CN102540779A - 用于光刻机中的掩模版固定装置及掩模版固定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于光刻机中的掩模版固定装置及掩模版固定方法，采用柔性机构同电磁方法相配合吸附掩模版，控制简单，只要通过开关电流就可以控制掩模版吸附和脱离，本发明可保证在掩模版被吸附过程中不变形，满足高端光刻机的高精度定位的要求。同时避免了因真空漏气等原因引起的一系列加工难题，方便易控，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于光刻机中的掩模版固定装置及掩模版固定方法。
背景技术
光刻设备是一种将掩模图案曝光成像到硅片上的设备。已知的光刻设备包括步进重复式和步进扫描式。在上述的光刻设备中，需具有相应的装置作为掩模版和硅片的载体，装载有掩模版/硅片的载体产生精确的相互运动来满足光刻需要。上述掩模版的载体被称之为承版台，硅片的载体被称之为承片台。承版台和承片台分别位于光刻设备的掩模台分系统和工件台分系统中，为上述分系统的核心模块。在承版台和承片台的相互运动中，须保证掩模版和硅片始终被可靠地定位，也即上述掩模版和硅片的六个自由度皆被限制住。
掩模版在固定过程中产生的变形误差直接影响了芯片制作的好坏，高端光刻机都要求掩模版在夹持力下的变形为纳米级别，因此如何解决掩模版在夹持力下产生的变形攸关重要。
在承版台的模块中，掩模版的固定方式目前有机械加紧式和真空吸附式。机械加紧式固定精度较低，并且可以能引起掩模版的变形较大，适用于较低端的光刻机，因此目前高端光刻机均采用真空吸附式。
请参看图1，图1为传统的掩模版吸附方式示意图。如图1所示，在夹持力的作用下，因为掩模版101的刚度远小于方镜103的刚度，因此真空腔107对应的掩模版101的面积受到很大的夹持力，在自重和夹持力的作用下，掩模版垂向和水平向均有变形。在高端光刻机上，为了得到更高的套刻精度，掩模版 的变形必须被限制在垂向变形为100-200nm，水平向变形只有2-4nm之内，而在普通固定方式(如图1)的夹持力作用下掩模版101的变形量较大，不符合要求。
在美国专利公开号US20080291411A1中，如图2a至图2b所示：采用0.4mm的微晶玻璃薄膜202与掩模版201吸附，通过方镜的真空腔内三点支撑点203支撑掩模版201，然后把微晶玻璃薄膜202固定在方镜上来实现对掩模版201六个自由度的固定。
传统方法采用真空吸附均与真空度、管路、接触面平面度等有关，为了保证可靠性，必须确保接触区域和管道不能漏气现象。
以上两种方法，方法一较为简单，但是不能用在高端光刻机上；方法二，这种方式的特点是保证掩模版变形最小的情况下固定掩模版，其缺点是：采用真空吸附，加工精度高难度大，价格昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于光刻机中的掩模版固定装置及掩模版固定方法，以解决现有技术的掩模版固定装置无法实现在能够精确控制掩模版变形达到最小的同时也易于制造和使用且成本较低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于光刻机中的掩模版固定装置，包括：方镜，柔性机构；所述方镜为中空的框体结构，用于承载掩模版进行高加速扫描运动；所述柔性机构包括电磁铁固定部分及柔性部分，所述电磁铁固定部分的内部封闭有电磁铁，所述柔性部分一端固定于所述方镜的框体结构上，另一端与电磁铁固定部分连接；所述柔性部分的刚度小于所述掩模版。
可选的，所述方镜的两侧分别设置有所述柔性机构。
可选的，所述电磁铁固定部分悬空。
可选的，所述柔性机构中所述电磁铁固定部分厚于所述柔性部分。
可选的，所述柔性机构的材质为微晶玻璃或其他与微晶玻璃热膨胀系数相 同的物质。
可选的，所述柔性部分的厚度为0.3mm至0.6mm。
可选的，所述框体结构包括外沿部分和低于所述外沿的台阶部分。
可选的，所述柔性机构的柔性部分固定于所述外沿部分上。
可选的，所述柔性机构的柔性部分固定于所述方镜上的固定方式为粘贴或螺丝固定。
可选的，所述电磁铁由铁芯和线圈组成，所述线圈缠绕在所述铁芯外侧。
可选的，所述方镜具有六个运动自由度。
