(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体のクランプ層（１１）の周囲環境より低い圧力、及び、外側液面を有する当該液体のクランプ層（１１）によって生成される毛細管力によって基板（１２）をクランプするための基板支持構造体（１３）であって、
前記基板支持構造体が、前記基板（１２）を保持するための複数の基板支持要素（１７）を設けられた表面（１６）を具備し、
前記基板支持構造体の前記表面が、クランプする間、より高い毛細管ポテンシャルの前記基板支持構造体の前記表面の部分の範囲内の位置で蒸発する液体を補充するための前記液体のクランプ層の範囲内で所定の毛細管流動を誘発するために異なる毛細管ポテンシャルを有する部分（５１、５２；８３）をさらに具備する基板支持構造体。
【請求項２】
前記異なる毛細管ポテンシャルを有する部分が、クランプする間、前記液体のクランプ層の周囲に沿って１つ若しくは複数の所定の位置に犠牲ギャップの発生をさらに誘導する請求項１に記載の基板支持構造体。
【請求項３】
前記基板支持構造体の周囲の大部分が、より高い毛細管ポテンシャルを有する場合に、前記基板支持構造体の前記表面が、１つ若しくは複数の所定の位置の前記基板支持構造体の周囲で低い毛細管ポテンシャルを有する部分を具備する請求項１若しくは請求項２に記載の基板支持構造体。
【請求項４】
前記低い毛細管ポテンシャルを有する表面部分の少なくとも一部が、チャンネルの形状を取る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
【請求項５】
前記基板支持要素が、所定のピッチで規則的なパターンで配置され、
前記チャンネルの幅が、前記所定のピッチよりも狭い請求項４に記載の基板支持構造体。
【請求項６】
最も低い毛細管ポテンシャルを有する表面部分が、前記表面の周囲に備えられている請求項１乃至５にいずれか１項に記載の基板支持構造体。
【請求項７】
前記表面が、複数のコンパートメントを形成するために持ち上げられた構造体を設けられる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
【請求項８】
前記異なる毛細管ポテンシャルを有する部分は、前記クランプ液体の親和力の差異、表面処理の差異、表面材料の差異、表面コーティングの差異及び高さレベルの差異から成る差異の一群の中からの差異によって提供される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
【請求項９】
前記外側液面は、凹面形状である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
【請求項１０】
液体のクランプ層（１１）によって加えられる毛細管力によって基板（１２）をクランプするための基板支持構造体（１３）であって、
前記基板支持構造体が、基板を支持するための複数の基板支持要素（１７）を設けられた表面（１６）と、複数のコンパートメント（６５）を形成するための持ち上げられた構造体（６３）とを具備し、
前記持ち上げられた構造体（６３）の高さは、前記基板支持要素の高さよりも低い、基板支持構造体。
【請求項１１】
前記表面の周囲で液体を除去するためのガス供給システムによって供給されるガスが、前記基板支持構造体の表面とシール構造体との間に流れることが可能であるように、前記基板支持構造体が、基板支持構造体の表面を囲む前記シール構造体をさらに具備する請求項１０に記載の基板支持構造体。
【請求項１２】
前記基板支持要素が、所定のピッチを有する規則的なパターンで配置され、
前記シール構造体と前記最も近い基板支持要素との間の距離が、前記ピッチより長い請求項１１に記載の基板支持構造体。
【請求項１３】
クランプ調整ユニットであって、
制御された圧力雰囲気を設けるためのハウジングと、
各々、前記ハウジング内へ基板を搬入し、前記ハウジング外へ基板を搬出するための少なくとも１つのロードポートと、
前記ハウジングの範囲内の前記基板を移動するための基板搬送ユニットと、を具備し、
前記クランプ調整ユニットが、請求項１乃至１２のいずれか１の基板支持構造体を供給するように構成され、
液体のクランプ層によって前記基板支持構造体の前記基板支持体の表面上の基板をクランプするようにさらに構成されるクランプ調整ユニット。
【請求項１４】
放射線のパターン化されたビームを供給するための放射線システムと、
基板を支持するための基板支持構造体と、
前記基板のターゲット部分に放射線のパターン化されたビームを照射するための光学システムと、を具備し、
前記基板支持構造体が、請求項１乃至１２のいずれか１の基板支持構造体であるリソグラフィ装置を具備するリソグラフィシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のクランプ調整ユニットと、
請求項１４のリソグラフィシステムと、を具備し、
前記クランプ調整ユニットが、前記リソグラフィシステムへ供給するように構成されている構成体。
【請求項１６】
請求項１３に記載のクランプ調整ユニットが設けられ、
液体層を形成するための前記基板支持構造体（１３）の前記表面（１６）上に液体を供給し、
前記液体層上に基板を設置し、
前記基板支持構造体から離れて余分な液体を除去することによって前記基板と前記基板支持構造体との間のクランプ層を形成する、前記基板支持構造体に前記基板をクランプするための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面上にクランプするための基板支持構造体と、この基板支持構造体の使用ために構成されたクランプ調整ユニットと、このような基板支持構造体を有するリソグラフィシステムと、クランプ調整ユニットと複数のこのようなリソグラフィ装置とを有する構成体とに関連する。
【背景技術】
【０００２】
基板支持構造体、例えばウェハテーブルの表面上の基板、例えばウェハのクランプは、半導体製造の分野の中で、特にリソグラフィシステムでよく知られている。このようなリソグラフィシステムで、クランプされた基板は、入射する光子、又はイオン若しくは電子のような荷電粒子による露光によってパターン化される。このクランプは、基板の表面のターゲット部分の高精密パターニングの実現を可能にする。
【０００３】
クランプの方法の一例は、基板と基板支持構造体との間の空気を吸い出すことである、即ち基板と基板支持構造体との間に真空を生成することである。しかし、クランプされた基板が、真空雰囲気下で処理される場合には、この手段は、効果的ではないだろう。種々の他の課題解決は、例えば電気機械的なクランプによって真空雰囲気下で基板をクランプするために存在する。しかし、この課題解決は、荷電粒子のビーム上でクランプするために利用された電場の望ましくない影響のために荷電粒子リソグラフィでの使用に適切でない。
【０００４】
リソグラフィシステムで、基板支持構造体への基板をクランプすることは、基板が、露光の間に基板支持構造体に関係する基板の位置を維持することのみであるべきではない。熱収縮及び熱膨張が、所定の範囲内に留まるために、基板と基板支持構造体との間の熱接触部は、基板上への放射線によって引き起こされる熱負荷が、効率的に除去されるようにもあるべきである。この熱除去は、基板支持構造体内の放熱構成体によって行われている。例えば、前記熱除去は、出願人によって提出された国際出願ＷＯ２００８／０１３４４３に開示されているような基板支持構造体の表面で熱接触部に使用される熱吸収材内での相転移を利用することによって行われている。一般的に基板を保持するための静電吸着に通常使用される基板支持構造体の表面は、バールと称される複数の突起が設けられている。基板とこれらのバールとの接触面積は、限定される。結果として、特に放熱構成体に対する熱の迅速な除去が望まれる場合に、基板から放熱構成体へ伝わる熱の伝搬は、限定要素であり得る。
【０００５】
出願人によって出願された国際特許出願ＷＯ2009/011574は、液体層によって基板をクランプするための基板支持構造体を有するリソグラフィシステムを公開している。基板が、基板支持構造体の表面上へクランプされるように、液体層が、毛細管力を誘発するために配置される。一方の基板と他方の基板支持構造体との表面での液体の接着は、円周方向に広がる液体の表面と、２つの表面の間の内方に広がる液体の表面とを生成する。複数の力が基板支持構造体の表面から基板を持ち去るために加えられたとしても、このように形成された内方の液体の表面は、この液体の表面の形状を維持する傾向にある。
【０００６】
前記液体層は、基板と基板支持構造体の表面との間の熱接触部を補強する目的にさらに役立つ。このように補強された熱接触部は、過度な収縮若しくは拡大を被らないで高い熱負荷に耐える基板を可能にする。これは、高い処理能力、即ち単位時間毎のウェハに対して高い処理能力を実現することが望まれるリソグラフィシステムのような応用で特に重要である。このような応用で、ウェハは、基板上で高い熱負荷へ通常は変わる比較的に高いエネルギ負荷にさらされる。
【０００７】
