專利名稱：吸盤，光刻投影設備，制造吸盤的方法和器件制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用靜電力將下述器件保持到支承臺上的吸盤- 在制造器件時用光刻投影技術處理的基底；或- 在光刻投影設備、諸如掩膜檢驗或清潔設備等掩膜處理設備或掩膜制造設備中的光刻投影掩膜或掩膜坯料；所述吸盤包括第一介電元件。
本發(fā)明還涉及光刻投影設備，該光刻投影設備包括- 輻射系統(tǒng)，用于提供輻射投影光束；- 支承結構，用于支承圖案形成裝置，該圖案形成裝置根據所需圖案將投影光束形成圖案；- 基底臺，用于支承基底；- 投影系統(tǒng)，用于將形成圖案的光束投影到基底的目標部分。
本發(fā)明還涉及制造用于光刻投影設備的基底、反射鏡或掩膜臺或吸盤或支架的方法。
背景技術：
這里所說的術語“圖案形成裝置”應被廣義理解為能用來使輸入的輻射光束具有與在基底目標部分所要形成的圖案相對應的形成圖案的截面的裝置；術語“光閥”也可在本文中使用。通常，所述圖案與在器件例如集成電路或其它器件(見下文)的目標部分中所形成的特定功能層對應。這種圖案形成裝置的實例包括- 掩膜。掩膜的概念在光刻技術中是眾所周知的，它包括諸如雙重型、交替相移型和衰減相移型掩膜、以及各種混合型掩膜。這種掩膜在輻射光束中的設置使得接觸掩膜的輻射根據掩膜上的圖案而有選擇地透射(在透射掩膜的情況下)或反射(在反射掩膜的情況下)。在掩膜的情況下中，支承結構一般是掩膜臺，掩膜臺確保掩膜能在輸入輻射光束時保持在所需位置，并可使掩膜在需要時相對光束運動。
- 可編程反射鏡陣列。這種器件的一個實例是具有粘彈性控制層和反射表面的矩陣可尋址表面。這種器件的基本原理是(例如)反射表面的尋址區(qū)反射作為衍射光的入射光，而非尋址區(qū)反射作為非衍射光的入射光。利用適當的濾光器，可將所述非衍射光從反射光束中濾出，只留下衍射光；在這種方式中，光束根據矩陣可尋址表面的尋址圖案而形成圖案。可編程反射鏡陣列的另一個實施例應用微反射鏡的矩陣排列，通過施加適宜的局部電場或使用壓電致動裝置而使每個微反射鏡獨立地相對軸傾斜。再有，反射鏡是矩陣可尋址的，所以尋址的反射鏡將以與非尋址反射鏡不同的方向反射入射輻射光束；以這種方式，被反射光束根據矩陣可尋址反射鏡的尋址圖案形成圖案。可利用適當的電子裝置進行所需的矩陣尋址。在上述兩種情況下，圖案形成裝置可包括一個或多個可編程反射鏡陣列。本文涉及的有關反射鏡陣列的更多信息可從例如美國專利US 5,296,891、US 5,523,193和PCT專利申請WO98/38597、WO98/33096中得到，以上專利申請在此引作參考。在可編程反射鏡陣列的情況下，所述支承結構可具體化為例如支架或臺，根據需要，它們可以是固定的或可移動的。
- 可編程LCD陣列。這種結構的一個實例在美國專利US 5,229,872中給出，該專利在此引作參考。如上所述，這種情況中的支承結構可具體化為例如支架或臺，根據需要，它們可以是固定的或可移動的。
為簡明起見，在本文其余部分的某些地方所直接具體涉及的實例包括掩膜和掩膜臺；但是，在這些實例中討論的一般原理應在以上所述圖案形成裝置的更多的敘述中看到。
例如，光刻投影設備可在制造集成電路(ICs)時被使用。在這種情況下，圖案形成裝置可對應IC的特定層產生電路圖案，這個圖案可成像到已經覆蓋輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)上的目標部分(例如，包括一個或多個芯片)。一般地，單個晶片包含鄰接目標部分的整體網，該目標部分經投影系統(tǒng)被一次一個地連續(xù)照射。在現有設備中，借助掩膜臺上的掩膜形成圖案，兩個不同種類的機器會產生差異。在一種類型的光刻投影設備中，每個目標部分通過在一個行程中將整個掩膜圖案曝光到目標部分而被照射；這個設備通常被稱作晶片步進器。在另一種通常被稱作步進掃描裝置的設備中，在給定參考方向(“掃描”方向)上，通過漸進地掃描投影光束下的掩膜圖案而照射每個目標部分，同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步掃描基底臺；通常，因為投影系統(tǒng)具有放大倍率M(一般＜1)，所以，基底臺被掃描的速度V將是掩膜臺被掃描速度的M倍。與這里所述光刻器件有關的更多信息可在例如US6,046,792中得到，US 6,046,792在本文中引作參考。
在使用光刻投影設備的制造處理中，圖案(如在掩膜中的圖案)被成像到至少局部被輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這個成像步驟之前，基底可進行諸如涂底層、抗蝕劑涂覆和軟烘烤等各種處理。曝光之后，基底可進行諸如后曝光烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤和成像結構的測量/檢查之類的其它處理。這套程序被用作將例如IC器件的特定層圖案化的基礎。而后，這種形成圖案的層可進行諸如蝕刻、離子注入(摻雜質)、鍍金屬、氧化、化學-機械拋光等所有需要的各種處理以制成特定層。如果需要多層，則必須對每個新層重復整個處理過程或重復整個處理過程的變型。最后，器件的排列將呈現在基底(晶片)上。而后，用諸如切片或鋸片等技術將這些器件彼此分離，可將單個器件安裝到與管腳連接的載體上。其它與這種處理有關的信息可從例如“Microchip FabricationA Practical Guide to Semiconductor Processing”(ThirdEdition，by Peter van Zant，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4)一書中得到，該書在本文中引作參考。
