專利名稱：光刻裝置，器件制造方法，以及由此制造的器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光刻投影裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統；以及用于支撐基底的基底保持器，該基底置于所述投射光束的光路中，該基底保持器包括多個突起，該突起限定了一種突起結構，這種結構用于為支撐基本上平的基底而提供基本上平的支架平面，該基底保持器包括用于產生電場的至少一個夾緊電極，通過所述電場將基底夾靠在基底保持器上；基底保持器進一步包括設置為接觸基底的外圍支撐邊緣。
背景技術：
已知的靜電夾具通常配有使用回填氣體的部件，形成支撐突起的接地層的底板，以及由基底保持器夾緊的基底后部，所述回填氣體用于填充突起之間形成的空間。這種回填氣體增強了從基底到基底保持器的傳熱能力。為了不在真空操作條件下泄漏該回填氣體，夾緊壓力應該大于回填氣體壓力，并且為了提供氣密限制，具有一個壁，該壁的輪廓通常遵循基底的輪廓，并且在基底接觸基底保持器時提供氣密環境。
歐洲專利申請EP0947884描述了一種具有基底保持器的光刻裝置，其中設置突起來提高基底的平面度。這些突起的一般直徑為0.5mm，并且通常設置為彼此相隔3mm，從而形成支撐基底的支撐元件的底座。突起的一般高度為5μm。但是，對于靜電夾緊結構，特別是對于存在硬邊緣的靜電夾緊結構來說，這種結構將回填氣體封閉在被照射的基底的背面，由于邊界邊緣附近的支架終點，很容易使晶片被不平坦地支撐，特別是在突起結構的邊界附近。根據外伸的程度，這可能導致在邊緣附近晶片上翹或者下垂)，這會產生不能接受的成像品質。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種依照序言的光刻裝置，其中解決了晶片支架在基底保持器的邊界不平坦的問題，并且以可控制的方式使基底邊緣附近的基底平坦。
為了實現所述目的，根據權利要求1特定技術特征設置本發明的光刻裝置。
通過以可控制的方式使夾緊電極伸出基底保持器最后一個支撐邊緣，可以改變基底邊界附近的夾緊壓力。這樣，根據與通過突起結構確定的支架尺寸有關的基底尺寸，為了在邊緣附近向基底提供最佳向下扭矩，可以使電極伸到外圍邊緣外面。在優選實施方式中，所述突起結構設置為一系列同心圓，這些圓彼此分開距離a，其中電極伸出部分產生扭轉載荷，該載荷是由M=112Δpa2]]>確定的參考扭轉載荷的0.1到3倍，其中Δp是施加的夾緊壓力。在這樣一個范圍內，可以看到，彎矩引入支撐邊緣附近基底的最佳高度差。
在一個實施方式中，其中所述突起結構設置為一系列同心圓，所述電極伸出部分優選滿足關系0.3＜b/a＜0.4，其中b是電極伸出部分的長度，a是最接近外圍支撐邊緣的兩個同心圓之間的間距。
在另一個優選實施方式中，所述基底保持器包括在外圍支撐邊緣周圍延伸的接地電極。通過這種接地電極，電極邊界的靜電場界限分明，因此邊界附近的靜電力是可控制的。
在另一個實施方式中，優選地，所述夾緊電極包括一電場衰減器，該衰減器配置為與突起結構互補的結構。所述電場衰減器可以包括介電層和/或接地層。以這種方式，相對于基底的突起和后側之間存在的電力，基底和基底保持器之間產生的靜電力減小。因此，突起之間的彎曲程度可以明顯下降。
現在僅通過舉例的方式，參照附圖描述本發明的實施方案，在圖中相應的參考標記表示相應的部件，其中圖1表示根據本發明一實施方案的光刻投影裝置；圖2表示根據本發明的基底保持器的平面示意圖；圖3表示沿圖2中I-I線的基底的局部示意圖；圖4表示根據本發明基底保持器的另一實施方案的詳細橫截面視圖；以及圖5表示根據本發明基底保持器的第三實施方案的詳細橫截面視圖。
具體實施例方式
圖1示意性地表示了本發明一具體實施方案的一光刻投影裝置。該裝置包括