しかし、ＷＯ２００９／０１１５７４に開示されているような液体のクランプ層（clamping layer）を使用する基板クランプ作用は、例えば、蒸発と凝縮との過程に起因するような、限られた期間でのみ持続するだろう。多くの応用で、長いクランプ時間の期間が望まれる。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、前述の方法にあるような課題に対処する基板をクランプするための手段を提供することである。このために、本発明は、周囲環境よりも低い圧力を有する液体のクランプ層によって引き起こされる毛細管力によって基板をクランプするための基板支持構造体を提供する。この基板支持構造体は、基板を保持するための複数の基板支持要素が設けられている表面を有している。この表面は、クランプする間、液体のクランプ層の中に所定の毛細管流動を誘発するための異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分をさらに有している。
【０００９】
前記異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分が、液体のクランプ層の周囲に沿って１つ若しくは複数の所定の位置への犠牲ギャップ（sacrificial gap）の発生に、クランプする間に、さらに誘導する。基板支持構造体の表面は、この周囲の大分部が高い毛細管ポテンシャルを有するが、１つ若しくは複数の所定の位置に基板支持構造体の表面の周囲で低い毛細管ポテンシャルを有する一部分を有し得る。低い毛細管ポテンシャルを有する表面の少なくとも一部分は、チャンネルの形状を有し得る、そしてこのチャンネルは、チャンネルから液体のクランプ層の周囲へ毛細管流動を誘導するように配置され得る。
【００１０】
前記複数の基板支持要素は、所定のピッチの規則的なパターンで配置され得る。複数の基板支持要素内でのチャンネル幅は、この所定のピッチよりも狭い。このチャンネルは、曲げられた一部分を有し得る。例えば、このチャンネルの少なくとも一部分は、螺旋の形状と曲がりくねった形状との少なくとも一方の形状を取り得る。低い高さレベルの表面部分の少なくとも一部分は、曲げられた部分を有し得るような１若しくは複数のチャンネルの形状を有し、そしてこのチャンネルの少なくとも一部分は、螺旋若しくは曲がりくねった形状の形状を取り得る。１つ若しくは複数のチャンネルの表面積は、基板支持構造体の２５％未満を覆い、且つ基板支持構造体の表面に亘って均一に広げられ得る。
【００１１】
最も低い毛細管ポテンシャルの前記基板支持構造体の表面部分は、この表面の周囲に設けられ、そして最も低い高さレベルを有する表面部分が、より高い高さレベルを有する表面部分の周囲に設けられ得る。この表面は、複数のコンパートメント（compartment）を形成するために複数の隆起構造体が設けられ、そしてこれら隆起構造体の高さは、基板支持要素の高さより低くなり得る。
【００１２】
前記異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分は、毛細管ポテンシャルに差異を設けるために異なる高さレベルを有し得る。この異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分は、毛細管ポテンシャルに差異与えるためにクランプ液体で異なる親和力を有し、且つ毛細管ポテンシャルに差異を設けるために異なる表面処理、表面材料、若しくは表面コーティングを有し得る。
【００１３】
他の態様で、本発明は、液体のクランプ層によって加えられる毛細管力によって基板をクランプするための基板支持構造体を供給する。この基板は、基板を保持するための複数の基板支持構造体と、複数のコンポーネントを形成するための複数の持ち上げられた構造体とを設けられた表面を有する。これら持ち上げられた構造体は、基板支持要素の高さ未満になり得る。
【００１４】
前記基板支持構造体は、表面の周囲の液体を除去するために液体除去システムをさらに有し得る、そしてこの液体除去システムはガス供給システム(gas distribution system)を有する。このガス供給システムは、ガスを供給するための少なくとも１つのガス入口と、ガスを排気するための少なくとも１つのガス出口とを有し、且つ互いに等距離の位置に複数の入口と複数の出口とを有し得る。基板支持構造体は、ガス供給システムによって供給されるガスが、基板支持構造体の表面とシール構造体との間に流れることが可能であるような基板支持構造体の表面を囲むシール構造体をさらに有する。このシール構造体は、複数の基板支持要素の高さレベルに対応する高さレベルを有する。これら基板支持要素は、所定のピッチの規則的なパターンで配置され得る、且つシール構造体と最も近い複数の基板支持要素との間の距離は、前記ピッチより長い。
【００１５】
前記基板支持構造体の液体層に使用される液体は、水分を含み、複数の基板支持要素は、バールの形状を有する。
【００１６】
さらに他の態様で、本発明は、クランプ調整ユニットを有する。このユニットは、制御される圧力雰囲気を与えるハウジングと、各々ハウジングの中へ基板を投入し、ハウジングの外へ基板を排出する少なくとも１つのロードポート（load port）と、及びハウジングの内部に基板を移動するための基板搬送ユニットとを有する。前記クランプ調整ユニットは、前述のいずれか１つの基板支持構造体を供給するように構成される。前記クランプ調整ユニットは、液体のクランプ層によって基板支持構造体の基板支持体の表面上に基板をクランプするようにさらに構成される。
【００１７】
さらなる態様で、本発明は、リソグラフィ装置を有するリソグラフィシステムを有する。この装置は、放射線のパターン化されたビームを供給するための放射線システムと、基板を支持するための基板支持構造体と、基板のターゲット部分に放射線のパターン化されたビームを照射するための光学システムとを有する。前記基板支持構造体は、前述のような形状である。放射線のビームは、複数の荷電粒子ビームレットによって形成され、且つ電子ビームレットであり得る。
【００１８】
さらにさらなる態様で、本発明は、共に前述のようなクランプ調整ユニットとリソグラフィシステムとを有する構成体を有する。クランプ調整ユニットは、リソグラフィシステムに供給するように構成される。
【００１９】
またさらなる態様で、本発明は、基板支持構造体に基板をクランプするための方法を有する。この方法は、前述のようなクランプ調整ユニットの設け、液体層を形成するための基板支持構造体の表面上に液体を供給し、液体層上に基板を配置し、基板支持構造体から離れる余分な液体を移動することによって基板と基板支持構造体との間のクランプ層を形成することを含む。
【００２０】
またさらなる態様で、本発明は、パターン化するために配置された第１の表面側と、周囲環境よりも低い圧力を有する液体のクランプ層により引き起こされる毛細管力によって基板支持構造体にクランプされるように配置された第２の表面側とを有する。この第２の表面側は、液体のクランプ層の範囲内で所定の毛細管流動を誘発するために異なる毛細管ポテンシャル有する複数の部分を有する。
【００２１】
本稿で発明された原理が、種々の方法で業務に組み込まれることは明白であろう。
【００２２】
本発明の種々の態様は、以下の図面に示されている実施の形態を参照してさらに説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、２つの実質的に平坦な構造体の間のクランプ層を概略的に示した断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、クランプ層によって基板をクランプすることに適している基板支持構造体の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの基板支持構造体の上面図である。
【図３】図３は、クランプ層の外面に沿った蒸発の過程を概略的に示した断面図である。
【図４】図４は、基板剥離の概念を概略的に示している。
【図５Ａ】図５Ａは、基板剥離の概念を概略的に示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態の概念を概略的に示している。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る基板支持構造体の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、再クランプの概念をさらに概略的に示している図６の基板支持構造体の上面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、再クランプの概念をさらに概略的に示している図６の基板支持構造体の上面図である
【図７Ｃ】図７Ｃは、再クランプの概念をさらに概略的に示している図６の基板支持構造体の上面図である
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の他の実施の形態に係る基板支持構造体の上面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、クランプ層を設けられた図８Ａの基板支持構造体の上面図である。
【図９】図９は、本発明のさらに他の実施の形態に係る基板支持構造体の上面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、真空の形成の結果生じる空洞の形成とキャビテーションとの少なくとも一方の概念を概略的に示している。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、真空の形成の結果生じる空洞の形成とキャビテーションとの少なくとも一方の概念を概略的に示している。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る空洞空間の概念を概略的に示している。