為簡明起見，投影系統(tǒng)在下文中可稱作“透鏡”；但是，這一術語應該被廣泛解釋為包括例如折射光學裝置、反射光學裝置和反射折射系統(tǒng)的各種投影系統(tǒng)。該照射系統(tǒng)還可包括根據對照射投影光束的引導、成形或控制的任何設計類型的需要而操作的部件，這些部件在下面也可被集合或單個地稱作“透鏡”。另外，光刻設備是可具有兩個或多個基底臺(和/或兩個或多個掩膜臺)類型的。在這種“多級”器件中，附加的臺可并行使用，或在一個或多個臺上進行準備步驟，而在一個或多個其它臺上進行曝光。例如，在US 5,969,441和WO98/40791中描述了雙級光刻設備，上述專利在本文引作參考。
在光刻設備中，基底必須非常牢固地保持在基底臺上，以便既使基底臺在其掃描運動期間經受很高的加速度時也能準確知道其位置。在現有的機器中，基底保持器或吸盤包括被壁圍繞的具有凸起的表面。該基底被放置在壁和凸起上，其后的空間被排成真空，于是其上的氣壓提供強的夾持力以將基底保持在適當位置。這種基底保持器的其它細節(jié)可從EP-A-0 947 884中得到，該專利在本文引作參考。
上述類型的基底保持器被證明對于目前光刻設備是有效的。然而，為滿足不斷提出的對于減小成像尺寸的要求，必須減小投影光束所用輻射的波長。從而在當前器件使用的例如波長為248nm、193nm或157nm的紫外輻射的同時，改進的分辯率要求光刻設備的顯影使用遠紫外(EUV)輻射(即，波長小于50nm)、x射線、電子或離子束。這些建議的輻射類型均要求光路或至少其很大部分必須保持在真空中。因此，在基底上沒有大氣壓力的情況下，常規(guī)的基于真空的基底保持器不起作用。
類似的要求也必須在掩膜寫入、掩膜清潔和掩膜檢驗設備中得到滿足，因此，吸盤具有與光刻投影設備相同的問題。
所以，建議用靜電吸盤借助靜電力將基底保持在基底臺上。為了做到這一點，橫跨具有電極的介電材料上施加電位差。在這種靜電吸盤(或夾具)的一個實例中，電位差施加到基底上的電極與基底臺之中或之上的電極之間。當施加該電位差時，基底的電極和臺的電極被反向充電、并有足夠的力相互吸引而將基底夾緊在適當位置。
US 2002/0044267公開了一個保持器，該保持器具有由ULE(商標，即TM)制成的臺板，保持器在該臺板上定位。該保持器可以是例如US 5,221,403、US5,835,333、或US 5,5,835,334中所公開的靜電吸盤。
已經發(fā)現，既使當電極之間施加的電位差被除去時、由于吸引力仍然存在，所以難以將基底從吸盤上取下。所以，這種在從臺上安裝和拆卸基底時需要較長時間的情況對生產率是不利的。
當用吸盤將光刻投影掩膜或掩膜坯料保持到光刻投影設備或諸如掩膜檢驗、清潔裝置或掩膜制造設備的掩膜處理設備的支承臺時，這些問題都會存在。本發(fā)明的吸盤也可安裝到這些類型的任何器件中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一個夾具，其中，在施加在電極間的電位差被去除后，基底可被容易快速地拆卸，且該夾具具有低的熱膨脹系數，所以可避免因熱膨脹系數導致的不希望的位置變化。
以上所述本發(fā)明所要實現的這個和其它目的所提供的吸盤的特征在于，所述第一介電元件具有至少1016Ωcm電阻率和小于0.02×10-6K-1的熱膨脹系數。
已經發(fā)現，通過確保介電元件具有至少1016Ωcm的電阻率，在除去電極之間的電位差之后，吸盤的剩余夾緊力在允許的時間周期內能處于可接受的水平。應相信，這是因為吸盤的夾緊力是充電電極之間的純電容吸引力與Johnson-Rahbek效應所產生力的組合。
Johnson-Rahbek效應基于通過電極之間介電元件的漏電流。Johnson-Rahbek效應所產生的力隨著電極間電位差存在的時間而增加。一旦電極之間的電位差被去除，因Johnson-Rahbek效應所產生的力以由介電元件的導電率和介電材料到晶片/掩膜表面的電阻所確定的速率隨著時間減小。
通過使用至少具有1016Ωcm電阻率的電介質已經發(fā)現，對于電位差被施加到光刻投影設備中電極之間的典型時間周期中，因Johnson-Rahbek效應所產生的夾緊力被保持在允許限度內。
該介電元件必須具有良好的光學和機械特性，即它能被拋光成極平的表面并具有低的熱膨脹。這是因為基底W直接與第一介電元件接觸。已經發(fā)現，ULE(TM)，一種玻璃(由Coming公司制造，One Riverfront Plaza，Coming，NY14831)能滿足全部所需指標。
