JP2004513527A

JP2004513527A - 基板周辺を露光するためのシステムおよび方法

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Publication number: JP2004513527A
Application number: JP2002541445A
Authority: JP
Inventors: バビキアン，ディクラン; スターク，ラリー; ウェイド，ブライアン
Original assignee: ASML US Inc
Current assignee: ASML US Inc
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2004-04-30
Also published as: KR20030091938A; US6509577B1; EP1340123B1; EP1340123A1; KR100860089B1; WO2002039182A1; EP1340123A4

Abstract

この発明は、基板の周辺上での材料の露光および除去のためのシステム（１０）および方法を記載する。このシステムは放射線または露光源、好ましくは光学系アセンブリ（３６）およびエミッタ（４１）等のガイド、エッジ検出器（４３）、回転機構および半径方向機構を含む搬送部、ならびに基板支持部を含む。光学系アセンブリ（３６）は、露光源からウェハまたはエミッタに放射線を向ける。搬送部は基板のまわりでエミッタおよびエッジ検出器（４３）を支持し、好ましくはトラッキング露光ヘッドがエミッタおよびエッジ検出器（４３）を支持する。エミッタ（４１）が基板の周辺に沿って移動すると、エッジ検出器（４３）が信号を制御システムに送り、この制御システムが信号を処理し、基板の周辺を露光する必要がある場合、エミッタ（４１）の位置を調整するよう搬送部に命令する。別の実施例では、このシステムは、粒子および熱の問題を隔離するために、露光源チャンバ、プロセスチャンバ、および選択的に制御チャンバを提供する。別の実施例では、ウェハは、半径方向機構を支持する回転ドラムにあり、この半径方向機構は、エミッタおよびエッジ検出器を保持するトラッキング露光ヘッド（４０）を支持する。ドラムおよびトラッキング露光ヘッド（４０）は、誘導構成要素および停止機構を有する。

Description

【０００１】
【発明の背景】
この発明は、基板の周辺上で材料を露光するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
集積回路（ＩＣ）および半導体装置の製造においては、スピンコーティングのプロセスを用いて半導体ウェハ上にフォトレジスト（レジスト）を塗布する。スピンコーティングでは、ウェハがチャック上に置かれ、ウェハ上にレジストが与えられ、さらにウェハを回転させてウェハの表面上にレジストの薄膜が広げられる。遠心力によりレジストがウェハの周辺上にまで分散されるが、いくつかのＩＣおよび装置をその周辺に設けることができない。実際には、ウェハハンドラ、ピックアンドプレース装置およびウェハカセットが周辺に接触することがあり、これによりレジストが剥離したり、ウェハを汚染したりする。
【０００３】
これらの問題を防ぐために、周辺上のレジストを露光し除去するよう、システムが設計されてきた。あるシステムには、ウェハの周辺に露光線を放射する非回転型光ファイバの下方に位置するウェハを回転させるためのチャックが含まれる。非回転センサがウェハエッジを検出し、ウェハ全体のエッジを横断した後に、信号を制御システムの記憶装置に送る。これは、ウェハマッピングと称されるプロセスである。ウェハマッピングの後、制御システムは、記憶された信号に基づいた信号を半径方向搬送アームに送り、この半径方向搬送アームは、ウェハ上の露光の深度を制御するよう光ファイバを半径方向に移動させる。
【０００４】
このシステムはいくつかの問題を有する。回転チャックアセンブリは、ウェハを汚染する浮遊微小粒子と、ウェハ温度の均一性に影響を及ぼす熱とを生成するおそれがある。ウェハマッピングにはさらに時間が必要となり、こうしてスループットが減じられる。さらに、露光源アセンブリのランプにより生成される熱から、および制御装置からウェハを隔離しないでおくと、ウェハが、不必要な熱および粒子汚染に晒される。
【０００５】
現在、理想的なシステムは、ノッチ、クリップ、フラットのある、および／またはエッジが不規則である２００ｍｍおよび３００ｍｍ等の直径の異なるウェハの周辺を正確に露光し、ウェハエッジから０．５ｍｍ〜１０ｍｍ等の予め定められた幅を露光し、１時間当り１００以上のウェハ等の高スループットを有し、さらに、汚染のない環境において温度の均一性を変えることなく、露光されたレジストから露光されていないレジストへと迅速に移動することが可能であるべきである。これは、維持、動作、製造が容易であり、信頼性があり、かつ小型であるべきである。
【０００６】
【発明の概要】
この発明は、基板の周辺を露光するシステムおよび方法を提供する。ある実施例では、このシステムは、放射線をウェハに向けるガイドに連結された露光源、エッジ検出器、搬送部、支持部および制御システムを含む。ガイドは、光ファイバおよび／または、反射屈折式光学系アセンブリ等の光学系システムを含む。搬送部は、露光中、基板の周辺に沿ってガイドを移動させる。搬送部は、半径方向機構および回転機構によりこれを達成し得る。一実施例では、回転機構は、ガイドおよびエッジ検出器を支持する半径方向機構を支持する。エッジ検出器は信号を制御システムに送り、周辺を露光する必要がある場合、この制御システムが信号を処理し、搬送部を制御して放射ガイドの位置を調整する。
