CN101681124B - 夹持装置和物体加载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种夹持装置，其配置用以将物体(20，120)夹持在支撑件(1，101)上。夹持装置包括：第一装置，其配置用以采用第一力驱使物体和支撑件彼此离开；和第二装置，其配置用以采用第二力驱使物体和支撑件朝向彼此。第一装置和第二装置配置成在完成物体在支撑件上的夹持之前，同步地分别施加第一力和第二力以将物体成形为所需形状。

Description

夹持装置和物体加载方法
技术领域
本发明涉及一种夹持装置和一种用于将物体夹持在支撑件上的方法。本发明还涉及一种光刻设备和一种用于将衬底加载到光刻设备的衬底支撑件上的方法。最后，本发明涉及一种机器可读介质。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是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待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个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)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
在已知的光刻设备中，每个将要被曝光的衬底被加载到衬底支撑件上，衬底在用图案化辐射束曝光的过程中被支撑在衬底支撑件上。为了将衬底夹持在衬底支撑件上提供了夹持装置。在已知的光刻设备的实施例中使用真空夹持装置。这种真空夹持装置提供真空力，通过真空力衬底被夹持在衬底支撑件的支撑表面上。在衬底是直的情形中，衬底将被夹持在支撑件表面而不会有任何实质性的内部应力存在于衬底内。
然而，衬底不会是直的，而是例如以多种形状弯曲变形，例如波状形状，圆柱形状，圆屋顶形状，鞍状物形状或其他形状。这可以由用于制造衬底的生产方法引起，或由衬底在制造过程中经受的预曝光工艺或曝光后工艺引起。
当弯曲变形的衬底，例如圆屋顶形状的衬底通过例如真空夹持装置被夹持在衬底支撑件上时，衬底可以首先在衬底的外圆周处与衬底支撑件接触，随后延伸到衬底表面的剩余部分。由于夹持力，衬底被驱使到基本上直的形式，同时夹持作用在衬底的外圆周处开始。结果，当衬底被夹持在支撑表面上时，应力被引入到衬底中。在这种应用中，“弯曲变形”的物体将指的是任何不想要的物体形状的变形，诸如圆柱形、鞍状物，等等。
这些应力会对最终的产品品质产生负面的影响。此外，因为衬底以与期望的形式不同的其他形式夹持，光刻设备的投影的重叠性能会降低，这会对产品品质产生负面的影响。
发明内容
申请人确定，期望提供一种衬底支撑件，其具有用于衬底的保持布置，其中由于夹持力带来的衬底内的内部应力被基本上减小。而且，期望提供一种夹持方法，使用所述夹持方法将弯曲变形的衬底夹持在衬底支撑件上，由此潜在地减小衬底内的应力和/或重叠误差的风险。
根据本发明的一方面，提供一种夹持装置，其配置用于将物体夹持在支撑件上，所述夹持装置包括配置用于使用第一力驱使所述物体和所述支撑件彼此离开的第一装置，和
配置用以使用第二力驱使所述物体和所述支撑件朝向彼此的第二装置，其中所述第一装置和所述第二装置配置成在完成所述物体在所述支撑件上的夹持之前同时地分别施加所述第一力和所述第二力以将所述物体成形为所需形状。
根据本发明的一方面，提供一种用于将物体加载到支撑件上的方法，包括步骤：将所述物体成形为所需形状，其中所述成形包括使得所述物体同时地经受驱使所述物体和所述支撑件彼此离开的第一力和驱使所述物体和所述支撑件朝向彼此的第二力的作用，和完成所述物体在所述支撑件上的夹持。附加地，提供一种用机器可执行指令编码的机器可读介质，所述机器可执行指令用于执行所述方法。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将衬底加载到光刻设备的衬底支撑件上的方法。所述方法包括步骤：
将所述衬底成形为所需的形状，同时保持所述衬底与所述衬底支撑件间隔，其中所述成形包括使所述衬底同时地经受将所述物体拉向所述支撑件的吸引力和将所述衬底推离所述支撑件的排斥力，和
完成成形后的衬底在所述衬底支撑件上的所述夹持。
附图说明
下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件，在附图中：
图1示出根据本发明实施例的光刻设备；
图2示出根据本发明的衬底支撑件的侧视图；
图3示出图2中的衬底支撑件的俯视图；
图4a、4b和4c是示出吸引力和排斥力随衬底和衬底支撑件之间的距离变化的示例图；
图5a-5c示出根据本发明的方法的三个步骤；
图6a-6c示出根据本发明的衬底支撑件的替换实施例的侧视图和根据本发明的夹持方法的三个步骤；和
