CN104520770A - 静电夹持装置、光刻设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静电夹持装置(21)，配置成保持物体，所述静电夹持装置包括电极(24)、由位于电极上的电阻材料形成的电阻部分(23)以及由位于电阻部分上的介电材料形成的介电部分(22)。

Description

静电夹持装置、光刻设备和方法
技术领域
本发明涉及用于保持物体的静电夹持装置、光刻设备和方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到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与所述IC的单层对应的电路图案，并且该图案可以被成像到具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(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，单一的衬底将包含被连续曝光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。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
静电夹持装置可以在例如EUV的特定波长条件下运行的光刻设备中使用，因为在这些波长条件下，光刻设备的特定区域在真空条件下运行。静电夹持装置可以设置用以通过静电将物体夹持到支撑结构，例如将掩模或衬底(晶片)分别夹持到例如掩模台或晶片台。
被施加到静电夹持装置的电压可以是相当大的。例如，该电压可以是千伏量级。绝缘阻挡件通常位于静电夹持装置的电极之上，绝缘阻挡件用以将例如衬底等物体与施加到电极的电压隔离。该绝缘阻挡件可以是薄的，以便最小化跨过绝缘体的电压降。然而，绝缘阻挡件的薄使得它容易断裂。如果发生断裂，则电极和衬底之间发生放电，这会引起对静电夹持装置和衬底的损坏。在这种情况下，可能需要更换静电夹持装置并抛弃衬底。
期望地，提供例如一种改进的静电夹持装置，其避免或消除了此处或其他地方提到的现有技术中的问题中的一个或多个。
发明内容
根据本发明第一方面，提供一种静电夹持装置，静电夹持装置配置用以保持物体，所述静电夹持装置包括电极、由位于电极上的电阻材料形成的电阻部分以及由位于电阻部分上的介电材料形成的介电部分。
所述夹持装置还可以包括多个突节，所述多个突节位于静电夹持装置的物体接收侧上。
导体可以设置在突节的最外侧表面上，使得在使用时导体与被夹持物体接触。
导体可以具有小于1Ωm的电阻率。
在使用时考虑电极的表面积和电阻部分与被夹持物体之间的间距的情况下，电阻介质的电阻提供小于0.1秒的RC常数。
介电介质的电阻可以超过1013Ω.
介电部分的厚度在2微米至100微米之间。
电阻部分的厚度在0.1mm至10mm之间。
所述夹持装置可以是双极夹持装置，该双极夹持装置还包括设置在所述电极附近的第二电极，第二电极与所述电极分离，所述第二电极配置成接收与所述电极接收的电压符号相反的电压。
所述电极可以是基本上矩形的。
所述电极可以是基本上圆的弧段(segment)的形状。
根据本发明的第二方面，提供一种光刻设备，包括：照射系统，构造并布置成提供辐射束；和物体支撑结构，构造和布置成将物体支撑在辐射束的束路径中，其中所述物体支撑结构包括根据本发明第一方面的静电夹持装置。
根据本发明的第三方面，提供一种方法，包括步骤：设置物体；使用照射系统提供辐射束；使用静电夹持装置将物体保持在束路径中，所述夹持装置包括由电阻材料形成的电阻部分、由设置在电阻部分和待保持的物体之间的介电材料形成的介电部分以及电极，所述电极设置在电阻部分的与介电部分邻近的相对表面上；其中在所述电极和待保持的物体之间施加电压。
施加至电极的电压可以是至少300V。
根据本发明第四方面，提供一种夹持装置，配置成保持物体，所述夹持装置包括电压可以施加至其上、以便将所述物体固定至夹持装置的电极，所述夹持装置还包括具有入口和出口的冷却流体管道，其中所述夹持装置设置有加热器，所述加热器配置成局部加热冷却流体管道的一部分。
所述加热器可以配置成局部加热所述冷却流体管道的邻近所述入口的一部分。
所述加热器可以邻近所述冷却流体管道的入口。
所述加热器可以延伸通过大约90度或更多(从所述夹持装置的中心围绕所述夹持装置测量)。所述加热器可以延伸通过达到180度(从所述夹持装置的中心围绕所述夹持装置测量)。
加热器可以位于夹持装置的电极和冷却流体管道之间。电极可以是用于固定物体的电极。
所述夹持装置可以是Johnsen-Rahbek夹持装置。夹持装置可以是静电夹持装置。夹持装置可以是根据本发明第一方面的夹持装置。
根据本发明第五方面，提供一种冷却夹持装置的方法，所述夹持装置配置成保持物体，所述夹持装置包括电压可以施加至其上、以便将所述物体固定至所述夹持装置的电极，所述方法包括：使冷却流体流入冷却流体管道的入口并从冷却流体管道的出口去除热的冷却流体，所述方法还包括使用加热器局部加热所述冷却流体。
加热器可以用于局部加热邻近所述入口的冷却流体。
加热器可以减小邻近所述入口的冷却流体和靠近所述出口的冷却流体之间的温度梯度。
根据本发明第六方面，提供一种光刻设备，包括：照射系统，构造并布置成提供辐射束；和物体支撑结构，构造并布置成将物体支撑在辐射束的束路径中，其中所述物体支撑结构包括根据本发明第四方面所述的夹持装置。
本发明的其他实施例、特征以及优点以及本发明的不同实施例的结构和操作在下面参照附图详细描述。应该说明的是，本发明不限于此处描述的具体实施例。这些实施例在此处仅为了说明。基于此处包含的教导，附加的实施例对于本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示意地示出根据本发明的实施例的光刻设备；
