光刻用的标线片转移系统和方法，基片转移盒及转移方法

技术领域

本发明一般地涉及光刻术，更具体地说，涉及光刻用的标线片转 移系统和方法，以及基片转移盒及转移方法。

现有技术

光刻术是一种用于在目标的表面上产生特征的过程。这种目标可 包括用于制造平板显示器，电路板，各种集成电路及类似装置的基片。 例如一个半导体晶片。可以作为一个基片用于制造集成电路。

光刻时，一个标线片，它是另一种实验的基片，用于把一种要求 的图案转移到要求的目标上。这种标线片是用一种能透过所使用光刻 的波长的材料制成的。例如，在可见光的情况下，标线片可以用玻璃 形成。标线片具有印刷在其上的一个图像。标线片的尺寸是按照使用 它的特定的系统选择的。在光刻时，被一个晶片台支承的一个晶片被 投影到晶片的表面上的一个图像曝光，该图象相当于在标线片上印刷 的图像。

投影的图像产生光敏层(例如沉积在晶片表面上的光致抗蚀剂 层)特征的改变。这些改变相当于曝光时投影到晶片上的特征。在曝 光之后，此层可以蚀刻以产生形成图案的层。图案相当于在曝光时投 影到晶片上的那些特征。形成图案层随后使用于清除晶片内下面的结 构层(如导体层，半导体层或绝缘层)的曝光的部分。此过程与其它 的步骤一起重复，直到要求的特征已在晶片的表面上形成。如以上讨 论所明确，通过光刻产生的特征的精确的位置和尺寸与投影在晶片上 的图像的精度和准确性直接有关。

除了上述的透射的标线片外，在技术中还使用反射的标线片。例 如，反射的标线片使用于短波长光线，它能被透射的玻璃标线片吸收。

为了保持标线片表面的沾污降至最低，光刻加工是在“洁净室”内 进行。一个洁净室是一个具有特定的控制的颗粒浓度的封闭室。为了 保持特定的控制的颗粒浓度，气体材料供入封闭室和从封闭室排出。 相当大的费用与保持一个洁净室有关。这个费用部分地涉及洁净室的 尺寸和保持洁净所需的设备。例如，标线片由光刻加工的一个工位转 移到另一工位，它们对在加工区内存在颗粒引起的污染是敏感的。为 了减少潜在的污染，在其中进行标线片转移的整个室通常保持在洁净 状态。因此，有减小必须保持在洁净状态的环境的动机。另一个减小 洁净室尺寸的诱因是安全。在某些情况下，洁净室是缺氧的和因此不 适合于人占据。如果洁净室可以被隔离为一个小环境，那么其周围区 可以保持用于安全使用和被人占据。

通常，标线片到达和离开光刻工具(包括超紫外辐射的(EUV) 光刻工具)是在一个封闭箱或“容器”内进行。振动，压力冲击和紊流 的空气流可能因为开启箱而产生，以及搅起原先停留在箱子内表面上 (如底板的顶侧面或盖子的内壁和顶板)的颗粒。颗粒可以变为可与 表面分离和随后在箱子内的气体的体积中自由地和无序地移动。某些 颗粒可能最终重新沉积在箱子内未保护的标线片的暴露的表面上。

美国专利6,239,863(2001年5月29日授予Catey et al.，(和 转让予to Silicon Valley Groap，Inc.，现为ASML US，Inc.，)公开了 一种可移动的盖子用于保护在光刻系统内使用的一种标线片。可移动 的盖子包括一个框架和一个被框架支承的隔膜。可移动的盖子可能还 包括至少一个标线片紧固件，它把力加至标线片，从而当可移动的盖 子就位时避免了可移动的盖子相对于标线片的移动。然而，使用标线 片紧固件存在着由于标线片和标线片紧固件之间的接触而污染的机 会。

标线片典型地存储在大气环境中。在曝光的准备中，标线片由大 气环境转移至一个高真空环境。在EUV光刻中主要关心的是，如何 把标线片从大气压环境转移至高真空环境，而在转移干扰时没有增加 颗粒至以后成为“标线片图案”或“形成图案区”的标线片的重要部分。 转移干扰涉及EUV光刻工具的载荷锁件内颗粒的搅起，它是由于必 须从载荷锁件内移走空气导致的紊流的空气流引起的。这是在光刻工 具的领域中的一个新问题，因为EUV工具是不用保护薄膜在真空中 对标线片曝光的第一个工具。

在此之前一些设计者也遭遇到类似的问题，它们设计书写掩膜的 工具，即以下的“掩膜写入工具”。掩膜写入工具使用一个或多个电子 束，直接从设计数据写入掩膜半成品，一次数个像素(pixels)，它占 用长的时间)与其相反的是使用光线作为光刻工具在一次快速过程中 把图案从掩膜复制至晶片。在掩膜写入器中的电子束经常要求标线片 在高真空中曝光和要包括使用薄膜，类似于光刻术中用EUV光。

在下面标题的论文“New Mask Blank Handling System for the Advanced Electron Beam Writer”中(1999年9月，9届BACUS“光 掩膜技术”年会论文集发表，SPIE Vol.3873，ref#0277-786×199) Yoshitake等人说明了对这问题的一个解决方案。总之Yoshitake发现 如果在大气压和真空之间进行转移中，掩膜的半成品保持在一个具有 隔膜过滤器的箱子(洁净过滤器容器或CFP)内，许多较小的颗粒倾 向于沉积在掩膜半成品上。因此，Yoshitake的解决方案是将掩膜半成 品放置在仅透气体的箱子内，再把箱子放到载荷锁件内，在大气压和 真空之间转移此载荷锁件，开启箱子，以及从箱子和载荷锁件中取出 掩膜半成品。