图7a和7b示出根据本发明的衬底支撑件的另一实施例的俯视图和横截面图。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。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，紫外(UV)辐射或任何其他合适的辐射)；掩模支撑结构(例如掩模台)MT，其构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑件”，其构造用以保持衬底(例如涂覆抗蚀剂的晶片)W并连接到配置成根据确定的参数精确定位衬底的第二定位装置PW。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)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。
所述掩模支撑结构MT支撑，即承担图案形成装置的重量。所述掩模支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置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。所述掩模支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述掩模支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述掩模支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
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横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，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。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑件，或可以在一个或更多个台或支撑件上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台或支撑件用于曝光。
光刻设备也可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便充满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以应用到光刻设备的其他空间，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术可以用于增大投影系统的数值孔径。这里所用的术语“浸没”并不意味着例如衬底等结构必须浸入到液体中，而只意味着在曝光过程中液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。该源和光刻设备可以是分离的实体(例如当该源是受激准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器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，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在掩模支撑结构(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来形成图案。已经穿过掩模MA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和位置传感器IF(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，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT或“衬底支撑件”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或者可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
所示的设备可以用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”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或“衬底支撑件”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑件”相对于掩模台MT或“掩模支撑件”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。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分C的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分C的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的掩模台MT或“掩模支撑件”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑件”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或“衬底支撑件”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。
