基板支撑结构、夹持准备单元、以及光刻系统的制作方法

专利名称：基板支撑结构、夹持准备单元、以及光刻系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及将基板夹持于其表面上的基板支撑结构。
背景技术：
将基板(例如晶圆)固定于基板支撑结构(例如晶圆台)的表面上的夹持操作在半导体产业中是众所周知的，特别是在光刻系统中。在此种光刻系统中，被夹持的基板是藉由曝露至入投射光子或带电粒子(例如是离子或电子)而形成图案。夹持操作允许在基板表面的靶材部分上形成高精确度的图案。一种夹持操作的方法是藉由吸去基板与基板支撑结构之间的空气，即藉由在基板 与基板支撑结构之间产生真空作用。然而，如果被夹持的基板要在真空环境内被处理时，将无法有效使用该方法。存在用于将基板夹持于真空环境中的其他不同解决方案，例如藉由机电式夹持操作。然而，由于用于夹持操作的电场对带电粒子束的不良影响，以上解决方案并不适合用于带电粒子的光刻作用。另外ー种夹持操作的方法是藉由使用液体层来避免以上问题发生，液体层被配置成引起毛细管力，使得基板能够被夹持于基板支撑结构的表面上。一方面，液体对基板表面的附着，以及另一方面，液体对基板支撑结构的附着将生成四周延伸的液体表面，以内凹方式延伸于以上ニ表面之间。这样形形成的内凹液体表面易于维持其形状，即使在施加カ以将基板从基板支撑结构表面处移开时也是如此。液体层可进一歩用于加强基板与基板支撑结构表面之间的受热接触状况，使得基板能够接受较高的热负载，且不致承受到过度的收缩或膨胀作用。然而，使用液体夹层的夹持操作具有ー些缺点。夹持液体层的蒸发将导致夹持カ经过一段时间后会劣化，因而限制了夹持作用的有效寿命。从液体层泄漏出去的蒸气对于许多应用而言，也是ー个问题，例如在光刻处理中，被夹持的基板被导入至真空环境内，从蒸气中泄漏至真空室内的水分子是对光刻处理有害的污染物。夹持液体的蒸气的凝结也将产生问题，导致夹持的有效寿命減少。

发明内容
本发明的ー个目的是提供用于将基板夹持住的方法，用于解决在先前方法中所遇到的问题。为此，本发明提供借助于液体毛细管层，将基板夹持在表面上的基板支撑结构。表面具有外部边缘，且包括用于接收待夹持的基板接收的ー个或多个基板支撑元件，其中ー个或多个基板支撑元件被配置成在多个支撑位置处为基板提供支撑。基板支撑结构进一歩包括密封结构，该密封结构包围所述表面并具有形成密封边缘的顶部表面或边缘。在所述表面的外部边缘与最外侧支撑位置之间的距离大于所述外部边缘与所述密封边缘之间的距离。基板支撑结构可以被设计成使得密封边缘与最外侧支撑位置之间的距离大于相邻的支撑位置之间的最大距离。在一些实施例中，表面的外部边缘与最外侧支撑位置之间的距离可大于或等于外部边缘与密封边缘之间的距离的二倍。在一些实施例中，密封边缘与最外侧支撑位置之间的距离是大于或等于介于相邻的支撑位置之间的最大距离的二倍。在一些实施例中，表面的外部边缘与最外侧支撑位置之间的距离大于或等于相邻的支撑位置之间之最大距离的二倍。密封边缘可以被配置成大致上与基板支撑元件的顶部同高。ー个或多个基板支撑元件可在多个支撑位置处为基板提供支撑，该多个支撑位置则是配置成具有相互节距的规则图案，且密封边缘与最接近密封边缘的支撑位置之间的距离可被配置成使得其本身能够超过以上节距。基板支撑结构的接收表面可进ー步包含具有不同毛细管势能的部分，用于在夹持期间，在液体夹持层内诱导出预定的毛细管流。具有不同毛细管势能的部分至少部分设在基板支撑结构的接收表面的周边处。在一些实施例中，在液体夹持层内的预定毛细管流在朝向液体夹持层的周边的方向上。以及在一些实施例中，在液体夹持层内的预定毛细管流可至少一部分发生在基板支撑结构的表面内的一个或多个沟槽中。 带有不同毛细管势能的部分可以具有不同的高度和/或用于夹持液体的不同亲和力和/或不同的表面处理或表面材料或表面涂敷层，用以提供毛细管势能的差异。基板支撑结构的表面可以在基板支撑结构表面的周边处在ー个或多个预定位置处包含具有较低毛细管势能的部分，同时，所述周边的大部分则是具有较高的毛细管势能。具有较低毛细管势能的表面部分的至少一部分可以采样一个或多个沟槽的形式，且ー个或多个沟槽可以包含ー个或多个弯曲部分。在一些实施例中，一个或多个沟槽的至少一部分可以是螺旋的形式，以及在一些实施例中，一个或多个沟槽的至少一部分具有蛇形形式。一个或多个沟槽的表面区域可配置成覆盖基板支撑结构的小于25%部分。在ー些实施例中，一个或多个沟槽的表面区域被均匀分布在基板支撑结构的表面上。可以围绕着接收表面提供ー缘沟(moat)，缘沟包含位于表面周边处的较高阶梯部分。基板支撑元件的顶部表面与缘沟之阶梯部分之间的高度差大于或等于基板支撑元件的高度的二倍。接收表面还可以具有用于形成多个隔间的凸起结构，且凸起结构的高度可以小于基板支撑元件的高度。在一些实施例中，凸起结构与基板支撑元件之间的高度差是至少I. 5微米。基板支撑结构还可以包括用于存储储存槽液体的液体储存槽(Iiquidreservoir),和蒸气传送系统系,蒸气传送系统将储存槽与基板支撑结构的接收表面相连接，用于将来自储存槽液体的蒸气提供至毛细管层。储存槽可以在接收表面下方延イ申，且储存槽可以包含具有较大部分和较小部分的孔穴，其中较大部分位于接收表面的下方，较小部分则是从接收表面的周围处往外延伸。用于将储存槽液体存放至储存槽内的体积可以大于液体毛细管层的体积。在一些实施例中，储存槽是可以从接收表面处分离的。基板支撑结构还可以包括用于将接收表面周围处的液体移除的液体清除系统。液体清除系统可包括气体配给系统。气体配给系统可包含至少ー个用于提供气体的气体入ロ，以及至少ー用于移除气体的气体出口。气体配给系统可具有多个相对于彼此位于等距离位置处的气体入口和气体出口。另ー方面，本发明涉及ー种基板支撑结构和基板的组合，其中基板借助于液体毛细管层被夹持在基板支撑结构的表面上，该表面包括用于接收基板的ー个或多个基板支撑元件，并被配置成在一个或多个支撑位置处为基板提供支撑。基板支撑结构进ー步包括密封结构，该密封结构围绕着所述表面并具有形成密封边缘的顶部表面或边缘。在密封边缘与最外侧支撑位置之间的距离足够大，使得在基板的夹持期间，基板能够向下弯曲，以减小或消除在密封边缘与基板的底部表面之间的间隙。在基板的夹持期间，间隙可以被减小，使得基板的底部表面能够碰触到密封边缘。在一些实施例中，密封边缘大致上与基板支撑元件的顶部同高。以上组合可以被配置成使得密封边缘与最外侧支撑位置之间的距离大于或等于相邻的支撑位置之间的最大距离的二倍。在一些实施例中，毛细管液体层周边与最外侧支撑位置之间的距离大于毛细管液体层周边与密封边缘之间的距离。接收表面进ー步包含具有不同毛细管势能的部分，用以在夹持过程中，在液体夹持层内诱导出预定的毛细管流。在一些实施例中，在液体夹持层内的预定毛细管流是在朝向液体夹持层的周边的方向上，以及在一些实施例中，在液体夹持层内的预定毛细管流的至少一部分发生于在基板支撑结构的表面中的一个或多个沟槽中。
目前所掲示的本发明原理显然是可以采用不同方式来施行。