图2是光刻设备的更详细的示意图；
图3是图1和2的光刻设备的源收集器装置SO的更详细的示意图；
图4示意地示出现有技术的静电夹持装置的截面部分；
图5示意地示出不同的现有技术的静电夹持装置的截面部分；
图6示意地示出根据本发明的实施例的静电夹持装置的一部分的从上面看的截面图；
图7示意地示出根据本发明可选实施例的静电夹持装置的一部分的从上面看的示图；
图8示意地示出图6的静电夹持装置的一部分的截面图，其中在静电夹持装置的介电层中存在缺陷；
图9示意地示出根据本发明的可选实施例的夹持装置的一部分的截面图；和
图10示意地示出图9中示出的夹持装置的、从上面看的截面图。
通过下文中结合附图详细地描述的说明书，本发明的优点将更加清楚，在附图中相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，相同的附图标记基本上表示相同的、功能类似和/或结构类似的元件。
具体实施方式
本说明书公开一个或多个并入本发明的特征的实施例。这些公开的实施例仅给出本发明的示例。本发明的范围不限于公开的实施例。本发明通过所附的权利要求限定。
所述的实施例以及在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等表明：描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例不必包括特定的特征、结构或特性。而且，这些措辞不必指的是那些相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应该理解，在本领域技术人员的知识范围内可以与不管是否明确示出的其他实施例相关地实现这样的特征、结构或特性。
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的包括源收集器装置SO的光刻设备100。所述光刻设备包括：
照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，极紫外(EUV)辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与用于精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连；
衬底台(例如，晶片台)WT，构造用以保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且与配置用于精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
投影系统(例如折射式投影系统)PS，其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。
照射系统IL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。
支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA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MA。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT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。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。
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。被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MA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。掩模在光刻术中是公知的，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，每一个小反射镜可以独立地倾斜，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。
与照射系统类似，投影系统可以包括多种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型光学部件或其他类型光学部件、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空之类的其他因素所适合的。可以期望对EUV辐射使用真空，因为其他气体可以吸收太多的辐射。因此可以借助真空壁和真空泵在整个束路径上提供真空环境。
如这里所示的，所述设备是反射类型(例如采用反射式掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种具有多个台的机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
参照图1，所述照射器IL接收从源收集器装置SO发出的极紫外辐射束。用以产生EUV辐射的方法包括但不限于将材料转化为等离子体状态，该材料具有在EUV范围内具有一个或更多个发射线的至少一种元素，例如氙、锂或锡。在通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的一种这样的方法中，所需的等离子体可以通过使用激光束照射燃料(例如具有所需发射线元素的材料的液滴、流或簇)来产生。源收集器装置SO可以是包括激光器(在图1中未示出)的EUV辐射系统的一部分，用于提供用于激发燃料的激光束。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其通过使用设置在源收集器装置中的辐射收集器收集。激光器和源收集器装置可以是分立的实体，例如当使用CO2激光器提供激光束用于燃料激发时。