根据本发明实施例的衬底支撑件1包括反射镜块2，衬底台3放置在反射镜块上。图2和3分别示出根据实施例的衬底支撑件1的侧视图和俯视图。
衬底支撑件1的顶侧包括真空夹持装置4，用以夹持衬底支撑件1上的衬底。衬底支撑件1还包括三个可伸缩的销5，也称为e销，其相对于衬底支撑件能够在销5从衬底支撑件1伸出的伸出位置和销5缩入衬底支撑件1中的缩回位置之间移动。可伸缩的销5沿基本上垂直的方向，即沿基本上垂直于由销支撑的衬底的主平面的方向，是可移动的。可伸缩的销5用于在衬底支撑件1和机械手或任何其他类型的衬底处理装置之间传递衬底。提供可伸缩的销5使得机械手可以被放置在衬底下面，用于支撑衬底。当机械手配置用以在侧边或顶侧处保持衬底时，可伸缩的销5可以省略。在可替换的实施例中，可以使用其他类型的能够施加吸引力到衬底上的装置，例如静电、磁性或电磁夹持作用。
在实施例中，机械手将衬底放置在伸出位置中的销5上。然后销5被移动到缩回位置，使得衬底安置到衬底支撑件1的支持表面上。当由衬底支撑件1支撑的衬底由图案化辐射束曝光之后，衬底被换成另一个。为了更换衬底，其通过从缩回位置移动到伸出位置的可伸缩的销5从衬底台3升高。当销5位于伸出位置，衬底由机械手或任何其他类型的衬底处理装置承载。
真空夹持装置4由密封垫环7环绕的凹进表面6形成。设置吸管8以在由凹进表面6、密封垫环7和放置或将要放置在衬底支撑件1上的衬底界定的真空空间中产生低压。吸管8连接到抽吸泵，以将存在于加工环境中的空气、或其他气体抽吸出真空空间。低压提供真空力，真空力将放置在支撑表面上的特定范围内的衬底朝向衬底支撑件1拉。在这个范围内，或至少其一部分内，施加到衬底上的真空力基本上与衬底支撑件和衬底之间的距离x无关。
在凹进表面6内，布置多个凸点(burls)9。凸点9的顶端提供支撑将要放置在衬底支撑件1上的衬底的支撑表面。密封垫环7和凸点9的顶端可以布置在基本上相同的平面内，以提供基本上平的表面用于支撑衬底。在替换的实施例中，密封垫环7可以布置得低于凸点9，如图2所示，反之亦然。
在衬底支撑件1的一个实施例中提供两个或更多个真空夹持装置。在另一实施例中，设置用于提供施加到衬底上的吸引力(即，迫使衬底朝向衬底支撑件的力)的另一装置，例如静电、磁性或电磁夹持装置。优选地，由这种夹持装置施加的力位于与衬底支撑件和衬底之间的距离x无关的衬底支撑件1的支持表面之上的范围内。在一个实施例中，重力被用作夹持力。重力，其依赖于夹持装置的取向，可以是(另一)吸引力或排斥力。在一个实施例中，压力差可以用作吸引或排斥力。在实施例中，其他弹簧和负弹簧是可选的。
在多个凸点9中可以提供喷嘴10。在图2和3示出的实施例中，喷嘴10是均匀地分布在由密封垫环7界定的表面区域上。喷嘴10连接到气体供给管11并配置用以提供沿基本上垂直于凹进表面，即沿基本上垂直将要布置到衬底支撑件1上的衬底的主平面的方向提供喷射流。为了有效地提供喷射流，泵(未示出)或其他加压气体源被连接到供给管11。在衬底支撑件的替换的实施例中，喷嘴10没有集成到凸点中，而是单独地提供。应该注意的是，为了提供喷射流，可以使用任何类型的合适的气体，例如空气或氢气H2。
放置在其中夹持装置是激活的上述范围内的衬底经受由喷射流施加的力，喷射流依赖于衬底支撑件1和衬底之间的距离x。
在替换的实施例中，可以提供其他装置以例如使用排斥力迫使衬底从衬底支撑件移开。这些装置可以例如包括线性或非线性弹簧，或静电、磁性或电磁装置。施加在衬底上的排斥力优选地随衬底支撑件1和衬底之间的距离x增大而减小。
通常，要注意的是，排斥力和吸引力优选由能够在各个力施加装置和衬底之间没有机械接触的情况下施加力到衬底上的装置提供。
在图4a中，如图所示，吸引真空力加上重力以及施加在衬底上的排斥喷射力随本实施例中的衬底到衬底支撑件的距离x而改变。在x轴上，衬底支撑件和衬底之间的距离x示出特定范围。在y轴上，吸引力(真空力和重力的组合)和排斥力(喷射力)随距离x而改变。
在实施例中，真空力独立于距离x。图4a中的水平线表示朝向彼此驱动衬底和支撑件的力。这个力是校正沿与真空力相同的方向作用的重力分量的真空力。因此，可以认为，真空力和重力是协作的。由喷射流引起的排斥力随增大的距离x而减小。因此，吸引力相对于排斥力较少地依赖于距离x。在平衡距离xb处，校正重力的真空力和排斥力相等。平衡距离xb对应于非常稳定的距离。这是因为当衬底处于该平衡距离时，其将被保持在这个距离上，因为这些力相等意味着没有合力驱使衬底和支持结构到另一距离。如果衬底和支撑件将要移动离开彼此到任何大于xb的距离，吸引力将保持相等，而排斥力将会减小。结果，排斥力将会小于吸引力，这驱使衬底和支撑件朝向更小的距离，即朝向平衡距离xb。如果衬底和支撑件将朝向小于xb的距离x移动，吸引力将还是保持不变，但是排斥力将增大。结果，排斥力将大于吸引力，而衬底和支撑件将朝向平衡位置xb彼此受迫分离开。在这种方式中，衬底将被保持并朝向如图4a中的箭头所示的平衡位置xb移动。
在上面的实施例中，重力沿与吸引力相同的方向。在替换的实施例中，重力和吸引力之间存在一角度，并且将校正沿与吸引力相同的方向的重力分量。替换地，在一实施例中，其中重力分量沿与排斥力相同的方向作用，排斥力需要被校正以用于获得平衡距离xb并没有吸引力。在该实施例中，排斥力和重力协同地迫使衬底离开支撑件。