-輻射系統Ex，IL，用于提供輻射投射光束PB(例如深紫外區域的光)。在這種具體的情況下，輻射系統還包括輻射源LA；-第一目標臺(掩模臺)MT，設有用于保持掩模MA(例如分劃板)的掩模保持器，并與用于將該掩模相對于物體PL精確定位的第一定位裝置PM連接；-第二目標臺(基底臺)WT，設有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并與用于將基底相對于物體PL精確定位的第二定位裝置PW連接；-投影系統(“鏡頭”)PL，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的目標部分C(例如包括一個或多個管芯(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于透射型(即具有透射掩模)。可是，一般來說，它還可以是例如反射型(具有反射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構圖部件，如上述涉及的可編程反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如受激準分子激光源)產生輻射光束。該光束直接或在橫穿過如擴束器Ex等調節裝置后，饋送到照明系統(照明器)IL上。照明器IL包括調節裝置AM，用于設定光束強度分布的外和/或內徑向量(通常分別稱為s-外和s-內)。另外，它一般包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有所需的均勻度和強度分布。
應該注意，參考圖1，輻射源LA可以置于光刻投影裝置的殼體中(例如當輻射源LA是汞燈時經常是這種情況)，但也可以遠離光刻投影裝置，其產生的輻射光束被(例如通過合適的定向反射鏡的幫助)引導至該裝置中；當光源LA是受激準分子激光器時通常是后面的那種情況。本發明和權利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在掩模臺MT上的掩模MA相交。橫向穿過掩模MA后，光束PB通過鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的目標部分C上。在第二定位裝置PW(和干涉測量裝置IF)的輔助下，基底臺WT可以精確地移動，例如在光束PB的光路中定位不同的目標部分C。類似地，例如在從掩模庫中機械取出掩模MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置PM將掩模MA相對光束PB的光路進行精確定位。一般地，用圖1中未明確顯示的長沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)，可以實現目標臺MT、WT的移動。可是，在晶片步進器中(與步進-掃描裝置相對)，掩模臺MT可與短沖程致動裝置連接，或者固定。掩模MA與基底W可以使用掩模對準標記M1、M2和基底對準標記P1、P2進行對準。
所示的裝置可以按照二種不同模式使用1.在步進模式中，掩模臺MT基本保持不動，整個掩模圖像被一次投射(即單“閃”)到目標部分C上。然后基底臺WT沿x和/或y方向移動，以使不同的目標部分C能夠由光束PB照射；2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是給定的目標部分C沒有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩模臺MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向”，例如y方向)以速度v移動，以使投射光束PB在掩模圖像上掃描；同時，基底臺WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時移動，其中M是鏡頭PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相當大的目標部分C，而沒有犧牲分辨率。
