に起因した前記対象物の変形を抑制するように前記対象物の温度を調整する
請求項１８に記載の平坦化装置。
【請求項２０】
前記温度調整装置は、前記対象物の温度を一定に維持する
請求項１８又は１９に記載の平坦化装置。
【請求項２１】
熱に起因した前記対象物の変形を計測する計測装置を更に備え、
前記抑制装置は、前記計測装置の計測結果に基づいて前記対象物の変形を抑制する
請求項１６から２０のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項２２】
前記対象物は、基板を含む
請求項１から２１のいずれか一項に記載の平坦化装置。
【請求項２３】
対象物の加工対象面を平坦化する平坦化方法であって、
前記対象物が配置された空間にエッチングガスを供給することと、
前記エッチングガスを励起するためのエネルギースポットを形成することと、
前記加工対象面に交差する第１方向に沿った前記エネルギースポットの前記対象物に対する第１相対位置を制御することと
を含む平坦化方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の平坦化方法によって加工対象面が平坦化された基板。
【請求項２５】
請求項２３に記載の平坦化方法を用いて基板の加工対象面を平坦化することを含む基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の加工対象面を平坦化する平坦化装置及び平坦化方法、この平坦化装置又は平坦化方法で加工対象面が平坦化された基板、並びに、この平坦化装置又は平坦化方法を用いて基板を製造する基板製造方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の加工対象面を平坦化する平坦化装置として、固定砥粒工具で対象物の加工対象面を研磨する装置が知られている。しかしながら、この平坦化装置によれば、対象物の加工対象面が物理的に研磨されるがゆえに、加工対象面に研磨痕（いわゆる、ツールマーク）が残ってしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９８７８４号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の平坦化装置の第１の態様は、対象物の加工対象面を平坦化する平坦化装置であって、前記対象物が配置された空間にエッチングガスを供給する供給装置と、前記エッチングガスの少なくとも一部を励起するためのエネルギースポットを形成する形成装置と、前記加工対象面に交差する第１方向に沿った前記エネルギースポットの前記対象物に対する第１相対位置を制御する第１制御装置とを備える。
【０００５】
本発明の平坦化方法の第１の態様は、対象物の加工対象面を平坦化する平坦化方法であって、前記対象物が配置された空間にエッチングガスを供給することと、前記エッチングガスを励起するためのエネルギースポットを形成することと、前記加工対象面に交差する第１方向に沿った前記エネルギースポットの前記対象物に対する第１相対位置を制御することとを含む。
【０００６】
本発明の基板の第１の態様は、上述した本発明の平坦化方法の第１の態様によって加工対象面が平坦化された基板である。
【０００７】
本発明の基板製造方法の第１の態様は、上述した本発明の平坦化方法の第１の態様によって加工対象面を平坦化することを含む基板製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態の平坦化装置の断面を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、平坦化装置が行う平坦化処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、加工対象面の断面を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、加工対象面（特に、トップピーク部）と加工光の集光位置とのＺ軸に沿った位置関係を示す断面図である。
【図５】図５は、加工光の照射領域の移動経路の一例を試料の加工対象面上で示す平面図である。
【図６】図６は、加工対象面の除去の様子を、加工対象面（特に、トップピーク部）と加工光の集光位置の移動経路とのＺ軸に沿った位置関係と共に示す断面図である。
