TW200913008A - Substrate processing apparatus and method of manufacturing device - Google Patents

Description

200913008 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一基板處理設備及一裝置製造方法。 【先前技術】 隨著用來製造半導體之光微刻的最近進步，曝光光線 自i線及g線縮短成氪氟（KrF)準分子雷射及氬氟（ArF )準分子雷射之振盪波長。由於曝光光線之波長縮短，因 此，可將一較精細掩模圖案轉印於一晶圓。惟，使用紫外 線之光微刻在藉由曝光轉印具有較窄線寬的圖案上有理論 上的限制。於此情況下，使用具有較紫外線光之波長更長 之波長的極紫外線光（具有〗3至20 nm之EUV光）的 EUV光微刻受到極大注意。 由於EUV光之有用代表性波長爲13.5 nm，因此， EUV光可獲得大幅超過習知光微刻者的解析度，惟容易 爲種種物質所吸收。當如於使用紫外線光於光源之習知光 微刻中，使用一折射光學系統之縮小曝光，以EUV光進 行時，一玻璃材料吸收EUV光。這大幅減少到達一諸如 晶圓之曝光靶體之光量。爲避免此情況，以EUV光進行 之縮小曝光必須使用一反射光學系統。 圖2係顯示根據習知技術，一使用EUV光之投影曝 光設備整體之示意圖。EUV曝光設備包括一 EUV光源（ 未圖示）、一照明光學系統（未圖示）、一光罩（掩模） 101、一光罩載台102、一基板載台103、一基板104、一 200913008 真空室1 05以及一包含六個鏡的反射縮小投影光學系統 106。曝光設備亦包括例如一用來將真空室105中的氣體 排出之抽空系統、一低溫幫浦（冷阱）1 〇 7、一渦輪分子 幫浦108及一乾式幫浦109。 用於一EUV曝光設備之EUV光容易被設備中的大氣 所吸收。特別是氧及濕氣強烈吸收EUV光。爲維持EUV 光於一室中的傳輸，須使用例如一真空幫浦將室抽空，因 此，曝光設備經常具有諸如真空幫浦之複數抽空系統。室 內壓力宜爲10_3帕，EUV光貫穿該室傳播，氧及濕氣之 局部壓力宜盡量低。 惟，當搬運一基板時，附著於基板上之濕氣等散落於 室中。更糟的是濕氣容易附著於室內壁，且幾乎不能排出 。當濕氣附著於一光學元件時，其氧化光學元件，並因此 減少光學元件之反射率。 當室被抽空時，諸如載台之機構產生烴。當於曝光期 間，曝光光線與一光阻相反應時，亦產生烴。當此等烴爲 光學元件表面上的曝光光線所照射時，其等在脫氫成爲碳 時，附著於光學元件表面上。附著於光學元件表面上之碳 吸收EUV光，造成光學元件之反射率減少。光學元件之 反射率減少導致生產量的減少。 特別是在光學元件容納於EUV曝光設備中的空間中 ，濕氣及烴之局部壓力須保持夠低。爲降低例如濕氣及烴 於曝光設備中之局部壓力，使用一種冷阱型真空幫浦，其 在排出諸如濕氣及烴之污染分子方面優異。 -5- 200913008 在此將解釋冷阱型真空幫浦之原理。將該幫浦之低溫 表面插入一真空室內，以凝結並吸收室中的污染分子，藉 此將其等排出室外。已知該幫浦相較於其他機構之幫浦， 在水分子的排出方面特別優異。此後稱此幫浦爲低溫幫浦 (冷阱）。 曰本專利早期公開第2005-101537號揭示一種曝光設 備’其中，二個低溫幫浦容納於一室中，自一光罩延伸至 一基板。該專利參考案所說明之曝光設備於再生低溫幫浦 中停止曝光處理。日本專利早期公開第200 5 -3 5 3 9 8 6號揭 示一種曝光設備，其中，諸低溫幫浦放置於一投影光學系 統室中’緊鄰其於晶圓側及光罩側上之曝光光線傳輸開口 。此等低溫幫浦分別吸收並陷捕自晶圓上之光阻及光罩載 台空隙隔離出來的氣體。甚至於該專利參考案中說明之曝 光設備於再生低溫幫浦中停止曝光處理。 不幸地，由於低溫幫浦係收集式幫浦，因此，其抽空 能力於抽空達一預定量之後劣化。