CN101021691A - 光刻设备及装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在第一侧使用第一夹持装置，在不同于第一侧的第二侧使用第二夹持装置来夹持光刻设备中的掩模。优选使用薄膜片施加夹持力。第一夹具沿平行于构图装置的平面的方向、垂直于构图装置的平面的方向并可旋转地夹持衬底。第二夹持装置仅沿平行于衬底的平面的方向夹持构图装置。

Description

光刻设备及装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种光刻设备和用于制造装置的方法。
背景技术
光刻设备是一种将期望图案施加到衬底，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以在制造集成电路(IC)期间使用光刻设备。在那种情况下，可以使用构图装置产生将形成于IC各层上的电路图案，构图装置也被称为掩模或中间掩模(retic1e)。该图案能够被转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的部分、一个或几个管芯)上。图案的转移通常经由向提供于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上成像实现。通常，单块衬底将包含将被依次构图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(stepper)和所谓的扫描机(scanner)，在步进机中，通过将整个图案曝光到目标部分上一次来辐射每个目标部分，在扫描机中，通过沿给定方向(“扫描”方向)由辐射束扫描图案来辐射每个目标部分，同时平行于或反平行于该方向同步地扫描衬底。也可能通过将图案压印到衬底上从构图装置转移图案。
常规上，构图装置被夹到构图装置的有图案侧上的构图装置支架上。这允许容易地插入和移除不同构图装置，于是改善光刻设备的多用性。然而，当向构图装置施加大加速度(大到600m/s2)时，其可能会滑动，导致图案投影(叠加，overlaying)中的误差。为了防止构图装置滑动，可能需要施加更大夹持力。然而，施加更大夹持力可能会导致构图装置变形。
发明内容
希望将构图装置夹到光刻设备上而不使构图装置变形。
根据本发明的实施例，提供了一种光刻设备，包括：支撑体，其经构造以支撑构图装置，所述构图装置能够在辐射束的截面中为其赋予图案，以形成经构图的辐射束；投影系统，经配置以将所述经构图的辐射束投射到衬底的部分上；第一保持器，在所述构图装置的第一表面上保持所述构图装置；以及第二保持器，在所述构图装置相对于所述第一表面的第二表面上保持所述构图装置。
根据本发明的实施例，提供了一种装置制造方法，包括：使用构图装置向经构图的辐射束上赋予图案；将经构图的辐射束投射到衬底上；在构图装置的第一表面上保持第一构图装置；以及在构图装置不同于第一表面的第二表面上保持构图装置。
附图说明
现在将参考附图仅仅以举例的方式描述本发明的实施例，在附图中相应的附图标记表示相应的的部分，且其中：
图1绘示了根据本发明实施例的光刻设备；
图2绘示了根据本发明实施例的构图装置；
图3绘示了根据本发明实施例的光刻设备；
图4绘示了根据本发明实施例的与掩模台一起使用的框架；以及
图5绘示了本发明的可选实施例。
具体实施方式
图1示意性地绘示了根据本发明实施例的光刻设备。该设备包括配置成调节辐射束B(例如紫外辐射)的照明系统(照明器)IL；构造成支撑构图装置(例如掩模)MA且连接到第一定位器PM的支撑结构(例如掩模台)MT，第一定位器PM被配置为根据特定参数精确地定位构图装置；被构造成支撑衬底(例如涂布有抗蚀剂的晶片)W并连接到第二定位器PW的衬底台(例如晶片台)WT，第二定位器PW被配置为根据特定参数精确定位衬底；以及投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，其被配置为将由构图装置MA赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。
照明系统可以包括各种光学部件，例如折射、反射、磁、电磁、静电或其它种类的光学部件，或者其任意组合，用于对辐射进行导向、整形或控制。
支撑结构支撑着，即承载着构图装置的重量。它以某种方式保持着构图装置，该方式取决于构图装置的取向、光刻设备的设计和其它条件，例如构图装置是否放在真空环境中。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术来保持构图装置。该支撑结构可以是例如框架或台子，其根据需求可以是固定的或可移动的。支撑结构可以确保构图装置相对于投影系统处于希望的位置。本文中对术语“中间掩模”或“掩模”的任何使用都可以被认为与更为宽泛的术语“构图装置”同意。
