TWI569362B - 靜電夾具 - Google Patents

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TWI569362B
TWI569362B TW102105752A TW102105752A TWI569362B TW I569362 B TWI569362 B TW I569362B TW 102105752 A TW102105752 A TW 102105752A TW 102105752 A TW102105752 A TW 102105752A TW I569362 B TWI569362 B TW I569362B
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Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Description

靜電夾具
本發明係關於一種用於固持物件之靜電夾具，及包括該靜電夾具之半導體製造裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。
已知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
靜電夾具可用於在某些波長(例如EUV)下操作之微影裝置中，此係因為：在此等波長下，該微影裝置之某些區在真空條件下操作。可提供靜電夾具以將諸如光罩或基板(晶圓)之物件分別靜電地夾持至諸 如光罩台或晶圓台之物件支撐件。亦可使用靜電夾持力以將靜電夾具夾持至微影裝置之晶圓台或其他片件，從而在雙側模式中操作。
習知靜電夾具包含一堆疊，其中一電極或複數個電極安置於上部(第一)介電或隔離層與下部(第二)介電或隔離層之間。舉例而言，若下部層被拋光，則電極沈積於上部經拋光表面上。接著，上部層置放於電極之頂部上。上部層與下部層結合。每一電極可包含複數個部分。電極或電極部分未必覆蓋下部層之整個表面。在一些地方可不存在電極。電極或電極部分之間的區可經填充有障壁(介電質或絕緣體)層或為空。
電極可在諸如+3 kV及0 V或+3 kV及-3 kV之不同電壓下被驅動，從而引起在不同電極之間產生電場。電極之間的障壁可經受3 kV或更大之電壓。舉例而言，若鄰近電極在+3 kV及-3 kV下被驅動，則該等電極之間的障壁將經受6 kV之電位差。
障壁可耐受之電壓位準為在其夾持效能方面之因素。存在一故障機制(failure mechanism)，藉以電極之間的障壁出故障，從而引起電極之間的放電及夾持力之縮減。夾持力之任何縮減可顯著地影響靜電夾具之效能，此情形可引起微影系統之產出率縮減且引起積體電路之輸出縮減。
舉例而言，需要提供一種給出高夾持力而不經受顯著崩潰故障率之改良型靜電夾具。
根據本發明之一態樣，提供一種經組態以在使用時將一物品固持於一微影裝置中之靜電夾具。該夾具包括：一下部部分；一上部部分，其係由一介電材料形成；及複數個電極，其安置於該下部部分與該上部部分之間。該等電極包括：一第一電極，其經組態以在使用時保持於一第一電壓；至少一中間電極，其經組態以在使用時保持於一 第二電壓；及一接地電極。該至少一中間電極位於該第一電極與該接地電極之間，且該第二電壓介於該第一電壓與接地之間。
理想地，該至少一中間電極在使用時保持於介於該第一電壓與該接地中間的一電壓。
在一些實施例中，複數個中間電極可提供於該第一電極與該接地電極之間，且在使用時，施加至該複數個中間電極中每一者之該電壓自該第一電極至該接地電極縮減。理想地，該第一電極與一第一中間電極之間的電壓降及鄰近中間電極之間的電壓降相同。
理想地，該第一電極及該至少一中間電極共用一共同電力供應器，且一電阻性網路經提供以劃分該第一電極與該至少一中間電極之間的該外加電壓。該網路中之至少一電阻器可為一可變電阻器。
