具有与真空室连通的真空掩模版库的光刻设备 【技术领域】
本发明涉及一种光刻设备，它通过在曝光时切换多块掩模版，增加紫外环境中的多次曝光处理量。
背景技术
光刻设备已经发展到能在晶片上形成越来越小装置的图形。正在发展利用多次曝光的光刻设备和方法。在多次曝光时，根据掩模版在成像当中的调换，按顺序使两块或更多掩模版成像。在极远紫外(EUV)成像中，多次曝光对克服不需要的低k1成像效应，特别有利。在现有的系统中，因为要调换的每一掩模版，就在曝光前，必须从常压转换为真空，所以掩模版的调换时间大大地压缩了处理量。遗憾的是，尚没有在真空中进行多次曝光又有效地存放多块掩模版的现成的光刻设备。
因此，需要的是一种能夹持两块或更多掩模版的真空储藏室，使该真空储藏室与真空室连通。这样的配置能在多次曝光时，进行快速掩模版调换，从而提高处理量。
【发明内容】
本发明各实施例提供一种方法，该方法包括的步骤是：在真空处理区处理从真空输入区接收的掩模版；把掩模版储藏在真空库中；把处理步骤中产生的信息，和每一块掩模版在真空库中的位置进行相关的数据，存储起来；最后，在存储数据步骤地基础上，从真空库检索请求用于在晶片上曝光的某一图形的掩模版。
本发明的其他实施例提供的方法，包括的步骤是：设置有机器人的中央真空区。本方法还包括的步骤是：把真空输入区与中央真空区连通；在各掩模版被机器人送进中央真空区之前，由真空输入区接收各掩模版。本方法还包括的步骤是：把第一真空夹持区与中央真空区连通。该第一真空夹持区每次从机器人接收一块掩模版。本方法还包括把第二真空夹持区经过阀门与中央真空区连通。该第二真空夹持区同时夹持预定数量的、通过该阀门从机器人接收的掩模版。本方法还包括把曝光区与中央真空区连通。该曝光室接收由机器人从第一或第二真空夹持区之一运送的掩模版。
本发明还有另外的包括一种系统的实施例，该系统包括中央真空区和位于该中央真空区中的机器人。该系统还包括压力控制输入区、第一夹持区、和与中央真空区连通的第二夹持区；该压力控制输入区在各掩模版被机器人送进中央真空区之前，接收各掩模版；该第一夹持区每次夹持从机器人接收的一块掩模版；该第二夹持区同时夹持预定数量的从机器人接收的掩模版。该系统还包括从机器人接收掩模版的曝光区。
本发明还有另外的提供一种方法的实施例，该方法包括的步骤有：在各掩模版转移至真空输入区之前，对各掩模版加索引；在真空处理区处理从真空输入区接收的各掩模版；把各掩模版储藏在真空库中；对所述储藏的掩模版加索引；最后，根据所述加索引步骤，从真空库检索请求用于在晶片上曝光的某一图形的掩模版。
通过上述各实施例，由于有多块掩模版以真空状态储藏在光刻设备内，大大地缩减多次曝光时掩模版的调换时间。据此又可以降低制作半导体的费用并解决在EUV环境中出现的成像问题。
本发明再有的实施例、特性、和优点，以及本发明各个实施例的结构和工作原理，将在下面参照附图详细说明。
【附图说明】
本文引用并构成说明书一部分的各个附图，在于举例说明本发明，且与说明一起进一步解释本发明的原理，还能使本领域熟练人员制作和使用本发明。
图1A、1B、和1C，按照本发明各实施例，画出光刻设备中各部件的载物台。
图2是流程图，按照本发明各实施例，表明曝光时切换掩模版的一种方法。
图3A、3B、和3C，按照本发明各实施例，画出光刻设备中多块掩模版夹持装置的各种视图。
图4按照本发明各实施例，画出光刻设备中一种多块掩模版的夹持装置。
图5是流程图，表明按照本发明各实施例的一种方法。
现在参照附图，说明本发明。附图中，相同的参考数字表示相同或功能类似的单元。此外，参考数字中最左侧的数字，标识该参考数字首次出现的图。
【具体实施方式】
一般说来，按照本发明各实施例的光刻设备100，包括曝光室102，该曝光室有一个或多个反射镜(未画出)，反射镜把EUV光通过安放在掩模版载物台108的掩模版，投射至晶片(未画出)上，以便在该晶片上印出一层集成电路的多个副本。光刻设备100还可以包括掩模版夹持器104，该掩模版夹持器104按光刻设备100用户的指令，更换要曝光的掩模版。运送供曝光的掩模版的现有光刻设备，在下述专利中都有教导：颁发给Catey等人的U.S.Patent No.6,239,863；颁发给DeMarco等人的U.S.App.No.09/925,722；颁发给Friedman等人的U.S.App.No.10/040,375；颁发给del Puerto等人的U.S.Prov.App.No.60/358,354；和颁发给del Puerto等人的U.S.Prov.App.No.60/364,129，本文引用所有这些专利的全文，供参考。
