光刻装置和器件制造方法以及衬底固定器的利记博彩app

专利名称：光刻装置和器件制造方法以及衬底固定器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种光刻装置、器件制造方法以及衬底固定器。
背景技术：
光刻装置是一种用于在衬底的目标部分上施加所需图案的机器。光刻装置例如可用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可采用图案形成装置如掩模来产生与IC的单个层相对应的电路图案，该图案可成像于具有一层辐射敏感材料(抗蚀剂)的衬底(如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯)上。通常来说，一个衬底包含将被连续曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻装置包括所谓的分档器，其中通过将整个掩模图案一次性地曝光在目标部分上来照射各目标部分；还包括所谓的扫描器，其中通过沿给定方向(“扫描”方向)通过投影光束扫描图案并平行于或反向平行于此方向而同步地扫描衬底来照射各目标部分。通常来说，投影系统具有一个放大系数M(通常小于1)，衬底台被扫描的速率V为掩模台被扫描的速率的M倍。关于这里所述的光刻装置的更多信息例如可从专利US 6046792中收集到，此专利通过引用结合于本文中。
在采用光刻投影装置的制造工艺中，图案(例如掩模中的图案)被成像在至少部分地覆盖有一层辐射敏感材料(抗蚀剂)的衬底上。在此成像步骤之前，可对衬底进行各种工序，例如涂底层、抗蚀剂涂覆和软焙烘。在曝光后可对衬底进行其它工序，例如曝光后焙烘(PEB)、显影、硬焙烘和对所成像的特征进行测量/检查。此工序排列用作使器件例如IC的单个层形成图案的基础。随后可对这种形成了图案的层进行各种加工，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些工序均用于完成单个层的加工。如果需要多个层，那么必须对各个新层重复进行整个工序或其变型。最后，在衬底(晶片)上设置器件阵列。随后这些器件通过例如切片或切割技术而相互分开，以便将这些单个的器件安装在与管脚相连的载体等上。关于此工艺的更多信息例如可从下述书籍中得到“微芯片的制造半导体加工实用指南”，第三版，Peter van Zant著，McGraw Hill出版公司，1997年，ISBN 0-07-067250-4，其通过引用结合于本文中。
为简便起见，在下文中将投影系统称为“透镜”；然而，此用语应被广义地理解为包括各种类型的投影系统，例如包括折射光学系统、反射光学系统和反射折射光学系统。辐射系统也可包括根据任一种这些设计类型来进行操作以对辐射投影光束进行引导、成形和控制的部件，这些部件在下文中统称或单独地称为“透镜”。另外，光刻装置可以是具有两个或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的那种类型。在这种“多级”装置中，可使用并联的附加台，或者可在一个或多个台上进行预备工序而将一个或多个其它的台用于曝光。例如在专利US 5969441和WO 98/40791中介绍了双级光刻装置，这些专利通过引用结合于本文中。
为了将衬底固定在衬底台上，可以使用一种所谓的突起板(burlplate)。专利EP-A-0947884(其文献通过引用结合于本文中)所介绍的突起板包括在其一个表面上具有突出部分或突起的矩阵排列和围绕着该突起矩阵的壁的板。所有的突起都具有150微米的高度。突起板中的孔通向真空系统，因而可将晶片下方的空间抽成真空。衬底上方的正常气压和真空区域之间的压力差将衬底牢固地夹紧在突起板上。真空端口相对较多，例如为20个或更多，它们设置在两个同心环上。
衬底固定器的其它已知的设计具有相对较少数量的真空端口，例如3个或4个。例如，专利US 5923408公开了一种带有三个真空端口和若干突出部分的衬底固定器，突出部分具有不小于550微米的总高度—其由直径不小于1毫米和高度不小于500微米的较宽部分以及位于其上方的直径为100微米且高度为50微米的较窄部分组成。专利US 5324012公开了一种带有一个真空端口的管脚夹紧式固定器。其中所介绍的是管脚型突出部分具有10微米到500微米的高度，但并未给出具体的例子。专利EP 1077393A2介绍了一种衬底固定器，其具有一个、四个或八个真空端口和不同排列的管脚形突出部分，但并未公开管脚的高度。专利EP 0803904A2公开了一种衬底固定器，其具有高度为17.8-30.5微米的管脚以及位于中心区域的四个真空端口。专利GB 2149697A介绍了一种真空夹盘，其具有多个高度为50微米的管脚型突出部分以及六个真空端口。
