CN106796901B - 静电夹盘及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种静电夹盘及其制造方法。静电夹盘包括具有第一超低膨胀(ULE)材料的第一层，耦合至第一层、具有第二ULE材料的第二层，以及耦合至第二层、具有第三ULE材料的第三层。静电夹盘进一步包括位于第一层和第二层之间的多个流体通道，以及插入在第二层和第三层之间的复合层。用于制造静电夹盘的方法包括形成多个流体通道，在第三层上布置复合层，以及将第三层耦合至第二层。配置多个流体通道以输送热调节流体用于所夹持物体的温度调节。

Description

静电夹盘及其制造方法
交叉引用
本申请要求享有2014年8月26日提交的美国申请62/042,133的权益，并且在此通过全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种用于支撑光刻设备中的衬底和/或物体(例如图形化装置)的静电夹盘，以及用于制造其的方法。
背景技术
光刻设备是将所需图形施加至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(IC)的制造。在该情形中，备选地称作掩模或刻线板的图形化装置可以用于产生对应于IC的单个层的电路图形，并且可以将该图形成像至具有辐射敏感材料(抗蚀剂)的层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的一部分)上。通常，单个衬底将包含连续曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括其中通过将整个图形一次性曝光至目标部分上而照射每个目标部分的所谓步进机，以及其中通过沿给定方向(“扫描”方向)扫描图形穿过光束而同时平行于或反平行于该方向扫描衬底从而照射每个目标部分的所谓扫描机。也可能通过将图形压印至衬底上而从图形化装置转移图形至衬底。
光刻被广泛地认识作为IC和其他器件和/或结构的制造中的关键步骤之一。然而，当使用光刻制造的特征的尺寸变得更小时，光刻成为使能缩小待制造IC或其他器件和/或结构的更关键因素。
可以由如等式(1)所示的对于分辨率的雷利(Rayleigh)准则而给出图形印刷的限制的理论估计：
Figure BDA0001232666840000021
其中λ是所使用辐射的波长，NA是用于印刷图形的投影系统的数值孔径，k1是工艺相关的调整因子也称作雷利常数，以及CD是所印刷特征的特征尺寸(或关键尺寸)。从等式(1)可知可以由三种方式获得特征的最小可印刷尺寸的减小：通过缩短曝光波长λ，通过增大值孔径NA，或者通过减小k1的值。
为了缩短曝光波长并且因此减小最小可印刷尺寸，已经提出了使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是具有在5－20nm范围内波长的电磁辐射，例如在13－14nm范围内，例如在5－10nm范围内诸如6.7nm或6.8nm。可能的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源、或者基于由电子存储环所提供的同步辐射的源。
然而，由这些源所产生的辐射将不仅是EUV辐射，并且源也可以在其他波长下发射，包括红外(IR)辐射和深紫外(DUV)辐射。DUV辐射对于光刻系统可以是有害的，因为其可以导致对比度损失。进一步地，不希望的IR辐射可以引起对系统内部件的热损伤。因此已知使用光谱纯度过滤器以增大所发射辐射中EUV的比例并且减小或甚至消除不希望的非EUV辐射，诸如DUV和IR辐射。
使用EUV辐射的光刻设备可以要求EUV辐射束路径或者至少其主要部分必需在光刻操作期间保持在真空中。在光刻设备的该真空区域中，静电夹盘可以用于将物体、诸如图形化装置和/或衬底分别夹持至光刻设备的结构，诸如图形化装置工作台和/或衬底工作台。
此外，使用EUV辐射的光刻设备可以要求例如图形化装置和/或衬底的温度调节。由EUV辐射或不希望的非EUV辐射所产生的热量可以由于由图形化装置和/或衬底所吸收热量而在光刻操作期间引起例如图形化装置和/或衬底中的形变。为了减小形变，冷却剂可以循环通过静电夹盘。然而，配置静电夹盘用于循环冷却剂可以在夹盘结构中产生应力。该应力可以传递至被夹持至静电夹盘的物体(例如图形化装置、衬底)，导致在被夹持物体中的形变。
发明内容
因此，需要一种可以配置用于牢固地保持物体并且防止在被夹持物体中热诱发和应力诱发的形变的静电夹盘。
根据一个实施例，一种静电夹盘包括第一层、第二层和第三层。第一、第二和第三层中的每一层分别包括第一超低膨胀(ULE)材料、第二超低膨胀材料和第三超低膨胀材料。第一层可以耦合至第二层并且第二层可以耦合至第三层。静电夹盘进一步包括位于第一层和第二层之间的多个流体通道以及插入在第二层和第三层之间的复合层。多个流体通道可以配置用于输运热调节流体。
在另一实施例中，提供一种器件制造方法。方法包括在第一层和第二层之间形成多个流体通道。多个流体通道可以配置用于输运热调节流体。方法进一步包括在第三层上布置复合层并且将第三层耦合至第二层。复合层可以包括交替的导电层和电绝缘层。
在又一实施例中，一种光刻设备包括卡盘(chuck)和耦合至卡盘的静电夹盘。静电夹盘可以配置用于可释放地保持图形化装置。静电夹盘包括具有相对的第一和第二表面的第一层，具有相对的第三和第四表面的第二层，以及具有相对的第五和第六表面的第三层。第四表面可以耦合至第一表面并且第六表面可以耦合至第三表面。静电夹盘进一步包括位于第一表面和第四表面之间的通道的阵列。