【図１２】図１２は、本発明のさらに他の実施の形態に係る基板支持構造体の上面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、外側の周囲環境へ向かう蒸気放出の概念を概略的に示している。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａと比較して複数の基板支持要素の他の位置の効果を概略的に示している。
【図１４Ａ】図１４Ａは、液体のクランプ層を使用する基板支持構造体内での凝縮を概略的に示している。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明のさらに他の実施の形態に係る基板支持構造体を概略的に示している。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明のさらに他の実施の形態に係る基板支持構造体の上面図を示している。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの基板支持構造体の一部分の断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５Ａの構造体の一部分の斜視図である。
【図１６】図１６は、基板支持構造体の実施の形態と併せて使用され得る基板の搬送と露光装置とを概略的に示している。
【図１７】図１７は、他の基板の搬送とロードロックチャンバを含む構成体とを概略的に示している。
【図１８】図１８は、図１７の基板の搬送と露光装置とのさらなる詳細を示している。
【図１９】図１９は、基板支持構造体の実施の形態と併せて使用され得る異なる基盤の搬送と露光装置とを概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下は、例のみと図面を参照する例とで与えられる本発明の種々の実施の形態の説明である。
【００２５】
図１は、第１の基板２、例えばウェハと第２の基板３、例えばウェハテーブルのような基板支持構造体との間の液体層１を概略的に示している断面図である。リソグラフィの処理に関係する応用での使用に適した液体は、水である。図１に示されているように、付加的にクランプ層と称されている、液体層１によって共にクランプされている第１の基板２と第２の基板３とを有している構成体は、以下で“クランプ“と称するだろう。
【００２６】
前記クランプ層の厚さは、通常非常に薄く、このような場合には毛細管力が重要であるため、クランプ層は、毛細管層とも称され得る。第１及び第２の基板２、３は、実質的に各平面５，６を有している。第１及び第２の基板２，３と対向する表面５，６の間の公称距離は、高さｈで与えられる。クランプ層１は、第１の基板２と第２の基板３とへの液体の粘着性の結合に起因して、一般的に内方面に形成され、メニスカスとも称される、外側液面８を有している。水分が、クランプ液として使用される場合に、Ｈ２Ｏ分子の双極子配置から発生するファンデルワールス力が、分子を互いに（表面張力）、且つ他の表面に（接着）吸着する。
【００２７】
メニスカス曲率とも称される前記外側液面８の内方面は、外側液面８と第１の基板２の表面５との間の接触角度、並びに外側液面８と第２の基板３との接触角度によって決まる。各接触角度は、２つの基板２，３の材料特性と同様にクランプ層１に使用される液体に依存する。さらに、メニスカス曲率は、外側液面８に沿って圧力差を与える。より高いメニスカス曲率、即ちさらに内方へ湾曲した外側表面は、より高い圧力差を与える。実質的に平坦で表面に対向している２つの構造体を共に保持しているクランプ層に関する詳細は、国際特許出願ＷＯ２００９／０１１５７４に開示されている。この内容は、本明細書中に含まれている。
【００２８】
図２Ａ及び２Ｂは、図１に関連して記載されたような方法でクランプ層１１によって基板１２をクランプするために適した基板支持構造体１３の断面図と上面図とを概略的に示している。基板支持構造体１３は、複数の基板支持要素１７を設けられた表面１６を有している。
【００２９】
前記複数の基板支持要素１７は、第１の基板２と第２の基板３との間の距離を規定し、維持するために配置されている。これらは、図２Ａ、２Ｂに示されるようなバールの形状を取り得る。付加的に若しくは他の方法として、複数のスペーサ、例えばガラス粒子、二酸化ケイ素粒子、又はこのような物質が、複数の基板支持要素としての機能を果たすために表面１６に亘って均一に散りばめられ得る。
【００３０】
前記複数の基板支持要素１７は、クランプ層１１によって加えられるクランプ力により生じさせられる第１の基板２の歪みを減少させるために配置され得る。これらの存在は、例えば、基板の撓みの発生を防ぎ得る。さらに、これら基板支持要素１７の存在は、基板１２の背面１５でのパーティクルによる汚染の影響を減少させ得る。
【００３１】
前記複数の基板支持要素１７のピッチは、クランプ層のクランプ力により発生する最大の基板の撓みに合わせられた条件に基づいている。複数の基板支持要素１７毎の接触面は、与えられたクランプ圧力の下での歪みと破壊との少なくとも一方に耐えるのに十分である。好ましくは、接触要素の端部は、例えばクリーニング動作の間に、パーティクル汚染の可能性を減少させるために丸みを帯びている。円形の接触領域を有するバールの直径の典型的な値は、１０から５００ミクロン（１０から５００μｍ）の範囲内であり、例えば２００ミクロン（２００μｍ）である。複数のバールのピッチの典型的な値は、１から５ｍｍの範囲内であり、例えば３ｍｍである。
【００３２】
前記複数の基板支持要素１７の公称高さが、基板１２と基板支持構造体１３の表面１６の間の距離を決定する。この公称高さは、与えられ得るクランプ圧力による影響を受ける。複数の基板支持要素１７の公称高さの選択は、望ましいクランプ圧力とパーティクルによる歪みの妥当な危険性との交換となるだろう。
【００３３】
より低い高さは、通常与えられ得るクランプ圧力を増大する。より高いクランプ圧力は、通常クランプの安定性を高める。さらに、より低い公称高さは、クランプ層の厚さを減少し、この結果、基板１２と基板支持構造体１３との間の熱伝達を改善する。
【００３４】
一方、真空システム内に存在するように複数の浮遊するパーティクルは存在しないけれども、特にこれらパーティクルの大きさが、複数の基板支持要素１７の公称高さを超える場合に、基板支持構造体上にこれらが存在することが、重大な部分的不安定性を引き起こし得る。この結果、より高い高さは、このようなマイナスの影響に直面させる可能性を減少する。
【００３５】
望ましいクランプ圧力を与えることで変化させられ得る他のパラメータは、基板１２の材料特性と、基板支持構造体１３の表面１６の材料特性と、表面１６の表面積と、複数の基板支持要素１７の形状及び個数と、複数の基板支持要素のピッチと、クランプ層１１を形成するために使用される液体の状態とを含む。具体策として、基板１２及び基板支持構造体１３の接触面の１面若しくは両方の面が、クランプ層１１と関係する接触面とを形成している液体との間の接触角度に影響を与える材料によって処理されている、若しくは被覆されている表面であり得る。
【００３６】
前記基板支持構造体１３の表面１６は、溝１９若しくは同様の構造体によって囲まれ得る。溝１９は、クランプを設ける過程で使用されることが可能である。このために、この溝１９は、液体調整システム及びガス調整システムの少なくとも一方に連通され得る。クランプを設ける過程で、乾式ガスの供給を含む１つ若しくは複数の動作は、溝１９を通じて、余分な液体の除去とクランプ液の供給とが実行され得る。クランプの構築を可能にするように、このガス供給動作は、余分なクランプ液体の除去をさらに可能にするために基板支持構造体の外表面の周囲に沿って乾式ガスを供給することを好ましくは含む。ガス供給動作中の使用に適した乾式ガスは、窒素とアルゴンのような不活性ガスとを含む。
【００３７】
前記液体調整システムは、基板支持構造体の表面に液体を供給するためと、液体層の上面への基板の配置の後に、クランプ層の形成を可能にするために基板の底面下の液体を除去するためと、の少なくとも一方のために構成され得る。液体の外部供給を使用することによるクランプ層の形成と、図２Ａ、２Ｂに示されるような溝を使用する液体除去システムと、に関するさらなる詳細は、ＵＳ暫定特許出願６１／１５４，４１１に詳細に開示されている。この内容は、本明細書全体の参照中に含まれている。
【００３８】
次に、前記溝１９はシール構造体２１によって囲まれ得る。シール構造体２１は、周囲環境、例えば真空チャンバへ設置する場合に、クランプ層１１から発生する蒸気の漏れを制限し得る。好ましくは、シール構造体２１の上面側は、複数の基板支持要素１７の公称高さを含む高さに対応するレベルを有している。このような構成体は、真空雰囲気で特に問題となる蒸気の漏れ防止の性能を増大する。
【００３９】
前記シール構造体２１は、１つ若しくは複数のＯ-リング、例えばバイトン若しくは天然ゴムのような弾性の変形可能な要素で構成され得る。このようなＯ-リングは、Ｏ-リングの上側が、前述のレベルに設定されるように低くされた高さで基板支持構造体１３の一部分に挿入され得る。Ｏ-リングは、過度の力を必要とせずに、基板支持構造体１３と基板１２との間で圧迫されることが可能であるが、蒸気の漏れを十分制限するように、Ｏ-リングは、半径方向の側面、例えば基板支持構造体１３の中心に面する半径方向の側面に切り込みに嵌め込まれる。この他の方法として、図２Ａに示されているように、シール構造体２１は、蒸気を制限するリング形状の構造体を有している。この蒸気を制限するリング形状の構造体は、クランプ液体の周囲の開口面を塞いでいる。