在圖2中，圖解說明根據本發明的基底保持器1的平面示意圖。在該圖中，用虛線繪出多個突起2，該突起2基本上位于多個同心圓上。這些突起具有0.5mm的一般直徑，并且一般設置為彼此相距3mm，由此形成支撐基底的支撐元件的底座。參考數字3和4指的是突起最外面的兩個圓，它們彼此相距距離a(參見圖3)。此外，參考數字8表示伸出外圍支撐邊緣的電極。在這一點上要注意，外圍支撐邊緣可以是以壁的形式，該壁的輪廓通常遵循基底的輪廓，并且當基底接觸基底保持器1時提供氣密環境。另外，外圍支撐邊緣3可以包括多個彼此分開的突起，從而形成這些突起最外面的一個圓。在這種設置中，可存在(未示出的)密封邊緣，該密封邊緣不支撐基底但是基本上防止回填氣體泄漏。
圖3是沿著圖2中I-I線的示意性側視圖。在該圖中，示意性地說明最外面的突起3和上一個但不是最外面的突起4，由此最外面的突起3形成外圍支撐邊緣。在該圖中，基底保持器1和基底7朝該圖的左手邊延伸，由曲線5示意性地說明。突起3和4由底板6支撐。底板通常由電絕緣體制成，這種材料(ULE(制成粒的商標名稱)和藍寶石)在本領域中是已知的。示出的突起3，4限定了用于提供基本上平的支架平面的突起結構。這樣，支撐基本上平的基底7。實際上，最外面的突起4可以是環繞壁型，而里面的突起通常在形式上是圓筒形，因此外圍支撐邊緣圍繞里面的突起。以這種方式，對于靜電夾緊來說，可以提供氣密限制，其中通過基底7的后部，外圍支撐邊緣3和底板6來封閉回填氣體。
還示意性地說明夾緊電極8，該電極嵌入伸出外圍支撐邊緣3的底板中。在這一點上，因為通常電極8被絕緣材料覆蓋，所以使用術語“嵌入的”。這里，因為夾緊電極8以可控制的方式伸出基底保持器的所述最后一個支撐邊緣，因此可以改變基底邊界附近的夾緊壓力。這樣，根據與通過突起結構所限定的支架尺寸有關的基底尺寸，為了向邊緣附近的基底7提供最佳的向下扭矩，電極8可以伸到外圍邊緣3外面。接地電極9在夾緊電極8和外圍支撐邊緣3周圍延伸。因此，在邊界附近，電極8和9邊界處的靜電場界限分明。
用a表示兩個突起3，4之間的距離。用b表示被電極8覆蓋的伸出外圍支撐邊緣3的伸出長度。用c表示除了由夾緊距離b對應(cover)的外伸部分以外，在夾緊電極8的外緣和基底10的邊緣之間基底的外伸長度。
對于一維梁理論，支撐邊緣3附近的扭矩可以按照逆時針扭矩Ma(夾緊梁結構)和順時針扭矩Mb(懸臂梁結構)來計算。
方程式1在方程式1中，Δp是電極8施加的夾緊壓力，a是最外面的支撐邊緣3和上一個但不是最外面的突起4之間的距離，b是夾緊長度，θa是基底在支撐邊緣3附近的逆時針旋轉。根據該方程式，很明顯對于不轉動的結構來說，應該使夾緊長度延長為支撐突起之間的支撐距離a的0.4倍。此外，當圖3中c表示的基底的未夾緊重疊程度與支撐距離相比很大(十倍或更大的數量級)時，邊界附近的基底傾向于脫離焦平面的最佳深度，基本上位于突起3和4形成的支架平面上。通過改變與晶片外伸c的程度有關的夾緊長度b，可以提供基底上所有區域的最佳焦深，這里，根據距離c的大小，可以選擇距離b為更小或更大。
c的有效值在支撐距離a的0和10倍之間，其中b的值在支撐距離a的0.1和0.7倍之間。
下面的表顯示五種負載情況的結果
1.當基底在最后的支撐邊緣3處旋轉時，最佳長度b為0。
2.對于“小的”基底伸長(b+c＝2a)，用于基底邊緣10的相等偏轉和支撐突起之間的基底的最佳長度b，3.對于“大的”基底伸長(b+c＝10a)，用于基底邊緣10的相等偏轉和支撐突起之間的基底的最佳長度b，4.對于晶片邊緣為160nm的最大向上偏轉的最佳長度b5.對于晶片邊緣為160nm的最大向上向下的最佳值b6.