以下参照附图详细描述本发明的其他特征和优点、以及本发明的各个实施例的结构和操作。应该注意的是本发明不限于在此所述的具体实施例。仅为了示意说明目的而在此展示这些实施例。基于在此所包含的教导，额外的实施例将对于相关领域技术人员是明显的。
附图说明
在此所包括并且形成说明书一部分的附图示出了本发明，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理并且使得相关领域技术人员制造并使用本发明。
图1是根据本发明的一个实施例的反射性光刻设备的示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的反射性光刻设备的更详细示意图。
图3是根据本发明的一个实施例的静电夹盘的剖视图的示意图。
图4是根据本发明的一个实施例的静电夹盘和卡盘的剖视图的示意图。
图5A-图5N是根据本发明的一个实施例的在其制造工艺的选择阶段处静电夹盘的剖视图的示意图。
图6是根据本发明的一个实施例的在与卡盘耦合期间静电夹盘的剖视图的示意图。
图7是根据本发明的一个实施例的用于静电夹盘的制造工艺的流程图。
当结合附图时从以下阐述的详细说明书将使得本发明的特征和优点变得更明显，其中相同的参考字符遍及全文标识对应的元件。在附图中，相同的参考数字通常指示等同、功能类似、和/或结构类似的元件。其中元件首次出现的附图由对应参考数字中最左侧位指示。除非另外指示，遍及本公开所提供的附图不应解释为按照比例绘制的附图。
具体实施方式
本说明书公开了包括本发明特征的一个或多个实施例。所公开的实施例仅示例化了本发明。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明由所附权利要求限定。
在说明书中描述为并涉及“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的实施例指示所述实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括该特定特征、结构或特性。此外，该短语不必涉及相同的实施例。进一步，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，应该理解的是其在本领域技术人员知识范围内结合不论是否明确描述的其他实施例而实现该特征、结构或特性。
然而，在更详细描述这些实施例之前，展示其中可以实施本发明实施例的示例性环境是有益的。
示例性反射式光刻系统
图1示意性地示出了根据本发明实施例的包括源收集器模块SO。设备包括：配置用于调节辐射束B(例如EUV辐射)的照射系统(照射器)IL；构造用于支撑图形化装置(例如掩模或刻线板)MA并且连接至配置用于精确地定位图形化装置的第一定位器PM的支撑结构(例如掩模工作台)MT；构造用于保持衬底(例如涂覆抗蚀剂的晶片)W并连接至配置用于精确地定位衬底的第二定位器PW的衬底工作台(例如晶片工作台)WT；以及配置用于将由图形化装置MA赋予辐射束B的图形投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个裸片)上的投影系统(例如反射式投影系统)PS。
照射系统可以包括用于引导、定形或控制辐射的各种类型光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件、或者其任意组合。
支撑结构MT以取决于图形化装置的朝向、光刻设备的设计、以及其他条件诸如例如图形化装置是否保持在真空环境中的方式而保持图形化装置MA。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术以保持图形化装置。支撑结构可以是框架或工作台，例如需要的话可以是固定或可移动的。支撑结构可以确保图形化装置处于所需位置处，例如相对于投影系统。
术语“图形化装置”应该广义地解释为涉及可以用于在其截面中赋予辐射束图形以便于在衬底的目标部分中产生图形的任何装置。赋予辐射束的图形可以对应于在目标部分中所产生的器件中的特定功能层，诸如集成电路。
图形化装置可以是反射式(如图1的光刻设备100)或透射式的。图形化装置的示例包括掩模、可编程镜面阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中广泛已知，并且包括诸如二元、交替相移、和衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的示例采用小镜面的矩阵布置，每个小镜面可以单独地倾斜以便于沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜面在由镜面矩阵所反射的辐射束中赋予图形。
类似照射系统之类的投影系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型光学部件、或者其任意组合，如适用于所使用的曝光辐射，或者适用于诸如使用真空的其他因素。可以希望对于EUV辐射使用真空，因为其他气体可以吸收太多辐射。因此可以借助于真空壁和真空泵向整个波束路径提供真空环境。
如图所示，光刻设备是反射式类型(例如采用反射掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双载物台)或多个衬底工作台(和/或两个或多个掩模工作台)的类型。在该“多载物台”机器中可以并行使用额外的工作台，或者可以在一个或多个工作台上执行准备步骤而此时一个或多个其他工作台正用于曝光。
