衬底保持器和光刻装置制造方法
【专利摘要】一种用于光刻装置的衬底保持器(100)，其包括具有提供在其表面上的薄膜叠层(110)的主体。该薄膜叠层形成电子或电气组件，诸如电极、传感器、加热器、晶体管或逻辑器件，并且具有顶部隔离层。用于支撑衬底(W)的多个突节(106)形成在薄膜叠层上或薄膜叠层的孔径中。
【专利说明】衬底保持器和光刻装置
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2012年2月3日提出的美国临时申请61/594,857、2012年4月9日 提出的美国临时申请61/621，648和2012年4月9日提出的美国临时申请61/621,660的 权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及衬底保持器、光刻装置、器件制造方法和制造衬底保持器的方法。
【背景技术】
[0004] 光刻装置是将期望图案应用于衬底上的机器，通常应用于衬底的目标部分上。光 刻装置可以用于例如制造集成电路（1C)。在该例子中，可替换地称为掩模或刻线的图案化 器件可以用于生成在1C的单独层上形成的电路图案。该图案可以传输至衬底（如，硅片） 上的目标部分上（如，包括一个或一些裸片的一部分）。图案传输通常是通过成像到衬底上 提供的辐射敏感性材料（抗蚀剂）。一般地，单个衬底将包含依次形成图案的邻近目标部 分的网络。已知光刻装置包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在步进器中每个目标部分通 过将整个图案同时暴露到目标部分而被照射，而在扫描器中每个目标部分通过沿着给定方 向（"扫描方向"）扫描经过福射光束的图案而被照射，同时扫描与该方向平行或反平行的 衬底。还可能通过将图案压印至衬底上而将来自图案化器件的图案传输至衬底。
[0005] 已经提出将衬底浸入具有相对较高折射率的液体例如水中的光刻投影装置，从 而填充投影系统的最终元件和衬底之间的空间。在一个实施例中，液体是蒸馏水，尽管可以 使用另一液体。将关于液体描述本发明的一个实施例。然而，另一流体可以是合适的，特别 是润湿流体（wetting fluid)、不可压缩流体和/或具有比空气更高折射率的流体,该另一 流体期望具有比水更高的折射率。排除气体的流体是特别期望的。这样做的要点是使得能 够成像更小特征，因为在液体中曝光辐射将具有更短波长。（液体的效果还可以视为增加系 统的有效数值孔径（NA)和也增加焦深）。已经提出其他浸入液体，包括具有悬浮在其中的 固体粒子（石英）的水，或具有纳米粒子悬浮液（如，最大尺寸高达l〇nm的粒子）的液体。 悬浮粒子可以或不可以具有与悬浮在其中的流体相似或相同的折射率。可以适用的其他液 体包括碳氢化合物，如芳烃、氟代烃，和/或水溶液。
【发明内容】
[0006] 在传统的光刻装置中，要曝光的衬底可以由衬底保持器支撑，衬底保持器进而由 衬底台支撑。衬底保持器通常是与衬底尺寸和形状相对应的平坦刚性圆盘（尽管也可以 具有不同尺寸或形状）。具有从至少一侧突出的投影阵列，其被称为突节（burl)或凸起 (pimple)。在一个实施例中，衬底保持器具有在两个相对面上的突出阵列。在该情况中，当 衬底保持器放置在衬底台上时，衬底保持器的主体被保持在衬底台上方小距离处，同时衬 底保持器的一个侧面上的突节末端位于衬底台的表面。相似地，当衬底位于衬底保持器的 相对面上的突节顶部时，衬底与衬底保持器的主体间隔开。一个目的是有助于防止可能存 在衬底台或衬底保持器的粒子（即，诸如尘粒的污染粒子）不会扭曲衬底保持器或衬底。由 于突节的总表面积只有衬底或衬底保持器的总面积的一小部分，所以任何粒子将很可能位 于突节之间，并且粒子的存在将没有影响。
[0007] 由于高吞吐量光刻装置中使用的衬底所经历的高加速度，不足以允许衬底仅仅停 留在衬底保持器的突节上。其夹持在合适的位置。将衬底夹持在合适位置的两个方法是 众所周知的--真空夹持和静电夹持。在真空夹持中，衬底保持器和衬底之间与可选地衬 底台和衬底保持器之间的空间部分排空，因此通过其上方的更高压力的气体或液体将衬底 保持在合适的位置。然而，真空夹持可能在例如用于极端紫外线（EUV)辐射光刻时，在接近 衬底或衬底保持器的光束路径和/或环境保持在低或非常低的压力的情况下不可行。在该 情况中，跨衬底（或衬底保持器）形成足够大的压力差以进行夹持不太可能。因此，静电夹 持可以用于这种情况中（或在其他情况中）。在静电夹持中，衬底台和/或衬底保持器上提 供的电极提高至高电势，如10V到5000V，并且静电力吸引衬底。因此突节的另一目的是间 隔开衬底、衬底保持器和衬底台，从而能够静电夹持。
