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TW200832602A - Substrate-retaining unit - Google Patents

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TW200832602A
TW200832602A TW096134915A TW96134915A TW200832602A TW 200832602 A TW200832602 A TW 200832602A TW 096134915 A TW096134915 A TW 096134915A TW 96134915 A TW96134915 A TW 96134915A TW 200832602 A TW200832602 A TW 200832602A
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TW
Taiwan
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substrate
wafer
unit
group
substrate holding
Prior art date
Application number
TW096134915A
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English (en)
Inventor
Eriko Mori
Ken Katsuta
Original Assignee
Canon Kk
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Publication date
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Description

200832602 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關基板固持單元，其用於生產半導體元件、 液晶顯不兀件等之設備。 【先前技術】 大致上’用於生產半導體元件、液晶顯示元件等之投 Φ 射型曝光設備使用基板固持單元，該等基板固持單元固持 待處理之基板，同時藉著以真空吸引及固定該等基板維持 該等基板之表面的平坦度，使得校正該等基板之翹曲。 曰本專利特許公開申請案第4_1 4239 (對應於美國專 利第5,3 74,82 9號）、1 0-23 3433 (對應於美國專利第 5，923,408 號）' 10-242255 ' 2000-311933 (對應於美國專 利第 6，3 0 7，6 2 0 號）、2 0 0 1 - 6 0 6 1 8、及 2 0 0 4 - 2 5 9 7 9 2 號敘 述此等基板固持單元。 • 圖8係一橫截面視圖，說明一習知基板固持單元之範 例。圖8所示基板固持單元包含一具有晶圓支撐表面1之 晶圓夾頭2，一晶圓W係放置在該晶圓支撐表面上。該晶 圓夾頭2具有大量突出部份6,該等突出部份支撐該晶圓 夾頭2的晶圓支撐表面1上之晶圓W，且具有三個穿透孔 3，該等穿透孔由該晶圓支撐表面1 (頂部表面）至該後表 面通過該晶圓夾頭2。具有一小直徑之圓柱形壁面4係形 成在該晶圓支撐表面1上，以便界定該等穿透孔3之周邊 ，且一具有大直徑之圓柱形壁面5係形成在該晶圓支撐表 -4- 200832602 面1上，以便圍繞該晶圓支撐表面1之周邊。 