本文中所用的术语“构图装置”应当被广义地解释为任何能够用于为辐射束在其截面上赋予图案以便在衬底的目标部分中生成图案的装置。应当指出，被赋予辐射束的图案可以不精确地对应于衬底的目标部分中所希望的图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，被赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中生成的装置中的特定功能层，例如集成电路。
构图装置可以是透射的或反射的。构图装置的例子包括掩模、可编程镜阵列和可编程LCD面板。掩模是光刻中公知的，包括诸如二元、交替相移和衰减相移的掩模类型以及各种混合掩模类型。可编程镜阵列的一例利用了小镜片的阵列布置，每个小镜片可以单独倾斜以便沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜片在被镜矩阵反射的辐射束中赋予了图案。
本文中所用的术语“投影系统”应当被广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括适合于所用曝光辐射或适合于诸如浸渍液体的使用或真空的使用的其它因素的折射、反射、反射折射、磁、电磁和静电光学系统或其任何组合。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更为宽泛的术语“投影系统”同义。
如这里所述，该设备为透射型的(例如，利用透射掩模)。或者，该设备可以是反射型的(例如，利用如上所述类型的可编程镜阵列，或利用反射掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的类型的。在这种“多台”器械中，可以并行地使用额外的台子，或者可以在一个或多个台上执行预备步骤，而将一个或多个其它台用于曝光。
该光刻设备也可以是这种类型的：其中，衬底的至少一部分可以被具有较高折射率的液体，例如水覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。也可以将浸渍液体用到光刻设备的其它空间中，例如，掩模和投影系统之间的空间。浸渍技术在本领域中广为人知，用于提高投影系统的数值孔径。如这里所用的术语“浸渍”并非表示诸如衬底的结构必须要浸没在液体中，而仅仅表示在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
参考图1，照明器IL从辐射源SO接收辐射束。例如当辐射源为准分子激光器的时候，该辐射源和光刻设备可以是分立的实体。在这种情况下，不认为辐射源形成光刻设备的部分且辐射束在束提供系统BD的帮助下从辐射源SO被传送到照明器IL，该束提供系统BD包括例如适当的导向镜和/或扩束器。在其它情况下，例如当辐射源为汞灯的时候，该辐射源可以是光刻设备的集成部分。可以将辐射源SO和照明器IL，如必要时与束提供系统BD一起称为辐射系统。
照明器IL可以包括调节器AD，用于调节辐射束的角度强度分布。通常，至少能够调节照明器瞳孔平面(pupil plane)内强度分布的外和/或内径向程度(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照明器IL可以包括各种其它部件，例如集成器(integrator)IN和聚光器CO。可以使用照明器来调节辐射束，使之在其截面内具有所需的均匀度和强度分布。
辐射束B入射到置于支撑结构(例如掩模台MT)上的构图装置(例如掩模MA)上，并被构图装置构图。在穿过掩模MA之后，辐射束B通过投影系统PS，其将辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉装置、线性编码器或电容性传感器)的辅助下，可以精确地移动衬底台WT，例如，以便在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，可以使用第一定位器PM和另一个位置传感器(在图1中未明示)例如在从掩模库(mask library)机械减缩之后或在扫描期间相对于辐射束B精确地定位掩模MA。通常，在长行程模块(粗定位)和短行程模块(精细定位)的辅助下可以实现掩模台MT的移动，长行程模块和短行程模块构成第一定位器PM的部分。类似地，使用构成了第二定位器PW的部分的长行程模块和短行程模块可以实现衬底台WT的移动。对于步进机(相对于扫描机)而言，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。可以利用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2对准掩模MA和衬底W。尽管图示的衬底对准标记占据着专门的目标部分，它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线带对准标记(scribe-lane alignment mark))。类似地，在掩模MA上提供有超过一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。