[0008] 衬底上的温度控制很重要，特别是在由于液体（如，水）蒸发而对温度变化敏感的 浸入系统中。液体蒸发使热从衬底移除，引起温度变化。这些温度变化可以导致衬底中的 热应力，其最终促进覆盖误差。为了提高温度控制的精确性，实时局部测量温度和主动加热 的结合是期望的。该测量和加热系统集成到系统，如衬底保持器（即直接支撑衬底的物体） 和/或衬底台中（级的反射镜块（mirror block)，即支撑衬底保持器和提供包围衬底保持 器的上表面的物体）。薄膜叠层可以用于制造可以同时测量和加热这种结构的结构，并提供 集成到衬底保持器和/或台的可能。
[0009] 期望的是，提供其上形成一个或多个电子或电气组件（如一个或多个薄膜组件） 的衬底台或衬底保持器。
[0010] 根据本发明的一个方面，提供用于光刻装置的衬底保持器，该衬底保持器包括：具 有表面的主体；表面上提供的且形成电子或电气组件的薄膜叠层；以及薄膜叠层上提供的 且具有用于支撑衬底的端面的多个突节。
[0011] 根据本发明的一个方面，提供光刻装置，该光刻装置包括：经构造以支撑图案化器 件的支撑结构；布置为将图案化器件图案化的光束投影至衬底上的投影系统；以及布置为 支撑衬底的衬底保持器，该衬底保持器是本文中所述的衬底保持器。
[0012] 根据本发明的一个方面，提供利用光刻装置的器件制造方法，该方法包括：将图案 化器件图案化的光束投影至衬底上，同时使衬底保持在衬底保持器中，其中衬底保持器包 括：具有表面的主体；表面上提供的且形成电子或电气组件的薄膜叠层；以及薄膜叠层上 提供的且具有用于支撑衬底的端面的多个突节。
[0013] 根据本发明的一个方面，提供制造用于光刻装置的衬底保持器的方法，该方法包 括：提供具有表面的主体；在主体表面上形成薄膜叠层；以及在薄膜叠层上形成的从表面 突出且具有用于支撑衬底的端面的多个突节。
[0014] 根据本发明的一个方面，提供制造用于光刻装置的衬底保持器的方法，该方法包 括：提供具有表面的主体；在主体表面上形成薄膜叠层；在薄膜叠层中形成多个孔径；以及 在薄膜叠层的孔径中形成多个突节，该突节从叠层突出且具有用于支撑衬底的端面。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 现在将参考所附示意图仅通过示例描绘本发明的一个实施例，附图中相对应的参 考符号表示相对应的部件，在附图中：
[0016] 图1描绘根据本发明的一个实施例的光刻装置；
[0017] 图2和图3描绘光刻投影装置中使用的液体供应系统；
[0018] 图4描绘光刻装置中使用的进一步的液体供应系统；
[0019] 图5在横截面中描绘本发明的一个实施例中可以用作浸入液体供应系统的障碍 构件；
[0020] 图6描绘根据本发明的一个实施例的光刻装置；
[0021] 图7是装置4100的更详细视图；
[0022] 图8是图6和图7的装置的源采集装置S0的更详细视图；
[0023] 图9在横截面中描绘根据本发明的一个实施例的衬底台和衬底保持器；
[0024] 图10描绘制造根据本发明的衬底保持器的方法的步骤；
[0025] 图11描绘制造根据本发明的衬底保持器的方法的步骤；
[0026] 图12描绘制造根据本发明的一个实施例的衬底保持器的方法的步骤；
[0027] 图13到15描绘根据本发明的一个实施例的薄膜叠层；
[0028] 图16示意性地描绘根据本发明的一个实施例的静电夹布置；
[0029] 图17示意性地描绘根据本发明的一个实施例的另一静电夹布置；
[0030] 图18描绘制造根据本发明的一个实施例的衬底保持器的方法的步骤；
[0031] 图19A到19E描绘制造根据本发明的一个实施例的衬底保持器的方法的步骤；以 及
[0032] 图20描绘根据本发明的一个实施例的衬底保持器。
【具体实施方式】
[0033] 图1示意性地描绘根据本发明的一个实施例的光刻装置。该装置包括：
[0034] 照射系统（照射器）IL，被配置成调节辐射光束B (如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐 射）；
[0035] 支撑结构（如，掩模台）MT，被构造以支撑图案化器件（如，掩模）MA并且连接至第 一定位器PM，该定位器被配置成以根据一定参数精确地定位图案化器件；
[0036] 衬底台（如，晶片台）WT，经构造以支撑衬底（涂有抗蚀剂的晶片）W并连接第二定 位器PW，该定位器被配置以根据一定参数精确定位衬底；以及