該基板固持單元另包含舉升栓銷7，用於傳送該晶圓 W及設置在該等穿透孔3內側；一舉升機件8，用於直立 地運動該舉升栓銷7;及一支撐部份9，用於支撐該晶圓 夾頭2。此外，該基板固持單元包含一真空管道系統1 0， 用於藉著關於大氣壓力，在一藉由該晶圓W、該晶圓支撐 表面1、及該圓柱形壁面4與5所形成之空間中減少該壓 力（形成一負壓），以真空吸引及固定該晶圓支撐表面1 上之晶圓W。 於此結構中，該晶圓W被一機器手臂由一外部運送 單元傳送至由該晶圓支撐表面1突出的等候舉升栓銷7上 。該機器手臂係在傳送該晶圓W之後縮回。隨後，該舉 升機件8馬上降低該舉升栓銷7，以便將該晶圓W傳送至 該晶圓支撐表面1上。在該晶圓W被帶入與該晶圓支撐 表面1造成接觸之前，使用該真空管道系統1 〇開始真空 吸附。該晶圓W藉著該真空吸附被吸引及固定至該晶圓 支撐表面1，同時藉由該等突出部份6所固持，藉此校正 該晶圓W之平坦度。 該晶圓W係通過一光罩之圖案曝光（轉印），同時 該晶圓W係藉由該基板固持單元所固持。在該曝光（轉 印）之後，在該曝光之前所施行的操作係於該相反之順序 中施行，且該晶圓W係藉著該機器手臂由該基板固持單 元取回。 大致上，於以真空將藉由該等舉升栓銷7所支撐之晶 200832602 圓W吸引至該基板固持單元期間，於該晶圓w的降低操 作之前開始使用該真空管道系統1 〇之吸附。在此刻，當 該晶圓W接近該晶圓支撐表面丨時，開始在閒置吸附之 下的空間中之壓力的減少。當該壓力急劇地下降時，在由 '於該晶圓W之後表面及該等突出部份的上表面之間所產 t 生的摩擦力所造成的黏附之後，保持一藉由緊接在黏附該 晶圓W之前所產生的晶圓W之變形所造成的應變。 【發明內容】 本發明係針對一能夠在黏附該晶圓之後，釋放部份或 所有保留於一晶圓中之應變的基板固持單元。 根據本發明的一態樣，一基板固持單元包含複數突出 部份，當一基板被該等突出部份所支撐時，該基板.被黏至 該單元。該等突出部份在水平方向中之剛性係至少在該單 元的一中心區域中低於一直立方向中之剛性。譬如，至少 Φ 配置在該單元的中心區域中之突出部份可由碳化矽所構成 ，且可爲圓柱形的，具有一直徑d及一高度h，該直徑d 係少於或等於該高度h之0.35倍。再者，至少配置在該 ' 單元的中心區域中之突出部份可爲由纖維層壓材料所構成 〇 本發明之進一步特色將參考所附圖面由示範具體實施 例之以下敘述變得明顯。 【實施方式】 -6- 200832602 第一示範具體實施例 現在將參考圖1至4詳細地敘述本發明之第一示範具 體實施例。 圖1說明一減縮投射曝光設備之結構，根據本發明之 第一示範具體實施例的晶圓夾頭係倂入該結構。 圖1說明一照明光學系統11、光罩R、光罩夾頭12 、光罩架台1 3、投射光學系統1 4、矽晶圓W、晶圓夾頭 1 5、及一由毗連光源（未示出）之側面配置的XY 0架台 1 6。特別地是，該光學系統1 1及14、該光罩11、及該晶 圓W係設置在由該光源所放射之曝光光線的路徑上。一 離軸對齊指示器1 7及一表面位置測量單元1 8係設置在該 投射光學系統14之附近。 於曝光期間，用作負片之光罩R係經由該光罩夾頭 12放置在該光罩架台13上。該光罩R係以由該照明光學 系統1 1所放射之曝光光線照射。通過該光罩R之曝光光 線係藉由該投射光學系統1 4減少至譬如五分之一*，且係 入射在待處理之矽晶圓W上。固持該晶圓W之晶圓夾頭 15係放置於可在一水平面上運動之XY 0架台16上。 