一種用于光刻曝光的快門裝置及其使用方法
【專利摘要】一種用于光刻曝光的快門裝置及其使用方法，包括固定葉片和可動(dòng)葉片，所述固定葉片和所述可動(dòng)葉片上分布有孔洞，固定葉片和可動(dòng)葉片在光束照射區(qū)域內(nèi)的孔洞分布相同，所述可動(dòng)葉片可通過(guò)相對(duì)于所述固定葉片運(yùn)動(dòng)，使所述可動(dòng)葉片孔洞與所述固定葉片孔洞由不相交至重合或部分重合，實(shí)現(xiàn)快門的開(kāi)閉。將所述可動(dòng)葉片孔洞與所述固定葉片孔洞完全交錯(cuò)分開(kāi)狀態(tài)設(shè)置為快門關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片的位置為關(guān)閉位置；確定曝光劑量范圍，將曝光劑量范圍分段；確定各個(gè)曝光劑量段的可動(dòng)葉片位置；根據(jù)曝光設(shè)定劑量，控制可動(dòng)葉片在所述關(guān)閉位置和所述曝光設(shè)定劑量所屬的曝光劑量段的可動(dòng)葉片位置之間移動(dòng)。本發(fā)明可以減少曝光時(shí)間，提高光束功率的均勻性。
【專利說(shuō)明】一種用于光刻曝光的快門裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快門裝置及其使用方法，特別涉及一種用于光刻曝光中的快門裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)是最小線寬，曝光劑量的過(guò)大或不足都將影響光刻膠顯影效果，從而降低最小線寬指標(biāo)。曝光劑量的精密控制，能為整個(gè)光刻工藝穩(wěn)定打下良好基礎(chǔ)。
[0003]采用高壓汞燈作為光源的曝光系統(tǒng)，曝光劑量的控制通過(guò)快門的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)。具體過(guò)程如下:高壓汞燈輸出光功率達(dá)到穩(wěn)定；打開(kāi)快門開(kāi)始曝光，同步開(kāi)始計(jì)算曝光劑量；達(dá)到設(shè)定劑量，關(guān)閉快門，曝光結(jié)束。在現(xiàn)有技術(shù)中，快門只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)閉。
[0004]圖1示出了一種使用旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)的快門，快門葉片61通過(guò)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)光束的通過(guò)與遮擋。由于受制于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的速度，小劑量曝光需要使用衰減器62對(duì)光功率進(jìn)行衰減以增加曝光時(shí)間。衰減器62分為三個(gè)部分，分別為75%透過(guò)率區(qū)域63、100%透過(guò)率區(qū)域64和15%透過(guò)率區(qū)域65。該快門裝置需要在曝光系統(tǒng)中增加衰減器，并且在衰減器切換衰減率的過(guò)程中不可以進(jìn)行曝光操作，增加了曝光時(shí)間；同時(shí)由于光束均勻性的要求，快門葉片61實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉的過(guò)程只能沿一個(gè)固定的方向旋轉(zhuǎn)，從而限定了曝光一次的最小時(shí)間不能低于葉片旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。美國(guó)專利US4839679披露的快門裝置采用葉片直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，但也存在以上缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題在于，現(xiàn)有快門裝置單次曝光時(shí)間長(zhǎng)且光束功率不均。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于光刻曝光的快門裝置，包括固定葉片和可動(dòng)葉片，所述固定葉片和所述可動(dòng)葉片上分布有孔洞，所述固定葉片和所述可動(dòng)葉片在光束照射區(qū)域內(nèi)的孔洞分布相同，所述可動(dòng)葉片可通過(guò)相對(duì)于所述固定葉片運(yùn)動(dòng)，使所述可動(dòng)葉片孔洞與所述固定葉片孔洞由不相交至重合或部分重合，實(shí)現(xiàn)快門的開(kāi)閉。
[0007]所述可動(dòng)葉片相對(duì)于所述固定葉片運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
