TWI662643B - 光罩的製程方法、電漿製程設備及固定框 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種光罩的製程方法包括以下步驟：藉由一第一傳送裝置將光罩由一載入口載入並傳送至一緩衝區；藉由第一傳送裝置將光罩放置於緩衝區內的一光罩對準機構上；藉由第一傳送裝置將一固定框傳送並放置於緩衝區內的一第一升降機構上；運動第一升降機構，使固定框嵌合光罩；藉由一翻轉機構將已嵌合於固定框的光罩翻轉180度，使光罩的製程表面朝下；藉由一第二傳送裝置將已翻轉且嵌合於固定框的光罩傳送至一製程腔室進行後續處理。

Description

光罩的製程方法、電漿製程設備及固定框

本發明係關於一種光罩的製程方法、電漿製程設備及固定框，特別關於一種可降低光罩處理過程中因微粒掉落造成圖案缺陷的光罩製程方法、電漿製程設備及固定框。

在半導體產業中，光罩是製作積體電路非常重要的工具，將設計圖案以各種製程方式束刻在石英基板上，再利用光罩進行圖案轉移，將光罩上的圖案轉移到矽晶圓上。而電漿技術常應用在光罩處理的過程中，其中電漿技術可應用在乾式蝕刻(Dry etching)或化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)。舉例來說，乾式蝕刻是在腔室中運用電漿技術將反應氣體的分子解離，使其變為能夠對待蝕刻基板的材質具有反應性的離子，這些離子會與基板暴露的部分發生物理和化學反應，從而部分生成物會揮發並且從基板移除，然後再利用幫浦將揮發物抽離。

更進一步說明，乾蝕刻通常是電漿蝕刻(plasma etching)，電漿蝕刻中的運作機制有數種，例如：電漿中離子撞擊晶片表面的物理作用；電漿中活性自由基(radical)與晶片表面原子間的化學反應；或是這兩者的複合作用。然而，於電漿蝕刻的過程中，電漿可能會與製程腔室內的元件產生反應，造成元件的損壞且所產生的微粒(particles)可能受重力影響掉落至光罩上，不但嚴重影響電漿蝕刻的效果，更會造成製程腔室的污染而使乾蝕刻製程的良率降低。

因此，如何提供一種光罩的製程方法、電漿製程設備及固定框，可降低光罩處理過程中微粒掉落於光罩上的機率，並同時能優化光罩處理的效果，已成為重要課題之一。

本發明提供一種光罩的製程方法包括以下步驟：藉由一第一傳送裝置將光罩由一載入口載入並傳送至一緩衝區；藉由第一傳送裝置將光罩放置於緩衝區內的一光罩對準機構上；藉由第一傳送裝置將一固定框傳送並放置於緩衝區內的一第一升降機構上；運動第一升降機構，使固定框嵌合光罩；藉由一翻轉機構將已嵌合於固定框的光罩翻轉180度，使光罩的製程表面朝下；藉由一第二傳送裝置將已翻轉且嵌合於固定框的光罩傳送至一製程腔室進行後續處理。

在一實施例中，固定框包括一本體及至少三側翼設置於本體的至少三側，本體的中央處開設一開口用以露出光罩。

在一實施例中，固定框更包括複數承載結構，分別設置於本體的內壁的四個角落，用以頂抵接觸光罩的四個角。

在一實施例中，藉由至少三側翼將製程表面朝下且嵌合於固定框的光罩架設於製程腔室內的一懸掛板。

在一實施例中，懸掛板與一引導電極設置於製程腔室的上端部，且一感應耦合電漿電極設置於製程腔室的底部，藉由引導電極與感應耦合電漿電極產生電漿，由製程腔室的底部朝懸掛板及已翻轉且嵌合於固定框的光罩進行電漿蝕刻。

