TWI770761B - 基板、微影裝置、用於裝載基板之方法、用於塗佈基板之背側表面之方法、用於提供摩擦切換之方法、及用於製造器件之方法 - Google Patents

基板、微影裝置、用於裝載基板之方法、用於塗佈基板之背側表面之方法、用於提供摩擦切換之方法、及用於製造器件之方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種具有一背側表面之基板，該背側表面經組態以在該基板在一基板裝載循環中裝載至一基板固持器上時提供一摩擦切換，其中該基板背側表面包含一分子組裝體，該分子組裝體包含至少一個高交互作用區域及至少一個低交互作用區域。本發明亦係關於使用此類基板之方法及用於形成此類基板之方法。

Description

基板、微影裝置、用於裝載基板之方法、用於塗佈基板之背側表面之方法、用於提供摩擦切換之方法、及用於製造器件之方法
本發明係關於微影裝置、製造此類裝置之方法及使用此類裝置製造例如積體電路之器件。
微影裝置係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製造器件，例如積體電路(IC)。微影裝置可例如將來自圖案化器件(例如，遮罩)之圖案投影至提供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稱作基板固持器之支撐機構支撐。當基板為矽晶圓時(例如，在積體電路製造期間)，支撐機構/基板固持器通常稱作晶圓台。
由微影裝置使用以將圖案投影至基板上之輻射之波長判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(例如具有193nm之波長)之微影裝置相比，使用EUV輻射(亦即，具有在4nm至20nm之範圍內之波長的電磁輻射)之微影裝置可用以在基板上形成較小特徵。
隨著待在微影程序中形成之特徵的大小減小，對微影裝置及材料之所有態樣的效能要求變得更嚴格。
在器件製造期間使用之基板固持器通常使用瘤節來支撐基板，此情形會減小污染物顆粒使基板變形之機會且提供其他優勢。
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SixNy)薄層，該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。
在裝載基板之程序期間引起的基板之變形(有時稱作晶圓裝載柵格(WLG))為疊對之重要促成因素。WLG受所涉及材料(亦即，基板背側及基板固持器材料)之表面能影響。
在將基板裝載至基板固持器中期間，基板與基板固持器之某些點接觸。隨時間推移，基板固持器發生機械磨損，此可能在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WLG漂移形式反映。
鑒於以上內容，仍需要開發用於最小化微影系統中之晶圓裝載柵格(WLG)的改良方法。亦需要用於微影程序之包含抗WLG之組件的系統及裝置。
本發明係關於一種具有一背側表面之基板，該背側表面經組態以在該基板在一基板裝載循環中裝載至一基板固持器上時提供一摩擦切換；其中該基板背側表面包含一分子組裝體，該分子組裝體包含至少一個高交互作用區域及至少一個低交互作用區域。
本發明亦係關於一種方法，其包含將如本文中所定義之一基板裝載至一基板固持器上；其中在該基板之裝載期間，該基板背側表面之該至少一個低交互作用區域在該基板背側表面之該至少一個高交互作用 區域之前接觸該基板固持器之該表面。
本發明亦係關於一種方法，其包含處理由一基板固持器支撐之一基板，其中該基板係如本文中所定義。
本發明亦係關於一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側表面之方法，其包含：將包含至少一個低交互作用區域之一分子物種施加至該基板之該背側表面之一第一部分；及將包含至少一個高交互作用區域之一分子物種施加至該基板之該背側表面之一第二部分。
本發明亦係關於一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側表面之方法，其包含將一分子物種施加至該基板之該背側表面之一部分，其中該分子物種包含至少一個高交互作用區域及至少一個低交互作用區域。
本發明亦係關於一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側之方法，其包含：將包含至少一個低交互作用區域之一分子物種施加至該基板之背側表面之一第一部分；及將包含至少一個高交互作用區域之氣體分子施加至該基板之該背側表面之一第二部分，其中該等氣體分子之至少一部分吸附於該基板背側表面上。
本發明亦係關於一種在將一基板裝載至一基板固持器上期間提供一摩擦切換之方法，其包含：將包含至少一個低交互作用區域之一第一分子物種施加至該基板之背側表面之一第一部分；及將一第二分子物種施加至該基板之該背側表面之一第二部分；及將該基板裝載至該基板固持器上；其中該第二分子物種在該基板之裝載期間反應以形成高交互作用區域。
