TWI471891B - 帶電粒子微影機器及基板處理系統 - Google Patents

Description

帶電粒子微影機器及基板處理系統

本發明係關於一種帶電粒子微影設備以及在一群集之中的此微影設備的配置。

帶電粒子及光學微影機器及檢測機器通常都操作在真空環境之中。這需要用到夠大的真空反應室，以便容納該微影機器或是機器群。該真空反應室必須夠堅固且為氣密式，以便支援所需要的真空；同時還要有開口讓電氣、光學、以及電力纜線進入該反應室，以便讓晶圓或目標物被載入該反應室之中，並且允許接取機器以達保養及操作的需求。在含有帶電粒子機器的地方，該真空反應室還必須提供遮蔽作用，以防止外部的電磁場干擾該機器的操作。

先前的真空反應室設計有各項缺點，例如：相對於微影機器的總處理量，其重量過重、過度使用地板空間(floor space)、沒有出入門、以及開口附近的電磁遮蔽作用很差。

本發明的目的係提供一種改良的真空反應室，以便解決先前設計的缺陷。根據本發明一項觀點提供一種包括複數個帶電粒子微影設備的配置，每一帶電粒子微影設備皆具有一真空反應室。該配置進一步包括：一共用機器人，用以將晶圓運送到該等複數個微影設備；以及一晶圓裝載單元，用於每一帶電粒子微影設備，其會被配置在每一個別真空反應室的正面。該等複數個微影設備會被配置在一列中，俾讓該等微影設備的正面面向一通道用以讓該共用機器人通過，以便將晶圓運送至每一個設備；而每一微影設備的背面則面向一接取廊道；以及每一個真空反應室的後壁部皆具備一接取出入門，用以接取該個別的微影設備。

該等複數個微影設備可被配置在具有一中央共用通道的兩列之中。該等兩列微影設備可能會被配置成彼此反向，俾讓該中央共用通道位於它們之間；以及該等兩列微影設備亦可以被垂直堆疊，俾讓兩列皆面向該中央共用通道。該等複數個微影設備亦可能會被配置在具有一中央共用通道的複數列之中，其中，該等微影設備列之中的至少兩者會被配置成彼此反向，俾讓該中央共用通道位於它們之間，以及該等微影設備列之中的至少兩者會被垂直堆疊，俾讓兩列皆面向該中央共用通道。

每一個微影設備皆可能在其前壁部具備一裝載固鎖單元。一用於每一部帶電粒子微影設備的平台啟動器可能會被設置在每一個個別微影設備的正面處。該等平台啟動器單元可能包含啟動部件或啟動桿，用以在每一個個別的反應室裡面移動一平台。該裝載固鎖單元可能會被配置在每一個個別微影設備的平台啟動器的上方。

該共用機器人可能包括至少兩個機器人單元；以及該配置可能進一步包括一相鄰於該通道的機器人儲存單元，其可能會被配置在一列微影設備的末端處。某一列中的微影設備中一或多者可以二或多層方式被垂直堆疊。每一微影設備皆可能具備一來自地板的個別支撐體；或者，每一層微影設備皆可具備對地板的分離支撐體。

根據另一項觀點，該配置可被當成單一帶電粒子微影機器，其包括：複數個微影處理單元，每一者皆會被配置在一真空反應室(400)之中；該部機器進一步包括一共用機器人(305)，用以將晶圓運送至該等複數個處理單元；以及一用於每一個處理單元的晶圓裝載單元(303)，其會被配置在每一個個別真空反應室(400)的正面。該等複數個處理單元會被配置在一列之中，俾讓該處理單元的正面面向一通道(310)用以讓該共用機器人(305)通過，以便將晶圓運送至每一個處理單元；而每一個處理單元的背面則面向一接取廊道(306)；以及每一個真空反應室的後壁部皆具備一接取出入門，用以接取該個別的處理單元。

該等複數個處理單元可被配置在具有一中央共用通道的兩列中。該等兩列處理單元可能會被配置成彼此反向，俾讓該中央共用通道位於它們之間；以及該等兩列處理單元亦可以被垂直堆疊，俾讓兩列皆面向該中央共用通道。

下面將僅透過範例並參考圖式來說明本發明的各種實施例。

圖1係一帶電粒子微影系統100之實施例的簡化概略示意圖。例如：在美國專利案第6,897,458、6,958,804、7,019,908、7,084,414、及7,129,502號，美國專利申請公開案第2007/0064213號，及共同待審的美國專利申請案第61/031,573、61/031,594、61/045,243、61/055,839、61/058,596、61/101,682號便說明過此等微影系統，前述全部受讓給本發明擁有者且本文以引用的方式將它們完整併入。在圖1中實施例中，該微影系統包括一電子源101，用以產生一擴展電子射束120。該擴展電子射束120會被一準直透鏡系統102準直排列。經準直排列的電子射束121會照射在一孔徑陣列103上，其阻隔該射束的一部分，以創造複數個小射束122。該系統會產生大量的小射束122，較佳的係，約10,000至1,000,000道小射束。

該等電子小射束122會通過一聚光器透鏡陣列104，其會將該等電子小射束122聚焦在一射束空白器陣列105的平面之中，該射束空白器陣列105包括複數個空白器，用以偏折該等電子小射束中的一或多者。該等經偏折及未經偏折的電子小射束123會抵達射束阻攔陣列108，其具有複數個孔徑。該小射束空白器陣列105及射束阻攔陣列108會一起操作，用以阻隔該等小射束123或是讓該等小射束123通過。倘若小射束空白器陣列105偏折一小射束，其將不會通過射束阻攔陣列108中對應的孔徑，取而代至的係將會受到阻隔。但是，倘若小射束空白器陣列105沒有偏折一小射束，便將通過射束阻攔陣列108中對應的孔徑，並且會通過射束偏折器陣列109以及投射透鏡陣列110。

射束偏折器陣列109會偏折X及/或Y方向(實質上垂直於未被偏折小射束的方向)中的每一道小射束124，以便跨越目標物130的表面來掃描該等小射束。接著，該等小射束124便會通過投射透鏡陣列110並且被投射在目標物130之上。該投射透鏡配置較佳的係會提供約100至500倍的縮倍率。該等小射束124會照射在被定位於可移動平台132(其係用於攜載目標物130)之上的目標物130的表面上。對微影應用來說，該目標物通常包括一具備一帶電粒子敏感層或光阻層的晶圓。