在本發明之一實施例中，該夾具為一雙極夾具，其進一步包括：一第二第一電極；及至少一第二中間電極，其位於該第二第一電極與該接地電極之間，其中在使用時該第二第一電極及該至少一第二中間電極分別保持於正負號與施加至該第一電極及該第一中間電極之該等電壓之正負號相反的一第一電壓及一第二電壓，且其中施加至該第二中間電極之該第二電壓介於施加至該第二第一電極之該第一電壓與該接地之間。
在本發明之一實施例中，該第一電極為大體上矩形，且該夾具經組態以供用作一光罩夾具。在一實施例中，該第一電極大體上呈一圓圈之一片段之形狀，且該夾具經組態以供用作一晶圓夾具。
根據本發明之另一態樣，提供一種半導體製造裝置，該半導體製造裝置包含如上文所描述之一靜電夾具。
1‧‧‧靜電夾具
2‧‧‧平面
3‧‧‧下部部分
4‧‧‧上部部分
5‧‧‧瘤節
6‧‧‧第一電極
6a‧‧‧第一電極
6b‧‧‧第二電極
7‧‧‧接地電極
8‧‧‧空隙/障壁
8a‧‧‧第一障壁
8b‧‧‧第二障壁
16a‧‧‧第一電極
16b‧‧‧第一電極
16c‧‧‧第二電極/中間電極
16d‧‧‧第二電極/中間電極
17‧‧‧接地電極
18‧‧‧障壁
18a‧‧‧障壁
18b‧‧‧障壁
18c‧‧‧障壁
18d‧‧‧障壁
21‧‧‧靜電夾具
22‧‧‧實質上固定平面
23‧‧‧下部部分
24‧‧‧上部部分
25‧‧‧瘤節
26a‧‧‧第一電極
26b‧‧‧第二電極
26c‧‧‧第一電極
26d‧‧‧第二電極
27‧‧‧接地電極/第三電極
28a‧‧‧空隙/障壁
28b‧‧‧空隙/障壁
28c‧‧‧空隙/障壁
28d‧‧‧障壁
30‧‧‧電壓供應器/電力供應器
31‧‧‧第一電阻器
32‧‧‧第二電阻器
33‧‧‧接地連接
36‧‧‧第二電壓供應器
37‧‧‧電阻器
38‧‧‧電阻器
100‧‧‧微影裝置
B‧‧‧輻射光束
C‧‧‧目標部分
IL‧‧‧照明系統/照明器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構/圖案支撐件
P1‧‧‧基板對準標記
P1‧‧‧第一夾持壓力
P2‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧第二夾持壓力
P3‧‧‧夾持壓力
P4‧‧‧夾持壓力
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
現在將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件，且在該等圖式中： 圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；圖2描繪習知邊緣夾具之部分橫截面且示意性地說明夾具壓力；圖3描繪根據本發明之一實施例的邊緣夾具之部分橫截面且示意性地說明夾具壓力；圖4描繪習知夾具之橫截面且示意性地說明夾具壓力；圖5描繪根據本發明之一實施例的夾具之橫截面且示意性地說明夾具壓力；圖6描繪根據本發明之一實施例的靜電夾具之部分橫截面，其係沿著圖7中之線X-X'截得；圖7為根據本發明之一實施例的靜電夾具之頂部層的平面圖(自上方截得)；及圖8描繪施加於由圖7之靜電夾具夾持之物品上的夾持壓力。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置100。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或EUV輻射)；支撐結構或支撐件或圖案支撐件(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件，且如下文將更詳細地所論述，本發明係關於一種靜電夾具。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中創製圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所創製之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更通用之術語「投影系統」同義。