在一實施例中，懸掛板藉由一第二升降機構帶動製程表面朝下且嵌合於固定框的光罩向一天板方向移動，使懸掛板接觸天板，其中懸掛板、第二升降機構及天板依序朝遠離感應耦合電漿電極的方向設置。

本發明尚提供一種電漿製程設備，用以電漿處理一光罩，電漿製程設備包括一載入口、一第一傳送裝置、一緩衝區、一第二傳送裝置以及一製程腔室。光罩由載入口載入，緩衝區包括一光罩對準機構、一第一升降機構及一翻轉機構。第一傳送裝置將光罩自載入口傳送至緩衝區，並將光罩放置於光罩對準機構上。第一傳送裝置將一固定框傳送並放置於第一升降機構上，第一升降機構運動使固定框嵌合光罩。翻轉機構將已嵌合於固定框的光罩翻轉180度，使光罩的製程表面朝下。第二傳送裝置將 已翻轉且嵌合於固定框的光罩傳送至製程腔室。

在一實施例中，固定框包括一本體及至少三側翼設置於本體的至少三側，本體的中央處開設一開口用以露出光罩。

在一實施例中，固定框更包括複數承載結構，分別設置於本體的內壁的四個角落，用以頂抵接觸光罩的四個角。

在一實施例中，製程腔室包括一第二升降機構、一懸掛板以及一天板。懸掛板設置於製程腔室的上端部並與第二升降機構的一端部連接，天板設置於第二升降機構的另一端部並與懸掛板對應設置。其中固定框的至少三側翼將製程表面朝下且嵌合於固定框的光罩架設於懸掛板，懸掛板藉由第二升降機構帶動製程表面朝下且嵌合於固定框的光罩向天板方向移動。

在一實施例中，製程腔室更包括一引導電極以及一感應耦合電漿電極，引導電極設置於製程腔室的上端部，感應耦合電漿電極設置於製程腔室的底部。其中引導電極與感應耦合電漿電極產生電漿，由製程腔室的底部朝懸掛板及已翻轉且嵌合於固定框的光罩進行電漿蝕刻。

本發明更提供一種光罩的固定框包括一本體以及至少三側翼，本體的中央處開設一開口，用以露出光罩，至少三側翼設置於本體的至少三側。

在一實施例中，複數承載結構，分別設置於本體的內壁的四個角落，用以頂抵接觸光罩的四個角。

在一實施例中，固定框的本體為可更換式，藉由不同的本體改變開口的面積，以控制光罩欲處理的蝕刻區域。

承上所述，於本發明之光罩的製程方法、電漿製程設備及固定框，是藉由緩衝區內的翻轉機構將已嵌合於固定框的光罩翻轉180度，使光罩的製程表面朝下，當第二傳送裝置將相同狀態的光罩傳送至製程腔室時，再藉由設置於製程腔室上端部的引導電極與底部的感應耦合電漿電極產生電漿，朝位於製程腔室的上端部的光罩方向上進行電漿蝕刻，可降低光罩處理過程中微粒掉落於光罩上的機率，並同時能達到優化光罩處理的效果。

