JP2009509349A - 取り外し可能な縁部延長要素を有するマイクロ電子基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 光浸漬リソグラフィによるウェハの縁部付近での機能部のリソグラフィ・プリントの問題に対処する方法及び構造体を提供すること。
【解決手段】 マイクロ電子基板の加工処理中に使用可能な物品としてマイクロ電子基板を含む物品が提供される。こうした物品は、前面と、前面とは反対側の後面と、前面と後面の境界における周辺縁部とを有する。前面が物品の主要な面である。前面と、後面と、前面と後面の間を延びる内縁部とを有する取り外し可能な環状縁部延長要素は、マイクロ電子基板の周辺縁部に接合される内縁部を有する。このようにして、縁部延長要素の前面とマイクロ電子基板の前面とを含む連続面が形成され、この連続面は、周辺縁部が内縁部に接合される場所において実質的に同一平面で平坦となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ電子基板の加工処理、より詳細には、そうした加工処理の補助となる縁部延長要素に関する。

半導体産業の成長に不可欠な条件の１つは、集積回路（ＩＣ）上により一層小さな機能部をプリントする能力である。しかしながら、最近では、光フォトリソグラフィは、半導体技術のさらなる発展を妨げる可能性のある幾つかの課題に直面している。伝統的な光リソグラフィに代わるものとして、Ｘ線リソグラフィ及び電子ビーム・リソグラフィといった技術に投資がなされてきた。しかしながら、光浸漬リソグラフィは、より小さなサイズの機能部をプリントするための改善された半導体技術の要求を潜在的に満足するものとして関心を集めている。

光リソグラフィ・システムを用いてプリントすることができる機能部の最小サイズＷは、次式によって決定される。
（式１）
Ｗ＝ｋ_ｉλ／ＮＡ
式中、ｋ_ｉは分解能係数であり、λは露光放射の波長であり、ＮＡは界面媒体の開口数であり、露光用放射はその界面を通してプリント中の機能部に伝達される。

半導体デバイスの開発において最小機能部サイズＷが縮小されるのに伴って、露光用放射の波長も縮小されてきた。しかしながら、さらに縮小された波長を有する新しい露光用光源の開発は、そうした縮小された波長の光源から光を伝達し合焦させるのに必要な光学系の設計に改良を加える際に多くの課題に直面している。

再び式１を見ると、最小サイズＷはまた、開口数ＮＡの関数であり、開口数が大きくなるにつれて小さくなることがわかる。開口数は、ｎｓｉｎαによって定量化され、ここでｎはレンズとプリント中の機能部との間の界面媒体の屈折率であり、αはレンズの受入れ角である。如何なる角度の正弦も常に１に等しいか又はそれ以下であり、空気が界面媒体である場合にはｎは近似的に１に等しいので、空気が界面媒体である限り開口数が１を超えることはできない。空気を別の媒体に置き換えると、系の有効開口数を増加させることができる。界面媒体は、１より大きな屈折率を必要とすることに加えて、こうした媒体はまた、多くの他の要件を満たさなければならない。例えば、界面媒体は、低い吸光度を有し、フォトレジスト及びレンズ材料に対して適合性を有し、汚染物質を含有せず、均一な媒体を与える必要がある。こうした要件は、露光用光源の波長が１９３ｎｍであるときに水によって満たされるように見えるが、光浸漬リソグラフィに対して、依然として多くの実際的問題に対処する必要がある。

１つには、露光ツールは、許容できるスループット率を達成するために、ウェハにわたる位置から位置へと迅速に進むことができなければならない。しかしながら、液体中の急速な動きは、液体内に乱れ及び泡の発生を引き起こす可能性がある。こうした問題を解決するために種々の手法がとられている。しかしながら、こうした手法の各々は欠点を有する。第１の手法においては、ウェハとレンズが水槽中に浸漬される。しかしながら、前述のように、水中の急速な動きは、露光品質に影響を及ぼす乱れ及び泡の生成を招く可能性がある。別の手法においては、水が、ノズルによってウェハとレンズの界面にのみ投与され、表面張力によってその界面に維持される。そうしたツールは、移動中のレンズの進行方向のウェハの限定された領域に水を投与するための「シャワー・ヘッド」と呼ばれる装置を含み、レンズが通過した後でウェハ表面から水を除去するための真空ベースの又は他の除去要素を含む。

しかしながら、この手法はそれ自身の問題を有する。その問題の１つは、ウェハの縁部に配置される機能部をプリントする能力に関係する。生産性を最大にするために、ウェハの縁部は、チップで十分に占める必要がある。この手法に用いられる浸漬リソグラフィ・ツール（又は場合によりその他のもの）は、ウェハの縁部でリソグラフィ露光を行うことの困難を有する可能性がある。浸漬液がウェハの縁部又はウェハを取り付けるのに用いられるウェハ・チャックから流出する可能性があり、液体の流れの停止は、ウェハの縁部におけるウェハの適正な加工処理に影響を及ぼす可能性がある。