本發明亦係關於一種製造一器件之方法，該方法包含：a) 將一基板裝載至一基板固持器上；b)使該基板曝露於一輻射光束以產生一經曝光基板；及c)處理該經曝光基板以產生一器件；其中該基板係如本文中所定義。
本發明亦係關於一種製造一器件之方法，該方法包含：a)應用用如本文中所定義之摩擦切換塗層塗佈一基板之背側表面的方法；b)使該基板曝露於一輻射光束以產生一經曝光基板；及c)處理該經曝光基板以產生一器件。
實施此類方法及系統減小必須進行維護且必須更換基板固持器之頻率，從而增大微影裝置之產出量及器件生產效率。
20:基板支撐件
21:主體
22:瘤節
23:基底表面
24:瘤節之頂部
25:基板背側
26:間隙
27:氛圍
28:供應及抽取通道
50:基板
51:基板固持器
52:高交互作用區域
53:低交互作用區域
70:高交互作用區域
71:低交互作用區域
80:高交互作用區域
81:低交互作用區域
90:高交互作用主鏈
91:低交互作用頭部基團
100:低交互作用區域
101:低交互作用區域
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
IL:照明系統/照明器
I/O1:輸入/輸出埠
I/O2:輸入/輸出埠
LA:微影裝置
LACU:微影控制單元
LB:裝載區
LC:微影單元
M1:遮罩對準標記
M2:遮罩對準標記
MA:圖案化器件
MT:遮罩支撐件
P1:基板對準標記
P2:基板對準標記
PM:第一定位器
PMS:位置量測系統
PS:投影系統
PW:第二定位器
RO:基板處置器或機器人
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係包含微影裝置及輻射源之微影系統的示意性圖解。
圖2描繪微影單元之示意性綜述。
圖3描繪微影裝置之儲存單元中之基板支撐件上的基板。
圖4展示基板背側之表面自由能如何影響基板固持器WLG。
圖5(包含圖5A、圖5B、圖5C、圖5D)描繪將基板裝載至基板固持器上之模型。
圖6描繪在將基板裝載至基板固持器上時如何發生「長程」及「短程」摩擦交互作用之模型。
圖7至圖10描述本發明之實施例之模型。
圖11(包含圖11A及圖11B)描繪包含可用於基板背側表面塗層中之帶電頭部基團之例示性分子。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該微影裝置包括：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定位圖案化器件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(例如抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確定位基板支撐件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)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可包括用於引導、塑形及/或控制輻射之各種類型的光學組件，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可用於調節輻射光束B以在其橫截面中在圖案化器件MA之平面處具有所要之空間及角強度分佈。
本文中所使用之術語「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、合成、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。在此類「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進行基板W之後續曝光準備的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於使圖案曝光於該另一基板W上。
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之一部分。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上之圖案(設計佈局)圖案化。已橫穿遮罩MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置量測系統PMS，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便使不同目標部分C在輻射光束B之路徑中定位於經聚焦且對準之位置處。類似地，第一定位器PM及可能之另一位置感測器(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，將該等基板對準標記稱為切割道對準標記。
