用于防止在边缘区域被支撑的基板的变形的方法和装置的制造方法
【专利摘要】该方法和装置防止了在基板的边缘区域或外围支撑在支撑台或工作台上的基板(如，晶圆)的变形，并且还避免基板的有源区域的损伤和/或污染。特别地，该基板在其外围或边缘部分机械地支撑，即，仅在该基板的无源区域中机械地支撑；此外，通过气体垫在有源区域中提供额外的非机械性延伸的支撑台。该气体垫通过受控的喷嘴或排气嘴产生，用于明显的且受控的补偿基板的向下偏斜。
【专利说明】
用于防止在边缘区域被支撑的基板的变形的方法和装置
技术领域
[0001]本发明涉及用于防止在其边缘区域或外围由支撑台或工作台支撑的基板(例如，晶圆)的变形的方法和装置。在下文中，“支撑台”和“工作台”的表述的使用是相同的。基板可以具有任意合适的形状，例如圆形、矩形、椭圆形、方形等。
【背景技术】
[0002]在光刻的情况下，基板或晶圆(如，半导体晶圆，其即将被曝光)通常布置在平坦的支撑台(例如，平坦的工作台)上并且通过使用真空吸附来固定。多个吸附装置基本均匀地横跨平坦的工作台表面分布以便基板或晶圆的整个表面接触支撑台或工作台的整个正对表面。
[0003]已经在有源表面或区域(例如，背面上)的范围设置有传感结构的基板或还未经预处理的基板可能会在通过吸附横跨整个支撑表面固定时被所述有源区域中的杂质颗粒损伤或污染;类似地，涂覆在基板或晶圆的背面上的漆也可能会损伤或污染。
[0004]为了克服这一问题并且避免基板的有源区域的损伤或污染，已经提出仅在基板的外围边缘对其支撑;在这种外围或边缘吸附的情况下，工作台的外围区域中的吸附装置正对基板的无源外围区域，在基板的内部(或有源)区域与支撑表面的正对基板的内部部分之间具有间隙。然而，在这种情况下，基板或晶圆可能由于重力并根据其厚度、直径和刚度而向下偏斜或弯曲。这种偏斜或向下弯曲还可能在基板以非常小的距离靠近掩模定位的情况下由于基板和掩模之间的空气吸附的建立而发生。在光刻的情况下，由于光掩模与基板之间的距离横跨要被处理的区域而改变，这种向下弯曲会导致过低的结构分辨率和非均匀性。
[0005]使用布置在有源区域中的支撑销并不能防止基板的二阶弯曲，此外还需要不利地机械接触基板的有源区域，尽管接触区域相对较小。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于防止在基板的边缘区域或外围支撑在支撑台或工作台上的基板(如，晶圆)的变形并且还避免基板的有源区域的损伤和/或污染的方法和装置。该目的通过权利要求的特征实现。
[0007]本发明的技术方案基于的大致构思是在外围或边缘部分机械地支撑基板，特别是仅在基板的无源区域支撑基板以及通过气体垫在有源区域提供额外的非机械性延伸支撑。在一个实例中，气体垫通过受控的喷嘴或排气嘴动态地生成，该喷嘴或排气嘴优选地布置在基板的中心下方，用于基板的向下弯曲的明显的和受控的补偿。特别地，气体垫的气体沿径向向外的方向流动以从靠近基板圆周的开口排出。气体垫的这种动态产生致使基板的圆周附近的支撑力减小，因此，在基板的边缘与工作台的边缘部分之间保持足够的接触力。根据工艺条件，该喷嘴可以被提供不同的气体介质。
[0008]根据本发明，基板的偏斜可以以受控的方式无接触地补偿;此外，掩模与即将曝光的基板之间平行性可以调整。通过使用合适的气体介质，优选地，清洁气体，能够避免基板的背面的颗粒污染，这是因为在基板背面与工作台之间的有源区域中没有接触。此外，气体垫减小了颗粒污染对产生的产品和工艺质量的影响，这是因为，由于缺少机械支撑，任何不可避免的颗粒都不会产生任何向上的拱形(arching)。
[0009]本发明进一步允许基板向上凸起弯曲或偏斜;这种受控的凸起弯曲在需要掩模与基板之间具有非常近的距离以避免包含空气并支持排出空气的光刻工艺中是非常重要的。
[0010]基板偏斜的补偿可以基于基板的属性通过具有不同属性的可更换喷嘴和/或受控的喷嘴来调节，以控制气体垫的大小和形状。
[0011]本发明进一步举例如下:
[0012]基板或晶圆的(圆形)直径或(方形)边缘可以例如达到1000mm，如50mm至400mm。
[0013]基板或晶圆的厚度可以例如达到I Omm或更高，例如50μπι至1000微米。
[0014]基板或晶圆的类型可以从任何适合光刻工艺的材料中选择，如，硅、玻璃、GaAs、金属、合金或塑料;然而，如果在外围部分支撑的基板的偏斜需要避免或者如果需要产生特定的偏斜，而不考虑随后应用于基板的工艺，本发明还可以用在其他材料的情况。
[0015]如以上所解释的，任何合适的气体介质都可以用于产生该气体垫，如氮气，加压空气，或者清洁或惰性气体。
[0016]喷嘴的尖端与基板的目标位置之间的距离取决于基板的期望偏斜，并且可以是例如I Ομπι至1000微米。