[0008]所述可動(dòng)葉片相對(duì)于所述固定葉片運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)平移實(shí)現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明還提供了一種前述快門裝置的使用方法，包括
將所述可動(dòng)葉片孔洞與所述固定葉片孔洞完全交錯(cuò)分開(kāi)狀態(tài)設(shè)置為快門關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片的位置為關(guān)閉位置；
確定曝光劑量范圍，將曝光劑量范圍分段；
確定各個(gè)曝光劑量段的可動(dòng)葉片位置；
根據(jù)曝光設(shè)定劑量，控制可動(dòng)葉片在所述關(guān)閉位置和所述曝光設(shè)定劑量所屬的曝光劑量段的可動(dòng)葉片位置之間移動(dòng)。
[0010]本發(fā)明提出的快門裝置不需要使用衰減器裝置，省去了切換衰減率使用的時(shí)間；可以做小范圍的往復(fù)運(yùn)動(dòng)不會(huì)引起光束功率不均，減小了單次曝光的時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種快門裝置的示意圖；
圖2為本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)式快門裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2中葉片上孔洞分布示意圖；
圖4為圖2中的快門開(kāi)閉示意圖；
圖5為本發(fā)明平移式快門裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為圖5中的快門開(kāi)閉示意圖；
圖7為使用本發(fā)明快門裝置的曝光系統(tǒng)示意圖；
圖8為本發(fā)明快門裝置在光路中的位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0014]第一實(shí)施例
參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明提出了一種用于光刻曝光的快門裝置，包括固定葉片12與可動(dòng)葉片11，固定葉片12固定在某個(gè)位置后位置不再變動(dòng)，可動(dòng)葉片11與固定葉片12靠近且葉片面相互平行，可動(dòng)葉片11可以在葉片平面內(nèi)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；固定葉片12與可動(dòng)葉片11上面分布均勻的孔洞。其中，圖2左側(cè)部分為本快門裝置的側(cè)視圖，右側(cè)部分為本快門裝置的平面圖。
[0015]圖3為圖2中可動(dòng)葉片11或者固定葉片12上的孔洞分布示意圖。固定葉片12與可動(dòng)葉片11在光束照射區(qū)域33內(nèi)的孔洞分布相同，葉片分為孔洞31與遮光區(qū)域32。當(dāng)可動(dòng)葉片11與固定葉片12處于孔洞完全重合狀態(tài)時(shí)，葉片上的孔洞31完全透光；當(dāng)可動(dòng)葉片11與固定葉片12處于孔洞交錯(cuò)分開(kāi)時(shí)，固定葉片12與可動(dòng)葉片11上孔洞31被彼此的遮光區(qū)域32遮擋，此時(shí)在光束照射區(qū)域33內(nèi)是不透光的。
[0016]本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)式快門裝置可以實(shí)現(xiàn)三種狀態(tài):
1、關(guān)閉狀態(tài):固定葉片12的遮光區(qū)域?qū)⒖蓜?dòng)葉片11的孔洞完全遮擋住，且可動(dòng)葉片11的遮光區(qū)域?qū)⒐潭ㄈ~片12的孔洞完全遮擋，此時(shí)快門不透光；
2、完全打開(kāi)狀態(tài):固定葉片12與可動(dòng)葉片11的孔洞完全重合，此時(shí)光的通過(guò)率最大；
3、部分打開(kāi)狀態(tài):固定葉片12的遮光區(qū)域?qū)⒖蓜?dòng)葉片11的孔洞部分遮擋，或可動(dòng)葉片11的遮光區(qū)域?qū)⒐潭ㄈ~片12的孔洞部分遮擋，即孔洞部分重合時(shí)，此時(shí)快門透過(guò)的光與孔洞被遮擋的范圍大小有關(guān)。