然而，Yoshitake的解决方案引入需要解决的附带的问题。首先， 例如，在掩膜保持在一个封闭的箱子或容器内的实例中，掩膜是没有 保护的。因此，当封闭的箱子或容器开启时，掩膜有污染的可能。其 次，在掩膜保持在一个具有过滤器的箱子内的实例中，同一器件用于 从箱子取出掩膜。这样有产生交叉污染的危险。

简单地说，本发明的目的提供一种标线片转移系统及方法，以进 一步减少转移时标线片污染的危险。类似地，还需要当标线片在大气 压和真空之间转移时，减少标线片污染的危险。本发明还提供基片转 移盒及基片转移方法。

                     发明内容

为实现本发明的目的，本发明提供了一种具有机器人臂的光刻工 具用的标线片转移系统，它包括：(a)一个转位器，它存储一组标线 片和一个可移动的标线片盒；(b)一个端部操作装置，与机器人臂连 接，该端部操作装置接合上述的一组标线片之一以允许上述的一组标 线片之一定位于上述的可移动的标线片盒之内和随后转移；以及(c) 一个密封件，此密封件密封上述的可移动的标线片盒内的上述的一组 标线片之一。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种在光刻工具内把一个 标线片从转位器转移至安装点的方法，它包括下列步骤：(a)把存储 在转位器内的标线片装到一个端部操作装置上；(b)通过端部操作装 置及一个密封件把标线片装到存储在转位器内的一个可移动的标线片 盒内，以产生一个装置，在其中上述的可移动的标线片盒不进入与上 述的标线片的接触；以及(c)把上述的装置从转位器转移至安装点， 以便进行光刻曝光。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种在光刻工具内转移一 个标线片的方法，它包括下列步骤：(a)把一组标线片和一个可移动 的标线片盒储存在一个转位器内；(b)把一个端部操作装置连接至一 个机器人臂，该端部操作装置接合一组标线片之一，以允许上述的一 组标线片之一定位在可移动的标线片盒内；(c)用一个密封件把上述 的一组标线片之一密封在可移动的标线片盒内，所述的密封件与端部 操作装置连接以产生一个密封的装置；以及(d)转移此密封的装置。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种基片转移系统，用于 在光刻工具内把一个基片从大气压转移至真空，该系统包括：至少一 个可移动的基片转移盒，每一个可移动的基片转移盒具有至少一个通 气孔和至少一个过滤器；一个基片转移器，具有一个托盘和至少一个 托盘定位器，该定位器支承基片；一个端部操作装置，与一个机器人 臂连接，所述的端部操作装置与上述的基片转移器接合，以便允许基 片定位在上述的可移动的基片转移盒之一内，以形成一个盒-基片装 置；和一个密封件，用于在基片已在一个可移动的基片盒内定位之后 密封所述的可移动的基片盒的开口。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种可移动的基片转移 盒，用于在光刻工具内把一个基片从大气压转移至真空，所述的盒包 括：一个底面部分和一个顶面部分；一个或多个底面部分定位器，设 置在上述的底面部分内，支承基片的一个或多个下隅角；一个或多个 顶面部分定位器，设置在上述的顶面部分内，基片的一个或多个上隅 角装在该顶面部分内；至少一个过滤器和至少一个通气孔，位于上述 的基片的形成图案侧的相对面；和一个密封件，在基片在可移动的基 片转移盒内已定位之后，密封上述的底面部分和上述的顶面部分。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种基片转移系统，用于 在光刻工具内把一个基片从大气压转移至真空，包括：一个或多个可 移动的基片转移盒，每一个可移动的基片转移盒具有至少一个通气孔 和至少一个过滤器；一个端部操作装置，与一个机器人臂连接，该端 部操作装置允许基片定位在一个上述的可移动的基片转移盒内，以形 成一个盒-基片装置；一个箱子，它具有一个底板和一个盖子，其中 上述的箱子保持一个或多个上述的盒-基片装置形成一个箱子-盒- 基片装置；一个第一存储架，它具有一个或多个搁板用于保持所述的 箱子-盒-基片装置；以及一个进入-排出模件，具有载荷锁件，上 述的进入-排出模件把上述的盒-基片装置从大气压转移至真空，上 述的至少一个通气孔和至少一个过滤器防止上述的锁件内的颗粒进入 上述的盒-基片装置和到达基片的表面。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种在光刻工具内把一个 基片从大气压转移至真空的方法，它包括下列步骤：(a)把基片装进 一个可移动的基片转移盒以产生一个盒-基片装置，其中上述的可移 动的基片转移盒具有至少一个通气孔和至少一个过滤器；(b)把上述 的盒-基片装置装进一个箱子以产生一个箱子-盒-基片装置，上述 的箱子具有一个底板和一个盖子；(c)把上述的箱子-盒-基片装置 转移到一个第一存储架的一个搁板；(d)把上述的箱子-盒-基片装 置转移到一个拆卸器，在此处一个大气机器人移动上述的盖子离开上 述的底板；(e)把上述的盒-基片装置从上述的箱子卸下；(f)把上 述的盒-基片装置装进一个载荷锁件；(g)把上述的载荷锁件从大气 压转移至真空，当转移时，上述的至少一个通气孔和上述的至少一个 过滤器限制上述的载荷锁件内的颗粒进入上述的盒-基片装置以及到 达基片的表面。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种在光刻工具内把一个 基片从一个转位器转移至一个安装点的方法，所述的基片位于一个可 移动的基片转移盒中形成一个盒-基片装置，所述的方法包括下列步 骤：(a)把密封的盒-基片装置的一个狭缝与一个锁定器件接合，从 而把上述的密封的盒-基片装置的外壳部分连接至转位器；(b)把上 述的密封的盒-基片装置的一个基片转移器与一个端部操作装置连 接，以便使基片可从上述的盒-基片装置取出和随后转移；(c)把上 述的基片转移器转移至一个安装点；以及(d)在进行光刻曝光之前， 把上述的基片放到上述的安装点。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种在光刻工具内把一个 基片从大气压转移至真空的方法，包括下列步骤：(a)把基片装进一 个可移动的基片转移盒以产生一个盒-基片装置，其中上述的可移动 的基片转移盒具有至少一个通气孔和至少一个过滤器；(b)把上述的 盒-基片装置装进一个箱子以产生一个箱-盒-基片装置，上述的箱 子具有一个底板和一个盖子；(c)把上述的箱子-盒-基片装置转移 到一个第一存储架的一个搁板上；(d)把上述的非真空的箱子-盒- 基片装置，从上述的第一存储架转移至一个进入-排出模件；(e)使 上述箱子的盖子与上述箱子的底板脱开；(f)把上述的底板降到一个 提升器上，上述的底板支承上述的盒-基片装置；(g)把上述的盒- 基片装置与一个传送装置接合；(h)使用上述的传送装置以把上述的 盒-基片装置转移进入一个载荷锁件；以及(i)把上述的载荷锁件从 大气压转移至真空，其中当转移时，上述的至少一个通气孔和上述的 至少一个过滤器限制上述的载荷锁件内的颗粒进入上述的盒-基片装 置和到达基片的表面。

