专利名称：光刻装置、器件制造方法以及由此制造的器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻投影装置，包括用于提供辐射投影光束的辐射系统；包括多个限定突起结构以提供支撑平表面的突起的物体固定器，用于支撑放置在辐射的所述投影光束的光束路径中的基本上的平坦物体，物体固定器包括用于产生静电夹持力的至少一个夹持电极，其用于相对于物体固定器夹持物体。
背景技术：
这里使用的术语“构图装置”应广义地解释为能够给入射的辐射光束赋予带图案的截面的装置，其中所述图案与要在基底的目标部分上形成的图案一致；本文中也使用术语“光阀”。一般地，所述图案与在目标部分中形成的器件如集成电路或者其它器件的特定功能层相对应(如下文)。这种构图装置的示例包括掩模。掩模的概念在光刻中是公知的。它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。这种掩模在辐射光束中的布置使入射到掩模上的辐射能够根据掩模上的图案而选择性地被透射(在透射掩模的情况下)或者被反射(在反射掩模的情况下)。在使用掩模的情况下，支撑结构一般是一个掩模台，它能够保证掩模被保持在入射光束中的所需位置，并且如果需要该台会相对光束移动。
可编程反射镜阵列。这种装置的一个例子是具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理是(例如)反射表面的已寻址区域将入射光反射为衍射光，而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。用一个适当的滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光；按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的定址图案而产生图案。可编程反射镜阵列的另一实施方案利用微小反射镜镜的矩阵排列，通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置，使得每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，由此已寻址反射镜以与未寻址反射镜不同的方向将入射的辐射光束反射；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵定址。在上述两种情况中，构图装置可包括一个或者多个可编程反射镜阵列。反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891、美国专利US5,523,193、PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096中获得，这些文献在这里引入作为参照。在可编程反射镜阵列的情况中，所述支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
可编程LCD阵列，例如由美国专利US 5,229,872给出的这种结构，它在这里引入作为参照。如上所述，在这种情况下支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
为简单起见，本文的其余部分在一定的情况下具体以掩模和掩模台为例；可是，在这样的例子中所讨论的一般原理应适用于上述更宽范围的构图装置。
光刻投影装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图装置可产生对应于IC一个单独层的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(硅晶片)的目标部分上(例如包括一个或者多个管芯(die))。一般的，单一的晶片将包含相邻目标部分的整个网格，该相邻目标部分由投影系统逐个相继辐射。在目前采用掩模台上的掩模进行构图的装置中，有两种不同类型的机器。一类光刻投影装置是，通过将全部掩模图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分；这种装置通常称作晶片步进器或步进-重复装置。在通常被称作步进-扫描装置的可替代装置中，通过在投影光束下沿给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩模图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底台来辐射每一目标部分；因为一般来说，投影系统有一个放大系数M(通常＜1)，因此对基底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。关于如这里描述的光刻装置的更多信息可以从例如美国专利US6,046,792中获得，该文献这里作为参考引入。
