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用于晶圓光刻的晶圓保持裝置的處理方法和裝置與流程

文檔序號:34656400發布日期:2023-06-30 01:10閱讀:181來源:國知局
用于晶圓光刻的晶圓保持裝置的處理方法和裝置與流程

本發明涉及一種用于晶圓光刻的晶圓保持裝置的處理方法,其中,晶圓保持裝置包括具有能導電的金剛石覆層的承載體。本發明還涉及一種表面處理裝置,該表面處理裝置被配置用來處理用于晶圓光刻的晶圓保持裝置。本發明的用途在于制造和處理,特別是清潔用于光刻過程(例如浸沒式光刻或真空條件下光刻)的晶圓保持裝置。


背景技術:

1、在本說明書中,參考了以下現有技術,其代表了本發明的技術背景:

2、[1]wo2018/007498a1;

3、[2]wo2019/0115195a1;

4、[3]o.debus的“困難的過程-用金剛石電極完全氧化廢水污染物(auf?die?hartetour-oxidation?von?abwasserschadstoffen?mit?diamantelektroden)”載于“chemie?technik”2004年第6期(第33年度);

5、[4]a.kraft的“摻雜的金剛石:對新型多功能電極材料的簡要回顧(dopeddiamond:a?compact?review?on?a?new,versatile?electrode?material)”,載于“int.j.electrochem.sci.”2(2007)355-385;和

6、[5]b.marselli等的“羥基自由基在硼摻雜的金剛石電極上的電氣化(electrogeneration?of?hydroxyl?radicals?on?boron-doped?diamond?electrodes)”,載于“journal?of?the?electrochemical?society”150(3),2003年3月。

7、浸沒式光刻作為是一種用于使表面結構化的光刻技術為人所知,例如在晶圓結構化方面。晶圓表面的曝光利用曝光設備和浸沒液實現,在給定波長下,浸沒液能夠增加數值孔徑,從而生產更小的結構。為了曝光,晶圓被布置在晶圓保持裝置上,該晶圓保持裝置包括具有突起(顆粒)的載體,所述突起的端面構成用于接收晶圓的載體面。

8、用于光刻的晶圓保持裝置的由顆粒的端面形成的載體面應具有盡可能低的摩擦系數和盡可能持續高的平整度。這兩個要求都可以通過硬質材料涂層來滿足,例如由dlc(類金剛石碳)層或金剛石層實現(例如參見[1]或[2])。然而,隨著時間的推移,載體面會發生磨蝕磨損和/或腐蝕磨損。磨蝕磨損是由載體面與晶圓的機械接觸引起的,而腐蝕磨損特別是在浸沒液光刻中是由浸沒液引起的。由于磨損,可能會失去摩擦和平整度方面所需的特性,并且可能會發生表面污染。這種污染也會對上述特性產生負面影響,因為材料堆積會導致平整度下降,并且摩擦特性可能僅由污染情況確定。

9、從使用晶圓保持裝置的實踐中已知:以機械方式利用所謂的磨石去除污染物。然而,利用磨石進行清潔的缺點在于,磨石不能完全去除污染物,并且會對晶圓保持裝置造成機械損傷。

10、從另一個技術領域還已知的是,在電極(所謂的金剛石電極)上使用硼摻雜的金剛石層用于電化學的凈水(例如參見[3]至[5])。待潔凈的水作為電解液置于金剛石電極之間,從而形成電化學電池。當對金剛石電極施加電壓時,水發生裂解,并且在金剛石電極的表面形成oh-自由基。該自由基的高氧化電位確保了特別是水中有機化合物的有效分解。


技術實現思路

1、本發明的目的是,提供一種改進的、用于光刻的晶圓保持裝置的處理方法和一種改進的、對用于光刻的晶圓保持裝置進行處理的表面處理裝置,憑借其避免了傳統技術的缺點。利用所述方法和表面處理裝置,應該可以盡可能簡單地、特別是在光刻機的內部和/或外部去除污染物、特別是光刻膠的殘留物。此外,應該能夠以改進的可靠性去除污染物并且沒有對晶圓保持裝置造成不希望的損傷的風險。

2、該目的通過一種具有獨立權利要求的特征的、用于浸沒式光刻的晶圓保持裝置的處理方法或一種具有獨立權利要求的特征的表面處理裝置來實現。本發明的有利實施方式和應用來自從屬權利要求。

