TWI545682B - 基板支持結構，箝夾準備單元及微影系統 - Google Patents

基板支持結構，箝夾準備單元及微影系統 Download PDF

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Description

基板支持結構，箝夾準備單元及微影系統
本發明係關於一種用於將基板箝夾在其表面上之基板支持結構、一種經組態以用於使用基板支持結構之箝夾準備單元、一種包含此類基板支持結構之微影系統，及一種包含一箝夾準備單元及複數個此類微影裝置之配置。
在半導體工業中且詳言在微影系統中，將基板(例如晶圓)箝夾在基板支持結構(例如晶圓台)之表面上為熟知的。在此類微影系統中，藉由曝露於入射光子或帶電粒子(諸如離子或電子)而對所箝夾基板圖案化。箝夾使得對基板表面之目標部分的高精確度圖案化得以實現。
一種箝夾方法係藉由吸走基板與基板支持結構之間的空氣，亦即藉由在其間產生真空。然而，若要在真空環境中加工所箝夾基板，則此方法將會失效。存在用於在真空環境中箝夾基板的各種其他解決方法，例如藉助於機電箝夾。然而，此種解決方法並不適合用於帶電粒子微影，因為用於箝夾之電場對帶電粒子束有不良影響。
在微影系統中，將基板箝夾至基板支持結構應不僅使得基板在曝光期間維持其相對於基板支持結構之位置。基板與基板支持結構之間的熱接觸亦應使得基板上由輻射引起的熱負荷被有效移除，以便熱收縮及膨脹保持在規格內。可藉由基板支持結構內之熱散逸配置執行此熱移除，例如藉由使用與基板支持結構表面熱接觸之吸熱材料之相轉變，如申請人申請之國際申請案WO2008/013443中所述。
一般用於靜電箝夾應用以固持基板之基板支持結構之表面典型具有複數個稱為粒結(burl)之凸塊。基板與此等粒結之間的接觸面積有限。因此，尤其若需要迅速將熱移除至熱散逸配置，則熱自基板向熱散逸配置之傳送可為限制因素。
本申請人申請之國際申請案WO2009/011574描述一種微影系統，其具有用於藉助液體層來箝夾基板之基板支持結構。液體層經配置以誘發毛細管力，使得基板箝夾在基板支持結構之表面上。液體一方面對基板表面之黏附且另一方面對基板支持結構之黏附產生在周圍延伸之液體表面，其在該兩個表面之間凹入地延伸。如此形成之凹入液體表面傾向於維持其形狀，即使施加力以便從基板支持結構表面移除基板亦如此。
液體層可進一步用於達成增強基板與基板支持結構表面之間的熱接觸之目的。該增強之熱接觸可使基板能夠經受住較高熱負荷，而不會過度收縮或膨脹。此在諸如微影系統之希望實現較高產量(亦即按每小時之晶圓數計)的應用中特別重要。在該等應用中，晶圓經受相對高之能量負荷，該等能量負荷通常在基板上轉化成較高熱負荷。
然而，如WO2009/011574中所述的使用液體箝夾層之基板箝夾機制例如歸因於蒸發及/或凝結過程而將僅在有限時段中存在。對於許多應用需要較長箝夾時段。
本發明之一目的為提供一種用於箝夾基板之方式，其解決了先前方法中所遇到之問題。為此，本發明提供一種基板支持結構，其用於藉助由具有低於周圍環境的壓力之液體箝夾層產生之毛細管力箝夾基板，該基板支持結構包含具有用於固持基板之複數個基板支持元件的表面，該表面進一步包含具有不同毛細管位能之部分以用於在箝夾期間誘發液體箝夾層內的預定毛細管流動。
具有不同毛細管位能之部分可進一步在箝夾期間在沿液體箝夾層之周邊的一或多個預定位置處誘發犧牲間隙顯影。基板支持結構之表面可在基板支持結構表面之周界上的一或多個預定位置上包含毛細管位能較低之部分，而周界的大部分具有較高毛細管位能。具有較低毛細管位能之表面部分的至少一部分可呈通道形式，且該通道可經配置以誘發自通道至液體箝夾層之周邊的毛細管流動。
基板支持元件可以具有相互間距之規則圖案配置，其中通道寬度小於相互間距。通道可包含彎曲部分，該通道之至少一部分可呈螺旋及/或蜿蜒形式。具有較低高度位準之表面部分之至少一部分可呈一或多個可包含彎曲部分之通道形式，且通道之至少一部分可呈螺旋或蜿蜒形式。該一或多個通道所覆蓋之表面積可小於基板支持結構表面之25%，且可均勻遍佈在基板支持結構表面上。
基板支持結構之具有最低毛細管位能之表面部分可提供於表面之周界處，且具有最低高度位準之表面部分可提供於具有較高高度位準之表面部分之周圍處。表面可具有用於形成複數個隔室之升高結構，且升高結構之高度可小於基板支持元件之高度。
具有不同毛細管位能之部分可具有不同高度位準以提供毛細管位能差。具有不同毛細管位能之部分對箝夾液體之親和力可不同以提供毛細管位能差，且可具有不同表面處理、表面材料或表面塗層以提供毛細管位能差。
在另一態樣中，本發明提供一種基板支持結構，其用於藉助於由液體箝夾層施加之毛細管力來箝夾基板，該基板支持結構包含具有用於固持基板之複數個基板支持元件及用於形成複數個隔室之升高結構的表面。升高結構之高度可小於基板支持元件之高度。
基板支持結構可進一步包含用於移除表面周圍之液體的液體移除系統，且該液體移除系統包含氣體分佈系統。氣體分佈系統可包含用於提供氣體之至少一個進氣口及用於移除氣體之至少一個出氣口，且可具有在相對彼此等距離之位置上的複數個進氣口及複數個出氣口。基板支持結構可進一步包含圍繞基板支持結構表面之密封結構，使得由氣體分佈系統提供之氣體可在基板支持結構表面與密封結構之間流動。密封結構可具有與複數個基板支持元件之高度位準對應的高度位準。基板支持元件可以具有相互間距之規則圖案配置，且密封結構與最近的基板支持元件之間的距離超過該間距。
用於基板支持結構之液體層中的液體可包含水，且基板支持元件呈粒結形式。
在另一態樣中，本發明包含一種箝夾準備單元，該單元包含：用於提供受控壓力環境之外殼、用於分別將基板裝載至外殼中且自外殼卸載基板之至少一個裝載口、及用於在外殼內移動基板之基板轉移單元，其中箝夾準備單元經組態以容納如前述申請專利範圍中任一項之基板支持結構，且其中箝夾準備單元經進一步組態以藉助液體箝夾層將基板箝夾在基板支持結構之基板支持表面上。箝夾準備單元可進一步包含用於在基板支持結構表面上分配液體之液體分配器。
在另一態樣中，本發明包含一種包含微影裝置之微影系統，該裝置包含：用以提供圖案化輻射束之輻射系統、用以支持基板之基板支持結構、及用以將圖案化輻射束投射至基板之目標部分上的光學系統，其中該基板支持結構呈如上所述之形式。輻射束可由複數個帶電粒子子束(beamlet)形成，且可為電子子束。
在另一態樣中，本發明包含一種配置，其包含均如上所述之箝夾準備單元與微影系統，且其中該箝夾準備單元經組態以服務於該微影系統。