在微影裝置中，有必要以高準確度將待曝光之基板的上部表面定位於由投影系統投影之圖案的空中影像之最佳焦點的平面中。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具備複數個瘤節，該等瘤節之遠端可在標稱支撐平面中共面。瘤節儘管眾多，但其平行於支撐平面之橫截面面積可較小，使得其遠端之總橫截面面積為基板之表面積的幾個百分點，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，以形成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(有時亦稱作微影單元(lithocell)或微影(litho)叢集)之部分，該微影單元LC通常亦包括用於對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以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、在不同程序裝置之間移動基板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自身可藉由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影裝置LA。
在一實施例中，微影裝置LA包含儲存單元。該儲存單元可為控制基板移動通過微影裝置LA之基板處置器之部分。當基板W進入至微影裝置LA中時，將基板W首先定位於儲存單元上。隨後，自儲存單元移動基板W，隨後，將基板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，該儲存單元包含基板支撐件20。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具有板狀形狀且可與基板W大致為相同形狀。舉例而言，當基板W為圓形時，主體21可相應地為圓形。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的上表面。在一實施例中，基板支撐件20之基底表面23導電。在一實施例中，基板支撐件20包含用於基底表面23之塗層。
圖3描繪基板支撐件20之基底表面23包含複數個瘤節22。例如在基板W與基底表面23之間的間隙26處存在水時，基板背側25與瘤節之頂部24處的瘤節材料之間的接觸可引起瘤節材料(例如瘤節22之類金剛石碳(DLC)塗層)之電化學腐蝕。隨時間推移，某些瘤節可能改變高度，從而導致不均勻平坦度降級及局部角度聚焦問題，此係因為影像無法恰當地聚焦至基板W上。因此，基板固持器20可能不再滿足微影裝置LA所需之嚴格的效能要求且必須予以更換。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生產效率之關鍵。
如本文中所論述之晶圓為可藉由基板固持器/支撐件支撐之基板的一個實例。當基板稱為晶圓時，基板固持器通常稱為晶圓台。
如上文所闡述，晶圓裝載柵格(WLG)係微影基板固持器之嚴重問題。基板固持器在x、y及/或z方向上之局部損環對於nm層級下之疊對(亦即，器件中不同層之間的相對位置誤差)具有負面影響。此局部損壞可由基板與基板固持器之間在裝載基板期間的接觸引起。隨著時間推 移，WLG漂移至更高值，從而引起疊對問題且縮短基板固持器之壽命。最小化瘤節磨損速率係最小化WLG之漂移速率的關鍵。
圖4展示當結合基板固持器使用之基板的背側塗佈有低表面能塗層時，基板固持器之WLG顯著減少。除減少WLG以外，亦藉由利用此類塗層來減小基板背側與基板固持器之間的摩擦係數。
在裝載期間，翹曲基板與基板固持器之某些點接觸。在裝載程序之開始與夾持基板之間，會引入約1nm至約5nm之範圍內的疊對誤差。
期望在開始將基板裝載至基板固持器上之程序期間在基板與基板固持器之間具有低摩擦係數(COF)。此確保可在不造成基板固持器表面之機械磨損的情況下準確地置放基板且將基板帶至基板固持器上之正確位置。
相反地，一旦基板處於基板固持器上之適當位置，則需要在基板與基板固持器之間具有高COF。此情形使基板在處於適當位置後之移動最小化，從而確保在將基板曝光之前使該基板牢固地固定於適當位置中且即使在曝光程序期間經受高加速度時亦能夠維持位置。
可在曝光期間發生基板之熱膨脹。在基板與基板固持器之間具有高COF使因熱膨脹產生之基板之任何移動最小化，從而使誤差最小化且增加微影程序之準確度。
基板背側表面與基板固持器之間的COF值與兩個表面之間的交互作用力(例如分子間力及庫倫力)的強度成比例。
本發明源於發現有可能藉由利用具有可切換摩擦屬性之經修改背側塗層的基板來改良微影基板固持器對機械磨損之抗性及最小化 WLG。
基板可由此項技術中已知之可用於產生基板的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、微晶玻璃(Zerodur)、Al2O3、TiN、Lipocer、SST及/或CrN中之一或多種，且較佳包含類金剛石碳(DLC)、金剛石、石墨、SiSiC、SiC及/或CrN中之一或多種。
本文中所使用之術語「可切換摩擦」或「摩擦切換」係指在減小兩個表面之間的平均距離時，亦即在將基板裝載至基板固持器上作為基板裝載循環之部分時，基板固持器之表面與基板背側之間的COF增大。
在本發明中，「基板裝載循環」係指將基板裝載至基板固持器上之程序。