可选的，在所述方镜框体结构的外沿部分上还设置有凸台，所述凸台穿过所述柔性机构的电磁铁固定部分，对放置于柔性机构上的掩模版提供支撑。
可选的，所述凸台的数量至少为3个。
可选的，所述凸台的材质同所述方镜相同。
本发明还提供一种使用前述的掩模版固定装置的掩模版固定方法，在所述掩模版的底部两侧分别固定有铁质的条状物，将所述掩模版放置于所述柔性机构之上，所述柔性机构内封闭的电磁铁通电以后，所述电磁铁产生磁力吸附所述掩模版底部固定的铁质条状物，从而使所述柔性机构同所述掩模版紧紧吸附。
可选的，所述条状物为整体的条状物或分段的条状物。
可选的，所述条状物的厚度为1mm至3mm。
本发明的用于光刻机中的掩模版固定装置及掩模版固定方法，采用柔性机构同电磁方法相配合吸附掩模版，控制简单，只要通过开关电流就可以控制掩模版吸附和脱离，本发明可保证在掩模版被吸附过程中不变形，满足高端光刻机的高精度定位的要求。同时避免了因真空漏气等原因引起的一系列加工难题，方便易控，节约成本。
附图说明
图1为传统的掩模版吸附方式示意图；
图2a至图2b为美国专利中公开的现有技术的掩模版吸附方式示意图；
图3a至图3b为本发明的掩模版固定装置的结构示意图；
图4为本发明的掩模版固定装置的另一实施例的结构示意图；
图5为本发明的掩模版固定装置使用方法的部分示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明所述的用于光刻机中的掩模版固定装置及掩模版固定方法可利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑涵盖在本发明的保护范围内。
请参看图3a至图3b，图3a至图3b为本发明的掩模版固定装置的结构示意图。如图3a至图3b所示，本发明提供一种用于光刻机中的掩模版固定装置，包括：方镜(chuck)300，柔性机构310。
所述方镜300为中空的框体结构，用于承载掩模版320进行高加速扫描运动；所述方镜300具有六个运动自由度；优选的，所述方镜300的框体结构包括外沿部分301和低于所述外沿的台阶部分302。
所述柔性机构310包括电磁铁固定部分311、柔性部分312。所述电磁铁固定部分311的内部封闭有电磁铁313，所述柔性部分312的一端固定于所述方镜300的框体结构上，另一端与所述电磁铁固定部分311连接；所述电磁铁固定部分311悬空。优选的，所述柔性部分312固定于所述方镜300框体结构的外沿部分301上。所述柔性部分312的厚度为0.3mm至0.6mm。所述柔性部分312的刚度小于所述掩模版320，其材质为微晶玻璃或其他同微晶玻璃的热膨胀系数相同的物质。所述柔性机构310的柔性部分312固定于所述方镜300的框体结构上的固定方式可以为粘贴或螺丝固定等；所述电磁铁313由铁芯和线圈组成， 所述线圈缠绕在所述铁芯外侧。
所述方镜300的两侧分别设置有所述柔性机构310。
请参看图4，图4为本发明的掩模版固定装置的另一实施例的结构示意图。如图4所示，同图3a至图3b所示的掩模版固定装置相不同的是，该实施例中的柔性机构310的柔性部分312较厚，其更适合采用粘贴的方式固定于方镜300上，但为了保持柔性机构310的柔韧性和吸附变形的能力，该实施例中柔性部分312中同所述电磁铁固定部分311连接的部分薄于固定于所述方镜300的部分，柔性部分312较薄的部分可采用不同的形状变形，例如图4中两个相对半圆相切的方式使其的厚度变薄。
针对图3a-图3b及图4所示的实施例，更加优选的，在所述方镜300框体结构的外沿部分301上还设置有凸台(图中未示)，所述凸台穿过所述柔性机构310的电磁铁固定部分311，对放置于柔性机构310上的掩模版320提供支撑。所述凸台的数量至少为3个，在所述方镜300两侧设置的柔性机构310中，一侧柔性机构中设置有2个，一侧柔性机构中设置有1个。所述凸台的材质同所述方镜300相同。
