这样的系统通常是已知的，例如，从WO 2004038509已知的。在由后者系统提供的实例中，将被形成图案的目标受到光子或诸如离子或电子的带电粒子的入射。为了实现对目标的高精度图案化，将目标固定或连接至目标工作台(table)，至少当通过所述目标工作台执行所述目标的位置测量时，该目标借助于该目标工作台可以相对于入射源移动。该移动至少沿基本上总的横向入射主方向的方向执行。尽管目标和工作台的相对位置可以作为最后的操作步骤进行测量，但是，优选地，在对目标进行操作期间(例如在将目标插入至将对其进行处理的位置以及将目标从将对其进行处理的位置移除期间)还可以使目标保留在相对于所述工作台的位置。此外，这样的要求在执行将目标插入至真空环境以及从真空环境移除目标的情况下应该保持有效。存在多种满足上述要求的解决方案，例如，借助于机电式夹具。
现代光刻系统中对目标(通常为晶片)进行处理的位置在目标承载装置(通常为卡盘(chuck)或晶片工作台)，此处替换地表示为目标参考面(reference to target)。该参考面(即，承载装置)被成形为基本平坦的，以在目标的投影曝光(lithographic exposure)期间支持定位和/或聚焦误差的最小化。为此目的，尤其是为了消除和/或防止其中出现弯曲和翘曲，至少在曝光期间通过在该目标上施加力保持目标与该参考面紧密接触。以此方式，该目标还最佳地保持在将其包括其中的光刻系统的焦深(focus depth)内。通常，所述力可实现为由静电和/或真空装置产生的作用于所述目标的拉力。
然而，这些解决方案具有使工作台承载管子、电缆和/或布线的缺点，从而增加了所述工作台相对于光刻系统的投影装置所需的高精定位的复杂度。该缺点在将目标从目标工作台取出和将目标整体地装入目标工作台所引起的(然后)对电缆、布线和/或线管执行的连接和拆离动作的系统中也存在。
对用于对目标形成图案的光刻系统的更进一步的重要要求包括目标的平坦的实现，即对消除晶片弯曲和翘曲的要求，这通过将目标拉至参考面来完成。用于执行该功能的装置通常与用于执行将目标保持在所述工作台上曝光范围内的位置的功能的那些装置相同或限于那些装置。
可以通过为了对所述晶片形成图案所包括的系统的投影系统的能量负载所导致的热膨胀和收缩，来装载用于将所述目标保持在其位置和/或用于将所述目标拉至平坦参考面的装置。
因而，对已知的光刻系统的进一步要求是在目标与目标工作台之间实现热传导，在实践中，以将来自所述目标的热量向系统的散热部传导。这种快速的导热和散热限制了由目标的热膨胀或收缩所引起的定位畸变。后者在现代光刻系统中尤其重要，其中，现代光刻系统寻求实现高产率，例如，用每小时晶片数来表示产率，目标经受相对高的能量负载，该能量负载通常转换成热量，如果不解决该问题就会引起所述的定位畸变。
其中，散热可以通过散热装置来解决，而在任何与散热有关的解决方案中，所述目标引发的热量向所述散热装置的传输仍将是一个限制因素。因此，本发明的另一个目的是实现用于固定的方法和固定装置，该固定装置最佳地解决了热传导问题，同时在使用中保持实用，以及同时即使不能完全使承载所述目标的工作台或卡盘的定位功能不畸变，也会使畸变最小。
通常，将诸如晶片的目标定位到卡盘上，这从例如EP 0100648、JP7237066和JP8064662中的机械加工处理可以得知，其中，在对晶片进行机械加工前将其卡到卡盘上。根据后者公开的摘要，晶片通过具有极小厚度的纯水层固定到晶片安装面。在对光刻系统的这些已知构思进行改变(transfer)的情况下，关于所需定位精确的缺点在于通过卡盘供给制冷剂所需要的管道。
