CN109841536A - 边缘补偿***、晶圆载台***及晶圆安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于承载晶圆的工作台的边缘补偿***，包括：支撑装置，所述支撑装置用于支撑并抬升所述工作台的边缘部分；致动装置，所述致动装置位于所述支撑装置的下方，用于致动所述支撑装置以使所述支撑装置抬升所述工作台的边缘部分；以及控制装置，所述控制装置用于控制所述致动装置的致动量，使所述工作台的边缘部分以控制的方式被抬升以晶圆的边缘对所述工作台的所述边缘部分的磨损。本发明能够补偿磨损载台高度，改善曝光时硅片边缘平坦化稳定表现，避免光刻后图形失焦及层迭对准表现不佳，增加载台寿命及产品良率。本发明还涉及晶圆载台***以及用于将晶圆安装在工作台上的方法。

Description

边缘补偿***、晶圆载台***及晶圆安装方法

技术领域

本发明涉及半导体光刻工艺的应用，特别涉及用于承载晶圆的工作台的边缘补偿***、晶圆载台***以及用于将晶圆安装在工作台上的方法。

背景技术

在半导体芯片的制造工艺中，通常使用曝光机来对放置在工作台上的晶圆进行曝光，以在晶圆上形成期望的图案。

现在参照图1描述现有技术中晶圆在曝光机的工作台上放置时存在的问题。

图1a至图1c示出了现有技术中晶圆在曝光机的工作台上的放置过程。

如图所示，曝光机包括载台110、位于载台110之上的工作台120以及位于载台110下方式的升降部(PIN)130，升降部130可以穿过载台110和工作台120以在升降部130的端部致动晶圆W。

首先，当需要将晶圆W放置到工作台120上时，如图1a所示，升降部130穿过载台110和工作台120并且从工作台120伸出一段距离，然后将晶圆W放置在升降部130的端部上，其中，晶圆W由于重力的作用而使其外边缘向下弯曲。

之后，使升降部130下降，以便将晶圆W放置在工作台120上，如图1b所示。然而，随着升降部130的下降，晶圆W的向下弯曲的外边缘磨损工作台120的边缘部分。

而后，如图1c所示，当升降部130完全缩回到载台110之下而将晶圆W放置于工作台120上时，边缘被磨损的工作台120会影响放置在其上的晶圆W的平坦度，并且进一步影响线宽(CD)/层迭对准(Overlay)的均匀性。如图所示，晶圆W的中间部分比外边缘部分的高度高，从而中间部分不接触工作台。

随着加工的晶圆的数量的增多，工作台边缘的磨损被加剧，从而更加影响晶圆的平坦度，从而给后续的处理过程造成了困扰而使废品率增加。

因此，需要一种能够改善晶圆平坦化的装置，该装置能够补偿晶圆的平坦化的损失，从而避免光刻后图形失焦及层迭对准表现不佳，并且增加工作台的寿命及产品良率。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种用于承载晶圆的工作台的边缘补偿***，以至少解决现有技术中存在的问题。

本发明实施例的技术方案是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于承载晶圆的工作台的边缘补偿***，包括：

支撑装置，所述支撑装置用于支撑并抬升所述工作台的边缘部分；

致动装置，所述致动装置位于所述支撑装置的下方，用于致动所述支撑装置以使所述支撑装置抬升所述工作台的边缘部分；以及

控制装置，所述控制装置用于控制所述致动装置的致动量，使所述工作台的边缘部分以控制的方式被抬升以补偿晶圆的边缘对所述工作台的所述边缘部分的磨损。

在一个具体实施例中，所述支撑装置包括边缘支撑环。

进一步地，所述边缘支撑环的内侧上缘设置倾斜部，所述倾斜部朝向所述边缘环的内部向下倾斜并且接触所述工作台的边缘部分以抬升所述工作台的边缘部分。

在一个具体实施例中，所述致动装置包括压电致动装置。

进一步地，所述压电致动装置包括压电轴和压电单元，所述压电轴设置在所述压电单元的上方并且支撑所述支撑装置，所述压电单元用于致动所述压电轴。

优选地，所述压电轴具有多个，并且多个所述压电轴沿周向方向分布。

进一步地，所述压电单元包括一个或多个压电片，每个压电片通过施加电压产生机械应变而致动所述压电轴。

根据一个具体实施例，所述致动装置包括精密马达装置。

本发明的另一方面还涉及一种晶圆载台***，包括工作台以及如以上各个方面所述的边缘补偿***。

根据一个具体实施例，所述晶圆载台***还包括载台，所述工作台通过真空夹持的方式设置在所述载台上。

根据一个具体实施例，所述晶圆载台***安裝在一曝光机中。

本发明的又一方面涉及一种用于将晶圆安装在工作台上的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将升降装置上升到工作台的上方并且将晶圆放置在所述升降装置的端部上，其中，所述晶圆的边缘变形；