这些和其它的优点和特点将结合本发明的下列详细的说明而明 确地表示出来。

                       附图说明

本发明将参见附图予以说明。在附图中，相同的标号用于表示功 能相同的或类似的元件。此外，标号的最左边的数字指示第一次出现 此标号的图。

图1是按照本发明的一个实施例的标线片转移系统的说明图。

图2是按照本发明的一个实施例的可移动的标线片盒的说明图。

图3是按照本发明的一个实施例的可移动的标线片盒内的标线片 和薄膜的一种安排的说明图。

图4和5是按照本发明的一个实施例的装载标线片进入可移动的 标线片盒的一种方法的说明图。

图6是按照本发明的一个实施例的基片转移系统的说明图。

图7A-7H示出按照本发明的一个实施例的光刻工具的基片转移 系统和其它部分的简化的侧视图。

图8是按照本发明的一个实施例的可移动的基片转移盒的说明 图。

图9A-9K示出按照本发明的一个实施例的光刻工具的基片转移 系统和其它部分的简化的侧视图。

                    具体实施方式

本发明的各实施例现在将详细地讨论。虽然讨论了特征，形状和 安排，应该理解，这样做仅是为了说明的目的。本专业的技术人员可 以理解，其它的步骤，形状，安排或器件也可以使用以达到本发明的 特征，只要不脱离本发明的精神和范围即可。的确，为了简洁的原因， 普通的电子器件，半导体器件的制造以及方法/设备的其它功能方面 (以及设备的个别的工作部件中的部件)在这里不详细地说明。

图1示出光刻工具用的标线片转移系统100。标线片转移系统100 包括一个转位器105。按照本发明的一个实施例，转位器105还包括 在光刻工具内的一个搁架库(图中未示出)。在转位器105内保持一种 惰性气体气氛。按照一个实例，例如转位器105内充填氮气和其它需 要的气体材料，以满足洁净室的要求。

一组标线片109存储在转位器105内的搁架上(图中未示出)。 标线片用于转移一个特定的图案到基片，如一个半导体晶片，一个平 板显示器，一个电路板和类似器件。标线片可以是反射型的或透射型 的，这对于光刻技术人员是熟悉的。为了保护标线片109避免污染， 薄膜110可以固定在标线片109上面。可以与本发明结合使用的薄膜 的一个实例在共同悬而未决的下列申请中说明：共同悬而未决的美国 非临时专利申请no.09/501,180(2000年2月10日申请)，发明名称 为：“具有净化的薄膜-标线片间隙的标线片的方法和装置”，该文献 结合供参考。

虽然在图1中的标线片是相互垂直地定位，这种表示仅为了实例 以及不是限制。在代替的实施例中，标线片也可以相互水平地存储。 与此类似，在另一个实施例中，标线片可以存储在一个圆盘存储器上 以及标线片转动至转位器内特定的位置。在一个实施例中，标线片109 和薄膜110以倒转的方式存储。以这种方式，落在标线片上的任何污 染将位于背面。如果标线片109和薄膜110存储在直立状态(如图1 所示)，那么端部操作装置113可以制成使标线片和薄膜转动成倒转。 在阅读此公开内容之后，本专业技术人员将会理解在不脱离本发明的 范围的条件下，在转位器105内储存标线片109和薄膜110的其它安 排。

一个可移动的标线片盒111也存储在转位器105内。可移动的标 线片盒111用于当转移时包容标线片109。可移动的标线片盒111的环 境也保持在“洁净”状态。以这种方式，洁净室的状态保持在极小的空 间容积内。虽然所示的转位器105仅含有一个可移动的标线片盒111， 但这仅是一个实例，并不是本发明有意的限制。可移动的标线片盒111 的数目以及与此类似，存储的标线片109的数目取决于转位器105的 空间制约。本发明是参照附着有薄膜的标线片说明的，但这仅是一个 实例，并不是一个限制。在不脱离本发明的范围和精神的条件下，可 以使用没有薄膜的标线片。可移动的标线片盒111的其它细节参见下 面图2。