将參考在附图中所示的实施例，进ー步说明本发明的不同方面，附图中图I为示意性说明介于两个大致上平坦结构之间的夹持层的剖面视图；图2A为适合用于藉由夹持层来将基板夹持住的基板支撑结构的剖面视图；图2B为图2A的基板支撑结构的顶视图；图3为示意性说明沿着夹持层外部表面的蒸发过程的剖面视图；图4A和图4B为包括密封结构的基板支撑结构的剖面视图；图5示意性说明基板剥离的概念；图6示意性说明蒸气朝向外部环境散发出去的概念；图7A和图7B示意性说明相比于图6，基板支撑元件的另外ー种安置方式的效果；图8A和图8B不意性说明不同的毛细管势能；图9为包括周围边缘的基板支撑结构的剖面视图；图IOA到图IOC为图9的基板支撑结构的顶视图，其中进ー步示意性说明重新夹持操作的概念。图IlA为具有不同毛细管势能区域的基板支撑结构的顶视图；图IlB为具有夹持层的图IlA所示基板支撑结构的顶视图；图12为具有螺旋沟槽的基板支撑结构的顶视图；图13A、图13B示意性说明空穴形成和/或润镟真空(cavitation)的概念；图14示意性说明空穴封入的概念；图15为具有隔间的基板支撑结构的顶视图；图16A示意性描述在使用液体夹持层的基板支撑结构中的凝结现象；图16B示意性说明基板支撑结构包括具有凸起部分的缘沟；图17A为具有蛇形样式沟槽的基板支撑结构的顶视图；图17B为图15的基板支撑结构中一部份的横剖面视图17C为基板支撑结构中一部份的透视图；图18A为包括储存槽(reservoir)的基板支撑结构的剖面视图；以肉图18B为包括储存槽和周围边缘的基板支撑结构的剖面视图。
具体实施例方式以下内容为本发明不同实施例的描述内容，仅提供作为应用实例并參考下列附图。图I为示意性说明在第一基板2 (例如是晶圆)与第二基板3 (例如是类似晶圆台的基板支撑结构)之间的液体层I的剖面视图。适合用干与光刻处理有关的应用的液体是
水。在包括第一基板2和第二基板3的配置方式中，第一基板和第二基板藉由液体层I的作用以如图I所示的方式而被夹持在一起，液体层进一歩被称为夹持层，这种配置方式在下文中将被称为“夹持”。由于夹持层的厚度通常非常小，且在此种实例中，毛细管カ很重要，夹持层也可以称为毛细管层。第一基板2和第二基板3分别具有大致上是平坦的表面5、6。在第一基板2和第二基板3的相对表面5、6之间的标称距离以高度h来表示。夹持层I具有也被称为凹液面的外部液体表面8，由于液体对第一基板2和第二基板3的附着连接作用，外部液体表面通常是内凹的形状。在将水用作夹持液体的应用实例中，由水分子的偶极排列所产生的范德瓦尔斯(Van der Waals)力会导致分子彼此能够相互连接(表面张力)，并且分子能够连接至其他表面(附着力)。外部液体表面8的凹度(也称为凹液面曲率)取决于在外部液体表面8与第一基板2的表面5之间的接触角度，还取决于在外部液体表面8与第二基板3的表面6之间的接触角度。以上各个接触角度则取决于在夹持层I内所使用的液体，还取决于以上ニ基板2、3的材料性质。此外，凹液面曲率提供横过外部液体表面8的压カ差。较高的凹液面曲率(亦即是更加内凹的外部表面)可以提供较大的压カ差。有关用于将两个具有大致上是平坦的相对表面的结构保持在一起的夹持层的更加详细描述内容在国际专利申请W02009/011574中被提供，其全部内容并于此以作为參考。图2A和图2B示意性示出适合用于将基板12夹持住的基板支撑结构13的剖面视图与顶视图，其中基板支撑结构13藉由夹持层11的作用以參考图I所描述的方式来将基板12夹持住。基板支撑结构13包含具有ー个或多个基板支撑元件17的表面16。基板支撑元件17被配置成用于限定和維持在基板12与基板支撑结构13之间的距离。以上这些基板支撑元件17可以采用如图2A、图2B中所示的结节(burl)的形式，或是ー个或多个隆起(ridge)的形式。另外或是或者，若干间隔件(例如是玻璃颗粒、ニ氧化硅颗粒或是类似颗粒)可以被均匀地散布在表面16的上方，用以作为基板支撑元件。基板支撑元件17可配置成用于减少通过夹持层11施加的夹持カ所产生的基板变形。基板支撑元件17的存在例如是可以减少基板弯曲现象的发生。此外，基板支撑元件17的存在可以减少由于在基板12的背面15上的粒子所产生的污染影响。基板支撑元件17的节距可基于针对由夹持层的夹持カ所导致的最大基板变位(deflection)设置的要求。每ー个基板支撑元件17的接触表面使得该接触表面足以承受在所施加的夹持压力下的变形和/或破坏。优选地，接触元件的边缘是圆角的，以在例如清洁处理中，減少粒子污染的可能性。具有圆形接触区域的结节的一般直径值在10微米到500微米的范围内，例如是200微米。若干结节的一般节距值在I毫米到5毫米的范围内，例如是3毫米。基板支撑元件17的标称高度决定了基板12与基板支撑结构13的表面16之间的距离。标称高度进ー步对于可得到的夹持压力具有影响。基板支撑元件17的标称高度的选择通常是在所需夹持压カ与粒子所造成变形的可能危险性之间进行权衡的結果。较低的高度通常会增大可得到的夹持压力。较大的夹持压力通常会改善夹持的稳定性。另外，较低的标称高度将减少夹持层的厚度，因此改善基板12与基板支撑结构13之间的热传递状況。另外一方面，虽然在真空系统中并未存在有许多游走粒子，但在基板支撑结构的表面上出现这些游走粒子将导致严重的局部不稳定状况发生，特别是如果这些游走粒子的 尺寸超过基板支撑元件17标称高度的情況。于是，较高的高度将能够減少面对这样的负面影响的机会。可以被改变来得到期望的夹持压力的其他參数包括基板12的材料性质、基板支撑结构13的表面16的材料性质、表面16的表面面积、基板支撑元件17的形状和数目、基板支撑元件的节距，以及被用来形成夹持层11的液体种类。作为特定的解决方案，基板12和基板支撑结构13的ー个或ニ个接触表面可以被施加表面处理，或是包覆ー层材料，用以影响在形成夹持层11的液体与相关接触表面之间的接触角度。基板支撑结构13的表面16可被缘沟(moat)或沟槽19或是类似结构包围。在处理中，缘沟19可被用来建立夹持。为了达到此目的，缘沟19可以被连接至液体调节系统和/或气体调节系统。在建立夹持的过程中，ー个或多个动作可经由缘沟19来施行,其中包括供应夹持液体、清除过多液体和配给干燥气体。气体配给动作优选地包括沿着基板支撑结构表面的外部表面周围来配给干燥气体，用以进一歩清除过多的夹持液体来建立夹持。适宜用于气体配给动作中的干燥气体包括氮气和类似氩气的惰性气体，虽然其他气体也可以被米用。液体调节系统可配置成用以将液体供应至基板支撑结构表面，和/或在将基板安置于液体层的顶部上之后，用以将在基板下方的液体清除掉，而形成夹持层。有关于藉由使用外部液体供应和采用缘沟的液体清除系统来形成夹持层的进ー步详细描述内容在美国专利申请案12/708，543中加以描述，其全部内容并于此以作为參考。对于缘沟19，缘沟19包围密封结构21，用以将从夹持层11和缘沟19漏到周边环境内的蒸气泄漏限制住。优选地，密封结构21的顶侧具有与基板支撑元件17的标称高度相对应的高度。如先前所提及的内容，缘沟19可与气体配给系统相接触，例如是经由ー个或多个气体入口 23和一个或多个气体出ロ 25。如果密封结构21存在，能够在具有液体层的基板支撑结构表面16与密封结构21之间建立气体流，因此，形成在图2B中以虚线箭头所示的沟槽气流。一个或多个气体入口 23和一个或多个气体出ロ 25是以对称方式而沿着缘沟19来提供的。在图2B的实施例中，存在两个气体入口 23和两个气体出口 25。气体入口 23和气体出口 25可以被安置成使得第一虚线27是通过连接两个气体入口 23而形成，而第二虚线29是通过连接两个气体出ロ 25来形成，以上ニ虚线大致上彼此相互垂直。在附图所示的一些实施例中，缘沟19、密封结构21，或是相关组件并未被表示出来。然而，应了解的是这些实施例也可以包括以上特征，且缘沟和/或密封结构也可以从具有以上特征的实施例中删除。图3为示意性说明从液体夹持层I蒸发的过程的剖面视图。在液体层接ロ处的蒸发作用(即，在内凹液体表面处的蒸发作用)对于夹持的稳定性具有负面影响。由于蒸发作用，外部液体表面8的位置可能向内朝着全新位置移动，从而形成外部液体表面8’。作为移动的结果，液体夹持层I所覆盖的表面区域縮小，因此，被用来将表面2和表面3夹持在一起的表面区域亦被縮小。结果导致夹持的稳定性和强度减弱。如果被夹持层I所覆盖的表面区域变得太小，夹持可能会被破坏，且表面2和表面3则将无法再被保持在一起。
