專利名稱：光刻機的自動調(diào)焦裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是一種光刻機的自動調(diào)焦裝置，屬于對現(xiàn)有光刻機自動調(diào)焦裝置中的調(diào)平機構(gòu)和調(diào)焦機構(gòu)的進一步改進。
光刻機在工作時，由于被刻物體(如硅片)的不平度和楔度差異較大，以及在實際光刻中經(jīng)多次高溫，擴散和滲雜等造成的撓曲、變形，而投影光刻物鏡的焦深僅幾微米，這樣被刻物體在曝光過程中，某些曝光面就會離焦，引起線條質(zhì)量變差，并且還使多次曝光套刻精度下降。當離焦嚴重時，在被刻物體表面無法形成精細線條。因此現(xiàn)有光刻機的調(diào)焦系統(tǒng)，是由光探測信號處理系統(tǒng)、調(diào)平機構(gòu)和調(diào)焦機構(gòu)組成。調(diào)平機構(gòu)中承片臺固定在調(diào)平臺上，調(diào)平臺由三個支撐裝置支撐，其中一個支撐裝置與調(diào)平臺固定連接，另二個活動支撐裝置均由楔塊和電機構(gòu)成。調(diào)焦機構(gòu)包括電機和凸輪(或簧片)。當被刻物體進入工件臺時，光電探測信號處理系統(tǒng)獲得并輸出信號，控制電機驅(qū)動楔塊移動，從而使調(diào)平臺在方向移動，實現(xiàn)對被刻物體一次調(diào)平，這種調(diào)平機構(gòu)的不足在于由于三個支撐點中的一個點是固定的，其固定點必須事先精確裝調(diào)在投影光刻物鏡的焦面附近，其它兩個動支撐點是隨著被刻物體的厚度差，以固定支撐點為基準一次調(diào)平，調(diào)平后的被刻物體表面不一定恰好在光刻物鏡的焦面上，這樣大大增加了調(diào)焦行程，帶來光刻倍率誤差，影響刻線質(zhì)量和套線精度。在光刻機開始曝光工作時，當每一個曝光面有離焦量時，光電探測信號處理系統(tǒng)獲得并輸出離焦信號，控制電機驅(qū)動凸輪(或簧片)，帶動物鏡實現(xiàn)其調(diào)焦。這種調(diào)焦裝置在使用過程中存在的不足是調(diào)焦精度底，僅±1μm，調(diào)焦響應頻率低，影響刻線質(zhì)量和套刻精度。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種具有非接觸的高調(diào)平、調(diào)焦精度的光刻機自動調(diào)焦系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到調(diào)平機構(gòu)中，調(diào)平板用一板簧壓緊，分別由螺紋付和步進電機組成的三個支撐裝置，活動地支撐著調(diào)平板，調(diào)焦機構(gòu)由壓電陶瓷驅(qū)動器和彈性支座、零位調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成。


圖1是本發(fā)明調(diào)平機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖圖2是本發(fā)明的調(diào)焦機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖圖3是本發(fā)明原理框圖本發(fā)明下面將結(jié)合附圖(實施例)作進一步詳述這是本發(fā)明應用于分步重復投影光刻機IOEIOIOG上的一個實施方案。如圖1所示被刻物體1為4寸硅片，由真空吸附在工件臺2上，工件臺2固定在調(diào)平板3上，調(diào)平板3由一板簧4壓緊，實現(xiàn)力封閉，使其不能隨意運動或脫落。三個均由螺紋付5和步進電機6組成的支撐裝置，其支撐點S1、S2、S3分布在φ95mm的直徑上，活動地支撐著調(diào)平板3。螺桿7與步進電機6用銷釘連接，其螺距為0.5mm，當步進電機6旋轉(zhuǎn)時，支撐裝置可作上下運動，其運動范圍由步進電機6下面連接的導電環(huán)8控制。其調(diào)平工作過程是當硅片1進入工件臺2時，工件臺2帶動調(diào)平板3快速運動，直到某一個支撐點正好與光電探測信號處理系統(tǒng)中的光電探測器對準作為探測點，由微處理機輸出該點的調(diào)整信號，經(jīng)單片機21控制步進電機6旋轉(zhuǎn)，使調(diào)平板3的這點，運動至光電探測器接收的信號達到一設定值，即到達光刻機主物鏡14的焦平面上為止。順序使三個支撐點重復上述過程，即可使硅片在位于主物鏡焦平面內(nèi)調(diào)平。在調(diào)平過程中，每個探測點與支撐點是隨機的，其調(diào)平精度優(yōu)于1μm／10mm。為了消除步進電機升溫對調(diào)平精度的影響，調(diào)平完成后，三個步進電機6自動切斷電源。
