ЛИТОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОДЛОЖЕК В ТАКОЙ ЛИТОГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
LITHOGRAPHIC SYSTEM AND PROCESSING OF SUBSTRATES IN SAID SYSTEM

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к литографической системе, содержащей множество узлов литографической системы. Изобретение также относится к способу обработки подложек в такой литографической системе.
2. ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
В полупроводниковой промышленности, постоянно возрастающее желание производить меньшие конструкции с более высокой точностью и надежностью предъявляет высокие требования к технологии обработки подложек. В частности, важно максимизировать производительность подложки оборудования обработки подложек, в то же время поддерживая наименьшие капитальные затраты и операционные затраты, и без излишнего использования площади пола. Площадь пола в условиях производства полупроводников является очень дорогой, так как большая часть пространства должна удовлетворять высоким стандартам условий чистого помещения. Следовательно, площадь пола, которая должна использоваться оборудованием обработки подложек, то есть так называемая площадь основания предпочтительно должна быть настолько ограничена, насколько возможно. Более того, чтобы гарантировать, что условия чистого помещения могут поддерживаться, оборудование обработки подложек предпочтительно обслуживается в пределах чистого помещения.
Очень важным этапом при производстве интегральных микросхем на подложке является литография. В процессе литографии, предопределенная картина переносится на полупроводниковую подложку, часто указываемую как подложка. В настоящее время наименьшие размерности конструкций, наносимых с помощью устройства литографии, составляют около 70 нм в размере. Однако желательно производить еще более быстрые конструкции схем меньшего размера.
Замена текущих литографических систем новыми системами, способными наносить картину с более высокой точностью, не должна приводить к значительному уменьшению скорости обработки. В настоящее время, устройство литографии наносит картину примерно на 100 подложек в час. Многие недавно разработанные устройства литографии, которые могут наносить меньшие конструкции, чем возможные в настоящее время, нацелены на производительность около 10 подложек в час. Простая замена современного устройства литографии таким новым устройством, таким образом, уменьшила бы производительность в 10 раз, что часто является неприемлемым.
Желательно, чтобы устройства литографии, разработанные так, чтобы добиться таких меньших картин подложек, могли интегрироваться в существующие чистые помещения без серьезного изменения оборудования, используемого в процессе производства схемы. Другими словами, предпочтительно, вновь разработанные устройства литографии более высокого разрешения могут заменять предыдущие устройства литографии без серьезных изменений размера, производительности и надежности.
КРАТКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является предоставление литографической системы, которая удовлетворяет требованиям, приведенным выше, в то же время позволяя функционирование с высокой производительностью. Другими словами, настоящее изобретение предоставляет литографическую систему, в которой подложки могут обрабатываться и подвергаться воздействию точно и с высокой производительностью. Следовательно, изобретение предоставляет литографическую систему, содержащую множество узлов литографической системы, каждый узел литографической системы, содержащий: устройство литографии, например устройство литографии заряженных частиц, расположенное в вакуумной камере для нанесения картины на подложку; система блокировки нагрузки для переноса подложек в и из вакуумной камеры; и дверца для обеспечения входа в вакуумную камеру для целей обслуживания; в котором система блокировки нагрузки и дверца каждого узла литографической системы обеспечены на одной стороне и направлены к свободному пространству на стороне литографической системы. Благодаря «наружной» или «изнутри наружу» ориентации систем блокировки нагрузки и дверец, узлы литографической системы, включающие в себя устройства литографии внутри вакуумных камер, напрямую доступны из свободного пространства оборудования, предоставляя пространство обслуживания для литографической системы. Прямой доступ упрощает обслуживание литографической системы и может уменьшить время простоя системы или ее частей.
Узлы литографической системы внутри литографической системы могут быть расположены один за другим в два ряда. Расположение друг за другом узлов литографической системы обеспечивает литографическую систему ограниченной «площадью основания». Площадь пола внутри производственного помещения является ценной, и эффективное использование площади пола производственного помещения важно.
Дверца может быть с возможностью удаления соединена с вакуумной камерой. Соединенная с возможностью удаления дверца обеспечивает легкий и прямой доступ к компонентам внутри вакуумной камеры для целей обслуживания. Легкий доступ к этим компонентам может улучшить качество обслуживания и может уменьшить общее время, необходимое для обслуживания. Легким путем удаления дверцы могло бы стать предоставление дверцы с одним или более элементами переноса, такими как колеса или рельсы.
Система блокировки нагрузки может быть интегрирована в дверцу. Объединение системы блокировки нагрузки и дверцы, чтобы сформировать одиночный узел, уменьшает количество материала, используемого для производства узла литографической системы. Использование меньшего количества материала уменьшает затраты. Более того, в случае, когда дверца соединена с возможностью удаления, дверцей проще манипулировать.
Узел литографической системы может содержать узел хранения для временного хранения подложек. Возможность временно хранить подложки позволяет узлу литографической системы продолжать функционирование в случае небольших проблем, связанных с подачей подложек и/или обработкой подложек в узле литографической системы.
Литографическая система может содержать систему приготовления для приготовления подложек для нанесения картины в устройстве литографии. Приготовление подложек внутри узла литографической системы гарантирует относительно короткое расстояние между местоположением приготовления и местоположением нанесения картины. Короткое расстояние уменьшает риски, связанные с загрязнением, и подобное. Чтобы дополнительно сократить это расстояние, предпочтительно, каждый узел литографической системы содержит систему приготовления.
Перенос между системой блокировки нагрузки и системой приготовления может выполняться посредством робота, чтобы дополнительно снизить риск загрязнения.
Узел приготовления может включать в себя зажимной узел для зажима подложки на структуре подложки, чтобы сформировать зажим.
В некоторых вариантах осуществления, литографическая система дополнительно содержит систему подачи подложек для подачи подложек литографической системе; и систему переноса подложек для переноса подложек между системой подачи подложек и множеством узлов литографической системы. Использование системы подачи подложек в комбинации с системой переноса подложек обеспечивает эффективное встраивание литографической системы в существующие линии обработки в условиях производства полупроводников. Чтобы дополнительно автоматизировать литографическую систему, робот может использоваться для переноса подложек между системой переноса и системой приготовления.