衬底固定器的已知设计存在着一些问题，即如果在衬底固定器上放置下凹(中部凹陷)的衬底，那么会因衬底的较高边缘和周围壁之间的较宽间隙而无法进行夹紧，这意味着在衬底下方不会形成真空。由于为构建器件而对衬底所进行的工艺的原因，衬底可能会变得下凹，如果衬底的中部过于下凹以至不能被夹紧在衬底台上，那么必须丢弃这种衬底。丢弃这种衬底的必要性降低了产量和生产能力。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种能更可靠地夹紧下凹衬底的衬底固定器。
根据本发明的一个方面，提供了一种光刻装置，其包括-用于提供辐射投影光束的照明系统；-用于支撑图案形成装置的支撑结构，该图案形成装置用于使所述投影光束的横截面形成一定的图案；-具有用于固定衬底的衬底固定器的衬底台，该衬底固定器包括多个从一个表面上直立出来并具有基本上共面的末端的突出部分、围绕着所述突出部分的壁，以及多个通到由所述壁限定的空间内的真空端口；和-用于将形成图案的光束投影在衬底的目标部分上的投影系统，其特征在于，各所述突出部分均具有不超过100微米的高度，并且设置了10个或更多个真空端口，它们全部通到由所述壁限定的所述空间的中心区域内，所述中心区域具有不超过所述衬底半径的70％的半径。
通过降低突出部分(有时也称为突台或突起)的高度并保证有相对大量的真空端口通向衬底固定器的中心区域，那么即使在衬底明显地下凹时也可以保证能在衬底下方形成真空。衬底两侧的压力差趋向于将衬底压平，使得初始真空加强，从而增大了压力差并进一步压平衬底。因此，只需要在衬底的中心区域下方形成初始真空就可成功地夹紧衬底。这种初始真空必须足以在衬底上具有压平的效果，但不必达到可将衬底夹紧的真空程度。初始真空的必要程度取决于待夹紧衬底的机械性能和曲率。一旦已经夹紧衬底，那么其将被压平而贴在突出部分的顶面上，夹紧效果就象衬底一开始就是平直的一样。
突出部分优选具有不小于60微米的高度，以保证衬底下方的真空压力在夹紧衬底时能迅速地变得均匀。突出部分的高度最好在70到80微米的范围内。利用这种高度的突出部分，发明人已经发现能够成功地夹紧标准尺寸的硅衬底，其在300毫米的晶片上具有达到800微米的曲率。
真空端口的数量优选在20个到40个的范围内，所有真空端口均通到中心区域内的空间中。在本发明的一个特别优选的实施例中，所有真空端口都通到具有不超过衬底半径的70％(对300毫米的衬底来说约为100毫米)的外径和不小于衬底半径的40％(对300毫米的衬底来说约为60毫米)的内径的环形区域中。
根据本发明的另一方面，提供了一种器件制造方法，包括步骤-提供衬底；-通过将衬底和衬底固定器之间的空间抽成真空来固定衬底，该衬底固定器包括多个从一个表面上直立出来并具有基本上共面的末端的突出部分、围绕着所述突出部分的壁，以及多个通到由所述壁限定的空间内的真空端口；-使用照明系统来提供辐射投影光束；-使用图案形成装置来使投影光束的横截面具有一定的图案；和-将形成图案的辐射光束投影到衬底的目标部分上，其特征在于，-各所述突出部分均具有不超过100微米的高度，并且设置了10个或更多个真空端口，它们全部通到由所述壁限定的所述空间的中心区域内，所述中心区域具有不超过所述衬底半径的70％的半径。
根据本发明的又一方面，提供了一种衬底固定器，其包括多个从一个表面上直立出来并具有基本上共面的末端的突出部分、围绕着所述突出部分的壁，以及多个通到由所述壁限定的空间内的真空端口；其特征在于各所述突出部分均具有不超过100微米的高度，并且设置了10个或更多个真空端口，它们全部通到由所述壁限定的所述空间的中心区域内，所述中心区域具有不超过所述衬底半径的70％的半径。
虽然在本文中将具体地参考IC制造中的光刻装置的使用，然而应当理解，这里所介绍的光刻装置还具有其它应用，例如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域的技术人员可以理解，在这种替代性应用的上下文中，用语“晶片”或“管芯”在这里的任何使用分别被视为与更通用的用语“衬底”或“目标区域”具有相同的含义。这里所指的衬底可在曝光前或曝光后例如在轨道(一种通常在衬底上施加抗蚀层并对暴露出来的抗蚀层进行显影的工具)或度量或检查工具中进行加工。在适当之处，这里的公开内容可应用于这些和其它衬底加工工具中。另外，衬底可被不止一次地加工，例如以形成多层IC，因此，这里所用的用语“衬底”也可指已经包含有多层已加工的层的衬底。
这里所用的用语“辐射”和“光束”用于包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(U)辐射(例如波长为365，248，193，157或126毫微米)和远紫外线(EUV)辐射(例如具有5-20毫微米范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