當發出一開始曝光之命令時，開始該曝光設備之操作 ，同時該晶圓W係自動或手動地設定於該曝光設備中。 首先，第一晶圓W藉由一運送系統被送至該晶圓夾頭1 5 上。其次，該晶圓W之放大、旋轉、及該XY偏差係藉由 使用該離軸對齊指示器1 7偵測該晶圓W上之對齊標記所 決定，使得該晶圓W之位置被校正。該XY 0架台1 6運 200832602 動該晶圓W，使得放置在該χ γ 0架台i 6上之晶圓W上 的第一拍射位置對應於該曝光設備之曝光位置。 隨後，基於該表面位置測量單元1 8之測量結果在該 晶圓W上調整該投射光學系統1 4之焦點，且該晶圓w係 於該第一拍射期間曝光達大約0.2秒。該晶圓W係接著運 動達一間距而移至該第二拍射位置，及再次施行曝光。這 些操作被重複，直至該最後的拍射。以此方式，一晶圓W 之曝光製程係完成。在該曝光製程之後，該晶圓W被由 該晶圓夾頭15傳送至一機器手臂（未示出），及藉由該 機器手臂返回至一習知之晶圓載具。 圖2及3分別係圖1所示晶圓夾頭15的一平面圖及 一橫截面視圖。如圖2所示，該盤形晶圓夾頭15具有一 吸附孔2 1，用於在該晶圓夾頭1 5之中心附近以真空吸引 用作基板之晶圓W。如圖8所示，一真空管道系統被用於 該真空吸附。該晶圓夾頭1 5於其一圓周方向中另具有三 個等角度地配置之穿透孔22。每一個具有排氣孔23a之舉 升栓銷23通過該對應之穿透孔22，以便可直立地運動。 一圓柱形壁面24係沿著該晶圓夾頭1 5之邊緣部份所 形成。大量與該晶圓夾頭1 5整合之支撐栓銷（突出部份 )25於該圓柱形壁面24內側的一圓C之區域（中心區域 )中直立地向上突出。相同地，大量與該晶圓夾頭15整 合之支撐栓銷（突出部份）26於該圓C及該晶圓夾頭15 的圓柱形壁面24間之區域（周邊區域）中向上突出。該 等支撐栓銷25及26係於一柵格圖案中配置在譬如2毫米 -8- 200832602 之規則的間隔。該中心區域中之支撐栓銷25支撐該晶圓 W之中心部份，且該周邊區域中之支撐栓銷26支撐該晶 圓W之周邊部份。於該第一示範具體實施例中’該晶圓 夾頭15及該支撐栓銷25與26係由碳化矽（SiC)所構成 〇 於該第一示範具體實施例中，設置在該中心區域（第 一區域）中之支撐栓銷25於該水平方向中之剛性係低於 該直立方向中之剛性，且設置在該周邊區域（第二區域） 中之支撐栓銷26於該水平方向中之剛性係高於該等支撐 栓銷25於該水平方向中之剛性。再者，於該第一示範具 體實施例中，該中心區域（圓C )之半徑係大約該晶圓夾 頭1 5的半徑之一半。然而，該中心區域之半徑可爲該晶 圓夾頭15之半徑的大約三分之一。再者，其係不需要將 該晶圓夾頭分隔成該圓形中心區域及該環形周邊區域之二 區域，其中該等支撐栓銷於該水平方向中之剛性彼此不同 ，並可在該晶圓夾頭之整個區域中配置該等支撐栓銷25， 其於該水平方向中之剛性係低於在該直立方向中之剛性。 在黏附該晶圓W之前，升高用於傳送該晶圓W之舉 升栓銷23在該晶圓夾頭15的支撐栓銷25及26上方支撐 該晶圓W，並以真空經由其排氣孔23 a固定該晶圓W。在 此刻，該晶圓W係藉由該晶圓W之重量往下彎曲，如圖 3所示。 該舉升栓銷23被由圖3所示狀態降低，使得該晶圓 W接近該晶圓夾頭1 5。與該降低操作同時開始經由該吸 -9 - 200832602 附孔21之抽真空，使得一藉由該晶圓W之後表面、該夾 頭之頂部表面（晶圓支撐表面）、及該圓柱形壁面24所 圍繞的空間內側之壓力變負的。以此，該晶圓W係藉由 該晶圓夾頭1 5由該中心部份至該周邊部份持續地固定。 