前述的缺点在PCT/US01/26772中进行了说明，该申请披露了一种光刻系统中的晶片夹具。该夹具还用于传输由目标上的带电粒子束引发的热量。在该设备中通过应用位于晶片与支撑结构之间的固定组件(component)的“一个或多个”相变来执行目标的固定和释放。这些相变“有助于整个处理中的各种操作”，并且“确保晶片可以容易地装载到结构上并且容易地从所述结构释放”。固定组件以液态或气态形式进行施加，并通过对支撑结构的有效冷却而使其变为固态，以实现晶片至所述结构的固态固定。此处可以断定这样的固定方式基本上表示为粘贴晶片。
由于组件与晶片之间的大的接触面积以及固定组件的高的导热性，上述已知的用于光刻系统的固定设备被指示为“在需要晶片冷却的处理中特别地有用”，尤其在真空中。然而，除了需要在支撑结构中改变温度以外，这种已知系统的缺点还在于，需要用于分离地将固定组件和循环冷却流体传送到目标工作台所需的多条管道。
美国专利公开号为2005/0186517的专利涉及一种对光刻系统的处理，即将晶片附至卡盘、将晶片对准晶片台、以及随后对该晶片进行曝光。具体地，其教导了在初始应力消除晶片卡盘的膨胀之后，产生与晶片膨胀反向的应力，从而在晶片与卡盘之间出现不希望有的滑动之前，可能使晶片的允许热量加倍。通过使用静电固定的处理、通过使用真空固定的处理、还需要至承载所述目标的可移动的工作台的电缆和/或管道，例示了固定(attaching)处理。
除了在目标的投影曝光的范围内遇到真空环境之外，从晶片测试技术领域、通过1991年的EP专利申请511928、以及通过2005年6月4日在SWTW 2005会议上提出的“Liquid interface at wafertest”的公开发表，可得知整体热传导以及利用水的流动膜将晶片固定至卡盘。该已知的设备中所构思的原理是：通过将水膜保持为基本上小的厚度、而足够大以使在晶片背面经常出现的粗糙度变平，来经由该水膜实现目标引发的热量的传导。根据第一篇文献，该原理中的固定通过在卡盘的沟槽、平面固定部的顶侧上进行流体的传送来实现。
看起来已经将沟槽从固定部中忽略的后一篇文献，通过表明热量没有通过流体流动而带走(“通过流体传导至卡盘”)含蓄地确认了该解释。此外，其表明利用真空将晶片牢固地拉至膜上，其中该真空在卡盘的恢复位置处、定位在卡盘上的晶片的外围施加到卡盘与晶片之间的液体膜，从而流体经由中心开口进入。
将在晶片测试领域已知的该构思延到晶片曝光领域是不现实的，这是由于在现代系统中投影曝光是在真空环境下执行的。然而，还对于不是在严格的真空环境下执行投影曝光的光刻系统，存在的缺点在于水的所述流动中通常是一种不希望有的现象，具体地，由于水导致存在被污染物阻塞的风险。在需要真空操作的情况下，已知的系统由于目标的顶侧处超压(over pressure)的缺少而造成故障。在恢复开口需要一定量的真空、或需要大气压以下的压力用于产生液体流的情况下，预先假定流体的中央提供开孔的压力高于恢复侧的压力。如果该系统进入真空环境，则该目标将趋向于从其位置抬起，而不是趋向于被固定。

本发明旨在实现一种用于现代光刻系统(即，在目标与源的相对定位中具有高精像素分辨率和高精准)的固定系统。同此的约束条件包括真空可操作系统和从暴露的目标至目标承载装置或卡盘的最佳热传导。在实现此中，本发明提出了使用通过毛细作用包括在所述承载装置与所述目标之间的静止液体膜，以通过相同的液体装置来执行所述热传导功能和固定功能。
利用新颖的解决方案，可以完全省去对从“固定”处向可移动目标承载装置引导的电缆或管道等，从而即使不能完全地减少其关于承载装置的定位的准确性的负面效应，也是值得考虑的。
惊人地是，本发明背离了如果适当地设置了至那里的条件就可以将强的拉力施加至液体(像水)的思想，该思想在2003年3月27日由Discover出版的文章“The Physics of negative pressure”以非常一般的措辞进行了阐述。可以设想的是，在光刻系统的情况下，如果液体以毛细的方式在晶片目标表面与目标承载装置或卡盘之间保持静止，就可以达到这样的设置，其中为了明显起见，通常将所述表面保持为尽可能平坦。