在另一態樣中，本發明包含一種將基板箝夾至基板支持結構之方法，該方法包含：提供如上所述之箝夾準備單元；將液體施加於基板支持結構之表面上以形成液體層；將基板置放於液體層上；及藉由將過量液體自基板支持結構移開而在基板與基板支持結構之間形成箝夾層。
在另一態樣中，本發明包含一種基板，該基板包含經配置以用於圖案化之第一表面側面，及經配置以用於藉助由具有低於周圍環境的壓力之液體箝夾層所產生之毛細管力來箝夾至基板支持結構的第二表面側面，其中該第二表面側面包含具有不同毛細管位能之部分，以用於在箝夾期間誘發液體箝夾層內的預定毛細管流動。
顯然本發明之原理可以多種方式實施。
以下為本發明之各種具體實例之描述，其僅藉由實施例且參考圖式來給出。
圖1為示意性說明在第一基板2(例如晶圓)與第二基板3(例如基板支持結構，如晶圓台)之間的液體層1之剖視圖。適用於與微影加工相關之應用之液體為水。包含藉助液體層1(另外稱為箝夾層)以如圖1中所示之方式箝夾在一起之第一基板2及第二基板3的配置在下文中將稱為「箝夾」。
因為箝夾層之厚度一般很小，且在該等狀況下毛細管力為重要的，所以箝夾層亦可稱為毛細管層。第一及第二基板2、3分別具有實質上平坦之表面5、6。在第一及第二基板2、3之相對表面5、6之間的標稱距離由高度h給出。箝夾層1具有外液體表面8，亦稱為彎液面，其歸因於液體黏性連接至第一基板2及第二基板3而大體上為凹入狀。在將水用作箝夾液體之狀況下，由水分子之偶極排列而產生之凡得瓦(Van der Waals)力引起分子彼此黏附(表面張力)及黏附至其他表面(黏附)。
外液體表面8之凹度(亦稱為彎液面曲率)視外液體表面8與第一基板2之表面5之間的接觸角而定，且視外液體表面8與第二基板3之表面6之間的接觸角而定。各別接觸角視用於箝夾層1中之液體以及兩個基板2、3之材料性質而定。此外，彎液面曲率提供跨越外液體表面8之壓力差。彎液面曲率愈高(亦即更凹的外表面)，壓力差愈高。關於箝夾層將兩個具有實質上平坦相對表面之結構固持在一起的更多細節提供於國際專利申請案WO2009/011574(其以全文引用方式併入本文)中。
圖2A及2B示意性展示適合用於以如參考圖1所述之方式藉助箝夾層11箝夾基板12之基板支持結構13的剖視圖及俯視圖。基板支持結構13包含表面16，該表面16具有複數個基板支持元件17。
基板支持元件17經配置以界定及維持第一基板2與第二基板3之間的距離。可呈如圖2A、2B所示之粒結形式。額外或替代性，複數個間隔物(例如玻璃顆粒、SiO2顆粒或其類似物)可均勻分散在表面16上，用作基板支持元件。
基板支持元件17可經配置以減少由箝夾層11施加之箝夾力所引起的第一基板2的變形。其存在可例如防止發生基板彎曲。此外，基板支持元件17之存在可減少粒子對基板12之背面15的污染影響。
基板支持元件17之間距可基於針對由箝夾層之箝夾力引起的最大基板偏轉而設定之要求。每一基板支持元件17之接觸表面使得足以在受到所施加的箝夾壓力時經受住變形及/或破壞。較佳地，接觸元件之邊緣為圓形，以減少例如在清潔操作期間粒子污染之可能性。具有圓形接觸區域之粒結之直徑的典型值將在10-500微米範圍內，例如為200微米。複數個粒結之間距的典型值將在1-5 mm範圍內，例如為3 mm。
基板支持元件17之標稱高度確定基板12與基板支持結構13之表面16之間的距離。此外，該標稱高度對可獲得之箝夾壓力有影響。基板支持元件17之標稱高度的選擇大體上將為在所需箝夾壓力與由粒子造成的變形之合理風險之間的取捨。
較低高度大體上會增加可獲得之箝夾壓力。較高箝夾壓力大體上會改良箝夾穩定性。另外，較低標稱高度會減小箝夾層之厚度，且因此改良基板12與基板支持結構13之間的熱轉移。
另一方面，雖然真空系統中並不存在許多漂移粒子，但其出現在基板支持結構表面上時可引起嚴重局部不穩定性，尤其在該等粒子之尺寸超過基板支持元件17之標稱高度時。因此，較高高度減少了遭遇此種負面影響之機會。
可進行變化以獲得所需箝夾壓力之其他參數包括：基板12之材料性質、基板支持結構13之表面16之材料性質、表面16之表面積、基板支持元件17之形狀及數目、基板支持元件之間距、及用以形成箝夾層11之液體的類型。作為一種特定措施，基板12及基板支持結構13之接觸表面中的一或兩者可經表面處理，或塗有用於影響形成箝夾層11之液體與相關接觸表面之間的接觸角之材料。
基板支持結構13之表面16可由槽溝19或類似結構圍繞。槽溝19可用於建立箝夾之程序中。出於此目的，槽溝19可連接至液體調節系統及/或氣體調節系統。在建立箝夾之程序中，可經由槽溝19來執行一或多個動作，包括供應箝夾液體、移除過量液體及分佈乾燥氣體。氣體分佈動作較佳包括使乾燥氣體沿基板支持結構表面之外表面之周圍分佈以使得能夠進一步移除過量箝夾液體，以便能夠建立箝夾。用於氣體分佈動作之適合乾燥氣體包括氮氣及惰性氣體，如氬氣。
液體調節系統可經組態以供應液體至基板支持結構表面，及/或在將基板置放於液體層頂部之後，移除基板下方之液體以使得能夠形成箝夾層。關於藉由使用利用如圖2A、2B中所描繪之槽溝的外部液體供應及液體移除系統來形成箝夾層之更多細節詳細係描述於美國臨時專利申請案第61/154,411號中，其內容以全文引用方式併入本文中。
槽溝19又可由密封結構21圍繞。當存在於周圍環境(例如真空室)時，密封結構21可限制源自箝夾層11之蒸氣洩漏。較佳地，密封結構21之頂面具有在高度上對應於複數個基板支持元件17之標稱高度的位準。此類配置增加防止蒸氣洩漏之效率，蒸氣洩漏在真空環境中尤其成問題。
密封結構21可包含一或多個彈性可變形元件，如O型環(例如由氟化橡膠或橡膠製成)。該等O型環可插入基板支持結構13之具有減小高度之一部分中，使得O型環之頂面設於上文所提及之位準。O型環在徑向側面(例如面向基板支持結構13之中心的徑向側面)可具有切口，使得O型環在無需過度用力下即可在基板支持結構13與基板12之間壓縮，但足以限制蒸氣洩漏。另或者，如圖2A中，密封結構21可包含蒸氣限制環狀結構。限制蒸氣之環狀結構封閉面向箝夾液體表面之環形開口。
如前所提及，槽溝19可例如經由一或多個進氣口23及一或多個出氣口25與氣體分佈系統接觸。若存在密封結構21，則可在具有液體層之基板支持結構表面16與密封結構21之間建立氣體流動，因此形成如圖2B中由虛線箭頭所示之通道流動。
可沿槽溝21以對稱方式提供一或多個進氣口23及一或多個出氣口25。在圖2B之具體實例中，存在兩個進氣口23及兩個出氣口25。進氣口23及出氣口25之定位方式可使得由連接兩個進氣口23形成之第一虛擬線27與由連接兩個出氣口25形成之第二虛擬線29實質上彼此垂直。