支撐結構及基板台在下文中亦可被稱作物品支撐件(article support)。物品包括(但不限於)諸如光罩之圖案化器件，及諸如晶圓之基板。
如此處所描繪，裝置屬於反射類型(例如，使用反射光罩)。或者，裝置可屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，在光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器及聚光器。照明器可用以調節輻射 光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化器件而圖案化。在由圖案化器件(例如，光罩)MA反射之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF2(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器IF1可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構(例如，光罩台)MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，支撐結構(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射光源，且在基板台WT之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
圖2描繪根據先前技術之靜電夾具1之部分橫截面，其可應用於諸如光罩或晶圓之物品之邊緣。圖2亦藉由該圖中之箭頭示意性地說明可由夾具產生之夾具壓力。夾具1包含由絕緣材料形成之下部部分3，及由介電材料形成之上部部分4。上部部分4經形成有複數個瘤節5，藉以該等瘤節之頂部判定物品(圖中未繪示)待固持之平面2。第一電極6提供於下部部分3與上部部分4之間，且第一電極6經調適成保持於一電壓(通常為3 kV)以產生靜電夾持力。接地電極7保持於接地且係藉由空隙8而與第一電極6隔開，空隙8充當第一電極與接地電極之間的障壁。空隙8可經填充有絕緣材料、介電材料，或可為空。
圖2中之向下指向箭頭示意性地說明圖2之習知夾具可產生之夾 持壓力。該等箭頭之長度指示夾持力，且將看出，可橫越第一電極之寬度而產生均一夾持壓力，其量值將取決於數個參數，包括外加電壓、上部部分4之介電常數，及夾具1之各種部件之尺寸，如將在下文所解釋。
當將電壓施加至電極6時，物品可藉由靜電夾持力固持於平面2中。靜電或電容性夾持力可根據如下公式而與外加電壓有關：
其中：Pclamp為施加於待夾持物件上之夾持壓力；ε0為真空介電常數(8.854×10-12)；εR為夾具1之上部部分4之介電質的相對介電常數；V為施加至電極6之電壓；d為夾具1之上部部分4之厚度；且g為夾具1之上部部分4之上部表面與該物件待夾持之平面2之間的間隙(瘤節5之高度)。
應瞭解，夾持壓力在瘤節之區中可歸因於瘤節相對於真空之介電常數的增加及彼區中之電容的關聯增加而增加。在瘤節之區中，方程式(1)仍成立，然而，厚度d將增加達瘤節之高度，且間隙g將縮減達相同量，縮減至零。
關於此先前技術夾具之潛在問題為：橫越障壁8將存在高電壓(例如，3 kV)，其可造成該障壁遭受崩潰，此情形可在第一電極與接地電極之間造成短路。
