CN103376664B - 一种具有工位切换功能的掩模台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有工位切换功能的掩模台，包括：承版台、气浮板、工位切换机构、气浮结构、水平向微调机构和垂向调节机构，所述承版台通过气浮结构固定于气浮板上方，用于承载具有一个或多个图形的掩模版，所述工位切换机构用于驱动承版台移动将掩模版上的图形切换到不同工位；所述水平向微调机构用于驱动气浮板在水平方向移动以实现掩模版水平方向的微调；所述垂向调节机构用于调节掩模版的垂向高度。本发明通过对承版台气浮结构真空、正压的切换以及承版台和导轨之间的柔性解耦机构的垂向解耦作用，解决了工位切换机构在垂向的精度耦合问题，不仅降低了工位切换机构的装配难度，而且提高了切换前后掩模图形区高度位置精度。

Description

一种具有工位切换功能的掩模台

技术领域

本发明涉及半导体制造装备领域，特别是涉及用于半导体步进光刻机中的一种具有工位切换功能的掩模台。

背景技术

现有技术中的光刻装置，主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的硅片/基板上，例如半导体晶片或LCD板。光刻装置大体上分为两类，一类是步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在晶片的一个曝光腔，随后硅片/基板相对于掩模移动，将下一个曝光腔移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在硅片/基板的另一曝光腔，重复这一过程直到硅片/基板上所有曝光腔都拥有掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻装置，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像，在掩模图案成像过程中，掩模与硅片/基板同时相对于投影系统和投影光束移动。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/基板的载体被称之为承片台。承版台和承片台分别位于光刻装置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。

在步进光刻装置中起非常重要作用的是掩模台系统，为掩模版提供支撑定位功能。为提高掩模图形的曝光效率，降低掩模版的交换次数，一般都在一块掩模版上制作多块图形区进行曝光。专利CN1534689A提出一种结构紧凑的六自由度定位台，但缺乏工位切换机构。专利CN101303532提出一种具有工位切换机构的六自由度定位台，但由于装配应力的存在以及驱动装置的驱动力导致的承版台结构变形，使得切换机构装调比较困难。而且在切换前后，掩模版图形的垂向位置存在较大偏移，影响曝光焦深和曝光质量。

发明内容

本发明提出一种具有工位切换功能的掩模台，具有六自由度精密微调和工位切换功能，并在工位切换前后，能保证高精度的掩模版图形区高度误差。

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有工位切换功能的掩模台，包括：承版台、气浮板、工位切换机构、气浮结构、水平向微调机构和垂向调节机构，所述承版台通过气浮结构固定于气浮板上方，用于承载具有一个或多个图形的掩模版，所述工位切换机构包括切换机构驱动装置、导轨以及柔性解耦机构，所述导轨上具有可沿导轨滑动的滑块，所述滑块通过柔性解耦机构与所述承版台固定连接，所述切换机构驱动装置驱动所述滑块沿导轨滑动，带动所述承版台移动以切换掩模版上的图形工位；所述水平向微调机构用于驱动气浮板在水平方向移动以实现掩模版水平方向的调节；所述垂向调节机构用于调节掩模版的垂向高度。

作为优选，所述柔性解耦机构包括导轨固定端、承版台固定端以及连接所述导轨固定端和所述承版台固定端的柔性簧片，所述柔性解耦机构的承版台固定端、导轨固定端分别与承版台和导轨固定连接。

作为优选，所述柔性簧片的的材料为弹簧钢。

作为优选，所述柔性簧片的厚度为0.1mm～0.3mm。

作为优选，所述气浮结构包括正压气浮单元和真空吸附单元。

作为优选，所述正压气浮单元包括正压区域和正压控制阀，所述真空吸附单元包括真空区域和真空控制阀，所述正压控制阀用于在将图形切换到工位的过程中打开正压区域的正压气体为承版台提供气浮支撑，所述真空控制阀用于在将图形切换到工位后打开真空区域的真空为承版台提供真空固定。

作为优选，所述真空区域和正压区域分别对称设置于承版台的两侧。

作为优选，所述真空区域和正压区域呈相邻设置。作为优选，所述真空区域和正压区域是一体的，所述真空区域包含在正压区域内。作为优选，所述承版台和所述气浮结构是一体成形的。