在大部分圖中，未提及槽溝19及/或密封結構21或該等組件之任何等效物。必須瞭解，雖然未明確展示，但此等圖中之箝夾亦包含用以遏制蒸氣自箝夾層蒸發的構件。箝夾層之外表面與真空環境之間的直接接觸將嚴重限制箝夾之使用壽命。
圖3為示意性說明在藉助液體箝夾層1執行之箝夾動作期間將發生之蒸發過程的剖視圖。在液體層界面處之蒸發(亦即在凹形液體表面處之蒸發)對箝夾穩定性具有負面影響。歸因於蒸發，外液體表面8之位置可移向新位置而形成外液體表面8'。作為此偏移之結果，由液體箝夾層1覆蓋之表面積減少，且因此用以將基板2與3箝夾在一起之表面積減少。因此，箝夾穩定性降低。若由箝夾層1覆蓋之表面積變得過低，則箝夾可破裂，且基板2及3不再固持在一起。
當檢查箝夾失效之起因時，本發明者識別出誘發箝夾破裂之主要機制中一者為又稱為基板剝離之機制。圖4示意性說明基板剝離之概念。不希望受理論束縛，咸信歸因於沿液體箝夾層11之外表面的蒸發之不可避免的差異，在具有較高蒸發之地點處，基板12之邊緣開始自基板支持結構13抬起。圖4中箭頭41示意性表示該抬起運動。歸因於剝離，蒸氣可更容易地自液體箝夾層11漏出。另外，液體箝夾層11之外液體表面18之表面積增加，引起蒸發速率增加。此外，局部剝離引起箝夾層11自發生剝離之區域移走。此偏移會引起進一步鬆開箝夾(unclamping)。因此，局部剝離可顯著限制箝夾之使用壽命。
如前所提及，需要延長箝夾之平均使用壽命，尤其在用於微影相關之應用時。意外地，可藉由引入基板支持結構之具有不同毛細管位能之部分來實現此使用壽命的延長。毛細管位能可定義為藉由毛細管壓力吸引液體之潛能。具有高毛細管位能之表面部分對箝夾液體有吸引力，而具有較低毛細管位能之表面部分吸引力較小。此特徵可用於箝夾液體在預定方向上產生流動，以確保在關鍵位置處蒸發的液體得以補充。
詳言之，本發明者發現具有一包含毛細管位能不同之部分之表面的基板支持結構可導致平均持續較長時段之箝夾。不同表面部分應經配置，使得在箝夾層內建立可預測之毛細管流動。可藉由在箝夾層內液體自具有低毛細管位能之地點至具有較高毛細管位能之地點(尤其在外表面處具有高蒸發速率之地點)的運動來誘發毛細管流動。基於特定情況，可藉由適當配置基板支持結構之表面上之不同表面部分以可預測方式來指導毛細管流動。
可以若干方式來影響表面部分之毛細管位能。貫穿此描述，將關於使用不同高度位準來描述本發明之具體實例。使用不同高度位準為一種獲得具有不同毛細管位能之部分的穩固方式。具有較低高度位準之表面部分將在基板與表面部分之間容納相對厚之箝夾液體層。相較於具有較高高度位準及相對薄之箝夾液體層的表面部分，此表面部分之毛細管位能將相對低。
達成表面部分之不同毛細管位能之其他方式包括(但不限於)表面處理、針對每一表面部分選擇不同材料、及在表面部分上提供一或多個塗層。在水之狀況下，舉例而言，表面部分可被製作成實質上親水性的，或表面部分可被製作成實質上疏水性的，或兩種技術可組合。施加於表面之水就將被吸引至親水性較大之表面部分。
圖5A展示基板剝離之概念。在此狀況下，基板在右手側抬起，此擴大箝夾層11在此位置之外表面。歸因於基板12之抬起，更多蒸氣將漏進靠近經抬起基板區域的周圍真空系統中。為補償蒸氣損失，箝夾液體之蒸發增加。此外，基板抬起會引起靠近基板12之抬起區域的外表面22之拉伸。此拉伸誘發彎液面曲率減小，亦即凹入較少之外表面。如前所述，凹入較少之外表面對應於跨越表面之較小壓力差。因為蒸氣壓力沿外表面保持大約相同，所以在箝夾層11內產生壓力差。圖5A中，右側外表面處箝夾層內之壓力將高於左側外表面處箝夾層內之壓力。或換言之，左側外表面處之毛細管位能高於右側外表面處之毛細管位能，且因此，誘發箝夾層內自右向左之毛細管流動，由白色箭頭示意表示。此毛細管流動可使左側之外表面18保持其原始位置。或者，若左側外表面已回縮形成外表面18'，則毛細管流動可允許該外表面返回至其原始位置。回縮及返回動作由雙箭頭示意表示。在圖5A中箝夾之右手側，毛細管流動引起箝夾層11之外表面22回縮，如箭頭示意表示。歸因於基板12下方之液體的移除，由箝夾層11覆蓋之區域減少。在右手側缺乏箝夾力可引起基板12之邊緣進一步抬起，此可導致箝夾進一步降級，且最終可引起箝夾失效。
圖5B示意性展示本發明之若干具體實例中使用之概念。本發明者認識到藉由形成基板支持結構13可誘發類似之彎液面曲率差，該基板支持結構13之表面包含具有不同高度位準之部分。圖5B中，元件45表示基板支持結構一部分表面，其相較於表面的其餘部分具有升高之高度位準。
在平衡狀態中，左手側及右手側上之彎液面具有實質上相同之曲率。由於蒸發，兩側上之外表面18可能稍微後退。如輕易可見，在由元件45覆蓋之區域內的位置處基板12與基板支持結構13之間的液體箝夾層11之高度小於在未由元件45覆蓋之位置處液體箝夾層11之高度。在左手側外表面18之回縮將引起彎液面高度減小及其曲率增加。在右手側，外表面回縮對彎液面尺寸及形狀無顯著影響。因此，以與參看圖5A所論述類似之方式誘發毛細管流動(由白色箭頭表示)。毛細管流動允許在左手側箝夾層之周界處補充液體，使得外表面18返回其位置，而右手側的外表面自位置22後退至更向內之位置。
圖6為根據本發明之一具體實例的支持基板12之基板支持結構13的剖視圖。圖6之基板支持結構13包含周圍邊緣41。周圍邊緣41提供基板支持結構13與基板12之間的較小距離。基板支持結構13與基板12之間的標稱距離(圖1中稱為高度h)典型地為約3-10微米。周圍邊緣41與基板12之間的距離典型地處於500 nm至1.5微米範圍內。較佳地，周圍邊緣41之高度比提供於基板支持結構13之表面16上的接觸元件之標稱高度還不足1微米。
不希望受理論束縛，咸信周圍邊緣41以參看圖7A-7C所描述之方式來限制基板剝離，圖7A-7C展示具有箝夾層之基板支持件之俯視圖。雖已參看圖6論述周圍邊緣41之存在，但此種周圍邊緣41之使用並不侷限於此具體實例。