可制成各種不同結構的靜電吸盤。這些結構包括這樣一種結構靜電吸盤主要只是一個平面介電元件，第一電極設置在與該介電元件接觸的基底上，第二電極設置在基底臺上。但是，更完善的靜電吸盤也可以包括這樣一種結構第一電極和第二電極均設置在與第一表面相對的介電元件的第二表面上，且第一和第二電極相互隔開。在這種情況下，不需要使基底接地。在這個實施例中，可制成與基底臺分離的靜電吸盤，以便于清潔。
由該靜電吸盤制成的分離的靜電吸盤還包括安裝到第一介電元件的第二側的芯；安裝到所述芯的與所述第一介電元件相對表面上的第二介電元件，第三電極被夾在所述芯與所述第二介電元件之間。在這種情況下，另一個電極設置在基底臺中或基底臺上，該電極與第三電極相互作用以使靜電吸盤保持在基底臺上。
要制造這種吸盤，必須連接介電元件和芯。對于靜電吸盤這兩部分的最佳材料通常是具有所需光學和機械特性(平面度和低的熱膨脹)的玻璃或玻璃陶瓷。如上所述，ULE(TM)對于介電元件是優(yōu)選材料中的一種。芯可由任何低熱膨脹材料、例如Zerodur(TM)(由Schott Glas制造，Hattenbergstrasβe 1055120，Mainz，Germany)制成。這些材料很難連接在一起。由于膠的楊氏模量與玻璃或玻璃陶瓷的楊氏模量不同，所以因使用膠將對介電元件第一表面的平面度有害而不選擇將兩個元件粘接在一起，如果玻璃(或玻璃陶瓷)很薄，且膠的厚度不均勻，則整個表面的剛度變化將導致拋光時完成的平面度降低。另外，由于膠的熱膨脹系數很大，因此使用膠還會有熱膨脹現象。此外，在真空中，膠將強烈地排氣。如果第一玻璃(或玻璃陶瓷)件的厚度只有幾十微米，由于該件失去了其剛度而可能造成薄層剝離，所以使用膠或物理焊接的連接很不堅固。物理焊接也已被嘗試，但已經發(fā)現用這種方法產生的連接不很堅固。顯然，用玻璃或玻璃陶瓷制造的光刻投影設備的其它部件也存在類似問題。
因此，本發(fā)明的另一個目的是提供一種將玻璃或玻璃陶瓷與玻璃或玻璃陶瓷，具體說將玻璃元件和玻璃陶瓷元件與這些元件之間的電極接合在一起的方法，該方法形成的接合不會使玻璃元件變形，并能在元件之間提供堅固的連接。
用實現本發(fā)明這個和其它目的的方法所制造的光學應用元件包括基底，用于光刻投影設備的反射鏡或掩膜臺或吸盤或支架，該方法包括用陽極接合將多個玻璃或玻璃陶瓷件連接在一起，其中，所述元件中的至少一個的熱膨脹系數小于0.1×10-6K-1，優(yōu)選小于0.02×10-6K-1。
具體地，該方法可用于制造吸盤，所述方法的步驟包括將至少具有1016Ωcm電阻率的玻璃件連接到玻璃陶瓷件，并使它們之間夾有電極，所述連接步驟包括下述步驟用金屬涂覆所述玻璃件；使所述玻璃陶瓷件與所述金屬接觸；在與同所述金屬接觸的表面的相對的所述玻璃陶瓷件的表面上設置電極；和在所述金屬與所述電極之間施加電位差，從而在所述金屬與所述電極之間驅動離子流。
在這種方式中，可將ULE(TM)接合到任何具有某一導電率且其中設有電極的絕緣材料(玻璃陶瓷)(例如，Zerodur(TM)和Clearceram(TM)，該配置是光刻投影設備中靜電吸盤的優(yōu)選配置。此外，由于與膠粘或焊接相比，導電金屬層可只有幾百nm厚，所以，作為一個整體，這種接合對于吸盤較低的熱膨脹特性的影響很小。此外，不需要用強排氣材料(例如，膠)在第一與第二玻璃元件之間形成連接。
雖然已就制造吸盤說明了該方法，但該方法也可用于在其它方面、例如在制造光刻投影設備中所用的基底或掩膜臺或反射鏡中，為了其它目的，可應用該方法連接不同的玻璃陶瓷件。使用這個方法時，可容易地用不同的玻璃部件制造復雜的玻璃結構，并且在真空下不會出現排氣，同時形成具有極低的熱膨脹特性的結構。
根據本發(fā)明又一方面所提供的器件制造方法的步驟包括- 提供一個基底，該基底至少被輻射敏感材料層局部地覆蓋；- 利用輻射系統(tǒng)提供輻射投影光束；- 利用圖案形成裝置在投影光束的截面上形成圖案；- 將形成圖案的輻射光束投影到輻射敏感材料層的目標部分；- 提供靜電吸盤以將所述基底保持在所述基底臺上，所述靜電吸盤具有第一介電元件；- 將所述基底定位在所述第一介電元件的第一表面上；和- 在第一和第二電極之間施加電位差、以便橫跨所述介電元件施加電位差，從而在所述基底上產生夾緊力，其特征在于，所述第一介電元件至少具有1016Ωcm的電阻率和小于0.02×10-6K-1的熱膨脹系數。
雖然，本文中所具體涉及的本發(fā)明的設備用于制造集成電路，但是顯然應該明白，這種設備也可應用于許多其它方面。例如，它可在集成光學系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導和檢測圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等的制造中使用。對于本領域的技術人員顯而易見的是，在本文上述不同應用中任何所使用的術語“光網”、“晶片”、或“芯片”將可分別被更概括的術語“掩膜”、“基底”、和“目標部分”替代。
在本文中，所使用的術語“輻射”和“光束”包括涉及紫外輻射(例如，波長為365、248、193、157或126nm的輻射)和遠紫外(EUV)輻射(例如，具有范圍為5-20nm波長的輻射)、以及諸如離子束或電子束的顆粒束的所有類型的電磁輻射。