圖3為根據本發明之一實施例的相似於圖2但具有夾具1'之視圖，且類似組件將不會再次被描述。在圖3之實施例中，第二電極6b經提 供成位於第一電極6a與接地電極7中間。可被稱為中間電極之第二電極6b保持於介於施加至第一電極6a之電壓與接地之間的電壓，且尤其可理想地保持於第一電極6a之電壓的大約一半。在圖3之結構的情況下，存在兩個障壁8a、8b--第一障壁8a位於第一電極6a與第二電極6b之間，且第二障壁8b位於第二電極6b與接地電極7之間。與在圖2中一樣，向下箭頭說明夾持壓力之強度，且與在圖2中一樣，存在由第一電極6a施加之均一夾持壓力，但另外，存在由第二電極6b施加之較小夾持壓力。若第二電極6b保持於為第一電極6a之電壓之一半的電壓，則歸因於第二電極6b之夾持壓力將為歸因於該第一電極之夾持壓力的四分之一，此係因為該夾持壓力取決於該電壓之平方。
圖3之實施例相比於圖2之習知結構的潛在優點為：因為第二電極6b保持於介於第一電極之電壓與接地之間的電壓，所以橫越每一障壁8a、8b之電壓縮減。詳言之，若(例如)第二電極保持於介於第一電極之電壓與接地中間的電壓，則橫越每一障壁之電壓相比於圖2減半。
圖4展示先前技術中所知的另一形式之夾具。圖4之夾具被稱為雙極夾具，且包含保持於相等但具有相反正負號之電壓之兩個第一電極16a、16b(例如，電極16a可保持於+3 kV，而電極16b保持於-3 kV)。在所有其他方面，兩個第一電極16a、16b等同且如同圖2之先前技術夾具一樣，且該等電極將橫越其寬度而產生均一夾持壓力。然而，在圖4之夾具中，可能障壁崩潰之潛在問題可甚至更嚴重。在圖4之夾具中，兩個第一電極16a、16b係藉由單一障壁18分離，且因為該兩個第一電極保持於相等且相反之電壓，所以橫越該障壁之電位為個別地施加至每一電極之電壓的兩倍(例如，若每一電極保持於+3 kV及-3 kV，則該電位為6 kV)。
圖5展示根據本發明之雙極夾具1"之實施例。在此實施例中，除 了兩個第一電極16a、16b以外，亦提供經定位成與兩個第一電極16a、16b中每一者等距之接地電極17，及分別安置於第一電極16a與接地17b之間及第二第一電極16b與接地17b之間的兩個第二電極或中間電極16c、16d。此結構界定四個障壁18a、18b、18c、18d；障壁18a位於電極16a與電極16c之間，障壁18b位於電極16b與接地電極17之間，障壁18c位於接地電極17與電極16d之間，且最後，障壁18d位於電極16d與電極16b之間。
應理解，電極16c及16d分別保持於正負號與電極16a及16b之電壓之正負號相同但量值介於彼等電壓與接地之間的電壓。舉例而言，若電極16a保持於+3 kV，則電極16c可保持於+1.5 kV，而若電極16b保持於-3 kV，則電極16d可保持於-1.5 kV。因此將看出，橫越四個障壁18a、18b、18c、18d中每一者存在僅1.5 kV之電位，此與橫越圖4之習知結構中之障壁18存在6 kV之電位的情況形成比較。
亦應注意，在圖5之實施例中，第二電極16c、16d促成小夾持壓力，如由該圖中之較小箭頭所示。
圖6描繪根據本發明之一實施例的靜電夾具之部分橫截面(沿著圖7之X-X'截得)。在圖6所示之實施例中，靜電夾具21經組態以在使用時將物品固持於實質上固定平面22中，且包括下部部分23及上部部分24，上部部分24具備瘤節25，藉以該等瘤節之頂部判定該物品被固持之平面22。第一電極26a安置於夾具之下部部分23與上部部分24之間。第二電極26b及接地電極27安置於夾具21之下部部分23與上部部分24之間，但沿著下部部分23與上部部分24之間的界面而位移，使得其彼此不接觸或不接觸第一電極26a。在第一電極26a與第二電極26b之間及在第二電極26b與接地電極27之間界定障壁之空隙28a、28b、28c可經填充有絕緣或介電材料，或為空。
可提供電壓供應器30，其經組態以將電壓供應至至少第一電極 26a。電阻器31可經組態以使第一電極26a及第二電極26b彼此耦接。另外電阻器32可經組態以將第二電極26b耦接至接地電極27。可藉由提供接地連接33而使接地電極27接地。
應瞭解，第一電極26a處之電壓將實質上相似於由電壓供應器30供應之電壓。第二電極26b處之電壓將藉由第一電阻器31之電阻與第二電阻器32之電阻的比率定義，如在如下方程式中所描述：