1‧‧‧電漿製程設備

11‧‧‧載入口

12‧‧‧第一傳送裝置

121、141‧‧‧機械手臂

13‧‧‧緩衝區

131‧‧‧光罩對準機構

132‧‧‧第一升降機構

133‧‧‧翻轉機構

14‧‧‧第二傳送裝置

15‧‧‧製程腔室

151‧‧‧第二升降機構

152‧‧‧懸掛板

153‧‧‧天板

154‧‧‧感應耦合電漿電極

155‧‧‧引導電極

156‧‧‧氣體注入口

157‧‧‧真空幫浦

3‧‧‧固定框

31‧‧‧本體

311‧‧‧開口

312‧‧‧承載結構

32‧‧‧側翼

A‧‧‧局部

M‧‧‧光罩

S01、S02、S03、S04、S05、S06‧‧‧步驟

圖1為本發明的光罩的製程方法的流程圖。

圖2為本發明的電漿製程設備的側視示意圖。

圖3為圖2所示的緩衝區的內部元件的立體示意圖。

圖4A為本發明的固定框的立體示意圖。

圖4B為圖4A所示的固定框的局部A仰視放大圖。

圖5A至圖5I為圖1所示的步驟S02至步驟S05的流程示意圖。

圖6為圖2所示的第二傳送裝置及製程腔室的內部元件的側視示意圖。

圖7A至圖9為本發明的光罩的製程方法的其他實施例的流程示意圖。

以下將參照相關圖式，說明本發明應用於乾蝕刻製程的基板支撐結構，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。另外，本發明所有實施態樣的圖示只是示意，不代表真實尺寸與比例。此外，以下實施例的內容中所稱的方位「上」及「下」只是用來表示相對的位置關係。再者，一個元件形成在另一個元件「上」、「之上」、「下」或「之下」可包括實施例中的一個元件與另一個元件直接接觸，或也可包括一個元件與另一個元件之間還有其他額外元件使一個元件與另一個元件無直接接觸。

請同時參照圖1至圖3、圖5A至圖5I，圖1為本發明的光罩的製程方法的流程圖，圖2為本發明的電漿製程設備的側視示意圖，圖3為圖2所示的緩衝區的內部元件的立體示意圖，圖5A至圖5I為圖1所示的步驟S02至步驟S05的流程示意圖。

本發明提供一種電漿製程設備1，用以電漿處理一光罩M，電漿製程設備1包括一載入口11、一第一傳送裝置12、一緩衝區13、一第二傳送裝置14以及一製程腔室15。其中，第一傳送裝置12可利用其機械手臂121移動並傳送光罩M。光罩M由載入口11載入，緩衝區13包括一光罩對準機構131、一第一升降機構132及一翻轉機構133。第一傳送裝置12將光罩M自載入口11傳送至緩衝區13，並將光罩M放置於光罩對準機 構131上。在此處以光罩對準機構131與光罩M的四個角接觸為例但不以此為限制，更可依製程需求將光罩對準機構131設置於光罩M的四個邊上。其中光罩對準機構131朝向光罩M的承載處為一斜面，可使光罩M放置於光罩對準機構131的斜面時，可達到光罩M自動對準並定位的效果。

除此之外，第一傳送裝置12將一固定框3傳送並放置於第一升降機構132上，第一升降機構132運動使固定框3嵌合光罩M。其中第一升降機構132的運動可為直線運動或旋轉運動，在此處以固定框3放置於第一升降機構132上端，且光罩M設置於第一升降機構132的下端部，第一升降機構132作上、下直線運動使固定框3嵌合光罩M，但第一升降機構132的運動、固定框3與光罩M之間的設置關係不以此為限制。

而翻轉機構133將已嵌合於固定框3的光罩M翻轉180度，使光罩M的製程表面朝下呈倒置狀態。之後，第二傳送裝置14將已翻轉且嵌合於固定框3的光罩M傳送至製程腔室15。其中第二傳送裝置14是利用其機械手臂141或運送板等裝置移動並傳送光罩M。

以下將以本發明的一種光罩M的製程方法進行更進一步的說明，在此處以電漿製程設備1為例，但不以此為限制，更可因為製程所需，光罩M的製程方法應用於其他光罩處理設備上。此外，電漿製程例如是乾蝕刻(Dry Etching)、電漿濺鍍(Plasma sputtering)、或電漿鍍膜(Plasma coating)製程等等。其中，乾蝕刻包括濺擊蝕刻(Sputter Etching)、離子束蝕刻(Ion Beam Etching)、感應耦合電漿蝕刻(Inductively Coupled Plasma Etching)、反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)等等。