如圖2所示彈性支座中的支架11與滑座12之間是采用兩對平行彈簧板4彈性連接，支架11上安裝有光刻機主物鏡14，固定有壓板13，壓板13壓著固定在滑座12懸臂上的壓電陶瓷驅(qū)動器9的頂端15。零位調(diào)節(jié)手輪10有一凸輪和簧片鎖緊機構(gòu)18，連接彈性支座的基座16和滑座12，基座16固定在光刻機主體17上。平衡彈簧19的一端與彈性支座的支架11連接，一端與光刻機掩模對準座20連接，對支架11有卸荷作用，并使彈性支座保持平衡。在光刻機工作之前，轉(zhuǎn)動零位調(diào)節(jié)手輪10，通過凸輪使滑座12移動，將壓電陶瓷驅(qū)動器9調(diào)至零位，然后用銷緊手輪18將基座16與滑座12鎖死。當光刻機開始工作，硅片1調(diào)平完成后，其調(diào)焦過程是光刻機在連續(xù)曝光過程中，硅片上每一曝光面上一旦發(fā)生離焦，如圖3所示，光電探測信號處理系統(tǒng)就能逐場獲得并由微處理機輸出控制調(diào)整離焦的信號，經(jīng)D／A變換22和高壓放大器23后，實時驅(qū)動壓電陶瓷驅(qū)動器9以最快的速度和最佳的步距變化(伸長或縮短)，由于壓板13壓著驅(qū)動器9的頂部15，所以驅(qū)動器9的變化量必將引起兩對平行彈簧板4按平行四邊形變形運動，致使支架11帶動光刻機主物鏡14移動，實現(xiàn)調(diào)焦，其調(diào)焦精度達±0.3μm。
經(jīng)采用本發(fā)明的零位調(diào)節(jié)和自動調(diào)平、調(diào)焦機構(gòu)，分步重復投影光刻機已光刻出1.25μm的實用線條，光刻出極限分辨率線條達0.8μm，是目前國內(nèi)現(xiàn)有光刻機所不能達到的指標。
本發(fā)明并不限于上述的實施方案，可以根據(jù)本發(fā)明的原則和范圍作不同的變化或修改。
本發(fā)明相比已有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、調(diào)焦精度提高了70％，調(diào)平精度可達1μm／10mm，有較高的調(diào)焦響應頻率，滿足微米級、亞微米級光刻的需要。
2、光刻線條質(zhì)量好、精度高、刻劃周期短，提高了工效和成品率。
3、調(diào)平機構(gòu)對曝光光刻物體厚度差的適應能力顯著增強。
4、結(jié)構(gòu)簡單、合理、性能穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強，實現(xiàn)非接觸調(diào)平。
權(quán)利要求1.一種包括光電探測信號處理系統(tǒng)以及調(diào)平機構(gòu)和調(diào)焦機構(gòu)的光刻機自動調(diào)焦裝置，其特征在于調(diào)平機構(gòu)中，調(diào)平板3由一壓緊裝置4固定，分別由螺紋付5和電機6組成的三個支撐裝置，活動地支撐著調(diào)平板3，由壓電陶瓷驅(qū)動器9和彈性支座以及零位調(diào)節(jié)裝置10構(gòu)成調(diào)焦機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述光刻機自動調(diào)焦裝置，其特征在于螺桿7與電機6連接每一個支撐裝置的電機6的下端連有一控制其運動范圍的導電環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻機自動調(diào)焦裝置，其特征在于彈性支座中的支架11與滑座12之間彈性連接，支架11上固定有一壓板13，安裝有光刻機主物鏡14，壓電陶瓷驅(qū)動器9固定在滑座12的懸臂上，其頂端15頂著壓板13。
4.如權(quán)利要求1或3所述的光刻機自動調(diào)焦裝置，其特征在于零位調(diào)節(jié)裝置10有一凸輪和鎖緊機構(gòu)18連接彈性支座的基座16和滑座12，基座16固定在光刻機主體17上。
5.如權(quán)利要求1或3所述的光刻機自動調(diào)焦裝置，其特征在于支架11與滑座12之間采用至少2對平行彈簧板彈性連接。
6.如權(quán)利要求1或3所述的光刻機自動調(diào)焦裝置，其特征在于平衡彈簧19的一端與彈性支座的支架11連接，一端與光刻機掩模對準座20連接。
專利摘要本實用新型是一種光刻機的自動調(diào)焦裝置，屬于對已有光刻機自動調(diào)焦裝置中的調(diào)平機構(gòu)，調(diào)焦機構(gòu)的進一步改進。其特征在于調(diào)平機構(gòu)中，調(diào)平板由一壓緊裝置固定，分別由螺紋副和電機組成的三個支撐裝置，活動地支撐著調(diào)平板，由壓電陶瓷驅(qū)動器和彈性支座以及零位調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成調(diào)焦機構(gòu)。本實用新型調(diào)焦精度提高70％，調(diào)平精度達1μm，對光刻物體厚度差的適應能力顯著增強，抗干擾能力強，刻線質(zhì)量好，刻劃周期短，提高工效和成品率。
文檔編號G03F7/207GK2073594SQ9021496
公開日1991年3月20日 申請日期1990年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月28日
發(fā)明者吳濯才, 劉業(yè)異, 謝傳缽, 姚漢民, 林大鍵 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所