該帶電粒子微影系統操作在真空環境中。真空係希望移除可能被該等帶電粒子射束離子化且吸引至來源處的粒子，移除可能會分離且被沉積在機器組成上的粒子，及移除可能會分散該等帶電粒子射束的粒子。通常會需要用到至少10^-6 巴的真空。為保持真空環境，該帶電粒子微影系統會被放置在一真空反應室140之中。該微影系統中的所有主要元件較佳的係皆被容納在一共用的真空反應室之中，該等主要元件包含：帶電粒子源、用以將該等小射束投射在該晶圓之上的投射系統、以及該可移動的晶圓平台。

於一實施例中，該帶電粒子源環境會被差分抽吸成高達10^-10 mbar之非常高的真空處。圖2係一真空反應室中的帶電粒子源環境之實施例的剖面圖。於此實施例中，可藉由差分抽吸作用來達成高達10^-10 mbar之非常高的真空。

藉由在該真空反應室之中併入一用於來源152的區域來源反應室150便能夠達成該差分抽吸作用。圖2中雖然僅顯示單一來源152；不過必須瞭解，來源反應室150可能包括更多個來源。來源反應室150裡的高真空可延長來源152的壽命時間；且甚至可能係某些來源152運作之所需。

抽吸以降低該來源反應室150中的壓力位準可依照下面方式來實施。首先，抽吸該真空反應室與該來源反應室以降低至該真空反應室的位準。接著，將該來源反應室額外抽吸至所希的較低壓力處，較佳的係，以熟練的技術人士已知的方式藉由化學吸收劑來進行。藉由使用一再生性、化學式、以及所謂的被動式抽吸器，例如除氣劑，便可以將該來源反應室150裡面的壓力位準變成低於該真空反應室中之壓力位準的位準，而不需要使用真空渦輪抽吸器。對照於為達此目的而使用真空渦輪抽吸器的情況，使用除氣劑可以避免該真空反應室的內部或緊臨的外圍附近會感受到聲音及/或機械震動。

在圖2中實施例中，該來源反應室150具備一閥門154，用以於必要時(也就是，倘若來源反應室150裡面的壓力位準必須保持在遠低於該真空反應室中之壓力位準的壓力位準處)閉合該來源反應室150與該真空反應室之間的連接。例如：倘若該真空反應室被打開(以便達到維修目的)，該閥門便可能會被閉合。於此情況，在該來源反應室150裡面會保持高真空位準以改良該微影設備的停工時間。並不需要等到來源反應室150裡面具有足夠的壓力位準，取而代之，現在僅需要抽吸該真空反應室以下降至所希的壓力位準，該位準會高於該來源反應室150中所需的位準。

閥門154會受控於一啟動單元156，該啟動單元156會控制被耦合至閥門154的一條狀物158的移動。該啟動單元156可包括一壓電式啟動器，例如Physikinstrumente型號N-214或N-215 NEXLINE。該啟動單元156可能會藉由電線160被連接至一控制單元及/或一電源供應器(兩者皆沒有顯示在圖中)。該電線可能會被塗佈以遮蔽電磁輻射。

圖3係一模組式微影系統的主要元件的簡化方塊圖。該微影系統較佳係被設計成模組的型式，以允許容易進行保養。主要的子系統較佳的係會被建構成自給自足式且可移除的模組，俾讓它們能夠盡可能以對其它子系統造成最少干擾的方式從該微影系統處被移除。這特別有利於被封閉在真空反應室之中的微影機器，要在該真空反應室中接取該機器會受到限制。因此，故障的子系統能夠被快速移除且置換，而不必中斷其它系統的連接或干擾其它系統。

在圖3中實施例中，該些模組式子系統包含：一照射光學模組201，其包含帶電粒子射束源101及射束準直系統102；一孔徑陣列與聚光器透鏡模組202，其包含孔徑陣列103及聚光器透鏡陣列104；一射束切換模組203，其包含小射束空白器陣列105；以及投射光學模組204，其包含一射束阻攔陣列108、射束偏折器陣列109、以及投射透鏡陣列110。該等模組會被設計成用以滑進與滑出一校直框架。在圖3中實施例中，該校直框架包括一校直內側子框架205以及一校直外側子框架206。一框架208會透過震動阻尼底座207來支撐該等校直子框架205及206。晶圓130會座落在晶圓台209之上，而該晶圓台209則接著會被安置在夾盤210之上。夾盤210位於平台短衝程211及長衝程212之上。該微影機器會被封閉在真空反應室400中，該真空反應室400包含一或多個mu金屬遮蔽層215。該部機器會座落在受到多個框架部件221支撐的基底平板220之上。

每一模組皆需要用到大量電氣訊號及/或光學訊號及電力以達操作目的。位於該真空反應室內部的模組會從通常位於該反應室外面的控制系統處接收該些訊號。該真空反應室包含多個開口，稱為埠口，以允許攜載該等訊號的纜線從該等控制系統處進入該真空殼體，同時在該等纜線附近保持真空密封效果。每一個模組較佳的係皆有自己的電氣、光學、及/或電力纜線連接線群，它們會繞送穿過專屬於該模組的一或多個埠口。這可以中斷連接、移除、以及置換一特殊模組的纜線，而不會干擾任何其它模組的纜線。

圖4A係和一共用晶圓裝載系統協同操作的一群微影機器300的佈局範例。於此範例中，有十個微影機器301被排列在兩列中，每列五個。每一微影系統皆被容納在各自的真空反應室中，每一反應室的正面皆面向一中央通道310而每一個反應室的背面則面向一接取廊道306。