此外，不仅衬底将整体朝向平衡位置移动。吸引力和排斥力之间的平衡还可以用于将弯曲变形的衬底成形成所需形状。这在将要加载到衬底支撑件上的衬底被弯曲变形的情形中是有利的。当平衡距离xb对于支撑在衬底支撑件上的衬底的整个表面区域来说是相等时，可以在衬底被夹持在衬底支撑件的支撑表面上之前，通过采用衬底支撑件的吸引和排斥力在这个距离上将衬底平衡特定时间而在距离xb处矫直弯曲变形的衬。
在一实施例中，在衬底朝向衬底支撑件移动的同时，可以实施矫直，或更上位地概念，实施成形(shaping)。在这个实施例中，在将衬底朝向衬底支撑件移动的情况下成形衬底的过程中，平衡距离xb减小。可以通过相应地改变吸引力和/或排斥力来获得平衡距离的改变。例如，在图4b中，虚线示出排斥力降低导致另一平衡距离xb-2，其更靠近衬底支撑件。
在一实施例中，可以例如通过不均匀地分布的多个喷嘴、或采用不同的供给管或两个或更多个(优选地具有自己的吸管)的真空夹持装置提供不同的喷射力或真空力，来提供不均匀分布的吸引和/排斥力。在这个实施例中，平衡距离xb可以沿衬底的表面区域改变，并且最终衬底可以被形成所需的形状。在一实施例中，不均匀分布的力包括局部缺少的力。将要被夹持的物体的一部分可以在局部不受力的作用。
在一实施例中，可以是两种力都依赖于衬底支撑件1和衬底20之间的距离x。例如，在图4c中，施加在衬底上的吸引力，即真空力加上重力，和排斥力，即喷射力，两者都随着衬底支撑件和衬底之间的距离增大而减小。然而，在小于xb的短距离，排斥力更大，而在大于xb的距离吸引力更大。因此，衬底将被保持在距离xb，随之增大了成形衬底的可能性，例如在将衬底夹持在衬底支撑件上之前矫直弯曲变形的衬底。
关于图4a和4b中示出的图以及其他图中示出的实施例，要注意的是，在这些实施例中重力是吸引力的一部分或形成吸引力，因为衬底被夹持在支撑件的顶侧上。在替换的实施例中，衬底可以被夹持在支撑件的底侧上，这种情形中，重力将是排斥力的一部分或形成排斥力，或衬底可以被夹持在支撑件的侧边，在这种情形中，重力将不再对吸引力和排斥力之间的平衡起作用。
图5a-5c示出根据本发明用于将弯曲变形的衬底20夹持在衬底支撑件1上的夹持方法的一些步骤。
图5a示出图2中的衬底支撑件，其中衬底20被放置在可伸缩的销5上。衬底20是弯曲变形的，其例如由于曝光前过程或曝光后过程(例如衬底的涂覆、烘烤、激冷或显影)引起。在一实施例中，物体(具体地是衬底)的形状的弯曲变形或任何其他类型的变形可以由衬底中的通孔引起。衬底的高度差通常在5-50微米范围内，尤其对于还没有经过例如涂覆、烘烤、激冷以及显影处理的相对新的衬底，高度差可以达到450微米或甚至更高，尤其在这些衬底经过处理后。
当这种弯曲变形的衬底在没有进一步测量的情况下加载到衬底支撑件上时，由于弯曲变形形式的衬底20的夹持会将应力引入到衬底20。例如，当衬底是圆屋顶形状，首先外圆周被夹持，随后衬底20的中间被夹持。因为弯曲变形的衬底的圆周小于相同的矫直过的衬底的圆周，夹持作用会导致衬底中的应力。
在图5b中，通过衬底支撑件1中的销5的缩回，衬底20被向下移动，以将衬底靠近平衡位置，即衬底20和衬底支撑件1之间的距离x接近xb。要注意的是，平衡距离xb通常可以处于1-1000微米范围内，优选在1-100微米范围内。优选的平衡距离还可以依赖于存在于每个衬底中的高度差。
为了成形弯曲变形的衬底，吸引力和排斥力同步地施加到衬底上。这些力的大小可以变化以改变衬底的平衡位置。
由此，在衬底朝向衬底支撑件移动过程中，衬底可以被成形。此外，衬底在第一次靠近衬底支撑件的过程中可以被成形，随后被保持在特定距离上(例如1-100微米之间)，以在被夹持在衬底支撑件之前进一步地被成形为基本上平的形式。
因为衬底20浮在由喷射流产生的床上，期望地，为衬底提供某种固定。基于这个原因，衬底20仍然通过可伸缩的销5固定地保持在x、y和Rz方向上。然而，为了使得销5的存在对矫直的影响尽可能小，销至少在矫直阶段具有在垂直的z方向上的低刚性。任何其他用于沿x、y和Rz方向将衬底保持在基本上相同位置上的装置都可以使用。在某个实施例中，根据本发明设置例如销5等元件以增大物体形状的变形，以随后成形所述物体。在一些实施例中，特定的变形是优选的，因为这种变形或多或少是可预测的。
当衬底20的矫直已经完成，通过使得吸引力大于排斥力，例如通过增大真空夹持装置4的真空力或通过减小来自喷嘴10的喷射流的速度，衬底20被夹持在衬底支撑件1上。结果，衬底20安置在衬底支撑件1的支撑表面上。当保持真空力，衬底20被夹持在衬底支撑件1上的同时，仍然处于基本上被矫直的形状。因为用以将衬底夹持在衬底支撑件上的加载过程完成了，这种情形被称为完成夹持。
在图5c中，示出的衬底20采用真空夹持装置4夹持在衬底支撑件1上。因为在夹持在衬底支撑件上期间衬底20被矫直，因此，衬底20中的内部应力的风险基本上被减小，随之重叠性能被提高。可伸缩的销5移动到缩回位置。
要注意的是，矫直阶段还可以通过用于喷射流的气体的温度控制而被用于衬底20的热调节。
图6a-6c示出根据本发明的衬底支撑件1a的替换实施例的侧视图。图6a-6c中的每一个示出衬底支撑件1a上的弯曲变形的衬底20的成形和夹持过程中的步骤。衬底支撑件1a的与图2、3和5a-5c中实施例具有基本上相同功能的特征具有给定的相同的附图标记。
