TW405173B - Aperture apparatus used for photolithography and method of fabricating the same - Google Patents

Description

405173 i、發明說明（1) 發明背景 ◊發明之領域 本發明係關於包含一窗孔板的一種裝置，電子束經由 此窗孔板照射在形成於半導體基板上之已圖案化的光阻膜 上以在其上形成電路圖案。本發明也關於製造此種裝置的 方法。 ◊相關技術之描述 有一種廣泛使用的光刻被用於在晶圓也就是半導體基 板上形成微細圖案。在此種光刻中，有利用一種重覆且步 進曝光系統（步進機）來將己圖案化的光阻膜曝光。此步進 機最先是利用紫外線做為光源。然而，近年來，則是利用 可放射具有較小波長的光的光源來形成較小尺寸的圖案。 例如，水銀燈中具有436 nm波長的g射線、水銀燈中具有 365 nm波長的i射線、以及具有249 nm波長的KrF準分子雷 射光至今己被使用。 使用可放射具有較小波長的光的光源可以增進解析 度。然而，此種光源伴隨著焦點深度的減少，造成由於圖 像浮散而導致圖案的鮮明度降低。 因此，電子束曝光由於具有比光曝光明顯較深的焦點 而引起注意。電子束曝光使得可以形成比光曝光更高解析 度的圖案，但卻具有低生產率的缺點。 然而，己發展出一種曝光製程可解決上述問題，亦

C:\Prograra F i1es\Patent\Pl196. ptd 第6頁 五 、發明說明（2) 即，可顯著增加生產量。在此曝光製程中，藉由窗孔板將 電子束聚焦至具有一定大小的矩形囷案中，且由此而對焦 的圖案被一次轉寫到晶圓上，且這些圖案為彼此黏著藉以 將整個電路圖案轉寫到晶圓上。 圖1A~1D為習知窗孔板的橫剖面圖，用來說明其製造 方法的個別步驟。 如圖1A所示’將第i半導體基板la與第2半導體基板u 相互黏著’藉以形成晶圓1。在邊界表面2處將第1與第2半 導體基板相互黏著。接著，在其表面形成晶圓1，其具有 面方位（1〇〇)而由習知光刻與蝕刻技術所形成之多個開口 1 C圖案。隨後’將用來保護晶圓1免受濕式蝕刻損害的保 護膜3以化學氣相沈積（CVD)形成在晶圓1的整個頂面、側 面與底面。舉例來說，保護膜3可為氮化矽膜。 接著，如圖1B所示，光阻膜為形成在晶圓1的底面， 且隨後其被圖案化，使得光阻膜在晶圓1之多個開口丨c下 方具有一開口部。之後，使用己圖案化的光阻膜4做為光 罩而對保護膜3做乾式蝕刻，藉以在保護膜3上形成窗部 隨後’如圖1C所示’將晶圓1從其底面經由窗部5露出 的區域反蝕。使用濕式蝕刻溶液對晶圓1蝕刻直到出現第 半導體基板la為止。亦即，第2半導體基板ib的整個厚 與邊界表面2被蝕刻除去。於是，在晶圓1的底面形成有二 開口部6。舉例來說，可使用加熱過的鹼性溶液如氣氣〜 鉀或聯氨做為濕式蝕刻溶液。

44)5m k、發明說明（3) 由於在濕式蝕刻期間面方位（111)出現於開口部6，故 可將開口部6製作成具有逐漸尖細的内壁。 接著，如圖1D所示，己圖案化的光阻膜4與保護膜3均被移 除。之後，以濺鍍法將導電膜7形成在晶圓1的頂面，以避 免當電子束照射在晶圓1的頂面時會發生的充電現象。舉 例來說，導電膜7可由Au所構成。 於是，如圖2A〜2C所示完成一窗孔板10，其中圖2A為 窗孔板10的橫剖面圖，圖2B為窗孔板10的頂視平面圖，而 圖2C為開口部6的放大視圖。如圖2B所示，在窗孔板1 〇處 形成開口部6，其包含以4*3排列的微小開口 6a。各自的開 口 6a被製作成具有如圖2C所示之圖案。亦即，各自的開口 6a包含複數個相互垂直的水平延長狹孔6b。當將電子束經 由具有複數個微小開口6a而其各自又包含狹孔6b的開口部 6照射在光阻膜上時，則光阻膜與狹孔6b排成一列的部分 被曝光，且因此光阻膜的此部分被蝕刻移除，或不被蝕刻 移除。 將由此而完成的窗孔板10固定至支托物20上，如圖3A 與3B所示。支托物20係架構成具有中央窗部21的框架，且 其具有縮小厚度的梯狀部22環繞於中央窗部21，其中窗孔 板10的開口部6經由中央窗部21而露出。梯狀部22的頂面 為接著面23，而窗孔板10以接著層30黏著至其上的邊緣部 分’其中接著層3 0舉例來說可為銀膏。舉例來說，將窗孔 板10固定至支托物20的梯狀部22上的步驟為：首先將黏接 劑塗布在接著面23上，接著將窗孔板10緊壓至梯狀部22

