CN111474826A - 衬底保持器、光刻设备及制造器件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于光刻设备中并且配置成支撑衬底的衬底保持器(WT)，该衬底保持器包括：主体(21)，具有主体表面；多个突节(20)，从主体表面突出以支撑衬底使得衬底与主体表面分隔开；和液体控制结构(200)，设置在主体表面的周边区域(22a)中并且配置成使得液体优先朝向主体表面的周边流动。

Description

衬底保持器、光刻设备及制造器件的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月15日递交的欧洲申请15200143.4的优先权。
技术领域
本发明涉及衬底保持器、使用该衬底保持器的光刻设备、以及使用该衬底保持器制造器件的方法。
背景技术
光刻设备是将所需的图案施加到衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在那种情况下，可替代地被称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于产生待形成于IC的单层上的电路图案。可以将该图案转印至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯或多个管芯)上。通常，经由成像至设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上而进行图案之转印。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器；在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每一个目标部分；在扫描器中，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。另外，能够通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。
已提出将光刻投影设备中的衬底浸没于具有相对高折射率的液体(例如水)中，以便填充投影系统的最终光学元件与衬底之间的空间。在实施例中，液体是蒸馏水，尽管可以使用其它液体。将参考液体来描述本发明的实施例。然而，它流体可能是合适的，特别是湿润流体、不可压缩流体和/或折射率高于空气的折射率(理想地高于水的折射率)的流体。除气体以外的流体是特别理想的。这一点的意思是实现更小特征的成像，这是因为曝光辐射在液体中将具有较短的波长(液体的效果也可以被视为增加系统的有效数值孔径(NA)并且增加焦深)。已提出的其它浸没液体包括悬浮有固体颗粒(例如石英)的水，或具有纳米颗粒悬浮物(例如最大尺寸高达10nm的颗粒)的液体。悬浮颗粒可以具有或可以不具有与悬浮有所述粒子的液体的折射率相似或相同的折射率。可能合适的其它液体包括烃，诸如芳族、氟代烃和/或水溶液。
在光刻设备中，普遍地使用用于支撑衬底的具有多个突节的衬底保持器。衬底在曝光期间通常被夹持到衬底保持器。在浸没光刻设备中，液体在曝光期间可以进入衬底与衬底保持器之间的空间中。这种液体的存在可能使得在衬底被曝光之后更加难以从衬底保持器卸除该衬底。
发明内容
例如，期望提供一种改善的衬底保持器，该衬底保持器可以避免现有技术中在液体已进入衬底与衬底保持器之间的空间中的情况下从该衬底保持器卸除该衬底时所经历的困难。
根据本发明的一方面，提供一种用于光刻设备中并且配置成支撑衬底的衬底保持器，所述衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从所述主体表面突出以支撑所述衬底使得所述衬底与所述主体表面分隔开；和
液体控制结构，所述液体控制结构设置在所述主体表面的周边区域中并且配置成使得液体优先朝向所述主体表面的周边流动。
根据本发明的一方面，提供一种用于光刻设备中并且配置成支撑衬底的衬底保持器，所述衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从所述主体表面突出，以支撑所述衬底，所述衬底与所述主体表面分隔开；和
液体控制结构，设置在所述主体表面的周边区域中，并且配置成阻碍液体跨过所述周边区域朝向所述主体表面的中心移动，但不妨碍气体跨过所述周边区域移动。
根据本发明的一方面，提供一种使用光刻设备制造器件的方法，所述光刻设备具有如以上所描述的衬底保持器及用于将衬底夹持到所述衬底保持器的夹具系统，所述方法包括：
将所述衬底装载到所述衬底保持器上；
接合所述夹具系统；
将图案曝光到所述衬底上；
释放所述夹具系统；和
使所述衬底提升离开所述衬底保持器。
附图说明
现在参照随附的示意性附图来仅以举例的方式描述本发明的实施例。在附图中，相应的附图标记表示相应的部件，其中：
图1示意性地描绘了一种光刻设备；
图2示意性地描绘了用于光刻投影设备中的浸没液体限制结构；
图3是示意性地描绘了另一种浸没液体供给系统的侧视截面图；
图4以横截面描绘了常规的局域浸没型光刻设备中的衬底保持器及衬底；
图5以横截面描绘了根据本发明的一个实施例的衬底保持器的一部分；
图6以横截面描绘了根据本发明的一个实施例的另一种衬底保持器的一部分；
图7是根据本发明的实施例的原位的衬底保持器的一部分的平面图；
图8是本发明的实施例中的沟道的一些部分的放大透视图；
图9a至图9f是解释本发明的实施例的沟道中的优先流动的示意图；
图10描绘了根据本发明的另一个实施例的衬底保持器；
图11是图10的衬底保持器的部分的放大视图；
图12和图13描绘了具有具不同接触角的多个区域的表面上的液滴的行为；
图14和图15描绘了具有具不同接触角的区域的表面上的一个液滴的行为；
图16以平面图描绘了根据本发明的实施例的衬底保持器的一部分；和
图17以横截面描绘了根据本发明的实施例的衬底保持器的一部分。
具体实施方式
图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的光刻设备。该设备包括：