在采用光刻投影装置的制造过程中，(例如在掩模中的)图案成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上。在这种成像步骤之前，可以对基底进行各种处理，如打底，涂敷抗蚀剂和弱烘烤。在曝光后，可以对基底进行其它的处理，如曝光后烘烤(PEB)，显影，强烘烤和测量/检查成像特征。以这一系列工艺为基础，对例如IC的器件的单层形成图案。这种图案层然后可进行各种不同的处理，如蚀刻、离子注入(掺杂)、镀金属、氧化、化学-机械抛光等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层，那么对每一新层重复全部步骤或者其变化。最终，在基底(晶片)上出现器件阵列。然后采用例如切割或者锯割等技术将这些器件彼此分开，单个器件可以安装在载体上，与管脚等连接。关于这些处理的进一步信息可从例如Peter van Zant的“微芯片制造半导体加工实践入门(Microchip FabricationA Practical Guideto Semiconductor Processing)”一书(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中获得，这里作为参考引入。
为了简单起见，投影系统在下文称为“镜头”；可是，该术语应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，和反折射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于引导、整形或者控制辐射投影光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外，光刻装置可以具有两个或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级光刻装置，这里作为参考引入。
在本申请中，本发明具体结合该装置在制造IC中的应用，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示板、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，在说明书中任何术语“分划板”，“晶片”或者“管芯(die)”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩模”，“基底”和“目标部分”代替。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm的波长范围)和粒子束，如离子束或者电子束。
此外，在该申请的上下文中，所述“物体”可是上面提到的任何术语晶片、中间掩模版、掩模或基底，更具体的术语为比如在采用光刻投影技术制造器件中被处理的基底；或者在光刻投影装置中的光刻投影掩模或掩模坯，比如掩模检查或清洗装置等掩模处理装置、或掩模制造装置或夹持在辐射系统的光路中的其它任何物体或光学元件。
在上面给出的光刻装置中，通过夹持电极将物体固定于物体固定器。例如在真空环境中处理基底时可以使用这种静电夹持。在用于光刻处理的这种类型的照射是在(软)x射线区域中时出现的这种类型的处理，也将其称为远紫外(EUV)辐射区域。静电夹持利用了物体固定器和物体之间的电场。以这种方式，为了提供夹持压力，采用了静电力，因为在物体固定器和物体的(局部)区域中存在电荷差。当用于物体固定器中的电极充电时并且例如物体是接地时出现这种电荷差。此外，在物体固定器中，可以存在多个相反电压的电极，其引入了物体中同样的相反电荷分布，在物体中没有留下多余电荷。
欧洲专利申请EP0947884中描述了具有物体固定器的光刻装置，其中设置突起以改进物体的平面。这些突起具有0.5mm的通常直径，并通常以3mm的距离彼此远离，并因此形成支撑物体的支撑元件座。突起的典型高度是5μm。可是，对于静电夹持结构，由于在边界边缘附近的支撑末端，晶片会被不均匀的支撑，特别是在突起结构的边界附近。这会引起晶片的向上举起或向下“下垂”，这会导致不被接受的成像质量。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种如前序部分所述的光刻装置，其中解决了物体固定器的晶片支撑的不均一问题，并且以可控制的方式使物体对准。
为了实现所述目的，根据权利要求1描述的特征设置本发明的光刻装置。根据权利要求14描述的特征设置本发明的另一方面的光刻装置。在另一个方面，本发明提供了依照权利要求14的特征的物体固定器。