該中央通道會容納：一機器人305，用以將晶圓運送至每一個微影機器301；一裝載固鎖或晶圓裝載單元303，用於每一部機器301，以將晶圓載入該部機器中；及一平台啟動器304，用於每一機器，以在真空反應室裡移動該部機器的晶圓平台。該共用機器人305可包括一個以上的機器人單元，每一機器人單元皆被配置成用以實施所分配給該共用機器人305的功能。倘若一機器人單元功能異常，另一個機器人單元可接替其功能，這會最小化因機器人固障所導致該佈局的停工時間。功能異常的機器人單元可以從該佈局處被拋棄並且輸送至一機器人儲存單元307。接著，便可以對該機器人單元進行維修，而不會干擾該佈局的操作。

每一個真空反應室在其前壁部包含一晶圓裝載開口，用以接收一晶圓。該裝載固鎖單元(以及該機器人)較佳的係被設置在約為該微影機器之晶圓平台的高度處，也就是，約為該真空反應室之高度的一半處。雖然圖4A中並排顯示該裝載固鎖或晶圓裝載單元303以及該平台啟動器304，但是，較佳的係如圖4B中的配置所示般地將該裝載固鎖或晶圓裝載單元303配置在該平台啟動器304的上方。每一個真空反應室還在其後壁部中包含一出入門，以便允許接取該微影機器以達保養、修理、以及操作調整的目的。

每一部微影機器較佳的係會被設置在其自己的真空反應室之中。該帶電粒子微影系統中的所有主要元件較佳的係皆被容納在一共用的真空反應室之中，該等主要元件包含：帶電粒子源、用以將該等小射束投射在該晶圓之上的投射系統、以及該可移動的晶圓平台。下面將詳細說明用於容納一帶電粒子微影系統的真空反應室400的各種實施例。每一機器的晶圓處理機器人及平台啟動器亦可被放置在具有該微影機器的相同真空反應室之中，或者，它們可被放置在分離的真空反應室之中。該平台啟動器通常包含多個電馬達(例如線性電馬達)，較佳係，它們會藉由磁場遮蔽層而與該微影機器分離。這可藉由在容納該微影機器的真空反應室的壁部提供一或多層mu金屬層並接著將該平台啟動器放置在一分離的反應室之中而達成。圖5A至5D係用於容納一帶電粒子微影系統的真空反應室400的實施例。

因為建構及運作製造廠的成本很高而且製造廠的規模越大成本便越高，所以，製造廠裡面的地板空間非常的珍貴。因此，有效使用製造廠的地板空間非常重要，而且該等微影機器較佳的係會被設計成盡可能消耗較少的地板空間並且盡可能有效地和其它機器密接在一起。

該真空反應室較佳係具有實質上正方形的涵蓋面積(也就是，該反應室的地板為正方形或約為正方形)。這可達成有效配置以便容納該微影機器，其通常被設計成露出一圓形晶圓，並且例如產生如圖4A所示之多部微影機器的有效配置。再者，該反應室亦可能具有類盒體的形狀，較佳的係，高度會受到限制以允許進一步縮減製造廠空間佔用率。於一實施例中，該反應室的形狀會被設計成實質上為立方體(也就是，反應室的高度約和它的寬度及深度相同)。

於一替代配置中，除了並排配置外，該等真空反應室還會被垂直堆疊。圖4B便顯示具有此配置的一列真空反應室的立體圖。可以使用兩層、三層、甚至更多層真空反應室，例如用以在相同地板空間中產生如圖4A所示之由20個反應室(兩層)或30個反應室(三層)組成的配置。多個反應室可以利用一共用的真空抽吸系統以及一共用的運送機器人系統。或者，每一層反應室或是每一列反應室可以運用一共用的真空抽吸系統以及一共用的運送機器人系統。

圖5A至5D中實施例包括一真空反應室400，其在該反應室的後壁部具備一出入門402，且在此範例中還形成該後壁部。該實施例進一步包括：在該反應室之前壁部的一晶圓裝載狹縫418(如圖5C所示)；及在該反應室之頂端壁部的多個埠口420及多個真空抽吸器430，本範例中為所謂的渦輪抽吸器。該反應室400可由下面所建構：不銹鋼、鋁或其它合宜材料、或該些材料的組合。以較輕材料為宜，例如鋁，以便降低該反應室的重量，當預期該微影機器會以空運(為避免因海運所造成的腐蝕和其它問題，可能以空運方式為宜)從工廠被運輸至製造廠，這便特別重要。

可使用橫樑或大樑404來強化壁板405，俾讓該等壁部可使用較薄的平板厚度以便降低該反應室的重量與成本。不過，對該反應室的某些壁部來說並不適宜使用此構造，舉例來說，開口所在的壁部。該些壁部較佳的係由較厚的平板構成，以便即使有開口仍可提供必要的堅固性。

反應室400的壁部可在它們的邊緣處被焊接在一起。不過，焊接該等壁部可能既緩慢且昂貴，舉例來說，因為要達成精密氣密焊接效果而不讓該等真空反應室壁部產生變型可能相當複雜。替代的構造係藉由在該等壁部的邊緣處將它們黏著在一起所達成的構造，如圖6A中的範例所示。具有梯狀邊緣兩個壁部501與502會如圖中所示般地相互扣接，在接合表面之間則塗敷著一黏著劑505。合宜黏著劑的一範例為Araldite 2020。延伸經過壁部501進入壁部502之中的凹孔504中的螺栓或定位接針503可以用來在黏著過程期間定位該等壁部501、502。一替代的構造方法如圖6B中所示。該等壁部501與502的邊緣會形成角度，而一支條510則可被設置在該等壁部的該等邊緣之間。定位螺栓或接針511可以用來定位該等壁部與該支條，而O形環512則可以用來密封該等壁部與該支條510之間的接合點。該等螺栓511會被併入在該等O形環512的外面。此構造會造成一自我鉗固配置，該反應室中的真空所產生的壓力有助於將該等接合壁拉壟在一起並且產生更佳的密封效果。支條510連同用以連接該支條及具有不同配向之雷同支條的角件可構成一會被併入真空反應室壁部(包含壁部501與502)之中的自我軸承(self-bearing)架構。雖然圖6A與6B中反應室壁部為實心壁部；不過較佳係，該等壁部能使用下面所述的夾層構造。