圖5表示基板裝載循環，亦即，將基板(50)裝載至基板固持器(51)上之程序。最初(圖5B及圖5C)，僅基板固持器之瘤節的頂部接觸基板背側。兩個表面之間僅發生「長程」交互作用(52)。然而，隨著基板被裝載，基板固持器之較大比例的表面與基板背側接觸，亦即，基板固持器之表面與基板背側之間的平均距離減小。如圖5D中所展示，在照明點處(在夾持基板之後)，基板固持器與基板背側材料緊密接觸且略微穿透至基板背側材料中。因此，兩個表面之間發生「長程」及「短程」交互作用兩者。
因此，在基板裝載循環開始時，在兩個表面之間僅發生 「長程」交互作用。在基板裝載循環結束時，「長程」及「短程」交互作用皆發生。
歸因於在晶圓裝載循環之過程內發生的交互作用之性質的此改變，基板背側之表面處的材料之性質可經調整以在基板裝載循環中之不同點處提供不同COF(亦即，依據裝載而變化的不同交互作用參數)。因此，本發明之可切換摩擦可藉由調整基板背側塗層來達成。
圖6表示用於提供可切換摩擦之一般方法。分子組裝體(52及53)結合至基板50背側。分子組裝體之低交互作用區域53提供「長程」摩擦交互作用，而高交互作用區域52提供「短程」摩擦交互作用。當基板背側首先與基板固持器51接觸時，僅基板背側表面分子組裝體之長程低交互作用區域接觸基板固持器。如此，僅「低表面能」基團接觸基板固持器，且兩個表面之間的COF低。當使基板背側更接近基板固持器之表面時，基板背側表面分子組裝體之短程高交互作用區域接觸基板固持器。現在，低表面能(低交互作用)及高表面能(高交互作用)區域皆與基板固持器接觸，從而產生較高COF。基板背側表面與基板固持器之間的COF在裝載程序期間增大，且發生摩擦切換。
當基板固持器與基板背側表面之間的距離最小化時(亦即，在晶圓裝載循環結束時)，基板背側與基板固持器之間的分子間力最大化，因為基板背側表面分子組裝體之最大比例的高交互作用區域及低交互作用區域與基板固持器接觸。因此，COF被最大化。
分子組裝體可包含單種類型之分子，其包含一或多個高交互作用區域及一或多個低交互作用區域。替代地，分子組裝體可包含複數種分子(例如，兩種、三種、四種、五種、六種、七種、八種、九種、十 種或更多種類型之分子)，其中之每一者可獨立地具有一或多個低交互作用區域及/或一或多個高交互作用區域。當分子組裝體包含複數種分子時，其較佳包含兩種、三種或四種類型之分子，更佳兩種或三種類型之分子且最佳兩種類型之分子。
在本發明中，「高交互作用區域」係可與其他物種強烈地交互作用之區域，當包含高交互作用區域之表面與另一表面接觸時會產生高COF。較佳地，高交互作用區域能夠在與其他物種接觸時經由相對較強之分子間力(諸如氫鍵及/或磁偶極-偶極交互作用)及/或庫倫交互作用(coulombic interaction)進行交互作用。較佳地，高交互作用區域包含選自胺基、醇基、過氧基、酯基、醯胺基、脲基、亞胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、矽烷氧基、烷氧基、醯基、羧基、乙醯基及/或帶電基團之一或多個基團。
在本發明中，「低交互作用區域」係僅可與其他物種微弱地交互作用之區域，當包含低交互作用區域之表面與另一表面接觸時會產生低COF。較佳地，當與其他物種接觸時，低交互作用區域僅能夠經由弱分子間力(諸如僅凡得瓦爾力(Van der Waals force))進行交互作用。較佳地，低交互作用區域包含碳鏈，該碳鏈包含選自-CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之至少一個部分，其中X獨立地選自F及Cl，且較佳為F。較佳地，低交互作用區域包含碳鏈，該碳鏈僅包含選自-CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之部分，其中X獨立地選自F及Cl，且較佳為F。當低交互作用區域包含碳鏈時，其較佳包含3個或更多個碳原子，較佳4個或更多個碳原子，較佳5個或更多個碳原子且最佳6個或更多個碳原子。
在基板裝載循環開始時(亦即，當僅基板背側表面之低交互作用區域與基板固持器接觸時)，COF可採取任何值，限制條件為其小於在基板裝載循環結束時之COF。較佳地，COF在基板裝載循環開始時小於約0.3，較佳小於約0.25，較佳小於約0.2，較佳小於約0.15，較佳小於約0.1，且較佳小於約0.05。
在基板裝載循環結束時(亦即，當基板背側表面之低交互作用區域及高交互作用區域皆與基板固持器之表面接觸時)，COF可採取任何值，限制條件為其大於在基板裝載循環開始時之COF。較佳地，COF在晶圓裝載循環結束時大於約0.1，較佳大於約0.15，較佳大於約0.2，較佳大於約0.25，較佳大於約0.3，較佳大於約0.35，且較佳大於約0.4。
COF在基板裝載循環期間增大至少0.01。較佳地，COF在基板裝載循環期間增大至少約0.02、較佳至少0.05、較佳至少約0.1、較佳至少約0.15、較佳至少約0.2、較佳至少約0.25且最佳至少約0.3。
使用此方法無需外部源促進自低摩擦至高摩擦狀態之切換，摩擦切換在基板裝載循環中因基板正常裝載至基板固持器上而發生。