【００４０】
前述のように、前記溝１９は、例えば、１つ若しくは複数のガス入口２３と１つ若しくは複数のガス出口２５を通してガス供給システムと連通し得る。シール構造体２１がある場合に、ガス流動は、液体層に設けられる基板支持構造体の表面１６とシール構造体２１との間に形成され得る。この結果、点線の矢印で図２Ｂに示されているチャンネル流動が形成される。
【００４１】
前記１つ若しくは複数のガス入口２３と１つ若しくは複数のガス出口２５が、溝１９に沿って対称的に設けられ得る。図２Ｂの実施の形態に、２つのガス入口２３と２つのガス出口２５がある。２つのガス入口２３を結ぶことで形成される第１の仮想直線２７と２つのガス出口２５を結ぶことで形成される第２の仮想直線２９とは、互いに実質的に直交するようにガス入口２３とガス出口２５とが、配置されている。
【００４２】
殆どの図で、参照符号なしは、溝１９とシール構造体２１との少なくとも一方、若しくはこのような構成の同一物質で作成されている。明示されないが、これらの図中のクランプは、クランプ層から蒸発された蒸気を収容するための手段も含むということを理解しなければならない。クランプ層の外面と真空雰囲気との間の直接の接触は、クランプの寿命を大幅に制限する。
【００４３】
図３は、液体のクランプ層１によって実行されるクランプ動作の間に発生するだろう蒸発の過程を概略的に示している断面図である。液体層界面における蒸発、即ち内方の液体の表面での蒸発は、クランプの安定性にマイナスの影響がある。蒸発に起因して、外面の液体の表面８の位置が外面の液体の表面８´を形成する新たな位置に移動し得る。この移動の結果、液体のクランプ層１によって覆われる表面積が減少し、基板２と基板３とをクランプするために使用される表面積が同時に減少する。この結果、クランプの安定性が減少する。クランプ層によって覆われる表面積が非常に小さくなる場合には、クランプが破壊され、基板２と基板３とが、共に保持されなくなる。
【００４４】
前記クランプの欠損の原因を調査する内に、発明者達は、クランプの破壊を誘発する主要なメカニズムの1つが、付加的に基板剥離と称されるメカニズムであることが判った。図４は、基板剥離の概念を概略的に示している。理論に固着しなければ、これは、液体のクランプ層１１の外面に沿った蒸発での不可避な変化に起因することが判る。基板１２の端部は、より高い蒸発の部分で基板支持構造体１３から持ち上がり始める。この持ち上げの動作は、矢印４１によって図４に概略的に示されている。剥離に起因して、蒸気が、液体のクランプ層から離れてより容易に漏れ得る。さらに、蒸発速度の増加に結び付く液体のクランプ層１１の外面の液体の表面１８の表面積が、増大する。さらに、部分的な剥離は、クランプ層１１を剥離が生じる領域から離れて持ち上げる原因となる。このような持ち上げは、さらにクランプを解除することに結び付く。従って、部分的な剥離は、大幅にクランプの寿命を制限し得る。
【００４５】
前述のように、特にリソグラフィに関連する応用での使用でクランプの平均寿命を延ばすことが望まれている。驚いたことに、このような寿命の延長は、異なる毛細管ポテンシャルを有する基板支持構造体の複数の部分を導入することによって実現されることが可能である。この毛細管ポテンシャルは、毛細管圧力によって液体を吸引するためのポテンシャルとして規定されることが可能である。高い毛細管ポテンシャルを有する表面部分は、クランプ液体に対して有効性があるが、より低い毛細管ポテンシャル有する表面部分は、低い有効性である。この効果は、問題箇所で蒸発する液体が補充されることを確保するために所定の方向にクランプ液体の流動を生成することが可能であるということである。
【００４６】
特に、発明者達は、複数の異なる毛細管ポテンシャルの部分を有する表面に設けられる基板支持構造体が、平均でより長時間に持続するクランプを与えることが判った。異なる表面の一部分は、クランプ層の範囲内に所定の毛細管流動が規定されるように配置されるべきである。毛細管流動は、低い毛細管ポテンシャルの一部分からより高い毛細管ポテンシャルの一部分、特に高い蒸発速度の外面の一部分にクランプ層の範囲内の液体の移動によって誘発され得る。特定の周囲環境の下で、毛細管流動が、基板支持構造体の表面上の異なる表面の部分の適切な配置によって所定の経路に案内され得る。
【００４７】
前記表面の一部分の毛細管流動は、種々の方法で影響され得る。明細書中で、本発明の実施の形態は、異なる高さレベルの使用に関連して記載されるであろう。異なる高さレベルの使用は、異なる毛細管ポテンシャルの部分を得るため健全な方法である。より低い高さレベルの表面の一部分は、基板と表面部分との間の比較的に薄いクランプ液体層に適応する。この表面の一部分の毛細管ポテンシャルは、より高い高さレベルの表面の一部分と比較的に薄いクランプ液体層と比べて比較的に低くなるだろう。
【００４８】
表面の一部分の異なる毛細管ポテンシャルを達成するための他の方法は、各表面の部分の異なる材料の選択と、表面の一部分の１つ若しくは複数のコーティングの供給とを含むが、表面の処理に制限されない。水の場合に、例えば、表面の一部分が、実質的に親水性にされ得るか、表面の一部分が、実質的に疎水性にされ得る、若しくは両方の技法が組み合わされ得る。この結果、表面に供給される水は、比較的により親和性の表面の一部分に引き付けられるだろう。
【００４９】
図５Ａは、基板剥離の概念を示している。この場合に、この位置でクランプ層１１の外面を拡張するように基板は右手側で持ち上がる。この基板１２の持ち上げに起因して、より多くの蒸気が持ち上げられる基板領域の付近の周囲の真空システム内へ漏れるだろう。この蒸気の欠損を補うように、クランプ液体の蒸発が増加する。さらには、持ち上がる基板は、基板の持ち上がる領域の近く外面２２を引き伸ばす原因となる。前述のように、より浅い内方の外面は、表面全体に亘ってより小さな圧力差に対応する。この引き伸ばしは、メニスカス曲率の減少、例えばより浅い内方の外面に誘導する。蒸気圧は、外面に沿って同一のままであるとともに、圧力差は、クランプ層１１の範囲内に生じる。図５Ａで、右の外面のクランプ層の範囲内の圧力は、左の外面のクランプ層の範囲内の圧力よりも高くなるだろう。即ち、言い換えると、左の外面の毛細管ポテンシャルは、右の外面の毛細管ポテンシャルよりも高くなる、そしてこの結果、白い矢印で概略的に示されているように、毛細管流動が、右から左に向かってクランプ層の範囲内へ誘導される。この毛細管流動が、左側の外面１８を元の位置を維持することを可能にし得る。他の方法として、前記左の外面が、左の外面１８´を形成するためにすでに後退しているならば、毛細管流動が、外面を元の位置に戻すことを許容し得る。後退及び引き返し動作は、両矢印によって概略的に規定されている。図５Ａのクランプの右手側に、毛細管流動は、クランプ層１１の外面２２を矢印で概略的に規定されているように後退させる。基板１２の下の液体の除去に起因して、クランプ層１１によって覆われた領域が減少する。右手側でのクランプ力の不足は、クランプのさらなる収縮をもたらし、最終的にクランプ欠損に結び付き得る基板１２の端部の持ち上げをさらに引き起こし得る。
【００５０】
図５Ｂは、本発明の種々の実施の形態で利用される概念を概略的に示している。発明者達は、異なる高さレベルの複数の部分を備える表面を有する基板支持構造体１３を形成することによって、メニスカス曲率に同様の差異が、誘発され得ることが判った。図５Ｂで、要素４５は、表面の残りと比較するために、持ち上げられた高さレベルの基板構造体の表面の一部分を示している。
【００５１】
平衡状態で、前記左手側と右手側とのメニスカスは、実質的に同一の曲率を有している。蒸発の結果として、両側の外面１８は、僅かに内側に後退し得る。容易に判ることとして、要素４５によって覆われた領域内の位置の基板１２と基板支持構造体１３との間の液体のクランプ層１１の高さは、要素４５によって覆われていない位置の液体のクランプ層１１の高さよりも低い。左手側の外面１８の後退は、メニスカス高さの減少とメニスカス曲率の増大とをもたらすだろう。右手側では、外面の後退は、メニスカスの大きさと形状に重大な効果を与えない。この結果として、毛細管流動が、（白い矢印により表されている）図５Ａに関連して前述と同一の方法で誘発される。右手側の外面２２は、外面２２の位置からより内側の位置へ後退する間に、外面１８が、元の位置に戻るように、毛細管流動は、左手側のクランプ層の周囲での液体の補充を許容する。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態に係る基板を支持する基板構造体１３の断面図である。図６の基板支持構造体１３は、円周のリム４１を備えている。この円周のリム４１は、基板支持構造体１３と基板１２との間をより短い距離にする。図１で高さｈとして参照される基板支持構造体１３と基板１２との間の公称距離は、典型的に約３から１０ミクロン（３から１０μｍ）である。円周のリム４１と基板１２との間の距離は、５００ｎｍから１．５ミクロン(１．５μｍ)の範囲内に典型的にある。好ましくは、円周のリム４１は、基板支持構造体１３の表面１６に設けられる接触要素の公称高さよりも短い１ミクロン（１μｍ）未満になる高さを有する。
【００５３】
理論に固着しないと、前記円周のリム４１が、クランプ層を設けられた基板支持構造体の上面図を示す図７Ａから７Ｃまでで参照される方法で基板剥離を制限すると考えられる。
