CN115461165A

CN115461165A - 减少基板上污染分子沉积的设备

Info

Publication number: CN115461165A
Application number: CN202080099795.XA
Authority: CN
Inventors: 伯纳德·G·穆勒
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2022-12-09
Also published as: KR20230002982A; TW202143529A; WO2021213673A1; TWI770943B

Abstract

说明一种用于减少在基板(150)上污染分子的沉积的设备(100)，基板(150)定位于真空腔室(140)中在台(142)上。台(142)至少具有第一尺寸。设备包括照明模块(110)，从第一侧面向台(142)，且沿着第一尺寸的至少80％延伸。照明模块(110)经定位以照明基板(150)上方的空间，且包含用于发射UV辐射的光源。设备(100)进一步包括吸收模块(120)，从相对于第一侧的第二侧面向台(142)，且沿着第一尺寸的至少80％延伸。

Description

减少基板上污染分子沉积的设备

技术领域

本公开内容的多个实施方式涉及用于减少基板(特别是大面积基板)上污染分子的沉积的设备。多个实施方式涉及具有该设备的带电粒子束系统。本公开内容的方面涉及用于减少在基板上污染分子的沉积的方法。

背景技术

目前趋势是在基板上制造增加数量的电子装置，且特别是光电装置，例如为了提供显示器、电路板和/或太阳能电池。具体而言，对平面显示器元件的需求不断增加，例如平面屏幕。增加对其中使用例如薄膜晶体管(TFT)的控制元件的液晶显示器(LCD)和其他显示器元件的标准。此外，显示器增加的分辨率导致减少的结构尺寸(关键尺寸)和减少的层厚度，而提升对这些显示器装置的缺陷的敏感度。

缺陷可通过在制造电子装置期间于样本上污染分子的存在而引发。样本吸收的分子可改变样本的表面特性。具体而言，表面润湿性可被降低。可负面地影响后续处理。因此，减少在样本上沉积的污染分子的数量将是有益的。

发明内容

根据一个实施方式，提供一种用于减少在基板上的污染分子的沉积的设备，基板定位于真空腔室中在台(stage)上。台具有至少第一尺寸。设备包括照明模块，该照明模块从第一侧面向台，且沿着第一尺寸的至少80％延伸。照明模块经定位以照明在基板上方的空间，且包含用于发射UV辐射的光源。设备进一步包括吸收模块，该吸收模块从相对于第一侧的第二侧面向台，且沿着第一尺寸的至少80％延伸。

根据一个实施方式，提供一种带电粒子束系统。带电粒子束系统包括带电粒子束显微镜，该电粒子束显微镜构造成对真空腔室中提供的基板的部分成像。带电粒子束系统进一步包括根据本文所述的多个实施方式，用于减少在基板上污染分子的沉积的设备。

根据一个方面，提供一种用于减少在基板上的污染分子的沉积的方法，基板定位于真空腔室中在台上。方法包括以UV辐射照明基板上方的空间，其中空间具有基板的面积的至少80％的底部，和至少5mm的高度。方法进一步包括吸收UV辐射的至少一部分。

附图说明

可详细理解上述的特征结构，以上简要概述的目标的更特定说明可通过参考多个实施方式而在下文提供。附图涉及多个实施方式，且在下文说明：

图1是根据本公开内容的多个实施方式的用于减少在基板上污染分子的沉积的设备的概要侧视图；

图2是根据本公开内容的多个实施方式的用于减少在基板上污染分子的沉积的设备的概要顶部视图；

图3显示根据本公开内容的多个实施方式的带电粒子束系统，包括用于减少在基板上污染分子的沉积的设备；和

图4根据本公开内容的多个实施方式，显示图示用于减少在基板上污染分子的沉积的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细地参考各种多个实施方式，其中在图式中图示一个或多个范例。在以下图式的说明之中，相同的附图标记代表相同的部件。一般而言，仅说明涉及多个个别实施方式的差异。在图式中显示的结构用于更好地理解多个实施方式，且并非必须实按比例描绘。提供各个范例作为说明，且并非意味着限制。另外，作为一个实施方式的部分图示或说明的特征结构可在其他多个实施方式上或与其他多个实施方式连结使用，以生成进一步的多个实施方式。本说明书意图包括这些修改和变化。

如本文所使用的“基板”一词包含非柔性基板，例如玻璃基板或玻璃板，和柔性基板，例如网板(web)或箔板(foil)两者。基板可以是涂布的基板，其中薄的材料层涂布或沉积于基板上，例如通过物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)处理或化学气相沉积处理(chemical vapor deposition，CVD)。

