CN102063017B - 曝光装置和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及曝光装置和器件制造方法。一种曝光装置，包括：基板台架，可从第一位置移动到第二位置；传输臂，可从第三位置移动到第二位置；升降部件，在第二位置处将基板传送到臂；以及控制器。为了避免基板和臂之间的碰撞以及升降部件和基板之间的碰撞，控制器在升降操作结束时判断台架是否到达从第二位置向前侧偏移预定间隔的第四位置。如果控制器判断台架没有到达第四位置，那么控制器控制台架和臂的移动以及升降部件的升降，使得臂在升降操作结束之前开始向第二位置移动。

Description

曝光装置和器件制造方法
技术领域
本发明涉及曝光装置和器件制造方法。
背景技术
对于用于半导体制造过程中的曝光装置，考虑重要的三大性能：作为微构图(micropatterning)的指标的分辨率、用于指示各层的对准性能的覆盖(overlay)精度以及用于指示生产率的产量。为了提高产量，例如，增大单位时间的曝光能量，缩短基板台架跨各行程地(across shots)逐步地移动所花费的时间，缩短交换和传输基板所花费的时间，或者缩短扫描仪的扫描时间。
为了缩短基板交换时的传输时间以提高产量，有效的措施是缩短传输距离。然而，为了获得高的分辨率和高的覆盖精度，必须不可避免地确定曝光装置中的布局以优化投影光学系统、用作光源的照明系统、基板台架和基板位置测量单元的位置。出于这种原因，通过缩短传输距离来缩短传输时间是极难的。
为了缩短传输时间，提出对传输臂的驱动电动机进行升级。但是，驱动电动机的体积随着电动机的升级而增大。这造成诸如电动机不能位于有限的装置空间内、发热量随着驱动能量的增多而增多以及随着传输速度和加速度的升高而使得基板掉落的风险增大之类的问题。
为了缩短传输时间，日本专利公开No.2006-66636公开了使用装载臂和卸载臂几乎同时地执行向基板台架供给未曝光的基板和从基板台架回收曝光的基板的机构。
发明内容
本发明提供一种曝光装置，该曝光装置通过缩短交换基板所花费的时间来提高其生产率。
根据本发明的第一方面，提供一种将基板曝光的曝光装置，该装置包括：基板台架，所述基板台架保持基板并且可沿从在X-Y-Z坐标系中定义的X-Y面上的第一位置到所述X-Y面上的第二位置的第一路线移动；传输臂，所述传输臂保持基板并可沿从所述X-Y面上的第三位置到所述第二位置的第二路线移动；升降部件，所述升降部件位于基板台架上，并且可沿在X-Y-Z坐标系中定义的Z轴方向进行上/下移动，以便在第二位置向传输臂传送基板；以及控制器，其中，使a为所述X-Y面中基板台架和传输臂之间的预定间隔，所述预定间隔对于避免正在进行升降操作的升降部件所保持的基板和传输臂之间的碰撞和正在进行升降操作的升降部件和传输臂所保持的基板之间的碰撞是必要的，控制器在升降部件的升降操作结束的时间点处判断已开始向所述第二位置移动的基板台架是否到达第四位置，其中所述升降部件的升降操作是为了向传输臂传送基板而开始的，所述第四位置从所述第二位置沿第一路线向前侧偏移预定间隔a，并且，如果控制器判断基板台架没有到达第四位置，那么控制器控制基板台架的移动、升降部件的升降以及传输臂的移动，以使传输臂在升降部件的升降操作结束之前开始向所述第二位置移动。
根据本发明的第二方面，提供一种器件制造方法，该方法包括：使用在所述第一方面中限定的曝光装置将基板曝光；将曝光的基板显影；以及处理显影的基板以制造器件。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是用于解释曝光装置的透视图；
图2是用于解释基板传输路线的示意性平面图；
图3是控制器的内部配置的解释性框图；
图4中的4A～4E是当横向观察接收臂从X-Y台架接收基板的过程时的示意性侧视图；
图5中的5A～5C是从上面观察接收臂从X-Y台架接收基板的过程时的示意性平面图；
图6是示出现有技术中的三销(pin)机构、X-Y台架和接收臂的操作的示意曲线图；