如圖2所示，電漿製程設備1可藉由一第一傳送裝置12將光罩M由一載入口11載入並傳送至一緩衝區13(步驟S01)。其中，第一傳送裝置12是利用其機械手臂121或運送板等裝置移動並傳送光罩M。圖2及圖3為電漿製程設備1內部結構和元件的相對設置，緩衝區13包括一光罩對準機構131、一第一升降機構132及一翻轉機構133。在本實施例中，光罩對準機構131是用以對準並定位光罩M，且第一升降機構132設置於光罩對準機構131的外周緣，用以移動一固定框3，而翻轉機構133設置於光罩對準機構131及第一升降機構132的上方，用以翻轉固定框3及光罩 M。

如圖5A所示，電漿製程設備1藉由第一傳送裝置12將光罩M放置於緩衝區13內的光罩對準機構131上(步驟S02)。其中光罩對準機構131朝向光罩M的承載處為一斜面，可使光罩M放置於光罩對準機構131的斜面時，可達到光罩M自動對準並定位的效果。接著如圖5B所示，藉由第一傳送裝置12將固定框3傳送並放置於緩衝區13內的一第一升降機構132上(步驟S03)，接著第一傳送裝置12離開固定框3後，再如圖5C及圖5D所示，運動第一升降機構132，使第一升降機構132朝光罩M的方向向下移動，使固定框3嵌合光罩M(步驟S04)。其中，第一升降機構132的運動可為直線運動或旋轉運動，在此處以固定框3放置於第一升降機構132上端，且光罩M設置於第一升降機構132的下端部，第一升降機構132作上、下直線運動使固定框3嵌合光罩M，但第一升降機構132的運動、固定框3與光罩M之間的設置關係不以此為限制。

如圖5E所示，第一傳送裝置12將已嵌合於固定框3的光罩M，自光罩對準機構131上的位置向上移動至一翻轉機構133的設置處，如圖5F所示，翻轉機構133彼此相向移動並夾持已嵌合於固定框3的外周緣後，接著如圖5G所示，第一傳送裝置12離開，再藉由翻轉機構133將已嵌合於固定框3的光罩M翻轉180度，使光罩M的製程表面朝下呈倒置狀態(步驟S05)。

接續如圖5H及圖5I所示，第一傳送裝置12移動至已嵌合於固定框3的光罩M下方，翻轉機構133彼此反相移動並解除夾持狀態後，第一傳送裝置12將已嵌合於固定框3的光罩M向下移動並放置於光罩對準機構131上，完成翻轉光罩M的程序。最後如圖6所示，藉由一第二傳送裝置14將已翻轉且嵌合於固定框3的光罩M傳送至一製程腔室15進行後續處理(步驟S06)。其中，第二傳送裝置14是利用其機械手臂141或運送板等裝置移動並傳送光罩M。

除此之外，如圖4A及圖4B所示，圖4A為本發明的固定框的立體示意圖，圖4B為圖4A所示的固定框的局部A仰視放大圖。本發明更提供一種光罩M的固定框3包括一本體31以及至少三側翼32，本體 31的中央處開設一開口311，用以露出光罩M，至少三側翼32設置於本體31的至少三側。在一實施例中，固定框3更包括複數承載結構312，分別設置於本體31的內壁的四個角落，用以頂抵接觸光罩M的四個角(圖式未示)。其中固定框3的材質為陶瓷、氧化鋁、氧化釔、氮化鋁、碳化矽或其組合。藉由固定框3的側翼32架設於懸掛板152，以及本體31的內壁具有承載結構312的設計，能避免光罩M的圖案因碰撞造成損傷。此外，固定框3的本體31為可更換式，藉由不同的本體31改變開口311的面積，以控制光罩M欲處理的蝕刻區域。具體而言，藉由改變固定框3的開口311的面積，能控制光罩M欲處理的蝕刻區域，進而改善光罩M的蝕刻均勻度。

