CN101515117B - 具有带粘弹性阻尼层的夹盘的光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有带粘弹性阻尼层的夹盘的光刻设备，包括构造用于调节辐射束的照射系统、构造成支撑图案形成装置的支撑结构、能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束的图案形成装置、构造成保持衬底的衬底台、构造用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分的投影系统、构造用于保持和定位物体的夹盘，例如将图案形成装置保持和定位在支撑结构上或将衬底保持和定位在衬底台上，所述夹盘包括基部和限制层。在基部和限制层之间设置包括粘弹性材料的阻尼层。

Description

具有带粘弹性阻尼层的夹盘的光刻设备
技术领域
本发明涉及一种光刻设备和用于该光刻设备的夹盘。
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(reticle)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。可以将该图案成像到衬底(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。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
夹盘可以用作图案形成装置台的一部分，以将图案形成装置保持并定位在图案形成装置台的相应的支撑结构上。夹盘也用作衬底台的一部分，以将衬底保持并定位在衬底台的相应的台上。当将要从图案形成装置转移朝向衬底的图案变得越来越小时，对光刻设备的各种部件的要求提高了。特别地，夹盘定位容差减小，这直接影响到用于台的定位控制系统。
为了驱动和定位物体(例如图案形成装置，重量不大于0.5千克)，通常希望使用大约10-15千克的夹盘。对于这样的夹盘，期望利用大约一千千克重的台以精确地驱动和定位图案形成装置。为了以合理的成本获得高产量，夹盘的重量可以减小。例如，夹盘可以构造成内部具有肋的盒子结构的玻璃块。所得的轻量的夹盘能够实现更轻的部件设置于整个台，显著地降低了成本并且提高了产量。
然而，通常这样的具有高的自然频率的极轻量的结构具有非常差的阻尼性质。这种差的阻尼性质限制了最适宜的高的台伺服系统带宽。
发明内容
本发明旨在改善台伺服系统带宽，使得可以将交叠和衰落(fading)进一步推至物理极限。同时，期望能进一步提高产量。更具体地，期望构造夹盘作为具有高的自然频率并且具有良好的阻尼性质的极轻量结构。
根据本发明的实施例，提供一种光刻设备，所述光刻设备包括：构造成调节辐射束的照射系统；图案形成装置支撑结构，所述图案形成装置支撑结构构造成支撑图案形成装置，图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予到辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，所述衬底台构造成保持衬底；投影系统，所述投影系统构造成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和夹盘，所述夹盘构造成将图案形成装置保持和定位到图案形成装置支撑结构上或将衬底保持和定位在衬底台上，所述夹盘包括基部和与其连接的限制层，并且其中在基部和限制层之间设置包括粘弹性材料的阻尼层。
在本发明的另一实施例中，提供一种夹盘，所述夹盘通常构造成保持和定位物体，所述夹盘包括基部和与其连接的限制层，其中在基部和限制层之间设置包括粘弹性材料的阻尼层。
附图说明
下面参考示意的附图仅以示例的方式对本发明的实施例进行描述，在附图中对应的附图标记表示对应的部件，在附图中：
图1示出根据本发明实施例的光刻设备；
图2a示意地显示了根据本发明实施例的具有基部、粘弹性阻尼层和限制层的夹盘的分解图；
图2b是对应于图2a的视图，其中基部、粘弹性阻尼层和限制层粘结在一起；
图3示意地显示了根据本发明实施例的具有分块的层的夹盘；和
图4示意地示出了根据本发明实施例的具有第一限制层、粘弹性阻尼层和第二限制层的叠层的夹盘，其中所述叠层将要安装在基部部分上，两者同处于非变形状态或变形状态。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的一种光刻设备。所述光刻设备1包括配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其他合适的辐射)的照射系统(照射器)IL，构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连的图案形成装置支撑结构或支撑结构(例如掩模台)MT。所述设备还包括配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连的衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”。所述设备还包括配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上的投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS。
所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述图案形成装置支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其他卡盘技术保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上所需的图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
