CN102566336A

CN102566336A - 掩模版的固定装置及其固定方法

Info

Publication number: CN102566336A
Application number: CN2010106183900A
Authority: CN
Inventors: 黎刚生; 齐芊枫; 顾鲜红
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102566336B

Abstract

本发明提出一种掩模版的固定装置，掩膜版包括多个第一导磁部。固定装置包括承载部和多个吸附模块。承载部承载掩膜版。多个吸附模块固定于承载部，每个吸附模块于第一导磁部的位置一一对应。每个吸附模块包括电磁铁，当电磁铁通电时，产生磁场将第一导磁部吸附在承载部上。电磁铁可以被第一磁铁和第二磁铁替代，第一磁铁或第二磁铁可改变磁极方向，当第一磁铁和第二磁铁磁极方向相同时，产生磁场将第一导磁部吸附在承载部上。本发明提出一种掩膜版的固定装置，通过磁力吸附的方式将掩膜版固定在固定装置上，制作简单，使用可靠，控制方便。

Description

掩模版的固定装置及其固定方法

技术领域

本发明涉及一种固定装置，且特别涉及一种掩模版的固定装置，掩膜版的固定方法也一并涉及。

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。真空吸附方式容易漏气，且由于承版台的夹具(chuck)较大，真空管道细长，夹具由是一种非常特殊的材料制造，因此在夹具上面加工细长的孔有很大的难度。

在美国专利公开号US20040178362A1中，图1所示为先前技术的固定装置结构示意图。支撑台12包括销18，膜16与中间支撑16通过静电吸附，中间支撑14通过销18支撑。版10与中间支撑14之间通过表面24上的突起22固定垂向位置，由静电提供吸附力。

此种方法可以固定版10，但控制静电力难度较大；并且存在中间支撑14，增加了膜16的静电载荷。由于掩模版在工作时做高加速运动，有较大的切力的存在，使膜易损坏。此发明没有针对掩模版的固定而发明，而是通用的版件固定，由于掩模版上面有掩模，中间支撑14必须为中间为空腔，其实现难度较大。

发明内容

本发明提出一种掩膜版的固定装置，通过磁力吸附的方式将掩膜版固定在固定装置上，制作简单，使用可靠，控制方便。

为了达到上述目的，本发明提出一种掩模版的固定装置，掩膜版包括至少3个第一导磁部，包括：

承载部，承载掩膜版；以及

至少3个吸附模块，固定于承载部，每个吸附模块于第一导磁部的位置一一对应，每个吸附模块包括电磁铁，当电磁铁通电时，产生磁场将第一导磁部吸附在承载部上。

进一步说，固定装置还包括第二导磁部，环绕电磁铁。

进一步说，当第一导磁部吸附在承载部上时，吸附模块与第一导磁部的距离为0.1mm-0.2mm。

进一步说，第一导磁部为镶嵌在掩膜版周围的导磁材料形成。

进一步说，第一导磁部的厚度为1.5mm-2.5mm。

本发明还提供一种掩模版的固定装置，掩膜版包括至少3个第一导磁部，包括：

承载部，承载掩膜版；以及

至少3个吸附模块，对应于多个第一导磁部，每个吸附模块包括：

第一磁铁；以及

第二磁铁，第一磁铁或第二磁铁可改变各自磁极方向，当第一磁铁和第二磁铁磁极方向相同时，产生磁场将第一导磁部吸附在承载部上。

进一步说，固定装置还包括第二导磁部，环绕第一磁铁和第二磁铁。

进一步说，第一磁铁或第二磁铁可旋转地安装在吸附模块上。

进一步说，第一磁铁或/和第二磁铁为电磁铁。

进一步说，固定装置还包括第三导磁部，第一磁铁和第二磁铁固定安装在第三导磁部上。

本发明还提供一种掩膜版的固定方法，应用于掩膜版的固定装置中，掩膜版包括至少3个第一导磁部，固定装置包括承载部承载掩膜版，还包括至少3个固定于承载部的吸附模块，每个吸附模块包括电磁铁，固定方法包括以下步骤：

将掩膜版放置在承载部上，其中第一导磁部的位置一一对应于吸附模块；以及

将电磁铁通电，产生磁场将第一导磁部吸附在承载部上。

本发明还提供一种掩膜版的固定方法，应用于掩膜版的固定装置中，掩膜版包括至少3个第一导磁部，固定装置包括承载部承载掩膜版，还包括至少3个固定于承载部的吸附模块，每个吸附模块包括第一磁铁和第二磁铁，其中第一磁铁或第二磁铁可改变磁极方向，固定方法包括以下步骤：