該真空反應室的壁部較佳的係還包含一或多個mu金屬層，以便隔離該反應室外部的磁場。此等磁場可能會影響該等電子射束並且干擾該微影系統的正確操作。mu金屬可能會被併入該等反應室壁部的內側表面上，或是被夾設在其它材料層之間的壁部構造裡面。或者，mu金屬亦可能會被併入該等反應室壁部的外側表面上。伸出該反應室的部分，例如該微影機器(晶圓平台及帶電粒子柱)的腳部或支撐部以及該平台啟動桿，皆會被下面的mu金屬構造(也就是，延伸在該反應室外面的mu金屬構造)覆蓋。

圖中支條510雖然為單一器件；不過，其亦可被建構成夾層器件，舉例來說，交替的絕緣層和mu金屬層，該支條的真空(內)側最後則為鋁層。依此方式，該等反應室壁部中的遮蔽層便能夠接續貫穿圖6B的整個結構不被中斷，從而產生一該遮蔽層完全被併入(且為連續)該真空反應室的結構之中的套件組型式的真空反應室。

圖7A係具有兩層mu金屬層的一真空反應室的一實施例。圖中反應室壁部601的一區段在該壁部的外側表面上有強化樑柱602，例如圖5A中強化樑柱或大樑407。一第一mu金屬層603在該mu金屬層603和反應室壁部601之間具有肋條型的多個分隔部件604，以在其間產生一空間。一第二mu金屬層605在該等兩個mu金屬層之間具有多個分隔部件606，以在其間產生一空間。該等mu金屬層中有孔洞以在抽空該反應室時防止該真空反應室中有壓力差。

圖7B係一真空反應室的一替代實施例，其具有一開放層610以分離該等兩層mu金屬層603與605，其中，該層610較佳的係具有開放結構，例如蜂巢。為清楚起見，圖中層雖然係分開的；但是，該等層實際上則會被形成單一的複合壁部。該層610會提供一重量輕但堅固的壁部來分離形成一夾層構造的該等兩層mu金屬層，俾便能夠省去圖7A之實施例中的分隔部件604與606。此構造還可達到省略壁部601外側表面上的強化樑柱602的目的。其可能還會提供一第二壁部607。壁部601與607較佳的係由鋁製成，而層610較佳的係一鋁質蜂巢。所生成的複合壁部結構提供一種製造容易且廉價的壁部，其能夠被事先製作，而且重量輕又堅固，該蜂巢層則提供該壁部必要的強度。再者，該複合壁部結構可能還會併入一或多層的mu遮蔽層。

該等mu金屬層較佳的係會藉由一絕緣層(例如由碳纖維及/或玻璃強化塑膠所組成的複合層)而與導體層分離。該複合壁部的其中一實施例包括一夾層構造，其包括：一第一絕緣層，一鋁質蜂巢層，一mu金屬層，一第二絕緣層，以及一實心鋁質層。額外的mu金屬層及絕緣層組亦可被加入，以提高該反應室壁部的磁場遮蔽效果。該實心鋁質層較佳的係在真空側。蜂巢狀鋁材會提供該夾層的強度。該蜂巢層的厚度可以提高，或者可以使用額外的蜂巢層以提高壁部的堅硬度。該等層較佳的係會被黏著在一起。當開放層610係由一絕緣層所製成時，本身便能夠提供一絕緣層以分離該等mu金屬層。利用此構造的複合反應室壁部會提供一能夠事先製作的重量輕且堅固的壁部，並且會被設計成具有必要的磁場遮蔽程度。此結構將該mu金屬遮蔽層併入該真空反應室的壁部之中，並且避免使用厚的實心金屬層達成必要的強度。應該注意，上面所述的任何複合壁部可以使用在本文所述的真空反應室的任何實施例中。

圖8A係穿過真空反應室400之底部壁部(地板)的剖面圖，其會在該處介接用以支撐容納在該反應室之中的微影機器的框架。圖中框架部件702延伸穿過反應室壁部並座落在基底平板701之上。多個反應室壁部703鄰接該框架部件702並且可被焊接至該框架部件(焊點705)。兩個mu金屬層704同樣鄰接該框架部件702，避免出現會讓外部磁場進入該反應室之中的隙縫。

為減少基底平板701和真空反應室400之間會影響該微影機器之穩定性的聲音與震動耦合作用，替代實施例顯示在圖8B與8C之中。於該些實施例中，該等反應室壁部703不會被牢牢地固定至框架部件702，並且在該等壁部和該框架部件之間會有一小隙縫。該等壁部部分會受到一震動阻尼元件710(例如氣動避震器(air mount))支撐。該等mu金屬層704會延伸在框架部件702的上方或下方，以消除該遮蔽層中的任何隙縫。其亦可能會提供一伸縮區段712(其會延伸在框架部件702的上方)，以便為該反應室壁部提供額外支撐並且在該框架部件附近提供額外的密封作用，同時允許些許屈曲作用以減少該基底平板和該等反應室壁部之間的機械性耦合作用。在圖8B的實施例中，伸縮區段712係被耦合至該等mu金屬層704。取代之的係，在圖8C的實施例中，伸縮區段712則係被耦合至該等反應室壁部703。除此之外，舉例來說，該等mu金屬層704還會藉由鉗固作用被耦合至該等反應室壁部703。

該微影機器需要用到大量的電氣訊號及光學訊號以進行操作，該等訊號必須離開該真空反應室以便連接至通常位於該反應室外面的控制系統。該真空殼體包含多個開口，稱為埠口，用以讓攜載該等訊號的纜線從該等控制系統進入該真空殼體之中。該等埠口會被設計成用以在該等纜線附近達成真空密封效果。該微影系統較佳的係具有模組式構造，俾便各種關鍵子系統能夠從該系統中被移除以及被置換，而不會干擾其它子系統。為促成此設計，每一個子模組系統較佳的係具有自己的電氣、光學、及/或電力纜線連接線群，它們會繞送穿過專屬於該模組的一或多個埠口。這可以中斷連接、移除、以及置換一特殊模組的纜線，而不會干擾任何其它模組的纜線。該等埠口較佳的係會被設計成用於以一個單元的形式，舉例來說，一電子單元，幫助移除以及置換該等纜線、連接器、及埠口蓋。該真空反應室還需要用到用於一或多個真空抽吸器的多個開口，用以將空氣從該反應室中抽出，以便排空該反應室。