首先，當液體自外表面8蒸發時，外表面8將後退至周圍邊緣41與基板12之間的小間隙。歸因於蒸發不均勻，外表面8可能如圖7A中示意展示局部更向內後退。周圍邊緣41與基板12之間的較小間隙上之壓力差比主要箝夾區域中之壓力差大得多，例如分別約1巴(bar)對約200毫巴。換言之，周圍邊緣41處之毛細管位能高於主要箝夾區域中之毛細管位能。當外表面8歸因於蒸發而達到周圍邊緣41之內側表面時，該表面遭遇基板12與基板支持結構13之間的較大距離。此區域中的較低壓力差引起少量液體流入周圍邊緣41與基板12之間的間隙中，如圖7B中示意性展示。該流動將繼續，直至周圍邊緣41與基板12之間的間隙如圖7C中所示完全填滿。在主要箝夾區域中將留下空隙。該空隙完全由液體層包圍。實際上，歸因於蒸發而損失之毛細管箝夾區域向內移動。外部毛細表面保持在相同位置。因此，基板邊緣不易剝離且將延長箝夾使用壽命。
圖8A示意性展示根據本發明之一具體實例之基板支持結構的表面16之俯視圖。為求清晰，可能存在之一些其他結構(例如其他圖式中所示之槽溝及/或密封結構)未展示於圖8A中。在此具體實例中，表面包含具有兩個不同高度位準之部分。具有第一高度位準之表面部分由陰影區域表示(自左上角至右下角方向畫陰影線)，下文稱為第一部分51。具有第二高度位準之表面部分由非陰影區域表示，下文稱為第二部分52。
第一部分51之高度位準低於第二部分52之高度位準。若在基板支持結構表面16之頂部上形成液體箝夾層，則第二部分52之頂部上的液體箝夾層之厚度將小於其在第一部分51之頂部上的厚度，例如分別為2-4微米、較佳3微米相對於3-10微米、較佳5微米。
圖8B示意性展示由箝夾液體層(由自左下角至右上角畫陰影線之陰影輪廓示意性表示)覆蓋之圖8A之基板支持結構表面16的俯視圖。為求清晰未展示基板。液體箝夾層之外表面主要接觸基板支持結構表面16之具有較高高度位準之部分，亦即第二部分52。然而，在單個位置，亦即由參考數字54表示之位置，外表面接觸表面16之具有較低高度位準之部分，亦即第一部分51。如參看圖5B所解釋，外表面之回縮將集中於此間隙位置，其又稱為犧牲間隙。
圖8B中，外表面在大的黑色箭頭方向上回縮。如參看圖5A、5B所解釋，誘發箝夾層內的毛細管流動(圖8B中由白色箭頭示意展示)。毛細管流動允許將液體供應至與第二部分52接觸之液體箝夾層之外表面，以便限制在與第二部分52接觸之周界處箝夾液體層之外表面歸因於蒸發之回縮(小黑色箭頭)。
第一部分51之高度位準與第二部分52之高度位準之間的高度差使得流動阻力可由毛細管壓力差克服。此外，為了避免在與第二部分52接觸的箝夾層之周界處外表面回縮，毛細管流動之流速可經配置使得其可跟上箝夾層之外表面處的箝夾液體之蒸發速率。
藉由允許在特定預定位置(亦即與第一部分51接觸之外表面之位置)處外表面之回縮，且補償箝夾液體自外表面之其餘部分(亦即與第二部分52接觸之外表面之位置)的蒸發，在箝夾過程期間使液體箝夾層之外表面的大部分保持原位。因此，可延長箝夾使用壽命。
第一部分51及第二部分52之分佈設計以及一或多個犧牲間隙54之位置及數目可確定箝夾使用壽命可延長至什麼程度。圖8A、8B中所示之設計展示沿基板支持結構表面之周界上具有較低高度位準之單個位置，亦即用於形成犧牲間隙之單個選擇。為延長箝夾層之外表面僅經由該單個犧牲間隙回縮之時間，第一部分51包含呈通道55形式之部分。較佳地，該通道之寬度小於基板支持元件(例如粒結)之間距。舉例而言，若粒結間距為約3 mm，則通道寬度可為約0.5-3 mm，例如1.5 mm。
為了進一步延長箝夾使用壽命，通道可包含彎曲部分。在另一具體實例中，通道可呈螺旋形式，此實例示意性展示於圖9中。此類通道之長度可非常大。舉例而言，在基板直徑為300 mm且液體箝夾層內可允許的空隙面積為總面積的20%的狀況下，通道寬度為1.5 mm之通道可達到6000 mm之長度。該長通道長度增加了在箝夾層之外表面的特定預定位置處發生蒸發之時段。
在圖8A、8B之具體實例中，通道自具有較低高度位準之沿周界的預定位置54延伸。預定位置54經定位，使得箝夾層之外表面在最初建立時與通道接觸。
圖9之具體實例中之通道不始於基板支持結構表面之周界，而是始於自周界稍微徑向向內之位置。該位置允許液體箝夾層穩定化，使得其外表面亦位於距基板支持結構表面之周界的小徑向距離處。因此，可減少邊緣影響以及下文將論述之與凝結相關之影響。
雖然圖8A、8B描繪表面具有單個犧牲間隙之具體實例，但允許形成多個犧牲間隙之基板支持結構之表面設計為可能的。產生更多犧牲間隙(例如沿箝夾層之外表面之周長彼此等距間隔之三個犧牲間隙)會減少回縮表面之位置與沿著箝夾層之外表面欲供應液體的位置之間的毛細管流動距離。因此，可減小誘發毛細管流動所需之驅動力，該毛細管流動用於再供應液體至位於第二部分52頂部之外表面，使得液體箝夾層之外表面在此等位置處維持其位置。
模型化表面包含兩種不同高度位準之基板支持結構的實驗已展示：將具有與一或多個通道有關的較低高度位準之表面部分的百分比限制於所覆蓋小於25%、較佳小於20%該液體箝夾層之全部面積的表面積為有益的。若一或多個通道覆蓋更多空間，則由使用具有不同高度位準之基板支持結構所引起的改良之箝夾效能可能降低。
若預先存在之氣泡存在於用以準備液體箝夾層之箝夾液體中，則將箝夾引入真空環境中會引起該等氣泡在箝夾層內膨脹，如圖10A及10B中示意性說明。若周圍壓力減小，例如自1巴減小至20-40毫巴(此值為箝夾液體為水之狀況下液體箝夾層之外表面之周圍環境中的蒸氣壓力之典型值)，則如圖10A中所示之初始小氣泡61之尺寸可增大數個數量級，如圖10B中所示。如輕易可見，具有圖10B中的氣泡61之尺寸之氣泡可至少局部嚴重地影響箝夾強度，且對箝夾穩定性可具有負面影響。
可導致箝夾不穩定之另一機制為自發空隙形成，例如由液體空化或箝夾層中的溶解氣體沈澱所引起。若使箝夾進入真空環境，則由空化形成之空隙可以如上文關於預先存在之氣泡所論述類似之方式增大。所產生之空隙對箝夾穩定性可具有負面影響。
可設計基板支持結構13之具體實例(如圖2A中所示者)使得空化效應減至最小。不希望受理論束縛，應瞭解空腔存在臨界半徑。若空腔半徑變得大於此臨界半徑，則該空腔可大規模增大。藉由設計一種使得能夠形成具有小於此臨界半徑之最小尺寸(亦即厚度h)之箝夾層的基板支持結構13，可基本上限制空化。實驗展示最大厚度h為約3-10微米之水箝夾層似乎不經歷空化。
圖11示意性說明可用於一些具體實例中之空隙包圍物的概念。在此等具體實例中，表面進一步具有用於形成複數個隔室之升高結構63。若在準備箝夾層期間存在小氣泡61，例如如圖10A中所示之氣泡，則並非如圖10B中所示歸因於周圍壓力降低而膨脹為大空隙，氣泡61之膨脹可由升高結構63限制。膨脹氣泡之最大尺寸就由圍住氣泡之隔室的尺寸確定。另外，除限制氣泡61之膨脹外，由升高結構63形成之隔室可經配置以約束氣泡61。防止氣泡運動可改良箝夾穩定性。在存在升高結構63的情況下，自發空隙形成及/或空化之影響可因此進一步降低，此可導致箝夾之改良的可靠性及穩定性。