将所述升降装置降下，使所述晶圆放置在所述工作台上；以及

利用致动装置来抬升所述工作台的边缘部分，以使所述工作台的所述边缘部分对准在所述升降装置上的所述晶圆的变形的边缘并且补偿所述晶圆的变形的边缘对所述工作台的所述边缘部分的磨损。

本发明通过控制(具体地利用压电组件来控制)硅片载台的边缘高度，应用于硅片边缘平坦化和线宽及层迭对准均匀度改善。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1a至图1c示出了现有技术中的晶圆在曝光机的工作台上的放置过程的示意图，其中图1a示出了晶圆被放置在曝光机的升降部的端部上并且其外边缘由于重力而下降，图1b示出了随着升降部的下降，晶圆磨损工作台的边缘部分，图1c示出了晶圆被完全放置在工作台上；

图2示出了根据本发明一个实施例的放置在曝光机的工作台上的边缘补偿***的示意图；

图3示出了图2中所示的边缘补偿***的边缘支承环和压轴环之间的连接的俯视图；

图4示出了图3中所示的边缘支撑环的侧视图以及该边缘支撑环的局部放大图；

图5示出了图3中所示的其中一个压轴环的侧视图；

图6示出了图5中所示的压轴环的俯视图；

图7a至7c示出了晶圆在具有根据本发明的边缘补偿***的曝光机的工作台上的放置过程的示意图，其中图7a示出了晶圆被放置在曝光机的升降部的端部上并且其外边缘由于重力而下降，图7b示出了随着升降部的下降，晶圆磨损工作台的边缘部分，图7c示出了晶圆被完全放置在工作台上，其中边缘补偿***抬升工作台的边缘部分以补偿晶圆的外边缘的平坦度；以及

图8示出了在现有技术的曝光机上处理的晶圆的平坦度与在根据本发明的曝光机上处理的晶圆的平坦度的曲线图。

附图标号说明：

现有技术：

110 载台；

120 工作台；

130 升降部；

本发明：

210 载台；

220 工作台；

220A 边缘部分；

230 升降装置(PIN)；

240 边缘支撑环；

240A 倾斜部；

250 压电致动装置；

251 压电轴；

251A 压电单元连接部；

252 压电单元；

260 控制装置；

W 晶圆；

WB 晶圆的边缘。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。现在根据附图来描述根据本发明的具体实施例。

图2示出了根据本发明一个实施例的放置在曝光机的工作台上的边缘补偿***的示意图。

如图2所示，曝光机的工作台220通过真空夹持的方式被设置在曝光机的载台(具体地在图7a至7c中以附图标记210示出)上，从而相对于载台210保持固定。根据本发明的边缘补偿***设置在工作台220的边缘部分220A的下方。

所述边缘补偿***包括具体可为边缘支撑环240的支撑装置、具体可为压电致动装置250的致动装置以及控制装置260。

边缘支撑环240设置在曝光机的工作台220的边缘部分220A的下方，并且用于支撑并抬升所述工作台220的边缘部分220A。

压电致动装置250设置在边缘支撑环240的下方，用于致动边缘支撑环240以使该边缘支撑环240抬升工作台220的边缘部分220A。

如图2中所示，压电致动装置250包括压电轴251和压电单元252。压电轴251设置在压电单元252的上方，并且用于支撑边缘支撑环240以使边缘支撑环240抬升工作台220的边缘部分220A。

压电致动装置250能够通过控制装置260以控制的方式致动边缘支撑环240以使工作台220的边缘部分220A能够以控制的方式被抬升。

控制装置260可以是任何类型，只要其能控制压电致动装置的致动量即可。

图3中示出了图2中所示的边缘补偿***的边缘支承环240和压轴环251之间的连接的俯视图，图4示出了图3中所示的边缘支撑环240的侧视图以及该边缘支撑环240的局部放大图，图5示出了图3中所示的其中一个压轴环251的侧视图以及图6示出了图5中所示的压轴环的俯视图。

