CN102039290A - 一种真空清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种真空清洗装置，设置在半导体制程设备的传输腔中，该装置包括：真空抽吸部件，其具有真空通道和若干向下的开口，真空通道与外部抽真空设备相通；连接部件，将该真空抽吸部件可枢轴运动地固定到传输腔中，使真空抽吸部件能在传输腔中的载物平台上方水平地移动，以清除置于载物平台上的光掩模版或晶片上的污染物颗粒。该装置可以有效去除掩模版或晶片上的任何颗粒，包括孤立的颗粒或较大的颗粒，而且该装置的安装设置和使用都非常简便，经济实用。

Description

一种真空清洗装置

技术领域

本发明涉及一种在半导体制程中去除掩模版表面上颗粒的装置，特别是涉及设置在半导体设备的传输腔中的去除掩模版上颗粒的装置。

背景技术

在半导体晶片上进行微电子器件的制造以及进行微机械器件的制造过程中，光刻是主要的工艺过程之一。在光刻过程中，一种步进机或扫描机对光敏性材料进行曝光使掩模上的特征图案转移到半导体晶片表面。通常步进机或扫描机包括晶片卡盘、用于照射光或其他射线的照明器、用于聚焦光的透镜以及掩膜版。掩膜版可以是一种具有铬层的玻璃板，在该铬层中具有待转移到晶片上的特征的布图。由于曝光是半导体制程中最重要的步骤之一，因此避免曝光过程所用的掩模版的缺陷是保证曝光质量的重要因素之一。

光刻掩模版也称为掩膜版或光罩，是在对于曝光光线具有透光性的平板上形成了对于曝光光线具有遮光性的至少一个集合图案，从而可实现有选择地遮挡照射到晶片表面光刻胶上的光，并最终在晶片表面的光刻胶上形成相应的图案。掩模版的质量直接影响所形成的光刻胶图案的质量，其上的缺陷或污染物可能引起在整个晶片上形成的每一个半导体器件内重复的缺陷。如，当掩模版上存在某种缺陷，使得本应透光的区域因存在一污染点而不透光时，晶片上对应位置本应曝光的区域就无法曝光，结果导致光刻后得到的晶片上的光刻胶图案与预先设计的不相符，可能在后续处理中所形成的半导体器件产生开路或短路，导致产品的性能和成品率下降，因此，对掩模版的质量往往会提出很高的要求，理想情况下，希望得到无缺陷的掩模版。

掩模版在用于半导体制程之前，即用于对晶片上的光刻胶曝光之前，是在掩模工厂加工完成的。掩模版的生产和集成电路的生产类似，主要也是通过光刻工艺进行制作的。掩模制造过程包括：在玻璃基板上形成金属膜和光刻胶层，然后按照设计的布图进行选择性曝光，再进行干式刻蚀等一系列步骤，并这样反复进行多次，从而形成具有完整布图图案的掩模。

掩模在制造过程中表面产生颗粒的频率很高，发生率接近3～4％，而且如果颗粒粒度超过15μm，则会导致对成品率具有明显影响的缺陷(killing defect)以及不合格产品，这还将浪费机台(包括写和检测)以及增加制程时间，因此，为确保掩模版的质量，有必要寻求一种方法，来减少掩模上颗粒缺陷的产生率。也就是在掩模制造过程中，进行写或印刷之前，预先将掩模表面上的颗粒去除。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种去除掩模表面上颗粒的真空清洗装置，在掩模制造过程中的曝光前和干式刻蚀前，通过该装置预先去除掩模表面上的污染物颗粒，特别是能够去除掩模表面的孤立颗粒或大颗粒等。

为实现上述目的，一种真空清洗装置，设置在半导体制程设备的传输腔中，该装置包括：真空抽吸部件，其具有真空通道和若干向下的开口，真空通道与外部抽真空设备相通；连接部件，将该真空抽吸部件可枢轴运动地固定到传输腔中，使真空抽吸部件能在传输腔中的载物平台上方水平地移动，以清除置于载物平台上的光掩模版或晶片上的污染物颗粒。