衬底支撑件1a的顶侧包括第一真空夹持装置4a和第二真空夹持装置4b，用以将衬底夹持在衬底支撑件1a上。第一真空夹持装置4a配置用以夹持衬底的中心部分并通过环形内侧密封垫环7a界定。提供气体吸管8a以将气体从凹进表面6a和密封垫环7a限定的真空空间中抽出。
第二真空夹持装置6b是环形的并且共心地围绕第一真空夹持装置6a。第二真空夹持装置6b配置用于夹持围绕衬底中心部分的衬底的圆周区域。第二真空夹持装置4b由内侧密封垫环7a和环形外侧密封垫环7b界定。提供气体吸管8b用以将气体从由内侧密封垫环7a和外侧密封垫环7b之间的凹进表面6b限定的真空空间中抽出。
在凹进表面6b中，布置多个凸点9。凸点9的顶端与内侧密封垫环7a的顶端和外侧密封垫环7b结合提供，以支撑将要放置在衬底支撑件1a上的衬底的表面。
在多个凸点9中设置喷嘴10。喷嘴10布置在凹进区域6b中的凸点9中，使得排斥力可以施加在衬底中心部分以外的衬底的其他部分。喷嘴10连接到气体供给管11，并配置用以提供基本上垂直于支撑或将要支撑在衬底支撑件1a上的衬底的主平面的喷射流。
图6a-6c示出根据本发明用于将衬底20夹持在衬底支撑件1a上的替换的夹持方法的一些步骤。
图6a示出衬底支撑件1a，其中衬底20放置在可伸缩的销5上。衬底20是弯曲变形的，这例如由曝光前过程或曝光后过程(例如衬底的涂覆、烘烤、激冷或显影)引起。在本方法中，销5被降低直到支撑件至少部分地支撑在衬底支撑件1a上。然后第一真空夹持装置6a将夹持支撑件上的衬底20的中心部分。随后，通过从喷嘴10喷射出空气或其他合适气体而使衬底20被成为所需的杯形或凹形。
在图6b中，示出的衬底20是杯或凹面成形状态。在这个状态期间，第二夹持装置4b施加吸引力到衬底20上，但是从喷嘴10喷射的气体喷射流施加的喷射力更大，使得衬底的圆周部分向上弯曲离开衬底支撑件以形成杯或凹面形状，如图6b所示。
因为在这种状态中衬底20被第一真空夹持装置夹持在衬底20的中心部分，因而在x、y和Rz方向上提供衬底的固定。在这些方向上衬底20的不希望的浮动基本上避免，同时销5可以完全缩回到衬底支撑件中并且对衬底20没有机械影响。
当第二真空夹持装置的吸引力逐渐地增大和/或喷射流的排斥力逐渐减小，衬底将从中心部分开始沿径向被夹持在衬底支撑件上。结果，在基本上减小或没有减小内部应力的情况下，衬底20将被夹持在衬底支撑件1a上，因为衬底20被逐步地“铺开”在衬底支撑件1a上。结果，可以避免重叠误差。
在替换的实施例中，第一夹持装置4a不配置成在第一情况下夹持衬底20的中心部分，而是衬底20的另一部分，例如衬底的边缘。在这个实施例中，在以衬底仅被夹持在所述部分并从衬底的这个部分开始的形式成形衬底之后，衬底可以被夹持在衬底支撑件1a上。
在图6a-6c中示出的实施例中，第一和第二真空夹持装置4a和4b结合施加排斥力到衬底20的整个表面区域。在另一实施例中，第一夹持装置可以设置成仅施加夹持力到衬底的一部分，并且第二夹持装置可以设置成施加夹持力到衬底的整个表面区域。在这样的实施例中，第一夹持装置可用作配置用以在成形过程中仅保持衬底的一部分的预夹持装置，并且第二夹持装置可以用作在实际光刻过程中的夹持装置。任何合适的夹持装置，例如真空夹持装置、静电、磁性或电磁装置都可以用作夹持装置。
在图6a-6c中示出的实施例中，喷嘴10设置在凹进表面6b中。在替换的实施例中，喷嘴10还可以设置在凹进区域6a中，只要在成形期间第一真空夹持装置的吸引力大于从内侧凹进区域6b内的喷嘴喷射的喷射流的喷射力。在另一实施例中，喷嘴可以仅设置在衬底支撑件的环形边缘，因而配置用以仅施加排斥力到将要放置在衬底支撑件上的衬底的圆周边缘。
在衬底支撑件的实施例中，可以设置不同组的喷嘴，每一组喷嘴连接到分离的气体供给管。这种实施例使得每组喷嘴可以用于提供不同的喷射力，由此可以更精确地控制施加在衬底上的力。
在这种实施例中，优选地，将所述喷嘴组布置在配置用以在衬底成形期间夹持衬底的一部分的第一夹持装置周围形成共心的环。此外，第二真空夹持装置或更一般地，第二夹持装置可以分成多个优选地共心地布置的夹持装置，以使得更精确地控制施加在衬底不同部分上的吸引力。
图7a和7b示出根据本发明的衬底支撑件101的另一实施例。衬底支撑件101包括三个基本上同心的环形真空夹持装置102、103、104，每一个包括以环形配置布置的多个真空孔105。
每个环形真空夹持装置102、103、104的真空孔105分别通过真空管线107、108、109连接到共同的真空源106。在每个真空管线107、108、109中提供流量限制器112。这种流量限制器112提供特定的流阻，抵抗分别流过真空管线107、108、109的流动。外侧环形真空夹持装置104的真空管线109的流阻大于中间环形真空夹持装置103的真空管线108的流阻，而中间环形真空夹持装置103的真空管线108的流阻大于内侧环形真空夹持装置102的真空管线107的流阻。
围绕外侧环形真空夹持装置104，环形排斥力装置110布置成提供排斥力到将要加载的衬底的边缘上或附近。排斥力装置110与环形真空夹持装置102、103、104同心地布置，并且包括例如多个喷嘴，所述多个喷嘴以圆形布置，其配置用以沿将要加载衬底的方向喷射空气或其他气体。