例えば、こうした技術の１つは、チャックから水が漏れるのを防止する隆起したリングを有するチャックを使用している。同様の縁部関連の問題はまた、化学機械研磨（ＣＭＰ）するステップにも存在し、その際、とりわけ、ウェハを保持するキャリアの幾何学的形状、ウェハの厚さ、ウェハの「背」又は後の（典型的にはパターン形成されていない）面上に存在するフィルムの経年数、ウェハの縁部と中央部の間の水分吸込みの差に応じて、侵食プロセスがウェハ縁部において中央部とは異なる速度を有する。

従って、ウェハの縁部付近における、光浸漬リソグラフィによる機能部のリソグラフィ・プリントの問題に対処する方法及び構造体が望まれる。

本発明は、請求項１に記載の装置を提供する。
この装置は、マイクロ電子基板の周辺縁部を縁部延長要素の内縁部に接合する取り外し可能な層を含むことが好ましい。この取り外し可能な層は、少なくとも実質的に水に不溶であり、水以外の溶媒に少なくとも実質的に可溶であることが好ましい。

マイクロ電子基板は半導体ウェハを含むことが好ましい。縁部延長要素はポリマーを含むことが好ましい。ポリマーは熱硬化ポリマーであることが好ましい。ポリマーは光によって硬化可能なものとすることができる。本発明の特定の好ましい態様によれば、縁部延長要素は、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、及び、ポリビニルアルコールとメラミンとの組合せ、からなる群から選択された本質的に少なくとも１つの材料からなる。

縁部延長要素は、約０．２５ｃｍと約２．５ｃｍの間の範囲の幅を有することが好ましい。縁部延長要素は、マイクロ電子基板の前面と後面の間のマイクロ電子基板の厚さよりも大きな、縁部延長要素の前面と縁部延長要素の後面との間の厚さを有することが好ましい。

縁部延長要素は、マイクロ電子基板の前面とマイクロ電子基板の後面との間の厚さと実質的に等しい、縁部延長要素の前面と縁部延長要素の後面との間の厚さを有することが好ましい。

縁部延長要素は、縁部延長要素の前面から上向きに延びる、ポリマーを含んだダムを含むことが好ましい。

縁部延長要素は、縁部延長要素の前面よりも上の高さまで上向きに延びる可撓性シートを含み、この可撓性シートは、液体が物品の連続面から流出するのを防止するように適合されていることが好ましい。

縁部延長要素はマイクロ電子基板の周辺縁部に直接接触し、縁部延長要素は、少なくとも実質的に水に不溶であり、水以外の溶媒に少なくとも実質的に可溶である本質的に１つ又は複数の材料からなることが好ましい。
マイクロ電子基板の実質的に全ての後面は、露出することが好ましい。

前面と、前面とは反対側の後面と、前面と後面の境界における周辺縁部とを有する半導体ウェハを含む装置が提供されることが好ましい。前面が物品の主要な面である。装置はまた、熱によって硬化可能なポリマーと光によって硬化可能なポリマーとからなる群から選択された本質的に少なくとも１つの材料からなる取り外し可能な環状の縁部延長要素を含む。縁部延長要素は、前面と、後面と、前面と後面の間を延びる内縁部とを有する。内縁部は、半導体ウェハの周辺縁部に接合して縁部延長要素の前面と半導体ウェハの前面とを含む連続面を形成し、その結果連続面は周辺縁部と内縁部の間で実質的に同一平面かつ平坦となり、縁部延長要素の前面は、半導体ウェハの周辺縁部から約０．２５ｃｍと約２．５ｃｍの間で横方向に延びる。

本発明はまた、請求項１６に記載の方法を提供する。
金型の空洞に隣接する、内面とは反対側の金型の少なくとも後部は、紫外光を少なくとも部分的に透過させるように適合させることが好ましく、ポリマーを硬化させるステップは、ポリマーをキャビティ内で硬化させるために、金型の後部を通して紫外光の少なくとも一部を透過させるステップを含むことが好ましい。
紫外光を透過させるステップの間、マイクロ電子基板は、紫外光がマイクロ電子基板の前面に到達するのを少なくとも実質的に妨げることが好ましい。

ポリマーを硬化して取り外し可能な縁部延長要素を形成するステップは、前駆体層をマイクロ電子基板の周辺縁部に接触するように堆積するステップと、ポリマーを前駆体層の縁部に接触するように塗布するステップと、ポリマーを硬化させるときに前駆体層を同時に硬化させて取り外し可能な層を形成するステップとを含むことが好ましい。
取り外し可能な層は、少なくとも実質的に水に不溶であることが好ましい。マイクロ電子基板は、半導体ウェハを含むことが好ましい。

縁部延長層は、縁部延長要素の前面と縁部延長要素の後面との間の厚さを有するように形成されることが好ましい。この縁部延長要素の厚さは、マイクロ電子基板の前面と後面の間のマイクロ電子基板の厚さよりも大きい。

金型の内面は、前面を画定する平面を実質的に横切る垂直方向に延びる環状トレンチを含むことが好ましい。ポリマーを堆積させるステップは、ポリマーでトレンチを少なくとも部分的に充填するステップを含み、ポリマーを硬化させるステップは、縁部延長要素の前面から突き出るダムを生ずる。

