CN101963765A - 一种投影光刻机中的光束稳定装置 - Google Patents

Abstract

一种投影光刻机中的光束稳定装置，它可以对投影光刻机中的激光光源因地基振动、传输路径中气体抖动、环境温度、湿度、气压等变化引起的光束在方向与位置上的漂移进行校正，保证了光刻系统的成像及光刻质量。

Description

一种投影光刻机中的光束稳定装置

技术领域

本发明涉及一种投影光刻机中光束稳定装置。

技术背景

投影光刻机中，在激光光束进入到照明系统之前，由于激光器本身的不稳定性、地基振动及光束传输路径中气体抖动等都会造成光束在传输方向与位置上的漂移，而目前现有的投影光刻机中，还没有很好的解决光束稳定性带来的误差问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种投影光刻机中的光束稳定装置，它可以对投影光刻机中的激光光源因地基振动、传输路径中气体抖动、环境温度、湿度、气压等变化引起的光束在方向与位置上的漂移进行校正，保证光束与主光轴重合，提高光刻系统的成像及光刻质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种投影光刻机中的光束稳定装置，其特征在于包括：所述的整个装置均安放在密封腔内，它包括两个反射镜、第一分光镜、第二分光镜、四个压电陶瓷驱动器、两个柔性铰链台、位置光强探测器、角度光强探测器和计算机；在激光器入射光处安装两个反射镜，一个反射镜调节激光光束入射位置，另一反射镜调节激光光束入射方向；每个反射镜与一个柔性铰链台相连接，每个柔性铰链台再与压电陶瓷器相连接；在第二个分光镜后面放有位置光强探测器和角度光强探测器；第一个分光镜将激光光束分离出一小部分到第二分光镜，第二分光镜再将光束分给位置光强探测器和角度光强探测器；两个光强探测器分别对光束的入射位置及入射角度进行检测；当投影光刻机中的激光光束变化引起入射光束在方向与位置上的漂移时，两个光强探测器所检测到的光强值就会发生变化，并将检测信号送入计算机，通过计算机处理得到光束入射角度和位置的漂移误差量；计算机再根据所述漂移误差量分别对压电陶瓷驱动器进行控制，四个压电陶瓷驱动器通过驱动两个柔性铰链机构分别调整两个反射镜的摆动角度，实现光束校准，保证激光器的入射光光束与主光轴重合，提高光刻系统的成像及光刻质量。

所述柔性铰链机构由载片台、柔性铰链机构、柔性铰链台底座组成，两个压电陶瓷驱动器安装在柔性铰链台底座上；载片台位于柔性铰链机构的上方，并通过柔性铰链机构与柔性铰链台底座相连，压电陶瓷驱动器下端安装在柔性铰链台底座上，上端顶在载片台下方。因此，当压电陶瓷在电压驱动器作用下产生微位移时，位于它上方的载片台则通过柔性铰链机构做摆动运动。这种柔性铰链台整体刚性好，整个调整过程可以在预紧状态下进行，能够实现平稳的微动调整，在整机长期运行期间不会产生蠕动而破坏调节好的状态。

所述的每个反射镜由2个压电陶瓷驱动的柔性铰链机构进行调整，2个压电陶瓷驱动器分别安装在柔性铰链台底座的X、Y轴线上，所述的光强探测器为四象限探测器或CCD探测器。

所述反射镜镀193nm高反射膜，以增加整个系统的透过滤。

本发明的有益效果是：本发明采用光强探测器检测光束的角度和位置信号，通过计算机的处理得到角度和位置的漂移量；光束调整的执行机构是2个反射镜，安装于一个密封腔内，每个反射镜由2个压电陶瓷驱动的柔性铰链机构进行调整，可以实时对投影光刻机中激光光源的光束进行监控，及时校正因地基振动、传输路径中气体抖动、环境温度、湿度、气压等变化引起的光束在方向与位置上的漂移，保证输入光束与主光轴重合，提高了光刻系统的成像及光刻质量。

附图说明

图1为本发明的系统原理示意图；

图2为本发明的柔性铰链台5的X方向示意图；

图3为本发明的柔性铰链台5的Y方向示意图；

图4为本发明的柔性铰链台5的俯视示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例由反射镜L1、反射镜L2、分光镜L3、分光镜L4、柔性铰链台5、柔性铰链台6、光强探测器2、光强探测器3和计算机7组成。由激光器1发出的激光光束经反射镜L1反射后到反射镜L2，此光束再经反射镜L2反射后经分光镜L3到达投影光刻机的照明系统4。分光镜L3将激光光束分离出一小部分到分光镜L4，分光镜L4再将光束分给光强探测器2和光强探测器3。光强探测器2检测光束在入射位置上与光轴的偏差，光强探测器3检测光束在入射角度上与光轴的偏差。反射镜L1调整光束在入射位置上的偏差，反射镜L2调整光束在入射角度上的偏差。