【０００７】
他の実施例では、このシステムは、粒子汚染および熱汚染から基板を隔離するために、露光源チャンバ、プロセスチャンバおよび制御チャンバを含む。回転機構は、基板を収納し半径方向機構を支持するためにドラムを含んでいてもよい。半径方向機構は、好ましくは、基板に隣接してエッジ検出器およびガイドエミッタを保持するトラッキング露光ヘッドを支持する。回転機構および半径方向機構は、誘導および停止機構に従ってエミッタおよびエッジ検出器を移動させる。光ファイバアセンブリは、好ましくは放射線を露光源からウェハに向ける。エッジ検出器は、エッジの不規則さに合わせて調整するようトラッキング露光ヘッドを制御するために信号を提供する。
【０００８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１は、基板の周辺上の放射線感光性材料を露光し除去するためのシステム１０を示す。簡潔に示すために、半導体ウェハ上のレジストの露光が説明されるが、他の用途も可能である。システム１０は、通路１５を備えた装着プレート１４、システム１０を硬質のフレーム（図示せず）に固定するための１対のＬ型ブラケット１６（一方を図示）、およびレベリングアーム６５を含む。モジュール保持および水平アーム１８、２０および２２の組は、システム１０を、図示されていないロード／アンロードロボットと同じ高さにする。露光源チャンバ２４は露光源アセンブリ３８（図２Ｂ）を収納し、プロセスチャンバ２６は露光の間ウェハ１２を収納し、制御チャンバ２８は制御システムを収納する。
【０００９】
図１は、上から下に積み重ねられた露光源チャンバ２４、プロセスチャンバ２６および制御チャンバ２８を示すが、この配置は必須ではない。各チャンバは好ましくは、点検および整備のためのアクセスを含む。３つのチャンバは、露光源チャンバ２４および制御チャンバ２８で生じた熱をプロセスチャンバ２６から隔離する。
【００１０】
露光源チャンバ２４は内部エンクロージャ３０を含み、この内部エンクロージャ３０は、露光源アセンブリ３８（図２Ｂ）を保護し、アクセスドアが外されるとき露光源アセンブリ３８との接触に対して安全バリアを提供する。露光源アセンブリ３８が紫外線（ＵＶ）光源を含む場合、内部エンクロージャ３０はまた、オペレータの安全のためにＵＶ放射線を囲む。内部エンクロージャ３０はまた、熱汚染および粒子汚染の管理を助ける。プロセスの要件により、どの露光源を用いるかが決定される。たとえば、水銀キセノン等の水銀ランプおよびエキシマレーザは、ウェハ上のレジストを露光することができる。より特定的には、２４８ｎｍに中心を合わせる遠紫外線レジストにとって好適な露光源は、ホロゲニクス（Ｈｏｌｏｇｅｎｉｘ，ＨｕｎｔｉｎｇｔｏｎＢｅａｃｈ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によって製造されるハイパーキュア（Ｈｙｐｅｒｃｕｒｅ）２００である。好適な内部エンクロージャ３０および露光源アセンブリ３８は、単一のユニットとして、オプティカルアソシエーツ（ＯｐｔｉｃａｌＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣＡ）（ＯＡＩ）から入手できる（たとえば、部品番号０８６０−００４１−０１）。
【００１１】
露光源チャンバ２４は、プロセスチャンバ２６につながる通路３４を備えたフロア３２を有する。空気等の冷却ガスが、プロセスチャンバ２６から通路３４を通ってもたらされて、内部エンクロージャ３０を冷却し、粒子が通路３４を通ってプロセスチャンバ２６に落ちるのを防ぐ。ダクト１４０（図８）はまた、空気等のガスをプロセスチャンバ２４から抜く。このダクト１４０は、制御チャンバ２８からの排気管１４２に接続されている。
【００１２】
図１および図２Ａは、放射線を放射するエミッタ４１およびエッジ検出器４３を周辺に沿って移動させるための搬送部を示す。エミッタ４１は以下に述べられるように、光ファイバおよび／または光学系システムの一部および／またはこれと互換性のあるものである。図２Ａおよび図３〜図４に示されるように、搬送部は回転機構および半径方向機構を含む。回転機構は、ウェハ１２上の粒子汚染を減ずるためのドラム４２を含み、このドラム４２は、上部カバー４４、下部カバー４６、およびウェハ通路４９を備えた壁４８を含む。回転機構が回転すると、エミッタ４１がウェハ１２の周辺まわりで回転する。回転ドラムが好ましいが、図１および図２Ａは、回転機構が単に、ウェハ１２近くで制御された回転が可能な、上部カバー４４または硬質の非汚染構造であってもよいことを示す。半径方向機構５６は、エミッタ４１およびエッジ検出器４３をウェハ１２の上で半径方向に搬送するが、上部カバー４４の上に位置してウェハ１２の粒子汚染を減ずる。好ましい実施例では、トラッキング露光ヘッド４０はエミッタ４１およびエッジ検出器４３を支持する。
【００１３】