【００５４】
円周のリム４１の存在は、図６を参照して説明されてきたけれど、このような円周のリム４１の使用は、本実施の形態に限定されない。
【００５５】
最初に、液体が、外面８から蒸発するときに、液体は、円周のリム４１と基板１２との間の小さなギャップ中へ後退するだろう。不均一な蒸発に起因して、外面８は、図７Ａに概略的に示すようにさらに内側に部分的に後退し得る。円周のリム４１と基板１２との間のより小さなギャップに亘る圧力差は、圧力差が、主クランプ領域中に存在するよりも非常に大きくなる。例えば、各々、約２００ｍbar（約２×１０４Ｐａ）と対比して約１ｂａｒ（約１×１０５Ｐａ）は、大きい。言い換えると、円周のリム４１の毛細管ポテンシャルは、主クランプ領域内の毛細管ポテンシャルよりも高い。外面８が、蒸発に起因して円周のリム４１の内側の表面に到達した場合に、この外面８は、基板１２と基板支持体１３との間のより長い距離に直面する。この領域内でより低い圧力差は、図７Ｂに概略的に示されるように少量の液体を円周のリム４１と基板１２との間のギャップ内へ流動することを引き起こす。この流動は、円周のリム４１と基板１２とが、図７Ｃに示されるように完全に充填されるまでに続くだろう。空洞は、クランプ領域内に残されるだろう。この空洞は、液体層によって完全に囲まれる。事実上、蒸発によって失われた毛細管クランプ領域は、内側へ向けて移動し続けていた。外面の毛細管表面は、同一の位置に残る。この結果、基板の端部は、容易に剥離されずに、クランプの寿命は延長されるだろう。
【００５６】
図８Ａは、本発明の実施の形態に係る基板支持構造体の表面１６の上面図を概略的に示している。明確な理由から存在し得る幾つかの付加的な構造体、例えば他の図面に示される溝とシール構造体は、図８Ａに示されていない。本実施の形態で、表面は２つの異なる高さレベルの部分を有している。第１の高さレベルを有する表面の一部分は、以下で第１の部分５１と称されるハッチングされた領域（左上部から右下部へハッチングする方向）で表されている。第２の高さレベルを有する表面の部分は、以下で第２の部分５２と称されるハッチングされていない領域によって表現されている。
【００５７】
前記第１の部分５１の高さレベルは、第２の高さレベルよりも低い。液体のクランプ層が、基板支持構造体の表面１６の上面上に形成される場合に、第２の部分５２の上面上の液体のクランプ層の厚さは、第１の部分５１上の液体のクランプ層の厚さよりも薄くなるだろう。例として、各々、３から１０ミクロン（３μｍから１０μｍ）、好ましくは５ミクロン（５μｍ）と対比して２から４ミクロン（２μｍから４μｍ）、好ましくは３ミクロン（３μｍ）がある。
【００５８】
図８Ｂは、（左下から右上にハッチングされた状態でハッチングされた断面によって概略的に表現される）クランプ液体層によって覆われた図８Ａの基板支持構造体の表面１６の上面図を概略的に示している。明確にするために、基板は示されていない。液体のクランプ層の外面は、より高い高さレベル、即ち第２の部分５２を有する基板支持構造体の表面１６の部分と主に接触する。しかし、単独の位置、即ち参照符号５４によって示される位置の外面は、より低い高さレベル、即ち第１の部分５１で表面１６の部分と接触する。図５Ｂに関係して記載されるように、外面の後退は、このギャップの位置に集中されるだろう。付加的に、このギャップは、犠牲ギャップと称される。
【００５９】
図８Ｂで、前記外面は、大きな黒い矢印の方向に後退している。図５Ａ，５Ｂを参照して説明されるような、（図８Ｂ内で白い矢印で概略的に示される）毛細管流動は、クランプ層内に誘導される。第２の部分５２に接触する周囲での蒸発（小さな黒い矢印）に起因する液体層の外面の後退を制限するように、この毛細管流動が、第２の部分５２に接触する液体のクランプ層の外面への液体の供給を許容する。
【００６０】
前記第１の部分５１の高さレベルと第２の高さレベルとの間の高差は、流動抵抗が、毛細管圧力差によって克服されることが可能であるようにある。さらに、第２の部分５２に接触するクランプ層の周囲で外面の後退を防ぐために、毛細管流動の流量は、この流量がクランプ層の外面でクランプ液体の蒸発速度のペースを維持することが可能であるように調整され得る。
【００６１】
特定の所定の位置、即ち第１の部分５１に接触して配置された外面の位置の外面の後退を許容し、且つ外面の残り部分、即ち第２の部分５２に接触する外面の位置からのクランプ液体の蒸発に関して補償することによって、液体のクランプ層の外面の大部分が、クランプ処理の間に所定の位置に維持される。この結果、クランプの寿命は、延長される。
【００６２】
第１の部分５１と第２の部分５２との配分の設計、並びに１つ若しくは複数の犠牲ギャップ５４の位置と個数とは、どの程度までクランプ寿命が、延長されることが可能であるかを決定し得る。図８Ａ、８Ｂに示された設計は、より低い高さレベルを有する基板支持構造体の周囲に沿った単独の位置、即ち犠牲ギャップを発生するための単独のオプションを示している。単独の犠牲ギャップを通るクランプ層の外面の後退のみがある期間を延長するために、第１の部分５１は、チャンネル５５の形状を取る部分を備えている。好ましくは、このようなチャンネルの幅は、複数の基板支持要素のピッチ、例えばバールよりも小さくなる。例えば、バールのピッチが約３ｍｍの場合、チャンネルの幅は約０．５ｍｍから３ｍｍ、例えば１．５ｍｍになる。
【００６３】
前記クランプの寿命をさらに延長するために、チャンネルが曲がった部分を含んでいる。さらなる実施の形態で、チャンネルは、図９に概略的に示される例のような螺旋の形状を有し得る。このようなチャンネルの長さは、非常に長くなることが可能である。例えば、直径３００ｍｍの基板と、全領域の２０％の液体のクランプ層の内の許容可能な空洞領域との場合に、１．５ｍｍのチャンネル幅を有するチャンネルが、６０００ｍｍの長さに到達することが可能である。このような長いチャンネル長さは、蒸発がクランプ層の外面の特定の所定の位置に発生する間の期間を増加する。
【００６４】
図８Ａ、８Ｂの実施の形態で、前記チャンネルは、所定の位置５４からより低い高さレベルを有する周囲に沿って延びている。所定の位置５４は、当初に設置されたようなクランプ層の外面がチャンネルと接するように設置されている。
【００６５】
図９の実施の形態中のチャンネルは、基板支持構造体の周囲で始まらず、この周囲から僅かに半径方向内側で始まる。このような位置は、この外面が、基板支持構造体の表面の周囲から近い半径方向の距離に位置されるように液体のクランプ層を一定に保つことを許容する。この結果、後述されるだろう凝縮に関連する影響と同様の端部の影響が、減少され得る。
【００６６】
図８Ａ、８Ｂは、単独の犠牲ギャップを設けられた表面を有する実施の形態を示しているけれど、複数の犠牲ギャップの発生を許容する基板支持構造体の表面設計が可能である。複数の犠牲ギャップの作成、例えばクランプ層の外側の周囲に沿って互いに均等に間隔を空けた３つの犠牲ギャップの作成は、後退する表面の位置と液体が与えられたクランプ層の外面に沿った位置との間の毛細管流動距離を減少する。この結果、液体のクランプ層の外面が、これらの位置のこの外面の位置を維持するように第２の部分５２の上面に配置された外面に液体を再供給するための毛細管流動を誘導するために要求される原動力が減少され得る。
【００６７】
２つの異なる高さレベルを有する表面の基板支持構造体のモデリング実験は、クランプ領域の全領域の２５％未満、好ましくは２０％未満を覆う液体領域への１つ若しくは複数のチャンネルに関連されるより低い高さレベルの表面の部分の割合を制限することが有益であるということを示した。１つ若しくは複数のチャンネルがより広い空間を覆う場合、異なる高さレベルの基板支持構造体の表面の使用によって成される改善されるクランプする性能が、減少し得る。
【００６８】
以前から存在する気泡が、液体のクランプ層を作成するために使用されるクランプ液中にある場合に、真空雰囲気内でのクランプの導入は、図１０Ａと１０Ｂ中に概略的に示されるようにクランプ層の範囲内のこのような気泡の拡大につながるだろう。周囲の圧力が、クランプ液体が水分である場合に液体のクランプ層の外面の周囲の蒸気圧の典型的な値、例えば１バールから２０-４０ミリバールまでに減少するならば、図１０Ａ中に示されているような最初は小さな気泡６１の大きさは、図１０Ｂ中に示されるような数十倍の大きさに増加する可能性がある。すぐに判ることとして、図１０Ｂ中の気泡の大きさの気泡は、少なくとも部分的にクランプ強度に大きく影響し、そしてクランプの安定性へのマイナス影響をもたらし得る。
【００６９】
クランプを不安定にする他のメカニズムは、例えば液体キャビテーション若しくはクランプ層内の油溶性ガスの沈殿に起因する自然発生の空洞形成がある。キャビテーションによって形成された空洞は、クランプが真空雰囲気内へ持ち込まれた場合には、以前より存在する気泡に関係する前述と同一方法で大きくなり得る。結果生じる空洞は、クランプの安定性にマイナス影響をもたらし得る。
【００７０】
図２Ａ中に示される基板支持構造体のような基板支持構造体１３の実施の形態は、キャビテーション効果が最小になるように設計され得る。理論に固着しなければ、空洞に臨界半径があることが判った。空洞の半径が、この臨界半径より大きくなる場合に、空洞は、広範囲に拡大し得る。この臨界半径より小さくなる最小の大きさ、例えば厚さｈのクランプ層の形成を可能にする基板支持構造体１３を設計することにより、キャビテーションが大きく制限され得る。複数の実験は、３から１０ミクロン（３μｍから１０μｍ）のオーダー内の最大厚さｈの水分のクランプ層が、キャビテーションを被ることがないらしいことを示した。