标线片转移系统100还包括一个端部操作装置113，匹配至一个 机器人臂115。端部操作装置113与一组标线片109和薄膜110中的 一个接合，以便把标线片109和薄膜110定位在可移动的标线片盒111 内。在一个代替的实施例中，一个杆件或其它人工或机器人器件可以 接合标线片或薄膜(如果有)使用。在一个实施例中，端部操作装置 113通过静电吸引接合标线片109和薄膜110。在代替的实施例中，端 部操作装置113能够通过真空吸引接合标线片109和薄膜110。

一个密封件117也使用在标线片转移系统100内。密封件117使 用于把标线片固定在可移动的标线片盒111内。密封件117可以是它 能够把标线片109固定在可移动的标线片盒111内的任何的器件，而 同时又防止污染进入可移动的标线片盒和氮气从可移动的标线片盒 111中选出。例如，密封件117可以是真空密封件或磁力密封件。因 此，一个真空系统或磁力系统或类似系统可以结合本发明使用，以方 便密封功能。

标线片转移系统100还包括一个门107。门107用于阻挡污染进 入转位器105和防止氮气选出。在一个代替的实施例中，转位器105 可以设置一个以上的门107。例如，增加的门可以用于提供至转位器 105的通道，用于一组标线片109和可移动的标线片盒111的人工的 或自动化的装载。接近转位器105可预见的原因可能包括修理转位器 105，更换标线片109等。另外，端部操作装置113可能制成在接合标 线片109之前移动通过一个或多个门107。

图2是按照本发明的一个实施例的可移动的标线片盒111实例的 透视图。在此实施例中，可移动的标线片盒111包括一个内室205和 一个外室210。内室205装着标线片109和薄膜110。在标线片更换时 内室205被密封件117密封在外室210内。外室210使用于容纳氮气 和保证洁净状态的环境所需的气体材料。

可移动的标线片盒111使用的材料应与光刻系统使用的标准的清 洁剂相容。这些材料应不会导致产生胺的放气或其它有损于光刻过程 的其它不要求的物质。另外，材料应能抗机械降解。可能的材料的实 例包括纤维增强的模塑聚合物，Derlin(商标)或PTFE(Teflon商标) 涂覆的材料，如铝或钛。在不脱离本发明的范围的条件下，也可以使 用其它的材料。

按照本发明的一些实施例，可移动的标线片盒111可容纳带有任 何型别的薄膜的标线片以及不带薄膜的标线片。此外，可移动的标线 片盒111还容纳固态的或可通气的薄膜框架。

图3示出密封在可移动的标线片盒111内的标线片109和薄膜110 的一种安排，该盒准备好可用按照本发明的一个实施例的机器人臂 115转移。所示的端部操作装置113接合着标线片和薄膜。在代替的 实施例中，可以使用一个能与标线片或薄膜接合的杆件或机械的，电 机械的或机器人器件。在阅读此公开内容之后，本专业的技术人员将 会清楚其它的接合器件。现在结合图4和5予以说明一种由转位器105 转移标线片109用的方法。

参见图4，在光刻系统中由转位器105转移一个标线片109的方 法是首先开启门107，以允许端部操作装置113获得接近转位器105 内容物的通道。

之后，标线片109和薄膜110被按照本发明的实施例的端部操作 装置113接合，端部操作装置113可以借助真空、静电充电、磁力杆 或其它提升器件接合标线片109和薄膜110。一旦标线片109和薄膜 110固定至端部操作装置113，用机器人臂115操纵端部操作装置113 接近可移动的标线片盒111。在一个实施例中，标线片109和薄膜110 应该这样定向，使它们翻转过来。以这种方式，使任何潜在的污染将 位于标线片的背面上。

图5说明标线片109和薄膜110被装载进入可移动的标线片盒 111，这样使可移动的标线片盒111不会进入与标线片109和薄膜110 的接触。一旦标线片109和薄膜110放置到标线片盒111内，用密封 件117保证洁净的环境，从而产生一个密封的装置。

最后，用机器人臂115把密封的装置从转位器105转移至一个安 装点，以便进行光刻曝光。一旦光刻曝光完成，按照本发明的一个实 施例，密封的装置返回至转位器105。标线片109和薄膜110随后从 可移动的标线片盒111中取出，取出的程序与图4和5所述的程序相 反。

如上所述，如何把标线片从大气压环境转移至高真空环境而又不 使标线片的重要区域增加颗粒是EUV光刻术中主要的关心。因此， 现在说明按照本发明的一个实施例的基片转移系统用的实例系统和方 法，使用于在一个EUV光刻工具中的标线片转移。术语基片使用于 这里所述的一些实例的实施例中，在另一些实例的实施例中，涉及的 是一个标线片。在阅读公开的内容之后，本专业的技术人员将会明确， 基片除标线片之外，还可以使用掩膜半成品，晶片，平板显示器和类 似器件。这些相等的基片都应考虑属于本发明的范围内。

现在参见图6和7A-7H说明一个实例的基片转移系统699。

图6示出一个带有外壳607的可移动的基片转移盒600的展开图。 在一个实施例中，基片601水平地装入托盘603。基片601的4个底 隅角接合托架的定位器605以及基片601通过开口611配合入外壳607 内。外壳607的相对端部624是封闭端。与托盘603一起位于外壳607 内的凸缘609使用一个锁闩装置(图中未示出)密封开口611，实质 上避免了气体和颗粒的流动通过上述的开口。锁闩装置可以包括，例 如永久磁铁，电磁铁，机械插销，无源钩和眼孔等。根据这里所述的 教导，密封凸缘609至开口611用的附加的器件对技术熟练人员是清 楚的。在可移动的基片转移盒600内安排基片601在这里称为盒-基 片装置。