制御チャンバ２８は、主制御システム６８を支持する電子回路トレイ６６の送り出しのための１対の平行なガイド６２および６４を含む。この主制御システム６８はコンピュータを含み、好ましくは、しかし必ずしもそうでなくともよいが、標準の記憶装置および周辺機器、ならびにマウス、キーボードおよび／またはキーパッド等の入力装置、ならびにディスプレイおよび／またはプリンタ等の標準の出力装置とインターフェイス接続可能である。制御チャンバ２８は、主制御システム６８により生じる熱を除去するための排気管１４２を含む。プロセスチャンバ２６は、ウェハ１２を、基部５１によって支持されるチャック５０上へロードし、かつチャック５０からアンロードするためのウェハ通路１３６を含む。
【００１４】
図２Ａは、図１に示されるシステム１０の上面図である。図２Ａ〜図２Ｂは、光ファイバアセンブリ３６が、内部エンクロージャ３０におけるローラおよびスラスト軸受アセンブリ７２で終端となることを示す。光ファイバアセンブリ３６は、ドラム４２等の回転機構（図３〜図４）が回転すると、ローラおよびスラスト軸受アセンブリ７２において高速回転する。図２Ａは、光ファイバアセンブリ３６がウェハ１２に隣接するトラッキング露光ヘッド４０上のエミッタ４１にまで通ずることを示す。
【００１５】
上部カバー４４は、ｒ軸サーボ制御装置プリント回路板（ＰＣＢ）７４、電荷結合素子（ＣＣＤ）カウンタＰＣＢ７６、増幅器ＰＣＢ７８および増幅共振器７９を支持する。ＯＡＩは、好適なサーボ制御装置ＰＣＢ７４（たとえば、ＯＡＩ部品番号０８０−０００５−０１）およびＣＣＤカウンタＰＣＢ７６（たとえば、ＯＡＩ部品番号０８６０−０００３−０１）を提供する。ＣＣＤカウンタＰＣＢ７６には、トラッキング露光ヘッド４０上に支持されるＣＣＤセンサチップ５９と通信する、ＯＡＩ部品番号５５００−００７−０１等の１３ミクロンピッチＣＣＤが組込まれている。ある好適なセンサチップ５９に、ＯＡＩにより製造される部品番号０８６００００２−０２がある。増幅器ＰＣＢ７８および増幅共振器７９は、半径方向機構モータ５６を駆動するモータ増幅器として機能する。ナノモーション（Ｎａｎｏｍｏｔｉｏｎ，Ｌｔｄ．，Ｙｏｋｎｅａｍ，Ｉｓｒａｅｌ）は、好適な増幅器ＰＣＢ７８（たとえば、ＯＡＩ部品番号４９００−１１６−０１）、および好適な増幅共振器７９（たとえば、ＯＡＩ部品番号４９００−１１８−０１）を製造する。
【００１６】
上部カバー４４上における専用の制御装置ＰＣＢ７４、７６および７８の位置付けにより、主コンピュータ６８から半径方向機構５６までのラインの数を減じる。ＣＣＤカウンタＰＣＢ７６は、トラッキング露光ヘッド４０により支持されるＰＣＢ上のＣＣＤセンサ５９と通信する。各制御装置ＰＣＢ７４、７６および７８は、好ましくは、図示されていない従来の粒子カバーを含む。
【００１７】
図２Ａはドラム４２を回転させるための回転モータ８０を示す。下部カバー４６の下方に位置するドラムおよびケーブルトレイ８２は、フラットケーブル（図示せず）を格納し、このフラットケーブルは、制御チャンバ２８からモータ８０ならびに制御装置ＰＣＢ７４、７６および７８まで延びる電力および制御ラインを担持する。フラットケーブルはドラム回転モータおよびケーブルトレイ８２において螺旋状に配置されており、ドラム４２がフラットケーブルに圧力を加えることなく回転するときに、フラットケーブルを巻いたり解いたりできる。フラットケーブルはトレイ８２から出て、回転ドラム４２の円筒形の壁４８ならびに制御装置ＰＣＢ７４、７６および７８に固定される。
【００１８】
図２Ｂは露光源アセンブリ３８の詳細を示す。露光源アセンブリ３８は、たとえば前述の水銀ランプであるランプ８６を、ＵＶに最適化された反射板８８に含み、一部が示されている内部エンクロージャフレーム９１により支えられている。好適なランプ８６に、ＯＡＩ部品番号３８００−１６２−０１がある。反射板８８およびフレーム９１の隣にあるランプ強度プローブ９０は、ランプ８６の露光エネルギ出力を監視し、このため出力が必要とされる値より下になる前にランプ８６を交換することができる。好適なプローブ９０に、ＯＡＩ部品番号０８６０−００３０−０１があり、好ましくは米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）にトレーサブルであり、これで較正される。ＮＩＳＴトレーサブルとは、プローブ９０を較正するために用いられる較正および設備をＮＩＳＴが文書化していることを意味する。反射板８８は好ましくは、露光源アセンブリ３８の着脱可能な一部分である。こうして、この好ましい実施例では、反射板８８を交換することにより、ランプ８６を交換する必要がなくなる。反射板８８は、円錐形１８４においてランプ８６からの放射線の焦点を合わせ、この円錐形１８４の頂部１８６は、ローラ軸受７２内の光ファイバアセンブリ３６の光源端部を塞ぐよう一直線に並ぶ。
【００１９】
図３は、露光源チャンバ２４およびプロセスチャンバ２６の構成要素を示すために、エンクロージャ壁が取外された、システム１０の斜視図である。図３には、内部エンクロージャ３０、露光源チャンバ２４およびプロセスチャンバ２６を分離するフロア３２、光ファイバアセンブリ３６、回転ドラム４２、トラッキング露光ヘッド４０、エミッタ４１、半径方向機構５６、制御装置ＰＣＢ７４、７６および７８、共振器モジュール７９、上部カバー４４、回転ドラム壁４８、ウェハ通路４９、回転ドラムおよびケーブルトレイ８２、プロセスチャンバ２６を制御チャンバ２８から分離するフロア９６、回転リミットスイッチガイドワイヤ１２０、ブロック従動部１１４、アーム従動部１１６、ブロック従動部ガイド１１８、ならびにガイドブロック１２６が示される。プロセスチャンバ２６の下方部分における構成要素は、後に図７に関連してさらに説明される。
