TWI770724B - 保護基板固持器之方法及用於製造器件之裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於用於減小一微影裝置之一基板固持器(諸如一晶圓台)之晶圓裝載柵格及平坦度劣化的方法。本發明亦關於包含具有對晶圓裝載柵格及平坦度劣化之改良的抗性之微影基板固持器(諸如晶圓台)之系統及使用此類系統製造例如積體電路之器件之方法。本發明亦關於具有經組態以在用於微影中時保護基板固持器(諸如晶圓台)免受晶圓裝載柵格及平坦度劣化之背側的基板(諸如晶圓)且關於自此類基板(諸如晶圓)移除疏水性塗層之方法。本發明具有結合用於製造例如積體電路之器件的微影裝置之特定用途。

Description

保護基板固持器之方法及用於製造器件之裝置
本發明係關於微影裝置、製得此類裝置之方法以及使用此類裝置製造例如積體電路之器件。
微影裝置為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影裝置可例如用於例如積體電路(IC)之器件的製造。微影裝置可例如將來自圖案化器件(例如，遮罩)之圖案投影至設置於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
微影裝置中之基板通常由支撐機構/基板固持器支撐。當基板為矽晶圓時(例如，在積體電路製造期間)，支撐機構/基板固持器通常被稱為晶圓台。
微影裝置將圖案投影至基板上所使用的輻射波長決定可形成於彼基板上之特徵的最小大小。與使用深紫外線(DUV)輻射(例如，波長193nm)之微影裝置相比，使用EUV輻射，亦即波長在4至20nm範圍內之電磁輻射的微影裝置可用於在基板上形成更小特徵。
隨著將在微影程序中形成之特徵之大小減小，對於微影裝置及材料之所有態樣的效能要求變得更嚴格。
器件製造期間所使用之基板固持器通常包含瘤節，該等瘤節減小粒子污染對基板之背側之影響。
典型半導體基板在基板之背側(例如，晶圓背側)上具有矽(例如SiOx 或Six Ny )薄層，該矽薄層可引起在表面處形成Si-OH基團。此產生具有高表面能之基板背側表面。電荷(亦即，質子)能夠在此類基板背側之表面上方遷移。
在將基板裝載至微影裝置中之前，藉由用H2 O沖洗同時擦洗基板之中心部分來清潔基板之背側，以移除污染物粒子。接著旋轉乾燥基板。此濕式清潔步驟延長基板固持器清潔間隔，從而增加微影裝置之產出量。
因基板背側之高表面能所致，水黏附至表面，即使旋轉乾燥之後，仍在基板背側上留下吸附的H2 O單層。因滲透電位所致，此水沖洗步驟導致基板背側上形成表面電荷。在將基板裝載至基板固持器上之後，殘餘水因此存在於基板背側與基板固持器之瘤節之間。
可能出現瘤節材料之電化學腐蝕，且隨著時間推移，某些瘤節可改變高度。此可導致增大的晶圓裝載柵格(WLG)、不均勻的平坦度劣化及局部角度聚焦問題，如影像無法正確地聚焦至基板上。因此，基板固持器可不再滿足微影裝置所需之嚴格效能要求且必須替換。
鑒於上文，仍需要產生用於最小化微影系統中之晶圓裝載柵格(WLG)及基板固持器/晶圓台平坦度劣化之改良的方法。亦需要用於微影程序之系統及裝置，該等系統及裝置包含對WLG及基板固持器/晶圓台平坦度劣化具有抵抗性之組件。
本發明係關於一種保護一基板固持器之方法，該方法包含：a)將一第一自組裝單層(SAM A)施加至意欲與該基板固持器一起使用之一基板的背側表面，其中SAM A降低該基板背側表面之表面自由能；且其中藉由使該基板背側表面與一第一SAM前驅體分子反應來將SAM A施加至該基板背側表面；及/或b)將一第二自組裝單層(SAM B)施加至該基板固持器之瘤節之至少一部分之表面，其中SAM B降低該等瘤節之該表面之表面自由能；且其中藉由使該等瘤節之該表面與一第二SAM前驅體分子反應來將SAM B施加至該等瘤節之該表面。
本發明亦關於一種裝置，其經組態以應用上述方法。
本發明亦關於一種基板固持器，其具有包含瘤節之一表面，其中該等瘤節之至少一部分包含一自組裝單層(SAM B)，其中SAM B為一疏水性SAM。
本發明亦關於一種基板，其中該基板之該背側包含一自組裝單層(SAM A)，其中SAM A為一疏水性SAM。
本發明亦關於一種方法，其包含處理由一基板固持器支撐之一基板，其中該基板之該背側的該表面包含一第一自組裝單層(SAM A)及/或該基板固持器之該等瘤節之至少一部分包含一第二自組裝單層(SAM B)，其中SAM A及SAM B為疏水性SAM。
本發明亦關於一種製造一器件之方法，該方法包含應用上述方法。
本發明亦關於一種在將一基板曝光於一微影裝置中之輻射之後自該基板之該背側移除一自組裝單層SAM A之方法，該方法包含液體背側剝離及/或氣相剝離該基板之該背側。
實施此類方法及裝置減小必須進行維護且必須替換基板固持器/晶圓台之頻率，增大該微影裝置之產出量及器件產生之效率。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。微影裝置包括：照明系統(亦稱為照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如EUV輻射或DUV輻射)；遮罩支撐件(例如，遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，遮罩) MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如，基板台) WT，其經建構以固持基板(例如，經抗蝕劑塗佈的晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位基板支撐件WT之第二定位器PW；及投影系統(例如折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如包含一或多個晶粒之目標部分)上。
在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束B。照明系統IL可包括用於導向、塑形及/或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組件或其任何組合。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在圖案化器件MA之平面處在其橫截面中具有所要之空間及角強度分佈。
本文所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸沒液體之使用、H2 之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、變形、磁性、電磁及/或靜電光學系統或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用與更一般之術語「投影系統」PS同義。
微影裝置可屬於以下類型：其中基板W之至少一部分可由具有相對較高折射率之浸沒液體(例如水)覆蓋以便填充投影系統PS與基板W之間的浸沒空間，此亦被稱為浸沒微影。以引用方式併入本文中之US 6,952,253中給出關於浸沒技術之更多資訊。
微影裝置可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT (亦稱為「雙載物台」)之類型。在此「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在該另一基板W上曝光圖案。
除了基板支撐件WT之外，微影裝置可包含量測載物台(圖1中未描繪)。該量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔器件。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測載物台可固持多個感測器。清潔器件可經配置以清潔微影裝置之部分，例如投影系統PS之一部分或提供浸沒液體之系統的一部分。量測載物台可在基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS下方移動。
