專利名稱：用于光刻法的孔裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，其包括孔(aperture)和夾具，其中電子束通過該孔射到形成在半導(dǎo)體襯底上的構(gòu)圖光刻膠膜上，用于在其上形成電路圖形，所述夾具用于穩(wěn)固地支撐該孔。本發(fā)明還涉及制造這種裝置的方法。
現(xiàn)今已廣泛使用光刻技術(shù)用于在作為半導(dǎo)體襯底的晶片上形成精細(xì)圖形。在這種光刻法中，為使構(gòu)圖的光刻膠膜暴露于光下，已采用了一種步進的和重復(fù)曝光系統(tǒng)(分檔器(stepper))。分檔器首先使用紫外線光束作為光源。但是，如今，為了形成更小尺寸的圖形已經(jīng)使用發(fā)射更小波長的光的光源。例如，汞燈中具有436nm波長的g-射線，汞燈中具有365nm波長的i-射線，然后，至今已使用具有249nm波長的KrF激光束。
通過使用發(fā)射更短波長的光的光源可以提高分辨率。但是，這種光源伴隨著聚焦深度的減少，這會引起這樣的問題，即由于模糊現(xiàn)象(blooming)而使圖形的清晰度下降。
為了這個原因，電子束曝光引起了人們的注意，因為它具有比光曝光更大的聚焦深度。電子束曝光使形成比光曝光更高度清晰的圖形成為可能，但是它的缺點是生產(chǎn)率低。
但是，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了一種曝光工藝，可以解決上述問題，即大大提高生產(chǎn)率。在該曝光工藝中，借助于孔，電子束被聚焦成一定尺寸的矩形圖形，這樣，聚焦的圖形一次都轉(zhuǎn)移到晶片上，并且這些圖形彼此連接，從而將所有的電路圖形都轉(zhuǎn)送到晶片上。


圖1A-1D是用在上述曝光系統(tǒng)中的孔的剖面圖，表示制造該孔的方法的各個步驟。
如圖1A所示，第一和第二硅襯底1a和1b彼此粘在一起形成晶片1。第一和第二硅襯底1a和1b是在界面2處彼此粘在一起的。然后，通過常規(guī)光刻法和腐蝕在晶片1表面上形成帶有開口1c的所要求圖形的(100)平面方位角(azimuth)。然后在晶片1的整個上表面、側(cè)面和下表面上利用化學(xué)汽相淀積(CVD)形成保護膜3，用于保護晶片1不受濕腐蝕。例如，保護膜3是硅氮化膜。
然后，如圖1B所示，在晶片1的下表面上形成光刻膠膜，然后構(gòu)圖，從而使光刻膠膜在晶片1的開口1c下面具有開口。再用構(gòu)圖的光刻膠膜4作掩模，干腐蝕保護膜3，由此在保護膜3中形成窗口5。
接著，如圖1C所示，在通過窗口5暴露的區(qū)域深腐蝕晶片1的下表面。借助于濕腐蝕溶液腐蝕晶片1，直到出現(xiàn)第一硅襯底1a為止。即，整個第二硅襯底1b和界面2都被腐蝕。這樣，在晶片1的下表面形成開口6。例如，可以使用諸如氫氧化鉀和肼的加熱的堿性溶液作為濕腐蝕溶液。
由于在濕腐蝕過程中平面方位角(111)出現(xiàn)在開口6中，所以開口6可以設(shè)計成具有錐形壁形狀。
此后，如圖1D所示，將構(gòu)圖的光刻膠膜4和保護膜3都去掉。為了防止在電子束射到晶片1的上表面上時發(fā)生電荷積累(charge-up)，通過濺射在晶片1的上表面形成導(dǎo)電膜7。例如，導(dǎo)電膜7是金制成。
這樣就完成了如圖2A-2C所示的孔10，其中圖2A是孔10的剖面圖，圖2B是孔10的頂視平面圖，圖2C是開口6的放大示意圖。如圖2B所示，形成在孔10中的開口6是由按4×3排到的小開口6a組成的。每個開口6a被設(shè)計得具有如圖2C所示的圖形。也就是，每個開口6a包括彼此平行的多個水平延伸的狹縫6b，當(dāng)電子束通過具有每個都包括狹縫6b的多個小開口6a的開口6射到光刻膠膜上時，與狹縫6b對準(zhǔn)的部分光刻膠膜被曝光，這樣，這部分光刻膠膜可被腐蝕掉，或者不被腐蝕掉。
這樣完成的孔10固定到夾具20上，如圖3A和3B所示。夾具20是由具有中心窗口21的框架構(gòu)成，通過中心窗口21孔10的開口6暴露出來，并且夾具20具有圍繞中心窗口21且厚度減少的臺階部分22。臺階部分22的上表面作為粘附表面23，孔10借助于例如由銀膏組成的粘接層30在其邊緣部分粘著于粘附表面23上。例如，孔10可以通過下列方法固定到夾具20的臺階部分22上；首先在粘附表面23上施加粘合劑，然后將孔10壓到臺階部分22上。