C:\PrograraFiles\Patent\P1196.ptd 第 8 頁 ———-4 &51^——--- 五、發明說明（4) 上。 己由參考圖1A-3B而說明之包含窗孔板10固定於支托 物20上的裝置具有以下問題：黏接劑30的一部分30a可能 經由窗孔板1 0與支托物2 0之間而被壓出到支托物2 0的中央 窗部2 1，或一部分3 0 b可能被壓出到窗孔板1 0的頂面。黏 接劑30的這些部分30a與30b污染了此裝置，且導致以電子 束描繪之精確度下降與窗孔板10之壽命縮短的問題。 特別是’若黏接劑3 0的一部分3 0a被壓出到中央窗部 2 1相當大量的話，則此部分3 〇 a會很不利地接觸到窗孔板 1 0的開口部6，且可能覆蓋部分的開口部6之中的狹孔6 b， 如圖4B所示。若將電子束照射在其狹孔6b被黏接劑30b所 復蓋的光阻膜上時，則在光阻圖案PR上會產生不良部31， 如圖4C所示。 發明概要 本發明的目的即為提供一種窗孔板裝置與其製造方 法，二者均可避免黏接劑被壓出到窗孔板的開口部中或窗 孔板的頂面上。 _ 在本發明的一實施態樣中，提供以電子束進行光刻而 將圖案形成於基板上的一種裝置，包含：（a)形成有至少 一開口部的窗孔板，電子束經由開口部通過；與（b)支托 物，用於以黏接劑固定地支撐該窗孔板。窗孔板的表面及 /或支托物的表面，即窗孔板與支托物黏著地相互固定之

C:\Program Files\Patent\Pl196. ptd 第 9 頁 τ~~-_____-4U54JI3__ 五、發明說明（5) 處’被形成有至少一溝槽，以供該黏接劑的過量部分流 入° 尚提供以電子束進行光刻而將圖案形成於基板上的一 種裝置’包含：（a)形成有至少一開口部的窗孔板’電子 束經由開口部通過；與（b)支托物，用於以黏接劑固定地 t撐該窗孔板。該支托物在其表面，即該窗孔板所黏著固 定於該支托物的表面，被形成有至少一溝槽，以供該黏接 劑的過量部分沿著該支托物的邊緣而流入，且其形成有複 數個通路孔，其從該溝槽垂直延伸而連通該溝槽至空氣 中。 在本發明的另一實施態樣中，以電子束進行光刻而將 圖案形成於基板上之一種裝置的製造方法，包含以下步 驟··（a)將第1與第2半導體基板相互黏著；在該第1半 導體基板的表面上形成己圖案化的凹部；（c)將該第2半導 體基板的整個厚度蝕刻移除，藉以在其底面即該第丨半導 體基板上該己圖案化的凹部下方形成一開口部；（d)在該 第2半導體基板之底面上該開口部的四周形成至少一溝 槽’與（e)將該己黏著的第1與第2半導體基板從其底面以 黏接劑固定至支托物上❶ 尚提供以電子束進行光刻而將圖案形成於基板上之一 種裝置的製造方法，包含以下步驟：（a)將第1與第2半導 體基板相互黏著；（b)在該第1半導體基板的表面上形成己 圖案化的凹部；（c)將該第2半導體基板的整個厚度蝕刻移 除’藉以在其底面即該第1半導體基板上該己_案化的凹