若基板背側上之分子組裝體之表面覆蓋率過低，則可能無法達成足夠高之COF以在基板裝載循環結束時將基板固定在適當位置。相反地，若基板背側上之分子組裝體之覆蓋率過高，則在基板背側與基板固持器緊密接觸時，可能不存在足夠空間供分子組裝體之低交互作用區域進行位移。
在本發明中，分子組裝體可覆蓋基板背側之表面的約1%至約100%。較佳地，分子組裝體覆蓋基板背側之表面的大於約5%、較佳地大於約10%、較佳地大於約20%、較佳地大於約30%且最佳地大於約 40%。較佳地，分子組裝體覆蓋基板背側之表面的小於約95%、較佳地小於約90%、較佳地小於約80%、較佳地小於約70%且最佳地小於約60%。
存在可用於獲得本發明之摩擦切換的多種方法。
在例示於圖7中之一個實施例中，使用包含分子組裝體(70及71)之基板背側表面，該分子組裝體包含有包含高交互作用區域70之短分子及包含低交互作用區域71之較長分子，其中該兩種類型之分子結合至基板表面。在基板之初始裝載時，僅長分子之低交互作用區域接觸基板固持器，從而提供低COF。隨著基板裝載循環繼續且基板固持器與基板背側表面之間的平均距離減小，長分子之低交互作用區域及短分子之高交互作用區域兩者與基板固持器接觸，從而最大化交互作用力且提供高COF。
在例示於圖8中之第二實施例中，使用包含分子組裝體(80及81)之基板背側表面，該分子組裝體包含有包含結合至基板背側表面之低交互作用區域81的長分子，以及包含吸附至基板背側表面之高交互作用區域80的短分子。包含高交互作用區域之分子物理吸附或化學吸附至基板背側表面。在圖8中，吸附劑分子係二伸乙甘醇分子，但可使用包含高交互作用區域之任何吸附劑分子。在基板之初始裝載時，僅長分子之低交互作用區域接觸基板固持器，從而提供低COF。隨著基板裝載循環繼續且基板固持器與基板背側表面之間的平均距離減小，長分子之低交互作用區域及短吸附劑分子之高交互作用區域兩者與基板固持器接觸，從而最大化分子間力且提供高COF。
在例示於圖9中之第三實施例中，使用包含分子組裝體(90及91)之基板背側表面，該分子組裝體包含具有高交互作用主鏈90及低交互作用頭部基團91之分子。在基板之初始裝載時，僅低交互作用頭部基團 接觸基板固持器，從而提供低COF。隨著基板裝載循環繼續且基板固持器與基板背側表面之間的平均距離減小，低交互作用頭部基團及高交互作用主鏈兩者與基板固持器接觸，從而最大化分子間力且提供高COF。
在例示於圖10中之第四實施例中，使用包含至少一個低交互作用區域(100及101)之長分子物種。該長分子物種在接枝至晶圓背側表面期間反應，以釋放包含高交互作用區域之一或多種短吸附劑分子。隨後，此等吸附劑分子之至少一部分吸附至基板背側表面。在基板之初始裝載時，僅長分子物種之低交互作用區域接觸基板固持器且提供低COF。隨著基板裝載循環繼續且基板固持器與基板背側表面之間的平均距離減小，長分子物種之低交互作用區域及吸附劑分子之高交互作用區域兩者與基板固持器接觸，從而提供高COF。
在此實施例中，包含至少一個低交互作用區域之長分子物種可經設計以使得在接枝至Si-OH表面上期間，適用分子被釋放。較佳地，該適用分子係包含烷氧基團之分子。舉例而言，在下文示意圖中，十二烷基三異丙氧基矽烷(dodecyltriisopropoxysilane)與表面R(例如，基板背側表面之-OH基團)反應至多三次以釋放至多三種包含高交互作用區域之分子。
Figure 110100716-A0305-02-0017-1
在此示意圖中，釋放異丙醇分子。然而，可調節包含至少一個低交互作用區域之長分子物種，使得當長分子物種接枝於基板背側表面上時，其釋放具有特定屬性(例如，高交互作用強度)之吸附劑分子。
在第五實施例中，使用包含分子組裝體之基板背側表面，該分子組裝體包含有包含可變得帶電之一或多個頭部基團之短分子及包含低交互作用區域之較長分子，其中該兩種類型之分子結合至基板表面。在基板之初始裝載時，僅長分子之低交互作用區域接觸基板固持器，且提供低COF。隨著基板裝載循環繼續且基板固持器與基板背側表面之間的平均距離減小，包含可變得帶電之一或多個頭部基團的短分子與基板固持器接觸。此使頭部基團變得帶電且變成高交互作用區域，從而在帶電頭部基團與基板固持器表面之間產生強庫倫交互作用。此情形在基板背側表面與基板固持器之間產生強交互作用，從而增大COF。
舉例而言，羧基(亦即，R-COOH基團)可用作頭部基團。在此狀況下，可在將基板裝載至基板固持器上時移除H+。此情形使得帶電R-COO-基團形成於基板背側表面上，該基團能夠強烈地與基板固持器之表面交互作用。亦可使用羧酸鹽，諸如R-COONa。在此狀況下，可移除金屬陽離子(例如Na+)，從而產生能夠與基板固持器之表面強烈交互作用之帶負電R-COO-陰離子。圖11A中描繪包含R-COO-頭部基團之分子的實例。替代地，可變得帶電之一或多個基團可形成帶正電基團。舉例而言，可使用諸如R-NH3Cl之基團。可移除陰離子(例如Cl-)，從而產生能夠與基板固持器之表面強烈交互作用之帶正電R-NH3 +陽離子。圖11B中描繪包含R-NH3 +頭部基團之分子的實例。雖然某些帶電基團已例示為頭部基團，但可使用能夠形成帶電物種之任何基團。
