用于湿浸式光刻的方法和设备技术

提供一种用于保持晶片的设备和一种用于湿浸式光刻的方法。该设备包括晶片夹具，该夹具具有中心圆形真空压盘、外部区域和在真空压盘中心上的圆形凹槽，真空压盘的顶表面凹进在外部区域的顶表面之下，凹槽的底表面凹进在真空压盘的顶表面之下；在凹槽的底表面中的一个或多个吸入口；和位于凹槽内的中空环形可膨胀和收缩的囊状物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作工艺领域，更特别地涉及一种用于湿浸式光刻的方法和设备。
技术介绍
湿浸式光刻技术的出现，使得光学光刻延伸到了比用目前常规的光学光刻工具可印刷的图像尺寸更小的尺寸。湿浸式光刻放置湿浸液体与将要曝光的光刻胶层直接接触，并且湿浸式光刻系统的最终图像调焦透镜或是湿浸在液体中，或是放置成与湿浸液体非常接近。通过应用斯奈耳(Snell)折射定律，湿浸液体使得分辨率的罗列(Raleigh)准则的俘获角增加(由此增加了分辨率)，并因此能比其他在光刻胶层和最终图像调焦透镜之间只有空气的光刻系统，形成更小的图像。然而，利用湿浸式光刻的一个显著问题是在湿浸式光刻期间，湿浸液体进入正在处理的晶片的边缘与保持晶片的夹具之间的缝隙。这引起湿浸液体散布到晶片上的光刻胶层的表面上，并随后形成残留物和/或气泡，这会在随后的晶片处理中引起缺陷。因此，需要一种方法和设备，极少可能地从夹具的缝隙或其他部分将湿浸液体转移到晶片上的光刻胶层的表面上。
技术实现思路
本专利技术在湿浸式光刻期间保持晶片的晶片夹具的内边缘与晶片的外围边缘之间，提供可膨胀和收缩的囊状物，防止湿浸液体进入晶片夹具内边缘与晶片之间的缝隙。本专利技术的第一方面是一种用于保持晶片的设备，该设备包括晶片夹具，具有中心圆形真空压盘、外部区域、和在真空压盘中心上的圆形凹槽，真空压盘的顶表面凹入在外部区域的顶表面之下并且凹槽的底表面凹入在真空压盘的顶表面之下；在凹槽底表面中的一个或多个吸入口；和位于凹槽内的中空环形可膨胀和收缩的囊状物。本专利技术的第二方面是一种用于曝光晶片的顶表面上的光刻胶层的湿浸式曝光系统，该系统包括光源，一个或多个调焦透镜，掩模架，狭缝，湿浸头和XY-平台，该光源、一个或多个调焦透镜、掩模架、狭缝和湿浸头沿光轴对准，XY-平台可在两个不同的正交方向上移动，每个正交方向和光轴正交，掩模架和狭缝可在两个正交方向中的一个方向上移动，湿浸头具有一个腔，该腔具有顶部、侧壁和底部开口，顶部对所选择的光波长透明；用于使湿浸液体填充到湿浸头的腔中的装置，腔沿光轴对准；和安装在XY-平台上的晶片夹具，该晶片夹具具有中心圆形真空压盘、外部区域、和在真空压盘中心上的圆形凹槽，真空压盘的顶表面凹入在外部区域的顶表面之下并且凹槽的底表面凹入在真空压盘的顶表面之下，在凹槽底表面中的一个或多个吸入口，和位于凹槽内的中空环形可膨胀和收缩的囊状物。本专利技术的第三方面是一种在具有湿浸头的湿浸式光刻系统中，通过掩模对在晶片顶表面上的光刻胶层执行湿浸式光刻的方法，该方法包括(a)提供晶片夹具，该晶片夹具具有中心圆形真空压盘、外部区域、和在真空压盘中心上的圆形凹槽，真空压盘的顶表面凹入在外部区域的顶表面之下并且凹槽的底部凹入在真空压盘的顶表面之下，在凹槽底表面中的一个或多个吸入口，和位于凹槽内的中空环形可膨胀和收缩的囊状物；(b)将晶片装到真空压盘上并对真空压盘施加真空；步骤(b)之后，(c)使囊状物膨胀，使囊状物与晶片的整个边缘接触；步骤(c)之后，(d)在湿浸式光刻系统的湿浸头下方，移动晶片夹具，并通过掩模对光刻胶层曝光；步骤(d)之后，(e)从湿浸头下方移走晶片夹具；步骤(e)之后，(f)使囊状物收缩；步骤(f)之后，(g)如果真空还没有施加到吸入口，则对在晶片夹具的凹槽的底表面中的吸入口施加真空；以及步骤(g)之后，(h)关闭在步骤(b)中施加到真空压盘的真空，并从真空压盘移走晶片。附图说明本专利技术的特征在所附的权利要求中阐明。然而，通过结合附图阅读下列说明性实施方式的详细描述，可以更好地理解专利技术本身，其中图1是根据本专利技术的示例性湿浸式光刻系统的图示表示；图2A是根据本专利技术第一实施方式通过图1的晶片夹具的2B-2B线的顶视图，图2B是根据本专利技术第一实施方式通过图1的晶片夹具的2B-2B线的截面图；图3至图8是说明根据本专利技术的图1的晶片夹具的操作的局部截面图；图9是图1的晶片夹具的第二实施方式的局部截面图；以及图10是根据本专利技术执行湿浸式光刻的步骤的流程图。