こうした方法はさらに、縁部延長要素の前面よりも上の高さまで上向きに延びる可撓性シートであって、液体が縁部延長要素の前面から流出するのを防止するように適合された可撓性シートを接合するステップを含むことが好ましい。

マイクロ電子基板を加工処理する方法が提供されることが好ましい。こうした方法は、マイクロ電子基板の周辺縁部上に取り外し可能な環状縁部延長要素を形成するステップを含む。縁部延長要素は、前面と、後面と、前面と後面の間を延びる内縁部とを有する。内縁部は、マイクロ電子基板の周辺縁部に接合されて、縁部延長要素の前面とマイクロ電子基板の前面とを含む連続面を形成し、その連続面は、周辺縁部と内縁部の間で実質的に同一平面かつ平坦である。液体は、周辺縁部に隣接するマイクロ電子基板の前面の一部分と、内縁部に隣接する縁部延長要素の前面の一部分とに塗布される。マイクロ電子基板の前面の一部分は、液体の存在下で加工処理される。その後、縁部延長要素はマイクロ電子基板から除去される。このようにして、マイクロ電子基板の一部分は、周辺縁部の部分に近接しているにもかかわらず、液体の存在下で実質的に一様に加工処理される。

縁部延長要素を形成するステップは、マイクロ電子基板を金型内に配置してマイクロ電子基板の前面が金型の実質的に平坦な内面と平らに接触するように配置するステップと、ポリマーを金型内の空洞中に、少なくとも１つの面が内面に隣接するように堆積させるステップと、ポリマーを硬化させるステップとを含むことが好ましい。

ポリマーは、紫外光によって硬化可能であることが好ましい。金型の少なくとも後部は、紫外光を少なくとも部分的に透過させるように適合される。このような１つ又は複数の態様によれば、ポリマーを硬化させるステップは、ポリマーを硬化させるために金型の後部を通して少なくとも一部の紫外光を透過させるステップを含む。本発明のこのような１つ又は複数の態様によれば、紫外光を透過させるステップの間、マイクロ電子基板は、紫外光がマイクロ電子基板の前面に到達するのを少なくとも実質的に妨げることが好ましい。本発明の特定の好ましい態様においては、縁部延長要素を形成するステップは、前駆体層をマイクロ電子基板の周辺縁部に接触するように堆積させるステップと、ポリマーを前駆体層の縁部に接触するように塗布するステップと、ポリマーを硬化させるときに前駆体層を同時に硬化させて取り外し可能な層を形成するステップとを含み、縁部延長要素を除去するステップは、取り外し可能な層を溶媒で少なくとも部分的に溶解させるステップを含む。

図１（Ａ）は、本発明の一実施形態による、マイクロ電子基板、例えば半導体ウェハを加工処理する方法を実行するための、例示的な浸漬光リソグラフィ・システムを示す断面図である。図１（Ａ）に示すように、浸漬リソグラフィ・システムは、光源及びレンズを含む光学投影システム１０１を含む。半導体ウェハは、光学投影システムに対し移動するように取り付けられる。例えば、具体的には、可動ステージ１０４が固定ベース１０２に取り付けられ、ステージ１０４は典型的には、ベースに対して及び光学投影システム１０１に対して２方向又はそれ以上の方向に移動可能である。ウェハに貼付された取り外し可能な縁部延長要素、例えば要素１０８（図１（Ｂ））を有する半導体ウェハ１０６は、光学投影システムに対しステージ１０４と共に移動するようにウェハ・チャック１１０に取り付けられる。縁部延長要素が貼付されたウェハは、ここでは「延長ウェハ」１０６と呼ぶ。縁部延長要素は、好ましくはポリマーを表面上に成形して半導体ウェハの前面を含む連続的な実質的に同一平面の平坦な面を形成するプロセスによって、半導体ウェハの周辺縁部に貼付される。浸漬液１１１、例えば純水を、投影システム１０１と延長ウェハ１０６との間の界面領域を満たして、投影システムのレンズからの光が液体を通過して延長ウェハ１０６の一部分の上に合焦されるように、供給する。液体は、典型的には、投影システムの側面にだけ供給して、投影システムに対するウェハの移動により投影システムとウェハの間の界面領域が液体で満たされたままとなるようにする。典型的には、浸漬リソグラフィ・システム１００はまた、例えば、液体が供給される投影システムの縁部とは反対側の投影システム１０１の縁部において液体を除去するために真空又は他の力を使用する、機構（図示せず）を含む。半導体ウェハのリソグラフィ加工処理の間、縁部延長要素は、半導体ウェハの周辺縁部に貼付したままである。このようにして、半導体ウェハは、背景技術において前述した種々の問題が起こり得る周辺縁部に隣接した領域においても一様に加工処理される。もはや縁部延長要素が必要とされないとき、例えば、浸漬リソグラフィ加工処理が完了した後、縁部延長要素は半導体ウェハの周辺縁部から除去される。次に、例えばウェハを個々のチップに切断する、他の加工処理を行うことができる。