下面，僅通過實例結合示意性的

本發(fā)明的實施例，在附圖中
圖1表示本發(fā)明實施例的光刻投影設備；圖2表示本發(fā)明第一實施例的靜電吸盤；圖3表示本發(fā)明第二實施例的靜電吸盤；圖4表示本發(fā)明第三實施例的靜電吸盤；圖5表示本發(fā)明第四實施例的靜電吸盤；和圖6表示本發(fā)明的將玻璃件連接到玻璃陶瓷件同時使電極夾在它們之間的方法。
在附圖中，相應的標號表示相應的部件。
具體實施例方式
實施例1圖1示意性表示本發(fā)明的一個具體實施例的光刻投影設備。該設備包括輻射系統(tǒng)Ex、IL，用于提供輻射(例如EUV輻射)投影光束PB，該輻射系統(tǒng)在該特定情況下也可包括輻射源LA；第一目標臺(掩膜臺)MT，它設有保持掩膜MA(例如，光網)的掩膜夾持器，并被連接到使掩膜相對元件PL進行準確定位的第一定位裝置；第二目標臺(基底臺)WT，它設有保持基底W(例如，涂覆抗蝕劑的硅晶片)的基底夾持器，并被連接到使基底相對元件PL進行準確定位的第二定位裝置；投影系統(tǒng)“透鏡”PL(例如，反射鏡系統(tǒng))，用于將掩膜MA的被照射部分成像到基底W的目標部分C(例如，包括一個或多個芯片)。
如上所述，該設備是反射型的(即，具有反射掩膜)。不過，通常它也可以是透射型的，例如(具有透射掩膜)。另外，該設備可以使用其它種類的圖案形成裝置，諸如上述的可編程反射鏡陣列。
光源LA(例如，激光產生源或放電等離子源)產生輻射光束。這個光束或直接被送入照明系統(tǒng)(照明器)IL、或在穿過例如光束擴展器Ex的調整裝置之后進入照明系統(tǒng)(照明器)IL。該照明器IL可包括調節(jié)裝置AM，該調節(jié)裝置AM用于設定光束中強度分布的外徑向和/或內徑向范圍(一般被分別稱作σ-外徑向和σ-內徑向)。另外，它通常包括諸如積分器IN和聚光鏡CO的各種其它部件。在這種情況下，入射到掩膜MA的光束PB在其截面上具有所需的均勻度和強度分布。
在圖1中應當注意，光源LA可以位于光刻投影設備的殼體內(一般，當光源LA是例如水銀燈時)，但也可以遠離光刻投影設備，這時光源產生的光束被輸送到該投影設備(例如，借助適當的引導反射鏡)；后者通常是在光源LA是準分子激光器時的情況。本發(fā)明和權利要求書包含這兩種情況。
接著，光束PB與保持在掩膜臺MT上的掩膜MA相交。被掩膜MA選擇性反射的光束PB穿過透鏡PL，透鏡PL將光束PB聚焦到基底W的目標部分C。借助第二定位裝置(和干涉測量裝置IF)，基底臺WT可被準確地移動，以便對在光束PB的光路中的不同目標部分C進行定位。類似地，在例如從掩膜數據庫機械地檢索掩膜MA之后，或在掃描過程中，第一定位裝置可以用于使掩膜MA相對光束PB的光路準確的定位。通常，目標臺MT、WT的運動借助未在圖1中明確示出的長行程組件(粗定位)和短行程組件(精定位)而實現。但是，在晶片步進器(與步進掃描設備相反)的情況下，掩膜臺MT只可被連接或固定到短行程致動器。
上述設備可在兩種不同模式中使用1.在步進模式中，掩膜臺MT基本保持靜止，整個掩膜圖像被一次(即，單“閃光”)投影到目標部分C。而后，基底臺WT在x和/或y方向移動，以使不同的目標部分C可被光束PB照射；2.在掃描模式中，除了給定目標部分C不是在單閃光中曝光外，基本上具有相同的情況。不同的是，掩膜臺MT可在給定方向(所謂“掃描方向”，例如y方向)以速度υ運動，以使投影光束PB掃描整個掩膜圖像；一致地，基底臺WT同時以速度V＝Mυ沿相同或相反方向被移動，其中，M是透鏡PL的放大率(通常，M＝1/4或1/5)。以這種方式，相對較大目標部分C可被曝光且不必兼顧分辯率。
在使用EUV、X射線、電子束和離子束的情況下，投影光束的輻射會被周圍空氣強烈地吸收或散射，所以光束光路或至少光路主要部分必須保持在真空中。這可通過設置封閉整個設備的單一真空室或設置分離并相互連接的用于例如輻射系統(tǒng)、圖案形成裝置、投影系統(tǒng)和基底臺等所需部件的真空室而實現。
圖2表示用本發(fā)明第一實施例的吸盤10將基底W保持在基底臺WT上。吸盤10包括由介電材料制成的元件11。介電元件11是平面的，并且其兩面被拋光到所需的平面度，例如，基于特定應用而要求不能偏離大于例如200nm的理想平面或更高標準的平面度。該介電元件應該具有近似零的熱膨脹系數(即，小于0.02×10-6K-1(單位溫度的相對膨脹/收縮))，所以，當保持在該吸盤上時，設備中的基底的位置對于設備中的溫度波動不敏感。
為了便于理解，第一實施例表示了吸盤的最基本形式。在這個實施例中，電極13定位在基底臺WT內或其上，另一電極12定位在與介電元件11的第一側接觸的基底W的下表面。如果基底W由導電或半導電材料制成，則不需要電極12。在使用中，吸盤10被放置在適當制備的基底臺WT的表面。如果基底臺WT由非導電材料制成，則這個表面可施加到適宜的電極13。而后，將基底W放置在吸盤10頂上。為適當保持基底W，使用電源在基底W的電極12與基底臺WT的電極13之間施加電位差V?；譝的電極12和電極13被用作電容器，所以當在兩個電極之間施加電位差時，兩電極之間將產生吸引力。這個力F由以下等式給出FA=ϵ02×(ϵr·V(ϵr·g+d))2----(1)]]>其中，A是有效電容器的面積，d是電極之間介電層的厚度，εr是電解質的相對介電常數，g是必然存在于吸盤10、基底W和基底臺WT的導電表面之間的空氣隙的厚度。這個等式可通過將空氣隙和介電材料視作串聯電容器而得出。該介電元件的優(yōu)選厚度在5-500μm之間，最好在大約100μm范圍內。