参照图1，照射器IL从源收集器设备SO接收极紫外辐射束。用于产生EUV辐射的方法包括但不必然限于将材料转换为等离子体状态，其具有至少一个元素(例如氙、锂或锡)，具有在EUV范围中的一个或多个发射线。在一个该方法中，可以通过采用激光束照射燃料诸如具有所需谱线发射元素的材料的微滴、细流或聚束而产生通常称作激光产生等离子体(“LPP”)的所需等离子体。源收集器设备SO可以是EUV辐射系统的一部分，包括图1中未示出的激光器以用于提供激励燃料的激光束。得到的等离子体发出辐射，例如EUV辐射，其使用布置在源收集器设备中的辐射收集器而收集。激光器和源收集器设备可以是分立实体，例如当CO2激光器用于提供用于燃料激励的激光束时。
在这些情形中，激光器并未视作形成光刻设备的一部分并且激光束借助于包括例如合适的引导镜面和/或扩束器的束输送系统而从激光器传递至源收集器设备。
在备选的方法中，通过使用放电以气化燃料而产生通常称作放电产生等离子体(“DPP”)的发出EUV的等离子体。燃料可以是具有在EUV范围中一个或多个发射线的元素，诸如氙、锂或锡。可以由电源产生放电，其可以形成源收集器设备的一部分或者可以是经由电连接而连接至源收集器设备的分立实体。
照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器。通常，可以调节在照射器的光瞳面中强度分布的至少外侧和/或内侧径向范围(通常分别称作σ-外侧和σ-内侧)。此外，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如多面场和光瞳镜面阵列。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有所需均匀度和强度分布。
辐射束B入射在被保持在支撑结构(例如掩模工作台)MT上的图形化装置(例如掩模)MA上，并且由图形化装置而图形化。在从图形化装置(例如掩模)MA反射之后，辐射束B穿过投影系统PS，其将束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器PS2(例如干涉仪装置、线性编码器或电容性传感器)，衬底工作台WT可以精确地移动，例如以便于在辐射束B的路径中定位不同目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器PS1可以用于相对于辐射束B的路径而精确地定位图形化装置(例如掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2以及衬底对准标记P1、P2而对准图形化装置(例如掩模)MA和衬底W。
所示的设备可以用于以下模式中的至少一个：
在步进模式中，支撑结构(例如掩模工作台)MT和衬底工作台WT被保持基本上固定，而将赋予辐射束的整个图形一次性投影至目标部分上(也即单次静态曝光)。衬底工作台WT随后沿X和/或Y方向偏移，从而可以曝光不同的目标部分C。
在扫描模式中，同步地扫描支撑结构(例如掩模工作台)MT和衬底工作台WT，而将赋予辐射束的图形投影至目标部分C上(也即单次动态曝光)。可以由投影系统PS的缩放和图像反转特性确定衬底工作台WT相对于支撑结构(例如掩模工作台)MT的速率和方向。
在另一模式中，支撑结构(例如掩模工作台)MT被保持基本上固定，从而保持可编程图形化装置，以及移动或扫描衬底工作台WT，而将赋予辐射束的图形投影至目标部分C上。在该模式中，通常采用脉冲辐射源并且需要的话在衬底工作台WT的每次移动之后或者在扫描期间连续辐射脉冲之间更新可编程图形化装置。该操作模式可以容易地适用于无掩模光刻，其利用可编程图形化装置，诸如如上所述类型的可编程镜面阵列。
也可以采用对如上所述使用模式的组合和/或改变，或者使用完全不同的使用模式。
图2更详细示出了光刻设备100，包括源收集器设备SO、照射系统IL以及投影系统PS。源收集器设备SO被构造并设置为可以在源收集器设备SO的封闭结构220中维持真空环境。可以由放电产生的等离子体源形成发射EUV辐射的等离子体210。EUV辐射可以由气体或蒸气产生，例如Xe气、Li蒸气或Sn蒸气，其中产生非常热的等离子体210以发出在电磁频谱的EUV范围中的辐射。例如由引起至少部分地离子化的等离子体的放电而产生非常热的等离子体210。对于高效产生辐射可以需要例如Xe、Li、Sn蒸气或任何其他合适气体或蒸气的10Pa的分压。在实施例中，提供受激励的锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。
由热等离子体210发射的辐射经由位于源腔室中211开口中或背后的任选的气体挡板或污染物陷阱230(在一些情形中也称作污染物挡板或箔片陷阱)而传递至收集器腔室212中。污染物陷阱230可以包括通道结构。污染物陷阱230也可以包括气体挡板或者气体挡板与通道结构的组合。进一步在此示出的污染物陷阱或污染物挡板230至少包括通道结构，如本领域已知的那样。
收集器腔室212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具有上游的辐射收集器侧251和下游的辐射收集器侧252。横跨收集器CO的辐射可以反射离开光栅频谱滤波器240以被聚焦在虚拟源点IF中。虚拟源点IF通常称作中间焦点，并且设置源收集器设备以使得中间焦点IF位于封闭结构220中开口219处或附近。虚拟源点IF是发出辐射的等离子体210的成像。光栅频谱滤波器240特别地用于抑制红外(IR)辐射。