圖12為根據本發明之另一具體實例之基板支持結構的俯視圖。在此具體實例中，正如圖9中所示之具體實例，具有較低高度位準之部分51之至少一部分呈螺旋狀通道形式。與圖9中所示之具體實例對比，該螺旋形狀使得具有較低高度位準之表面部分51均勻遍佈在基板支持結構表面16上。此外，表面16具有升高結構所形成之隔室65以允許如參看圖11所述之方式限制氣泡。
為了進一步限制自液體箝夾層蒸發之蒸氣釋放至外部環境，例如真空室，複數個基板支持元件可在距基板支持固持器表面16之周界的最小距離處間隔開。此措施可用於基板支持結構之任何具體實例。圖13A示意性說明蒸氣散發至外部環境之概念。自液體箝夾層蒸發之蒸氣釋放於槽溝73中。若蒸氣壓力超過某一臨限值，則基板將稍微抬起(由向上箭頭表示)使得蒸氣「逃逸」向其周圍環境，由箭頭71示意性表示。
尤其在真空環境下執行之微影應用中需要保持蒸氣散發至真空系統之程度最低。圖13B示意說明在移除圖13A之表面之外基板支持元件的情形。結果，自最後的基板支持元件延伸之基板部分增加，此引起基板被拉平而與密封結構21相抵。因此，蒸氣向外部環境的釋放將減少，此由實質上小於圖13A中的箭頭71之箭頭75示意性表示。
圖14A示意描繪由使用液體箝夾層之基板支持結構中之凝結所引起的效應。當蒸氣冷卻至其露點時，發生凝結。露點視如溫度、體積及壓力之參數而定。若基板12之溫度足夠低於蒸氣溫度，則沿圍繞外箝夾表面18之槽溝的區域19中所存在之蒸氣可凝結在基板12上。由此形成之凝結小液滴81可沿基板表面移動，如虛線箭頭示意性描繪。若凝結小液滴81移向箝夾層11之外表面18，則小液滴81可被箝夾層11吸收，此將導致箝夾層內液體含量增加。正如關於蒸發所論述，增加之液體將同樣分散於整個箝夾層中。
然而，若箝夾層之外表面具有兩側相等之凹面，且所吸收之小液滴足夠大，則液體之同等分散可引起基板暫時局部變形，亦即波可能在基板下方移動且基板可能相應地起反作用。
為了限制因吸收凝結小液滴而導致之該暫時性局部變形，可按如圖14B中示意性展示之方式修正基板支持結構13之表面16。基板支持結構13在表面的周圍包含具有稍微較低高度之階梯狀部分83。表面之其餘部分可具有如圖14B中所示之單一高度位準，但亦可具有帶著不同高度位準之部分，例如具有如圖8A、8B、9及12中所示及參看其所論述之輪廓。
歸因於存在較低階梯狀部分83，在吸收小液滴後，箝夾層之外表面擴展至該層具有更大厚度之區域中。因此，將抑止由吸收小液滴所引起之液體流動。因為在覆蓋最低階梯狀部分時箝夾層之彎液面曲率相較於沿液體箝夾層的外表面之其他位置處之彎液面曲率減小，所以將誘發毛細管流動，從而允許外表面朝如圖14A中所示之位置回縮。歸因於此抑止，如參看圖14A所論述之基板12之暫時性局部變形將受到限制。
實驗已展示階梯狀圍繞部分83之高度位準與主要箝夾表面之間的適合高度差對應於基板支持結構17之標稱高度。換言之，基板支持結構17之高度與圍繞部分83之深度較佳為相等的。圍繞部分83可在基板支持結構之任何具體實例中用於緩衝箝夾液體。
圖15A為根據本發明之另一具體實例之基板支持結構的俯視圖。在此具體實例中，組合已參考先前具體實例論述之若干特徵。圖15B為圖15A之一部分基板支持結構的橫截面圖，尤其如在箭頭方向上所見的沿線XV-XV'之部分。
在圖15A之具體實例中，表面16具有在較高部分52之間形成的通道55。通道呈蛇狀形式。箝夾層中的流動阻力隨流動距離而增加，而克服此流動阻力之毛細管壓力保持相同，與流動距離無關。蛇狀通道形式(如圖15A中所示者)減少了為了補充液體至外表面毛細管流動所需行進之距離。因此，此設計不易受流動阻力負面影響。
圖15B展示此設計包含至少5個高度位準h 1 -h 5 。對箝夾操作無實際影響之第一高度位準為槽溝73之底部之高度h 1 。基板支持結構之最低高度為用於(例如在凝結之狀況下)緩衝箝夾液體之圍繞部分83的高度位準h 2 。在此具體實例中，高度位準h 3 為表面的其餘部分之低高度位準51。在此具體實例中，高度位準h 4 為周圍邊緣41之高度位準，以及對通道55定界之較高部分52，及如先前所解釋之產生用於限定空隙及其類似物的隔室65之升高結構63之高度位準。最終，在此特定具體實例中，高度位準h 5 對應於基板支持元件17及密封結構21之高度位準。圖15C為圖15A之設計之一部分的透視圖，其展示參看圖15B所論述之元件，組態稍有不同。
圖16及17示意展示不同基板操縱及曝光配置，該等配置可結合先前所論述之基板支持結構之具體實例使用。將參考與晶圓之微影加工有關的一實施例解釋圖16及17。用於此應用之基板稱為晶圓。用於此應用之基板支持結構稱為晶圓支持結構。必須瞭解該等配置不限於此類應用。
現參看圖16，在基板操縱及曝光配置中，使用箝夾準備單元112來自動化將晶圓箝夾在晶圓支持結構上之方法。箝夾準備單元112接受來自基板分佈設備(在此實施例中為所謂的晶圓軌道111)之待箝夾之晶圓。在箝夾準備單元112中，例如藉由使用如美國專利申請案第61/154,411號(以全文引用的方式併入本文中)中概述之方法來準備箝夾。在準備箝夾後，將箝夾送至基板加工單元，在此實施例中其為微影裝置113。如熟習此項技術者所瞭解，微影裝置113可包含：用以提供圖案化輻射束之輻射系統、用以支持基板之基板支持結構，及用以將圖案化輻射束投射至基板之目標部分上的光學系統。
圖16中，箝夾程序由參考數字115示意性表示。箝夾準備單元112包含真空系統以提供受控壓力環境。箝夾程序可始於例如藉助機器人臂將晶圓引入箝夾準備單元112之真空系統中。
可經由真空密封門或承載閉鎖室引入晶圓。晶圓支持結構可能已存在於箝夾準備單元112中。或者，可按與晶圓類似之方式引入晶圓支持結構。
接著可將液體施加於晶圓支持結構之表面上。可藉助提供液體流之液體分配單元施加液體。當提供足夠「厚」之液體層時切斷液體流。液體分配單元較佳可在箝夾準備單元112內移動，使得在不干擾箝夾程序中的先前及隨後動作的情況下以有效方式來執行液體之施加。在施加液體至晶圓支持結構之表面期間箝夾準備單元112中之壓力較佳低於周圍壓力，例如實質上等於液體層中液體之蒸氣壓力。
接著將晶圓與晶圓支持結構相對於彼此移動以使晶圓置放在液體層上。出於此目的，可藉助晶圓轉移單元將晶圓下降至液體層上。晶圓與液體層之間的首次接觸可以傾斜角α(較佳小於10°)進行。將晶圓置放在液體層上可以周圍壓力(亦即約1巴)執行。然而，較佳在較低壓力下置放，例如實質上等於液體層中之液體的蒸氣壓力之壓力。