Система подачи подложек может быть приспособлена, чтобы вмещать в себя узел хранения подложек для временного хранения подложек. Использование узла хранения подложек может снизить задержки обработки в литографической системе из-за временной нехватки подачи подложек и/или временной нехватки удаления подложек, подвергнутых нанесению картины подложек из литографической системы. Узел хранения подложек может являться удаляемым узлом хранения подложек, таким как унифицированный контейнер с фронтальной загрузкой.
Система подачи подложек может быть соединяемой с системой транспортировки. Соединение системы подачи подложек с системой транспортировки улучшает встраивание литографической системы в линию обработки в условиях производства полупроводников.
Система переноса подложек может располагаться над системами блокировки узлов литографической системы. Такое расположение упрощает обслуживание компонентов внутри узла литографической системы, не нарушая функционирование других узлов литографической системы в литографической системе.
Будет очевидно, что принцип настоящего изобретения может осуществляться на практике различными способами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Различные аспекты изобретения будут дополнительно пояснены со ссылкой на варианты осуществления, показанные на чертежах, на которых:
Фиг. 1 - упрощенный схематический чертеж варианта осуществления устройства литографии заряженных частиц;
Фиг. 2a - упрощенная структурная схема модульного устройства литографии;
Фиг. 2b схематически показывает сборку для удаления и замены модуля в устройстве литографии фиг. 2a;
Фиг. 3a показывает вид сверху расположения литографической системы согласно варианту осуществления изобретения;
Фиг. 3b схематически показывает вид сбоку в поперечном сечении части литографической системы фиг. 3a;
Фиг. 3с схематически показывает вид сбоку другой части литографической системы фиг. 3a;
Фиг. 4a схематически показывает узел литографической системы согласно варианту осуществления изобретения;
Фиг. 4b схематически показывает систему подачи подложек согласно варианту осуществления изобретения;
Фиг. 5a, 5b схематически показывают два различных способа соединения системы подачи подложек с системой транспортировки;
Фиг. 6 схематически показывает последовательность операций способа обработки подложки в узле литографической системы; и
Фиг. 7 схематически показывает примерную траекторию манипулирующего подложкой робота в узле литографической системы.
ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Нижеследующее является описанием различных вариантов осуществления изобретения, приведенных лишь в качестве примера, со ссылкой на чертежи.
Фиг. 1 показывает упрощенный схематический чертеж варианта осуществления устройства 100 литографии заряженных частиц. Такие литографические системы описаны, например, в патентах США № 6897458, и 6958804, и 7019908, и 7084414, и 7129502, публикации заявки на выдачу патента США № 2007/0064213, и находящихся на одновременном рассмотрении заявок на выдачу патента США под порядковыми номерами 61/031573, и 61/031594, и 61/045243, и 61/055839, и 61/058596, и 61/101682, все из которых переуступлены владельцу настоящего изобретения и полностью включены в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, устройство 100 литографии содержит источник 101 электронов для производства расширяющегося электронного пучка 120. Расширяющийся электронный пучок 120 коллимируется системой 102 коллимирующей линзы. Коллимированный электронный пучок 121 сталкивается с апертурной решеткой 103, которая блокирует часть пучка, чтобы создать множество составляющих лучей 122. Система генерирует большое количество составляющих лучей 122, предпочтительно примерно от 10000 до 1000000 составляющих лучей.
Электронные составляющие лучи 122 проходят через решетку 104 конденсорной линзы, которая фокусирует электронные составляющие лучи 122 в плоскости решетки 105 схем гашения луча, содержащей множество схем гашения для отклонения одного или более из электронных составляющих лучей. Отклоненные и неотклоненные электронные составляющие лучи 123 прибывают к решетке 108 остановки луча, которая содержит множество отверстий. Решетка 105 схем гашения луча и решетка 108 остановки луча функционируют вместе, чтобы заблокировать, или пропустить составляющие лучи 123. Если решетка 105 схем гашения луча отклоняет составляющий луч, он не пройдет через соответствующее отверстие в решетке 108 остановки луча, но вместо этого будет заблокирован. Но если решетка 105 схем гашения луча не отклоняет составляющий луч, тогда он пройдет через соответствующее отверстие в решетке 108 остановки луча, и через решетку 109 дефлектора луча и решетки 110 проекционных линз.
Решетка 109 дефлектора луча обеспечивает отклонение каждого составляющего луча 124 в направлении X и/или Y, в значительной степени перпендикулярно направлению неотклоненных составляющих лучей, чтобы развертывать составляющие лучи по поверхности цели или подложки 130. Далее, составляющие лучи 124 проходят через решетки 110 проекционных линз и проецируются на подложку 130. Расположение проекционных линз предпочтительно обеспечивает уменьшение примерно от 100 до 500 раз. Составляющие лучи 124 сталкиваются с поверхностью подложки 130, расположенной на подвижной платформе 132 для размещения подложки. Для литографических применений, подложка обычно представляет собой подложку, обеспеченную чувствительным к заряженным частицам слоем или слоем сопротивления.
-6
Устройство 100 литографии заряженных частиц функционирует в условиях вакуума. Вакуум требуется, чтобы удалить частицы, которые могут ионизироваться пучками заряженных частиц и притягиваться к источнику, могут диссоциировать и оседать на компонентах машины, и могут рассеивать пучки заряженных частиц. Типично требуется вакуум по меньшей мере в 10 бар. Чтобы поддерживать условия вакуума, литографическая система заряженных частиц располагается в вакуумной камере 140. Все главные элементы устройства 100 литографии предпочтительно располагаются в общей вакуумной камере, включающей в себя источник заряженных частиц, систему проектора для проецирования составляющих лучей на подложку и подвижную платформу.