将第一磁铁和第二磁铁设置为磁极方向相同，产生磁场将第一导磁部吸附在承载部上。

进一步说，改变第一磁铁或第二磁铁的磁极方向的步骤为：旋转第一或第二磁铁。

进一步说，改变第一磁铁或第二磁铁的磁极方向的步骤为：第一磁铁或/和第二磁铁为电磁铁，改变第一或第二磁铁的通电方向。

本发明提供的掩膜版的固定装置，通过磁力吸附的方式将掩膜版固定在固定装置上，制作简单，使用可靠，控制方便。本发明通过磁吸附方式实现了一根电线代替真空管道的问题，在控制上，只需控制带动磁铁旋转的驱动装置或只需改变电流方向，实现掩模版的吸附，从而解决了传统采用真空吸附时加工长孔(真空孔)的难题，也解决了因加工精度没有达标或变形等问题引起的真空漏气问题。

附图说明

图1所示为先前技术的固定装置结构示意图。

图2所示为本发明实施中的固定装置所固定的掩膜版的结构示意图。

图3所示为本发明固定装置的结构示意图。

图4a、4b所示为本发明固定装置的局部剖面和俯视示意图。

图5所示为本发明第一实施例中固定装置固定掩膜版时的局部剖面示意图。

图6所示为本发明第二实施例中固定装置固定掩膜版时的局部剖面示意图。

图7所示为本发明第二实施例中固定装置释放掩膜版时的局部剖面示意图。

图8所示为本发明第三实施例中固定装置固定掩膜版时的局部剖面示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

请参看图2，图2所示为本发明实施中的固定装置所固定的掩膜版的结构示意图。

掩膜版101承载掩模104以满足光刻机的光刻需要。掩膜版包括多个第一导磁部105。多个第一导磁部105为镶嵌在掩膜版101周围的导磁材料形成，较佳的，第一导磁部105可以设置在掩膜版101的四个角上。第一导磁部105的厚度为1.5mm-2.5mm。

需要说明的是，虽然图2中所示的第一导磁部105的个数为4个，但是，本领域技术人员根据3个点决定一个平面的基本原理，并基于本发明的精神可知，第一导磁部105最少为3个时，就能够将掩模104固定在一个平面上。

图3所示为本发明固定装置的结构示意图。请参考图3。固定装置100包括承载部102和多个吸附模块103。承载部102承载掩膜版101。多个吸附模块103固定于承载部102。每个吸附模块103利用磁力提供掩膜版101吸附力，以此将掩膜版101固定在固定装置100上。

需要进一步说明的是，虽然图3中所示的吸附模块103对应于图2中的第一导磁部105，个数为4个。但是本领域技术人员根据前文所述，当第一导磁部105为3个，吸附模块103也可以为3个，即可将第一导磁部105吸附在其上，从而将掩模104固定在一个平面上。

图4a、4b所示为本发明固定装置的局部剖面和俯视示意图。

请结合参考图3、图4a和图4b。吸附模块103与承载部102的上表面不齐平，存在距离T，距离T可以为0.1mm-0.2mm。这样，吸附模块103并不直接接触掩模版101，当吸附力作用于掩模版101时，掩模版101受力区域被承载部102支撑，减小掩模版101大面积受力。

电磁铁109固定在固定装置100中，第二导磁部108环绕电磁铁109并固定在承载部102上。当电磁铁109通电时，产生的磁场将掩膜版101的第一导磁部105吸附在承载部102上。

综合以上描述，基于本实施例的掩膜版固定装置100，掩膜版101的固定方法包括以下步骤：

将掩膜版101放置在承载部102上，其中第一导磁部105的位置一一对应于吸附模块103；以及

将电磁铁109通电，产生磁场将第一导磁部105吸附在承载部102上；

将电磁铁109断电时，第一导磁部105从承载部102上释放。

与第一实施例相同的是，固定装置包括承载部102和第二导磁部108。与第一实施例不同之处在于：第二实施例的固定装置中包括第一磁铁106a和第二磁铁106b，第一磁铁106a和第二磁铁106b安装在第三导磁部107上，被第二导磁部108围绕。当第一磁铁106a和第二磁铁106b的磁极方向相同时，如图6所示，二者产生的磁场将第一导磁部105吸附在承载部102上。

图7所示为本发明第二实施例中固定装置释放掩膜版时的局部剖面示意图。为了能够将掩膜版101从承载部102上释放，第一磁铁106a或第二磁铁106b可旋转地安装在吸附模块103上。当驱动装置控制第一磁铁106a或第二磁铁106b旋转至二者磁极相反时，磁场方向如图7所示的，磁力线从第一磁铁106a的N极出发通过第二导磁部108直接回到第二磁铁106b的S极，磁力线不通过第一导磁部105，从而实现掩模版101的脱开。

与第二实施例不同之处在于：第三实施例中第二磁铁为电磁铁，将第二磁铁106b的磁极倒置的方式为，改变电磁铁的电流方向，以实现掩膜版101的吸附和脱开。同理，当第一磁铁为电磁铁或第一磁铁和第二磁铁都为电磁铁时，改变电磁铁的电流方向，可以实现掩模版101的吸附和脱开。

综合以上描述，基于第二或第三实施例的掩膜版固定装置100，掩膜版101的固定方法包括以下步骤：

将第一磁铁106a和第二磁铁106a设置为磁极方向相同，产生磁场将第一导磁部105吸附在承载部102上。

在第二实施例中，由于第一磁铁106a或第二磁铁106b可旋转地安装在吸附模块103上，通过旋转第一或第二磁铁可以实现二者磁极方向相同。

在第三实施例中，由于第一磁铁106a或/和第二磁铁106b为电磁铁，通过改变第一或第二磁铁的通电方向可以实现二者磁极方向相同。

现行90nm光刻机，掩模版运动加速度设计为a为3.2g，掩模版质量m为0.34kg，掩模版与chuck摩擦系数取μ为0.2.