本文所述的多个实施方式涉及大面积基板，特别是用于显示器市场的大面积基板。根据某些实施方式，大面积基板或分别的基板支撑件可具有至少1m²的大小。大小可从约1.375m²(1100mm x 1250mm–GEN 5)至约9m²，更具体而言从约2m²至约9m²，或甚至高达12m²。基板或基板容纳面积(根据本文所述的多个实施方式所提供的结构、设备和方法)如本文所述可以是大面积基板。举例而言，大面积基板或载具可以是GEN 5，对应于约1.375m²基板(1.1m x 1.25m)、GEN 7.5，对应于约4.39m²基板(1.95m x 2.25m)、GEN 8.5，对应于约5.7m²基板(2.2m x 2.5m)或甚至GEN 10，而对应于约9m²基板(2.88m x 3130m)。可类似地实施甚至更大的世代，例如GEN 11和GEN 12，和相对应基板面积。

本公开内容的多个实施方式涉及一种用于减少在基板上污染分子的沉积的设备。设备构造为用于减少在定位于台上在真空腔室中的基板上污染分子的沉积，具体而言，基板定位于台上在真空腔室中。具体而言，根据本公开内容的设备适合且构造为用于大面积基板，例如具有1.4m²或更大的大小的基板，例如5m²或更大。举例而言，真空腔室可具有狭缝阀，例如用于真空腔室的真空紧密密封，且构造为用于装载大面积基板。

根据本公开内容的设备可提供用于显示器制造，例如用于LCD显示器或OLED显示器。另外，归因于污染分子的沉积的减少的风险，可强化大面积基板的玻璃处置。仍根据多个进一步实施方式，可提供在柔性基板上污染分子的沉积的减少，例如网板或箔板。此例如根据某些实施方式可用于制造柔性显示器。

用于减少在基板上污染分子沉积的设备可包括光源，例如真空UV(VUV)光源。举例而言，VUV光源可在真空环境中减少在基板上污染分子的沉积。

UV辐射能够将较长分子(具体而言碳氢化合物)拆解(disassemble)成较短碎片。较短碎片具有沾黏至表面的较少可能性。UV辐射源可减少“沾黏(sticky)”长分子的数量，且因此减少基板的污染。

图1是用于减少在基板上污染分子的沉积的设备的概要侧视图。设备100定位于真空腔室140中。基板150定位于具有至少第一尺寸的台142上。第一尺寸可以是介于台142的两个相对边缘片段之间的距离。

在矩形台的情况中，第一尺寸可以是台的短边缘的长度。在圆形台的情况中，特定用于晶片，第一尺寸可以是台的直径。基板可以是例如矩形基板或圆形晶片。基板可以是大面积基板。

设备包括照明模块110，照明模块110从第一侧面向台142。照明模块110经定位以照明基板150上方的空间。照明模块包括光源，用于发射UV辐射。在多个实施方式中，光源可构造成发射具有大于145nm和小于175nm的波长的辐射。波长可以是例如155nm、160nm或165nm。设备包括吸收模块120，从相对于第一侧的第二侧面向台142。在多个实施方式中，吸收模块可沿着第一尺寸的至少70％、80％或90％延伸。

一般而言，UV辐射可损伤基板，特别在高强度或高能量剂量下。避免基板的照射。吸收模块可帮助减轻或消除将基板暴露至UV辐射。

在多个实施方式中，照明模块110沿着第一尺寸的至少70％、80％或90％延伸。UV辐射可平行于台142的表面引导。在多个实施方式中，照明的空间可具有对应于至少基板面积的底部，或对应于至少台面积的底部。照明的空间可具有例如15mm、20mm或25mm的高度。

照明模块110可构造成照明基板150上方的空间，使得基板实质上不具有UV辐射。在多个实施方式中，光源可具有第一尺寸的至少70％、80％或90％的长度。光源可以是拉长的光源。

以UV辐射照明基板上方和跨度(spanning)整个基板的表面的空间，而不辐射基板。整个空间同时(simultaneously)辐射。待照明的空间定位靠近基板。长的分子，特别是碳氢化合物，可在照明的空间之中通过UV辐射拆解。

在多个实施方式中，照明模块110可包括束导引单元112，用于在第一尺寸的至少80％之上分配UV辐射。束导引单元112可构造成修改通过光源发射的UV辐射的束宽度或束方向的至少一个。束导引单元112可包括束扩展器。束导引单元可包括准直器。束导引单元112可构造成将UV辐射引导至基板150上方的空间中，特别仅至基板150上方的空间中。