图7a和7b中的衬底支撑件101尤其适于弯曲变形的衬底，其中在加载过程中当没有采取额外测量时衬底的边缘将在衬底的中心之前接触衬底支撑件101。结果，在形成夹持力的过程中衬底的松开会导致衬底中的应力和变形，尤其是在衬底的中心。衬底和衬底支撑件之间的摩擦系数的差异和衬底形状的差异会严重影响变形的位置。
为了避免上述的应力和变形，有提议用如图7a和7b所示的衬底支撑件1的环形真空夹持装置102、103、104夹持或预夹持弯曲变形的衬底，同时同步地用排斥力装置110施加排斥力到将要加载的衬底120的外侧边缘上或附近(用虚线表示)，以避免当例如通过e销111将衬底朝向衬底支撑件放低时所述外侧边缘与衬底支撑件接触。真空被应用到环形真空夹持装置102、103、104，使得吸引力被施加到衬底120上。
因为内侧环形真空夹持装置102的真空管线107的流阻相对低，所应用的真空将偏爱于内侧环形真空夹持装置102，直到衬底120被夹持在内侧环形真空夹持装置102上。作为夹持的结果，内侧环形真空夹持装置102的真空管线107的流阻迅速地增大，并且真空将偏爱于中间环形真空夹持装置103。当衬底也被夹持在中间环形真空夹持装置103上，将偏爱外侧环形夹持装置104。
图7b中虚线箭头示出施加在衬底120上的夹持力和排斥力。环形夹持装置102、103、104的箭头的厚度表示，当这种内侧环形真空夹持装置102的真空管线107中的流阻相对小时所应用的真空在第一情况中偏爱于这种环形夹持装置。
在这种方式中，衬底从衬底的中心部分开始被夹持在衬底上，然后扩大沿径向方向被夹持的衬底的表面。
当晶片被所有三个环形真空夹持装置102、103、104夹持时，排斥力可以撤消或减小，并且衬底的边缘可以与衬底支撑件101接触。因为衬底的边缘是与衬底支撑件101接触的最后部分，衬底的应力和变形被避免。然后衬底被完全地夹持在衬底支撑件上。
在替换的实施例中，内侧环形夹持装置102可以是圆形形状。根据本发明的应用这种圆形被看成环形。此外，要注意的是，通过提供流阻器获得图7b中示出的流阻。也可以通过不同的环形真空夹持装置的真空管线的形状和长度，或通过任何其他装置获得不同的流阻。
依赖于衬底的规格和夹持之后内部应力和变形的要求，可以提供更多或更少的环形真空夹持装置。此外，任何其他类型的夹持装置也可以用作环形夹持装置。优选地，每个环形夹持装置的夹持力适于或可适于使得夹持作用将从最内侧环形夹持装置开始并且径向地延伸到衬底的边缘。任何其他合适的对夹持的松开，例如从衬底的边缘开始，也可以应用。
任何合适类型的用于施加排斥力到衬底上的装置，例如喷嘴，静电的、磁性的或电磁装置都可以用。
本文上面，解释了在通过同步地施加吸引和排斥力到衬底的相同或不同部分完成将衬底夹持在衬底支撑件(即完成整个夹持)之前如何成形衬底。在这种方式中，在加载过程中控制衬底的形状。要注意的是，术语“完全夹持”涉及在衬底加载过程的结尾夹持在衬底支撑件上、因而准备例如在光刻过程中的进一步加工的衬底。因此，完全夹持不必表示夹持力被施加在衬底的整个表面。
上面通过衬底支撑件1和将要夹持在这种支撑件上的衬底20来解释用于在达到完全夹持状态之前控制物体的形状的装置和方法的应用。这种装置和方法可以用于夹持位于支撑件上的其他物体，尤其是弯曲变形的面形物体，例如弯曲变形的板或片，以便在夹持之后控制被夹持在支撑件上的物体的形状，尤其是以便在夹持之后避免物体内的内部应力。这些实施例被视为落入本发明的保护范围。
同步地使用排斥和吸引力的本发明也可以应用到将要保持在一位置上的其他物体和/或用于减小所保持的物体的应力。将要以类似方式保持的示例性物体可以是掩模版/掩模或图案形成装置。任何实施例适于用来夹持图案形成装置和/或本领域技术人员能够适应这些实施例以便保持图案形成装置。
根据一实施例，设备和方法包括将物体成形为所需的形状，优选地减小所述物体内的应力，由此可以带来重叠误差的减小。在一实施例中，在所述物体完全夹持在支撑件上之前执行成形。在一个实施例中，在将所述物体加载到台上的加载站中执行采用吸引和排斥力的成形。在一实施例中，完全夹持包括在一实施例中的，相对于位于所述物体在进一步操作期间将大体上保持的位置的所述台来定位所述物体。如果在下一步骤中进一步的后续的夹持作用被实施，所述物体可以完全地被夹持。在一实施例中，完全地被夹持相当于切断排斥力或至少减小排斥力。这可以是完全的切断排斥力或可以仅对应经受排斥力的物体的区域的一部分局部地切断排斥力。
在一实施例中，物体台的外部的外部源被用于吸引力或用于排斥力或用于两者。这里外部源是不直接地连接到夹持装置的源，并且在一实施例中，不直接地连接到物体台。一个实施例包括位于物体台之上的空气喷射流，所述物体台固定到设备(例如光刻设备)的不同部分。
在一实施例中，提供柔性元件作为夹持装置的一部分或作为物体台的一部分。柔性元件，例如弹簧或柔性壁元件，可以从夹持装置或物体台向上延伸。这可以提供离开夹持装置的排斥力。
前面排斥力和吸引力是从夹持装置的角度限定的力。排斥力是离开夹持装置的力。吸引力是朝向夹持装置的力。采用每一个仅提供吸引力或排斥力的单元可以提供这些力。本领域技术人员应该清楚的是，本发明包括，吸引力是驱使衬底和支撑件朝向彼此的力的实施例，而排斥力是驱使衬底和支撑件离开彼此的力的实施例。在替换的实施例中，真空力被应用到朝向离开衬底支撑件1的物体的表面，以驱使衬底离开支撑件。