其中：V2為第二電極26b處之電壓；R2為第二電阻器32之電阻；R1為第一電阻器31之電阻；且VS為由電壓供應器30供應之電壓。
在本發明之一實施例中，第一電阻器31之電阻及第二電阻器32之電阻實質上相同。對於相似電阻R1及R2，電壓V2將為供應電壓Vs之大約一半。在此等電阻器值的情況下，第一電極26a與第二電極26b之間的電壓(Vs-V2)將為由電壓供應器30供應之電壓的大約一半。第二電極26b與第三電極27之間的電壓亦將為由電壓供應器30供應之電壓的大約一半。
應瞭解，在引入中間電極(此處為第二電極26b)的情況下，任何兩個電極之間的障壁28皆經受為施加至第一電極26a之電壓之一半的電壓。藉由將任何障壁必須耐受之最小電壓縮減達原來的二分之一，該障壁之崩潰故障之風險會顯著地縮減，且因此，夾具之崩潰故障之風險會顯著地縮減。
圖7描繪根據本發明之一實施例的夾具21之平面圖，其一部分係 藉由圖6中之橫截面圖描繪。圖7所示之夾具21屬於雙極形式，其中圖6之部分橫截面展示該夾具之僅一半，尤其是如在圖7中所檢視的該夾具之左側。圖7之右側為僅在施加至電極之電壓之正負號方面不同的等同鏡像，如將在下文所解釋。在圖7中，該圖之左側之電極具備正電壓，而提供於該圖之右側之電極具備負電壓。
首先查看圖7之左側，第一電極26a耦接至電壓供應器30，且此處被描繪為經供應有相對於接地連接33之正電壓。第二電極26b環繞第一電極26a且經供應有根據如由方程式(2)描述的第一電阻器與第二電阻器(31、32)之比率的較小正電壓，從而引起第一電極26a與第二電極26b之間的障壁28a經受第一電極與第二電極(26a、26b)之間的電壓差。接地電極27環繞第二電極26b且連接至接地連接33。第二電極26b與接地電極27之間的障壁28b經受第二電極與接地電極(26b、27)之間的電壓差。
第一電極26a可具有145毫米及35毫米之尺寸。第二電極26b之寬度可介於0.1毫米與1毫米之間，例如，為0.3毫米(為第一電極之寬度的約1%)，且第二電極26b可環繞第一電極26a，如圖7所示。可想像到，第二電極之寬度可與瘤節之寬度或瘤節間距之寬度一樣大，其在光罩夾具中可為5毫米或甚至10毫米。第一電極26a與第二電極26b之間的障壁28a之寬度可為0.7毫米，且第二電極26b與接地電極27之間的障壁28b可具有相似尺寸。然而，應理解，此等尺寸僅係例示性的且可取決於特定應用而變化。電阻器之典型值為約300莫姆(MOhm)。當約3 kV之電壓係由330莫姆之三個電阻器劃分時，電流為1 μA且電阻器耗散為1 mW。
可在考慮以高速進行切換之效應的情況下進行電阻器之選擇。雖然有益的是使用儘可能大的電阻器而引起電流縮減且因此引起功率耗散縮減，但較大電阻器將促成回應時間增加。舉例而言，具有上文 所論述之尺寸的第二電極26b將具有大約(145+145+35+35)×0.3 mm2或108 mm2之面積。可藉由如下方程式得知幾何電容或每單位面積之電容：
其中：CA為每單位面積之電容。
所有其他符號皆保留其如上文關於方程式(1)所描述之常見涵義。
在假定介電厚度(d)為50微米、相對介電強度(εR)為5且瘤節高度(g)為20微米的情況下，每單位面積之電容(CA)為30 pF/cm2。此面積之電極將具有大約32 pF之電容。
應瞭解，在諸電壓之間切換電極時，電阻器32之電阻將與電極電容組合以產生RC時間常數，其將限制電極電壓可被變更之速率。可有必要使此上升時間小於0.1秒，且理想地小於0.01秒。若使用32 pF之電極電容(如上文所說明)，則330莫姆之電阻值將得到大約0.01秒之RC時間常數。
圖7之右側為左側之鏡像且展示由第二第二電極26d環繞之第二第一電極26c，其中第二電極26d係由接地電極27環繞。障壁28c界定於電極26c與電極26d之間，且障壁28d界定於電極26d與接地電極27之間。由第二電壓供應器36供應一電壓給電極26c，而由電阻器37及38之組合供應一電壓給電極26d，該等電壓之比率定義供應至電極26d之電壓，如由方程式(2)所描述。應理解，若電力供應器30將正電壓供應至電極26a、26b，則供應器36將向電極26c、26d提供負電壓。