在一个实施例中，外壳607还设置一个或多个过滤器621和通气 孔626。优选地，气体可以流动通过过滤器621和通气孔626，但颗粒 不可以流过。在一个实施例中，一个过滤器621和通气孔626位于基 片601的形成图案侧面623的相对侧。在图6内，在一个EUV光刻 工具的真实取向中，形成图案侧面623向下面对着托盘603。因此基 片601的空白侧面625向上面对过滤器621和通气孔626。即使这些 过滤器和通气孔不允许颗粒，污染的颗粒流动通过，它们可能开始就 附着在过滤器的内侧面，当压力转移(即通气)时，气体从可移动的 基片转移盒600的外部流动至内部时，这些颗粒会移动。由于基片601 的取向，移动的颗粒更有可能撞击在基片601的空白侧面625上，而 不是基片的形成图案侧面623上。因此，通过有利地相对基片601的 形成图案侧面定位至少一个过滤器621，图案可以保持更好地避开颗 粒。

在一个实施例中，基片转移系统699还包括一个基片转移器627。 使用一个端部操作装置615，一个真空相容的操纵器或移动器件，在 下文称“真空机器人”(图中未示出)可以把基片601保持在基片转移 器627内和把基片601从光刻工具内的一个工作站转移到另一个工作 站。这个过程的进一步说明参见下图7A-7H。

继续进行说明，端部操作装置615设置至少一个端部操作装置的 定位器619。为了便于保持基片转移器627，一个接合片613与凸缘 609匹配。接合片设有片定位器617。以这种方式，端部操作装置615 的端部操作装置的定位器619可与接合片613的接合片的定位器617 相应地接合。端部操作装置的定位器619和成对的接合片的定位器 617，可以具有销钉-孔，销钉-槽和类似元件。当外壳607接合至凸 缘609时，真空机器人可以使用端部操作装置615和接合片613把标 线片转移器627、外壳607和封闭的基片601在光刻工具的加工室内 从一个工作站移至另一个工作站。现在参见图7A-7C和7F-7G说 明基片转移系统699的补充的实施例。

参见图7A，在本发明的一个实施例中，基片转移系统699还包 括一个箱子701。箱子701用于包容盒-基片装置。一种流行的箱子 是“标准的机械界面(SMIF)标线片容器”。在下文中“箱子”一般用于 说明任何的气密的容器，它具有一个实质上平板的底板711和一个可 拆卸的盖子713，基片601在箱子中从一个机器至另一个机器。与盖 子713匹配的一个手柄715能使一个操纵器或移动器件(下文称“大气 机器人”)717借助手柄715拾取箱子701。插销器件(图中未示出) 保持底板711和盖子713暂时匹配。在底板711和盖子713之间的一 个密封件(图中未示出)防止气体和颗粒流入和流出箱子701。

在本发明的一个实施例中，基片601和可移动的基片转移盒600 可以在箱子701内部存储和转移。在箱子内盒-基片装置的安排在这 里称为箱子-盒-基片装置，每个基片601应位于它自己的可移动的 基片转移盒600内，该盒又依次地应位于箱子701内。为了简单和清 晰起见，下文的说明局限于仅保持一个基片(如基片601)的箱子， 但应该明确，例如保持一组基片的各箱子也可以按照本发明处理。例 如，现在使用的一种SMIF标线片容器可以保持多达6个标线片。在 本发明的一个实施例中，箱子701暂时地放置在第一存储器709的搁 板707上。在一个实施例中，第一存储架709是一个“非真空的(OOV) 架”。

参见图7B，按照本发明的一个实施例，基片转移系统699还包 括一个拆卸器718。拆卸器718能够从盖子713上拆卸底板711。实例 的拆卸器包括一个“拆容器站”和一个人工的SMIF拆容器站，也称为 “容器拆卸器”。

参见图7C，在本发明的一个实施例中，基片转移系统699还包 括一个载荷锁件719。载荷锁件719包括一个大气侧门721和一个真 空侧门723，真空室门把载荷锁件719连接至加工室725。真空侧门 723设置用于使真空相容的转移机构(下文称“真空机器人”)727能够 进入载荷锁件719。真空机器人727能够借助成对定位器617(图中未 示出)和619使其自身与可移动的基片转移盒600连接。

参见图7F，在本发明的一个实施例中，基片转移系统699还包 括一个第二存储架731，位于加工室725内。第二存储架731具有一 组搁板729用于存储可移动的基片盒600和基片601(即盒-基片装 置)。一个实例的第二存储架是一个真空内(IV)存储库。

参见图7G，在本发明的另一个实施例中，基片转移系统699还 包括一个锁定器件733。锁定器件733接合外壳607内的一个狭缝(图 中未示出)，把外壳607暂时地连接至第二存储架731。

按照本发明的一个实施例，借助一个基片转移系统在光刻工具内 把一个基片(如基片601)从大气压转移至真空的实例的方法现在参 见图7A-7H予以说明。

参见图7A，当到达光刻工具时，包容一个可移动的基片转移盒 600和基片601的箱子701(箱子-盒-基片装置)暂时地放置在第一 存储架709的搁板707上。在接收取出一个特定的基片(如基片601) 放入真空加工室的要求时，大气机器人717由第一存储架709取下箱 子-盒-基片装置和把该装置转移至拆卸器718，以便从盖子上拆卸 下底板。图7B示出底板711停留在拆卸器718上。盖子713已被拆 除，在图中没有示出。机器人717保持盒-基片装置。