C:\PrograraFiles\Patent\P1196.ptd 第 10 頁 405173 i、發明說明（6) 部下方形成一開口部；（d)在支托物的表面上形成至少一 溝槽，該己黏著的第1與第2半導體基板固定至該支托物上 的方式如下：當將該己黏著的第1與第2半導體基板固定至 該支托物上時’該溝槽為設置在該開口部四周；與（6)該 己黏著的第1與第2半導體基板從其底面以黏接劑固定至支 托物上。 依照該裝置或方法’當以黏接劑將窗孔板固定至支托 物上時’黏接劑的過量部分流進單一溝槽或多個溝槽中， 且因此可以避免黏接劑的過量部分被壓出到窗孔板的開口 部中或窗孔板的頂面上。因此，窗孔板的開口部或頂面就 不會被黏接劑所污染，這確保了較少的不良品與較高的生 產率。此外，由於己阻止黏接劑進入窗孔板的開口部，故 開口部中的圖案便不再被黏接劑所污染，這確保了所形成 之圖案有較高的精確度與可靠度。 圖式之簡單說明 圖1A-1D為習知窗孔板的橫剖面圖，用來說明其製造方 法的個別步驟。 圖2A為圖1A〜1D所說明之習知窗孔板的橫剖面圖。 圖2B為圖2A所說明之習知窗孔板的頂視平面圖。 圖2C為一開口部的放大視圖。 圊3A為習知窗孔板裝置的頂視平面圖。 圖3 B為沿著圖3 A中之I 11 B - η I b線的橫剖面圖。

C:\PrograraFiles\Patent\P1196.ptd 第 ιι 頁 405173 五、發明說明（7) 圖4A為習知窗孔板裝置的橫剖面圖。 圖4B為圖4A所說明之窗孔板裝置之開口部的放大圖。 圖4C為利用圖4A所說明之窗孔板裝置所形成之圖案的放 大視圖。 圖5 A為依照本發明之第1實施例之窗孔板裝置的頂視平 面圖。 圖5B為沿著圖5A中之VB-VB線的橫剖面圖。 圖6A為圖5A所說明之窗孔板裝置之窗孔板的橫剖面圖。 圖6B為圖6A所說明之窗孔板的底視平面圖。 圖7A〜7F為圖5A所說明之窗孔板裝置之窗孔板的橫剖面 圊，各自為用來說明其製造方法的個別步驟。 圖8 A為依照本發明之第2實施例之窗孔板裝置的頂視平 面圖。 圖8B為沿著圖8A中之VIIIB-VIIIB線的橫剖面圈。 圖9 A為依照本發明之第3實施例之窗孔板裝置的谓# + 面圖。 圖9B為沿著圖9A中之IXB-IXB線的橫刳面圖。 符號說明 1 ~晶圓 la、lb〜半導體基板 1 c〜開口 2 ~邊界表面

C: \Program F i 1 es\Patent\Pl 196. ptd 第12頁 405173 五、發明說明（8) 3〜保護膜 4 ~光阻膜 5~窗部 6〜開口部 6 a〜微小開口 6b~水平延長狹孔 7〜導電膜 8〜光阻罩幕 9〜溝槽 1 0 ~窗孔板 20〜支托物 2 1 ~中央窗部 2 2 ~梯狀部 23~接著面 2 4〜溝槽 2 5〜通路孔 26〜溝槽 3 0 ~黏接劑 較佳實施例之詳細說明 圖5 A與5 B說明依照第1實施例的窗孔板裝置。所說明 的窗孔板裝置係包含窗孔板10，其底面具有開口部6 ;與 支托物20，窗孔板10固定於其上。

C:\Prograra F i1es\Patent\Pl196. ptd 第13頁 405173 五、發明說明（9) - 支托物20係架構成具有中央窗部21的框架，且其具有 縮小厚度的梯狀部22環繞於中央窗部21 ，其中窗孔板1〇的 開口部6經由中央窗部21而露出。梯狀部22的頂面為接著 面23，而窗孔板10以接著層30黏著至其上的邊緣部分。如 圖5B所示，將窗孔板1〇固定至支托物2〇的梯狀部“上的步 驟為：首先將$&接#!塗布在接著面23上，接著將窗孔板iq 緊壓至梯狀部22上。 圖6A與6B為窗孔板1〇的橫剖面與底視圖。如圖所示， 窗孔板10被形成為其底面具有複數個溝槽9。溝槽9則被做 成延伸於窗孔板10的邊緣並且相互平行。 圖7A〜7F為圖6A與6B所說明之窗孔板1〇的橫剖面圖， 各自為用來說明製造窗孔板1〇之方法的個別步驟。 如圖7A所示，將第1與第2半導體基板“與丨匕相互黏 著’藉以形成晶圓1。在邊界表面2處將第丨與第2半導體基 板相互黏著。&著’纟其表面形成晶圓i，其具有面方位 (1 0 0 )而由習知光刻與蝕刻技術所形成之多個開口丨c 案。 隨後’冑用來保護晶圓i免受濕式蝕刻損害的保護膜3 以化學氣相沈積(CVD)形成在晶圓！的整個頂面、侧面與底 面。舉例來說’保護膜3可為氮化矽膜。 接著’如圖7B所示’光阻膜為形成在晶圓^底面， 且隨後其被圖案化，使得光阻膜在晶I之多個開口 U 方具有％ 口 。之後，使用己圖案化的光阻膜4做為光 罩而將保護膜3乾式㈣’藉以在晶圓i的多個開口 ^下方