-照射系统(照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；
-支撑结构(例如掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM配置成根据特定参数来准确地定位该图案形成装置MA；
-支撑台，例如传感器台，用于支撑一个或更多个传感器或者构造成保持衬底(例如抗蚀剂涂覆生产衬底)W的衬底支撑设备60，该支撑台连接到第二定位器PW，该第二定位器PW配置成根据特定参数来精确地定位(例如衬底W的)所述台的表面；和
-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括管芯的一部分、一个管芯或更多个管芯)上。
照射系统IL可以包括多种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电或其它类型的光学部件，或者它们的任何组合，用以对辐射进行引导、成形或控制。
支撑结构MT保持图案形成装置MA。支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计、以及诸如图案形成装置MA是否被保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以使用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以是框架或台，例如，它可以根据需要而是固定的或者可移动的。支撑结构MT可以确保图案形成装置MA例如相对于投影系统PS处于期望的位置。可以认为本文中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”与更加上位的术语“图案形成装置”同义。
本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为是指任何能够用于将图案在辐射束的横截面中赋予辐射束以便在衬底的目标部分中形成图案的装置。应该注意的是，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分中期望的图案完全对应(例如，如果该图案包括相移特征或者所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将会与在目标部分(例如集成电路)中形成的器件中的特定的功能层相对应。
图案形成装置MA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LCD面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模、交替相移掩模、衰减相移掩模以及各种混合掩模类型的掩膜类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜都可以独立地倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射束。已倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射束。
本文中使用的术语“投影系统”应该被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、电磁型以及静电型光学系统或者它们的任意组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸没液体或使用真空之类等其它因素所适合的。可以认为本文中使用的任何术语“投影透镜”与更加上位的术语“投影系统”同义。
如此处所示出的，光刻设备是透射型的(例如采用透射型掩模)。可替代地，光刻设备可以是反射型的(例如采用如上所述的类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射型掩模)。
光刻设备可以是具有两个或更多个台(或平台，或支撑件)的类型，例如所述两个或更多个台是两个或更多个衬底台，或者一个或更多个衬底台与一个或更多个传感器或测量台的组合；该测量台配置成测量投影系统PS的属性，而不配置成保持衬底W。在这种“多平台”机器中，可以并列地使用多个台，或者可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，一个或更多个其它台被用于曝光。光刻设备可以具有两个或更多个图案形成装置台(或平台，或支撑件)，这些图案形成装置台可以以类似于衬底、传感器和测量台的方式被并行地使用。光刻设备可以是具有测量站和曝光站的类型，在测量站处具有用以在曝光之前表征产品衬底的多个传感器；在曝光站处执行曝光。
光刻设备是如下类型：衬底W的至少一部分可以被具有相对高折射率的浸没液体10(例如超纯水(UPW)等的水)覆盖，以便填充投影系统PS和衬底W之间的浸没空间11。浸没液体10也可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如图案形成装置MA和投影系统PS之间的空间。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底W的结构必须浸没在浸没液体10中，相反地，“浸没”仅意味着在曝光期间浸没液体10位于投影系统PS和衬底W之间。图案化的辐射束B从投影系统PS到衬底W的路径完全通过浸没液体10。
参考图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。辐射源SO和光刻设备可以是分立的实体(例如当辐射源SO是准分子激光器时)。在这种情况下，不将辐射源SO视为形成光刻设备的一部分，并且借助包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD来将辐射束从辐射源SO传到照射器IL。在其它情况下，辐射源SO可以是光刻设备的组成部分(例如当辐射源SO是汞灯时)。可以将辐射源SO和照射器IL以及必要时设置的束传递系统BD一起称作辐射系统。