在研究夹持失效的原因时，本专利发明人认识到能够造成夹持器功能被破坏的主要机制之一是在此被称为基板剥离的机制。图4示意性说明基板剥离的概念。毋须受到理论的限制，应了解的是由于沿着液体夹持层11外部表面的蒸发速率的变化，基板12的边缘可能在由于液体夹持层退后而具有较大蒸发作用的位置点处开始从基板支撑结构13往上抬高。抬高动作在图4中由箭头71来示意性表示。由于此剥离动作,蒸气可更加容易从液体夹持层11往外泄漏(如箭头72所示)。此外，液体夹持层11的外部液体表面18的表面区域増加，这导致蒸发速率増加。另外，局部剥离导致夹持层11进ー步从剥离动作发生的区域往后退，造成进ー步的剥离和无法夹持的結果。以此方式，局部剥离将严重限制夹持的寿命。期望的是能延长夹持的平均寿命，特别是用干与光刻相关的应用，使得在被夹持基板有时接受的冗长处理的过程中，夹持功能能够被维持住且基板被保持于夹持位置处。夹持器的寿命可以经由使用不同解决方案来加以延长。以上解决方案包括例如在沿着夹持液体周围提供密封结构，用以大致上将面向夹持液体表面的周围开ロ关闭、提供用于基板的悬臂配置方式，用以实现对基板与基板支撑结构的密封结构或表面之间的周围开ロ的大致上关闭、调整基板支撑结构的表面，用以包括具有用于毛细管层定位的不同毛细管势能的区域，以及包括用于进入至沿着夹持液体周围区域内的牺牲蒸发作用的液体储存槽。此夕卜，基板支撑结构的表面可以被划分为隔间，用以避免在夹持液体层内生成气泡，并且缘沟可以被使用于具有阶梯部分的表面周围用以吸收凝结液滴，来防止夹持液体层受到干扰。将在此被详加描述的这些解决方案可以单独使用或是以彼此之间的任何组合方式来使用。针对将在真空环境内使用的夹持的另外ー项议题是避免夹持液体过度泄漏至真空中。对于例如是在真空室内执行的带电粒子光刻的应用而言，以上议题是重要的考虑事项，其中在真空室内的过多水份会损害光刻处理。密封结构和/或悬臂配置方式的使用(每一项单独使用或是结合其他解决方案来使用)能够有助于减少来自夹持液体层的蒸气泄漏量，以及延长夹持的使用寿命。密封结构如上所述，密封结构可以被包括用以大致上将面朝向夹持液体表面的周围开ロ关闭，密封结构例如是围绕着以上所描述夹持液体的蒸气限制用环形结构或边缘21。图4A表示出基板支撑结构13具有形式为加高边缘的密封结构21。密封结构的顶部边缘22优选地具有与基板支撑元件17高度相对应的高度，使得密封结构能够碰触到接近其周围处的基板，或是在密封结构与基板之间形成狭窄间隙。此种配置方式可以被用来大致上将面朝向夹持液体表面的周围开ロ关闭，用以减少蒸气的泄漏。沿着夹持液体周围所形成的封闭空间(在这种应用实例中是由边缘21、缘沟19、夹持液体11，以及基板12的底部表面形成的)也有助于延长夹持的寿命，藉由允许夹持液体和其蒸气到达部分压力，因此，能够降低夹持液体的蒸发速率。密封结构21可包含坚硬的顶部边缘22，或是ー个或多个可弹性变形的元件，例如是由氟化橡胶或橡胶所制成的0形环或C形环，可弹性变形的元件可被用在顶部表面处，用以形成抵住基板的蒸气密封件。在图4B的实施例中所示的0形环24被布置在密封结构内的凹部中，使得0形环的顶部被设置成到达基板支撑元件的高度。0形环在径向侧边(例如是面朝向基板支撑结构13的中央的径向侧边)处可以具有切ロ，使得在毋须施加过度压力的状况下，0形环就可以被压缩于基板支撑结构13与基板12之间，但是足以限制住蒸气的泄漏。另外或是或者，坚硬隆起部分或刃状物(例如是在图7B中所示的隆起部分26)可以被形成在密封结构21的顶部表面内，向上延伸而形成外部密封环。较窄密封边缘(S卩，密封结构的较窄顶部表面)会减少粒子或污染物可能被捕捉于 密封边缘的顶部表面上、被积存于基板与边缘之间以及形成容许蒸气从其中泄漏出去的间隙的机会。然而，较宽密封边缘形成容许蒸气泄漏出去的较长泄漏路径，对蒸气的泄漏带来更大的阻力。因此，要在较窄密封边缘与较宽密封边缘之间进行折衷(例如比较以下描述的图7A和图7B)。当基板正确地接触到较宽密封边缘时，较宽密封边缘形成较长的泄漏限流路径，増加了蒸气泄漏经过密封件的流动阻カ和减小了泄漏速率。然而，较宽密封边缘也增加了容易受小型粒子影响的区域，如果小型粒子积存于基板与密封边缘之间，小型粒子将会导致基板的局部变位和得到易产生泄漏的密封件。因此，最佳的密封边缘宽度取决于环境的洁净度和粒子干扰密封件的可能性。密封结构的顶部表面或是外部密封环的顶部边缘可以被制成非常平坦，以避免非必要的间隙形成于密封环与基板的底部表面中间。优选地，密封结构21的顶部表面22、顶部表面可弹性变形的元件24，或是隆起部分26的顶部边缘被安置在基板支撑元件的顶部高度处或是被安置成低于基板支撑元件的顶部高度。位于基板支撑元件顶部的上方的顶部表面或边缘将容易引起基板剥离，进而减少毛细管夹持的使用寿命。如同以上所描述的密封结构用于得到狭窄间隙或对基板的密封件，但已经发现其具有若干问题。在此配置方式中，蒸气压カ导致的抬高效果，以及由基板的弯曲、翘曲或变形所导致的间隙并未被补偿。另外，由于基板的这种变形的不可预测性，密封性能是无法预测的。此外，在这种设计中，蒸气的若干标示泄漏量将是经常存在的。坚硬的密封结构将容许标示泄漏量经过贴着基板形成的狭窄间隙，以及例如是0形环或C形环的可变形密封结构具有一定的粗糙度(大约100奈米或是更大)，这也可能造成标示泄漏量。图6示意性说明蒸气由于基板边缘的抬高或弯曲而产生泄漏。从液体夹持层蒸发出来的蒸气被释放到夹持液体周围的空间内，其中包括缘沟19，以上空间是以带点区域来标不的。如果在此空间内的压カ超过特定临界值，基板将会被略微抬闻(以指向上方的箭头来标示)，同时，基板的其余部份被往下拉住(以指向下方的箭头来标示)。在基板与密封结构之间的间隙增加，且蒸气“漏出”至外界环境中，以箭头74来示意性标示。基板边缘的抬高和间隙的变宽也可能因为基板的弯曲或是基板形状的其他扭曲而产生。当所使用的基板非常薄吋，以上状况尤其成为问题。当在以上配置周围是真空环境时以上状况尤其成为问题。在压カ减小的环境下执行的光刻应用中，期望将发散至真空环境内的蒸气量维持成最小值。悬臂配置方式悬臂配置方式可以被用来解决以上提及的问题。悬臂配置方式可通过以下操作实现，即，通过将基板支撑元件与基板支撑结构表面16的周边间隔开一定的最短距离，来将基板边缘处的突出结构(overhang)増加，使得基板在其边缘处能够被向下移动，以大致上将面朝向夹持液体表面的周围开ロ关闭，以及进ー步限制从液体夹持层蒸发出来的蒸气向周围环境中释放。密封结构可以用在基板周边处或是用在基板周边附近，以改善抵住基板的密封件。此种解决方案可以被使用于基板支撑结构的任何实施例。