以下將以照圖6至圖9詳細介紹已翻轉且嵌合於固定框3的光罩M於製程腔室15中的後續處理。如圖6、圖7A及圖8A所示，製程腔室15包括一第二升降機構151、一懸掛板152以及一天板153。懸掛板152設置於製程腔室15的上端部並與第二升降機構151的一端部連接，天板153設置於第二升降機構151的另一端部並與懸掛板152對應設置。其中固定框3的至少三側翼32將製程表面朝下且嵌合於固定框3的光罩M架設於懸掛板152，懸掛板152藉由第二升降機構151帶動製程表面朝下且嵌合於固定框3的光罩M向天板153方向移動。更進一步說明，第二傳送裝置14將已翻轉且嵌合於固定框3的光罩M傳送至製程腔室15後，如圖7A及圖8A所示，藉由固定框3的至少三側翼32將製程表面朝下且嵌合於固定框3的光罩M架設於製程腔室15內的懸掛板152。接著如圖7B所示，懸掛板152藉由第二升降機構151帶動製程表面朝下且嵌合於固定框3的光罩M向天板153方向向上移動，使懸掛板152如圖7C及圖8B所示接觸天板153。

最後，如圖9所示，製程腔室15更包括一引導電極155、一氣體注入口156、一真空幫浦157以及一感應耦合電漿電極154。引導電極155設置於製程腔室15的上端部，感應耦合電漿電極154設置於製程腔室15的底部。其中引導電極155與感應耦合電漿電極154產生電漿，由製程腔室15的底部朝懸掛板152及已翻轉且嵌合於固定框3的光罩M進行電漿蝕刻。其中懸掛板152、第二升降機構151及天板153依序朝遠離感應耦 合電漿電極154的方向設置。更進一步說明，懸掛板152與引導電極155設置於製程腔室15的上端部，且一感應耦合電漿電極154設置於製程腔室15的底部，藉由設置於製程腔室15上端部的引導電極155與設置於製程腔室15底部的感應耦合電漿電極154產生電漿，由製程腔室15的底部朝位於製程腔室15的上端部的懸掛板152及已翻轉且嵌合於固定框3的光罩M進行電漿蝕刻。利用由下往上的光罩處理的設計，可使製程腔室15內的元件所產生的微粒，受重力影響直接掉落至製程腔室15的下端部，而位於製程腔室15的上端部的光罩M因此不受影響，可大幅降低光罩處理過程中微粒掉落於光罩M上的機率，並同時能達到優化光罩處理的效果。

綜上所述，本發明的光罩的製程方法、電漿製程設備及固定框，是藉由緩衝區內的翻轉機構將已嵌合於固定框的光罩翻轉180度，使光罩的製程表面朝下，當第二傳送裝置將相同狀態的光罩傳送至製程腔室時，再藉由設置於製程腔室上端部的引導電極與底部的感應耦合電漿電極產生電漿，由製程腔室的底部朝位於製程腔室的上端部的光罩方向上進行電漿蝕刻，可使製程腔室內的元件所產生的微粒，受重力影響直接掉落至製程腔室的下端部，而位於製程腔室的上端部的光罩因此不受影響，可大幅降低光罩處理過程中微粒掉落於光罩上的機率，並同時能達到優化光罩處理的效果。

除此之外，藉由固定框的側翼架設於懸掛板，以及本體的內壁具有承載結構的設計，能避免光罩的圖案因碰撞造成損傷。此外，固定框的本體為可更換式，藉由不同的本體改變固定框的開口面積，能控制光罩欲處理的蝕刻區域，進而改善光罩的蝕刻均勻度。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (13)