-10
В варианте осуществления, окружение источника заряженных частиц накачивается по-другому до значительно более высокого вакуума до 10 мбар. В таком варианте осуществления, источник может располагаться в отдельной камере, то есть камере источника. Понижение уровня давления в камере источника может выполняться следующим образом. Во-первых, давление в вакуумной камере и камере источника понижается до уровня вакуумной камеры. Затем давление в камере источника дополнительно понижается до желаемого более низкого давления, предпочтительно посредством химического газопоглотителя способом, известным специалисту в данной области техники. Посредством использования регенеративного, химического и так называемого пассивного выкачивания, как газопоглотитель, уровень давления в камере источника может быть доведен до более низкого уровня, чем уровень давления в вакуумной камере без необходимости использования вакуумного турбонасоса для этой цели. Использование газопоглотителя защищает внутреннюю часть или непосредственное окружение вакуумной камеры от воздействия акустических и/или механических вибраций, как было бы в случае, если бы для этой цели использовался вакуумный турбонасос или подобное.
Фиг. 2a показывает упрощенную структурную схему, иллюстрирующую принципиальные элементы модульного устройства 200 литографии. Устройство 200 литографии предпочтительно сконструировано модульным образом, чтобы обеспечить легкое техническое обслуживание. Главные подсистемы предпочтительно сконструированы в виде самостоятельных и удаляемых модулей с тем, чтобы они могли удаляться из устройства литографии с настолько незначительным возмущением других подсистем, насколько это возможно. Это особенно выгодно для литографической машины, заключенной в вакуумную камеру, в которой доступ к машине ограничен. Таким образом, неисправная подсистема может удаляться и заменяться быстро, без ненужного разъединения или возмущения других систем.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2a, эти модульные подсистемы включают в себя модуль 201 осветительной оптики, включающий в себя источник 101 пучка заряженных частиц и систему 102 коллимации пучка, модуль 202 апертурной решетки и конденсорной линзы, включающий в себя апертурную решетку 103 и решетку 104 конденсорной линзы, модуль 203 переключения луча, включающий в себя решетку 105 схем гашения луча, и модуль 204 проекционной оптики, включающий в себя решетку 108 остановки луча, решетку 109 дефлектора луча и решетки 110 проекционных линз. Модули сконструированы, чтобы вдвигаться в и выдвигаться из регулировочной рамы. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2a, регулировочная рама содержит регулировочную внутреннюю подраму 205 и регулировочную внешнюю подраму 206. Рама 208 поддерживает регулировочные подрамы 205 и 206 с помощью демпфирующих вибрации опор 207. Подложка 130 покоится на конструкции 209 поддержки подложки, которая в свою очередь помещается на зажимное устройство 210. Зажимное устройство 210 располагается на коротком ходе 211 ступени и длинном ходе 212. Литографическая машина заключена в вакуумную камеру 240, которая может включать в себя нано металлический защитный слой или слои 215. Машина покоится на опорной плите 220, поддерживаемой элементами 221 рамы.
Каждому модулю требуется большое количество электрических сигналов и/или оптических сигналов, и электроэнергии для его функционирования. Модули внутри вакуумной камеры 240 принимают эти сигналы от систем управления, которые типично располагаются снаружи камеры 240. Вакуумная камера 240 включает в себя отверстия, указываемые как порты, для допуска кабелей, несущих сигналы от систем управления в вакуумный корпус, в то же время поддерживая вакуумную изоляцию вокруг кабелей. Каждый модуль предпочтительно содержит свое множество электрических, оптических и/или питающих соединений кабелей, направляемых через один или более портов, выделенных для этого модуля. Это позволяет кабелям для конкретного модуля разъединяться, удаляться и заменяться без возмущения кабелей для любого из других модулей.
Фиг. 2b схематически показывает сборку для удаления и замены поднимаемого модуля 272 в устройстве 200 литографии фиг. 2a относительно быстрым и легким способом. Для этой цели сборка содержит конструкцию поддержки модуля, снабженную путем 260 для направления корпуса 266, обеспеченного первым колесом 267 и вторым колесом 268. Корпус 266 содержит направляющие колеса 273 для направления и поддержки модуля 272. Путь содержит части, формирующие в значительной степени горизонтальные плоскости, соединенные частями, формирующими наклонные плоскости. Колеса 267, 268 расположены с тем, чтобы корпус 266 мог перемещаться вертикально без вращательного движения, в то время как корпус 266 следует по пути 260 с колесами 267, 268, остающимися в контакте с путем 260. Когда корпус 260 передвигается по пути, он будет перемещаться как в вертикальном направлении, так и в горизонтальном направлении, без какого-либо вращения. Следовательно, модуль 272, который находится в контакте с корпусом, может перемещаться подобным образом.
Сборка фиг. 2b дополнительно содержит подвижную тележку 251, содержащую направляющие колеса 252 для направления и поддержки модуля 272. Подвижная тележка может дополнительно содержать регуляторы 253 для регулировки положения и/или ориентации направляющих колес. Тележка 251 может обеспечиваться колесами 254, позволяющими тележке перемещаться в направлении к и от опоры модуля 272.
Когда тележка 251 располагается рядом с поднимаемым модулем, положение и/или ориентация направляющих колес 252 может регулироваться, чтобы выравнивать их с направляющими колесами 273 корпуса. Тележка 251 и корпус 266 могут обеспечиваться стыковочной поверхностью 255, чтобы соединять тележку 251 с корпусом 266. После того, как модуль 272 поднят, он может перемещаться вдоль направляющих колес как корпуса 266, так и тележки 251 на тележке 251. Модуль 272 может затем выдвигаться, в то же время будучи переносимым подвижной тележкой 251.
Фиг. 3a показывает вид сверху расположения литографической системы 300, содержащей группу узлов литографической системы согласно варианту осуществления изобретения. В дальнейшем в материалах настоящей заявки расположение может указываться как литографическая система 300 или кластер 300. Фиг. 3b схематически показывает вид сбоку в поперечном сечении части литографической системы 300.