[0037] 投影系统（如，折射投影透镜系统）PS，被配置以将由图案化器件MA给予辐射光束 B的图案投影至衬底W的目标部分C上（如，包括一个或多个裸片）。
[0038] 照射系统可以包括各种类型的光学组件，例如折射、反射、磁、电磁、静电或其他类 型的光学组件，或其任意组合，以用于定向、成型或控制辐射。
[0039] 支撑结构MT支撑图案化器件。支撑结构MT以依赖于图案化器件的方位、光刻装 置的设计、和诸如图案化器件是否放置在真空环境中之类的其他条件的方式支撑图案化器 件。支撑结构MT可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术保持图案化器件。支撑结构MT 可以是框架或台，例如可以根据需要是固定的或可移动的。支撑结构MT可以确保图案化器 件处于期望位置，如关于投影系统。本文中的术语"刻线"或"掩模"的任何用途可以认为 是与更普遍的术语"图案化器件"同义。
[0040] 本文中使用的术语"图案化器件"应当广泛地解释为指代可以用于在其横截面给 予辐射光束以图案从而在衬底的目标部分产生图案的任何器件。应当注意，给予辐射光束 的图案可能并不准确地对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如如果图案包括移相特征 或所谓的辅助特征。一般地，给予辐射光束的图案将对应于器件中在目标部分所产生的特 定功能层，如集成电路。
[0041] 图案化器件可以是透射的或反射的。图案化器件的示例包括掩模、可编程反射镜 阵列和可编程LCD面板。在光刻中掩模是众所周知的，并且包括诸如二进制的、交替相移和 衰减相移的掩模类型以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例使用小型反射镜的 矩阵布置，每个小反射镜可以单独地倾斜从而朝着不同方向反射入射辐射光束。倾斜反射 镜在被反射镜矩阵反射的辐射光束给予图案。
[0042] 术语"投影系统"应当广泛地解释为涵盖对使用的曝光辐射而言是合适的，或对于 诸如使用浸入液体或使用真空的其他因素而言是合适的任何类型的系统，包括折射、反射、 反折射、磁、电磁和静电光学系统，或其任意组合。本文中的术语"投影透镜"的任何用途可 以认为是与更普遍的术语"投影系统"同义。
[0043] 如本文中所述，装置是透射类型的（如，使用投影掩模）。或者，装置可以是反射类 型的（如，使用以上所述类型的可编程反射镜阵列或使用反射掩模）。
[0044] 光刻装置的类型可以是具有两个或多个衬底支撑结构，如衬底级或衬底台，和/ 或用于图案化器件的两个或多个支撑结构。在具有多个衬底级的装置中，所有衬底级可以 是等效的并且可以互换。在一个实施例中，多个衬底级的至少一个级特别适用于曝光步骤， 并且多个衬底级中的至少一个级特别适用于测量或预备步骤。在本发明的一个实施例中， 多个衬底级的一个或多个级由测量级代替。测量级包括至少一个或多个传感系统，如传感 器探测器和/或传感系统的目标但是不支撑衬底。测量级可定位在代替衬底级或用于图案 化器件的支撑结构的投影光束中。在该装置中，可以并行地使用额外的级，或可以在一个或 多个级上执行预备步骤而一个或多个其他级用于曝光。
[0045] 参考图1，照射器IL接收来自辐射光源S0的辐射光束。光源和光刻装置可以是 单独的实体，例如当光源是准分子激光器时。在该情况中，光源不认为构成光刻装置的一部 分，辐射光束借助光束传递系统BD从光源S0传递至照射器IL，光束传递系统BD包括，例 如，合适的定向反射镜和/或光束扩展器。在其他情况中，光源可以是光刻装置的组成部 分，例如当光源是水银灯时。光源S0和照射器IL连同假如需要的光束传递系统BD可以称 为福射系统。
[0046] 照射器IL可以包括调节器AM，其被配置以调节辐射光束的角强度分布。一般地， 可以调节至少在照射器的光瞳面内的强度分布的外部和/或内部径向范围（通常分别称为 σ-外部和 〇-内部）。此外，照射器IL可以包括各种其他组件，例如积分器IN和冷凝器 C0。照射器可以用于调节辐射光束，使其横截面具有期望均匀性和强度分布。与光源S0相 似，照射器IL可以或可以不认为形成光刻装置的一部分。例如，照射器IL可以是光刻装置 的组成部分或可以是与光刻装置分离的实体。在后一种情况中，光刻装置可以经构造以允 许照射器IL安装在其上。可选地，照射器IL是可拆卸的，并且可以单独地（如，由光刻装 置制造商或另一供应商）提供。