在操作中，輻射光束B入射於固持在遮罩支撐件MT上之圖案化器件(例如遮罩) MA上，且藉由存在於圖案化器件MA上的圖案(設計佈局)圖案化。在已橫穿遮罩MA的情況下，輻射光束B通過投影系統PS，該投影系統PS將光束聚焦於基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置量測系統PMS，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便將不同的目標部分C定位在輻射光束B之路徑中的聚焦及對準位置處。類似地，第一定位器PM及可能的另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但其可定位於目標部分之間的空間中。當基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，將此等基板對準標記P1、P2稱為切割道對準標記。
在微影裝置中，有必要以極大準確度來定位待在由投影系統投影之圖案的空中影像之最佳焦點的平面中曝光的基板或晶圓之上部表面。為達成此情形，可將基板或晶圓固持於基板固持器或晶圓台上。支撐基板之基板固持器的表面可設置有複數個瘤節，該等瘤節之遠端可在標稱支撐平面中共面。瘤節(儘管眾多)平行於支撐平面之橫截面面積可較小，以使得該等瘤節的遠端之總橫截面面積為基板之表面面積的百分之幾，例如小於5%。基板固持器與基板之間的空間中之氣體壓力可相對於基板上方之壓力減小，以產生將基板夾持至基板固持器的力。
如圖2中所展示，微影裝置LA可形成微影單元LC (有時亦被稱作微影單元(lithocell)或(微影(litho))叢集)之部分，該微影單元常常亦包括用以對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置包括沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、顯影經曝光之抗蝕劑的顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度(例如用於調節抗蝕劑層中之溶劑)的冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板W、在不同處理裝置之間移動基板W且將基板W遞送至微影裝置LA之裝載區LB。微影單元中通常亦統稱為塗佈顯影系統之器件通常處於塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元TCU自身可藉由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU來控制微影裝置LA。
在一實施例中，微影裝置LA包含儲存單元。儲存單元可為控制基板移動穿過微影裝置LA之基板處置器之部分。當基板W進入微影裝置LA中時，將基板W首先定位於儲存單元上。隨後，基板W自儲存單元移動，隨後，基板W定位於基板台WT上以用於曝光程序。因此，基板W在移動至基板台WT上之前定位於儲存單元上。
在一實施例中，儲存單元包含基板支撐件20。在一實施例中，基板支撐件20如基板台WT一般配置在微影裝置LA中以在例如曝光程序期間支撐基板W。圖3描繪基板支撐件20上之基板W。基板支撐件20經組態以支撐基板W。
如圖3中所展示，基板支撐件20包含主體21。主體21具有板狀形狀且可為與基板W大致相同的形狀。舉例而言，當基板W為圓形時，主體21可對應地為圓形。然而，主體21之形狀不受特定限制。主體21具有形成基板支撐件20之基底表面23的上部表面。在一實施例中，基板支撐件20之基底表面23為導電的。基板支撐件20之基底表面23包含複數個瘤節22。在一實施例中，基板支撐件20包含用於基底表面23之塗層。在一實施例中，塗層包含類金剛石碳、碳化矽(例如，滲矽碳化矽)及/或氮化鉻。
如本文中所論述之晶圓為可藉由基板固持器支撐之基板的一個實例。當基板被稱為晶圓時，基板固持器通常被稱為晶圓台。
在例如基板W與基底表面23之間的間隙26處存在水之情況下，基板背側25與瘤節24之頂部處之瘤節材料之間的接觸可導致電化學腐蝕瘤節材料，例如瘤節22之類金剛石碳(DLC)塗層。隨著時間推移，某些瘤節可改變高度，導致不均勻的平坦度劣化及局部角度聚焦問題，如影像無法正確地聚焦至基板W上。因此，基板固持器20可不再滿足微影裝置LA所需之嚴格效能要求且必須替換。因此，最小化瘤節腐蝕速率係最大化基板固持器壽命及器件產生效率之關鍵。
除上述以外，在裝載期間，基板W與基板固持器20之某些點接觸，此可在x方向及y方向上引入位移誤差。已觀察到此等誤差隨著時間推移而漂移且以晶圓裝載柵格(WLG)漂移形式反映。
不包括濕式基板清潔步驟導致在例如1000個基板通過加速測試環境中之後的不可量測平坦度劣化。因此，減少用水洗滌之後存在於基板背側上之水及/或表面電荷的量為最小化平坦度劣化之關鍵。濕式清潔步驟無法完全移除，此係由於此將增加基板固持器清潔頻率，從而減小微影裝置LA之產出量。
晶圓裝載柵格(WLG)亦為微影基板固持器之嚴重問題。基板固持器在x、y及/或z方向上之局部損壞對於奈米層級下之疊對(亦即，基板相對於光源之精確定位)具有負面影響。隨著時間推移，WLG漂移至更高值，引起疊對問題且減少基板固持器之壽命。最小化瘤節侵蝕速率亦為最小化WLG之漂移速率的關鍵。
用於極紫外(EUV)微影之靜電夾具(ESC)之WLG亦存在問題且限制用於使用EUV微影之大批量器件產生的ESC之有效壽命。最小化瘤節腐蝕速率對於最小化ESC WLG亦為重要的。
減小瘤節反應性的一種方法為將陰極過電位施加至瘤節以防止氧化。減小瘤節反應性的另一方法為使用陽極過電位來產生鈍化層，該鈍化層密封下伏表面且防止進一步氧化。然而，鈍化層僅適用於某些金屬基板，其中對應的金屬氧化物形成封閉的氧化物層，該氧化物層能夠防止下伏金屬層之進一步腐蝕。對於多種金屬，金屬氧化物為開放的且可能出現下伏金屬表面之進一步腐蝕。對於一些金屬氧化物及諸如類金剛石碳之碳基材料，碳基層之侵蝕導致氧化物在溶液中溶解且有可能在諸如CO2 、H2 O及CO之氣態物質中溶解。
因此，既不施加陰極過電位亦不產生鈍化層一般適用於所有基板固持器材料。
本發明來源於如下驚人發現：有可能使用自組裝單層(SAM)來修改基板背側材料及/或基板固持器之瘤節之屬性，以顯著減小基板固持器平坦度劣化速率及/或晶圓裝載柵格。
基板可由此項技術中已知的可用於產生基板之任何半導體材料製成。舉例而言，基板可為矽晶圓、碳化矽晶圓、氮化鎵晶圓、砷化鎵晶圓或碳化鋁鈦晶圓。較佳地，基板為矽晶圓或碳化矽晶圓。
基板固持器包含DLC、金剛石、石墨、SiSiC、SiC、Zerodur、Al2 O3 、TiN、Lipocer、SST及/或CrN中之一或多者，且較佳地包含DLC、金剛石、石墨、SiSiC、SiC及/或CrN中之一或多者。
本文中所用之術語「自組裝單層」(SAM)係指藉由將SAM前驅體分子吸附至表面上而自發地形成於該表面上之分子組裝。SAM前驅體分子通常包含頭部基團及尾部基團。SAM前驅體分子之頭部基團能夠以化學方式吸附至基板上。隨著更多頭部基團以化學方式吸附至表面，尾部基團開始自組織，指向遠離表面直至單層形成於基板之表面上。SAM之「末端基團」為尾部基團之最末基團，亦即SAM之最遠離吸附SAM之基板之表面的基團。
SAM之尾部基團可為飽和或不飽和的。當尾部基團不飽和時，其可包含結合結構，例如苯基及/或雜環基，包括包含S、N及/或O原子之雜環基，例如噻吩基。SAM之尾部基團亦可包含一或多個偶氮基團。可藉由光操縱包含一或多個偶氮基團之SAM，使得一或多個偶氮基團形成反式或順式構形。
較佳地，SAM為疏水性SAM。就與水之接觸角度而言，塗佈SAM之表面較佳地與水具有大於約50°，較佳地大於約60°，較佳地大於約70°，較佳地大於約80°且最佳大於約90°之接觸角度。塗佈SAM之表面較佳地具有小於約70 mJ/m2 ，較佳地小於約60 mJ/m2 ，較佳地小於約50 J/m2 ，較佳地小於約40 J/m2 ，較佳地小於約30 J/m2 且最佳小於約20 mJ/m2 之表面自由能。