在这种情况下，激光器不被看作形成光刻设备的一部分，并且，借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统，辐射束被从激光器传递至源收集器装置。
在可选的通常称为放电产生等离子体(“DPP”)的方法中，通过使用放电蒸发燃料而产生EUV发射等离子体。燃料可以是在EUV范围内具有一个或更多个发射线的元素，例如氙、锂或锡。可以通过可以形成源收集器装置的一部分或可以是经由电连接连接至源收集器装置的分离的实体的电源产生放电。
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。通常，可以对所述照射器IL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可以包括各种其它部件，例如琢面场和光瞳反射镜装置。照射器可以用以调节所述辐射束，以在其截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(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MA来形成图案。已经由图案形成装置(例如，掩模)MA反射之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统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和位置传感系统PS2(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，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。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。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT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。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT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)的无掩模光刻术中。
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。
图2更加具体地示出了光刻设备100，其包括源收集器装置SO、照射系统EIL以及投影系统PS。源收集器装置SO被构造并布置成使得可以在源收集器装置SO的封闭结构220内保持真空环境。通过放电产生等离子体源形成EUV辐射发射等离子体210。EUV辐射可以通过气体或蒸汽，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽产生，其中产生极高温的等离子体210，以发射在电磁谱的EUV范围内的辐射。通过例如放电引起至少部分电离等离子体产生极高温的等离子体210。为了有效地产生辐射，需要例如10Pa分压的氙、锂、锡蒸汽或任何其他合适的气体或蒸汽。在一个实施例中，提供激发的锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。
由高温等离子体210发射的辐射从源室211经由定位在源室211中的开口内或开口后面的可选的气体阻挡件或污染物阱230(在某些情况下也称为污染物阻挡件或翼片阱)而传递进入收集器室212。污染物阱230可以包括通道结构(channel structure)。污染物阱230还可以包括气体阻挡件或气体阻挡件和通道结构的组合。这里示出的污染物阱或污染物阻挡件230还至少包括通道结构，如本领域技术人员已知的。
收集器室211可以包括辐射收集器CO，其可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。通过收集器CO的辐射可以被反射离开光栅光谱滤光片240，以聚焦在虚源点IF。虚源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器装置布置成使得中间焦点IF位于封闭结构220内的开口219处或附近。虚源点IF是辐射发射等离子体210的像。
随后，辐射穿过照射系统IL，其可以包括琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224，它们布置成在图案形成装置MA处提供辐射束221的想要的角度分布，以及在图案形成装置MA处提供想要的辐射强度均匀性。在辐射束221在通过支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射之后形成图案化束226，图案化束226通过投影系统PS经由反射元件228、230被成像到通过晶片台或衬底台WT保持的衬底W上。
通常在照射光学单元IL和投影系统PS内存在比图示更多的元件。光栅光谱滤光片240可以是可选的，这依赖于光刻设备的类型。此外，可以存在比图中示出的更多的反射镜，例如在投影系统PS内可以存在比图2中示出多1-6个的附加的反射元件。
如图2所示，收集器光学元件CO被图示为具有掠入射反射器253、254以及255的巢状收集器，其仅作为收集器(或收集器反射镜)的一个示例。掠入射反射器253、254以及255围绕光轴O轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学元件CO优选与放电产生的等离子体源(通常称为DPP源)结合使用。