由于介電元件11的第一表面具有一定的表面粗糙度，所以晶片不接觸整個表面，而只與該表面上的一小部分原子接觸。由于只接觸少量的表面，所以橫跨該界面存在表面電阻。這將在橫跨界面產生電壓降。如果允許小電流I在該介電材料中流過，則這個小電壓降上升，并在不接觸的界面區(qū)內積累相反的電荷。這些相反的電荷將相互吸引而提供因Johnson-Rahbek效應的進一步的夾緊力，由于空氣隙的距離小到10nm級，所以這個夾緊力可非常大與Johnson-Rahbek效應相關的力隨著電位差的施加時間而增加。當電位差從電極去除時，剩余的力將隨時間逐漸減小。這一現象在光刻投影設備中如果Johnson-Rahbek效應的力太大，當靜電吸盤不能被瞬時通電和斷電以便保持基底W或除去基底W時是很不方便的。如果允許太大的電流經介電元件11泄漏或在電極之間長時間施加電位差而導致Johnson-Rahbek力增加太多，則該現象對光刻投影設備的生產率不利；當從基底臺WT去除基底W時，必須等待Johnson-Rahbek力下降到可以從靜電吸盤去除基底的水平。
已經發(fā)現，通過確保介電材料的特定電阻率至少是1016Ωcm，由于夾緊力能快速下降到預定水平，所以Johnson-Rahbek力決不會達到足夠高得能在長時間內保持基底W而對光刻設備的生產率產生不利影響的水平。遺憾的是，只有極少的熱膨脹系數接近零(即，小于0.02×10-6K-1)的材料具有如此高的電阻率。
特定RC時間的JR夾緊可基于估算的界面電容和電阻來計算。這個RC時間特別依賴介電材料的特定體積電阻。JR力的建立和去除由用于JR夾緊的RC時間進行控制。因此，介電材料的電阻選擇非常重要，以便建立很短的RC時間(0.1秒)或很長的RC時間(幾天)。
在第一種情況中、JR夾緊由很強的力產生，在第二種情況中、電容/庫侖夾緊中不存在過大的JR力。大于1016Ωcm的特定電阻率值對于10μm厚的介電材料建立幾小時的RC時間，而室溫下的ULE(TM)的電阻率建立幾天的RC時間。
優(yōu)選的介電元件的特定電阻率至少是1017Ωcm。介電元件的材料還優(yōu)選具有良好光學/機械特性的材料，這種材料可被拋光到很高的平面度，該材料優(yōu)選具有很低的熱膨脹系數、即甚至低到0.015×10-6K-1或0.01×10-6K-1。已經發(fā)現，由Coming Icorporated公司(One River Front Plaza，Cominng，NY14831)制造的ULE(TM)玻璃可滿足所有標準。這是一種基于具有含量大約為7wt％的TiO2的SiO2的材料。其它的低膨脹材料(包括玻璃和由玻璃與陶瓷材料組成的玻璃陶瓷；它們既不是玻璃、又不是陶瓷材料)也是適用的。適用的玻璃陶瓷可基于SiO2、和至少基于諸如Na2O、Li2O或K2O的一種堿金屬氧化物。
已經發(fā)現，在限制因Johnson-Rahbek效應所產生的力的方面，ULE(TM)產生滿意的效果，而具有特定電阻率3.1013Ωcm的Zerodur(具有2.5％的Li和0.5％的Na的SiO2)不產生滿意效果，而可從OHARA的Clearceram-Z公司(15-30Oyama 1-chome，Sagarmihara-Shi，Kanagawa，229-1186，Japan)得到的具有特定電阻率5.1012Ωcm的Clearceram(只摻Li)也不產生滿意效果。
ULE(TM)具有特定電阻率約1018Ωcm和小于0.01×10-6K-1的熱膨脹系數。但是，只要特定電阻率低于1016Ωcm，其它材料也可用作靜電吸盤10的介電元件11。在這方面，玻璃陶瓷是有希望的一類材料。
為使設備中寄生電場最小化，(這在將充電顆粒用作投影光束輻射的情況下特別需要)可將基底W和基底W背面的電極12接地、并使基底臺WT上的電極13充電到不同的電位。
還應注意，本發(fā)明的吸盤10也可用來將掩膜MA夾緊到掩膜臺MT。對于反射掩膜，夾具可具有與掩膜相同的形狀，例如正方形、矩形或圓形，而對于透射掩膜，本發(fā)明的吸盤可具有設置與圖案區(qū)相對應的中心開口的支架形狀。
第一實施例的吸盤10可永久地安裝到基底臺WT。事實上，如果吸盤10從基底臺WT分離，則第一實施例的吸盤10可能不是特別實用。這是因為當電極12和13之間的電位差被消除且基底W可從吸盤10被去除時，可從基底臺WT去除吸盤10。即，不存在去除一個部件而不去除其它部件的分離控制。
在另一個實施例(未示出)中，另一個電極可埋置在介電元件11中，于是，埋置電極與基底臺WT中的電極13之間的電位差可用于控制將靜電吸盤安裝到基底臺WT，介電元件11中的埋置電極與安裝到基底W的電極12之間的電位差可用于控制靜電吸盤10與基底W之間的夾緊力。
以下將說明另外三個吸盤的實施例，從相關說明中可清楚地看到，與第一實施例的吸盤相比，這些實施例的吸盤具有許多優(yōu)點。