【００７１】
図１１は、幾つかの実施の形態内で使用され得る空洞空間の概念を概略的に示している。これらの実施の形態で、表面は、さらに複数のコンパートメントを形成するために複数の持ち上げられた基板６３が設けられている。小さな気泡６１、例えば図１０Ａ中に示されるような気泡がクランプ層の作成の間に存在する場合には、図１０Ａ中に示されるように周囲の圧力が減少するのに起因して大きな空洞へ拡大せずに、気泡６１の拡大が、複数の持ち上げられた構造体６３によって制限され得る。拡大された気泡の最大の大きさは、このとき気泡を囲むコンパートメントの大きさによって決定される。付加的に、気泡６１の拡大を制限することに加えて、複数の持ち上げられた構造体６３によって形成されたコンパートメントは、気泡６１を制限するために配置され得る。気泡の移動を防ぐことは、クランプの安定性を改善し得る。クランプの改善された信頼性と安定性とにつながり得る複数の持ち上げられた構造体６３の存在によって、自然発生の空洞の発生及びキャビテーションの少なくとも一方の影響が、結果的にさらに減少され得る。
【００７２】
図１２は、さらに他の本発明の実施の形態に係る基板支持構造体の上面図である。この実施の形態で、図９中に示される実施の形態のように、より低い高さレベルの部分５１の少なくとも一部分は、螺旋形状のチャンネルの形状を有している。図９に示される実施の形態に対し、螺旋の形状は、より低い高さレベルの表面の部分５１が、基板支持構造体１６の全体に均一に広げられるようになる。さらに、表面１６は、図１１に関係して記載されたような方法で複数の気泡による制限を許容するために複数のコンパートメント６５を形成する複数の持ち上げられた構造体を設けられる。
【００７３】
外側の周囲環境、例えば真空チャンバに向かう液体のクランプ層から蒸発した蒸気の放出をさらに制限するために、複数の基板支持要素は、基板支持容器の表面１６の周囲から最小の距離で離れる間隔を開けられ得る。この技術は、基板支持構造体の実施の形態のいずれかを使用され得る。図１３Ａは、外側の周囲環境へ向かう蒸気放出の概念を概略的に示している。液体のクランプ層から蒸発された蒸気は、溝７３に放出される。蒸気が明確な閾値を越える場合には、矢印７１によって概略的に表される基板の周囲環境へ向かって抜けるように基板が僅かに持ち上げられるだろう（上向き支持の矢印で表される）。
【００７４】
特に真空雰囲気内で使用されるリソグラフィの応用で、真空システム中への蒸気放出の度合いを最小に維持することが好適である。図１３Ｂは、図１３Ａの表面の外側の基板支持要素が取り外された場合の状態を概略的に示している。この結果、基板をシール構造体２１に対するレベルを引き下げさせるように、残った基板支持要素の部分から延出している基板の一部分が、増長される。この結果、図１３Ａ中の矢印７１よりも実質的に小さい矢印７５によって概略的に示された外側の周囲環境へ向かう蒸気の放出が減少されるだろう。
【００７５】
図１４Ａは、液体のクランプ層を使用する基板支持構造体内での凝縮によってもたらされる影響を示している。凝縮は、蒸気がこの蒸気の露点へ冷やされたときに発生する。この露点は、温度、体積、圧力のようなパラメータに依存する。基板１２の温度が蒸気温度よりも十分に冷えるならば、外側のクランプ表面１８を囲む溝に沿った領域１９に存在する蒸気が、基板１２上に凝縮し得る。この結果形成された凝縮液滴８１は、破線矢印で概略的に示されるように基板表面に沿って移動し得る。この凝縮液滴がクランプ層１１の外面１８に向かって移動する場合に、この液滴はクランプ層１１によって吸収され得る。蒸発に関連して前述されたように、追加された液体は、クランプ層の全体に均一に広げられるだろう。
【００７６】
しかし、前記クランプ層が、両側で同様である内方の表面を有する外面を有し、吸収されている液滴が、十分に大きい場合には、液体の均一な広がりは、基板を一時的に部分的な変形を引き起こす、即ち波が基板の底面に伝播し、この結果、基板が反応し得る。
【００７７】
凝縮液滴を吸収する結果としてのこのような一時的で部分的な変形を制限するために、基板支持構造体１３の表面１６が、図１４Ｂに概略的に示されるように改良され得る。基板支持構造体１３は、僅かにより低い高さを有する表面の周囲に段差のある部分８３を備えている。表面の残り部分は、図１４Ｂ中に示されるような単独の高さレベルを有し得るが、異なる高さレベル、例えば図８Ａ、８Ｂ、９、１２に示され、これらの図に関連して前述したような輪郭の部分も有し得る。
【００７８】
前記より低い段差のある部分８３の存在に起因して、液滴を吸収するときに、クランプ層の外面が、この層がより大きな厚さを有する領域内へ拡大する。この結果、液滴の吸収によって発生された液体の流れが、減衰される。最も低い段差のある部分を覆うクランプ層のメニスカス曲率が、液体のクランプ層の外面に沿った他の位置でのメニスカス曲率と比較して減少されるために、毛細管流動が、図１４Ａに示されるような位置へ向かって外面の後退を許容するように誘導するだろう。この減衰に起因して、図１４Ａに関連して示されるような一時的な部分的な変形は、制限されるだろう。
【００７９】
複数の実験は、段差のある周囲の部分８３の高さレベルと基板支持構造体１７の公称高さに一致する主クランプの表面との間の適切な高差を示した。言い換えると、基板支持構造体１７の高さと周囲の部分８３の深さとは、好ましくは同一である。周囲の部分８３は、基板支持構造体の実施の形態のいずれかでクランプ液を格納するために使用され得る。
【００８０】
図１５Ａは、本発明のさらに他の実施の形態に係る基板支持構造体の上面図である。この実施の形態では、前述の実施の形態に関連してすでに説明された複数の特徴が組み合わされている。図１５Ｂは、図１５Ａの基板支持構造体の一部分、特に、矢印の方向へ見るような直線ＸＶ−ＸＶ’に沿った部分の断面図である。
【００８１】
前記図１５Ａの実施の形態で、表面１６は、より高い部分５２の内側間にチャンネル５５が設けられている。このチャンネルは、曲がりくねった形状を取る。流動抵抗を越える毛細管圧力が、流動距離について同一独立であるならば、クランプ層内の流動抵抗は、流動距離に伴って増加する。図１５Ａ中に示されるような曲がりくねったチャンネル形状は、毛細管流動が、液体を外面に補充するために巡廻する必要がある距離を減少する。この結果として、この設計は、流動抵抗のマイナス影響に対する感受性が低い。
【００８２】
図１５Ｂは、この設計が少なくとも５つの高さレベルｈ１からｈ５までを備えていることを示している。クランプ動作の実質的な影響のない第１の高さレベルは、溝７３の底の高さｈ１である。基板支持構造体の最も低い高さは、例えば凝縮の場合に、クランプ液体を格納するために使用される周囲の部分８３の高さレベルｈ２である。この実施の形態では、高さレベルｈ３は、表面の残り部分の低い高さレベル５１である。この実施の形態で、高さレベルｈ４は、チャンネル５５に固着しているより高い部分５２と、空洞を一部に留めるためのコンパートメント６５を生成する複数の持ち上げられた構造体６３と、前述のようなものとの高さレベル、且つ円周のリム４１の高さレベルである。最後に、この特別な実施の形態での高さレベルｈ５は、複数の基板支持要素１７とシール構造体２１との高さレベルに一致する。図１５Ｃは、僅かに異なる形状で図１５Ｂに関係する前述された要素を示す図１５Ａの構造の一部分の斜視図である。
【００８３】
図１６及び１７は、前述された基板支持構造体の実施の形態と併せて使用され得る異なる基板の搬送と露光装置を概略的に示している。図１６及び１７は、ウェハのリソグラフィ処理に関係する一例に関連して説明されるだろう。この応用で使用される基板は、ウェハと称されるだろう。この応用で使用される基板支持構造体は、ウェハ支持構造体と称されるだろう。これら構成体は、このような応用に限定されないことを理解しなければならない。
【００８４】
図１６について説明すると、基板の搬送及び露光装置で、クランプ調整ユニット１１２は、ウェハ支持構造体上のウェハをクランプする方法を自動化するために使用される。クランプ調整ユニット１１２は、ウェハを基板供給設備からクランプするために受け取る。クランプ調整ユニット１１２で、例えば明細書全体で参照しているＵＳ特許出願６１／１５４、４１１で説明されているような方法を用いてクランプが、調整される。クランプの調整後に、リソグラフィの装置１１３のこの例でクランプは基板処理ユニットに移動される。当業者によって理解されるだろうリソグラフィの装置１１３は、放射線のパターン化されたビームと、基板を支持するための基板支持構造体と、基板のターゲット部分上に放射線のパターン化されたビームを照射するための光学システムとを有する放射線システムを有し得る。
【００８５】
図１６で、クランプ処理は、参照符号１１５によって概略的に規定されている。クランプ調整ユニット１１２は、制御された圧力雰囲気を与えるための真空システムを有する。クランプ処理は、例えばロボットアームによって、クランプ調整ユニット１１２の真空システムの中へのウェハの導入で始まる。
【００８６】
前記ウェハは、真空気密扉若しくはロードロックチャンバを通して導入され得る。ウェハ支持要素は、クランプ調整ユニット１１２内にすでに存在し得る。もう一つの方法として、ウェハ支持構造体は、ウェハと同一方法で導入され得る。