既然該晶圓W藉由該負壓所造成之吸力被壓向該晶圓夾 頭15，同時該晶圓W藉由該圓柱形壁面24被固持及係彎 曲往下，在該晶圓W之中心部份中產生一應變。 爲了釋放該晶圓W之中心部份藉由該等支撐栓銷在 該水平方向中之變形所產生的部份或所有該應變，配置在 該晶圓夾頭1 5的中心區域中之支撐栓銷25的寬度d對高 度h之d/h，係比配置於該第一示範具體實施例中之周邊 區域中的支撐栓銷之支撐栓銷較小。如與該直立方向中之 剛性作比較，當該支撐栓銷25於該水平方向中之剛性係 減少，使得該等支撐栓銷25可在該水平方向中輕易地變 形時，該等支撐栓銷25在該水平方向中回應於一力量變 形，該力量用於使該晶圓W由該彎曲狀態返回至一原始 狀態，並能減少該晶圓W中之應變。 於該第一示範具體實施例中，決定該支撐栓銷2 5之 形狀，使得保留於該晶圓W中之變形不會超過2奈米。 更特別地是，於該第一示範具體實施例中，該等支撐栓銷 25係圓柱形，且圖4所示該直徑d對該高度h之比率d/h 係基於以下之式子設定至〇·35或更少： χ€2奈米 （1) x = Fh3/3Eh = 32Fh373 E π d3 ( 2)， -10- 200832602 在此X、E、及F分別指示該等支撑栓銷2 5於該水平 方向中之變形量的一允許値、該等支撐栓銷25之材料的 楊氏係數、及一施加至該等支撐栓銷25之水平力量。 當該等支撐栓銷25係由SiC所構成及該楊氏係數E 與施加至該等支撐栓銷25之力量F分別是420GPa及10N 時，該等支撐栓銷2 5之直徑d變得少於或等於該高度h 之0.35倍。該等支撐栓銷26係亦圓柱形的，且該等支撐 栓銷26之直徑d係大於該高度h達0.35倍，譬如’ 1.00 第二示範具體實施例 圖5係根據本發明之第二示範具體實施例的晶圓夾頭 15之平面圖。於圖5中，配置在該晶圓夾頭15的中心區 域（第一區域）中之一圓C內側的大量圓柱形支撐栓銷 25a係由纖維層壓材料所構成。再者’配置在環繞著該圓 C的周邊區域（第二區域）中之大量圓柱形支撐栓銷26 係由SiC所構成。於該第二示範具體實施例中’該等支撐 栓銷25a係由強化纖維材料、諸如碳纖維所構成’其基底 材料係纖維層壓材料。該材料中之纖維在該直立方向中延 伸，且在該水平方向中被層壓。該中心區域（圓C)之半 徑係大約該晶圓夾頭1 5的半徑之一半。然而’該中心區 域之半徑可被設定爲該晶圓夾頭1 5之半徑的大約三分之 一。該中心區域中之支撐栓銷25a支撐該晶圓1之中心部 份，且該周邊區域中之支撐栓銷26支撐該晶圓W之周邊 -11 - 200832602 部份。 用作該強化纖維材料的一基底材料之纖維層壓材料的 剛性於該水平方向中係低的及於該直立方向中係高的。因 此，當該等支撐栓銷·2 5 a係由該強化纖維材料所構成時， 該等支撐栓銷25a回應一用於使該晶圓W由該彎曲狀態返 回至該原始狀態之力量而變形。如此，該晶圓W中之部 份或所有應變能被釋放。 於該第二示範具體實施例中，由強化纖維材料所構成 及於該水平方向中具有一低剛性之支撐栓銷25a被配置在 該中心區域中，且由SiC所構成及於該水平方向中具有一 高剛性之支撐栓銷26被配置在該周邊區域中。再者，配 置在該中心區域中之支撐栓銷25a及配置於該周邊區域中 之支撐栓銷2 6兩者係圓柱形的。再者，該等支撐栓銷2 5 a 及該等支撐栓銷26之比率d/h係相同的，且係大於0.35 倍，譬如1.00。然而，該等支撐栓銷25a及該等支撐栓銷 26之形狀及該等比率d/h能彼此不同。此外，由強化纖維 材料所構成之支撐栓銷25a能夠配置在該晶圓夾頭15之 整個區域中。 