在圖5A至5D中實施例中，該等埠口420及真空抽吸器430係被放置在反應室400的頂端壁部上。於此實施例中，沿著該頂端壁部的正面於柱狀殼體中提供四個真空抽吸器430，舉例來說，渦輪抽吸器，它們會被連接至真空抽吸器開口431；並且在該頂端壁部的兩側提供配置二十個柱狀埠口420。來自該等埠口的纜線會透過被配置在纜線架438中的管線437被繞送至相關聯的控制系統。

圖9A係穿過真空反應室400的頂端壁部(天花板)的剖面圖，圖中顯示一埠口420。圖中頂端壁部的一部分801具有一被蓋部802閉合的開口。兩個mu金屬層804與805同樣具有一對應的開口。上方mu金屬層804具有一密接在該層804中的蓋部上方的帽部806，用以在該帽部處於正確位置中時提供一完全遮蔽層。纜線810會經由該埠口蓋802及該帽部806進入該真空反應室，並且結束於連接器811中。該等mu金屬層之中的開口必須夠大用以讓連接器811通過，俾便在必要時能夠移除且置換由連接器811、纜線810、帽部806、以及蓋部802所組成的組件。

圖9B係埠口420的一替代實施例。每一mu金屬層804、805皆具有一帽部807、808。該等mu金屬帽部會透過螺栓或連接接針809，其具有彈簧和類彈簧元件而被附接至蓋部802。當該埠口閉合時，該等mu金屬帽部807與808會被推抵該等個別的mu金屬層804與805，以便在該等mu金屬層中的開口上方正向關上該等帽部。這會確保當該埠口被閉合時，在該等mu金屬層中不會有任何隙縫。該結構還將該等mu金屬帽部807與808固定至該埠口蓋部802。

圖9C係埠口420的另一替代配置。為簡化起見，圖中僅顯示該埠口的其中一側。於此配置中，該反應室壁部包含一第二壁部層820，並且還包含一第三mu金屬帽部821。該等三個mu金屬帽部會透過螺栓或連接接針809，其具有彈簧和類彈簧元件，被附接至蓋部802，如同先前的實施例。當該埠口被閉合時，mu金屬帽部807與808會被推抵該等個別的mu金屬層804與805，而mu金屬帽部821則會被推抵壁部層820。每一mu金屬層804與805皆有一蓋部，用以進一步確保該遮蔽層之中不會有任何隙縫。或者，甚至除此之外，該等mu金屬帽部還可能具備蓋部。

該等埠口420及真空抽吸器開口431可能具有如圖5A至5D中圓形設計，或是如圖10A中正方形或矩形設計。該等埠口較佳的係專屬於該微影機器的一特殊模組式子系統，並且可以根據一子系統必要的纜線連接線的數量來設計其大小。舉例來說，如圖10B中所示，照射光學子系統可能會需要用到一大型埠口421，投射光學子系統可能會需要用到一略小型的埠口422，而其它子系統則可能會需要用到更小型的埠口423與424。

一真空反應室400可能具有多個專屬真空抽吸器430中的其中一者。同樣，一或多個真空抽吸器則可能被數個真空反應室分享。每一反應室皆可具有一小型的真空抽吸器，且分享一較大型的真空抽吸器。使用一個以上抽吸器用以在該真空反應室400中達成真空的能力會創造真空抽吸器冗餘能力，其可改良真空操作的可靠度。倘若一真空抽吸器功能異常，另一個真空抽吸器便能夠接替其功能。

圖11係分享兩個渦輪真空抽吸器430的五個真空反應室400的配置。該等真空抽吸器會被配置在一分享導管或管路432的每一個末端處。於一實施例中，該等該等抽吸器430及該導管或管路432會從一中央位置處來服務兩列反應室400。被分享抽吸器的數量可以改變，也就是，一個或多個。該導管或管路432會透過一摺板或閥門433被連接至每一個真空反應室。該摺板或閥門433較佳的係由mu金屬製成或是包含一mu金屬，以便提供遮蔽作用。

舉例來說，具有一或多個低溫抽吸器遮板形式的水蒸氣低溫抽吸器460可能會額外被併入每一個真空反應室之中，用以捕捉該反應室中的水蒸氣，以便幫助在該反應室之中形成真空。這會縮小用於產生足夠真空所需的真空抽吸器的大小且縮短抽成真空的時間，並沒有使用任何移動部件，俾使不會產生其它類型的低溫(<4K)系統通常會造成的震動。該水蒸氣低溫抽吸器460會透過閥門461及冷卻劑供應線路462被連接至低溫抽吸器控制系統463。

因此，藉由該低溫抽吸器系統中的渦輪真空抽吸器430及水蒸氣低溫抽吸器460兩者便能夠產生圖11中所示之配置的真空反應室中的真空。較佳的係，該等渦輪抽吸器430會先被啟動，接著，再藉由低溫抽吸器控制系統463來啟動該低溫抽吸器系統，以便產生真空。相較於其它真空抽吸啟動控制技術，在水蒸氣低溫抽吸器460之前先啟動一渦輪真空抽吸器430可達成更有效的真空抽吸程序。為進一步提高效率，該或該等渦輪抽吸器430可以在其啟動後的一段特定時間週期之後與該真空反應室隔離。此時間週期可能會對應於達成一特定預設臨界值以下的壓力數值所需要的時間。在隔離該或該等渦輪抽吸器430之後，該水蒸氣低溫抽吸器460便可繼續操作以完成該真空之產生。

圖11中配置可以修正以容納多層的堆疊真空反應室，真空反應室不但會被垂直堆疊而且還會被並排配置。舉例來說，可以使用兩層、三層、甚至可能更多層的真空反應室在圖11中配置中產生由10個反應室(兩層)或15個反應室(三層)所組成的配置。多個反應室可以運用一共用的真空抽吸系統，而且一共用的真空抽吸系統可以供每一層反應室來運用。於一實施例中，屬於一組真空反應室的一真空反應室中的真空可藉由該共用的真空抽吸系統來分別抽空每一個反應室以達成。