【００８７】
次に、液体は、ウェハ支持構造体の表面上に供給され得る。この液体は、液体の流れを与える液体供給ユニット（liquid dispensing unit）によって供給され得る。十分な“厚さ“の液体層が与えられたときに、液体の流れが、停止される。好ましくは、液体の供給が、クランプ処理中の前後の動作を妨げない効率的な方法で実行されるように、液体供給ユニットは、クランプ調整ユニット１１２の範囲内で移動することが可能である。好ましくは、ウェハ支持構造体の表面上へ液体を供給している間のクランプ調整ユニット１１２内の圧力は、例えば液体層内の液体の蒸気圧に実質的に等しい周囲の圧力未満である。
【００８８】
前記ウェハとウェハ支持構造体とは、液体層上にウェハの配置を許容するために相互に関係して結果として移動される。このために、ウェハは、ウェハ搬送ユニットによって液体層上に降下され得る。ウェハと液体層との最初の接触は、傾斜角α、好ましくは１０度未満で成され得る。液体層上のウェハの配置は、周囲の圧力、即ち約１ｂａｒ（約１×１０５Ｐａ）で実行され得る。しかし、より低い圧力、例えば液低層内の液体の蒸気圧に実質的に等しい圧力での配置が、好まれる。
【００８９】
前記ウェハ支持構造体は、ウェハ支持構造体から離れて液体を除去するためにウェハ支持構造体に接続可能な１つ若しくは複数の液体接続ユニット（liquid connection unit）に接続され得る。他の方法として、これらの１つ若しくは複数の液体接続ユニットの接続が、先に設置される。接続後に、余分な液体は、１若しくは複数の液体接続ユニットを通して除去され得る。液体の除去は、周囲の圧力、即ち約１ｂａｒ（約１×１０５Ｐａ）で実行され得る。
【００９０】
さらに、前記ウェハ支持構造体は、ガス供給のためにウェハ支持構造体に接続するための１つ若しくは複数のガス接続ユニット（gas connection unit）を備えている。ガス接続ユニットは、“接続“によって低い圧力を真空へ設定し得る。付加的と他との少なくとも一方の方法として、ガス接続ユニットは、ウェハとウェハ支持構造体との間のクランプ層の形成を可能にするためのガス流動を与え得る。これには、このガス流動が、周囲の圧力、即ち約１ｂａｒ（約１×１０５Ｐａ）で実行され得るという条件がある。ガス流動によって与えられる圧力は、ウェハが、ウェハ支持構造体に関係するウェハの位置を維持することを補償するために周囲の圧力よりも低くなる必要がある。
【００９１】
前記クランプ調整ユニットは、リソグラフィ装置へ搬送前に基板支持構造体の調整も行う。これは、例えば、基板支持構造体若の冷却、即ち基板支持構造体の表面の熱接触部の熱吸収材内で相転移を始める基板支持構造体から蓄積されたエネルギを放出することを含み得る。
【００９２】
前記クランプされた基板を搬送することは、真空気密扉若しくはロードロックチャンバを通してロボットアームによって実行され得る。
【００９３】
前記リソグラフィの装置１１３の処理後に、クランプされた基板は、クランプを外す、即ちウェハ支持構造体からウェハを持ち去るためにまたクランプ調整ユニット１１２へ搬送され得る。図１６で、クランプを外すための処理が、参照符号１１６によって概略的に示されている。クランプを外すことは、ウェハ支持構造体に１つ若しくは複数の液体接続器を接続し、クランプ調整ユニット１１２内へクランプを案内することによって実行され得る。１つ若しくは複数の液体接続器を通して、追加の液体は、ウェハが、液体層の表面上に浮き始めるようにクランプ層に与えられ得る。ウェハは変形若しくは破壊しないだろうから、追加の液体の導入は、液体の圧力が、実質的に均一的に分布するように適用され得る。
【００９４】
この段階で、前記ウェハは、例えば支持ピンによってウェハ支持構造体の液体層から持ち上げられ得る。結果として、ウェハは、例えばウェハ支持体を設けられたロボットアームを使用して、クランプ調整ユニット１１２から搬出され、そしてウェハトラック１１１に向けて搬送され得る。
【００９５】
図１６で、前記クランプ調整ユニット１１２とリソグラフィの装置１１３とは、個々のユニットとして示されている。しかし、例えば、リソグラフィの装置１１３のロードロックでクランプ調整ユニット１１２の要求される機能性を有することによって、リソグラフィの装置１１３内へクランプ調節ユニット１１２を統合することも可能であることを理解しなければならない。このような場合、これらウェハが、夫々、前記リソグラフィ装置へ入ったり、出たりするためにウェハがクランプされたり、クランプを外されたりするだろう。
【００９６】
図１７は、他の基板搬送とロードロック１１４を含む露光装置とを示している。このロードロックは、クランプ調整ユニット１１２から基板支持表面にクランプされた基板を受け取る。前記ロードロックは、リソグラフィの装置１１３にクランプされた基板の搬送に適した真空に至るまでにポンプで排気するための真空ポンプと、リソグラフィの装置１１３内でクランプされた基板の処理後に真空を軽減するために吸気するためのベントとを有する真空チャンバを備えている。
【００９７】
図１８は、カセットまたは供給装置内の複合的な基板とともに、ウェハトラックからクランプが外された基板１２を搬送するための構成部位含む図１７の露光装置と基板搬送を示している。基板は、クランプを外された基板を受け取るために形成された搬入ポート（loading port）１２１を通してクランプ調整ユニット１１２に搬入される。基板は、基板支持の表面１３にクランプされ、そしてクランプされた基板は、ロードロックチャンバ１１４へ搬出ポート（unloading port）１２２を通して搬送される。基板支持体の表面の調整は、クランプ調整ユニット内でも実行され得る。ロードロックチャンバは、ポート１２３を通してリソグラフィの装置１１３へクランプされた基板の搬送に適した真空に至るまでポンプで排気される。
【００９８】
図１９は、前記基板支持構造体の実施の形態と併せて使用され得る異なる基板搬送と露光装置を示している。図１９の装置で、単独のリソグラフィの装置１１３の代わりに複数のリソグラフィの装置１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが使用される。ウェハトラック１１１とクランプ調整ユニット１１２との機能性は、図１６に関連して記載されたことと同一である。
【００９９】
図１９で、処理するためのリソグラフィ装置へ搬送される準備が整っているクランプが、追加のウェハトラック１１７を通して３つの異なるリソグラフィの装置１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃに向けて搬送され得る。クランプ調整ユニット１１２内で実行されるクランプ方法の標準的な継続時間が、リソグラフィの装置１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃのいずれか１つで実行されるリソグラフィ処理の標準な継続時間より早いならば、図１９の調整が、より効率的になり得る。
【０１００】
前述から明確にされたものとして、基板を保持するためにクランプ層を設けられた基板支持構造体の高差を使用することによって、毛細管流動を誘導することは、異なる目的、例えば蒸発制御と凝縮制御とを実行し得る。本発明は、これらの目的に限定されずに、液体のクランプ層の安定性と信頼性とに関係する他の課題の解決をするためにも適用され得ることを理解しなければならない。
【０１０１】
本明細書の全体を通して、参照は、“クランプ層”という言い回しがされてきた。この“クランプ層”という言い回しは、この環境周囲の圧力未満の圧力を有する内方のメニスカス形状を有する液体の薄い層を称することが理解されるべきである。
【０１０２】
本発明は、前述された明確な実施の形態を参照して記載されてきた。これらの実施の形態は、本発明の精神と範囲とから逸脱することなく技術に熟練の当業者達によく知られている種々の改良及び他の形状を許容することが理解されるであろう。従って、具体的な実施の形態が、記載されていたけれど、これらは、ほんの一例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
以下に、本出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]液体のクランプ層（１１）の周囲環境より低い圧力を有する当該液体のクランプ層（１１）によって生成される毛細管力によって基板（１２）をクランプするための基板支持構造体（１３）であって、
前記基板支持構造体が、前記基板（１２）を保持するための複数の基板支持要素（１７）を設けられた表面（１６）を具備し、
前記表面が、クランプする間、液体のクランプ層の範囲内で所定の毛細管流動を誘発するために異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分（５１、５２；８３）をさらに具備する基板支持構造体。
[２]前記異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分が、クランプする間、前記液体のクランプ層の周囲に沿って１つ若しくは複数の所定の位置に犠牲ギャップの発生をさらに誘導する[１]に記載の基板支持構造体。
[３]前記基板支持構造体の周囲の大部分が、高い毛細管ポテンシャルを有する場合に、前記表面が、１つ若しくは複数の所定の位置の前記基板支持構造体の周囲で低い毛細管ポテンシャルを有する一部分を具備する[１]若しくは[２]に記載の基板支持構造体。