В данном конкретном варианте осуществления, литографическая система 300 содержит группу из десяти узлов литографической системы. Узлы литографической системы расположены один за другим в два ряда по пять узлов. Непосредственно рядом с кластером 300 площадь пола резервируется как зона 305 обслуживания. Каждый узел литографической системы содержит устройство 301 литографии, которое заключено в свою собственную вакуумную камеру, с одной стороной вакуумной камеры, направленной к узлу литографической системы в другом ряду, в то время как противоположная сторона направлена к окружению кластера 300, в частности, к зоне 305 обслуживания.
В случае устройства литографии заряженных частиц, вакуумная камера предпочтительно содержит все элементы, которые обеспечивают литографическую обработку, включающие в себя источник заряженных частиц, систему проектора для проецирования составляющих лучей заряженных частиц на подложку, на которую должна быть нанесена картина, и подвижную платформу для подложки. Например, вакуумная камера может соответствовать камере 240, описанной со ссылкой на фиг. 2a.
Сторона узла литографической системы, направленная к свободной зоне, предоставленной для целей обслуживания, содержит систему 310 блокировки нагрузки для переноса подложек в и из вакуумной камеры и также содержит дверцу 330 доступа, которая может открываться для таких целей обслуживания.
Узлы литографической системы обеспечены дверцей 330 с той же стороны, как и система 310 блокировки нагрузки. Дверца 330 может быть прикрепляемой с возможностью удаления и может удаляться полностью, например, посредством использования узла 340 переноса. Узел 340 переноса может быть приспособлен, чтобы поддерживать дверцу 330, и может содержать один или более элементов 345 переноса, таких как колеса или рельсы. Устройство 301 литографии может поддерживаться опорной конструкцией 335 для расположения устройства литографии в приподнятом положении.
Свободная зона на стороне, с которой расположены система блокировки нагрузки и дверца доступа, предпочтительно достаточно большая, чтобы вместить площадь основания дверцы и блокировки нагрузки. Более того, желательно, чтобы свободная зона была достаточно большой, чтобы вместить площадь основания оборудования для переноса компонентов устройства литографии. Например, в случае, в котором тележка, такая как тележка 251 на фиг. 2b, используется для переноса модуля, свободная зона предпочтительно достаточно большая, чтобы сделать возможным перенос модуля на тележке в направлении к и из узлов литографической системы.
Литографическая система 300, таким образом, содержит множество узлов литографической системы, содержащих систему 310 блокировки нагрузки и дверцу 330, направленную к окружению, более конкретно, направленную к зоне 305 обслуживания, окружающей литографическую систему 300. Благодаря «наружной» ориентации систем 310 блокировки нагрузки и дверец 330, узлы литографической системы, включающие в себя устройства 301 литографии внутри вакуумных камер, напрямую доступны из зоны 305 обслуживания. Прямой доступ упрощает обслуживание литографической системы 300 и может уменьшить время простоя литографической системы или ее частей. Открывание отдельной вакуумной камеры для обслуживания может выполняться без влияния на производительность других узлов литографической системы внутри литографической системы 300.
Расположение друг за другом узлов литографической системы обеспечивает литографическую систему 300 ограниченной «площадью основания». Площадь пола внутри производственного помещения является ценной, и, таким образом, эффективное использование площади пола производственного помещения важно.
Система 310 блокировки нагрузки может быть интегрирована в дверцу 330. Объединение системы 310 блокировки нагрузки и дверцы 330 уменьшает количество материала, используемого для производства узла литографической системы. Часть дверцы 330 может напрямую использоваться в качестве одной из боковых стенок системы 310 блокировки нагрузки. Уменьшение количества материала имеет преимущество, состоящее в том, что комбинацией дверцы и системы блокировки нагрузки проще манипулировать во время обслуживания. Более того, так как меньше материала требуется во время производства, затраты производства литографической системы также уменьшаются.
Литографическая система 300 дополнительно содержит систему 315 подачи подложек. Система 315 подачи подложек приспособлена, чтобы принимать подложки, которые должны подвергаться обработке литографической системой 300, и чтобы предоставлять эти подложки узлам литографической системы для обработки. Это может эффективно означать, что система 315 подачи подложек предоставляет подложки системе 320 приготовления для целей предварительной обработки. После нанесения картины, система 315 подачи подложек может собирать подвергнутые нанесению картины подложки. Использование системы 315 подачи подложек позволяет литографической системе 300 эффективно взаимодействовать с другим оборудованием в производственном помещении, так как оно позволяет относительно легко заменять используемые в настоящее время литографические системы.
Фиг. 3с схематически показывает другой вид сбоку литографической системы 300 фиг. 3a. В показанном варианте осуществления, литографическая система 300 дополнительно содержит систему 350 переноса подложек для приема подложек от и/или передачи подложек системе 315 подачи подложек. Система 350 переноса подложек может принимать форму подходящей системы транспортировки, например системы транспортировки, которая проходит в значительной степени в горизонтальном направлении.
Предпочтительно, система 350 переноса подложек сконструирована, чтобы не пересекаться с дверцами 330 узлов литографической системы. Это может быть достигнуто, как показано на фиг. 3c. В данном варианте осуществления система 350 переноса подложек проходит в значительной степени в горизонтальном направлении и расположена над системами 310 блокировки нагрузки, а также узлами 320 приготовления узлов литографической системы. В результате, дверца одиночного узла литографической системы внутри литографической системы 300 может открываться для целей обслуживания, в то время как система 350 переноса подложек продолжать перенос подложек между системой 315 подачи подложек и другими узлами внутри литографической системы 300.
Расположение, описанное со ссылкой на фиг. 3a-3c, предоставляет кластер узлов литографической системы с ограниченной сложностью. Расположение может масштабироваться довольно просто. Например, если литографическая система 300 должна функционировать с 80% производительностью, только восемь из десяти узлов литографической системы должны быть работоспособными и/или установленными.