回頭參考圖5A至5D，出入門402較佳的係會構成反應室400的整個後壁部。雖然此配置會產生數個問題；不過，其也會提供一重要的優點。此設計中該出入門的大尺寸會增加該出入門附近的密封邊緣的長度，使其更難保持該反應室中的真空。為達成良好的密封效果，該出入門必須非常平坦且堅硬，這會因為其大尺寸的關係而更難達成，並且會產生一更重的出入門而使其更難以打開與閉合。大尺寸需要在該反應室附近用到更多的自由空間以容納通常會擺動的出入門，其會佔用製造廠中寶貴的地板空間。然而，一用以構成該反應室之整個後壁部的出入門卻會提供最大的寬度與高度，用以將該微影系統的組成件移進與移出該反應室，這在具有模組式設計的微影系統中係一項重要的優點。這允許將一模組滑出，並且接著更換它，舉例來說，進行維修，而不需要進入該真空反應室。

該出入門402可能係由不銹鋼、鋁、或是其它合宜材料、或是該些材料的組合建構而成，舉例來說，其包含先前所述的夾層壁部構造。和反應室壁部雷同，該出入門較佳的係包含一或多個mu金屬層，以便隔離外部的電磁場。為減輕該出入門的重量同時保持必要的堅固性，門板406較佳的係包含垂直及/或水平強化樑柱或大樑407。該出入門的外緣亦可藉由被附接至該出入門之外側或內側周圍的類支條強化部件來強化。

該出入門較佳的係以實質上為垂直的方式向上打開，以便最小化該微影機器所需要的地板空間。此配置允許其它儀器或壁部被放置在比較接近該微影機器之後側的地方，或是避免產生出入門區塊所需要的工作或接取空間。

於某些實施例中，該出入門會被安置在有絞鏈的臂部，以便讓該出入門向上擺動。圖5A至5D中的實施例便使用此種設計。此實施例在平行四邊形配置中於該出入門的每一側運用兩支臂部410。該等臂部410透過桿部414以可旋轉方式被附接至該出入門402。該等臂部410允許該出入門402以弧形方式移動，當該出入門在閉合位置中時該等臂部410會從一鉸接點411處向下延伸，而當該出入門在打開位置中時該等臂部410則會處向上延伸。

可以提供一啟動部件412，例如電動螺旋推進軸以幫助打開與閉合該出入門402，用以部分克服該出入門的重量。該啟動部件412會傾斜地向上延伸，其較低端靠近該出入門而其較高端會在離該出入門較遠處連接至該等臂部410中的其中一者並靠近該臂部的支點411。為達此目的，亦以可提供替代構件，舉例來說，法碼或彈簧。當在閉合位置中時，該出入門402的重量以及該等臂部410的幾何形狀會推動該出入門抵頂反應室壁部。如圖5A中所示，當該出入門閉合時，該等臂部410比較長並假設會與垂線形成比較陡峭的角度，俾讓該出入門402的重量及重力會提供很大的閉合作用力。此閉合作用力較佳的係足以達到用以在該反應室中產生真空所需的初始密封作用。

該出入門402的外緣會在該真空反應室400的壁部上形成一密封墊。為達此目的，可以將一平坦支條附接至該反應室的上壁部、下壁部、以及側壁部，用以配接該出入門周圍附近的對應平坦區域。在該平坦支條或該出入門周圍的表面上會提供一O形環，較佳的係提供被配置成一內外O形環的兩個O形環。

為提供令人滿意的密封作用使能夠在該真空反應室中保持必要真空，該出入門實質上應平坦以便會適配在該反應室的壁部上而沒有隙縫。該出入門較佳係密接該反應室，最大變化約0.1mm，以讓該真空抽吸系統在該反應室中產生足夠的真空壓力，俾便藉由該反應室外面的環境壓力讓該出入門壓抵該等O形環以達到完全的真空壓力。藉由在建構該出入門之後對其外緣進行平坦化處理(舉例來說，藉由研磨處理)，便能夠達到該出入門所需要的平坦度。

因該出入門的重量及該等臂部之幾何形狀所造成的閉合作用力較佳係足以達到初始密封效果而不需施加額外作用力至該出入門上。倘若達到初始密封效果，該真空抽吸系統的操作便會拉引該出入門使其抵住該等O形環且能夠達到該反應室中的完全真空壓力。亦可使用固鎖榫或螺栓416來確保出入門402密封在該等反應室壁部上。

一面板417會被放置在該真空反應室400的前壁部中，其包含一狹縫418，用以從一晶圓裝載系統處接收晶圓。其還包含額外的開口419，用以讓啟動桿從該反應室外面的平台啟動器處進入該真空反應室。該平台啟動器會在該反應室內部移動該平台，以便讓該微影機器掃描該晶圓。該平台啟動器通常會使用電動馬達來產生該平台的必要機械性移動，而該些電動馬達會產生干擾該微影機器所使用之帶電粒子射束的電磁場。為防止此干擾，該平台啟動器會被放置在該反應室的mu金屬遮蔽層的外面。來自該平台啟動器的桿體會經由反應室壁部中的孔洞419進入該真空反應室，以在該反應室裡移動該平台。該真空反應室的前壁部較佳係由較厚的實心平板構成以容納該等開口。

於該真空反應室的某些實施例中，該出入門會由一抬升系統來打開，在升起時，該出入門會在該出入門的每一側受到引導。圖12A至12C中其中一個此類實施例具有一抬升系統450，其包括一起吊器451，用以在該出入門的每一側利用一鏈條來抬升該出入門402。舉例來說，用於此實施例的一合宜的起落架為Demag起落架型號DCS-Pro-5-500。纜線、電線、繩索、或是其它撓性的抬升元件或其它非撓性的抬升元件(例如齒輪條(gear rack))亦可能會用一絞盤。不過，對低彈力來說以鏈條為宜，因為其適用於無塵室環境中，因為鏈條離開與進入起落架有恆定的角度及位置(不同於纜線被纏繞在一絞盤的鼓輪之上時會改變角度與位置)，且因為其在所有方向中皆有撓性。