在又一实施例中，方法包括通过在加载期间和/或加载的同时应用振动动作到衬底上来减小衬底中的应力的步骤。通过振动，衬底内的应力可以被释放。可以通过使用弹簧或柔性元件应用振动动作。振动工具可以致动。可以使用合适的致动器。在一实施例中，振动动作从晶片的中心部分开始被应用到衬底上。可以通过中心夹子将振动动作应用到衬底/物体。在随后的进一步的步骤中，振动动作可以应用到物体的更外侧部分。在这种方式中，物体内的应力优选地被“移动”到物体的外侧部分，优选“被释放”。在一实施例中，E销被用作振动装置以使得物体振动。
振动动作可以是非常短的动作，例如仅一个或甚至半个周期。振动动作其特征在于是至少一种动作，优选地，是相对于平衡位置的移动。其可以是不偏移移动(offset movement)。可以相信，这种振动动作将在物体内产生减小应力的效果，因为这种振动动作可以导致波状应力释放波瓣(lobe)穿过物体材料。可以认为，这种波状移动在减小物体内的局部应力区域方面更有效。
在另一实施例中，敲击(striking)装置可以用于将振动应用到物体上。通过在一次扰动敲击物体，在这种情况下过剩的扰动被传递到物体上，该扰动可以用于驱散或释放物体的其他内部应力。敲击装置还可以在物体内启动波状运动。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，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(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”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。
虽然上面详述了本发明的实施例在光刻设备的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，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印刷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。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、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)，以及粒子束，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、电磁的和静电的光学构件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的一个或更多个计算机程序的形式，或具有存储其中的所述一个或更多个计算机程序的一个或更多个数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims (37)

1.一种夹持装置，其配置用以将物体(W，20)夹持在支撑件(WT)上，所述夹持装置包括：
第一装置，其配置用以采用第一力驱使所述物体和所述支撑件彼此离开，和
第二装置，其配置用以采用第二力驱使所述物体和所述支撑件朝向彼此，
其中所述第一装置和所述第二装置配置成在完成所述物体在所述支撑件上的夹持之前同步地分别施加所述第一力和所述第二力，以将所述物体成形为所需形状。
2.根据权利要求1所述的夹持装置，其中，所述第一力是排斥力。
3.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，所述第二力是吸引力。
4.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，所述第一装置和所述第二装置配置成通过同步地运行并且与重力协同一起将所述物体和所述支撑件保持为彼此离开平衡距离。
5.根据权利要求4所述的夹持装置，其布置用以在所述物体成形过程中将所述物体保持在所述平衡距离处。
6.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，所述第一装置和第二装置配置用以在成形过程中减小所述物体和所述支撑件之间的距离。
7.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其具有操作范围，其中所述第一力依赖于所述物体和所述支撑件之间的所述距离，使得其在所述物体和所述支撑件之间的增大的距离处减小，并且其中所述第二力比所述第一力更小程度地依赖于所述距离。
8.根据权利要求7所述的夹持装置，其中，所述操作范围包括所述平衡距离。
9.根据权利要求8所述的夹持装置，其中，在校正重力之后，在操作范围内，在小于所述平衡距离的距离处所述第一力大于所述第二力，并且在大于所述平衡距离的距离处所述第一力小于所述第二力。
10.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，所述第一装置配置用以施加所述第一力到所述物体的一部分上，并且其中所述第二装置配置用以施加所述第二力到所述物体的至少另一部分上。
11.根据权利要求10所述的夹持装置，其中，所述物体的所述部分是所述物体的中心部分，并且所述至少另一部分至少部分地围绕所述中心部分。