3、根據本發明的第一總體方面,上述目的通過一種用于晶圓光刻的晶圓保持裝置的處理方法來實現,其中,該晶圓保持裝置包括具有能夠導電的金剛石覆層的承載體。根據本發明,在晶圓保持裝置上,由金剛石覆層、對電極、在金剛石覆層和對電極之間的間隔中的電解液以及與金剛石覆層和對電極電連接的電壓源,形成電化學電池。此外,根據本發明,在晶圓保持裝置上,借助電化學電池以電化學的方式實現材料去除。

4、根據本發明的第二個總體方面,上述目的通過一種表面處理裝置來實現,該表面處理裝置被配置用來處理用于晶圓光刻的晶圓保持裝置,并且該晶圓保持裝置包括:具有導電金剛石的承載體覆層;與晶圓保持裝置間隔的對電極,形成所述間隔用于接收電解液;以及包括電壓源,該電壓源相對于對電極布置,用以對金剛石覆層加載工作電壓。由金剛石覆層、對電極、金剛石覆層與對電極之間的間隔中的電解液和電壓源形成電化學電池,所述電化學電池被配置用于在晶圓保持裝置上以電化學的方式去除材料。表面處理裝置優選被配置用于執行根據本發明的第一總體方面的方法或其所述方法的一種實施方式。晶圓保持裝置、特別是其金剛石覆層是用于處理晶圓保持裝置的表面處理裝置的一部分。

5、憑借本發明,布置在晶圓保持裝置的表面上、特別是布置在顆粒上的摻雜的金剛石的適用于提供電化學電池的電極的特性被充分利用。金剛石覆層用作清潔電極。發明人已經發現,如從傳統的水處理中已知的那樣,在電化學電池運行期間產生的自由基可以被利用,以便在自由基的作用下分解晶圓保持裝置表面上的雜質。與水處理不同地,在根據本發明處理晶圓保持裝置時,雜質不包含在電化學電池的電解液中,而是存在于晶圓保持裝置的表面上。

6、有利地,以金剛石涂覆晶圓保持裝置的表面實現了多種功能。首先,金剛石覆層在晶圓保持裝置的工作過程中提供了表面的低摩擦性和高機械耐久性。其次,金剛石表現為一種特別有利的電極材料,因為金剛石使電化學電池能夠承受高的工作電壓,程度為,使得電解液中的水裂解并產生所需的oh-自由基。

7、晶圓保持裝置憑借本發明而具有自清潔功能,其能夠主動、有針對性地清除污染物。本發明的原位應用是可行的,使得光刻機的停機時間有利地最小化。

8、術語“晶圓保持裝置”是指所有適用于光刻的晶圓保持裝置或晶圓載體。晶圓保持裝置的承載體通常是具有結構化表面的平板,在該平板上布置有用于接收晶圓的顆粒。承載體可以是導電的或電絕緣的。在導電承載體的優選情況下,足夠的是:導電的金剛石覆層由多個(大量)分隔的覆層分段構成,這些覆層分段分別布置在顆粒的端面上。覆層分段以整體形成金剛石覆層。電化學電池的工作電壓通過承載體施加到覆層分段上。在非導電承載體的替代情況下,導電的金剛石覆層優選設置為暴露的連貫的層、特別優選設置為結構化表面上的無間隙的閉合的層,只要其容納晶圓即可,并且導電的金剛石覆層與電壓源電連接。可選地,導電的金剛石覆層可以在結構化表面上包括多個金剛石覆層分段,所述金剛石覆層分段分別形成暴露的連貫的層、特別優選形成無間隙的閉合的層,并且彼此電連接和/或與電壓源電連接。

9、由金剛石覆層和對電極以及其間的電解液形成的電化學電池(或:電解電池)被構造用于,當給金剛石覆層和對電極加載電壓時,在電解液中產生oh-自由基。為此,電解液含有水。對電極和金剛石覆層之間的距離優選選擇為小于5mm。

10、電解液優選由超純水(不含有或含有少到可忽略的雜質的水)組成。使用超純水作為浸沒液具有特殊的優勢,并且可以最大程度地減少不需要的電化學反應。

11、oh-自由基在與電解液相鄰的表面上、即特別是在金剛石覆層上實現了材料去除。材料去除的強度和速度取決于電化學電池的工作參數、特別是施加的電壓和對電池加載電壓的時長。電化學電池的工作參數由本領域技術人員根據具體應用條件來選擇,特別是使用測試或參考值來選擇。金剛石覆層和對電極之間的電壓以如下方式選擇:使得在電化學電池中形成游離的oh-自由基,該電壓優選為至少2.2v、更優選為至少2.4v。