晶圓支持結構現可連接至一或多個可連接至晶圓支持結構之液體連接單元以用於將液體自晶圓支持結構移除。或者，更早地建立此等一或多個液體連接單元之連接。連接後，可經由該一或多個液體連接單元移除過量液體。可在周圍壓力(亦即約1巴)下執行液體之移除。
此外，晶圓支持結構可包含一或多個用於連接晶圓支持結構與氣體供應之氣體連接單元。該等連接單元可藉由「連接」至真空來建立低壓。額外及/或替代性地，氣體連接單元可提供在晶圓與晶圓支持結構之間允許形成箝夾層之氣體流。可在周圍壓力(亦即約1巴)下提供氣體流。注意由氣體流提供之壓力需低於周圍壓力，以確保晶圓保持其相對於晶圓支持結構之位置。
在轉移至微影裝置之前，箝夾準備單元亦可對基板支持結構執行調節。此可包括例如冷卻基板支持結構或自基板支持結構移除所儲存的能量，以起始與基板支持結構表面熱接觸之吸熱材料的相轉變。
可藉助於機器人臂，經由真空密封門或承載閉鎖室來執行經箝夾基板之運送。
在微影裝置113中的加工之後，可將經箝夾基板轉移回箝夾準備單元112以鬆開箝夾，亦即自晶圓支持結構移除晶圓。圖16中，鬆開箝夾之過程以參考數字116示意性表示。藉由將箝夾引入箝夾準備單元112中，將一或多個液體連接器連接至晶圓支持結構來執行鬆開箝夾。經由一或多個液體連接器，可提供額外液體至箝夾層，使得晶圓開始浮在液體層之頂部上。可按使液體壓力實質上均勻分佈之方式來引入額外液體，以便晶圓不會變形或斷裂。
在此階段，可例如藉助支持腳柱自晶圓基板支持表面上之液體層抬起晶圓。最終，可例如藉由使用具有晶圓支持件之機器人臂自箝夾準備單元112擷取晶圓，且向晶圓軌道111轉移。
圖16中，將箝夾準備單元112與微影裝置113描繪為分離的單元。然而，必須瞭解亦可能將箝夾準備112整合至微影裝置113中，例如藉由在微影裝置113之承載閉鎖室中包括箝夾準備單元112之所需功能性。在此類狀況下，當晶圓分別進入及退出微影裝置時，晶圓將被箝夾及鬆開箝夾。
圖17展示包括承載閉鎖室114之另一基板操縱及曝光配置。承載閉鎖室自箝夾準備單元112接收經箝夾至基板支持表面之基板。承載閉鎖室包含一真空室，該真空室具有真空泵以抽空至適於將經箝夾基板轉移至微影裝置113之真空，及通氣孔以在經箝夾基板在微影裝置中的加工之後通氣以減少真空。
圖18展示具有用於自晶圓軌道111轉移未箝夾基板12之口的圖17之基板操縱及曝光配置，其展示在晶匣或供應配置中的多個基板。經由經設定大小以接收未箝夾基板之裝載口121，將基板裝載至箝夾準備單元112中。將基板箝夾至基板支持表面13且經由卸載口122將經箝夾基板轉移至承載閉鎖室114。亦可在箝夾準備單元中執行基板支持表面之調節。將承載閉鎖室抽空至適於將經箝夾基板經由通口123轉移至微影裝置113之真空。
圖19示意性展示不同基板操縱及曝光配置，其可結合基板支持結構之具體實例使用。在圖19之配置中，使用更多微影裝置113a、113b、113c，而非單個微影裝置113。晶圓軌道111及箝夾準備單元112之功能性與參看圖16所述者相同。
圖19中，準備好轉移至微影裝置以供加工之箝夾可經由另一晶圓軌道117轉移至三個不同微影裝置113a、113b、113c。若在箝夾準備單元112內執行之箝夾方法的典型持續時間快於在微影裝置113a、113b、113c中之任一者中執行之微影製程的典型持續時間，則圖19之組態可更為有效。
如自上述顯而易見，藉由使用具有用於固持基板之箝夾層之基板支持結構表面的高度差來誘發毛細管流動，可達成不同目的，例如蒸發控制及凝結控制。必須瞭解，本發明不侷限於此等目的，而是亦可應用於提供與液體箝夾層之穩定性及可靠性有關的其他問題的解決方案。
在整篇描述中，提及了表述「箝夾層」。應瞭解表述「箝夾層」係指具有凹入彎液面形狀之液體薄層，其具有低於其周圍環境壓力之壓力。
已參考以上所論述之某些具體實例來描述本發明。應認識到在不偏離本發明之精神及範疇的情況下此等具體實例易具有熟習此項技術者所熟知之各種修改及替代形式。因此，雖然已描述特定具體實例，但此等具體實例僅為實施例且不限制隨附申請專利範圍中所定義之本發明範疇。
1．．．液體(箝夾)層
2．．．第一基板
3．．．第二基板、基板支持結構
5、6．．．平坦表面
8、8'．．．外液體表面
11．．．箝夾層
12．．．基板
13．．．基板支持結構
15．．．背面
16．．．表面
17．．．基板支持元件
18．．．外液體表面
18'、22．．．外表面
19．．．槽溝
21．．．密封結構
23．．．進氣口
25．．．出氣口
27．．．第一虛擬線
29．．．第一虛擬線
41．．．抬起箭頭/周圍邊緣
45．．．元件
51．．．第一部分
52．．．第二部分
54．．．犧牲間隙/預定位置
55．．．通道
61．．．氣泡
63．．．升高結構
65．．．隔室
71．．．蒸氣逃逸
73．．．槽溝
75．．．蒸氣釋放
81．．．凝結小液滴
83．．．階梯狀部分
111．．．晶圓軌道
112．．．箝夾準備單元
113．．．微影裝置
113a、113b、113c．．．微影裝置
114．．．承載閉鎖室
115．．．箝夾程序
116．．．鬆開箝夾過程
117．．．晶圓軌道
121．．．裝載口
122．．．卸載口
123．．．通口
h．．．高度、厚度
h1至h5．．．高度位準
XV-XV'．．．線
α．．．傾斜角
業已參考圖示中所示之具體實例進一步解釋本發明之各態樣，其中：
圖1為示意性說明兩個實質上平坦結構之間的箝夾層之剖視圖；
圖2A為適合於藉助箝夾層箝夾基板之基板支持結構的剖視圖；
圖2B為圖2A之基板支持結構之俯視圖；
圖3為示意性說明沿箝夾層之外表面的蒸發過程的剖視圖；
圖4及5A示意性說明基板剝離之概念；
圖5B示意性說明本發明之一具體實例之概念；
圖6為根據本發明之一具體實例之基板支持結構的剖視圖；
圖7A-7C為進一步示意性說明再箝夾之概念的圖6之基板支持結構的俯視圖；
圖8A為根據本發明之另一具體實例之基板支持結構的俯視圖；
圖8B為具有箝夾層之圖8A之基板支持結構的俯視圖；
圖9為根據本發明之另一具體實例之基板支持結構的俯視圖；
圖10A、10B示意性說明歸因於形成真空而導致空隙形成及/或空化之概念；
圖11示意性說明根據本發明之具體實例之空隙包圍物的概念；
圖12為根據本發明之另一具體實例之基板支持結構的俯視圖；
圖13A示意性說明蒸氣朝外部環境散發之概念；
圖13B示意性說明相較於圖13A，基板支持元件之替代性置放之效果；