应该将这里使用的术语“投影系统”广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑结构”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑结构，或可以在将一个或更多个其它台用于曝光的同时，在一个或更多个台或支撑结构上执行预备步骤。
光刻设备也可以是这种类型，其中衬底的至少一部分被具有相对较高的折射率的液体覆盖，例如水，以充满投影系统和衬底之间的空隙。浸没液体也可以应用到光刻设备的其他空隙，例如在掩模和投影系统之间的空隙。浸没技术能够用于提高投影系统的数值孔径。这里用到的术语“浸没”并不意味着结构(例如衬底)必须浸入到液体中，仅意味着曝光过程中液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成光刻设备的组成部分，而是通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射从所述源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用来调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀度和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(在图1中未明确地示出)用于将图案形成装置(例如掩模)MA相对于所述辐射束B的路径精确地定位。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用的目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所述设备用于以下模式的至少一种：
1.在步进模式中，在将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”保持为基本静止(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT或“衬底支撑结构”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”同步地进行扫描(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置(例如掩模台)MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT或“衬底支撑结构”进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
在图2-5中，示意地示出了通常用在光刻设备(例如，如图1所示)中的夹盘1。夹盘1构造用于将图案形成装置保持在图案形成装置(例如掩模台)MT上，或将衬底保持在衬底台WT上。夹盘还用于在光刻设备中保持和定位其他物体，例如反射镜。夹盘1包括由玻璃材料制成的基部2。基部2构造成轻量的具有内部肋的盒子。此外，夹盘1包括阻尼层8和由玻璃材料制成的限制层9的叠层6。该叠层6使用(例如)合适的粘结剂连接到基部2。叠层6的各个层彼此连接，特别地，也通过合适的粘结剂连接。叠层6构造成增加阻尼到那些相对于限制层9使交界基部表面经受高应变、使得阻尼层8中具有高切变的模式。
根据本发明的实施例，阻尼层8包括粘弹性材料，特别是粘弹性聚合物层，例如橡皮。在图2中，粘弹性阻尼层8和限制层9基本上在基部2的整个上侧延伸。然而，应该认识到，这些层并不需要覆盖基部2的整个上侧。例如，在实施例中，在将要被阻尼的模态下经受相对高的应变的基部的多半个表面(但少于整个表面)被覆盖。
具有限制层9和粘弹性阻尼层8的叠层6的结构给予基部2刚性、高本征频率和合适的阻尼特性。夹盘1的整个结构现在是轻量的和抗弯曲的，同时具有良好的阻尼性质，并因此使得有可能进一步优化伺服系统带宽。粘弹性阻尼层8使得有可能吸收(take up)并阻尼基部表面和限制层表面之间的相对变形差异。这将切变加载给阻尼层，为此阻尼层具有高的阻尼性能。通过这种技术，不但能够阻尼全面弯曲模式，也能阻尼局部板模式。此外，发生在折叠频率(采样频率的一半)之上的局部板模式可以被折叠回到限制伺服系统带宽的频率范围内。
粘弹性阻尼层8具有大约100-1000μm之间的厚度。在实施例中，粘弹性阻尼层8接近200μm厚。限制层9具有大约0.5-5mm之间的厚度。限制层9接近1mm厚。基部2可以具有大约40-70mm之间的厚度。在实施例中，基部2接近55mm厚，其内部肋4具有2-6mm之间的厚度，并且特别是接近3mm厚。
优选地，限制层9的弹性模量高于粘弹性阻尼层8的弹性模量至少10倍。如果用粘结剂来连接这些层，优选地，限制层9的弹性模量高于粘结剂的弹性模量，依次地粘结剂的弹性模量高于粘弹性阻尼层8的弹性模量。期望的是，粘结剂的剪切模量足够高，以能够在阻尼过程中承载(load)粘弹性阻尼层8。
限制层9可以设置成在其顶面具有纵向的切口12(cut)。优选地，切口12延伸穿过层9的整个厚度。如果需要的话，切口还可以一定程度延伸到粘弹性阻尼层8中。切口12有助于防止由于粘弹性阻尼层8的松弛和/或蠕变带来的夹盘1的漂移。例如，在利用热溶化的粘结剂使各个层彼此连接的过程中这还是有利于的，并且阻止在操作过程中由于温度变化带来的夹盘变形。
如图3所示，还有可能具有多个小块15，每个小块包括阻尼层和限制层的叠层。这里的这些小块15仅覆盖基部的大部分重要的部分，特别地，每个小块15覆盖在应该被阻尼的模态中显示出高应力的表面。这已经有益地改善了这样形成的整个夹盘的第一阶扭转和弯曲性质。尤其地，粘弹性阻尼层和限制层(的多个小块)至少覆盖具有相对高的应变的基部表面上侧的一半。