該抬升系統450具有導引元件，用以在垂直與水平兩個方向中至少於第一階段的打開中引導該出入門。出入門導軌452(受到一框架456支撐)會被設置在該出入門的每一側，它們具有實質上垂直走向的導軌軌道的形式，在下端的一傾斜部分453會以約45度的角度將該等導軌軌道帶往出入門402。導釘或滾筒454較佳的係在該出入門的每一側會有突出部用以扣接該等導軌軌道452，當該出入門打開及閉合時，該等導釘會沿著該等導軌軌道所形成的凹槽滑動。該等導釘454可直接被連接至門板或者較佳的係被連接至出入門強化樑柱455。當出入門402被打開時，該等出入門導軌452的組態會讓該出入門先朝上朝外移動(在本實施例中會以45度的角度移動)，接著，會進行垂直或幾乎垂直的移動，直到該出入門完全升至該真空反應室之頂端壁部之上為止，以便提供毫無阻礙的進入該反應室內部。

當該出入門402被閉合時，該出入門先垂直或幾乎垂直移動且接著以一角度朝下向內移動以閉合該反應室。針對前述實施例，該出入門較佳係密接該反應室，最大變化約0.1mm。因該出入門的重量及該等出入門導軌之幾何形狀所造成的閉合作用力較佳係足以達到初始密封效果而不需施加額外作用力至該出入門上。倘若達到初始密封效果，該真空抽吸系統的操作便拉引該出入門使其抵住該等O形環且達到該反應室中的完全真空壓力。不過，利用共享組態(如先前參考圖11討論的組態)的高容量抽吸器亦可在某種程度上補償較差的初始密封效果。亦可使用固鎖榫或螺栓416來確保出入門402會密封在該等反應室壁部上。

例如：該出入門402的外緣亦可藉由被附接至該出入門之外側或內側周圍461的類支條強化部件460來強化。該出入門的外緣會在該真空反應室的壁部上形成一密封墊。可將平坦支條463附接至該反應室的上壁部、下壁部、及側壁部，以配接該出入門周圍附近的對應平坦區域461。在該平坦支條463或該出入門周圍461的表面上會提供一O形環，且較佳係提供被配置成一內外O形環的兩個O形環。

其還會提供導引元件457用以在出入門402被打開與閉合時來導引該鏈條。在圖12A至12C的實施例中，會在該等出入門導軌452的旁邊提供一鏈條溝槽。該鏈條的其中一端會在點458處被附接至該反應室其中一側上的框架。該鏈條會下行右側出入門導軌452，繞行右鏈條導引元件457，在管道465中跨過出入門402的外側，繞行左鏈條導引元件457，上行左側出入門導軌452，在框架456的上端處繞行第三鏈條導引元件(459)，且跨越到起落架451。相較於僅利用起落架，此配置會減半所需要的抬升作用力。

該等鏈條導軌457較佳係被設置在出入門402上的下方處，位於一出入門強化樑柱的下方或被連接至一出入門強化樑柱，並且較佳的係被建構成滾筒、轉輪、或是在傳送抬升作用力至該出入門時能夠導引該鏈條的其它元件。

雖然本實施例中使用到一鏈條系統；不過，亦可以使用其它抬升元件，它們可直接被附接至該出入門或是透過被附接至出入門的導引塊或滾筒來傳送抬升作用力。亦可以使用氣動式或液壓式抬升系統，透過撓性的抬升元件或剛性的臂部或支助來抬升該出入門。

起落架或絞盤馬達或啟動器較佳的係會被放置在該反應室的上方，受到框架456的支撐。這會有效使用製造廠地板空間，因為抬升設備使用用以容納該出入門之開口高度所需要的垂直空間。為安全起見，絞盤或起重機可以自我固鎖或配備一固鎖裝置。設備架亦可合宜地放置在該真空反應室的上方，同樣受到框架456的支撐。該些設備架較佳的係被用來收藏高電壓控制電路系統以及射束切換與射束掃描偏折電路系統，其較佳係位於該真空反應室中靠近該微影機器的地方。這會有效使用製造廠地板空間。

本文已經參考上面討論的特定實施例說明過本發明。應該注意的係，本文已經說明熟習本技術的人士便會知悉的各種構造和替代例，它們皆可用於本文所述的任何實施例。再者，還應該瞭解的係，該些實施例會有熟習本技術的人士所熟知的各種修正與替代形式，其並不會脫離本發明的精神與範疇。據此，雖然本文已經說明過特定的實施例；不過，該些特定實施例僅為範例，而並非限制隨附申請專利範圍中定義的本發明的範疇。