【００２０】
図４〜図６はシステム１０の構成要素の詳細を示す。図４は、上部カバー４４が制御装置ＰＣＢ７４、７６および７８、ならびに半径方向機構５６を支持しているのを示し、この半径方向機構５６は、フォトセンサ９８、およびフォトセンサ９８からの制御信号に従った動作においてＬ型プレート５２がスライドし過ぎるのを防ぐためのスライドストップブロック１００を含む。フォトセンサ９８はまた、半径方向機構５６の定位置を決定する。この定位置および制御装置ＰＣＢ７４、７６および７８の機能については、図１０〜図１１に関連して、後にさらに記載される。
【００２１】
図５は、エミッタ４１（図１）およびエッジ検出器４３を支持するトラッキング露光ヘッド４０の斜視図である。トラッキング露光ヘッド４０は、Ｌ型プレート５２に取付けられるか、またはＬ型プレート５２と一体化しかつこれに対して垂直なブラケット５４を含む。ブラケット５４は、ＣＣＤセンサ５９に面する発光ダイオード（ＬＥＤ）５８を含むエッジ検出器４３を支持する。ＣＣＤセンサ５９は、ウェハ１２によって覆われないＬＥＤ５８からの放射線を捕捉して、後述のように、ウェハ１２のエッジを検出する。好適なＬＥＤ５８は、ＯＡＩ部品番号０８０−００１８−０１である。
【００２２】
クラッシュセンサ６１は、トラッキング露光ヘッド４０の経路の障害物を検出し、図１１に関連して下に説明される保護論理回路１６４を動作させ、この保護論理回路１６４は、障害物が取除かれるまでトラッキング露光ヘッド４０のさらなる半径方向移動を止めるようモータ１０８に命令する。
【００２３】
図４〜図６は、半径方向機構５６がトラッキング露光ヘッド４０のＬ型プレート５２に取付けられているのを示す。図５に示されるように、半径方向機構５６自体は、上部カバー４４に搭載された固定スライドベース１０２、ならびに外側のクロスローラ軸受レール１０５および１０７を備えたスライド往復台１０４を含み、このスライド往復台１０４は、固定スライドベース１０２の平行な内側のクロスローラ軸受レール１１０および１１２上をスライドする。リニアエンコーダ１０６と、エンコーダ−モータ嵌合ブラケット１０９により支持されるピエゾセラミックリニアモータ１０８と、可動スライド往復台１０４の側面に接着されかつリニアエンコーダ１０６に隣接するエンコーダテープ（図示せず）とが、トラッキング露光ヘッド４０の、ウェハ１２に対する制御された半径方向移動をもたらす。好適な半径方向機構５６に、ＯＡＩ部品番号０８６０−００１０−０１がある。
【００２４】
半径方向機構５６は、エミッタ４１を支持するトラッキング露光ヘッド４０を、ウェハ１２の周辺の露光のために所定位置へ搬送し、また、ＣＣＤセンサ５９およびＬＥＤ５８を含むエッジ検出器４３を搬送する。リニアエンコーダ１０６は半径方向機構５６のスライド往復台１０４の位置を測定し、これによりＣＣＤセンサ５９の位置が示される。ＣＣＤセンサ５９の信号は、スライド往復台１０４およびトラッキング露光ヘッド４０の線形位置の関数である。たとえば、モータ１０８が半径方向機構５６をウェハ１２の中心に向かって１０ｍｍ移動させると、ＣＣＤセンサ５９からはウェハ１２が１０ｍｍ分多く見える。すなわち、ウェハ１２は、ＬＥＤ５８からの光のうち、何らかの計算可能な量がＣＣＤセンサ５９により捕捉されるのを阻止する。
【００２５】
図７は、ドラム４２等の回転機構を回転させ、誘導し、その回転を停止させるのに用いられる構成要素の斜視図である。一実施例では、構成要素はプロセスチャンバ２６のフロア９６上に搭載される。フロアは、ドラム４２（図３）を回転させるためのモータ８０（図２Ａ）のための孔１３０、および、電気ケーブル、たとえばモータ８０と関連づけられるケーブル等のための通路１３２を含む。図３および図７に示されるように、ブロック従動部１１４は、ドラム４２の下部カバー４６（図２Ａ）で、およびブロック従動部ガイド１１８上で回動するアーム従動部１１６の回動点で回動する。ブロック従動部ガイド１１８は、ガイドワイヤ１２０と関連してスライドすることを可能にする開口部を含む。ガイドワイヤ１２０は、反射センサブラケット１２４により保持される反射センサ１２２を含み、この反射センサ１２２は、ブロック従動部ガイド１１８がセンサ１２２と隣接するとき検出を行ない、ドラム４２を回転させるモータ８０を停止させるよう制御信号を与える。ガイドワイヤ１２０の反対側の端部は、反射センサブラケット１２９により保持される反射センサ１２７を含み、この反射センサ１２７は、ブロック従動部ガイド１１８がセンサ１２７と隣接するとき検出を行ない、ドラム４２を回転させるモータ８０を停止させるよう制御信号を与える。システムはまた、センサ１２７を支持するために堅固な止め具１２８を備える。
【００２６】
図８は、ウェハ通路１３６を備えたエンクロージャ壁１３４、内部エンクロージャ３０、ドラム４２、ワイヤダクト１３８、ならびに露光源チャンバ２４および制御チャンバ２６から排気管１４２への電気ユーティリティおよび熱除去のための通路を提供するダクト１４０を備えた、図１〜図２に示されるシステムの斜視図である。
【００２７】