在这种毛细地包含液体的情况下，事实上，两个板之间或像在本光刻系统中应用的结构的板之间的液体量、液体与板表面的粘附，使得液体表面向周围延伸，在所述两个板之间凹面延伸。即使通过拉开这两个板而施加张力时，该凹面液体表面也趋于保持其形状，这表明通过在毛细地包括的液体量出现了负张力。
本发明进一步实现的是，利用所述毛细的包含，液体层具有如此小的量，使得即使在该液体处于负压力下时也不会出现诸如水的液体的沸腾。此外，该现象在热传导方面具有实际的价值。因而，可以设想的是，可以应用负压力下的液体来提供将目标或晶片拉至平坦的参考面所需的力。换而言之，在由所述参考面和所述目标形成的板之间的小的间隙中的液体对构成该间隙的板施加力。取决于液体和板的材料特性而与间隙的高度无关的该力，用于实现用于将目标和目标工作台保持为一体的力。
尽管在如此新颖性的构思中，流体内的压力为零以下(意味着液体中存在张力)，但是可以实现当将目标与参考面之间的间隙的高度制成小于伴随液体压力下的蒸气气泡的临界半径时，液体将不会出现气穴现象，即液体不会沸腾。因而，在当液体在所述静止毛细包含中时液体(像水)不可能沸腾的这方面，还可以实现的是，流体可以产生相当大的固定压力，足以用于光刻应用。
显然，本发明性原理可以以各种方式进行实施。
附图说明
将利用以下根据本发明的无掩模光刻系统的实施方式中的实例对本发明进行进一步说明，附图中：
图1是示意性地示出毛细地包括在两个板状结构(即材料A和B的表面)之间的液体的截面图；
图2是示出熔融的硅石光学平面和硅晶片的毛细压力降与毛细地包含水的这些板之间的间隙高度的关系的曲线图；
图3和图4示意性示出了根据本发明的思想的实施；
图5示意性地示出了在工作台与目标之间的毛细间隙中引入液体的第一方式；
图6通过提供周围沟槽示意性地示出了用于最小化来自毛细间隙的液体蒸发的方案；
图7是实现目标与目标工作台之间的液体层的方式的象征性示意图；
图8是用于根据本发明的光刻系统、至少其一部分的处理流程图；以及
图9是使用隔离件的示意性示例。
附图中，相应的结构特征，即至少在功能上相应的结构特征以相同的参考标号表示。

图1示出了光刻目标(此处以晶片1的形式示出)，该目标通常借助于驱动的目标工作台或卡盘(该图中未示出)，相对于(例如)光刻设备的带电粒子束柱、或其它类型的用于光刻的束源移动。在这种目标工作台2的顶侧与所述目标1之间，毛细地包含有一定量的液体3。为此，目标1和顶面2具有间隙高度为h的相互之间的极小间距。该液体(在本发明中优选地为水)的体积使得从俯视图看的目标的半径实际上满足包括毛细的液体3的半径R。在任何情况下，目标的内切圆的半径在目标的边界内至少被适合液体量的外切圆的半径满足。实际上，该液体将保持在目标的边界内，优选地到目标的边界仅有很小的距离。这样所包括的液体3在其外围上形成了液体表面4(或者表示为流体界面4)，从图1的截面看，该液面大致为凹形，这是由于液体分别与目标工作台的顶侧2和目标1粘接(adhesive connection)造成的。该凹形的表面4在将目标和目标工作台拉开时趋于保持其形状，并且取决于压力差。界面4的凹度取决于各接触角θ1和θ2，而接触角又取决于工作台2和目标1的材料，在该例中分别为材料A和材料B。
在图1中，毛细压力(capillary pressure)ΔPcap是在液体量3的边缘处的流体界面4上的压力降。根据对本发明的构思的又进一步的领悟，该毛细压力可以由以下简化等式表示：
$\left(1\right)---{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{capillary}}=\frac{{-\gamma }_{\mathrm{liquid}}(\cos \left({\theta }_1\right)+\cos \left({\theta }_2\right))}{h}$
