SE444526B - Sett att i lege och plan placera en substratbricka - Google Patents

Description

25 .i 30 , no i w ~ och fokallägesfel. Ytplanhet år_spèoiellt betydelsefull när many *anvander projektionskopiering, varvid man för att uppnå maximal' “fokalplan. Ytans avvikelser från fokalplanet får ej överstiga det j, ioptiska systemets ekärpedjup. Om det totala skärpedjupet är 10»¿s,,, -där uppkomsten av skevnet. På grund_ev de vid tillverkning av in- ” tegrerade kretsar använda halvledarbriokornas ringa tjocklek före~j^ “ligger alltid en viss grad grad av skevhet. En typisk halvledar- <.0,05 om uppvisar en skevhet av 0,Q05 om, d.v.s.å50Vmikrometer. '»l79ÛÛ23Û“9;f??$ffi upplösningsförmåga hos projoktionsoptiken måste se till ett den yta som exponeras väsentligen sammanfaller med proJektionsoptikens¿« mikrometer, måste man för att erhålla maximal upplösning vid enï“y halvledsryta med en fotoresistfilm med en tjocklek av en mikrome~. * ter se till att denna yta är plan inom 10 mikrometer medan mönst- ret exponeras. En hög grad av ytplanhet är även erforderlig för att man skall kunna undvika mönsterdistorsion vid kontaktkopiering och maximal upplösning vid kopiering på små avstånd, även om kra- ven då ej är lika kritiska som vid projektionskopiering.

Bristande planhet vid halvledarbriokor kan vara betingad av V två olika orsaker. Den första av dessa är icke-linjära tjookleks- variationer 1 brickan. Normalt gör man så att man under mönster- exponeringen tvingar en av briekans ytor (baksidan) att väsentli- gen ansluta sig till en plan yta medelst någon typ av briokhållar- anordning. Härigenom uppnår man att briekane andra yta (den främre ytan) skulle vara plan om brickan ej uppvisade någon icke-linjär tjookleksvariation. Det bör observeras att om brickan har en lin- jär tjockleksvariation (om den exempelvis är kilformad). skulle dess främre yta fortfarande vara plan, trots att den ej skulle vara parallell med baksidan. Detta kan tolereras vid flertalet projektionssystem ooh system för kopiering på små avstånd, vilka system har anordningar för att luta brickans yta så att den blir parallell med kopieringssystemets optiska plan. Men om brickan uppvisar en ioke~linjär tjookleksvariation kommer dess främre yta ej att vara plan. Icke-linjära tjooklekevariationer kan dock redu~ eeras till en godtagbar grad genom omsorgsfull tillverkning. _ y Den andra orsaken till bristande planhet hos halvledarbriekorf bricka med en diameter av 7,6;om ooh en tjocklek av_O,O38dtillVå Skevhet uppstår först när briokan utsågas från ämnet. Eftersom den? tunna briçkan är ganska fjädrande, kommer skevheten ej att avlägs-É V nas genom de följande läppningsoonfpoleringsstegen under tillverk U1n8SPP°0ßssen.,Hartill kommer att ugnssekvenser samt_odling ooh , applioering av olika filmer på briokans yta_under kretsrramställèïi ' ninßtförlopbet alla kan förvärra skevheten-» v' - " *“ d§*”id L Den vanliga metoden för avlägsnande av akevhet under mbnsterf- M »_exponeringen är att hålla brickan i en med vakuum arbetande anordel 'ning som uppvisar en höggradigt plan fasthållningeyta. Om briokaneif : ekevhet då ej är alltför stor (understiger 50 mikrometer) oeh om"ï - briokan har en mycket ringa iokeelinjär tjookloksvariationg skulle_ vakuumfasthâllningsanordningen i princip åstadkomma att framsidan iuppviaar en hög grad av planhet. V Ett problem uppstår emellertid när smutspartiklar kommer in mellan brickan ooh fasthállningsytan, så att intim kontakt för- hindras. Eftersom emutepartiklar kan ha en storlek uppgående till tio mikrometer eller däröver, har dessa en sådan verkan att brio~ kans framsida i tillräcklig grad avviker från planhet för att man skall få besvärande möneterdistorsion under den fotolitografiska ekponeringen. Problemet med smutspartiklar är särskilt svårt att komma tillrätta med i en tillverkningamiljö där kravet på hög genomströmning av brickor genom varje fotolitografiskt steg i praktiken omöjliggör rengöringsförfaranden för avlägsnande av smutspartiklar från brickan ooh briokhållaren. Härtill kommer_att avlägsnande av partiklar från luften, såsom i ett "ultralrent rum". ej fullständigt löser problemet, eftersom den övervägande delen av emutspartiklarna kommer från brickorna själva i form av flieor från brickans kanter ooh avskalade partiklar från filmer A som är odlade eller applioerade på briokans yta. En eönderbruten bricka förorsakar de allvarligaste partikelföroreningarna.