这里所用的用语“图案形成装置”应被广义地解释为可用于使投影光束的横截面具有一定的图案以便在衬底的目标部分中形成图案的装置。应当注意的是，施加于投影光束中的图案可以不精确地对应于衬底目标部分中的所需图案。一般来说，施加于投影光束中的图案将对应于待形成在目标部分内的器件如集成电路中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的例子包括掩模、可编程的镜阵列和可编程的LCD面板。掩模在光刻领域中是众所周知的，其包括例如二元型、交变相移型和衰减相移型等掩模类型，还包括各种混合式掩模类型。可编程的镜阵列的一个例子采用微型镜的矩阵设置，各镜子可单独地倾斜以沿不同方向反射所入射的辐射光束；这样，反射光束就形成了图案。在图案形成装置的各例子中，支撑结构例如可为框架或台，其可根据要求为固定的或可动的，并可保证图案形成装置可例如相对于投影系统处于所需的位置。用语“分划板”或“掩模”在本文中的任何使用可被视为与更通用的用语“图案形成装置”具有相同的含义。
这里所用的用语“投影系统”应被广义地理解为包括各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统和反射折射光学系统，这例如应根据所用的曝光辐射或其它因素如使用浸液或使用真空来适当地确定。用语“透镜”在本文中的任何使用均应被视为与更通用的用语“投影系统”具有相同的含义。
照明系统也可包括用于对辐射投影光束进行引导、成形或控制的任何类型的光学元件，包括折射、反射和反射折射的光学元件，这些元件在下文中统称或单独地称为“透镜”。
光刻装置可以是具有两个(双级)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的那种类型。在这种“多级”式机器中，附加的台可以并联地使用，或者可在一个或多个台上进行预备步骤而将一个或多个其它的台用于曝光。
光刻装置也可以是这样的类型，其中衬底被浸入在具有较高折射率的液体如水中，从而填充了投影系统的最后元件和衬底之间的空间。浸液也可施加到光刻装置的其它空间内，例如掩模和投影系统的第一元件之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，其用于增大投影系统的数值孔径。


现在将仅通过示例的方式并参考示意性附图来介绍本发明的实施例，在附图中相应的标号表示相应的部分，其中图1显示了根据本发明的一个实施例的光刻装置；图2是图1所示装置中的衬底固定器的平面图；图3是夹紧了晶片W的衬底固定器的局部剖视图；图4是显示了图3所示衬底的下方的真空压力的图；图5是处于夹紧下凹晶片的初始阶段的衬底固定器的局部剖视图；和图6是显示了图5所示晶片的下方的真空压力的图。
在附图中，相应的标号表示相应的部分。
具体实施例方式
图1示意性地显示了一种根据本发明的一个特定实施例的光刻装置。该装置包括-用于提供辐射(例如UV辐射或DUV辐射)的投影光束PB的照明系统(照明器)IL，其在此特定示例中还包括辐射源LA；-用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA的第一支撑结构(例如掩模台)MT，其与用于将图案形成装置相对于物体PL精确定位的第一定位装置PM相连；-用于固定衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W的衬底台(例如晶片台)WT，其与用于将衬底相对于物体PL精确定位的第二定位装置PW相连；和-用于在衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上对由图案形成装置MA施加给投影光束PB的图案进行成像的投影系统(例如折射型投影透镜)PL。
如这里所述，此装置为透射型(例如采用了透射掩模)。或者，此装置也可以是反射型(例如采用了上述类型的可编程的镜阵列)。
照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是单独的实体，例如在辐射源为准分子激光器时。在这种情况下，辐射源不应被视为形成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束传送系统BD从源SO传递到照明器IL中，光束传送系统BD例如包括适当的导向镜和/或光束扩展器。在其它情况下该辐射源可以是装置的一个整体部分，例如在辐射源为水银灯时。辐射源SO、照明器IL以及光束传送系统BD(如果需要的话)可称为辐射系统。
照明器IL可包括调节装置AM，用于调节光束的角强度分布。通常来说，至少可以调节照明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σ-内部)。另外，照明器IL通常包括各种其它的元件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器提供了辐射的调整光束，其称为投影光束PB，并在其横截面上具有所需的均匀性和强度分布。