爲應付此問題，須定期 進行再生處理，藉由增高抽空表面的溫度，排出所吸收氣 相污染分子。於再生處理期間，由於排出氣體分子，因此 無法進行諸如曝光之基板處理。這造成生產量的減少。 【發明內容】 本發明之一例示性目的在於提供一種基板處理設備， 其甚至於例如一低溫幫浦再生時，仍可進行基板處理。 根據本發明之第1態樣，提供一種設備，其包含一真 -6 - 200913008 空室，並於真空室中處理一基板，該設備包含：諸幫浦， 構成抽空真空室；一第1低溫幫浦，容納於真空室中；一 第2低溫幫浦，容納於真空室中；以及一控制器，其交替 停止第1低溫幫浦及第2低溫幫浦。 根據本發明之第2態樣，提供一種設備，其包含一真 空室，並於真空室中處理一基板，該設備包含：諸幫浦， 構成抽空真空室；一低溫幫浦，容納於真空室中；一可啓 /閉隔間，構成於真空室中隔離一包含低溫幫浦之空間； 以及一控制器，構成隔離包含低溫幫浦之空間，使隔離之 低溫幫浦停止，並使諸幫浦之一抽空隔離空間。 根據本發明，可提供一種基板處理設備，其甚至於例 如一低溫幫浦再生時，仍可進行基板處理。 由以下參考附圖所作例示性實施例之說明，本發明之 進一步特點將可瞭然。 【實施方式】 圖1顯示當處理基板之基板曝光設備係一藉EUV光 將一形成於光罩上之圖案投影並轉印於基板之曝光設備時 之一實施例。根據本發明，處理設備不特別限定於曝光設 備，並可應用於一基板處理設備，其於低真空環境中，在 一基板上進行諸如蝕刻、真空沉積及離子注入。 曝光設備包括一 EUV光源（未圖示）、一照明光學 系統（未圖示）、一光罩（掩模）1、一光罩載台2、一 基板載台3、一基板4、一真空室5以及一包含六個鏡的 -7- 200913008 反射縮小投影光學系統6。曝光設備亦包括低溫幫浦（冷 阱）7A及7B、渦輪分子幫浦8A及8B及乾式幫浦9A及 9B’其等作爲將室5中之氣體排出之抽空系統，並維持室 5之內部空間於一真空環境中。 EUV光源（未圖示）包含若干類型。一作爲此等類 型之一的雷射產生之電漿光源可藉由選擇目標材料/發出 幾乎只是必要波長範圍中的光成分。例如，當氣（Xe )自 一脈衝噴嘴噴出成爲目標材料，並以一脈衝雷射照射以產 生一電漿時’發出波長範圍1 3至1 4 n m之E U V光。照明 光學系統（未圖示）包含例如複數多層鏡及光學積分器。 照明光學系統之角色包含例如有效率地會聚光源所發射的 光’並使於一曝光區域中的照明均勻。光學積分器亦扮演 以一預定數値孔徑均勻照射掩模的角色。 反射式縮小投影光學系統6包含複數個多層鏡，此等 鏡藉由以鉬（Mo)及矽（Si)交錯塗布一基底形成。由 於多層鏡相對於EUV (極紫外線）光約6 7 %的正常反射率 ’因此，多層鏡所吸收的大部分能量轉換成熱。有鑑於此 ’使用低熱膨脹玻璃等作爲鏡基底材料。 光罩載台2及基板載台3具有在真空環境下被驅動的 機構’並可以和放大縮小率成正比之速率同步掃瞄。藉雷 射千涉儀（未圖示）觀察及控制光罩載台2及基板載台3 的位置及方位。光罩（掩模）1藉一光罩夾頭保持於光罩 載台2上。基板4藉一基板夾頭保持於基板載台3上。光 罩載台2及基板載台3分別具有精細定位機構，並可將光 -8 - 200913008 罩1及基板4定位。 一對準檢測機構（未圖示）測量光罩1與投影光學系 統.6之光軸間之位置關係以及基板4與投影光學系統6之 光軸間之位置關係。根據測量結果，調整光罩載台2及基 板載台3之位置及角度，俾光罩1之一投影影像匹配一預 定位置。一焦點位置檢測機構（未圖示）沿垂直方向檢測 基板表面上光罩圖案之焦點位置，以維持投影光學系統6 於基板表面上的成像位置。於完成一曝光之後，基板載台 3沿X及Y方向一步一步移動，並到達次一曝光開始位置 ，再度進行曝光。 於本實施例中，曝光設備包括複數個（二個）低溫幫 浦7A及7B作爲冷阱，並吸收室5之內部空間中的污染 分子。低溫幫浦7A及7B具有面板型冷卻表面。此等面 板透過諸管，連接於設備外側的低溫冷凍機1 1 A及1 1 B， 藉壓縮液態氦冷卻，並排出內部氣體。