図１（Ｂ）、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）は、浸漬リソグラフィ・システム１００のウェハ及びウェハ・チャック要素の部分を示す拡大図である。図１（Ｂ）に示すように、縁部延長要素１０８を含む延長ウェハ１０６がウェハ・チャックに取り付けられる。半導体ウェハ１０６の前面１３０及び縁部延長要素１０８の前面１２０は、ウェハの周辺縁部１１４と縁部延長要素の内縁部（同じく１１４における）との間で実質的に平坦で同一平面となる連続面を形成する。クランプ１１６は、縁部延長要素１０８の前面１２０の上にまで延びて、ウェハ１０６をチャック１１０に対し固定して保持する。

図１（Ｃ）に示したもう１つの配置においては、延長ウェハ１０６は真空又は静電気力によって別の種類のチャック１２２に保持されるので、ウェハ又は縁部延長要素の前面に接触するクランプの必要性がなくなる。図１（Ｄ）はさらに別の配置を示し、そこでは延長ウェハ１０６は真空又は静電気力によってチャック１２４に保持されるが、このチャックは、液体が縁部延長要素の外縁部１２８からチャック１２４の上にこぼれる場合に液体を収容するためのリム１２６を含む。

このように、延長ウェハは、液体を供給し、延長ウェハの前面に存在する液体を取り扱うための種々の機構を有する浸漬リソグラフィ・システムにおいて用いることができる。別の実施例においては、延長ウェハ１０６は、図１（Ｂ）から図１（Ｄ）までの何れかによってチャックに取り付けられ、機械的又は化学機械的研磨プロセスの間、延長ウェハと研磨面の間に相対移動が与えられてウェハの前面が研磨される。
裸のウェハを研磨面と接触した状態で保持する代りに、縁部延長要素が貼付された延長ウェハを研磨することによって、半導体ウェハの周辺縁部において改善された研磨の結果を得ることができる。

図２は、下向きの位置で示された延長ウェハ２００の断面図であり、延長ウェハは、その製作に用いられる金型の前部要素２５０に支えられる前面２１０を有する半導体ウェハのようなマイクロ電子基板２０２を含む。マイクロ電子基板内にデバイスを形成するためのその後の加工処理の間、前面２１０は、図１（Ａ）−図１（Ｄ）を参照しながら前述したように、フォトリソグラフィにより加工処理される。図２に示すように、前面２１０は、周辺縁部２１４によって境界付けられる。典型的には、前面２１０は、半導体ウェハの主要な面であり、平坦で少なくとも実質的に平面である。周辺縁部２１４において、半導体ウェハ２０２は、取り外し可能な層２０５により縁部延長要素２０６の内縁部２１６に貼付される。縁部延長要素は、縁部延長要素をウェハの周辺縁部上に成形して連続的な実質的に平坦で同一平面の前面を有する一体の延長ウェハを形成する、成形プロセスによって形成されることが好ましい。

取り外し可能な層は、浸漬液に少なくとも実質的に不溶であるが浸漬液以外の溶媒には少なくとも実質的に可溶である材料から形成することが好ましい。このようにして、取り外し可能な層は、所定の加工処理の間、縁部延長層を半導体ウェハに貼付した状態に保ち、所定の加工処理が完了したときに双方を再び分離することを可能にする。１つの実施例において、取り外し可能な層は、水（浸漬液）に実質的に不溶であるが現像溶液又は公知のウェハ・エッチング後洗浄の手順によって効果的に除去できるフォトレジストのような材料を含む。この手順の適用中及び適用後に保護されないまま残るフォトレジスト・ポリマーは、その後の処理により除去することができる。こうしたフォトレジスト材料は、「スピン・オン」プロセスにより半導体ウェハの周辺縁部２１４に塗布し、次いで、「塗布後ベーク」プロセスと呼ばれる制御された加熱により少なくとも部分的に硬化することが好ましい。このプロセス中のフォトレジスト材料の加熱温度を下げると、フォトレジスト材料はより可溶性となり、その後の除去ステップの間に除去するときに、より容易に除去される。

１つの実施例において、取り外し可能な層は、「リフト・オフ層」として一般的に知られた材料を含むことができる。リフト・オフ層の例は、市販のフォトレジストの製造業者であるＳｈｉｐｌｅｙによって「ＬＯＬ−２０００」という名称で市販されている製品である。ＬＯＬ−２０００製品は、紫外（「ＵＶ」）光に対して敏感ではない「不活性」ポリマーであり、フォトレジスト材料に含まれる化学的に活性なＵＶ感応性ポリマーとは対照的なものである。こうしたリフト・オフ層の１つの特性は、フォトレジスト材料及び他のポリマーが速やかにリフト・オフ層に膠着することである。別の特性は、フォトリソグラフィ露光の後でＬＯＬ−２０００層の上に重なる露出されたフォトレジスト・パターンを現像するのに用いられる溶媒、並びに他の溶媒との接触によって、典型的にＬＯＬ−２０００層を除去することができることである。このようにして、浸漬フォトリソグラフィ・プロセスが完了した後で、取り外し可能な層を適切な溶媒と接触させることによって、縁部延長要素を取り外し可能な層と共に除去することができる。これは、露出されてないフォトレジスト・パターンを除去し、適切な溶媒を用いて取り外し可能な層を分離する、リソグラフィ後洗浄プロセスによって実行することが好ましい。