替换地，源收集器装置SO可以是如图3所示的LPP辐射系统的一部分。激光器LA布置成将激光能量沉积到例如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)等燃料中，由此产生具有几十电子伏特的电子温度的高离子化的等离子体210。在这些离子的去激发和再结合期间产生的高能辐射从等离子体发射，通过附近的正入射收集器光学元件CO收集并聚焦到封闭结构220内的开口221上。
图4示出根据现有技术的可以用于夹持例如掩模(或其他图案形成装置)或晶片(或其他衬底)等物体的静电夹持装置1的一部分的截面视图。夹持装置1包括介电材料形成的介电部分2和电极4。多个突节5位于介电部分2的上表面上。突节5可以由介电材料形成。突节的上表面确定平面6，物体(未示出)的下表面将要被保持在平面6处。电极4设置在介电部分2的与突节5相对的表面上。
电极4配置成被保持在一定电压下，以在夹持装置1和物体之间生成夹持力。当电压被施加至电极4时，物体可以通过静电夹持力保持在平面6内。静电或库伦夹持力可以根据以下关系式与所施加的电压相关：
P = 1 2 ϵ 0 ϵ R E 2 - - - ( 1 )
其中：P是施加在待夹持的物体上的库伦夹持压力；
ε0是真空介电常数(8.854×10-12)；以及
E是被夹持物体经受的电场强度。
电场强度E与电场延伸所在的夹持装置的表面(在这种情况下是介电部分2的上表面)处的电压V成比例，与电场延伸所在的表面和被夹持的物体之间的间隙g成反比例(在这种情况下间隙g等于突节5的高度)。
通过减小介电部分2的厚度、减小物体将要被夹持所在的平面6和电极4之间的间距以及增大介电部分的电容，可以增大夹持力。然而，由于介电部分2的厚度减小，这增大引起导致电极4和被夹持的物体之间短路的击穿的风险，或者如果突节5是导电的或被涂覆有导体(并被接地)，则增大引起导致电极4与突节5之间短路的击穿的风险。如果电极4和系统的接地部分之间发生短路或任何严重的放电，则电极4和物体之间的电压会下降，夹持力会显著地减小，因为其随电压的平方变化。还会引起对静电夹持装置1的损坏。
图5示出根据现有技术的可选的可以用于夹持例如掩模(或其他图案形成装置)或晶片(或其他衬底)等物体的静电夹持装置11的一部分的截面视图。这种类型的夹持装置有时候被称为夹持装置。夹持装置11包括由电阻材料形成的电阻部分13和电极14。多个突节15位于电阻部分13的上表面上。突节15可以由电阻材料(例如与电阻部分13相同的材料)形成。突节15的上表面确定平面16，物体(未示出)的下表面将要被保持在平面16处。电极14设置在电阻部分13的与突节15相对的表面上。
电极14配置成被保持在一定电压下，以在夹持装置11和物体之间生成静电夹持力。物体可以被保持在平面16内。突节15和被夹持的物体之间的电流将引起将突节和被夹持的物体拉到一起的效应。
可以提供导电涂层至突节15的上表面，导电涂层接地。如果完成这个操作，则电流不从突节流至被夹持的物体，该效应不提供夹持力。当施加电压至电极14时，通过库伦定律(见以上关系式(1))产生的静电夹持力将物体夹持到静电夹持装置11。该力存在于突节15之间的区域中，但是不存在于突节本身，因为这些突节接地。由于流过突节的电流，电阻部分13的上表面上的电压在突节15的附近消失。因此，在突节15附近施加至物体的力也消失。
图6示意地示出根据本发明一个实施例的可以用于夹持例如掩模(或其他图案形成装置)或晶片(或其他衬底)等物体的静电夹持装置21的一部分的从上面看的截面。夹持装置21包括由介电材料形成的介电部分22、由电阻材料形成的电阻部分23以及电极24。电极24设置在电阻部分23的与介电部分22相对的表面上。电极配置成保持在一定电压下，以在夹持装置21和物体之间生成静电夹持力。多个突节25设置在介电部分22上。突节25的上表面确定物体将要被保持所在的平面26内。介电层22可以设置在突节25下面(如图所示)或可以设置在突节顶部。在静电夹持装置21的情形中，当沿图6中示出的取向时，术语“上”和“下”用于描述静电夹持装置的多个特征。静电夹持装置在使用时可以具有任何合适的取向。
如图6b看到的，突节25通过导线27被彼此连接，并接地29。地29可以是零电压，或可以是固定的非零电压。从图6b还可以看到，电极24(用点线示出，因为在如图所示的情形中它在静电夹持装置21的相反侧)连接至电压源28。电压源28施加想要的电压至电极24(例如kV量级)。库伦力将物体夹持到静电夹持装置21。库伦力可以足够强，以致于当物体被夹持到静电夹持装置21的时候污染物颗粒可以被物体压缩。
电阻部分23可以例如由陶瓷形成。可以例如通过将陶瓷片烧结在一起、以形成具有想要的厚度的陶瓷层来形成电阻部分23。这个过程可能引起电阻部分具有不均匀的或不平的表面。因此，可以将足量的陶瓷片烧结在一起，以提供具有过大厚度的陶瓷，随后使用研磨以改善陶瓷的表面的平坦度(研磨还减小陶瓷的厚度至想要的厚度)。该陶瓷可以例如具有1mm的厚度。陶瓷可以例如具有0.1mm或更大的厚度。陶瓷可以例如具有10mm或更小的厚度。
介电部分22可以例如由石英形成，或可以由任何合适的绝缘体形成。电极24可以例如由铬或铝形成，或由某些其他合适的导体形成。如果在高温条件下制造静电夹持装置21，则电极24可以由具有高熔解温度的金属形成，例如钨或钼(或由某些其他合适的导体形成，例如复合材料)。静电夹持装置可以由金属氮化物形成。导线27可以类似地由铬、铝、钨、钼、金属氮化物、复合材料或某些其他合适的导体形成。
倘若没有明显的电流流过电阻部分23(可以期望是这样的)，在电阻部分23的表面上的任何点处的电压将基本上等于施加至电极24的电压。根据公式(2)，通过将介电部分和介电部分与被夹持的物体之间的间隙处理为串联的电容器，可以确定介电部分22的上表面上的电压：