随后辐射横跨照射系统IL，其可以包括设置用于在图形化装置MA处提供辐射束221的所需角分布以及在图形化装置MA处提供所需的辐射强度均匀性的多面场镜面装置222和多面光瞳镜面装置224。一旦辐射束221在由支撑结构MT所保持的图形化装置MA处反射，形成图形化的束226并且图形化束226由投影系统PS经由反射元件228、230成像至由晶片载物台或衬底工作台WT所保持的衬底W上。
在照明光学单元IL和投影系统PS中通常可以存在比所示更多的元件。取决于光刻设备的类型可以可选地存在光栅频谱滤波器240。进一步，可以比图中所示存在更多镜面，例如可以比图2中所示在投影系统PS中存在1-6个额外的反射元件。
如图2中所示，收集器光学元件CO示出为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器，仅作为收集器(或收集器镜面)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光轴O轴向对称布置，并且该类型收集器光学元件CO优选地与放电产生等离子体源通常称作DPP源组合使用。
示例性的静电夹盘实施例
图3示出了根据实施例的可以实施作为光刻设备100的一部分的静电夹盘300的剖视图的示意图。在该实施例的示例中，静电夹盘300可以用于在光刻设备100中保持在衬底工作台WT上的衬底W或者在支撑结构MT上的图形化装置MA。
根据实施例，静电夹盘300可以包括多层结构。多层结构包括具有相对且平行的表面302a和302b的第一层302，具有相对且平行表面304a和304b的第二层304，以及具有相对且平行表面306a和306b的第三层306。根据该实施例的示例，第一层302、第二层304和第三层306可以具有分别在约1－4mm、1－4mm和50－200微米范围中的垂直尺寸。第一层302可以通过表面302a基本上与表面304b接触而耦合至第二层304，第三层306可以通过表面304a面对表面306b而耦合至第二层304。第三层306的表面306a可以限定静电夹盘300的夹持表面306a。夹持表面306a可以配置用于容纳待夹持至静电夹盘300的物体307(例如衬底W或图形化装置MA)。可以夹持物体307以与夹持表面306a基本上接触。可选地，夹持表面306a可以包括被配置用于在夹持操作期间与物体307接触的突节305。突节305可以帮助在物体307和夹持表面306a之间提供较少污染的接触，这是因为与夹持表面306a的较大表面区域相比，污染物不太可能在突节305的较小表面区域上。
在一个实施例中，第一层302、第二层304和第三层306可以包括相互不同的材料。在另一实施例中，第一层302、第二层304和第三层306可以由配置用于在静电夹盘300的工作期间支持静电场的一个或多个电介质材料制造，如以下进一步所述。电介质材料可以具有超低的热膨胀系数，其可以等于零或基本上为零，诸如但不限于，超低膨胀硅基材料(例如由Coring制造的
Figure BDA0001232666840000101
)、玻璃材料、陶瓷材料、硅基玻璃陶瓷材料(由SCHOTT制造的
Figure BDA0001232666840000102
)、或者其组合。这些超低热膨胀材料中的任意材料可以帮助在其制造期间减小静电夹盘300的结构中的热应力。如果不减小，则静电夹盘300中热应力可以导致第一层302、第二层304和/或第三层306中一个或多个不希望的形变，这可以在夹持操作期间被传递至物体307。
在另一实施例中，第一层302和/或第二层304可以由具有超低热膨胀系数的一个或多个非电介质绝缘材料制造。
在又一实施例中，第一层302、第二层304和第三层306可以由相同的一个或多个超低热膨胀电介质材料制造。由类似材料制造静电夹盘300的所有三个层可以帮助进一步减小由于不同材料之间热膨胀失配导致的热应力。在该实施例的示例中，第一层302、第二层304和第三层306可以由
Figure BDA0001232666840000111
材料制造，这提供了比
Figure BDA0001232666840000112
材料更高的电气稳定性。
如图3中所示，根据一个实施例，静电夹盘300进一步包括插入在第二层304和第三层306中的复合层308。在该实施例的示例中，复合层308包括以交替配置设置的导电层310和绝缘层312。导电层310的一个由一个绝缘层312与另一个导电层电隔离。尽管图3仅示出了两个导电层，应该理解的是在本发明的其他修改例中复合层308可以包括单个或多于两个的导电层。在一个实施例中，导电层310和绝缘层312是共面的。
在该实施例的各个示例中，诸如但不限于铝、铬、铂、金或其组合之类的任何合适的导电材料可以用于形成导电层310，并且诸如氧化硅之类任何合适的绝缘材料可以用于形成绝缘层312。在另一示例中，导电层310可以包括单个金属层、相同金属的多个层、或者不同金属的多层。
根据示例性实施例，导电层310可以被配置作为电极310以在第三层306内产生静电场，以用于将物体307夹持至夹持表面306a。可以通过向电极310提供夹持电压而产生静电场。夹持电压可以在物体307的导电表面307a上感应产生表面镜像电荷，以静电地吸引并夹持物体307至夹持表面306a。
根据一个实施例，静电夹盘300可以可选地包括插入在复合层308和第二层304之间的中间层314，如图3中所示。中间层314可以包括硅基材料，诸如氧化硅，并且可以被配置作为用于将复合层314键合至第二层304的键合介质。在该实施例的示例中，中间层314可以具有约10－200nm的垂直尺寸。备选地，中间层314可以插入在复合层308和第三层306之间，如以下参照图5J－图5K进一步详述。