【図７】図７は、ステージをＺ軸に沿って移動させることで変化する、加工対象面（特に、トップピーク部）と加工光の集光位置とのＺ軸に沿った位置関係を示す断面図である。
【図８】図８は、加工対象面の除去の様子を、加工対象面（特に、トップピーク部）と加工光の集光位置の移動経路とのＺ軸に沿った位置関係を示す断面図である。
【図９】図９は、加工対象面の平坦度が所望の平坦度になった試料の断面を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第１変形例の平坦化装置の断面を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、加工対象面の除去の様子を、加工対象面（特に、トップピーク部）と加工光の集光位置の移動経路とのＺ軸に沿った位置関係と共に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されることはない。
【００１０】
（１）平坦化装置１の構造
はじめに、図１を参照しながら、本実施形態の平坦化装置１の構造について説明する。図１は、本実施形態の平坦化装置１の断面を模式的に示す断面図である。
【００１１】
平坦化装置１は、試料Ｓの加工対象面ＳＦ（具体的には、平坦化するべき試料Ｓの表面の少なくとも一部）を平坦化するための平坦化処理を行うことが可能な装置である。試料Ｓは、例えば、光露光装置やＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）露光装置等を用いて半導体デバイス等を製造するために用いられる基板（言い換えれば、ウェハ）である。この場合、試料Ｓは、例えば、シリコン基板であってもよい。試料Ｓは、例えば、直径が３００ｍｍ程度の平面視円形の基板であってもよい。但し、試料Ｓは、シリコン基板とは異なる任意の形状の基板（例えば、ガラス基板）であってもよい。或いは、試料Ｓは、基板とは異なる物体であってもよい。基板とは異なる物体の一例として、光学素子（例えば、ミラーや、レンズや、プリズムや、ビームスプリッタや、偏光素子や、カバーガラスや、ホトマスク基板等）があげられる。
【００１２】
平坦化装置１は、エッチングガス（つまり、反応ガス）を含む気体雰囲気中に配置された試料Ｓに対して、試料Ｓを平坦化するための加工光Ｂを照射することで、平坦化処理を行う。具体的には、平坦化装置１は、試料Ｓの加工対象面（つまり、試料Ｓの外面のうち平坦化するべき部分）ＳＦに加工光Ｂを照射する。加工対象面ＳＦに加工光Ｂが照射されると、加工対象面ＳＦの近傍（特に、加工光Ｂのエネルギー強度が相対的に強くなる加工光Ｂの集光位置ＦＰの近傍）において、エッチングガスが加工光Ｂによって励起される。その結果、励起されたエッチングガスと加工対象面ＳＦとが反応することで、加工対象面ＳＦがエッチングされる。平坦化装置１は、試料Ｓの加工対象面をエッチングすることで、試料Ｓの加工対象面ＳＦを平坦化する。
【００１３】
平坦化処理を行うために、平坦化装置１は、図１に示すように、光源１１と、照明光学系１２と、チャンバ１３と、開口窓１４と、集光光学系１５と、ステージ１６と、ガス供給装置１７と、計測装置１８と、制御装置１９とを備えている。
【００１４】
光源１１は、加工光Ｂを出射する。加工光Ｂは、レーザ光であるが、その他の種類の光であってもよい。加工光Ｂは、波長が１９３ｎｍとなるＡｒＦ（フッ化アルゴン）レーザ光であるが、その他の波長の光であってもよい。加工光Ｂは、試料Ｓの反応（つまり、加工対象面ＳＦとエッチングガスとの反応）が効率的に行われるように適宜選択される。
【００１５】
照明光学系１２は、光源１１から出射した加工光Ｂを平行光に変換する。このため、照明光学系１２は、例えば、コリメータレンズを含む。更に、照明光学系１２は、必要に応じて、加工光Ｂの任意の特性（例えば、形状や、強度や、偏向方向等）を制御してもよい。
【００１６】
チャンバ１３は、試料Ｓが配置されるチャンバ空間ＳＰを内部に形成する容器である。チャンバ空間ＳＰは、平坦化処理が行われている期間中は、エッチングガスを含む気体雰囲気の空間となる。チャンバ空間ＳＰには、排気管１３１を介して、不図示の排気ポンプが接続されている。排気ポンプは、平坦化処理が行われている期間中は、チャンバ空間ＳＰ内の気体を排気して、チャンバ空間ＳＰを真空環境（つまり、大気圧よりも低い圧力環境）の空間に維持する。このため、チャンバ１３は、実質的には真空チャンバである。