12、根據本發明的優選實施方式,材料去除包括以電化學的方式分解晶圓保持裝置的表面上的雜質。電化學電池被配置用于以電化學的方式分解晶圓保持裝置的表面上的雜質。表面上的雜質的分解包括剝離附著在表面上的雜質和/或通過oh-自由基的作用使雜質發生化學轉化。有利地,電化學電池的工作參數、特別是所施加的電壓和施加到電池的電壓的時長能夠以如下的方式選擇:即雜質被反應性分解,但晶圓保持裝置的表面保持不變(或者與oh-自由基的反應很小,可以忽略不計)。

13、雜質包括不屬于晶圓或晶圓保持裝置的任何物質。特別優選地,雜質包括光刻膠的殘留物。此外,從表面上剝離的雜質和/或雜質與電解液的分解反應產物被從晶圓保持裝置的表面上清洗掉。電解液在處理期間有利地被更換,使得污染物被帶走。

14、根據本發明的另一優選變型,材料去除包括:以電化學的方式分解金剛石覆層表面上的金剛石。在該實施方式中,電化學電池被配置用于以電化學的方式分解金剛石覆層表面上的金剛石。發明人已發現,電化學反應附加地可用于選擇性地從金剛石覆層上去除金剛石并且修正其平整度。電化學電池的工作參數設置或者說調整為可以電化學分解金剛石并去除碳。優選地,可去除達到幾納米的量。電化學電池可以有利地以可再現的方式運行,從而排除了對金剛石覆層的不受控制的損傷。

15、有利地,金剛石覆層可以通過電化學處理來進行平整度修正和/或粗糙化。對金剛石覆層表面上的金剛石進行的電化學分解實現了對金剛石覆層厚度進而對顆粒高度的修正,和/或對粗糙度的有針對性的調整,例如特別是對顆粒的端面在摩擦學上有用的粗糙化。利用本發明的該實施方式,有利地實現了了一種用于浸沒式光刻的晶圓保持裝置,其自帶清潔功能并且能夠對由顆粒構成的載體面進行平整度修正。

16、特別是對于從金剛石覆層上去除材料而言,會有利的是:局部地、有選擇性地調節材料去除過程。材料去除過程可以根據晶圓保持裝置表面上的位置來調整。為此,根據本發明的另一變型,對電極以如下方式設定尺寸和布置:使得電化學電池形成有金剛石覆層的部分區域并且發生局部受限的材料去除。對電極優選地在金剛石覆層的部分區域上延伸,并且電化學電池被配置用于局部限制地去除材料。有利地,對電極尺寸的匹配可以與電解液的小空間范圍導引相結合,由此,改善電化學電池與環境的分界面和局部處理的選擇性。材料去除的局部選擇性調整尤其可以包括將oh-自由基的產生限制到一組顆粒或甚至單個顆粒。這有利地實現了對粗糙度的局部修正和/或有針對性的局部調整,例如摩擦學上有用的粗糙化。

17、根據本發明的一個特別有利的變型,對電極可以平行于金剛石覆層移動,并且可以在金剛石覆層的不同的部分區域中以不同的反應條件去除材料。與裝置相關地,對電極平行于金剛石覆層可移動地布置,并且電化學電池、特別是電壓源的控制以如下的方式配置:使得憑借不同的反應條件,在金剛石覆層的不同部分區域中實現材料去除。例如,電壓源的控制能夠設置成,使得電化學電池的工作參數根據對電極和金剛石覆層的相互定位而變化,以便實現預定的、與位置相關的材料去除。

18、有利地,根據本發明的電化學處理,使晶圓保持裝置獲得新的功能性。電化學電池工作所需的電解液優選地由當浸沒式光刻機工作時的浸沒液提供。相應地,晶圓保持裝置的處理優選在原位在浸沒式光刻機中進行。在本發明的這個變型中,表面處理裝置優選為浸沒式光刻機的一部分。替代地,晶圓保持裝置的表面處理可以在光刻機外部的單獨結構中進行。

19、根據本發明的其他優選實施方式,對電極可以與浸沒式光刻機的指向晶圓保持裝置的曝光光學器件連接和/或具有金剛石表面。在曝光光學器件和金剛石覆層之間布置有提供電解液的浸沒液。對電極與曝光光學器件的聯接尤其有利地促進了對晶圓保持裝置的局部處理。使用具有金剛石表面的對電極(金剛石電極)在對電化學電池可施加的電壓和避免對電極上發生污染方面提供了特別的優點。

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