列Mb/M示出對于這些設計來說，晶片剛好在最后一個支撐邊緣外面時彎矩的變化。可以看到，大約0.1到3的范圍包括了所有最佳設計。這里Mb是靜電夾緊施加于最后一個突起外面的晶片的實際彎矩。M是根據平均恒定靜電夾緊載荷和突起間距確定的參考扭矩。進一步地，在表中，ya，yb，yc表示在圖3所示位置A，B和C附近偏離平坦的參考面的垂直基底，所述參考面平行于突起2限定的支架11的平面。
圖4表示根據本發明基底保持器另一實施方式的詳細橫截面視圖。在該實施方式中，通過引入電場衰減器來進一步減輕靜電夾緊的偏轉影響，該電場衰減器配置為基本上與突起結構互補的結構。更特別地，圖4示出包括突起2的基底保持器1，其中突起2之間區域中的電極8和基底7的間距增大。因此在夾緊電極8中，與兩個相鄰的突起2之間形成凹進部分12，從而使靜電力與所述距離成反比地減少。此外，在該實施方式中，形成的電極8具有直立元件13，伸入突起2，由此在突起的直接支撐區域中使施加于突起2的靜電力增大。由于基本上降低了突起2之間非支撐區域中的靜電壓力，因此使偏轉變小，由此降低了光刻照明方法的聚焦誤差和重疊誤差。一般的尺寸是突起高度為5μm，表面粗糙度為30nm，施加的靜電載荷為3kV。在這種結構中，假定靜電夾具由至少20μm的介電常數為4F/m的介電層14覆蓋，在突起之間的區域由300μm的介電層覆蓋，那么在整個基底保持器上存在大于350V的無間隙電壓(no gap voltage)，從而防止了穿透。施加的電壓導致突起上總的估計夾緊壓力為16巴，突起之間為0.06巴。
圖5表示根據本發明基底保持器的再一實施方式的詳細橫截面視圖。在該實施方式中，通過引入使突起之間的電場屏蔽的接地層15來減輕靜電夾緊的偏轉影響。接地層15可以是覆蓋層，但也可以埋置于基底保持器1中。在圖5中，示出突起的側壁16也由接地層15覆蓋的結構。這提供了使基底7接地的附加好處。此外，在用金屬層覆蓋基底保持器之后，可以相當容易地制造這種基底保持器，并且可以通過拋光工藝等使突起頂部清潔和平滑。
技術人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術語“分劃板”或者“晶片”或者“基底”的使用應認為分別可以由諸如置于光路中的任何物體的更普通的術語代替。這種物體可以包括多個構圖部件，所述構圖部件用于賦予投射光束帶圖案的橫截面，或者利用投射到基底目標部分上的帶圖案光束使基底形成圖案。另外，下面給出的定義說明了文中使用的某些概念的一般和特定含義。這里使用的術語“構圖部件”應廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予帶圖案的截面的裝置，其中所述圖案與要在基底的目標部分上形成的圖案一致；本文中也使用術語“光閥”。一般地，所述圖案與在目標部分中形成的器件如集成電路或者其它器件的特定功能層相對應(如下文)。這種構圖部件的示例包括-掩模。掩模的概念在光刻中是公知的，它包括如二進制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型，以及各種混合掩模類型。這種掩模在輻射光束中的布置使入射到掩模上的輻射能夠根據掩模上的圖案而選擇性地被透射(在透射掩模的情況下)或者被反射(在反射掩模的情況下)。在使用掩模的情況下，支撐結構一般是一個掩模臺，它能夠保證掩模被保持在入射輻射束中的所需位置，并且如果需要該臺會相對光束移動。
-可編程反射鏡陣列。這種設備的一個例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的基本原理是(例如)反射表面的已尋址區域將入射光反射為衍射光，而未尋址區域將入射光反射為非衍射光。用一個適當的濾光器，從反射的光束中濾除所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據矩陣可尋址表面的定址圖案而產生圖案。可編程反射鏡陣列的另一實施例利用微小反射鏡的矩陣排列，通過使用適當的局部電場，或者通過使用壓電致動器裝置，使得每個反射鏡能夠獨立地關于一軸傾斜。