由于开启箱子701导致的振动，压力冲击和紊流的空气流可能搅 起原先停留在箱子701内表面(如底板的顶侧面或盖子713的内壁和 顶板)上的颗粒。颗粒可以从表面分离下和随后在箱子内的气体的体 积中自由地和无序地移动(布朗运动)。某些颗粒可能最终重新沉积在 箱子701内的基片的暴露的表面上。例如，如果箱子701包容一个未 保护的标线片，颗粒可能沉积到标线片的暴露的表面上。然而，因为 本发明的标线片是完全封闭的和被可移动的基片转移盒600保护，可 阻止颗粒达到标线片的任何表面。

参见图7C，大气机器人717把盒-基片装置放在载荷锁件719 内。在此步骤中，大气侧门721保持开启，而真空侧门723保持封闭。 大气机器人717随后留下盒-基片装置在载荷锁件719内和退出。在 大气机器人717退出之后，大气侧门721封闭，以及载荷锁件719被 抽气至真空。抽真空步骤示于图7D。

抽气时，基片601经过从大气压至真空的转移。更具体地说，气 体允许通过过滤器621和通气孔626移出可移动的基片转移盒600， 但颗粒仍在可移动的基片转移盒600的外面，被阻止进入可移动的基 片转移盒600和污染基片601。在载荷锁件719抽气时，停留在载荷 锁件719内壁上的某些颗粒可能被搅起和在载荷锁件719内自由地和 无序地运动。类似地，停留在可移动的基片盒600的外表面上的颗粒， 也可能变为可分离的和开始在载荷锁件719内自由地和无序地运动。 然而，没有任何的颗粒能够到达基片601，因为过滤器621和通气孔 626与可移动的基片转移盒600的固体壁是颗粒不能穿透的障碍。

当基片601首先被放置在可移动的基片转移盒600内时，这里有 可能某些颗粒停留在可移动的基片转移盒600的内壁上。为了减少这 些内部颗粒的存在，在引入基片601之前，可移动的基片转移盒600 的内表面应彻底地清洗。然而，如本专业技术人员所了解，即使用最 好的清洗技术，也没有可能消除每一个颗粒。因此，必须减少任何残 留的内部颗粒迁移至基片601的重要区域的可能性。因此，在本发明 的各实施例中，气体流速减小，从而降低了颗粒变为从可移动的基片 转移盒600的内壁分离的倾向。在本发明的一个实施例中，过滤器621 和通气孔626提供了保证在可移动的基片转移盒600内低的流速的器 件，因为它们降低了分子的通道。重要的是具有足够大的过滤器面积， 以避免损坏，如果跨过过滤器的厚度允许发展过大的压力差，损坏就 可能发生。产生这种损坏的可能性是由于过度地限制能够使气体分子 离开可移动的基片转移盒607的开放区的总量。此外，过度地限制气 体流动要求长的抽气时间，它可能降低光刻工具的处理量，导致有害 的经济损失。

已经观察到，取决于颗粒的尺寸气体流动以不同的形式影响停留 在表面上的颗粒的行为。较大的颗粒(即＞5μm)倾向于变为易分离的， 而较小的颗粒(即＜0.1μm)倾向于粘附在表面上。颗粒越大，在给定 的流速下越容易离开表面。幸运的是，由于同样的原因，较大的颗粒 也较容易从表面清洗掉。它意味着它们不大可能在经严格清洗的可移 动的基片转移盒607的内部被发现。因此，在本发明的一个实施例中， 适当的是以一种速率移动在可移动的基片转移盒607内的气体，这种 速率(在下文中称“最大允许的气体流速”)正好低至不会移动等于或 小于给定尺寸(如1μm)的颗粒，该值稍大于那些能被清洗过程有效 地移动的颗粒尺寸(例如0.5μm)。在此实例中统计学地表明，由于 ＞0.5μm的颗粒在清洗后不大可能存在，以及由于流动速度小于可能干 扰颗粒＞1μm的值，不大可能在压力转移时有任何残留的颗粒 (＜0.5μm)将变成从可移动的基片转移盒的内表面分离的。最大允许 的气体流速应该在可移动的基片转移盒内接近过滤器621的位置测 量，因为速度在接近容器的入口或出口孔处增加。

一种更大的保护措施是保护基片601的敏感区避免颗粒，其方法 是把一个可移动的罩子连接至基片601。因此，在本发明的一个实施 例中，一个可移动的罩子，如美国专利No.6,239,863(见上述)公 开的薄膜被连接至标线片，以及包覆的标线片包容在可移动的基片转 移盒600内。如果没有其它注释，术语“掩膜”和“标线片”均指裸的标 线片和被本发明的内容包括的可移动的罩子保护的标线片。

参见图7E，抽气之后，真空侧门723开启和真空机器人727进 入载荷锁件719。使用成对定位器617和619把机器人与盒-基片装 置连接之后，机器人727移动盒-基片装置离开载荷锁件719以及将 其放入加工室725内。

参见图7F，真空机器人727把盒-基片装置放到第二存储搁板 729上以及本身与盒-基片装置脱开。在本发明的一个实施例中，基 片保持存储在第二存储架库内的可移动的基体转移盒600内，直到一 个特定的基片(如基片601)被要求从加工室排出，或者一个特定的 基片被要求在真空室内光刻曝光，在下文称为“加工”。在要求从室内 排出时，含有特定的基片的盒-基片装置移出的步骤与上述的顺序严 格地相反。在加工室内的光刻曝光阶段内基片601的其它加工步骤现 在参见图7G和7H予以说明。

参见图7G，当真空机器人727接近以把自身与盒-基片装置连 接时，锁定器件733展开，接合外壳607的一个狭缝(图中未示出)。 以这种方式锁定器件733暂时地把外壳607与第二存储架731连接起 来。