照射器IL可以包括用于调整辐射束B的角强度分布的调整器AD。通常，可以对照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/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，照射器IL可以包括各种其它部件，例如整合器IN和聚光器CO。可以将照射器IL用于调节辐射束B，以便在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。与辐射源SO类似，照射器IL可以被视为或者不被视为形成光刻设备的一部分。例如，照射器IL可以是光刻设备的组成部分或者可以是与光刻设备分开的实体。在后一种情况下，光刻设备可以配置成允许将照射器IL安装于其上。可选地，照射器IL是可拆卸的，并且可以被单独地提供(例如由光刻设备制造商或其它供给商提供)。
辐射束B入射到保持在支撑结构(例如掩模台)MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上，并且通过图案形成装置MA来形成图案。在穿过图案形成装置MA之后，辐射束B通过投影系统PS，该投影系统PS将辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底支撑设备60，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。
类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或者在扫描期间，可以将第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确地示出)用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。通常，可以借助形成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底支撑设备60的移动。
在步进器(与扫描器相对)的情况下，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或者可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管图中所示的衬底对准标记P1、P2占据了专用目标部分，但它们可以位于目标部分C之间的空间(这些是公知的划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，图案形成装置对准标记M1、M2可以位于管芯之间。
可以将所描绘的设备用于以下模式中的至少一个中：
1.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底支撑设备60保持为基本静止的同时，将赋予辐射束B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，使衬底支撑设备60沿着X方向和/或Y方向移动，使得不同的目标部分C能够被曝光。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目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对支撑结构MT和衬底支撑设备60同步地进行扫描的同时，将赋予辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底支撑设备60相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中目标部分C(在非扫描方向上)的宽度，而扫描运动的长度(以及曝光场的尺寸)决定了目标部分C(在扫描方向上)的高度。
3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止，并且在对衬底支撑设备60进行移动或扫描的同时，将赋予辐射束B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，并且在衬底支撑设备60的每一次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要来更新可编程图案形成装置。这种操作模式能够容易地应用于利用可编程图案形成装置(例如上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
另外，还可以采用上述使用模式的组合和/或变型或者完全不同的使用模式。
控制器500控制光刻设备的整体操作，特别是执行下面进一步描述的操作过程。控制器500可以实施为适当地编程的通用计算机，包括中央处理单元、易失性和非易失性存储装置、诸如键盘和屏幕等一种或更多种输入和输出装置、一个或更多个的网络连接、以及光刻设备的各部分的一个或更多个接口。应该理解的是，控制计算机和光刻设备之间的‘一对一’的关系不是必须的。一台计算机可以控制多个光刻设备。多台联网的计算机可以用于控制一台光刻设备。控制器500还可以配置成控制光刻单元或集群中的一个或更多个关联的处理装置和衬底处理装置，光刻设备形成所述光刻单元或集群的一部分。控制器500还可以配置成从属于光刻单元或集群的监督控制系统和/或晶片厂的总体控制系统。
用于在投影系统PS的最终光学元件和衬底W之间提供浸没液体的布置可以分为三大类。这些类型是：浴器型布置、所谓的局域浸没系统以及全湿浸没系统。本发明的实施例尤其涉及局域浸没系统。
在已针对局域浸没系统提出的布置中，液体限制结构12沿着投影系统PS的最终光学元件100与平台或台(在本发明中被称作衬底支撑设备60)的面对投影系统PS的面对表面之间的浸没空间11的边界的至少一部分延伸。台的面对表面这样被提及，这是因为台在使用期间移动并且很少静止。通常，台的面对表面是衬底W、环绕衬底W的衬底台WT或它们两者的表面。在图2中说明了这样的布置。在图2说明的并且在下文中描述的布置可以应用到上文中描述的并且在图1中说明的光刻设备。