在多个实施方式中，设备可包括束消隐元件(beam blanking element)115，定位于照明模块110与台142之间，用于保护基板150抵抗UV辐射。束消隐元件构造成阻挡UV辐射的部分。待阻挡的部分减少UV辐射撞击基板的强度。

在多个实施方式中，在基板150上方的空间中UV辐射的最大强度可低于例如3750μW/cm²、3000μW/cm²或2250μW/cm²。在基板上方的空间中UV辐射的最小强度可高于例如75μW/cm²、100μW/cm²或125μW/cm²。

UV辐射可减少污染分子的沉积，特别是长的污染分子。可避免基板的表面特性的改变。具体而言，可避免基板的表面润湿性的减少。可防止在后续处理上的负面效应。

一般而言，在例如数分钟至高达数小时的时间范围暴露至真空的基板可通过在真空环境中的残余气体分子污染。污染分子可以是碳氢化合物。归因于范德瓦耳斯力，较长的分子沾黏至基板表面。对于较短的分子，范德瓦耳斯力一般较低。较短的分子具有较短的停留时间，且更易挥发。因此，较短的分子可被抽取离开。

在真空环境中较长的分子可冲击基板表面且归因于高的沾黏系数和长的脱附时间而立即吸收。吸收的分子改变表面特性，减少表面润湿性。可负面地影响后续处理。具体而言若后续处理是湿法处理，例如光阻涂布(photo resist coating)，则可预期负面效应。UV辐射能够将较长分子拆解成较短碎片。UV辐射源可减少“沾黏”长分子的数量，且因此减少基板的污染。

相对于辐射基板，主要或仅辐射基板上方的空间具有防止对基板的损伤的优点。一般而言，UV辐射可损伤基板，特别在高强度或高能量剂量下。

以上提及的问题可通过用于减少在基板上污染分子的沉积的设备解决，基板定位于真空腔室中在台上，台具有至少第一尺寸。设备包括照明模块，从第一侧面向台，且沿着第一尺寸的至少80％延伸，其中照明模块经定位以照明基板上方的空间，且包含用于发射UV辐射的光源。设备进一步包括吸收模块，从相对于第一侧的第二侧面向台，且沿着第一尺寸的至少80％延伸。

换言之，照明模块可构造成将UV辐射发射至定位于基板上方的空间中，使得具有例如基板面积的至少70％、80％或90％的面积的平面同时通过UV辐射横跨(traverse)。吸收模块可构造成吸收例如通过照明模块发射的辐射的至少70％、80％或90％。

在多个实施方式中，设备包括控制器，控制器构造成引发照明模块110连续照明基板150上方的空间长达基板在站台上之久。

基板150可通过驱动160在真空腔室之中可移动。此外或替代地，驱动160可利用以移动基板150至真空腔室140中，或离开真空腔室140。根据其他修改，基板可以用具有机械臂的机器装载至真空腔室中或离开真空腔室。

在本公开内容的内容中，台可理解例如作为基板支撑件或基板支撑桌。根据可与此处所述的其他多个实施方式结合的某些多个实施方式，基板支撑件可以是真空吸盘或静电吸盘。举例而言，静电吸盘可由于静电吸引力而保持基板，且可用于显示器制造的系统。

根据某些实施方式，基板150可以是静态的，例如在如图1中所显示的台142上，同时(while)在基板150上方的空间通过设备100照明，用于减少污染分子的沉积。根据可与本公开内容的其他多个实施方式结合的进一步多个实施方式，在以设备100照明基板150上方的空间而用于减少污染分子的沉积的期间，基板150可移动通过真空腔室140。这通过图2中的箭头170表示。举例而言，基板可连续或准连续移动通过真空腔室140，同时(while)基板上方的空间以UV辐射照明。UV辐射可以根据本文所述的多个实施方式的设备产生，或可通过根据本文所述的方面的方法产生。

图2是用于减少在基板上污染分子的沉积的设备的概要顶部视图。设备至少实质上对应于图1中所显示的设备。在图2中描绘的视图中，定位于台142上的基板150可从上方看见。照明模块110从第一侧面向台142。吸收模块120从相对于第一侧的第二侧面向台142。在图2中所显示的范例台的其余两侧上，可看见台142的两个边缘。台的两个边缘之间的距离可以是台的第一尺寸。