在另一实施例中，静电夹盘300包括流体通道316，如图3中所示。流体通道316可以被配置用于平行于表面302a行进并且输送热调节流体(例如液体或气体)，诸如但不限于水、空气、酒精、乙二醇、或相变冷却剂(例如氟利昂、二氧化碳)。耦合至静电夹盘300的流体调节系统318可以配置用于在进入流体通道316之前将热调节流体调节至所需温度，并且使其通过静电夹盘300循环。循环热调节流体可以帮助将静电夹盘300的温度调节至所需温度。静电夹盘300的温度调节可以包括由热调节流体从静电夹盘300吸收不希望的热量。该不希望的热量可以通过夹持表面306a和/或突节而从处于被夹持状态的物体307传输至静电夹盘300。
在该实施例的示例中，物体307可以是图形化装置，并且不希望的热量可以在它们工作期间从例如投影系统PS和/或光刻设备100的其他系统转移至图形化装置。图形化装置中不希望热量的存在可以引起图形化装置的变形，这可以导致在从图形化装置转移至衬底的图形中的错误。为了防止该变形，可以将图形化装置的温度维持在基本上室温下(近似22摄氏度)或者任何其他所限定的工作温度，根据各个实施例。图形化装置的该温度调节可以包括从图形化装置(例如通过夹持表面306a、突节316)传输热量至静电夹盘300，如上所述，并且因此减小或消除图形化装置的热诱发形变。
图4示出了根据一个实施例的耦合至卡盘420的静电夹盘400的剖视图的示意图。根据该实施例的示例，静电夹盘400和卡盘420可以实施作为光刻设备100的一部分。在示例性实施例中卡盘420可以配置用于将静电夹盘400耦合至衬底工作台WT和/或支撑结构MA。静电夹盘400可以在结构和功能上类似于静电夹盘300，除了以下所述的差异之外。在示例性实施例中，静电夹盘400的流体通道316可以通过通孔424耦合至卡盘420的流体通道422，如图4中所示。流体通道422可以配置用于平行于表面420a行进并且作为流体通道316而输送热调节流体。耦合至卡盘420的流体调节系统418可以配置用于在进入流体通道422之前将热调节流体调节至所需温度，并且使其循环通过静电夹盘400和卡盘404。循环热调节流体可以帮助将静电夹盘400和卡盘420的温度调节至所需温度。静电夹盘400和卡盘420的温度调节可以包括由热调节流体从静电夹盘400和卡盘420吸收不希望的热量。静电夹盘400中不希望的热量可以从物体307传输，如上所述，并且卡盘420中不希望热量可以从静电夹盘400和/或光刻设备100的耦合至卡盘420的其他部件而传输。
用于制造静电夹盘的示例性方法
图5A－图5N示出了根据一个实施例的在其制造工艺的选择阶段静电夹盘300(如图3中所示)的剖视图。
图5A－图5B示出了根据一个实施例的在流体通道316(如参照图3－图4所述)形成期间部分形成的静电夹盘300的剖视图。流体通道316的形成可以包括在第一层302的表面302a上形成沟槽530(如图5A中所示)以及形成堆叠结构532(如图5B中所示)。
根据一个实施例，沟槽530的形成可以包括表面302a的抛光、机械加工、和刻蚀。可以使用诸如但不限于氧化铈浆料抛光工艺的任何合适的抛光工艺执行表面302a的抛光，以获得具有约0.5mm或更低的均方根(RMS)粗糙度的平滑表面。在抛光之后，可以使用标准玻璃加工技术机械加工和/或使用标准光刻和玻璃刻蚀工艺刻蚀表面302a以形成沟槽530(如图5A中所示)。应该注意的是如图5A中所示沟槽530的矩形剖面形状是为了示意说明的目的，并且不限于此。根据各个实施例，沟槽530可以具有其他剖面形状(例如圆锥形、梯形)，并未脱离本发明的精神和范围。机械加工之后，可以使用例如包括氢氟酸的酸性混合物对机械加工过的表面302a执行酸性刻蚀。酸刻蚀可以从机械加工的表面302a移除几微米(例如约5微米)的层302材料。从机械加工的表面302a移除材料可以帮助减轻层302中可以由机械加工工艺诱发的应力。应力可以是由于表面302a上的从机械加工的物理力引起的小变形所致。
根据一个实施例，接着酸刻蚀工艺之后可以是将层302耦合至第二层304以形成堆叠结构532，如图5B中所示。耦合工艺可以包括表面304b的抛光、表面302a和304b的清洁、接下来是将第一层302直接键合至第二层304。可以使用诸如但不限于氧化铈浆料抛光工艺之类的任何合适的抛光工艺将表面304b抛光至约0.5mm或更低的均方根(RMS)粗糙度。随后，可以通过在适用于所使用的层材料的压力下将表面302a按压抵靠表面304b，而将第一次302直接键合至第二层304以形成堆叠结构532。可选地，可以在约350－800摄氏度的范围中的温度下退火堆叠结构532以增强在第一层302和第二层304之间直接键合界面。
根据一个实施例，直接键合在此可以涉及光学接触键合，也即不使用任何键合材料(诸如环氧树脂或任何其他粘合材料)而在基本上无缺陷且高度抛光的表面(例如表面302a和304b)之间的键合。光学接触键合可以由键合表面(例如表面302a和304b)之间的吸引性分子间静电相互作用诸如范德华力而产生。退火光学接触键合(如上所述)可以例如将键合表面之间的范德华键转换为更强的共价键，并且因此增强光学接触键合的结构。
根据一个实施例，在形成流体通道316之后，可以将层304薄化至约2mm。可以使用任何合适的抛光和/或研磨技术抛光表面304b以薄化第二层304。备选地，可以在通过抛光表面304a和/或表面304b而形成流体通道316之前执行第二层304的薄化工艺。