ＬＯＬ−２０００製品は、フォトレジストと共に用いられる現像剤に可溶であるため、ＬＯＬ−２０００のようなリフト・オフ層製品を含む取り外し可能な層は、以下のようにフォトリソグラフィ・プロセスの間、層剥離から保護される。延長ウェハを覆うフォトレジスト層は、延長ウェハの半導体部分の縁部において取り外し可能な層を覆う。半導体ウェハの実際の縁部は、ウェハのフォトリソグラフィ露光の間、ＵＶ光に露光されないので、取り外し可能な層は、半導体ウェハをフォトリソグラフィ撮像光に露光した後のフォトレジスト・パターンの現像の間、保護される。取り外し可能な層がＬＯＬ−２０００のようなリフト・オフ層であるときは、塗布後ベークのステップは、摂氏２００度又はそれ以下の温度で実行して半導体ウェハに対する最初の塗布後にリフト・オフ層を硬化させることが好ましい。

別の実施例において、取り外し可能な層は、フォトレジスト層の浸漬リソグラフィによるパターン形成の間、半導体ウェハ２０２の前面２１０上のフォトレジスト層を覆うのに典型的に用いられるような「トップ・コート」を含む。こうしたトップ・コートは、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を含有する溶液に可溶である。こうしたトップ・コートの例は、ＪＳＲ（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ株式会社）によって製造されたＴＣＸ００７として識別される製品である。こうしたトップ・コートは、ウェハの前面上のフォトレジスト層と周辺縁部２１４に対して同時に塗布することが望ましく、その結果、それは伝統的なトップ・コートとして機能すると共に、前述の様に取り外し可能な層としても機能する。

塗布し、塗布後ベーク・プロセスにより取り外し可能な層を硬化させた後で、取り外し可能な環状縁部延長要素が取り外し可能な層に貼付した状態で形成される。縁部延長要素は、ポリマーを堆積し成形するプロセスによって、半導体ウェハの周辺縁部が縁部延長要素の内縁部２１６と接する場所で実質的に同一平面の平坦な連続面を作るように形成することが好ましい。縁部延長要素が形成される材料（ポリマー）の強度は、その後のリソグラフィ・プロセス中の取扱いによって縁部延長要素が損傷を受けないように十分なものとする必要がある。縁部延長要素は、約０．２５ｃｍと約５ｃｍの間の範囲の幅を有することが好ましく、最も好ましくは、約１．５ｃｍの幅を有する。縁部延長要素は、その前面２２０と後面２２２の間に、半導体ウェハの前面２１０と後面２１２の間と同じ厚さを有することが好ましい。その厚さは、典型的には、３００ミリメートル（ｍｍ）の公称直径を有するウェハに対して約７７５ナノメートル（ｎｍ）である。縁部延長要素の後面２２２は、半導体ウェハ２０２の後面２１２に対して連続した同一平面で平坦であることが好ましい。しかしながら、特定の実施形態においては、後面２２２は、図４を参照しながら後述するように、ウェハの前面の加工処理を補助するためにこうした特性を有する必要はない。

縁部延長要素の形成に用いるために種々の型のポリマーが好ましい。熱硬化ポリマー及び光により硬化可能なポリマーが好ましい。紫外光によって硬化可能なポリマーがより好ましい。半導体ウェハ、特にシリコンで作られているものは、紫外波長に対して実質的に不透明であり、後述するように幾つかの有益な結果を得ることを可能にする。ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコールとメラミンとの組合せ、及びポリカーボネートが、縁部延長要素の形成に用いるのに適切で好ましいものと考えられる。

図２を参照すると、延長マイクロ電子基板、例えば、本発明の一実施形態による延長半導体ウェハ２００を形成する方法が示されている。こうした方法においては、取り外し可能な層２０５は、前述の１つ又は複数の技術により半導体ウェハ２０２の周辺縁部２１４上に形成される。半導体ウェハ２０２の前面２１０は、金型２５０の少なくとも実質的に平坦な内面上に配置されて、前面２１０は内面に平らに接触する。ポリマーは、内面によって境界付けられた金型内の空洞の中に堆積させる。ポリマーは、前述したような材料、例えば、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、及び、ポリビニルアルコールとメラミンとの組合せ、からなる群から選択された１つ又は複数の材料を含むことが好ましい。次に、ポリマーは、例えば、熱、照射、又は硬化剤との接触により硬化させて固化させ、取り外し可能な環状縁部延長要素を形成する。硬化したポリマーは、半導体ウェハの周辺縁部から横方向に延びて半導体ウェハの前面を含む連続面を形成する前面を有する。