一般而言，照明模块可沿着第一尺寸的至少80％延伸。如图2中所显示的范例中可见，照明模块110沿着第一尺寸超过100％延伸。类似地，吸收模块可沿着第一尺寸的至少80％延伸。图2中所显示的吸收模块120沿着第一尺寸超过100％延伸。

图3显示根据本公开内容的多个实施方式的带电粒子束系统，包括用于减少在基板上污染分子的沉积的设备100。设备100可至少实质上对应于涉及图1所述的设备。带电粒子束系统包括带电粒子束显微镜300，构造为用于对真空腔室140中提供的基板150的部分成像。

不受本公开内容的范围限制，在以下带电粒子束系统中，例如带电粒子束显微镜或带电粒子束显微镜的部件，将范例地称为带电粒子束系统，包括侦测二次或背向散射粒子，例如电子。多个实施方式仍可应用于侦测微粒的设备和部件，例如在电子或离子的形式中的二次和/或背侧散射带电粒子、光子、X射线或其他信号，以便获得样品影像。当称为微粒时，微粒理解为光信号，其中微粒是光子以及粒子，其中微粒是离子、原子、电子或其他粒子。如本文所述，涉及侦测的讨论和说明是关于在扫描电子显微镜中的电子的范例说明。其他类型的带电粒子，例如正电离子，可通过各种不同设施中的装置利用。

根据可与其他多个实施方式结合的本文的多个实施方式，信号(带电粒子)束或信号(带电粒子)子束称为二次和/或背向散射粒子的束。通常，信号束或二次束通过将主要束或主要子束撞击在样品上而产生。主要带电粒子束或主要带电粒子子束通过粒子束源产生，且被引导且偏转于样品上，以侦测或成像。

带电粒子束系统，例如基于SEM的侦测系统，使用真空测试腔室以侦测或测试样本。样本可在例如数分钟至高达数小时的时间范围暴露至真空。在真空暴露时间期间，样本可能通过在真空环境中的残余气体分子污染，大多是碳氢化合物。对带电粒子束系统提供如本文所述的用于减少污染分子的沉积的设备可以是特别有益的。除了在图1的说明中详述的优点之外，可减少在侦测期间的碳化效应。在本文内容中，侦测可特定理解为电子束扫描。一般而言，碳氢化合物可与带电粒子束互相作用，特别是电子束，以生成碳化层。关键尺寸的测量可受负面影响。

电子束(未显示)可通过电子束源312产生。在枪管腔室(gun chamber)310之中，可提供用于束成型的进一步装置，例如抑制器、提取器和/或阳极。电子束源可包括TFE发射器。枪管腔室可排空至10^-8mbar至10^-9mbar的压强。在多个实施方式中，带电粒子束显微镜可以是电子束探测器或电子束测试器。带电粒子束显微镜可用于基板的电子束测试或电子束检视。

在带电粒子束显微镜300的列的进一步的真空腔室320中，可提供聚光透镜。可在进一步真空腔室中提供进一步电子光学元件。进一步电子光学元件可选自以下构成的群组：成像仪、用于色差和/或球差的校正元件和用于将主要带电粒子束对准至物镜340的光学轴的对准偏转器。

主要电子束可通过物镜340聚焦在基板150上。基板150定位在台142上的基板位置上。在电子束撞击至基板150上时，例如二次和/或背向散射电子，和/或x射线的信号电子从基板150释放，而可通过侦测器339侦测。

在涉及图3所述的范例多个实施方式中，提供聚光器透镜323。二阶偏转系统(未显示)可提供于聚光器透镜与例如束限制孔洞(例如，束塑形孔洞)之间，用于将束对准至孔洞。如图3中所显示，物镜340可具有磁性透镜部件，具有极片，且具有线圈。物镜将主要电子束聚焦在基板150上。进一步，上部电极352和下部电极354形成物镜340的静电透镜部件。下部电极354连接至电压供应器(未显示)。是物镜的浸入式透镜部件(即，减速场透镜部件)的减速电极的下部电极通常在一位能下，以在基板上提供2keV或更低的带电粒子的着陆能量，例如500V或1keV。物镜可以是电磁性复合透镜，具有例如轴向间隙或径向间隙，或物镜可以是静电减速场透镜。

进一步，可提供扫描侦测器元件。扫描侦测器元件可例如是磁性的，但优选为静电扫描侦测器元件，而构造为用于高像素率。扫描侦测器元件可以是单阶元件。或者，也可提供二阶或甚至三阶侦测器元件用于扫描。各阶可沿着光学轴定位于不同位置处。