图7是用于解释根据本发明的基板的接收方法的示意图；以及
图8中的8A～8D是当横向观察接收臂从X-Y台架接收基板的过程时的另一示意性侧视图。
具体实施方式
〔曝光装置〕
以下将参照附图描述曝光装置的实施例。如图1所示，将基板曝光的曝光装置包括照明系统1、标线片(reticle)台架3、标线片位置测量器件4、投影光学系统5、基板台架以及用于测量基板9的焦点位置的自动聚焦单元10。照明系统1包含光源和快门。标线片台架3保持上面绘制有电路图案的标线片2。标线片位置测量器件4测量标线片台架3上的标线片2的位置。基板台架包含可沿两个方向：在X-Y-Z坐标系中定义的X-Y面上的X方向和Y方向移动的X-Y台架6和可垂直移动基板9的Z驱动机构(未示出)。基板夹具8被设置在用于基板9的Z驱动机构(未示出)上，并且夹持和保持基板9。激光干涉计7测量X-Y台架6的位置。自动聚焦单元10测量基板9的焦点位置，并且，用于基板9的Z驱动机构(未示出)基于获得的测量结果来调整曝光中的基板9的焦点(以下，该操作将被称为聚焦)。
图2是当从该装置上表面观察时的示意性平面图，用于解释当曝光装置在半导体工厂中与外部装置连接的情况下对曝光装置进行操作时基板9被传输的路线。曝光装置位于用于以预定的温度和湿度保持曝光环境的曝光室20内。可以沿Z轴方向上/下移动以便传送基板9的升降部件(三销机构)11a～11c位于X-Y台架6上。
曝光装置包括未曝光的基板9所位于的装载站16、曝光的基板9所位于的卸载站17、控制曝光装置的控制器15以及用于对准基板9的预对准单元13。曝光装置还包括在曝光室20中传输基板9的接收臂14和发送臂12。接收臂14从装载站16向预对准单元13传输装载的基板9，并将位于三销机构11上的曝光的基板9传输到卸载站17。发送臂12从预对准单元13向三销机构11传输预对准的基板9。发送臂12和接收臂14形成保持基板9并且向/从升降部件(三销机构)11传送/接收基板9的传输臂。虽然三销机构11a、11b和11c在本实施例中将被示例为升降部件，但是，只要可以上/下移动并且向/从传输臂传送/接收基板9，升降部件就不限于这样的三销机构。
下面将描述基板9的传送。发送臂12在基板供给位置19处向位于X-Y台架6上的三销机构11传递基板9。接收臂14在基板回收位置18处从位于X-Y台架6上的三销机构11接收基板9。基板回收位置18和基板供给位置19实际上没被标有具有图2所示的形状并且位于其处的物体，而是仅指示在X-Y台架6的可动面(X-Y面)上的特定位置。可基于例如关于曝光装置的运行状态的信息或关于用于曝光处理的过程的信息在曝光装置正被使用时改变基板回收位置18和基板供给位置19。曝光装置与用于向/从外部装置和用作基板载体的FOUP(未示出)传送/接收基板9的FOUP传送装置22连接。FOUP传送装置22与涂敷和显影装置21连接，所述涂敷和显影装置21用于用抗蚀剂涂敷未曝光的基板9并将曝光的基板9显影。用于控制曝光装置的控制器15可以是单个计算机，或者包括多个计算机。
现在将参照图3描述控制器15的内部配置。最终处理位置信息存储单元151基于曝光布局信息计算当对基板9的曝光处理结束时的X-Y台架6的最终处理位置信息，并且存储和保持所述信息。如果对基板9的最终处理是测量处理，那么最终处理位置信息存储单元151计算执行该测量处理的位置，并且将其存储和保持为最终处理位置。最终处理位置信息存储单元151将保持的最终处理位置信息发送到台架控制数据存储单元153。接收臂控制数据存储单元152存储当接收臂14从待机位置移动到它接收基板9的基板回收位置18时的接收臂14的控制廓形(profile)(速度、加速度和持续时间)信息。接收臂控制数据存储单元152将该信息发送到基板交换控制器154。台架控制数据存储单元153存储当为了将基板9传递到接收臂14而沿Z方向升降三销机构11a、11b和11c时的三销机构11的控制廓形信息。台架控制数据存储单元153还使用从最终处理位置信息存储单元151发送的最终处理位置信息来存储当X-Y台架6从最终处理位置移动到它将基板9传递到接收臂14的回收位置时的X-Y台架6的水平控制廓形信息。台架控制数据存储单元153将X-Y台架6的水平控制廓形信息和三销机构11的控制廓形信息发送到基板交换控制器154。