投影光束PB入射在固定于掩模台MT上的掩模MA上。在穿过掩模MA后，投影光束PB通过透镜PL，透镜PL将光束聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉测量仪)，衬底台WT可精确地移动，以便例如将不同的目标部分C定位在光束PB的路径中。类似地，可用第一定位装置PM和另一位置传感器(其在图1中未明确地示出)相对于光束PB的路径对掩模MA进行精确的定位，例如在将掩模MA从掩模库中机械式地重新取出之后或者在扫描过程中。通常来说，借助于形成为定位装置PM和PW的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可实现载物台MT和WT的运动。然而，在采用分档器的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可只与短行程致动器相连，或被固定住。掩模MA和衬底W可采用掩模对准标记M1，M2和衬底对准标记P1，P2来对准。
所述装置可用于下述优选模式中1.在步进模式中，掩模台MT和衬底台WT基本上保持静止，而施加到投影光束上的整个图案被一次性投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台WT，使得不同的目标部分C被曝光。在步进模式中，曝光区域的最大尺寸限制了在单次静态曝光中所成像的目标部分C的大小。
2.在扫描模式中，掩模台MT和衬底台WT被同步地扫描，同时施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上(即单次动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向由投影系统PL的放大(缩小)和图像倒转特性来确定。在扫描模式中，曝光区域的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(扫描方向上)。
3.在另一模式中，掩模台MT基本上保持固定并夹持了可编程的图案形成装置，而衬底台WT在施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上时产生运动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，可编程的图案形成装置根据需要在衬底台WT的各次运动之后或在扫描期间的两次连续辐射脉冲之间进行更新。这种操作模式可容易地应用于采用了可编程的图案形成装置、例如上述类型的可编程的镜阵列的无掩模式光刻技术。
还可以采用上述使用模式的组合和/或变型，或者采用完全不同的使用模式。
图2是衬底固定器10的平面图，其位于衬底台WT上以在曝光期间将衬底固定于其上。衬底固定器10包括平的圆形板，其上表面设有突起12的阵列并被壁11所包围。突起12支撑了衬底W，并具有通常小于衬底面积的约4％的总面积。虽然为了说明的目的而将突起12显示为以规则的矩形矩阵来排列，然而也可采用其它的排列，例如同心环。
突起板还设有通孔13，在该示例中具有围绕两个同心环14，15规则地排列的24个通孔。通孔13与衬底台WT上的真空端口对齐，并形成了用于将处于衬底W下方且被壁11所限定的空间抽成真空的真空端口。
通过切断真空并通过管脚将衬底W从下方抬起，就可将衬底W从衬底固定器10上取出，这些管脚延伸穿过衬底固定器10中的另外的一些孔(未示出)。这些另外的孔被抬高到与衬底相接触的壁所包围，因此不会有空气通过这些孔而泄漏到衬底下方的空间中。
图4是真空压力|Pvac|的图，该真空压力|Pvac|是晶片下方的空间内的压力和上述正常气压之间的差的大小。当将晶片正确地夹紧在衬底台上时，晶片下方的处于壁11内的区域中的压力处于均匀的较高真空度P1。
图5和6显示了在将下凹晶片W’安装到衬底固定器10上时的情况。在其外边缘处，晶片W’的曲率意味着在晶片W’和衬底固定器10之间存在较大的间隙，使得这个区域中的压力与晶片上方的压力相同，因而不存在夹紧效果。然而，根据本发明，由于突出部分12的高度降低且真空端口布置在衬底固定器10的中心区域内，因此在晶片W’下方的中心区域内会形成真空，如图6中的实曲线所示。因此，在晶片两侧上存在着压力差，它会产生可将晶片W’夹在衬底固定器10上并趋于压平衬底W’的夹紧力，虽然该夹紧力最初较小。衬底W’的平整降低了它与衬底固定器10之间的间隙，使得中心区域内的真空度加强。这又增大了作用在衬底W’上的压平力，因此衬底W’被迅速地压平且完全地夹紧在衬底固定器10上。然后衬底W’下方的真空度达到正常的水平，如图6中的虚线所示。