本文中揭示之接觸角度值係藉由使用液滴形狀分析(DSA)量測之接觸角度使用座滴法(sessile drop method)測定的。
本文中揭示之表面自由能值係在使用座滴法測定兩種液體在表面上之接觸角度之後藉由應用Owens、Wendt、Rabel及Kaelble (OWRK)方法計算的。
較佳地，SAM之末端基團包含具有低表面能部分之末端基團，諸如烷基或鹵化基團，較佳地，選自-F、-Cl、-Br、-I、-CX3 、-CHX2 或-CH2 X之鹵化基團，其中在每次X出現時，獨立地選自F、Cl、Br或I。
較佳地，SAM之尾部基團包含一或多個低表面能取代基，諸如-F、-Cl、-Br、-I、-CX3 、-CHX2 或-CH2 X，其中在X每次出現時，獨立地選自F、Cl、Br或I。
SAM之疏水性可因此藉由改變用於本發明方法及系統之SAM的末端及尾部基團而經修改。舉例而言，併入低表面能取代基(諸如上文揭示之取代基)可增大SAM之疏水性且在塗佈SAM之後進一步減小表面之表面能，引起WLG及平坦度劣化之進一步改良。使用包含尾部基團(其包含諸如上述取代基之疏水性取代基)之SAM亦增大SAM之相鄰尾部基團之間的強度分子間力。此有助於尾部基團垂直於SAM遮蓋之表面排序。
在本發明中，較佳為當將SAM施加至表面時，SAM大致垂直於表面快速排序(亦即，『站立』)。此可使用此項技術中已知之任何方法達成。舉例而言，可使用較短硬性分子，其中尾部基團具有針對表面之最小吸附能。此確保尾部基團並不相對於表面平坦鋪設，且替代地遠離表面之點，亦即SAM經配置以大致垂直於表面。達成此垂直排序之另一方法為使用具有較長疏水性尾部基團之SAM，該等疏水性尾部基團在將SAM接枝至表面上時促進與相鄰尾部基團中之尾部基團的強烈分子間相互作用。此類SAM能夠形成經排序分子總成，其中尾部基團遠離吸附頭部基團之表面。
因此等不同方法所致，用於本發明之SAM的長度在寬範圍內變化。所使用之SAM之長度可在約0.2 nm至約8 nm範圍內。較佳地，SAM長於約0.3 nm，較佳地長於約0.4 nm且最佳長於約0.5 nm。較佳地，SAM短於約7 nm，較佳地短於約6 nm，較佳地短於約5 nm，較佳地短於約4.5 nm，較佳地短於約4 nm，較佳地短於約3.5 nm，較佳地短於約3 nm，較佳地短於約2.5 nm 且較佳地短於約2 nm。在一個實施例中，SAM具有在約0.5 nm至約3 nm範圍內之長度。
在本發明中，SAM前驅體分子附接於基板背側之表面及/或基板固持器之瘤節。適合作用於形成本發明的SAM之SAM前驅體分子的分子類別包括烷基硫醇、疊氮化合物、矽烷及環狀矽烷、矽氮烷、膦酸酯、羧酸酯、兒茶酚、烯烴、炔烴。
用於在基板之背側表面上形成SAM之較佳的SAM前驅體分子類別為矽烷(包括環狀矽烷)、矽氮烷、烯烴及炔烴。
舉例而言，矽烷分子可鍵結至矽晶圓背側之表面上之SiO2 ，以在矽晶圓背側之表面上形成SAM。
可在本發明中用作SAM前驅體分子以形成SAM之矽烷及矽氮烷之實例包括二十一烷氟十二烷基三氯矽烷(heneicosafluorododecyltrichlorosilane)、十七烷氟十二烷基三氯矽烷(heptadecafluorodecyltrichlorosilane)、聚(四氟乙烯)、十八基三氯矽烷(OTS)、甲基三甲氧基矽烷、九氟己基三甲氧基矽烷(nonafluorohexyltrimethoxysilane)、乙烯基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷及六甲基二矽氮烷(HMDS)。
用於在基板之背側表面上形成SAM之分子的更佳類別為環狀矽烷，例如環狀氮雜矽烷。環狀矽烷滿足『點擊化學』之需求，亦即存在用於反應以實現SAM在室溫或接近室溫下沈積在表面上且無副產物之充分熱力學驅動力。此實現SAM快速形成於基板背側之表面上且不影響微影裝置之產出量。
用於在基板固持器之一或多個瘤節上形成SAM之SAM前驅體分子的較佳類別為矽烷、矽氮烷、膦酸酯烯烴、炔烴、羧酸酯及兒茶酚。
當基板固持器之瘤節包含SiC時，SAM前驅體分子較佳為矽烷、矽氮烷、膦酸酯、烯烴及/或炔烴，且最佳為矽烷、矽氮烷、烯烴及/或炔烴。
當基板固持器之瘤節包含DLC時，SAM前驅體分子較佳地為矽烷、矽氮烷、烯烴及/或炔烴。
當基板固持器之瘤節包含CrN時，SAM前驅體分子較佳為矽烷、矽氮烷、膦酸酯、羧酸酯、兒茶酚、烯烴及炔烴，且最佳為矽烷、矽氮烷及膦酸酯。
可藉由此項技術中已知之任何方法，例如藉由氣相反應或藉由濕式化學應用來施加SAM。SAM亦可經接觸列印至基板背側表面或基板固持器之瘤節上，如D. Qin 等人 ，「 Soft Lithography for Micro- and Nanoscale Patterning 」 Nature Protocol, 5, 2010. 第 491-502 頁 及Schreiber. 「 Structure and growth of self-assembling monolayers 」 Progress in Surface Science 65 (2000) 151-25 中所例示。
當將SAM自氣相施加至表面時，較佳為使用具有低蒸氣壓之SAM前驅體分子，例如矽氮烷，例如六甲基二矽氮烷(HMDS)。
當將SAM自液相施加至表面時，可使用具有更長鏈長度及更高蒸氣壓之更大SAM前驅體分子。較長碳鏈尾部之間的增強凡得瓦爾(Van der Waals)相互作用導致SAM尾部之增強排序，其最小化經塗佈表面之表面能。
SAM可經接觸列印至基板固持器表面上(例如，至基板支撐件20之表面上)或至基板背側表面上(例如，至基板背側25上)。因此，必要時，可將SAM施加至基板固持器之特定區域或基板背側表面上。
在本發明之第一態樣中，將SAM施加至基板W之背側表面上。
根據一實施例，參考圖3，基板背側25與底表面23之間的氛圍27可包含混合氣體，該混合氣體包含SAM。可藉由設置於基板支撐件20處之供應及抽取通道28來調節混合氣體。特此，可將SAM施加至基板W之背側。舉例而言，混合氣體可包含氮氣及SAM。混合氣體可為經SAM飽和之氮氣。基板支撐件20可包含複數個供應及抽取通道28以在基板背側處均勻地提供混合氣體。
可將SAM施加至基板背側之表面以降低表面能。此減小吸附至基板背側且使基板曝光於微影裝置中之輻射之前在清潔及旋轉乾燥基板之後保持的水量。
除降低基板背側表面之表面能及降低水吸附以外，SAM亦最小化跨基板背側之表面的電荷遷移(『質子跳躍』) (參見Mathijssen, S. 等人 ，「 Charge Trapping at the Dielectric of Organic Transistors Visualized in Real Time and Space 」 , Adv. Mater., 2008, 20: 975-979 )。替代地，任何電荷定位在基板背側之特定位點處，亦即電荷固定化。因此，電荷無法在基板背側之表面上方轉移且到達基板背側(例如，基板背側25)與基板固持器(例如，基板支撐件20)之瘤節(例如，瘤節22)之間的接觸點。因此，不大可能將任何電荷轉移至基板固持器且保護基板固持器免受氧化及平坦度劣化。
通常，對於1000或更多個基板穿過微影裝置觀測到大致3.3 nm之平坦度劣化。
當使用具有塗佈有HMDS單層之背側且在曝光之前使用H2 O清潔的基板時，與使用濕式基板清潔之後未處理之基板相比較，平坦度劣化減小之倍數高於10倍。因此，使用包含塗佈有疏水性SAM之背側的基板展示明顯減小支撐此類基板之基板固持器的平坦度劣化速率。
如圖4及5中所展示，由於在將基板裝載至基板固持器上之前將如上文所闡述之SAM施加至基板背側，因此亦減小晶圓裝載柵格(WLG)。使用包含末端基團及/或取代基(提供低表面能(諸如烷基及鹵化基團及取代基)，而非高表面能基團(諸如未處理基板背側之表面上發現的Si-OH基團))之SAM意謂低表面能基團接觸瘤節材料。此等低表面能基團無法形成針對瘤節之H鍵或化學鍵。此降低在裝載基板時之黏著工作及剪應強度，產生較低摩擦及改良的WLG。此改良的WLG對於敏感性基板固持器尤其重要。