至少可以在下述模式的至少之一中使用图示的设备：
1.在步进模式中，实质上保持掩模台MT和衬底台WT静止，同时将赋予辐射束的整个图案一次性投影到目标部分C上(即，单次静止曝光)。然后在X和/或Y方向偏移衬底台WT，从而能够曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制着在单次静止曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，同步扫描掩模台MT和衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上(即单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性决定衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制着单次动态曝光中目标部分的(沿非扫描方向)宽度，而扫描运动的长度决定着目标部分(沿扫描方向)的高度。
3.在另一种模式中，实质上保持掩模台MT静止地支撑着可编程构图装置，移动或扫描衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常使用脉冲辐射束，在每次移动衬底台WT之后或者在扫描期间相继的辐射脉冲之间根据需要更新可编程构图装置。可以容易地将这种工作模式应用于利用可编程构图装置(例如上述类型的可编程镜阵列)的无掩模光刻。
也可以使用上述使用模式的组合和/或变化或者完全不同的使用模式。
如图2所示，可以在掩模两个表面上将掩模MA夹到掩模台MT上。通过两面夹持掩模MA，掩模可以经受大的加速度而没有滑动或变形。在图2的实施例中，优选使用薄膜片21、22施加夹持或保持力，其进一步防止了掩模的变形。利用第一真空夹具23或保持器产生施加到掩模MA的第一表面的夹持力，利用第二真空夹具24或保持器产生施加到掩模的第二表面上的夹持力。薄膜片通常显著薄于掩模MA。例如，掩模MA可以大约为6mm，而膜片在大约0.2mm和0.4mm之间。优选薄膜片在掩模MA的加速度方向(即平行于掩模MA的平面)上坚硬，但在垂直于掩模MA的平面的方向上更为柔软，以避免损伤掩模MA。
夹持掩模MA的第一表面的第一夹具23沿着平行于掩模平面的方向、垂直于掩模平面的方向且可旋转地支撑着掩模，即，其刚性地支撑掩模。相反，第二夹具24仅沿着平行于掩模平面的方向支撑掩模MA，以为掩模MA的厚度变化留出余地。
图3绘示了被从掩模台上卸载下来的掩模。如从图4可看出的，薄膜片22形成承载掩模的框架25的部分。当需要不同的掩模时，撤除整个框架并插入另一个框架以承载具有不同图案的掩模。一旦插入后，就施加真空夹具并将掩模夹到适当位置。框架25可以连接到或不连接到掩模台MT并形成其一部分。或者，如图5所示，可以单独地从框架25撤除并更换掩模MA。与第二膜片相比，第一膜片21通过例如胶水刚性连接到掩模台。在该例中，从掩模台MT的底部撤除或加载掩模MA，但是本发明也可以等价地通过位于掩模MA下方的第一夹具23来实施(第二夹具24(仅沿着平行于掩模MA的方向支撑掩模MA)位于掩模上方且从上方加载和撤除掩模MA)。
通过夹持掩模MA的两侧(即通过使用两个薄膜片)，显著增大了总摩擦力，从而有可能实现更大的加速度而不引入破坏性的局部力。增大的加速度又带来了更高的产出。
为了进一步改善掩模MA与薄膜片21、22之间的粘附，可以用具有高摩擦系数的材料，例如用类似橡胶的材料或材料织物形成薄膜片。
可以用第一夹具夹持掩模MA的被构图表面，或者夹持掩模MA的非构图表面，在后一种情况下，第二夹具将夹持掩模MA的被构图侧。
优选在掩模MA的相对侧或边缘布置两个第一夹具23，且在掩模MA的相对侧或边缘上布置两个第二夹具24。
尽管这里结合真空夹具进行了描述，也可以使用其它形式的夹具，例如静电夹具实施本发明。