上面參照圖1A-3B已解釋了包括固定到夾具20上的孔10的裝置，但這種裝置有這樣的問題粘合劑30的一部分30a可能被壓出來并進入夾具20的中心窗口21，或者一部分30b可能被壓出來到孔10的上表面上，流入孔10和夾具20之間。粘合劑30的這些部分30a和30b會污染裝置，并引起用電子束刻圖的準(zhǔn)確度減少，孔10的壽命減少的問題。
特別是，粘合劑30的部分30a被壓出進入中心窗口21的量過多，部分30a可能會很不利地達(dá)到孔10的開口6，可能部分地覆蓋開口6的狹縫6b，如圖4B所示。如果在狹縫6b被粘合劑30b覆蓋時電子束射到光刻膠膜上，則在光刻膠圖形PR中可能會產(chǎn)生缺陷31，如圖4C所示。
本發(fā)明的目的是提供孔裝置及其制造方法，本發(fā)明能防止粘合劑被壓出來進入孔的開口中或孔的上表面上。
在本發(fā)明的一個方案中，提供通過電子束進行光刻法在襯底上形成圖形所用的裝置，包括(a)形成有至少一個開口的孔，電子束可從該開口穿過，(b)借助于粘合劑穩(wěn)固支撐孔的夾具，其特征在于，在孔和夾具彼此粘接固定在一起的孔的表面和/或夾具的表面形成有至少一個凹槽，用于流入過量的粘合劑部分。
在本發(fā)明的另一方案中，所提供的利用電子束光刻法在襯底上形成圖形使用的裝置的制造方法，包括(a)將第一和第二半導(dǎo)體襯底彼此粘在一起，(b)在第一半導(dǎo)體襯底的表面上形成構(gòu)圖的槽，(c)以整個厚度腐蝕第二半導(dǎo)體襯底，從而在其下表面處在第一半導(dǎo)體襯底的構(gòu)圖的槽下面形成開口，(d)在第二半導(dǎo)體襯底下表面圍繞開口處或者在夾具的固定有粘接的第一和第二半導(dǎo)體襯底表面上以如下方式形成至少一個凹槽，當(dāng)粘接的第一和第二半導(dǎo)體襯底固定到夾具上時，凹槽位于圍繞開口的位置，(e)借助粘合劑將粘接的第一和第二半導(dǎo)體襯底在其下表面固定到夾具上。
根據(jù)上述的裝置或方法，當(dāng)借助粘合劑將孔固定到夾具上時粘合劑的過量部分流入一個凹槽或多個凹槽中，這樣就可以防止粘合劑的過量部分被壓出來進入孔的開口中或孔的上表面上。于是，孔的開口或上表面沒有被粘合劑污染，這就保證了缺陷的減少和制造成品率的提高。另外，由于阻止了粘合劑進入孔的開口中，所以開口中的圖形不再被粘合劑污染，這就保證了以高度準(zhǔn)確性和可靠性形成圖形。
圖1A-1D是常規(guī)孔的剖面圖，表示制造該孔的方法的各個步驟。
圖2A是圖1A-1D中所示常規(guī)孔的剖面圖。
圖2B是圖2A中所示常規(guī)孔的頂部平面圖。
圖2C是開口的放大圖。
圖3A是常規(guī)孔裝置的頂視平面圖。
圖3B是沿圖3A中線ⅢB-ⅢB截取的剖視圖。
圖4A是常規(guī)孔裝置的剖面圖。
圖4B是圖4A中所示孔裝置的開口的放大圖。
圖4C是利用圖4A所示孔裝置形成的圖形的放大圖。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例孔裝置的頂視平面圖。
圖5B是沿圖5A中線ⅤB-ⅤB截取的剖面圖。
圖6A是圖5A中所示孔裝置的孔的剖面圖。
圖6B是圖6A所示孔的底視圖。
圖7A-7F是圖5A中所示孔裝置的孔的剖面圖，其每個表示制造該孔的各個步驟。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例孔裝置的頂視平面圖。
圖8B是沿圖8A中的線ⅧB-ⅧB截取的剖面圖。
圖9A是根據(jù)本發(fā)明第三實施例孔裝置的頂視平面圖。
圖9B是沿圖9A中的線ⅨB-ⅨB截取的剖面圖。
圖5A和5B表示根據(jù)第一實施例的孔裝置。所示的孔裝置是由在其下表面具有開口6的孔10和其上固定孔10的夾具20構(gòu)成。