【００１７】
開口窓１４は、照明光学系１２から射出する加工光Ｂがチャンバ１３内に入射するための開口である。特に、開口窓１４は、試料Ｓの加工対象面ＳＦ上での加工光Ｂの照射領域ＰＲの形状が、加工対象面ＳＦに沿って延びるスリット状になるように、照明光学系１２から射出する加工光Ｂを成形する。
【００１８】
集光光学系１５は、チャンバ空間ＳＰに配置される。集光光学系１５は、開口窓１４を介してチャンバ空間ＳＰ内に入射した加工光Ｂを、加工対象面ＳＦ（或いは、当該加工対象面ＳＦの近傍）に集光する。このため、集光光学系１５の焦点位置（つまり、加工光Ｂの集光位置ＦＰ）は、加工対象面ＳＦ又はその近傍に設定される。
【００１９】
ステージ１６は、チャンバ空間ＳＰに配置される。ステージ１６は、試料Ｓを保持可能である。ステージ１６は、制御装置１９の制御下で、試料Ｓを保持したまま、移動可能である。
【００２０】
具体的には、ステージ１６は、制御装置１９の制御下で、試料Ｓを保持したまま、集光光学系１５の光軸ＡＸに交差する（特に、直交する）平面に沿って移動可能である。以下の説明では、ステージ１６は、光軸ＡＸに直交するＸ軸に沿って移動可能であり、且つ、光軸ＡＸ及びＸ軸の双方に直交するＹ軸に沿って移動可能であるものとする。ステージ１６のＸ軸及びＹ軸に沿った移動（つまり、ＸＹ平面に沿った移動）により、ＸＹ平面に沿った試料Ｓと集光光学系１５との間の位置関係が変化する。このため、ステージ１６のＸＹ平面に沿った移動により、集光光学系１５によって集光される加工光Ｂの集光位置ＦＰの試料Ｓに対する相対位置（特に、ＸＹ平面に沿った相対位置）が変化する。
【００２１】
更に、ステージ１６は、制御装置１９の制御下で、試料Ｓを保持したまま、集光光学系１５の光軸ＡＸに沿って移動可能である。以下の説明では、ステージ１６は、光軸ＡＸに平行なＺ軸に沿って移動可能であるものとする。ステージ１６のＺ軸に沿った移動により、Ｚ軸に沿った試料Ｓと集光光学系１５との間の位置関係が変化する。このため、ステージ１６のＺ軸に沿った移動により、Ｚ軸に沿った加工光Ｂの集光位置ＦＰの試料Ｓに対する相対位置が変化する。
【００２２】
ガス供給装置１７は、供給管１３２を介してチャンバ１３に連結されている。ガス供給装置１７は、供給管１３２を介して、チャンバ空間ＳＰにエッチングガスを供給する。エッチングガスは、塩素ガス（或いは、塩素系ガス）であるが、その他の種類の気体がエッチングガスとして用いられてもよい。
【００２３】
計測装置１８は、試料Ｓの状態を計測する。計測装置１８は、試料Ｓに計測光を照射すると共に、試料Ｓからの計測光の反射光（或いは、反射光に加えて又は代えて、散乱光、回折光及び干渉光の少なくとも一つ）を検出することで、試料Ｓの状態を計測してもよい。或いは、計測装置１８は、試料Ｓを撮像すると共に、撮像した画像を解析することで、試料Ｓの状態を計測してもよい。尚、計測装置１８が計測する試料Ｓの状態は、例えば、試料Ｓそのものの状態（例えば、試料Ｓの変形度）や、試料Ｓの加工対象面ＳＦの状態（例えば、加工対象面ＳＦの平坦度）を含む。
【００２４】
制御装置１９は、上述したように、ステージ１６が所望の方向に沿って所望量だけ移動するように、ステージ１６を制御する。特に、制御装置１９は、加工対象面ＳＦが適切に平坦化されるように、ステージ１６を制御する。
【００２５】
（２）平坦化装置による平坦化処理
続いて、図２を参照しながら、平坦化装置１が行う平坦化処理の流れについて説明する。図３は、平坦化処理の流れを示すフローチャートである。
【００２６】
図２に示すように、ステージ１６に試料Ｓがローディングされる（図２のステップＳ１０）。このとき、試料Ｓは、試料Ｓの加工対象面ＳＦに加工光Ｂが照射されるような向きでステージ１６にローディングされる。試料Ｓがローディングされた後、チャンバ空間ＳＰが真空環境の空間となるように、チャンバ空間ＳＰが排気される。
【００２７】