Более того, литографическая система 300 может предоставлять надежную производительность. Если один из узлов литографической системы неисправен и/или нуждается в обслуживании, другие узлы литографической системы внутри кластера 300 могут продолжать свое функционирование. В результате, в случае с 10 узлами литографической системы с производительностью в 10 подложек в час (wph), неисправность одного узла литографической системы позволяет кластеру продолжать работать с 90% эффективностью. То есть в этом случае он функционирует с производительностью 9×10 wph = 90 wph вместо идеальных 100 wph. В сравнении, устройство оптической литографии из известного уровня техники может функционировать с производительностью 100 wph. Однако, если некоторый компонент внутри такого устройства оптической литографии неисправен, все устройство должно выключаться, уменьшая производительность до 0 wph.
Перед входом в вакуумную камеру подложка типично подвергается действиям зажима, предварительного выравнивания и откачки. В данном контексте, зажим определяется как обеспечение подложки на конструкции поддержки подложки, чтобы сформировать единую конструкцию, в дальнейшем в материалах настоящей заявки указываемый как «зажим». Более того, термин «зажатая подложка» используется, чтобы указывать на подложку, зажатую на конструкции поддержки подложки. Предварительное выравнивание относится к выравниванию подложки и/или зажима с тем, чтобы нанесение картины могло выполняться на предопределенной части подложки в определенной ориентации. Откачка относится к этапу уменьшения давления, окружающего подложку, чтобы минимизировать загрязнение и уменьшить влияние подложки на давление вакуумной камеры при вводе в устройство 301 литографии.
После действия нанесения картины, выполняемого литографическим устройством 301, подложка типично подвергается действию подвода воздуха и действию разжима, то есть отделения подложки от конструкции поддержки подложки. Между действиями подвода воздуха и разжима подложка может быть перенесена.
Система 310 блокировки нагрузки формирует интерфейс с вакуумной средой внутри вакуумной камеры. Система 310 типично используется для действия откачки и действия подвода воздуха, описанных выше. Для этой цели, система 310 блокировки нагрузки содержит одну или более камер, в которых давление может регулироваться. Система 310 блокировки нагрузки может содержать одну камеру, подходящую как для действий откачки, так и для действий подвода воздуха. В качестве альтернативы, система 310 содержит отдельные камеры для откачки и подвода воздуха. Для действия откачки система 310 содержит насосы для уменьшения давления внутри камеры до уменьшенного давления, например, вакуума, подходящего для переноса зажатой подложки и поддержки подложки в устройство 301 литографии. Для действия подвода воздуха система 310 блокировки нагрузки содержит вентиляционные отверстия для подвода воздуха в камеру, чтобы увеличить давление после обработки зажатой подложки в устройстве 301 литографии.
Зажим и/или разжим может выполняться в системах 320 приготовления. В качестве альтернативы, зажим может выполняться в другом местоположении перед предоставлением подложки системам 320 приготовления, например, в общей системе 315 подачи. В еще одном варианте осуществления, зажим и/или разжим может выполняться в системе 310 блокировки нагрузки.
Зажим и разжим могут выполняться в отдельных узлах, но также могут выполняться в одном узле. В дальнейшем в материалах настоящей заявки выражение «зажимной узел» указывает на узел для зажима и/или разжима.
Фиг. 4a схематически показывает узел литографической системы, обеспеченный первой камерой 310a блокировки нагрузки для откачки, второй камерой 310b для подвода воздуха и системы 320 приготовления, которая включает в себя множество зажимных узлов 360a-d. В данном варианте осуществления, зажим формируется в подходящем зажимном узле 360a-d в системе 320 приготовления и затем вставляется в вакуумную камеру через первую камеру 310a блокировки нагрузки. После нанесения картины на подложку устройством 301 литографии зажим переносится назад к подходящему зажимному узлу 360a-d в системе 320 приготовления через вторую камеру 310b блокировки нагрузки для разжима.
В варианте осуществления фиг. 4a система 320 приготовления дополнительно включает в себя узел 370 предварительного выравнивания для предварительного выравнивания подложки перед входом в устройство 301 литографии через первую камеру 310a блокировки нагрузки. Предварительное выравнивание может понадобиться, чтобы гарантировать, что положение и/или ориентация подложки на конструкции поддержки подложки пригодны для точного размещения внутри устройства 301 литографии. Предварительное выравнивание может выполняться на отдельной подложке перед зажимом подложки. Однако в этом случае зажим должен выполняться очень точным и скоординированным способом. Предпочтительно, подложка выравнивается, будучи зажатой на конструкции поддержки подложки. После предварительного выравнивания в узле 370 предварительного выравнивания подложка предоставляется первой камере 310a блокировки нагрузки для дальнейшей обработки.
Система 320 приготовления может дополнительно содержать один или более дополнительных узлов. Например, система 320 приготовления может включать в себя узел приведения в требуемое состояние для приведения в требуемое состояние зажатых подложек и/или незажатых подложек перед размещением в устройстве 301 литографии. Узел приведения в требуемое состояние может быть приспособлен для приведения в требуемое тепловое состояние зажатой или незажатой подложки посредством, например, отвода тепловой энергии от подложки (и конструкции поддержки подложки), чтобы улучшить точность литографического нанесения картины, как известно специалистам в данной области техники.
Подложки и/или зажимы могут переноситься между различными узлами посредством использования робота, который функционирует в пространстве 400 робота. В примерном варианте осуществления фиг.4a робот содержит узел 401 переноса, который может перемещаться по существу в вертикальном направлении. Узел 401 переноса приспособлен для подходящей транспортировки подложек и/или зажимов между камерами 310a, 310b, зажимными узлами 360a-d и узлом 370 предварительного выравнивания. Кроме того, робот 401 может быть дополнительно приспособлен, чтобы осуществлять обмен подложками с системой 350 переноса подложек.