図９および図１２に示される代替のガイドは、ランプハウス積分球１６６から光学系システムを介してウェハ１２へ光（たとえば、ＵＶ）を送る、光反射アセンブリ２００を含む。積分球１６６は、積分球１６６に孔２０２を介して挿入され、好ましくは積分球１６６の焦点に配置される、２００ワットの水銀ランプ等のランプ（図示せず）からのエネルギを集める。これは、ランプからウェハ１２への光の伝達損失を補うのに役に立つ。図９および図１２に示されるように、積分球１６６からの光は光遮蔽部２３０を通って伝わり、上部のレンズ１６８により平行にされる。反射鏡１７０は、平行光を反射し、この光を光線（ｌｉｎｅｂｅａｍ）に絞るために曲げられる。この光線は、途中でベローズ１７２を介して従来のハウジング１７６に伝わり、この従来のハウジング１７６は従来のフィルタおよび光線変向鏡２３２を含んでおり、この光線変向鏡２３２の配向は、１組の鏡ノブ１７７および１７９ならびに／または下部のレンズ２３４の向きを変えることにより調整することができる。ベローズ１７２は、トラッキング露光ヘッド４０（図１）がウェハ１２をわたり半径方向に移動するとき、拡張および収縮する。図示のとおり、光線変向鏡１７０および２３２、ならびにレンズ１６８および２３４は、光を、ハウジング１７６の底の開口部２３６によって形成される光の柱（ｌｉｇｈｔｃｏｌｕｍｎ）１８２に向け直し、ウェハ１２上のレジストを露光する。好適な光反射アセンブリ２００に、ＯＡＩ部品番号０８６０−０５５−０１がある。リバーモア（Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のＣＶＩは、好適な上部のレンズ１６８（たとえば、ＣＶＩ部品番号ＲＣＸ４９．０−３８．１−ＵＶ２４５−３９０）、下部のレンズ２３４（たとえば、ＣＶＩ部品番号ＲＣＸ４０．０−１９．１−ＵＶ２４５−３９０、コーティング済）、ならびに反射板の前面部上に紫外線強化された誘電体を有する光線変向鏡１７０および２３２（たとえば、ＣＶＩ部品番号ＴＬＭ２４８／３６５−４５ＵＮＰ−ＲＷ５０．０−３０．０−５．０）を提供する。
【００２８】
図１０は制御システムの一実施例のブロック図であり、この制御システムは、システムスーパーバイザ１４４、ｒ軸モジュール１４６、シータ軸モジュール１４８および調整モジュール１５０の４つのモジュールを含む。システムスーパーバイザ１４４はハイレベルの制御機能を実行し、モジュール１４６、１４８および１５０はローレベルの運動制御機能を実行する。システムスーパーバイザ１４４は、レシピを、ＳＶＧプロ・セル・ホストコンピュータ（ＳＶＧＰｒｏＣｅｌｌＨｏｓｔＣｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部ホストから、たとえばＲＳ−２３２シリアル通信を介して受取り、レシピにより特定された露光作業を行なうようローレベルのモジュール１４６、１４８および１５０に指令する。ローレベルのモジュール１４６、１４８および１５０は実時間の制御機能を実行し、このためシステムスーパーバイザ１４４とローレベルのモジュール１４６、１４８および１５０との間の通信は速度優先とはならない。したがって、従来のシリアル通信を、システムスーパーバイザ１４４と他のモジュール１４６、１４８および１５０との間で用いることができ、配線の複雑さが減じられる。システムスーパーバイザ１４４は好ましくはシングルボードコンピュータ６８（図１）で実施され、このため小型であり、プログラムの作成が容易で、所望の場合ハードドライブおよびフロッピー（Ｒ）ドライブ等の標準のコンピュータ周辺機器を用いてもよい。
【００２９】
運動制御システムの動作の詳細が図１０〜図１１に関連して説明される。シータ軸モジュール１４８は、ウェハ１２のまわりに露光線を与えるエミッタ４１を回転させるドラム４２の制御を担う。シータ軸モジュール１４８は、モータ８０、回転エンコーダおよび制御電子回路を含む、従来の回転ステージから構成される。
【００３０】
調整モジュール１５０は、ｒ軸制御装置の運動を、シータ軸の運動と調整することを担う。調整モジュール１５０は、シータ軸回転エンコーダと接続することによりシータ軸位置を監視し、このシータ軸回転エンコーダは、ｒ軸制御装置のためにシータ軸位置を示す一連のパルスを生成する。シータ軸がある小さい角度だけ回転するたびに、１パルスが生成される。調整モジュール１５０はまた、ｒ軸制御装置がノッチまたはフラットを検出するとシータ位置を捕捉する。これにより、システムスーパーバイザ１４４が、捕捉されたシータ位置を読取ることによりノッチまたはフラットの場所を判定することが可能となる。
【００３１】
ｒ軸モジュール１４６の主要な機能は、半径方向機構５６を制御して、エミッタ４１を、ウェハ１２のエッジに沿った移動中、適切な露光深度となるよう移動させることである。ｒ軸モジュール１４６は、モータ１０８に送られた電力を制御して、エミッタ４１を半径方向に移動させる。露光線位置がリニアエンコーダ１０６で決定され、ＬＥＤ５８およびＣＣＤセンサ５９がウェハエッジ位置を検出し、このため測定されたウェハエッジ位置は絶対位置ではなく露光線位置と相対的である。ＣＣＤセンサ５９を照射するのに、エミッタ４１からの放射ではなく、ＬＥＤ５８が用いられ、このためウェハ１２を露光することなくエッジ位置を決定し得る。ＣＣＤセンサ５９は好ましくは露光線に対しても直接対向しないが、これは露光線がＣＣＤセンサ５９にとってあまりにも強いおそれがあるからである。一実施例では、ＣＣＤセンサ５９は、８ｍｍ等の小さなオフセットだけ露光線を導く。したがって、ＣＣＤセンサ５９からの即値データは、エミッタ４１の前方の位置に対応する。この実施例は先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファ１５６（図１１）等の記憶装置を用いて、ＣＣＤセンサ５９からの入力データを、露光線がウェハ１２の周辺上の、そのＣＣＤデータに対応する同じ地点に達するまで記憶する。調整モジュール１５０により生成される調整信号は、ＦＩＦＯバッファ１５６を通じたデータのシフトを管理する。ＦＩＦＯバッファ１５６は、信号の各パルスごとに１位置分シフトされる。パルス間のシータ軸間隔を較正することにより、ＦＩＦＯバッファ１５６から出ていくデータを、エミッタ４１の即時位置と適合させることができる。
