CN108121173A

CN108121173A - 光罩装载装置和曝光机

Info

Publication number: CN108121173A
Application number: CN201711392300.9A
Authority: CN
Inventors: 黄正; 孙飞磊; 吴鹏
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2018-06-05

Abstract

本发明提供了一种光罩装载装置和曝光机，所述光罩装载装置与装载主体以挡板相隔，并且包括进气单元和排气单元，在将光罩传输入光罩装载装置后，可利用进气单元对光罩进行吹扫，将可能存在于光罩表面的颗粒排到光罩装载装置外部，从而避免光罩上残留的颗粒带入装载主体。本发明提供的曝光机，包括上述光罩装载装置，可以避免在光罩装载过程中在曝光机内引入颗粒污染，影响曝光效果。

Description

光罩装载装置和曝光机

技术领域

本发明涉及半导体器件制造设备，特别涉及光罩装载装置和曝光机。

背景技术

目前，利用半导体技术制成的芯片被广泛的应用于各种领域中。受到集成电路微细化及成本降低的影响，晶圆的尺寸越来越大，但每一晶圆上的芯片数越来越多，使晶圆价值不断的提高，因此工艺中晶圆上的任何问题都可能造成极大的损失。

光刻工艺是半导体器件制造过程中的重要工艺步骤。光刻工艺的过程主要是将光罩(mask，也可称为掩模版)上的图案通过曝光等技术转移到晶圆或一待图形化的基底上，而光罩上的图案即是所要制造的半导体器件层的图案，通过沉积、光刻、蚀刻等技术的有机结合即可在晶圆或适合基底上制成所要制造的半导体器件。

在光刻过程中，任何附着于光罩表面的污染物例如灰尘颗粒都有可能被投射到晶圆上的光阻层，而导致集成电路组件成品的良率降低。因此，对于光罩的储存及运输应尽可能避免在光罩上引入污染物。

现有技术中一种用于光刻工艺的曝光机如图1所示，其用于装载光罩的装载口11与曝光机的主体10为一体式结构，当放置光罩时，装载口11打开，将装有光罩的光罩盒20置于装载口11后，光罩和光罩盒20的底部一起被光罩载物台送到主体10的内部，随后光罩被送到储存室或者曝光台上。但是，利用图1中的装载口11，在光罩进入曝光机的时候，外界空气中的颗粒也非常容易随光罩盒20进入曝光机内部，最终导致光罩上颗粒增加，影响曝光效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术的曝光机的装载口与曝光机主体为一体式结构，导致在装载光罩的过程中，光罩和曝光机内部暴露外界空气，易导致光罩上颗粒增加，影响曝光效果。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种光罩装载装置，用于将光罩转移到一装载主体，包括：

腔室，包括腔门和挡板，所述腔门和挡板均为开关装置，所述腔门用于向所述腔室内转移光罩，所述挡板用于将所述腔室与装载主体隔开以及向所述装载主体转移光罩；

与所述腔室连接的进气单元，用于向所述腔室通入吹扫气体；

与所述腔室连接的排气单元，用于将腔室内的气体排到腔室外部。

可选的，利用采用标准机械接口的光罩盒盛放所述光罩并将光罩转移到所述腔室内。

可选的，所述腔室还包括一装载台，用于承载转移至所述腔室内的所述光罩。所述装载台为平面，并且通过真空吸附或者卡位的方式固定所述光罩。所述装载台是可升降结构。

可选的，所述腔室还包括防静电部件，所述防静电部件与所述装载台连接。

可选的，所述进气单元包括位于腔室内的喷头。

可选的，所述喷头是可移动结构。

可选的，所述吹扫气体为氮气。

另一方面，本发明还提供了一种曝光机，包括上述的光罩装载装置。

本发明的光罩装载装置与装载主体以挡板相隔，并且包括进气单元和排气单元，光罩进入光罩装载装置后，利用进气单元对其进行吹扫，将存在于光罩表面的颗粒排到光罩装载装置外部，从而避免光罩上残留的颗粒带入装载主体。本发明提供的曝光机，利用上述光罩装载装置，可以避免在光罩装载过程中在曝光机内引入颗粒污染，影响曝光效果。

附图说明

图1是在现有技术中一种用于光刻工艺的曝光机的示意图。

图2是本发明实施例的光罩装载装置与装载主体的位置示意图。

图3是本发明实施例的光罩装载装置的结构示意图。

附图标记说明：

10-主体；11-装载口；20、300-光罩盒；200-光罩装载装置；100-装载主体；210-腔室；211-腔门；301-光罩；212-挡板；220-进气单元；230-排气单元；221-气源；231-废气处理设备；240-装载台；222-喷头；250-防静电部件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的光罩装载装置和曝光机作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例。