[４]前記複数の位置の限定される数が１である[３]に記載の基板支持構造体。
[５]前記低い毛細管ポテンシャルを有する表面部分の少なくとも一部分が、チャンネルの形状を取る[１]乃至[４]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[６]前記チャンネルが、毛細管流動を前記チャンネルから前記液体のクランプ層の周囲へ誘導するために配置される[５]に記載の基板支持構造体。
[７]前記複数の基板支持要素が、所定のピッチで規則的なパターンで配置され、
前記チャンネル幅が、前記所定のピッチよりも狭い[５]若しくは[６]に記載の基板支持構造体。
[８]前記チャンネルが、曲がった一部分を具備する[５]乃至[７]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[９]前記チャンネルの少なくとも一部分が、螺旋の形状を取る[８]に記載の基板支持構造体。
[１０]前記チャンネルの少なくとも一部分が、曲がりくねった形状を有する[８]に記載の基板支持構造体。
[１１]前記低い高さレベルを有する前記表面部分の少なくとも一部分が、前記１つ若しくは複数のチャンネルの形状を有する[１]乃至[１０]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[１２]前記１つ若しくは複数のチャンネルが、曲がった一部分を具備する[１１]の基板支持構造体。
[１３]前記１若しくは複数のチャンネルの少なくとも一部分が、前記螺旋の形状を取る[１２]に記載の基板支持構造体。
[１４]前記１若しくは複数のチャンネルの少なくとも一部分が、前記曲がりくねった形状を有する[１２]に記載の基板支持構造体。
[１５]前記１若しくは複数のチャンネルの表面積が、前記基板構造体の表面の２５％未満を覆う[１１]乃至[１４]のいずれか１項に記載の基板構造体。
[１６]前記１若しくは複数のチャンネルの表面積が、前記基板支持構造体の表面に亘って均一に広げられる[１５]の基板支持構造体
[１７]最も低い毛細管ポテンシャルを有する表面部分が、前記表面の周囲に備えられている[１]乃至[１６]にいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[１８]前記複数の基板支持要素の上面部分と、前記表面の残り部分を制限する前記最も低い毛細管ポテンシャルを有する表面部分の高さレベルとの高差が、前記表面の残り部分の範囲内で低い毛細管ポテンシャルを有する前記表面部分に設けられた前記複数の基板支持要素の高さの２倍に実質的に等しい[１７]に記載の基板支持構造体。
[１９]最も低い高さレベルを有する表面部分が、高い高さレベルを有する表面部分の周囲に設けられる[１]の基板支持構造体。
[２０]前記表面が、複数のコンパートメントを形成するために複数の持ち上げられた構造体を設けられる[１]乃至[１９]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[２１]前記持ち上げられた構造体の高さが、前記複数の基板支持要素の高さより低い[２０]に記載の基板支持構造体。
[２２]前記複数の持ち上げられた構造体と前記複数の基板支持要素との間の高差が、少なくとも１．５ミクロン（１．５μｍ）である[２１]に記載の基板支持構造体。
[２３]前記異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分（５１、５２、８３）が、毛細管ポテンシャルに差異を設けるために異なる高さレベルを有する[１]乃至[２２]に記載の基板支持構造体。
[２４]前記異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分（５１、５２；８３）が、毛細管ポテンシャルに差異を設けるためにクランプ液体に異なる親和力を有する[１]乃至[２２]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[２５]前記異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分（５１、５２；８３）が、毛細管ポテンシャルに差異を設けるために異なる表面処理、表面材料、若しくは表面コーティングを有する[２４]に記載の基板支持構造体。
[２６]液体のクランプ層（１１）によって加えられる毛細管力によって基板（１２）をクランプするための基板支持構造体（１３）であって、
前記基板支持構造体が、基板を支持するための複数の基板支持要素（１７）を設けられた表面（１６）と、複数のコンパートメント（６５）を形成するための複数の持ち上げられた構造体（６３）とを具備する基板支持構造体。
[２７]前記複数の持ち上げられた構造体の高さが、前記複数の基板要素の高さよりも低い[２６]に記載の基板支持構造体。
[２８]前記複数の持ち上げられた構造体と前記複数の基板支持要素との間の高差が、少なくとも１．５ミクロン（１．５μｍ）である[２７]に記載の基板支持構造体。
[２９]前記基板支持構造体が、前記表面の周囲で液体を除去するための液体除去システムをさらに具備する[１]乃至[２８]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[３０]前記液体除去システムが、ガス供給システムを具備する[２９]に記載の基板支持構造体。
[３１]前記ガス供給システムが、ガスを供給するための少なくとも１つのガス入口と、ガスを排出するための少なくとも１つのガス出口と、を具備する[３０]に記載の基板支持構造体。
[３２]前記ガス供給システムが、相互に等距離の位置に複数のガス入口と複数のガス出口とを有する[３１]に記載の基板支持構造体。
[３３]前記ガス供給システムによって供給されるガスが、前記基板支持構造体の表面と前記シール構造体の間に流れることが可能であるように、前記基板支持構造体が、基板支持構造体の表面を囲むシール構造体をさらに具備する[３０]乃至[３２]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[３４]前記シール構造体が、前記複数の基板支持構造体の高さレベルに対応する高さレベルを有する[３３]に記載の基板支持構造体。
[３５]前記複数の基板支持要素が、所定のピッチを有する規則的なパターンで配置され、
前記シール構造体と前記最も近い複数の基板支持要素との間の距離が、前記ピッチより長い[３３]若しくは[３４]に記載の基板支持構造体。
[３６]前記液体層内に使用される前記液体が、水分を具備する[１]乃至[３５]のいずれか１の基板支持構造体。
[３７]前記複数の基板支持要素が、バールの形状を有する[１]乃至[３６]のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
[３８]制御された圧力雰囲気を設けるためのハウジングと、
各々前記ハウジング内へ基板を搬入し、前記ハウジング外へ基板を搬出するための少なくとも１つのロードポートと、
前記ハウジングの範囲内の前記基板を移動するための基板搬送ユニットと、を具備するクランプ調整ユニットであって、
前記クランプ調整ユニットが、[１]乃至[３７]のいずれか１の基板支持構造体を供給するように構成され、
液体のクランプ層によって前記基板支持構造体の前記基板支持体の表面上の基板をクランプするようにさらに構成されるクランプ調整ユニット。
[３９]前記クランプ調整ユニットが、前記基板支持構造体の表面上に液体を供給するための液体ディスペンサをさらに具備する[３８]に記載のクランプ調整ユニット。
[４０]放射線のパターン化されたビームを供給するための放射線システムと、
基板を支持するための基板支持構造体と、
前記基板のターゲット部分に放射線のパターン化されたビームを照射するための光学システムと、を具備し、
前記基板支持構造体が、[１]乃至[３７]のいずれか１の基板支持構造体であるリソグラフィ装置を具備するリソグラフィシステム。
[４１]前記放射線のビームが、複数の荷電粒子ビームレットによって形成される[４０]に記載のリソグラフィシステム。
[４２]前記荷電粒子ビームレットが、電子ビームレットである[４１]に記載のリソグラフィシステム。
[４３][３８]若しくは[３９]に記載のクランプ調整ユニットと、
[４０]乃至[４２]のいずれか１のリソグラフィシステムと、を具備し、
前記クランプ調整ユニットが、前記リソグラフィシステムへ供給するように構成されている構成体。
[４４][３８]若しくは[３９]に記載のクランプ調整ユニットが設けられ、
液体層を形成するための前記基板支持構造体（１３）の前記表面（１６）上に液体を供給し、
前記液体層上に基板を設置し、
前記基板支持構造体から離れて余分な液体を除去することによって前記基板と前記基板支持構造体との間のクランプ層を形成する、前記基板支持構造体に基板をクランプするための方法。
[４５]パターニングするために配置された第１の表面側と周囲環境よりも低い圧力を有する液体のクランプ層（１）によって生成される毛細管力によって基板支持構造体にクランプされるために配置された第２の表面側とを具備し、
前記第２の表面側は、前記液体のクランプ層の範囲内に所定の毛細管流動を誘発するための異なる毛細管ポテンシャルを有する複数の部分を具備する基板。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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