Vakuumfixturer för faethàllning av tunna arbetsstyoken är ' » beskrivna i amerikanska patentekrifterna 3 627 338 och 3 7H7 282. *aßåda dessa patentskrifter beskriver vakuumgriporgan där den p arbetsstyoket hållande ytan uppvisar en plan yta med ringformiga V ooh radiella spår för "distribution" av vakuum till arbetsstyokete baksida Vidare har dessa kända fixturer uppenbarligen utförta för j applikationer där det gäller maskinbearbetning ooh polering av »V a stanna arbetestyoken. varvid kraven på arbeteetyokenas planhet ej "l 35 “ är_1ika kritiska som när_det är frågan om fotolitografi. Ingen av d»v de i dessa publikationer beskrivna anordningarna erbjuder därför inágon lösning på de problem som uppstår när man ställer så höga krav som fallet är vid fotolitografi i samband med halvledar- brickor ooh när man har att räkna med försvarande inverkan av smutspartiklar när den erforderliga planheten skall åstadkommas.a NO n BOV äü x n79uo2so~9~ vv i kt Av det ovanstående framgår att det finns behov av an*vakunm¿,§f '~ hållare som är väsentligen immun mot sådana smutspartiklar som f; lt (alltid förekommer i den miljö i vilken tillverkning av nalvledarf~¿ * don sker. i d'f'*§¿<^ï:nf a n;:"'» v i ~::ÉÉ A A I enlighet med uppfinningen löses det ovan berdrda problemet. - vid ett sätt som uppvisar de i den känneteeknande delen av patentff , kravet 1 angivna särdragen. Vid ett förfarande av det inlednings-Ut vis nämnda slaget genomför man de ytterligare förfaringsstegen:att“ man applicerar var och en av nämnda lokalt verkande krafter på enp area av baksidan, vilken area är av storleksordningen 1,3x1D'“" tiil 1,3x1u”2 kvaavateentimeter, samt att man rurekguner briekan i en mot de lokalt verkande krafterna vinkelrät riktning, så att . eventuella smutspartiklar, vilka är i kontakt med baksidan, av- lägsnas, samt att man därefter kvarhåller briekan i ett_stationärta läge.

På bifogade ritning med Pig. 1 - U är fig. 1 en sohematisk bild av en med vakuum arbetande fasthållningsanordning. Elg. g är en uppifrån sedd vy av anordningen enligt tig. 1. Fig. 3 är en vy enligt linjerna N-H i fig..2 och gig. 2 visar en bricka som ma- nuellt insättes i en briekhållaranordning.