本發明亦係關於用於產生包含背側表面之基板的方法，該等背側表面包含本文中所描述之塗層。
雖然已關於塗佈意欲在微影期間結合基板固持器使用之基板的背側表面來描述本文中之方法，但此類方法同樣適用於一般性地塗佈基板固持器之表面，使得在將基板裝載至基板固持器上時達成摩擦切換。
根據一實施例，參考圖3，基板背側25與基底表面23之間的氛圍27可包含混合氣體，該混合氣體包含如上文所描述之塗層。可藉由提供於基板支撐件20處之供應及抽取通道28來調節混合氣體。藉此，可將塗層施加至基板W之背側25及/或施加至基底表面23。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25及/或基板支撐件之基底表面23處均勻提供混合氣體。
雖然基板固持器可包含選自DLC、金剛石、石墨、SiSiC、SiC、微晶玻璃、Al2O3、TiN、Lipocer、SST及/或CrN之任何材料，但基板固持器較佳包含類金剛石碳(DLC)、金剛石、石墨、SiSiC、SiC及/或CrN中之一或多種。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中對微影裝置之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用。其他可能應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭、微機電系統(MEMS)等。
在以下條項中闡明本發明之態樣。
1.一種具有一背側表面之基板，該背側表面經組態以在該基板在一基板裝載循環中裝載至一基板固持器上時提供一摩擦切換；其中該基板背側表面包含一分子組裝體，該分子組裝體包含至少一個高交互作用區域及 至少一個低交互作用區域。
2.如條項1之基板，其中該背側表面經組態以在該基板裝載循環期間提供至少約0.05之摩擦係數(COF)的一增大。
3.如條項1或條項2之基板，其中該高交互作用區域包含選自一胺基、醇基、過氧基、酯基、醯胺基、脲基、亞胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、矽烷氧基、烷氧基、醯基、羧基、乙醯基及/或一帶電基團之至少一個基團。
4.如條項1至3中任一項之基板，其中該低交互作用區域包含一碳鏈，該碳鏈包含選自-CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之一或多個部分，其中X獨立地選自F及Cl。
5.如條項1至4中任一項之基板，其中該分子組裝體內之該至少一個高交互作用區域可藉由選自庫倫交互作用、氫鍵結及磁偶極-偶極交互作用之一或多個交互作用機制與其他物種交互作用。
6.如條項1至5中任一項之基板，其中該分子組裝體內之該至少一個低交互作用區域可僅藉由凡得瓦爾分子間力與其他物種交互作用。
7.如條項1至6中任一項之基板，其中該分子組裝體由包含至少一個高交互作用區域及至少一個低交互作用區域之一種類型的分子組成。
8.如條項1至6中任一項之基板，其中該分子組裝體包含兩種或更多種類型之分子。
9.如條項1至6中任一項或條項8之基板，其中該至少一個高交互作用區域藉由吸附至該基板背側表面之表面之氣體分子提供。
10.如條項1至9中任一項之基板，其中該分子組裝體覆蓋該基板背側表面之約30%至約70%。
11.如條項1至10中任一項之基板，其中該基板為矽晶圓或碳化矽晶圓。
12.一種方法，其包含將一如條項1至11中任一項中所定義之基板裝載至一基板固持器上；其中在該基板之裝載期間，該基板背側表面之該至少一個低交互作用區域在該基板背側表面之該至少一個高交互作用區域之前接觸該基板固持器之該表面。
13.如條項12之方法，其中該摩擦係數(COF)在該基板裝載循環期間增大至少約0.1。
14.如條項12或條項13之方法，其中該摩擦係數(COF)在該基板裝載循環期間增大至少約0.2。
15.如條項12至14中任一項之方法，其中該基板固持器包含DLC、金剛石、石墨、SiSiC及/或SiC中之一或多種。
16.一種方法，其包含處理由一基板固持器支撐之一基板，其中該基板係如條項1至11中任一項中所定義。
17.一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側表面之方法，其包含：將包含至少一個低交互作用區域之一分子物種施加至該基板之該背側表面之一第一部分；及將包含至少一個高交互作用區域之一分子物種施加至該基板之該背側表面之一第二部分。
18.如條項17之方法，其中該高交互作用區域包含選自一胺基、醇基、過氧基、酯基、醯胺基、脲基、亞胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、矽烷氧基、烷氧基、醯基、羧基、乙醯基及/或一帶電基團之至少一個基團。
19.如條項17或條項18之方法，其中該低交互作用區域包含選自- CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之至少一個部分，其中X獨立地選自F及Cl。