亦已觀察到施加SAM基板背側塗層改良EUV微影裝置中之靜電夾具的WLG。圖6展示對於敏感性靜電夾具，藉由將基板背側之表面自由能自約70 mJ/m2 減小至約45 mJ/m2 ，WLG可顯著減小。
一般而言，基板背側之表面上之SAM的表面能愈低，則基板背側與基板固持器/靜電夾具之間的摩擦愈低且WLG愈低。
可在基板處理週期期間的任何點對基板背側實施SAM。
在一個實施例中，在用水清潔基板之背側之前，將SAM施加至基板之背側。當經修改之基板背側曝光於水時，觀測到表面上存在之H2 O量減小。較少水吸附至基板背側之表面，引起電荷減小。
在另一實施例中，在用水清潔基板之背側之後，將SAM施加至基板之背側。在此情況下，較佳地為使用直鏈矽烷作為SAM前驅體分子。基板之背側的表面含有可與SAM反應之H2 O及電荷，產生具有低表面能之表面。在此情況下，在施加SAM前驅體分子之後，可存在一些殘餘帶電位點(亦即，質子)及水，此係由於其對於獲得單層覆蓋整個基板背側可為挑戰性的。如上文所闡述，因存在SAM所致，電荷一般為固定的。因此，當基板接觸基板固持器時，電荷定位於具有瘤節之接觸點處之機率最小，且因此電荷不大可能自基板背側轉移至基板固持器。因此，觀測到基板固持器平坦度劣化之速率減小。
較佳地為在施加SAM之前使用N2 或乾燥空氣流使基板背側表面乾燥。
為維持器件產生期間之微影裝置的產出量，較佳為將SAM快速併入至基板背側上，且較佳地與微影裝置之產生產出量同步。較佳地，單層在少於約1分鐘、較佳地少於約50秒、較佳地少於約40秒、較佳地少於約30秒、較佳地少於約20秒、較佳地少於約15秒、較佳地少於約12秒、較佳地少於約9秒且最佳少於約7秒之時間內形成。
較佳地，單層係在室溫條件下形成。
當將SAM自氣相施加至表面時，較佳地使用高反應性分子來在基板背側之表面上形成單層。能夠經歷『點擊化學』，亦即在室溫處或接近室溫下存在用於反應之充分熱力學驅動力以實現SAM沈積於表面上，較佳地不具有副產物之SAM前驅體分子為最佳的。適用於此類反應之分子類別包括烷基硫醇、疊氮化合物、乙炔、矽烷、環狀矽烷及矽氮烷。
較佳為在SAM形成期間，不產生副產物(諸如H2 O或甲醇)。
在一實施例中，藉由使用環狀矽烷，例如環狀氮雜矽烷作為SAM前驅體分子來施加SAM，該SAM前驅體分子與基板之背側反應以形成所需SAM。
環狀氮雜矽烷通常具有下式：
Figure 02_image001
其中R1 、R2 、R3 及R4 獨立地選自由以下組成之群組：氫、C1-20 烷基、C1-20 鹵烷基、C2-20 烯基、C1-20 胺基、C1-20 烷氧基、C1-20 烷硫基、C1-20 伸烷基、C6-60 芳基、C6-60 芳氧基、C6-60 芳硫基、C2-20 炔基、C2-20 醯基、C2-20 醯氧基、C2-20 氧羰基、羧基、羥基、硝基及氰基；其中n為1、2、3、4、5、6、7、8、9或10；且其中結構中之一或多個H原子可視情況被氟(F)原子取代。
舉例而言，環狀氮雜矽烷可為N-甲基-氮雜-2,2,4-三甲基矽雜環戊烷、N-(2-胺基乙基)-2,2,4-三甲基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷、N-烯丙基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷、2-2-二甲氧基-1,6-二氮雜-2-矽雜環辛烷或N-丁基-2,2-二甲氧基-1,2-氮矽雜環戊烷或1-丁基-1,2-氮矽雜環戊烷。
已知在時間標度為數秒之開環反應中，環狀氮雜矽烷與羥基反應。藉由與環狀氮雜矽烷之Si-N鍵(410 kJ/mol)相比較，增大所形成之Si-O鍵之鍵強度(570 kJ/mol)及環狀氮雜矽烷SAM前驅體分子之環應力來驅動反應。
除能夠維持微影裝置之產出量以外，使用環狀氮雜矽烷之另一優勢為在接枝反應期間不形成反應副產物。
舉例而言，當使用環狀氮雜矽烷SAM前驅體來形成SAM時，較佳為藉由在基板之背側處導入經環狀氮雜矽烷飽和之N2 流來形成SAM。環狀氮雜矽烷與基板背側上之原生氧化物層中之羥基反應。
環狀氮雜矽烷擁有氮(N)原子，接枝之後，該氮(N)原子可潛在地與晶圓表面形成氫鍵，迫使層浸沒。此可產生更高摩擦，且因此更高WLG。此外，以類似方式，在晶圓裝載之後，經曝光N原子亦可與相對表面，亦即與基板支撐件WT反應。
除環狀氮雜矽烷以外，環狀硫雜矽烷亦可用作與矽表面之羥基反應的前驅體。環狀硫雜矽烷包含硫(S)原子作為雜原子，該硫原子屬於元素週期表之第16族，具有電子組態ns2np4。此意謂在環狀硫雜矽烷中，S原子將形成兩個鍵，一者與Si且另一者與一個C原子，具有2對(所謂的)單獨電子。結果為SH基團在開環反應後曝光，沒有空間一步曝光最外表面處之更疏水性且惰性碳尾部，或調整表面之特性
其他已知環狀矽烷含有硒(Se)或碲(Te)作為環雜原子，其可與環狀硫雜矽烷誘發類似的副作用。
熟習此項技術者應瞭解，本發明人注意到包含元素週期表之第13族或第14族中之一種元素作為環雜原子之環狀矽烷亦可用作SAM前驅體分子，其可有利於避免或降低環狀氮雜矽烷及環狀硫雜矽烷之潛在副作用。舉例而言，雜原子可為硼(B)、碳(C)、矽(Si)或鍺(Ge)。同樣對於此等環狀矽烷，反應係藉由與環狀矽烷之Si-B鍵(317 kJ/mol)、Si-C鍵(447 kJ/mol)及Si-Si鍵(310 kJ/mol)相比較增大所形成之Si-O之鍵強度(570 kJ/mol)及環狀矽烷SAM前驅體分子之環應力來驅動的。因此，開環反應為熱力學驅動的，其將加速反應以及環應力釋放。分子可具有不同數目個C原子(4員環、5員環、6員環等)，其可用於調諧分子反應度。
第13族及第14族中之元素的不同電子組態：分別為ns2np1及ns2np2允許為有機分子接枝具有碳類有機尾部(在最外表面處曝光)且(潛在地)促進分支鏈分子之實施。此外，與N相比較之較低電負性可用以防止與晶圓表面處之羥基形成H鍵。
如上文所闡述，SAM前驅體可為環狀矽烷，該環狀矽烷包含選自屬於元素週期表之第13族、第14族、第15族或第16族中之元素的雜原子。舉例而言，環狀矽烷包含為B、C、Si、Ge、N、S、Se及Te中之一者的雜原子。
根據一實施例，形成厚度在約0.5 nm至約1.5 nm範圍內之SAM層。
可在微影裝置之掃描器中將SAM前驅體施加至基板背側以形成SAM。較佳地，在微影裝置(例如，如圖1中所說明之微影裝置LA)之儲存單元中將SAM前驅體施加至基板背側。
較佳地，將SAM前驅體施加至基板背側，保持小於約30秒、較佳地小於約25秒、較佳地小於約20秒、較佳地小於約15秒、較佳地小於約12秒、較佳地小於約9秒且最佳小於約7秒之時間。
可在各種點將可為環狀矽烷或矽氮烷之SAM前驅體施加至基板背側以形成SAM。在一個實施例(如圖7中所展示)中，將SAM前驅體施加至瘤節頂部作為經SAM前驅體76飽和之乾燥N2 流，且接著在使用一或多個E插腳72將基板71裝載至基板固持器75上時轉移至基板背側。在此實施例中，在將SAM前驅體裝載至基板固持器75之設定點74上時，其分佈在基板下方。可經由基板固持器75之預夾持孔77將SAM前驅體施加至瘤節頂部。在另一實施例中，在藉助於跨基板之背側的表面擴散完全夾持基板時，將SAM前驅體施加至基板。
如圖8中所展示，環狀矽烷可用於在室溫下在1秒內修改基板背側之表面能(亦即，使用『點擊化學』方法)。此圖式展示在基板背側表面與在N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷中飽和之N2 流之間約1秒之接觸之後，接觸角度(藉由水量測)增大約5º至至多約58º。歷經相同時間標度，基板背側表面之表面能減小約78 mJ/m2 至約52 mJ/m2 。此提供對靈敏性台之約6 nm至約3.5 nm之WLG減小，及對靈敏性夾具之約1.5 nm至約0.6 nm之WLG減小。如此形成之SAM亦將與此類基板一起使用之基板固持器的基板固持器平坦度劣化減小超過10倍。
在曝光程序期間將基板曝光於輻射之後，較佳為在進行其他處理步驟之前自基板之背側移除SAM。
較佳地為使用液體背側剝離方法或藉由針對基板背側之氣相剝離來移除SAM。