圖14A示意性描繪使用液體箝夾層之基板支持結構中的凝結；
圖14B示意性說明根據本發明之另一具體實例之基板支持結構；
圖15A為根據本發明之另一具體實例之基板支持結構的俯視圖；
圖15B為圖15A之基板支持結構之一部分的橫截面圖；
圖15C為圖15A之結構之一部分的透視圖；
圖16示意性展示可結合基板支持結構之具體實例使用的基板操縱及曝光配置；
圖17示意性展示包括承載閉鎖室之另一基板操縱及曝光配置；
圖18展示圖17基板操縱及曝光配置的更多細節；及
圖19示意性展示可結合基板支持結構之具體實例使用的不同基板操縱及曝光配置。
16．．．表面
51．．．第一部分
52．．．第二部分
54．．．犧牲間隙/預定位置
55．．．通道

Claims (16)

  1. 一種用於箝夾一基板(12)之基板支持結構(13)，其係藉助由具有低於周圍環境之一壓力並且具有一外液體表面的一液體箝夾層(11)所產生之一毛細管力來進行，該基板支持結構包含經建構以被該液體箝夾層所覆蓋的一表面(16)，該表面(16)具有用於固持該基板之複數個基板支持元件(17)，該基板支持結構之表面(16)進一步包含具有不同毛細管位能之表面部分(51、52；83)以用於在箝夾期間誘發該液體箝夾層內的一預定毛細管流動，對在該基板支持結構之表面中具有一較高毛細管位能的一部分內之位置處蒸發的液體進行補充，其中至少一部分的該表面部分具有一較低毛細管位能呈一通道的形式，該通道被配置以誘發自該通道至液體箝夾層之周邊的毛細管流動。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板支持結構，其中該等具有不同毛細管位能之部分進一步在箝夾期間在沿該液體箝夾層之周邊的一或多個預定位置處誘發犧牲間隙形成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板支持結構，其中該基板支持結構之表面在該基板支持結構表面之周界處的一或多個預定位置處包含具有一較低毛細管位能之一部分，而該周界之大部分具有一較高毛細管位能。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板支持結構，其中該等基板支持元件以具有一相互間距之一規則圖案配置，且其中該通道寬度小於該相互間距。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之基板支持結構，其中具有一最低毛細管位能之一表面部分經提供於該表面之周界 處。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板支持結構，其中該表面具有用於形成複數個隔室之升高結構。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之基板支持結構，其中該等具有不同毛細管位能之部分(51、52、83)由出自於差異群組的一差異來提供，該差異群組由下述來組成：對該箝夾液體之親和力上的一差異，表面處理上的一差異，表面材料上的一差異，表面塗層上的一差異，和高度位準上的一差異。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之基板支持結構，其中該外液體表面為一凹入狀。
  9. 一種用於藉助由一液體箝夾層(11)所施加之一毛細管力來箝夾一基板(12)的基板支持結構(13)，該基板支持結構包含具有用於固持該基板之複數個基板支持元件(17)及形成複數個隔室(65)之升高結構(63)的表面(16)，其中該等升高結構之高度小於該等基板支持元件之高度。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板支持結構，其中該基板支持結構進一步包含所圍繞該基板支持結構表面之一密封結構，使得由一氣體分佈系統提供之氣體在該基板支持結構表面與該密封結構之間流動，該氣體分佈系統用於移除該表面周圍之液體。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板支持結構，其中該等基板支持元件以具有一相互間距之一規則圖案配置，且該密封結構與最近的基板支持元件之間的距離超過該間距。
  12. 一種箝夾準備單元，其包含：一外殼，用於提供一受控壓力環境；至少一個裝載通口，用於分別將一基板裝載至該外殼中及自該外殼卸載一基板；及一基板轉移單元，用於在該外殼內移動該基板；其中該箝夾準備單元經組態以容納如申請專利範圍第1、2、9、10或11項中任一項之一基板支持結構，且其中該箝夾準備單元經進一步組態以藉助一液體箝夾層將一基板箝夾在該基板支持結構之基板支持表面上。
  13. 一種微影系統，其包含：一微影裝置，該微影裝置包含：一輻射系統，用以提供一圖案化輻射束；一基板支持結構，用以支持一基板；及一光學系統，用以將該圖案化輻射束投射至該基板之一目標部分上；其中該基板支持結構係如申請專利範圍第1、2、9、10或11項中任一項之一基板支持結構。
  14. 一種用於曝光設備的配置，其包含：如申請專利範圍第12項之一箝夾準備單元；及如申請專利範圍第13項之一微影系統；其中該箝夾準備單元經組態以服務於該微影系統。
  15. 一種將一基板箝夾至一基板支持結構之方法，該方法包含：提供如申請專利範圍第12項之一箝夾準備單元；將液體施加於該基板支持結構(13)之表面(16)上 以形成一液體層；將一基板置放於該液體層上；及藉由將過量液體自該基板支持結構移開，以在該基板與該基板支持結構之間形成一箝夾層(11)。
  16. 一種包含一第一表面側面及一第二表面側面之基板，該第一表面側面經配置以用於圖案化，該第二表面側面經配置以用於被箝夾至一基板支持結構，其係藉助由具有低於周圍環境之一壓力並且具有一外液體表面的一液體箝夾層(1)所產生之一毛細管力來進行，其中該基板的該第二表面側面包含具有不同毛細管位能之表面部分，以用於在箝夾期間誘發該液體箝夾層內的一預定毛細管流動，對在該第二表面側面中具有一較高毛細管位能的一表面部分內之位置處蒸發的液體進行補充。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2469112A (en) 2009-04-03 2010-10-06 Mapper Lithography Ip Bv Wafer support using controlled capillary liquid layer to hold and release wafer