基板交换控制器154从接收臂控制数据存储单元152接收接收臂14的控制廓形信息，并且从台架控制数据存储单元153接收X-Y台架6和三销机构11的各条控制廓形信息。基于接收的各条信息，基板交换控制器154向接收臂控制器155和台架/三销控制器156发出指令，使得在不导致三销机构11和接收臂14之间的任何碰撞的情况下使基板交换时间最小化。接收臂控制器155基于来自基板交换控制器154的指令来控制接收臂14。台架/三销控制器156基于来自基板交换控制器154的指令来控制X-Y台架6和三销机构11。
图4中的4A～4E是按时间序列示出当横向观察时、接收臂14从三销机构11接收位于基板夹具8上的曝光基板9的处理的示意性侧视图。参照图4中的4A，位于基板夹具8上的曝光基板9的夹持被取消。参照图4中的4B，三销机构11向上移动并将基板9提升到基板夹具8之上的位置。参照图4中的4C，接收臂14进入基板夹具8和基板9之间。参照图4中的4D，接收臂14向上移动并且获得基板9。参照图4中的4E，接收臂14取走获得的基板9。
图5中的5A～5C是当从上面观察接收臂14从三销机构11接收位于基板夹具8上的曝光基板9的处理时的示意性平面图。图5中的5A示出最终曝光行程(shot)位置在基板的中心的情况。图5中的5B示出最终曝光行程位置为基板上的左上位置的情况。图5中的5C示出最终曝光行程位置为基板上的右下位置的情况。接收臂14从待机位置移动到它准备接收基板的基板回收位置18。粗实心箭头指示曝光处理结束之后X-Y台架6向基板回收位置18移动的路线。此外，粗空心箭头指示接收臂14向基板回收位置18移动的路线。最终曝光行程位置处的X-Y台架6的位置是为了将基板9传送到接收臂14而使X-Y台架6开始移动的第一位置，基板回收位置18是X-Y台架6将基板9传送到接收臂14的第二位置。此外，由粗实心箭头指示的从最终曝光行程位置到基板回收位置18的移动路线是为了将基板9传送到接收臂14而使X-Y台架6移动的第一路线。接收臂14的待机位置是为了从X-Y台架6上的三销机构11接收基板9而使接收臂14开始移动的第三位置。此外，由粗空心箭头指示的移动路径是为了接收基板9而使接收臂14移动的第二路线。
使La为在图5中的5A的情况下X-Y台架6的移动距离、Lb为在图5中的5B的情况下X-Y台架6的移动距离，Lc为在图5中的5C的情况下X-Y台架6的移动距离，Lc＞La＞Lb。虽然最终处理是在图5中的5A、5B和5C的所有情况下对基板9的曝光处理，但是，作为对基板9的曝光处理的替代，它可以是对于设置在X-Y台架6上的测量基准标记(未示出)的测量处理或者是对于设置在基板9上的标记的测量处理。
图6是用于解释当从基板夹具8向三销机构11传送基板9并进一步从三销机构11向接收臂14传送基板9时的根据现有技术的控制方法的曲线图。图6示出X-Y台架6的两种类型的驱动廓形：如图5中的5C所示，当最终曝光位置远离基板回收位置时的“X-Y台架驱动(1)”；以及如图5中的5B所示，当最终曝光位置接近基板回收位置时的“X-Y台架驱动(2)”。经受了对基板的最终曝光处理的X-Y台架6执行从最终曝光行程位置移动到基板回收位置18的处理以及向上(沿Z方向)驱动三销机构11并从基板夹具8接收基板9的处理。接收臂14执行从待机位置移动到基板回收位置18的处理。三销机构11在图6中的点a处在夹具内待机，开始它们的向上驱动，并且到达点b处接近基板9附近。在该时间点处，三销机构11不与基板9接触。三销机构11从点c到点d逐渐加速，并且从基板夹具8接收基板9。从点d到点e，三销机构11迅速加速，因此，安装在三销机构11上的基板9上升到接收臂14可进入基板夹具8和基板9之间的间隙的位置。