请参看图3a至图3b及图5，图5为本发明的掩模版固定装置使用方法的部分示意图。如图所示，本发明的用于光刻机中的掩模版固定装置在使用时，在所述掩模版的底部两侧分别固定有铁质的条状物，所述条状物可以为整体的条状物，也可以是分段的条状物；所述条状物的厚度为1mm至3mm；将所述掩模版放置于所述柔性机构之上，所述柔性机构内封闭的电磁铁通电以后，所述电磁铁产生磁力吸附所述掩模版底部固定的铁质条状物，从而使所述柔性机构同所述掩模版紧紧吸附。由于所述柔性机构的刚度远比所述掩模版的刚度小，因此在吸附时，通过柔性机构的变形来弥补吸附对所述掩模版产生的作用，从而保护了掩模版，实现了掩模版被吸附于本发明的掩模版固定装置上不会产生变形的目的。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (17)
1.一种用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，包括：方镜，柔性机构；所述方镜为中空的框体结构，用于承载掩模版进行高加速扫描运动；所述柔性机构包括电磁铁固定部分及柔性部分，所述电磁铁固定部分的内部封闭有电磁铁，所述柔性部分一端固定于所述方镜的框体结构上，另一端与电磁铁固定部分连接；所述柔性部分的刚度小于所述掩模版。
2.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述方镜的两侧分别设置有所述柔性机构。
3.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述电磁铁固定部分悬空。
4.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述柔性机构中所述电磁铁固定部分厚于所述柔性部分。
5.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述柔性部分的材质为微晶玻璃或其他与微晶玻璃热膨胀系数相同的物质。
6.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述柔性部分的厚度为0.3mm至0.6mm。
7.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述框体结构包括外沿部分和低于所述外沿的台阶部分。
8.如权利要求7所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述柔性机构的柔性部分固定于所述外沿部分上。
9.如权利要求1或8所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述柔性机构的柔性部分固定于所述方镜上的固定方式为粘贴或螺丝固定。
10.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述电磁铁由铁芯和线圈组成，所述线圈缠绕在所述铁芯外侧。
11.如权利要求1所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述方镜具有六个运动自由度。
12.如权利要求7所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，在所述方镜框体结构的外沿部分上还设置有凸台，所述凸台穿过所述柔性机构的电磁铁固定部分，对放置于柔性机构上的掩模版提供支撑。
13.如权利要求12所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述凸台的数量至少为3个。
14.如权利要求12所述的用于光刻机中的掩模版固定装置，其特征在于，所述凸台的材质同所述方镜相同。
15.一种使用权利要求1所述的掩模版固定装置的掩模版固定方法，其特征在于，在所述掩模版的底部两侧分别固定有铁质的条状物，将所述掩模版放置于所述柔性机构之上，所述柔性机构内封闭的电磁铁通电以后，所述电磁铁产生磁力吸附所述掩模版底部固定的铁质条状物，从而使所述柔性机构同所述掩模版紧紧吸附。
16.如权利要求15所述的掩模版固定方法，其特征在于，所述条状物为整体的条状物或分段的条状物。
17.如权利要求15或16所述的掩模版固定方法，其特征在于，所述条状物的厚度为1mm至3mm。
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