具体实施例方式为了本专利技术的目的，术语晶片将用来表示任何半导体衬底，其例子包括但不限于体硅衬底、绝缘体上覆硅(SOI)衬底、锗硅衬底、蓝宝石衬底、和其他用于集成电路制作的半导体衬底。图1是根据本专利技术的示例性湿浸式光刻系统的图示表示。在图1中，湿浸式光刻系统100包括调焦镜105、光源110、第一调焦透镜(或透镜组)115、掩模120、曝光狭缝125、第二调焦透镜(或透镜组)130、最终调焦透镜135、湿浸头140和安装在XY-平台150上的晶片夹具145。湿浸头140包括透明窗口155、倾斜圆形侧壁160、湿浸液体入口165A和湿浸液体出口165B。晶片170可移动地安装在晶片夹具145中。光刻胶层175已形成在晶片170的顶表面180上。晶片夹具145的顶表面185与光刻胶层175的顶表面190近似共面。光刻胶层175的顶表面190、侧壁160和窗口155定义腔195，使该腔195充满湿浸液体200。湿浸头140的底表面205与光刻胶层175的顶表面190和晶片夹具145的顶表面185之间保持距离D1。距离D1足够小以使得在湿浸头140的底边缘205下方形成弯月面(meniscus)210。在一个实施例中，D1约为3微米至100微米。具有近似环形形状的圆形中空可膨胀和收缩的囊状物215放置在夹具145的内壁220和晶片170的外围边缘225之间。窗口155必须对所选择的用于曝光光刻胶层175的光波长透明。在一个实施例中，窗口155对约190nm或更短的波长透明。调焦镜105、光源110、第一调焦透镜115、掩模120、曝光狭缝125、第二调焦透镜130、最终调焦透镜135、湿浸头140全部沿光轴230对准，该光轴230还定义为Z方向。X方向定义为与Z方向正交并在图中平面内。Y方向定义为与X和Z方向都正交的方向。在曝光工艺期间，夹具145可以在X和Y方向中移动以使得在光刻胶层175中形成曝光的和未曝光的光刻胶区域。在XY-平台150移动时，使光刻胶层175的新的部分与湿浸液体200相接触，并且先前光刻胶层的湿浸部分移走，而不与湿浸液体接触。掩模120和狭缝125可以在Y方向中移动以将掩模120上的图像(未示出)扫描到光刻胶层175上。在一个实施例中，在掩模120上的图像是待印刷图像的1倍至10倍放大的版本，并包括一个或多个集成电路芯片图像。当曝光完成时，晶片170从湿浸头140下方移走而没有泄漏湿浸流体200。为了完成这些，首先移动盖盘(未示出)以和夹具145邻接，然后在晶片夹具从湿浸头140下方的位置移出时，盖盘与晶片夹具一起移动，盖盘代替在湿浸头140下方的晶片夹具。湿浸头140没有移动，而是保持与光轴230对准。在图1中，示出在曝光光刻胶层175的外部区域期间，湿浸头140在囊状物215上方。囊状物215防止湿浸流体泄漏到晶片170的外围边缘225与夹具145的内壁220之间的缝隙中。图2A是根据本专利技术第一实施方式通过图1的晶片夹具145的2B-2B线的顶视图，以及图2B是根据本专利技术第一实施方式通过图1的晶片夹具的2B-2B线的截面图。在图2A和图2B中，晶片夹具145包括圆形真空压盘235，该圆形真空压盘235具有多个沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于保持晶片的设备，包括：晶片夹具，具有中心圆形真空压盘、外部区域、和与所述真空压盘同心的圆形凹槽，所述真空压盘的顶表面凹进在所述外部区域的顶表面之下，并且所述凹槽的底表面凹进在所述真空压盘的所述顶表面之下；在所述凹槽的 所述底表面中的一个或多个吸入口；和位于所述凹槽内的中空环形可膨胀和收缩的囊状物。

【技术特征摘要】