[0017]圖4為轉(zhuǎn)動(dòng)式快門裝置快門開(kāi)閉示意圖，由左至右依次圖示了開(kāi)閉過(guò)程中，快門完全打開(kāi)狀態(tài)到快門關(guān)閉狀態(tài)再到快門完全打開(kāi)狀態(tài)的過(guò)程。形態(tài)41為快門完全打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片11沿箭頭方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；形態(tài)42為快門部分打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片11沿箭頭方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，形成下一個(gè)形態(tài)43，形態(tài)43為快門關(guān)閉狀態(tài)，形態(tài)43中的可動(dòng)葉片11沿箭頭方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)形成形態(tài)44，形態(tài)44為快門的部分打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片11沿箭頭方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)形成形態(tài)45，形態(tài)45為快門完全打開(kāi)狀態(tài)?？蓜?dòng)葉片11在光束照射區(qū)域33內(nèi)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸13往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快門的開(kāi)閉。
[0018]第二實(shí)施例
參見(jiàn)圖5所示，本發(fā)明還提出了一種平移式快門裝置，可動(dòng)葉片21可以在平面內(nèi)相對(duì)固定葉片22平移，同樣實(shí)現(xiàn)第一實(shí)施例中的三種狀態(tài)。
[0019]圖5為本實(shí)施例平移式快門裝置從關(guān)閉狀態(tài)到部分打開(kāi)狀態(tài)再到完全打開(kāi)狀態(tài)的示意圖，由左至右依次圖示了開(kāi)閉過(guò)程中，快門完全打開(kāi)狀態(tài)到快門關(guān)閉狀態(tài)再到快門完全打開(kāi)狀態(tài)的過(guò)程。形態(tài)51為快門完全打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片11沿箭頭方向向右平移；形態(tài)52為快門部分打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片21沿箭頭方向向右平移，形成下一個(gè)形態(tài)53，形態(tài)53為快門關(guān)閉狀態(tài)，形態(tài)53中的可動(dòng)葉片21沿箭頭方向向左平移形成形態(tài)54，形態(tài)54為快門的部分打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片21沿箭頭方向向左平移形成形態(tài)55，形態(tài)55為快門完全打開(kāi)狀態(tài)。可動(dòng)葉片21在光束照射區(qū)域內(nèi)往復(fù)平移，實(shí)現(xiàn)快門的開(kāi)閉。
[0020]圖7為一種使用本發(fā)明快門裝置的曝光系統(tǒng)示意圖，該曝光系統(tǒng)包括能量傳感器
1、控制器2、光源3與快門4。如果系統(tǒng)要求曝光的劑量范圍是20-100mj，光源3可以為汞燈光源。
[0021]其中，能量傳感器I與控制器2相互連接，用來(lái)測(cè)量光束能量，并反饋能量信號(hào)給控制器2，能量傳感器I響應(yīng)的能量范圍為紫外光波長(zhǎng)能量；控制器2與光源3、能量傳感器I和快門4相互連接，用來(lái)完成信號(hào)檢測(cè)、運(yùn)算以及發(fā)送命令，最終控制光源3以及快門4的運(yùn)行情況；快門4通過(guò)控制光源3發(fā)出光束的功率控制曝光劑量；光源3與控制器2相連接，用來(lái)發(fā)出紫外光束。其中快門使用圖2所示的轉(zhuǎn)動(dòng)式快門裝置或圖5所示的平移式快門裝置。
[0022]應(yīng)用本發(fā)明快門裝置的曝光方法包括以下流程:
(O快門的可動(dòng)葉片置于初始的關(guān)閉位置；
(2)根據(jù)實(shí)際需要曝光的劑量計(jì)算本次曝光快門可動(dòng)葉片打開(kāi)位置；
(3)快門的可動(dòng)葉片運(yùn)動(dòng)到打開(kāi)位置，開(kāi)始曝光；
(4)曝光達(dá)到設(shè)定劑量，可動(dòng)葉片沿相反方向返回到關(guān)閉位置。
[0023]其中，上述步驟(2)中確定可動(dòng)葉片打開(kāi)位置的過(guò)程具體包括:
A、將快門關(guān)閉狀態(tài)時(shí)可動(dòng)葉片的位置設(shè)定為a，即為關(guān)閉位置；