通过提供具有穿孔的夹持电极的物体固定器和/或通过提供夹持电极，其中所述夹持电极包括边界边缘，该边界边缘可在临近至少一个突起的至少一个边界边缘线段之内改变多次，由于可以局部减小静电夹持压力，可以避免由于不均匀夹持压力引起的物体局部高度变化。在实践中，由于边界效应，静电力非常难以进行准确预测。因此，在一个方面，在反复测量处理中可以提供这些穿孔和/或轮廓改变，其中测量晶片的局部高度改变，为了改进被测物体平面度因此增加边界边缘的微穿孔或微波动。在这方面，需要指出，对由临近突起跨越的面积(微)来说穿孔是小的，也就是说，穿孔的面积基本上是由临近突起形成的平均面积的0.01到50％。在另一个方面中，需要指出在临近于至少一个突起的边界边缘线段之内通过多次改变所述边界边缘，至少可以知道其具有在两个突起之间形成微波动或弯曲的局部弯曲形状，该弯曲形状的变化至少是大于电极边界边缘全部弯曲的5％，优选是大于电极边界边缘的全部弯曲的20％。此外，该限定不会受弯曲形状的限制，而且其包含具有尖的边缘形状，比如之字形状。
在优选实施方案中，所述穿孔通常是圆形的。在另一个优选实施方案中，所述穿孔通常是缝隙形状的。
穿孔和/或缝隙可以是范围从0.1mm到0.5mm的尺寸。
通过以这种方式提供穿孔，所述夹持电极可以是单独的片，其通过单独的控制电压控制。
现在仅通过参照所附的示意图举例描述本发明的实施方案，其中相应的参考标记表示相应的部分，并且其中图1示出了依照本发明的实施方案的光刻投影装置；图2示出了在图1中给出的物体固定器的平面图；图3示出了本发明的光刻投影装置的物体固定器的第一实施方案；图4示出了本发明的光刻投影装置的物体固定器的第二实施方案；图5详细示出了图3的实施方案；图6详细示出了图4的实施方案；图7示出了本发明的光刻投影装置的物体固定器的第三实施方案；图8示出了本发明的光刻投影装置的物体固定器的第四实施方案；图9a和9b示出了依照本发明改进的夹持电极边界边缘的详细平面图；以及图10示述了表示本发明的第五实施方案的物体固定装置的测视图。
具体实施例方式
图1示意性地表示了本发明一具体实施方案的一光刻投影装置。该装置包括辐射系统Ex、IL，用于提供辐射投影光束PB(例如在深紫外区域中的光)。在这种特定情况下，辐射系统也包括辐射源LA；第一目标台(掩模台)MT，设有用于保持掩模MA(例如分划板)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接；第二目标台(基底台)WT，设有用于保持基底W(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置连接；投影系统(“镜头”)PL，用于将掩模MA的受辐射部分成像在基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯(die))上。
如这里指出的，该装置属于透射型(例如具有透射掩模)。可是，一般来说，它还可以是例如反射型的，例如(具有反射掩模)。可替代的，该装置可以利用其它种类的构图装置，如上述涉及的可编程反射镜阵列型。
辐射源LA(例如受激准分子激光器源)产生辐射光束。该光束直接或在横穿过如扩束器Ex等调节装置后，馈送到照射系统(照射器)IL上。照射器IL包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为s-外和s-内)。另外，它一般包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。
应该注意，图1中的辐射源LA可以置于光刻投影装置的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投影装置，其产生的辐射光束被(例如通过合适的定向反射镜的帮助)引导至该装置中；当光源LA是准分子激光器时通常是后面的那种情况。本发明和权利要求包含这两种方案。
光束PB然后与保持在掩模台MT上的掩模MA相交。横向穿过掩模MA后，光束PB通过镜头PL，该镜头将光束PB聚焦在基底W的目标部分C上。在第二定位装置(和干涉测量装置IF)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中定位不同的目标部分C。类似的，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地，用图1中未明确显示的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现目标台MT、WT的移动。可是，在晶片步进器中(与步进-扫描装置相对)，掩模台MT可与短行程致动装置连接，或者固定。掩模MA与基底W可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2进行对准。