[0017]喷嘴开孔的直径可以是例如0.1mm至5mm，优选地500μπι至1500μπι。
【附图说明】
[0018]将参照附图进一步描述本发明的实施例:
[0019]图1(a)是根据本发明的带有基板或晶圆的支撑台或工作台的示意横截面图；
[0020]图1(b)示意性示出了由动态气体吸附产生并且作用在图1(a)的系统中的基板上的指向上的力；
[0021]图2示出了针对不同晶圆厚度的根据气体流量的晶圆偏斜的测试结果；
[0022 ]图3示出了根据气体流量的晶圆偏斜的测试结果；
[0023]图4示出了对于不同晶圆的根据通过喷嘴的气体流量的基板相对于掩模的偏斜；
[0024]图5示出了用于根据目标距离调节掩模与晶圆之间的正确距离所需要的时间；此夕卜，示出了达到最终(目标)距离所需要的最小气体流量。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示的根据本发明的示例性装置包括具有轴线A的圆形支撑台或工作台I。如上所述，工作台和晶圆可能有可选的形状，例如，圆形、矩形、椭圆形、方形形状等。与现有技术的工作台相比，根据本发明的工作台包括非常有限的支撑区域，即在工作台的外围处的边缘部分2。所述边缘部分2在其正对基板6的露出表面设置有与真空源V(未示出)连接的装置4，从而为边缘部分2的支撑表面与基板的边缘区域7之间的接合提供低压，用于将基板6固定至支撑台I。所述外围边缘区域7围绕基板6的内部区域8以便内部区域8的正对工作台的表面不接触工作台I的内部部分3并且提供了间隙5。所述间隙5具有从内部部分3的底部到基板6的正对工作台的表面测量的深度d(对应于边缘部分2的高度)；根据基板的直径，所述深度d可以例如是从大约I Ομπι到几毫米，例如I Ομπι到5mm。
[0026]图1示出了理想地定位的平坦基板6，即，该基板平行于工作台I和光掩模M。由于基板6的重量、大小和刚度，该基板可能实际上向下弯曲或偏斜，使得基板6的围绕轴线A的中心将会低于与支撑台I的边缘部分接触的边缘区域7。然而，本发明的装置通过在工作台I与基板6之间的间隙的中间部分中产生气体垫9而避免了这种不期望的偏斜。所述气体垫9可以通过喷嘴或排气嘴10来提供，该喷嘴或排气嘴例如与工作台I同轴布置并提供合适的气体(如，氮气N2)穿过喷嘴10的开口朝向基板6的底部表面。
[0027]气体垫9的多余气体可以经由布置在支撑台I中的靠近其边缘部分2的开口11排放到外部；多余气体的这种排放是必要的，以便避免固定在工作台I的边缘部分2处的基板的过度变薄。如图1(b)所示，从喷嘴径向向外的区域，S卩，喷嘴10与开口 11之间的区域，也有助于支撑基板6，因此，补偿了基板6的向下偏斜。特别地，作用在基板上的指向上的力F随着距喷嘴1的径向距离的增加而减小。
[0028]通过喷嘴10的气体流量根据基板的属性(如，大小、厚度、重量、刚度等)、基板的期望的/需要的形状、喷嘴10的尺寸(开孔的直径)、喷嘴10的尖端与基板6之间的距离、工作台I的间隙5的大小以及其他相关参数而被控制。由箭头犯示意性示出的气体流量可以通过结合了流量计(未示出)和受控的气体压力(如，2bar)的可调节控制阀(未示出)来控制。
[0029]图2示出了根据气体流量(单位为Ι/min)的基板的中心的偏斜的测试结果。所述基板具有150mm的直径、364μπι和722μπι的厚度(图2左侧表格)以及364μπι和725μπι的厚度(图2右侧图表)，并在喷嘴的尖端与基板之间具有200或300μπι的间隙。
[0030]如图2左侧表格中所示，在与工作台轴线A同轴定位的喷嘴的尖端与连接工作台的边缘部分2的接触表面的理想水平线之间具有200μπι的竖直距离的情况下，基板(厚度360μm)的20μπι的初始向下偏斜可以容易地通过4001/h = 6.711/mir^^N2流量来补偿。
[0031 ] 图3示出了在N2气体流量从01/min增加到161/min以及下降到01/min期间，受控的晶圆偏斜的测试数据和对应的图表，即，在基板6的外边缘区域7处的标称间隙d设置成50μπι时，161/11^11的他气体流量导致了晶圆的中心处大约25μπι的偏斜。
[0032]图4示出了具有460μπι的同一厚度的五个不同的Si晶圆在不同的气体流量以及两个不同的距离设定的情况下相应的晶圆和掩模之间的测得距离。在50μπι的目标距离的情况下，掩模与晶圆之间的测得的中心距离(见“口”)在没有气体流量的情况下(即，55μπι至58μm)比具有2.51/min的气体流量的情况(S卩，距离50μπι至53μπι，见“X”)大约高出5μπι。在20μπι的目标距离的情况下，掩模与晶圆之间的测得中心距离的范围在20μπι和22μπι之间(见“O”)。