图2是本发明实施例的光罩装载装置200与装载主体100的位置示意图。图3是本发明实施例的光罩装载装置200的结构示意图。以下结合图2和图3对本实施例的光罩装载装置200作进一步详细的说明。

本实施例中光罩装载装置200包括一腔室210，所述腔室210包括一腔门211，腔门211用于向腔室210内传递光罩。本实施例中，为了保持光罩洁净，利用采用标准机械接口(StandardMechanical Interface，SMIF)的光罩盒(pod)300盛放光罩301，并且，通过上述光罩盒300将光罩301置于腔室210中，此时，光罩盒300与腔门211通过卡位装置(未示出)例如卡槽或者螺栓等方式固定，并且光罩盒300与腔门211固定之后，腔门211被密封(不与大气相通)。在另一实施例中，光罩也可以通过其他方式传输入腔室210，并且，在光罩传输入腔室210之后，腔室210为密封状态。

另一方面，腔室210位于装载主体100的上方，并且腔室210与装载主体100通过一挡板212相隔。即，当挡板212关闭时，腔室210相对于装载主体100形成一独立的系统，而当挡板212打开时，腔室210可以与装载主体100进行光罩301的输入和输出。在另一实施例中，腔室210也可以位于装载主体100的侧面并与装载主体100通过挡板212相隔，但本发明不限于此，例如在某些实施例中，腔室210也可以置于装载主体100内，并且通过可以密封的腔壁与装载主体100相隔。

本实施例中装载主体100例如是一曝光机，用于半导体器件的光刻制程。在半导体器件的光刻制程中，需要通过形成有图案的光罩对涂布有例如光刻胶的基底进行照射，将光罩上的图形转移到基底上，随后通过显影、蚀刻、去胶等工艺，最终在基底上形成与光罩上图案对应的半导体材料的图案化分布，经过采用不同的光罩进行曝光以及其他步骤，可以在基底上制作出半导体器件，所述半导体器件例如是用于集成电路芯片、传感器芯片、平板显示器的驱动电路等，本发明不限于此。

可以看出，光罩301的洁净程度对曝光效果即基底上半导体材料的图案化至关重要，光罩301上残留的颗粒污染极可能对半导体器件的电路性能造成影响。本实施例中光罩装载装置200即用于在光罩301进入曝光机之前，对光罩301进行处理，避免将空气中的颗粒引入光罩301以及曝光机导致曝光效果变差。

本实施例中光罩装载装置200还包括一进气单元220和一排气单元230，所述进气单元220连接一气源221，所述排气单元230连接一废气处理设备231。所述进气单元220和排气单元230包括一管道，以使得吹扫气体进入腔室210以及将腔室中的废弃或多余的气体排出腔室210。所述进气单元220和排气单元230可以通过不止一路管道与腔室210相通。此外，所述进气单元220和排气单元230还可以分别包括电气组件，例如电气开关以及电动马达等，以完成光罩装载装置200的进气和排气的功能。

如图3所示，在腔室210内部，还包括一装载台240，用于放置光罩301。本实施例中，装载台240可以进行升降运动，具体的，在光罩盒300固定于腔门211之后，光罩301装载前，装载台240上升到距离光罩盒300较近的位置，并且通过电气控制部件将光罩301转移到装载台240上，装载台240可以通过真空吸附或者卡位的方式，将光罩301固定，然后装载台240下降到某一位置，随后可通过进气单元220通入腔室210的喷头222，对光罩301进行吹扫。装载台240下降的距离可以根据腔室210的大小、喷头222的位置以及光罩301的尺寸进行设定。

在本发明另一实施例中，从光罩盒300取放光罩301的方法也可以依照现有曝光机中装载光罩的方法进行，例如，光罩装载装置200中可包括一机械手臂，将光罩301抓取并置于装载台240上，然后装载台240通过真空吸附或者卡位的方式将光罩301固定。需要说明的是，为了便于一次光罩装载过程可以进行多次或多种图案的曝光，光罩盒300内可以放置不止一个光罩301，光罩盒300内也可以放置多个光罩301，多个光罩301的图案可以不相同。

本实施例中，腔室210在光罩装载之前为密封状态，并且充满惰性气体以维持其洁净度，进气单元220通过气源221将惰性气体例如氮气(N₂)通入腔室210，为了避免外界空气进入腔室210，可以设置腔室210中氮气的压强大于大气压强。因此，腔室210的压强可以调节，具体可通过一设置单元以及进气单元220和排气单元230得到所设置的压强值。