圖3所示的本發(fā)明第二實施例的吸盤100(雙極或多極吸盤)包括安裝在到基底臺WT的介電元件111。被夾在介電元件111與基底臺WT之間的是兩個電極112、113，電極112、113位于相同的平面且彼此分離(即，以一定距離相互隔開)。在這種情況下，不需要在基底W底表面設置電極或電接點，這是因為基底W不需要接地或施加高電壓。替代地，通過在第一電極112與第二電極113之間施加電位差，則可將基底W保持到介電元件111。第二實施例中對介電元件111的要求與第一實施例相同。
第三實施例的吸盤200示于圖4。第三實施例的靜電元件與基底臺WT分離。吸盤200包括芯230，芯230兩側設有(第一或第二)介電元件211、221，第一或第二電極215、216被夾在芯230與每個介電元件211、221之間。在這種情況下，被夾在芯230和第二介電元件221之間的第二電極216與位于基底臺WT之內或之上的電極213之間的電位差可被施加，以將吸盤200保持到基底臺WT。被施加在吸盤200的第一電極215與設置在晶片W底部的電極212之間的電位差可將該晶片保持到吸盤200。在第三實施例中，介電元件211、221需具有與第一和第二實施例的介電元件相同的物理特性。雖然具有相同導電率的任何其它玻璃陶瓷(例如，Clearceram(TM))也可使用，但是，芯230優(yōu)選由近似零熱膨脹的材料，例如Zerodur(TM)(由Schott Glas，Hattenbergstraβe，1055120Mainz，Germany制造)來制造。
本發(fā)明的第四實施例示于圖5，它是第二和第三實施例的組合。與本發(fā)明第三實施例一樣，第四實施例的吸盤300包括第一和第二介電元件311、321和芯330。在基底臺WT內的電極313和位于吸盤300底部的電極316與第三實施例相同。但是，第一、第二電極314、315被夾在芯330與吸盤300的第一(圖示的頂部)介電元件311之間。第一、第二電極314、315位于相同的平面并相互分離，它們給基底W提供力的功能與第二實施例的第一、第二電極112、113相同。第四實施例具有分離吸盤(如為了清潔)和不需要使基底W的底面接地的優(yōu)點。
在放置基底W的吸盤的第一介電元件11、111、211、311的第一(圖示的上部)表面上可設置瘤狀花紋(小凸起)。該瘤狀花紋具有的總表面積是基底W總表面積的一小部分，這樣使得粘附到基底W或粘附到靜電吸盤的污染顆粒處在瘤狀花紋之間的可能性很大。在這種情況下，污染顆粒不會使基底W變形、除非污染顆粒大于瘤狀花紋使基底W在靜電吸盤上抬起所形成的間隙寬度。即使污染顆粒大于該間隙，它的作用也被減小。
如上所述，靜電吸盤的某些實施例要求將介電元件111、211、311、221、321與基底臺WT或芯230、330之間連接。這些部件中每個部件均優(yōu)選低熱膨脹系數的材料制造。這種材料通常與玻璃相似，且難以不變形地準確地連接在一起。
在本發(fā)明的吸盤中，必須在介電元件111、211、311、221、321與基底臺WT或芯230、330之間設置電極。在不使用其它材料，例如膠或焊料的情況下可形成具有所需高精度的接合，并產生如下所述的很強的分子/化學接合。
下面，將結合圖6說明連接玻璃陶瓷元件與玻璃元件的方法。該方法將結合在兩個元件之間將ULE(TM)與具有300nm厚鋁層的Zerodur(TM)連接起來來進行描述。該方法可用于將其它種類的具有不同厚度的玻璃和/或玻璃陶瓷與金屬層材料接合。
所述方法的描述與圖4所示本發(fā)明第三實施例的吸盤制造相關。應注意，該方法同樣可用于制造光刻投影設備的基底、反射鏡或掩膜臺。對于第三實施例的吸盤，各層的最終厚度是介電元件211、221為100μm，兩個由鋁制成的電極215、216為300nm，由Zerodur(TM)構成的芯230為2mm。在這樣的尺寸下，由于鋁電極215、216極薄，所以不會影響整個吸盤200的近似零的熱膨脹特性。
第一步是將ULE(TM)塊211磨光到所需等級的表面光潔度。下面將說明，由于在最后一步、介電元件塊211將被磨削到正確的厚度，所以該塊的實際厚度并不重要。一旦介電元件211被磨光到滿意的光潔度，則在其上涂覆大約300nm厚的鋁覆層410。如圖所示，該覆層覆蓋介電元件211的整個表面。當然，也不必如此，只將界面覆蓋即可。在ULE上涂覆鋁層的一個方法是汽相沉積法，諸如噴鍍或浸鍍的其它方法也可使用。當然，還可使用除鋁之外的其它金屬。多于一層的例如較堅固的金屬覆層也可使用。
下一步是關于芯230的磨光。在這個實施例中，芯由Zerodur(TM)或Cleacram(TM)，即能被陽極接合并具有所需的低熱膨脹特性的材料制成。
而后，被涂覆過的介電材料211塊與芯230的表面接觸，該介電材料附著在芯230的面上。在芯230和介電元件211相對的那面上必須附有電極。通過在Zerodur玻璃陶瓷表面上使用銀涂料416最易于實現這一附著。之后，將該組件加熱到大約300℃，但是該溫度在經過較長焊接時間時可低到150℃或高到350℃。準確的溫度根據材料及其厚度而選擇，見下文。