再者，反射鏡是矩陣可尋址的，由此已尋址反射鏡以與未尋址反射不同的方向將入射的輻射光束反射；按照這種方式，根據矩陣可尋址反射鏡的定址圖案對反射光束進行構圖。可以用適當的電子裝置進行該所需的矩陣定址。在上述兩種情況中，構圖部件可包括一個或者多個可編程反射鏡陣列。上面提到的反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國專利US5,296,891、US5,523,193、PCT專利申請WO 98/3g597和WO 98/33096中獲得，這些文獻在這里引入作為參照。在可編程反射鏡陣列的情況中，所述支撐結構可以是框架或者工作臺，例如所述結構根據需要可以是固定的或者是可移動的；-可編程LCD陣列。例如由美國專利US 5,229,872給出的這種結構，它在這里引入作為參照。如上所述，在這種情況下支撐結構可以是框架或者工作臺，例如所述結構根據需要可以是固定的或者是可移動的。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構圖部件可產生對應于IC一個單獨層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅晶片)的目標部分上(例如包括一個或者多個管芯(die))。一般地，單一的晶片將包含相鄰目標部分的整個網格，該相鄰目標部分由投影系統逐個相繼輻射。在目前采用掩模臺上的掩模進行構圖的裝置中，有兩種不同類型的機器。一類光刻投影裝置是，通過將全部掩模圖案一次曝光在目標部分上而輻射每一目標部分；這種裝置通常稱作晶片步進器或者步進-重復裝置。另一種裝置(通常稱作步進-掃描裝置)通過在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺來輻射每一目標部部分；因為一般來說，投影系統有一個放大系數M(通常＜1)，因此對基底臺的掃描速度V是對掩模臺掃描速度的M倍。關于如這里描述的光刻設備的更多信息可以從例如美國專利US6,046,792中獲得，該文獻這里作為參考引入。
另外，光刻裝置可以具有兩個或者多個基底臺(和/或兩個或者多個掩模臺)。在這種“多級式”器件中，可以并行使用這些附加臺，或者可以在一個或者多個臺上進行準備步驟，而一個或者多個其它臺用于曝光。例如在美國專利U85,969,441和WO98/40791中描述的二級光刻裝置，這里作為參考引入。
在本申請中，本發明的裝置具體用于制造IC，但是應該明確理解這種裝置可能具有其它應用。例如，它可用于制造集成光學系統、用于磁疇存儲器的引導和檢測圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。在本文件中，使用的術語“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波長)和遠紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm的波長范圍)和粒子束，如離子束或者電子束。
盡管上面已經描述了本發明的特定實施例，但是可以理解，本發明可以用不同于所描述的方式來實施。例如，實施例描述了作為晶片臺的基底保持器，用于保持通過投射到基底目標部分上的帶圖案光束而形成圖案的基底，在一些實施方式中(特別是在利用反射掩模的實施方式中)，基底保持器可以是用于支撐構圖部件的支架，構圖部件用于賦予投射光束帶圖案的橫截面。說明書無意限定本發明。
權利要求
1.一種光刻投影裝置，包括-用于提供輻射投射光束的輻射系統；以及-用于支撐基底的基底保持器，該基底置于所述投射光束的光路中，基底保持器包括多個突起，該突起限定了一種突起結構，這種結構用于為支撐基本上平的基底而提供基本上平的支架平面，該基底保持器包括用于產生電場的至少一個夾緊電極，用于通過所述電場將基底夾靠在基底保持器上；基底保持器進一步包括設置為接觸基底的外圍支撐邊緣；其特征在于-所述至少一個電極伸出所述外圍支撐邊緣，用于提供使基底邊緣附近的基底平坦的扭矩載荷。