その後、計測装置１８は、平坦化装置１によって平坦化される前の試料Ｓの状態（つまり、初期状態）を計測する（図２のステップＳ１１）。ステップＳ１１では特に、計測装置１８は、加工対象面ＳＦの状態（例えば、加工対象面ＳＦの平坦度）を計測する。平坦化装置１によって平坦化される前の加工対象面ＳＦには、図３に模式的に示すように、複数の凸部Ｐが形成されている。複数の凸部Ｐは、砥粒工具等で物理的研磨処理（例えば、ＣＭＰ（Ｃｅｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械研磨）が施された加工対象面ＳＦに残存する（つまり、物理的研磨処理では除去しきれなかった）構造体である。但し、複数の凸部Ｐは、物理的研磨処理が施される前の加工対象面ＳＦに残存する構造体であってもよい。加工対象面ＳＦには、最も高い（つまり、最もステージ１６から離れている又は最も集光光学系１５に近い）トップピーク部Ｐｔ及び最も低い（つまり、最もステージ１６に近い又は最も集光光学系１５から離れている）ボトムピーク部Ｐｂが存在する。平坦化処理は、トップピーク部Ｐｔとボトムピーク部Ｐｂとの間の距離（つまり、Ｚ軸方向の長さ）ｄが所定長（例えば、数ｎｍから数十ｎｍ）以下になるように、加工対象面ＳＦを平坦化する。
【００２８】
その後、制御装置１９は、ステージ１６のＺ軸に沿った位置（つまり、高さであり、以降、“Ｚ位置”と称する）の初期設定を行う（図２のステップＳ１２）。具体的には、図４に示すように、制御装置１９は、ステップＳ１１で計測された試料Ｓの状態に基づいて、加工光Ｂの集光位置ＦＰのＺ位置とトップピーク部ＰｔのＺ位置とを一致させることが可能なステージ１６のＺ位置を算出する。つまり、制御部１９は、加工光Ｂの集光位置ＦＰとトップピーク部Ｐｔとを同じＸＹ平面上に位置させることが可能なステージ１６のＺ位置を算出する。その後、制御装置１９は、ステージ１６のＺ位置が、算出したＺ位置になるように、ステージ１６をＺ軸に沿って移動させる。その結果、加工光Ｂの集光位置ＦＰのＺ位置とトップピーク部ＰｔのＺ位置とが同じになるまでステージ１６がＺ軸に沿って移動し、ステージ１６のＺ位置の初期設定が完了する。
【００２９】
その後、制御装置１９は、ステージ１６のＺ位置を維持したまま（つまり、変更することなく）、加工対象面ＳＦが加工光Ｂによって走査されるように、ステージ１６をＸＹ平面に沿って移動させる（ステップＳ１３）。つまり、制御装置１９は、加工光Ｂの照射領域ＰＲが加工対象面ＳＦを走査する（つまり、加工対象面ＳＦ上を移動する）ように、ステージ１６をＸＹ平面に沿って移動させる。具体的には、制御装置１９は、照射領域ＰＲが加工対象面ＳＦの全体（或いは、一部）に渡って移動するように、ステージ１６をＸＹ平面に沿って移動させる。例えば、図５に示すように、制御装置１９は、加工対象面ＳＦの−Ｙ側の端部から＋Ｙ側の端部に向かうように照射領域ＰＲが＋Ｙ側に向かって移動し、その後、照射領域ＰＲが＋Ｘ側に所定量だけ移動し、その後、加工対象面ＳＦの＋Ｙ側の端部から−Ｙ側の端部に向かうように照射領域ＰＲが−Ｙ側に向かって移動し、その後、照射領域ＰＲが＋Ｘ側に所定量だけ移動する動作が繰り返されるように、ステージ１６を移動させてもよい。
【００３０】
加工光Ｂによって加工対象面ＳＦが走査されている期間中は、ガス供給装置１７は、所定流量でエッチングガスをチャンバ空間に供給する。但し、加工光Ｂによって加工対象面ＳＦが走査されていない期間中においても、ガス供給装置１７は、所定流量でエッチングガスをチャンバ空間に供給してもよい。
【００３１】
加工光Ｂによって加工対象面ＳＦが走査されると、加工対象面ＳＦの近傍のエッチングガスが、加工光Ｂによって励起される。このとき、加工光Ｂのうち強度（特に、単位照射面積当たりの強度、以下同じ）が所定閾値ＴＨ以上になる光部分が照射されたエッチングガスは、励起される（或いは、励起されやすい）。一方で、加工光Ｂのうち強度が所定閾値ＴＨ未満になる光部分が照射されたエッチングガスは、励起されにくい（或いは、励起されない）。加工光Ｂの強度は、集光位置ＦＰにおいて最大となり、集光領域から離れるほど小さくなる。このため、図６に示すように、エッチングガスは、主として、加工光Ｂの集光位置ＦＰ（つまり、エッチングガスを励起できる程度に加工光Ｂの強度が相対的に大きくなる又は最も大きくなる領域に相当するエネルギースポット）の移動経路を中心に上下に広がる（つまり、＋Ｚ側及び−Ｚ側の双方に広がる）励起領域Ａにおいて励起する。一方で、エッチングガスは、励起領域Ａ以外の領域では励起しにくい又は励起しない。その結果、図６に示すように、加工対象面ＳＦに形成される複数の凸部Ｐのうち励起領域Ａに含まれる少なくとも一部が、励起されたエッチングガスによってエッチングされる。尚、除去された試料Ｓ（いわゆる、デブリ）は、排気管１３１を介してチャンバ空間ＳＰから排出される。