具体说，按照本发明各实施例的掩模版夹持器，可以包括：能适应真空的机器人110；容纳该机器人110的真空室114(如，中央或主真空区)；识别(或加索引)并输入掩模版，又把这些掩模版从大气压过渡到真空的压力控制输入区116(如，装入闸室(load-lock))；用于识别掩模版、检查掩模版、测量掩模版厚度、清洁掩模版、和/或把掩模版与光刻设备100对准的第一夹持区118(如处理站或区)；以及储藏至少一块备用掩模版、使该掩模版能快速更换的第二夹持区120(如掩模版库)。还有，根据在输入区116、处理区118、和/或掩模版在掩模版库120的位置收集的信息，可以对被储藏的掩模版加索引，以便有助于曝光时检索该掩模版。机器人110可以有一个或多个摇杆式夹112，能同时夹持一块或多块掩模版。这样能用第一摇杆从掩模版载物台108拿出第一掩模版，又用第二摇杆把第二掩模版装在掩模版载物台108上，如此等等，把更换时间缩至最短。虽然上面和下面讨论的都有一个装入闸室、一个处理区、和一个曝光区，但是，可以按需要设置许多这样的单元。
图1A-C按照本发明各实施例，画出从顶部看进去的光刻设备100的剖面图。因为图1B和1C只画出光刻设备100工作时机器人臂110的不同位置，所以只有图1A完全注明各单元的数字。光刻设备100包括曝光区102(如，有一个或多个反射镜的曝光室)和掩模版夹持器104，掩模版夹持器104经闸阀106与曝光室102连通。掩模版载物台108位于曝光室102内部，且能把要曝光的掩模版夹持在虚线方框所示位置附近。
继续参考图1A-C，掩模版夹持器102包括能适应真空的机器人110，图上画出的机器人110装备有两个摇杆式夹112。在另外的实施例中，夹112可以按需要有许多摇杆。该机器人位于中央真空室114内部。装入闸室116、处理站118、和掩模版库120，都分别经过闸阀122、124、和126，与中央真空室114连通。本领域熟知，装入闸室116可以包括用于识别掩模版的标识装置。处理站118可以包括：(1)有传感器的对准装置(如，摄像机、反射光学传感器、下承梁式光学传感器(through beam optical sensor)、等等)，(2)识别装置(如，摄像机、条码阅读器、等等)，(3)掩模版清洁装置，和/或(4)测量厚度、读出掩模版上注明的条码、等等的检查装置(如，测量装置、摄像机、等等)，这些在本领域内是熟知的。邮箱开口状(mail-slot-like)开孔(如通道)130、132、134、和136，分别在中央室114壁中以多对平行虚线之间的空间表示，这些开孔可使机器人110把掩模版从设备100的一个区域传递到另一个区域。通道130把曝光室102连接至中央室114。通道132把装入闸室116连接至中央室114。通道134把处理站118连接至中央室114。通道136把掩模版库120连接至中央室114。通道130、132、134、和/或136的每一个，能够通过关闭各自有关的闸阀106、122、124、和126，加以关闭和/或密封。
再次参考图1A-C，装入闸室116还包括门阀138。借助闸阀122和门阀138的使用，装入闸室116控制掩模版通过装入闸室116时的压力。开始时，闸阀122关闭而门阀138打开，因而通过门阀138，可把掩模版140移离或放进装入闸室116。在掩模版140放进了装入闸室116之后，关闭门阀138，对装入闸室116抽气，然后打开闸阀122。这样可使机器人110经过通道132到达掩模版140，并从装入闸室116移出掩模版140。然后是在处理站118处理掩模版140，下面还要更详细说明。从处理站118移出掩模版140之后，机器人110可以通过开口136，把掩模版140储藏在掩模版库120，如图1B所示。在处理站118收集的数据和识别掩模版140在掩模版库120中位置的信息，可以进行相关，并存储在数据存储器142中。在曝光过程，当引导机器人110检索请求的掩模版时，控制器144存取存储在存储器142中的数据。因此，通过已说明的系统，由于有掩模版库120置于光刻设备100之内，该掩模版库120在真空状态下夹持多块掩模版，可使掩模版的调换大大加快。还有，根据光刻设备100内数据存储器142中已被相关的数据，可以对储藏的掩模版加索引，以便增加检索请求的掩模版时的速度和精度。
图2按照本发明各实施例，表明更换掩模版的一种方法200(步骤202-216)。在步骤202，用户命令设备100更换掩模版。在步骤204，机器人110从掩模版库120取出请求的掩模版(图1B)。在步骤206，机器人110把请求的掩模版放进处理站118。在步骤208，进行处理。处理可以包括，在处理站118内的机械载物台或其他初步对准装置上，进行粗略的或初步的对准。该机械载物台至少有选自沿X、Y、或Z平移和绕Z轴旋转的一个自由度。该Z轴规定为垂直于请求的掩模版主平面或其侧边。在步骤210，机器人110用第一摇杆从处理站118移出请求的掩模版。在步骤212，机器人110用第二摇杆把当前在载物台108上的掩模版移出。在步骤214，机器人110把请求的掩模版放在载物台108上(图1C)。在步骤216，机器人110把先前在载物台108上的掩模版放进掩模版库120(图1B)。