図３は、金型３１０が、ポリマーが硬化して縁部延長要素を形成するときに前面２１０とは反対側の半導体ウェハの後面２１２に接触する後部要素３５０を含む、特定の実施形態を示す断面図である。この実施形態においては、半導体ウェハ２０２と、縁部延長要素に含まれるポリマーとは、ポリマーが硬化して縁部延長要素を形成するときに金型３１０の内部に完全に閉じ込められる。金型は、実質的に平面で平坦な内面３２０を含む。金型は、内面に非粘着性コーティング、実例としては、例えば、「Ｔｅｆｌｏｎ」（登録商標）（デュポン社の登録商標）として一般に知られたポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）のようなフルオロポリマーのコーティング、又は他の類似のコーティングを含むことが好ましい。或いは、金型は、成形中のポリマーに粘着しない別の材料から製作することができる。内面３２０は、金型内の空洞３００を境界付ける。取り外し可能な層２０５がウェハ２０２の周辺縁部２１４上に形成された後で、ウェハの前面２１０は金型の内面３２０上に配置される。ポリマーは、取り外し可能な層２０５と金型の内面３２０とに接触するように空洞内に堆積させ又は注入する。

金型の後部要素３５０は、ポリマーを硬化させるのに用いる光源に対して透明であることが好ましい。後部要素３５０は、紫外光に対して透明であることが好ましく、ポリマーは、後部要素３５０を通して紫外光をポリマーに照射することによって硬化させることが好ましい。半導体ウェハ、特に、本質的にシリコンからなるウェハは、紫外光に対して実質的に不透明であるため、ウェハは、紫外光がウェハの前面２１０に達するのを少なくとも実質的に妨げる。このように、紫外光がポリマーを硬化させているときに堆積したポリマー材料のいずれかがウェハの前面２１０に接触する場合、紫外光は前面２１０に到達しないことになる。それゆえ、紫外光は、前面２１０においてはポリマーを硬化させないことになる。半導体ウェハ及びそれに貼付した縁部延長要素を含む延長ウェハは、浸漬リソグラフィの適用並びにウェハの化学機械研磨（「ＣＭＰ」）の両方に用いるのに好適な幾何学的形状を有する。貼付した縁部延長要素と共に半導体ウェハを含む延長ウェハは、延長ウェハの前面及び後面の間の機械的圧力によりチャックに保持される。延長ウェハの前面と後面の両方が半導体ウェハ部分と縁部延長要素との間に連続平面を形成するため、延長ウェハは均一な機械的圧力を受け、このような機械的圧力下では延長ウェハが屈曲したり歪んだりする可能性は低くなる。

他の実施形態（図示せず）においては、紫外線露光は、金型の前部要素２５０を通して半導体ウェハの前面２１０に向かう方向に実施される。この実施形態においては、堆積させられたポリマー材料はウェハの後面上に残らないことになる。この構成は、延長ウェハがウェハの後面２１２に対する一様な物理的又は電気的接触を与えることが望ましいときに好ましい可能性がある。

図４は、縁部延長要素がウェハの後面と同一平面の後面を有する必要のないときに用いるためのもう１つの実施形態を示す。この方法においては、金型は、ポリマーを硬化させるのに用いる光、例えば紫外（「ＵＶ」）光の光源に対して実質的に透明な前部要素４１０を含む。加工処理ステップの好ましい順序として、貼付した取り外し可能な層２０５を有するウェハの前面２１０は、前部要素４１０の内面４２０の上に配置される。次に、ポリマーが金型の内面４２０上に堆積させられて取り外し可能な層２０５に接触する。次に、露光用ＵＶ光４４０が、金型の前部要素を通過して、ウェハ２０２によって妨げられない領域内のポリマー４３０を硬化させる。しかしながら、ポリマー４３５は、露光用ＵＶ光を妨げるウェハ２０２の後面２１２の上の領域に硬化しない状態のまま残る。従って、硬化しないポリマー４３５は、縁部延長要素を形成する硬化ポリマー４３０を除去することなく、ウェハの後面から選択的に除去することができる。結果として得られる延長ウェハ４００の後面４２２は、プロセスが完了したときにウェハ２０２の後面２１２と同一平面ではなくてもよい。

図５は、縁部延長要素５１０がウェハ２０２の前面２１０より上の高さ５１５まで突き出るダム５０９を含むように成形された、さらに別の実施形態を示す。ダムは、ウェハの周辺部の周りを延びる環状構造体として形成されることが好ましい。この実施形態においては、金型の前部要素５５０は、その周辺部の周りを延びる環状トレンチ５１２を含み、そのためポリマーが金型内に堆積させられ硬化したときにダム５０９を形成する。

図６は、縁部延長要素６１０に可撓性シート６０９を貼付又は組み込んだ別の実施形態を示す。可撓性シートは、加工処理中に液体を収容する手段としてウェハの周囲全体の周りを延びる。可撓性シート６０９は、ウェハ２０２の前面２１０からの浸漬液の流出を防止する不浸透膜として機能する。従って、可撓性シート６０９は、浸漬リソグラフィ・プロセス中に浸漬液がウェハから処理装置の動作を妨害しうる位置に流出するのを防止する。一実施形態においては、可撓性シートの一方の縁部６１２は、ポリマーの硬化前に金型の空洞内に配置して、可撓性シートを縁部延長要素の一体部分として組み込む。別の実施形態においては、縁部６１２は、縁部延長要素を形成した後で、例えば縁部延長要素６１０の後面６１４又は側面６１６などの外面に貼付する。