图2示意性地描绘了液体限制结构12。液体限制结构12沿着投影系统PS的最终光学元件100与衬底台WT或衬底W之间的浸没空间11的边界的至少一部分延伸。在实施例中，密封件形成于液体限制结构12与衬底W/衬底支撑设备60的表面之间。密封件可以是无接触密封件，诸如气体密封件16(在欧洲专利申请公开案第EP-A-1,420,298号中披露了具有气体密封件的这种系统)或浸没液体密封件。
液体限制结构12配置成将浸没液体10供给及限制于浸没空间11。通过液体开口13中的一者将浸没液体10引入浸没空间11中。可以通过液体开口13中的另一者移除浸没液体10。可以通过至少两个液体开口13将浸没液体10引入浸没空间11中。液体开口13中的哪一者用于供给浸没液体10以及视情况哪一者用于移除浸没液体10可以依赖于衬底支撑设备60的运动方向。
可以通过气体密封件16在浸没空间11中容纳浸没液体10，该气体密封件16在使用期间形成于液体限制结构12的底部与台的面对表面(即，衬底W的表面和/或衬底支撑设备60的表面)之间。气体密封件16中的气体在压力下经由气体入口15而被提供至液体限制结构12与衬底W和/或衬底支撑设备60之间的间隙。经由与气体出口14相关联的沟道来抽取气体。气体15上的过压、气体出口14上的真空程度及间隙的几何形状被配置成使得在内部存在限制浸没液体10的高速气流。在液体限制结构12与衬底W和/或衬底支撑设备60之间的浸没液体10上的气体的力使得在浸没空间11中容纳浸没液体10。弯液面形成于浸没液体10的边界处。美国专利申请公开no.US2004-0207824中披露了这种系统。其它浸没液体限制结构12以与本发明的实施例一起使用。
图3是描绘了根据实施例的另一种液体供给系统或流体处理系统的侧视截面图。在图3中说明的并且在下文中描述的布置可以应用到上文描述的并且在图1中说明的光刻设备。液体供给系统设置有液体限制结构12，该液体限制结构12沿着投影系统PS的最终光学元件与衬底支撑设备60和/或衬底W之间的空间的边界的至少一部分延伸。(除非另外明确地指明，否则在下文中对衬底W的表面的参考另外或在替代例中也指衬底支撑设备60的表面)。
液体限制结构12将浸没液体10至少部分地容纳在投影系统PS的最终光学元件与衬底W和/或衬底支撑设备60之间的浸没空间11。浸没空间11至少部分地通过定位于投影系统PS的最终光学元件下方且环绕投影系统PS的最终光学元件的液体限制结构12而形成。液体限制结构12可以包括主体构件153及多孔构件183。多孔构件183呈板状并且具有多个孔184(即，开口或微孔)。多孔构件183可以是网目板，其中，众多/大量的小孔184以网目的形式形成。美国专利申请公开no.US 2010/0045949A1中披露了这样的系统。
主体构件153包括：一个或更多个供给端口172，这些供给端口能够将浸没液体10供给到浸没空间11；和，回收端口173，能够从浸没空间11回收浸没液体10。一个或更多个供给端口172经由通路174连接到液体供给装置175。液体供给装置175能够将浸没液体10供给到一个或更多个供给端口172。从液体供给装置175馈入的浸没液体10通过对应的通路174供给到一个或更多个供给端口172。一个或更多个供给端口172被设置在光学路径附近的主体构件153的面对该光学路径的相应规定位置处。回收端口173能够从浸没空间11回收浸没液体10。回收端口173经由通路179连接到液体回收装置180。液体回收装置180包括真空系统并且能够通过经由回收端口173吸入浸没液体10来回收该浸没液体。液体回收装置180通过通路179回收经由回收端口173而回收的浸没液体10。多孔构件183设置于回收端口173中。
为了在投影系统PS与一侧上的液体限制结构12及另一侧上的衬底W之间形成具有浸没液体10的浸没空间11，将浸没液体10从一个或更多个供给端口172供给到浸没空间11并且将液体限制结构12中的回收腔室181中的压力调整至负压以便经由多孔构件183的孔184(即，回收端口173)回收浸没液体10。使用一个或更多个供给端口172来执行液体供给操作及使用多孔构件183来执行液体回收操作在投影系统PS与液体限制结构12及衬底W之间形成浸没空间11。
如图4所示，衬底W被支撑于衬底支撑设备60中的凹部中的衬底保持器WT的突节20上，使得衬底W的上表面与衬底支撑设备60的周围上表面大致共面。通过将夹具开口89连接到夹具负压件使得衬底W与衬底保持器WT之间的中心空间201处于比衬底W上方的空间202低的压力下而将衬底W夹持到衬底保持器WT。因此，衬底W上方的大气压力使衬底牢固地保持到衬底保持器WT上。边缘密封件85a、85b从衬底保持器WT向上突出以最小化衬底保持器WT与衬底W之间的间隙，从而最小化从环境至衬底W下方的空间中的空气流并因此减小夹具负压件上的负荷。可以将突节20设置在边缘密封脊85a、85b之间的区域中；虽然在图4中设置了两列突节20，但可以具有更多列、更少列或者不排成列。
在衬底W的外边缘与衬底支撑设备60之间存在间隙204，但是使该间隙204尽可能地小。在衬底W曝光期间的多个时刻，衬底支撑设备60在液体限制系统12下方移动使得浸没空间11将与衬底W的边缘重叠。当这种操作发生时，浸没液体10将进入衬底W的边缘与衬底支撑设备60的上表面之间的间隙204，如图4所示。可以设置可以是两相的第一抽取开口81，并且可以将该第一抽取开口81连接到第一抽取负压以移除进入间隙204的液体。然而，液体将可以进入衬底保持器WT与其周边处的衬底W之间的周边空间203。将可以是两相的第二抽取开口82连接到第二抽取负压，以移除已进入衬底W与衬底保持器WT之间的空间的液体。
本发明人已经确定，尽管通过第一抽取开口81及第二抽取开口82抽取液体，但在一系列曝光之后，液体仍将继续存在于衬底W与衬底保持器WT之间，特别是存在于边缘密封件85外部的周边空间203中。保留在周边空间205中的任何液体阻碍衬底W的卸除。因此，在可以例如通过e销(图中未示出)使衬底W提升离开衬底保持器WT之前引入延迟，或者需要施加较大力以使衬底W升起。释放中心空间201中的负压中的延迟会缩减该设备的产出。此外，周边空间203、衬底W及衬底保持器WT之间的液体的吸引力在衬底W被提升时倾向于压低该衬底的边缘。在衬底W被提升离开时衬底W的边缘待压低的倾向造成衬底保持器WT的突节磨损。