图7A示意性说明以下状态，其中图6的表面的外部基板支撑元件被移除，使得基板边缘与最外侧基板支撑结构17之间的距离增加。结果导致从最后ー个基板支撑元件延伸出来的基板部分增加，用以形成悬臂部分。因为毛细管夹持层所施加的夹持カ(以指向下方的箭头来标示)，基板的悬臂部分被朝着密封结构21往下拉动，与由于在夹持液体周围的空间内的蒸气压カ和基板弯曲所产生的向上的力相对抗。基板的下垂将基板与密封结构之间的间隙减小，且优选地导致基板大致上将间隙关闭。基板的周边以因受カ而抵住密封结构为优选，甚至当基板略有弯曲时，亦可确保接触以及在基板与密封结构之间的间隙被关闭。因此，悬臂式密封件能够对抗将基板从密封边缘推离的蒸气压カ的力，还能够克服基板的某些弯曲量(正向或反向)，从而大幅增加了密封件的可预测性。为了要在基板的周边部分上产生足够的向下的力，以形成有效的密封件，基板的悬臂部分应该足够大，并且作用于悬臂部分的夹持液体层的区域也必须要足够大。可通过在从基板支撑结构17最外侧到夹持液体层的周边部分(即，形成于夹持液体层外部表面上的凹液面的位置)之间安排足够长的距离，来实现以上結果。此距离在图7B中被示为距离“a”。在悬臂部分下方的大夹持区域将施加相应的较大向下的力，将基板往下拉动，以形成抵住密封结构21的密封边缘或隆起部分26的良好密封件。存在于夹持液体层的凹液面与密封结构之间的空间内的蒸气压カ将会在基板周边部分附近对基板施加向上的力。为了要形成良好密封件，由夹持层对基板悬臂部分施加的向下的力必须大到足以对抗由蒸气压カ所施加的向上的力，以及使基板与密封边缘相接触。为了确保得到以上结果，相比于曝露至向上蒸气压カ的基板区域，在悬臂部分下方的夹持区域必须要足够大。在一个实施例中，距离a明显地大于从夹持液体层的凹液面到密封边缘的距离，此距离在图7B中被表示为距离“b”。举例而言，距离a可以比距离b大二倍或是二倍以上。这确保了在基板悬臂部分上的力平衡状况能够朝向密封边缘向下偏斜。由于夹持液体层的凹液面位置可能改变，基板支撑结构的几何形状是可以可选地藉由參考夹持表面16的周边部分来加以限定，夹持表面16的周边部分即为夹持液体层形成于其上的表面的外部边缘28 (在图7B中被标示)。外部边缘28可以例如由缘沟19的内壁的径向位置(如同在图7B中所示的实施例)、周围边缘41的外部边缘(图9)或是第二部分52 (图11A、图12)，阶梯部分83的内壁(图16B、图17B)、沟槽43的内壁(图18A)，或是用于形成夹持表面的外侧边缘的任何其他结构来限定。因此，优选地，基板支撑结构在从最外侧基板支撑结构到夹持表面16的周边部分(外部边缘28)具有足够长的距离，此距离在图7B中以距离“c”来说明。同样地，距离c优选地明显大于从夹持表面16的周边部分到密封结构21的密封边缘或隆起部分26的距离，此距离在图7B中以距离“d”来说明。在一个实施例中，距离c可以比距离d大二倍或是二倍以上。这确保了在基板悬臂部分上的力的平衡状况能够朝向密封边缘往下偏 斜。此外，实际的距离a和距离c优选地是足够长的，使得基板的悬臂部能够略微往下偏斜，使得基板的任何弯曲或翘曲(即是接近基板周边处的向上偏向状況)能够被抵消棹。基板支撑元件17优选地被配置成在足够靠近在一起的位置处为基板提供支撑，以避免在支撑位置之间出现基板的明显向下偏向(下陷)现象。基板支撑元件可以被配置成规则的样式，其中支撑位置之间的节距的尺寸能够避免在支撑位置之间基板出现明显下陷现象。在一些实施例中，距离c大致上等于或大于支撑位置之间的标示距离，同时，距离d大致上等于或小于此标示距离。优选地，距离a和距离c显著大于在基板支撑元件的支撑位置之间的标示距离或最长距离。举例而言，针对0. 775毫米厚的硅基板，在支撑位置之间可以采用3毫米或更短的节距，且5毫米或更长的距离a是适宜的。在一个实施例中，距离a和/或距离c等于或大于在基板支撑位置之间的最长距离的二倍。施加于基板的悬臂部分上的压カ可以被视为从最外侧支撑位置起作用的扭矩，在悬臂部分下方的夹持力作用于向下的方向，而蒸气压カ则作用于向上的方向。如果夹持液体层在该层周边的任何位置处朝向基板支撑结构中心后退(例如是由于夹持液体的蒸发)，由于夹持区域縮小和扭矩臂变短，向下的夹持カ将会减小。然而，向上的力将维持固定不变，或是因为凹液面与填充有蒸气的密封边缘之间的区域变大，向上的カ将会増大。因此，向上的力与向下的カ之间的平衡状态可能移转，使得不再有足够的向下的力来提供足够的密封作用，且在凹液面往后退的区域内，蒸气泄漏将会増大。以下所描述的夹持定位解决方案可以被用来防止或減少凹液面往后退状况的发生，导致得到更长的耐久力和更紧密的悬臂式蒸气密封件。随着基板底部表面与密封结构顶部表面之间的接触状况的建立，蒸气密封件的紧密度则是受限于以上ニ表面的粗糙度和粒子的存在，粒子可能变成被嵌在以上ニ表面之间，并形成间隙。基板与其抵住而相接触的密封结构的顶部边缘可以被制成非常平坦，优选地具有降低至10奈米或更小的粗糙度，以避免非必要的间隙出现于基板与密封结构之间，且能够大幅度降低蒸气的泄漏速率(相比于图6中的箭头74，以较小的箭头75来示意性表示)。密封结构21可以如以上所描述的方式来形成(例如在图4A和图4B的讨论内容中)，举例而言，利用包括坚硬表面22或可弹性变形的元件24的顶部表面，或是利用如图7B中所示的从密封结构21向上延伸的狭窄隆起部分26，用以组成密封边缘。如先前所记载的内容，在图7A中所示的较宽密封边缘与在图7B中所示的较窄密封边缘之间存在权衡。当基板正确地与密封边缘相接触吋，较宽密封边缘将形成较长的流动通路，针对经过密封件泄漏的蒸气提供较高的流动阻力，但是较宽密封边缘也更加容易受到小型粒子的影响，小型粒子导致基板产生局部偏向，得到容易发生泄漏的密封件。因此，密封边缘的最佳宽度依据被夹持基板被使用于其中的环境的洁净程度而定。优选地，密封边缘(即密封结构的顶部表面、可弹性变形的元件，或是狭窄隆起部分)被安置成大约与基板支撑元件的顶部保持相同高度，或是略微高于或低于此高度。由于因为悬臂配置方式所导致的对基板的向下压制，在顶部表面或边缘的相对定位中则具有更多自由，甚至当密封结构略微高于基板支撑元件的高度时，基板的剥离也较不可能发生。此夕卜，加入以下描述的周围防止剥离边缘将进一歩降低发生这种剥离的可能性，且更高级的密封结构有助于在基板与基板支撑结构之间导引出更大的密封力和提供更好的密封件。悬臂式密封件将夹持的持续时间改善并降低蒸气的泄漏量，且毋须额外的夹持准备步骤。悬臂式密封件也是相对简易的且施行成本低廉，且不同于ー些其他解决方案，悬臂式密封件不会增加基板支撑结构的体积。悬臂式密封件可能足以使得在此所描述的用于延长夹持器寿命和降低蒸气泄漏量所需的其他解决方案变成不需要。如果悬臂式密封件的工作状况极佳，导致蒸气的泄漏不再发生，则毋须使用到例如是毛细管层定位的额外解决方案。然而，如果密封件并非是完美的(如密封件经常是如此)，以下所描述的基板剥离机制依然可能发生，进而可能破坏在某一位置处的密封件，以及容许蒸气从夹持液体层泄漏出去和快速蒸发。因此，优选地是额外地采用以下所描述的毛细管层定位和/或在此所描述的其他解决方案，用以将基板剥离 最小化和将夹持稳定住。毛细管层定位如上所述，基板支撑结构的表面可以被调整成包括具有不同毛细管势能的区域，以影响夹持液体的运动，来加强在关键区域内的夹持器。毛细管势能被定义为通过毛细管压カ来吸引液体的势能。