其中，Yliquid是以[N/m]为单位的液体的表面张力，以及，接触角θ1和θ2是液体/气体界面4分别与材料A和B相交的角度。然而，接触角如果不是显著地由界面4处的液体3和固体材料A和B的材料特性主要确定的，则接触角可以是其他大小的。在同一方面，还有下列等式：
Penv+ΔPcap＝Pliq    (2)
其中，Penv＝环境压力
ΔPcap＝界面4处的毛细压力
Pliquid＝液体3中的压力
将等式(1)和(2)合并，可以得出：
如果-ΔPcap＞Penv，则Pliquid＜0巴(3)
当Penv接近于0巴时或者在当|ΔPcap|≥1巴Penv处于大气压下时，后一情形将出现。由于Pliq＜0巴，这意味着液体内部的压力为负。还应该意识到，如果Pliq小于液体的蒸汽压，则流体3可能开始沸腾或形成气穴。然而，可通过使间隙的高度小于气泡的临界半径而防止流体3的沸腾。
图2示出了在拉开如上所述包含有流体(比如水)的板时的毛细压力降，其被作为表示可以施加的力的大小。所描绘的曲线是从涉及两个板(即接触面和水)的计算得到的，这两个板中的一个是硅片，另一个是熔融的硅石光学平面。已经基于涉及代替SiO2的玻璃板的计算和测量对曲线的有效性进行了测试。相比于玻璃和水的曲线，该曲线指示在公称间隙高度为10μm时显现出足够的拉力，并且在10μm以下，甚至在5μm的公称高度时满足常规光刻应用。在约为1μm及以下的间隙高度以下存在着特别有趣的范围，这是由于在该间隙高度下，压力降超过1巴，这意味着在大气压下已经在间隙液体中出现负压。然而，在10μm的间隙高度已经出现的接近0.2巴的压力降，对于保证放置有晶片的晶圆工作台的安全操作(如，在插入真空时)的这种固定足够了。
图3示出了发明原理的实际细节，并示意性示出了光刻系统的一部分，其中该系统包括：具体化为晶片的目标1、晶片工作台或卡盘部件8的顶侧2、水形式的液体3以及所谓的氟橡胶或橡胶O型圈9。O型圈9通过被插入到晶片工作台8高度降低的边缘部分中来，将从包含液体3的间隙汽化的液体蒸汽密封起来。利用该方法，O型圈的顶侧被设置为在高度上与晶片工作台8的顶侧上的节7的高度相对应的水平面上，优选地设置在稍微高于晶片工作台8的顶侧上的节7的高度的水平面上。由于O型圈在径向一侧(该实例中为径向内旋转侧)上配备有切口，因此O型圈在工作台与晶片之间无需不适当的力就可以被压缩，然而却足以防止蒸汽泄漏，而蒸汽泄漏在可以应用这种光刻装置的真空环境中尤其是个难题。实际上，此处具有0至5mm直径范围厚度的O型圈因此形成C型圈，这意味着将压缩O型圈所需的压力保持为最小。在O型圈与目标承载装置8的中心的升高的工作台部分之间保持一定的径向距离，以允许开诸如恢复开口的开口(此处未示出)以将流体3应用在开口之间。优选地，O型圈或相似类型的弹性可变形的装置可以围绕目标周围进行应用。以这种方式，可以在目标与弹性可变形装置之间施加更大的力，这允许使用具有更高粗糙度的弹性可变形装置，其易于得到，且购买相对经济。
可替换地，如图4所示，通过由工作台的外缘支撑的蒸汽限制圈9A大大地封闭了液体间隙的周围开口、通过在圈9A与由工作台的节7支撑的目标1之间保持非常小的垂直距离9B来防止蒸汽泄漏。具体地，其可以比目标与目标工作台之间的间隙高度小10到20倍。
为了补充根据本发明的装置，可以对液体在其蒸汽压以下的压力下处于或可以处于亚稳态的原理进行使用。应该注意，存在气穴的临界半径，对于超过该临界半径的这样的气穴将会无限增长。当使液体容量体积的最小尺寸(如根据本发明的优选实施例)相对于该临界半径非常小，或者甚至比该临界半径小时，将不会出现气穴现象(cavitation)。当压力降来自拉普拉斯压力(Laplace-pressure)时，临界半径接近间隙高度的两倍或更高。该高度取决于液体与固体表面(接触角)之间的材料特性。