【００３２】
ＣＣＤセンサ５９がトラッキングヘッド４０とともに移動するので、ＣＣＤデータはトラッキング露光ヘッド４０の即時位置に依存する。たとえば、トラッキングヘッド４０が半径方向に１０ｍｍ内方へ移動する場合、ＣＣＤセンサ５９からはウェハ１２が１０ｍｍ分多く見える。すなわち、ウェハ１２は、ＬＥＤ５８からの光のその量が、ＣＣＤセンサ５９により捕捉されるのをさらに阻止する。この発明は、ＣＣＤデータから、エンコーダ１０６により測定される半径方向位置を減ずることにより、この依存性を補償する。結果として生じるデータはトラッキング露光ヘッド４０の位置に依存しない。この補償されたデータは次いで、上述のとおり、ＦＩＦＯバッファ１５６に記憶される。
【００３３】
図１１は、ｒ軸サーボ制御装置ＰＣＢ７４の機能性を示す。ＰＩＤ補償器１６２は、ｒ軸モジュール１４６を基準位置信号により特定された位置に駆動する、閉ループ位置制御装置である。これは、瞬時位置誤差を誤差の積分および誤差の微分と組合わせることにより瞬時のモータコマンドを決定する、従来のＰＩＤ補償技術を用いて達成される。
【００３４】
基準位置は、たとえばナノモーションのモータである、モータ１０８にとって、いかなる時点においても所望の位置である。これは、現在の動作のモードに従って制御装置によって生成される。単純な２地点間の移動については、基準は所望の加速度、速度、最終位置および時間に基づく。エッジトラッキングの場合、基準位置は、ウェハエッジ位置および所望の露光深度に基づく。制御装置は、基準位置を用いてモータ１０８に対する出力を決定する。理想的には、モータは常に正確に基準位置にあるが、実際には、モータ／ロードの慣性、制御装置の限界、モータに対する外力および他の要因のせいで逸れる。
【００３５】
コマンドがモータ１０８に送られる前に、クラッシュ保護論理回路１６４がクラッシュセンサ６１、すなわち光電遮断ビーム検出器（ａｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒｅａｋｂｅａｍｄｅｔｅｃｔｏｒ）（ＯＡＩ部品番号０８６０−００４４−０１）をチェックして、露光トラッキングヘッド４０の経路に障害物があるかどうかを判定する。クラッシュが差し迫っている場合、制御システムは、信号を用いてその方向への移動を妨げるようモータ１０８に命令して、システム１０に対する損傷を避ける。
【００３６】
図１１の残りのブロックは、システムスーパーバイザ１４４から受取ったコマンドに基づく基準位置の生成を担う。コマンドシーケンサ１５８は、ＲＳ−２３２等の従来のシリアル通信により、システムスーパーバイザ１４４からハイレベルのコマンドを受取る。コマンドシーケンサ１５８は、ウェハエッジの発見およびトラッキング、または定位置への移動等のハイレベルのコマンドを、制御の３つの基本モード間で切換えることにより実行する。これらモードはトラッキング、移動および保持であり、これらの各々は、異なった態様で基準位置信号を生成する。保持モードは、モータ１０８の位置が一定に保持されるよう一定の基準位置を維持する。この保持モードは、典型的には、ｒ軸がその最終目的地に到達したときに用いられる。
【００３７】
トラッキングモードを用いるのは、半径方向機構５６が、ウェハ１２のエッジからある固定された間隔を維持しなければならないとき、たとえばウェハ１２のエッジを露光するとき等である。トラッキングモードは、ＣＣＤセンサ５９およびリニアエンコーダ１０６の両方からのデータを用いて基準位置を生成する。
【００３８】
ＣＣＤセンサ５９の出力はウェハ位置に対して線形ではないが、これはＬＥＤ５８からの照射光の入射角がＣＣＤの長さにわたって一定ではないからである。ＣＣＤセンサの出力は非線形変換１５２によって線形にされる。ＣＣＤ測定値を露光の際には取らないので、データは、上述のとおりＦＩＦＯバッファ１５６を介して送られる。ＦＩＦＯバッファ１５６から得られる位置は、露光の際のウェハエッジの絶対位置に対応する。次いで、所望の深度がエッジ位置から減じられて、エミッタ４１からの露光線の所望の位置が得られる。最後に、基準位置をこの所望の露光位置と等しくセットすることにより、リニアモータ１０８が適切な露光位置に移動される。
【００３９】
制御の第３のモードは移動モードである。これを用いて、半径方向機構５６を所望の目的地に移動させる。たとえば、ウェハ１２の露光が完了すると、システムスーパーバイザ１４４はｒ軸モジュール１４６に、ウェハエッジから休止位置まで遠ざかるよう命令する。最終目的地まで滑らかに、制御して移動させるために、基準位置が、台形速度分布ブロック１６０に従って時間をかけて更新される。これは、基準位置を突然変えるのではなく、最終位置に到達するまで少しずつ変えることを意味する。台形速度分布は、最高速度までの一定の加速、平行移動中の一定の速度、および最終位置までの一定の減速という特徴を有する。図１１の左下方にある台形分布ブロック１６０は、システムスーパーバイザ１４４によって特定される最終位置、速度および加速度に従った時間変動性の基準位置の生成を担う。