发明人已经证实，为了能夹紧下凹衬底，突出部分12的高度以及真空端口13的数量和定位必须满足一定的条件。突出部分12的高度应当足够小，使得在将弯曲的衬底W置于衬底固定器10上时存在着对向内气流的一定阻力，以便在中心部分的下方形成初始真空。然而与此同时，突出部分12不应太短而使初始真空区域被限制得太靠近真空端口13，从而无法在晶片下方获得均匀的真空度。发明人已经证实，为了保证能夹紧弯曲的晶片，突出部分12应当具有不超过100微米的高度。该高度从占据了衬底固定器的大部分面积的表面起测量。因此，处于靠在突出部分上的衬底下方的空间具有100微米的最大深度(开有真空端口的位置除外)。为了保证衬底下方的真空压力能在晶片被完全夹紧时迅速地均匀化，该高度最好也不应小于60微米。如果突起的高度处于70到80微米的范围内，那么夹紧是特别有效的。已经发现，对于300毫米晶片的最大曲率达到800微米的衬底而言，突出部分的高度为75微米的衬底固定器10能可靠地夹紧该衬底。
对于真空端口13的数量和排列来说，它们必须在数量上必须足够且分布得足够接近晶片的中心以产生初始真空。然而，为了保证能够开始下凹晶片的夹紧过程，真空端口不应离突起板的边缘太远。发明人已经证实，在中心区域内应当具有至少10个真空端口。对于300毫米(直径)的衬底而言，中心区域最好由半径小于或等于衬底半径d1的70％、例如100毫米的圆来界定边界。在此中心区域之外不应设有真空端口。特别优选的是，真空端口应通到具有不超过衬底半径的70％的外径和不小于衬底半径的40％的内径的环形区域中。在所述实施例中，真空端口设置在半径d2，d3分别为90毫米和70毫米的环14，15上。
虽然在上文中介绍了本发明的特定实施例，然而应当理解，本发明可以不同于上述的方式来实施。此说明书并不意味限制了本发明。
权利要求
1.一种光刻装置，包括-用于提供辐射投影光束的照明系统；-用于支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置用于使所述投影光束的横截面形成一定的图案；-用于固定衬底的衬底台，衬底固定器包括多个从一个表面上直立出来并具有基本上共面的末端的突出部分、围绕着所述突出部分的壁，以及多个通到由所述壁限定的空间内的真空端口；和-用于将所述形成图案的光束投影在所述衬底的目标部分上的投影系统，其特征在于，-各所述突出部分均具有不超过100微米的高度，并且设置了10个或更多个真空端口，它们全部通到由所述壁限定的所述空间的中心区域内，所述中心区域具有不超过所述衬底半径的70％的半径。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述突出部分的高度不小于60微米。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述突出部分的高度在70到80微米之间。
4.根据权利要求1，2或3所述的装置，其特征在于，通到所述中心区域内的所述真空端口的数量在20个到40个的范围内。
5.根据权利要求1，2，3或4所述的装置，其特征在于，所述真空端口通到具有不超过所述衬底半径的70％的外径和不小于所述衬底半径的40％的内径的环形区域中。
6.一种器件制造方法，包括步骤-提供衬底；-通过将所述衬底和衬底固定器之间的空间抽成真空来固定所述衬底，所述衬底固定器包括多个从一个表面上直立出来并具有基本上共面的末端的突出部分、围绕着所述突出部分的壁，以及多个通到由所述壁限定的空间内的真空端口；-使用照明系统来提供辐射投影光束；-使用图案形成装置来使所述投影光束的横截面具有一定的图案；和-将所述形成图案的辐射光束投影到所述衬底的目标部分上，其特征在于，各所述突出部分均具有不超过100微米的高度，并且设置了10个或更多个真空端口，它们全部通到由所述壁限定的所述空间的中心区域内，所述中心区域具有不超过所述衬底半径的70％的半径。
7.一种衬底固定器，其包括多个从一个表面上直立出来并具有基本上共面的末端的突出部分、围绕着所述突出部分的壁，以及多个通到由所述壁限定的空间内的真空端口；其特征在于各所述突出部分均具有不超过100微米的高度，并且设置了10个或更多个真空端口，它们全部通到由所述壁限定的所述空间的中心区域内，所述中心区域具有不超过所述衬底半径的70％的半径。
全文摘要
一种衬底固定器，其具有高度不超过100微米的突起，以及至少10个布置在中心区域内的真空端口，该中心区域的半径延伸到衬底半径的三分之二处。因此，通过在中心区域内产生初始真空，从而施加夹紧力以压平晶片，并使初始真空加强到晶片被完全夹紧时为止，从而可靠地夹紧下凹的晶片。
文档编号G03F7/20GK1510521SQ20031012395
公开日2004年7月7日 申请日期2003年12月19日 优先权日2002年12月20日
发明者R·N·J·范巴尔勒, M·A·W·库佩斯, P·梅杰斯, G·范努恩, J·J·奥坦斯, R N J 范巴尔勒, W 库佩斯, 奥坦斯, 芩 申请人:Asml荷兰有限公司