I fig. 1, 2 och 3 visas schematiskt en i stort sett cirkulär basplatta 10 med en upphöjd kant 11. Kanten innefattar en press-passad insats 12 för åstadkommande av en-smaI”kant 13 vilken har en jämn övre plan yta för att uppbära periferin av baksidan av ett tunt arbetsstycke, exempelvis en halvledarbricka ik med ett på denna applicerat resist~skikt 19, varvid kantens.diameter är minne; V re än arbetsstyokets, så att arbetsstynkets kant skjuter ut utan- för nämnda kant 13. I»en typisk utföringsform, som är avsedd för » att hålla brickor med en diameter av.76,2 mm, är kantens ytter~_ iameter 72,6 mm. Kantens yttersta del bildar en i stort sett lnrttät förslutning tillsammans med arbetsstyokets baksida, så attf pman får en evakuerbar kammare 15* Kammaren står i förbindelse med Ä ?j*_;*l men vakuumpump via en vaknumkanal 16Vifbasplattan;"Pá'basplattanta Q "d?"35 f och väsentligen vinkelrätt mot denna ar ett flertal Jämnt utsprid~j =l_ da stela cylindriska pinnar 17 med avsmalnande spetsar 18 montera-§ r dn. Pinnarnas spetsar bildar tillsammans med kantens yttersta del Ä den fasthållnlngsyta motfvilkenfarbetsstvokets baksida hållas när W Kflwmflffln 15 är evakueradçï in ,¿ ¿- _ n,¿ Pinnarnas spetsar utgör lokala stöd vilkas area kan göras '25 mamutspartikei som råkar komm, emellan stödet och arbetsstyeket. I L mycket mindre än vad som är fallet'vid de fördelade stöd som har.ħ *Ai l Vanvänts i de tidigare kända anordningarna ooh som innefattar ring-§«m “ ' formade ytor mellan vakuumfördelande spår på fasthållningsanord-t Å 'ninsens kvarhållninssyta. L* d”Üfif” Md~'A' ll i'AtÜ ïf“d i -1 W Pinnarnas 17 ooh kantens 11 höjder måste alla vara lika stora' ïför ett fastnållningsytan skall få en hög grad av planhet. I den¿Å _ föredragna utföringsformen uppnås planheten genom att man läpparfl hela kvarhållningsytan efter det att den tillverkats. Härigenom *_ pblir fasthållningsytnn plan inom en bråkdel av en mikrometer över¿ ett eirkulärt område som har en diameter av ca ?|$ om. .- Eftersom en av principerna för uppfinningen är att minska sannolikheten för att smutspartiklar samlas på fasthållningsytan, vilket uppnås genom ett ytans storlek reduceras, bör fasthåll- V ningsytan vara sammansatt av så få pinnspetsar som möjligt, Pinn- spetsarna får dock ej vara anordnade med så stora inbördes avstånd att de tillåter de ej stödde områdena av arbetsstyoket att defor- meras under inverkan av den medelst vakuet applioerade kraften, ty detta skulle omintetgöra huvudändamålet med uppfinningen, nämligen att hålla arbetsstyokets ytor plana inom små toleranser. Det optimala inbördes avståndet mellan till varandra gränsande pinn- Ä spetsar beror på arbetsstyokets tjocklek och de mekaniska egenska~ perna hos det material varav arbetsstyoket består. Avståndet %- L ifråga kan lätt beräknas av en faokman. Ett exempel på hur en sådan beräkning kan utföras återfinns i Advance Strength of Mateé Irials, J. P. Denfiartog, utgiven 1952 av Moßraw-Hill Book Co. (se~ sid. 128). I en speciell, belysande utföringsform som är avsedd~: iför att hålla kiselbriokor med en diameter av 7,6 om ooh med 0,05 t t_om tjocklek är avstånden mellan till varandra gränsande pinnspet- sar i den fasthållande ytan 0,508 em. Diametern för halvledarbrio~ kor som används vid framställning av halvledardon kan variera, och i allmänhet ökar brioktjookleken med ökande briokdiameter. Iden- lighet med principerna för uppfinningen kan anordningen konstruee ras för att hålla brickor av godtycklig diameter;Ai l if A En annan princip för uppfinninaen är att.reduoera arean för L varje särskild stödpunktii"kvarhållningsytanioeh¿därigenom'ökaVp v sannolikheten för att en smutspartikel borstas bort vid den opere~ tion genom vilken laddning av arbetsstyoket sker och för att1trye~ ket från den lilla lokaliserade stödpunkten skall klämma bort en praktiken kommer möjlighetentatt gora stödygan liten att_vara»¿,; o««ee~79oo23@¿9 _*_ ,ap 79o0230_9 ¥Mp a p___ 'Jfberoende av stödmaterialet¿ sattetfatt_tillverkatpinuflfflßiïsattett4p pjjatt plana av fasthållningsytanfsamt avnötningstakten för;de_anv#fl~9p Lvned slipade spetsar användes den där fasthållningsytan ar avplanadlfv Å' medelst läppning, har pinnspetsarna diametrar mellan 0.025 ooh ;¿Ä* 4 v~ ,0,130 om, används pinnspetsar vilka 1 konsekvens härmed har dimen~ , stödyta ligga i omrâdet 1,3x10"“ *till 1,3x10”2 kvadratoentimeter, _g kan exponeras i skiktet 19. l stycken av olika form under andre_operationer, exempelvis pole- '¿ ring. slipning ooh maakinöearbetningf Det bör observeras att ut- ' štryoken Wstödfl och “pinnspstsstöd¶§vilka använts 1 beskrivningen 'g av godtycklig farm een med 1iten”area§ tttryekenÜifraga ar såiunaa I l_oirkulära formen. Det bdrfvidare observeras att det i beskrivning jaa anoden; vid den föredragna utroringsrerman, dar¿a1uminiumpifinaa§r -0,038 em. Vid praktisk tillämpning kanfen medelst lappning*planad§f “fasthállningsyta ha stöd vilkas minsta dimensioner överstiger r"1d 0,013 em. I denna utföringsform har kantinsatsen 13, som_exempel~ vis är utförd av härdat stål, en kant vars bredd är 0,05 cm; Ytterligare en princip enligt uppfinningen är att brickan när den appliceras på fasthållningsytan, antingen manuellt med pineett eller med en automatisk briokladdningsanordning, alltid utsätts för en viss sidledsrörelse även efter det att brickan kommit 1 kontakt med fasthållningsytan i enlighet med vad som visas i fig. ü. Denna sidledsrörelse används påsatt fördelaktigt sätt enligt p uppfinningen för att "borsta bort" smutspartiklar från pinnspet- sarna genom att man säkerställer att diametern för varje pinn- spetsstöd (eller maximala dimensionen i det fall att pinnspetsarna ej har cirkulär form) är mindre än storleken av briokans sidleds- rörelse. I den föredragna utföringsformen, som är avsedd att an- evändas i samband med automatisk brickladdningsapparatur och som ger en "skrubbningsrörelse“ i sidled uppgående till åtminstone sioner understigande 0,130 om. Sålunda bör arean av varje cirkulär I rig. N visas även en bild av en konventionell mönsterexpo~ neringsanordning 20 medelst vilken ett mönster med hög upplösning V Ehuru den speciella, som exempel valda utföringsform vilken här beskrivits innefattar apparatur för att hålla eirkulära halv~ 'ledarbrickor under fotolitografisk exponering, kan uppfinningen i även användas vid anordningar för att hålla andra typer av arbeta~ " soon i patentkraven även avses innefatta varje lokalt begränsad ytaii på intet sätt begränsade till?att:avse den på ritningen visade pfifl ßßb Pflßflntkraven använda uttryoket "pinnar" även avsesfinnefat-f ïghagpelarliknanda dalar Äv gudkyékiïgg$§änsn1ttàfonm'onnfgod§yokl18§¿ ¿höJd. Uttrycket ifråga repneaenbønanšendást nn ny gat gtqrt an§;1J¿ __¿ gimöjliga strukturer för :tt erhålla små; lokàlt avgränaadefàtóflfflflåflf »ringa atödyta. Flera ytterligàre módifieringan kan även genomför§ä¿n 'av en faokman utan att uppfinningstanken q11er”rqmenÜfHrf0ppfi¶á§ M Vningen frångàs. Vilken speciell anordning som än_yä1J5fän”det§f~-¿¿¿ ;ï ffuppenbart att användning av ett avrángemang 1 enlighet med uppfinf; n*§"ningen möjliggör ett förfarande som förbättrar det uppnåeliga fån iïħfutbyteb'v1d tillverkning an mikrominiatyranordningar.g