图5C－图5D示出了根据一个实施例的在导电层310形成期间部分地形成的静电夹盘300的剖视图。导电层310的形成可以包括例如在第三层306上沉积一个或多个金属层510，如图5C中所示。接着该金属沉积之后可以是图形化和刻蚀工艺以限定导电层310，如图5D中所示。可以使用适用于金属的任何传统的方法执行层510的沉积，诸如但不限于溅射、热蒸发、原子层沉积(ALD)、或者化学气相沉积(CVD)。可以由传统的光刻工艺执行图形化工艺，并且可以由诸如但不限于反应离子刻蚀(RIE)之类的湿法刻蚀方法或者干法刻蚀方法执行刻蚀工艺。
图5E－图5F示出了根据一个实施例的在绝缘层312形成期间部分地形成的静电夹盘300的剖视图。绝缘层312的形成可以包括例如在导电层310和第三层306的表面306b的暴露区域上沉积一个或多个电介质层512，如图5E中所示。该电介质沉积之后可以是图形化和刻蚀工艺以如图5F所示限定绝缘层312。层512的沉积可以使用适用于电介质材料的任何传统方法执行，诸如但不限于CVD工艺、磁控溅射、热蒸发、或电子束蒸发。可以由如上所述的方法执行图形化和刻蚀工艺。
图5G－图5H示出了根据一个实施例的在将复合层308键合至堆叠结构532(如参照图5B所述)期间部分地形成的静电夹盘300的剖视图。该键合工艺可以包括在复合层308上沉积中间层314，如图5G中所示。中间层314可以帮助向复合层308提供可兼容用于与表面304a直接键合的键合表面314a。可以使用任何合适的用于沉积例如氧化硅的方法(诸如CVD工艺)沉积中间层314。键合工艺可以进一步包括将图5的组合结构按压抵靠堆叠结构532以将表面314a键合至表面304a，如图5H中所示。为了增强表面314a和表面304a之间的键合界面，可以在约350－800摄氏度范围中的温度下退火键合的结构。
可选地，根据一个实施例，键合工艺之后可以是将第三层306薄化至范围在约50－200微米的垂直尺寸的减薄工艺。可以使用任何合适的抛光和/或掩模技术抛光表面306a以薄化层306。备选地，可以通过抛光表面306a和/或表面306b而在复合层308形成之前执行第三层306的薄化工艺。
图5I－图5J示出了根据一个实施例的在夹持表面306a上形成突节305期间静电夹盘300的剖视图。可以通过沉积聚合物层505形成突节305，如图5I中所示。该沉积之后可以是图形化和刻蚀聚合物层505以限定突节305，如图5J中所示。可以由如上所述方法执行图形化和刻蚀工艺。应该注意的是突节305的矩形截面形状是为了示意说明目的，并且不限于此。根据各个实施例，突节305可以具有其他截面形状(例如球形、圆锥形、梯形)，而并未脱离本发明的精神和范围。
在备选方案中，根据一个实施例，复合层308和中间层314可以形成在堆叠结构532的表面304a上，如图5K中所示。第三层306可以直接键合至中间层314并且薄化至在约50－200微米范围中垂直尺寸，如图5L中所示。可以由如上所述方法执行直接键合和薄化。
如图5M中所示，在另一备选方案中，根据一个实施例，复合层308的第一部分508a和第二部分508b可以分别形成在表面306b和表面304a上。第一部分508a和第二部分508b可以热熔融在一起以形成复合层308，如图5N中所示。形成在静电夹盘中的复合层308的该方案可以帮助消除键合介质(例如中间层314)的使用。
用于将静电夹盘耦合至卡盘的示例方法
图6示出了在将静电夹盘300耦合至卡盘620期间静电夹盘300的剖视图。卡盘620在结构和功能上可以类似于卡盘420，如参照图4以上所述。在一个实施例中，耦合工艺可以包括抛光并清洁表面302b和620a，随后直接键合这些表面。可以诸如但不限于氧化铈浆料抛光工艺之类的任何合适的抛光工艺来抛光表面302b和620a至约0.5mm或更小的均方根(RMS)粗糙度。随后，表面302b和620a可以被按压在一起以在表面302b和620a之间形成直接键合。如由相关领域技术人员所知晓的那样，其他类型的键合或耦合可以用于将静电夹盘300耦合至卡盘620。
用于制造静电夹盘的示例性步骤
图7示出了根据实施例的用于制造静电夹盘300并将静电夹盘300耦合至卡盘的流程图。仅为了示意性目的，将参照图5A－图5N和图6中所示的示例性制造工艺而描述图7中所示步骤。取决于具体应用，步骤可以以不同顺序执行或不执行。
在步骤702中，在第一层上形成沟槽。例如，可以在诸如第一层302的第一层上形成沟槽诸如沟槽530，如图5A中所示。可以使用标准玻璃机械加工技术形成沟槽530。
在步骤704中，将第一层耦合至第二层以形成堆叠结构。例如，可以将诸如第二层304之类的第二层耦合至第一层302以形成类似于堆叠结构532的堆叠结构，如图5B中所示。耦合工艺可以包括表面302a和304b的直接键合。可以通过在适用于所使用层材料的压力下将表面304b按压抵靠表面302a而执行直接键合。可以在约350－800摄氏度范围中的温度下退火堆叠结构532。
在步骤706中，在第三层上形成复合层。例如，可以在第三层306上形成类似于复合层308的复合层，如图5C－图5F中所示。可以通过在第三层306上沉积、图形化并刻蚀金属层(诸如金属层510)、随后沉积、图形化并刻蚀电介质层(诸如电介质层512)而形成复合层。可以使用例如溅射、热蒸发、原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)而执行金属层510的沉积。可以使用例如CVD工艺、磁控溅射、热蒸发或电子束蒸发而执行电介质层512的沉积。
在步骤708中，在复合层上形成中间层。例如，可以在复合层308上形成类似于中间结构314的中间层，如图5G中所示。例如可以使用CVD工艺沉积中间层314。