本发明所提供的一种掩模台通过水平向微动台和垂向调节机构为掩模版提供六自由度的精密调节功能，并通过工位切换机构为掩模版提供图形区的切换。此外，本发明通过对承版台气浮结构真空、正压的切换以及承版台和导轨之间的簧片的垂向解耦作用，解决了工位切换机构在垂向的精度耦合问题，不仅降低了工位切换机构的装配难度，而且提高了切换前后掩模图形区高度位置精度。

附图说明

图1为本发明的掩模台结构俯视图；

图2为本发明的掩模台结构沿图1中A-A线剖视图；

图3为本发明的承版台气浮结构示意图；

图4为本发明的簧片结构示意图；

图5为本发明另一实施例的承版台气浮结构示意图。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明提供的一种具有工位切换功能的掩模台，如图1和2所示，主要包括单轴调节模块101、底座102、切换机构驱动装置103、导轨104、承版台105、掩模版106、气浮板108和柔性解耦机构202、垂向调节机构204，所述掩模台的作用是承载掩模版106并将要曝光的图形定位到指定位置。所述承版台105用于承载掩模版106，通过真空吸附将掩模版106固定在承版台105上。所述掩模版106上印有用于曝光的一个或多个图形，在本实施例中，所述掩模版106上具有两个不同的图形107和109。所述切换机构驱动装置103、导轨104、以及柔性解耦机构202构成工位切换机构，用于为掩模版106的大、小图形109和107提供工位切换。

如图2所示，所述承版台105通过由多个承版台气浮轴承201组成的承版台气浮结构固定于气浮板108上方，所述承版台气浮结构用于在工位切换前后为承版台105提供真空固定或者气浮支撑功能。图3是本发明的承版台气浮结构示意图，所述气浮结构包括正压气浮单元和真空吸附单元，所述正压气浮单元包括正压区域302和正压控制阀303，所述真空吸附单元包括真空区域301和真空控制阀304，如图3所示，所述真空区域301与所述正压区域302相邻布局，且所述真空区域301和所述正压区域302分别对称设置于承版台的两侧。在工位切换前，通过正压控制阀303关闭正压区域302的正压气体，真空控制阀304打开真空区域301的真空，将承版台105固定在气浮板108上。当进行工位切换时，通过正压控制阀303打开正压区域302的正压气体，真空控制阀304关闭真空区域301的真空，将承版台105气浮在气浮板108上，切换动作结束后，关闭正压区域302的正压气体，打开真空区域301的真空，将承版台105固定在气浮板108上。

参照图2，所述工位切换机构的切换机构驱动装置103与导轨104分别固定在气浮板108上，所述导轨104为承版台105提供导向和支撑功能。所述导轨104上具有可沿导轨滑动的滑块，所述滑块还通过固定在其上的柔性解耦机构202在一侧与承版台105固连，因此，当切换机构驱动装置103驱动滑块沿导轨104沿滑动时，可通过柔性解耦机构202带动承版台一起移动，从而实现掩模版图形的切换。

图4是本发明的掩模台的柔性解耦机构结构示意图，所述柔性解耦机构202包括导轨固定端401、承版台固定端403以及连接所述导轨固定端和所述承版台固定端的柔性簧片402。所述导轨固定端401和导轨104固定连接，所述承版台固定端403和承版台105固定连接；所述柔性簧片402在工位切换前后为承版台气浮结构201和导轨104提供垂向解耦，防止承版台105在垂向受到过约束，所述柔性簧片的材料为弹性刚，所述柔性簧片402厚度t可设计成0.1mm～0.3mm，但本发明例不限于此，所述柔性簧片402厚度可根据刚度需求进行设计。

在本实施例中，在需要进行工位切换时，将承版台气浮结构的正压打开，真空关闭，将承版台105气浮于气浮板108上，并通过切换机构驱动装置103驱动承版台105提供水平向的导向，实现掩模版图形的切换，在此过程中，所述柔性解耦机构202为气浮结构和导轨104之间提供垂向解耦功能，工位切换结束后，将承版台气浮结构的正压关闭，真空打开，将承版台固定于气浮板108上，同时柔性解耦机构202为承版台气浮结构和导轨104之间提供垂向解耦功能。