如图4所示，还有可能构造第一上限制层20、粘弹性阻尼层21和第二下限制层22的叠层，这些层彼此用粘结剂24连接，叠层与将要连接叠层的基部(未示出)一起形成夹盘。此外，在这种情形中，粘弹性阻尼层21能够吸收(take up)基部和这些层的叠层之间的适量的剪切变形。
除了示出的实施例，应该认识到，是可能有许多不同的实施例。例如，根据本发明的夹盘也可以用在不包括投影光学元件的光刻工具中，例如接触光刻工具，也用在无掩模光刻工具和具有投影光学元件设计的基本上与本示例不同的光刻工具中。代替将限制层-粘弹性阻尼层的叠层和可能的其他限制层连接在基部部分的顶部，还有可能直接地通过粘弹性粘结剂将限制层(例如玻璃盖)连接在基部部分上。在那种情况中，粘弹性粘结剂形成能够吸收(take up)基部和限制层之间的适量的剪切变形的粘弹性阻尼层。
代替玻璃，基部和/或限制层也可以由其他材料形成，类似(例如)陶瓷材料或合适的金属。基部还可以以其他方式构造成轻量，例如通过其他类型的开口结构，例如包括其间具有孔的多个插脚。粘弹性阻尼层还可以由其他材料形成，例如两面粘结的粘弹性箔片。
除了或代替在夹盘的基部部分的上侧处提供本发明，粘弹性阻尼层和限制层的组件还可以位于基部部分的其他侧面。
虽然在本文中详述了光刻设备在制造ICs(集成电路)中的应用，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂覆到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和深紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)以及粒子束，例如离子束或电子束。
这里使用的术语“透镜”可以认为是一个或多种类型的光学元件的组合体，包括折射型、反射型、磁学型、电磁型和静电型光学部件。
上面已经描述了本发明的特定的实施例，但应该理解本发明可以以除上面所述以外的方式来实现。
上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离给出本发明的权利要求的范围，可以对上述本发明进行更改。

Claims (18)

1.一种光刻设备，其包括：
照射系统，所述照射系统构造成调节辐射束；
图案形成装置支撑结构，所述图案形成装置支撑结构构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予到辐射束以形成图案化的辐射束；
衬底台，所述衬底台构造成保持衬底；
投影系统，所述投影系统构造成将图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；和
夹盘，所述夹盘构造用于保持和定位物体，所述夹盘包括基部和限制层，
其中在所述基部和所述限制层之间设置包括粘弹性材料的阻尼层，所述基部由所述阻尼层、或由所述限制层或由所述阻尼层和所述限制层两者覆盖。
2.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述粘弹性材料是至少部分在所述基部和所述限制层之间延伸并且用粘结剂连接至其上的粘弹性聚合物层。
3.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述粘弹性材料是连接所述基部与所述限制层的粘弹性粘结剂。
4.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述基部、或所述限制层、或所述基部和所述限制层两者都由玻璃或陶瓷制成。
5.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述限制层的弹性模量高于所述阻尼层的弹性模量。
6.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述限制层包括多个切口。
7.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述阻尼层、或所述限制层、或所述阻尼层和所述限制层两者被分成块。
8.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述阻尼层、或所述限制层、或所述阻尼层和所述限制层两者覆盖在将要被阻尼的模态下显示高应变的夹盘区域的一半以上。
9.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述基部被构造成为具有内部肋的盒子。
10.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述物体是所述图案形成装置，并且所述夹盘构造用于将所述图案形成装置保持和定位在所述图案形成装置支撑结构上。
11.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述物体是所述衬底，并且所述夹盘构造用于将所述衬底保持和定位在所述衬底台上。
12.一种构造用于保持和定位物体的夹盘，所述夹盘包括：
基部和限制层，
其中在所述基部和所述限制层之间设置包括粘弹性材料的阻尼层，所述基部由所述阻尼层、或所述限制层、或所述阻尼层和所述限制层两者覆盖。
13.如权利要求12所述的夹盘，其中所述物体是构造用于图案化辐射束的图案形成装置。
14.如权利要求12所述的夹盘，其中所述物体是构造成用辐射束曝光的衬底。
15.如权利要求12所述的夹盘，其中所述粘弹性材料是至少部分在所述基部和所述限制层之间延伸并且用粘结剂连接至其上的粘弹性聚合物层。
16.如权利要求12所述的夹盘，其中所述粘弹性材料是连接所述基部与所述限制层的粘弹性粘结剂。
17.如权利要求12所述的夹盘，其中所述基部、或所述限制层、或所述基部和所述限制层两者由玻璃或陶瓷制成。
18.如权利要求12所述的夹盘，其中所述限制层的弹性模量比所述阻尼层的弹性模量高。
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