在步骤710中，将第三层耦合至堆叠结构以形成静电夹盘。例如，可以通过将中间层314直接键合至堆叠结构的表面304a而将第三结构306耦合至堆叠结构532，如图5H中所示。
在任选的步骤712中，在夹盘的夹持表面上形成突节。例如，可以在第三层306的夹持表面(诸如夹持表面306a)上形成诸如突节305之类的突节，如图5I－图5J所示。可以通过沉积、图形化并刻蚀聚合物层505而形成突节305。
在可选的步骤714中，将静电夹盘耦合至卡盘。例如，静电夹盘300可以耦合至类似于卡盘620的卡盘，如图6中所示。可以通过将夹盘300的表面302b直接键合至卡盘620的表面620a而执行耦合。
尽管在该正文中参照了使用在光刻设备中的静电夹盘，应该理解的是在此所述的静电夹盘可以具有其他应用，诸如用于掩模检查设备、晶片检查设备、空间成像度量设备、以及更通常地在真空或周围环境(非真空)条件下测量或处理物体诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图形化装置)的任何设备，例如在等离子体刻蚀设备或沉积设备中。
尽管在该正文中可以参照在IC制造中光刻设备的使用，应该理解的是在此所述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的导引和检测图形、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员将知晓的是，在该备选应用的上下文中，在此术语“晶片”或“裸片”的任何使用可以视作分别与更常用术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在例如轨道(通常施加抗蚀剂层至衬底并且显影已暴露抗蚀剂的工具)、度量工具和/或检查工具中在曝光之前或之后处理在此涉及的衬底。其中可应用的，在此本公开可以适用于该和其他衬底处理工具。进一步，可以多于一次处理衬底，例如以便于产生多层IC，以使得在此所使用的术语也可以涉及已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上已经在光学光刻的上下文中参考了使用本发明实施例，应该知晓的是本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且其中上下文所允许的，不限于光学光刻。在压印光刻中，图形化装置中形貌限定了在衬底上产生的图形。一旦通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合而固化了抗蚀剂，可以将图形化装置的形貌挤压至提供至衬底的抗蚀剂层中。在固化了抗蚀剂之后从抗蚀剂移出图形化装置并且在其中留下图形。
应该理解的是短语或术语在此是为了说明而非限制的目的，以使得由相关领域技术人员在此处教导下解释本说明书的术语或短语。
如在此所使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有是或约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5－20nm范围中的波长，以及带电颗粒的束，诸如离子束或电子束。
术语“透镜”在上下文允许时可以涉及各种类型的光学部件的任意一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。
如在此使用的术语“刻蚀”或“蚀刻”或“回刻”通常描述图形化材料的制造工艺，以使得在完成刻蚀之后剩余了材料的至少一部分。例如，刻蚀材料的工艺通常包括在材料之上图形化掩模层(例如光致抗蚀剂或硬掩模)、随后移除不再受掩模层保护的材料的区域、以及可选地移除掩模层的剩余部分的工艺。通常，使用对于材料比对于掩模层具有更高“选择性”的“刻蚀剂”而进行移除步骤。同样地，由掩模保护的材料的区域将在完成刻蚀工艺之后保留。然而，以上为了示意而非限制目的而提供、在另一顺利中，刻蚀也可以涉及并未使用掩模的工艺，但是仍然在完成刻蚀工艺之后留下了材料的至少一部分。
以上说明书用于区分术语“刻蚀”与“移除”。在实施例中，当刻蚀材料时，在完成了工艺之后剩余了材料的至少一部分。相反地，当移除材料时，在工艺中基本上移除了所有材料。然而，在其他实施例中，“移除”可以包括刻蚀。
如在此使用的术语“沉积”或“布置”描述了将材料层施加至衬底的动作。该术语意味着描述任何可能的成层技术，包括但不限于热生长、溅射、蒸发、化学气相沉积、外延生长、原子层沉积、电镀等。
如在此使用的术语“衬底”描述了其中添加后续材料层至其上的材料。在实施例中，衬底自身可以图形化并且也可以图形化在其顶部上添加的材料，或者可以剩余而并未图形化。
如在此使用的术语“基本上”或“基本上接触”通常描述基本上物理相互接触的元件或结构，相互间仅具有通常由制造和/或未对准容差而造成的微小间隔。应该理解的是如在此使用的在一个或多个特定特征、结构或特性之间的相对空间描述(例如“垂直地对准”、“基本上接触”等)仅为了示意说明的目的，并且在此所述的结构的实际实施方式可以包括制造和/或未对准容差而并未脱离本公开的精神和范围。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，应该知晓的是可以除了如所述之外而实施本发明。说明书并非意在限制本发明。
应该知晓的是具体实施方式部分而并非发明内容和摘要部分意在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述如由本发明人设计的本发明的一个或多个但是并非全部示例性实施例，并且因此并非意在以任何方式限制本发明和所附权利要求。