夾具20是由具有中心窗口21的框架構(gòu)成的，通過此中心窗口21，孔10的開口6暴露出來，夾具20具有圍繞中心窗口21的減少厚度的臺階部分22。臺階部分22具有作為粘附表面23的上表面，借助粘接層30，孔10在其邊緣部分粘接到粘附表面23上。如圖5B所示，孔10通過下述方法固定到夾具20的臺階部分22上首先在粘附表面23上施加粘合劑30，然后將孔10壓到臺階部分22上。
圖6A和6B是孔10的剖面圖和底視圖。如圖所示，孔10在其下表面形成有多個矩形凹槽9。凹槽9被設(shè)計成沿著孔10的邊緣彼此平行延伸。
圖7A-7F是圖6A和6B中所示孔10的剖面圖，其每附圖表示制造孔10的方法的各個步驟。
如圖7A所示，第一和第二硅襯底1a和1b彼此粘接到一起，從而形成晶片1。第一和第二硅襯底1a和1b是在界面2彼此粘在一起的。然后，利用常規(guī)光刻法和腐蝕，在晶片1具有(100)平面方位角的下表面形成有開口1c的所要求的圖形。
然后，利用化學(xué)汽相淀積(CVD)在晶片1的上表面、側(cè)面和下表面上形成保護膜3，用于保護晶片1不受濕腐蝕。例如，保護膜3是硅氮化膜。
接著如圖7B所示，在晶片1的下表面上形成光刻膠膜并構(gòu)圖，從而使光刻膠膜在晶片1的開口1c下面具有開口。用構(gòu)圖的光刻膠膜4作掩模，干腐蝕保護膜3，從而在晶片1的開口1c下面，保護膜3中形成窗口5。
然后如圖7C所示，在通過窗口5暴露的區(qū)域，在其下面深腐蝕晶片1。晶片1是利用濕腐蝕溶液腐蝕的，直到出現(xiàn)第一硅襯底1a為止。即，第二硅襯底1b與界面2以整個厚度被腐蝕了，如圖7C所示。這樣，在晶片1的下表面形成開口6。例如，可以使用諸如氫氧化鉀和肼的加熱的堿溶液作為濕腐蝕溶液。
由于在濕腐蝕過程中平面方位角(111)出現(xiàn)在開口6中，所以開口6可以設(shè)計成具有錐形壁。
然后，如圖7D所示，構(gòu)圖的光刻膠膜4和保護膜3都被去掉。然后，為防止在電子束射到晶片1上表面上時產(chǎn)生電荷積累，利用濺射在晶片1上表面上形成導(dǎo)電膜7。例如，導(dǎo)電膜7是由金組成。
然后，如圖7E所示，在晶片1下表面上圍繞開口6形成光刻膠掩模8。光刻膠掩模8形成有多個槽形開口。用光刻膠掩模8作腐蝕掩模，在其下表面深腐蝕晶片1。結(jié)果，在晶片1下表面形成多個凹槽9，如圖6B所示。
此后，去掉光刻膠掩模8。這樣就完成了第一實施例中使用的孔10。
如此制造的孔10借助粘合劑30粘接到夾具20上，如圖5B所示，具體作法是將粘合劑30施加到夾具20的臺階部分22粘附表面23上，然后將孔10壓到夾具20上。當(dāng)孔10被壓到夾具20的臺階部分2上時，粘合劑30的多余部分被壓入形成在孔10下表面的凹槽9中。于是，這就防止了粘合劑30被壓出進入開口6中或孔10的上表面上。這樣開口6被粘合劑30污染、電子束繪圖準(zhǔn)確度的減少、以及孔壽命的減少等問題都被解決了。
圖8A和8B表示根據(jù)第二實施例的孔裝置。對應(yīng)于或等效于第一實施例中的那些部分或元件用相同的參考標(biāo)記表示。
在第二實施例中，圖2A中所示的常規(guī)孔6用作孔10。夾具20在其臺階部分22的粘附表面23形成有沿著臺階部分22的邊緣延伸的凹槽24。
夾具20在其四側(cè)內(nèi)部還形成有水平延伸的通孔25。每個通孔25垂直于凹槽24延伸，并連通凹槽24到夾具20的外表面，即連通凹槽24到大氣中。夾具20是通過機械處理金屬板形成的。通過切削工藝可以形成臺階部分22、凹槽24和通孔25。
孔10以常規(guī)方法固定到夾具20上。即，通過在夾具20的臺階部分22的粘附表面23上施加粘合劑30，并將孔10壓到臺階部分22上，從而將孔10固定到夾具20上。在將孔10壓到臺階部分22上過程中，夾在孔10和臺階部分22之間的粘合劑過量部分被壓出進入形成在臺階部分22的粘附表面23上的凹槽24中。由于存在于凹槽24中的空氣通過通孔25排放到外面，所以粘合劑30的過量部分可以平滑地流入凹槽24中。
如果流入凹槽24的粘合劑30過多，粘合劑30部分地被壓出進入通孔25。結(jié)果，這就可以防止粘合劑30被壓出進入開口6中或孔10的上表面上。這樣，開口6被粘合劑30污染，電子束繪圖準(zhǔn)確度及孔壽命減少等問題都解決了。