V S = C d ( C v + C d ) - - - ( 2 )
其中Vs是介电部分的上表面上的电压，Cd是介电部分22的电容，Cv是介电部分和被夹持物体之间的间隙的电容。由等式(1)给出的关系限定夹持装置21和被夹持物体之间的力。
介电部分22可以比图4中示出的现有技术的静电夹持装置1的介电部分薄，因为介电部分22在结构上通过电阻部分12支撑。介电部分22可以例如具有10微米或更薄的厚度，并且可以例如具有5微米或更厚的厚度(或可以具有其他厚度)。参照等式(2)，可以看到：通过让介电部分22变薄来增大介电部分22的电容会增大介电部分的上表面上的电压Vs。因此，对于应用到电极24的给定电压，当介电部分22被形成得更薄，则施加比现有技术的静电夹持装置1施加的力大的力到物体。相反，当介电部分22被形成得更薄时，在电极24处使用较低的电压可以生成与通过现有技术的静电夹持装置1施加的力相同的力。
与图4中示出的现有技术的静电夹持装置相比，图6中示出的实施例的另一优点在于，如果介电部分22出现裂纹或缺陷，则电极24和被夹持的物体之间的电阻部分23的存在将仅导致小的电流流至物体。因此，由于放电导致的夹持装置的损坏容易被避免，并且可以继续使用夹持装置。可以类似地避免对电压源28的损坏。由于缺陷导致的任何夹持压力的减小将被局域化，并且不会对静电夹持装置21的操作带来致命的影响。
正如上面进一步描述的，介电层22可以设置在突节25的下面(如图所示)，或可以设置在突节顶部。突节25可以由任何合适的材料形成。
在突节设置在介电层22的顶部的实施例中，突节25可以例如由导电材料形成，并且可以例如通过导线27接地。替换地，突节可以例如由电阻材料或介电材料形成，并且可以设置有导电涂层并通过导线27连接地。
在突节设置在介电层22的下面的实施例中，导电涂层可以设置在突节的顶部(在介电层的顶部)，导电涂层可以通过导线27连接。突节可以例如由介电材料形成，或由任何其他合适的材料形成。
图7示出根据本发明一个实施例的静电夹持装置21a的平面图，其可以用以夹持例如掩模(或其他图案形成装置)或晶片(或其他衬底)等物体。静电夹持装置21a具有基本上与图6a示出的构造相同的截面构造。然而，静电夹持装置21a是双极夹持装置。双极夹持装置21a包括一对电极24a、24b(通过点线示出)，而不是如图6所示的单电极24。电极24a和24b分别通过电压源28a和28b被保持在彼此等量的电压下，但是符号彼此相反。与图6示出的实施例相同的是，突节25通过导线27彼此连接并接地29。突节25可以通过导电材料形成，或可以通过绝缘材料或电阻材料形成，并且设置有导电材料的涂层。介电层22可以设置在突节25之下(如图所示)或设置在突节顶部。在任一种情况下，突节25上的(即，在使用时与被夹持的物体接触的)最上表面可以是导电的并且可以接地。
如图7所示的双极静电夹持装置21a与例如现有技术中的一些双极静电夹持装置相比是有利的。在一些现有技术的静电夹持装置中，在从一个电极传递至被夹持物体的电流传递与从另一电极传递至被夹持物体的电流传递之间可能存在差异。这种差异可以引起被夹持物体随着时间流逝而带电。如图7所示的双极静电夹持装置21a避免这种不想要的在被夹持物体处的电荷积累，因为介电层22防止电荷传递至被夹持的物体。
图8示出如图6示出的静电夹持装置21的一部分的截面图，其中介电部分22中存在缺陷30。介电部分22中的缺陷30将电阻部分23连接至突节25，而突节是导电的并且接地29。应该理解，缺陷30在电阻部分23的表面和紧邻缺陷30处的突节25之间提供了低电阻路径。缺陷30处的电势将为零，在该区域的夹持力将相应地减小。
在电阻部分23的表面上的其他部位31处的电势将通过部位31和电极24之间的电阻(此处被示出为电阻R1b)与部位31和缺陷30之间的电阻(此处示出为电阻R2)的比值来限定。应该理解，电阻R1b和R2是近似值，因为电阻部分23用作分布式电阻器。然而，电阻部分23内的任何两个部位之间的距离将具有有限的电阻，它与这些部位之间的距离成比例地增加。
因此，如果在如图所示的介电部分22中出现缺陷30，并且电阻部分23的表面上的一些部位经由突节25接地29，则电阻部分23的表面上的部位31处的电势由第一电阻器R1b和第二电阻器R2的电阻的比值限定，如以下方程所描述：
V 31 = R 2 R 1 b + R 2 × V S
其中，V31是部位31处的电压；R1b是电极24和部位31之间的电阻部分22的电阻；R2是部位31和缺陷30之间的电阻部分22的电阻；以及，Vs是电压源28供给的电压。
部位31处的表面电势被缺陷30减小。然而，当部位31和缺陷30之间的距离与电阻部分23的厚度相当时，则部位31处的表面电压将大约为电极24处的电压的一半。当部位31和缺陷30之间的距离大于电阻部分23的厚度，则部位31处的表面电压将接近电极24处的电压。以此方式，电极24和介电部分22之间的电阻部分23的存在确保例如缺陷30等任何缺陷将仅对电阻部分23的表面处的电压产生局部影响，因此将仅对夹持装置21和物体之间的有效夹持压力产生局部影响。
选择形成根据本发明实施例的电阻部分23的电阻材料可以考虑电阻材料对切换速度的影响。虽然使用尽可能大的电阻器是有利的，使得流至任何缺陷的电流减小并因此减小功率消耗，但同时较大的电阻将使得响应时间增长。这可以通过下面经设计的示例示出。
参照图7，第二电极26b可以具有大约35000mm2的面积。为了清楚，在该经设计的示例中，介电部分可以假定为充分薄，以致于它对充电/放电时间没有影响(在实际应用时它可以增加大约30％的充电/放电时间)。第二电极和突节顶部(因此和被夹持物体的底部)之间的间隙可以是10微米。通过电极26b和间隙建立的电容器可以具有30nF的电容。小于0.1秒的RC常数是期望的(以便例如确保放电将在0.5秒内发生)。因此，可以期望，第二电极26b处的电阻部分提供的电阻小于3MΩ。这个值可以与电阻部分23的厚度结合使用，以确定用于形成电阻部分的电阻材料期望的电阻率是多少。电阻材料可以例如具有109Ωm量级的电阻率(例如，如果电阻材料厚度为1mm量级)。该电阻材料可以例如具有108Ωm量级的电阻率(例如，如果电阻材料厚度为1mm量级)。