由F＝ma可知，驱动掩模版达到3.2g的加速度至少需要牵引力F＝0.34*3.2*9.81N＝10.66N，

即摩擦力f≥10.66N，由公式f＝μN可以计算，最小吸附力

单边最小吸附力N₁为26.65N。

如果采用10*10*8mm的长方型磁铁，单个磁铁表面磁通为4500-4700G可提供39.3N力，四个同样的磁铁可以提供157.2N的力，足以满足需求，如果采用电磁铁，通过调节线圈轧数和铁芯尺寸及材料实现电流的最小，由F＝BIL可以计算所需要力大小，无论采用永磁铁还是电磁铁，均容易达到。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种掩模版的固定装置，所述掩膜版包括至少3个第一导磁部，其特征是，包括：

承载部，承载所述掩膜版；以及

至少3个吸附模块，固定于所述承载部，每个所述吸附模块与所述第一导磁部的位置一一对应，每个所述吸附模块包括：

电磁铁，当所述电磁铁通电时，产生磁场将所述第一导磁部吸附在所述承载部上。

2.根据权利要求1所述的掩模版的固定装置，其特征是，还包括第二导磁部，环绕所述电磁铁。

3.根据权利要求1所述的掩模版的固定装置，其特征是，当所述第一导磁部吸附在所述承载部上时，所述吸附模块与所述第一导磁部的距离为0.1mm-0.2mm。

4.根据权利要求1所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述第一导磁部为镶嵌在所述掩膜版版周围的导磁材料形成。

5.根据权利要求1所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述第一导磁部的厚度为1.5mm-2.5mm。

6.一种掩模版的固定装置，所述掩膜版包括至少3个第一导磁部，其特征是，包括：

承载部，承载所述掩膜版；以及

至少3个吸附模块，对应于所述第一导磁部，每个所述吸附模块包括：

第一磁铁；以及

第二磁铁，所述第一磁铁或第二磁铁可改变磁极方向，当所述第一磁铁和第二磁铁磁极方向相同时，产生磁场将所述第一导磁部吸附在所述承载部上。

7.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，还包括第二导磁部，环绕所述第一磁铁和第二磁铁。

8.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述第一磁铁或第二磁铁可旋转地安装在所述吸附模块上。

9.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述第一磁铁或/和第二磁铁为电磁铁。

10.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述固定装置还包括第三导磁部，所述第一磁铁和第二磁铁固定安装在所述第三导磁部上。

11.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述第一导磁部为镶嵌在所述掩膜版周围导磁材料形成。

12.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述第一导磁部的厚度为1.5mm-2.5mm。

13.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，还包括带动磁铁旋转的驱动装置。

14.根据权利要求6所述的掩模版的固定装置，其特征是，所述第一磁铁或/和第二磁铁为永磁铁。

15.根据权利要求9所述的掩模版的固定装置，其特征是，改变电磁铁的电流方向，可以实现所述掩模版的吸附和脱开。

16.一种掩膜版的固定方法，应用于掩膜版的固定装置中，所述掩膜版包括至少3个第一导磁部，固定装置包括承载部承载所述掩膜版，还包括至少3个固定于所述承载部的吸附模块，每个所述吸附模块包括电磁铁，所述固定方法包括以下步骤：

将所述掩膜版放置在所述承载部上，其中所述第一导磁部的位置一一对应于所述吸附模块；以及

将所述电磁铁通电，产生磁场将所述第一导磁部吸附在所述承载部上。

17.一种掩膜版的固定方法，应用于掩膜版的固定装置中，所述掩膜版包括至少3个第一导磁部，固定装置包括承载部承载所述掩膜版，还包括至少3个固定于所述承载部的吸附模块，每个所述吸附模块包括第一磁铁和第二磁铁，其中所述第一磁铁或第二磁铁可改变磁极方向，所述固定方法包括以下步骤：

将所述第一磁铁和第二磁铁设置为磁极方向相同，产生磁场将所述第一导磁部吸附在所述承载部上。

18.根据权利要求17所述的掩模版的固定方法，其特征是，改变所述第一磁铁或第二磁铁的磁极方向的步骤为：旋转所述第一或第二磁铁。

19.根据权利要求17所述的掩模版的固定方法，其特征是，改变所述第一磁铁或第二磁铁的磁极方向的步骤为：所述第一磁铁或/和第二磁铁为电磁铁，改变所述第一或第二磁铁的通电方向。