现有的真空系统有某些限制：1)市售能适应真空的机器人，似乎竖直行程非常有限；2)市售的缝阀的开孔在高度上太窄；和3)由于1和2，在典型的真空应用中，机器人可存取的工作体积，是非常短而宽的圆柱体，例如约25毫米(mm)高和2,000mm直径。因此，按照本发明示于图3A-C的各实施例，要加大储藏的容积，以便实现有竖直索引器组件300的掩模版库120。这样可以加大库120的储藏容积，以便它能夹持多于一块的掩模版。
图3A-3C按照本发明各实施例，画出索引器组件300的侧视剖面图。索引器组件300是掩模版库120的一部分，并经闸阀126与中央真空室114连通。图上画出夹112正在把掩模版302，经过通道136从索引器组件300运送至中央真空室114。图上其他的掩模版304-312，正储藏在索引器组件300之内。台架314支承着掩模版304-312。
现在参考图3B，图上画出台架314的侧视图(从接近机器人110的方向看)，每一掩模版304-312被托架316支承，托架316能使掩模版304-312沿上述检查方向移动。
现在再参考图3A，台架314通过滑板320，与库的真空外罩318耦联。台架314通过推杆322的作用，相对于外罩318升起或降下，推杆322的动力来自滚珠螺杆驱动324。升起或降下台架314可把任一掩模版304-312与通道136对齐。这样便于机器人110把掩模版304-312插入或从掩模版库120抽出。比较图3A和图3C，在图3A中，台架314在它行程的上限，对应于夹持掩模版302的底部掩模版开口与通道136对齐，使机器人110能存取掩模版302。相反，在图3C中，台架314在它的行程的下限，对应于夹持掩模版312的顶部掩模版开口与通道136对齐，使机器人110能存取掩模版312。波纹筒326的一端与真空外罩318相联，而相反端与推杆322相联。波纹筒326用于维持真空密封，同时又容许推杆322运动。画出的波纹筒326，在图3A中是在它最收缩位置，而在图3C中是在它最伸展位置。
图4按照本发明各实施例，画出的光刻设备400包括真空的库402。中央真空室404已经扩展至包含库区域402。掩模版位于库区域402中位置404、406、和408，并有支承装置410(如托架)，用于夹持储藏的掩模版。在某些实施例中，掩模版约只有6mm厚，但真空机器人412典型的竖直运动范围，约在25mm的量级或稍大。因此，机器人412的竖直运动范围，大于一块掩模版的厚度。相应地，在另外的实施例中，在每一掩模版位置404、406、和/或408中，能够沿竖直方向堆叠多于一块掩模版。这样将增加库402的容量。类似于图3B中的台架408但矮些(例如，高度为两层)的台架(未画出)，可以用来支承掩模版。
图5表明按照本发明各实施例的方法500(步骤502-512)。在步骤502，从真空输入区(如区116)检索掩模版，该真空输入区使掩模版从大气压过渡到真空。此外，在此之前或在步骤502，可以识别或对该掩模版加索引。在步骤504，由处理区(如区118)处理掩模版，下面还要更详细说明。在步骤506，把掩模版储藏在真空库(如库120或库402)中。在步骤508，存储数据(如在数据存储器142中)。该数据代表两种信息之间的相关，即处理步骤504产生的信息和/或在此之前或在步骤502产生的识别信息，与识别真空库中储藏的每一块掩模版位置的信息之间的相关。在步骤510(如在控制器144的控制下)，根据存储的数据，把请求的掩模版从真空库运送至曝光室(如室102)。在别的实施例中，在运送步骤510，有多个夹持装置(如夹持装置112)的机器人(如机器人110或机器人412)，可用于运送多于一块的请求的掩模版，以便能在晶片上按顺序进行多于一个图形的曝光。在还有的另外的实施例中，步骤510可以包括把请求的掩模版送至曝光室之前，在处理区把请求的掩模版预先对准。在步骤512，一块或多块掩模版，在曝光室中的掩模版载物台(如载物台108)上按顺序曝光，以便在晶片上形成一个或多个图形。
在各个实施例中，处理步骤504可以包括一种或多种处理。第一种处理可以是识别每一掩模版。识别可以用摄像机、条码阅读器，等等。另一种处理可以是，用适当的检查装置检查每一掩模版。还有的处理可以是测量每一掩模版的厚度。再有的处理可以是，把掩模版与光刻设备初步对准。再有的处理可以是清洁掩模版。因此，在步骤508中存储的数据，部分地是以这些处理的一种或多种为基础的。
虽然上面已经说明本发明的各种实施例，但应指出，这些实施例仅以举例的方式给出，而不是对本发明的限制。本领域熟练人员应当清楚，在不背离本发明的精神和范围下，可以对这些实施例的形式和细节，作各种改变。因此，本发明的广度和范围不受任何上述示范性实施例的限制，而只能由下面的权利要求书及其等价叙述所限定。