如图2所示，所述气浮板108通过气浮轴承203安装在底座102上方，所述气浮轴承203由正压和真空组成。所述气浮板108的水平向微调通过固定在底座102上的三个单轴调节模块101实现。所述三个单轴调节模块101构成水平向微动机构。所述三个单轴调节模块101以两个、一个为组分别安装在气浮板108的相互垂直的两个侧边上。在本实施例中，所述三个单轴调节模块101的布局如图1所示，所述三个单轴调节模块101驱动着气浮板108在水平向移动，在调节气浮板108的水平向位置时，气浮板108的气浮轴承203工作，为气浮板108提供无摩擦的气浮支撑。随着气浮板108在水平向的微调，掩模版106也被同步调节。

所述垂向调节机构204可位于底座102的下方为掩模台提供垂向高度调节功能。所述垂向调节机构204可以是调节垫片，通过分别修磨垫片的厚度达到调节整个掩模台的垂向高度的目的。但本发明不限于此，所述垂向调节机构204还可以是本领域中的其他垂向调节机构。

图5为本发明另一实施例的承版台气浮结构示意图。在本发明中，也可将图3中的承版台气浮结构换成图5中的承版台气浮结构。图5中的承版台气浮结构包括正压气浮单元和真空吸附单元，所述正压气浮单元包括正压区域502和正压控制阀503，所述真空吸附单元包括真空区域501和真空控制阀504。本实施例的最大的区别在于，本实施例的承版台气浮结构的真空区域和正压区域为一体式结构，所述真空区域包含在正压区域内，而在上述实施例中两者为分体式结构。

在本发明的其他实施例中，所述承版台气浮结构可以与承版台一体形成，但本发明不限于此，也可通过其他结构将单独的承版台气浮结构固定在承版台105上。

综上可知，本发明的掩模台的掩模版图形区的高度位置精度完全取决于承版台以及气浮板的加工精度，可以避免现有技术中由于工位切换机构装配应力以及零件变形所造成的位置误差，提高了掩模版图形区在工位切换前后的高度位置精度。

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 (9)

1.一种具有工位切换功能的掩模台，其特征在于，包括：承版台、气浮板、工位切换机构、气浮结构、水平向微调机构和垂向调节机构，所述承版台通过气浮结构固定于气浮板上方，用于承载具有一个或多个图形的掩模版，所述工位切换机构包括切换机构驱动装置、导轨以及柔性解耦机构，所述导轨上具有可沿导轨滑动的滑块，所述滑块通过柔性解耦机构与所述承版台固定连接，所述切换机构驱动装置驱动所述滑块沿导轨滑动，带动所述承版台移动以切换掩模版上的图形工位；所述水平向微调机构用于驱动气浮板在水平方向移动以实现掩模版水平方向的调节；所述垂向调节机构用于调节掩模版的垂向高度；所述柔性解耦机构包括导轨固定端、承版台固定端以及连接所述导轨固定端和所述承版台固定端的柔性簧片，所述柔性解耦机构的承版台固定端、导轨固定端分别与承版台和导轨上的滑块固定连接。

2.如权利要求1所述的掩模台，其特征在于，所述柔性簧片的材料为弹簧钢。

3.如权利要求1或2所述的掩模台，其特征在于，所述柔性簧片的厚度为0.1mm～0.3mm。

4.如权利要求1所述的掩模台，其特征在于，所述气浮结构包括正压气浮单元和真空吸附单元。

5.如权利要求4所述的掩模台，其特征在于，所述正压气浮单元包括正压区域和正压控制阀，所述真空吸附单元包括真空区域和真空控制阀，所述正压控制阀用于在将图形切换到工位的过程中打开正压区域的正压气体为承版台提供气浮支撑，所述真空控制阀用于在将图形切换到工位后打开真空区域的真空为承版台提供真空固定。

6.如权利要求5所述的掩模台，其特征在于，所述真空区域和正压区域分别对称设置于承版台的两侧。

7.如权利要求5或6所述的掩模台，其特征在于，所述真空区域和正压区域呈相邻设置。

8.如权利要求5或6所述的掩模台，其特征在于，所述真空区域和正压区域是一体的，所述真空区域包含在正压区域内。

9.如权利要求1所述的掩模台，其特征在于，所述承版台和所述气浮结构是一体成形的。