當組件達到300℃時，電位差被施加到介電元件211的覆層410與芯230另一側上的銀涂料416之間。覆層410用作陽極，銀涂料416用作陰極。選擇溫度，以便至少0.01mA/cm2的電流可在材料中流動。對于Zerodur(TM)，該溫度根據厚度處于275-300℃之間。
Zerodur(TM)包含2.5重量百分比的Li+離子和0.5重量百分比的Na+離子，兩者均是堿金屬并且均在本方法中加入Zerodur(TM)中的離子流中。另外的低膨脹材料ULE(TM)不具有堿性離子，但可包含摻雜7重量百分比的TiO2的SiO2。所以，ULE(TM)的電阻率1013Ωcm低于Zerodur(TM)的電阻率1018Ωcm大約5個數量級(室溫)。
于是，在Zerodur(TM)上施加電位時，充正電的Li和Na離子被吸引到緊靠負電極416的芯230側。這具有從芯230和介電元件212的覆層410的界面消耗正電的堿性原子的作用。O2-離子形式的負電荷密度形成在芯230與覆層410之間的界面。這感應Al中的電荷，在覆層410中Al被氧化成Al3+()，很強的靜電吸引力形成在芯230與覆層410之間。150V電壓得到的靜電力/壓力在1μm間隙上為10巴以上。實際上，間隙可能小于1μm、而電壓較大，所以會得到大于10巴的壓力。該大的力量將兩個材料在界面處壓在一起，并在芯230的材料與覆層410的材料之間建立分子接合。
當鋁與Zerodur(TM)的負電荷層接觸時，使Al3+移向Zerodur(TM)，并使O2-移向Al覆層的驅動力產生，并在覆層410的金屬與Zerodur(TM)建立接合層。應當注意，在芯230的Zerodur(TM)晶體結構中，鋁取代了已經向涂覆銀的電極416遷移的堿性離子。
在電極之間的電位差被除去之后，該組件必須以最多0.1K/分的速率冷卻，以保持Zerodur(TM)的低的熱膨脹系數。
冷卻之后，ULE(TM)介電元件211和確定的Zerodur(TM)芯230可被加工到準確的尺寸。
如果芯中的電流至少為0.01mA/cm2，則上述的連接方法最有效。0.01mA/cm2持續(xù)1000秒或5000秒，則分別積累電荷10mC/cm2(最小接合)到50mC/cm2(標準接合)。10mC/cm2的電荷將使Al層的大約14個原子層被氧化為Al3+。
表1表示三個實驗的條件，這三個實驗在鋁層與Zerodur(TM)塊之間產生有效的結合。重要的因素是溫度(較高的溫度導致較快的處理)；施加的電壓(較高的電壓導致較大的電流，進而使接合產生的時間較少)；以及施加電位差的時間，該時間決定堿的消耗量和鋁氧化的量以及接合形成的量。另外，重要的是芯230和覆層410的表面質量和線性膨脹系數，鋁層厚度和金屬種類也很重要。
表1

在三個實驗中，在鋁和Zerodur之間產生極強的接合。在實驗3中，如上所述，鋁被涂覆在ULE(TM)塊上。試樣3將ULE(TM)層磨掉，以減小其厚度。ULE(TM)被有效減薄到200μm的厚度。
在本發(fā)明的另一個實施例中，取代芯230上的涂銀電極416，也在鋁420中被涂覆的第二介電元件221可設置在與第一介電元件211相對的芯230的側面上。于是，第二介電元件221上的覆層420被用作在處理中使用交流電的第二電極。
這中接合(陽極接合)方法可用于將玻璃或玻璃陶元件接合在一起，并特別適于制造光刻投影設備的基底、反射鏡或掩膜臺或支架，以及適于諸如航天應用的其它光學應用，在該航天應用中，玻璃陶瓷(特定材料類似Zerodur(TM))的低熱膨脹系數的特性具有特殊的優(yōu)點。特別是，復雜的形狀可由具有Al層的多個Zerodur(TM)件構成。這個方法可在航天工業(yè)和常規(guī)光學應用中有其特殊的優(yōu)點，其可以產生比用單塊件可以加工出的支架更加質輕且堅固的復雜支架。
其它方法也適于制造吸盤，特別適于將介電層接合到芯。一個簡單的方法就是膠粘。
在另一個接合方法中，在拋光之后(例如用等離子清潔)，用Cr薄層涂覆Zerodur(TM)至20-50nm的厚度。在利用擠壓(荷蘭語中的aanspringen)將ULE(TM)物理地接合到外層(Cr或SiO2)之前，選擇性地將SiO2層涂覆到Cr層。
雖然上文已經說明了本發(fā)明的特定實施例，但顯然在實際操作中本發(fā)明可與以上所述有所不同。以上說明并不限制本發(fā)明。
權利要求
1.一種利用靜電力將下述器件保持到支承臺上的吸盤- 在制造器件時用光刻投影技術處理的基底；或- 在光刻投影設備、諸如掩膜檢驗或清潔設備等掩膜處理設備，或掩膜制造設備中的光刻投射掩膜或掩膜坯料；所述吸盤包括第一介電元件，其特征在于，所述第一介電元件具有至少1016Ωcm的電阻率和小于0.02x10-6K-1的熱膨脹系數。
2.如權利要求1所述的吸盤，其特征在于，所述第一介電元件的電阻率至少是1017Ωcm。
3.如權利要求1或2所述的吸盤，其特征在于，所述第一介電元件具有5到500μm之間的厚度。
4.如權利要求1、2或3所述的吸盤，其特征在于，所述第一介電元件由具有SiO2的材料制成，所述SiO2材料包含小于10wt％量的TiO2。
5.如權利要求1-4中任一項所述的吸盤，其特征在于，所述第一介電元件由ULE(TM)制成。
6.如權利要求1-5中任一項所述的吸盤，其特征在于，第一電極設置在所述第一介電元件的第一表面上。