Claims (1)

1. _% _ Sätt att 1 läge ann plan p1aa9ñafen¿substratbri§ka sqm har « §framsida9oeh"en“bakaida,fvílkeflw äfitÜinñefattar fåñfaringasbege gg ; §man löst placerar br1ckan,1 eng ufi3¿;äri1gt"läge§ gg; m¿n appliggpfif _ i Äväsent11gen iikformigtïfördelàäèïüråfter 1äñgsQpämnda:fram$i§a;ïoéh' ¿ 'lägg man applicerar ett flertal lokgit verkande krafteflšiängs nämnda gå ' baksida, varvid nämnda på bakaídan verkande krafter"baIan3eràrfdq på~_ framsidan verkande krafterna och är tillräckliga för att~hå11aÜ A U V brickan plan, varjämte sättet äb'k ävn n eit e c k n aït ~av de »ytterligare förfaringsstegen ägg man applicerar var och en av nämnfia A lokalt verkande krafter på en area av baksidan vilken är av stor» _ leksordningen 1,3x10”u till 1,3x1O'2 kvadrateentimeter, Samt §§§ÄI' A man förskjuter brickan 1 en mot de lokalt verkande krafterna vinkel» _ rät riktning så att eventuella smutspartiklar vilka är 1 kontakt maa* baksidan avlägsnas, samt att man därefter håller fast brickan i ett stationärt läge.