[0047] 辐射光束B入射到图案化器件（如，掩模）MA上，其保持在支撑结构（如，掩模台） MT上，并且由图案化器件图案化。在已经穿过图案化器件MA之后，辐射光束B穿过投影系 统PS，该投影系统将光束聚焦到衬底W的目标部分C。衬底W通过根据本发明的衬底保持 器保持在衬底台WT上，下面将描绘根据本发明的衬底保持器。借助于第二定位器PW和位置 传感器IF(如干涉器件、线性编码器或电容传感器），衬底台WT可以精确地移动，例如以便 于将不同级部分C定位在辐射光束B的路径中。相似地，第一定位器PM和另一位置传感器 (图1中未明确描绘）可以例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间精确地关于辐射 光束B的路径定位图案化器件M。一般地，支撑结构MT的移动可以利用长冲程模块（粗定 位）和短冲程模块（细定位）实现，这两个模块形成第一定位器PM的组成部分。相似地， 衬底台WT的移动可以利用长冲程模块和短冲程模块实现，它们构成第二定位器PW的组成 部分。在步进器的情况下（与扫描器正相反），支撑结构MT可以只连接短冲程致动器，或可 以是固定的。图案化器件Μ和衬底W可以利用图案化器件对准标记Ml、M2和衬底对准标 记PI、P2对准。尽管所述衬底对准标记占据专用目标部分，它们可以定位在目标部分之间 的空间（被称为划线道对准标记）。相似地，在多于一个裸片提供在图案化器件MA上的情 况中，图案化器件对准标记可以定位在裸片之间。
[0048] 所述装置可以用于至少一个以下模式：
[0049] 1.在步骤模式（step mode)中，支撑结构MT和衬底台WT基本保持静止，而被赋予 到辐射光束的整个图案同时投影到目标部分C( S卩，单个静态曝光）。然后衬底台WT朝着X 和/或Y方向偏移，因此可以曝光不同目标部分C。在步骤模式中，曝光区域的最大尺寸限 制在单个静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
[0050] 2.在扫描模式中，支撑结构MT和衬底台WT被同步扫描，同时被赋予到辐射光束的 图案投影到目标部分C上（如，单个动态曝光）。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方 向可以由投影系统PS的（缩小或）放大和图形反转特征所确定。在扫描模式中，曝光区域 的最大尺寸限制在单个动态曝光中目标部分的宽度（朝着非扫描方向），而扫描运动的长 度确定目标部分的高度（朝着扫描方向）。
[0051] 3.在另一模式中，支撑结构MT基本保持静止，从而保持可编程图案化器件，并且 衬底台WT移动或扫描，同时被赋予到辐射光束的图案投影到目标部分C上。在该模式中， 一般地使用脉冲辐射源，和在衬底台WT每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间 根据需要更新可编程图案化器件。该操作模式容易应用于利用可编程图案化器件，例如如 上所述类型的可编程反射镜阵列的无掩模光刻。
[0052] 还可以使用如上所述用途模式的组合和/或变形，或完全不同的用途模式。
[0053] 在许多光刻装置中，利用液体供应系统IH在投影系统的最终元件之间提供流体， 特别地是液体，从而能够成像较小特征和/或提高装置的有效NA。以下参考浸入装置描述 本发明的一个实施例，但是这样的实施例可以同样在非浸入装置中实现。投影系统的最终 元件和衬底之间提供流体的布置可以归类到至少两个普遍种类。它们是浴式布置（bath arrangement)和所谓的局部浸入系统。在浴式布置中，基本整个衬底和可选地部分衬底台 浸没于浴液中。局部浸入系统使用液体供应系统，在液体供应系统中液体只提供给衬底的 局部区域。在后一种类中，由液体填充的空间在平面图上小于衬底的顶面，并且液体填充的 区域相对于投影系统保持基本静止，而同时衬底在该区域下方移动。本发明的一个实施例 指向的另一布置是其中液体不受限制的全湿润溶液。在该布置中，衬底的基本上整个顶面 和所有或部分衬底台被覆盖在浸入液体中。覆盖至少衬底的液体的深度浅。液体可以是衬 底上液体的膜，如薄膜。
[0054] 图2到图5中示出四个不同类型的局部液体供应系统。图2到5的任何液体供应 器件可以用于不受限制的系统；然而，密封特征或不存在、不启动、不和正常一样有效或无 法有效地将液体只密封到局部区域。
[0055] 为局部浸入系统提出的一个布置是利用液体约束系统为液体供应系统提供仅在 衬底局部区域的液体与在投影系统的最终元件和衬底之间（衬底一般具有比投影系统的 最终元件更大的表面积）的液体。已经提出为此进行布置的一个方式在PCT专利
【发明者】R·拉法雷, S·唐德斯, N·坦凯特, N·德齐奥姆基纳, Y·卡瑞德, E·罗登伯格 申请人:Asml荷兰有限公司