如圖9A和9B所示，可以在臺階部分22的粘附表面23形成另外的凹槽26，其與首先形成的凹槽24平行。增加數(shù)量的凹槽確保了粘合劑30的過量部分確實可靠地被壓入凹槽24和26，結(jié)果，可以確實可靠地防止粘合劑30被壓出進入開口6中或孔10的上表面上。
最好是，附加的凹槽26至少部分地與凹槽24相通。例如，通孔25可以設(shè)計成延伸到附加的凹槽26，用于連通附加的凹槽26到凹槽24。通過使附加凹槽26和凹槽24彼此連通，存在于附加凹槽26中的空氣很容易地排放出去，過量的粘合劑30平滑地流入附加凹槽26中。
雖然沒有說明，但是孔10和夾具20都可以形成有一個或多個凹槽。具體地說，孔10可以在其下表面形成有一個或多個凹槽，如圖6A所示，另外，夾具20可以在臺階部分22的粘附表面23形成有一個或多個凹槽，如圖8B和9B所示。但是，如果在孔10下表面和/或粘附表面23形成太多的凹槽，不能保證孔10和夾具20之間足夠的接觸面積，這將引起接觸強度減弱的問題。因此，應(yīng)該需要選擇合適數(shù)量的凹槽和凹槽的合適寬度。
權(quán)利要求
1．一種用于電子束光刻法在襯底上形成圖形的裝置，所述裝置包括(a)形成有至少一個開口(6)的孔(10)，電子束通過該開口(6)穿過；(b)利用粘合劑30穩(wěn)固地支撐所述孔(10)的夾具(20)，其特征在于，所述孔(10)被粘接固定到所述夾具(20)上的所述孔(10)和所述夾具(20)的至少一個表面(23)形成有至少一個凹槽(9,24,26)，用于流入所述粘合劑(30)的過量部分。
2．如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述孔(10)的所述表面沿著所述孔(10)的邊緣形成有多個凹槽(9)。
3．如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述夾具(20)的所述表面(23)沿著所述夾具(20)的邊緣形成有多個凹槽(24,26)。
4．如權(quán)利要求3的裝置，其特征在于所述夾具(20)形成有將至少一個所述凹槽(24,26)連通到大氣的至少一個通孔(25)。
5．如權(quán)利要求4的裝置，其特征在于所述凹槽(24,26)彼此連通。
6．一種用于通過電子束光刻法在襯底上形成圖形的裝置的制造方法，所述方法包括(a)將第一和第二半導(dǎo)體襯底(1a,1b)彼此粘結(jié)在一起；(b)在所述第一半導(dǎo)體襯底(1a)的表面上形成構(gòu)圖的槽(1c)；(c)以整個厚度腐蝕所述第二半導(dǎo)體襯底(1b)，從而在所述第一半導(dǎo)體襯底(1a)的所述構(gòu)圖的槽(1c)的下面，在所述第二半導(dǎo)體襯底下表面形成開口(6)；(d)圍繞所述開口(6)，在所述第二半導(dǎo)體襯底(1b)的(d-1)下表面和所述粘接的第一和第二半導(dǎo)體襯底(1a,1b)粘接到其上的夾具(20)的(d-2)表面(23)之一上以這樣的方式形成至少一個凹槽(9,24,26)，該方式為在所述粘接的第一和第二半導(dǎo)體襯底(1a,1b)被固定到所述夾具(20)上時所述凹槽(9)圍繞開口(6)；(e)借助粘合劑(30)將粘接的第一和第二半導(dǎo)體襯底(1a,1b)在其下表面固定到所述夾具(20)上。
7．如權(quán)利要求6的方法，還包括形成連通所述凹槽(24,26)到大氣中的所述夾具(20)的至少一個通孔(25)。
全文摘要
提供一種用于通過電子束光刻法在襯底上形成圖形的裝置,該裝置包括:(a)形成有至少一個開口(6)的孔(10),電子束通過開口(6)穿過,(b)利用粘合劑(30)穩(wěn)固支撐孔(10)的夾具(20),其特征在于孔(10)被粘接固定到夾具(20)上的孔(10)的表面形成有至少一個凹槽(9),用于流入粘合劑(30)的過量部分?？煞乐惯^量粘合劑被壓出進入孔的開口中,從而防止在光刻膠膜上形成錯誤的圖形。
文檔編號G03F1/60GK1211818SQ98117900
公開日1999年3月24日 申請日期1998年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月3日
發(fā)明者小野田中 申請人:日本電氣株式會社