20.如條項17至19中任一項之方法，其中該高交互作用區域可藉由選自庫倫交互作用、氫鍵結及磁偶極-偶極交互作用之一或多個交互作用機制與其他物種交互作用。
21.如條項17至20中任一項之方法，其中該低交互作用區域可僅藉由凡得瓦爾力與其他物種交互作用。
22.一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側表面之方法，其包含將一分子物種施加至該基板之該背側表面之一部分，其中該分子物種包含至少一個高交互作用區域及至少一個低交互作用區域。
23.如條項22之方法，其中該高交互作用區域包含選自一胺基、醇基、過氧基、酯基、醯胺基、脲基、亞胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、矽烷氧基、烷氧基、醯基、羧基、乙醯基及/或一帶電基團之至少一個基團。
24.如條項22或條項23之方法，其中該低交互作用區域包含選自-CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之至少一個部分，其中X獨立地選自F及Cl。
25.如條項22至24中任一項之方法，其中該高交互作用區域可藉由選自庫倫交互作用、氫鍵結及磁偶極-偶極交互作用之一或多個交互作用機制與其他物種交互作用。
26.如條項22至25中任一項之方法，其中該低交互作用區域可僅藉由凡得瓦爾力與其他物種交互作用。
27.一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側之方法，其包含：將包 含至少一個低交互作用區域之一分子物種施加至該基板之背側表面之一第一部分；及將包含至少一個高交互作用區域之氣體分子施加至該基板之該背側表面之一第二部分，其中該等氣體分子之至少一部分吸附於該基板背側表面上。
28.如條項16之方法，其中包含至少一個低交互作用區域之該分子物種在與該基板背側表面反應時釋放該等氣體分子。
29.如條項27或條項28之方法，其中該高交互作用區域包含選自一胺基、醇基、過氧基、酯基、醯胺基、脲基、亞胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、矽烷氧基、烷氧基、醯基、羧基、乙醯基及/或一帶電基團之至少一個基團。
30.如條項27至29中任一項之方法，其中該低交互作用區域包含選自-CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之至少一個部分，其中X獨立地選自F及Cl。
31.如條項27至30中任一項之方法，其中該高交互作用區域可藉由選自庫倫交互作用、氫鍵結及磁偶極-偶極交互作用之一或多個交互作用機制與其他物種交互作用。
32.如條項27至31中任一項之方法，其中該低交互作用區域可僅藉由凡得瓦爾力與其他物種交互作用。
33.如條款27至條款32中任一項之方法，其中包含至少一個低交互作用區域之該分子物種另外包含至少一個烷氧基團。
34.如條項27至33中任一項之方法，其中一或多種氣體分子包含異丙醇。
35.一種在將一基板裝載至一基板固持器上期間提供一摩擦切換之方 法，其包含：將包含至少一個低交互作用區域之一第一分子物種施加至該基板之背側表面之一第一部分；及將一第二分子物種施加至該基板之該背側表面之一第二部分；及將該基板裝載至該基板固持器上；其中該第二分子物種在該基板之裝載期間反應以形成一高交互作用區域。
36.如條項35之方法，其中該高交互作用區域包含選自一胺基、醇基、過氧基、酯基、醯胺基、脲基、亞胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、矽烷氧基、烷氧基、醯基、羧基、乙醯基及/或一帶電基團之至少一個基團。
37.如條項35或條項36之方法，其中該高交互作用區域包含一帶電基團。
38.如條項35至37中任一項之方法，其中該低交互作用區域包含選自-CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之至少一個部分，其中X獨立地選自F及Cl。
39.如條項35至38中任一項之方法，其中該高交互作用區域藉由選自庫倫交互作用、氫鍵結及磁偶極-偶極交互作用之一或多個交互作用機制與該基板固持器表面交互作用。
40.如條項35至39中任一項之方法，其中該高交互作用區域藉由庫倫交互作用與該基板固持器表面交互作用。
41.如條項35至40中任一項之方法，其中該低交互作用區域僅藉由凡得瓦爾力與該基板固持器表面交互作用。
42.一種裝置，其經組態以將一輻射光束施加至一基板，且經組態以應用一如條項17至41中任一項中所定義之方法。
43.一種製造一器件之方法，該方法包含：將一基板裝載至一基板固 持器上；使該基板曝露於一輻射光束以產生一經曝光基板；及處理該經曝光基板以產生一器件，其中該基板係如條項1至11中任一項所定義。
44.如條項43之方法，其中該基板與該基板固持器之間的該COF在該基板裝載至該基板固持器上時增大至少0.1。