図７は、縁部延長要素７００が半導体ウェハ７１０の周辺縁部７０６に直接接触するように形成された別の実施形態による延長ウェハ７２０を示す。このようにすると、中間の取り外し可能な層の必要性はなくなる。この実施形態においては、縁部延長要素は、水及び半導体加工処理中に用いられる他の物質に対して耐久性があるが、特定の条件下では除去することができる材料から形成される。縁部延長要素は、少なくとも実質的に水に不溶であり、少なくとも実質的に水以外の溶媒、例えば、後で半導体ウェハから縁部延長要素を除去するのに用いられる溶媒に可溶な、本質的に１つ又は複数の材料からなることが好ましい。特定の実施形態においては、縁部延長要素は、延長ウェハ７２０の後面７２２に反応性イオン・エッチングを適用する酸素アッシングのような乾式プロセスによって除去することができる。こうしたプロセスにおいては、ウェハ７１０は、縁部延長要素を選択的にエッチングするときに前面７１２を攻撃されないように保護して、ウェハ７１０を無傷のまま残す。特定の実施形態においては、縁部延長要素は、前述のＬＯＬ−２０００製品のような「リフト・オフ層」として用いられるポリマー材料から形成される。こうしたフィルムは、フォトリソグラフィに用いられる現像液に多少溶けるため、ＬＯＬから形成されたこうした延長要素とウェハの間の接続部は、縁部延長要素がウェハから除去されるまで現像液でゆっくりと溶解させることができる。

本発明は、その特定の好ましい実施形態に関して説明されたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に施すことができる多くの修正及び機能強化を理解するであろう。

本発明の一実施形態によるマイクロ電子基板を加工処理するための例示的な浸漬フォトリソグラフィ露光系のコンポーネントを示す図である。 本発明の特定の実施形態による、縁部延長要素を含むマイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の縁部の上に縁部延長要素を形成する方法とを示す断面図である。 本発明の一実施形態による、縁部延長要素を含むマイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の縁部の上に縁部延長要素を形成する方法とを示す断面図である。 本発明の一実施形態による、縁部延長要素を含むマイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の縁部の上に縁部延長要素を形成する方法とを示す断面図である。 本発明の一実施形態による、縁部延長要素を含むマイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の縁部の上に縁部延長要素を形成する方法とを示す断面図である。 本発明の一実施形態による、縁部延長要素を含むマイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の縁部の上に縁部延長要素を形成する方法とを示す断面図である。 本発明の特定の実施形態による、縁部延長要素を含むマイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の縁部の上に縁部延長要素を形成する方法とを示す断面図である。

符号の説明

１００：浸漬リソグラフィ・システム
１０１：光学的投影システム
１０２：固定ベース
１０４：ステージ
１０６、２００、４００、７２０：延長ウェハ
１０８、２０６、５１０、６１０、７００：縁部延長要素
１１０、１２２、１２４：チャック
１１１：浸漬液
１１４、２１４、７０６：ウェハの周辺縁部
１１６：クランプ
１２０、２２０：縁部延長要素の前面
１２６：リム
１２８：縁部延長要素の外縁部
１３０、２１０、７１２：半導体ウェハの前面
２０２、７１０：半導体ウェハ（マイクロ電子基板）
２０５：取り外し可能な層
２１２、７２２：延長ウェハの後面（半導体ウェハの後面）
２１６：縁部延長要素の内縁部
２２２、４２２、６１４：縁部延長要素の後面
２５０、４１０、５５０：金型の前部要素
３００：空洞
３１０：金型
３２０、４２０：金型の前部要素の内面
３５０：金型の後部要素
４３０：硬化ポリマー
４３５：非硬化ポリマー
４４０：ＵＶ光照射
５０９：ダム
５１２：環状トレンチ
５１５：高さ
６０９：可撓性シート
６１２：可撓性シートの縁部
６１６：縁部延長要素の側面

Claims (24)

