一种窗口扫描式曝光装置

摘要

本发明公开一种窗口扫描式曝光装置；该装置通过4只刀片共面安装，并在石英条和曝光窗口之间的缝隙处形成矩形窗口，进行高分辨率的投影式曝光控制，同时可以实现易损耗光学元件的便捷更换，以及光学元件和拦光部件在长时间激光环境下的温度控制。本发明可用于建立一种高分辨率、高运动/定位精度的投影式曝光装置。

权利要求

1.一种窗口扫描式曝光装置，包括扫描单元(1)、背板(2)、水平驱动单元(3)、防老化套筒(4)、石英条(5)、盖板(6)、垂向驱动单元(7)；2个水平驱动单元(3)和2个垂向驱动单元(7)安装在背板(2)上，扫描单元(1)安装在水平驱动单元(3)和垂向驱动单元(7)上；其特征在于：扫描单元(1)包括4只光阑片(8)，4只光阑片(8)共面安装，并在石英条(5)和曝光窗口(12)之间的缝隙处形成矩形窗口；背板(2)上石英条(5)的下方加工有宽槽(9)，宽槽(9)与防老化套筒(4)连通；盖板(6)上加工有曝光窗口(12)和V字槽(10)，V字槽(10)将曝光窗口(12)与盖板(6)的上边缘相连，梯形盖(11)安装在V字槽(10)上方并形成V字型的通气道；

该装置在安装时，所述石英条(5)从背板(2)的下边缘处的宽槽(9)进入，并安装在防老化套筒(4)内，4只光阑片(8)安装在石英条(5)与盖板(6)之间的缝隙，4只光阑片(8)形成矩形窗口与石英条(5)、曝光窗口(12)在空间上线性分布；石英条(5)、曝光窗口(12)相对于背板(2)固定不动，2个水平驱动单元(3)和2个垂向驱动单元(7)分别控制4只光阑片(8)直线运动，形成不同位置和大小的矩形窗口；氮气通过V字槽(10)进入曝光窗口(12)并吹向4只光阑片(8)和石英条(5)。

说明书

一种窗口扫描式曝光装置

技术领域

[0001] 本发明属于精密仪器及机械技术领域，特别涉及一种窗口扫描式曝光装置。

背景技术

[0002] 近年来，随着先进芯片制造业逐渐朝向功能集成化和体积微小化发展，接触式、接近式曝光已经不能够满足小制程光刻机曝光系统的需求。投影式曝光采用光学系统聚光并实现曝光，因此掩膜板的制作可以成倍放大，是一种高分辨率、低掩膜版干扰的新式曝光模式。但是投影式曝光模式对曝光窗口提出了窗口严格共面、窗口边缘低粗糙度、高运动/定位精度等要求。此外，投影式曝光装置做为尖端光刻机中的关键部件，易损耗光学元件在更换时不能影响周围复杂的运动机构，光学元件以及拦光部件在长时间激光环境下的温度控制，都是制约投影式曝光在光刻机曝光系统中应用的主要技术难题。

[0003] 2008年，荷兰ASML公司所研发的Twinscan XT 1950i型光刻机，可以实现38nm芯片激光刻蚀。(Y.B.Patrick Kwan,Erik L.Loopstra.Nullifying Acceleration Forces in Nano-Positioning Stages for Sub-0.1mm Lithography Tool for 300mm Wafers[J].proceeding of SPIC：Optical Microlithography,2010,4346：544-557)；但随着芯片制造业的发展，Twinscan XT 1950i型光刻机所涉及的投影式曝光方式其分辨率仍有待进一步提高。

[0004] 专利CN201680020549“曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法弧曝光方法”提出了一种透过光学系对物体照射照明，并相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光的方法与装置。该装置采用对准显微镜进行表及检测，分辨率进而得到保证；但是该发明装置采用的是固定宽度的扫描窗口，并且窗口边缘只能保证对边共面，这将导致窗口直角处发生漏光。

[0005] 专利CN201710032580“一种两面对准的导致曝光设备”，主要包括支承结构、曝光装置、对准装置、载样装置和控制装置，载样装置嵌于曝光装置上方，对准装置与支承结构上部连接且位于载样装置上方。该装置能够实现对半导体的精确对位曝光，但是该发明并未给出具体的曝光窗口的构成，以及相关的光学元件的保护结构及更换方法。

[0006] 专利CN201710326143“掩膜版及其组件、曝光机和检测测试窗口遮挡效果的方法”公开了一种掩膜版，其第一检测标记与测试窗口靠近掩膜版内部的边框齐平，其第二检测标记设置在掩膜版的透光区整体轮廓与测试窗口之间。该方法能够用于监控测试窗口不良的问题，但是并为提出一种有效的控制方法，对不良窗口的进行相应的调整。

[0007] 专利CN201710794949“一种边缘曝光装置及边缘曝光方法”提出了一种结构简单、操作方便、易维护的边缘曝光装置，其驱动器用于在检测到基板传送装置移动时，根据传送的基板类型控制遮光板的透光区的打开面积，以此来控制曝光面积和速度。但是该曝光装置和方法的分辨率受遮光板边缘直线度、粗糙度的影响显著，也未给出相关的光学元件的保护结构及更换方法。

[0008] 上述发明的共同之处是均不能给出实现投影式曝光的具体扫描方式和相关遮光窗口、光学元件的工作方式；然而投影式曝光装置做为尖端光刻机中的关键部件，易损耗光学元件在更换时不能影响周围复杂的运动机构，光学元件以及拦光部件在长时间激光环境下的温度控制，都是制约投影式曝光在光刻机曝光系统中应用急需解决的技术难题。

发明内容

[0009] 本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提出一种窗口扫描式曝光装置，通过可分别反馈控制的高运动/定位精度的4个光阑片组成扫描窗口，并基于窗口扫描方法提出了一种方便更换光学元件的曝光装置，并安装有相关气浴结构对激光环境下的拦光部件进行温度控制。

[0010] 上述目的通过以下的技术方案实现：

[0011] 一种窗口扫描式曝光装置，包括扫描单元、背板、水平驱动单元、防老化套筒、石英条、盖板、垂向驱动单元；2个水平驱动单元和2个垂向驱动单元安装在背板上，扫描单元安装在水平驱动单元与垂向驱动单元上；其特征在于扫描单元包括4只光阑片，4只光阑片共面安装，并在石英条和曝光窗口之间的缝隙处形成矩形窗口；背板上石英条的下方加工有宽槽，宽槽与防老化套筒连通；盖板上加工有曝光窗口和V字槽，V字槽将曝光窗口与盖板的上边缘相连，梯形盖安装在V字槽上方并形成V字型的通气道；

[0012] 该装置在安装时，石英条从背板的下边缘进入，并沿着宽槽进入安装在防老化套筒内，4只光阑片安装在石英条与盖板之间的缝隙，4只光阑片形成矩形窗口与石英条、曝光窗口在空间上线性分布；石英条、曝光窗口相对于背板固定不动，2个水平驱动单元和2个垂向驱动单元分别控制4只光阑片直线运动，形成不同位置和大小的矩形窗口；氮气通过V字槽进入曝光窗口并吹向4只光阑片和石英条。

[0013] 扫描窗口由共面安装的4只光阑片组成，4只光阑片由2个水平驱动单元和2个垂向驱动单元分别控制。

[0014] 盖板上加工有V字槽，氮气通过V字槽进入该装置内部，并对石英条和光阑片进行氮气浴降温。

[0015] 背板加工有宽槽和半开放式的防老化套筒，因此安装和更换石英条时不用拆卸其他内部结构。

[0016] 本发明具有以下特点及有益效果：

[0017] 1、本发明装置中的扫描单元包括4只光阑片，4只光阑片共面安装，并在石英条和曝光窗口之间的缝隙处形成矩形窗口，可以高分辨率的投影式曝光控制；4只光阑片由2个水平驱动单元和2个垂向驱动单元分别控制，具有高运动/定位精度。

[0018] 2、本发明装置中的盖板上加工有V字槽，氮气通过V字槽进入该装置内部，并吹向4只光阑片和石英条等光学元器件，能够保证该装置在长时间的封闭环境下，保证内部机构温度不受激光长时间照射的影响。

[0019] 3、本发明装置中的半开放式的防老化套筒，能够对石英条起到保护作用的同时，是安装和更换石英条时可不拆卸该装置的其他内部结构，极大简化的操作步骤并提高了系统的可靠性。

[0020] 本发明装置用途广泛，尤其适用于光刻机曝光系统中投影式曝光机构。

附图说明

[0021] 图1为窗口扫描式曝光装置剖面视图。

[0022] 图2为窗口扫描式曝光装置示意图(无盖板)。

[0023] 图3为窗口扫描式曝光装置后视图。

[0024] 图4为盖板示意图。

[0025] 图中：1、扫描单元；2、背板；3、水平驱动单元；4、防老化套筒；5、石英条；6、盖板；7、垂向驱动单元；8、光阑片；9、宽槽；10、V字槽；11、梯形盖；12、曝光窗口。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。

[0027] 参考图1，一种窗口扫描式曝光装置，包括扫描单元1、背板2、水平驱动单元3、防老化套筒4、石英条5、盖板6、垂向驱动单元7。

[0028] 参考图2，2个水平驱动单元3和2个垂向驱动单元7安装在背板2上，扫描单元1安装在水平驱动单元3与垂向驱动单元7上；其特征在于扫描单元1包括4只光阑片8，4只光阑片8共面安装，并在石英条5和曝光窗口12之间的缝隙处形成矩形窗口。

[0029] 参考图3，背板2上石英条5的下方加工有宽槽9。

[0030] 参考图4，盖板6上加工有曝光窗口12和V字槽10，V字槽10将曝光窗口12与盖板6的边缘相连，梯形盖11安装在V字槽10上方并形成V字型的通气道。

[0031] 该装置在安装时，石英条5从背板2的边缘进入，并沿着宽槽9安装在防老化套筒4内，4只光阑片8安装在石英条5与盖板6之间的缝隙，4只光阑片8形成矩形窗口与石英条5、曝光窗口12在空间上线性分布；

[0032] 该装置在使用时，石英条5、曝光窗口12相对于背板2固定不动，2个水平驱动单元3和2个垂向驱动单元7分别控制4只光阑片8直线运动，形成不同位置和大小的矩形窗口；氮气通过V字槽10进入曝光窗口12并吹向4只光阑片8和石英条5。

[0033] 扫描窗口由共面安装的4只光阑片8组成，4只光阑片8由2个水平驱动单元3和2个垂向驱动单元7分别控制。

[0034] 盖板6上加工有V字槽10，氮气通过V字槽10进入该装置内部，并对石英条5和光阑片8进行氮气浴降温。

[0035] 背板2加工有宽槽9和半开放式的防老化套筒4，因此安装和更换石英条5时不用拆卸其他内部结构。