以上已经借助于示出了具体功能的实施方式及其相互关系的功能构件组块而描述了本发明。为了描述方便已经在此任意限定了这些功能构件组块的边界。可以限定备选的边界，只要正确地执行具体功能及其相互关系。
具体实施例的前述说明因此将完全揭露本发明的普遍本质使得他人可以通过应用本领域内技术知识而容易地对于各种应用修改和/或改变该具体实施例，而并未不适当地实验，并未脱离本发明的通常概念。因此，基于在此所展示的教导和指引，该改变和修改意在所公开实施例的等价形式的含义和范围内。
本发明的宽度和范围不应受限于任意上述示例性实施例，而是仅应该根据以下权利要求和它们等价形式而限定。

Claims (20)

1.一种静电夹盘，包括：
第一层，具有第一超低膨胀材料；
第二层，耦合至所述第一层，所述第二层具有第二超低膨胀材料；
多个流体通道，位于所述第一层和所述第二层之间，所述多个流体通道被配置用于输送热调节流体；
第三层，在从350℃到800℃的范围中的温度被键合至所述第二层，所述第三层具有第三超低膨胀材料；以及
复合层，插入在所述第二层和所述第三层之间，
其中所述第一超低膨胀材料、所述第二超低膨胀材料和所述第三超低膨胀材料包括具有为零的热膨胀系数的相同超低热膨胀材料。
2.根据权利要求1所述的静电夹盘，其中，所述第一超低膨胀材料、所述第二超低膨胀材料以及所述第三超低膨胀材料包括超低膨胀玻璃。
3.根据权利要求1所述的静电夹盘，其中，所述第一超低膨胀材料、所述第二超低膨胀材料以及所述第三超低膨胀材料包括硅基材料。
4.根据权利要求1所述的静电夹盘，其中，所述复合层包括交替的导电层和绝缘层。
5.根据权利要求1所述的静电夹盘，进一步包括中间层，插入在所述复合层和所述第二层之间，所述中间层被配置用于促进在所述复合层和所述第二层之间的键合。
6.根据权利要求1所述的静电夹盘，其中，所述第三层包括顶表面，被配置用于容纳物体以用于夹持。
7.根据权利要求1所述的静电夹盘，其中，多个突节位于所述第三层的顶表面上，所述多个突节被配置用于容纳物体以用于夹持。
8.根据权利要求1所述的静电夹盘，其中，所述第一层包括多个沟槽，被配置用于形成所述多个流体通道。
9.一种器件制造方法，所述方法包括：
在第一层和第二层之间形成多个流体通道，所述多个流体通道被配置用于输送热调节流体，所述第一层具有第一超低膨胀材料，且所述第二层具有第二超低膨胀材料；
在第三层上布置复合层，所述复合层包括交替的导电层和绝缘层，所述第三层具有第三超低膨胀材料，其中所述第一超低膨胀材料、所述第二超低膨胀材料和所述第三超低膨胀材料包括具有为零的热膨胀系数的相同超低热膨胀材料；以及
将所述第三层键合至所述第二层，其中所述键合在从350℃到800℃的范围中的温度执行。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述多个流体通道包括：
在所述第一层的顶表面上形成多个沟槽；
抛光所述第二层的底表面；
将所述第一层的顶表面直接键合至所述第二层的底表面以形成所述第一层和所述第二层的键合结构；以及
退火所述键合结构。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一层、所述第二层和所述第三层包括相同的超低膨胀材料。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，布置所述复合层包括：
在所述第三层的底表面上布置金属层；
图形化所述金属层；
在所述图形化的金属层和所述第三层的底表面上布置电介质层；以及
图形化所述电介质层。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述第三层耦合至所述第二层包括：
在所述复合层上布置中间层；以及
将所述中间层直接键合至所述第二层的顶表面。
14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，在所述第三层的顶表面上形成多个突节，所述多个突节被配置用于容纳物体以用于夹持。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，形成所述多个突节包括：
在所述第三层的顶表面上形成聚合物层；以及
图形化所述聚合物层。
16.一种光刻设备，包括：
卡盘；以及
静电夹盘，耦合至所述卡盘，所述静电夹盘被配置用于可释放地保持图形化装置，所述静电夹盘包括：
第一层，具有相对的第一表面和第二表面；
第二层，具有相对的第三表面和第四表面，所述第四表面在从350℃到800℃的范围中的温度被键合至所述第一表面；
通道的阵列，位于所述第一表面和所述第四表面之间；以及
第三层，具有相对的第五表面和第六表面，所述第六表面耦合至所述第三表面；以及
其中所述第一层、所述第二层和所述第三层包括具有为零的热膨胀系数的相同超低热膨胀材料。
17.根据权利要求16所述的光刻设备，其中，所述通道的阵列被配置用于输送热调节流体。
18.根据权利要求16所述的光刻设备，进一步包括多个突节，位于所述第五表面上，所述多个突节被配置用于容纳所述图形化装置。
19.根据权利要求16所述的光刻设备，其中，所述第一层、所述第二层和所述第三层包括超低热膨胀玻璃。
20.根据权利要求16所述的光刻设备，其中，所述第一层直接键合至所述卡盘，所述卡盘具有被配置用于输送热调节流体的多个通道。
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