在本发明中，连接部件只要能够使与其连接的真空抽吸部件在载物平台上方的水平方向上以两者的连接点为轴转动并通过载物平台上方，可以是任何结构形式

根据本发明的一个优选的具体实施方式，优选，所述连接部件为铰链。

根据本发明的另一个优选的具体实施方式，所述连接部件包括转动部件和固定部件，转动部件套接在固定部件上，转动部件与真空抽吸部件连接，固定部件与传输腔的内壁连接；转动部件能够相对于固定部件转动。更优选，该转动部件由直线电机驱动。

优选地，所述连接部件包括转动部件和固定部件，转动部件套接在固定部件上，转动部件与真空抽吸部件连接，固定部件与传输腔的内壁连接；转动部件能够相对于固定部件既能够相对于固定部件转动，又能够沿着固定部件垂直移动。更优选，该转动部件由一个三相电机驱动，或者多个电机，如直线电机和旋转电机的组合驱动。

优选地，所述的真空抽吸部件为管状真空手臂。

优选地，真空抽吸部件的开口的长度与置于载物平台上的光掩模板或晶片的直径相适应。

优选地，所述开口为一个长方形开口或一组开口，所述的一组开口由若干长方形开口或圆形开口构成。

优选地，所述的真空通道为圆形通道。

优选地，本发明的真空清洗装置还包括真空抽吸槽，其设置在传输腔的一个内壁上，并具有真空通道和向上的开口，该真空抽吸槽的开口的大小与真空抽吸部件的开口相适应，该真空抽吸槽的真空通道与外部真空设备连接；当真空抽吸部件离开载物平台后，其开口能与真空抽吸槽的开口对准，从而能够将残留在真空抽吸部件的开口及真空通道中的污染物颗粒清除。

本发明还有一个目的是提供一种半导体制程设备，在该设备的传输腔中设置如上所述的真空清洗装置。

通过在传输腔中设置真空清洗装置，可以在制程前有效去除掩模版上的任何污染物颗粒，包括孤立的颗粒或较大的颗粒。而且该装置的安装设置和使用都非常简便，经济实用。

附图说明

图1是本发明的一个优选实施方式的真空清洗装置设置在传输腔中的俯视示意图。

图2是本发明的另一个优选实施方式的真空清洗装置设置在在传输腔中的俯视示意图。

图3是本发明的由一个优选实施方式的真空清洗装置的连接部件的主视结构示意图。

图4是本发明的一个优选方式中，真空抽吸部件抽吸去除掩模版或晶片上的污染物颗粒的工作状态示意图。

图5是本发明的一个优选方式中，真空抽吸部件抽吸去除掩模版或晶片上的污染物颗粒的工作状态主视剖视示意图和连接端的侧视剖视示意图。

图6是本发明的一个优选实施方式中，真空抽吸槽清除真空抽吸部件中残留的污染物颗粒的工作状态主视剖视示意图。

附图标记说明

1传输腔

11传输腔的进口(从外部进入)

12传输腔的出口(到工艺腔)

13传输腔的一个内角落

14传输腔的一个内壁

2载物平台

3盘(晶片或掩模)

4真空手臂

41开口部

411开口

42支撑部

421真空通道

5铰链

6真空抽吸槽

61开口

62真空通道

7轴状连接部件

71环状转动部件

72固定轴

73驱动装置

具体实施方式

以下结合附图以及通过具体实施方式详细介绍本发明。

通常光掩模版的制造过程中，待处理的掩模版都是经过传输腔进入处理室中，或者经过传输腔进入中央转移室后再进入处理室，进行各种工艺处理步骤。

根据本发明的一个方面，在制造掩模版过程中，在基板上(用于形成掩模版)形成光刻胶后，在曝光前和显影之前，通过在传输腔中设置的真空清洗装置抽真空的方法去除掩模版上的污染物颗粒，特别是包括孤立的颗粒或大颗粒在内的各种污染物颗粒，以保证在后续的曝光或刻蚀前掩模版上没有颗粒残留，从而确保制造的掩模上的布图图案的精准性。

如图1所示是根据本发明的一个实施方式的真空清洗装置设置在传输腔中的俯视示意图。

如图1所示，传输腔1中具有一个进口11和一个出口12，进口用于从外部载入盘(如掩模版或晶片)3，出口用于从传输腔将盘(如掩模版或晶片)3载出到处理室中。传输腔中有一个载物平台2，用于承放掩模版或晶片3。真空清洗装置设置在传输腔1中。