尽管在本文中可能提到在IC制造中对光刻设备的特定使用，应当理解，这里描述的光刻设备可以具有其它应用，例如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的图案导引和图案探测、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域的技术人员将理解，在这种可选应用的环境下，本文中对术语“晶片”或“管芯”的任何使用都可以被看作分别与更为广义的术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后，在例如轨道(通常向衬底施加一层抗蚀剂并显影被曝光抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检测工具中处理这里所提到的衬底。在适用的情况下，可以将此处的公开应用到这种和其它衬底处理工具。此外，可以将衬底处理超过一次，例如为了产生多层IC，因此这里所用的术语衬底也可以指已经含有多个经处理的层的衬底。
尽管以上可能在光刻环境下特别提到了对本发明实施例的应用，应当理解，本发明可以用在其它应用中，例如，压痕平版印刷(imprintlithography)，且在环境允许的情况下，本发明不限于光刻。在压痕平版印刷中，构图装置的拓扑关系定义了在衬底上生成的图案。可以将构图装置的拓扑压入施加到衬底上的抗蚀剂层中，从而通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。从抗蚀剂移开构图装置，在固化抗蚀剂之后在其中留下图案。
这里所用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有或约具有365、355、248、193、157或126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及微粒束，诸如离子束或电子束。
只要上下文允许，术语“透镜”可以指各种光学部件，包括折射、反射、磁、电磁和静电光学部件的任何一种或组合。
尽管以上描述了本发明的特定实施例，应当理解可以以不同于上述的其它方式实践本发明。例如，本发明可以采取计算机程序或数据存储媒质的形式，所述计算机程序包含一个或多个描述如上所述方法的机器可读指令的序列，所述数据存储媒质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)具有存储于其中的计算机程序。
以上描述意在示例而非限制。于是本领域的普通技术人员应当理解，在不背离以下所列权利要求书的范围的情况下，可以对如所述的本发明做出修改。

Claims (16)

1.一种光刻设备，包括：
支撑体，其构造成支撑构图装置，所述构图装置能够在辐射束的截面中为辐射束赋予图案，以形成经构图的辐射束；
投影系统，其配置成将所述经构图的辐射束投射到衬底的目标部分上；
第一保持器，其在所述构图装置的第一表面上保持所述构图装置；以及
第二保持器，其在所述构图装置相对于所述第一表面的第二表面上保持所述构图装置。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其特征在于：所述第一保持器为真空夹具。
3.根据权利要求1所述的光刻设备，其特征在于：所述第二保持器为真空夹具。
4.根据权利要求1所述的光刻设备，其特征在于：使用薄膜片将保持力施加到所述构图装置的所述第一表面。
5.根据权利要求1所述的光刻设备，其特征在于：使用第二薄膜片将保持力施加到所述构图装置的所述第二表面。
6.根据权利要求4所述的光刻设备，其特征在于：所述薄膜片具有高摩擦系数。
7.根据权利要求5所述的光刻设备，其特征在于：所述第二薄膜片具有高摩擦系数。
8.根据权利要求1所述的光刻设备，其特征在于：所述第一保持器沿平行于所述构图装置的平面的方向、垂直于所述构图装置的平面的方向并可旋转地支撑所述构图装置。
9.根据权利要求1所述的光刻设备，其特征在于：所述第二保持器沿平行于所述构图装置的平面的方向支撑所述构图装置。
10.根据权利要求4所述的光刻设备，其特征在于：所述薄膜片可以相对于构图装置保持器移动。
11.根据权利要求5所述的光刻设备，其特征在于：所述第二薄膜片刚性固定到构图装置保持器。
12.根据权利要求11所述的光刻设备，其特征在于：所述构图装置保持器可以从所述光刻设备撤除。
13.根据权利要求1所述的光刻设备，其特征在于：其还包括另一个第一保持器和另一个第二保持器，每一所述第一和第二保持器设置于所述衬底的相对侧。
14.根据权利要求12所述的光刻设备，其特征在于：所述构图装置刚性固定到所述第二薄膜片。
15.根据权利要求12所述的光刻设备，其特征在于：所述构图装置可以从所述第二薄膜片分离。
16.一种装置的制造方法，包括：
使用构图装置向辐射束上赋予图案，以形成经构图的辐射束；
将所述经构图的辐射束投影到衬底上；
将所述第一构图装置保持在所述构图装置的第一表面上；以及
将所述构图装置保持在所述构图装置与所述第一表面不同的第二表面上。
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