[发明专利]衬底保持装置、光刻设备以及器件制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年4月19日递交的美国临时申请61/635，754的权益，其在此通过引用全文并入。

技术领域

本发明涉及衬底保持装置、光刻设备以及器件制造方法。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也能够通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

已经提出将光刻投影设备中的衬底浸入到具有相对高折射率的液体(例如水)中，以便充满投影系统的最终元件和衬底之间的空间。在一实施例中，液体是蒸馏水，但是可以使用其他液体。本发明的实施例将参考液体进行描述。然而，其它流体也可能是适合的，尤其是润湿性流体、不能压缩的流体和/或具有比空气高的折射率的流体，期望地，可以是具有比水高的折射率的流体。除气体之外的流体尤其是希望的。这样的想法是为了实现更小特征的成像，因为在液体中曝光辐射将会具有更短的波长。(液体的影响也可以被看成提高系统的有效数值孔径(NA)，并且也增加焦深)。还提出了其他浸没液体，包括其中悬浮有固体颗粒(例如石英)的水，或具有纳米悬浮颗粒(例如具有最大尺寸达10nm的颗粒)的液体。

发明内容

在常规的光刻设备中，待曝光的衬底可以通过衬底保持装置支撑，衬底保持装置依次通过衬底台支撑。衬底保持装置通常是平的刚性盘，尺寸和形状与衬底对应(但是它可以具有不同的尺寸和形状)。其具有凸起(称为突节或小突起)的阵列，从至少一个侧面凸起。在一个实施例中，衬底保持装置在两个相对的侧面上具有凸起的阵列。在这种情况下，当衬底保持装置被放置在衬底台上时，衬底保持装置的主体被保持在衬底台之上且距衬底台有一个小的距离，同时衬底保持装置的一个侧面上的突节的端部位于衬底台的表面上。类似地，当衬底搁置在衬底保持装置的相对侧面上的突节的顶部上时，衬底与衬底保持装置的主体间隔设置。这样的一个目的是有助于防止可能存在于衬底台或衬底保持装置上的颗粒(即，诸如灰尘颗粒等污染颗粒)使得衬底保持装置或衬底变形。因为突节的总的表面面积仅是衬底或衬底保持装置的总面积的小部分，因此很可能突节之间会有颗粒以及它们的存在将不会有任何影响。

由于在高产出的光刻设备的使用过程中衬底经历高的加速度，不能够充分地使得衬底简单地搁置在衬底保持装置的突节上。衬底被夹持在合适的位置。将衬底夹持在合适的位置的两个方法是已知的，真空夹持和静电夹持。在真空夹持中，衬底保持装置和衬底之间的空间以及(可选地)衬底台和衬底保持装置之间的空间被部分地抽空，使得衬底通过其上的液体或气体的较高压力被保持在合适的位置。然而，真空夹持装置在束路径和/或衬底或衬底保持装置附近的环境被保持在低压或超低压的情形下(例如对于极紫外(EUV)辐射光刻)可能是不可行的。在这种情况下，不能够跨经衬底(或衬底保持装置)形成足够大的压差来夹持衬底。因此，在这样的环境(或其他环境)中可以使用静电夹持。在静电夹持过程中，设置在衬底台和/或衬底保持装置上的电极被升高至高电势，例如10至5000V，并且静电力吸引衬底。因此，突节的另一用途是将衬底、衬底保持装置和衬底台间隔分开，以便实现静电夹持。

在整个衬底表面上的温度控制是重要的，尤其是在浸没系统中，其中浸没系统对由于液体(例如水)蒸发效应带来的温度变化敏感。液体的蒸发从衬底移除热，这引起温度变化。温度变化可以导致衬底中的热应力，其最终可能导致重叠误差。为了改善温度控制的精确度，希望将温度的实时局部测量与主动加热相结合。这样的测量和加热系统被集成到系统中，例如衬底保持装置(即，直接支撑衬底的物体)和/或衬底台(例如衬底台的反射镜块，即支撑衬底保持装置并提供围绕衬底保持装置的上表面的物体)中。薄膜叠层可以用以制造可以测量和加热这种结构的结构并且提供集成到衬底保持装置和/或台中的机会。