【００３２】
反応熱などにより、必要以上に加工対象面ＳＦが温度上昇すると、加工光Ｂの集光位置ＦＰ（或いは、当該集光位置ＦＰの移動経路を中心に広がる励起領域Ａ）において選択的に作用する反応（つまり、エッチングに関する反応）が阻害される可能性がある。この場合、熱が拡散した領域全体の反応が促進されてしまい、Ｚ方向（つまり、上下方向）における試料Ｓの加工精度が劣化する可能性がある。つまり、試料Ｓが適切に平坦化されなくなる可能性がある。この加工精度の劣化を制御するため、加工対象面ＳＦ（或いは、試料Ｓ）に対し、温度制御を行ってもよい。尚、加工対象面ＳＦの温度制御は、例えば後述する第１変形例の温度調整装置２１ａ等が用いられてもよい。
【００３３】
その後、制御装置１９は、加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になっているか否かを判定する（図２のステップＳ１４）。具体的には、計測装置１８は、加工光Ｂによる加工対象面ＳＦの走査が終了する都度、試料Ｓの状態（特に、加工対象面ＳＦの平坦度であり、例えば、トップピーク部Ｐｔとボトムピーク部Ｐｂとの間の距離ｄ）を計測する。制御装置１９は、計測装置１８の計測結果に基づいて、加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になっているか否かを判定する。尚、本実施形態における「加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になっている」という状態は、上述したように、「トップピーク部Ｐｔとボトムピーク部Ｐｂとの間の距離ｄが所定長以下になる」という状態である。但し、「加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になっている」という状態として、その他の状態が用いられてもよい。
【００３４】
ステップＳ１４の判定の結果、加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になっていないと判定される場合には（ステップＳ１４：Ｎｏ）、制御装置１９は、ステージ１６のＺ位置を変更する（ステップＳ１５）。具体的には、図７に示すように、制御装置１９は、ステージ１６が＋Ｚ側に向かって移動するように、ステージ１６をＺ軸に沿って移動させる。つまり、制御装置１９は、ステージ１６が集光光学系１５に近づく（言い換えれば、試料Ｓないしは加工対象面ＳＦが集光位置ＦＰに近づく）ように、ステージ１６を移動させる。このときのステージ１６の移動距離は、励起領域ＡのＺ軸に沿った長さ（言い換えれば、厚さ）と同じであるが、励起領域ＡのＺ軸に沿った長さよりも短くてもよい。尚、図７において、点線は、移動前のステージ１６及び試料Ｓを示している。
【００３５】
ステップＳ１５におけるステージ１６の移動により、Ｚ軸に沿った集光位置ＦＰの試料Ｓ（特に、加工対象面ＳＦ）に対する相対位置が変化する。その結果、集光位置ＦＰを起点に規定される励起領域Ａの、加工対象面ＳＦに形成されている複数の凸部Ｐに対するＺ軸に沿った相対位置もまた変化する。特に、ステージ１６が集光位置ＦＰに近づくように移動しているため、いまだ除去されていない複数の凸部Ｐの少なくとも一部が励起領域Ａ内に新たに含まれるように、Ｚ軸に沿った励起領域Ａの複数の凸部Ｐに対する相対位置が変化する。
【００３６】