2.根據權利要求1的光刻投影裝置，其中所述電極伸出部分產生扭轉載荷，該載荷是由M=112Δpa2]]>確定的參考扭轉載荷的0.1到3倍，其中Δp是施加的夾緊壓力，a是兩個突起之間的平均間距。
3.根據權利要求2的光刻投影裝置，其中所述突起結構設置為一系列同心圓，所述電極伸出部分滿足關系0.3＜b/a＜0.6，其中b是電極伸出部分的長度，a是最接近外圍支撐邊緣的兩個同心圓之間的間距。
4.根據前面任一項權利要求的光刻投影裝置，其特征在于所述基底保持器包括沿著外圍支撐邊緣延伸的接地電極。
5.根據前面任一項權利要求的光刻投影裝置，其特征在于所述夾緊電極包括一電場衰減器，該衰減器配置為提供基本上與突起結構互補的電場衰減，用于使接近突起的電場壓力集中。
6.根據權利要求5的光刻投影裝置，其中所述電場衰減器包括至少200μm介電常數為4F/m的介電層和/或接地層。
7.根據權利要求5-6中任一項的光刻投影裝置，其中所述夾緊電極在兩個相鄰的突起之間凹進。
8.根據權利要求5-7中任一項的光刻投影裝置，其中所述夾緊電極突出到每個所述突起中。
9.根據權利要求8的光刻投影裝置，其中所述夾緊電極由至少20μm的介電層覆蓋，該介電層的介電常數為4F/m。
10.根據前面任一項權利要求的光刻投影裝置，其中所述基底保持器是用于保持基底的基底臺，該基底通過將帶圖案的光束投射到基底的目標部分上而形成圖案。
11.用于根據前面任一項權利要求的光刻投影裝置的基底保持器，包括多個突起，用于產生電場的至少一個夾緊電極，以及設置為接觸基底的外圍支撐邊緣，所述突起限定了一種突起結構，這種結構用于為支撐基本上平的基底而提供基本上平的支架平面，夾緊電極用于通過所述電場將基底夾靠在基底保持器上；其特征在于-所述至少一個電極伸出所述外圍支撐邊緣，用于提供使基底邊緣附近的基底平坦的扭矩載荷。
12.一種光刻投影裝置，包括-用于提供輻射投射光束的輻射系統；以及-用于支撐基底的基底保持器，該基底置于所述投射光束的光路中，該基底保持器包括多個突起，該突起限定了一種突起結構，這種結構用于為支撐基本上平的基底而提供基本上平的支架平面，該基底保持器包括用于產生電場的至少一個夾緊電極，用于通過所述電場將基底夾靠在基底保持器上；基底保持器進一步包括設置為接觸基底的外圍支撐邊緣；其特征在于-所述夾緊電極包括一電場衰減器，該衰減器配置為提供基本上與突起結構互補的電場衰減，用于使接近突起的電場壓力集中。
13.一種光刻投影裝置，包括-用于提供輻射投射光束的輻射系統；以及-用于支撐構圖部件的構圖部件保持器，該構圖部件置于所述投射光束的光路中，該保持器包括多個突起，該突起限定了一種突起結構，這種結構用于為支撐基本上所述構圖部件的后部而提供基本上平的支架平面，該基底保持器包括用于產生電場的至少一個夾緊電極，通過所述電場將基底夾靠在基底保持器上；基底保持器進一步包括設置為接觸基底的外圍支撐邊緣；其特征在于-所述至少一個電極伸出所述外圍支撐邊緣，用于提供使基底邊緣附近的基底平坦的扭矩載荷。
全文摘要
一種光刻投影裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統；用于支撐構圖部件的支撐結構，所述構圖部件用于根據所需的圖案對投射光束進行構圖；基底保持器包括多個突起，該突起限定了一種突起結構，這種結構用于為支撐基本上平的基底而提供基本上平的支架平面，該基底保持器包括用于產生電場的至少一個夾緊電極，通過所述電場將基底夾靠在基底保持器上；基底保持器進一步包括設置為接觸基底的外圍支撐邊緣；以及用于將帶圖案的光束投射到基底的目標部分上的投影系統。根據本發明，所述至少一個基底伸出所述外圍支撐邊緣。
文檔編號G03F7/20GK1577109SQ20041007121
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月14日 優先權日2003年7月15日
發明者J·J·奧坦斯, T·A·R·范埃佩, K·J·J·M·扎亞爾 申請人:Asml荷蘭有限公司