如图2、3所示，柔性铰链台5由载片台51、柔性铰链机构55、柔性铰链台底座52构成。载片台51位于柔性铰链机构55的上方，并通过柔性铰链机构55与柔性铰链台底座52相连，压电陶瓷驱动器53、54下端安装在柔性铰链台底座52上，上端顶在载片台51下方。因此，当压电陶瓷在电压驱动器作用下产生微位移时，位于它上方的载片台51则通过柔性铰链机构55做摆动运动。使得反射镜L1或L2也随之做相应的摆动，以校正入射光束与主光轴重合。

如图4所示，2个压电陶瓷驱动器53、54分别安装在柔性铰链台底座52的X、Y轴线上，以实现载片台X、Y方向上的摆动，从而使反射镜L1调整光束在入射位置上的偏差。

柔性铰链台6结构与控制和柔性铰链台5相同。

如图1，首先，一部分入射光经分光镜L4后分别到达光强探测器2、3，并在光强探测器2、3上形成一定的光斑，光强探测器2、3将探测到的光斑的光强信号通过数据采集卡送入计算机7，计算机7对光斑的光强信号进行边缘整形处理，得到一个基准的光强值。

光强探测器2及光强探测器3分别对光束的入射位置及入射角度进行检测，当投影光刻机中的激光光源因地基振动、传输路径中气体抖动、环境温度、湿度、气压等变化引起入射光束在方向与位置上的漂移时，光强探测器2、3所探测到的光斑的光强值就会发生变化，计算机7将此光强值与基准的光强值进行比较，通过计算机7处理后得到光束入射角度和位置的漂移误差量，计算机7则根据漂移误差量分别对压电陶瓷驱动器53、压电陶瓷驱动器54进行控制，通过柔性铰链台5、柔性铰链台6调整反射镜L1、反射镜L2的摆动角度，实现光束校准，保证激光器1的入射光光束与主光轴重合，提高光刻系统的成像及光刻质量。每个反射镜L1、L2分别由2个压电陶瓷驱动器的柔性铰链台进行调整，并反射镜镀193nm高反射膜，以增加整个系统的透过滤。本发明中的光强探测器：不限于用四象限探测器作为光强探测器，也可用CCD作为光强探测器，计算机根据CCD检测到的光强灰度值对反射镜进行控制。

Claims (5)

1.一种投影光刻机中的光束稳定装置，其特征在于包括：所述的整个装置均安放在密封腔内，它包括两个反射镜、第一分光镜、第二分光镜、四个压电陶瓷驱动器、两个柔性铰链台、位置光强探测器、角度光强探测器和计算机；在激光器入射光处安装两个反射镜，一个反射镜调节激光光束入射位置，另一反射镜调节激光光束入射方向；每个反射镜与一个柔性铰链台相连接，每个柔性铰链台再与压电陶瓷器相连接；在第二个分光镜后面放有位置光强探测器和角度光强探测器；第一个分光镜将激光光束分离出一小部分到第二分光镜，第二分光镜再将光束分给位置光强探测器和角度光强探测器；两个光强探测器分别对光束的入射位置及入射角度进行检测；当投影光刻机中的激光光束变化引起入射光束在方向与位置上的漂移时，两个光强探测器所检测到的光强值就会发生变化，并将检测信号送入计算机，通过计算机处理得到光束入射角度和位置的漂移误差量；计算机再根据所述漂移误差量分别对压电陶瓷驱动器进行控制，四个压电陶瓷驱动器通过驱动两个柔性铰链机构分别调整两个反射镜的摆动角度，实现光束校准，保证激光器的入射光光束与主光轴重合，提高光刻系统的成像及光刻质量。

2.根据权利要求1所述的投影光刻机中的光束稳定装置，其特征在于：所述柔性铰链台由载片台、柔性铰链机构、柔性铰链台底座组成；载片台位于柔性铰链机构的上方，并通过柔性铰链机构与柔性铰链台底座相连，压电陶瓷驱动器下端安装在柔性铰链台底座上，上端顶在载片台下方。

3.根据权利要求1所述的投影光刻机中的光束稳定装置，其特征在于：所述的每个反射镜的摆动调整由具有压电陶瓷器驱动的柔性铰链机构来实现。

4.根据权利要求1所述的投影光刻机中的光束稳定装置，其特征在于：所述的光强探测器为四象限探测器或CCD探测器。

5.根据权利要求1所述的一种投影光刻机中的光束稳定装置，其特征在于：所述反射镜镀193nm高反射膜，以增加整个系统的透过滤。

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