所示的装置可以按照二种不同模式使用1.在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，整个掩模图像被一次投影(即单“闪”)到目标部分C上。然后基底台WT沿x和/或y方向移动，以使不同的目标部分C能够由光束PB照射；以及2.在扫描模式中，基本为相同的情况，但是给定的目标部分C没有暴露在单“闪”中。取而代之的是，掩模台MT沿给定的方向(所谓的“扫描方向，例如y方向”)以速度v移动，以使投影光束PB在掩模图像上扫描；同时，基底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是镜头PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。以这种方式，可以曝光相当大的目标部分C，而没有牺牲分辨率。
在图2中，示出了依照本发明的物体固定器1的示意平面图，在该图中，通过虚线勾划出了多个突起2，该突起基本上以同心圆定向。为了提高可理解性，在该图中仅涉及少量突起。这些突起具有0.5mm的一般直径并通常以3mm的距离彼此远离，从而形成支撑比如晶片或中间掩模版等物体的支撑结构的座。此外，通过参考数字3表示夹持电极。夹持电极3可以是一个埋置于支持着所述突起的物体固定器的基板中的导电层。当充电时，夹持电极3产生静电夹持力，从而相对于突起2的远端吸引物体。在图2中，还示出了优选以等腰三角形的形式对称设置的多个通孔4。通孔4可以用于容纳弹射销(未示出)，该销用于在已实施光刻处理之后从物体固定器排出物体。另外，在该物体固定器中，可以存在通孔以容纳用于将回填气体供给物体固定器的供给装置。
可以使用这些回填气体填充在突起2、形成底层的用于支撑突起的基板和物体的背部之间形成的空间，比如通过物体固定器夹持晶片或中间掩模版。这种回填气体增强了从物体到物体固定器的热传递能力。
现在回到图3，其详细示出了在通孔4附近的物体固定器1。尽管在该描述中本发明表示在这种通孔4附近，但是本发明可以非常好的应用于其它区域，比如邻近物体固定器(在领域中已知为“凹槽”)的周边的不平整的附近。本发明甚至也可以应用于不平整边界形状范围之外，这是由于它可以用于解决由于总体突起分布引起的突起结构中的局部压力峰值。可是，通孔4的存在是可以改变物体固定器上的物体的局部支撑的很好例子，因为通孔引入了覆盖通孔的物体的不被支撑的区域，并且其很临近于通孔。因此，基于支撑的特征和不被支撑区域的大小，可使物体变形成甚至不可接受的比例，从而使聚焦误差或覆盖误差在预计之外。为了避免这种情况，依据本发明，夹持电极3包括用于局部减小所述静电夹持力的穿孔5。以这种方式，可以避免由于不均夹持压力引起的晶片的局部高度变化，这是因为可以局部减小静电夹持压力，因此可以更加均匀地支撑物体，产生减小的覆盖误差或聚焦误差。
在图4中，示出了替代实施例，其中可以更加均匀地控制静电夹持力。在这里，此外，夹持电极3包括在至少一些边界突起2周围局部弯曲的边界边缘6。通常可将这种弯曲看作多个重叠圆形，每个关于突起同轴定向。甚至也可以结合非重叠圆形实施本发明。可是，重叠圆形提供了单件静电夹具的优点，可通过单独的控制电压对其进行控制。
图5详细示出了图3的结构。在图5中，不依据特定的边界构造给出突起2。在这里，示出的穿孔5存在于通过三个近邻突起形成的三角形的中心区域。在该区域中，由于缺乏支撑，容易力量过大地夹持物体，从而增大物体“下垂”和聚焦和覆盖误差。由于穿孔，可以避免这种下垂，这样就减小了聚焦和覆盖误差。
图6示出了图4的详细描述。边界6是局部弯曲的，其具有近似以边界到下个突起2的距离大小的半径曲率。以这种方式，通过局部变形夹持电极3的边界边缘6可以控制电场的局部变化和使电场均匀。
图7和8描述了用于EUV系统中的中间掩模版固定器的平面示意图，具体的，中间掩模版是反射类型的。这些中间掩模版固定器一般在形状上是正方形的，并通过多个突起对其支撑。对于这种正方形，基础构造可以是正方形(图7)或三角形(图8)的，后者在临近节点之间的跨度上具有相对小的变化。依据本发明，夹持电极包括边界边缘6，该边界边缘依照连接临近边缘突起的周线成形。在图7中，这将产生直线，其中该改进是将边界边缘6的距离稍微减小到两个临近突起的半跨度宽度。通过这种优选边缘，可对晶片减小悬伸作用，例如电极可以以突起距离的一半延伸。在图8中，示出了用于反射正方形中间掩模版8的物体固定器，其中突起结构是三角形的。在该设置中，通过依据连接临近边界突起2的圆周线9成形边缘6，最佳化边界边缘6。
最后，图9a和图9b示出了依照本发明改进的夹持电极边界边缘6的详细平面图。在该图中，通过阴影区域10表示夹持电极。此外，划十字的圆11表示用于支撑物体的突起。进一步的，为了获得更好的物体平坦度，白色的包围区域12是用于局部减小所述静电夹持力的穿孔。从图中，很明显，区域可以具有与理想的圆形不同的形状。此外，很明显，可以改变穿孔区域，更具体的，其是以通过在图2中的临近突起2示意性给出来的一般区域13的一部分的级数。