在一個實施例中，液體背側剝離用於自基板背側移除SAM。當基板背側具有氧化矽表面時，較佳為使用氫氟酸(HF)，或更佳為經緩衝氧化蝕刻溶液。在此情況下，Si-F基團代替反應性Si-OH基團形成於矽表面上。此確保表面變為疏水性的，減小任何後續步驟中表面吸附之水量。當基板背側具有氮化矽表面時，較佳為使用在約150℃至約180℃範圍內之溫度下的經濃縮熱正磷酸(H3 PO4 )。亦較佳為在用磷酸清潔之後用HF執行第二清潔，以移除下面的任何氧化矽層且使得表面為疏水性的。替代地，APM/SPM清潔可用於移除SAM。第一，將比率為約1:1:5至約1:2:7之氫氧化銨與過氧化氫及去離子水(APM)之混合物施加至基板之表面。此溶液移除粒子及有機污染物，且亦破壞矽烷基之鍵。第二，將比率為約1:1:6至約1:2:8之氯化氫、過氧化氫及去離子水(SPM)之混合物施加至基板之表面。此溶液移除金屬性污染物。此等清潔技術通常在約75℃至約85℃下執行約1至約5分鐘。
氣相剝離亦可用於自基板背側移除SAM。舉例而言，當液體背側剝離不與基板之該等相容時，氣相剝離為較佳的。當使用氣相剝離時，較佳地為針對基板之背側。如Ju, L 等人 ，「 Cyclic Azasilanes as Volatile and Reactive Precursors for Atomic Layer Deposition of Silicon Dioxide 」 , Journal of Materials Chemistry C, 4, 4034-4039, 2016 中所闡明，在高溫下藉由O3 氧化SAM獲得矽烷醇基團且在約30秒之時間標度中移除SAM。
環狀矽烷為能夠經由點擊化學反應與晶圓背側表面之羥基反應的高度反應性有機分子。然而，儘管整個特技為選擇高度反應性分子，但此亦可轉譯減小的穩定性。特定言之，環狀矽烷可與水高度反應，引起矽烷分子之開環反應。此外，在接枝之前，在任何處理步驟中應避免環狀矽烷與水之接觸，且晶圓背側處可能存在之水單層及/或水液滴將改變化學反應，潛在地影響例如層均一性或反應時間。
代替使用環狀矽烷，可選擇矽氮烷作為SAM前驅體。矽氮烷已在半導體行業中熟知為呈六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane；HMDS)形式之光阻黏著促進劑。在旋塗光阻之前，通常將HMDS施加至晶圓頂側。儘管HMDS塗佈產生大致70度之接觸角度，但含氟矽氮烷在接枝於矽氧化物表面之後到達至多100度之接觸角度。此意謂含氟矽氮烷具有克服環狀矽烷之可能缺點中之一些的潛能。此外，此類型之化學物質為較低水敏感性，自實施觀點來看，便於施加塗層。
矽氮烷可施加至在室溫下快速改變晶圓背側表面之表面自由能，而無需基板之表面預處理。呈HMDS形式之矽氮烷經由與晶圓背側處之原生氧化物層處存在的羥基(OH)基團水解且凝結反應來與晶圓表面反應。
可使用不同類型之矽氮烷。矽氮烷可係選自氟化矽氮烷。矽氮烷亦可含有其他官能基，諸如苯環。
除藉助於將SAM施加至表面處來改變(或修改)表面自由能以外，亦可藉由提供不同長度的分子來實現表面處之(暫時)奈米粗糙度。奈米粗糙度可藉由將包含不同長度的至少兩種分子物質之SAM層施加至所關注表面中之至少一者(基板背側、瘤節頂部區)來達成，產生奈米粗糙度。根據文獻，已知藉由增大奈米粗糙度而減小黏著力之有效工作，如C.M. Mate 及 R.W.Carpick 「 Tribology on the small scale ， 第 2 版 ， Oxford University Press 」 之第156頁上所論述。施加此奈米粗糙度層可有益於減小WLG。
在實施例中，應用長度在1至4 nm範圍內之相對較長分子物質及將在0.2至0.5 nm範圍內之相對較短分子物質施加至表面，例如基板背側25處。較佳地，同時將相對較長及相對較短分子物質兩者施加至表面此以便實現產生無規表面粗糙度之非均一表面。較佳地，此等分子先行混合且自氣相沈積至表面上。替代性沈積技術(自溶液中)亦為可能的。
替代地，依序將相對較長及相對較短分子物質施加至表面處。舉例而言，以具有某一表面覆蓋率之較長分子物質開始，隨後較短分子填充張開間隙。可使用軟性可保形壓印微影藉由例如壓印將具有不同高度之SAM (包含至少兩種不同的長度之分子物質)提供於指定位置處。
一般而言，分子物質之長度及比率可經調諧以便在所關注表面處獲得所需表面粗糙度。
替代地，藉由將相對較長分子物質(1至4 nm)與裸露的Si基板之較低地點組合，可形成具有奈米粗糙度之表面。舉例而言，此可藉由形成島狀生長(域)藉由十八基三氯矽烷(OTS) SAM形成熟知站立相位來實現。域之大小可藉由沈積調諧，然而域之高度自我限制至OTS分子(亦即，直鏈C18矽烷)之長度，大致為2.6 nm長度。
為瞭解所需分子實體之長度及比率，可根據以下計算表面之奈米粗糙度：Sa = 1/n * Σabs(z) ， 其中Sa 為表面粗糙度，n 為分子物質之量/比例，且z 為分子物質之高度(或長度)。因此，在50:50之分子比例達成最高粗糙度。在彼情況下，Sa 等於兩種分子物質之長度差值之二分之一。舉例而言，在長度為2.6 nm之OTS (C18 H37 SiCl3 )以50%之覆蓋率在裸露的SiO2 表面處之情況下，可獲得Sa = 1.3 nm之表面粗糙度。在裸露的SiO2 區添加HMDS (長度為0.3 nm)以覆蓋額外50%之後，Sa 略微減小至1.15 nm。
另外，可藉由經排序結構形成奈米粗糙度。使用經控制二聚合或寡聚藉由自組裝程序，可獲得增大(臨時的)奈米粗糙度。受控程序可使得形成直徑為數十奈米之環樣形狀之島狀物，長度為數十奈米之破折號樣島狀物或環狀奈米結構。舉例而言，直鏈N-丁基矽烷可經組織成高度為大致8 nm之環狀結構。
一種優勢為此等矽烷可在室溫下在數秒內經接枝。儘管在接枝步驟期間，分子經化學鍵結至晶圓背側表面，產生包含一或多種不同分子物質的固定單層，但在曝光微影裝置中之晶圓之後，應移除或剝除奈米粗糙度單層塗層。移除可藉由乾燥清潔方法執行，該乾燥清潔方法較藉由例如HF之濕式化學蝕刻較佳。為此目的，可使用標準臭氧或氧電漿。
如上文所闡述，WLG及基板平坦度劣化兩者為兩個表面-基板背側與基板固持器之瘤節之間的接觸的結果。因此，儘管減小基板背側之表面能及疏水性減小WLG且改良基板平坦度劣化，但調節基板固持器之特性亦為有益的。
如上所述，自組裝單層可限制橫向電荷行動性且可使得捕獲電荷。但，吾人可設想仍保留之電荷仍可在氧化反應中起作用。為甚至進一步減小電荷在基板背側上之影響，可使用具有氧化還原活性位點之SAM。以此方式，在基板背側上之電荷可經轉移至此氧化還原位點且經中和。另外，SAM之優勢為若仍保留一些殘餘電荷，則其將藉由SAM固定。此可藉由在所需位置處使用抗氧化劑或抑制劑來獲得。可以除在室溫下快速接枝以外，亦在主鏈中添加官能基之方式設計SAM分子，該官能基由於充當抗氧化劑而注意基板背側上之電荷。抑制劑之類型可視需要藉由有機化學調諧。可併入之抑制劑清單係由T.G. Harvey 等人 ，在「 The effect of inhibitor structure on the corrosion of AA2024 and AA7075 」， Corrosion Science, 53(6), 2184-2190, 2011 中報導。若干結構性組分極強地抑制侵蝕，包括硫醇基；定位對且鄰至單芳環上之羧酸酯；且將芳環中之C取代為N，其中其可與羰基或另一氮形成共配價位點。6-胺基-2-巰基苯并噻唑、4,5-二胺-2,6-二巰基嘧啶及具有C(SH)=S基團之化合物亦為極活性腐蝕抑制劑。藉由將此等結構中之一者併入至SAM結構中，帶電基板背側可經局部抑制且提供氧化還原活性官能基。因此，產生因基板背側與基板固持器之間的腐蝕過程減小所致之基板固持器之較低損耗。
因此，在本發明之另一態樣中，將上文所闡明之SAM施加至用於微影裝置LA之基板固持器20的瘤節。可使用上文所闡明之SAM前驅體分子中之任一者來施加SAM。
可在將基板固持器插入至機器中之前或在維護機器期間將SAM施加至基板固持器之瘤節。
可根據在微影裝置之正常使用期間基板固持器瘤節材料之機械化學損耗來將SAM施加至基板固持器之瘤節上。
將SAM施加至基板固持器之瘤節的表面將亦保護基板固持器免受污染，例如免受抵抗類粒子黏著至瘤節頂部。此將改良裝置之焦點靈敏度。