C:\Program Files\Patent\P1196. ptd 第 14 頁 405173 五、發明說明（ίο) 之保護膜3上形成窗部5。 隨後，如圖7C所示’將晶圓1從其底面經由窗部5露出 的區域反蝕。使用濕式蝕刻溶液對晶圓1蝕刻直到出現第1 半導體基板la為止。亦即，如圖7C所示，第2半導體基板 lb的整個厚度與邊界表面2被蝕刻除去。於是，在晶圓1的 底面形成有一開口部6。舉例來說，可使用加熱過的鹼性 溶液如氫氧化鉀或聯氨做為濕式蝕刻溶液。 由於在濕式蝕刻期間面方位（111)出現於開口部6，故 可將開口部6製作成具有逐漸尖細的内壁。 接著’如圖7D所示’己圖案化的光阻膜4與保護膜3均 被移除。之後’以濺鍍法將導電膜7形成在晶圓1的頂面， 以避免當電子束照射在晶圓1的頂面時會發生的充電現 象。舉例來說，導電膜7可由Au所構成。 隨後’如圖7E所示，將光阻罩幕8形成在晶圓1之底面 開口部6的四周。光阻罩幕8被形成為具有複數個溝槽形的 開口。使用光阻罩幕8做為蝕刻罩幕對晶圓1之底面回蝕。 結果’如圖6B所示，在晶圓1的底面形成複數個溝槽9。 之後’將光阻罩幕8移除。於是’完成了第1實施例中所使 用的窗孔板10，如圖7F所示。 將所製造出的窗孔板10以黏接劑30固定至支托物20 上，如囷5B所示，首先將黏接劑30塗布在支托物2〇之梯狀 部22的接著面23上’接著將窗孔板1〇緊壓至支托物2〇上。 當將窗孔板10緊壓至支托物20的梯狀部22上時，黏接劑30 的過量部分會被壓迫而流進窗孔板10之底面所形成的溝槽

C:\PrograraFiles\Patent\P1196.ptd 第 15 頁 405173 五、發明說明（u) ^一~—— 9中。因此，可以避免黏接劑30被壓出到開口部6中或窗孔 板10的頂面上。於是，黏接劑30污染開口邹δ、電子束之 描緣精確度減少與裝置之壽命縮短等問題全部可以解決。 圖8Α與8Β說明依照第2實施例的窗孔板裝置。對應於或相 當於第1實施例之部件或元件者以相同的參考符號表示。 在第2實施例中，利用圖2 Α所描述之習用開口部6做為窗孔 板1〇。支托物20形成於梯狀部22的接著面23處，其中沿著 梯狀部22的邊緣有溝槽24。 、 支托物20被形成為在其四邊位置尚具有從其内部水平 地延伸的通路孔25。各自的通路孔25垂直於溝槽24而延 伸’並連通溝槽24至支托物20的一外表面，即連通溝槽24 至空氣中。支托物2〇係藉由以機械加工一金屬板所形成。 藉由切削加工便可形成梯狀部22、溝槽24與通路孔25 ^ 以習用方法將窗孔板10固定至支托物2〇上。亦即，窗 孔板10固定至支托物20的梯狀部22上的方法為將黏接劑3〇 塗布在支托物20之梯狀部22的接著面23上，接著將窗孔板 10緊壓至梯狀部22上。在將窗孔板1〇緊壓至梯狀部22上的 期間，夾在窗孔板1 〇與梯狀部2 2間之黏接劑30的過量部分 被壓迫而流進形成在梯狀部22之接著面23處的溝槽24中。 由於存在於溝槽24中的氣體經由通路孔25被排出至外面， 故黏接劑30的過量部分可平穩地流進溝槽24中。 若太大量的黏接劑30流進溝槽24中，則部分的黏接劑 30被壓進通路匙25中。因此，可避免黏接劑30被壓迫而流 進開口部6中或窗孔板1〇的頂面上。於是，黏接劑3〇污染