此外，从图9中很明显的，可在临近至少一个突起的至少一个边界边缘线段之内多次改变边界边缘6。这种线段通过在图中以参考数字14表示，而且其具有在两个临近突起之间从0.1到10倍平均跨度的长度范围。进一步的，示意性的，切线15表示到所述边界边缘6的切线。示出来的图9揭示了与所述边界边缘相切的切线，其在方向上可以改变，从而符合通过在至少一些边界突起2周围由周线形成的局部轮廓。
图10给出了本发明的第五实施例，其中局部地改变电场以用于使物体的局部高度变化平坦，在这种情况下，其可以是用于夹持基准17的夹具16，基准17用于校准被构图的基底。在这种情况下，可以提供绝缘层和/或接地带18，其可以局部地覆盖电极。在接地带的情况下，为了提供接地的局部导电层并覆盖电夹具，通过蚀刻或局部注入可以容易地提供这种结构。接地带阻止了电场的传播，这引起了局部电场减弱，这类似于在夹具中提供孔。此外，该带可以是电介质层，其增加施加到基准上的电力。在该例中，图10的基准16包括上部ULE层19，其中设置突起10以提供平坦支撑。同样，底部ULE层20也具有突起21，其位于支撑部分22之上，例如是一运动台。夹具进一步具有中心Zerodur微晶玻璃层23，通过作为夹持电极的铝连接层24，其连接至ULE层19和20。
在上面已经给出了本发明的具体实施例的同时，可以认识到可以与上述不同的方式实施本发明。这些描述不会限制本发明。
权利要求
1.光刻投影装置包括用于提供辐射投影光束的辐射系统；物体固定器，包括限定了突起结构的多个突起，以提供用于支撑设置在所述辐射投影光束的光束路径中的基本上平坦物体的支撑平坦平面，物体固定器包括用于产生静电夹持力的至少一个夹持电极，其用于相对于物体固定器夹持物体，其特征在于所述至少一个夹持电极包括用于局部改变所述静电夹持力的电场改变结构，其用于使所述基底的局部高度变化平坦。
2.依照权利要求1的光刻投影装置，其中所述电场改变结构包括在夹持电极中的至少一个穿孔。
3.依照权利要求1或2的光刻投影装置，其中所述电场改变结构包括覆盖所述夹持电极的电介质层和/或接地层。
4.依照权利要求1-3的光刻投影装置，其中所述电场改变结构包括在临近于至少一个突起的边界边缘线段内部多次改变的边界边缘。
5.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中所述夹持电极包括依照连接临近边界突起的周线成形的边界边缘。
6.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中在至少一些边界突起周围局部弯曲所述边界边缘。
7.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中所述穿孔一般是圆形。
8.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中所述穿孔一般是缝隙形状。
9.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中所述穿孔具有在两个临近突起之间的平均跨越的部分尺寸。
10.依照权利要求9的光刻投影装置，其中所述穿孔的范围是从0.1到0.5mm。
11.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中所述穿孔位于通过三个突起形成的三角形的中央。
12.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中所述夹持电极是一个单独部件，它通过一个单独的控制电压对其控制。
13.依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置，其中一般以固柱形形成所述突起。
14.用于依照前述任一权利要求所述的光刻投影装置的物体固定器，包括限定了突起结构的多个突起，以提供用于支撑基本上平坦物体的支撑平坦平面，物体固定器包括用于产生静电夹持力的至少一个夹持电极，其用于相对于物体固定器夹持物体；其特征在于所述至少一个夹持电极包括用于局部改变所述静电夹持力的电场改变结构，其用于使所述基底的局部高度变化平坦。
全文摘要
光刻投影装置包括用于提供辐射投影光述的辐射系统；物体固定器，包括限定了突起结构的多个突起，以提供用于支撑设置在所述辐射投影光束的光束路径中的基本上平坦物体的支撑平坦平面，物体固定器包括用于产生静电夹持力的至少一个夹持电极，其用于相对于物体固定器夹持物体。依照本发明，所述至少一个夹持电极包括用于局部改变所述静电夹持力的电场改变结构，其用于使所述基底的局部高度变化平坦。
文档编号G03F7/20GK1577095SQ20041005455
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月23日 优先权日2003年7月23日
发明者K·J·J·M·扎亚尔, T·A·R·范埃佩, J·J·奥坦斯, J·霍普曼 申请人:Asml荷兰有限公司