B、快門從部分打開(kāi)狀態(tài)到完全打開(kāi)狀態(tài)的過(guò)程中，可動(dòng)葉片的經(jīng)過(guò)的位置離散為bn，bn由需要曝光的劑量段決定，例如劑量可以在20-100mj范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)曝光，假設(shè)在20-50mj范圍內(nèi)快門葉片在關(guān)閉位置a與部分打開(kāi)位置Id1之間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較佳，即所用的時(shí)間較短，則位置h作為20-50mj范圍內(nèi)快門葉片的打開(kāi)位置，同理設(shè)置在50-100mj范圍快門葉片的打開(kāi)位置為b2，實(shí)際劑量的分段數(shù)量與bn的實(shí)際位置須經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試后確定，即通過(guò)標(biāo)定實(shí)現(xiàn)，標(biāo)定根據(jù)快門葉片的具體控制參數(shù)，主要是時(shí)間參數(shù)確定分段的數(shù)量與設(shè)定的位置，即在分段的劑量曝光過(guò)程中，快門葉片在關(guān)閉位置a與設(shè)定位置bn之間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為較佳；
C、如果設(shè)定劑量在20-50mj之間，那么以a作為快門的關(guān)閉狀態(tài)，以Id1作為快門的打開(kāi)狀態(tài)；曝光過(guò)程中控制可動(dòng)葉片在a與Id1之間運(yùn)動(dòng)；
D、如果設(shè)定劑量在50-1OOmj之間，那么以a作為快門的關(guān)閉狀態(tài)，以b2作為快門的打開(kāi)狀態(tài)；曝光過(guò)程中控制可動(dòng)葉片在a與b2之間運(yùn)動(dòng)；
圖8為本發(fā)明所述快門裝置在光路中的位置。其中燈室90發(fā)出光線92，固定葉片22與可動(dòng)葉片21放置在燈室90的出光口附近，光線92通過(guò)固定葉片22與可動(dòng)葉片21后進(jìn)入耦合鏡組91。固定葉片22與可動(dòng)葉片21的位置可以調(diào)換。這里的快門裝置既可以采用轉(zhuǎn)動(dòng)式的快門裝置，也可以采用平移式的快門裝置。
[0024]本說(shuō)明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光刻曝光的快門裝置，其特征在于，包括固定葉片和可動(dòng)葉片，所述固定葉片和所述可動(dòng)葉片上分布有孔洞，所述固定葉片和所述可動(dòng)葉片在光束照射區(qū)域內(nèi)的孔洞分布相同，所述可動(dòng)葉片可通過(guò)相對(duì)于所述固定葉片運(yùn)動(dòng)，使所述可動(dòng)葉片孔洞與所述固定葉片孔洞由不相交至重合或部分重合，實(shí)現(xiàn)快門的開(kāi)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快門裝置，其特征在于，所述可動(dòng)葉片相對(duì)于所述固定葉片運(yùn)動(dòng)為繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快門裝置，其特征在于，所述可動(dòng)葉片相對(duì)于所述固定葉片運(yùn)動(dòng)為平移運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的快門裝置的使用方法，其特征在于，包括: 將所述可動(dòng)葉片孔洞與所述固定葉片孔洞完全交錯(cuò)分開(kāi)狀態(tài)設(shè)置為快門關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)可動(dòng)葉片的位置為關(guān)閉位置； 確定曝光劑量范圍，將曝光劑量范圍分段； 確定各個(gè)曝光劑量段的可動(dòng)葉片位置； 根據(jù)曝光設(shè)定劑量，控制可動(dòng)葉片在所述關(guān)閉位置和所述曝光設(shè)定劑量所屬的曝光劑量段的可動(dòng)葉片位置之間移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G03B9/10GK103631066SQ201210296891
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月21日
【發(fā)明者】孫智超, 羅聞 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司