C:\Program Files\Patent\Pl196.ptd 第16頁 405173 五、發明說明（12) 開口部6、電子束之描繪精確度減少與裝置之壽命縮短等 問題全部可以解決。 如圖9A與9B所示，可在梯狀部22的接著面23處形成一 額外溝槽26平行於首先形成的溝槽24。溝槽的數量增加確 保黏接劑30的過量部分確實被壓迫而流進溝槽24與26中， 且因此可以確實避免黏接劑30被壓迫而流進開口部6中或 窗孔板10的頂面上。 額外溝槽26最好是至少部分地與溝槽24連通。舉例來 說’可將通路孔25延伸至額外溝槽26以連通額外溝槽26至 溝槽24。藉由將額外溝槽26與溝槽24彼此連通，存在於額 外溝槽26中的空氣迅速地被排出，且黏接劑30平穩地流進 額外溝槽2 6中》 雖尚未說明，但窗孔板10與支托物20二者均可形成有 單一溝槽或多個溝槽。具體來說，如圖6A所示，窗孔板1〇 可在其底面形成有單一溝槽或多個溝槽；而如囷8B與9ΒΑ 示，支托物20可被形成為在梯狀部22的接著面23處有單一 溝槽或多個溝槽。然而’若在窗孔板1〇及/或接著面23的 底面形成太多溝槽的話，則無法確保窗孔板1〇與支托物2〇 之間足夠的接著面積’這會帶來接著強度減低的問題。因 此，必需選擇適切的溝槽數與適切的溝槽寬度》

Claims (1)

1. _案號爲^年7月多日 修正 —_補充丨 六、申請專利範圍 1. 一種以電子束進行光刻而將圖案形成於基板上的裝置，= 包含： (a) 形成有至少一開口部的窗孔板，電子束經由開口 部通過；與 (b) 支托物，用來以黏接劑固定地支撐該窗孔板， 在該窗孔板與該支托物的接著固定表面中的至少一表 面形成有至少一溝槽，以供該黏接劑的過量部分流入。 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該窗孔板的該 表面被形成為沿著該窗孔板的邊緣具有複數溝槽。 3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該支托物的該 表面被形成為沿著該支托物的邊緣具有複數溝槽。 4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該支托物被形 成為具有至少一通路孔將至少一該溝槽連通至空氣中。 5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中該等溝槽為彼 此連通。 6. 一種以電子束進行光刻而將圖案形成於基板上的裝置， 包含： (a)形成有至少一開口部的窗孔板 '，電子束經由開口 部通過；與

   第19頁 2000.07.03.019 _gjL 年 月 曰__ 六、申請專利範圍 (b)支托物，用於以黏接劑固定地支撐該窗孔板， 該支托物在其由該窗孔板所黏著固定的一表面，形成 有至少一溝槽，以供該黏接劑的過量部分沿著該支托物的 邊緣而流入’ 該支托物尚形成有複數個通路孔，其從該溝槽垂直延 伸而連通該溝槽至空氣中。 7. 一種以電子束進行光刻而將圖案形成於基板上之裝置的 製造方法，包含以下步驟： (a) 將第1與第2半導體基板相互黏著； (b) 在該第1半導體基板的表面上形成己圖案化的凹 部； (c) 將該第2半導體基板的整個厚度蝕刻移除，藉以在 其底面即該第1半導體基板上該己圖案化的凹部下 方形成一開口部； (d) 在該第2半導體基板之底面上該開口部的四周形成 至少一溝槽；與 (e) 將該己黏著的第1與第2半導體基板從其底面以黏 接劑固定至支托物上。 8. -種以電子束進行光刻而將圖案形成於基板上之裝置的 製造方法，包含以下步驟： (a) 將第1與第2半導體基板相互黏 '著； (b) 在該第1半導體基板的表面上形成己圖案化的凹

   2000. 07. 03. 020 第20頁 405173 六、申請專利範圍 部； (C)將該第2半導體基板的整個厚度蝕刻移除，藉以在 其底面即該第1半導體基板上該己圖案化的凹部下 方形成一開口部； (d) 在支托物的表面上形成至少一溝槽，該己黏著的 第1與第2半導體基板固定至該支托物上的方式如 下：當將該己黏著的第1與第2半導體基板固定至 該支托物上時，該溝槽為設置在該開口部四周； 與 (e) 該己黏著的第1與第2半導體基板從其底面以黏接 劑固定至支托物上。 9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，尚包含在該第2半導 體基板的底面上形成至少一溝槽的步驟。 10. 如申請專利範圍第8或第9項所述之方法，尚包含在將 該支托物形成有至少一連通該溝槽至空氣中之通路孔 的步驟。

   C:\Prograra Fi1es\Patent\Pl196. ptd 第20頁