另外，將SAM施加至瘤節之表面提供額外優勢。舉例而言，瘤節之化學抗氧化性可藉由調諧SAM之特性，例如經由修改尾部基團長度及取代基來增強。
由於本文中揭示之單層可在高裝載(完整夾持壓力)下壓縮，因此基板固持器表面之平坦度的單層之影響為可忽略的。
當基板固持器之瘤節包含具有原生氧化物層之SiC或SiSiC時，矽烷(例如，環狀氮雜矽烷)可用於將SAM施加至基板固持器之表面上。
根據本發明之另一態樣，可將上文所闡明之SAM施加至光學感測器之表面的至少一部分。舉例而言，配置於如圖1中所說明之微影裝置LA中之位置感測器可(至少部分地)塗佈有包含SAM之塗層。
在另一實施例中，可將SAM層施加至第二定位器PW (參看圖1)之至少一部分。
施加至位置感測器及/或第二定位器PW之SAM塗層(層)可作為保護層提供。
熟習此項技術者應瞭解SAM塗層可為疏流體塗層，藉此改變相對於接觸流體之表面能。舉例而言，SAM塗層為疏水性塗層。
矽烷(包括環狀矽烷)特異性地結合於含有氧化物(諸如SiC或Si3 N4 )之含Si表面。因此，當使用矽烷作為SAM前驅體在Si類基板固持器表面上形成單層時，矽烷將特異性地結合於含Si表面，使得備足單層而無需將材料堆積在基板固持器上。較佳地例如藉由使用抽取系統，例如真空來自基板固持器移除任何過量SAM前驅體。在此情況下，在將基板固持器表面曝光於矽烷SAM前驅體分子之前，基板固持器之表面可視情況用氧電漿處理。此改良基板固持器表面與SAM前驅體分子之間的SAM形成反應期間的位點覆蓋率。
當基板固持器之瘤節包含SiC、SiSiC或DLC時，正烯烴或炔烴可用於將SAM施加至基板固持器之表面，例如，如Pujari, S. P 等人 ，「 Covalent Surface Modification of Oxide Surfaces 」 . Angew. Chem. Int. 版 , 2014, 53: 6322-6356 中之第6339頁至第6345頁上所論述。在此情況下，使用熱或光(例如，紫外光)來激活反應。視情況，藉由氫電漿之表面處理可用於改良反應期間的位點覆蓋率。
在一個實施例中，如圖9中所展示，在基板91存在於基板固持器92上或略微高於基板固持器92 (視情況由一或多個E插腳93、95支撐)時，藉由使N2 或乾燥空氣(CDA/XCDA)鼓泡通過存在於例如無夾持(CF)單元處且經由預夾持孔94 (或視情況水抽取密封件(WES)孔96)供應的包含SAM前驅體分子之溶液來將SAM施加至瘤節之表面。在圖7中，E插腳展示於基板之中心中。然而，一或多個E插腳亦可在基板之外邊緣處。可施加SAM前驅體分子，使得基板下方之體積充當密閉反應容器。降低基板以將SAM前驅體分佈在基板下方。WES抽取96亦可用於將SAM前驅體分子分佈於基板固持器表面上方。有可能在預夾持區中具有較高過壓，同時使用WES抽取96，基板71、91形成為傘狀形狀，且瘤節頂部由SAM前驅體分子覆蓋。即使在基板91經完全夾持時，SAM前驅體分子亦可藉助於表面擴散到達瘤節頂部。
視情況，可在將SAM前驅體分子施加至基板固持器92之前處理基板91。舉例而言，可將不含矽之基板背側材料或塗層施加至基板以防止基板背側與SAM前驅體分子反應。視情況，使用傘狀形基板以在施加SAM期間提供密封件且因此防止化學品擴散至環境中。當使用需要藉由UV光活化之SAM前驅體，諸如正烯烴SAM前驅體時，基板較佳地為對UV光為透光的。
在第二實施例中，如圖10中所例示，藉由在瘤節102上方移動之器件103將SAM施加至瘤節102之表面。此方法可在微影裝置LA之操作期間首次安裝基板固持器101時或已自基板固持器101移除基板之後使用。較佳地，器件103以高於瘤節102之表面之小於約60 µm、較佳地小於約50 µm、較佳地小於約40 µm且最佳小於約30 µm之高度在瘤節102之表面上方移動。較佳地，將含有SAM前驅體105之氣體施加至器件103之中心且抽氣104發生於器件103之邊緣處以防止未反應的SAM前驅體逃脫至環境中。視情況，N2 或乾燥空氣之乾氣流可應用以預乾燥基板固持器表面且降低SAM前驅體以在所含體積外部擴散之風險。器件103較佳地使用如圖10中所描繪之雙密封佈局，但可具有一個外部密閉或無密封。較佳地，將SAM施加至基板固持器101耗時小於約5分鐘、較佳地小於約4分鐘、較佳地小於約3分鐘、較佳地小於約2分鐘且最佳約1分鐘。
在第三實施例中，如圖11中所例示，藉由微接觸列印，藉由液相衝壓，例如藉由使用聚二甲基矽氧烷(PDMS)印模113來將SAM施加至瘤節112之表面上。可在將印模113施加至瘤節112之頂部之前將SAM前驅體114之薄層施加至印模113之底部。在將PDMS印模113一或多次施加至瘤節112之表面之後，可將更多SAM前驅體114施加至印模113之底部且重複該程序直至SAM已形成於基板固持器111之瘤節112的至少一部分上。印模113可包括毛細管以為印模113之底部饋入SAM前驅體。視情況，可例如藉由應用真空來自基板固持器111之表面移除空氣，以移除並不與基板固持器表面反應之任何未反應的SAM前驅體。接著可將未反應的SAM前驅體回收至PDMS印模113。
使用此微接觸列印方法允許局部施加自組裝單層。因此，有可能在基板固持器111之不同定位處獲得不同的相互作用參數(諸如表面能)。
用於將SAM施加至基板固持器表面，例如基板固持器111之表面之此等實施例中之每一者的裝置亦可用於將其他物質供應至基板固持器之表面。舉例而言，可應用清潔物質且較佳地臭氧及/或氧電漿來移除基板固持器之表面上的任何現有單層。若例如現有單層已經部分磨損或損耗其有益特性中之一些，則此可為所需的。接著可施加新單層且恢復有益特性。替代地，可在施加SAM前驅體之前在表面預處理步驟中將表面處理前物質且較佳地氧電漿施加至基板固持器。以此方式，基板固持器表面之特性可經調諧以確保在施加SAM前驅體之後的SAM之更高表面覆蓋率，使得最小化基板固持器之表面能。
儘管可在本文中進行對在製造積體電路(IC)中使用微影裝置之特定參考，但應理解本文中所述之微影裝置可具有其他應用。本發明亦可施加至積層製造裝置中，其中基板支撐件經配置以支撐三維模型。配置於積層製造裝置中之基板支撐件可能不具有瘤節且SAM層經設置於支撐模型之基板支撐件的表面處。可能的其他應用包括積體光學系統之製造、快速原型、用於磁域記憶體之指導及偵測模式、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。
在以下條項中闡明本發明之態樣。 1.一種保護基板固持器之方法，該方法包含：將第一自組裝單層(SAM A)施加至意欲與基板固持器一起使用之基板的背側表面，其中SAM A降低基板背側表面之表面自由能；且其中藉由使基板背側表面與第一SAM前驅體分子反應來將SAM A施加至基板背側表面；及/或將第二自組裝單層(SAM B)施加至基板固持器之瘤節之至少一部分的表面，其中SAM B降低瘤節之表面的表面自由能；且其中藉由使瘤節之表面與第二SAM前驅體分子反應來將SAM B施加至瘤節之表面。 2.如條項1之方法，其中第一SAM前驅體分子係選自矽烷、矽氮烷、膦酸酯、羧酸酯、兒茶酚、烯烴或炔烴，及/或第二SAM前驅體分子係選自矽烷、矽氮烷、膦酸酯、烯烴、炔烴、羧酸酯或兒茶酚。 3.如條項1或2之方法，其中第一SAM前驅體分子係選自矽烷、矽氮烷、烯烴或炔烴，及/或第二SAM前驅體分子係選自矽烷、矽氮烷、膦酸酯、烯烴或炔烴。 4.如條項1至3中任一項之方法，其中第一及/或第二SAM前驅體分子為環狀矽烷。 5. 如條項1至3中任一項之方法，其中第一及/或第二SAM前驅體分子為環狀氮雜矽烷。 6. 如條項4或5之方法，其中環狀矽烷為具有下式之環狀氮雜矽烷：
Figure 02_image003