曝光設備包括複數 個（二個）隔間，此等隔間具有可啓/閉門1 2 A及〗2B。 此等隔間於室5中形成複數個（二個）圍封空間丨4 A及 14B’此等圍封空間14A及14B藉由關閉門12A及12B, 圍繞低溫幫浦7A及7B。室5之壁、自室5之壁突出之固 定壁13A及13B以及處於關閉狀態之門12A及12B構成 諸隔間，此等隔間形成圍封空間1 4 A及1 4 B。當空間1 4 A 及14B被門12A及12B圍封時，空間14A及14B形成用 來再生低溫幫浦7A及7B之再生處理空間。室5中異於 圍封空間1 4 A及1 4 B之一空間可爲曝光空間。門丨2 a及 200913008 1 2 B藉啓/閉機構啓/閉。門】2 A及1 2 B由熱絕緣材 ，並可抑制於再生低溫幫浦7A及7B時產生的熱 曝光空間。渦輪分子幫浦8 A及8 B以及乾式幫浦 9B容納於空間14A及MB中。低溫幫浦7A及7B 成一第1冷阱及一第2冷阱。門12A及12B分別 第1門及一第2門。此二隔間分別構成一第丨隔間 2隔間。 低溫幫浦7A及7B藉第1及第2可伸長臂 1 0B活動保持。移動低溫幫浦7A及7B之移動機 恆爲臂。諸門啓/閉機構及諸移動機構（諸臂）藉 器15控制。第1及第2臂10A及10B構成一第1 構及一第2移動機構。 當一臂1 0 A伸長時，臂1 〇 A所保持之低溫幫消 近基板4，並可充分排出在曝光時產生的濕氣及烴 ，門1 2 A未關閉，因此，空間14 A未圍封。另一 另一臂10B縮回，並因此，空間14B藉由關閉門 封。低溫幫浦7B接近渦輪分子幫浦8B容納於圍 1 4 B中。圍封空間1 4 B中之低溫幫浦7 B停止低溫 11B之冷氣運轉，並於正常溫度下再生。爲快速排 收之氣體分子，冷卻表面可藉由安置一加熱器（未 於冷卻表面上，予以加熱。於此情況下，可啓/閉 及1 2B之構件須與熱絕緣。所排出氣體（污染分子 輪分子幫浦8B及乾式幫浦9B平穩地抽出設備外。 亦即，在藉由關閉一隔間之門形成一圍封空間 料製成 被導至 9 A及 分別構 構成一 及一第 10A及 構不必 一控制 移動機 ϊ 7A移 。此時 方面， 12B圍 封空間 冷凍機 出所吸 圖示） 門 1 2A )藉渦 時，控 -10- 200913008 制器15控制門驅動機構，俾不關閉其他隔間 的門。於再生一低溫幫浦時’控制器丨5亦控 構及諸移動機構（諸臂），俾將低溫幫浦插入 ，並將其他低溫幫浦之至少一者插入曝光空間 地接近基板載台處。 一壓力感測器（未圖示）容納於再生處理 可確認再生處理是否完全。於再生處理完成後 生處理空間中的壓力匹配曝光空間內的真空度 配未負面影響曝光空間之真空度時，隔開圍封 啓。 控制器1 5交替地--再生低溫幫浦7A万 ’一低溫幫浦可吸收於作爲曝光空間之室中的 而另一低溫幫浦則再生。低溫幫浦於一較室5 間內再生。由於自再生之低溫幫浦排出之氣體 *寸i間內’因此’渦輪分子幫浦等可有效率地 理。將一自再生低溫幫浦排出之氣體（污染分 幫浦不特別限定於一渦輪分子幫浦或乾式幫浦 例如一旋轉幫浦及一油擴散幫浦之至少一者。 此等低溫幫浦以在諸隔間及諸門所形成之 內再生較佳。惟，若一低溫幫浦可充分吸收所 體（污染分子），而另一低溫幫浦再生，此等 無須恆於諸隔間及諸門所形成之諸圍封空間內] 若此二低溫幫浦均無須再生處理，其等即 抽空曝光空間。相較於一次活化一低溫幫浦之 之至少一者 制諸驅動機 圍封空間內 內，且較佳 空間中，並 ，當確認再 ，或壓力匹 空間之門開 I 7B 。因此 污染分子， 小的圍封空 僅散布於圍 進行再生處 子）抽空的 ，亦可使用 諸圍封空間 排出之一氣 低溫幫浦即 再生。 可立刻用來 情形，這容 -11 - 200913008 許藉由降低冷凍機的冷氣能力抽空。於此情況下，諸低溫 冷凍機可藉容納於設備中的壓力感測器（未圖示）以及安 置於低溫幫浦7A及7B之抽空表面上之諸溫度感測器（ 未圖示）控制。 該實施例假設複數個低溫幫浦7A及7B藉活動、可 伸長臂10A及10B保持。