因此，本发明提供一种用于在光刻设备中使用的并且配置成支撑衬底的衬底保持器，该衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从该主体表面突出，以将衬底支撑成与该主体间隔分开；和
液体控制结构，设置在主体表面的周边区域中并且配置成使得液体优先朝向主体表面的周边流动。
液体控制结构确保已进入衬底与衬底保持器之间的空间中的液体倾向于从该空间回流，使其不阻碍衬底的卸除。液体仅在一系列曝光期间间歇地进入衬底W与衬底保持器WT之间的空间中，因此，液体控制结构无需完全防止液体进入衬底与衬底保持器之间的空间中，而是仅需要促使液体充分向外流动以确保当衬底被卸除时所存在的液体的量减小。期望地，液体控制结构确保从衬底与衬底保持器之间的空间向外的流动速率大于向内流至衬底与衬底保持器之间的空间的流动速率，其中该流动速率对曝光整个衬底所花费的全部时间进行平均)。
在一个实施例中，液体控制结构包括从周边区域的内侧延伸至周边区域的外侧的多个沟道。所述沟道促进液体朝向周边区域的外侧流动。
在一个实施例中，液体控制结构还包括从沟道的侧壁突出并且朝向周边区域的内侧倾斜的多个鳍片。所述鳍片用于通过确保液体可以容易地朝向周边区域的外侧流动但较不容易朝向周边区域的内侧流动来控制沟道中的液体流动。在效果上，所述鳍片起作微流二极管的作用。在一个实施例中，液体朝向衬底保持器的中心流动被完全阻止。
在一个实施例中，沟道的宽度朝向周边区域的外侧减小。沟道的宽度减小，换句话说，沟道逐渐变窄，用以产生将液体朝向周边区域的外侧抽取的毛细管作用力。
在一个实施例中，沟道的深度朝向周边区域的外侧增大。沟道朝向周边区域的外侧的深度增加会促进液体朝向周边区域的外侧流动。在一个实施例中，沟道的深度大于或等于50μm，理想地大于或等于100μm。该深度允许液体的足够流动并且可以容易地制造。
在一个实施例中，液体控制结构产生毛细管作用力，使得液体优先朝向主体表面的周边流动。在一个实施例中，沟道的宽度大于或等于50μm，理想地在60μm至200μm的范围内。具有这些尺寸的宽度有效地提供毛细管作用力。在一个实施例中，液体控制结构的雷诺数小于5，理想地小于1，理想地是约0.5。在这些范围内的雷诺数有效地提供毛细管作用力。液体控制结构可以被描述为微流结构。
在一个实施例中，液体控制结构还包括沿着周边区域的内侧延伸的槽。沿着周边区域的内侧延伸的槽允许在小区域内的周边区域上沉积的液体围绕该周边区域散布，因此更多沟道有效地将液体引导朝向周边区域的外侧。
本发明的一个实施例提供一种用于在光刻设备中使用并且配置成支撑衬底的衬底保持器，该衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从主体表面突出以将衬底支撑成与主体表面分隔开；和
液体控制结构，设置在主体表面的周边区域中，并且配置成阻碍液体跨过该周边区域朝向该主体表面的中心移动，但不妨碍气体跨过该周边区域移动。
在一个实施例中，液体控制结构包括与液体成第一接触角的多个第一区域以及与该液体成不同于第一接触角的第二接触角的多个第二区域，该第一区域及该第二区域平行于衬底保持器的周边延伸并且在径向方向上交替。不同的收缩角的交替区域用于减慢或停止液体从衬底保持器向内流动。
在一个实施例中，液体控制结构包括平行于衬底保持器的周边延伸的多个槽。
在一个实施例中，液体控制结构设置在附着于主体表面的液体控制构件上。这样，可以容易地在分离部件上构造液体控制结构，接着可以将该分离部件附接到主体表面。
在一个实施例中，液体控制结构围绕主体表面的大致整个周边延伸。通过提供大致围绕主体表面的整个周边延伸的液体控制结构，可以确保液体在它可能到达的衬底保持器的周边上的任何地方被处理。可替代地，如果已知在使用该设备时液体将仅到达衬底下方的有限周边区域，则可以在仅那些位置处提供液体控制结构。
在一个实施例中，液体控制结构的内侧在衬底由衬底保持器支撑时位于由主体表面的被衬底覆盖的区域内。如果液体控制结构在衬底由衬底保持器支撑时在该衬底下方延伸，则可以确保移除到达衬底下方的液体。然而，期望最小化在衬底下方的液体控制结构的量，以最小化未受支撑的衬底的区域。
在一个实施例中，液体控制结构由不同于主体的材料形成，例如，液体控制结构由钛形成并且主体由SiSiC形成。如果液体控制结构由不同于主体的材料形成，则可以选择其中容易形成具有必需尺度的结构同时避免损害衬底保持器的主体的材料要求的、用于液体控制结构的材料。具体地说，所需的结构可以容易地用钛通过包括加工、模制或增材制造的多种技术形成。
图5描绘了根据一个实施例的形成衬底支撑设备60的部分的衬底保持器WT。衬底保持器WT在平面中的形状与衬底相同，例如圆形，并且尺寸与衬底大致相同，例如直径为300mm或450mm。衬底保持器WT包括：主体21，具有主体上表面22；和多个突节20，从该主体上表面22突出。在一个实施例中，突节20的高度h1在100μm至500μm的范围内，例如约150μm。衬底W可以由突节20的远端表面支撑，所述远端表面顺应或遵循实质上平坦的支撑平面，以将衬底W支撑于平坦状态。主体21及突节20可以由SiSiC形成，它是在硅基质中具有碳化硅(SiC)颗粒的陶瓷材料。
多个通孔(图5中未图示)形成于主体21中。通孔89允许e销突出通过衬底保持器WT以接收衬底W，并且允许通过连接到夹具负压件而抽空衬底W与衬底保持器WT之间的空间。可以提供例如用于控制衬底保持器WT与衬底W之间的气流和/或热导率的其它结构。在衬底保持器WT的周边附近提供边缘密封件85。边缘密封件85是围绕衬底保持器WT的外部的一对突出的边缘密封脊85a、85b。边缘密封脊85a、85b的高度比突节20的高度稍短，例如稍短约10μm，使得它们不接触衬底W但减少了到达衬底W与衬底保持器WT之间的空间201中的气体流量以便改善真空夹持。可以将突节20设置在边缘密封脊85a、85b之间的区域中；在图5中，虽然一个都没有示出，但在此区域中可以具有一列或更多行突节。衬底保持器WT也可以设置有用于控制衬底保持器WT及衬底W的温度的电子组件，例如加热器及传感器。