在图3中显示的带电粒子束显微镜300包括在侦测真空区域(detection vacuumarea)330中的侦测器339。侦测器339包括闪烁器布置。闪烁器布置具有开口(未显示)，例如在闪烁器布置的中心中的开口。开口供以具有通过侦测器的主要带电粒子束路径。闪烁器布置可分段成具有二个或更多个闪烁器片段。

图4显示流程图，根据本公开内容的方面，图示用于减少在基板(特别是大面积基板)上污染分子的沉积的方法。根据本公开内容的多个实施方式，流程图进一步图示操作用于减少污染分子的沉积的设备的方法。

范例的图示方法用于减少在基板上污染分子的沉积，基板定位于台上在真空腔室中。通过框402表示，方法包括以UV辐射照明基板上方的空间。UV辐射可被引导至少实质上平行于台的表面。

根据本公开内容的方面，空间可具有基板的面积的至少70％、80％或90％的底部。空间可具有台的面积的至少70％、80％或90％的底部。空间可具有至少5mm、15mm或20mm的高度。空间可具有小于30mm、50mm或70mm的高度。

如通过框404表示，方法进一步包括吸收UV辐射的至少一部分，特别以吸收模块来吸收。举例而言，可吸收至少60％、75％或90％的UV辐射。

根据本公开内容的方面，方法可包括以束消隐元件保护基板抵抗UV辐射。束消隐元件可定位在照明模块与台之间。

本公开内容具有数个优点，包括减少污染分子的沉积，具有在真空中操作的能力和/或用于大面积基板的操作的能力，特别用于具有1.4m²的大小或以上的基板，或具有5.7m²的大小或以上的基板。如本文所述的减少污染分子的沉积可特别有利于以带电粒子显微镜成像，例如基于侦测系统的SEM。

尽管以上内容针对某些实施方式，可衍生多个其他和进一步实施方式而不会悖离本公开内容的基本范围。本公开内容通过所附权利要求来决定。

Claims

1.一种用于减少在基板上的污染分子的沉积的设备，所述基板定位于真空腔室中在台上，所述台至少具有第一尺寸，且所述设备包含：

照明模块，所述照明模块从第一侧面向所述台，且沿着所述第一尺寸的至少80％延伸，其中所述照明模块经定位以照明在所述基板上方的空间，且所述照明模块包含用于发射UV辐射的光源；和

吸收模块，从相对于所述第一侧的第二侧面向所述台，且沿着所述第一尺寸的至少80％延伸。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述光源具有所述第一尺寸的至少80％的长度。

3.如以上权利要求的任一项所述的设备，其中所述照明模块包含：

束引导单元，用于在所述第一尺寸的至少80％上分配所述UV辐射。

4.如以上权利要求的任一项所述的设备，其中所述束引导单元构造成修改通过所述光源发射的所述UV辐射的束宽度或束方向的至少一个。

5.如以上权利要求的任一项所述的设备，其中所述光源构造成发射具有大于145nm且小于175nm的波长的辐射。

6.如以上权利要求的任一项所述的设备，进一步包括束消隐元件，所述束消隐元件定位于所述照明模块与所述台之间，用于保护所述基板抵抗所述UV辐射。

7.如以上权利要求的任一项所述的设备，其中在所述基板上方的所述空间中所述UV辐射的最大强度低于3000μW/cm²。

8.如以上权利要求的任一项所述的设备，其中所述UV辐射被引导平行于所述台的表面。

9.如以上权利要求的任一项所述的设备，其中所述照明的空间具有对应于所述基板面积的底部和20mm的高度。

10.如以上权利要求的任一项所述的设备，其中所述照明模块构造成照明所述基板上方的所述空间，使得所述基板实质上不具有所述UV辐射。

11.如以上权利要求的任一项所述的设备，进一步包含控制器，所述控制器构造成引发所述照明模块连续照明所述基板上方的所述空间长达所述基板在所述台上之久。

12.一种带电粒子束系统，包含：

带电粒子束显微镜，所述带电粒子束显微镜构造成对真空腔室中提供的基板的部分成像；和

如以上权利要求的任一项所述的设备。

13.一种用于减少在基板上的污染分子的沉积的方法，所述基板定位于真空腔室中在台上，所述方法包含以下步骤：

以UV辐射照明所述基板上方的空间，其中所述空间具有所述基板的面积的至少80％的底部，和至少5mm的高度；和

吸收所述UV辐射的至少一部分。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包含以下步骤：以束消隐元件保护所述基板抵抗所述UV辐射。

15.如权利要求13至14任一项所述的方法，其中所述UV辐射被引导平行于所述台的表面。