其中R1 、R2 、R3 及R4 獨立地選自由以下組成之群組：氫、C1-20 烷基、C1-20 鹵烷基、C2-20 烯基、C1-20 胺基、C1-20 烷氧基、C1-20 烷硫基、C1-20 伸烷基、C6-60 芳基、C6-60 芳氧基、C6-60 芳硫基、C2-20 炔基、C2-20 醯基、C2-20 醯氧基、C2-20 氧羰基、羧基、羥基、硝基及氰基；其中n為1、2、3、4、5、6、7、8、9或10；且其中該結構中之一或多個H原子可視情況被F原子取代。 7.如條項5或6之方法，其中環狀氮雜矽烷為N-甲基-氮雜-2,2,4-三甲基矽雜環戊烷、N-(2-胺基乙基)-2,2,4-三甲基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷、N-烯丙基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷、2-2-二甲氧基-1,6,-二氮雜-2-矽雜環辛烷或N-丁基-2,2-二甲氧基-1,2-氮矽雜環戊烷、N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷或1-丁基-1,2-氮矽雜環戊烷。 8.如條項1至7中任一項之方法，其中藉由經由氣相反應、濕式化學施加或接觸列印進行施加來施加第一及/或第二SAM前驅體分子。 9.如條項1至8中任一項之方法，其中第一及/或第二SAM前驅體分子在少於約12秒之時間內施加。 10.如條項1至9中任一項之方法，其中使用包含N2 及第一及/或第二SAM前驅體分子之氣態流來施加第一及/或第二SAM前驅體分子。 11.如條項1至10中任一項之方法，其中在微影裝置之掃描器中將SAM A施加至基板背側表面。 12.如條項1至11中任一項之方法，其中在微影裝置之儲存單元中將SAM A施加至基板背側表面。 13.如條項1至12中任一項之方法，其中在少於約10秒之時間內將SAM A施加至基板背側表面。 14.如條項1至13中任一項之方法，其中在將SAM A施加至基板背側表面之前，用水清潔基板之背側表面。 15.如條項1至10中任一項之方法，其中在將SAM A施加至基板背側表面之後，用水清潔基板之背側表面。 16.如條項1至15中任一項之方法，其中基板包含矽、碳化矽、氮化鎵、砷化鎵或碳化鋁鈦中之一或多者。 17.如條項1至16中任一項之方法，其中第二SAM前驅體分子為矽烷，且其中在用氧電漿處理基板固持器之表面之後，將SAM B施加至基板固持器之瘤節。 18.如條項1至16中任一項之方法，其中第二SAM前驅體分子為N-烯烴，且其中在用氫電漿處理基板固持器之表面之後，將SAM B施加至基板固持器之瘤節。 19.如條項1至18中任一項之方法，其中基板固持器之瘤節包含以下中之一或多者：類金剛石碳(DLC)、金剛石、石墨、SiSiC、SiC、Zerodur、Al2 O3 、TiN、Lipocer、SST及/或CrN。 20.如條項1至19中任一項之方法，其中藉由經由基板固持器之預夾持孔施加包含第二SAM前驅體分子之氣流來將SAM B施加至基板固持器之瘤節。 21.如條項20之方法，其中該氣流額外包含N2 及/或乾燥空氣。 22.如條項1至19中任一項之方法，其中藉由在瘤節上方移動的器件將SAM B施加至基板固持器之瘤節。 23.如條項1至19中任一項之方法，其中藉由使用聚二甲基矽氧烷(PDMS)印模進行液相衝壓而將SAM B施加至基板固持器之瘤節。 24.如條項1至23中任一項之方法，其中第一SAM前驅體與基板背側表面之間的反應不產生副產物。 25.如條項1至24中任一項之方法，其額外包含在施加SAM A及/或SAM B之前，使用N2 或乾燥空氣之氣流來乾燥基板固持器及/或基板之背側表面。 26.如條項1至25中任一項之方法，其中在施加SAM A之後，基板之背側表面的表面自由能小於約50 mJ/m2 ，及/或在施加SAM B之後，由SAM B覆蓋之基板固持器之瘤節的表面自由能小於約50 mJ/m2 。 27.一種裝置，其經組態以應用如條項1至26中任一項之方法。 28.一種基板固持器，其具有包含瘤節之表面，其中瘤節之至少一部分包含自組裝單層(SAM B)，其中SAM B為疏水性SAM。 29.如條項28之基板固持器，其中由SAM B覆蓋之基板固持器之瘤節的表面自由能小於約50 mJ/m2 。 30.如條項28或條項29之基板固持器，其中SAM B包含至少一個矽原子。 31.如條項28至30中任一項之基板固持器，其中基板固持器之瘤節包含以下中之一或多者：類金剛石碳(DLC)、金剛石、石墨、SiSiC、SiC、Zerodur、Al2 O3 、TiN、Lipocer、SST及/或CrN。 32.一種基板，其中基板之背側包含自組裝單層(SAM A)，其中SAM A為疏水性SAM。 33.如條項32之基板，其中覆蓋有SAM A之基板背側表面的表面自由能小於約50 mJ/m2 。 34.如條項32或條項33之基板，其中基板包含矽、碳化矽、氮化鎵、砷化鎵或碳化鋁鈦中之一或多者。 35.如條項32至34中任一項之基板，其中SAM A包含至少一個矽原子。 36.如條項32至35中任一項之基板，其中SAM A包含至少一個氮原子。 37.一種方法，其包含處理由基板固持器支撐之基板，其中基板之背側的表面包含第一自組裝單層(SAM A)及/或基板固持器之瘤節之至少一部分包含第二自組裝單層(SAM B)，其中SAM A及SAM B為疏水性SAM。 38.如條項37之方法，其中塗佈有SAM A之基板背側表面的表面自由能小於約50 mJ/m2 。 39.如條項37或條項38之方法，其中塗佈有SAM B之瘤節之表面的表面自由能小於約50 mJ/m2 。 40.如條項37至39中任一項之方法，其中基板固持器之瘤節包含以下中之一或多者：類金剛石碳(DLC)、金剛石、石墨、SiSiC、SiC、Zerodur、Al2 O3 、TiN、Lipocer、SST及/或CrN。 41.如條項37至40中任一項之方法，其中基板包含矽、碳化矽、氮化鎵、砷化鎵或碳化鋁鈦中之一或多者。 42.如條項37至41中任一項之方法，其中SAM A及/或SAM B包含至少一個矽原子。 43.如條項37至42中任一項之方法，其中SAM A及/或SAM B包含至少一個氮原子。 44.一種製造器件之方法，該方法包含應用如條項37至43中任一項之方法。 45.一種在基板曝光於微影裝置中之輻射之後自基板之背側移除自組裝單層SAM A之方法，該方法包含液體背側剝離及/或氣相剝離基板之背側。 46.如條項45之方法，其中藉由用臭氧或氧氣進行氣相剝離而自基板之背側移除SAM A。 47.如條項4之方法，其中環狀矽烷包含雜原子，該雜原子選自屬於元素週期表之第13族、第14族、第15族或第16族之元素。 48.如條項47之方法，其中雜原子為B、C、Si、Ge、N、S、Se及Te中之一者。 49.一種光學感測器，其包含感測器表面，其中感測器表面之至少一部分塗佈有包含自組裝單層之塗層，該塗層作為保護層提供。 50.一種基板固持器，其具有包含瘤節之表面，其中瘤節之至少一部分包含自組裝單層(SAM)，其中SAM包含至少第一分子物質及第二分子物質，其中第一及第二分子物質具有不同長度。 51.如條項50之基板固持器，其中同時將第一分子物質及第二分子物質提供至瘤節。 52.如條項50之基板固持器，其中依序將第一分子物質及第二分子物質提供至瘤節。 53.如條項50之基板固持器，其中藉由壓印將SAM提供至瘤節。 54.一種用於微影裝置之基板，其中基板背側表面之至少一部分具備自組裝單層(SAM)，其中SAM包含至少第一分子物質及第二分子物質，其中第一及第二分子物質具有不同長度。 55.如條項54之基板，其中同時將第一分子物質及第二分子物質提供至基板背側表面。 56.如條項54之基板，其中依序將第一分子物質及第二分子物質提供至基板背側表面。 57.如條項54之基板，其中藉由壓印將SAM提供至基板背側表面。 58.如條項1至26及37至48中任一項之方法，其中第一自組裝單層(SAM A)包含抑制劑以提供氧化還原活性官能基。 59.如條項54至57之基板，其中自組裝單層包含抑制劑以提供氧化還原活性官能基。
儘管上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者而言將顯而易見，可在不脫離下文所陳述之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