衬底保持器WT的主体上表面22的周边区域22a从边缘密封脊85b向外延伸超出衬底W的圆周并且接近到达第一抽取开口81。在一个实施例中，周边区域22a为内径稍微小于衬底W的直径并且外径稍微大于衬底W的直径的环形区域。在一个实施例中，周边区域22a的径向宽度为若干毫米，例如小于10mm。周边区域22a设置有液体控制结构200，该液体控制结构促使液体向外流动，即，朝向第一抽取开口81流动。液体控制结构200配置成使得其上的液体优先向外流动，即，相比于使液体向内流动，更容易使液体向外流动。
图6描绘了衬底支撑设备60的一种可替代性布置，其中，通过热间隙63将衬底保持器WT与包括第一抽取沟道81的衬底支撑设备60的外部部分地分离开。小型桥接件64将衬底保持器WT连接到衬底支撑设备60的外部部分。液体控制构件220设置在衬底支撑设备60的外部部分的顶部上，并且跨过桥接件64延伸以形成主体表面22的周边部分。液体控制结构200设置在液体控制构件220上。可以省略桥接件64，使得衬底保持器WT与衬底支撑设备60的外部部分地分离开。在那种情况下，液体控制构件220横跨衬底保持器WT与衬底支撑设备60的外部部分之间的间隙，并且理想地具有低劲度及低热导率。
液体控制构件220可以是附着于周边区域22a的柔性构件，例如粘着件。可替代地，液体控制构件220可以是插入衬底保持器WT中的刚性更高的环。
图7示意性地描绘了可以用于本发明的实施例中的液体控制结构200的形式。液体控制结构200包括多个径向壁221，所述径向壁设置有鳍片222并且在所述鳍片222之间限定多个沟道223。鳍片222被形成角度以便指向衬底保持器WT的径向向内。在图7中，液体控制结构200被示出为在衬底W与覆盖环62之间的间隙204中是可见的。覆盖环62是衬底支撑设备60的一部分，并且覆盖第一抽取开口81以便提供与衬底W的上表面共面的上表面。
图8是包括径向壁221及鳍片222的液体控制结构200的一部分的放大视图。可以看到，鳍片222成对地配置，从每一沟道223的相对侧壁向内延伸。为了便于制造，使所有沟道223中的鳍片222对齐，但这并非必需的。
图9a至图9说明了鳍片222对设法流过沟道223的液体的作用效果。在图9a至图9c中，液体被示出为沿容易毛细作用(easy wicking)方向的流动。可以看到，浸没液体10的弯液面10a总是凹面，使得弯液面10a中的表面张力产生沿容易毛细作用方向拉动浸没液体10的力。在图9a中，弯液面10a在沟道223的宽的部分。在图9b中，弯液面10a在两个鳍片102的对置的端部之间的沟道223最窄部分，在图9c中，弯液面10a在鳍片222的两个后表面之间。在每一种情况下都允许弯液面10a为凹面。
图9d至图9f示出沿硬毛细作用(hard wicking)方向的液体流动的多个阶段。在图9d中，弯液面10a在沟道223的宽的部分并且是凹面，使得由弯液面10a中的表面张力产生的力使液体流前进。这种情况在图9e中同样适用，其中，弯液面10a在鳍片222的后表面上。然而，在图9f所示的情况下，当浸没液体10在前侧处开始离开两个鳍片222的端部之间的间隙时，弯液面10a被迫使呈凸形构造。在该凸形构造中，由弯液面10a中的表面张力产生的力倾向于阻碍浸没液体10进一步前进。因此，沿硬毛细作用方向的液体流动倾向于被钉扎在一组鳍片222处。因此，图7和图8中所描绘的结构可以被称作微流二极管，这是因为其易于允许沿一个方向上的流动但抵抗或阻止沿相反的方向的流动。
图10和图11描绘了根据本发明的另一个实施例的衬底保持器WT。为了简单起见，从图10省略一些细节，诸如夹具开口89。图11是图10的一部分的放大视图。如图11所示，液体控制结构300包括设置在衬底保持器WT的周边区域中的多个径向沟道301。径向沟道301在圆周方向上的宽度可以在50μm至100μm的范围内，例如在60μm至80μm的范围内。径向沟道301在径向方向上的长度为若干毫米，例如小于10mm。径向沟道301在垂直于衬底保持器WT的上表面的平面的方向上的深度可以在50μm至100μm的范围内，例如约80μm。在实施例中，径向沟道301向外逐渐变窄(即，宽度减小)，即，远离衬底保持器WT的中心的方向逐渐变窄。在一个实施例中，径向沟道301的深度朝向衬底保持器WT的外部增加。宽度的逐渐变窄及深度的增加独立地及组合地促使液体向外流动而远离衬底保持器WT的中心。径向沟道301理想地在其外端处敞开，并且可以在衬底保持器WT的极边缘处或者在衬底保持器WT中的步阶处终止。在一个实施例中，径向沟道301在引液槽81a处终止，该引液槽81a将浸没液体引入至第一抽取开口81。当将衬底保持器WT安装于衬底支撑设备60中时，径向沟道301的外端可以在诸如图6中描绘的覆盖环62下方。
在径向沟道301的内端处，设置有圆周槽302。在一个实施例中，圆周槽302自始至终在围绕径向沟道301的内端的完整回路中延伸。圆周槽302与径向沟道301的内端流体连通。圆周槽302在径向方向上的宽度可以在100μm与500μm之间。圆周槽302的深度可以近似等于沟道301的深度。圆周槽302用以使可以进入衬底W下方的液体围绕衬底保持器WT的圆周而分布。因为在衬底W下方获得的液体的源为局部的及间断的，所以圆周槽302辅助液体围绕衬底保持器WT的周边区域分布使得大量径向沟道301可以将液体向外引导。
图12和图13描绘了根据本发明的实施例的另一种液体控制结构400。液体控制结构400包括一系列交替的液体控制区域401、402。液体控制区域401、402属于两种类型：第一液体控制区域401与浸没液体10成相对低的接触角(高表面能)，而第二液体控制区域402与浸没液体10成相对高的接触角(低表面能)。因此，液体控制结构400具有高接触角及低接触角的交替条纹。