US 2004-11-18 10/904,5991.一种用于保持晶片的设备，包括晶片夹具，具有中心圆形真空压盘、外部区域、和与所述真空压盘同心的圆形凹槽，所述真空压盘的顶表面凹进在所述外部区域的顶表面之下，并且所述凹槽的底表面凹进在所述真空压盘的所述顶表面之下；在所述凹槽的所述底表面中的一个或多个吸入口；和位于所述凹槽内的中空环形可膨胀和收缩的囊状物。2.根据权利要求1的设备，其中所述囊状物位于相对所述真空压盘的所述凹槽的外部侧壁上。3.根据权利要求1的设备，其中所述囊状物，在收缩状态下，从所述凹槽的所述底表面延伸，但不超出所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面。4.根据权利要求1的设备，其中所述囊状物，在膨胀状态下，从所述凹槽的所述底表面延伸，但不超出所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面。5.根据权利要求1的设备，其中在所述囊状物处于膨胀状态下时，所述囊状物的最高部分近似地与所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面共面。6.根据权利要求1的设备，其中在所述真空压盘的所述顶表面和所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面之间的高度差，近似等于所述晶片的厚度。7.根据权利要求1的设备，其中当所述囊状物处于收缩状态时，在所述囊状物的直接相对的外表面间的距离，大于所述晶片的直径。8.根据权利要求1的设备，其中当所述囊状物处于膨胀状态时，在所述晶片处于所述真空压盘上时，所述囊状物的外表面与所述晶片的整个边缘直接物理接触。9.根据权利要求1的设备，还包括一个或多个对所述真空压盘的所述顶表面打开的真空口。10.根据权利要求1的设备，还包括一个或多个形成在所述真空压盘的所述顶表面中的真空槽。11.根据权利要求1的设备，还包括一个或多个连接到所述囊状物的可膨胀和收缩管。12.根据权利要求1的设备，其中所述囊状物由选自聚四氟乙烯、氯丁橡胶、丙烯腈/丁二烯、乙烯/丙烯/二烯、乙烯/丙烯/环己二烯、聚亚安酯、异戊二烯、氟弹性体和弹性体所构成的组中的材料形成。13.根据权利要求1的设备，还包括圆形环，沿着所述晶片夹具的所述外部区域的内边缘，凹进圆形凹口中，所述环在所述凹槽上方延伸一段距离，所述环的顶表面与所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面共面。14.一种湿浸式曝光系统，用于曝光在晶片的顶表面上的光刻胶层，该系统包括光源，一个或多个调焦透镜，掩模架，狭缝，湿浸头和XY-平台，所述光源、所述一个或多个调焦透镜、所述掩模架、所述狭缝和所述湿浸头与光轴对准，所述XY-平台可在两个不同的正交方向上移动，每个所述正交方向与所述光轴正交，所述掩模架和所述狭缝可在所述两个正交方向中的一个方向上移动，所述湿浸头具有一个腔，该腔具有顶部、侧壁和底部开口，所述顶部对所选择的光波长透明；用于使湿浸液体填充到所述湿浸头的所述腔中的装置，所述腔与所述光轴对准；和安装在所述XY-平台上的晶片夹具，所述晶片夹具具有中心圆形真空压盘、外部区域和与所述真空压盘同心的圆形凹槽，所述真空压盘的顶表面凹进在所述外部区域的顶表面之下，并且所述凹槽的底表面凹进在所述真空压盘的所述顶表面之下，在所述凹槽的所述底表面中的一个或多个吸入口，和位于所述凹槽内的中空环形可膨胀和收缩的囊状物。15.根据权利要求14的设备，其中所述囊状物位于相对所述真空压盘的所述凹槽的外部侧壁上。16.根据权利要求14的设备，其中所述的囊状物，在收缩状态或膨胀状态下，从所述凹槽的底表面延伸，但不超出所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面。17.根据权利要求14的设备，其中在所述囊状物处于膨胀状态下时，所述囊状物的最高部分近似与所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面以及所述光刻胶层的顶表面共面。18.根据权利要求14的设备，其中在所述真空压盘的所述顶表面和所述晶片夹具的所述外部区域的所述顶表面之间的高度差，近似等于所述晶片的厚度，或近似等于所述晶片的所述厚度加上所述光刻胶层的厚度。19.根据权利要求14的设备，其中当所述囊状物处于收缩状态时，在所述囊状物的直接相对的外表面间的距离，大于所述晶片的直径；以及当所述囊状物处于膨胀状态时，所述囊状物的外表面与所述晶片的整个边缘直接物理接触。20.根据权利要求14的设备，还包括一个或多个对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文J霍姆斯，古川俊治，马克C黑基，丹尼尔A科利斯，戴维V霍勒克，查尔斯W科伯格，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]