如上面进一步提到的，介电部分22可以例如由石英形成，或可以由任何合适的绝缘体形成。用于形成介电部分22的材料的电阻率的量级可以是大于用于形成电阻部分23的材料的电阻率的量级。介电部分22的电阻可以例如超过1013Ω(例如，如果介电部分的厚度为10微米，则电阻率超过1016Ω)。介电部分22可以看作绝缘体。介电部分22可以具有引起用于在介电部分22的外表面上积累电荷的RC时间的电阻，RC时间可以超过1000秒。
介电部分22可以具有2微米或更大的厚度(小于这个厚度会发生电荷击穿)。介电部分22可以具有达到100微米的厚度(虽然它可以形成得比这个厚，但是静电夹持装置提供的夹持力将减小)。
介电部分22的电阻率可以比电阻部分23的电阻率大至少两个数量级。
突节25上的导体的电阻率可以小1Ωm。
介电部分22可以例如具有大约2至大约5之间的介电常数。
突节25的高度可以例如在5至1000微米之间。突节的高度可以例如达到200微米(这个量级的突节高度可以用于浸没光刻衬底台中)。突节25的高度可以被选择成允许具有给定直径的污染物颗粒的积聚。突节的高度可以基于静电夹持装置将意图用于其中的方式根据需要选择。
在静电夹持装置上可以设置任何合适数量的突节。突节可以例如分开2.5mm(或可以具有其他间距)。突节可以以栅格排布的方式设置，或任何其他合适的排布方式设置。
在一个实施例中，静电夹持装置可以没有突节。在这种情况下，导体可以设置在介电层的顶部上。导体可以例如以栅格的方式布置，或可以以某些其他排布方式布置。
静电夹持装置可以配置成提供50mbar的最小的夹持压力。如果突节的高度为10微米，则施加到电极上的电压是至少300V。可以施加更高或更低的电压至电极。例如，可以施加达到1000V或更高的电压至电极。
静电夹持装置可以具有任何合适的形状。静电夹持装置可以例如是矩形的，并且可以因此适于夹持掩模(或其他矩形物体)。静电夹持装置可以例如大体具有圆形的弧段或片段(segment)的形状，因而可以适于夹持晶片(或其他圆形衬底)。
在上述的说明书中，参考了地29。地29可以是零电压或可以具有其他固定的电压(相对于该固定的电压确定施加至电极的电压)。地29处于零电压的优点在于其可以连接至光刻设备的一部分。
在一个实施例中，管道可以设置在夹持装置的内部，例如水等冷却流体可以通过管道循环。
静电夹持装置的介电部分22可以包括单个介电层。可选地，介电部分可以包括两个或多个堆叠的介电层。
在一个实施例中，夹持装置可以是双侧的。例如，两个间隔分开的电极可以设置在电阻部分23内，其中绝缘部分设置在电阻部分的顶表面和底表面上。双侧夹持装置可以在一侧提供至衬底台的夹持，在相对侧提供至衬底(或其他物体)的夹持。
图9示意地示出根据本发明一个实施例的约翰逊-拉贝克(Johnsen-Rahbek)夹持装置111的一部分的截面视图。Johnsen-Rahbek夹持装置可以用于夹持例如掩模(或其他图案形成装置)或晶片(或其他衬底)等物体。夹持装置111包括电阻材料113，在电阻材料113内设置第一和第二电极114、117。电阻材料113可以例如是A1N或可以是任何其他合适的材料。在使用期间冷却液体流过的冷却流体管道120位于电阻材料113内。在图9中显示为三个分离的管道的冷却流体管道实际上是单个管道，下面进行说明。
多个突节115位于电阻材料113的上表面上。突节115由电阻材料形成(例如与电阻部分113相同的材料)。突节115的上表面确定在使用时物体(未示出)的下表面被保持所处的平面116。虽然示出了三个突节，但是在夹持装置111上可以设置多个突节。突节115可以分布在夹持装置111的整个上表面上。
电阻材料113的下表面上设置有脚119。该脚可以由电阻材料(例如与电阻部分113相同的材料)形成。脚119可以与突节以类似的方式形成平面122，夹持装置111在使用时在平面122处与衬底台WT接触(见图1和2)。虽然仅示出两个脚119，但是在夹持装置111上可以设置多个脚。脚119可以分布在夹持装置111的整个上表面上。
在使用时，夹持装置111定位在衬底台WT上并且施加电压至第二电极117。夹持装置111和衬底台WT之间的电流引起Johnsen-Rahbek效应。这种效应将夹持装置111和衬底台WT拉到一起，由此将夹持装置固定在衬底台上。当衬底将要曝光时，衬底被定位在突节115的顶部并且随后施加电压至第一电极114。从第一电极114流入衬底的电流引起Johnsen-Rahbek效应。这种效应将衬底拉到夹持装置111上，由此将衬底固定到夹持装置。
电阻材料113的电阻率高，结果从电极114、117流过电阻材料的电流将引起电阻材料的显著的升温。将水(或其他液体)通过冷却流体管道120，以便从夹持装置111去除这种热量的一部分。
图10示意地示出夹持装置111的从上面看的剖视图，该剖视图剖切冷却流体管道120。从图10可以看到，冷却流体管道120是单个管道的形式，其从夹持装置111的外边缘开始，朝向夹持装置的中心向内盘旋，接着朝向夹持装置的外边缘向外盘旋。在图10示出的实施例中，冷却流体管道120的入口130位于夹持装置111的与冷却流体管道的出口131相对的一侧。