Узел литографической системы может дополнительно содержать узел 410 хранения для временного хранения подложек. Хранимые подложки могут являться подложками, которые все еще должны быть подвергнуты нанесению картины посредством устройства 301 литографии. В качестве альтернативы или дополнительно узел 410 хранения подложек может быть приспособлен, чтобы хранить подвергнутые нанесению картины подложки, ожидающие переноса через систему 350 переноса подложек. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4a, узел 410 хранения соединен с системой 350 переноса подложек. В качестве альтернативы, или дополнительно, узел 410 хранения может быть соединен с заменяемым узлом, и может принимать форму так называемого унифицированного контейнера с фронтальной загрузкой (FOUP). FOUP обеспечивают относительно безопасный перенос нескольких подложек в одном FOUP в условиях чистого помещения. В еще одном варианте осуществления узел 410 хранения является заменяемым узлом, например FOUP.
Дополнительно, фиг. 4a схематически показывает электронику 420, необходимую для гарантии надлежащего функционирования устройства 420 литографии, которая может размещаться на верхней части устройства 301 литографии. Как и в варианте осуществления, показанном на фиг. 3b, дверца 330 может удаляться вместе с другими компонентами снаружи вакуумной камеры, например, посредством узла 340 переноса, содержащего один или более элементов 345 переноса.
Фиг. 4b схематически показывает вариант осуществления, в котором система 315 подачи подложек содержит множество зажимных узлов 360a-360z, в значительной степени расположенных друг над другом. Кроме того, система 315 подачи подложек подходящим образом соединена с системой 350' переноса зажимов.
Система 315 подачи подложек содержит манипулирующего подложкой робота, который функционирует в пространстве 500 робота. Робот приспособлен для транспортировки подложек к и от зажимного узла 360a-360z. В примерном варианте осуществления фиг. 4a робот содержит узел 501 переноса, который может перемещаться по существу в вертикальном направлении. Кроме того, узел 501 переноса может быть способен также перемещаться по существу в горизонтальном направлении, например, чтобы обеспечить обмен незажатых подложек через интерфейс с внешней системой, такой как система транспортировки, как будет обсуждено со ссылкой на фиг. 5a, 5b. Так как система 315 подачи подложек дополнительно подходящим образом соединена с системой 350' переноса зажатых подложек, узел 501 переноса также может быть приспособлен для транспортировки зажимов между зажимными узлами 360a-360z и системой 350' переноса зажимов.
В качестве альтернативы, или дополнительно, система 315 подачи подложек может быть обеспечена узлом 510 подачи и/или хранения для подачи и/или хранения подложек. В случае, когда система 315 подачи подложек включает в себя узел 510 хранения, узел 501 переноса приспособлен, чтобы осуществлять транспортировку зажимов и/или подложек к и от узла 510 хранения. Узел 510 хранения может быть приспособлен не только для хранения необработанных подложек перед зажимом, но также может быть приспособлен, чтобы хранить подвергнутые нанесению картины подложки, также указываемые, как обработанные подложки, собираемые системой 315 подачи подложек после обработки в устройстве литографии в узле литографической системы. Центральное распределение и сбор подложек обеспечивает эффективную интеграцию литографического кластера в линию обработки производственного помещения.
Узел 510 подачи и/или хранения может являться заменяемым узлом и может принимать форму так называемого унифицированного контейнера с фронтальной загрузкой (FOUP). FOUP обеспечивают относительно безопасный перенос нескольких подложек в одном FOUP в условиях чистого помещения.
Хотя различные компоненты на фиг. 4a, 4b показаны расположенными друг на друге, альтернативные варианты осуществления, в которых один или более компонентов располагаются рядом друг с другом по существу в горизонтальном направлении, также рассматриваются. Более того, могут присутствовать дополнительные поддерживающие узлы, чтобы обеспечить перенос подложек между узлом 501 переноса и зажимным узлом 360a-360z.
В других вариантах осуществления литографической системы, не показанных на фиг. 4a, 4b, зажим и/или разжим выполняется в системе 310 блокировки нагрузки. Системы 310 блокировки нагрузки, которые способны выполнять эти действия, должны в этом случае быть довольно сложными по природе.
Способы зажима включают в себя, но не в качестве ограничения, зажим посредством использования капиллярных сил, например, как описано в заявке на выдачу патента США 2010/0265486, переуступленной владельцу настоящего изобретения и полностью включенной в материалы настоящей заявки посредством ссылки, зажим посредством применения вакуума, зажим посредством заморозки подложки на конструкции поддержки подложки и зажим посредством использования электромагнитных сил. Тип зажима может зависеть от типа последующей обработки, которая должна использоваться на подложке.
Литографическая система, в которой узлы зажима и/или разжима обеспечены внутри узлов литографической системы, например внутри системы 320 приготовления, как показано на фиг. 4a, или внутри системы 310 блокировки нагрузки, может обозначаться как кластер 300 с локализованной подачей незажатых подложек, в дальнейшем в материалах настоящей заявки указываемый как локализованный кластер. В локализованном кластере незажатые подложки транспортируются в область рядом с устройством 301 литографии, в котором они должны обрабатываться. Затем подложки зажимаются на конструкции поддержки подложки, и, наконец, зажимы, то есть подложки, зажатые на конструкции поддержки подложки, предоставляются устройству 301 литографии.
Литографическая система, в которой узлы зажима и разжима обеспечены центральным образом, например, внутри системы 315 подачи подложек, как показано на фиг. 4b, могут указываться, как централизованный кластер 300. В централизованном кластере незажатые подложки зажимаются в центральном местоположении. Зажим затем переносится далее в кластер для дополнительной обработки множеством устройств 301 литографии.
Как можно легко понять, количество компонентов в централизованном кластере может быть ниже, чем количество компонентов в локализованном кластере, в частности, в случае, когда узлы 360 зажима и разжима относятся ко всем узлам 301 литографической системы в кластере 300. С другой стороны, локализованные кластеры могут масштабироваться относительно легко, так как добавление и/или удаление узла литографической системы лишь означает, что, по большей части, регулировки должны быть сделаны в системе переноса подложек. Более того, в случае локализованного кластера площадь основания системы 315 подачи подложек в целом меньше, чем площадь основания централизованного кластера, при условии что кластеры содержат одинаковое количество узлов литографической системы. Такое уменьшение площади основания особенно достигается в случае, когда количество узлов литографической системы в литографической системе 300 ограничено.