1. 一種光罩的製程方法，包括以下步驟：藉由一第一傳送裝置將該光罩由一載入口載入並傳送至一緩衝區；藉由該第一傳送裝置將該光罩放置於該緩衝區內的一光罩對準機構上；藉由該第一傳送裝置將一固定框傳送並放置於該緩衝區內的一第一升降機構上；運動該第一升降機構，使該固定框嵌合該光罩；藉由一翻轉機構將已嵌合於該固定框的該光罩翻轉180度，使該光罩的製程表面朝下；以及藉由一第二傳送裝置將已翻轉且嵌合於該固定框的該光罩傳送至一製程腔室進行後續處理。
2. 如申請專利範圍第1項所述的製程方法，其中該固定框包括一本體及至少三側翼設置於該本體的至少三側，該本體的中央處開設一開口用以露出該光罩。
3. 如申請專利範圍第2項所述的製程方法，其中該固定框更包括複數承載結構，分別設置於該本體的內壁的四個角落，用以頂抵接觸該光罩的四個角。
4. 如申請專利範圍第2項所述的製程方法，更包括：藉由該至少三側翼將製程表面朝下且嵌合於該固定框的該光罩架設於該製程腔室內的一懸掛板。
5. 如申請專利範圍第4項所述的製程方法，其中該懸掛板與一引導電極設置於該製程腔室的上端部，且一感應耦合電漿電極設置於該製程腔室的底部，藉由該引導電極與該感應耦合電漿電極產生電漿，由該製程腔室的底部朝該懸掛板及已翻轉且嵌合於該固定框的該光罩進行電漿蝕刻。
6. 如申請專利範圍第5項所述的製程方法，其中該懸掛板藉由一第二升降機構帶動製程表面朝下且嵌合於該固定框的該光罩向一天板方向移動，使該懸掛板接觸該天板，其中該懸掛板、該第二升降機構及該天板依序朝遠離感應耦合電漿電極的方向設置。
7. 一種電漿製程設備，用以電漿處理一光罩，該電漿製程設備包括：一載入口，該光罩由該載入口載入；一第一傳送裝置；一緩衝區，包括：一光罩對準機構，該第一傳送裝置將該光罩自該載入口傳送至該緩衝區，並將該光罩放置於該光罩對準機構上；一第一升降機構，該第一傳送裝置將一固定框傳送並放置於該第一升降機構上，該第一升降機構運動使該固定框嵌合該光罩；及一翻轉機構，將已嵌合於該固定框的該光罩翻轉180度，使該光罩的製程表面朝下；一第二傳送裝置；以及一製程腔室，該第二傳送裝置將已翻轉且嵌合於該固定框的該光罩傳送至該製程腔室。
8. 如申請專利範圍第7項所述的電漿製程設備，其中該固定框包括一本體及至少三側翼設置於該本體的至少三側，該本體的中央處開設一開口用以露出該光罩。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電漿製程設備，其中該固定框更包括複數承載結構，分別設置於該本體的內壁的四個角落，用以頂抵接觸該光罩的四個角。
10. 如申請專利範圍第8項所述的電漿製程設備，其中該製程腔室包括：一第二升降機構；一懸掛板，設置於該製程腔室的上端部並與該第二升降機構的一端部連接，該至少三側翼將製程表面朝下且嵌合於該固定框的該光罩架設於該懸掛板；以及一天板，設置於該第二升降機構的另一端部並與該懸掛板對應設置，該懸掛板藉由該第二升降機構帶動製程表面朝下且嵌合於該固定框的該光罩向該天板方向移動。
11. 如申請專利範圍第10項所述的電漿製程設備，其中該製程腔室更包括：一引導電極，設置於該製程腔室的上端部；以及一感應耦合電漿電極，設置於該製程腔室的底部，該引導電極與該感應耦合電漿電極產生電漿，由該製程腔室的底部朝該懸掛板及已翻轉且嵌合於該固定框的該光罩進行電漿蝕刻。
12. 一種光罩的固定框，包括：一本體，其中央處開設一開口，用以露出該光罩；至少三側翼，設置於該本體的至少相對三側；以及複數承載結構，分別設置於該本體的內壁的四個角落，用以頂抵接觸該光罩的四個角。
13. 如申請專利範圍第12項所述的固定框，該固定框的該本體為可更換式，藉由不同的該本體改變該開口的面積，以控制該光罩欲處理的蝕刻區域。