如图3所示，边缘支撑环240被支撑并固定在压电轴251的上方，在该图中示出了总计具有三个压电轴251，但本发明并非局限于此。

本领域技术人员能够清楚地得知，可以设置其它数目的压电轴251，例如，两个、四个、五个或更多个，这些压电轴251分布在边缘支撑环240的周向方向上，其中压电轴251在边缘支撑环240上可以均匀分布，当然也可以不均匀分布，只要其能稳定地支撑边缘支撑环240即可。

现在参照图4详细地描述边缘支撑环240。

如图4所示，边缘支撑环240呈圆筒形状，但本发明并不局限于此。

本领域技术人员将清楚地得知，边缘支撑环240的形状最佳地与曝光机的工作台220的形状一致，但并不局限于此，只要其能稳定地支撑工作台220并且能平稳且均匀地抬升工作台220的边缘部分220A即可。

进一步参照图4，在边缘支撑环240的内侧上缘设置有倾斜部240A。

如图4中的局部放大图清楚地示出了倾斜部240A，该倾斜部240A朝向边缘支撑环240的内部向下以45度角倾斜从而在边缘支撑环240的内缘上侧完全形成斜面，并且接触工作台220的边缘部分220A以作为向上抬升支点而将工作台220的边缘部分220A抬升。但本发明并不局限于此。

本领域技术人员将清楚的是，虽然在本申请中未详细示出，但边缘支撑环240可以以除倾斜部之外的其它方式支撑工作台220的边缘部分220A，只要其能均匀且平衡地支撑工作台即可。例如，边缘支撑环可以呈阶梯形状，并且利用其过渡部的台肩支撑工作台。

另外，倾斜部240A也可以以除45度角之外的其它角度倾斜，只要其能稳定地支撑工作台220的边缘部分220A即可。

现在参照图5和图6详细地描述压电轴251。

如图5所示，压电轴251大体呈L形，其中L形的竖直部分(具体地，如图6所示该竖直部分的内侧)接触边缘支撑环240的外侧表面，并且L形的水平部分(具体地，如图6所示该水平部分的上侧)接触边缘支撑环240的底部表面。

如图5和图6所示，在L形的水平部分中设置在压电单元连接部251A，用于与压电单元252相连接。具体地，在图6和7中，所述压电单元连接部251A为通到L形的水平部分的底部表面的通孔，从而压电轴251作为连动杆，其材料可以为不锈钢，但并不局限于此。

压电轴251可以是除L形之外的其它形状，例如Y形，只要其能连接边缘支撑环和压电单元并且在他们之间传递运动即可。另选地，尽管在本发明中未示出，但可以不设置压电轴，而是使压电单元与边缘支撑环直接连接。

压电单元连接部251A还可以是槽或者甚至可以是从突出部，只要其能够与压电单元连接并且能够传递压电单元的运动即可。

现在再回至参考图2，来详细地描述压电单元252。

压电单元252包括多个压电片，每个压电片包括两个极，即正极和负极，并且相邻的压电片将极性相同的极(正极或负极)紧邻设置，如图2中仅表示出了每个压电片的正极。

在每个压电片上施加有电压，以使压电单元252能够产生机械应变。

压电片的数量与压电单元252所产生的机械应变相关联。例如，更具体地，每50000个压电片在通电后，使压电单元所产生的机械应变增大1纳米。因此，可以通过改变压电片的数量来精确地控制压电单元的移动距离，从而能够以控制的方式抬升工作台220的边缘部分220A。

因此，本发明的压电单元252能够以控制的方式致动压电轴251。但本发明并不局限于此。

例如，尽管在本发明的附图中未示出，但致动装置也可以是精密马达装置。所述精密马达装置也可以以控制的方式致动边缘支撑环240。

本发明还涉及一种晶圆载台***，其包括工作台220和如上所述的边缘补偿***。而且，优选地，该晶圆载台***能够被安装在一曝光机(图中未完全示出)中。

以下参照附图特别是图7a至图7c详细地描述用于将晶圆安装在工作台上的方法。

当需要将晶圆W放置在曝光机的工作台220上时，如图7a所示，首先使升降装置230(在本发明中具体为PIN)穿过载台210和工作台220并且从工作台220的上方伸出一段距离。