Johnsen-Rahbek效应在夹持装置111内引起大量的热量。基于此，在出口131处的流体的温度比入口130处的流体的温度要高得多。进入入口130的流体流到或贴近已经快到达出口131的流体。发生这种情况的区域用虚线132示出。这将在位于该区域132的冷却流体管道120的多个部分之间引起温度梯度。也就是说，将会看到在冷却流体管道的多个部分(在所述多个部分处未加热或未升温的流体流到或贴近已经快到达出口的流体，其中已经快到达出口的流体已经被夹持装置111加热)之间的不期望的温度梯度。温度梯度是不想要的，因为它会引起保持在晶片夹持装置111上的位于温度梯度附近的晶片的变形。虽然可以经由光刻设备的反射镜或其他光学器件的调节，一定程度上可以校正不想要的温度梯度引起的晶片变形，但是不可能以此方式提供充分有效的校正量。例如，投影的图案的重叠(即，投影的图案与晶片上的图案对准的程度)会不能以想要的重叠对应。
在如图9和10所示的本发明的实施例中，通过在夹持装置111中设置加热器140解决上述问题。加热器140可以例如是电加热器(例如，金属板，其通过使电流流过其中而被加热)。加热器140围绕入口130附近的冷却流体管道120的大约第一个90度延伸。90度角是从夹持装置的中心围绕夹持装置111测量的，其中0度接近入口130的位置。在本实施例中，加热器140位于冷却流体管道120和第一电极114之间。加热器用于加热通过冷却流体管道120的流体，由此升高冷却流体管道内的流体温度。这是有利的，因为这减小了虚线132包围的区域内的冷却流体管道120的多个部分之间的温度梯度。虽然将会留下一定的温度梯度，但是温度梯度被显著地降低；并且可以通过使用光刻设备的反射镜或其他光学器件校正剩余的温度梯度引起的晶片变形。这可以允许实现以想要的重叠对应的重叠。
虽然加热器140在图9中显示为位于冷却流体管道120和第一电极114之间，但是加热器140可以替换地(或附加地)位于冷却流体管道和第二电极117之间。加热器140可以设置在夹持装置111内的任何合适的位置处。加热器可以定位成使得它加热入口130附近的流体，由此减小入口附近的流体和将要到达出口的流体之间的温度梯度。通过加热器140提供的加热是局部的。也就是说，加热器140显著地提高加热器附近的电阻材料113的温度，但是不会例如明显升高夹持装置111的其他部分中的电阻材料113的温度。
术语“到达出口的流体”可以被看作例如表示已经行进通过冷却流体管道120的长度的至少大约四分之三的流体。术语“入口附近或邻近入口”不是想要表示在离开流体进入夹持装置111的点的具体距离内。术语“入口附近或邻近入口”可以指的是已经进入夹持装置111的流体首先靠近已经流过夹持装置的相当大部分并且因此被加热得更热时所处的部位或位置(例如如图10所示)。
电阻材料113可以由AlN的叠层形成。加热器140在形成夹持装置111期间可以设置在AlN的两个层之间。
结合图9和10描述的本发明的实施例的优点在于，冷却流体管道120的相邻部分之间的温度梯度的减小可以充分大，以致于允许在选择用于形成夹持装置111的电阻材料113时有更大的灵活性。也就是说，因为成问题的温度梯度已经被减小，可以使用具有较高电阻率的电阻材料，而不会将温度梯度增大至不再能被补偿的程度。本发明的多个实施例可以允许在使用的冷却液体方面的更大的灵活性。这是因为用于防止夹持装置111中不想要的大的温度梯度所需要的冷却液体的热容量被减小。
虽然图10示出加热器140围绕入口130附近的冷却流体管道120延伸大约第一个90度，但是加热器140可以围绕入口130附近的冷却流体管道120的其他部分延伸。例如，加热器140可以围绕冷却流体管道延伸超过第一个90度，例如围绕入口130附近的冷却流体管道120延伸大约第一个180度。加热器140可以围绕冷却流体管道120的任何合适部分延伸。加热器140可以定位成使得加热器在冷却液体进入夹持装置111之后加热冷却液体(加热器位于夹持装置中或夹持装置上)。加热器140设置在入口130附近(例如，如图10所示，或比如图10所示的更靠近或更远离入口)。在冷却液体流动靠近热的冷却液体的位置处对夹持装置111内的冷却液体提供局部加热能够减小夹持装置中的温度梯度。
冷却液体可以例如是水，或可以是任何其他合适的液体。冷却液体在它通过冷却液体管道120时接收到的热可以足够多，以致于部分液体在它到达出口131之前可以变成气体。
虽然图10中示出螺旋形的冷却流体管道120，但是冷却流体管道可以具有任何合适的配置。虽然图10中示出一个冷却流体管道120，但是可以在夹持装置中设置多于一个冷却流体管道。在设置多于一个冷却流体管道的情况下，每个冷却流体管道可以设置加热器。
加热器可以用于局部地加热冷却流体管道的任何部分。例如，加热器可以用于局部地加热冷却流体管道的存在期望被减小的温度梯度(例如，不能够使用例如透镜或反射镜调节装置等其他装置充分良好地补偿的温度梯度)的部分。可以使用多于一个加热器，例如局部地加热冷却流体管道的不同部分。
虽然已经在Johnsen-Rahbek夹持装置的情况下描述了在图9和10中示出的本发明的实施例，本发明可以用于任何合适的夹持装置。本发明可以例如用于静电夹持装置中，或用于以上结合图6-8描述的那些类型的夹持装置。
虽然本文具体参考光刻设备在制造集成电路中的应用，但是应该理解，这里所述的光刻设备可以具有其他应用，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(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这些可选的应用中，任何使用的术语“晶片”或“管芯”可以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。
虽然上面已经具体参考本发明的实施例应用于光学光刻术的情形，但是应该认识到，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，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压印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。