7.如權利要求1-5中任一項所述的吸盤，其特征在于，第一電極和第二電極彼此分離地設置在所述第一介電元件的第一表面上。
8.如權利要求6或7所述的吸盤，其特征在于，所述吸盤還包括被連接到所述第一介電元件的所述第一表面的芯；被連接到所述芯的與所述第一介電元件相對的側面上的第二介電元件，以及一被夾在所述芯與所述第二介電元件之間的第三電極。
9.如權利要求8所述的吸盤，其特征在于，所述芯由Zerodur(TM)或Clearceram(TM)制成。
10.如權利要求8或9所述的吸盤，其特征在于，所述第一和/或第二介電元件借助在所述第一和第三電極之間施加電位差所產生的所述芯與所述第一或第三電極之間的離子交換而被連接到所述芯。
11.如權利要求10所述的吸盤，其中，所述第一和/或第二介電元件在被連接到所述芯之前被涂覆有金屬，所述金屬形成所述第一或第三電極。
12.如權利要求10或11所述的吸盤，其特征在于，所述第一和/或第二介電元件在150-350℃之間的溫度下連接到所述芯。
13.如上述任一權利要求所述的吸盤，其特征在于，所述吸盤被設置成可橫跨所述第一介電元件施加電位差。
14.一種光刻投影設備，包括- 輻射系統(tǒng)，用于提供輻射投影光束；- 用于支承圖案形成裝置的支承結構，該圖案形成裝置用于根據所需圖案將投影光束形成圖案；- 用于保持基底的基底臺；- 投影系統(tǒng)，用于將形成圖案的光束投影到基底的目標部分上；- 如上述任一權利要求所述的位于所述支承結構或所述基底臺上的吸盤；和- 至少第一電極，用于橫跨所述吸盤的所述第一介電元件施加電位差以產生夾緊力。
15.如權利要求14所述的設備，其特征在于，所述靜電吸盤與所述基底臺或支承結構分離，另一電極設置在所述基底臺或支承結構之中或之上。
16.如權利要求14所述的設備，其特征在于，所述靜電吸盤是所述基底臺或支承結構的一部分。
17.一種制造用于光學應用的元件的方法，該用于光學應用的元件包括用于光刻投影設備的基底、反射鏡或掩膜臺或吸盤或支架，該方法包括利用陽極接合將多個玻璃或玻璃陶瓷元件連接在一起，其中，至少一個所述元件具有小于0.1×10-6K-1的熱膨脹系數。
18.如權利要求17所述的方法，所述方法包括將所述第一元件連接到所述第二元件并且在兩個元件之間夾有電極的步驟，所述連接步驟包括下述子步驟以金屬涂覆所述第一元件；將所述第二元件配置成與所述金屬接觸；在所述第二元件上設置電極，并且該電極位于與所述金屬接觸的表面相對的表面上；和在所述金屬和所述電極之間施加電位差，以便在所述金屬和所述電極之間驅動離子流。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法是一種制造吸盤的方法，所述第一元件是具有至少為1016Ωcm電阻率的玻璃元件，所述第二元件是玻璃陶瓷元件。
20.如權利要求18或19所述的方法，還包括在涂鍍步驟之前拋光所述第一元件的步驟。
21.如權利要求18-20中任一項所述的方法，其特征在于，所述涂覆步驟包括汽相沉積。
22.如權利要求18-21中任一項所述的方法，還包括在所述配置步驟之前拋光所述第二元件的步驟。
23.如權利要求18-22中任一項所述的方法，其特征在于，所述設置步驟包括在所述第二元件上設置已被以金屬涂覆的第三玻璃元件的步驟。
24.如權利要求18-22中任一項所述的方法，還包括在所述設置步驟之后升高所述第一和第二元件的溫度的步驟，其中所述施加步驟發(fā)生在所述升高的溫度下。
25.如權利要求23所述的方法，還包括在所述設置步驟之后升高所述第一、第二和第三元件的溫度的步驟，其中，所述施加步驟發(fā)生在所述升高的溫度下。
26.如權利要求24或25所述的方法，其特征在于，溫度被升高到150-350℃之間。
27.如權利要求18-26中任一項所述的方法，還包括以-0.01到-1.0K/分之間的速率冷卻所述元件的步驟。
28.一種制造靜電吸盤的方法，包括如權利要求17-27中任一項所述的方法，還包括加工去除不被所述第二元件覆蓋的所述第一元件的金屬覆層的步驟。
29.一種器件制造方法，包括下述步驟- 提供一個基底，該基底至少被輻射敏感材料層局部地覆蓋；- 利用輻射系統(tǒng)提供輻射投影光束；- 利用圖案形成裝置在投影光束的截面上形成圖案；- 將形成圖案的輻射光束投影到輻射敏感材料層的目標部分；- 提供靜電吸盤以將所述基底保持在所述基底臺上，所述靜電吸盤具有第一介電元件；- 將所述基底定位在所述第一介電元件的第一表面上；和- 在第一和第二電極之間施加電位差，以便橫跨所述介電元件施加電位差，從而在所述基底上產生夾緊力，其特征在于，所述第一介電元件至少具有1016Ωcm的電阻率和小于0.02×10-6K-1的熱膨脹系數。
全文摘要
一種具有吸盤的光刻投影設備，其中，靜電吸盤的介電元件具有至少10
文檔編號H01L21/027GK1456933SQ0313845
公開日2003年11月19日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權日2002年5月1日
發(fā)明者J·范埃爾普, P·吉森, J·J·范德維爾德 申請人:Asml荷蘭有限公司