然后将晶圆W放置在升降装置230的端部上，其中晶圆W的边缘WB由于重力而向下翘曲变形。

如图7b所示，使升降装置230的下降，晶圆W的向下翘曲变形的边缘WB磨损工作台220的边缘部分220A。

控制装置260根据工作台220的边缘部分220A的磨损量，为压电单元配置确定数量的压电片。

向压电单元252施加电压，从而压电单元252产生向上的机械应变。

压电单元252的机械应变通过压电轴251传递到边缘支撑环240，从而使得边缘支撑环240向上抬升工作台220的边缘部分220A，以使工作台220的边缘部分220A对准在升降装置230上的晶圆W的变形的边缘WB，并且补偿当升降装置230下降时晶圆W的变形的边缘WB对工作台220的边缘部分220A的磨损，因而改善了晶圆的平坦度，如图7c所示，使得晶圆被平坦地放置在工作台220上。

参照图8，示出了在现有技术的曝光机的工作台上处理的晶圆的平坦度(对应于工作台磨损量)与在根据本发明的曝光机上处理的晶圆的平坦度(对应于工作台磨损量)的曲线图，其中，纵轴表示晶圆的平坦度，横轴表示所处理的晶圆的数量，而且，其中曲线A表示现有技术的曲线图，曲线B表示本发明的曲线图。

如图8中曲线A所示，在现有技术中，当所处理的晶圆数量超过50000时，晶圆的磨损量增大而导致平坦度急剧下降。

然而，如图8中的曲线B所示，根据本发明，晶圆的磨损量即平坦度随着处理的晶圆数量的增加而下降得较为缓慢，即从而保证了晶圆的平坦度，也延长了工作台的使用寿命。

因此，根据本发明，能够边缘补偿***来补偿曝光机的工作台的边缘部分的高度，从而能够改善曝光时晶圆的边缘平坦化稳定表现，避免光刻后图形失焦及层迭对准表现不佳，增加载台寿命及产品良率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种用于承载晶圆的工作台的边缘补偿***，其特征在于，包括：

支撑装置，用于支撑并抬升工作台的边缘部分；

致动装置，位于所述支撑装置的下方，用于致动所述支撑装置以使所述支撑装置抬升所述工作台的边缘部分；以及

控制装置，用于控制所述致动装置的致动量，使所述工作台的边缘部分以控制的方式被抬升以补偿晶圆的边缘对所述工作台的所述边缘部分的磨损。

2.如权利要求1所述的边缘补偿***，其特征在于，所述支撑装置包括边缘支撑环。

3.如权利要求2所述的边缘补偿***，其特征在于，所述边缘支撑环的内侧上缘设置倾斜部，所述倾斜部朝向所述边缘环的内部向下倾斜并且接触所述工作台的边缘部分。

4.如权利要求1所述的边缘补偿***，其特征在于，所述致动装置包括压电致动装置。

5.如权利要求4所述的边缘补偿***，其特征在于，所述压电致动装置包括压电轴和压电单元，所述压电轴设置在所述压电单元的上方并且支撑所述支撑装置，所述压电单元用于致动所述压电轴。

6.如权利要求5所述的边缘补偿***，其特征在于，所述压电轴具有多个，并且多个所述压电轴沿周向方向分布。

7.如权利要求5所述的边缘补偿***，其特征在于，所述压电单元包括一个或多个压电片，每个压电片通过施加电压产生机械应变而致动所述压电轴。

8.如权利要求1所述的边缘补偿***，其特征在于，所述致动装置包括精密马达装置。

9.一种晶圆载台***，其特征在于，包括工作台以及如权利要求1至8中任一项所述的边缘补偿***。

10.如权利要求9所述的晶圆载台***，其特征在于，还包括载台，所述工作台通过真空夹持的方式设置在所述载台上。

11.如权利要求9所述的晶圆载台***，其特征在于，所述晶圆载台***安裝在一曝光机中。

12.一种用于将晶圆安装在工作台上的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将升降装置上升到工作台的上方并且将晶圆放置在所述升降装置的端部上，其中，所述晶圆的边缘产生变形；

将所述升降装置降下，使所述晶圆放置在所述工作台上；以及

利用致动装置来抬升所述工作台的边缘部分，以使所述工作台的所述边缘部分对准在所述升降装置上的所述晶圆的变形的边缘并且补偿所述晶圆的变形的边缘对所述工作台的所述边缘部分的磨损。