根據該第一及第二示範具體實施例之基板固持單元以 真空吸引及固定該晶圓W。然而，本發明可被應用於以靜 電力吸引及固定基板、諸如晶圓之基板固持單元。根據該 第一及第二示範具體實施例及其改良’當該晶圓W係以 真空吸引及固定時，該晶圓W中所產生之部份或所有應 變能藉由該等支撐栓銷25或25a之變形而被釋放，藉此 -12- 200832602 能更可靠地校正該晶圓W之平坦度。 其次，將敘述本發明的一應用。圖6係一生產顯微裝 置、譬如諸如ICs及LSI電路之半導體晶片、液晶面板、 CCD感測器、薄膜磁頭、及微機械之流程圖。於步驟s j (電路設計）中，設計各裝置之圖案。於步驟S 2 (光罩 製造）中，生產在其上形成該等設計圖案之光罩R。在另 一方面，晶圓W係於步驟S3中使用諸如矽及玻璃之材料 製成（晶圓製造）。步驟S4 (晶圓處理）被稱爲一前端 製程，其中電路係藉由微影術使用該等光罩R及該等晶圓 W形成在該等晶圓W上。 步驟S5(組裝）被稱爲一後端製程，其中半導體晶 片係使用在步驟S4中待處理之晶圓W生產，且包含一組 裝步驟（切丁與接合）、一封裝步驟（模製）等。於步驟 S6(檢查）中’檢查於步驟S5中所生產之半導體裝置的 操作、耐用性等。接著裝運經過這些步驟所生產之半導體 裝置（步驟S7)。 圖7係一詳細地說明該晶圓處理之流程圖。於步驟 S1 1 (氧化）中，氧化該等晶圓W之表面。於步驟S 12 ( 化學蒸氣沈積；CVD )中，隔離薄腠係沈積在該等晶圓w 之表面上。於步驟S13(電極形成）中，電極係藉由蒸氣 沈積形成在該等晶圓W上。於步驟S14(離子植入）中， 離子係植入該等晶圓W中。於步驟s 1 5 (抗鈾劑處理）中 ，感光劑係施加至該等晶圓W。於步驟S 1 6 (曝光）中， 該等晶圓W係使用根據本發明的一示範具體實施例，參 -13- 200832602 考圖1所敘述之縮減投射曝光設備曝光至通過具有電路圖 案的光罩R之光線。於步驟S 1 7 (顯影）中，該已曝光之 晶圓W被顯影。於步驟S 1 8 (蝕刻）中，移除異於那些已 被顯影之抗蝕劑影像的部份。於步驟S 1 9 (抗蝕劑移除） 中，在飩刻之後移除不再被需要之抗蝕劑。重複這些步驟 可在該等晶圓W上形成多樣之電路圖案。 以此生產方法，高度整合之裝置可被穩定地生產。 雖然本發明已參考示範具體實施例作敘述，應了解本 發明不限於所揭示之示範具體實施例。以下申請專利之範 圍將給與最寬闊之解釋，以便涵括所有修改、同等結構及 功能。 【圖式簡單說明】 圖1說明一減縮投射曝光設備之結構，根據本發明之 第一示範具體實施例的晶圓夾頭係倂入該結構。 圖2係圖1所示晶圓夾頭之平面圖。 圖3係圖1所示晶圓夾頭之橫截面視圖。 圖4係圖3所示支撐栓銷的一放大橫截面視圖。 圖5係根據本發明之第二示範具體實施例的晶圓夾頭 之平面圖。 圖6係生產一顯微裝置之流程圖。 圖7係一說明晶圓處理之流程圖。 圖8係一說明習知基板固持單元之橫截面視圖。 -14- 200832602 元件符號說明】 晶圓支撐表面 晶圓夾頭 穿透孔 圓柱形壁面 圚柱形壁面 突出部份 舉升栓銷 舉升機件 支撐部份 :真空管道系統 =照明光學系統 :光罩夾頭 :光罩架台 :投射光學系統 :晶圓夾頭 :XY 0架台 :指示器 :測量單元 :吸附孔 :穿透孔 •’舉升栓銷 a :排氣孔 :圓柱形壁面 -15 200832602 2 5 :支撐栓銷 2 5 a :支撐栓銷 26 :支撐栓銷 R :光罩 W :晶圓

Claims (1)