Системы 310 блокировки нагрузки, как и другие узлы в литографической системе, например, один или более узлов в системах 320 приготовления, таких как узлы 370 предварительного выравнивания, узлы 360 зажима/разжима и системы 410 хранения подложек, могут содержать один или более клапанов для создания условий контролируемого давления. Поддержание подложек и/или зажимов в условиях контролируемого давления позволяет условиям пониженного загрязнения поддерживаться вокруг подложек. Условия контролируемого давления могут являться промежуточным вакуумом между атмосферным давлением и высоким вакуумом устройства 301 литографии. Этот промежуточный вакуум обеспечивает уменьшения загрязнения, в то же время избегая наличия большого объема, поддерживаемого при высоком вакууме. В частности, в случае еще не подвергнутых нанесению картины подложек промежуточный вакуум способствует приготовлению подложки к дальнейшей обработке в условиях вакуума устройства литографии.
Система 315 подачи подложек может быть соединена с другими инструментами, такими как система транспортировки, в условиях производства полупроводников для обмена подложек. Фиг. 5a, 5b схематически показывают два различных способа соединения системы 315 подачи подложек с системой 600 транспортировки.
На фиг. 5a, 5b система 600 транспортировки содержит две транспортировочных линии 610a, 610b обработки, обозначенные сплошными стрелками. На фиг. 5a система 600 транспортировки обеспечена манипулятором 620 для приема подложек с транспортировочных линий 610a, 610b обработки и направления этих подложек в литографическую систему 300 для обработки. Кроме того, манипулятор 620 подложки приспособлен для приема подвергнутых нанесению картины подложек из литографической системы 300 и направления этих подложек на подходящие линии обработки в пределах пути, то есть любой транспортировочной линии 610a или 610b. Система 315 подачи подложек содержит манипулятор 520 подложки для переноса подложек между системой 600 транспортировки и системой переноса подложек (обозначено пунктирными стрелками). Перенос подложек между системой 315 подачи подложек и узлами литографической системы обозначен сплошными стрелками. Такой перенос может выполняться любой подходящей системой переноса подложек, например системой 350 переноса подложек, как изображено на и описано со ссылкой на фиг. 3c и 4a, или системой 350' переноса подложек, как изображено на и описано со ссылкой на фиг. 4b. Манипулятор 520 подложки в системе 315 подачи подложек может принимать форму манипулятора, такого как манипулятор 501, как изображено на и описано со ссылкой на фиг. 4b.
На фиг. 5b транспортировочные линии 610a, 610b обработки в системе 600 транспортировки напрямую соединены с системой 315 подачи подложек. Система 315 подачи подложек теперь содержит два манипулятора 520a, 520b подложки, где первый манипулятор 520a подложки приспособлен, чтобы координировать перенос между транспортировочной линией 610a обработки и литографической системой, а второй манипулятор 520b подложки приспособлен, чтобы координировать перенос между транспортировочной линией 610b обработки и литографической системой. Оба манипулятора 520a, 520b подложки могут принимать форму робота, например робота, содержащего узел переноса, как описано со ссылкой на фиг. 4b. Как показано на фиг. 5b, манипуляторы 520a, 520b подложки могут быть дополнительно приспособлены, чтобы координировать перенос подложек в пределах части системы 315 подачи подложек.
Фиг. 6 схематически показывает последовательность операций способа обработки подложки в узле литографической системы. Узел литографической системы содержит узел хранения SU, систему приготовления PS и блокировку нагрузки LL. Узел хранения SU может, например, содержать узел 410 хранения, описанный выше, система приготовления PS может, например, содержать узел 320 приготовления, описанный выше, а блокировка нагрузки LL может, например, содержать систему 310 блокировки нагрузки, описанную выше. Блокировка нагрузки LL соединена с устройством литографии для нанесения картины на целевую поверхность подложки, которая должна быть подвергнута обработке. Кроме того, узел литографической системы содержит манипулирующий подложкой робот, такой как робот, содержащий и/или принимающий форму узла 401 переноса на фиг. 4a, для переноса подложек между различными компонентами внутри узла литографической системы.
Сначала, подложка, которая должна быть подвергнута обработке, предоставляется на этапе 601. Предоставление подложки узлу литографической системы может выполняться, используя комбинацию системы 315 подачи подложек и системы 350 переноса подложек, показанных на фиг. 3c. Однако также могут использоваться другие способы предоставления подложки. Подложка может предоставляться узлу хранения, как показано на фиг. 6, но также может размещаться на роботе, например, в интерфейсе между узлом литографической системы и внешним устройством подачи, например системой переноса подложек.
В некоторых вариантах осуществления, в которых используется узел хранения, подложка может выравниваться в направлении предопределенной ориентации перед дальнейшими этапами. Этот тип «грубого» выравнивания облегчает дальнейшие процедуры выравнивания, так как подложки, которые должны быть подвергнуты обработке, входят в способ подвержения обработки примерно в той же ориентации.
Подложка затем переносится в систему приготовления PS на этапе 602 посредством робота. Отметим, что в случае, когда узел хранения SU отсутствует, робот не подбирает подложку из узла хранения SU, как показано на фиг. 6, но переносит подложку в систему приготовления PS после обеспечения подложкой в интерфейсе литографической системы с внешним устройством подачи.
В узле приготовления PS подложка по меньшей мере зажимается на конструкции поддержки подложки на этапе 603. Дополнительно, другие действия приведения в требуемое состояние, такие как (дополнительное) выравнивание, могут иметь место, предпочтительно перед действием зажима.
Зажатая подложка затем передается посредством робота в блокировку нагрузки LL на этапе 604. Блокировка нагрузки LL соединена с устройством литографии, и зажатая подложка, которая доставляется посредством робота, получает доступ к устройству литографии через блокировку нагрузки LL. Зажатая подложка затем подвергается обработке в устройстве литографии на этапе 605.