20:基板支撐件 21:主體 22:瘤節 23:基底表面 24:瘤節 25:基板背側 26:間隙 27:氛圍 28:供應及抽取通道 71:基板 72:E插腳 74:設定點 75:基板固持器 76:SAM前驅體 77:預夾持孔 91:基板 92:基板固持器 93:E插腳 94:預夾持孔 95:E插腳 96:WES抽取孔 101:基板固持器 102:瘤節 103:器件 104:抽氣 105:SAM前驅體 111:基板固持器 112:瘤節 113:印模 114:SAM前驅體 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BK:烘烤板 C:目標部分 CH:冷卻板 DE:顯影器 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IL:照明系統 LA:微影裝置 LACU:微影控制單元 LB:裝載區 LC:微影製造單元 MA:圖案化器件 MT:遮罩支撐件 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 PM:第一定位器 PMS:位置量測系統 PS:投影系統 PW:第二定位器 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 RO:機器人 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SO:輻射源 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板支撐件
圖1描繪包含微影裝置及輻射源之微影系統的示意性圖示。
圖2描繪微影單元之示意性綜述。
圖3描繪微影裝置中之基板支撐件上之基板。
圖4展示基板背側塗層之表面自由能如何影響基板固持器WLG。
圖5描繪對於與不具有 SAM背側塗層(底部)及具有 SAM背側塗層(頂部)之基板一起使用的基板固持器之基板固持器平坦度漂移測試。值係以奈米/千基板通過為單位。
圖6展示在EUV微影期間基板背側之表面自由能如何影響靜電夾具WLG。
圖7展示將SAM前驅體施加至基板之背側之方法。
圖8展示在根據本發明施加SAM之後接觸角度如何改變。
圖9至圖11展示將SAM前驅體施加至基板固持器之瘤節之方法。
71:基板
72:E插腳
74:設定點
75:基板固持器
76:SAM前驅體
77:預夾持孔

Claims (13)

  1. 一種保護一基板固持器之方法，該方法包含：a)將一第一自組裝單層(SAM A)施加至意欲與該基板固持器一起使用之一基板的背側表面，其中SAM A降低該基板背側表面之表面自由能(surface free energuy)；且其中藉由使該基板背側表面與一第一SAM前驅體分子(precursor molecule)反應來將SAM A施加至該基板背側表面；及/或b)將一第二自組裝單層(SAM B)施加至該基板固持器之瘤節(burl)之至少一部分之表面，其中SAM B降低該等瘤節之該表面之表面自由能；且其中藉由使該等瘤節之該表面與一第二SAM前驅體分子反應來將SAM B施加至該等瘤節之該表面，其中該第一SAM前驅體分子及該第二SAM前驅體分子中之至少一者為一環狀矽烷(cyclic silane)。
  2. 如請求項1之方法，其中該環狀矽烷為具有下式之一環狀氮雜矽烷：
    Figure 109144632-A0305-02-0042-1
     其中R1、R2、R3及R4獨立地選自由以下組成之群組：氫、C1-20烷基、C1-20鹵烷基、C2-20烯基、C1-20胺基、C1-20烷氧基、C1-20烷硫基、C1-20伸烷基、C6-60芳基、C6-60芳氧基、C6-60芳硫基、C2-20炔基、C2-20醯基、C2-20醯氧基、C2-20氧羰基、羧基、羥基、硝基及氰基；其中n為1、2、 3、4、5、6、7、8、9或10；且其中該結構中之一或多個H原子可視情況被一F原子取代。
  3. 如請求項2之方法，其中該環狀氮雜矽烷為N-甲基-氮雜-2,2,4-三甲基矽雜環戊烷、N-(2-胺基乙基)-2,2,4-三甲基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷、N-烯丙基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷、2-2-二甲氧基-1,6-二氮雜-2-矽雜環辛烷或N-丁基-2,2-二甲氧基-1,2-氮矽雜環戊烷、N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷或1-丁基-1,2-氮矽雜環戊烷。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中藉由經由氣相反應、濕式化學施加或接觸列印進行施加來施加該第一及/或第二SAM前驅體分子。
  5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在將SAM A施加至該基板背側表面之前，用水清潔該基板之該背側表面。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在將SAM A施加至該基板背側表面之後，用水清潔該基板之該背側表面。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在一微影裝置之一掃描器中將SAM A施加至該基板背側表面。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在一微影裝置之一儲存單元中將SAM A施加至該基板背側表面。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中藉由經由該基板固持器之預夾持孔施加包含該第二SAM前驅體分子之一氣流來將SAM B施加至該基板固持器之該等瘤節。
  10. 如請求項1至3中任一項之方法，其中藉由在該等瘤節上方移動的一器件將SAM B施加至該基板固持器之該等瘤節。
  11. 一種保護一基板固持器之方法，該方法包含：a)將一第一自組裝單層(SAM A)施加至意欲與該基板固持器一起使用之一基板的背側表面，其中SAM A降低該基板背側表面之表面自由能；且其中藉由使該基板背側表面與一第一SAM前驅體分子反應來將SAM A施加至該基板背側表面；及/或b)將一第二自組裝單層(SAM B)施加至該基板固持器之瘤節之至少一部分之表面，其中SAM B降低該等瘤節之該表面之表面自由能；且其中藉由使該等瘤節之該表面與一第二SAM前驅體分子反應來將SAM B施加至該等瘤節之該表面，其中該第二SAM前驅體分子為一矽烷，且其中，在用一氧電漿(oxygen plasma)處理(treating)該基板固持器之該表面之後，將SAM B施加至該基板固持器之該等瘤節。
  12. 一種保護一基板固持器之方法，該方法包含：a)將一第一自組裝單層(SAM A)施加至意欲與該基板固持器一起使用 之一基板的背側表面，其中SAM A降低該基板背側表面之表面自由能(surface free energuy)；且其中藉由使該基板背側表面與一第一SAM前驅體分子(precursor molecule)反應來將SAM A施加至該基板背側表面；及/或b)將一第二自組裝單層(SAM B)施加至該基板固持器之瘤節(burl)之至少一部分之表面，其中SAM B降低該等瘤節之該表面之表面自由能；且其中藉由使該等瘤節之該表面與一第二SAM前驅體分子反應來將SAM B施加至該等瘤節之該表面，其中該第二SAM前驅體分子為一N-烯烴，且其中，在用一氫電漿(hydrogen plasma)處理該基板固持器之該表面之後，將SAM B施加至該基板固持器之該等瘤節。
  13. 一種用於製造器件之裝置，其經組態以應用如請求項1至12中任一項之方法。
TW109144632A 2019-12-19 2020-12-17 保護基板固持器之方法及用於製造器件之裝置 TWI770724B (zh)

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