具有高毛细管势能的表面部分用于吸引夹持液体，同时，具有较低毛细管势能的表面部分则对夹持液体的吸引カ较小。此特征可以被用来形成以预定方向流动的夹持液体流，以确保在关键位置处蒸发液体能被补充。尤其是，本项专利发明人发现具有包含不同毛细管势能部分的表面的基板支撑结构导致平均起来夹持能够维持更长的时间段。不同的表面部分应配置成使得在夹持层内能够建立可预测的毛细管流。藉由在夹持层内的液体的运动，可以产生毛细管流，其中在夹持层内的液体是从具有较低毛细管势能的位置点流到具有较高毛细管势能的位置点，特别是位于具有较高蒸发速率的外部表面的位置点。依据特殊的状況，藉由适当地配置基板支撑结构表面上的不同表面部分，可以可预测的方式来引导毛细管流。可以若干方式来影响表面部分的毛细管势能。在整个描述内容中，本发明的实施例通过參考对不同高度水平的使用来加以描述。使用不同高度水平是用以得到具有不同毛细管势能的部分的稳健施行方式。具有较低高度水平的表面部分将会容纳在基板与表面部分之间的相对厚的夹持液体。相比于高度水平较高且具有相对薄的夹持液体层的表面部分，具有较低高度水平的表面部分的毛细管势能则是相对低的。用以得到表面部分所需的不同毛细管势能的其他方法包括，但不限于是表面处理、对于每ー个表面部分的不同材料的选择，以及在表面部分上提供一层或更多层包覆层。在使用水的应用实例中，举例而言，表面部分可以被制成大致上是亲水性，或是表面部分可以被制成大致上是疏水性，或是以上两种技术可以被结合使用。接着，施加至表面上的水份将会被吸引至相对更具亲水性的表面部分。图8A示出基板剥离的概念。在这个应用实例中，基板的右手侧边被抬高，因而将位于此位置处的夹持层11的外部表面加大。由于基板12被抬高，更多蒸气将会泄漏至接近基板抬高区域处的周围真空系统中。为了补偿蒸气的流失，夹持液体的蒸发亦为之増加。此外，基板的抬高导致接近基板12的抬高区域处的外部表面22被拉长。这种拉长导致凹液面曲率减小，即内凹外部表面縮小。如先前所提及的内容，縮小的内凹外部表面与横过表面的较小压力差相对应。由于沿着外部表面之蒸气压カ維持大约是相同，在夹持层11内之压カ差则是会上升。在图8A中，在右侧外部表面的夹持层内的压カ大于在左侧外部表面的夹持层内的压カ。或是换言之，在左侧外部表面的毛细管势能高于在右侧外部表面的毛细管势能，导致在夹持层内产生从右向左的毛细管流，以白色箭头来示意性标示。此毛细管流使得位于左侧的外部表面18能够维持其原始位置。另外一方面，如果左侧外部表面确实已收缩而形成外部表面18’，毛细管流可使外部表面返回至其原始位置。收缩和返回动作用双向箭头来示意性标示。在图8A中夹持器的右手侧，毛细管流导致夹持层11的外部表面22依照箭头示意性标示的方向而收縮。由于基板12下方的液体被移除，被夹持层11所覆盖的区域将会减小。在右手侧的夹持力的欠缺将造成基板12边缘进一步被抬高，进而导致夹持器的进ー步劣化，以及最后致使夹持器失效。图SB示意性示出在本发明若干实施例中所采用的概念。本项专利发明人已了解 到凹液面曲率的类似差异可藉由形成表面包含不同高度水平部分的基板支撑结构13而产生。在图8B中，元件50代表着基板支撑结构表面的具有比表面其余部分相比提高的高度水平的部份。在平衡状态下，位于左手侧的凹液面和位于右手侧的凹液面是具有大致上相同的曲率。因为蒸发的结果，位于以上ニ侧的外部表面18可略微后退。从图形中可以看出，在基板12与基板支撑结构13之间，位于由元件50覆盖的区域内的位置处的液体夹持层11的高度小于位于未被元件50覆盖的位置处的液体夹持层11的高度。外部表面18在左手侧处的缩回将会导致凹液面高度降低和其曲率増加。在右手侧处，外部表面的缩回对于凹液面的尺寸和形状则并未具有重要的影响。结果导致毛细管流是以參考图8A所讨论的类似方式而被诱导产生(以白色箭头为代表)。毛细管流容许在左手侧处的夹持层周边液体被补充，使得外部表面18能够回到其位置，同时，在右手侧处的外部表面从位置22朝向更加往内的位置后退。图9为依照本发明实施施例用于将基板12支撑住的基板支撑结构13的剖面视图。图9的基板支撑结构13包含周围防止剥离或夹持器定位边缘41。周围边缘41在基板支撑结构13与基板12之间具有较短距离。在基板支撑结构13与基板12之间的标称距离在图I中以高度h来表示，高度h通常是大约3到10微米。周围边缘41与基板12之间的距离一般在500奈米到I. 5微米的范围内。优选地，周围边缘41具有的高度比在基板支撑结构13的表面16上提高的接触元件的标称高度少I微米。毋须受到理论的限制，周围边缘41以參考图IOA到图IOC所描述的方式，限制基板剥离，其中图IOA到图IOC示出了具有夹持层的基板支撑件的顶视图。虽然周围边缘41的出现是已參考图9来加以讨论的，但这种周围边缘41的使用并不限于此项实施例，但是可以被使用于在此所描述的任何其他实施例。首先，随着液体从外部表面8蒸发出去，外部表面8将往后退至周围边缘41与基板12之间的小间隙内。由于不均匀的蒸发，如图IOA中示意性所示，外部表面8可能局部进ー步向内后退。周围边缘41与基板12之间的小间隙上的压カ差远大于在主要夹持区域内的压カ差，例如分别为大约I巴和大约20毫巴。換言之，在周围边缘41的毛细管势能大于在主要夹持区域内的毛细管势能。当外部表面8因为蒸发作用而到达周围边缘41的内侧表面时，表面则将遇到在基板12与基板支撑结构13之间的较长距离。如图IOB中示意性所示，在此区域内的较低压力差将会导致少量液体流入周围边缘41与基板12之间的间隙内。液体将继续流动，直到周围边缘41与基板12之间的间隙被完全填充为止，如图IOC所示。空穴则将被留存在主要夹持区域内。整个空穴被液体层所围绕。由于蒸发作用所产生的丧失了毛细管夹持作用的区域则实际上已往内侧移动。外部毛细管表面維持在相同位置处。结果导致基板边缘将不容易被剥离，且夹持器的使用寿命被延长。通过避免或減少剥离的发生，周围边缘41还通过避免在基板与在基板支撑结构周边处的密封结构之间引入间隙或是避免増加间隙尺寸，而降低蒸气的泄漏。图IlA示意性示出依照本发明实施例的基板支撑结构表面16的顶视图。为了清楚表示的目的，可以存在的ー些额外结构(例如是在其他图形中示出的基板支撑元件、缘沟和/或密封结构)并未在图IlA中被显示出来。在此项实施例中，表面包含具有两种不同高度水平的部分。具有第一高度水平的表面部分是以条纹区域(沿着从左侧顶部到右侧底部的方向来加条纹)来表示，在下文中被称为第一部分51。具有第二高度水平的表面部分是 以未具条纹的区域来表示，在下文中被称为第二部分52。第一部分51的高度水平低于第二部分52的高度水平。如果液体夹持层形成在基板支撑结构表面16的顶部上，在第二部分52的顶部上的液体夹持层厚度将会小于第一部分51的顶部上的液体夹持层厚度，例如分别是2到4微米，优选地为3微米，相对于3到10微米，优选地为5微米。图IlB示意性示出图IlA的基板支撑结构表面16被夹持液体层(以沿着从左侧底部到右侧顶部的方向来加条纹的阴影轮廓来示意性表示)覆盖住的顶视图。为了清楚起见，基板并未被表不于图形中。液体夹持层的外部表面主要与基板支撑结构表面16的具有较高高度水平的部分(即第二部分52)相接触。然而，在単一位置处(即參考标记54指示的位置)，外部表面则是与表面16的具有低高度水平的部分(即第一部分51)相接触。如參考图SB所解释的内容，外部表面的收缩动作集中于间隙位置处，此间隙位置进ー步被称为牺牲间隙。在图IlB中，夹持液体的外部表面正沿着在沟槽55内的大的黑色箭头的方向收縮。如同參考图8A、图SB所解释的内容，在夹持层内诱导生成毛细管流(在图IlB中以白色箭头来示意性表示)。毛细管流允许将液体供应至与第二部分52相接触的液体夹持层的外部表面，以限制由于在与第二部分52相接触的周边处的蒸发(小黒色箭头)导致的夹持液体层外部表面收缩。第一部分51的高度水平与第二部分52的高度水平之间的高度差使得流动阻カ能够被毛细管压力差所克服。此外，为了要避免外部表面在与第二部分52相接触的夹持层周边处发生收缩，毛细管流的流动速率可以被配置成使得其能够跟上夹持层外部表面处的夹持液体的蒸发速率。通过容许外部表面在特定预定位置(S卩外部表面的与第一部分51相接触的位置)处发生收缩，以及对夹持液体从外部表面的其余部份(即外部表面与第二部分52相接触的位置)的蒸发进行补偿，在夹持处理过程中，大部份的液体夹持层外部表面维持于原位。