その後、ステップＳ１３以降の動作が繰り返される。つまり、制御装置１９は、ステージ１６のＺ位置を維持したまま（つまり、変更することなく）、加工対象面ＳＦが加工光Ｂによって再び走査されるように、ステージ１６をＸＹ平面に沿って移動させる（ステップＳ１３）。その結果、図８に示すように、加工対象面ＳＦに形成される複数の凸部Ｐ（より具体的には、いまだ除去されてない凸部Ｐ）のうち励起領域Ａ内に新たに含まれることになった少なくとも一部が除去される。このような動作が、加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になるまで繰り返される。つまり、ステージ１６のＺ位置の変更及び加工光Ｂによる加工対象面ＳＦの走査が、加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になるまで繰り返される。このため、複数の凸部Ｐは、ステージ１６のＺ位置の変更に合わせて、Ｚ軸に沿って段階的に除去されていく。その後、加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になっていると判定される場合には（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、平坦化装置１は、図２に示す平坦化処理を終了する。その結果、図９に示すように、所望の平坦度となった加工対象面ＳＦを有する試料Ｓが得られる。試料Ｓは、例えば上述したように基板である。このため、平坦化装置１（或いは、上述した平坦化処理）は、基板を製造するために用いられてもよい。
その結果、
以上説明したように、本実施形態の平坦化装置１は、試料Ｓの加工対象面ＳＦを適切に平坦化することができる。更に、平坦化装置１は、加工光Ｂを用いて加工対象面ＳＦを平坦化しているため、加工対象面に研磨痕（いわゆる、ツールマーク）を残すことなく、加工対象面ＳＦを平坦化することができる。更に、平坦化装置１は、ステージ１６のＺ位置の変更及び加工光Ｂによる加工対象面ＳＦの走査を繰り返すことで、複数の凸部ＰをＺ軸に沿って段階的に除去するように加工対象面ＳＦを平坦化することができる。このため、平坦化装置１は、複数の凸部Ｐの分布態様に依存することなく、複数の凸部Ｐを除去して加工対象面ＳＦを平坦化することができる。例えば、平坦化装置１は、複数の凸部Ｐの分布密度の高低（言い換えれば、複数の凸部Ｐが分布する周期）に依存することなく、加工対象面ＳＦを平坦化することができる。更に、平坦化装置１は、スリット状の照射領域ＰＲで加工対象面ＳＦを走査することで加工対象面ＳＦを平坦化することができるため、相対的に迅速に加工対象面ＳＦを平坦化することができる。
【００３７】
（３）変形例
続いて、平坦化装置１の変形例について説明する。
【００３８】
（３−１）第１変形例
はじめに、図１０を参照しながら、第１変形例の平坦化装置１ａについて説明する。図１０は、第１変形例の平坦化装置１ａの断面を模式的に示す断面図である。尚、上述した平坦化装置１が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
図１０に示すように、第１変形例の平坦化装置１ａは、上述した平坦化装置１と比較して、温度調整装置２１ａを更に備えているという点で異なっている。平坦化装置１ａのその他の構造は、上述した平坦化装置１のその他の構造と同一であってもよい。
【００４０】
温度調整装置２１ａは、制御装置１９の制御下で、熱に起因した試料Ｓの変形を抑制するように、試料Ｓの温度を調整（言い換えれば、制御）する。加工光Ｂが試料Ｓに照射されると、試料Ｓが加工光Ｂによって加熱される可能性がある。その結果、試料Ｓの温度が増加して、試料Ｓが熱膨張する可能性がある。このため、温度調整装置２１ａは、試料Ｓの温度が一定になるように、試料Ｓの温度を調整（言い換えれば、制御）する。
【００４１】
温度調整装置２１ａは、試料Ｓを保持するステージ１６に配置されている。図１０に示す例では、温度調整装置２１ａは、試料Ｓの下方に位置するようにステージ１６の内部に配置されている。但し、温度調整装置２１ａが試料Ｓの温度を調整することができる限りは、温度調整装置２１ａの配置位置はどこであってもよい。
【００４２】
温度調整装置２１ａは、制御装置１９の制御下で、計測装置１８の結果に基づいて、試料Ｓの温度を調整してもよい。この場合、計測装置１８は、熱に起因した試料Ｓの変形に関する情報を計測可能である。具体的には、計測装置１８は、図２のステップＳ１１（つまり、試料Ｓの初期状態の計測動作）において、試料Ｓの外形を計測する。その後、計測装置１８は、連続的に又は断続的に試料Ｓの外形を計測する。制御装置１９は、連続的に又は断続的に計測した試料Ｓの外形と初期状態の計測動作によって計測した試料Ｓの外形とを比較することで、熱に起因した試料Ｓの変形の程度を算出することができる。制御装置１９は、算出した変形の程度に基づいて、当該変形が解消される（例えば、試料Ｓの外形が、初期状態の計測動作によって計測した試料Ｓの外形に戻る）ように、温度調整装置２１ａを制御して試料Ｓの温度を調整する。但し、温度調整装置２１ａは、制御装置１９の制御下で、試料Ｓの温度を直接的に又は間接的に計測可能な不図示の温度センサの計測結果に基づいて、試料Ｓの温度を調整してもよい。