本发明还包括一个或多个开口的存在，对于流体(可以是气体)的进入可以关闭该开口，对于所述晶片工作台中的流体的释放可以打开该开口，从而使得能够从工作台释放目标。优选地，在中央提供体积高度精确的流体进入管。本发明还包括挤压装置，用于初始将目标挤压为与所述目标工作台牢固接触，即与其上的多个节7接触。这样的挤压装置的一个实施例涉及垂直指向目标1的顶侧的高压，从而避免了目标的任何弯曲，并允许建立毛细作用。根据本发明另一方面，实现这种压力的一种有利方式是将流体的装置的流(诸如风和水)指向所述目标。
图5示出了其中去除了可替换所示出的卡盘的初始夹具(即去除目标的弯曲)和其中以或多或少的组合方式将液体引入到目标与工作台之间的操作的优选方式。为此，在所述目标工作台中提供了中心进入通道10，其具有阀V。利用由经由多个周围存在的开口10B施加的真空压力Pvac产生的真空力，将该晶片卡紧至晶片工作台。当晶片被精确地卡紧至晶片工作台时，阀V打开，液体将被吸入到晶片与晶片工作台之间的间隙中。流入到间隙中的水的注入速度是由主要的真空压力Pvac与超压力Pop(在进入通道10时存在或施加，即在未示出的流体源处施加)之间的压力差和毛细压力Pcap之和确定的。超压力Pop被定义为高于压倒目标的压力Penv。出于实际目的，将超压力限制于1巴，以不影响目标在工作台上的位置，以及使用其可以计算有效液体压力Pliq。
图6示出了防止(至少进一步的最小化)来自毛细间隙(即来自目标与目标工作台之间)的液体蒸发的方式。在目标的周围、在目标工作台中、在由弹性可变形装置9密封的区域内、或在最小间隙9B中，形成宽度比毛细间隙高度显著大的槽，用于包含未被毛细地包含的液体3′。优选地，流体3′与毛细包含的流体3的类型相同。然而，流体3′配备有更大的表面或界面面积。尽管可以使用液体源以压力Pop来对该槽进行注入，但是对于通道10，其经由分离的导管和阀，因此优选地提供单独的注入装置，即独立于毛细地包含的流体的供应。该注入装置可以是任何独立的注入装置，例如包括单独的液体源、去往所述槽的专用导管和阀、和/或流体泵。
图7象征性地示出了引入所述毛细层的可替代方式。此处流体不是经由如在第一实施方式的实例中的中央开口使流体进入，而是通过喷涂液滴11(例如，通过喷射)进入工作台和目标的一个或两个表面。然而，优选地，以控制的方式进行喷涂以实现均匀分布的液体部分，例如通过利用(例如，在预定位置具有一个或多个液滴散布嘴的)液滴散布装置来放置液滴。以这些喷涂方式，可以达到液体的快速散布，因此增强了该新的固定方法及装置的可行性。在该实例中，液滴喷涂到目标工作台8上。在该实施例中，为了防止含有空气，各开口12以预定的方式进行分布，优选地，通常在目标工作台的区域上均匀地分布。
除了以上所述的开口，目标工作台的表面由存在的节7限定，为了经得住毛细液体的固定压力的作用，这些节包括有增加的密度分布。以该方式，被吸引的目标可以保持平坦，即目标将不会在毛细流体的力的作用下在各节之间弯曲。
作为一个具体的方法，具体地是在所期望的固定压力下，更具体地是在真空操作条件下，可以用影响液体与相关接触表面之间的接触角的材料，对目标和工作台的接触表面中的一个或两个进行表面处理或涂覆。实际上，在给定目标(在为晶片的情况下)的当前标准(current standard)的情况下，只对目标工作台进行涂覆。在给定液体材料、目标与目标工作台的接触面材料的条件的情况下，为了仍能影响根据本发明的夹具中的毛细压力降，可以构想使节的高度适于特定的、期望的压力降。例如可以使这种适合满足最小期望固定压力，并适于各节的分布或相互距离与固定压力的特定组合，具体地，在给定固定压力和目标上的产生的力的情况下，适于防止节间的目标的局部弯曲。因此考虑了最小节高度，同时还考虑到使节密度适合，例如，可以增加节密度以满足所需的最小固定压力。在测量方面考虑了所述最小节高度，以在节之间和在间隙高度内容纳灰尘或其它污染物粒子。后者当然在根据本发明的将间隙高度保持为其间不会发生流体沸腾的这样的最小高度的测量的约束条件内。