真空清洗装置包括真空手臂4和连接部件5，如图5所示。

真空手臂4包括一个开口端41和一个支撑端42，开口端41中具有向下的开口411，支撑端中具有真空通道421，而且真空通道421与开口411连通，支撑端42与连接部件5连接，而真空通道421还与外部真空设备(未示出)连通，以由外部真空设备提供真空源。

连接部件5可以是铰链形式，铰链中固定部分固定在传输腔内壁上，转动部分与真空手臂支撑端42连接，使真空手臂能够相对于固定部分在水平方向上转动地通过载物平台2的上方。

对于该实施方式中的连接部件，还可以具有其他变化的结构，如连接部件由环状部件和与其套接的转动轴构成，其中环状部件可以固定在传输腔1的内壁角13上，转动轴穿过环状部件并能够相对于环状部件在水平方向转动，该转动轴的上端与真空手臂4的支撑端42连接，从而通过该转动轴的转动，来带动真空手臂4的开口端41在水平方向移动通过载物平台上方，该连接部件可以由旋转驱动电机驱动，其中该旋转驱动电机的动子与转动轴相连接，定子与环状部件相连接。

如图2所示是根据本发明的另一个优选方式的真空清洗装置设置在传输腔中的俯视示意图。

如图2所示，传输腔1中具有一个进口11和一个出口12，进口用于从外部载入盘(如掩模版或晶片)3，出口用于从传输腔将盘(如掩模版或晶片)3载出到处理室中。传输腔中有一个载物平台2，用于承放掩模版或晶片3。真空清洗装置04设置在传输腔1中。

真空清洗装置04包括真空手臂4和连接部件7。

真空手臂4包括一个开口端41和一个支撑端42，开口端41中具有向下的开口411，支撑端中具有真空通道421，而且真空通道421与开口411连通，支撑端42与连接部件5连接，而真空通道421还与外部真空设备(未示出)连通，以由外部真空设备提供真空源。

该真空清洗装置4还包括一个真空抽吸槽6，用于在真空手臂4完成抽吸掩模版表面上的污染物颗粒后离开载物平台2后，由真空抽吸槽6抽吸清除真空手臂4中残留的污染物颗粒。真空抽吸槽6包括一个向上的开口61和真空通道62，开口61的大小与真空手臂的开口411相适应。真空通道62与开口61相通，同时还与外部真空设备连通，由外部设备(未示出)提供真空源。该设置方式也可以用于图1所示的实施方式。

图3是根据本发明的又一个优选方式的真空清洗装置中连接部件的主视结构示意图。

如图3所示，连接部件7由环状转动部件71和与其套接的固定轴72构成，其中固定轴72固定在传输腔1的底部，环状转动部件71能够相对于环状转动部件71在水平方向转动，该环状转动部件71的上端与真空手臂4的支撑端42连接，从而通过该环状部件71的转动，来带动真空手臂4的开口端41在水平方向移动通过载物平台上方，该连接部件7可以由旋转电机73驱动，其中该旋转电机的动子与环状转动部件71相连接，定子与固定轴72相连接。如图4所示是连接到图3中的连接部件7的真空抽吸部件抽吸去除掩模版或晶片上的污染物颗粒的工作状态示意图。

还可以有一个图3所示的连接部件的改进形式。在该实施方式中，连接部件7中，环状转动部件71除了能够围绕固定轴72转动外，环状转动部件71还可以沿着固定轴72上下移动，这可以通过一个直线电机和一个旋转电机分段驱动来实现。也可以通过三相电机驱动来实现。该结构可用于待清洗的掩模版或晶片厚度经常改变时，可以通过调整环状部件的上下位置，使其位于掩模版或晶片表面上方适宜的位置，以最佳效率地吸附污染物颗粒。

对于真空手臂4没有特别限定，只要适合吸附置于载物平台上的掩模版上的污染物颗粒即可，但比较好的是真空手臂4为方形或圆形中空管状臂，其开口端41设置的向下的开口411可以是一个大开口，开口最好是长方形，也可以是密布的多个向下开口，开口最好是方形或圆形。