【００４３】
このような第１変形例の平坦化装置１ａによれば、上述した平坦化装置１が享受可能な効果と同様の効果を享受しながら、試料Ｓの変形に起因した平坦化精度の悪化が適切に抑制される。
【００４４】
尚、平坦化装置１ａが試料Ｓの温度を調整するのは、熱に起因した試料Ｓの変形を抑制するためである。このため、平坦化装置１ａは、温度調整装置２１ａに加えて又は代えて、熱に起因した試料Ｓの変形を抑制可能な任意の抑制装置を備えていてもよい。任意の抑制装置の一例として、試料Ｓを相対的に強く保持することで試料Ｓの変形を物理的に抑制可能な装置（例えば、ホルダや枠等）があげられる。或いは、平坦化装置１ａは、熱に起因した試料Ｓの変形を抑制可能な抑制装置に加えて又は代えて、熱以外を原因とする試料Ｓの変形を抑制可能な抑制装置を備えていてもよい。
【００４５】
（３−２）第２変形例
続いて、第２変形例の平坦化装置１ｂについて説明する。第２変形例の平坦化装置１ｂの構造は、上述した平坦化装置１の構造と同一である。第２変形例の平坦化装置１ｂは、上述した平坦化装置１と比較して、加工対象面ＳＦが加工光Ｂによって走査されるようにステージ１６をＸＹ平面に沿って移動させている期間中に、ステージ１６をＺ軸に沿って移動させるという点で異なっている。具体的には、第２変形例では、図１１に示すように、制御装置１９は、加工対象面ＳＦが加工光Ｂによって走査されるようにステージ１６をＸＹ平面に沿って移動させながら、集光位置ＦＰが加工対象面ＳＦを追従する（特に、複数の凸部Ｐの表面を追従する）ように、ステージ１６をＺ軸に沿って移動させる。その結果、加工対象面ＳＦが加工光Ｂによって１回走査露光される都度、複数の凸部Ｐの表面が一定量だけ除去される。尚、図１１では、複数の凸部Ｐのうち除去された部分がハッチングされた領域で示されている。
【００４６】
その後、第２変形例においても、制御装置１９は、ステージ１６が＋Ｚ側に向かって移動するようにステージ１６をＺ軸に沿って移動させる。その後、制御装置１９は、再び、加工対象面ＳＦが加工光Ｂによって走査されるようにステージ１６をＸＹ平面に沿って移動させながら、集光位置ＦＰが加工対象面ＳＦを追従する（特に、複数の凸部Ｐの表面を追従する）ように、ステージ１６をＺ軸に沿って移動させる。つまり、第２変形例では、ステージ１６のＺ位置の変更及び集光位置ＦＰを加工対象面ＳＦに追従させながら行われる加工光Ｂによる加工対象面ＳＦの走査が、加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になるまで繰り返される。
【００４７】
但し、単に集光位置ＦＰが加工対象面ＳＦを追従するようにステージ１６がＺ軸に沿って移動するだけでは、試料Ｓの一部が過度に除去される（その結果、平坦化された試料Ｓが不必要に薄くなる）可能性がある。このため、第２変形例では、集光位置ＦＰ（或いは、集光領域ＦＰを起点に設定される上述した励起領域Ａ）がこれ以上下方（つまり、−Ｚ側）に位置することを禁止する下限面が設定されてもよい。下限面は、例えば、初期状態の計測動作によって計測したボトムピーク部Ｐｂを通過する、ＸＹ平面に平行な面であってもよい。或いは、上述したように「トップピーク部Ｐｔとボトムピーク部Ｐｂとの間の距離ｄが所定長以下になる」状態が「加工対象面ＳＦの平坦度が所望の平坦度になっている」という状態に相当するため、下限面は、例えば、このようなボトムピーク部Ｐｂから所定長だけ（或いは、所定長以下の長さだけ）＋Ｚ側にシフトした位置を通過する、ＸＹ平面に平行な面であってもよい。
【００４８】
このような第２変形例の平坦化装置１ｂによれば、上述した平坦化装置１が享受可能な効果と同様の効果を享受しながら、試料Ｓをより迅速に平坦化することができる。
【００４９】
（３−３）その他の変形例