参见图7H，真空机器人727拉动含有基片601的基片转移器627， 将其从外壳607分离，它保持在第二存储架731的搁板729上是空的。 虽然图中没有示出，由此处真空机器人727放置基片601在一个工位 的安装点或夹头上(图中未示出)。基片601随后从基片转移器627 分离。在本发明的一个实施例中，在夹持时和夹持后，基片转移器627 保持与真空机器人727连接。由此工位取出基片601，在仍保持在第 二存储架731内的空外壳607内更换基片转移器627和基片601，以 及释放锁定器件733按照与上述严格相反顺序的步骤进行。

可移动的基片转移盒的一个代替的实施例示于图8。参见图8， 可移动的基片转移盒800包括底面部分807和顶面部分811。一个具 有面向下的形成图案区803(虚线X所示矩形)的基片801停留在可 移动的基片转移盒800的底面部分807上。更具体地说，基片的下隅 角809凹部在底面部分807的底面部分定位器805内。可移动的基片 转移盒的顶面部分811(下文称“顶面”)停留在基片801上。更具体 地说，基片801的上隅角813配合在顶面811内顶面部分定位器815 形成的凹部内。借助基片801凹部在底面部分807和顶面811停留在 基片上，密封件817与第一表面819交界。密封件817的目的是防止 颗粒进入可移动的基片转移盒800。密封件可以是透气的，但不透颗 粒。例如，在一个实施例中，密封件817可以是“曲折路径密封件”， 具有带凸出的同心垂直凸缘的升起表面，它松散地配合入第一表面 819内的相应的槽内。代替地，密封件817可选择为既能透气体也能 透颗粒。例如，在一个实施例中，密封件817是一个O形弹性体密封 件，如图8所示。使顶面811就位，边带821松散地围绕底面部分的 侧边缘823。边带821的目的是进一步阻止颗粒从基片转移盒800的 外部迁移至内部，其方法是形成一个更曲折的路径。边带821还使用 于提供一个第二表面825，当可移动的基片转移盒800处于开启状态 以排出基片801时，它使用于支承顶面811。一个过滤器827和通气 孔829位于对着基片的空白侧面，离开形成图案区803。过滤器827 和通气孔829允许气体自由地进入和离开封闭的可移动的基片转移盒 800，但阻止颗粒的流动通过。按照本发明的一个实施例的具有可移动 的基片转移盒800的一个基片转移系统将参见图9A-9B和9H-9J 予以说明。

参见图9A，在本发明的一个实施例中，一个基片转移系统999 包括一个箱子903。箱子903使用于包容可移动的基片转移盒800和 基片801。一种流行的箱子是：标准的机械界面(SMIF)标线片容器， 在下文中“箱子”一般用于说明任何的气密容器，它具有一个实质上平 板的底板919和一个可拆卸的盖子915，在容器中基片801从一个机 器转移至另一个机器。一个手柄905与盖子915连接，能使一个操纵 器或移动器件，(下文称“大气机器人”)901借助手柄905拾取箱子903。 插销器件(图中未示出)保持底板919和盖子915之间的暂时地连接。 在底板919和盖子915之间的一个密封件(图中未示出)防止气体和 颗粒流入和流出箱子903。

在本发明的一个实施例中，基片801和可移动的基片盒800应在 箱子903内存储和转移。每个基片801应位于可移动的基片转移盒800 内(从而形成一个箱子-盒-基片装置)。为了简单和清晰起见，下文 的说明局限于仅保持一个基片的箱子，但应该明确，保持一组基片的 各箱子也可以按照本发明处理。例如，现在使用的一种SMIF标线片 容器可以保持多达6个标线片。

在本发明的一个实施例中，箱子-盒-基片装置暂时放置在第一 存储架911的一个搁板909上。在一个实施例中，第一存储架911是 一个非真空的(OOV)架”。

参见图9B，在本发明的一个实施例中，基片转移系统999还包 括一个进入-排出模件913。进入-排出模件包括一个拆卸器(图中 未示出)，一个载荷锁件925和一个转移器传送装置923。此外，在一 个实施例中，进入-排出模件913还设置一个凸耳917和一个提升器 921。在另一个实施例中，进入-排出模件913包括一个大气侧闸门 931，真空侧闸门933和一个加工室937。

在一个实施例中，进入-排出模件913的紧凑安排通常减少了需 要由大气机器人901的运动范围。以这种方式有可能使用极小的大气 机器人901。使用较小的大气机器人901的可能性解放了有价值的空 间，空间通常在光刻工具内是非常缺乏的。此外，使用按照本发明的 实施例的较小的大气机器人901减少了机器人901产生的热量和振动 量。热和振动是在光刻工具内性能降低的主要来源。

如图9H所示，在本发明的另一实施例中，进入-排出模件913 还包括一个真空机器人935。

图9I示出一个第二存储架939的简化的前视图。在本发明的一 个实施例中，真空机器人935把盒-基片装置转移至第二存储架939， 该存储架位于加工室937内。第二存储架939设置一组搁板941和凸 耳943。在加工室937的光刻曝光工位内基片加工的其它特征现在将 参见图9J予以说明。

参见图9J，在光刻曝光的准备时，真空机器人935把基片901 放到光刻曝光工位的一个夹头945上。夹头945可以是，例如一个静 电夹头，用于当激励或充电时对标线片产生夹持力，以及当去激励或 放电时释放标线片。

按照本发明的一个实施例在光刻工具内使用基片转移系统转移 一个基片从大气压至真空的实例的方法将参见图9A-9K予以说明。

在图9A中，所示的大气机器人901把箱子-盒-基片装置(箱 子903含有可移动的基片转移盒800和基片801)放到第一存储架911 的一个搁板909上。当要求一个特定的标线片时，大气机器人901把 箱子-盒-基片装置从第一存储架911转移至图9B所示的进入-排 出模件913。