在此项实施例中，沟槽55用作液体的牺牲来源，用以将由于从夹持液体层周边处的外部表面的蒸发所流失的液体加以补充。液体通过毛细管流从沟槽内被抽取,且液体流到第二 (较低)部分52的上方，用以补充围绕着基板支撑结构周边的第一(较高)部分51处的液体。随着发生更多的蒸发，在沟槽内的液体的外部表面将沿着沟槽长度而后退，逐渐将沟槽清空，用以补充围绕着周边的第一部分51处的夹持层。结果导致夹持器的使用寿命能够被延长。第一部分51和第二部分52的分布状况的设计，以及ー个或多个牺牲间隙54的所在位置和数目可以决定夹持器的使用寿命能够延长到何种程度。图11A、图IlB中所示的设计示出単一位置沿着具有较低高度水平的基板支撑结构表面的周边，即单个部分用于产生牺牲间隙。为了要拉长仅存在夹持层外部表面经由单一牺牲间隙发生的收缩的时间，第一部分51包含形式为沟槽55的部分。优选地，此种沟槽的宽度小于基板支撑元件(例如是结节部分)的节距。举例而言，如果结节部分的节距是大约3毫米，沟槽的宽度可以是大约
0.5到3毫米，例如是I. 5毫米。
为了进一歩延长夹持器的使用寿命，沟槽可以包含弯曲部分。在一个更进一歩的实施例中，沟槽可以是螺旋形的形式，螺旋形式的应用实例被示意性表示于图12中。此沟槽之长度可以是非常长。举例而言，在基板直径为300毫米，以及液体夹持层内的可容许空穴区域为全部区域的20%的应用实例中，具有I. 5毫米宽度的沟槽将可到达6000毫米的长度。如此长的沟槽长度将会增加在夹持层外部表面的特定预定位置处发生蒸发的时间。在图11A、图IlB的实施例中，沟槽从预定位置54沿着具有较低高度水平的周边延伸。预定位置54被安置成使得夹持层的外部表面能够如最初被设置的方式而与沟槽相接触。在图12的实施例中的沟槽并非起始于基板支撑结构表面的周边处，反而是起始于在径向方向上略微往内的位置处。此位置容许液体夹持层能够稳定存在，使得液体夹持层的外部表面也位干与基板支撑结构表面的周边相距较短径向距离处。如以下的讨论，结果导致边缘影响以及与凝结相关的影响将被减小。虽然图11A、图IlB描述了具有単一牺牲间隙的表面的实施例，基板支撑结构的表面设计方式是可以被容许产生多个牺牲间隙。形成更多个牺牲间隙(例如是沿着夹持层外部表面的周围彼此间隔等距离的三个牺牲间隙)将会减小毛细管流的距离，此毛细管流距离是在收缩表面的位置与沿着夹持层外部表面有液体供应的位置之间。结果导致在这些位置处用于导引出毛细管流所需的驱动カ可以减小，其中毛细管流用于再补给液体给位于第二部分52顶部上的外部表面，使得液体夹持层的外部表面能够维持其原有位置。模拟具有包含两个不同高度水平的表面的基板支撑结构的实验显示，将与ー个或多个沟槽有关的具有较低高度水平的表面部分的百分比限制成部分覆盖了小于液体夹持层全部区域的25%，优选地为小于20%的覆盖区域是有益的。如果ー个或多个沟槽覆盖住更多空间，藉由使用具有不同高度水平的基板支撑结构表面所帯来的改良夹持性能将可能被降低。如果在用于备制液体夹持层的夹持液体中存在预先存在的气泡，将夹持器带入真空环境内将会导致在夹持层内的这样的气泡膨胀，如图13A和图13B中示意性说明。如果环境压カ减小，例如是从I巴降低至20到40毫巴(在夹持液体为水的情况下，以上压カ值是在液体夹持层外部表面的周围的典型蒸气压カ值)，如图13A中所示的初始小气泡61的尺寸将会膨胀若干个数量级，如图13B中所示。如已看到的那样，具有图13B中的气泡61的尺寸的气泡可能严重影响到夹持的強度，至少是具有局部性的影响，且对于夹持器的稳定性具有负面影响。另外ー种可能导致夹持器不稳定的机制是自发性空穴的形成，例如是因为在夹持层内的液体涡漩真空或是因为溶解气体沈淀造成的。如果夹持器被带到真空环境中，因为涡漩真空形成的空穴可能会以与先前关于预先存在的气泡所讨论的相类似的方式膨胀。所形成的空穴对于夹持器稳定性具有负面影响。类似于图2A中所示那样的基板支撑结构13的实施例可以被设计成，使得漩涡真空能够被最小化。毋须受到理论的限制，应了解的是对于孔穴存在临界半径。如果孔穴的半径变得大于此临界半径，孔穴将膨胀得过大。通过将基板支撑结构13设计成使得能够形成具有最小尺寸(即厚度h)的夹持层，此最小尺寸则是小于以上临界半径，可以大幅度限制漩涡真空。实验结果已显示具有3到10微米左右的最大厚度h的水夹持层似乎不会经历 游润真空。隔间图14示意性说明可以在ー些实施例中使用的空穴封入的概念。在这些实施例中，表面进ー步具有用于形成若干隔间的凸起结构63。如果在准备夹持层的过程中存在小气泡61，例如是如图IOA中所示的气泡，气泡不会因为环境压カ降低而如图IOB中所示那样膨胀成大空穴，而是气泡61的膨胀会受到凸起结构63的限制。于是，膨胀气泡的最大尺寸是由将气泡封闭的隔间尺寸決定。另外，除了限制气泡61膨胀以外，凸起结构63形成的隔间可配置成将气泡61关在里面。阻止气泡运动可改善夹持器的稳定性。由于凸起结构63的出现，自发性空穴产生和/或漩涡真空的影响因而能够被进ー步减小，进而导致夹持器的可靠度和稳定性得到改善。图15为依照本发明另一实施例的基板支撑结构的顶视图。在此实施例中，与图12中所示的实施例相类似，具有较低高度水平的部分51的至少一部份采用螺旋形状沟槽的形式。与图12中所示的实施例做对比，螺旋形状使得具有较低高度水平的表面部分51能够均匀地分布于基板支撑结构表面16上。此外，表面16具有用于形成隔间65的凸起结构，用以容许以參考图14所描述的方式来将气泡限制住。阶梯缘沟图16A示意性示出藉由在使用液体夹持层的基板支撑结构内的凝结产生的作用。当蒸气被冷却至其露点温度时，凝结现象将会发生。露点则是取决于类似温度、体积和压力等參数。如果基板12温度比蒸气温度冷出足够多，则沿着用于将外部夹持表面18限制住的缘沟存在于区域19内的的蒸气，可凝结于基板12上。这样形成的凝结液滴81可如虚线箭头示意性表示的那样沿着基板表面移动。如果凝结液滴18朝向夹持层11的外部表面18移动，液滴81将会被夹持层11吸收，造成在夹持层内的液体量増加。如參考蒸发所讨论的那样，所增加的液体将被均匀地分布至整个夹持层中。然而，如果夹持层具有的外部表面在两侧处带有相等的内凹表面，以及被吸收的液滴是足够大时，液体的均匀分布会造成基板暂时产生局部变形，即波可能在基板下方移动，且基板因而会产生反应。