上述した説明では、加工光Ｂの集光位置ＦＰのＺ位置とトップピーク部ＰｔのＺ位置とが同じになるように、ステージ１６のＺ位置の初期設定が行われる（図４参照）。つまり、トップピーク部ＰｔのＺ位置が励起領域ＡのＺ軸に沿った中心と一致するように、ステージ１６のＺ位置の初期設定が行われる（図４参照）。しかしながら、トップピーク部ＰｔのＺ位置が励起領域ＡのＺ軸に沿った中心と一致していない一方でトップピーク部Ｐｔが励起領域Ａに含まれるように、ステージ１６のＺ位置の初期設定が行われてもよい。この場合であっても、加工対象面ＳＦが適切に平坦化されることに変わりはない。
【００５０】
上述した説明では、制御装置１９は、ステージ１６のＺ位置を制御（つまり、変更）して、集光位置ＦＰの加工対象面ＳＦに対する相対位置（つまり、エッチングガスによる除去が行われる励起領域Ａの複数の凸部Ｐに対する相対位置）を制御している。しかしながら、制御装置１９は、加工光Ｂの集光位置ＦＰを制御して、集光位置ＦＰの加工対象面ＳＦに対する相対位置を制御してもよい。この場合、例えば、制御装置１９は、集光光学系１５を制御して、加工光Ｂの集光位置ＦＰを制御してもよい。
【００５１】
上述した説明では、加工光Ｂは、加工対象面ＳＦ上においてスリット状の照射領域ＰＲに照射される。しかしながら、照射領域ＰＲの形状は、スリット状でなくてもよい。例えば、照射領域ＰＲの形状は、円形、楕円形又は矩形であってもよい。
【００５２】
上述した説明では、平坦化装置１は、エッチングガスを励起するために、加工光Ｂを照射している。しかしながら、エッチングガスの励起が加工光Ｂからエッチングガスに加えられるエネルギーによって引き起こされるため、平坦化装置１は、エッチングガスを励起するために、光とは異なるエネルギービーム（例えば、電磁波や、荷電粒子ビーム等）を照射してもよい。この場合、平坦化装置１は、加工対象面ＳＦを平坦化するために、エネルギービームのエネルギースポット（つまり、エッチングガスを励起できる程度に強度が相対的に大きくなるエネルギースポット）のＺ位置とトップピーク部ＰｔのＺ位置とが同じになるようなステージ１６のＺ位置を算出する初期設定（図２のステップＳ１２）、エネルギービームによる加工対象面ＳＦの走査（図２のステップＳ１３）、及び、エネルギースポットの加工対象面ＳＦに対する相対位置を変更するためのステージ１６のＺ位置の変更（図２のステップＳ１５）を行うことで、上述した効果を享受しながら加工対象面ＳＦを平坦化することができる。
【００５３】
集光光学系１５は、チャンバ空間ＳＰの外部（つまり、チャンバ１３の外部）に配置されていてもよい。集光光学系１５（或いは、照明光学系１２）は、試料Ｓの表面上での加工光Ｂの照射領域ＰＲの形状がスリット状になるように加工光Ｂを成形してもよい。この場合、開口窓１４は、加工光Ｂを成形しなくてもよい。平坦化処理が行われている期間の少なくとも一部において、チャンバ空間ＳＰは真空環境の空間に維持されていなくてもよい。
【００５４】
上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の要件のうちの一部が用いられなくてもよい。上述の各実施形態の要件は、適宜他の実施形態の要件と置き換えることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【００５５】
また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う評価装置及び評価方法、平坦化装置及び平坦化方法、基板、並びに、基板製造装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１  平坦化装置
１１  光源
１２  照明光学系
１３  チャンバ
１３１  排気管
１３２  供給管
１４  開口窓
１５  集光光学系
１６  ステージ
１７  ガス供給装置
１８  計測装置
１９  制御装置
Ｂ  加工光
ＦＰ  集光位置
Ｓ  試料
ＳＦ  加工対象面
【図１】
2018182185.tif 000003
【図２】
2018182185.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018182185.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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