1. 前面と、前記前面とは反対側の後面と、前記前面と前記後面の境界における周辺縁部とを有し、前記前面が主要な面である、マイクロ電子基板と、
   前面と、後面と、前記前面と前記後面の間を延びる内縁部とを有する取り外し可能な環状の縁部延長要素であって、前記内縁部は、前記マイクロ電子基板の前記周辺縁部に接合して前記縁部延長要素の前記前面と前記マイクロ電子基板の前記前面とを含む連続面を形成し、前記連続面は、前記周辺縁部が前記内縁部に接合する場所において実質的に同一平面で平坦となる、縁部延長要素と
   を備える装置。
2. 前記マイクロ電子基板の前記周辺縁部を前記縁部延長要素の前記内縁部に接合する取り外し可能な層をさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記取り外し可能な層は、少なくとも実質的に水に不溶であり、水以外の溶媒に少なくとも実質的に可溶である、請求項２に記載の装置。
4. 前記マイクロ電子基板は半導体ウェハを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記縁部延長要素は、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、及び、ポリビニルアルコールとメラミンとの組合せからなる群から選択された本質的に少なくとも１つの材料からなる、請求項１に記載の装置。
6. 前記縁部延長要素はポリマーを含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記ポリマーは熱硬化ポリマーである、請求項６に記載の装置。
8. 前記ポリマーは光により硬化可能である、請求項６に記載の装置。
9. 前記縁部延長要素は、０．２５ｃｍと２．５ｃｍの間の範囲の幅を有する、請求項６に記載の装置。
10. 前記縁部延長要素は、前記縁部延長要素の前記前面と前記縁部延長要素の前記後面との間の厚さを有し、前記縁部延長要素の前記厚さは、前記マイクロ電子基板の前記前面と前記後面の間の前記マイクロ電子基板の厚さよりも大きい、請求項１に記載の装置。
11. 前記縁部延長要素は、前記縁部延長要素の前記前面と前記縁部延長要素の前記後面との間の厚さを有し、前記縁部延長要素の前記厚さは、前記マイクロ電子基板の前記前面と前記マイクロ電子基板の前記後面との間の厚さと実質的に同じである、請求項１に記載の装置。
12. 前記縁部延長要素は、前記縁部延長要素の前記前面から上向きに延びるダムを含み、前記ダムは前記ポリマーを含む、請求項６に記載の装置。
13. 前記縁部延長要素は、前記縁部延長要素の前記前面よりも上の高さまで上向きに延びる可撓性シートを含み、前記可撓性シートは、液体が前記物品の前記連続面から流出するのを防止するように適合されている、請求項６に記載の装置。
14. 前記縁部延長要素は前記マイクロ電子基板の前記周辺縁部に直接接触し、前記縁部延長要素は本質的に１つ又は複数の材料からなり、前記１つ又は複数の材料は、少なくとも実質的に水に不溶であり、水以外の溶媒に少なくとも実質的に可溶である、請求項１に記載の装置。
15. 前記マイクロ電子基板の実質的に全ての前記後面は露出される、請求項１に記載の装置。
16. マイクロ電子基板の前面を金型の実質的に平面の内面に配置して前記前面を前記内面に平らに接触させるステップであって、前記マイクロ電子基板は、前記前面とは反対側の後面と、前記前面と前記後面の間を延びる周辺縁部とを有する、ステップと、
    前記金型内の空洞の中にポリマーを堆積させるステップであって、前記空洞は前記内面の少なくとも片側に隣接する、ステップと、
    前記ポリマーを硬化させて、前記マイクロ電子基板の前記周辺縁部から横方向に延びる前面を有する取り外し可能な環状の縁部延長要素を形成するステップであって、前記マイクロ電子基板の前記前面と前記縁部延長要素の前記前面とは連続した実質的に同一平面の平坦な面を形成する、ステップと
    を含む方法。
17. 前記空洞に隣接する、前記内面とは反対側の、前記金型の少なくとも後部は、紫外光を少なくとも部分的に透過するように適合され、前記ポリマーを前記硬化させるステップは、前記空洞内の前記ポリマーを硬化させるために、前記金型の前記後部を通して前記紫外光の少なくとも一部分を透過させるステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記紫外光を前記透過させるステップの間、前記マイクロ電子基板は、前記紫外光が前記マイクロ電子基板の前記前面に到達するのを少なくとも実質的に妨げる、請求項１７に記載の方法。
19. 取り外し可能な縁部延長要素を形成するために前記ポリマーを前記硬化させるステップは、前駆体層を前記マイクロ電子基板の前記周辺縁部に接触するように堆積させるステップと、前記ポリマーを前記前駆体層の縁部に接触するように塗布するステップと、前記ポリマーを硬化させるときに前記前駆体層を同時に硬化させて取り外し可能な層を形成するステップとを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記取り外し可能な層は少なくとも実質的に水に不溶である、請求項１９に記載の方法。
21. 前記マイクロ電子基板は半導体ウェハを含む、請求項１６に記載の方法。
22. 前記縁部延長層は、前記縁部延長要素の前記前面と前記縁部延長要素の前記後面との間の厚さを有するように形成され、前記縁部延長要素の前記厚さは、前記マイクロ電子基板の前記前面と前記後面の間の前記マイクロ電子基板の厚さよりも大きい、請求項１６に記載の方法。
23. 前記金型の前記内面は、前記前面を画定する平面を実質的に横切る垂直方向に延びる環状トレンチを含み、前記ポリマーを前記堆積させるステップは、前記トレンチを前記ポリマーで少なくとも部分的に充填するステップを含み、前記ポリマーを前記硬化させるステップは、前記縁部延長要素の前記前面から突き出るダムを生ずる、請求項１６に記載の方法。
24. 前記縁部延長要素の前記前面よりも上の高さまで上向きに延びる可撓性シートを接合するステップをさらに含み、前記可撓性シートは、液体が前記縁部延長要素の前記前面から流出するのを防止するように適合されている、請求項１６に記載の方法。

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