【００４０】
ノッチ／フラット検出器１５４はウェハ１２上のノッチまたはフラットを検出し、その位置を決定することができる。ｒ軸モジュール１４６は、ＣＣＤ測定値および調整モジュール１０５からの調整パルスを用いて、ウェハエッジの曲率を算出する。ノッチまたはフラットの隅部は比較的大きな曲率を有しており、このためノッチ／フラット検出器１５４は、曲率算出に基づいてウェハ１２のノッチまたはフラットを検出する。ノッチまたはフラットが検出されると、ｒ軸モジュール１４６は調整モジュール１５０に信号を送り、調整モジュール１５０は、回転ドラム４２の現在のシータ位置を即時に捕捉する。
【００４１】
いくつかの適用では、露光された周辺がウェハ１２のノッチで浸漬することがあってはならない。このような事態は、一定の露光深度がウェハ１２のまわりを通じて維持される場合に生ずる。ウェハ１２のエッジがマッピングされないので、ｒ軸モジュール１４６は、好ましくはノッチの場所を知る必要なくノッチを飛ばさねばならない。クリップを行なうとき、ノッチ位置を各露光の前に判定してもよいが、これは典型的には行なわれない。しかしながら、ＣＣＤセンサ５９が好ましくは、エミッタ４１から露光線を公知の僅かな間隔、すなわちオフセット分だけ導くので、ノッチを、露光の少し前に検出することができる。ノッチが検出されると、トラッキング（すなわち、エッジ検出）がノッチが始まるちょうど前の地点まで続く。この地点で、トラッキングを停止し、半径方向機構５６を固定させておくが、この間ドラム４２は回転している。ｒ軸モジュール１４６は、露光線がノッチの上を通過するとき、一定の深度を保持するよう構成される。露光線がノッチの上を通過すると、ｒ軸モジュール１４６はウェハ１２のエッジのトラッキングを再開し、ウェハ１２の残りが一定の深度で露光される。
【００４２】
いくつかの適用では、ウェハ処理のために、クリップと呼ばれる小さな領域を露光する必要がある。典型的には、ウェハ１２のエッジのまわりに、ノッチまたはフラットから公知の間隔で分散された３〜６個のクリップがある。以下にノッチについて述べるが、フラットも同様に扱ってもよい。クリップの露光は、ノッチまたはフラットの場所を決定することにより始まる。露光源アセンブリ３８のランプがオフにされた状態で、ドラム４２がシータ軸モジュール１４８に従って回転し、ｒ軸モジュール１４６がウェハエッジをトラッキングする。ＣＣＤセンサ５９がノッチまたはフラットの上を通過すると、ノッチまたはフラット位置が捕捉され、トラッキング露光ヘッド４０を備えたドラム４２が定位置まで戻る。次いで、露光源アセンブリ３８のランプがオンにされ、エミッタ４１を備えたドラム４２を回転させて、第１のクリップが始まる部分まで露光する。レシピが、ノッチまたはフラットに対する各クリップの開始および停止位置を決定するための情報を提供する。露光源アセンブリ３８の露光源をオンにする前に、この装置がウェハエッジをスキャンして、定位置に対するノッチ位置を決定する。この装置は次いで、レシピを用いて、定位置に対するクリップの開始／停止位置を決定する。
【００４３】
回転を止めた状態で、半径方向機構５６がエミッタ４１をクリップの露光深度まで移動させ、そして回転がクリップの長さにわたって続く。レシピが、クリップ寸法（角度またはアーク長のどちらか）を特定する。これは、回転モータ８０のための回転距離に変換される。回転モータ８０は単に、この距離を移動するよう命令されて、クリップを露光する。半径方向機構５６がエミッタ４１をクリップのない周辺の深度に戻し、ウェハ１２の周辺全体が露光されるまでこのプロセスが続けられる。露光が完了すると、露光源がオフにされ、エミッタ４１が定位置まで回転して戻される。
【００４４】
代替的には、ノッチの位置を捕捉してもよく、エミッタ４１をオンにして、クリップを含む周辺をその直後に露光してもよく、エミッタ４１を定位置に戻し、いかなるクリップをも備えた残りの周辺をノッチまたはフラットまで露光してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】システムの露光チャンバ、プロセスチャンバ、および制御チャンバにおける構成要素を示すためにエンクロージャ壁を取外した、システムの斜視図である。
【図２Ａ】図１のシステムを示す正面図である。
【図２Ｂ】露光源チャンバにおける、内部エンクロージャ内の露光源アセンブリの概略図である。
【図３】図２Ｂに示される露光源アセンブリを収納する内部エンクロージャと、露光源から、回転ドラムに隣接して位置するトラッキング露光ヘッドにより支持されるエミッタまで導くガイドとを示す、システムの斜視図である。
【図４】回転ドラム上に搭載される構成要素に関する詳細を示す、図３に示される回転ドラムの斜視図である。
【図５】トラッキング露光ヘッドの一実施例の斜視図である。
【図６】半径方向機構の上部分の一実施例の斜視図であり、トラッキング露光ヘッドを移動させるのに用いられるスライド、レール、リニアエンコーダおよびモータを示す図である。