为了限制这种因为吸收凝结液滴所产生的暂时局部变形，基板支撑结构13的表面16可以采用在图16B中示意性表示的方式来修正。基板支撑结构13在表面周围处是包含阶梯部分83，具有稍低的高度。表面的其余部分可具有単一高度水平，如图16B中所示，但是也可以具有不同高度水平的部分，例如是具有參考图11A、图11B、图12、图15和图17A所表示和讨论的外形轮廓。由于较低阶梯部分83的出现，当液滴被吸收时，夹持层的外部表面将膨胀至其中夹持层厚度是较厚的区域内。结果导致由于吸收液滴所产生的液体流动将会被制止。由于夹持层中覆盖着较低阶梯部分的凹液面曲率与在沿着液体夹持层外部表面的其他位置处的凹液面曲率相比被减小，毛细管流将会被诱导产生，其容许外部表面朝向图16A中所示的位置收缩。由于以上的阻尼作用，如參考图16A所讨论的基板12的暂时局部变形现象将会被限制住。实验已显示阶梯限制用(circmuscribing)部分83的高度水平与主要夹持表面之间的适宜高度差与基板支撑结构17的标称高度相对应。換言之，基板支撑结构17的高度与限制用部分83的深度优选地是相等的。限制用部分83可以被用来缓冲用于基板支撑结构的任何实施例的夹持液体。蛇形沟槽图17A为依照本发明另一实施例的基板支撑结构的顶视图。在此实施例中，结合了若干參考先前实施例讨论的特色。图17B为图17A的基板支撑结构的一部份的横剖面视图，图17C为基板支撑结构的一部份的横剖面视图，其中显示用于结构的不同元件的可能
高度变化。在图17A的实施例中，表面16具有形成于较高部分52之间的沟槽55。沟槽从位于周边处的牺牲间隙，被往内引导朝向中心，接着，从中心被往外引导朝向基板支撑结构的周边。在此实施例中，沟槽是蛇形形式的。随着夹持液体从外部周边处被蒸发出去，如先前所描述的那样，液体从沟槽被抽取。沟槽的清空开始于牺牲间隙处，以沿着沟槽长度的方向，朝向中心，接着，往后朝向周边。这导致沟槽接近周边处的最外侧部份是最后才被清空的，因为夹持液体层外部表面处的蒸发从沟槽抽取液体。藉由在更长的时间内維持全部液体，沟槽最外侧部份能够在更长的时间内补充夹持液体层的在周边处的最关键部份，因此，进ー步延长夹持器的使用寿命。在夹持液体层内的流动阻カ随着液体流动的距离而增加，同时，用于克服这种流动阻カ的毛细管压力则是与流动距离无关地維持一致。与图17A中所示的形式类似的蛇形沟槽形式将会减小，在相当大的蒸发已发生并且沟槽已有部份被清空的状况下，为了补充液体给夹持液体层的外部表面，毛细管流所需行经的距离。甚至在相当大的蒸发已发生之后，沟槽的外侧部分依然为接近夹持液体层外部表面的毛细管流提供液体源。此外，此种设计方式避免了在接近夹持层外部表面处具有清空沟槽部分，液体必须围绕着夹持层流动以到达外部表面。由于用于补充夹持层周边处的外部表面的流动距离较短，此种设计方式对于流动阻カ的负面影响则是较不敏感的。 图17B为图17A的设计中一部份的立体剖面视图，其中显示了以上讨论的不同元件，包括具有外部密封环26的周围密封结构21、具有用于缓冲夹持液体的阶梯包围(circumscribing)部分83的缘沟19、周围边缘41或是夹持液体层的外部表面形成于其上的第一(较高)部分52a、具有分隔用凸起结构63的隔间65、界定沟槽55的第一部分52b，以及用于支撑基板的基板支撑元件17。图17C示出具有用于不同元件的高度水平变化的结构。这种设计包含至少五个高度水平h到h5。缘沟19的底部高度Ii1是对于夹持操作无任何实际影响的第一高度水平。基板支撑结构的最低高度是限制用部分83的高度水平h2，例如在凝结的应用实例中，限制用部分83用于缓冲夹持液体。在这个实施例中的高度水平h3是其余表面部分的较低高度水平51，其中包括沟槽55和隔间65。在这个实施例中，高度水平h4是周围边缘21的高度水平以及界定沟槽55的较高部分52的高度水平，和用于形成隔间65的凸起结构63的高度水平，隔间65用来将空穴和如先前所解释的类似部分加以定位。最后，在此项特定实施例中的高度水平h5是与基板支撑元件17和密封结构21的水平高度相对应。液体储存槽还可针对蒸发到围绕夹持液体的区域中的蒸发提供液体储存槽，用以降低夹持层 的蒸发量。在图18A中所示的基板支撑结构13进ー步包含液体储存槽40。液体储存槽40被配置成容纳特定容积的液体(例如是水)，以及进一步用于储存此液体的蒸气。此外，当毛细管夹持层11存在时，液体储存槽被配置成向毛细管夹持层11提供蒸气，例如是经由ー个或多个沟槽43。储存槽可以被称为液体储存槽40。优选地，在储存槽40内的储存槽液体与在夹持层11内的液体相同。用于储存槽液体和夹持层的适宜液体是水。藉由提供另一能够产生蒸气的液体源，液体储存槽的出现提供进ー步减小夹持层11的液体蒸发。在储存槽内的液体的自由表面区域优选地大于夹持层11的内凹外部表面18的自由表面区域。在所示的实施例中，储存槽形成在基板支撑结构表面16下方的以全方向延伸的大型空间。储存槽的延伸宽度可以受到更多限制，例如以环形孔穴的形式，环形孔穴的宽度在表面16下在内侧边缘处延伸小的距离。另外一方面，储存槽可以完全不在表面下方延伸，储存槽例如被限制成在一些其他实施例中所示的缘沟19。在与外部表面18相邻的空间内的蒸气量由每ー个液体源提供，该蒸气量取决于在空间内的液体自由表面区域的相对尺寸。储存在储存槽内的液体的较大自由表面区域能够确保足量蒸气可用于为表面18的环境增加湿度，导致夹持层11的蒸发減少。液体可以将储存槽完全充满，或是将储存槽部分充满，在液体上方留下蒸气空间，如图18A和图18B中所示。借助于ー个或多个气体入口 43，蒸气可以从液体储存槽40被输送向夹持层11的外部液体表面18。在这种情况下，气体配给系统中使用的气体经由阀门45被提供给基板支撑结构，阀门45也用于将液体提供给液体储存槽40。另外一方面，气体可以经由一个或多个单独的气体连接单元来提供。如果这样的气体连接単元配置成经由ー个或多个沟槽43来提供气流，沟槽43用于将蒸气提供至毛细管层，一个或多个沟槽43可以具有流量控制单元44，此流量控制单元44配置成经由气体连接単元从源自储存槽40的蒸气中分离出气流。在另ー个可选实施例中，气体配给系统与一个或多个元件完全分隔开，用以将来自蒸气储存槽40的蒸气提供至夹持器。当温度较高(例如是摄氏30度)吋，储存槽可能导致凝结问题的产生。藉由调节基板支撑结构的温度，可以减轻以上凝结问题。储存槽也需要额外的准备步骤(例如是用以确保储存槽被充满)，还增加了基板支撑结构的容积。然而，储存槽可以被用于要求夹持器使用寿命特别长的应用(例如是密封结构或悬臂式密封件与储存槽的组合可能是必须的)，或是被使用于难以形成有效密封件的应用(例如基板的底部表面太粗糙，而无法容许得到适当的密封件来确保夹持器具有足够长的使用寿命的情形)。当较高的蒸气泄漏速率是可以被容许时(例如储存槽可以被用来取代密封结构)，或是在较低温度下操作(例如是在摄氏20度下，凝结问题将会是最小的)，储存槽也可以被使用。从以上描述内容中可以清楚得知，藉由使用基板支撑结构表面的高度差来诱导出毛细管流，基板支撑结构表面具有用于握持住基板的夹持层，诱导出毛细管流的操作可以为不同目的执行，例如是蒸发控制、将蒸气密封件維持成抵住密封边缘，以及凝结控制。应了解的是本发明并不限于以上这些目的，但是也可以被用来提供与液体夹持层的稳定性和可靠度相关的其他问题的解决方案。在整个描述内容中，提到了“夹持层”的表达方式。“夹持层”的表达方式应被理解为代表着具有内凹液面形状的液体薄层，其具有低于周围压カ的压カ值。通过參考以上所讨论的特定实施例，描述了本发明。可以认识到的是，在不偏离本发明的精神和范畴的状况下，以上这些实施例容易具有本领域技术人员公知的不同修改形 式和变形。于是，虽然特定的实施例已被描述，以上这些特定实施例仅为示例，并不会限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求界定。