[0033]图5示出了根据所述距离调节掩模与晶圆(在此示例中的厚度为460μπι)之间的正确距离(目标距离)所需要的时间，即，由于晶圆与掩模之间的更慢的空气流出量，所需要的时间在较小距离的情况下更长。此外，图5示出了对于给定晶圆，掩模与晶圆之间较低的目标距离需要更高的气体流量。在这两种情况下，掩模与晶圆之间的实际距离都是在晶圆的中心测量。
[0034]上述的装置具有圆形的横截面。根据本发明，工作台或支撑台的形状可以不同并且根据需要可以具有任意形状，以便符合基板或晶圆的形状，即，支撑台可以是矩形、方形、椭圆形等。
[0035]虽然已经在附图中和前面的说明书中说明和描述了本发明，但是这种说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的。本发明因此不局限于所公开的实施例。本领域技术人员能够理解和实施所公开的实施例的变型，并且通过学习附图、本公开和所附权利要求实施要求保护的本发明。在权利要求中，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“a”或“an”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求所述的若干项目的功能。某些措施在彼此不同的从属权利要求中叙述并不表示使用这些措施的结合不能产生有利效果。
【主权项】
1.一种用于在支撑台(I)上支撑基板(6)的方法，所述基板(6)具有内部区域(8)和围绕所述内部区域(8)的边缘区域(7)，所述支撑台(I)具有与所述基板(6)的所述边缘区域(7)接触的边缘部分(2)和正对所述基板(6)的露出的内部区域(8)而没有机械接触的内部部分(3)，所述方法在所述支撑台(I)的所述内部部分(3)与所述基板(6)之间提供气体垫(9)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板(6)的所述边缘区域(7)与所述支撑台(I)的所述边缘部分(2)之间的接触通过真空吸附来提供。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述气体垫(9)通过被供给气体的喷嘴(10)或排气嘴产生。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述气体垫(9)与所述支撑台(I)和/或所述基板(6)同轴地布置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，来自所述气体垫(9)的多余气体(12)经由开口(11)从所述支撑台(I)排出。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，通过所述气体产生并且作用在所述基板的向下朝向的表面上的向上指向的力从所述喷嘴的位置向所述支撑台的边缘部分(2)减小并且有助于补偿所述基板(6)的向下偏斜。7.—种用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法的装置，包括: (a)水平的支撑台(1)，其具有: (al)边缘部分(2)，用于在基板(6)的边缘区域(7)支撑所述基板(6)， (a2)内部部分(3)，比所述边缘部分(2)的上表面低(距离d)，以及 (b)用于在所述支撑台(I)的内部部分(3)与所述基板(6)的内部区域(8)之间提供气体垫(9)的工具。8.根据权利要求7所述的装置，其中，提供气体垫的所述工具与所述支撑台(I)和/或所述基板(6)同轴地布置。9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，提供气体垫的所述装置包括喷嘴或排气嘴(1)010.根据权利要求7、8或9所述的装置，其中，所述支撑台(I)的边缘部分(2)包括开孔(4)，所述开孔(4)连接至真空工具(V)用于将所述基板的边缘区域(7)真空吸附至所述支撑台(I)的边缘部分(2)。11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，包括布置在所述工作台(I)中用于将多余气体从所述气体垫(9)排出的开口( 11)。12.根据权利要求11所述的装置，其中，用于排出气体的所述开口(11)靠近所述工作台(I)的边缘部分(2)布置。
【文档编号】H01L21/683GK106062941SQ201580008065
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】伯恩哈德·博格纳
【申请人】苏斯微技术光刻有限公司