12.根据权利要求1或2所述的夹持装置，包括第三装置，所述第三装置配置用以采用第三力驱使所述物体和所述支撑件朝向彼此，所述第三力单独或与所述第一力结合被施加到所述物体面对所述支撑件的表面的主要部分上。
13.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，所述第一装置包括至少一个真空夹持装置或静电夹持装置。
14.根据权利要求1或2所述的夹持装置，包括：第一夹持装置，所述第一夹持装置布置成与所述物体的第一区域相互作用；和第二夹持装置，所述第二夹持装置布置成与所述物体的第二区域相互作用，其中所述第二区域围绕所述第一区域。
15.根据权利要求14所述的夹持装置，其布置成通过变化所述第一夹持装置和所述第二夹持装置的每一个的夹持力影响通过所述第一和所述第二夹持装置夹持物体的一部分的顺序。
16.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中
所述第一夹持装置包括具有设置有第一流量限制器的第一真空管线的第一真空夹持装置；以及，
所述第二夹持装置包括具有设置有第二流量限制器的第二真空管线的第二真空夹持装置，
所述第一流量限制器处的流阻小于所述第二真空管线处的流阻。
17.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，包括所述第一装置和所述第二装置的组的至少一个构件配置用以在所述至少一个构件和所述物体之间没有机械接触的情况下施加其相应的力到所述物体上。
18.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，包括所述第一装置和所述第二装置的所述组的至少一个构件布置用以施加振动动作到所述物体上。
19.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，所述夹持装置还包括用于敲击所述物体的敲击单元。
20.根据权利要求1或2所述的夹持装置，其中，所述支撑件是光刻设备的衬底支撑件并且所述物体是衬底。
21.一种光刻设备，其包括如权利要求20所述的夹持装置，所述衬底支撑件包括所述夹持装置。
22.一种用于将物体加载到支撑件上的方法，包括步骤：
将所述物体成形为所需形状，其中所述成形包括使得所述物体同步地经受驱使所述物体和所述支撑件彼此离开的第一力和驱使所述物体和所述支撑件朝向彼此的第二力，和
完成所述物体在所述支撑件上的夹持。
23.如权利要求22所述的方法，其中，在所述物体的成形过程中所述物体被保持在所述支撑件的平衡距离处。
24.如权利要求22所述的方法，包括在所述成形过程中减小所述物体和所述支撑件之间的距离。
25.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其中，所述成形包括所述物体的矫直。
26.如权利要求22-24中任一项所述的方法，包括在所述物体和所述支撑件之间的距离的操作范围内成形所述物体，所述操作范围是其中所述第二力比所述第一力更小程度地依赖于所述距离的操作范围。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述操作范围包括平衡距离，在所述平衡距离中所述第一力和所述第二力布置成在存在重力的情况下保持所述物体和所述支撑件。
28.如权利要求27所述的方法，其中，在校正重力之后，在所述操作范围内，在小于所述平衡距离的距离处所述第一力大于所述第二力，并且在大于所述平衡距离的距离处所述第一力小于所述第二力。
29.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其中，所述第二力和重力在相同方向上具有分量。
30.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其中，所述成形包括施加所述第一力在所述物体的第一部分上，和施加所述第二力到所述物体的第二部分上，所述第一部分是所述物体的与所述第二部分不同的至少另一部分。
31.如权利要求30所述的方法，包括将所述物体的所述第二部分夹持在所述支撑件上。
32.如权利要求30所述的方法，其中，所述第二部分是所述物体的中心部分。
33.如权利要求30所述的方法，其中，所述第一部分至少部分地围绕所述第二部分。
34.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其中，所述方法包括用第一夹持装置夹持所述物体的第一区域和用第二夹持装置夹持所述物体的第二区域，所述第二区域至少部分地围绕所述第一区域。
35.如权利要求34所述的方法，包括选择夹持所述第一区域和所述第二区域的顺序。
36.如权利要求34所述的方法，其中，所述物体通过减小所述第一力和/或增大所述第二力被夹持在所述支撑件上，由此从所述第一区域开始增大夹持在所述支撑件上的所述物体的表面区域。
37.一种用于将衬底加载到光刻设备的衬底支撑件上的方法，所述方法包括步骤：
将所述衬底成形为所需的形状，同时保持所述衬底与所述衬底支撑件间隔，其中所述成形包括使所述衬底同步地经受将所述衬底拉向所述支撑件的吸引力和将所述衬底推离所述支撑件的排斥力，和
完成成形后的衬底在所述衬底支撑件上的所述夹持。
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