图8示出了用于利用本发明进行改进的光刻设备或系统的处理流程的相关部分，其中目标由晶圆构成。该处理部分从清洁晶片工作台CT(在左下角标出)的动作和状态开始。从此处可以沿两条可选择的处理路径前进。第一以及上述路径部分具有以下特征：第一步WOT，将晶片放置在目标晶片工作台上；第二步LIG，液体通过晶片工作台中的管道流入到晶片工作台与晶片之间的间隙中；以及第三步CS，密封用于水的该管道(即，切断液体供应、排出夹气)。实施根据本发明的处理的第二种可能性以下部的分支表示，其示出了以下步骤：第一步LOT，将液体施加到晶片工作台；步骤WOT，将晶片放置在晶片工作台上；以及步骤CS，密封管道，其中在此情况下，步骤CS仅包括使夹气排出的密封。优选地，这样的密封在经由多条分支连接至工作台表面的中央排放或供给管道中执行。
在随后的步骤IT中，工作台和晶片插入到光刻系统的将为真空状态的一部分中；在步骤PW中对晶片进行处理；在步骤RT中将工作台和晶片从该设备中取下，在步骤DW中，将晶片从工作台分离，并且对晶片进行清洁，其中通过去除或打开任意管道密封来分离。
在液体施加步骤LIG的情况下，利用至少一条(但可替换的还可以是多条)通过其可以将水供给至间隙的水管道来施加水。根据本发明的另一方面，通过依赖于允许水或任何其它相关液体将其自身拉入到间隙中的足够大的毛细压力对间隙执行注入。在另一实施例中，对该处理进行了改进，即通过在注入期间使用外部压力来增加压力从而加快该处理的进行。在本发明的又进一步的细节中，还使用了饱含气体的开口来提供较低的压力。
在将水施加至工作台LOT的情况下，通过在晶片工作台或晶片表面上施加小的均匀分布的液滴来执行水的施加。当将晶片放置到晶片工作台上时，液滴将会由于毛细作用而散布。该处理可以利用通过开孔进行吸入来进行辅助。在密封管道CS的情况下，间隙的用于注入的所有孔都必须在液体施加之后被密封，以防止液体在晶片工作台和晶片的组合处于真空时蒸发。在处理步骤DW中将晶片从工作台分离的情况下，用于供给水和/或防止夹气的开口还用于施加气压，以及在本发明的又进一步的细节中，将晶片从工作台取下。在此情况中，至少相当均匀分布地施加气压，以使晶片不会损坏。
还考虑到的是，间隙越小，保持流速相等所需的压力降越大。所需压力降的这种增加大于更小的间隙可实现的毛细压力的压力增加。因此，间隙越小，利用毛细压力的流动就越慢，实际上，在给定包括液体材料和接触面材料的一些条件的情况下，这些间隙大于临界间隙高度。在非常小的间隙的情况中，电滞效应增加了水的表观粘度，其本质上可以从“capillary filling speeds of water in nanochannels”中得知。
需要节来减少在晶片背面上由粒子造成的污染影响。节之间的最大间距由因毛细压力造成的各节间之间的晶片的挠曲决定。各节的间距的典型值是3[mm]。节的高度决定间隙，并且根据本发明，在给定其它系统条件(诸如材料和尺寸)的情况下，节的高度可用于调节固定压力，而反之亦然。将每个节的表面制成足够以使在毛细压力下不变形或损坏。每个节的直径约为25μm或更大。优选地，这些节通常形成圆形，即没有边缘，以减少清洁期间微粒污染的可能性。这些微粒是在擦拭工作台期间来自织物的微粒。
除了或替代使用节7，还如图9所示，在承载装置8上均匀散布间隔件15(玻璃细粒、SiO2细粒等)，例如，通过从承载装置8上方喷射间隔件，或通过应用间隔件15的散布方案，从而提供间隔件15。在实施例中，间隔件15散布在最终形成静止液体层的液体3中。
除了在前文中所描述的构思和所有有关细节之外，本发明涉及如所附的一套权利要求所限定的全部特征以及本领域技术人员可从附图中直接和毫无疑义地确定的所有细节。在所附的一套权利要求中，出于对阅读权利要求构成支持的原因，所包括的对应于附图中结构的任何标号仅表示前述属于的示例性含义并且出于这个原因包括括号中的含义，而不是将注意力集中于前述术语的含义。