  1. 200832602 十、申請專利範園 1. 一種基板固持單元，包含： 複數突出部份，當一基板被該等突出部 該基板被黏至該單元， 其中至少在該單元的一中心區域中，該 水平方向中之剛性係低於直立方向中之剛性 2 ·如申請專利範圍第1項之基板固持 等突出部份在該中心區域的一周邊區域中於 之剛性，係高於該等突出部份在該中心區域 向中之剛性。 3 ·如申請專利範圍第1項之基板固持 可直立地運動之舉升栓銷，其組構成可 份上方支撐該基板。 4. 一種基板固持單元，包含： • 複數突出部份，當一基板被該等突出部 該基板被黏至該單元， 其中至少配置在該單元的一中心區域中 由碳化矽所構成，且係圚柱形的，具有一直1 h，該直徑d係少於或等於該高度h之0.35 H 5 .如申請專利範圍第4項之基板固持 置在該中心區域的一周邊區域中之突出部份 構成，且係圓柱形的，具有一比該高度h大 徑d。 份所支撐時， 等突出部份在 〇 單元，其中該 該水平方向中 中於該水平方 單元，另包含 在該等突出部 份所支撐時， 之突出部份係 至d及一高度 單元，其中配 係由碳化矽所 0.3 5倍之直 -17- 200832602 6.如申請專利範圍第4項之基板固持單元，另包含 可直立地運動之舉升栓銷，其組構成可將該基板支撐 在該等突出部份上方。 7· —種基板固持單元，包含： 複數突出部份，當一基板被該等突出部份所支撐時， 該基板被黏至該單元， 其中至少配置在該單元的一中心區域中之突出部份係 由纖維層壓材料所構成。 8 ·如申請專利範圍第7項之基板固持單元，其中該 等突出部份在該中心區域的一周邊區域中於該水平方向中 之剛性，係高於該等突出部份在該中心區域中於該水平方 向中之剛性。 9.如申請專利範圍第8項之基板固持單元，其中配 置在該中心區域的周邊區域中之突出部份係由碳化矽所構 成，且係圓柱形的，具有一直徑d及一高度h，該直徑d 係比該高度h大0.3 5倍。 1 0.如申請專利範圍第7項之基板固持單元，另包含 可直立地運動之舉升栓銷，其組構成可將該基板支撐 在該等突出部份上方。 11· 一種曝光設備，包含： 一照明光學系統，其組構成可照明一原件； 如申請專利範圍第1項之基板固持單元，其組構成可 -18- 200832602 固定一基板，感光劑係塗至該基板；及 一投射光學系統，其組構成可將通過該原件之光線投 射於該基板上。 1 2 . —種曝光設備，包含： 一照明光學系統，其組構成可照明一原件； 如申請專利範圍第4項之基板固持單元，其組構成可 固定一基板，感光劑係塗至該基板；及 φ —投射光學系統，其組構成可將通過該原件之光線投 射於該基板上。 13. —種曝光設備，包含： 一照明光學系統，其組構成可照明一原件； 如申請專利範圍第7項之基板固持單元，其組構成可 固定一基板，感光劑係塗至該基板；及 一投射光學系統，其組構成可將通過該原件之光線投 射於該基板上。 φ 14. 一種裝置製造方法，包含： 將感光劑塗至一晶圓； 使用如申請專利範圍第 Η項之曝光設備將該晶圓曝 光；及 使該已曝光之基板顯影。 15. —種裝置製造方法，包含： 將感光劑塗至一晶圓； 使用如申請專利範圍第1 2項之曝光設備將該晶圓曝 光；及 -19- 200832602 使該已曝光之基板顯影 16. —種裝置製造方法 將感光劑塗至一晶圓； 使用如申請專利範圍第 光；及 使該已曝光之基板顯影 包含： 1 3項之曝光設備將該晶圓曝
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