【図７】回転機構のための誘導および停止機構を含むプロセスチャンバのフロアの斜視図である。
【図８】エアダクトおよびワイヤダクトを示す、図１のシステムの斜視図である。
【図９】露光源からウェハに放射線を送るためのガイドの代替的な実施例である。
【図１０】制御システムの一実施例を示すブロック図である。
【図１１】制御システムのｒ軸モジュールのブロック図である。
【図１２】図９に示される実施例で用いられる光学系システムの概略図である。

Claims

基板周辺上で材料を露光するシステムであって、
ガイドに連結され、周辺で放射する露光源アセンブリと、
基板エッジを検出し、これを示す信号を生成するためのエッジ検出器と、
露光源アセンブリおよびエッジ検出器のための搬送部と、
信号を処理し、信号に従って周辺を露光するように移動するよう搬送部に命令する制御システムとを含む、システム。
ガイドは光ファイバおよび／または反射屈折式アセンブリを含む、請求項１に記載のシステム。
搬送部は、ガイドを基板の上で移動させるための回転機構および半径方向機構を含む、請求項１に記載のシステム。
搬送部は、ガイドおよびエッジ検出器を支持するトラッキング露光ヘッドを含む、請求項１に記載のシステム。
回転機構および半径方向機構のための誘導機構および停止機構をさらに含む、請求項３に記載のシステム。
回転機構は半径方向機構を支持し、この半径方向機構はトラッキング露光ヘッドを支持する、請求項４に記載のシステム。
回転機構は、基板を収納しかつ半径方向機構を支持するドラムであり、この半径方向機構は、基板に隣接してエッジ検出器およびガイドを保持するトラッキング露光ヘッドを支持する、請求項４に記載のシステム。
基板の周辺を露光するためのシステムであって、
露光源を収納するチャンバと、
プロセスチャンバとを含み、このプロセスチャンバは、
支持部上の基板と、
エッジ検出器およびエミッタを備えた搬送部とを含み、前記システムはさらに、
露光源をエミッタに連結するガイドと、
基板エッジを示す信号を検出器から受取り、そのエッジ信号に従って、基板の周辺に沿って搬送部を導く制御システムとを含む、システム。
制御チャンバは主制御システムを収納し、露光源チャンバは露光源を収納する内部エンクロージャを含む、請求項８に記載のシステム。
露光源アセンブリおよび主制御システムにより生じる熱を除去するダクトをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
搬送部は、周辺に沿ってエミッタを回転させるための機構、基板の上でのエミッタの半径方向移動のための機構、ならびにエミッタおよびエッジ検出器を支持するトラッキング露光ヘッドを含む、請求項８に記載のシステム。
回転機構および半径方向機構は、誘導機構および停止機構に従ってエミッタおよびエッジ検出器を移動させる、請求項１１に記載のシステム。
回転機構は半径方向機構を支持し、この半径方向機構はトラッキング露光ヘッドを支持する、請求項１１に記載のシステム。
回転機構は半径方向機構を支持するドラムであり、この半径方向機構は、基板に隣接してエッジ検出器およびエミッタを保持するトラッキング露光ヘッドを支持する、請求項１１に記載のシステム。
基板の周辺上の放射線感光性材料を露光する方法であって、
基板を固定支持部上に置くステップと、
周辺上の材料を、固定基板の周辺に沿って露光線を移動させることにより露光するステップと、
固定基板の周辺に沿って検出器を移動させることにより、基板エッジを検出し、エッジ信号を生成するステップと、
エッジ信号に従って露光の深度を制御するステップとを含む、方法。
エッジ信号を記憶装置にシーケンスで記憶するステップと、エッジ信号をそのシーケンスで読出すステップとをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
基板、支持部、検出器および放射端部を露光源から隔離するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
基板がウェハであり、放射線感光性材料がフォトレジストであり、ウェハは、エッジを検出するステップと、周辺上のフォトレジストを露光するステップとの間固定されている、請求項１５に記載の方法。
検出器および露光源は、ウェハの周辺を露光する必要がある場合、ウェハのまわりを回転し、半径方向に移動する、請求項１８に記載の方法。
ウェハ周辺の露光を制御する方法であって、エミッタの種々の機械的な移動を示すコンピュータの記憶データに依存しており、前記方法は、
コンピュータプロセッサを用いて、ウェハ基準に対する露光線の角度位置を算出するステップと、
センサを回転させてウェハのエッジを決定するステップと、
角度位置の関数としてエッジを算出するステップと、
エッジおよび対応する角度位置を記憶装置に記憶するステップと、
記憶装置からエッジおよび角度位置を読出して、ウェハの周辺を露光する光線を調整するステップとを含む、方法。
基板の周辺上で材料を露光するシステムであって、
放射線を周辺に向けるエミッタを備えた反射屈折式アセンブリに連結された露光源アセンブリと、
基板エッジの場所を突き止め、この場所を示す信号を生成するための検出器と、
周辺に沿ってエミッタを移動させるための搬送部と、
制御システムとを含み、エッジ検出器は信号を制御システムに送り、この制御システムは、信号を処理し、エミッタを移動させる搬送部を制御して周辺を露光させる、システム。