NL1038213C2 (en) * 2010-03-04 2012-10-08 Mapper Lithography Ip Bv Substrate support structure, clamp preparation unit, and lithography system.
TWI486723B (zh) * 2011-04-28 2015-06-01 Mapper Lithography Ip Bv 在微影系統中處理基板的方法
WO2013052520A1 (en) * 2011-10-03 2013-04-11 Denton Vacuum, L.L.C. Semiconductor wafer treatment system
JP2013125792A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Canon Inc 保持装置、描画装置、および、物品の製造方法
JP2013125791A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Canon Inc 保持装置、描画装置、および、物品の製造方法
WO2014103714A1 (ja) 2012-12-25 2014-07-03 京セラ株式会社 吸着部材およびそれを用いた吸着装置
CN103928369B (zh) * 2014-04-04 2016-07-13 中国电子科技集团公司第十三研究所 磷化铟晶片退火盒
DE102014118830A1 (de) * 2014-12-17 2016-06-23 Mechatronic Systemtechnik Gmbh Vakuumspannvorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken
JP6748737B2 (ja) * 2016-04-20 2020-09-02 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 基板支持部、リソグラフィ装置、およびローディング方法
WO2019049588A1 (en) 2017-09-07 2019-03-14 Mapper Lithography Ip B.V. METHODS AND SYSTEMS FOR COATING A SUBSTRATE
CN111954935A (zh) * 2018-04-06 2020-11-17 太阳能公司 用于太阳能电池制造的激光辅助金属化工艺
JP7256773B2 (ja) 2020-04-24 2023-04-12 信越化学工業株式会社 平坦性制御方法、塗膜の形成方法、平坦性制御装置、及び塗膜形成装置
CN114151881B (zh) * 2021-11-06 2023-10-17 奥佳华智能健康科技集团股份有限公司 一种湿帘分水器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5088006A (en) * 1991-04-25 1992-02-11 International Business Machines Corporation Liquid film interface cooling system for semiconductor wafer processing
US6281128B1 (en) 1999-06-14 2001-08-28 Agere Systems Guardian Corp. Wafer carrier modification for reduced extraction force
TW512421B (en) 2000-09-15 2002-12-01 Applied Materials Inc Double dual slot load lock for process equipment
TWI255971B (en) 2002-11-29 2006-06-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7158211B2 (en) * 2003-09-29 2007-01-02 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2005175016A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Canon Inc 基板保持装置およびそれを用いた露光装置ならびにデバイス製造方法
JP2005310933A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Nikon Corp 基板保持部材、露光装置及びデバイス製造方法
US20060005767A1 (en) 2004-06-28 2006-01-12 Applied Materials, Inc. Chamber component having knurled surface
JP4647401B2 (ja) * 2005-06-06 2011-03-09 東京エレクトロン株式会社 基板保持台、基板温度制御装置及び基板温度制御方法
CN101495922B (zh) * 2006-07-28 2012-12-12 迈普尔平版印刷Ip有限公司 光刻系统、热消散方法和框架
US8325321B2 (en) * 2006-07-28 2012-12-04 Mapper Lithography Ip B.V. Lithography system, method of heat dissipation and frame
TWI514090B (zh) 2007-07-13 2015-12-21 Mapper Lithography Ip Bv 微影系統及用於支撐晶圓的晶圓台
US8705010B2 (en) * 2007-07-13 2014-04-22 Mapper Lithography Ip B.V. Lithography system, method of clamping and wafer table

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