权利要求
1.ー种基板支撑结构(13),用于借助于液体毛细管层(11)将基板(12)夹持于表面(16)上，该表面具有外部边缘(28)，且包含用于接收待夹持的基板的ー个或多个基板支撑元件(17), 其中，所述ー个或多个基板支撑元件被配置成在多个支撑位置处为所述基板提供支撑， 其中所述基板支撑结构进ー步包括密封结构(21)，该密封结构(21)包围所述表面并具有形成密封边缘的顶部表面或边缘(22、24、26)，以及 其中在所述表面的外部边缘与最外侧支撑位置之间的距离(c)大于所述外部边缘与所述密封边缘之间的距离(d)。
2.如权利要求I所述的基板支撑结构，其中在所述密封边缘与所述最外侧支撑位置之间的距离(c+d)大于相邻的支撑位置之间的最大距离。
3.如权利要求I或2所述的基板支撑结构，其中所述表面的外部边缘与所述最外侧支撑位置之间的距离(c)大于或等于所述外部边缘与所述密封边缘之间的距离(d)的二倍。
4.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中所述密封边缘与所述最外侧支撑位置之间的距离(c+d)大于或等于相邻的支撑位置之间的最大距离的二倍。
5.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中所述表面的外部边缘与所述最外侧支撑位置之间的距离(C)大于或等于相邻的支撑位置之间的最大距离的二倍。
6.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中所述表面的外部边缘与最外侧支撑位置之间的距离(C)等于或大于支撑位置之间的标称距离，以及其中所述外部边缘与所述密封边缘之间的距离(d)等于或小于该标称距离。
7.ー种基板支撑结构(13),用于借助于液体毛细管层(11)将基板(12)夹持于表面(16)上，该表面具有外部边缘(28)，且包含用于接收待夹持的基板的ー个或多个基板支撑元件(17), 其中，所述ー个或多个基板支撑元件被配置成在多个支撑位置处为所述基板提供支撑， 其中所述基板支撑结构进ー步包括密封结构(21)，该密封结构(21)包围所述表面并具有形成密封边缘的顶部表面或边缘(22、24、26)，以及 其中在所述表面的外部边缘与最外侧支撑位置之间的距离(c)等于或大于支撑位置之间的标称距离，以及其中所述外部边缘与所述密封边缘之间的距离(d)等于或小于该标称距离。
8.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中ー个或多个基板支撑元件在多个支撑位置处为所述基板提供支撑，该多个支撑位置配置成具有相互节距的规则图案，且所述密封边缘与最接近该密封边缘的支撑位置之间的距离超过该节距。
9.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中所述密封边缘基本上与所述基板支撑元件的顶部同高。
10.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中所述表面(16)进ー步包括具有不同毛细管势能的部分(41、51、52、83)，用于在夹持期间，在所述液体夹持层内诱导出预定的毛细管流。
11.如权利要求10所述的基板支撑结构，其中具有不同毛细管势能的部分至少部分设在所述基板支撑结构的接收表面的周边处。
12.如权利要求10或11所述的基板支撑结构，其中在所述液体夹持层内的预定毛细管流在朝向所述液体夹持层的周边的方向上。
13.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中围绕所述表面(16)提供缘沟(19)，该缘沟包含位于所述表面的周边处的较高阶梯部分(83)。
14.如权利要求13所述的基板支撑结构，其中所述基板支撑元件的顶部表面与所述缘沟(19)的阶梯部分(83)之间的高度差大于或等于所述基板支撑元件的高度的两倍。
15.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，其中所述表面具有用于形成多个隔间(65)的凸起结构(63)。
16.如权利要求15所述的基板支撑结构，其中所述凸起结构的高度小于所述基板支撑元件的高度。
17.如前述权利要求中任一项所述的基板支撑结构，进一歩包括用于将在所述表面周围处的液体移除的液体清除系统(23，25)。
18.如权利要求17所述的基板支撑结构，其中所述液体清除系统包括气体配给系统。
19.ー种基板支撑结构(13)和基板(12)的组合，其中基板(12)借助于液体毛细管层(11)的作用被夹持在所述基板支撑结构的表面(16)上，该表面包括用于接收所述基板的一个或多个基板支撑元件(17)，并被配置成在一个或多个支撑位置处为所述基板提供支撑， 其中所述基板支撑结构进ー步包括密封结构(21)，该密封结构(21)围绕着所述表面并具有形成密封边缘的顶部表面或边缘(22、24、26)，以及 其中在所述密封边缘与最外侧支撑位置之间的距离(c+d)足够大，使得在基板的夹持期间，基板能够向下弯曲，以减小或消除在所述密封边缘与所述基板之底部表面之间的间隙。
20.如权利要求19所述的组合，其中在所述基板夹持期间，所述间隙被减小，使得所述基板的底部表面接触到所述密封边缘。
21.如权利要求19或20所述的组合，其中所述密封边缘基本上与所述基板支撑元件的顶部同高。
22.如权利要求19-21中任ー项所述的组合，其中所述密封边缘与所述最外侧支撑位置之间的距离(c+d)大于或等于相邻的支撑位置之间的最大距离的二倍。
23.如权利要求19-22中任ー项所述的组合，其中所述毛细管液体层周边与所述最外侧支撑位置之间的距离(a)大于在所述毛细管液体层的周边与所述密封边缘之间的距离(b)。
24.如权利要求19-23中任ー项所述的组合，其中所述表面(16)进ー步包括具有不同毛细管势能的部分(41、51、52、83)，用于在夹持期间，在所述液体夹持层内诱导出预定的毛细管流。
25.如权利要求24所述的组合，其中在所述液体夹持层内的预定毛细管流在朝向所述液体夹持层的周边的方向上。
全文摘要
一种借助于液体毛细管层(11)，将基板(12)夹持于表面(16)上的基板支撑结构(13)。表面具有外部边缘(28)，且包括用于接收待夹持的基板的一个或多个基板支撑元件(17)，其中该一个或多个基板支撑元件被配置成在多个支撑位置处为基板提供支撑。基板支撑结构进一步包括密封结构(21)，该密封结构包围所述表面并具有形成密封边缘的顶部表面或边缘(22、24、26)。在表面的外部边缘与最外侧支撑位置之间的距离(c)大于外部边缘与密封边缘之间的距离(d)。
文档编号H01L21/67GK102870383SQ201180019883
公开日2013年1月9日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月19日
发明者H.J.德扬 申请人:迈普尔平版印刷Ip有限公司