如图12和图13中描绘的，落到液体控制结构400上的液滴将自身以被限制至第一液体控制区域401(低接触角)的液滴的形式布置。图14和图15中动态地示出了这种情况。图14示出了最初落到与第一液体控制区域401接触的表面上时的浸没液体10的液滴，图15示出了浸没液体10的液滴如何散布至具有低接触角的第一液体控制区域401上并且沿着具有低接触角的第一液体控制区域401散布。如果流到液体控制结构400上的液体的量较大，则液滴可以聚结至连续的狭长区域中，但液体将偏好沿着第一液体控制区域401流动，而不是跨过液体控制结构400散布。因此，液体控制结构400操作以阻碍液体跨过液体控制结构400的流动。如果液体的体积更大，则第一液体控制区域401可以用于钉扎前进的弯液面，并且由此阻碍跨过液体控制结构400的液体流动。
图16描绘了衬底保持器WT的部分上的液体控制结构400。低接触角和高接触角的交替条纹被布置为衬底保持器WT的主体上表面22的周边区域中的同心环。在这种配置中，液体控制结构400阻止液体朝向衬底保持器WT的中心流动。然而，液体控制结构400并不妨碍气体跨过周边区域流动，并且因此并不延迟待卸除的衬底W所处的中心区域中的负压的释放。
具有相对低的接触角的第一液体控制区域401及具有相对高的接触角的第二液体控制区域402可以通过多种方式形成，包括现有表面的化学或机械处理，或者通过不同的附加材料的沉积。具有低接触角(高表面能)的区域在径向方向上的宽度可以在50μm至1mm的范围内。具有高接触角(低表面能)的区域在径向方向上的宽度可以在50μm至1mm的范围内。
图17以横截面描绘了根据本发明的另一个实施例的衬底保持器WT的一部分。图17的衬底保持器WT具有液体控制结构400，该液体控制结构400包括设置在边缘密封脊85b外部的周边区域中的多个圆周槽410。圆周槽410是同心的。圆周槽410的功能在促使液体在圆周方向上流动但阻碍液体从衬底保持器WT径向地向内流动上，与具有相对低的接触角的第一液体控制区域401相似。圆周槽410可以充当弯液面钉扎特征。
应该理解的是，上文描述的不同液体控制结构可以结合协同效应而使用。具体地说，诸如参考图16或图17所描述的液体控制结构的液体控制结构，结合定位成径向向外的诸如参考图7至图9或图11所描述的液体控制结构的使用具有显著的优点。内部液体控制结构阻碍液体朝向衬底保持器WT的内部流动，同时外部液体控制结构促进液体朝向衬底保持器WT的外部流动。
尽管在本发明中可以具体地参考了光刻设备在IC制造中的应用，但应该理解的是，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，例如制造集成光学系统、磁畴储存器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将会认识到，在这些可替代性应用的情形中，可以认为本文中对术语“晶片”或“管芯”的任何使用都分别与更加上位的术语“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/或检查工具中。在可应用的情况下，可以将所公开的内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如为了产生多层IC，使得本文中使用的术语“衬底”也可以表示已经包含了一个或多个已处理层的衬底。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外(UV)辐射(例如具有等于或约为436nm、405nm、365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)。在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，所述光学部件包括折射式的和反射式的光学部件。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，但应该理解的是，本发明可以以与上述不同的方式实施。
本文中描述的任何控制器可以在一个或更多个计算机程序由位于光刻设备的至少一个组件内的一个或更多个计算机处理器读取时各自或组合地可操作。控制器可各自或组合地具有用于接收、处理及发送信号的任何合适配置。一个或更多个处理器配置成与控制器中的至少一者通信。例如，每一个控制器可以包括用于执行包括用于上文描述的方法的机器可读指令的计算机程序的一个或更多个处理器。控制器可以包括用于储存这些计算机程序的数据储存介质，和/或用以收纳这些介质的硬件。因此，所述控制器可以根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令而操作。
本发明的一个或更多个实施例可以被应用于任何浸没光刻设备，特别但不排他地限于上述的那些类型，并且浸没液体是否以浴器的形式提供，仅在衬底的局部表面区域上，或者是不受限制的。在非限制性的布置中，浸没液体可以流过衬底和/或衬底台的表面，使得衬底台和/或衬底的基本整个未被覆盖的表面被润湿。在这种无限制的浸没系统中，液体供给系统可能不限制浸没液体，或者它可以提供一定比例的浸没液体限制，但不会实质上完全限制浸没液体。
这里考虑的液体供给系统应该被广义地解释。在某些实施例中，它可能是一种为投影系统与衬底和/或衬底台之间的空间提供浸没液体的机构或结构的组合。它可以包括一个或更多个结构的组合，包括一个或更多个液体开口的一个或更多个流体开口，用于两相流的一个或更多个气体开口或一个或更多个开口。每个开口可以是浸没空间(或流体处理结构的出口)的入口或流出浸没空间的出口(或进入流体处理结构的入口)。在实施例中，空间的表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或者空间的表面可以完全覆盖衬底和/或衬底台的表面，或者空间可能会包围衬底和/或衬底台。液体供给系统可以可选地进一步包括一个或更多个元件以控制浸没液体的位置、数量、品质、形状、流率或任何其它特征。
可以使用以下项目描述本发明。
1.一种衬底保持器，所述衬底保持器用于光刻设备中并且配置成支撑衬底，所述衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从所述主体表面突出以支撑所述衬底，所述衬底与所述主体表面分隔开；