45.如條項43或條項44之方法，其中該方法另外包含在進行步驟a)之前應用一如條項17至34中任一項中所定義之方法。
46.一種製造一器件之方法，該方法包含：應用該如條項35至41中任一項之方法，從而將基板曝露於一輻射光束以產生一經曝光基板；及處理該經曝光基板以產生一器件。
47.如條項46之方法，其中該基板與基板固持器之間的該COF在該基板裝載至該基板固持器上時增大至少0.1。
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。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
50:基板
51:基板固持器
52:高交互作用區域
53:低交互作用區域

Claims (15)

  1. 一種具有一背側表面(backside surface)之基板，該背側表面經組態以在該基板在一基板裝載循環(substrate-loading cycle)中裝載至一基板固持器上時提供一摩擦切換(friction switch)；其中該基板背側表面包含一分子組裝體(molecular assembly)，該分子組裝體包含至少一個高交互作用區域及至少一個低交互作用區域。
  2. 如請求項1之基板，其中該背側表面經組態以在該基板裝載循環期間提供摩擦係數(COF)增加至少約0.05。
  3. 如請求項1或請求項2之基板，其中該高交互作用區域包含選自一胺基、醇基、過氧基、酯基、醯胺基、脲基、亞胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、矽烷氧基、烷氧基、醯基、羧基、乙醯基及/或一帶電基團之至少一個基團。
  4. 如請求項1或請求項2之基板，其中該低交互作用區域包含一碳鏈(carbon chain)，該碳鏈包含選自-CX3、-CX2H、-CXH2、-CH3、-CX2-、-CXH-及/或-CH2-之一或多個部分，其中X獨立地選自F及Cl。
  5. 如請求項1或請求項2之基板，其中該分子組裝體內之該至少一個高交互作用區域可藉由選自庫倫交互作用(coulombic interaction)、氫鍵結(hydrogen-bonding)及磁偶極-偶極(magnetic dipole-dipole interaction)交 互作用之一或多個交互作用機制與其他物種(species)交互作用。
  6. 如請求項1或請求項2之基板，其中該分子組裝體內之該至少一個低交互作用區域可僅藉由凡得瓦爾分子間力(Van der Waals intermolecular forces)與其他物種交互作用。
  7. 如請求項1或請求項2之基板，其中該分子組裝體由包含至少一個高交互作用區域及至少一個低交互作用區域之一種類型的分子組成。
  8. 如請求項1或請求項2之基板，其中該分子組裝體包含兩種或更多種類型之分子。
  9. 如請求項1或請求項2之基板，其中該至少一個高交互作用區域藉由吸附至該基板背側表面之表面之氣體分子提供。
  10. 一種用於裝載一基板之方法，其包含：將一如請求項1至9中任一項所定義之該基板裝載至一基板固持器上；其中在該基板之裝載期間，該基板背側表面之該至少一個低交互作用區域在該基板背側表面之該至少一個高交互作用區域之前接觸該基板固持器之該表面。
  11. 一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側表面之方法，其包含：將 包含至少一個低交互作用區域之一分子物種施加至該基板之該背側表面之一第一部分；及將包含至少一個高交互作用區域之一分子物種施加至該基板之該背側表面之一第二部分。
  12. 一種用一摩擦切換塗層塗佈一基板之背側之方法，其包含：將包含至少一個低交互作用區域之一分子物種施加至該基板之背側表面之一第一部分；及將包含至少一個高交互作用區域之氣體分子施加至該基板之該背側表面之一第二部分，其中該等氣體分子之至少一部分吸附(adsorb)於該基板背側表面上。
  13. 一種在將一基板裝載至一基板固持器上期間提供一摩擦切換之方法，其包含：將包含至少一個低交互作用區域之一第一分子物種施加至該基板之背側表面之一第一部分；及將一第二分子物種施加至該基板之該背側表面之一第二部分；及將該基板裝載至該基板固持器上；其中該第二分子物種在該基板之裝載期間反應以形成一高交互作用區域。
  14. 一種微影裝置，其經組態以將一輻射光束施加至一基板，且經組態以應用一如請求項10至13中任一項中所定義之方法。
  15. 一種製造一器件之方法，該方法包含： a)將一基板裝載至一基板固持器上b)使該基板曝露於一輻射光束以產生一經曝光(exposed)基板；及c)處理該經曝光基板以產生一器件，其中該基板係如請求項1至9中任一項中所定義。
TW110100716A 2020-01-14 2021-01-08 基板、微影裝置、用於裝載基板之方法、用於塗佈基板之背側表面之方法、用於提供摩擦切換之方法、及用於製造器件之方法 TWI770761B (zh)

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