参见图9B，箱子盖子915停留在模件913的凸耳917上。一个 拆卸器(图中未示出)把底板919从箱子盖子915脱开。底板919停 留在提升器921上。

随后，如图9C所示，提升器921降低底板919离开盖子915， 该底板支承盒-基片装置(可移动的基片转移盒800含有基片801)。 传送装置923保持停靠在载荷锁件925内，从而使提升器921，底板 919和盒-基片装置移动向下通过传送装置923，而没有冲撞。

参见图9D和9E，传送装置923移动至盒-基片装置和抓住它。 随后提升器921继续降低底板919，这样使传送装置923能够移动通 过底板定位器929。在此点，盒-基片装置的底面部分807单独地停 留在传送装置的钩爪927上。传送装置923随后移动盒-基片装置进 入载荷锁件925。

转入图9F和9G，这时传送装置923仍处于载荷锁件925内，提 升器921升起底板919至盖子915。箱子的锁闩脱锁器件(图中未示 出)将底板919和盖子915锁闩接合到一起。在此点，提升器921移 动向下，留下箱子903停留在凸耳917上。

如果要求，大气机器人901现在可以移动空的箱子903和用另一 个箱子-盒-基片装置代替它。例如，在具有两个进入-排出模件913 的光刻工具内，可以指定第一模件913进行基片输入功能，以及指定 第二模件913进行基片输出功能。在此种情况下，大气机器人901应 移动空的箱子903离开第一模件913和把它放到第二模件913内，用 于接收已加工的标线片。大气机器人901应随后移动含有已加工的基 片的箱子903离开第二模件913和把它放到存储架上。之后，大气机 器人901应取出含有下一个准备加工的基片的箱子903离开存储架和 把它放到第一模件913内。另一方面，在仅具有一个进入-排出模件 的光刻工具内，模件913将同时使用于标线片的输入和输出。在此种 情况下，可能的是大气机器人901在移出箱子903之前要等待，直到 标线片已经加工和它返回至箱子903内。对于本专业技术人员，根据 这里公开的内容可明白，具有一个或多个进入-排出模件的工具的其 它增加产量的程序。这些程序可能要求或不要求由进入-排出模件 913取出空的箱子903以增加产量。

使提升器921离开其路径，如图9G所示，传送装置923收缩在 提升器上面，清出道路用于大气侧面闸门931的封闭。载荷锁件925 随后抽气。如上所述，箱子903可以存在或不存在在该处。

参见图9H，一旦载荷锁件内达到要求的真空度，真空侧闸门933 开启，真空机器人935进入载荷锁件和拾取盒-基片装置，把它放到 加工室937内。

转向图9I，真空机器人935随后把盒-基片装置转移至加工室 937内的第二存储架939。图9I示出具有搁板941和凸耳943的第二 存储架939的简化的前视图。在此图中，插入和移出标线片的方向与 纸面垂直。参见图9I的下半部，真空机器人935的端部操作装置940 把盒-基片装置插到底搁板941上。在一个实施例中，插入在一个高 度水平上进行，它足以避免顶板811的边带821与凸耳943的干涉。 在使用端部操作装置940进行水平的插入之后，真空机器人把底面部 分807降低到底搁板941上以及撤回。

参见图9I的上半部，示出底面部分807在被真空机器人935放 置到此处后停留在中搁板941上。在机器人的上述的向下运动时，边 带821的表面825进入在凸耳943上的停留，因此引起顶面部分811 与底板807分离，并继续下降直到达到搁板941。因此，在一个实施 例中，全部的盒-基片装置是以一种开启状态存储在第二存储架内。 在将它的端部操作装置部分插入到搁板941和底板807之间之后，真 空机器人935可以取出底面部分807和基片801，借助实现短的向上 运动把基片801安装到此工位。此运动提供底面部分807和基片801 的取出，但没有顶面部分811。这个过程的其它细节将说明如下。在 短的向上运动之后，基片801不会接触顶面部分811，它仍旧被凸耳 943支承。此后，真空机器人935借助垂直于纸面的水平运动取出底 板部分807和基片801，留下顶面部分811停留在凸耳943上。为了 从光刻工具排出一个基片，真空机器人935取出整个盒-基片装置， 这时按照如上所述和图9I的下半部所示，与插入运动程序严格相反的 顺序进行。在加工室937的光刻曝光工位内基片加工的其它步骤将参 见图9J和9K予以说明。

在光刻曝光准备中，真空机器人935把基片801放到光刻曝光工 位的夹头945上。真空机器人935首先向上运动，直到基片801接触 夹头945。随后，夹头945被激励，从而夹持基片801(图9J)。此后， 真空机器人935向下运动，留下基片801附着在夹头945，而取走没 有附着在夹头945的底面部分807(图9K)。由曝光工位947释放和 取出基片按照严格相反顺序的程序进行。

程控计算机系统使用于实现旨在操纵基片部件，以及光刻系统的 其它特征的程序。根据以上所述的教导，对于本专业技术人员可以明 确地理解实现本发明的系统和方法的程序的设计。

结论

虽然以上说明了本发明的各种实施例，应该理解，它们仅是以实 例的方式提出，而不是限制。本专业技术人员可以理解，在不脱离所 附权利要求书限定的本发明的精神和范围条件下，在形式和细节方面 可做各种改变。因此，本发明的幅度和范围不应受任何上述的实例的 实施例限制，而仅受下列的权利要求书及其等同物限定。

发明的背景