惟，本發明甚至可應用於複數 個低溫幫浦7A及7B不藉活動、可伸長臂保持時，雖則 其等抽空產生於曝光空間內之濕氣及烴的能力降低。而且 ’甚至當僅提供一低溫幫浦及隔間時，低溫幫浦於圍封之 再生處理空間再生，俾自再生之低溫幫浦排出之氣體永遠 不進入圍封空間內。這使得甚至當低溫幫浦再生時，仍可 進行曝光處理。 本實施例舉例說明一基板載台室，其容納一用來保持 基板之基板載台。惟，本發明亦可應用於一光罩載台室 ’此室容納一用來保持光罩之光罩載台，以及一投影光學 系統及照明光學系統，此等系統包含諸反射光學元件。 其次將說明使用上述曝光設備之裝置製造方法之一實 施例。 諸裝置（例如半導體積體電路裝置及液晶顯示裝置） 藉由一使用上述曝光設備將一塗布有光敏劑之基板暴露於 輻射能的步驟、一將在曝光步驟中曝光之基板顯影的步驟 以及其他已知步驟製造。 雖然業已參考例示性實施例說明本發明，惟須知，本 發明不限於所揭示之例示性實施例。以下申請專利範圍之 -12 - 200913008 範疇須根據最廣闊的解釋，以涵蓋所有此種變更、均等構 造及功能。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示根據本發明之一實施例，曝光設備整體之 示意圖；以及 圖2係顯示根據習知技術，曝光設備整體之示意圖。 【主要元件符號說明】 1 :光罩 2 :光罩載台 3 :基板載台 4 :基板 5 :室 6 :投影光學系統 7A，7B :低温幫浦 8A,8B :渦輪分子幫浦 9A,9B :乾式幫浦 1 0A :第1臂 1 0B :第2臂 1 1 Α,Ι 1B :低溫冷凍機 1 2A, 12Β ：門 1 3 A, 1 3Β :固定壁 1 4 A，1 4 Β :空間 1 5 :控制器 -13-

Claims (1)

1. 200913008 十、申請專利範圍 1. 一種設備，其包含一真空室5，並於該真空室中處 理一基板，該設備包括： 諸幫浦，構成抽空該真空室； 一第1低溫幫浦，容納於該真空室中； 一第2低溫幫浦，容納於該真空室中；以及 一控制器，其構成交替停止該第1低溫幫浦及該第2 低溫幫浦。 2. 如申請專利範圍第1項之設備，其進一步包括： 一第1可啓/閉隔間，構成於該真空室中隔離該第1 低溫幫浦；以及 一第2可啓/閉隔間，構成於該真空室中隔離該第2 低溫幫浦； 其中，該控制器構成控制該第1隔間及該第2隔間， 俾該第1隔間及該第2隔間根據交替地停止而交替地關閉 〇 3 .如申請專利範圍第1項之設備，其進一步包括： 一第1可啓/閉隔間，構成於該真空室中隔離該第1 低溫幫浦； 一第2可啓/閉隔間，構成於該真空室中隔離該第2 低溫幫浦； 一第1移動機構，構成移動該第1低溫幫浦；以及 一第2移動機構，構成移動該第2低溫幫浦； 其中，該控制器構成控制該第1隔間、該第2隔間、 -14- 200913008 該第1移動機構及該第2移動機構，俾當該第1低溫幫浦 停止時，該第1低溫幫浦位於該第1隔間所隔離之一空間 中，及當該第2低溫幫浦停止時，該第2低溫幫浦位於該 第2隔間所隔離之一空間中。 4. 一種設備，其包含一真空室，並於該真空室中處理 一基板，該設備包括： 諸幫浦，構成抽空該真空室； 一低溫幫浦，容納於該真空室中； 一可啓/閉隔間，構成於該真空室中隔離一包含該低 溫幫浦之空間；以及 一控制器，構成隔離包含該低溫幫浦之空間，使隔離 之該低溫幫浦停止，並使該等幫浦之一抽空隔離空間。 5 .如申請專利範圍第4項之設備，其進一步包括： 一移動機構，構成移動該低溫幫浦； 其中該控制器構成控制該移動機構，俾當該低溫幫浦 停止時，該低溫幫浦位於該隔間所隔離之空間中。 6. 如申請專利範圍第1或4項之設備，其中，該設備 構成使該基板於該真空室中暴露於輻射能。 7. —種裝置製造方法，該方法包括： 使用如申請專利範圍第6項之設備，使一基板暴露於 射能； 將該曝光之基板顯影；以及 處理該顯影之基板以製造該裝置。 -15-