X-Y台架6从三销机构11从基板夹具8接收到基板9的点d2或d3开始它的向基板回收位置18的驱动。X-Y台架6的用于指示台架驱动速度、加速度和时间的驱动廓形根据最终曝光位置是接近还是远离基板回收位置18而不同。图6所示的“X-Y台架驱动(1)”与最终曝光位置远离基板回收位置18的情况对应，并且，图6所示的“X-Y台架驱动(2)”与最终曝光位置接近基板回收位置18的情况对应。在两种情况下，接收臂14从点e2或e3开始其驱动，在所述点e2或e3处，三销机构11已被驱动到使接收臂14、三销机构11和基板9变得没有了碰撞的风险的程度，并且接收臂14在点h2或h3处到达基板回收位置18。该操作与图4中的4A～4E所示的解释图一致。
图7是用于解释使用根据本发明的技术以经由三销机构11从基板夹具8向接收臂14传送基板9的控制方法的示图。使a为X-Y台架6和接收臂14之间的预定间隔(例如，最小间隔)，所述预定间隔是为了避免由正在进行升降操作的三销机构11保持的基板9和接收臂14之间的碰撞以及正在进行升降操作的三销机构11和由接收臂14保持的基板9之间的碰撞而所需的。已开始向基板回收位置(第二位置)18移动的X-Y台架6到达的并且从基板回收位置18向前侧沿移动路线偏移预定间隔a的位置被定义为第四位置。根据X-Y台架6是否在三销机构11的升降操作结束时的时间点处到达第四位置，将X-Y台架6、三销机构11和接收臂14的控制过程分成两种情况。基板交换控制器154基于当曝光处理结束时X-Y台架6的最终处理位置信息，以及接收臂14、三销机构11和X-Y台架6的控制廓形来判断这种情况划分。预定间隔a可被设为给定的值。但是，可根据图5中的5A～5C所示的、X-Y台架6进入基板回收位置18的路线，三销机构11的处所以及接收臂14的形状来改变预定间隔a。虽然X-Y台架6进入基板回收位置18的路线在图5中的5A～5C中被假定为直线，但是，它不需要总是直线。
〔情况1：在三销机构11的升降操作结束时的时间点处X-Y台架6没有到达第四位置〕
在情况1中，如图5中的5C所示，作为X-Y台架6的移动开始位置的曝光处理结束的位置远离基板回收位置18，并且，三销机构11的升降操作在X-Y台架6到达第四位置之前结束。在这种情况下，不应出现由正在进行升降操作的三销机构11保持的基板9和接收臂14之间的碰撞，也不应出现正在进行升降操作的三销机构11和由接收臂14保持的基板9之间的碰撞。即，如图7所示的“X-Y台架驱动(1)”中的阴影线(hatched)部分所示，无论接收臂14在其移动路线中处于哪个位置，都不出现碰撞。由此，由于接收臂14可以与X-Y台架6的移动操作和三销机构11的升降操作无关地开始移动，因此接收臂14可如现有技术中那样在三销机构11的升降操作结束之前开始移动。在这种情况下，当接收臂14与X-Y台架6同时地或比它早地到达基板回收位置18时，可进一步缩短基板交换时间。
〔情况2：在三销机构11的升降操作结束时的时间点处X-Y台架6到达了第四位置〕
在情况2中，如图5中的5B所示，作为X-Y台架6的移动开始位置的曝光处理结束的位置接近基板回收位置18，并且，三销机构11的升降操作在X-Y台架6穿过第四位置之后结束。在这种情况下，如果接收臂14过早地前进到基板回收位置18，那么，例如，由已穿过第四位置并且正在进行升降操作的三销机构11保持的基板9和接收臂14会相互碰撞。但是，如果接收臂14处于落入由图7所示的“X-Y台架驱动(2)”中的阴影线部分指示的范围内的位置，那么，例如，不应出现由正在进行升降操作的三销机构11保持的基板9和接收臂14之间的碰撞。即，接收臂14可与X-Y台架6的移动操作和三销机构11的升降操作无关地前进到落入由图7所示的“X-Y台架驱动(2)”中的阴影线部分指示的范围内的位置。由此，在情况2中，与现有技术不同，同样不需要为了开始接收臂14的移动而等待直到三销机构11的升降操作结束。当在三销机构11的升降操作结束时的时间点处的X-Y台架6和接收臂14之间的间隔变得比预定间隔a稍大时，缩短基板交换时间的效果很大。这里，“三销机构11的升降操作结束时的时间点”不应限于当三销机构11的驱动完全停止的时间点。例如，“三销机构11的升降操作结束时的时间点”可以是三销机构11的升降操作前进到其中接收臂14在物理上不干扰三销机构11和基板9的状态时的时间点。