100．．．帶電粒子微影系統

101．．．電子源

102．．．準直透鏡系統

103．．．孔徑陣列

104．．．聚光器透鏡陣列

105．．．射束空白器陣列

108．．．射束阻攔陣列

109．．．射束偏折器陣列

110．．．投射透鏡陣列

120．．．擴展電子射束

121．．．準直電子射束

122．．．電子小射束

123．．．經偏折及未經偏折的電子小射束

124．．．電子小射束

130．．．目標物

132．．．可移動平台

140．．．真空反應室

150．．．來源反應室

152．．．來源

154．．．閥門

156．．．啟動單元

158．．．條狀物

160．．．電線

201．．．照射光學模組

202．．．孔徑陣列與聚光器透鏡模組

203．．．射束切換模組

204．．．投射光學模組

205．．．校直內側子框架

206．．．校直外側子框架

207．．．震動阻尼底座

208．．．框架

209．．．晶圓台

210．．．夾盤

211．．．短衝程平台元件

212．．．長衝程平台元件

215．．．mu金屬遮蔽層

220．．．基底平板

221．．．框架部件

300、301．．．微影機器群

303．．．裝載固鎖/晶圓裝載單元

304．．．平台啟動器

305．．．共用機器人

306．．．接取廊道

307．．．機器人儲存單元

310．．．中央通道

400．．．真空反應室

402．．．出入門

404．．．橫樑或大樑

405．．．壁板

406．．．門板

407．．．強化樑柱或大樑

410．．．臂部

411．．．鉸接點

412．．．啟動部件

414．．．桿部

416．．．固鎖榫或螺栓

417．．．面板

418．．．晶圓裝載狹縫

419．．．開口

420．．．埠口

421．．．大型埠口

422．．．略小型埠口

423、424．．．更小型埠口

430．．．真空抽吸器

431．．．真空抽吸器開口

432．．．導管或管路

433．．．摺板或閥門

437．．．管線

438．．．纜線架

450．．．抬升系統

451．．．起吊器

452．．．出入門導軌

453．．．傾斜部分

454．．．導釘或滾筒

455．．．出入門強化樑柱

456．．．框架

457．．．鏈條導引元件

458．．．點

459．．．第三鏈條導引元件

460．．．水蒸氣低溫抽吸器/類支條強化部件

461．．．閥門/出入門周圍/平坦區域

462．．．冷卻劑供應線路

463．．．低溫抽吸器控制系統/平坦支條

465．．．管道

501-502．．．壁部

503．．．螺栓或定位接針

504．．．凹孔

505．．．黏著劑

510．．．支條

511．．．定位螺栓或接針

512．．．O形環

601．．．反應室壁部

602．．．強化樑柱

603‧‧‧第一mu金屬層

604‧‧‧分隔部件

605‧‧‧第二mu金屬層

606‧‧‧分隔部件

607‧‧‧第二壁部

610‧‧‧開放層

701‧‧‧基底平板

702‧‧‧框架部件

703‧‧‧反應室壁部

704‧‧‧mu金屬層

705‧‧‧焊點/反應室

710‧‧‧震動阻尼元件

712‧‧‧伸縮區段

801‧‧‧部分

802‧‧‧蓋部

804-805‧‧‧mu金屬層

806-808‧‧‧mu金屬帽部

809‧‧‧螺栓或連接接針

810‧‧‧纜線

811‧‧‧連接器

820‧‧‧第二壁部層

821‧‧‧第三mu金屬帽部

本文已經在前面參考圖式中實施例進一步解釋過本發明的各項觀點，其中：

圖1係帶電粒子微影系統之實施例的簡化概略示意圖；

圖2係一真空反應室中的帶電粒子源環境之實施例的剖面圖；

圖3係一模組式微影系統的簡化方塊圖；

圖4A與4B係微影機器和晶圓裝載系統的配置範例；

圖5A係一帶電粒子微影系統的真空反應室的立體圖；

圖5B係圖5A的真空反應室的側視圖；

圖5C係圖5A的真空反應室的前視圖；

圖5D係圖5A的真空反應室的一部分的剖面圖；

圖6係一真空反應室的接合壁；

圖7A係一具有多層mu金屬層的真空反應室壁部的一區段的立體圖；

圖7B係一真空反應室壁部的一區段的立體圖，其具有一具有一蜂巢層的複合結構；

圖8A係穿過一真空反應室之底部壁部的剖面圖，圖中顯示介接一框架支撐部件的介面；

圖8B係介接一框架支撐部件的一替代介面的剖面圖；

圖8C係介接框架支撐部件的另一替代介面的剖面圖；

圖9A係穿過一真空反應室之壁部的剖面圖，圖中顯示一埠口蓋及mu遮蔽帽；

圖9B係一埠口蓋及mu遮蔽帽的一替代配置的剖面圖；

圖9C係一埠口蓋及mu遮蔽帽的一第二替代配置的剖面圖；

圖10A係一真空反應室中的多個埠口和多個真空吸汲開口的一替代配置的立體圖；

圖10B係一真空反應室中的多個埠口和多個真空抽吸開口的另一替代配置的俯視圖；

圖11係分享多個渦輪真空抽吸器的多個真空反應室的概略示意圖；

圖12A係一真空反應室的替代實施例的後立體圖；

圖12B係圖12A的真空反應室的前立體圖；以及

圖12C係圖12A的詳細圖示。

300,301．．．微影機器

303．．．裝載固鎖/晶圓裝載單元

304．．．平台啟動器

305．．．共用機器人

306．．．接取廊道

307．．．機器人儲存單元

310．．．中央通道

Claims (14)

1. 一種包括複數個帶電粒子微影設備的系統，每一帶電粒子微影設備皆具有真空反應室(400)，該系統進一步包括：一共用機器人(305)，用以將晶圓運送到該等複數個微影設備之每一帶電粒子微影設備；以及一晶圓裝載單元(303)，用於每一帶電粒子微影設備，經配置在每一個別真空反應室(400)的正面；其中該等複數個微影設備被配置在一列中，俾讓該等微影設備的正面面向用以讓該共用機器人(305)通過之一區域；以及其中每一微影設備皆具備一出入門(402)，用以接取該個別的微影設備，該出入門係構成個別微影設備之真空反應室(400)的一整個壁部。
2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等複數個微影設備會被配置在兩列中。
3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該等兩列微影設備會被配置成彼此相向，兩列之間會有一中央共用通道。
4. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該等兩列微影設備會被垂直堆疊。
5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等複數個微影設備會被配置在複數列中，其中該等微影設備列中至少兩列會被配置成彼此相向，兩列之間會有一中央共用通道，以及該等微影設備列中至少兩列會被垂直堆疊，兩列會面向該中央共用通道。
6. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之系統，其中每一微影設備皆在其前壁部處具備一裝載固鎖單元(303)。
7. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之系統，其中會為每一帶電粒子微影設備提供包括多個啟動部件或啟動桿的平台啟動器(304)，以在每一個別的反應室(400)裡移動一平台。
8. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之系統，其中該共用機器人包括至少兩個機器人單元，每一機器人單元皆被配置成用以實施所分配給該共用機器人的功能。
9. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之系統，其中該配置進一步包括一機器人儲存單元(307)。
10. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該儲存單元會被配置在一列微影設備的末端處。
11. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之系統，其中一列中的微影設備中一或多者會以二或多層方式被垂直堆疊。
12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中每一微影設備皆具備來自一地板的個別支撐體。
13. 如申請專利範圍第11項之系統，其中每一層微影設備皆具備對地板的分離支撐體。
14. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之系統，進一步包括一共用晶圓裝載系統，以用於與該等複數個帶電粒子微影設備協同操作。