另一方面，通常在半导体晶片上制作器件结构的过程中，待处理的晶片都是经过传输腔进入处理室，或经过传输腔进入中央转移室后再进入处理室中，进行各种工艺处理步骤。

根据本发明的一个优选实施方式，在半导体晶片上制造器件结构的过程中，当在基板上(用于形成掩模版)形成光刻胶后，在曝光前和显影之前，通过在传输腔中设置的真空清洗装置抽真空的方法去除晶片上的污染物颗粒，特别是包括孤立的颗粒或大颗粒在内的各种污染物颗粒，以保证在后续的曝光或刻蚀前晶片上没有颗粒残留，从而确保制造的布图图案的精准性。上述的用于清除掩模版表面的污染颗粒物的真空清洗装置同样适用于晶片表面污染物颗粒的清除。

真空手臂和真空抽吸槽的真空源分别由外部提供，通过PLC(可编程序控制器)控制来开启与切断真空。在掩模版表面进行扫描时，PLC控制开启真空手臂中的真空，完成对污染物颗粒的吸附，如图5所示。

更为有利的是，由于真空清洗装置设置一个真空抽吸槽，其设置在该传输腔的一个内壁上靠近底部处，并具有一个开口和真空通道，该真空抽吸槽由外部提供实时真空，形成相对周围局部小环境的负压，以及真空抽吸槽的开口与真空手臂的开口部分大小相适应，当真空手臂完成对置于载物平台上的掩模版上的颗粒的吸附后，真空手臂离开掩模版表面移动到真空抽吸槽上方，PLC控制切断真空手臂真空源，真空手臂开口与真空抽吸槽的开口对准后，将真空手臂中残留的污染物颗粒带走，完成对真空手臂的清洁，如图6所示。这样可以进一步确保将掩模版上的污染物颗粒清除而且在真空手臂中不残留污染物颗粒。

对于真空手臂在掩模版表面上或晶片表面上抽吸污染物颗粒时，较好的是，真空臂中的真空度为-20Kpa～-50Kpa，进行缓慢的扫描，时间约为5～10分钟。

以上所描述的各种实施方式可以根据需要任意进行组合。

应注意的是，以上虽然通过具体实施方式对本发明进行了较为详细的说明，但不仅仅限于这些实施例，在不脱离本发明构思的前提下，还可以有更多变化或改进的其他实施例，而这些变化和改进都应属于权利要求要求要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种真空清洗装置，其特征在于，设置在半导体制程设备的传输腔中，该装置包括：真空抽吸部件，其具有真空通道和若干向下的开口，真空通道与外部抽真空设备相通；连接部件，将该真空抽吸部件可枢轴运动地固定到传输腔中，使真空抽吸部件能在传输腔中的载物平台上方水平地移动，以清除置于载物平台上的光掩模或晶片上的污染物颗粒。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接部件包括转动部件和固定部件，转动部件套接在固定部件上，转动部件与真空抽吸部件连接，固定部件与传输腔的内壁连接；转动部件能够相对于固定部件水平转动。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述连接部件包括转动部件和固定部件，转动部件套接在固定部件上，转动部件与真空抽吸部件连接，固定部件与传输腔的内壁连接；转动部件能够相对于固定部件既能够相对于固定部件转动，又能够沿着固定部件垂直移动。

4.如权利要求1～3任一所述的装置，其特征在于，所述的真空抽吸部件为管状部件。

5.如权利要求1～4任一所述的装置，其特征在于，所述开口的长度与置于载物平台上的光掩模板或晶片的直径相适应。

6.如权利要求1～5任一所述的装置，其特征在于，所述开口为一个长方形开口或一组开口，所述的一组开口由若干长方形开口或圆形开口构成。

7.如权利要求1～6任一所述的装置，其特征在于，所述的真空通道为圆形或方形通道。

8.如权利要求1～7任一所述的装置，其特征在于，还包括真空抽吸槽，其设置在传输腔的一个内壁上，并具有真空通道和向上的开口，该真空抽吸槽开口的大小与真空抽吸部件的开口相适应，该真空通道与外部真空设备连接；当真空抽吸部件离开载物平台后，其开口能与真空抽吸槽的开口对准，从而能够将残留在真空抽吸部件中的污染物颗粒清除。

9.一种半导体制程设备，其特征在于，在该设备的传输腔中设置如权利要求1～8所述的真空清洗装置。

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