液体控制构件，位于所述衬底保持器的外部部分的顶部上，以便形成所述主体表面的周边部分；和
液体控制结构，设置在所述液体控制构件上，并且配置成使得液体优先朝向所述主体表面的周边流动。
2.根据项目1所述的衬底保持器，其中，所述衬底保持器与所述外部部分通过热间隙分离开，从而使得液体控制构件跨过所述热间隙。
3.根据项目1所述的衬底保持器，其中，所述液体控制构件配置成具有低的劲度和低的热导率。
4.根据项目1所述的衬底保持器，还包括桥接件，所述桥接件将所述衬底保持器连接到所述衬底保持器的所述外部部分，所述液体控制构件延伸跨过所述桥接件。
5.根据项目1所述的衬底保持器，其中，所述液体控制构件包括柔性构件或插入所述衬底保持器中的刚性更高的环。
6.根据项目1-5中任一项所述的衬底保持器，其中，所述液体控制结构包括从所述周边区域的内侧延伸至所述周边区域的外侧的多个沟道。
7.根据项目1-5中任一项所述的衬底保持器，其中，所述液体控制结构还包括从所述沟道的侧壁突出并且朝向所述周边区域的内侧倾斜的多个鳍片。
8.根据项目7所述的衬底保持器，其中，所述多个鳍片被倾斜以便指向所述衬底保持器的径向向内。
9.根据项目7所述的衬底保持器，其中，所述多个鳍片成对地布置，从每一沟道的相对侧壁向内延伸。
10.根据项目6所述的衬底保持器，其中，所述多个沟道的宽度朝向所述周边区域的外侧减小。
11.根据项目6所述的衬底保持器，其中，所述多个沟道的深度朝向所述周边区域的外侧增大。
12.根据项目6所述的衬底保持器，其中，所述多个沟道在所述衬底保持器的边缘或在所述衬底保持器中的步阶处的其外端处敞开。
13.根据项目6所述的衬底保持器，其中，所述多个通道在引液槽处终止，所述引液槽将所述液体引入至抽取开口。
14.根据项目1-5中任一项所述的衬底保持器，其中，所述液体控制结构产生毛细管作用力，使得液体优先朝向所述主体表面的周边流动。
15.根据项目1-5中任一项所述的衬底保持器，其中，所述液体控制结构还包括沿着所述周边区域的内侧延伸的槽。
16.一种衬底保持器，所述衬底保持器用于光刻设备中并且配置成支撑衬底，所述衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从所述主体表面突出以支撑所述衬底，所述衬底与所述主体表面分隔开；和
液体控制结构，包括在所述衬底保持器的周边区域中的多个圆周槽。
17.根据项目16所述的衬底保持器，还包括从所述衬底保持器向上突出的内边缘密封件和外边缘密封件。
18.根据项目17所述的衬底保持器，其中，所述液体控制结构布置在所述外边缘密封件外部。
19.根据项目17所述的衬底保持器，还包括多个另外的突节，所述多个另外的突节设置在所述内边缘密封件和外边缘密封件之间。
20.根据项目17所述的衬底保持器，还包括抽取开口，所述抽取开口在所述内边缘密封件和外边缘密封件之间并配置成移除流体。
21.根据项目17-20中任一项所述的衬底保持器，其中，所述多个圆周槽是同心的。
22.根据项目17-20中任一项所述的衬底保持器，其中，所述多个圆周槽配置成促使液体在圆周方向上流动但阻碍液体沿所述衬底保持器径向向内的流动。
23.根据项目17-20中任一项所述的衬底保持器，其中，所述多个圆周槽配置成充当弯液面钉扎特征部。
24.一种用于将图像投影到衬底上的光刻设备，所述光刻设备包括：
根据项目1-23中任一项所述的衬底保持器；和
用于将所述衬底夹持到所述衬底保持器的夹具系统。
以上的描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，对本领域的技术人员而言清楚的是，在不背离下面阐述的权利要求书的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (10)

1.一种衬底保持器，所述衬底保持器用于光刻设备中并且配置成支撑衬底，所述衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从所述主体表面突出以支撑所述衬底，所述衬底与所述主体表面分隔开；
液体控制构件，位于所述衬底保持器的外部部分的顶部上，以便形成所述主体表面的周边部分；和
液体控制结构，设置在所述液体控制构件上，并且配置成使得液体优先朝向所述主体表面的周边流动。
2.根据权利要求1所述的衬底保持器，其中，所述衬底保持器与所述外部部分通过热间隙分离开，从而使得液体控制构件跨过所述热间隙。
3.根据权利要求1所述的衬底保持器，还包括桥接件，所述桥接件将所述衬底保持器连接到所述衬底保持器的所述外部部分，所述液体控制构件延伸跨过所述桥接件。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的衬底保持器，其中，所述液体控制结构包括从所述周边区域的内侧延伸至所述周边区域的外侧的多个沟道。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的衬底保持器，其中，所述液体控制结构还包括从所述沟道的侧壁突出并且朝向所述周边区域的内侧倾斜的多个鳍片。
6.一种衬底保持器，所述衬底保持器用于光刻设备中并且配置成支撑衬底，所述衬底保持器包括：
主体，具有主体表面；
多个突节，从所述主体表面突出以支撑所述衬底，所述衬底与所述主体表面分隔开；和
液体控制结构，包括在所述衬底保持器的周边区域中的多个圆周槽。
7.根据权利要求6所述的衬底保持器，还包括从所述衬底保持器向上突出的内边缘密封件和外边缘密封件。
8.根据权利要求7所述的衬底保持器，其中，所述多个圆周槽配置成促使液体在圆周方向上流动但阻碍液体沿所述衬底保持器径向向内的流动。
9.根据权利要求7所述的衬底保持器，其中，所述多个圆周槽配置成充当弯液面钉扎特征部。
10.一种用于将图像投影到衬底上的光刻设备，所述光刻设备包括：
根据权利要求1-9中任一项所述的衬底保持器；和
用于将所述衬底夹持到所述衬底保持器的夹具系统。
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