圖8描繪施加於待夾持於平面22中之物品上的夾持壓力。由第一 電極26a施加第一夾持壓力P1。由第二電極26b施加第二夾持壓力P2。藉由方程式(1)得知夾持壓力之量值。因此，在假定第一電阻器及第二電阻器(31、32)之值大致相等的情況下，則第一電極26a之電壓將為第二電極26b之電壓的兩倍。由第一電極26a施加之所得夾持壓力P1將為由第二電極26b施加之所得夾持壓力P2的四倍。在右側為鏡像的情況下，將形成等同夾持壓力，例如，電極26c產生夾持壓力P3且電極26d產生夾持壓力P4。在假定夾具之正側及負側等同(除了外加電壓之正負號以外)的情況下，則P1將等於P3且P2將等於P4。
夾具21之上部部分與瘤節25之頂部之間的距離可介於50微米與1000微米之間，但應理解，此尺寸可根據任何特定應用之需要予以選擇。
雖然圖6中展示僅兩個瘤節25，但應瞭解，一般而言，可使用多個瘤節。
尤其是自圖7應理解，彼實施例所示之夾具為大體上矩形且因此尤其適合作為用於光罩之夾具。本發明之實施例可同樣地應用於用於晶圓之靜電夾具中。用於晶圓之夾具通常將為圓形，且因此，第一電極26a及26c通常將為半圓形形狀，第二電極26b、26d將為D狀，且接地電極27將為圓形。或者，可設想其他結構，其中提供多個第一電極，每一第一電極為一圓圈之一片段。
第二電極26b、26d可被視為中間電極，此在於：其保持於介於第一電極26a、26c之電壓與接地中間的電壓。在提供單一中間電極的情況下，需要使此中間電極保持於介於第一電極之電壓與接地中間的電壓，使得每一障壁具有橫越該障壁之相同電位。然而，亦可有可能將兩個或兩個以上此等中間電極提供於第一電極與接地之間。舉例而言，可提供兩個中間電極，使得在第一電極與接地之間存在三個障壁。在此狀況下，為了橫越所有障壁相等地劃分電位，可使緊接於第 一電極之中間電極保持於第一電極之電壓的，且接著可使第二中間電極(緊接於接地電極)保持於第一電極之電壓的。一般而言，應瞭解，可使用多個中間電極，其中以梯狀方式將電壓施加於該等中間電極之間以橫越如此形成之障壁而產生相等電位。
應理解，存在多個障壁可縮減可用於電極之面積且因此可縮減總夾持力。然而，此情形可藉由稍微增加供應電壓予以補償，在考慮到夾持壓力為該電壓之平方的函數，該供應電壓將不必極大地增加。
原則上，每一電極可具備其自有電力供應器以提供必要電壓，但此結構將複雜且不必要地昂貴，從而需要額外高電壓放大器。因此，理想地，將複數個電極(其全部待具備具有相同正負號之電壓)連接至單一電力供應器，其中一電阻器網路經提供以劃分電極之間的電力供應器。此結構可具有準確電壓控制之優點，例如，不存在軟體誤差之可能性，且此結構簡單且具有低成本。可能地，該等電阻器中之一者可為可變電阻器以允許即時控制及調整。
在本發明之一些實施例中，可存在多個電極群組，其全部皆具備具有相同正負號之電壓，且在此等結構中，可需要向每一電極群組提供其自有電力供應器及其自有電阻性網路，該電阻性網路劃分該群組內之電極之間的電壓。
亦應瞭解，雖然展示電極之間的夾持電壓之僅相等劃分，但可使用非相等劃分。此情形可使能夠控制夾持壓力，以便提供經塑形夾持壓力而非均一夾持壓力。舉例而言，夾具邊緣處之壓力梯度可經塑形以特別達成有益效應，例如，其中可存在經支撐之物品之懸垂，且可需要控制該邊緣處之壓力梯度以最小化對物品之損害之風險及/或最佳化邊緣平坦度。
在以上描述中，已參考接地及接地電極。然而，應注意，雖然特別需要接地電極，但亦可有可能使用保持於固定電壓之電極，且可 相對於彼固定電壓來判定施加至第一電極及中間電極之電壓。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便創製多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定創製於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