当将光罩301置于装载台240之后，为了避免光罩301上附着颗粒导致曝光效果变差，利用喷头222对光罩301的表面进行吹扫。为了更好的将光罩301的全部表面吹扫干净，喷头222可以设置为可移动结构，例如喷头222可以在光罩301的上方同一平面或者不同平面内一边运动一边吹出高纯(气体纯度大于99.999％)的惰性气体例如氮气。在本发明另一实施例中，也可以设置装载台240为可移动结构，例如设置装载台240除了可以升降运动之外，还可以旋转或者平移，此时，可以设置喷头222为固定，而通过装载台240的旋转和/或平移使得光罩301的全部表面被吹扫干净。

由于半导体工艺设计例如集成电路的设计越来越趋于精细化，静电对基底上的半导体器件具有破坏作用，因而在半导体器件的制程中，包括曝光过程，应避免静电的引入，本实施例的腔室210内，还可包括防静电部件250，防静电部件250例如可以与装载台240、光罩301或者喷头222等部件相连接，以导出可能产生的静电荷。

在对光罩301进行吹扫的过程中，进气单元220通过喷头222不断通入高纯的惰性气体，而经过吹扫的惰性气体不断被排气单元230排到腔室210外部，因此，经过一设定时间的吹扫，可以大大减少光罩301上残留有污染颗粒的几率。

吹扫完毕之后，挡板212打开，装载台240可下降到装载主体100内，装载台240对光罩301的吸附或者卡位被解除之后，将光罩301转移到曝光台或者其他位置，从装载台240转移光罩301的过程例如可通过设置于装载主体100内的一机械手臂完成。

当挡板212打开之后，由于腔室210内充满的是惰性气体，因此可以减少在装载主体100中引入污染颗粒的几率。

本实施例还提供一种曝光机，所述曝光机包括上述光罩装载装置200，所述光罩装载装置200于曝光机之间通过一隔离装置例如挡板212相隔。在对曝光机工作中所用到的光罩301进行装载时，可将光罩301置于一光罩盒300中，光罩盒300通过腔门211固定于光罩装载装置200的腔室210处，并使腔门211处为密封状态，通过可进行升降运动的装载台240以及其他功能电气部件可将光罩301置于装载台240上，并且通过光罩装载装置200的进气单元220和排气单元230可以对光罩301的表面进行吹扫，具体可以通过在腔室210内设置的一喷头222对光罩301的表面吹扫，喷头222喷出的吹扫气体优选为惰性气体例如氮气，经过吹扫，可以减少光罩301表面残留污染颗粒或颗粒的几率，吹扫完毕之后，光罩301可以通过装载台240以及其他机械部件传输到曝光机中例如曝光台的位置进行曝光工作。

本实施例所提供的曝光机，由于光罩301在转移到例如曝光台位置前经过了吹扫，并且其在与光罩装载装置200相连通(例如挡板212打开)时，并没有暴露外界空气，因而可以减少将外界颗粒引入曝光机的几率，降低颗粒对曝光过程的影响，从而可以提高曝光效果。

本实施例中曝光机的曝光模式例如为Iline卤素灯曝光、KrF深紫外光曝光、ArF非浸没式深紫外光曝光或ArF浸没式深紫外光曝光等。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种光罩装载装置，用于将光罩转移到一装载主体，其特征在于，包括：

进气单元，与所述腔室连接，用于向所述腔室通入吹扫气体；

排气单元，与所述腔室连接，用于将腔室内的气体排到腔室外部。

2.如权利要求1所述的光罩装载装置，其特征在于，利用采用标准机械接口的光罩盒盛放所述光罩并将所述光罩自所述腔门处转移到所述腔室内。

3.如权利要求1所述的光罩装载装置，其特征在于，所述腔室还包括一装载台，用于承载转移至所述腔室内的所述光罩。

4.如权利要求3所述的光罩装载装置，其特征在于，所述装载台为平面，并且通过真空吸附或者卡位的方式固定转移至所述腔室内的所述光罩。

5.如权利要求3所述的光罩装载装置，其特征在于，所述装载台是可升降结构。

6.如权利要求3所述的光罩装载装置，其特征在于，所述腔室还包括防静电部件，所述防静电部件与所述装载台连接。

7.如权利要求1所述的光罩装载装置，其特征在于，所述进气单元包括位于腔室内的喷头。

8.如权利要求7所述的光罩装载装置，其特征在于，所述喷头是可移动结构。

9.如权利要求1～8中任一项权利要求所述的光罩装载装置，其特征在于，所述吹扫气体为氮气。

10.一种曝光机，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项权利要求所述的光罩装载装置。