虽然已经参考了在光刻设备中使用静电夹持装置的情形，但是应该理解这里描述的静电夹持装置可以具有其他应用，例如用于掩模检查设备、晶片检查设备、航空图像量测系统等其他应用，以及更加通常地在真空或大气环境(非真空)条件下，用于测量或处理例如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)等物体的任何系统，例如用于等离子体蚀刻或沉积设备。
这里使用的术语“辐射”和“束”包括全部类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如大约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，以及带电粒子的束，例如离子束或电子束。
在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学构件。
虽然以上描述了本发明的具体实施例，但是应该认识到，本发明可以用于与所述不同的方面。本说明书不是为了限制本发明。

Claims (24)

1.一种静电夹持装置，配置成保持物体，所述静电夹持装置包括电极、由位于所述电极上的电阻材料形成的电阻部分以及由位于所述电阻部分上的介电材料形成的介电部分。
2.根据权利要求1所述的静电夹持装置，所述夹持装置还包括位于所述静电夹持装置的物体接收侧上的多个突节。
3.根据权利要求2所述的静电夹持装置，其中导体设置在所述突节的最外侧表面上，使得在使用时所述导体与被夹持物体接触。
4.根据权利要求3所述的静电夹持装置，其中所述导体具有小于1Ωm的电阻率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的静电夹持装置，其中在使用时考虑所述电极的表面积和所述电阻部分与被夹持物体之间的间距的情况下，所述电阻介质的电阳.提供小于0.1秒的RC常数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的静电夹持装置，其中所述介电介质的电阻超过1013Ω。
7.根据前述权利要求中任一项所述的静电夹持装置，其中所述介电部分的厚度在2微米至100微米之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的静电夹持装置，其中所述电阻部分的厚度在0.1mm至10mm之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的静电夹持装置，其中所述夹持装置是双极夹持装置，所述双极夹持装置还包括设置在所述电极附近的第二电极，所述第二电极与所述电极分离开，所述第二电极配置成接收与所述电极接收的电压符号相反的电压。
10.根据前述权利要求中任一项所述的静电夹持装置，其中所述电极是基本上矩形的。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的静电夹持装置，其中所述电极基本上是圆的弧段的形状。
12.一种光刻设备，包括：照射系统，构造并布置成提供辐射束；和物体支撑结构，构造和布置成将物体支撑在所述辐射束的束路径中，其中所述物体支撑结构包括根据前述权利要求中任一项所述的静电夹持装置。
13.一种方法，包括步骤：
设置物体；
使用照射系统提供辐射束；
使用静电夹持装置将物体保持在束路径中，所述夹持装置包括由电阻材料形成的电阻部分、由设置在所述电阻部分和被保持的物体之间的介电材料形成的介电部分以及电极，所述电极设置在所述电阻部分的与邻近所述介电部分的表面相反的相反表面上；其中在所述电极和所述被保持的物体之间施加电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中被施加至所述电极的所述电压是至少300V。
15.一种夹持装置，配置成保持物体，所述夹持装置包括电压能够施加在其上、以便将所述物体固定至所述夹持装置的电极，所述夹持装置还包括具有入口和出口的冷却流体管道，其中所述夹持装置设置有加热器，所述加热器配置成局部加热冷却流体管道的一部分。
16.如权利要求15所述的夹持装置，其中所述加热器配置成局部加热所述冷却流体管道的邻近所述入口的部分。
17.如权利要求15或16所述的夹持装置，其中所述加热器被设置成邻近所述冷却流体管道的入口。
18.如权利要求15至17中任一项所述的夹持装置，其中所述加热器延伸经过从所述夹持装置的中心围绕所述夹持装置测量的大约90度或更多。
19.如权利要求15至18中任一项所述的夹持装置，其中所述加热器位于所述夹持装置的电极与所述冷却流体管道之间。
20.如权利要求15至19中任一项所述的夹持装置，其中所述夹持装置是约翰逊-拉贝克(Johnsen-Rahbek)夹持装置或静电夹持装置。
21.一种冷却夹持装置的方法，所述夹持装置配置成保持物体，所述夹持装置包括电压能够施加在其上、以便将所述物体固定至所述夹持装置的电极，所述方法包括：使冷却流体流入冷却流体管道的入口，并从冷却流体管道的出口去除热的冷却流体，所述方法还包括使用加热器局部加热所述冷却流体。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述加热器用于局部加热邻近所述入口的冷却流体。
23.如权利要求21或22所述的方法，其中所述加热器减小邻近所述入口的冷却流体和靠近所述出口的冷却流体之间的温度梯度。
24.一种光刻设备，包括：照射系统，构造并布置成提供辐射束；和物体支撑结构，构造并布置成将物体支撑在所述辐射束的束路径中，其中所述物体支撑结构包括如权利要求15所述的夹持装置。
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