儘管在本文中可特定地參考靜電夾具在微影裝置中之使用，但應理解，本文所描述之靜電夾具可具有其他應用，諸如，用於光罩檢測裝置、晶圓檢測裝置、空中影像度量衡系統，且更一般化地用於量測或處理諸如在真空中或在周圍(非真空)條件下之晶圓或光罩之物品的任何半導體製造系統或裝置，諸如，電漿蝕刻器或沈積裝置。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365 nm、355 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5 nm至20 nm之範圍內之波長)，以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
21‧‧‧靜電夾具
26a‧‧‧第一電極
26b‧‧‧第二電極
26c‧‧‧第一電極
26d‧‧‧第二電極
27‧‧‧接地電極/第三電極
28a‧‧‧空隙/障壁
28b‧‧‧空隙/障壁
28c‧‧‧空隙/障壁
28d‧‧‧障壁
30‧‧‧電壓供應器/電力供應器
31‧‧‧第一電阻器
32‧‧‧第二電阻器
33‧‧‧接地連接
36‧‧‧第二電壓供應器
37‧‧‧電阻器
38‧‧‧電阻器

Claims (11)

  1. 一種經組態以在使用時固持一物品(article)之靜電夾具(electrostatic clamp)，該夾具包含：一下部部分；一上部部分，其係由一介電材料(dielectric material)形成；及複數個電極，其安置於該下部部分與該上部部分之間，該等電極包含：一第一電極，其經組態以在使用時保持於一第一電壓；至少一中間電極，其經組態以在使用時保持於一第二電壓；及一接地電極，其中該至少一中間電極位於該第一電極與該接地電極之間，且該第二電壓介於該第一電壓與接地之間。
  2. 如請求項1之靜電夾具，其中該至少一中間電極在使用時保持於介於該第一電壓與該接地中間的一電壓。
  3. 如請求項1之靜電夾具，其中複數個中間電極提供於該第一電極與該接地電極之間，且其中在使用時，施加至該複數個中間電極中每一者之該電壓自該第一電極至該接地電極縮減。
  4. 如請求項3之靜電夾具，其中該第一電極與一第一中間電極之間的電壓降及鄰近中間電極之間的電壓降相同。
  5. 如請求項1至4中任一項之靜電夾具，其中該第一電極及該至少一中間電極共用一共同電力供應器，且一電阻性網路經提供以劃分該第一電極與該至少一中間電極之間的該外加電壓。
  6. 如請求項5之靜電夾具，其中該電阻性網路包括一可變電阻器。
  7. 如請求項1至4中任一項之靜電夾具，其中該夾具為一雙極夾 具，其進一步包含：一第二第一電極；及至少一第二中間電極，其位於該第二第一電極與該接地電極之間，其中在使用時該第二第一電極及該至少一第二中間電極分別保持於正負號與施加至該第一電極及該第一中間電極之該等電壓之正負號相反的一第一電壓及一第二電壓，且其中施加至該第二中間電極之該第二電壓介於施加至該第二第一電極之該第一電壓與該接地之間。
  8. 如請求項1至4中任一項之靜電夾具，其中該第一電極實質上為矩形，且該夾具經組態以供用作一光罩夾具。
  9. 如請求項1至4中任一項之靜電夾具，其中該第一電極實質上呈一圓圈之一片段之形狀，且該夾具經組態以供用作一晶圓夾具。
  10. 一種半導體製造裝置，其包含一如請求項1至9中任一項之靜電夾具。
  11. 如請求項10之半導體製造裝置，其中該半導體製造裝置為一微影裝置、一光罩檢測裝置、一晶圓檢測裝置及一空中影像度量衡裝置中之一者。
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