图8中的8A～8D是按时间序列示出当被横向观察时、图7所示的情况1中的接收臂14从三销机构11接收位于基板夹具8上的曝光基板9的处理的示意性侧视图。参照图8中的8A，位于基板夹具8上的曝光基板9的夹持被取消。参照图8中的8B，三销机构11向上移动并将基板9提升到基板夹具8之上的位置。同时，接收臂14从待机位置移动到基板回收位置18。参照图8中的8C，X-Y台架6完成它的向正在基板回收位置18处待机的接收臂14的移动。参照图8中的8D，接收臂14向上移动并且获得基板9。
以上使用其中接收臂14从X-Y台架6接收基板9的操作描述了本发明。但是，当然的是，即使在发送臂12向X-Y台架6传送基板9的操作中，也可使用上述的方法。
如上所述，根据本发明，可以在不改变曝光装置中的布局或不升高基板台架或传输臂的驱动速度的情况下提高半导体制造装置的生产率。
〔器件制造方法〕
下面将描述使用上述曝光装置的器件制造方法。在这种情况下，通过使用上述曝光装置将基板曝光的步骤、将曝光的基板显影的步骤以及随后的已知步骤来制造器件。所述器件可以为例如半导体集成电路器件或液晶显示器件。基板可以为例如晶片或玻璃板。已知步骤包括例如氧化、成膜、气相淀积、掺杂、平面化(planarization)、切割、接合和封装步骤。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。

Claims (4)

1.一种用于将基板曝光的曝光装置，该装置包括：
基板台架，所述基板台架保持基板并能够沿从在X-Y-Z坐标系中定义的X-Y面上的第一位置到所述X-Y面上的第二位置的第一路线移动；
传输臂，所述传输臂保持基板并能够沿从所述X-Y面上的第三位置到第二位置的第二路线移动；
升降部件，所述升降部件位于所述基板台架上并且能够为了在第二位置处向所述传输臂传送基板而沿在X-Y-Z坐标系中定义的Z轴方向上/下移动；以及
控制器，
其中，使a为所述X-Y面中的所述基板台架和所述传输臂之间的预定间隔，所述预定间隔是为了避免由正在进行升降操作的所述升降部件保持的基板和所述传输臂之间的碰撞以及正在进行升降操作的所述升降部件和由所述传输臂保持的基板之间的碰撞而所需的，
在为了向所述传输臂传送基板而开始的所述升降部件的升降操作结束时的时间点处，所述控制器判断已开始向第二位置移动的所述基板台架是否到达从第二位置沿第一路线向前侧偏移预定间隔a的第四位置，并且，如果所述控制器判断所述基板台架没有到达第四位置，那么所述控制器控制所述基板台架的移动、所述升降部件的升降以及所述传输臂的移动，使得所述传输臂在所述升降部件的升降操作结束之前开始向第二位置移动，
其中，所述第一位置是当对于由所述基板台架保持的基板进行的曝光处理或测量处理结束时所述基板台架的位置，
所述第二位置是所述基板台架开始移动以便将所述基板传送到所述传输臂的基板回收位置，并且
所述第三位置是为了从所述基板台架上的所述升降部件接收基板而使所述传输臂开始移动的所述传输臂的待机位置。
2.根据权利要求1的装置，其中，如果所述控制器在所述判断中判断所述基板台架没有到达第四位置，那么所述控制器控制所述基板台架的移动、所述升降部件的升降以及所述传输臂的移动，使得所述传输臂与所述基板台架同时地或比所述基板台架早地到达第二位置。
3.根据权利要求1的装置，其中，如果所述控制器在所述判断中判断所述基板台架到达第四位置，那么所述控制器进一步控制所述基板台架的移动、所述升降部件的升降以及所述传输臂的移动，使得已开始向第二位置移动的所述传输臂和已开始向第二位置移动的所述基板台架之间的X-Y面中的间隔在所述升降部件的升降操作结束时的时间点处变得大于预定间隔a。
4.一种器件制造方法，所述方法包括：
使用在权利要求1～3中的任一项中限定的曝光装置将基板曝光；
将曝光的基板显影；以及
处理显影的基板以制造器件。
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