После обработки подложка переносится назад в блокировку нагрузки LL. Робот затем переносит подвергнутую обработке зажатую подложку в систему приготовления PS на этапе 606.
В узле приготовления PS подвергнутая обработке подложка отделяется от конструкции поддержки подложки на этапе 607. Наконец, отделенная подвергнутая обработке подложка переносится посредством робота в точку для удаления из узла литографической системы на этапе 608. Эта точка может располагаться в узле хранения SU, как схематически изображено на фиг. 6. Однако эта точка для удаления может также располагаться в интерфейсе узла литографической системы с внешним устройством подачи.
Фиг. 7 схематически показывает другую последовательность операций для обработки подложки в узле литографической системы. Перенос подложки может выполняться, используя манипулирующего подложкой робота, фиг. 7, иллюстрирующая траекторию робота для выполнения последовательности переносов. Робот может содержать и/или принимать форму узла переноса, такого как узел 401 переноса на фиг. 4a. На фиг. 7 интерфейс между системой переноса подложек и роботом обозначен как «IF». Более того, примерный узел литографической системы содержит узел хранения SU, первый узел системы приготовления PSU-1, второй узел системы приготовления PSU-2 и блокировку нагрузки LL, соединенную с устройством литографии. Интерфейс IF может, например, содержать интерфейс между системой 350 переноса подложек и узлом литографической системы, описанный выше узел хранения SU может, например, содержать узел 410 хранения, описанный выше, узлы системы приготовления PSU-1 и PSU-2 могут, например, содержать два из зажимных узлов 360, описанных выше, а блокировка нагрузки LL может, например, содержать систему 310 блокировки нагрузки, описанную выше. Перемещения, во время которых робот действительно переносит подложку, представлены сплошными стрелками. Простые перемещения робота без переноса подложки обозначены пунктирными стрелками.
Траектория на фиг. 7 начинается с расположения робота в интерфейсе IF. Первое перемещение включает в себя перенос новой незажатой подложки, которая должна быть подвергнута обработке, из интерфейса IF в направлении узла хранения SU для временного хранения, на этапе 701. После размещения подложки в узле хранения SU, робот перемещается в направлении первого узла системы приготовления PSU-1 на этапе 702. В узле системы приготовления PSU-1 робот подбирает подвергнутую обработке незажатую подложку и переносит эту подложку на этапе 703 в интерфейс IF, чтобы обеспечить ее удаление из узла литографической системы. Затем, на этапе 704, робот возвращается назад к узлу хранения SU, чтобы подобрать незажатую подложку для подвержения обработке, помещенную там в конце этапа 701. На этапе 705 незажатая подложка подбирается из узла хранения SU и переносится в узел системы приготовления PSU-1. После размещения незажатой подложки в узле системы приготовления PSU-1, робот перемещается на этапе 706 к узлу системы приготовления PSU-2. Робот затем подбирает зажатую подложку, которая должна быть подвергнута обработке, и переносит зажатую подложку в блокировку нагрузки LL для подвержения обработке в устройстве литографии на этапе 707. После удаления зажатой подложки в блокировке нагрузки, робот подбирает подвергнутую обработке зажатую подложку и переносит эту подложку в узел системы приготовления PSU-2 для разжима на этапе 708. Наконец, робот перемещается в интерфейс IF, не неся подложку, на этапе 709. Последовательность этапов 701-709 указывается ссылкой, как «цикл A».
Траектория на фиг. 7 затем продолжается в интерфейсе IF с этапом 711, который подобен этапу 701. Однако после размещения новой незажатой подложки, которая должна быть подвергнута обработке, робот не перемещается к узлу системы приготовления PSU-1, как на этапе 702, но вместо этого перемещается к узлу системы приготовления PSU-2 на этапе 712. Далее на этапе 713 робот подбирает подвергнутую обработке зажатую подложку, присутствующую в узле системы приготовления PSU-2, и переносит эту подложку в интерфейс IF, чтобы обеспечить удаление подложки из узла литографической системы. Затем робот перемещается к узлу хранения SU на этапе 714 похожим образом, как он делал на этапе 704. Затем робот подбирает незажатую подложку, которая должна быть подвергнута обработке, из узла хранения SU и переносит эту подложку в узел системы приготовления PSU-2 на этапе 715. После доставки этой незажатой подложки робот перемещается к узлу системы приготовления PSU-1 на этапе 716, подбирает зажатую подложку, которая должна быть подвергнута обработке, и переносит зажатую подложку в блокировку нагрузки LL для подвержения обработке в устройстве литографии на этапе 717. После удаления зажатой подложки в блокировке нагрузки, робот подбирает подвергнутую обработке зажатую подложку и переносит эту подложку в узел системы приготовления PSU-1 для разжима на этапе 718. Наконец, робот перемещается в интерфейс IF, не неся подложку, на этапе 719. Последовательность этапов 711-719 указывается ссылкой как «цикл B».
Теперь робот может повторить траекторию фиг. 7, что эффективно означает, что он чередуется между следованием циклу A и циклу B, где разница между двумя циклами состоит в роли узла системы приготовления PSU-1 и узла системы приготовления PSU-2. Траектория, показанная на фиг. 7, особенно полезна, чтобы гарантировать непрерывный поток подложек в случае, когда действие зажима в узле системы приготовления занимает больше времени, чем продолжительность всего цикла.
Хотя некоторые варианты осуществления изобретения были описаны со ссылкой на литографическую систему, содержащую десять узлов литографической системы, количество узлов литографической системы в литографической системе может изменяться. Например, вместо десяти узлов литографической системы может использоваться любое количество узлов литографической системы больше одного.
Изобретение было описано посредством ссылки на конкретные варианты осуществления, обсужденные выше. Будет понятно, что эти варианты осуществления могут быть подвержены различным модификациям и альтернативным формам, хорошо известным специалистам в данной области техники, без отклонения от духа и объема изобретения. Соответственно, хотя были описаны конкретные варианты осуществления, они являются лишь примерами и не являются ограничивающими объем изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения.