專利名稱：一種曝光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種曝光裝置，它用于將需要曝光的圖形按照一定的比例投影到曝光臺上的被感光元件上，得到大面積具有一定陡度的納米線寬和精度的圖形。
背景技術：
在超大規(guī)模集成電路光學光刻中，決定微細圖形最細線寬的主要因素是光刻設備的光刻工作分辨力，而整機的振動是影響光刻分辨力的關鍵因素之一。隨著大規(guī)模集成電路器件集成度的提高，光刻工作分辨力要求愈來愈高，即要求光刻機曝光系統(tǒng)的穩(wěn)定性、測量系統(tǒng)的準確性和運動平臺的精度也得愈來愈高(目前定位精度高于10nm)，同時工作波長也愈來愈短(波長λ已短到248nm，193nm或更小)。進入納米精度后，光刻分辨率對振動的影響已相當敏感。
要保證光刻分辨率，就必須減小振動，加強穩(wěn)定性、提高運動精度。為了減小振動，首先就必須阻止振動傳遞到曝光臺、承版臺和曝光系統(tǒng)；其次要有效的消除裝置內部產生的振動，這是很重要的，內部的振動對測量系統(tǒng)和曝光系統(tǒng)的影響十分敏感。精密運動平臺的反作用力也是不容忽視的，它可以使部件產生變形和振動，對此可以借助整機結構引出反作用力。通過有效的振動控制可以減小干涉儀等測量系統(tǒng)產生的測量誤差，提高運動系統(tǒng)的運動精度，增加曝光系統(tǒng)的曝光質量。
圖1是目前在工業(yè)生產中使用的曝光裝置的結構，它包括由被動減振氣囊111和結合氣浮軸承127組成的減振系統(tǒng)，硅片傳輸系統(tǒng)155，由掩模預對準臺152和硅片預對準臺154組成的預對準系統(tǒng)，上片手153，由Y向導軌121、X向導軌122、半球體125、驅動電機126組成的曝光臺，由大理石112、主基板113、掩模臺支架114組成的框架系統(tǒng)，測量系統(tǒng)124，由大理石131、承版臺133組成的掩模臺，掩模傳輸151，由投影物鏡141、照明系統(tǒng)142組成的曝光系統(tǒng)，掩模版132和硅片123。在上述曝光裝置中，整體框架懸浮在被動減振氣囊111，結合氣浮軸承127來共同減振。圖1中的硅片臺是H型導軌121，導軌121和曝光臺是剛性連接，掩模臺上的承版臺133和驅動電機134，135也是直接剛性連接，電機134，135都直接固定在大理石131上。硅片123和掩模版132對準系統(tǒng)采用的是同軸對準方式，且硅片對準和掩模對準都是在沒有機內減振的情況下完成的；調平調焦測量系統(tǒng)、曝光系統(tǒng)和激光測量系統(tǒng)主要還是處于被動減振的層面。上述曝光裝置有如下的不足(1)硅片掩模版對準系統(tǒng)、曝光系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等都處于非減振或被動減振層面，這使得振動很容易傳遞到系統(tǒng)內部，影響測量精度和曝光精度。此外，掩模傳輸、驅動電機和快門直接放在被動減振氣囊上，這使得裝置內部產生大量的振動，因此結構不合理。
(2)由于采用被動氣囊和氣浮軸承減振，只能減弱外部引起的振動，對于內部振動沒有太多的作用，所以內部振動對工件臺、掩模臺、曝光系統(tǒng)和對準系統(tǒng)的精度有很大的影響。
(3)電機固定在大理石上，通過剛性聯(lián)結使得運動反作用力直接作用在框架內部，硅片臺電機和曝光臺直接連接，這樣系統(tǒng)內部多處產生變形，引起形位誤差，也會激起振動。
(4)掩模預對準臺和硅片預對準臺在減振系統(tǒng)外部，掩模版和硅片完全通過機械定位，所以定位精度不高，對準后的掩模版和硅片在傳遞到承版臺和曝光臺的時候也有較大誤差。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要提供一種曝光裝置，主要解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，可以將該裝置的曝光精度提高到納米曝光的水平。
為解決上述技術問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種曝光裝置，由整機框架、減振系統(tǒng)、精密運動系統(tǒng)、精密實時測量系統(tǒng)、對準系統(tǒng)、精密曝光系統(tǒng)和驅動電機組成，其特征在于該整機框架由一套主動減振器分隔為內部框架和外部框架，驅動電機被固定在外部框架上。
該曝光系統(tǒng)的曝光快門下安裝一套主動減振器，該內部框架的主基板上安裝一套抑制用于安裝干涉儀的測量基板的諧振的主動減振器。
減振系統(tǒng)中具有曝光臺氣浮軸承和承版臺氣浮軸承將精密運動系統(tǒng)的曝光臺和承版臺懸浮在內部框架內。
直線電機的氣浮導軌、電磁耦合和電磁耦合的非接觸聯(lián)結結構。
藉由上述結構使本發(fā)明具有如下技術效果1、本發(fā)明的整機框架由一套主動減振器分隔為內部框架和外部框架，內部框架上具有精密運動系統(tǒng)、精密實時測量系統(tǒng)、對準系統(tǒng)、部分精密曝光系統(tǒng)，而驅動電機被固定在外部框架上。裝置工作時，電機運動的反作用力作用在外部框架，從而減小了內部框架的變形和振動，提高了內部框架的穩(wěn)定性。
2、本發(fā)明曝光系統(tǒng)的曝光快門下安裝一套主動減振器，主要是減小由于曝光快門的運動產生的振動，使傳遞到物鏡的振動大幅度減小；而該內部框架的主基板下安裝一套抑制用于安裝干涉儀的測量基板的諧振的主動減振器，主要是抑制用于安裝干涉儀的測量基板的諧振。
3、本發(fā)明的曝光臺氣浮軸承和承版臺氣浮軸承將曝光臺和承版臺懸浮在內部框架內，這種懸浮狀態(tài)進一步隔離了振動。
4、本發(fā)明的直線電機的氣浮導軌、電磁耦合和電磁耦合的非接觸聯(lián)結結構阻止了電機振動傳遞到曝光臺和承版臺。
圖1是已知的曝光裝置結構圖。
圖中111被動減振氣囊 131大理石112大理石 132掩模版113主基板 133承版臺114掩模臺支架 134驅動電機121Y向導軌 135驅動電機122X向導軌 141投影物鏡
123硅片142照明系統(tǒng)124測量系統(tǒng)151掩模傳輸125半球體 152掩模預對準臺126驅動電機153上片手127結合氣浮軸承154硅片預對準臺155硅片傳輸系統(tǒng)圖2是本發(fā)明的結構示意圖(一)。
圖3是本發(fā)明的結構示意圖(二)。
圖中211外部框架231大理石212測量基板232干涉儀213主基板 233承版臺214照明支架234電磁耦合215主動減振器 235驅動電機216掩模臺支架 236承版臺氣浮軸承217主動減振器 237傳感器218吊框238驅動電機219主動減振器 239Z向電機221大理石 241投影物鏡222驅動電機242曝光快門223驅動電機243照明系統(tǒng)224動子251硅片預對準臺
225曝光臺 252上片手226干涉儀 253精密對準系統(tǒng)227Z向電機 254硅片228電磁耦合 255掩模精確對準229曝光臺氣浮軸承 256掩模版257硅片調平測量系統(tǒng)258掩模傳輸系統(tǒng)259硅片傳輸系統(tǒng)具體實施方式
圖2和圖3為依據(jù)本發(fā)明曝光裝置一實施例的結構示意圖。如圖所示該曝光裝置由整機框架、減振系統(tǒng)、精密運動系統(tǒng)、精密實時測量系統(tǒng)、對準系統(tǒng)、精密曝光系統(tǒng)和驅動電機組成。
其中，整體框架包括外部框架211，測量基板212，主基板213，照明支架214，掩模臺支架216，吊框218；利用主動減振器219，我們將安放在主動減振器219之上的框架稱為內部框架，其余的是外部框架。驅動電機222，223，235，238被固定在外部框架211上，精密運動系統(tǒng)、精密實時測量系統(tǒng)、對準系統(tǒng)、精密曝光系統(tǒng)位于內部框架上。
該減振系統(tǒng)包括主動減振器215、217、219，主動減振器215主要是減小由于曝光快門242的運動產生的振動，使傳遞到物鏡的振動大幅度減?。欢鲃訙p振器217主要是抑制用于安裝干涉儀226的測量基板212的諧振；主動減振器219帶有洛倫茲電機，可以進行6自由度減振，通過前饋和反饋控制來減小來自地面、驅動電機和系統(tǒng)內部振動，為整機提供一個相對靜止的工作環(huán)境——內部框架。該減振系統(tǒng)中還包括曝光臺氣浮軸承229和承版臺氣浮軸承236將它們將曝光臺225和承版臺233懸浮在內部框架內，這種懸浮狀態(tài)進一步隔離了振動。而直線電機的氣浮導軌、電磁耦合228和電磁耦合234的非接觸聯(lián)結結構阻止了電機振動傳遞到曝光臺和承版臺。
該精密運動系統(tǒng)由大理石221，動子224，曝光臺225，大理石231，承版臺233，Z向電機239、227組成。
該精密實時測量系統(tǒng)干涉儀232、226，傳感器237，硅片調平測量系統(tǒng)257組成。
該對準系統(tǒng)由硅片預對準臺251，精密對準系統(tǒng)253，掩模精確對準255。
該精密曝光系統(tǒng)由投影物鏡241，曝光快門242，照明系統(tǒng)243組成。
本發(fā)明裝置工作時，驅動電機222，223，235，238運動的反作用力作用在外部框架211，從而減小了內部框架的變形和振動，提高了內部框架的穩(wěn)定性。
見圖3，本發(fā)明中掩模傳輸系統(tǒng)258和硅片傳輸系統(tǒng)259通過將預對準臺安放在內部框架內，減小了預對準過程和傳輸過程中振動對精度的影響，提高了預對準的精度。整機的測量系統(tǒng)和曝光系統(tǒng)也安放在內部框架內，受到主動減振控制，使整機有了更穩(wěn)定的平臺，而運動系統(tǒng)有了更高精度的運動速度。
曝光裝置特殊的結構和主動減振系統(tǒng)，可以將該裝置的曝光精度提高到納米曝光的水平。
綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發(fā)明的技術范疇。
權利要求
1.一種曝光裝置，由整機框架、減振系統(tǒng)、精密運動系統(tǒng)、精密實時測量系統(tǒng)、對準系統(tǒng)、精密曝光系統(tǒng)和驅動電機組成，其特征在于該整機框架由一套主動減振器(219)分隔為內部框架(212，213，214，216，218)和外部框架(211)，驅動電機(222)，(223)，(235)，(238)被固定在外部框架(211)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的曝光裝置，其特征在于該曝光系統(tǒng)的曝光快門(242)下安裝一套主動減振(215)，該內部框架的主基板(213)上安裝一套抑制用于安裝干涉儀(226)的測量基板(212)的諧振的主動減振器(217)。
3.根據(jù)權利要求1所述的曝光裝置，其特征在于減振系統(tǒng)中具有曝光臺氣浮軸承(229)和承版臺氣浮軸承(236)將精密運動系統(tǒng)的曝光臺(225)和承版臺(233)懸浮在內部框架內。
4.根據(jù)權利要求1所述的曝光裝置，其特征在于直線電機的氣浮導軌、電磁耦合(228)和電磁耦合(234)的非接觸聯(lián)結結構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種曝光裝置，用于將需要曝光的圖形按照一定的比例投影到曝光臺上的被感光元件上，得到大面積具有一定陡度的納米線寬和精度的圖形。它由整機框架、減振系統(tǒng)、精密運動系統(tǒng)、精密實時測量系統(tǒng)、對準系統(tǒng)、精密曝光系統(tǒng)和驅動電機組成，該整機框架由一套主動減振器分隔為內部框架和外部框架，驅動電機被固定在外部框架上。藉由上述結構主要解決現(xiàn)有裝置減振效果不佳的技術問題，可以將該裝置的曝光精度提高到納米曝光的水平。
文檔編號G03F7/20GK1658075SQ20051002464
公開日2005年8月24日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權日2005年3月25日
發(fā)明者袁志揚, 張國韋 申請人:上海微電子裝備有限公司